JPH02250937A

JPH02250937A - グレー発色アルミニウム合金

Info

Publication number: JPH02250937A
Application number: JP6998989A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tanaka; 武司田中; Tsutomu Murai; 勉村井; Satoru Hanaki; 悟花木; Hiroshi Nakahira; 中平　昊; Yuichi Yamashita; 友一山下; Yoshihiro Yoshida; 吉田　善博; Masayuki Kurishima; 栗島　正之
Original assignee: Sankyo Aluminium Industry Co Ltd
Current assignee: Sankyo Aluminium Industry Co Ltd
Priority date: 1989-03-22
Filing date: 1989-03-22
Publication date: 1990-10-08
Anticipated expiration: 2009-11-09
Also published as: JPH0689430B2

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】【発明の目的】

（産業上の利用分野）本発明は、Ｆｅを発色の主成分とするグレー発色アルミ
ニウム合金に係り、さらに詳しくは、陽極酸化処理によ
って色むらのない青味を帯びた濃いグレーに均一に発色
し、しかも押出し性と共に強度、耐食性に優れる時効硬
化型のアルミニウム合金に関し、特に押出し成形後のア
ルミニウム形材を陽極酸化処理の段階でグレーに発色さ
せるのに利用されるグレー発色アルミニウム合金に関す
るものである。（従来の技術）サツシ材、パネル材、門扉等の建築用材料などのアルミ
ニウム製品では、種々の色調のものが要望されており、
グレーに対する強い要求もある。グレーでは、淡いものや赤味、黄味を帯びたものよりむ
しろ、青味の強い色調、濃い色調のものが特に強く要望
されている。従来、アルミニウム合金に表面処理を施し、着色させる
方法には、−数的合金を用いて色調に応じた特殊な浴組
成、処理条件を適用することによって目的とする色調を
得る方法、および自然発色する合金を用いて陽極酸化処
理によってそれぞれの色調を得る方法が知られている。（発明が解決しようとする課題）しかし、上記方法のうち、−数的な合金を用いる前者の
方法では、グレーの中でも無彩色や濃い色調に仕上げる
ことが非常に難かしい。一方、陽極酸化処理による自然発色を利用する後者の方
法は、一般に耐候性、耐食性に富んでいるため、近年建
築用材料等への使用が多くなってきている。しかし、添
加合金元素の種類や量、熱処理方法、陽極酸化処理方法
等によって、陽極酸化皮膜処理後の色調が変化するため
、色調の均一化や合金としての各種特性と希望する色調
とのバランス調整など合金成分設計が一般に難かしい。すなわち、ＡＭ中に発色成分としてＳｉを添加したＡｌ
−５ｉ系合金、あるいはこれにＭｇを添加して時効硬化
型合金としたＡ文−３１−Ｍｇ系合金では、陽極酸化処
理によってグレーに発色することが知られているが、濃
い色調のグレーを得るには合金中のＳｉ含有量を高くせ
ねばならず、８１最の増加は合金の耐食性、耐候性を阻
害する。さらに、これら系の合金は陽極酸化処理によっ
て黄味、赤味あ強いグレーに発色し、要望の強い青味を
帯びたすっきりしたグレーの色調が得られない等の課題
があった。また、発色成分としてＦｅを添加したＡｌ−Ｆｅ系合金
では、硫酸溶液中での通常のアルマイト処理によって青
味を帯びた濃いグレーの色調が得られるが、Ａｎ−Ｆｅ
系合金は時効硬化しないタイプである上に、この系の発
色要素となる金属間化合物は不安定で、その分布状態や
粒径を均一にコントロールすることが困難なため、色む
らが発生しやすいという課題があった。なお、時効硬化型合金であるＡｌｌ　−Ｍｇ−３ｉ系合
金にＦｅを発色成分として添加した場合には、目的とす
る濃い色調のグレーが得られないばかりか、Ｆｅの添加
によって時効硬化性が劣化し、熱処理後も十分な強度が
得られないと懸念されていたため、実用化された例はな
い。これは、Ｆｅは発色要素であるＡｌ１６　Ｆｅを形成す
るよりもＡｎ−Ｆｅ−３ｉ系の金属間化合物を形成し易
いため、Ｆｅを添加しても発色要素のＡＭ６　Ｆｅはあ
まり形成されない上、硬化要素であるＭｇ２Ｓｉをも減
少させる結果、色調はほとんど改善されず、しかも強度
が劣化するものと考えられているからである。（発明の目的）本発明は、従来のグレー発色アルミニウム合金の上記課
題を解決すべくなされたものであって、その目的とする
ところは、Ｆｅを発色の主成分とし陽極酸化処理によっ
て色むらのない青味を帯びた濃いグレーに均一に発色す
ると共に、押出し性９強度、耐食・耐候性に優れた時効
硬化型のアルミニウム合金を提供することにある。

