JPH0313537A - 耐食性と光輝性に優れたアルミニウム合金製ホイールリムとその製造法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は耐食性と光輝性の両者に優れたアルミニウム合
金製の自動車ホイールリムとその製造法に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来ホイールリム用のアルミニウム合金としてはＡｏ−
Ｍｇ−Ｍｎ系のＪＩＳ　５４５４材、Ａｌ−Ｍｇ系のＪ
ＩＳ　５０５２材またはＡｌ２−Ｍｇ、−３ｉ系のＪＩ
Ｓ　６０６１材等が実用化されている。

これら合金のうちＪＩＳ　５４５４材やＪＥＳ　５０５
２材はいずれも熱間圧延を終了した後、０材処理（焼な
ましにより軟質化させる処理）されて使用するのが−数
的である。このように０材処理するのはホイールリムに
成形する際に適度な延性が要求されるためである。さら
にホイールリムとして実用する際にはメツキ処理あるい
はアルマイト処理が必要となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のホイールリム用Ａｌ合金はホイールとして組み立
て加工後、外観の美麗さを保つために上記のようにメツ
キ処理されるが、メツキ処理はホイールの価格増加につ
ながるため安価で軽量なアルミニウム合金ホイールを提
供するに当たって一つの障害となっている。またメツキ
処理ではメツキの剥離が生じ、剥離部が起点となって疲
労亀裂の発生することがあり、ホイールの耐久性におい
て問題となっている。

さらに表面処理としてメツキ処理の代わりに陽極酸化処
理が施されることがあるが、従来のアルミニウム合金で
は光輝性が良くないために陽極酸化処理後の光沢がなく
、メツキ処理されたホイールと比較して外観上の美麗さ
や高級感において劣っており、やはり問題であった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はこれに鑑み種々検討の結果、光輝性は合金成分
並びに陽極酸化処理前の表面仕上げ及び陽極酸化膜厚に
よって影響されることを知見した。即ちＭｎ、　Ｍｇ、
　Ｓ　ｉはそれぞれ下記の理由でアルミニウム合金の光
輝性に影響することが判明した。

先ずＭｎの含有量が規定量を超えて増加するとＡ（２−
Ｍｎ−Ｆｅ系の化合物が形成されて化学研磨処理した場
合に化合物周辺が優先的にエツチングされるため、微小
な凹凸が形成されて光輝性が失われる。同様にＭｆの含
有量が規定量を超えて増加すると、Ａ１２−Ｍｇ系化合
物の粗大なβ相が形成されて優先的にエツチングされる
ために光輝性が失われてしまう。しかしながら強化に必
要なＭｇを多く添加した場合でも同時にＳｔを添加する
ことにより、ＭｇとＳｔ　との化合物であるＭ［ｈＳｌ
が析出してβ相の成長が抑制され、光輝性は損なわれな
いことが判りた。

さらに同一の合金を使用しても陽極酸化処理前の表面の
平滑性が光輝性を得るためには重要であること、また陽
極酸化被膜厚さは厚すぎると光沢が得られず、耐食性の
維持とのバランスにおいて適正値があることも判った。

またクロムメツキ色に類似した色合いを得るためには黒
色染料による染色が必要であり、経時による脱色を、防
止するために封孔処理が必要であることも判った。

そしてさらに検討の結果かかる従来製品の問題点を解消
し、安価でかつ簡単な処理で光輝性が得られ、さらに強
度が従来品より大きくてより信頼性に優れたアルミニウ
ム合金製ホイールリムとその製造法を提供するものであ
る。

即ち本発明の一つは、Ｍｇ　２．５〜６ｗｔ％、　Ｍｎ
０．０５〜０．５ｗｔ％、　　Ｃｕ　０．０５〜０．５
ｗｔＬ　　Ｓｌ　０．０５〜０、４ｗｔ％を含み、Ｃｒ
　０．０５〜０．３ｗｔ％、　　Ｚｒ　０．０５〜０．
３ｗｔＬ　　Ｔｌ　０．００１〜０．１ｗｔＬ　　Ｂ　
０．０００１〜０、００２ｗｔ％から選ばれる１種又は
２種以上を含み、さらにＦｅの含有率を０．１５ｗｔ％
以下に規制し、残部Ａ（２と不可避的不純物とＡｌから
なることを特徴とするものである。

