WO2021044699A1 - 光輝性アルミニウム合金及び光輝性アルミニウム合金ダイカスト材 - Google Patents

光輝性アルミニウム合金及び光輝性アルミニウム合金ダイカスト材 Download PDF

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mass
cast material
die
treatment
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晋也 三輪
勝己 深谷
堀川　宏
泉実 山元
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日本軽金属株式会社
日軽エムシーアルミ株式会社
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    • C25D11/24—Chemical after-treatment
    • C25D11/246—Chemical after-treatment for sealing layers

Definitions

  • the present invention relates to a brilliant aluminum alloy and a brilliant aluminum alloy die-cast material using the brilliant aluminum alloy.
  • Aluminum alloy material is used for the housings of portable electronic devices and electronic terminals because it is lightweight and has an excellent texture.
  • an aluminum alloy material may be partially used for the purpose of improving the design of the product appearance.
  • the texture of the aluminum alloy material for example, by forming an oxide layer on the surface of the aluminum alloy material by anodizing treatment, in addition to improving the brilliance and corrosion resistance, coloring is possible as needed. Further, in many cases, the anodized film has a higher hardness than the surface of the aluminum alloy material, so that it can be suitably used as an exterior material in that resistance to scratches and the like can be imparted.
  • the material has high mechanical properties and is absolutely excellent as long as it develops a beautiful color after the anodizing treatment, and it cannot be simply said that the material is excellent in texture and color tone.
  • the mechanical properties such as strength as much as possible while ensuring the consistency of.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 56-31854
  • An aluminum alloy for die casting containing 05 to 1.0% and 0.02 to 0.3% titanium and consisting of the balance aluminum and impurities is disclosed.
  • the aluminum alloy is said to be an aluminum alloy for die casting that has less seizure during die casting, has good mold releasability, and has good corrosion resistance, surface treatment properties, and mechanical properties.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Publication No. 56-31855
  • manganese is 1.2 to 2.8%
  • iron is 0.2 to 1.5%
  • chromium is 0.1 to 1.35%
  • titanium is 0 by weight.
  • An aluminum alloy for die casting containing 0.05 to 1.0% and 0.02 to 0.3% titanium and consisting of the balance aluminum and impurities is disclosed.
  • the aluminum alloy is said to be an aluminum alloy for die casting that has less seizure during die casting, has good mold releasability, and has good corrosion resistance, surface treatment properties, and mechanical properties.
  • Tungsten is contained in both the aluminum alloys for die casting disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2. Tungsten tends to add a reddish color to the anodized film in the anodized treatment with a sulfuric acid bath and a golden color in the anodized treatment with an oxalic acid bath. In addition, aluminum alloys containing tungsten are dyed. It is known to bring about vivid and uniform color development when anodized aluminum is used, and improvement of mechanical properties is desired.
  • the intermetallic compound that is inevitably formed also changes. Since the color tone of the anodic oxide film usually changes in a complicated manner depending on the type and amount of the intermetallic compound in the base aluminum alloy material, the structure morphology, the type and amount of the solid solution element, etc., the anodic oxide treatment is performed. It is also not easy to change the mechanical properties of the aluminum alloy material while maintaining the same color tone as compared later.
  • the aluminum alloy disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 has a 0.2% proof stress of approximately 100 MPa or more in many examples. It seems as if an aluminum alloy member having sufficiently high yield strength and capable of providing a beautiful anodized film has been realized.
  • the mold shape used for die casting in the examples is a simple plate shape of 100 mm (L) ⁇ 100 mm (W) ⁇ 2 mm (t), and under such die casting conditions, the cooling rate at each member position is high. Since the variation is relatively small, it cannot be said that the state of occurrence of color unevenness when the anodic oxidation treatment is performed in the actual product shape can be sufficiently simulated.
  • the present inventors have made electronic devices, electronic terminals, etc., which are becoming smaller and more complicated in shape, with respect to the aluminum alloy compositions described in the examples of Patent Document 1 and Patent Document 2. Die-casting was performed with a mold having the complexity of the actual product shape level, and the obtained member was anodized. As a result, color unevenness occurred due to variations in the concentration of contained elements due to different cooling rates depending on the position, variations in alloy structure morphology, and the like, and the product could not be used as a product. Therefore, when manufacturing an actual product, the components that contribute to the strength of the aluminum alloy such as Mn and Fe are adjusted to be close to the lower limit of the component range shown in Patent Document 1 and Patent Document 2. In addition, the concentration of contained elements and the variation in the structure of the intermetallic compound depending on the position of the member were reduced, and the occurrence of color unevenness had to be suppressed.
  • an object of the present invention is that when an aluminum alloy die-cast material containing tungsten is anodized, the occurrence of color unevenness is highly suppressed and a high machine is used. It is an object of the present invention to provide a bright aluminum alloy having a specific property. Another object of the present invention is to provide a bright aluminum alloy die-cast material produced by using the bright aluminum alloy.
  • the present inventors have made an aluminum alloy die casting material containing an appropriate amount of tungsten. We have found that it is extremely effective to strictly control the addition amounts of Mn, Si and Mg, which are elements that improve mechanical properties, and have arrived at the present invention.
  • the present invention Mn: 0.5 to 3.0% by mass, Mg: 0.1-2.0% by mass, W: 0.01 to 1.0% by mass, Si: contains 0.05 to 2.0% by mass, Provided is an aluminum alloy, the balance of which is aluminum and unavoidable impurities.
  • the aluminum alloy of the present invention The Mn content is 1.2 to 2.0% by mass, The Mg content is 0.3 to 1.2% by mass, The Si content is preferably 0.15 to 0.5% by mass.
  • the aluminum alloy die-cast material has high yield strength and high resistance without impairing the color development of the anodic oxide film formed by the anodic oxidation treatment of the aluminum alloy containing tungsten. Hardness can be imparted.
  • the metal structure of the aluminum alloy die-cast material can be made finely uniform, and the occurrence of casting cracks and color unevenness after the anodic oxidation treatment can be suppressed.
  • the present invention also provides an aluminum alloy die-cast material, which is made of the aluminum alloy of the present invention and has a 0.2% proof stress of 100 MPa or more. Since the aluminum alloy die-cast material of the present invention contains Mn, Si, and Mg that contribute to the improvement of 0.2% proof stress, it is possible to realize 0.2% proof stress of 100 MPa or more.
  • the aluminum alloy die-cast material of the present invention preferably has a Vickers hardness of 60 or more. Since the Vickers hardness of the aluminum alloy die-cast material is 60 or more, it is possible to suppress deformation at the time of mold release even in the part where the thickness must be thin due to the shape of the product, and the formation of screw holes, etc. Since it is possible to impart the workability required for precision machining, it can be suitably used as various housings.
  • the granular crystal region formed by the primary crystal ⁇ particles having a maximum ferret diameter of 10 ⁇ m or more occupies 90% or more of the surface area ratio of the member surface. Further, in order to realize more uniform color development during dyeing, the granular crystal region formed by the primary crystal ⁇ particles having a maximum ferret diameter of 10 ⁇ m or more occupies 95% or more of the surface area ratio of the member surface. Is more preferable.
  • the aluminum alloy die-cast material of the present invention includes an anodized film of about 5 ⁇ m formed by anodizing without dyeing using a sulfuric acid bath, and the light source is CIE by measuring the color on the surface of the anodized film. It is preferable that the L * value is 70 or more, the a * value is 0 to 2, and the b * value is 1 to 4 when the standard illuminant D65 is used. In the color measurement of the surface provided with the anodic oxide film of about 5 ⁇ m, the aluminum alloy die-cast material has these values, so that the appearance of a beautiful color tone can be obtained.
