JPH02122047A - 耐食性アルミ合金と均一灰色非褪色性表面を有するその製品、並びにその製造方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はバナジウムを含み、改良された耐食性を特徴と
するアルミ合金と、それから造られた物品とに関するも
のであって、該物品は陽極酸化されると、均一に灰色で
、非褪色性の表面を有し、最高５０％の反射率を有する
ものに関するものである。

本発明の合金は、主として１．２０から１．６０重量％
の鉄と、０．２５から０．５５重量％のマンガンと、０
．０５から０．２５％のバナジウムと、０．２０ｆｆｉ
ｆｆｉ％迄の珪素と、０３０＠ｍ％迄の銅と、５．０重
量％迄のマグネシウムと、０．１０重量％迄のクロムと
、２．０重量％迄の亜鉛と、０．２５重ｑ％迄のジルコ
ニウムと、０゜１０重ｑ％迄のチタニウムと、０．５０
重量％迄の全不純物量とから成り、残余はアルミニウム
である。

本発明は、上述の合金で上記した特徴を有するアルミニ
ウム製品を製造する方法をも含んでいる。

従来、アルミニウム合金上に装飾的灰色色調を達成する
ための種々の方法が知られている。これらの方法はアル
ミ合金製品の表面の陽極酸化に基づいて、追加して吸着
的着色をする必要がなかった。結果の色調とその特性と
は、若干数の操作パラメーター、特に、 電解質の組成、加えられる電圧、電流のタイプ、密度、
持続時間、及び、使用される特殊な合金の組成というよ
り決められている。

先行技術では、二段階電気着色操作が使用されるのが普
通で、これらの操作の多くは、先行技術では公知である
。古典的には、二段階着色操作の第一段階に於ては、硫
酸中、または、硫酸／蓚酸電解質内で、電流密度１００
乃至２００Ａ／ｃｍ”を有する直流を用いて、約２０μ
ｍ厚の酸化物層が造られる。

第一段階酸化の後に、第二段階では、望む組成の金属塩
溶液内で、１０から１００Ａ／ｃｎ＋”の間の電流密度
で、交流が使用される。第二段階の間に、金属化合物が
金属塩溶液から析出して、酸化物層上に沈澱し、金属化
合物が酸化物層内の部分の底に付着し、かくして、酸化
物の永久的非褪色性着色を形成するようになる。

上に記した如き、先行技術の多段階着色操作に加えて、
非褪色性灰色色調仕上げを生ずる操作の更に別のグルー
プでは、単一段階着色陽極酸化を使用しており、それで
は、電流密度が７０から８００＾／ｃＩＩ！２の直流を
、特殊電解質内で使用し、自然自己着色色調の酸化物層
を生ずる。この単一段階着色陽極酸化操作で得られる色
彩色調は、合金の組成と、有機酸から成る電解質及び、
もし望むならば、硫酸を加えたものとに依っている。こ
の操作に使用される典型的なアルミ合金は、アルミニウ
ムーマンガン、アルミニウムーマグネシウム、及び、ア
ルミニウムーマグネシウム−珪素合金などの、型のアル
ミ合金である。

前述の操作に加えて、選ばれた合金と特殊な処理過程を
、半仕上アルミニウム物品の製造に使用することによっ
て、標準の陽極酸化操作の製造上に装飾的な色調を得る
ことが出来る。これらの非常にコスト上に魅力がある、
広く公知の標準陽極使用する。

今まで、これらの陽極酸化過程に対し選ばれたアルミ合
金は、４．５重量％の珪素と０．５ｆｆｉｆｆｔ％のマ
グネシウムを含んでいる。１１１１述のアルミ合金を陽
極酸化するときに、１５０＾／　ｍ　１の電流密度を使
用することにより、４０分の処理後に、約１８μｍ厚み
で、可成り灰色色調を呈する酸化物層が得られる。灰色
色調の尺度としての光反射率は２０％に達する。

