WO2007114521A1 - 塗装焼付け硬化性に優れた６０００系アルミニウム押出材及びその製造方法 - Google Patents

塗装焼付け硬化性に優れた６０００系アルミニウム押出材及びその製造方法 Download PDF

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WO2007114521A1
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aluminum
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mpa
extruded material
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Masamichi Aono
Toshitaka Miyaki
Tomoo Yoshida
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/002—Extruding materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special extruding methods of sequences
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/043—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent

Definitions

  • the aluminum extrusion shape material is equivalent to paint baking.
  • the present invention can be applied to structural members for vehicles such as automobiles, members that receive a thermal history corresponding to paint baking, such as frame structural materials such as side sills, side members, cross mennos, and door frames. Background art
  • the extrusion process which is an aluminum extrusion process ⁇ tensile straightening-after cutting, secondary processes such as bending depending on the structural members of automobiles, etc., tempering ⁇ painting ⁇ painting and baking It is manufactured by.
  • the aluminum extruded material is subjected to tempering treatment and paint baking and two thermal histories.
  • the tempering treatment is performed in the secondary processing shape, the loading efficiency is poor and the price of the product increases. Therefore, the tempering treatment is abolished as much as possible, or the tempering treatment in the secondary machining shape is abolished and applied.
  • a process for increasing the proof stress of the extruded aluminum material by utilizing the thermal history of baking is preferable.
  • structural members such as automobiles have low proof stress during secondary processing, ensuring adequate resistance when used with frame structural materials such as side sinore, side members, cross members, and door frames. It is preferable.
  • the Mg 2 Si content and the excess Mg content (or excess S i represented by the stoichiometric composition) If the total content is 0.6 wt% or more, natural aging will increase the yield strength immediately after extrusion, and the yield strength after aging treatment will be higher than when not left at room temperature. So-called “negative effect” occurs. Paint Baking Curability It is preferable that the extruded aluminum shape does not increase in yield strength even when left at room temperature, and exhibits performance efficiently after receiving a cram school history corresponding to paint baking.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-2063 discloses a method of adjusting alloy components and adding Be B, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 9 1 7 6 8 06 A method for controlling the cooling rate after solution treatment is disclosed.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 2 — 2 3 5 1 5 8 discloses that an aluminum alloy extruded shape having excellent bending workability and paint bake hardenability is obtained. by mass 0/0, M g:. 0. 3 ⁇ 1 3%, S i:. 0. 2 ⁇ 1 2%, S n: it contains 3% 0.0 1 0., residual The part is made of aluminum alloy ingots consisting of A 1 and inevitable impurities, preheated at 400 to 5500 ° C and subjected to hot extrusion, and then cooled at a cooling rate of 50 ° CZ min or more.
  • the proof stress is 180 MP or more from the viewpoint of vehicle protection at the time of collision.
  • the present invention provides a vehicle with a heat history (about 15 to 20 ° CX 0.3 to 0.5 hr) corresponding to paint baking.
  • the technical issue is to provide an aluminum extruded shape with excellent paint bake hardenability that can ensure the resistance to rust applicable to structural members.
  • the present inventors immediately hold a specific composition of a 600-series aluminum-aluminum alloy (A1-Mg-Si alloy) at a specific temperature for a specific time after extrusion, and then paint and paint Aluminum extrudates that have received a thermal history equivalent to baking, or aluminum extrudates in which the billet temperature and the cooling rate immediately after extrusion are specifically set in the extrusion manufacturing process solve the above problems. It was found that the present invention was reached.
  • A1-Mg-Si alloy 600-series aluminum-aluminum alloy
  • the present invention is an invention of a 600-based aluminum extruded material, and is 0.3% to 0.7% of magnesium and 0.0% of silicon to ensure strength at a mass percentage. 7% to 1.5%, 0.35% or less of copper for securing elongation, 0.35% or less of iron for securing resistance, and 0.005% of titanium for crystal refinement Containing 0.1%, and 0.05 to 0.30 ° / manganese for stabilizing yarn and weave during extrusion. Chromium is 0.1% or less, and Zirconium is 0.1% or less.
  • the 6 00 series aluminum extruded material of the present invention is an aluminum with excellent paint bake hardenability that can improve resistance to heat just like after the tempering treatment when subjected to a thermal history corresponding to paint bake. Extruded material.
  • the 600-based aluminum extruded material of the present invention can be obtained by the following means.
  • the billet temperature is 500 ° C or higher, immediately after extrusion.
  • the present invention is an invention of a method for producing a 600-based aluminum extrudate, in which 0.3% to 0.7% magnesium and 0.7% to 1% silicon by mass%. 5%, copper 0.35% or less, iron 0.35% or less, titanium 0.5-0.1%, and manganese 0.5-0.5%. 30%, chromium is 0.1% or less, and zirconium is 0.1% or less, and a total of one or more transition elements selected from manganese, chromium, and zirconium are 0.0%.
  • An aluminum alloy ingot containing 5 to 0.40% and the balance of aluminum and inevitable impurities is extruded.
  • the 600-based aluminum extruded material of the present invention can be obtained by the following means.
  • the billet temperature is set to 500 ° C or higher, and the cooling rate of 4 m in is set to 70 ° C / min or higher immediately after extrusion.
  • an aluminum extruded shape with excellent paint bake hardenability that can satisfy sufficient heat resistance with a heat history of paint baking for a 600-based aluminum extruded shape and its A manufacturing method can be provided.
  • FIGS. 1A to 1C compare and explain the manufacturing process of an automobile member using an aluminum extruded profile according to the present invention, taking a door frame as an example.
  • Figure 1A shows the manufacturing process for a conventional split door frame.
  • Figure 1B shows the manufacturing process for a conventional integrated door frame.
  • FIG. 1C shows the manufacturing process of the integrated door frame of the present invention.
  • Figure 2 shows a cross section of the test piece.
  • Fig. 3 shows the thermal history corresponding to paint baking.
  • FIGS. 1A to 1C compare and explain the manufacturing process of an automobile member using the aluminum extruded profile of the present invention and the present invention, taking a door frame as an example.
  • Figure 1A shows the manufacturing process for a conventional split door frame.
  • the billet (BLT) made of aluminum is a secondary process such as extrusion forming ⁇ tensile straightening ⁇ cutting, bending bending such as stretch bender bending, and welding with other aluminum members.
  • tempering treatment of T 5 200 ° CX 3 hr
  • it is manufactured by painting and baking at about 170 ° C X 0.3 hr after the painting process.
  • Figure 1B shows the manufacturing process for a conventional integrated door frame.
  • a billet (BLT) made of aluminum two-piece material undergoes secondary processing such as extrusion bending ⁇ stretching bending ⁇ stretch bending ⁇ cutting, which is the extrusion process, for example, T Perform tempering treatment for 5 (200 ° CX 3 hr). After that, it is manufactured by painting and baking for about 1700 ° c X 0 • 3 hr through the painting process.
  • the aluminum extruded material is subject to two heat histories: tempering and paint baking.
  • tempering if the tempering process is performed in the secondary processing shape, the loading efficiency is poor and the price of the product becomes high.
  • FIG. 1C shows the manufacturing process of the integral frame of the present invention.
  • the bi-lithium (BLT) made of an aluminum member is subjected to secondary processing such as bending such as stretch bending, bending, etc. after extrusion, tension correction, and cutting, which is an extrusion process.
  • secondary processing such as bending such as stretch bending, bending, etc. after extrusion, tension correction, and cutting, which is an extrusion process.
  • it is manufactured by painting and baking for about 170 ° CX 0.3 hr through the painting process.
  • the tempering treatment is abolished, and the heat history of only one coating baking is used to increase the yield strength of the gallium, one-piece extruded material.
  • the heat history of paint baking for the tempering treatment is about 170 ° CX 0.3 hr, and the aging temperature is lower than that for the normal tempering treatment (about 200 ° CX 3 hr), and Retention time is short.
  • paint-baking hardenability Aruminiumu extruded profile is aging temperature is low, and, when the holding time is shorter, when precipitated by aging treatment M g 2 S i
  • the density of the precipitate is preferably about the same as that of the tempering treatment. This Mg 9 Si precipitate can improve the resistance to heat in a 600-based aluminum alloy. Therefore, in the present invention, magnesium and silicon are contained.
  • the present invention provides a range of alloy components capable of efficiently exhibiting paint bake hardenability without impairing the extrusion formability of a 600 series aluminum alloy, and a proof stress of 6 after receiving a thermal history corresponding to paint bake. It is defined as a paint bake-hardening aluminum extrusion shape and its manufacturing method that can increase the resistance to 0 MPa or more and secure the resistance to 180 MPa or more from the viewpoint of vehicle protection in the event of a collision. .