  • the present invention it is possible to provide a bright aluminum alloy having high mechanical properties in addition to highly suppressing the occurrence of color unevenness when anodizing an aluminum alloy die-cast material containing tungsten. Can be done. It is also possible to provide a bright aluminum alloy die-cast material produced by using the bright aluminum alloy.
  • the aluminum alloy of the present invention has Mn: 0.5 to 3.0% by mass, Mg: 0.1 to 2.0% by mass, W: 0.01 to 1.0% by mass, Si: 0.05. It is an aluminum alloy containing up to 2.0% by mass, the balance of which is aluminum and unavoidable impurities.
  • Mg 0.5 to 3.0% by mass
  • W 0.01 to 1.0% by mass
  • Si 0.05. It is an aluminum alloy containing up to 2.0% by mass, the balance of which is aluminum and unavoidable impurities.
  • each component will be described in detail.
  • Additive element Mn 0.5 to 3.0% by mass Mn can affect color development during anodic oxidation treatment, form Al—Mn intermetallic compounds, contribute to proof stress, and prevent the molten metal from seizing into the mold during casting. Is added. If Mn is less than 0.5% by mass, it is not possible to prevent the molten metal from being seized onto the mold during casting, so the lower limit of Mn is 0.5% by mass. On the other hand, if it is added in an amount exceeding 3.0% by mass, the Al—Mn-based intermetallic compound grows coarsely and casting cracks occur, so that the upper limit of Mn is 3.0% by mass.
  • the Al—Mn-based intermetallic compound has a great effect of reducing the brightness of the die casting material after the anodizing film treatment. If it is added in an amount of more than 2.0% by mass, the amount of Al—Mn-based intermetallic compound increases and the desired color development may not be obtained. Therefore, a more preferable upper limit value is 2.0% by mass.
  • the lower limit is preferably 1.2% by mass, more preferably 1.5% by mass.
  • Mg 0.1-2.0% by mass Mg is added to form an Mg 2 Si intermetallic compound together with Si, which will be described later, and to contribute to strength.
  • Mg 2 Si intermetallic compound contributes to the strength, it has the effect of lowering the L * value (brightness) in the color development after the anodizing treatment, so if it is excessively formed, the desired color development cannot be obtained.
  • the Si concentration is low, the Mg 2 Si intermetallic compound is not excessively formed, but when the excess Mg is large, the color caused by the concentration segregation of Mg solid-solved in the base material. Unevenness occurs. Therefore, the upper limit of Mg is limited to 2.0% by mass.
  • the lower limit value of Mg is 0.1% by mass. In order to obtain the above effect more reliably, it is preferable to set the upper limit to 1.2% by mass and the lower limit to 0.3% by mass, and from the same viewpoint, it is more preferable to set the upper limit to 0.7% by mass. preferable.
  • Si 0.05 to 2.0% by mass Si is added because it forms an Mg 2 Si intermetallic compound together with the above-mentioned Mg and contributes to strength.
  • Mg 2 Si intermetallic compound contributes to the strength, it also has the effect of lowering the L * value (brightness) in the color development after the anodizing treatment, so if it is excessively formed, the desired color development cannot be obtained. ..
  • concentration of Mg is low, the Mg 2 Si intermetallic compound is not excessively formed, but when the excess Si is large, the Al—Mn—Si compound is formed together with the above-mentioned Mn.
  • the intermetallic compound has a large effect on color development after the anodization treatment, and is therefore not preferable. Therefore, the upper limit of Si is 2.0% by mass. Further, since it is necessary to secure the amount of Mg 2 Si intermetallic compound in order to obtain the desired strength, the lower limit of Si is 0.05% by mass. In order to obtain the above effect more reliably, it is preferable that the upper limit is 0.5% by mass and the lower limit is 0.15% by mass.
  • W 0.01 to 1.0% by mass W gives a reddish color in the anodizing treatment with a sulfuric acid bath and a golden color in the anodizing treatment with an oxalic acid bath in the color development after the anodic oxidation treatment, and in addition, the uniform and beautiful color development aimed at by the present invention. Is added to obtain. If the W content is less than the lower limit, the above effect is not sufficient, and if it is added in excess of 1.0% by mass, the alloy cost will increase. Therefore, the upper limit is 1.0% by mass and the lower limit is 0.01. It is mass%.
  • Ti: 0.01 to 0.5% by mass, B: 0.001 to 0.2% by mass, and Zr: 0.01 to 0.5% by mass may be further added.
  • These additive elements are added for the purpose of preventing casting cracks and color unevenness after the anodic oxidation treatment by making the metal structure finely uniform. If any of the elements is added excessively, a coarse intermetallic compound containing these added elements as a constituent element will be formed, and the above object cannot be achieved. Therefore, Ti: 0.5% by mass and Ti: 0.5% by mass, respectively.
  • B: 0.2% by mass and Zr: 0.5% by mass are limited as upper limit values. If the amount added is less than the lower limit, the effect of microstructure miniaturization cannot be sufficiently obtained, so the lower limit is Ti: 0.01% by mass, B: 0.001% by mass, Zr: 0.01% by mass. %.
  • Fe is an impurity element in the present invention because it affects color unevenness and lightness by forming an intermetallic compound, but if the content is 0.5% by mass or less, the effect is small and the content is high. Permissible.
  • the method for producing the aluminum alloy of the present invention is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, and various conventionally known production methods may be used.
  • the aluminum alloy die-cast material of the present invention is made of the aluminum alloy of the present invention and is characterized by having a 0.2% proof stress of 100 MPa or more. Excellent mechanical properties are basically realized by rigorously optimizing the composition, and have the mechanical properties regardless of the shape and size of the die-cast material, and regardless of the part and orientation of the die-cast material. doing.
  • the aluminum alloy die-cast material of the present invention preferably has a Vickers hardness of 60 or more. Since the Vickers hardness of the aluminum alloy die-cast material is 60 or more, it is possible to suppress deformation at the time of mold release even in the part where the die-cast material has to be thin, and precision such as formation of screw holes. It is possible to impart the workability required for various processing.
  • the granular crystal region formed by the primary crystal ⁇ particles having a maximum ferret diameter of 10 ⁇ m or more occupies 90% or more of the surface area ratio on the member surface.
  • a granular crystal region having a relatively large particle size of the primary crystal ⁇ and a columnar crystal region having a relatively small particle size of the primary crystal ⁇ may coexist.
  • the present inventors tend to (1) in the granular crystal region, the incident light tends to be specularly reflected due to the primary crystal ⁇ particles, while in the columnar crystal region, the surface area occupied by the individual crystal grains becomes small.
  • this difference in reflection tendency causes color unevenness in the color development stage of the anodized film. I found that it is the main factor of. Color unevenness due to this difference in reflection tendency can be eliminated by making the particle size of the primary crystal ⁇ uniform, and 90% or more of the surface area ratio of the surface area of the member is either the granular crystal region or the columnar crystal region. When occupied by, color unevenness after the anodic oxidation treatment is suppressed.
  • the particle size (maximum ferret diameter) of the primary crystal ⁇ particles in the columnar crystal region is as fine as several ⁇ m on average, and the abundance of the second phase particles appearing at the grain boundaries of the primary crystal ⁇ particles is relatively high. ..
  • the second-phase particles present on the surface of the member are the main cause of the decrease in brightness in the anodizing treatment and also inhibit the coloring in the dyeing treatment. Therefore, in order to avoid color unevenness while maintaining good brightness after the anodizing treatment, the granular crystal region formed by the primary crystal ⁇ particles having a maximum ferret diameter of 10 ⁇ m or more has a surface area ratio of 90 on the member surface. It is effective to occupy% or more.
  • the granular crystal region can be visually identified after the anodizing treatment. From this point of view, in order to expose the homogeneous primary alpha particles inside the die casting material to the surface, it is one of the effective solutions to perform surface cutting of about 1 mm on the die casting material and perform anodizing treatment. ..
