【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
［産業上の利用分野］
本発明は押出用アルミニウム合金に関し、さら
に詳しくは、押出性に優れ、熱膨張係数が低く、
かつ、良好な強度および耐磨耗性を有する押出用
アルミニウム合金に関する。
［従来技術］
自動車、コンプレツサーおよび油圧機器等の部
品に、軽量化、省エネルギーのためにアルミニウ
ム合金が多く使用されている。
これらの部品のうち、シリンダー、ケーシング
および回転部品等の摺動部品は、クリアランス数
μで摺動が行なわれ、さらに、温度が200℃前後
に上昇するので、使用される材料には熱膨張係数
が低く、かつ、耐磨耗性にも優れたものであるこ
とが要求されるのである。また、耐圧に対する要
求から強度の高いことが望ましく、さらに、これ
ら部品の断面は、例えば、第１図に示すように中
空部を有する複雑な形状である。
従つて、上記した熱膨張係数、耐磨耗性、強度
を満足させ、かつ、複雑形状の部品が製作可能な
材料として、Al−Si系合金鋳物が使用されてい
るのが現状である。
しかし、このAl−Si系合金鋳物は生産性が低
く、また、鋳物特有のピンホール、巣等の組織欠
陥が生じるので製造歩留りが悪いという問題があ
る。
このような、アルミニウム合金鋳物の欠点を解
消するため、アルミニウム合金押出材の使用が考
えられるが、従来の合金では上記したような特性
および中空部を有する複雑形状のものが押出可能
な押出性の両者を満足させることはできなかつ
た。
例えば、ADC12、AC4C等の鋳物と同程度の熱
膨張係数、耐磨耗性を有する押出合金として、
A4032があるが、この合金は、押出性が悪く、中
空部を有する複雑形状への押出は不可能である。
また、押出性の優れている代表的な合金とし
て、A6063、A7003等のアルミニウム合金があ
り、中空部材を有する部材の押出は可能である
が、熱膨張係数が大きく、耐磨耗性が劣つている
のである。
［発明が解決しようとする問題点］
本発明は上記に説明した従来のアルミニウム合
金の問題点を解消したものであり、即ち、中空部
を有する複雑な形状の部品に押出すことができる
優れた押出性を有し、かつ、熱膨張係数が低く、
良好な耐磨耗性、強度をも有する押出用アルミニ
ウム合金を提供するものである。
［問題点を解決するための手段］
本発明に係る押出用アルミニウム合金の特徴と
するところは、
(1) Si7.5〜11.7wt％
を含有し、さらに、
Mg0.3〜1.0wt％、Cu0.3〜0.8wt％
の１種または２種
を含有し、かつ、
MgおよびCuを合計で1.6wt％以下
とし、残部Alおよび不純物からなることを特
徴とする押出用アルミニウム合金を第１の発明
とし、
(2) Si7.5〜11.7wt％
を含有し、さらに、
Mg0.3〜1.0wt％、Cu0.3〜0.8wt％
の１種または２種
を含有し、かつ、
MgおよびCuを合計で1.6wt％以下
であり、また、
Ti0.001〜0.05wt％、Cr0.05〜0.3wt％、
Zr0.05〜0.25wt％、Mn0.3〜0.7wt％
の中から選んだ１種または２種以上
を含有し、残部Alおよび不純物からなることを
特徴とする押出用アルミニウム合金を第２の発明
とする２つの発明よりなるものである。
本発明に係る押出用アルミニウム合金につい
て、以下詳細に説明する。
先ず、本発明に係る押出用アルミニウム合金の
含有成分および成分割合について説明する。
Siは熱膨張係数を低減させ、かつ、耐磨耗性を
付与するのに不可欠の元素であり、これらの特性
を通常のアルミニウム合金より優れたものとする
ために、5wt％以上を含有させる必要があり、ま
た、11.7wt％を越えて含有されると初晶Siが生成
し、中空部を有する複雑な形状への押出は困難と
なる。よつて、Si含有量は5.0〜11.7wt％とする。
Mg、Cuは大体同じような効果を示し、時効に
よつて機械的性質を向上させる元素であるが、押
出時にAl中に固溶し変形抵抗を高めるため押出
性を低下させる。しかして、機械的性質をA6063
以上とするためには、Mg、Cu含有量は単独含有
の場合0.3wt％以上が必要であり、また、単独含
有の場合のMg、Cuの上限は押出性により決定す
るが、Mgは1.0wt％、Cuは0.8wt％とし、また、
合計で含有される場合は1.6wt％を越えて含有さ
れると中空部を有する複雑形状への押出は不可能
となる。よつて、Mg含有量は0.3〜1.0wt％、Cu
含有量は0.3〜0.8wt％とし、Mg、Cuの合計では
1.6wt％以下とする。なお、MgはMg2Siとして析
出し、押出中に固溶しにくいため、Cuに比べて
変形抵抗増加に対する影響が小さいので、Mgの
上限含有量はCuの上限含有量より多くなつても
よく含有量に相違が生じる。
これらの上記に説明した含有成分以外に、鋳塊
組織を微細化し、機械的性質を安定化させるため
に、Ti0.001〜0.05wt％を含有させてもよい。
また、押出材の組織を繊維状として機械的性質
を向上させるために、Cr0.05〜0.3wt％、Zr0.05
〜0.25wt％、Mn0.3〜0.7wt％のうちから選んだ
１種または２種以上を含有させてもよい。
なお、Feは不純物である。
通常、鋳塊は溶製にあたりNaを添加してSiを
微細化し、かつ、450℃以上の温度で均質化とSi
球状化を施されるのである。
［実施例］
次に本発明に係る押出用アルミニウム合金の実
施例を説明する。
実施例
第１表に示す含有成分および成分割合のアルミ
ニウム合金を通常の方法により溶製し、245φの
鋳塊を製作した。
この鋳塊を押出し、Al−Si系合金鋳物AC2Bと
押出性、熱膨張係数、耐磨耗性、機械的性質を以
下に示す方法により比較評価した。
その結果を第２表に示す。
押出性：245φの鋳塊を第１図に示す断面形状の
中空部材へ押出し、押出速度３ｍ／min以上で
割れないものを◎、３ｍ／minでは割れが発生
するが２ｍ／minでは割れが発生しないものを
○、２ｍ／minでは割れが発生するものを×と
して評価した。
熱膨張係数：RT〜170℃間の熱膨張係数を測定
し、比較した。
機械的性質：押出材から所定の引張試験片を採取
し、520℃の温度で30minの溶体化処理後、100
℃／minの冷却速度で冷却し、190℃の温度で
3Hrの熱処理を行ない、引張強さを測定した。
耐磨耗性：引張試験と同様な試験を行なつた試験
片を使用し、大越式試験機により、相手材を鋳
鉄とし、荷重2.1Kg、摩擦速度3.5ｍ／secの条件
により評価した。
[Industrial Application Field] The present invention relates to an aluminum alloy for extrusion, and more specifically, it has excellent extrudability, a low coefficient of thermal expansion,
The present invention also relates to an extruded aluminum alloy having good strength and wear resistance. [Prior Art] Aluminum alloys are often used in parts of automobiles, compressors, hydraulic equipment, etc. to reduce weight and save energy. Among these parts, sliding parts such as cylinders, casings, and rotating parts slide with a clearance of several microns, and the temperature rises to around 200°C, so the materials used have a coefficient of thermal expansion. Therefore, it is required to have low wear resistance and excellent abrasion resistance. Further, it is desirable that the parts have high strength due to pressure resistance requirements, and furthermore, the cross section of these parts has a complicated shape with a hollow part, for example, as shown in FIG. Therefore, Al--Si alloy castings are currently being used as a material that satisfies the above-mentioned coefficient of thermal expansion, wear resistance, and