  • Magnesium is a paint bake-hardening aluminum-to-extrusion shape that secures the necessary resistance. Therefore, it is preferable to contain 0.3% or more of magnesium. However, when a large amount of magnesium is contained, the deformation resistance during extrusion molding is greatly increased, so that the magnesium content is preferably 0.7% or less. Therefore, magnesium is 0.3 to 0.7%. More preferably, it is 0.4% to 0.6%.
  • silicon Even if silicon is contained in a large amount relative to magnesium, it is difficult to inhibit extrusion productivity. In addition, it is preferable that silicon should be contained in an amount of 0.7% or more in order to secure the necessary resistance to coating baking curable aluminum extrusion.
  • the silicone is 1.
  • silicon is 0.7
  • ⁇ 1.5% More preferably, it is set to 0.8% to 1.3%.
  • Copper is preferably contained in order to ensure strength and elongation, but if it is excessive, corrosion resistance decreases. In addition, deformation resistance during extrusion increases, which tends to hinder productivity. In consideration of this, ⁇ will be 0.35% or less.
  • the intermetallic compound is coarsened, the density of subsequent Komutame to precipitate takes silicon constituting the M g 2 S i precipitates make improved resistance to Ca in the aging treatment is rather small. Further, if it is excessive, the corrosion resistance is lowered. Considering this, the iron content should be 0.35% or less.
  • Manganese, chromium, and zirconium have the effect of suppressing recrystallization during extrusion and stabilizing the fibrous structure.
  • chrome, di Ruconium significantly impairs quenching sensitivity, and depending on the aluminum extrusion that forms structural materials such as automobiles, it becomes difficult to form a supersaturated solid solution by fan air cooling after extrusion.
  • Zirconium also forms an intermetallic compound with titanium during fabrication, reducing the effect of titanium crystal refinement and causing cracking during fabrication.
  • Manganese is relatively difficult to inhibit quenching sensitivity and suppresses recrystallization. In order to obtain the effect of suppressing recrystallization, it is necessary to contain 0.05% or more. However, addition of 0.30% or more inhibits quenching susceptibility in the same way as chromium and zirconium, and depending on the aluminum extruded profile that forms structural materials for automobiles, etc., a supersaturated solid solution is formed by fan air cooling after extrusion. The density of Mg 2 Si precipitates, which improve the yield strength by subsequent aging treatment, decreases.
  • manganese is contained in an amount of 0.05 to 0.30%
  • chromium is contained in an amount of 0.1% or less
  • zirconium is contained in an amount of 0.10% or less, and selected from mangan, chromium, and zirconium.
  • the total of one or more transition elements to be added is set to 0.05 to 0.40%.
  • Titanium refines the crystal during fabrication, but the addition effect is saturated even if it is added in excess.
  • titanium can be made into 0.05 to 0.10%. More preferably, it can be set to 0.05 to 0.05%, and more preferably 0.05 to 0.03%.
  • Inevitable impurities are mixed in various ways, such as ingots when making aluminum alloys and intermediate alloys of additive elements. There are various elements to be mixed. However, if it is 0.05% or less by itself and 0.15% or less in total, Little effect on alloy properties. Considering this, the inevitable impurities shall be 0.05% or less by themselves, and the total amount shall be 0.15% or less.
  • Paint bake curable aluminum extrusions are aluminum extrusions that have undergone a thermal history equivalent to painting and painting bake after holding extrusion molding ⁇ 90 ⁇ 50 ° CX l ⁇ 24 hr in the manufacturing process.
  • MG formed with a heat history equivalent to subsequent paint baking by holding 90 ° CX 1 to 24 hours after extrusion.
  • Generates Si precipitate nuclei (so-called GP zone). This GP zone can be generated more by holding it at a low temperature, but if it is held at a temperature lower than 50 ° C, a holding time of 24 hours or more is required to generate it. Since the production efficiency deteriorates, it is desirable to keep it at 50 ° C or higher as a paint bake-hardening aluminum extrusion material.
  • the force S can be set to 90 ⁇ 5 0 1 to 2 4 11 3: after extrusion, and more preferably 70 ⁇ 10 ° CX 1 to 12 hr.
  • This 9 0 ⁇ 50 ° CX l ⁇ 24 hr holding process is air-cooled after extrusion and may be held in an atmospheric furnace, or may be held in a water bath or an oil bath. The cooling after molding may be controlled and insulated and held.
  • the 90 ° ⁇ 50 ° CX l ⁇ 24 hr holding process will increase the strength due to the gradual formation of GP zones when left at room temperature after extrusion when it is not normal. Force that causes aging 9 0 ⁇ 50 ° CX l ⁇ 24 hours Since GP zone has already been generated, it is also effective in suppressing subsequent natural aging. There is.
  • the billet temperature is set to 500 ° C or higher in the manufacturing process, and the cooling rate for 4 min is set to 70 ° CZmin or higher immediately after extrusion. Furthermore, it is an aluminum extruded section that has received a thermal history corresponding to painting and baking after holding 90 ° ⁇ 50 ° CX for 1 to 24 hours immediately after extrusion. In the normal extrusion process, it is unlikely that the billet temperature will be kept above 600 ° C, so there is no upper limit. By setting the billet heating temperature to 500 ° C or higher and setting the cooling rate for 4 min immediately after extrusion to 70 ° C / min or higher, the subsequent 90 ° C is 50 ° C.
  • a supersaturated solid solution necessary for generating nuclei of Mg 2 -Si precipitates (so-called GP zone) generated by holding CX 1 to 24 hours can be obtained. If the billet temperature is less than 500 ° C, the holes necessary for GP zone generation cannot be taken into the aluminum, and if the cooling rate is less than 70 ° C Holes are released or solid solute atoms are deposited as precipitates, then 9 0 ⁇ 5 0 ° 0> ⁇ 1 to 2 4 11 1: 0? The zone cannot be created.
  • GP zone (So-called GP zone) can be generated. Furthermore, this GP zone can be generated more by holding at a low temperature, but holding at a temperature lower than 50 ° C requires a holding time of 24 hours or more to generate. Since the production efficiency will deteriorate, keep it at 50 ° C or higher as a paint bake curable aluminum extrudate. It is desirable. Also, if kept at a temperature higher than 120 ° C,
  • This 90 ° ⁇ 50 ° CX 1 to 24 hr holding step may be air-cooled after extrusion and held in an atmospheric furnace, or may be held in a water bath or oil bath.
  • the cooling after extrusion may be controlled to be insulated and held.
  • the paint baking curable aluminum extruded shape according to the present invention is suitable as a shape having a solid or hollow portion, and may be a rectangular tube shape, a cylindrical shape, or an irregular shape.
  • the raw materials whose ingredients were adjusted so that the composition of the aluminum alloy of the 600 series shown in Test Examples No. 1 and 2 in Table 1 were melted were formed into a cylindrical shape suitable for the extrusion size.
  • the alloy components shown in Table 1 are analytical values, and “0.0 0%” takes into account significant figures.
  • the cocoon mass was homogenized at 5600 ° C X 4 hr.
  • the homogenized billet is extruded with an extrusion mold at the specified extrusion temperature (billet heating temperature) and cooling conditions shown in Table 2, and the frame structure shown in Fig. 2 is obtained.
  • An aluminum extruded profile corresponding to the cross section of was formed.
  • OMPa and above were designated as “ ⁇ ”, and 1 80 to 1500 MPa was applicable as a result of the cross-sectional design, and “ ⁇ ”, and less than 15 OMPa was designated as “X”. Furthermore, considering the case of secondary processing, the difference in proof stress before and after the thermal history corresponding to paint baking is 60 MPa or more as ⁇ OJ '' and less than 6 OMPa as ⁇ X ''. A comprehensive judgment was made. Table 3 shows the evaluation results.
  • Test Example No. 1 is an extruded aluminum material containing Si of 1.10%, Cu of 0.20%, Mg of 0.59%, and Mn of 0.08%. .
  • Test Example No. 1 — 1 to Test Example No. 1 — 3 and Test Example No O 1-4 Corresponding to the Comparative Examples No. 1 to 4 are allowed to stand at room temperature after extrusion for 1 2 to 1 68 8 hr. After that, the temperature was kept at 70 ° CX for 12 hours, and the resistance to resistance before and after the B. H. treatment was compared.
  • Test Examples No. 1 1-5 to No. 1-8 corresponding to the Examples were subjected to 70 ° CXI 2 hr after being left for 12 hr after extrusion, and 1 2 to 16 hr hr. And compared the resistance before and after the B. H. treatment.
  • test example No. 1 —:! ⁇ No. 1-4 indicates that the yield strength after B.H. treatment decreased as the standing time at room temperature after extrusion increased, and 2 1 1 MPa, 2 0 4 MPa, 2 0 6 MPa, respectively. 2 0 4 MPa and the judgment was ⁇ .
  • the resistance increases due to B.H. are 9 2 MPa, 6 6 MPa, 61 MPa and 57 MPa, respectively.
  • Test example No 1-4 corresponding to the comparative example left at room temperature was judged X.