  • one of the advantages of the die-casting material over the members obtained by other construction methods such as wrought material is that the shape of the die-casting material is close to that of the product when the casting is completed. Die-casting the material loses at least a partial cost advantage over other construction methods. Therefore, there is a great demand for bright aluminum alloy die castings that do not have uneven color development even when anodizing is performed without surface cutting.
  • the aluminum alloy die-cast material of the present invention can be provided with an anodized film having high brightness and uniform color development without surface cutting, which uses the aluminum alloy composition of the present invention.
  • This has a great effect of forming primary crystal ⁇ particles having a uniform and sufficiently large particle size (maximum ferret diameter) on the surface of the die casting material and defining the amount of precipitation of various intermetallic compounds.
  • the method for obtaining the maximum ferret diameter of the primary crystal ⁇ particles is not particularly limited, and measurement may be performed by various conventionally known methods.
  • the ferret diameter is the length of the side of the rectangle circumscribing the particles, but the maximum ferret diameter of a certain crystal grain changes the angle of the circumscribing rectangle, and the length of the long side becomes the largest. It is the length of the rectangle.
  • the maximum ferret diameter of each primary crystal ⁇ is measured.
  • the cross-sectional sample may be subjected to mechanical polishing, buffing, electrolytic polishing, etching or the like.
  • the shape and size of the aluminum alloy die-cast material are not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, and they can be used as various conventionally known members.
  • Examples of the member include an electronic terminal housing.
  • the method for producing the aluminum alloy die-casting material of the present invention is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, and the aluminum alloy of the present invention can be die-cast by various conventionally known methods. Just give it.
  • the casting pressure may be 80 to 150 MPa
  • the molten metal temperature may be 680 to 780 ° C
  • the mold temperature may be 130 to 200 ° C.
  • heat treatment is not required to obtain the aluminum alloy die-cast material of the present invention, it can be applied as long as it is a die-cast material having reduced porosity, such as a die-cast material produced by a vacuum die-casting method, a PF die-casting method, or the like. is there.
  • Aluminum alloy die-cast material with anodic oxide film The aluminum alloy die-cast material with anodic oxide film of the present invention is obtained by subjecting the aluminum alloy die-cast material of the present invention to anodization treatment and is uniform. It is characterized by having a beautiful color appearance.
  • the aluminum alloy die-cast material provided with the anodized film will be described in detail.
  • the aluminum alloy die-cast material provided with the anodized film of the present invention is L * when the light source is CIE standard Illuminant D65 in the surface color measurement with the 5 ⁇ m anodized film undyed by a sulfuric acid bath. It is characterized in that the value is 70 or more, the a * value is 0 or more and 2 or less, and the b * value is 1 or more and 4 or less.
  • the surface color measurement method the method specified in JISZ8781 may be used as the surface color measurement method.
  • the aluminum alloy die-cast material provided with the anodized film of the present invention is characterized in that the occurrence of color unevenness is highly suppressed.
  • the method of detecting color unevenness for example, in the reflectance measurement, if the reflectance is significantly different depending on the part, it is naturally recognized as color unevenness by the human eye, but on the other hand, it is tentatively all. Even if the same reflectance is obtained at the site, the light incident on the part where the average particle size of the primary crystal ⁇ particles is small and the intermetallic compound is densely present is diffusely reflected, and the average of the primary crystal ⁇ particles is reflected.
  • Anodization treatment of aluminum alloy die-cast material The method of anodization treatment of aluminum alloy die-cast material will be described in detail below. It should be noted that the form of the invention does not have to include all of these steps. For example, the following surface milling process can be omitted in consideration of the manufacturing cost, and it is possible to select and carry out the steps as needed. is there.
  • Blasting is a treatment in which hard fine particles are made to collide with an aluminum alloy die-cast material to roughen the surface.
  • the blasting treatment By applying the blasting treatment, the metallographic structure after the anodizing treatment can be made inconspicuous.
  • Known blasting conditions may be used. For example, fine particles having a grain size of 80 to 400 ⁇ m made of ZrO 2 , SiO 2, and the like may be used, and the injection pressure may be 0.2 to 0.6 MPa.
  • Solventing treatment This is a treatment for removing oil and dust on the surface of an aluminum alloy die-cast material.
  • Known degreasing conditions may be used.
  • a halogenated hydrocarbon may be used as a solvent, and after a shower at a temperature of 72 ° C. or higher for about 10 seconds, steam injection may be performed for about 1 minute.
  • Oxide film removal treatment This is a treatment for removing the oxide film formed on the surface of the aluminum alloy die-cast material.
  • Known conditions for removing the oxide film may be used.
  • HNO 3 having a concentration of 200 g / l may be used as a bath solution and immersed at room temperature for about 1 minute.
  • Etching treatment This is a treatment for removing fine scratches and stains that cannot be removed by degreasing treatment by melting the surface of the aluminum alloy die-cast material.
  • Known etching conditions may be used. For example, a 50 g / l NaOH aqueous solution may be used and immersed at room temperature for about 1 minute.
  • Desmat treatment This is a treatment for removing oxides and the like existing on the surface of an aluminum alloy die-cast material.
  • known ones may be used.
  • HNO 3 having a concentration of 200 g / l may be used as a bath solution, immersed at room temperature for about 1 minute, and ultrasonically irradiated.
  • Chemical polishing treatment This is a treatment for giving a glossy feeling to the surface of the aluminum alloy die-cast material by melting the surface of the aluminum alloy die-cast material.
  • Known chemical polishing treatment conditions may be used, but for example, the chemical polishing treatment may be immersed in a phosphoric acid / nitric acid mixed solution at 95 ° C. for about 5 minutes.
  • Anodizing treatment This is a treatment for forming an anodizing film on the surface of an aluminum alloy die-cast material.
  • Known anodizing conditions may be used. For example, H 2 SO 4 having a concentration of 180 g / l is used as a solution, the solution temperature is 18 ° C., the current density is 150 A / m 2, and the energization treatment is performed for 33 minutes and 20 seconds. Should be applied.
  • Dyeing treatment This is a treatment in which an organic dye or the like is allowed to penetrate into the fine pores of the anodized film to color it.
  • the dyeing treatment conditions known ones may be used. When imparting a dark color, it is common to immerse it in an aqueous solution adjusted to a high concentration of organic dyes for a long time, and when imparting a light color, it is generally immersed in an aqueous solution adjusted to a low concentration of organic dyes, etc. for a short time. Is. When this treatment is omitted, the color of the anodized film itself is mainly reflected in the color tone and texture of the die casting material.
  • Pore Sealing Treatment This is a treatment for closing the fine pores existing in the anodized film.
  • known ones may be used.
  • a nickel acetate-based pore-sealing agent may be used as a solution, and the solution may be immersed in a solution at 95 ° C. for about 30 minutes.
  • Example 1 >> In Table 1, an aluminum alloy having the composition described as Example 1 was melted, the casting pressure was 120 MPa, the molten metal temperature was 730 ° C, and the mold temperature was 170 ° C, and die casting was performed.
  • the mold shape is a plate shape of 55 mm ⁇ 110 mm ⁇ 3 mm.
  • the unit of numerical values shown in Table 1 is mass% concentration.
  • a No. 14B test piece specified in JIS-Z2241 was collected from the obtained aluminum alloy die-cast material and subjected to a tensile test at room temperature. As a result, the 0.2% proof stress and Vickers hardness were as shown in Table 2. It was.
  • the obtained aluminum alloy die cast material was blasted with fine particles of ZrO 2 and SiO 2 having a grain size of 125 to 250 ⁇ m and an injection pressure of 0.4 MPa, and a halogenated hydrocarbon was used as a solvent at 72 ° C.
