JP2012255191A

JP2012255191A - アルミニウム合金

Info

Publication number: JP2012255191A
Application number: JP2011128722A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Doi; 正芳土肥; Katsuzumi Tsuneki; 克純常木; Kazuo Miyahara; 和男宮原
Original assignee: Sankyo Tateyama Inc
Current assignee: Sankyo Tateyama Inc
Priority date: 2011-06-08
Filing date: 2011-06-08
Publication date: 2012-12-27

Abstract

【課題】表面粗度が小さく、バフ研磨無しでも光輝性に優れた押出形材が得られるアルミニウム合金の提供。
【解決手段】Ｓｉを０．３０〜０．６０ｗｔ％、Ｍｇを０．３５〜０．６５ｗｔ％、Ｂを０．０１５〜０．０５４ｗｔ％含有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、表面粗度が小さく、バフ研磨無しでも光輝性に優れた押出形材が得られるアルミニウム合金に関する。

Ａ６０６３、Ａ６０６１等の６０００系のアルミニウム合金は、押出形材にして建材や家具、家電製品等に、広く用いられている。しかし従来のアルミ押出形材は、ダイスから押出したときにダイラインと呼ばれる細かいスジが表面に多数形成され、そのため表面が平滑ではなく、光輝性も低いものであった。オーディオパネル等の高い意匠性が求められるものでは、押出後にバフ研磨を行ってダイラインを無くしている。

本発明は以上に述べた実情に鑑み、表面粗度が小さく、バフ研磨無しでも光輝性に優れた押出形材が得られるアルミニウム合金の提供を目的とする。

上記の課題を達成するために請求項１記載の発明によるアルミニウム合金は、Ｓｉを０．３０〜０．６０ｗｔ％、Ｍｇを０．３５〜０．６５ｗｔ％、Ｂを０．０１５〜０．０５４ｗｔ％含有することを特徴とする。

従来のアルミ押出形材の表面にダイラインが形成されるのは、押出中にダイスのベアリングにアルミが厚く不均一にコーティングされ、このアルミコーティングが形材の表面に転写されるためと考えられる。請求項１記載の発明によるアルミニウム合金は、Ｂを０．０１５〜０．０５４ｗｔ％添加したことで、Ｂによって生成する化合物がダイスのベアリングをクリーニング（研磨）する作用があり、これによりベアリング上のアルミコーティングが薄く均一に形成されるため、ダイラインが抑制され、表面粗度が小さく光輝性に優れた押出形材が得られる。Ｓｉを０．３０〜０．６０ｗｔ％、Ｍｇを０．３５〜０．６５ｗｔ％含有することで、機械的性質や押出性も概ね良好である。

押出形材の断面形状の一例を示す図である。Ｂ含有量と表面粗さとの関係を示すグラフである。実施例２と比較例１による押出形材の外観の写真である。（ａ）はダイスの模式図であり、（ｂ）は実施例２と比較例１を押出したダイスのベアリングの写真である。実施例１〜４及び比較例１による押出形材の断面組織観察写真である。実施例４による押出形材の断面組織観察写真と、その中の粒子１，２の拡大写真である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明のアルミニウム合金は、Ｓｉを０．３０〜０．６０ｗｔ％、Ｍｇを０．３５〜０．６５ｗｔ％、Ｂを０．０１５〜０．０５４ｗｔ％含有する。さらに不純物として、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｃｕ等を含有する場合がある。以下、各成分の働きや成分範囲をこのように限定した理由について説明する。

Ｓｉは、Ｍｇ_２Ｓｉを析出させて材料に強度を付与するために添加されるものであり、含有量増とともに強度が向上する。Ｓｉが０．６０ｗｔ％より多いと押出加工性及び表面性状が低下し、Ｓｉが０．３０ｗｔ％より少ないと強度が低下する。よって、概ね良好な押出性と強度と表面性状を確保するため、Ｓｉは０．３０〜０．６０ｗｔ％とした。Ｓｉの含有量を０．４０〜０．４８ｗｔ％とすると、押出性と機械的性質をバランスよく向上させられるので、より好ましい。