  • the resistance increase due to B.H. was 60 M Pa or more, and the judgment was ⁇ . Therefore, the comprehensive judgment of test example No. 1 — 1 to test example No.
  • 1 — 4 corresponding to the examples is that the room temperature standing time after extrusion molding is less than 1 68 hr (test example No) 1-1, .1-2, 1-3) were 0, and 1 6 9 hr or more (Test Example No. 1 1 4) was X.
  • test examples corresponding to the examples No. 1 — 5 to 1 1 8 were held for 1 2 hr after extrusion and held at 70 ° CX 1 2 hr, and 1 2 to 1 6 8 hr. It was left at room temperature and treated with B.H., but the resistance against B.H. treatment is 2 1 4 MP a, 2 1 0 MP a s 2 0 9 MP a, 2 1 2 MP a At 70 ° CX for 12 hours, there is no effect due to standing at room temperature, and both are ⁇ . In addition, the increase in resistance to resistance due to B.H.
  • Test Example No. 2 is an aluminum extruded material containing 0.90% Si, 0.20% Cu, 0.40% Mg, and 0.08% ⁇ . is there.
  • Test examples corresponding to Examples ⁇ ⁇ . 2 _ 1 to Test Examples No. 2 — 3 and Test Examples corresponding to Comparative Examples No. 2 — 4 are 1 2 to 16 8 hr at room temperature after extrusion. After being allowed to stand, it was kept at 70 ° CX for 12 hours, and the resistance to resistance before and after the B. H. treatment was compared.
  • test examples No. 2-1 to No. 2-4 show that the yield strength after B.H. treatment decreased as the standing time at room temperature after extrusion decreased, 1 8 2 MPa, 1 7 6 MPa, 1 76 MPa, and 1700 MPa, Test Example No. 2 — 1 was ⁇ , Test Example No. 2 -2 to 2-4 was judged as ⁇ .
  • the rise in resistance due to B.H. is 9 2 MPa, 66 MPa, 60 MPa, and 35 MPa, respectively, and decreases as the room temperature standing time increases.
  • X in the test example No. 2-4 corresponding to the comparative example left at room temperature was X.
  • the increase in resistance to resistance by B.H. was 60 M Pa or more, and the judgment was “good”.
  • the room temperature standing time of 24 to 72 hours is B. H.
  • the bond judgment is ⁇
  • the room temperature standing time after extrusion molding is 1 6 8 h
  • test examples N 0. — 2— 5 to 2 — 8 corresponding to the examples were held for 1 2 hr after extrusion and held at 70 ° CX for 12 hr, and 1 2 to 1 6 8 hr After being left at room temperature and treated with B.H., the resistance against B.H. treatment is 1 8 4 MP a, 1 8 3 MP a, 1 8 1 MP a, 1 8 5 There was no effect of standing at room temperature after holding at 70 ° CX 12 hours at MPa, and both were ⁇ . In addition, the increase in resistance due to B.H.
  • Extrusion temperature extrusion molding was carried out under the predetermined billet temperature and cooling conditions shown in Fig. 5 to form an aluminum extruded profile corresponding to the cross section of the frame structural material shown in Fig. 2.
  • the normal cooling fan setting shown in Table 5 is the condition when a 45 cm fan is rotated at 1 6 8 0 r.p.m.
  • the aluminum extrudate was kept at 70 ° C. X I 2 hr, and left at room temperature for 1 week, and a heat history (B.H. treatment) corresponding to paint baking shown in FIG. 2 was added. No heat treatment equivalent to normal tempering treatment is performed o
  • Test Example No. 1 is an aluminum extruded profile containing 1.10% Si, 0.20% Cu, 0.59% Mg, and 0.08% Mn. .
  • Test example No. 1 — 1 to 1 1 4 is the billet temperature force during extrusion changed to 4 60, 48 0, 50 0, 5 20 ° C. Compared the resistance of In addition, they were compared with those with a billet temperature of 500 ° C during extrusion and a cooling rate of less than 70 ° CZmin for 4 min immediately after extrusion (test example No. 1-5). did.
  • the B.H. treatment resistance was 1 5 2 MPa, 1 7 1 MPa, 2 1 3 MPa, 2 09 MPa, and 1 7 7 MPa, respectively, and the billet temperature Is 5 0 0.
  • test example No. 1 1 4 min cooling rate less than 70 ° C / min immediately after extrusion (test example No. 1 1 5) are B.
  • the resistance increase due to H. was small, and the judgment was X.
  • the resistance increase due to B.H. was 60 MPa or more, and the judgment was ⁇ . Therefore, the comprehensive judgment of the test example No. 1 corresponding to the example is that the billet temperature is heated to 500 ° C or higher (No. 1-3, 1 1 4) is 0, other
  • the overall judgment was X.
  • Test Example No. 2 is an aluminum extruded profile containing 0.90% Si, 0.20% Cu, 0.40% Mg, and 0.09% Mn. .
  • Test examples No. 2-1 to 2-4 are those when the billet temperature force during extrusion was changed to 4 60, 48 0, 5 0 0, 5 20 ° C. Compared the resistance of In addition, they and the extrusion The billet temperature is 500 ° C, and the cooling rate is 4 min immediately after extrusion.
  • Example No. 2-1 For those with 60 M Pa or less (Test Example No. 2-1;), the resistance increase after B H treatment was less than 60 M Pa and the judgment was X. In other cases (test example No • '", 4 s 2-5), B.H. The increase in resistance after treatment is 60 MPa or more, and the judgment is ⁇ .
  • the overall judgment of Example No. 2 is that the billet temperature is 480 ° C or less (Test Example No. 2-1, 2-2) is X, and the billet V ⁇ temperature is 500 ° C. C's (test example No. 2-3, 2-5)
  • Test example No. 3 corresponding to Comparative Example 1 has S i of 0.59%, Cu of 0.20%, Mn of 0.20%, Mg of 0.60%, An aluminum extruded profile containing 0.02% C r.
  • the S i content is outside the scope of the present invention.
  • Extrude this material with a billet temperature of 500 ° C and a cooling rate of 4 min immediately after extrusion set at 70 ° CZmin or higher, and perform processing at 70 ° 0 2 11. H.
  • the resistance to resistance is 10 MPa
  • the increase in resistance due to B.H. is 10 MP.
  • the evaluation was X.
  • This material has a heat resistance of 197 MPa when subjected to normal tempering treatment, and can be applied to some structural members such as automobiles, but it has poor paint bake hardenability and may increase costs. is there.
  • Test example No. 4 corresponding to the comparative example is an aluminum extruded profile containing 0.44% S i and 0.49% Mg.
  • the S i content is outside the scope of the present invention.
  • a 600-series aluminum extrusion type excellent in paint bake hardenability that can secure a heat resistance applicable to a structural member such as an automobile with a heat history corresponding to paint bake. It is possible to provide materials.
  • the aluminum extruded profile of the present invention has a thermal history equivalent to paint baking of structural members for vehicles such as automobiles, for example, frame structural materials such as side sills, side members, cross members, and door frames. It can be applied to the receiving member.