  • a degreasing treatment that injects steam for 1 minute
  • a desmat treatment that uses HNO 3 with a concentration of 200 g / l as a bath solution, soaks it at room temperature for about 1 minute, and irradiates it with ultrasonic waves.
  • Chemical polishing treatment by immersing in a mixed solution of phosphoric acid and nitric acid at ° C for 5 minutes , using H 2 SO 4 at a concentration of 180 g / l as a solution, setting the solution temperature to 18 ° C and a current density of 150 A / m 2, and energizing for 33 minutes and 20 seconds.
  • Anodization treatment and a pore-sealing treatment in which a nickel acetate-based pore-forming agent was used as a solution and immersed in a solution at 95 ° C. for 30 minutes were sequentially performed to obtain an aluminum alloy diecast material having an anodized film.
  • the L * value, a * value, and b * value (CIELab color space) of the obtained aluminum alloy die-cast material having an anodized film were measured by the color measuring method specified in JISZ8781.
  • the presence or absence of color unevenness was visually determined, and when there was no color unevenness, ⁇ was given, when there was slight color unevenness, ⁇ was given, and when there was some color unevenness, ⁇ was given and evaluated.
  • the granular crystal region was identified from the obtained optical micrograph, and the area ratio with respect to the entire observed image was calculated. If the area ratio of the granular crystal region exceeded 90%, it was judged as ⁇ , and if it did not exceed 90%, it was judged as x.
  • Comparative Example 1 A test piece was collected in the same manner as in Example 1 except that the dissolving material was adjusted so as to have the components described as Comparative Example 1 in Table 1, and the 0.2% proof stress was measured. It became a value.
  • Comparative Example 2 A test piece was collected in the same manner as in Example 1 except that the dissolving material was adjusted so as to have the components described as Comparative Example 2 in Table 1, and the 0.2% proof stress was measured. It became a value.
  • Comparative Example 3 As a result of anodization treatment and color measurement in the same manner as in Example 1 except that the dissolving material was adjusted so as to have the components described as Comparative Example 3 in Table 1, L * value, a * value, and b * value ( CIELab color space) The evaluations for color unevenness and granular crystal region were the values shown in Table 3.
  • the composition of Comparative Example 3 corresponds to ADC12.
  • the aluminum alloy die-cast material of the present invention has a 0.2% proof stress of 100 MPa or more and a hardness of 60 HV or more.
  • the aluminum alloy die-cast material of Comparative Example 3 has a high 0.2% proof stress and Vickers hardness, while the aluminum alloy die-cast materials of Comparative Examples 1 and 2 have a 0.2% proof stress of less than 100 MPa. And the hardness is less than 60HV.
  • the aluminum alloy die-cast material provided with the anodic oxide film of about 5 ⁇ m of the present invention has an L * value of 70 or more when the light source is the CIE standard Illuminant D65 in the color measurement on the surface of the anodic oxide film.
  • the a * value is in the range of 0 to 2
  • the b * value is in the range of 1 to 4.
  • the a * value and the b * value are within the range, but in Example 3, the L * value is significantly low. It has become.

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Abstract