Ｍｇは、Ｍｇ_２Ｓｉを析出させて材料に強度を付与するために添加されるものであり、含有量増とともに強度が向上する。Ｍｇが０．６５ｗｔ％より多いと押出加工性及び表面性状が低下し、Ｍｇが０．３５ｗｔ％より少ないと強度が低下する。よって、概ね良好な押出性と強度と表面性状を確保するため、Ｍｇは０．３５〜０．６５ｗｔ％とした。Ｍｇの含有量を０．４５〜０．５３ｗｔ％とすると、押出性と機械的性質をバランスよく向上させられるので、より好ましい。

Ｂは、ＪＩＳＡ６０６３合金に通常は添加されないが、Ｂを微量添加すると、Ｂによって生成する化合物によるダイスベアリングのクリーニング作用により、押出形材の表面が平滑化する効果が得られる。Ｂが０．０５４ｗｔ％より多いと、ビレットの鋳造が困難になり、Ｂが０．０１５ｗｔ％より少ないと表面平滑化効果が十分に得られない。よってＢは、０．０１５〜０．０５４ｗｔ％とした。

Ｆｅは、不純物として存在するものであり、多すぎると押出形材の表面性状、強度が低下する。Ｆｅの含有量は、おおむね０．０７〜０．１３ｗｔ％が好ましい。

Ｍｎは、微量添加により強度、表面性状が向上する。多すぎると効果が無い。Ｍｎの含有量は、おおむね０．０２〜０．０５ｗｔ％が好ましい。

次に、本発明のアルミニウム合金より押出形材を製作する手順を説明する。まず、上述の元素が添加されたアルミニウム合金溶湯を用い、従前の連続鋳造方法によりビレットを製作する。次に、ビレットの組織を均質化するために、そのビレットを一般的な温度、時間にて均質化処理する。その後、ビレットを熱間押出加工して所定の断面形状に押出す。その後、押出した形材に対して人工時効硬化処理の後、必要に応じてアルマイト処理等の表面処理を行う。均質化処理、熱間押出加工、人工時効硬化処理は、Ａ６０６３合金における通常の条件で行うことができる。

以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。表１は、実施例、比較例の合金成分を示している。比較例１はＢを含有しないもの、比較例２，３はＢの含有量が請求項１の範囲から外れるもの、比較例４はＳｉ，Ｍｇの含有量が請求項１の範囲から外れるものである。表２は、実施例、比較例の合金を押出したときの押出状況と、押出後のダイス観察結果を示している。図１は、押出した形材の断面形状を示しており、オーディオパネルに用いられるものである。

表２に示すとおり、実施例１〜５、比較例１〜３については押出状況は良好であり、押出後のダイスにも特に問題は無い。実施例６は、Ｓｉ，Ｍｇの含有量が多いため、実施例１〜５と比較すると押出性は若干悪くなるが、概ね良好である。比較例４は、実施例６よりもさらにＳｉ，Ｍｇの含有量が多いため、さらに押出性が悪くなる。

表３は、実施例と比較例の押出形材をＴ５熱処理したものの引張強さ、耐力、伸びを示している。

表３に示すように、Ｂを０．０２〜０．０５ｗｔ％含有する実施例１〜４と、Ｂを含有しない比較例１とを比較すると、引張強さ、耐力、伸びともにさほど違いはないことが確認された。実施例１〜６は、いずれもＡ６０６３Ｔ５の規格を十分に満足する高い強度を有する。特に実施例６は、Ｓｉ，Ｍｇの含有量が多いため、実施例１〜５よりも引張強さと耐力が高い。

表４は、実施例と比較例の押出形材の表面粗さＲａ，Ｒｚと生地光沢度を示している。また、Ｂ含有量と表面粗さＲａとの関係を図２に示す。図３は、実施例２と比較例１の合金より作成した押出形材の外観の写真である。