Abstract

　質量％でマグネシウムを０．３～０．７％、シリコンを０．７％～１．５％、銅を０．３５％以下、鉄を０．３５％以下、チタンを０．００５～０．１％含有し、さらに、マンガンを０．０５～０．３０％、クロムを０．１０％以下、ジルコニウムを０．１０％以下とし、これらマンガン、クロム、及びジルコニウムから選択される遷移元素の１種以上を合計で０．０５～０．４０％含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物である押出材であって、塗装焼付けに相当する熱履歴で耐力が６０ＭＰａ以上上昇し、その後の耐力が１８０ＭＰａ以上に設定されていることを特徴とする６０００系アルミニウム押出材。このアルミニウム押出形材は、塗装焼付けに相当する熱履歴で自動車等の構造部材に適用可能な耐力を確保することができる塗装焼付け硬化性に優れている。

Description

塗装焼付け硬化性に優れた 6 0 0 0系アルミニウム押出材及ぴそ の製造方法 技術分野
本発明は、 アルミニゥム押出形材が塗装焼付けに相当する熱履 明
歴を受けたとき、 調質処理後と同じよ う に耐カを向上することが できる塗装焼付け硬化性に優れた田 6 0 0 0系アルミ -ゥム （A 1 一 M g — S i合金） 押出材に関する。 本発明は、 自動車など車両 用構造部材、 例えば、 サイ ドシル、 サイ ドメ ンバ、 ク ロスメ ンノ 、 ドアフ レームなどのフ レーム構造材など塗装焼付けに相当する熱 履歴を受ける部材に適用することができる。 背景技術
近年、 地球環境保護の観点から、 自動車等の構造部材において アルミニウム合金が注目 されている。 しかしながら、 アルミユウ ムはスチールに対し単位重量当りの価格が高く 、 重量は低減でき るが部品コス トが高く なる傾向にある。 従って、 アルミ ニ ウム合 金を自動車等の構造部材に適用する場合には、 素材であるアルミ ニゥム押出材の価格を低減する必要がある。
自動車等構造部材の製造工程によっては、 アルミニウム押出ェ 程である押出成形→引張矯正—切断の後に、 自動車等の構造部材 によっては曲げ加工など 2次加工を経て、 調質処理→塗装→塗装 焼付けによ り製造される。 これら自動車等の構造部材を製造する 工程内で、 アルミ二ゥム押出材は調質処理及び塗装焼付けと 2度 の熱履歴を受ける。 また、 2次加工形状で調質処理を行なう と積 載効率が悪く、 製品の価格が高く なる。 そこで、 できるだけ調質 処理を廃止するか、 2次加工形状における調質処理を廃止し、 塗 装焼付けの熱履歴を利用してアルミニウム押出材の耐力を上昇す る工程が好ましい。
また、 自動車等の構造部材は、 2次加工時には耐力が低く、 サ ィ ドシノレ、 サイ ドメ ンバ、 ク ロスメ ンバ、 ドアフレームなどのフ レーム構造材などによって使用するときに適用可能な耐カを確保 していることが好ましい。
また、 A l — M g — S i 合金である 6 0 0 0系アルミニウム合 金において、 化学量論組成で表される M g 2 S i含有量と過剰 M g 含有量 （又は、 過剰 S i含有量） が合わせて 0 . 6 w t %以上で あると、 自然時効してしま う ことで押出直後よ り も耐力が上昇す ると ともに、 室温で放置しない場合に比べて時効処理後の耐力が 減少する、 いわゆる 「負の効果」 が発生する。 塗装焼付け硬化性 アルミニウム押出形材は室温に放置しても、 耐力が上昇すること なく 、 且つ、 塗装焼付けに相当する塾履歴を受けた後に効率的に 性能を発揮することが好ましい。
アルミニウム合金板を適用する場合においては、 塗装焼付けの 熱履歴を利用する塗装焼付け硬化性を向上するために種々の方法 が提案されている。 これらの方法の一つと して、 特開平 6 — 2 0 6 3号公報には、 合金成分を調整し、 B e Bを添加する方法、 特開平 9 一 1 7 6 8 0 6号公報には、 溶体化処理後の冷却速度を 制御する方法が開示されている。
また、 特開 2 0 0 4— 2 0 4 3 2 1号公報には、 アルミニウム 押出形材を適用する場合において、 押出後に引張矯正、 2次加工 などによ り加工歪みを加えて時効促進する方法が開示されている。
さ らに、 特開 2 0 0 2 — 2 3 5 1 5 8号公報には、 曲げ加工性 に優れ、 塗装焼付け硬化性を有するアルミ二ゥム合金押出形材を 得ることを目的と して、 質量0 /0で、 M g ： 0. 3〜 1 . 3 %、 S i ： 0. 2〜 1 . 2 %、 S n ： 0. 0 1〜 0. 3 %を含有し、 残 部は A 1 および不可避的不純物よ り なるアルミニゥム合金の鎊塊 を 4 0 0〜 5 5 0 °Cで予熱して熱間押出成形を行ってから 5 0 °C Z分以上の冷却速度で 5 0 °C以下の温度まで冷却し、 押出成形後 2 4時間以内に 5 0〜 1 4 0 °Cの範囲の温度で、 合金の耐力が 1 2 0 N/mm2以下になる範囲内で 0 . 5〜 5 0時間保持する安定 化処理を行う方法が開示されている。 発明の開示
ところで、 塗装焼付け硬化性アルミニゥム押出形材は自動車等 の構造部材と して適用する場合、 衝突時における車両保護の観点 から耐力が 1 8 0 M P、 以上であることが好ましい。
また、 上記の従来技術は、 B eや Bなど合金成分を調整するも の （特開平 6 — 2 0 6 3号公報） は、 成分管理が複雑になる し、 冷却速度を制御するもの （特開平 9 一 1 7 6 8 0 6号公報） は、 工程が煩雑になり厚肉の押出形材に適用するには、 コス ト上昇に つながるものであった。 これらの従来技術は板厚が l mm程度の アルミニウム圧延板に関するものであるため、 そのままアルミ二 ゥム押出形材に適用しても、 塗装焼付け硬化性が充分に発揮され ない恐れがあった。 また、 押出後に加工歪みを加えるもの （特開 2 0 0 4 — 2 0 4 3 2 1号公報） は、 引張矯正の工程管理が難し く、 また、 加工硬化によ り耐力が上昇するために 2次加工しづら く なる。 さ らに、 引張矯正しない場合には 2次加工する必要があ り、 いずれも自動車などの構造材に適用する場合によっては適用 を制限してしまい、 適用できない部位があった。 更に、 特開 2 0 0 2 - 2 3 5 1 5 8号公報の方法では、 押出成形後 2 4 h r以内 に安定化処理を行わなければならなかった。
本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、 塗装焼付けに相当する 熱履歴 （ 1 5 0〜 2 0 0 °C X 0 . 3〜 0 . 5 h r程度） で自動車 等の構造部材に適用可能な耐カを確保することができる塗装焼付 け硬化性に優れたアルミニゥム押出形材を提供することを技術課 題とする。
本発明者らは、 特定組成の 6 0 0 0系アルミ -ゥム合金 （ A 1 — M g— S i合金） を押出成形後、 直ちに特定温度で特定時間保 持し、 その後、 塗装及び塗装焼付けに相当する熱履歴を受けたァ ルミニゥム押出材、 又は押出材製造工程でビレッ ト温度と押出直 後の冷却速度を特定に設定されたアルミ二ゥム押出材が上記課題 を解決するものであること見出し、 本発明に到達した。
即ち、 第 1 に、 本発明は 6 0 0 0系アルミ ニウム押出材の発明 であり、 質量％で、 強度確保のためにマグネシウムを 0. 3 ~ 0. 7 %、 及ぴシリ コンを 0. 7 %〜 1 . 5 %、 伸び確保のために銅 を 0. 3 5 %以下、 耐カ確保のために鉄を 0. 3 5 %以下、 結晶 微細化のためチタンを 0. 0 0 5〜 0. 1 %含有し、 さらに、 押 出時の糸且織安定のためマンガンを 0. 0 5〜 0. 3 0 °/。、 クロム を 0. 1 0 %以下、 及ぴジルコニウムを 0. 1 0 %以下と し、 こ れらマンガン、 クロム、 及ぴジルコニウムから選択される遷移元 素の 1種以上を合計で 0. 0 5〜 0. 4 0 %含有し、 残部がアル ミニゥムと不可避不純物であるアルミニウム押出形材であって、 塗装焼付けに相当する熱履歴で耐力が 6 0 MP a以上上昇し、 そ の後の耐力が 1 8 O MP a以上に設定されているこ とを特徴とす る 6 0 0 0系アルミニウム押出材である。 本発明の 6 0 0 0系ァ ルミニゥム押出材は、 塗装焼付けに相当する熱履歴を受けたとき、 調質処理後と同じよ うに耐カを向上することができる塗装焼付け 硬化性に優れたアルミニウム押出材である。
本発明の 6 0 0 0系アルミニウム押出材は、 以下のよ うな手段 で得られる。
( 1 ) 押出成形後直ちに 9 0 ± 5 0 °Cで l〜 2 4 h r保持する。
( 2 ) 押出材製造工程でビレツ ト温度を 5 0 0 °C以上、 押出直後 より 4 m i nの冷却速度を 7 0 °C/m i n以上に設定する。
第 2に、 本発明は 6 0 0 0系アルミ二ゥム押出材の製造方法の 発明であり、 質量％でマグネシウムを 0 . 3〜 0 . 7 %、 シリ コ ンを 0 . 7 %〜 1 . 5 %、 銅を 0 . 3 5 %以下、 鉄を 0 . 3 5 % 以下、 チタンを 0 . 0 0 5〜 0 . 1 %含有し、 さ らに、 マンガン を 0 . 0 5〜 0 . 3 0 %、 クロムを 0 . 1 0 %以下、 ジルコユウ ムを 0 . 1 0 %以下と し、 これらマンガン、 クロム、 及ぴジルコ ユウムから選択される遷移元素の 1種以上を合計で 0 . 0 5〜 0 . 4 0 %含有し、 残部がアルミニゥムと不可避不純物よ り なるアル ミニゥム合金の铸塊を押出成形を行う。