６０分の酸化時間後には、酸化物層は２７μｍ厚となり
、暗灰色の自己着色仕上を呈し、光反射率は１３％にな
る。各々の場合、光反射率は、ＬＡＮＧＥ　ＤＭＥ　Ｌ
ＬＦＩシ１測定計器を使用して測った。

前述のアルミ合金は、半仕上製品の製造に使用した時に
、半仕」二物の製造に使用される造形用工具を法しく摩
耗する傾向があることが判った。加つるに、色彩色調及
び均一性の点で細密な許容差を維持することが難しいこ
とが判った。

従って、本発明の主たる目的は、アルミニウム製品の製
造のために、耐食性のアルミ合金を開発することである
。

本発明の特別な目的は、該合金から、合金の表面反射率
が均一であるところの陽極酸化アルミ物を開発すること
である。

本発明の更に別の目的は、従来の操作を使って得られる
ものよりも、より良い表面品質を有する改良されたアル
ミ物品を、追加の着色段階を必要とせずに製造する方法
を提出することである。

本発明の更に別の目的と利点とは、下記に現れて来よう
。

本発明によれば、前述の目的と利点とは直ちに得られる
。

本発明は、バナジウムの積極的添加をした新規なアルミ
合金組成から改良されたアルミ製品を製造する方法に関
するもので、それでは、陽極酸化された状態のアルミ製
品は、均一な灰色の、非褪色性表面と、陽極酸化されて
いない類似組成の物に比して、ＬＡＮＧＥ　ＵＭＥ　１
−ＬＦＥＩ−測定器を用いて測った時に光反射率が最高
５０％であることを特徴とするものである。

本発明は、改良された耐食性を特徴とするバナジウム含
有アルミ合金に関するものである。本発明によれば、本
発明の方法によってアルミ製品を製造するに使用される
アルミ合金は、主として、１．２０からｌ　、　６０　
’Ｒ！ｉｔ％の鉄と、０．２５から０５５重量％のマン
ガンと、０．０５から０．２５重ｑ％のバナジウムと、
０．２０重量％迄の珪素と、０．３０重量％迄の銅と、
５０屯（１１％迄のマグネシウムと、０，１０重量％迄
のり【ｌムと、２，０ＴＩｆ囁％迄の亜鉛と、０．２５
重量％迄のジルコニウムと、０．１０重量％迄のチタニ
ウムと、０．５０’Ｕ、！ｎ％迄の全不純物量と、残余
はアルミニラｌ、とから成っている。好ましい合金組成
は、０．ｌＯから０．２０重量％までのバナジウム含量
と、１．３０から１．５０重量％までの鉄含量と、０．
０８重量％以下の珪素含１ｉを有しており、マンガンに
対する鉄の重量比は、３．０乃至４．０・１の範囲にな
っている。本発明の合金の耐食性は、バナジウムを積極
的に加えていない類似合金に比して昔しく増加されてい
る。

本発明の合金組成から製造されたアルミ製品での望む光
反射率特性を得るためには、合金組成からアルミ製品を
製造する間の種々の操作段階を制御することが必要であ
る。本発明によれば、均一な灰色で非褪色性の表面を有
し、陽極酸化状態で最高５０％の光反射率を有するアル
ミ製品を製造するための方法は、 上述したような本発明のアルミ合金を５６０℃より高く
ない処理温度で１シ造段階から物品段階迄処理し、その
際、４５０から５６０℃の間の温度での操作の継続期間
を４時間以上にしないことである。そのように処理され
たアルミ製品を、その後、１０から２５重量％の硫酸と
５重量％迄の炭酸とを含む硫酸電解質内で、直流を使用
して電解性向陽極酸化をするように処理する。本発明の
方法によると、熱成形操作に関する温度ら、熱成形以前
の場合の処理の温度をも含めて、総ての熱処理温度を出
来るだけ最低の温度で行うことと、３００℃以上での温
度での継続期間を出来るだけ短くすることが好ましい。