【発明の構成】

（課題を解決するための手段）本発明者は、上記目的を達成するため、合金成分、熱処
理方法等が陽極酸化処理による発色の色調やその安定性
、均一性さらには押出し性１時効硬化性等に与える影響
について鋭意検討した結果、目的とする赤味、黄味のな
い無彩色もしくは青味を帯びた濃いグレーの色調を得る
には、Ｆｅを主発色成分として用いることが最も有効で
あり、Ａｎ−Ｆｅ系合金の非熱処理性と色むら発生の問
題点については、ＡＭ−Ｆｅ系合金にＳｔおよびＭｇを
特定量添加することによって時効硬化性を与えることが
でき、ざらにＮｉを添加することによってＡｌ−Ｆｅ系
合金の発色むらを解消できるという全く新しい知見を得
るに到った。また、必要に応じてＣｏおよび／またはＣ
ｕを特定量検力■することによって、−層青味の強い色
調や濃いグレーの色調が得られ、発色の安定性も増すこ
とをも見出した。本発明に係るグレー発色アルミニウム合金は上記の知見
に基づくものであって、重量％で、Ｆｅ：０．８０〜２
．２％、Ｓｉ：０．４０〜１．２％、Ｍｇ：０．２５〜
０．７％、Ｎｉ：０．０５〜１．０％、さらに必要に応
じてＣｏ：０．０５〜１．０％および／またはＣｕ：０
．０５〜１．０％を含有し、残部Ａｉおよび不可避的不
純物からなることを特徴としている。以下に、本発明に係るグレー発色アルミニウム合金の成
分値（重量％）の限定理由等について述べる。Ｆｅ：０．８０〜２．２％Ｆｅは、Ａｎ６　ＦｅおよびＡｎ−Ｆｅ−３ｉ系の金属
間化合物を形成し、陽極酸化処理によってグレーに発色
する主要素であるが、Ｏ，ａＯ％未満ではグレーの色調
が得られず、逆に２．２％を超えた場合には押出し性が
劣化するばかりでなく、時効硬化性が劣化し、時効処理
後の強度が低下して６０６３合金に匹敵する強度が得ら
れない。Ｓｉ：０．４０〜１．２％Ｓｔは、時効硬化要忍であるＭｇ２Ｓｉを形成すると共
に単体のＳｆにより強度を増す効果があり、０．４０％
未満では６０６３合金と同等の強度が得られず、１．２
％を超えると押出し性が阻害されると共に、陽極酸化処
理に際してＳｔによる自然発色効果で、黄味の強い色調
となり、目的とする青味を帯びた濃いグレーの色調が得
られなくなる。Ｍｇ：０．２５〜０．７％Ｍｇは前述のＳｉと共に所定の強度を得るのに必要であ
るが、０．２５％未満ではその効果が期待できず、０．
７％を超えると押出し性を劣化させる。なお、陽極酸化処理による色調に及ぼすＭｇの影響は比
較的少ない。Ｎｉ：０．０５〜１．０％Ｎｆは、添加によってさらに青味の強い色調、濃いグレ
ーの色調が色むらなく、安定して得られる効果があるの
で必須成分として合金中に添加するが、０．０５％未満
ではその効果がなく、１．０％を超えると効果が飽和し
、それ以上の添加効果がない。なお、Ｎｉはその他の成分組成が上記の範囲内であるな
らば５時効硬化性に及ぼす負の影響がほとんどなく、前
記範囲で添加しても、時効硬化処理後の引張強さ、耐力
はＮｉ無添加のものにくらべて低くなることはなく、む
しろＮｉ添加量に応じて引張強さ、耐力がわずかに上昇
する傾向がある。Ｃｏ：０．０５〜１．０％Ｃｏは、陽極酸化処理後の発色色調に対して、Ｎｉと同
様の添加効果を有し、必要に応じて添加することにより
、より濃いグレー色調で且つ青味の強いグレー色調が得
られる。また、Ｃｏは、時効硬化性に対する負の影響が少なく、
添加しても時効硬化処理後の強度の低下をもたらさない
、なお、Ｃｏは０．０５％未満では添加の効果がなく、
１゜０％を超えると効果が飽和し、それ以上の添加効果
がない。Ｃｕ：０．０５〜１．０％Ｆｅ、Ｓｔ、Ｍｇ、Ｎｉが前述の組成範囲である合金に
対してさらにＣｕを添加すると陽極酸化処理後のグレー
発色色調はより濃いグレーになり、色相では黄味を帯び
た色調となる。また、Ｃｕを添加することにより、時効
硬化処理後の引張強さ、耐力が上昇する。従って、Ｆｅ
、Ｓｔ。Ｍｇ、Ｎｉが前述の組成である合金にＣｕを添加するこ
とによって、色調および機械的性質の微調整が可能とな
る。なお、Ｃｕは０．０５％未満ではその添加効果がなく、
１％を超えると著しく耐食性が阻害される。本発明合金は上記の組成を有するものであるが、その他
の成分としてＴｉあるいはＺｒを添加することができる
。すなわちＴｉやＺｒは鋳塊の結晶粒を微細化する働き
があり、ビレットから押出した形材を陽極酸化処理した
際の色調をより均一にする効果があるので必要に応じて
０．Ｏ１〜０．２％程度添加してもよい。以下に、本発明合金の特性についてさらに詳しく述べる
。本発明合金は、時効硬化性を有しない、Ｆｅを主発色成
分とする従来のＡｎ−Ｆｅ系合金に、時効硬化性と発色