本発明の 6 0 0 0系アルミニウム押出材は、 以下のよ うな手段 で得られることは上述の通りである。
( 1 ) 押出成形後直ちに 9 0 ± 5 0 °Cで：！〜 2 4 h r保持する。 ( 2 ) 押出材製造工程でビレッ ト温度を 5 0 0 °C以上、 押出直後 より 4 m i nの冷却速度を 7 0 °C/m i n以上に設定する。
本発明によれば、 6 0 0 0系アルミニウム押出形材について、 塗装焼付けの熱履歴で十分な耐カを満足することができる塗装焼 付け硬化性に優れたアルミ二ゥム押出形材及びその製造方法を提 供することができる。 図面の簡単な説明
図 1 A〜 Cは、 従来及ぴ本発明のアルミニゥム押出形材を用い た自動車部材の製造工程を ドアフ レームを例にして対比 · 説明す る。 図 1 Aは、 従来の分割 ドアフ レームの製造工程を示す。 図 1 Bは、 従来の一体ドアフ レームの製造工程を示す。 図 1 Cは、 本 発明の一体ドアフ レームの製造工程を示す。
図 2は、 試験片の横断面を示す図である。
図 3は、 塗装焼付けに相当する熱履歴を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
図 1 A〜 Cに、 従来及び本発明のアルミ二ゥム押出形材を用い た自動車部材の製造工程を ドアフ レームを例にして対比 · 説明す る。
図 1 Aは、 従来の分割ドアフ レームの製造工程を示す。 アルミ ユウム部材からなるビレッ ト （ B L T) は押出工程である押出成 形→引張矯正→切断の後に、 ス ト レツチベンダー曲げ等の曲げ加 ェの後、 他のアルミニウム部材との溶接等の 2次加工を経て、 例 えば T 5 ( 2 0 0 °C X 3 h r ) の調質処理を行う。 その後、 塗装 工程を経て 1 7 0 °C X 0 . 3 h r程度の塗装焼付けによ り製造さ れる。
図 1 Bは、 従来の一体ドアフ レームの製造工程を示す。 アルミ 二ゥム部材からなるビレッ ト （ B L T ) は押出ェ程である押出成 形 →引張矯正→切断の後に、 ス ト レッチべンダー曲げ等の曲げ加 ェ等の 2次加工を経て、 例えば T 5 ( 2 0 0 °C X 3 h r ) の調質 処理を,行う。 その後、 塗装工程を経て 1 7 0 °c X 0 • 3 h r程度 の塗装焼付けによ り製造される。
これら従来の ドアフレームの製造工程内では、 ァルミニゥム押 出材は調質処理及び塗装焼付けと 2度の熱履歴を受けることにな る 。 また、 2次加工形状で調質処理を行な Ό と積載効率が悪く 、 製品の価格が高く なる。
これに対して、 図 1 Cは、 本発明の一体 ァフレ一ムの製造ェ 程を示す。 アルミ ニウム部材からなるビレク 卜 ( B L T ) は押出 ェ程である押出成形→引張矯正→切断の後に 、 ス 卜 レツチベンダ 一曲げ等の曲げ加工等の 2次加工を行う。 その後 、 調質処理なし に 、 塗装工程を経て 1 7 0 °C X 0 . 3 h r程度の塗装焼付けによ り製造される。 このよ う に、 本発明では、 調質処理を廃止し、 塗 装焼付けの 1回のみの熱履歴を利用してァル 、 、一 " *ゥム押出材の耐 力を上昇する。 調質処理に対して塗装焼付けの熱履歴は 1 7 0 °C X 0. 3 h r 程度であり、 通常の調質処理 （ 2 0 0 °C X 3 h r程度） に対して 時効温度が低く 、 且つ、 保持時間が短い。 構造部材と して適用可 能な耐カを確保するため、 塗装焼付け硬化性アルミニゥム押出形 材は時効温度が低く 、 且つ、 保持時間が短い場合においても、 時 効処理で析出する M g 2 S i析出物の密度は調質処理と同程度であ ることが好ましい。 この M g 9 S i析出物は 6 0 0 0系アルミニゥ ム合金において耐カを向上させることができる。 そのため本発明 ではマグネシウム、 シリ コンを含有しているが、 マグネシウム、 シリ コンは多く含有すると押出成形性を大きく 阻害するので上限 を設けている。 また、 銅は耐カ及ぴ伸びを向上させるが、 多く含 有する と押出成形性を阻害し、 耐食性を阻害する。 さ らに、 鉄は 铸造時に晶出物、 高温加熱時に粗大な析出物を析出し、 時効処理 において析出する M g 2 S i析出物の密度を減少させるため、 時効 処理における耐カ上昇を阻害する。
本発明は、 6 0 0 0系アルミニウム合金の押出成形性を阻害せ ずに塗装焼付け硬化性を効率的に発揮できる合金成分範囲及び、 塗装焼付けに相当する熱履歴を受けた後に、 耐力が 6 0 MP a以' 上上昇し、 衝突時における車両保護の観点から耐カを 1 8 0 M P a以上に確保できる塗装焼付け硬化性アルミ二ゥム押出形材及び その製造方法を定めたものである。
以下に本発明に係る塗装焼付け硬化性アルミ二ゥム押出形材の 各合金成分及ぴ製造方法について説明する。
[マグネシウム、 シリ コン]
マグネシウムと シリ コンは押出後冷却するこ とによ り アルミ二 ゥムの過飽和固溶体を形成し、 その後の時効処理において M g 2 S i析出物を形成し、 合金強度を向上する。 マグネシウムは塗装焼 付け硬化性アルミ -ゥム押出形材と して必要な耐カを確保するた め、 マグネシウムは 0 . 3 %以上含有することが好ましい。 しか しながら、 マグネシウムは多く含有すると押出成形時の変形抵抗 が大きく増大するため、 マグネシウムは 0 . 7 %以下であること が好ましい。 従って、 マグネシウムは 0 . 3〜 0 . 7 %とする。 より望ましく は 0 . 4 %〜 0 . 6 %とする。
シリ コンはマグネシウムに対して多く含有しても押出生産性を 阻害しにく い。 また、 シリ コ ンは塗装焼付け硬化性ァルヽニゥム 押出形材と して必要な耐カを確保するため、 シリ コ ンは 0 . 7 % 以上含有するこ とが好ま しい。 しかしながら、 シリ ンは 1 .
5 %を超えると、 押出後冷却することによ りアルミ二クムに固溶 しにく く なり、 且つ、 これ以上多く含有してもマグネシクムと同 様に押出生産性を阻害する傾向にあることを考慮し、 シ コンは
1 . 5 %以下であるこ とが好ま しい。 従って、 シリ コンは 0 . 7
〜 1 . 5 %とする。 よ り望ましく は、 0 . 8 %〜 1 . 3 %とする。
[銅]
銅は強度及び伸びを確保のためには含有されている とが好ま しいが、 過剰であると耐食性が低下する。 また、 押出時における 変形抵抗が増加し、 生産性を阻害する傾向がある。 これを考慮し、 鲖は 0 . 3 5 %以下とする。
[鉄]
鉄は鍀造時に金属間化合物を多く 晶出し、 合金強度が低下する。 この金属間化合物は粗大であり、 その後の時効処理で耐カを向上 させる M g 2 S i析出物を構成しているシリ コンを取り こむために 析出物の密度は小さ く なる。 また、 過剰であると耐食性が低下す る。 これを考慮し、 鉄は 0 . 3 5 %以下とする。
[マンガン、 ク ロム、 ジルコニウム]
マンガン、 クロム、 ジルコニウムは押出時の再結晶を抑制し、 繊維状組織を安定化する効果がある。 しかしながら、 クロム、 ジ ルコニゥムは焼入れ感受性を大きく 阻害し、 自動車等の構造材を 形成するアルミ二ゥム押出形材によっては押出後のファン空冷で 過飽和固溶体を形成しづらく なり、 その後の時効処理で耐カを向 上させる M g。 S i析出物の密度が小さく なる。 また、 ジルコニゥ ムは铸造時にチタンと金属間化合物を形成し、 チタンの結晶微細 化する効果を減少させる と ともに、 錶造時に割れが発生する原因 となる。
マンガンは比較的焼入れ感受性を阻害しにく く 、 再結晶を抑制 しゃすい。 再結晶を抑制する効果を得るためには 0. 0 5 %以上 含有する必要がある。 しかしながら、 0. 3 0 %以上添加すると、 ク ロム、 ジルコニウムと同様に焼入れ感受性を阻害し、 自動車等 の構造材を形成するアルミニゥム押出形材によっては、 押出後の ファン空冷で過飽和固溶体を形成しづらく なり、 その後の時効処 理で耐力を向上させる M g 2 S i析出物の密度が小さくなる。
これを考慮し、 マンガンを 0. 0 5〜 0. 3 0 %、 クロムを 0 . 1 0 %以下、 ジルコニウムを 0. 1 0 %以下で含有し、 これらマ ンガン、 ク ロム、 及びジルコニウムから選択される遷移元素の 1 種以上を合計で 0. 0 5〜 0. 4 0 %とする。
[チタン]
チタンは錶造時に結晶を微細化させるが、 過剰に添加しても添 加効果が飽和する。 これを考慮し、 チタンは 0 . 0 0 5〜 0. 1 0 %とするこ とができる。 よ り望ま しく は 0 . 0 0 5 〜 0 . 0 5 %とする こ とができ、 さ らに望ま しく は 0 . 0 0 5 〜 0 . 0 3 %とする。
[不可避不純物]
不可避不純物はアルミニウム合金を錶造する際の地金、 添加元 素の中間合金など様々な経路で混入する。 混入する元素は様々で あるが、 単体で 0. 0 5 %以下、 総量で 0. 1 5 %以下であれば 合金特性にほとんど影響を及ぼさない。 これを考慮し、 不可避不 純物は単体で 0. 0 5 %以下、 総量で 0 . 1 5 %以下とする。
[製造方法 ： （ 1 ) 押出成形後直ちに 9 0 ± 5 0 °Cで：！〜 2 4 h r保持する]