本発明は、タングステンを含むアルミニウム合金ダイカスト材に陽極酸化処理を施した場合において色むらの発生が高度に抑制されることに加え、高い機械的性質を有する光輝性アルミニウム合金を提供する。また、当該光輝性アルミニウム合金を用いて製造された光輝性アルミニウム合金ダイカスト材も提供する。本発明に係るアルミニウム合金は、Ｍｎ：０．５～３．０質量％、Ｍｇ：０．１～２．０質量％、Ｗ：０．０１～１．０質量％、Ｓｉ：０．０５～２．０質量％、を含み、残部がアルミニウム及び不可避不純物よりなる。

Description

光輝性アルミニウム合金及び光輝性アルミニウム合金ダイカスト材
　本発明は光輝性アルミニウム合金及び当該光輝性アルミニウム合金を用いた光輝性アルミニウム合金ダイカスト材に関する。
　軽量であることに加えて優れた質感を有していることから、携帯可能な電子機器や電子端末の筐体にアルミニウム合金材が使用されている。また、製品外観の意匠性の向上を目的として、部分的にアルミニウム合金材が使用される場合もある。
　アルミニウム合金材の質感に関しては、例えば陽極酸化処理により、アルミニウム合金材の表面に酸化物層を形成させることで、光輝性及び耐食性の向上に加え、必要に応じて着色も可能となる。また、多くの場合において、陽極酸化皮膜はアルミニウム合金材表面よりも高硬度となるため、引っ掻き等に対する耐性を付与できる点においても、外装材として好適に用いることができる。
　製品外観に対する使用者の関心の増加に伴って、外装材に対する要求も高くなっている。具体的には、アルミニウム合金材に従来求められていた軽量性及び質感に加えて、所有者の動作に応じて携帯している電子機器や電子端末に印加される応力に対する耐久性や、不意の落下に耐え得る堅牢性、美観に優れた形状とするための加工性も要求され、これらに応えるために機械的性質に優れたアルミニウム合金の開発が進められている。
　また、最終製品における質感及び色調について、従前採用していたアルミニウム合金との一貫性を保ちつつ、軽量化及び耐久性の向上を図ることについての需要が存在するため、強度を向上させるだけではなく、陽極酸化処理後において既存合金と同様の質感及び色調を呈することも重要である。
　以上のように、本技術分野においては、高い機械的性質を有し、陽極酸化処理後に美麗な発色をしさえすれば絶対的に優れた材料であると単純に言えるわけではなく、質感及び色調の一貫性を担保した上で、強度を始めとした機械的性質を可能な限り引き上げる必要があることに技術的特徴が存在する。
　既存の光輝性アルミニウム合金としては、例えば、特許文献１（特公昭５６－３１８５４号公報）では、重量でマンガン１．２～４．０％、鉄０．２～１．５％、タングステン０．０５～１．０％およびチタン０．０２～０．３％を含み、残部アルミニウムおよび不純物からなるダイカスト用アルミニウム合金が開示されている。当該アルミニウム合金は、ダイカストに際して焼き付きが少なく離型性のよい、かつ耐食性、表面処理性、機械的特性の良好なダイカスト用アルミニウム合金であるとされている。
　また、特許文献２（特公昭５６－３１８５５号公報）では、重量でマンガン１．２～２．８％、鉄０．２～１．５％、クロム０．１～１．３５％、タングステン０．０５～１．０％およびチタン０．０２～０．３％を含み、残部アルミニウムおよび不純物からなるダイカスト用アルミニウム合金が開示されている。当該アルミニウム合金は、ダイカストに際して焼き付きが少なく離型性のよい、かつ耐食性、表面処理性、機械的特性の良好なダイカスト用アルミニウム合金であるとされている。
特公昭５６－３１８５４号公報 特公昭５６－３１８５５号公報
　上記特許文献１及び上記特許文献２に開示されているダイカスト用アルミニウム合金には何れもタングステンが含まれている。タングステンは、硫酸浴による陽極酸化処理においては帯紅色、シュウ酸浴による陽極酸化処理においては黄金色の色調を、陽極酸化皮膜に加える傾向があることに加え、タングステンを含むアルミニウム合金は、染色処理をした場合には鮮やかで均一な発色をもたらすことが知られており、機械的性質の向上が切望されている。
　ここで、陽極酸化皮膜によって、あるいは陽極酸化皮膜に対して付加的に着色処理を施すことによって、アルミニウム合金材に付与可能な質感及び発色は多岐に及ぶものの、あらゆる質感及び発色を実現することは困難である。質感及び発色に影響を及ぼす因子としては、アルミニウム合金の組成や陽極酸化処理条件及び着色処理条件等があり、これらを適切に組み合わせることによって、初めて多様な色調等を実現できる。例えば、所定の強度等の特性を満たすアルミニウム合金組成を選択し、所望の質感及び発色を得るためには、仮にそれが実現可能な機械的性質及び色調であったとしても、上述の因子の調整について膨大な試行錯誤を繰り返す必要があり、多大な困難が伴う。
　また、一般論として、強度を高めるために合金組成を調整すると、必然的に形成される金属間化合物も変化する。陽極酸化皮膜の色調は、素地となるアルミニウム合金材における金属間化合物の種類と量、組織形態、固溶元素の種類と量等に応じて複雑に変化することが通常であるから、陽極酸化処理後で比較して同等の色調を保持しつつ、アルミニウム合金材の機械的性質を変化させることもまた容易ではない。
　上記特許文献１及び上記特許文献２において開示されているアルミニウム合金は、多くの実施例において概ね１００ＭＰａ以上の０．２％耐力を有している。十分に高い耐力を有し、かつ美麗な陽極酸化皮膜を備えることができるアルミニウム合金部材が実現されているかのようにも思える。しかしながら、実施例でダイカストに使用されている金型形状は１００ｍｍ（Ｌ）×１００ｍｍ（Ｗ）×２ｍｍ（ｔ）という単純な板状であり、このようなダイカスト条件では部材各位置における冷却速度のばらつきが比較的小さくなることから、実際の製品形状において陽極酸化処理を行った際の色むらの発生状況を十分に模擬できているとは言えない。
　実際に本発明者らは、上記特許文献１及び上記特許文献２の実施例に記載されているアルミニウム合金組成に関して、小型化及び複雑形状化が進んでいる電子機器や電子端末等を始めとした実際の製品形状水準の複雑さを有する金型によるダイカストを行い、得られた部材に対して陽極酸化処理を施した。その結果、位置に依存する異なる冷却速度に起因した含有元素の濃度のばらつきや、合金組織形態のばらつき等による色むらが発生し、製品として使用することはできなかった。そのため、実際の製品を製造する際には、Ｍｎ及びＦｅなどのアルミニウム合金の強度に寄与する成分を、上記特許文献１及び上記特許文献２で示されている成分範囲の下限値近傍に調整し、部材の位置に依存する含有元素濃度や金属間化合物の組織形態のばらつきを軽減し、色むらの発生を抑制せざるを得なかった。
　しかしながら、色むらが発生しない合金組成を採用した場合には、０．２％耐力を始めとする機械的性質は実施例に記載の値よりも低い水準となり、近年益々高まる機械的性質についての要求を満足することができない。
　以上のような従来技術における問題点に鑑み、本発明の目的は、タングステンを含むアルミニウム合金ダイカスト材に陽極酸化処理を施した場合に色むらの発生が高度に抑制されることに加え、高い機械的性質を有する光輝性アルミニウム合金を提供することにある。また、当該光輝性アルミニウム合金を用いて製造された光輝性アルミニウム合金ダイカスト材を提供することも目的としている。
　本発明者らは、上記目的を達成すべく、ダイカスト用アルミニウム合金の組成範囲及びアルミニウム合金ダイカスト材の組織等について鋭意研究を重ねた結果、適量のタングステンを含むアルミニウム合金において、アルミニウム合金ダイカスト材の機械的性質を向上させる元素であるＭｎ、Ｓｉ及びＭｇの添加量を厳密に制御すること等が極めて有効であることを見出し、本発明に到達した。
　即ち、本発明は、
　Ｍｎ：０．５～３．０質量％、
　Ｍｇ：０．１～２．０質量％、
　Ｗ：０．０１～１．０質量％、
　Ｓｉ：０．０５～２．０質量％、を含み、
　残部がアルミニウム及び不可避不純物よりなるアルミニウム合金、を提供する。
　本発明のアルミニウム合金は、
　前記Ｍｎの含有量が１．２～２．０質量％、
　前記Ｍｇの含有量が０．３～１．２質量％、
　前記Ｓｉの含有量が０．１５～０．５質量％、であること、が好ましい。
　Ｍｎ、Ｓｉ及びＭｇの添加量をこれらの範囲内に制御することで、タングステンを含むアルミニウム合金の陽極酸化処理によって形成される陽極酸化皮膜の発色を損なうことなく、アルミニウム合金ダイカスト材に高い耐力及び硬度を付与することができる。