の安定性、均一性を付与したものであって、Ａ１−Ｆｅ
系合金にＭｇと、従来のＡ文−Ｍｇ−Ｓｔ系合金例えば
６０６３合金より多くのＳｉを添加することによってＭ
ｇ２Ｓｉを形成せしめてこれを時効硬化要素とし、Ｆｅ
の存在下でＡＬＬ−Ｆｅ−３ｉ系金金属化合物の形成に
よって不足するＭｇ２Ｓｉを形成するためのＳｉ量およ
び遊離Ｓｉ量を、前述した条目の３１で補ったものと言
うことができる。すなわち、本発明合金はＦｅを主発色成分とするグレー
発色合金では始めて時効硬化を可能としたものであって
、人工時効処理を施すことによって６０６３合金並みの
強度を得ることができる。また、前述のようにＭｇ２Ｓ
ｉを硬化要素としているため押出し性に優れ、加工時の
生産性が高く、極めて使用しやすい合金となっている。また、本発明合金はＳｔの添加によってＦｅを主発色成
分としながら色むらが発生しにくく、色調の安定性にも
優れたものとなっているが、これはＡ文６Ｆｅの生成と
ともにＡ文−Ｆｅ−３ｔ系金金属化合物の生成も１色調
の均一性、安定性の改善に寄与しているものと考えられ
る。なお、鋳造された本発明アルミニウム合金ビレットの均
質化熱処理温度については、４００℃未満では均質化の
効果が不十分であり、色むら欠陥の発生が顕著となり、
５５０℃超過では発色要素であるＡｊＬ６ＦｅがＡｌ３
Ｆｅに変化するためグレーの色調が得られなくなる。し
たがって、均質化熱処理は４００℃以上５５０℃以下の
温度範囲で行うのが望ましく、さらには４５０℃以上で
行うのが色調の均一性の点でより好ましい。なお、本発明に係る合金による押出し形材を表面処理す
るにあたっては、脱脂、エツチング。スマット除去を常法に従って行い、陽極酸化処理も硫酸
浴など通常使用されている方法によって行うものであり
、処理条件に格別の限定はない。（実施例）以下に、実施例と比較例によって本発明の優位性をさら
に具体的に示す。第１表に示す各組成のアルミニウム合金を鋳造速度１０
０ｍｍ／ｍｉｎで１６０ｍｍ系のビレットに鋳造し、５
００℃ＸＩＯ時間の均質化熱処理を施した後、４７０℃
でＣ型形状の建材用型材に押出し加工した０次いで１９
０℃×２．５時間の人工時効処理を施し、脱脂９．エツ
チング、スマット除去を常法に従って行ない、２０℃の
１３０ｇ／又硫酸浴中で、電流密度１．５０Ａ／ｄｍ’
で５０分間陽極酸化処理を行うことによって約２０Ｂｍ
の厚さの皮膜を形成させてその色調を、スガ試験機製測
色色差計を用いて測定し、ＪＩＳ　　Ｚ８７２９に規足
されるＬ　個およびｂ　値で表記した。ここで比較合金ＧおよびＨについても本発明合金Ａ−Ｆ
と同様の方法で陽極酸化処理を施し、同様に色調を測定
した。なおＬ　値は明度を表わすものでＬ　ｍが高いものが白
であり、Ｌ　値が低くなる程黒いものを表わす、また、
ｂ　値については色相を表わし、ｂ８値の高いものは黄
色を、逆に低いものは青いことを表わすもので、ｂ　値
が０に近い程無彩色に近いことを表わす。この結果は第１図に示すとおりで、本発明で特定した範
囲内の成分を有する本発明合金Ａ−Ｆでは無彩色に近い
濃いグレーに発色し、特にＮｉを段階的に含有させた本
発明合金Ａ、Ｂ、Ｃでは、Ｎｉ量が増加するに従って青
味の強い濃いグレーに発色した。また、Ｂ合金にさらにＣｕ１０．２０ｗｔ％添加したＥ
合金では、色の濃淡においてはＢ合金よりさらに濃いグ
レーに発色したが、色相に関してはｂ　値が高くなり、
Ｃｕの添加により黄味を帯びる傾向が確認された。さらに、Ｂ合金にＣｏを０．２０ｗｔ％添加したＤ合金
およびＢ合金にＣｏ、Ｃｕをそれぞれ０．２０ｗｔ％添
加したＦ合金はＢ合金よりさらに濃く青いグレーに発色
した。これに対し、一般に鉄系化合物を安定化するとされてい
るＭｎを添加した比較合金Ｈは、著しく淡いグレーで、
しかも黄味の強い色調となった。第２表は、陽極酸化処理を施した前記試料と同一の鋳造
、均質化熱処理、押出９人工時効処理工程により得らえ
た各試料の機械的性質を示すものである。Ｕ　＼この表から判るように、Ｎｉ量が増加するにつれて引張
強さ、耐力は低下することなく、むしろ上昇する傾向を
示している。また、Ｂ合金にＣｕを添加したＥ合金では
、人工時効処理後の引張強さおよび耐力がＢ合金のそれ
らより約２ｋｇｆ／ｍｍ’高い値が得られた。以上のように、本発明合金Ａ−Ｆはいずれも建築用等に
よく用いられる６０６３合金形材のＴ５材と同等の機械
的性質が得られることが確認された。なお、これら本発明合金の耐食性はいずれも良好であり
、Ａ−Ｆ合金はいずれもＪＩＳ　　Ｈ８６０１（アルミ
ニウム及びアルミニウム合金の陽極酸化皮膜）における
ＫＬ２を満足することを確認した。

