JPS63130742A - 展伸用アルミニウム合金およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は陽極酸化処理を施した状態でビルなどの建造
物の外装用などの用途に使用される展伸用アルミニウム
合金およびその製法に関し、特に陽極酸化処理後の色調
が灰色ないし暗灰色のいわゆる濃灰色系を呈する展伸用
アルミニウム合金およびその製法に関するものである。

従来の技術 従来一般に、陽極酸化処理を施した状態でビルの外装用
などに用いられるアルミニウム合金としては、主として
ＪＩＳ　１１００合金、ＪＩＳ　１０５００５０合金Ｓ
　５００５００５合金あり、これらの色調としては硫酸
浴陽極酸化処理による淡灰色か、自然発色陽極酸化処理
もしくは所謂浅田法発色による褐色系が代表的であった
。しかしながら最近ではビルの外観上の重厚さを求める
観点から、陽極酸化処理後に濃灰色系、すなわち灰色〜
暗灰色の色調を呈するアルミニウム合金が強く要求され
るようになっている。

上述のように灰色ないし暗灰色の色調を陽極酸化処理後
に呈する建材用アルミニウム合金としてはＡｌ−８ｉ系
のＪＩＳ　４３４３３４３合金を改良した合金が一部で
は用いられている。

しかしながらＡｌ−５；系のＪＩＳ　４３４３３４３合
金を改良した合金では、陽極酸化処理後に濃灰色系の色
調を得ることは可能なものの、灰色の色調が熱の影響を
受けやすく、そのため製造ロット間で色調が変動し易く
、また同一ロット内でも色調が変動することがあり、安
定して同一色調の濃い灰色を呈する合金板を製造するこ
とは極めて困難であった。またこの種のへ１−８ｉ系合
金は前述のＪＩＳ　１１００合金やＪＩＳ　５００５０
０５合金して陽極酸化処理後の耐食性が低い欠点もあり
、このこともビルの外装用などに使用されるアルミニウ
ム合金板として問題があった。

ところでＪＩＳ　１ｉｏｏ合金、ＪＩＳ　１０５００５
０合金いはＪＩＳ　５００５００５合金如く、Ａ１１−
Ｆｅ系の金属間化合物を晶出する系の合金鋳塊には、し
ばしば樅の本組織と称される模様が発生することが知ら
れている。この樅の本組織は、陽極酸化処理後に内部領
域が比較的暗い色調の灰色を呈し、外部領域が淡い灰色
を呈するものであり、鋳塊の場所によって晶出するＡｌ
−Ｆｅ系化合物の種類が異なることに起因するものであ
ることが知られている。

すなわち、鋳塊中には大別してＡｌｍ　Ｆｅ。

Ａｉ’３Ｆｅ、Ａｊ２ｅ　Ｆｅの金属間化合物が晶出す
るが、これらはそれぞれの電気化学的性質が異なり、Ａ
ｉｍ　Ｆｅ相およびＡｉ’３Ｆｅ相は陽極酸化処理中に
酸化されて酸化物として酸化皮膜中に存在するのに対し
、へ１６Ｆｅ相は酸化されずに金属相のまま皮膜中に存
在する。この酸化されないＡｌｅ　Ｆｅ相が皮膜中に存
在すれば入射光を吸収して、Ａｊ２３Ｆｅ、Ａｌｍ　Ｆ
ｅ相と比較して暗い色調の灰色を呈することとなる。そ
して一般に前記樅の本組織の外部領域にはＡｌｍ　Ｆｅ
相が主として存在し、内部領域にはＡｇｅ　Ｆｅ相とＡ
、＆３Ｆｅ相が存在するため、Ａｌ６Ｆｅ相を含む内部
領域がＡｌｍ　Ｆｅ相を主体とする外部領域よりも暗い
色調の灰色を呈することが知られている。

したがって鋳塊全体が樅の本組織の内部＠賊の組織から
なるように樅の本組織の内部領域を拡大させ、実質的に
樅の本組織のない鋳塊とすれば、前述のようなＡｆｆｉ
−Ｓｉ系の合金でなくとも陽極酸化処理後に灰色−暗灰
色の濃灰色系の色調を呈するアルミニウム合金板を得る
ことができると考えられる。