塗装焼付け硬化性アルミニウム押出材は、 製造工程において押 出成形→ 9 0 ± 5 0 °C X l 〜 2 4 h r保持後に塗装及び塗装焼付 けに相当した熱履歴を受けたアルミニウム押出形材である。 押出 成形後の 9 0 ± 5 0 °C X 1 〜 2 4 h r保持によ り、 その後の塗装 焼付けに相当する熱履歴で形成する M g。 S i析出物の核 （いわゆ る G P z o n e ) を生成する。 この G P z o n eは低温に保持す るこ とでよ り多く生成することができるが、 5 0 °Cよ り低い温度 で保持すると、 生成するのに 2 4 h r以上の保持時間が必要であ り、 生産効率が悪く なるため、 塗装焼付け硬化性アルミユウム押 出材と して 5 0 °C以上に保持するこ とが望ま しい。 また、 1 2 0 °Cより高い温度で保持すると、 M g Q S i析出物が成長してしま い、 耐力が上昇するために、 その後 2次加工する場合には、 加工 性を阻害する傾向にあり、 1 2 0 °C以下に保持することが望まし い。 これを考慮し、 押出成形後に 9 0 ± 5 0 1 〜 2 4 11 3： と し、 さ らに望ましく は 7 0 ± 1 0 °C X 1 〜 1 2 h r とすること力 S でき る。 この 9 0 ± 5 0 °C X l 〜 2 4 h r保持工程は、 押出成形 後に空冷し、 雰囲気炉内にて保持しても良いし、 ウォータバスや オイルバスで保持しても良い、 また、 押出成形後の放冷を制御し、 断熱して保持しても良い。
さ らに、 9 0 ± 5 0 °C X l 〜 2 4 h r保持工程は、 通常しない 場合において押出成形後に室温に放置することで徐々に G P z o n eが生成するために強度が上昇してしま う 自然時効が生じる力 9 0 ± 5 0 °C X l 〜 2 4 h r保持しているこ とによ り 、 すでに G P z o n eが生成しているため、 その後の自然時効抑制にも効果 がある。
[製造方法 ： （ 2 ) 押出材製造工程でビレ ッ ト温度を 5 0 0 °C以 上、 押出直後よ り 4 m i nの冷却速度を 7 0°CZm i n以上に設 定する]
塗装焼付け硬化性アルミニウム押出材は、 製造工程においてビ レツ ト温度を 5 0 0 °C以上に設定し、 押出直後よ り 4 m i nの冷 却速度を 7 0 °CZm i n以上に設定する。 更に、 押出成形後直ち に 9 0 ± 5 0 °C X 1 〜 2 4 h r保持後に塗装及ぴ塗装焼付けに相 当した熱履歴を受けたアルミニウム押出形材である。 通常の押出 工程においては、 ビレッ ト温度が 6 0 0 °C以上に保持されること は考えられないため、 上限は規定しない。 ビレ ッ ト加熱温度を 5 0 0 °C以上に設定し、 押出直後よ り 4 m i nの冷却速度を 7 0 °C /m i n以上に設定することによ り、 その後の 9 0 ± 5 0。C X 1 〜 2 4 h r保持で生成される M g 2 - S i析出物の核 （いわゆる G P z o n e ) を生成するために必要な過飽和固溶体を得ることが できる。 ビレ ッ ト温度が 5 0 0 °C未満であると、 G P z o n e生 成に必要な空孔をアルミニウム内に取り込めず、 また、 冷却速度 が 7 0 °C Z m i n未満であると、 冷却途中に空孔が放出されたり、 固溶した溶質原子が析出物となって析出してしまい、 その後の 9 0 ± 5 0 °0 >< 1 〜 2 4 11 1： で0？ z o n eが生成できなく なる。 そのため、 ビレッ ト加熱温度を 5 0 0 °C以上にし、 押出直後よ り 4 m i nの冷却速度を 7 0 °C / m i n以上に設定することで、 9 0 土 5 0 °C X 1 〜 2 4 h r保持で生成する M g 2 S i 析出物の核
(いわゆる G P z o n e ) を生成することができる。 さらに、 こ の G P z o n eは、 低温に保持することでよ り多く生成すること ができるが、 5 0 °Cより低い温度で保持すると、 生成するのに 2 4 h r以上の保持時間が必要であり、 生産効率が悪く なるため、 塗装焼付け硬化性アルミニウム押出材と して 5 0 °C以上に保持す ることが望ましい。 また、 1 2 0 °Cよ り高い温度で保持すると、
M g 2 S i析出物が成長してしまい、 耐力が上昇するために、 その 後 2次加工する場合には、 加工性を阻害する傾向にあり 、 1 2 0 °C以下に保持することが望ましい。 これを考慮し、 押出成形後 に 9 0 ± 5 0 °CX l〜 2 4 h r とし、 さらに、 望ましく は 7 0 ± 1 0 °C X 1〜 1 2 h r とすることができる。 この 9 0 ± 5 0 °C X 1〜 2 4 h r保持工程は、 押出成形後に空冷し、 雰囲気炉内にて保持 しても良いし、 ウォータバスやオイルバスで保持しても良い。 ま た、 押出成形後の放冷を制御し、 断熱して保持しても良い。
本発明に係る塗装焼付け硬化性アルミニゥム押出形材は、 中実 又は中空部をもつ形材と して好適であり、 角筒形状でも良く、 円 筒形状、 異形形状でも良い。 実施例
以下、 本発明の実施例及び比較例について説明する。
[製造方法 ： （ 1 ) 押出成形後直ちに 9 0 ± 5 0 °Cで 1〜 2 4 h r保持する]
まず、 表 1 の試験例 N o . 1 、 2に示す 6 0 0 0系のアルミエ ゥム合金の組成になるよ う に成分調整した原料を溶解し、 押出サ ィズに適した円筒状の鎊塊 （直径 2 0 4111111 長さ 7 0 0111111) を溶製した。 尚、 表 1 に示す合金成分は分析値で 「 0. 0 0 %」 は有効数字を考慮している。 その後、 铸塊を 5 6 0 °C X 4 h r で 均質化処理を行った。
次に均質化処理した铸塊 （ビレッ ト） を押出成形型にて、 表 2 に示す所定の押出温度 （ビレッ ト加熱温度） 、 冷却条件にて押出 成形し、 図 2に示すフ レーム構造材の横断面に相当するアルミ二 ゥム押出形材を形成した。
Figure imgf000015_0001
Figure imgf000016_0001
これらの塗装焼付け硬化性アルミ ニウム押出形材について、 引 張試験によ り耐カ、 強度、 破断伸びを調べて評価した。 引張特性 は、 平板状試験片を塗装焼付け硬化性押出形材から採取し、 J I S規格に準拠した引張試験機で J I S — Z 2 2 4 1 に基づいて求 めた。 判定基準は耐力が衝突時における車両保護の観点から 1 8
O M P a以上を 「〇」 と し、 1 8 0〜 1 5 0 M P aは断面設計に よっては適用可能なため 「△」 と し、 1 5 O M P a未満を 「 X」 と した。 さ らに、 2次加工する場合を考慮して、 塗装焼付けに相 当する熱履歴の前後における耐力の差が 6 0 M P a以上を 「〇J と し、 6 O M P a未満を 「 X」 と して、 総合判定を行なった。 表 3に評価結果を示す。
Figure imgf000018_0001
[評価]
試験例 N o . 1 は、 S i を 1 . 1 0 %、 C uを 0. 2 0 %、 M gを 0. 5 9 %、 Mnを 0 . 0 8 %含有するアルミニウム押出形 材である。 実施例に相当する試験例 N o . 1 — 1〜試験例 N o . 1 — 3 と、 比較例に相当する試験例 N o 1 - 4は押出成形後 1 2 〜 1 6 8 h r室温で放置した後、 7 0 °C X 1 2 h r保持し、 B . H. 処理前後の耐カについて比較した。 また、 実施例に相当する 試験例 N o . 1 一 5〜N o . 1 — 8は、 押出成形後 1 2 h r放置 した後に 7 0 °C X I 2 h r処理し、 1 2〜 1 6 8 h r室温で放置 し、 B . H. 処理前後の耐カについて比較した。
その結果、 試験例 N o . 1 — ：！ 〜 N o . 1 — 4は、 押出成形後 の室温放置時間が長く なるにつれて B . H . 処理後の耐力が減少 し、 それぞれ 2 1 1 M P a 、 2 0 4 M P a 、 2 0 6 M P a 、 2 0 4 M P aであり判定は〇であった。 しかしながら、 B . H . によ る耐カ上昇はそれぞれ 9 2 MP a， 6 6 M P a 、 6 1 M P a 、 5 7 MP aであり、 室温放置時間が長く なるにつれて減少し、 1 6 8 h r室温に放置した比較例に相当する試験例 N o 1 — 4は判定 Xであった。 その他のものについては B . H . による耐カ上昇が 6 0 M P a以上あり、 判定は〇であった。 従って、 実施例に相当 する試験例 N o . 1 — 1〜試験例 N o . 1 — 4の総合判定は、 押 出成形後の室温放置時間が 1 6 8 h r未満のもの （試験例 N o . 1 — 1 、 .1 — 2， 1 — 3 ) は 0、 1 6 9 h r以上のもの（試験例 N o . 1 一 4 )は Xと した。