　本発明のアルミニウム合金においては、
　更に、
　Ｔｉ：０．０１～０．５質量％、
　Ｂ：０．００１～０．２質量％、
　Ｚｒ：０．０１～０．５質量％、のうちの一種以上を含むこと、が好ましい。
　これらの添加元素を添加することで、アルミニウム合金ダイカスト材の金属組織を微細均一化することができ、鋳造割れ及び陽極酸化処理後における色むらの発生を抑制することができる。
　また、本発明は、本発明のアルミニウム合金からなり、０．２％耐力が１００ＭＰａ以上であること、を特徴とするアルミニウム合金ダイカスト材、も提供する。本発明のアルミニウム合金ダイカスト材は、０．２％耐力の向上に寄与するＭｎ、Ｓｉ及びＭｇを含有していることから、１００ＭＰａ以上の０．２％耐力を実現することができる。
　本発明のアルミニウム合金ダイカスト材は、ビッカース硬さが６０以上であること、が好ましい。アルミニウム合金ダイカスト材のビッカース硬さが６０以上であることで、製品形状による都合から薄肉とならざるを得ない部位についても、離型時の変形を抑えることができることに加え、ねじ穴の形成等、精密な加工に必要な加工性を付与することができるため、各種筐体として好適に使用することができる。
　また、本発明のアルミニウム合金ダイカスト材は、最大フェレ径が１０μｍ以上の初晶α粒子によって形成される粒状晶領域が、部材表面の表面積率にして９０％以上を占めていることが好ましい。また、染色時、さらに均一な発色を実現するためには、最大フェレ径が１０μｍ以上の初晶α粒子によって形成される粒状晶領域が、部材表面の表面積率にして９５％以上を占めていることがより好ましい。
　更に、本発明のアルミニウム合金ダイカスト材は、硫酸浴を用いた染色を伴わない陽極酸化処理で形成される略５μｍの陽極酸化皮膜を備え、前記陽極酸化皮膜の表面における測色で、光源をＣＩＥ標準イルミナントＤ６５とした場合のＬ*値が７０以上、ａ*値が０～２、ｂ*値が１～４であること、が好ましい。略５μｍの陽極酸化皮膜を備えた表面の測色において、アルミニウム合金ダイカスト材がこれらの値を有することで、美麗な色調の外観とすることができる。
　本発明によれば、タングステンを含むアルミニウム合金ダイカスト材に陽極酸化処理を施した場合において色むらの発生が高度に抑制されることに加え、高い機械的性質を有する光輝性アルミニウム合金を提供することができる。また、当該光輝性アルミニウム合金を用いて製造された光輝性アルミニウム合金ダイカスト材を提供することもできる。
　以下、本発明の光輝性アルミニウム合金及び光輝性アルミニウム合金ダイカスト材についての代表的な実施形態について詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
１．アルミニウム合金
　本発明のアルミニウム合金は、Ｍｎ：０．５～３．０質量％、Ｍｇ：０．１～２．０質量％、Ｗ：０．０１～１．０質量％、Ｓｉ：０．０５～２．０質量％、を含み、残部がアルミニウム及び不可避不純物よりなるアルミニウム合金である。以下、各成分について詳細に説明する。
（１）添加元素
　Ｍｎ：０．５～３．０質量％
　Ｍｎは、陽極酸化処理時の発色に影響を与え得る他、Ａｌ－Ｍｎ系金属間化合物を形成し、耐力に寄与することに加え、鋳造時における溶湯の金型への焼き付きを防止する目的で加えられる。Ｍｎが０．５質量％未満となると、鋳造時に溶湯が金型へと焼付くことを防止しきれなくなるため、Ｍｎの下限値は０．５質量％である。一方で、３．０質量％を超えて添加すると、Ａｌ－Ｍｎ系金属間化合物が粗大に成長し、鋳造割れが発生するようになるため、Ｍｎの上限は３．０質量％である。また、Ａｌ－Ｍｎ系金属間化合物は、陽極酸化皮膜処理後のダイカスト材における明度を低下させる効果が大きい。２．０質量％を超えて添加するとＡｌ－Ｍｎ系金属間化合物が増加し、望みの発色が得られない恐れがあるため、より好ましい上限値は２．０質量％である。下限は１．２質量％とすることが好ましく、１．５質量％とすることがより好ましい。
　Ｍｇ：０．１～２．０質量％
　Ｍｇは、後述するＳｉと共にＭｇ２Ｓｉ金属間化合物を形成し、強度に寄与するため添加される。しかしながら、Ｍｇ２Ｓｉ金属間化合物は強度に寄与する一方、陽極酸化処理後の発色においてＬ*値（明度）を低下させる効果を有するため、過度に形成されると狙いの発色が得られなくなる。また、Ｓｉの濃度が低い際には、Ｍｇ２Ｓｉ金属間化合物が過度に形成されることはないが、余剰のＭｇが多い場合、母材中に固溶したＭｇの濃度偏析に起因する色むらが発生する。このため、Ｍｇの上限値は２．０質量％と制限される。また、所望の強度を得るにはＭｇ２Ｓｉ金属間化合物量を確保する必要があるため、Ｍｇの下限値は０．１質量％である。上記効果をより確実に得るためには、上限を１．２質量％、下限を０．３質量％とすることが好ましく、また同様の観点から、上限を０．７質量％とすることがより好ましい。
　Ｓｉ：０．０５～２．０質量％
　Ｓｉは、前述のＭｇと共にＭｇ２Ｓｉ金属間化合物を形成し、強度に寄与するため添加される。しかしながら、Ｍｇ２Ｓｉ金属間化合物は強度に寄与する一方、陽極酸化処理後の発色においてＬ*値（明度）を低下させる効果をも有するため、過度に形成されると狙いの発色が得られなくなる。また、Ｍｇの濃度が低い際には、Ｍｇ２Ｓｉ金属間化合物が過度に形成されることはないが、余剰のＳｉが多くなると、前述のＭｎと共にＡｌ－Ｍｎ－Ｓｉ系化合物を形成することとなるが、当該金属間化合物は陽極酸化処理後の発色に与える影響が大きいため、好ましくない。従って、Ｓｉの上限値は２．０質量％である。また、所望の強度を得るにはＭｇ２Ｓｉ金属間化合物量を確保する必要があるため、Ｓｉの下限値は０．０５質量％である。上記効果をより確実に得るためには、上限を０．５質量％、下限を０．１５質量％とすることが好ましい。
　Ｗ：０．０１～１．０質量％
　Ｗは、陽極酸化処理後の発色において、硫酸浴による陽極酸化処理においては帯紅色、シュウ酸浴による陽極酸化処理においては黄金色の色調を与えることに加え、本発明が狙う均一で美麗な発色を得るため添加される。Ｗの含有量が下限値未満となると上記効果が十分でなく、１．０質量％を超えて添加すると合金コストの上昇を招くため、上限値は１．０質量％、下限値は０．０１質量％である。
　その他、Ｔｉ：０．０１～０．５質量％、Ｂ：０．００１～０．２質量％、Ｚｒ：０．０１～０．５質量％のうち、一種以上を更に添加してもよい。これらの添加元素は、金属組織を微細均一化することにより、鋳造割れと陽極酸化処理後の色むらを防止する目的で添加される。いずれの元素も過度に添加した場合には、これら添加元素を構成要素とする粗大な金属間化合物を形成するようになり、上記目的を達成できなくなるため、それぞれ、Ｔｉ：０．５質量％、Ｂ：０．２質量％、Ｚｒ：０．５質量％を上限値として制限される。添加量が下限値未満の場合には、十分に組織微細化の効果を得ることができないため、下限値はＴｉ：０．０１質量％、Ｂ：０．００１質量％、Ｚｒ：０．０１質量％である。
　Ｆｅは、金属間化合物を形成することで色むら並びに明度に影響を与えるため、本発明においては不純物元素であるが、含有量が０．５質量％以下であればその影響は小さく、含有が許容される。
　なお、本発明の効果を損なわない限りにおいて、本発明のアルミニウム合金の製造方法は特に限定されず、従来公知の種々の製造方法を用いればよい。
３．アルミニウム合金ダイカスト材
　本発明のアルミニウム合金ダイカスト材は、本発明のアルミニウム合金からなり、０．２％耐力が１００ＭＰａ以上であること、を特徴としている。優れた機械的性質は基本的に組成を厳密に最適化したことによって実現されており、ダイカスト材の形状及びサイズに依らず、またダイカスト材の部位及び方位に依らず、当該機械的性質を有している。
　本発明のアルミニウム合金ダイカスト材は、ビッカース硬さが６０以上であること、が好ましい。アルミニウム合金ダイカスト材のビッカース硬さが６０以上であることで、ダイカスト材で薄肉とならざるを得ない部位についても、離型時の変形を抑えることができ、また、ねじ穴の形成等、精密な加工に必要な加工性を付与することができる。