一方、本発明者等は既に特公昭５８−２６４３１号にお
いて、Ａｌ−Ｆｅ−８ｉ　−ＭＯ系のアルミニウム合金
について樅の本組織の内部領域を拡大させて全体を内部
領域の組織とするための組成を提案しており、この発明
にしたがえば確かに陽極酸化処理後に灰色〜暗灰色の色
調を有する合金板を得ることが可能となり、またこの系
の合金では前述のＡｌ−５；合金よりも優れた耐食性を
得ることが可能となる。しかしながらこの提案にしたが
って鋳塊全体を樅の本組織の内部領域の組織としただけ
では、灰色−暗灰色の色調が安定するとは限らないのが
実情であった。すなわち、前述のように樅の本組織の内
部領域は暗灰色を呈するＡｌｅ　Ｆｅ相のみならずＡｌ
２３Ｆｅ相も晶出するから、Ａｉ’ｅ　Ｆｅ相とＡｌ１
３Ｆｅ相との比率が変化すれば、その内部領域の組織と
いえども灰色の色調に変化があられれてしまい、特に鋳
造条件や熱間加工条件によって色調が変動してしまうこ
とがある。

そこで本願発明者等はＡｆｆｉ−Ｆｅ−Ｓｉ　−Ｍｇ系
合金において陽極酸化処理後の色調が安定して同一色調
の灰色〜暗灰色を呈するアルミニウム合金、およびその
製造方法を開発するべく実験・検討を重ねた結果、Ｆｅ
、Ｓｉの比率をＭＯとの関係において厳密に規定すると
同時に、鋳塊の鋳造条件を適切に設定して、鋳造したま
まの鋳塊のうち最終的に圧延板の表面となる部分、すな
わち鋳塊の表面から５０．の深さでの部分（表皮部）に
おける全Ａｌ１−’Ｆｅ系金属間化合物のうち７０％以
上をＡｌ６Ｆｅ相で占めるようにすることが安定して灰
色〜暗灰色の一定の色調を得るために必要であることが
判明し、既に特開昭６１−１１０７４１号（特願昭５９
−２３１８４９号）において提案している。

発明が解決すべき問題点 前述の特開昭６１−１１０７４１号の提案に従えば、比
較的安定にＡｌ６Ｆｅ相を晶出させて、灰色〜暗灰色の
色調のかなりの安定化を図ることが可能である。しかし
ながら、その提案のＡｌＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ−系の成分組
成の場合は、鋳造条件によってはなおＡｌ６Ｆｅ相とＡ
ｌ３Ｆｅ相との混在比が変動し、最終圧延板のロット内
およびロット間での陽極酸化処理後の色調が変動するこ
とがあることが判明した。

この発明は以上の事情を背景としてされたもので、より
一層Ａｉ＞ｓ　Ｆｅ相を安定に晶出させ、これにより最
終圧延板の陽極酸化処理後の灰色〜暗灰色の色調をより
一層安定化するようにしたアルミニウム合金およびその
製造方法を提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 本発明者等は、Ａｌ−Ｆｅ　（−Ｍｇ−８ｉ　）系合金
における金属間化合物のうち、Ａｌ６Ｆｅ相が準安定相
であってこれを安定化させることがＡｌ６Ｆｅ相の安定
な晶出に有効であると考え、Ａｌと他の金属Ｍとの金属
間化合物の安定相がＡ１６Ｍの構造を持つ相となる成分
系を調べた結果、ＭｎがＡｌ６Ｍｎ相なる安定相を生成
することを見出し、かつそのＡｆｆｉｅ　Ｍｒｌ相がＡ
ｌ６Ｆｅ相の安定化に有効であることを見出した。すな
わち、Ａｌ−Ｆｅ−ｆＶｔＱ−Ｓｉ系にＭｎを添加スル
ことによってＡｌ６Ｆｅ中にＭｒｌが混入し、Ａｌ６Ｆ
ｅのうちの一部のＦｅがＭｎで置換えられたＡｉｄｓ　
Ｆｅ　（Ｍｎ＞相となり、しかもそのＡｌｓ　Ｆｅ　（
Ｍｎ）相が単なるＡｌ６Ｆｅ相と比較して格段に安定で
あって、最終圧延板における陽極酸化処理後の灰色〜暗
灰色の色調の安定化に有効であることを見出し、この発
明をなすに至ったのである。