また本発明の他の一つは、Ｍｇ２．５〜６ｗｔ％、Ｍｎ
　０．０５〜０．５ｗｔ％、　Ｃｕ　０．０５〜０．５
ｗｔＬ　Ｓ　ｉ　０．０５〜０．４ｗｔ％を含み、Ｃｒ
　０．０５〜０．３ｗｔ％、Ｚｒ０．０５〜０．３ｗｔ
％、　　Ｔｉ　０．００１〜０．１ｗｔ％、　　Ｂ　０
．０００１〜０、００２ｗｔ％から選ばれる１種又は２
種以上を含み、さらにＦｅの含有率を０．１５ｗＬ％以
下に規制し、残部Ａｌと不可避的不純物とＡＯからなる
合金を、機械的及び／又は化学的に研磨した後、厚さ０
．１〜３．Ｏｌｍの陽極酸化処理を施し、その後黒色染
料又は黒色染料と黄色染料の混合した水溶液中に１〜４
０分間浸漬し、しかる後封孔処理することを特徴とする
ものである。

〔作用〕

次に上記のように合金成分の含有量を限定した理由につ
いて説明する。

Ｍｎは強度及び耐応力腐食割れ性の改善に寄与するもの
であるが、その含有量が０．０５ｗｔＸ　（以下Ｗ１％
を単に％と記す）未満ではこの効果がなく、０．５％を
超えると上記の理由から光輝性が失われる。

Ｍｇは基材に対する硬化要素の一つであり、その含有量
が２．５％未満では強化に寄与せず、６％を超えると応
力腐食割れ感受性が高くなってしまう。

Ｃｕ　も基材に対する硬化要素の一つであってその含有
量が０．０５％未満ではこの効果がなく、０．５％を超
えると耐食性が劣化する。

Ｓｌは０．０５％未満ではＭｇ、　３　ｉ形成が不十分
で光輝性の改善の効果がなく、０．４％を超えると粗大
なＭＩｈＳｉが不均一に析出して基材の強度を低下させ
る。

Ｃｒは耐応力腐食割れ性に寄与するが、０．０５％未満
ではその効果が小さく、０．３％を超えると粗大なＡ（
！−Ｃｒ系化合物を形成し延性を低下させる。

Ｚｒ　もＣ「と同様の効果があるが、その含有量が０．
０５％未満ではその効果が小さく、０．３％を超えると
粗大なＡ１２−Ｚｒ系の化合物を形成して延性を低下さ
せる。

Ｔｉ、Ｂは結晶粒微細化に有効であるが、その含有量が
それぞれ０．００１％、　ｏ、ｏｏｏｉ％未満ではその
効果がなく、それぞれ０．１％、　０．００２％を超え
ると延性が低下する。

Ｆｅの添加は光輝性の改善に若干影響するが、その含有
量が０．１５％を超えるとへ〇−Ｍｎ−Ｆｅ系の化合物
が形成されやすくなって光輝性を損なう。

またこのようなアルミニウム合金の表面を機械的にある
いは化学的に研磨処理するのは表面を平滑にして光輝性
を得るためであり、処理後の平均粗さＲａは０．００５
〜０．１ｐが望ましい。

そして機械的処理としては例えばパフ研磨や旋盤による
切削加工等の手段を用いることができ、また化学的処理
としてはリン酸、硫酸、硝酸等を含む液中で処理する方
法があるが、双方を併用する方が仕上げ時間が短縮され
るので効率がよい。そして化学研磨の場合はリン酸、硫
酸。

硝酸等を含む溶液中にて９０〜１２０℃で０．５〜４分
間の処理が好ましい。

さらに陽極酸化処理を行うのは耐食性を得るためであり
、その厚さが０．１−未満ではその効果がなく、３趨を
超えると光沢が損なわれ、かつ荷重が負荷されたときに
微視的な亀裂が発生し、それが起点となって疲労亀裂が
進行してホイールの破断につながってしまう。

黒色染料また。は黒色染料と黄色染料の混合水溶液中に
て染色するのは、クロムメツキと類似した色合い、また
は黒っぽい重厚な色合いを得るためである。このとき黒
色染料はｌ　−１５ｇ／　１濃度の水溶液とし、黄色染
料は０．０５〜５ｇ／ｌ濃度の水溶液として使用するの
が好ましい。そして浸漬時間が１分未満では所定の色合
いが得られず、４０分を超えると透明感のない黒ずんだ
色合いになってしまう。