【発明の効果】

以上説明した様に２本発明に係わるグレー発色アルミニ
ウム合金は、Ａｌ−Ｆｅ合金に特定範囲のＳｔ、Ｍｇお
よびＮｉを添加することによって、Ｆｅを主発色成分と
する合金に時効硬化性と発色の均一性、安定性を付与す
ると共に、さらに必要に応じてＧｏおよびＣｕを単独あ
るいは複合添加することによって、色調と機械的性質を
コントロールできるようにしたものであって１人工時効
処理によって６０６３合金と同等の強度が得られると共
に押出し性、＃食、＃候性にすぐれ、陽極酸化処理によ
って無彩色あるいは青味がかった濃いグレーに発色し、
しかも発色むらがなく、均質化熱処理条件や押出し温度
条件等製造条件面でのばらつきに対しても安定した色調
が得られるなど数多くの特長を備えたものであり、建材
用等を中心に広い用途が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は陽極酸化処理後の色調に及ぼす化学成分組成の
影響を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％で、Ｆｅ：０．８０〜２．２％、Ｓｉ：０
．４０〜１．２％、Ｍｇ：０．２５〜０．７％、Ｎｉ：
０．０５〜１．０％を含有し、残部Ａｌおよび不可避的
不純物からなることを特徴とするグレー発色アルミニウ
ム合金。
（２）重量％で、Ｆｅ：０．８０〜２．２％、Ｓｉ：０
．４０〜１．２％、Ｍｇ：０．２５〜０．７％、Ｎｉ：
０．０５〜１．０％、Ｃｏ：０．０５〜１．０％を含有
し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなることを特徴
とするグレー発色アルミニウム合金。
（３）重量％で、Ｆｅ：０．８０〜２．２％、Ｓｉ：０
．４０〜１．２％、Ｍｇ：０．２５〜０．７％、Ｎｉ：
０．０５〜１．０％、Ｃｕ：０．０５〜１．０％を含有
し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなることを特徴
とするグレー発色アルミニウム合金。
（４）重量％で、Ｆｅ：０．８０〜２．２％、Ｓｉ：０
．４０〜１．２％、Ｍｇ：０．２５〜０．７％、Ｎｉ：
０．０５〜１．０％、Ｃｏ：０．０５〜１．０％、Ｃｕ
：０．０５〜１．０％を含有し、残部Ａｌおよび不可避
的不純物からなることを特徴とするグレー発色アルミニ
ウム合金。