そして、上述のようにＡｌ−Ｆｅ−ＭＱ−Ｓｉ系にＭｎ
を適量添加することによって、特開昭６１−１１０７４
１号の提案において制限したＦｅ／Ｓｉ比の制約や鋳造
条件の制約を外しても、なお鋳塊中のＡ１６Ｆｅ（Ｍｎ
）相を鋳塊中の全体の７０％以上として、最終圧延板の
陽極酸化処理後に安定に灰色〜暗灰色の色調を得ること
が可能となったのである。

具体的には、第１発明のアルミニウム合金は、重量比で
Ｆｅ０．４〜１．０％、Ｓ　ｉ　　０．０５〜０．２５
％、Ｍｇ０．３〜１．５％、Ｍｎ　０．０５〜０．７％
、但しＭｎ％くＦｅ％、Ｔｉ０．１０％以下ヲ含有し、
かつ必要に応じて３０．０００３〜０．０３％を含有し
、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなることを特徴
とするものである。

また第２発明のアルミニウム合金製造方法は、重量比ｒ
Ｆｅ　０．４〜１．０％、Ｓ　ｉ　　０．０５〜０．２
５％、１Ｖｉｑ０．３〜１．５％、Ｍｎ　０．０５〜０
．７％、但しＭｎ％くＦｅ％、Ｔｉ０．１０％以下を含
有し、かつ必要に応じて３０．０００３〜０．０３％を
含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなるアル
ミニウム合金を半連続鋳造法により鋳造し、次いでその
鋳塊を３５０〜５８０℃の温度範囲内で０．５〜１２時
間加熱した後、その温度範囲もしくはそれ以下の温度で
熱間加工することを特徴とするものである。

作　　用 先ずこの発明における合金組成の限定理由について説明
する。

Ｆｅ： Ｆｅが０．４％未満では、陽極酸化処理後に濃灰色を呈
するに寄与するＡｆｆｉｅ　Ｆｅ　（Ｍｎ）相の量が少
なくなって灰色が濃くなってしまい、一方Ｆｅが１．０
％を越えれば耐食性が低下するから、０．４〜１．０％
の範囲とした。

Ｓｉ： Ｓｉを０．０５％未満とするためには高純度地金が必要
となって経済的でなくなり、一方Ｓｉが０．２５％を越
えれば陽極酸化処理後の色調が全体的に黄色を帯びて、
この発明で目的とする無彩色の濃灰色系から外れてしま
う。したがってＳｉは０．０５〜０，２５％の範囲内と
した。

Ｍｑ： ＭＣＩは、熱間圧延時における粗大再結晶粒の生成によ
りスジ目不良が生じることを防止する効果がある。すな
わちこの発明においてＡ１６Ｆｅ（Ｍｎ）相により濃灰
色系の色調を陽極酸化処理後に得るためには、熱間圧延
に先立つ鋳塊加熱を５８０°Ｃ以下の比較的低い温度と
する必要が必り、このような場合、熱間圧延時に粗大再
結晶粒を生じ易く、その粗大再結晶粒が最終圧延板まで
に伸ばされて、陽極酸化処理後に粗いスジ目が生じてス
ジ目不良となり易い。特にこの発明の合金のようにＭｎ
が含有される場合は鋳塊加熱温度が低いと粗大化が著し
く加速されてスジ目不良の発生を防止することが困難と
なる。Ｍｇはこのようなスジ目不良の発生を防止するた
めに有効であり、この発明の合金において必須の元素で
ある。但し１’ｖｔｃａが０．３％未満ではその効果が
充分ではなく、スジ目不良による外観不良が生じ易い。

一方ＭＣＩが１．５％を越えればＭＣｌ−８ｉ系の晶出
物が生成されて、陽極酸化処理後の灰色の色調が安定し
なくなる。したがってＭｑは０．３〜１．５％の範囲内
とした。