さ らに、 実施例に相当する試験例 N o . 1 — 5〜 1 一 8は、 押 出成形後 1 2 h r放置した後に 7 0 °C X 1 2 h r保持し、 1 2〜 1 6 8 h r室温で放置し、 B . H . 処理したものであるが、 B . H . 処理後の耐カは、 2 1 4 M P a 、 2 1 0 M P a s 2 0 9 M P a、 2 1 2 M P a で 7 0 °C X 1 2 h r保持後の室温放置による影 響がなく 、 いずれも〇である。 また、 B . H. による耐カ上昇は、 9 4 MP a 、 9 2 MP a 、 8 8 MP a 、 9 3 M P aで 7 0 °C X 1 2 h r保持後の室温放置による影響がなく 、 いずれも〇であった。 従って実施例に相当する試験例 N o . 1 — 5〜 1 一 8は、 総合判 定をいずれも〇と した。
試験例 N o . 2は、 S i を 0. 9 0 %、 C uを 0. 2 0 %、 M gを 0. 4 0 %、 Μ ηを 0. 0 8 %含有するアルミニウム押出形 材である。 実施例に相当する試験例 Ν ο . 2 _ 1〜試験例 N o . 2 — 3 と、 比較例に相当する試験例 N o . 2 — 4は押出成形後 1 2〜 1 6 8 h r室温で放置した後、 7 0 °C X 1 2 h r保持し、 B . H. 処理前後の耐カについて比較した。 また、 実施例に相当する 試験例 N o . 2 — 5〜N o . 2 — 8は、 押出成形後 1 2 h r放置 した後に 7 0 °C X I 2 h r処理し、 1 2〜 1 6 8 h r室温で放置 し、 B . H. 処理前後の耐カについて比較した。
その結果、 試験例 N o . 2 — 1から N o . 2 — 4は、 押出成形 後の室温放置時間が長く なるにつれて B . H . 処理後の耐力が減 少し、 それぞれ 1 8 2 MP a 、 1 7 6 M P a 、 1 7 6 M P a 、 1 7 0 M P aであり、 試験例 N o . 2 — 1 は〇、 試験例 N o . 2 - 2〜 2— 4判定は△であった。 さ らに、 B . H . による耐カ上昇 はそれぞれ 9 2 M P a 、 6 6 MP a 、 6 0 M P a 、 3 5 MP aで あり、 室温放置時間が長く なるにつれて減少し、 1 6 8 h r以上 室温放置した比較例に相当する試験例 N o . 2 — 4の判定は Xで あった。 その他のもの （試験例 N o . 2 — ：！ 〜 N o . 2 — 3 ) に ついては B . H . による耐カ上昇が 6 0 M P a以上あり判定は〇 であった。
従って、 実施例に相当する試験例 N o . 2 — 1 の押出成形後の 室温放置時間が 1 2 h r のもの総合判定は〇、 試験例 N 0 . 2 - 2 と 2— 3の押出成形後の室温放置時間が 2 4〜 7 2 h r のもの は B . H. 処理後の耐力が小さいものの断面設計によっては適用 可能なため結合判定を△、 押出成形後の室温放置時間が 1 6 8 h r以上のもの （試験例 N o . 2— 4 ) は Xと した。
さ らに、 実施例に相当する試験例 N 0 . — 2— 5〜 2 — 8は、 押 出成形後 1 2 h r放置した後に 7 0 °C X 1 2 h r保持し、 1 2〜 1 6 8 h r室温で放置した後、 B . H . 処理したものであるが、 B . H . 処理後の耐カは、 1 8 4 M P a 、 1 8 3 MP a 、 1 8 1 MP a 、 1 8 5 M P aで 7 0 °C X 1 2 h r保持後の室温放置によ る影響がなく、 いずれも〇であった。 また、 B . H. による耐カ 上昇は、 8 9 M P a 、 8 7 M P a、 8 7 M P a 、 9 2 MP aで、 7 0 °C X 1 2 h r保持後の室温放置による影響がなく、 いずれも 〇であった。 従って、 実施例に相当する試験例 N o . 2 — 5〜 2 ― 8は総合判定をいずれも〇とした。
[製造方法 ： （ 2 ) 押出材製造工程でビレッ ト温度を 5 0 0 °C以 上、 押出直後よ り 4 m i nの冷却速度を 7 0 °C /m i n以上に設 定する]
まず、 表 4 (試験例 N o . ：!〜 4 ) に示す 6 0 0 0系のアルミ -ゥム合金の組成になるよ う に成分調整した原料を溶解し、 押出 サイズに適した円筒状の鎵塊 （直径 2 0 4 mm X長さ 7 0 0 mm) を溶製した。 尚、 表 4に示す合金成分は分析値で 『 0. 0 0 %』 は有効数字を考慮している。 その後、 铸塊を 5 6 0 °C X 4 h r で 均質化処理を行った。
0τ ^陛：) (鄒鋅¾ ^蔺≠¾广\ i
Figure imgf000022_0001
Figure imgf000022_0002
5に示す所定のビレッ ト温度、 冷却条件にて押出温押出成形し、 図 2に示すフ レーム構造材の横断面に相当するアルミ ニウム押出 形材を形成した。 尚、 表 5に示す冷却フ ァ ン設定の通常とは 4 5 c mフ ァ ンを 1 6 8 0 r . p . m. で回転させた時の条件とする
Figure imgf000024_0001
その後、 アルミニウム押出材を 7 0 °C X I 2 h r保持し、 1週 間室温に放置して図 2に示す塗装焼付に相当する熱履歴（B . H. 処理）を加えた。 通常の調質処理に相当する熱処理は実施していな い o
これらの塗装焼付け硬化性アルミニウム押出形材について、 引 張試験によ り耐カ、 強度、 破断伸びを調べて評価した。 引張特性 は、 平板状試験片を塗装焼付け硬化性押出形材から採取し、 J I S規格に準拠した引張試験機で J I S— Z 2 2 4 1 に基づいて求 めた。 判定基準は耐力が衝突時における車両保護の観点から 1 8 O M P a以上を 「〇」 と し、 1 8 0〜 1 5 0 M P aは断面設計に よっては適用可能なため 「△」 と し、 1 5 O M P a未満を 「 X」 と した。 さ らに、 2次加工する場合を考慮して、 塗装焼付けに相 当する熱履歴の前後における耐力の差が 6 O MP a以上を 「〇」 と し、 6 O M P a未満を 「 X」 と して、 総合判定を行なった。 表 6に評価結果を示す。
Figure imgf000026_0001
Figure imgf000026_0002
試験例 N o . 1 は、 S i を 1. 1 0 %、 C uを 0. 2 0 %、 M gを 0. 5 9 %、 Mnを 0. 0 8 %含有するアルミニウム押出形 材である。 試験例 N o . 1 — 1〜 1 一 4は押出時のビレッ ト温度 力 4 6 0、 4 8 0， 5 0 0、 5 2 0 °Cに変化させたものについて、 B . H. 処理前後の耐カを比較した。 さ らに、 それらと押出時の ビレツ ト温度が 5 0 0 °Cで、 押出直後よ り 4 m i nの冷却速度が 7 0 °CZm i n未満のもの （試験例 N o . 1 — 5 ) について比較 した。 その結果、 B . H . 処理後の耐カは、 それぞれ 1 5 2 MP a、 1 7 1 MP a、 2 1 3 MP a、 2 0 9 MP a、 1 7 7 M P a であり、 ビレッ ト温度が 5 0 0。C未満のもの （試験例 N o . 1 — 1、 1 一 2 ) と押出直後よ り 4 m i nの冷却速度が 7 0 °C/m i n未満のもの （試験例 N o . 1 — 5 ) は B . H . 処理後の耐力が 小さ く 、 判定は△であった。 その他のものについては B . H . 処 理後の耐力が 1 8 0 M P a以上であり判定は〇である。 また、 B . H . による而力上昇はそれぞれ 4 3 MP a、 5 7 MP a、 9 2 M P a、 8 7 MP a、 5 0 MP aであり、 ビレッ ト温度が 5 0 0 °C 未満の m oの （試験例 N o . 1 — 1 、 1 一 2 ) と、 押出直後よ り 4 m i nの冷却速度が 7 0 °C / m i n未満のもの （試験例 N o . 1 一 5 ) は B . H . による耐カ上昇が小さく 、 判定は Xであった。 その他のものについては、 B . H . による耐カ上昇は 6 0 MP a 以上であり 、 判定を〇と した。 従って、 実施例に相当する試験例 N o . 1 の総合判定は，ビレッ ト温度が 5 0 0 °C以上に加熱された もの （N o . 1— 3、 1 一 4 ) は〇、 その他のものについては総合 判定を Xと した。
試験例 N o . 2は、 S i を 0. 9 0 %、 C uを 0. 2 0 %、 M gを 0. 4 0 %、 Mnを 0. 0 9 %含有するアルミニウム押出形 材である。 試験例 N o . 2— 1〜 2— 4は押出時のビレッ ト温度 力 4 6 0、 4 8 0、 5 0 0， 5 2 0 °Cに変化させたものについて、 B . H. 処理前後の耐カを比較した。 さ らに、 それらと押出時の ビレッ ト温度が 5 0 0 °Cで、 押出直後より 4 m i nの冷却速度が
7 0 。し Z m i n未満のもの （試験例 N o . 2 一 5 ) について比較 した 。 その結果 、 B . H . 処理後の耐カは、 1 3 3 M P a 、 1 4
7 M P a 、 1 7 8 M P a、 1 8 4 M P a 、 1 5 5 M P aであり、 ビレッ ト温度が 5 0 0 °c未満のもの （試験例 N o . 2 一 1 、 N o
2一 2 ) は H • 処理後の耐力が小さく 、 判定は Xであった。 ビレッ ト温度が 5 0 0 °Cのもの （試験例 N o . 2 - 3 ) は、 B .