表４と図２に示すように、Ｂを含有しない比較例１では表面粗さＲａが約０．３μｍであるのに対して、Ｂを０．０２〜０．０５含有する実施例１〜６では、Ｒａが約０．１μｍ以下と大幅に小さい。生地光沢度も、実施例１〜６は、Ｂを含有しない比較例１と比べて大幅に向上する。実施例１〜６の内では、Ｂ含有量の多少によって表面粗さ、光沢度ともに大きな違いはないが、Ｓｉ，Ｍｇの含有量の多い実施例６は、実施例１〜５と比較して若干表面粗さが大きい。図３に示すように、実施例１〜６の押出形材の表面は、ダイラインが目立たず、バフ研磨をしたような鏡面状になる。Ｂ含有量が０．０１５ｗｔ％より少ない比較例１と比較例２は、Ｂを含有しない比較例１よりは表面粗さが小さくなるものの、Ｒａは０．１μｍよりも大きいレベルで、ダイラインも目立つ状態となる。
以上の結果より明らかなように、Ｂを０．０１５〜０．０５４ｗｔ％添加することで、押出後にバフ研磨をしなくても、ダイラインが目立たない平滑な表面の押出形材を得ることができる。

実施例２と比較例１の押出形材にアルマイト処理（シルバー、ダークブロンズ）を行い、表面外観を観察した。その結果を表５に示す。

表５に示すとおり、実施例２、比較例１とも、アルマイトによる表面欠陥の発生は無く、Ｂを添加した本発明の実施例においても表面処理性が良好であることを確認した。

Ｂを微量添加することにより押出形材の表面が平滑になる原因を調べるため、図４（ａ）に示すように、Ｂを０．０３ｗｔ％含有する実施例２を押出したダイスと、Ｂを含有しない比較例１を押出したダイスを上下に分割し、そのベアリングを観察した。図４（ｂ）はそのベアリングの拡大写真である。図４（ｂ）に示すように、比較例１のもの（右側）は、ベアリングにアルミコーティングが厚く不均一に形成されているのに対して、実施例２のもの（左側）は、アルミコーティングが薄く均一に形成されている。アルミコーティングの表面粗さを測定したところ、実施例２のものはＲａ＝０．０５μｍ、比較例１のものではＲａ＝０．２４μｍであった。押出形材の表面は、ダイスのベアリングのアルミコーティングが転写されて形成されるため、このようにアルミコーティングが薄く均一になったことで、押出形材の表面が平滑になるものと考えられる。

図５は、実施例１〜４と比較例１による押出形材の断面組織の写真である。同図に示すように、Ｂの添加量が多くなるにつれて、比較的大きな黒い粒子が目立って増えていることが分かる。図６は、その粒子を拡大した写真である。これらの粒子は、添加されたＢによって生成された化合物であり、これらの粒子がダイスのベアリングをクリーニング（研磨）することでベアリングのアルミコーティングが薄く均一になり、それに伴って押出形材の表面が平滑になるものと考えられる。

以上に述べたように、Ｂを０．０１５〜０．０５４ｗｔ％添加した本発明のアルミニウム合金は、Ｂによって生成する化合物がダイスのベアリングをクリーニング（研磨）する作用があり、これによりベアリング上のアルミコーティングが薄く均一に形成されるため、ダイラインが抑制され、バフ研磨をしなくても、表面粗度が小さく光輝性に優れた押出形材が得られる。Ｓｉを０．３０〜０．６０ｗｔ％、Ｍｇを０．３５〜０．６５ｗｔ％含有することで、機械的性質や押出性も概ね良好である。特に、Ｓｉを０．４０〜０．４８ｗｔ％、Ｍｇを０．４５〜０．５３ｗｔ％含有するものは、押出性と機械的性質をバランスよく向上させられるので、生産性、汎用性に優れ、表面性状も一層優れたものとなる。

本発明は以上に述べた実施形態に限定されない。合金成分は、特許請求の範囲に記載の範囲で適宜変更することができる。ビレットの均質化処理の条件、押出条件、押出形材の断面形状、押出後の時効処理の条件は任意である。本発明のアルミニウム合金の用途は任意であり、例えばサッシや手すり等の建材、家具、電気製品、自動車等の部品等に用いることができる。

Claims

Ｓｉを０．３０〜０．６０ｗｔ％、Ｍｇを０．３５〜０．６５ｗｔ％、Ｂを０．０１５〜０．０５４ｗｔ％含有することを特徴とするアルミニウム合金。