Ｍｎ： Ｍｎは前述のように準安定相であるＡｌ６Ｆｅ相をＡｆ
ｅ　Ｆｅ　（Ｍｎ）相として安定化させるために必要な
元素である。Ｍｎ添加によってＡｌｓ　Ｆｅ　（Ｍｎ）
として安定化した相は、熱に対しても安定であって、加
熱によりＡ１６Ｆｅ（Ｍｎ）−）Ａｊｉ’３Ｆｅ　（Ｍ
ｎ）の変態を生じにくく、したがって加熱条件の変動に
より色調の変動が生じにくい特徴を有する。Ｍｎｔｆｉ
ｏ、０５％未満ではＦｅＡｌ６を安定化させる効果が少
なく、一方Ｍｎが０．７％を越えれば赤っぽい色調とな
り、目的とする無彩色の灰色〜暗灰色系の色調から外れ
るため好ましくない。したがってＭｎは０．０５〜０．
７％の範囲内とした。なおここでＭｎ含有量（Ｍｎ％）
がＦｅ含有量（Ｆｅ％）以上となった場合、Ａ１６Ｆｅ
（Ｍｎ）相以外にＡｌｅ、Ｍｎ相が晶出しはじめ、赤味
を帯びた色調となるから、Ｍｎ％くＦｅ％とする必要が
ある。

Ｔ１： Ｔ１は鋳塊の結晶粒微細化のために添加されるが、０．
１０％を越えればＴ　ｆ　Ａｊ２３の初晶が生成されて
ストリンガ−と称される線状欠陥の原因となるから、Ｔ
ｉは０．１０％以下とした。

Ｂ： ＢはＴｉと同時に添加することによってＴｉの結晶粒微
細化効果を促進させる効果があり、したがってこの発明
でも必要に応じてＢを添加することとしたが、０．０３
％を越えて添加すれば、ストリンガ−と称される線状欠
陥が生成されて外観不良となり易くなるから、Ｂを添加
する場合の上限は０．０３％とした。なおＴ１との複合
添加によるＢの効果は０．０００３％未満では得られず
、したがってＢを添加する場合、０．０００３％以上添
加する必要がおる。

次にこの発明の合金の製造方法、すなわち第２発明の方
法における各工程の条件について説明する。

先ず前述のような成分組成の合金を常法に従って半連続
鋳造（ＤＣ鋳造）によって鋳造する。得られた鋳塊は、
熱間圧延に先立って加熱するが、この加熱温度は３５０
〜５８０℃の温度範囲内とし、またその加熱保持時間は
０．５〜１２時間とする必要がある。すなわち鋳塊加熱
温度が３５０℃未満では均熱処理効果が充分ではなく、
熱間圧延時に粗大な再結晶を生じて製品板にスジ目不良
が生じる。

一方５８０’Ｃを越える温度では、鋳塊段階ではその鋳
塊がＡｉ’ｓ　Ｆｅ　（Ｍｎ）相からなるものとなって
いても、加熱によってＡｌｅ、Ｆｅ　（Ｍｎ）相からＡ
ｉ’３Ｆｅ　（Ｍｎ）相への変態が進行し、最終圧延板
での表面のＡｌｅ、Ｆｅ　（Ｍｎ）相が不足して陽極酸
化処理後の色調が淡色となってしまう。

また保持時間が０．５時間未満では鋳塊全体が均一な温
度となりにくく、一方１２時間以上加熱しても経済的に
不利となるだけである。したがって鋳塊加熱の温度、時
間は上述のように規定した。

熱間圧延は常法にしたがって鋳塊加熱温度また　。

はそれ以下の温度で行なえば良く、またその後の冷間圧
延も常法にしたがって行なえば良く、これらの条件は陽
極酸化処理後の表面色調に本質的な影響を与えない。

なおこの発明の方法は、圧延材のみならず押出材の製造
にも適用できることは勿論である。すなわち押出材を製
造する場合、前述の熱間圧延前の加熱温度、時間を熱間
押出前の加熱温度、時間に適用すれば良い。

実施例 第１表に示す化学成分の合金Ｎｏ、　１〜３を常法にし
たがって溶製し、半連続鋳造によって鋳込み温度７００
℃、鋳造速度６５ｍｍ　／　ｍｉｎで４００ｍ　Ｘ　１
０００履の断面寸法の鋳塊を鋳造した。