本発明の合金組成と本発明の方法から製造された陽極酸
化されたアルミ製品は、それの光反射率が、同様組成の
陽極酸化されていない製品に比べて、酸化物厚みが５乃
至３０μｍの物では８乃至４５％であり、約１０μｍの
酸化物厚みの場合は３０％である。

本発明の更に別の利点、特徴及び詳細は、好ましい実施
例についての下記の例から明らかになるつ０ 実施−倒−−１− 断面が３２０ｘ　１０８０重量”の矩形の索を、１．４
４％の鉄、０．３８％のマンガン、０．０６％の珪素、
０．１２％のバナジウＪ１を含み、残余はアルミニウム
と０．０７％の不純物から成る合金に０造した。従来の
様に０造したインゴットは双方の側部りに深さ１０重量
に剥ぎとった。もしも、熱［（′Ｊまたは磁気成形鋳造
が使われている場合には、剥ｙとりは省略出来ただろう
。

その厚板はそれから５２０℃に加熱され、温度に保つこ
となしに、熱ロールミルに移されて、８重量厚の板にさ
れた。４５０℃でミルから出て来る鎖板を水浴を通し、
それから冷間ロールして１，０重量１！ｙ、まで薄＜【
！−ルした。最後の焼鈍を３２０℃で３時間行った後に
は、薄板は穴馬引張強度Ｒｍ　１３７ＭＰ、、１０８Ｍ
Ｐ、の０２％の試し応力Ｒ，。、及び４２％の伸びＡ５
を示した。

９８０　Ｘ　９８０重量”の寸法の薄板を電解質内で陽
極酸化した。浴は１８０ｇの硫酸と１０ｇの蓚酸を毎リ
ットル含んだものであった。直流の密度は１５０＾／Ｉ
１１″であった。酸化物層は全表面に渉り均一な、中間
灰色を呈していた。ＬＡＮＧＥυＭＥ　Ｉ−ＬＦＥ　Ｉ
装置を用いて測った光反射率は１６％であった。４０分
間陽極酸化した薄板は２０μｍの酸化物層厚みを呈し、
均一で暗灰色な表面の光反射率は１０％であった。

実施例　２ 直径２００ｍ＋＋＋＋の丸いインゴットを０造して、１
．４３％の鉄、０．４１％のマンガン、０．１２％のバ
ナジウム、０．１５％のジルコニウム、０．０５％の珪
素を含み、残余はアルミニウムと０．０６％の不純物と
でなる合金を造った。インゴットを機械加工し、その周
辺の周りを２重量の深さ削った。それから迅速に４９０
℃迄加熱し、 遅滞なく押出し成形して、各１４０重量”の断面を有す
る三つの部分にした。押出された索は押出し溶接部を含
んでいて、ダイスから、５４０℃の温度で出て来て、強
制空気冷却で冷却された。引張試験によると、引張強度
Ｒｍは＋５５ＭＰ、であり、０．２％試し応力し。、は
８８　ＭＰａであ−）だ。

伸張した長さのらのは、毎リットル１８０ｇの硫酸とｌ
ｏｇの蓚酸とを含む心向で、電流密度２００Ａ／ｍ’の
直流を用いて陽極酸化した。１３分間の処理後、酸化物
は９μｍの厚みになった。反射率は１７％であった。三
つの部分はすへて、均一で無構造の中間灰色を呈した。