H • 処理後の耐力が小さいものの 1 5 0 M P a以上あり、 判定は
Δであった。 ビレ ト温度が 5 2 0 °Cのもの (試験例 N o . 2—
4 ) は B . H . 処理後の耐カは充分に大きく判定は〇であった。 又 B . H . による耐カ上昇はそれぞれ 5 2 M P a 、 6 3 M P a
8 5 M P a 、 9 4 M P a、 6 0 M P aであり 、 ビレツ ト温度が 4
6 0 M P a以下のもの （試験例 N o . 2 - 1 ；) は、 B . H . 処理 後の耐カ上昇が 6 0 M P a未満であり判定は Xであつた。 その他 の の （試験例 N o • ' " 、 4 s 2 - 5 ) につい ては B . H . 処理後の耐カ上昇が 6 0 M P a以上であり判定は〇 でめつに。 従つてヽ 実施例 N o . 2の総合判定は、 ビレッ ト温度 が 4 8 0 °C以下のもの （試験例 N o . 2 - 1 、 2 - 2 ) は X、 ビ レ V 卜温度が 5 0 0 °Cのもの （試験例 N o . 2 — 3、 2 — 5 ) は
B H . 処理後の耐カが小さいものの断面設計によつては適用可 能なため総合判定を△と した。 ビレツ ト温度が 5 2 0 °Cのもの (試験例 N o . 2— 4 ) は〇と した。
比較例 1 に相当する試験例 N o . 3は、 S i を 0. 5 9 %、 C uを 0. 2 0 %、 M nを 0. 2 0 %、 M g を 0. 6 0 %、 C r を 0. 0 2 %、 含有するアルミ ニウム押出形材である。 S i の含有 量は本発明の範囲を外れている。 この材料をビレツ ト温度が 5 0 0 °Cで、 押出直後よ り 4 m i nの冷却速度を 7 0 °CZm i n以上 に設定して押出し、 7 0 °0 2 11の処理を行なゎず8. H . 処理 すると耐カは 1 0 5 M P a 、 B . H . による耐カ上昇は 1 0 MP aでともに評価は Xであった。 この材料は通常の調質処理を施す と耐カは 1 9 7 M P aであり、 自動車等の構造部材によっては適 用可能であるが、 塗装焼付け硬化性に乏しく、 コス トが高く なる 恐れがある。
比較例に相当する試験例 N o . 4は、 S i を 0 . 4 4 %、 M g を 0. 4 9 %含有するアルミ ニウム押出形材である。 S i の含有 量は本発明の範囲を外れている。 この材料をビレッ ト温度が 5 0 0 °Cで、 押出直後よ り 4 m i nの冷却速度を 7 0 °C / m i n以上 に設定して押出し、 7 0 °0 2 11 1：処理を行なゎずに 8. H . 処 理すると耐カは 8 5 M P a， B . H . による耐カ上昇は 1 4 M P aでともに評価は Xであった。 この材料は通常の調質処理を施す と耐カは 2 3 3 M P aであり、 自動車等の構造部材 n i よっては 適用可能であるが、 塗装焼付け硬化性に乏しく 、 コス トが高く な る恐れがある。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 塗装焼付けに相当する熱履歴で自動車等の構 造部材に適用可能な耐カを確保することができる塗装焼付け硬化 性に優れた 6 0 0 0系アルミ二ゥム押出形材を提供することが出 来る。 本発明のアルミ ニ ウム押出形材は、 自動車など車両用構造 部材、 例えば、 サイ ドシル、 サイ ドメ ンバ、 ク ロ スメ ンバ、 ドア フ レームなどのフ レーム構造材など塗装焼付けに相当する熱履歴 を受ける部材に適用することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
質量％でマグネシウムを 0 . 3〜 0 . 7 %、 シリ コンを 0. 7 %〜 1. 5 %、 銅を 0. 3 5 %以下、 鉄を 0. 3 5 %以下、 チ タンを 0. 0 0 5〜 0. 1 %含有し、 さ らに、 マンガンを 0. 0 5〜 0. 3 0 %、 クロムを 0. 1 0 %以下、 ジルコェゥムを 0. 1 0 %以下と し、 これらマンガン、 クロム、 及びジルコニウム力 ら選択される遷移元素の 1種以上を合計で 0. 0 5〜 0. 4 0 % 含有し、 残部がアルミニウムと不可避不純物である押出材であつ て、 塗装焼付けに相当する熱履歴で耐力が 6 0 MP a以上上昇し、 その後の耐力が 1 8 O MP a以上に設定されていることを特徴と する 6 0 0 0系アルミニウム押出材。
2.
押出成形後 7 2 h r以内に 9 0 ± 5 0 °Cで l ~ 2 4 h r保持さ れたことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の 6 0 0 0系アル ミニゥム押出材。
3.
押出材製造工程でビレッ ト温度を 5 0 0 °C以上、 押出直後よ り 4 m i nの冷却速度を 7 0 °C / m i n以上に設定されたことを特 徴とする請求の範囲第 1項に記載の 6 0 0 0系アルミニウム押出 材。
4.
塗装焼付けに相当する熱履歴で耐力が 6 0 M P a以上上昇し、 その後の耐カが 1 8 O MP a以上に設定されている 6 0 0 0系ァ ルミニゥム押出材の製造方法であって、 質量。/。でマグネシウムが 0. 3〜 0. 7 %、 シリ コ ン力 S 0. 7 %〜 1 . 5 %、 銅が 0. 3
5 %以下、 鉄が 0. 3 5 %以下、 チタンが 0. 0 0 5〜 0. 1 % 含有し、 さらに、 マンガンを 0. 0 5〜 0. 3 0 %、 クロムを 0. 1 0 %以下、 ジルコニウムを 0. 1 0 %以下と し、 これらマンガ ン、 ク ロム、 及ぴジルコニウムから選択される遷移元素の 1種以 上を合計で 0. 0 5〜 0. 4 0 %含有し、 残部がアルミ ニウム と 不可避不純物よ り なるアルミ ニウム合金の铸塊を押出成形を行う ことを特徴とする 6 0 0 0系アルミニゥム押出材の製造方法。
5.
前記押出成形後直ちに 9 0 ± 5 0 °Cで 1 〜 2 4 h r保持するこ とを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の 6 0 0 0系アルミユウ ム押出材の製造方法。
6.
押出材製造工程でビレ ツ ト温度を 5 0 0 °C以上、 押出直後よ り 4 m i nの冷却速度を 7 0 °C/m i n以上に設定されたことを特 徴とする請求の範囲第 4又は 5項に記載の 6 0 0 0系アル ミユウ ム押出材の製造方法。
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