各合金Ｎｏ、　１〜３の鋳塊についてその断面組織を調
べたところ、いずれも全断面が樅の本組織内部領域から
なっていることが判明した。

また前記同様にして鋳造したＮｏ、　１〜３の合金の各
鋳塊について、４８０℃×１０時間もしくは５３０℃×
１０時間の均熱処理を施した後、４３０’Ｃで熱間圧延
を開始して６ｒＩｕｎの熱延板に仕上げた後、ざらに冷
間圧延を施して３簡厚とし、３５０℃×２時間の中間焼
鈍を行なった後、最終冷間圧延によって２．０ｍ厚の冷
延板に仕上げた。その冷延板にエツチング深さ２０伽の
苛性エツチングを施した後、２０°Ｃの１５％Ｈ２ＳＯ
４を用いて電流密度１．５Ａ／ｄｍによって陽極酸化皮
膜を行ない、２０ＪＪｍ厚の陽極酸化皮膜を生成させた
。

陽極酸化処理後の表面の色調について、スガ試験機製カ
ラーメーターＳＭ−３−ＭＣＨを用いてハンターカラー
システムのＬ値で評価するとともに、同一ロット内での
Ｌ値の変動を評価し、同時に表面のスジ目不良について
評価した。それらの結果を第２表中に併せて示す。なお
第２表においてＬ値は灰色の色調が濃いほど低く、具体
的にはこの発明で目的とする灰色〜暗灰色の色調として
は、Ｌ１ｉｉ７０以下が必要である。またロット内り値
の変動評価は、同一のロット内でＬ値の変動幅が１．０
以下の場合に○印を、またＬ値の変動幅が１．０〜２．
０の場合をΔ印、２．０を越える場合を×印で評価した
。さらにスジ目不良判定の評価は、Ｘ印が不良、○印は
スジ目不良の発生のほとんどないものを示す。

第　　１　　表 第　　２　　表 第２表から明らかなように、この発明の合金Ｎ。

１の場合は、陽極酸化処理後の表面にストリークス等に
よるスジ目不良が生じず、かつまた灰色〜暗灰色の色調
を著しく安定して得ることができた。

なお比較合金Ｎｏ、　２はＭ（Ｊを添加しなかったもの
であるが、この場合にはスジ目不良が発生した。

また比較合金Ｎα３はＭｎを添加しなかったものである
が、この場合には同一ロット内での色調の若干の変動が
生じてしまった。

発明の効果 以上の説明で明らかなように第１発明の展伸用アルミニ
ウム合金は、陽極酸化処理後の色調として、灰色〜暗灰
色のいわゆる濃灰色系の色調を極めて安定して得ること
ができ、かつスジ目不良のような欠陥を生じることがな
く、したがって重厚さが求められるビルなどの外装用な
どに最適なものである。また第２発明の方法によれば、
上述のように灰色〜暗灰色の濃灰色系色調を有しかつス
ジ目不良のような欠陥のない展伸加工材を、特に厳しい
鋳造条件等の制約を受けることなく、確実かつ安定して
容易に製造することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量比でＦｅ０．４〜１．０％、Ｓｉ０．０５〜
   ０．２５％、Ｍｇ０．３〜１．５％、Ｍｎ０．０５〜０
   ．７％、但しＭｎ％＜Ｆｅ％、Ｔｉ０．１０％以下を含
   有し、かつ必要に応じてＢ０．０００３〜０．０３％を
   含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなること
   を特徴とする、陽極酸化処理後の色調が灰色ないし暗灰
   色である展伸用アルミニウム合金。
2. （２）重量比でＦｅ０．４〜１．０％、Ｓｉ０．０５〜
   ０．２５％、Ｍｇ０．３〜１．５％、Ｍｎ０．０５〜０
   ．７％、但しＭｎ％＜Ｆｅ％、Ｔｉ０．１０％以下を含
   有し、かつ必要に応じてＢ０．０００３〜０．０３％を
   含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなるアル
   ミニウム合金を半連続鋳造法により鋳造し、次いでその
   鋳塊を３５０〜５８０℃の温度範囲内で０．５〜１２時
   間加熱した後、その温度範囲もしくはそれ以下の温度で
   熱間加工することを特徴とする、陽極酸化処理後の色調
   が灰色ないし暗灰色である展伸用アルミニウム合金の製
   造方法。