色の差は明かでなかった。

実施例　」− 直径１６０ｍ＋ｎの丸いインゴットを、１．４６％の鉄
と、０．３９％のマンガンと、１２％のマグネシウムと
、０゜０５％の係累を含み、残余はアルミニウムと０．
０５％の不純物とから成る合金に鋳込んだ。インゴット
はその周辺と３ｍ＋＋＋の深さに機械加工し、迅速に３
８０℃に加熱して押出し、−時間温度に保った後、１６
ｍ／分の速度で、４　Ｘ　３０ｎ＋ｍ”の矩形部分に押
出成・形した。押出された索は４６０℃の温度でダイス
から出て来て、空中で冷却された。引張強度Ｒ＋ｎは２
２０ＭＰａで、０，２％試し応力Ｒｐ０　、２は１１２
ＭＰ、で、割れの時の伸張＾、は１９％であった。３％
の伸張後、Ｒｍ値は２２５　Ｍ　＋１　、で、Ｒｐｏ　
、　ｚは１８８ＭＰ、であり、＾５は１８％であつた。

押出しの長尺物は、毎リットル１８０ｇの硫酸と１０ｇ
の蓚酸を含む浴内で、電流密度１５０＾／ｃｍ’の直流
を使用して陽極酸化（７た。

２５分間の処理後、酸化物層は７２μｍ厚みであった。

反射率は１５％であった。

実施例　４ 次兄の合金組成を有する四つの試験資料を製作した。

］　）　１．４重量％の鉄、 ０．１１重量％の珪素、 ０．４１重量％のマンガン、 ０．００３％のバナジウム、 残余は主としてアルミニウム、 ２）１４重量％の鉄、 ０．１１重量％の珪素、 ０．４１重…％のマンガン、 ０　、０５３　Ｓ’、；のバナジウム、残余は主としＣ
′ノ′ルミニウム、 ３）１４重量％の鉄、 （１，１１重量％の珪素、 ０．４１重量％のマンガン、 ０、１０２％のバナジウム、 残余は主としてアルミニウム、 ４　）　１．４重量％の鉄、 ０．１１重重％の珪素、 ０．４１重量％のマンガン、 ０．１５２％のバナジウム、 残余は主としてアルミニウム、 濤造、皮剥ぎ、均等化及び熱間及び冷間ロールの後に、
資料は１重量厚みの薄板の形になった。これらの資料は
、それから４００℃の温度で焼鈍されて、ソフトな状態
に戻された。その後、資料は短い苛性液浸漬を受け、 ３％食塩プラス１％塩酸の水溶液中に２時間浸し、合金
の耐食性特性を測るようにした。

この試験は、Ｚｅｅｒｌｅｄｅｒ−Ｚｕｒｂｒｕｇｇテ
ストと呼ばれ、アルミ合金の耐食性試験用の許通の方法
である。

試験の結果は、第１表にして下記する。

第１表 Ｚｅｅｒｌｅｄｅｒ−Ｚｕｒｂｒｕｇｇテスト資料番号
　　　　　　　発生ＩＬ（ｃｍ３）Ｇｌ　　　　　　　
　　　１４．８２±２．１３Ｇ２　　　　　　　　　１
０．７１±１７２Ｇ３　　　　　　　　　８．０＋±１
．０８０４　　　　　　　　　６．２±０．２８アルミ
合金上への侵略度合は、合金のバナジウム含量が増加す
ると共に著しく減少することが判る。