封孔処理は脱色防止のために行うのであって７０℃以上
で１〜３０分実施すれば十分である。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について説明する。

第１表に示す組成のアルミニウム合金Ｎｏ、　Ａ〜Ｎｏ
、　Ｈをそれぞれ常法により溶解した後５００ｍｍ厚さ
の鋳塊を得、これをソーキング後熱間圧延して厚さ５１
ＩＩ１１の板とし、その後２０ｏＩＩＩＩＩ幅Ｘｌ１０
０市長さの寸法に仕上げ、０材処理した後ロール成形し
てリム形状とした。さらにこれをパフ研磨して表面傷を
除去してから、リン酸７５．硫酸１４、硝酸１２．ホウ
酸８．硝酸銅８の容量比で混合した化学研磨液にて１０
０℃で２分間研磨して第２表に示す表面粗さＲａを得、
さらに第２表に示す陽極酸化処理、染色及び封孔処理を
行って試験体を作製した。

その後これら試験体について次のように耐食性、光輝性
、疲労強度及び色合いについて調べ、それらの結果を第
２表に併記した。

耐食性・・・・−・・ＮａＣ（２の５％水溶液中に９０
日間浸漬した後、腐食孔の発生の 有ったものはＸ印、無かったも のはＯ印で表示 光輝性−・・・・−・表面に光を照射し、入射光に対す
る反射光の光量の比率を％で 表示 疲労強度・・・表面処理した板状の素材にて２０００ｃ
ｐｍの速度でｔｏ’回の平面曲げ試験を行い、そのとき
の疲 れ強さで表示 色合い・−・−・・クロムメツキ色に類似するものは○
印、そうでないものはＸ印 で表示 第２表から明らかなように、本発明法Ｎｏ、　１〜３．
５はいずれも光輝性は４７％以上であり、耐食玉にも優
れ、さらに色合いも良好であって疲労１度においても１
２ｋｇｆ／ｍａ＋”と高くかつ安定してする。

これに対して比較法Ｎｏ、　６〜Ｎｏ、　１２はこれら
特三の少なくともいずれかに劣っている。

４明の効果〕 このように本発明によれば、従来のクロムメ・生処理に
よるホイールリムに比べて安価でよ１信頼性の優れ、軽
量化の実現できる光輝リムつ提供が可能となる等工業上
顕著な効果を奏すフＯ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｍｇ２．５〜６ｗｔ％、Ｍｎ０．０５〜０．５ｗ
   ｔ％、Ｃｕ０．０５〜０．５ｗｔ％、Ｓｉ０．０５〜０
   ．４ｗｔ％を含み、Ｃｒ０．０５〜０．３ｗｔ％、Ｚｒ
   ０．０５〜０．３ｗｔ％、Ｔｉ０．００１〜０．１ｗｔ
   ％、Ｂ０．０００１〜０．００２ｗｔ％から選ばれる１
   種又は２種以上を含み、さらにＦｅの含有率を０．１５
   ｗｔ％以下に規制し、残部Ａｌと不可避的不純物とから
   なることを特徴とする耐食性と光輝性に優れたアルミニ
   ウム合金製ホイールリム。
2. （２）Ｍｇ２．５〜６ｗｔ％、Ｍｎ０．０５〜０．５ｗ
   ｔ％、Ｃｕ０．０５〜０．５ｗｔ％、Ｓｉ０．０５〜０
   ．４ｗｔ％を含み、Ｃｒ０．０５〜０．３ｗｔ％、Ｚｒ
   ０．０５〜０．３ｗｔ％、Ｔｉ０．００１〜０．１ｗｔ
   ％、Ｂ０．０００１〜０．００２ｗｔ％から選ばれる１
   種又は２種以上を含み、さらにＦｅの含有率を０．１５
   ｗｔ％以下に規制し、残部Ａｌと不可避的不純物とから
   なる合金を、機械的及び／又は化学的に研磨した後、厚
   さ０．１〜３．０μｍの陽極酸化処理を施し、その後黒
   色染料又は黒色染料と黄色染料の混合した水溶液中に１
   〜４０分間浸漬し、しかる後封孔処理することを特徴と
   する耐食性と光輝性に優れたアルミニウム合金製ホイー
   ルリムの製造法。