　本発明のアルミニウム合金ダイカスト材は、最大フェレ径が１０μｍ以上の初晶α粒子によって形成される粒状晶領域が、部材表面において、表面積率にして９０％以上を占めていることが好ましい。鋳造後のダイカスト材の表面において、初晶αの粒径が比較的大きな粒状晶領域と、初晶αの粒径が比較的小さい柱状晶領域が混在することがある。本発明者らは、（１）粒状晶領域においては初晶α粒子に起因し入射光が鏡面反射をする傾向がある一方で、柱状晶領域では、個々の結晶粒の占める表面積が小さくなり、入射光が拡散反射する傾向があること、また、（２）この反射傾向の違いは陽極酸化処理後に顕著に観察されることから、この反射傾向の違いが陽極酸化皮膜の発色段階における色むら発生の主要因となっていること、を見出した。この反射傾向の違いによる色むらは、初晶αの粒径を均一にすることで解消可能であり、部材表面において、表面積率で９０％以上が粒状晶領域、あるいは柱状晶領域のいずれか一方で占められている場合には陽極酸化処理の後の色むらが抑制される。しかしながら、柱状晶領域における初晶α粒子の粒径（最大フェレ径）は平均数μｍ程度と微細であり、初晶α粒子の粒界に現れる第二相粒子の存在量が相対的に高くなる。部材表面に存在する第二相粒子は陽極酸化処理においては明度低下の主要因となる他、染色処理における着色を阻害する。従って、陽極酸化処理後、良好な明度を維持しつつ発色むらを避けるためには、最大フェレ径が１０μｍ以上の初晶α粒子によって形成される粒状晶領域が、部材表面の表面積率にして９０％以上を占めるようにすることが効果的である。なお、この粒状晶領域については、陽極酸化処理後であれば目視にて判別可能である。この観点から、ダイカスト材内部にある均質な初晶α粒子を表面へと露出させるため、ダイカスト材に１ｍｍ程度の面削を施し、陽極酸化処理を行うことは有効な解決策の一つである。
　しかしながら、ダイカスト材が、展伸材を始めとする他の工法で得られる部材に対して優位な点として、鋳造完了時点で製品に近い形となることが挙げられ、得られた複雑形状のダイカスト材に面削を施すことは、他の工法に対するコスト的優位性を、少なくとも部分的に失うものである。よって、面削なしで陽極酸化処理を行った場合においても発色むらが存在しない光輝性アルミニウム合金ダイカストに対する需要も大きい。
　これに対し、本発明のアルミニウム合金ダイカスト材は、面削を施さずとも高明度かつ均一な発色を有する陽極酸化皮膜を備え得ることも確認しており、これは、本発明アルミニウム合金組成を用いることで、均一かつ十分な大きさの粒径（最大フェレ径）を有する初晶α粒子をダイカスト材表面に形成し、各種金属間化合物の析出量等を規定する効果があることが大きい。
　ここで、初晶α粒子の最大フェレ径を求める方法は特に限定されず、従来公知の種々の方法で測定すればよい。なお、フェレ径とは粒子に外接する長方形の辺の長さのことであるが、ある結晶粒の最大フェレ径とは、外接する長方形の角度を変化させ、長辺の長さが最も大きくなった際の長さのこととする。アルミニウム合金ダイカスト材の表面を光学顕微鏡又は走査型電子顕微鏡で観察することで、それぞれの初晶αの最大フェレ径が測定される。なお、観察手法に応じて、断面試料には機械研磨、バフ研磨、電解研磨及びエッチング等を施せばよい。
　なお、本発明の効果を損なわない限りにおいて、アルミニウム合金ダイカスト材の形状及びサイズは特に限定されず、従来公知の種々の部材として使用することができる。当該部材としては、例えば、電子端末筐体を挙げることができる。
４．アルミニウム合金ダイカスト材の製造方法
　本発明の効果を損なわない限りにおいて、本発明のアルミニウム合金ダイカスト材の製造方法は特に限定されず、本発明のアルミニウム合金に対して従来公知の種々の方法でダイカストを施せばよい。
　ダイカスト条件としては、例えば、鋳造圧力を８０～１５０ＭＰａ、溶湯温度を６８０～７８０℃、金型温度を１３０～２００℃ とすればよい。なお、本発明のアルミニウム合金ダイカスト材を得るために熱処理は必要ではないが、真空ダイカスト法、ＰＦダイカスト法等によるダイカスト材のようにポロシティの低減されたダイカスト材であれば、施すことも可能である。
５．陽極酸化皮膜を備えたアルミニウム合金ダイカスト材
　本発明の陽極酸化皮膜を備えたアルミニウム合金ダイカスト材は、本発明のアルミニウム合金ダイカスト材に対して陽極酸化処理を施すことで得られるものであって、均一で美麗な色調の外観を有していることを特徴としている。以下、陽極酸化皮膜を備えたアルミニウム合金ダイカスト材について詳細に説明する。
　本発明の陽極酸化皮膜を備えたアルミニウム合金ダイカスト材は、硫酸浴による染色なしの５μｍの陽極酸化皮膜を備えた状態での表面の測色において、光源をＣＩＥ標準イルミナントＤ６５とした際のＬ*値が７０以上、ａ*値が０以上２以下、ｂ*値が１以上４以下であることを特徴としている。ここで、表面の測色方法はＪＩＳＺ８７８１に定められる方法を用いればよい。
　また、本発明の陽極酸化皮膜を備えたアルミニウム合金ダイカスト材は、色むらの発生が高度に抑制されることを特徴としている。ここで、色むらの検出方法については、例えば、反射率測定において、部位によって反射率が有意に異なれば、当然人の目にも色むらとして認識されるのであるが、その一方で、仮にあらゆる部位にて同等の反射率を得られたとしても、初晶α粒子の平均粒径が小さく金属間化合物が密に存在している部分に入射した光は拡散反射し、初晶α粒子の平均粒径が大きく、金属間化合物が疎に存在する部分に入射した光は鏡面反射をする傾向があるため、人の目による観察においてはこの違いが色むらとして認識される。また、ａ*値、ｂ*値の測色において、部位によってａ*値、ｂ*値が有意に異なれば人の目によってもその違いが判別可能となり、色むらとして認識される。このように人が色むらを識別する理由は多岐にわたっており、適切な指標が存在しない。その為、色むらの有無については、目視にて確認することが適している。
６．アルミニウム合金ダイカスト材への陽極酸化処理
　以下、アルミニウム合金ダイカスト材への陽極酸化処理の方法について詳細に説明する。なお、発明の形態にこれらすべての工程が含まれる必要はなく、例えば下記の面削処理は製造コストとの兼ね合いで省略可能である等、必要に応じた工程を選択し実施することが可能である。
（１）面削処理
　アルミニウム合金ダイカスト材の表層部分では、初晶α粒子の晶出形態として粒状と柱状のものが混在する場合があり、マクロに見た場合の初晶α粒子の晶出形態の不均一性は、後の陽極酸化処理・染色処理に悪影響をもたらし得る。この初晶α粒子の晶出形態の不均一性は、アルミニウム合金ダイカスト材の表面から深さ１ｍｍ程度の面削により解消可能である。
（２）ブラスト処理
　硬質な微粒子をアルミニウム合金ダイカスト材に衝突させ、表面を粗面化する処理である。ブラスト処理を施すことによって、陽極酸化処理後の金属組織を目立たなくすることができる。ブラスト処理条件は公知のものを用いればよいが、例えば、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２などからなる、粒形８０～４００μｍの微粒子を用い、噴射圧力を０．２～０．６ＭＰａとすればよい。
（３）脱脂処理
　アルミニウム合金ダイカスト材の表面の油分及び埃等を除去する処理である。脱脂処理条件は公知のものを用いればよいが、例えば、ハロゲン化炭化水素を溶剤として用い、７２℃以上の温度による１０秒程度のシャワーの後、１分程度の蒸気噴射を行えばよい。
（４）酸化皮膜除去処理
　アルミニウム合金ダイカスト材の表面に形成されている酸化皮膜を除去する処理である。酸化皮膜除去処理条件は公知のものを用いればよいが、例えば、浴液として濃度２００ｇ／ｌのＨＮＯ３を用い、室温にて１分程度浸漬すればよい。
（５）エッチング処理
　アルミニウム合金ダイカスト材の表面を溶解させることで、微細な傷や、脱脂処理で除去できない汚れを除去する処理である。エッチング処理条件は公知のものを用いればよいが、例えば、５０ｇ／ｌのＮａＯＨ水溶液を用い、室温にて１分程度浸漬すればよい。
（６）デスマット処理
　アルミニウム合金ダイカスト材の表面に存在する酸化物等を除去する処理である。デスマット処理条件は公知のものを用いればよいが、例えば、浴液として濃度２００ｇ／ｌのＨＮＯ３を用い、室温にて１分程度浸漬して超音波照射すればよい。
（７）化学研磨処理
　アルミニウム合金ダイカスト材の表面を溶解させることで、アルミニウム合金ダイカスト材の表面に光沢感を付与する処理である。化学研磨処理条件は公知のものを用いればよいが、例えば、９５℃のリン酸・硝酸混合溶液に５分程度浸漬すればよい。