本発明は、それの精神ないし肝要な特徴から離れること
なしに、他の形で実施例化されたり、または、他の具合
に行われても良い。従って、本実施例は、総ての点で、
説明的であって、制限的なものではなく、本発明の範囲
は付属する特許請求の範囲に示されている如くであり、
等価の意味と範囲内に入る総ての変更は、その中に包含
されているものとされる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）１．２０−１．６０重量％の鉄、０．２５−０．
   ５５重量％のマンガン、０．０５−０．２５重量％のバ
   ナジウム、０．２０重量％迄の珪素、０．３０重量％迄
   の銅、５．０重量％迄のマグネシウム、０．１０重量％
   迄のクロム、２．０重量％迄の亜鉛、０．２５重量％迄
   のジルコニウム、０．１０重量％迄のチタニウム、０．
   ５０重量％迄の全不純物とから成り、残高はアルミニウ
   ムで、その中のマンガンに対する鉄の重量比が、２．８
   乃至５．０：１の範囲内にあるように成っている、改良
   された耐食性を特徴とするアルミ合金。 （２）バナジウム含量が０．１０乃至０．２０重量％で
   ある請求項第１項記載のアルミ合金。 （３）鉄含量が１．３０乃至１．５０重量％であり、珪
   素含量は０．０８重量％以下であり、マンガンに対する
   鉄の重量比が３．０乃至４．０：１の範囲内に入るよう
   になっている、請求項第１項記載のアルミ合金。 （４）鉄含量が１．３０乃至１．５０重量％であり、珪
   素含量が０．０８重量％以下であって、マンガンに対す
   る鉄の重量比が３．０乃至４．０：１の範囲内に入るよ
   うな、請求項第２項記載のアルミ合金。 （５）（ａ）主として、１．２０乃至１．６０重量％の
   鉄、０．２５乃至０．５５重量％のマンガン、０．０５
   乃至０．２５重量％のバナジウム、０．２０重量％迄の
   珪素、０．３０重量％迄の銅、５．０重量％迄のマグネ
   シウム、０．１０重量％迄のクロム、２．０重量％迄の
   亜鉛、０．２５重量％迄のジルコニウム、０．１０重量
   ％迄のチタニウムと０．５０重量％迄の全不純物を含み
   、残余はアルミニウムから成るアルミ合金を造る段階と
   、（ｂ）該合金を、５６０℃以内の処理温度にて鋳込み
   段階から物品段階処理するときに、５４０から５６０℃
   の間の温度での処理時間が４時間を越えぬようにして行
   う処理段階と、 から成る陽極酸化状態に於て、最高５０％の光反射率の
   均一灰色・非褪色性表面を有する改良されたアルミ製品
   を製造する方法。 （６）バナジウム含量が０．１０乃至０．２０重量％で
   あるところの、請求項第５項記載の方法。 （７）鉄含量が１．３０乃至１．５０重量％で、珪素含
   量は０．０８重量％以下であり、マンガンに対する鉄の
   重量比が３．０乃至４．０：１の範囲内に入るようにな
   るところの、請求項第５項記載の方法。 （８）鉄含量が１．３０乃至１．５０重量％であり、珪
   素含量は０．０８重量％以下であって、マンガンに対す
   る鉄の重量比が３．０乃至４．０：１の範囲内に入るよ
   うになるところの、請求項第６項記載の方法。 （９）（ｃ）段階（ｂ）の鋳造合金を電解質内で陽極酸
   化すること、を含むところの、請求項第５項記載の方法
   。 （１０）直流を使用して、１０乃至２５重量％の硫酸と
   ５重量％迄の炭酸とを含む硫酸電解質内で陽極酸化する
   ことを含むところの、請求項第９項記載の方法。 （１１）請求項第５項記載の方法によって製造されたア
   ルミニウム製品。 （１２）１．２０乃至１．６０重量％の鉄、０．２５乃
   至０．５５重量％のマンガン、 ０．０５乃至０．２５重量％のバナジウム、０．２０重
   量％迄の珪素、 ０．３０重量％迄の銅、 ５．０重量％迄のマグネシウム、 ０．１０重量％迄のクロム、 ２．０重量％迄の亜鉛、 ０．２５重量％迄のジルコニウム、 ０．１０重量％迄のチタニウム、 ０．５０重量％迄の全不純物量 を含み、残余はアルミニウムよりなる組成を有する陽極
   酸化されたアルミ製品であって、 陽極酸化された製品の酸化物層の光反射率が、類似組成
   の陽極酸化されていない物品と比較した時、酸化物層厚
   みが５乃至３０μｍの時は８から４５％の間であり、酸
   化物層厚みが約１０μｍの場合には３０％以下であると
   ころの、 陽極酸化されたアルミ製品。