JPS63303028A - 切削表面特性に優れた耐食快削アルミニウム合金 - 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） 本発明は耐食快削アルミニウム合金に係り、更に詳しく
は、ＯＡ機器、ＶＴＲ用部品等々の高精度加工部品に要
求される切削仕上げ面精度や光沢性などの切削表面特性
に優れた耐食快削アルミニウム合金に関するものである
。

（従来の技術） 従来より、快削アルミニウム合金としては、Ａｌ−Ｃｕ
系を基合金としたＡ２０１１合金やＡＭ−Ｍｇ−８Ｌ系
を基合金としたＡＭ６２６２合金が広く知られている。

前者のＡ２０１１合金は高強度で且つ極めて良好な切削
性を有する反面、耐食性や表面処理性が著しく劣る等の
問題があった。そこで、この点を改善することを意図し
て後者のＡＡ６２６２合金が開発された。

しかし乍ら、このＡＡ６２６２合金は、Ａ２０１１合金
に比べて耐食性や表面処理性が著しく改善されはしたも
のの、切削性が充分でなく、Ａ２０１１合金並の合金時
の生産性を維持することが困薙であった。このため、切
削性を改善するために種々提案がなされ、各種の改良合
金が開発されてきた。

（発明が解決しようとする問題点） 一方、この種の快削材料が要求されている用途分野にお
いては、ＯＡ機器やＶＴＲ用部品を始めとして技術革新
はめざましく、それと同時に市場ニーズが多様化し、し
かもこれらに求められる品質性能は高度化の一途にある
のが現状である。特に最近では、部品の超精密加工や高
精度化が進んでおり、材料面においても、耐食性のみな
らず快削性の点でも優れた特性を備えると共に、表面仕
上り精度と美しい仕上り（光沢）をもった材料の要請が
高まってきている。

この点、従来のアルミニウム合金は、Ａｌ−Ｍｇ−８ｉ
系を基合金とするものであるが、特に工具寿命を速め、
且つ表面仕上り性に劣る等の問題があり、市場の厳しい
要請に対しては充分に対応できないでいるのが実情であ
る。

本発明は、上記要請に応えるべくなされたものであって
、従来の耐食快削アルミニウム合金の諸性質を維持しつ
つ、切削加工に際して工具の長寿命化等により生産性を
高めることができ、しかも切削仕上げ面精度に優れ、且
つ仕上り光沢が美しい等、切削表面特性に優れた耐食快
削アルミニウム合金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） 上記目的を達成するため、本発明者は、従来のこの種の
アルミニウム合金につき前述の問題点が生ずる原因を究
明し並びにその対策としての新たな化学成分の調整につ
いて種々研究を重ねた結果、特定の化学成分にバランス
よく調整することにより可能であることを見い出し、本
発明をなしたものである。

すなわち、本発明は、Ｍｇ：　０　、５〜１．５％。

Ｓｉ：０．４〜ｏ、ｓ％、Ｓｎ：０．５〜１．８％、Ｐ
ｂ：０．４〜０．９％、Ｚｎ：０．１〜１．０％及びＣ
ｕ：　０　。

１〜０．４％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物
からなることを特徴とする切削表面特性に優れた耐食快
削アルミニウム合金を要旨とするものである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

まず、本発明合金における化学成分の機能及び含有量の
限定理由について説明する。

Ｍｇ： Ｍｇは析出硬化元素として添加するもので、Ｓｉとの共
存（ＭｇｉＳｉ）により母合金としてマトリックスを硬
化させるために添加される。

また、ＭｇはＺｎと共存（ＭｇＺｎ、）してＳｉと同様
の効果をもたらし、更に切削後の表面光沢を改善すると
共に、Ｓｎやｐｂとも共存（Ｍ　ｌｈ　Ｐ　ｂ　％Ｍ　
ｇｍＳｎ）して切削性の向上に寄与する元素である。

Ｍｇ量が０．５％未満では析出硬化元素としての効果が
小さく、また１、５％を超えると変形抵抗が高くなって
押出性が低下すると共に切削性の低下を招くことになる
。

したがって、Ｍｇの含有量は０．５〜１．５％の範囲に
限定されるが、実質的な配合割合はＳｉ量により決定さ
れ、Ｍｇ＞Ｓｉとなるような量比として過剰ＳＬとなら
ないような配慮が望ましい。

Ｓｉ： Ｓｉは上記Ｍｇと共存させることが必要であり、析出硬
化元素としては０．４％未満ではその効果が小さく、し
かし０．８％を超えると過剰なＳｉが単独若しくはＦｅ
−８ｉ系の化合物として晶出し、切削時の工具の摩耗を
増加させると共に切削表面特性を低下させる原因となる
。

したがって、Ｓｉの含有量は０．４〜０．８％の範囲に
限定される。

Ｓｎ、　ｐｂ： Ｓｎ及びｐｂは快削アルミニウム合金としての切削性を
高める元素として重要であるが、これらの一方のみを添
加してもそのような効果を期待できないので１両者を同
時に添加することが必要である。

特にＳｎの添加は切削性の向上と工具の寿命増加に有効
であり、０．５％未満ではその効果が小さく、しかし１
．８％を超えると効果が飽和に達する。このようにＳｎ
を多く添加する理由は、切削性を向上させると共に工具
の寿命増加を促すためであり、Ｍｇ又はｐｂと共存させ
てマトリックスに広く分散させることにより切削時の潤
滑効果の役目を果すものと考えられる。したがって、　
Ｓｎの含有量は０．５〜１．８％の範囲に限定される。

また、ｐｂの添加については、切削性の改善のためには
０．４％未満では効果が小さく、しかし０．９％を超え
ると飽和に達し、必要以上の添加は却って耐食性や表面
処理性に悪影響を及ぼすことになる。したがって、Ｐｂ
の含有量は０．４〜０゜９％の範囲に限定される。