（８）陽極酸化処理
　アルミニウム合金ダイカスト材の表面に陽極酸化皮膜を形成させる処理である。陽極酸化処理条件は公知のものを用いればよいが、例えば、濃度１８０ｇ／ｌのＨ２ＳＯ４を溶液として用い、溶液温度１８℃、電流密度１５０Ａ／ｍ２とし、３３分２０秒間の通電処理を施せばよい。
（９）染色処理
　陽極酸化皮膜が有する微細孔に、有機染料等を侵入させて着色する処理である。染色処理条件は公知のものを用いればよい。濃色を付与する場合は、有機染料等を高濃度に調整した水溶液に長時間浸漬し、淡色を付与する場合は、有機染料等を低濃度に調整した水溶液に短時間浸漬することが一般的である。なお、本処理を省略した場合は、主に陽極酸化皮膜自体が持つ色がダイカスト材の色調及び質感に反映される。
（１０）封孔処理
　陽極酸化皮膜に存在する微細孔を塞ぐ処理である。封孔処理条件は公知のものを用いればよいが、例えば、溶液として酢酸ニッケル系封孔剤を用い、９５℃の溶液に３０分程度浸漬すればよい。
　以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明はこれらのみに限定されるものではなく、種々の設計変更が可能であり、それら設計変更は全て本発明の技術的範囲に含まれる。
≪実施例１≫
　表１において、実施例１として記載されている組成を有するアルミニウム合金を溶製し、鋳造圧力を１２０ＭＰａ、溶湯温度を７３０℃、金型温度を１７０℃ とし、ダイカストを行った。金型形状は５５ｍｍ×１１０ｍｍ×３ｍｍの板状である。なお、表１に記載の数値の単位は質量％濃度である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　得られたアルミニウム合金ダイカスト材よりＪＩＳ－Ｚ２２４１に定められる１４Ｂ号試験片を採取し、室温にて引張試験を行ったところ、０．２％耐力、ビッカース硬さは表２に記載の値となった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　得られたアルミニウム合金ダイカスト材に対し、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２からなる、粒形１２５～２５０μｍの微粒子を用い、噴射圧力を０．４ＭＰａとしたブラスト処理、ハロゲン化炭化水素を溶剤として用い、７２℃の温度による１０秒のシャワーの後、１分の蒸気噴射を行う脱脂処理、浴液として濃度２００ｇ／ｌのＨＮＯ３を用い、室温にて１分程度浸漬して超音波照射するデスマット処理、９５℃のリン酸・硝酸混合溶液に５分浸漬する化学研磨処理、濃度１８０ｇ／ｌのＨ２ＳＯ４を溶液として用い、溶液温度１８℃、電流密度１５０Ａ／ｍ２とし、３３分２０秒間通電する陽極酸化処理、溶液として酢酸ニッケル系封孔剤を用い、９５℃の溶液に３０分浸漬する封孔処理、を順次施し、陽極酸化皮膜を備えたアルミニウム合金ダイカスト材を得た。
　得られた陽極酸化皮膜を備えたアルミニウム合金ダイカスト材について、ＪＩＳＺ８７８１に定められる測色方法にて、Ｌ*値、ａ*値、ｂ*値（ＣＩＥＬａｂ色空間）を測定した。また、目視にて色むらの有無について判定し、色むらがない場合には〇、やや色むらが見られるものには△、色むらが見られるものには×を付与し評価した。また、目視にて色むらの有無を評価した領域に対して、粒状晶領域が部材表面積の９０％を超えているか否かについて評価した。具体的には、対象領域の陽極酸化皮膜を研磨によって除去した後、エッチングを施して光学顕微鏡観察を行った。また、得られた光学顕微鏡写真から粒状晶領域を特定し、観察画像全体に対する面積率を算出した。粒状晶領域の面積率が９０%を超えていれば〇、超えていなければ×として判定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　≪比較例１≫
　表１に比較例１として記載の成分となるように溶解材を調整したこと以外は実施例１と同様にして試験片を採取し、０．２％耐力を測定したところ、表２に記載の値となった。
　また、実施例１と同様の条件で陽極酸化処理及び測色した結果、Ｌ*値、ａ*値、ｂ*値（ＣＩＥＬａｂ色空間）、色むら、粒状晶領域についての評価は表３に記載の値となった。
　≪比較例２≫
　表１に比較例２として記載の成分となるように溶解材を調整したこと以外は実施例１と同様にして試験片を採取し、０．２％耐力を測定したところ、表２に記載の値となった。
　また、実施例１と同様の条件で陽極酸化処理及び測色した結果、Ｌ*値、ａ*値、ｂ*値（ＣＩＥＬａｂ色空間）、色むら、粒状晶領域についての評価は表３に記載の値となった。
　≪比較例３≫
　表１に比較例３として記載の成分となるように溶解材を調整したこと以外は実施例１と同様にして陽極酸化処理及び測色した結果、Ｌ*値、ａ*値、ｂ*値（ＣＩＥＬａｂ色空間）色むら、粒状晶領域についての評価は表３に記載の値となった。なお、比較例３の組成はＡＤＣ１２に相当するものである。
　表２より、本発明のアルミニウム合金ダイカスト材は１００ＭＰａ以上の０．２％耐力と６０ＨＶ以上の硬さを兼ね備えている。一方で、比較例３のアルミニウム合金ダイカスト材は高い０．２％耐力とビッカース硬さを有しているが、比較例１及び比較例２のアルミニウム合金ダイカスト材は１００ＭＰａ未満の０．２％耐力及び６０ＨＶ未満の硬さとなっている。
　また、表３より、本発明の略５μｍの陽極酸化皮膜を備えたアルミニウム合金ダイカスト材は、陽極酸化皮膜の表面における測色において、光源をＣＩＥ標準イルミナントＤ６５とした場合のＬ*値が７０以上、ａ*値が０～２、ｂ*値が１～４の範囲内となっている。一方で、略５μｍの陽極酸化皮膜を備えた比較例のアルミニウム合金ダイカスト材は、ａ*値及びｂ*値は範囲内となっているが、実施例３ではＬ*値が大幅に低い値となっている。
　以上の結果より、良好な明度（Ｌ*値）、色相及び彩度（ａ*値、ｂ*値）を有した上で色むらがなく、１００ＭＰａ以上の０．２％耐力と６０ＨＶ以上の硬さを兼ね備えるのは、適量のタングステンを含むアルミニウム合金において、アルミニウム合金ダイカスト材の機械的性質を向上させる元素であるＭｎ、Ｓｉ及びＭｇの添加量を厳密に制御した、実施例１のアルミニウム合金ダイカスト材のみであることが分かる。

Claims (7)

  1. 　Ｍｎ：０．５～３．０質量％、
    　Ｍｇ：０．１～２．０質量％、
    　Ｗ：０．０１～１．０質量％、
    　Ｓｉ：０．０５～２．０質量％、を含み、
    　残部がアルミニウム及び不可避不純物よりなるアルミニウム合金。
  2. 　前記Ｍｎの含有量が１．２～２．０質量％、
    　前記Ｍｇの含有量が０．３～１．２質量％、
    　前記Ｓｉの含有量が０．１５～０．５質量％、であること、
    　を特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金。
  3. 　更に、
    　Ｔｉ：０．０１～０．５質量％、
    　Ｂ：０．００１～０．２質量％、
    　Ｚｒ：０．０１～０．５質量％、のうちの一種以上を含むこと、
    　を特徴とする請求項１又は２に記載のアルミニウム合金。
  4. 　請求項１～３のうちのいずれかに記載のアルミニウム合金からなり、
    　０．２％耐力が１００ＭＰａ以上であること、
    　を特徴とするアルミニウム合金ダイカスト材。
  5. 　ビッカース硬さが６０以上であること、
    　を特徴とする請求項４に記載のアルミニウム合金ダイカスト材。
  6. 　最大フェレ径が１０μｍ以上の初晶α粒子によって形成される粒状晶領域が、部材表面の表面積率にして９０％以上を占めていること、
    　を特徴とする請求項４又は５に記載のアルミニウム合金ダイカスト材。
  7. 硫酸浴を用いた染色を伴わない陽極酸化処理で形成される略５μｍの陽極酸化皮膜を備え、前記陽極酸化皮膜の表面における測色において、光源をＣＩＥ標準イルミナントＤ６５とした場合のＬ*値が７０以上、ａ*値が０～２、ｂ*値が１～４であること、
    　を特徴とする請求項４～６のうちのいずれかに記載のアルミニウム合金ダイカスト材。
     
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