ｚｎ： ＺｎはＡｌ−Ｍｇ−８ｉ基合金の欠点である切削表面特
性の面を改善するのに重要な元素である。

特にＺｎは摩擦係数を小さくする元素であって、これを
添加すると切削加工に際して工具の摩耗を軽減し、切削
仕上り面精度を改善すると共に光沢のある美しい表面状
態が得られる。これは、ＡΩ地に固溶したり、Ｍｇとの
共存（ＭｇＺｎｓ）により均一微細に分散したりするこ
とにより、潤滑効果を発揮するためと考えられる。

これらの効果は０．１％未満では充分得られず、しかし
１．０％を超えると耐食性の低下を招くことになるので
、Ｚｎの含有量は０．１〜１．０％の範囲に限定される
。

Ｃｕ： Ｃｕを適量添加すると母合金の強度を約１５％程度向上
させることができる。しかし、Ｃｕの含有量は、０．１
％未満ではその効果を期待できず、０．４％を超えると
耐食性を劣化させるので。

０．１〜０．４％の範囲に限定される。

なお、以上の元素を必須成分として含有するアルミニウ
ム合金には、不可避的不純物としてＦｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、
Ｔｉ等々が随伴され得るが、これらの量は可能な限り少
ない方がよいことは云うまでもない、しかし、本発明の
効果を損わない量であるならば許容され、例えば、Ｆｅ
は０．７％以下、Ｍｎは０．１５％以下、Ｃｒは０．１
４％以下、Ｔｉは０．１５％以下に規制するのが望まし
く、他の不純物は単独で０．０５％以下、合計で０．１
５％以下に規制するのが望ましい。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例） 第１表に示す化学成分（ｗｔ％）を有するアルミニウム
合金を常法によりそれぞれ約２００■履φの鋳塊に鋳造
し、これに４８０”ＣＸ８ｈｒの均質化処理を施した後
、所定寸法の押出用ビレットに切断した。

次いで、これらの各ビレットを４００”Ｃの温度で熱間
押出しにより３ｏ鳳臘φ棒にし、更に５３０”ＣＸ６０
ｍ１ｎの加熱後に水焼入れした後、１７０’ｔ：Ｘ８ｈ
ｒの焼戻し処理を施して試験材とした。

各試験材について機械的性質を調べると共に。

切削加工試験（回転数１６００ｒｐ■、送り速度０゜０
５　ｍｍ　／　ｒｅｖ、すくい角度１０°）を行って切
削性（切屑分断性）、表面粗さ、表面光沢性及び工具摩
耗性を調べた。これらの結果を第２表に示す。

なお、上記各切削特性の評価基準及び評価法は第３表に
示すとおりであり、切屑分断性については切削加工時の
切粉のカール径、長さ等により評価し、表面粗さについ
ては切削後の切削面のプロフィールを求めて挽目の形状
、乱れの程度により評価し１表面光沢性については切削
後の表面光沢（仕上り状況）を目視により相対比較して
評価し、工具摩耗性については所定寸法の丸棒のフォー
ミング加工で所定の外径増加（０，１ｍｍ増）に至るま
での加工数により評価した。

【以下余白１ 第２表から明らかなとおり、Ｚｎが含まれていない比較
合金Ｇは切屑分断性は優れているものの。

表面粗さ１表面光沢性が劣り、工具摩耗性も劣っている
。また、同様にＺｎを含まず、しかしＢｉを含む比較合
金Ｈは表面粗さ、表面光沢性や工具摩耗性が若干改善さ
れるものの不充分であり、切屑分断性は却って劣化して
いる。更に８口を含ますｐｂのみを添加した従来合金Ｉ
は、比較合金Ｈよりも更に切屑切断性が劣化している。

これらに対し、Ｓｎ及びｐｂを共に添加すると共にＺｎ
を含む本発明合金Ａ−Ｆは、いずれも表面粗さ、表面光
沢性などの切削加工後の表面特性に顕著な改善効果が認
められ、特にＳＬがＭｇより過剰にならないようにする
ことにより表面特性が向上することがわかる。更に工具
摩耗性の点でも優れた性能を発揮し１機械的性質は従来
と同等のレベルを維持している。但し、Ｓｎ及びｐｂの
含有量が少な目の場合には切屑分断性に多少蔑がみられ
る。

なお、本発明合金のそれぞれについて耐食性を調べたと
ころ、いずれも優れた結果が得られた。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、必須成分として
Ｍｇ、Ｓｉ及びＣｕを含有すると共にＳｎとｐｂを複合
添加し、且つＺｎを含有せしめた特定の化学成分に調整
したので、優れた耐食性を維持しつ一工具摩耗性が向上
し、しかも切削表面特性の優れた耐食快削アルミニウム
合金を提供することができる。したがって、ＯＡ機器や
ＶＴＲ分野等で要求される高精度部品に使用することに
より、生産性を低下させることなく、優れた表面仕上り
精度が得られ、しかも美しい仕上りで光沢のある製品加
工が容易となり、今後頁に多様化すると予測される市場
ニーズに充分応え得る高付加価値な製品の製造が可能と
なる等１本発明合金の工業的価値は大きい。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量％で（以下、同じ）、Ｍｇ：０．５〜１．５％、Ｓ
   ｉ：０．４〜０．８％、Ｓｎ：０．５〜１．８％、Ｐｂ
   ：０．４〜０．９％、Ｚｎ：０．１〜１．０％及びＣｕ
   ：０．１〜０．４％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的
   不純物からなることを特徴とする切削表面特性に優れた
   耐食快削アルミニウム合金。