strength, and can be used to manufacture parts with complex shapes. However, this Al--Si alloy casting has a problem of low productivity and poor manufacturing yield due to the formation of structural defects such as pinholes and cavities peculiar to casting. In order to overcome these drawbacks of aluminum alloy castings, it is possible to use extruded aluminum alloy materials, but conventional alloys have the above-mentioned characteristics and extrudability that allows complex shapes with hollow parts to be extruded. It was not possible to satisfy both. For example, as an extruded alloy with a coefficient of thermal expansion and wear resistance comparable to castings such as ADC12 and AC4C,
There is A4032, but this alloy has poor extrudability and cannot be extruded into complex shapes with hollow parts. In addition, typical alloys with excellent extrudability include aluminum alloys such as A6063 and A7003, and although it is possible to extrude parts with hollow parts, they have a large coefficient of thermal expansion and poor wear resistance. There is. [Problems to be Solved by the Invention] The present invention solves the problems of the conventional aluminum alloys explained above. It has extrudability and has a low coefficient of thermal expansion.
The present invention provides an aluminum alloy for extrusion that also has good wear resistance and strength. [Means for solving the problems] The aluminum alloy for extrusion according to the present invention has the following characteristics: (1) It contains 7.5 to 11.7 wt% of Si, and further contains 0.3 to 1.0 wt% of Mg, Cu0 A first invention provides an aluminum alloy for extrusion, which contains one or two of .3 to 0.8 wt%, and has a total of Mg and Cu of 1.6 wt% or less, with the remainder consisting of Al and impurities. (2) Contains 7.5 to 11.7 wt% of Si, and further contains one or both of 0.3 to 1.0 wt% of Mg and 0.3 to 0.8 wt% of Cu, and the total amount of Mg and Cu. 1.6wt% or less, and one or two selected from Ti0.001~0.05wt%, Cr0.05~0.3wt%, Zr0.05~0.25wt%, Mn0.3~0.7wt%. The second invention is an aluminum alloy for extrusion, which is characterized in that the aluminum alloy contains Al or more species, and the remainder consists of Al and impurities. The aluminum alloy for extrusion according to the present invention will be explained in detail below. First, the components and component ratios of the aluminum alloy for extrusion according to the present invention will be explained. Si is an essential element that reduces the coefficient of thermal expansion and provides wear resistance, and in order to make these properties superior to ordinary aluminum alloys, it is necessary to contain 5wt% or more. Moreover, if the content exceeds 11.7 wt%, primary Si will be formed, making it difficult to extrude into complex shapes with hollow parts. Therefore, the Si content is set to 5.0 to 11.7 wt%. Mg and Cu are elements that show roughly the same effect and improve mechanical properties through aging, but they dissolve into Al during extrusion and reduce extrudability because they increase deformation resistance. Therefore, the mechanical properties of A6063
In order to achieve the above, the Mg and Cu contents must be 0.3wt% or more when contained alone, and the upper limit of Mg and Cu when contained singly is determined by extrudability, but Mg is 1.0wt% or more. %, Cu is 0.8wt%, and
If the total content exceeds 1.6 wt%, extrusion into complex shapes with hollow parts becomes impossible. Therefore, the Mg content is 0.3~1.0wt%, Cu
The content is 0.3 to 0.8wt%, and the total of Mg and Cu is
The content shall be 1.6wt% or less. Note that Mg precipitates as Mg 2 Si and is difficult to form a solid solution during extrusion, so it has a smaller effect on increasing deformation resistance than Cu, so the upper limit content of Mg may be higher than the upper limit content of Cu. Differences occur in the content. In addition to the above-mentioned components, 0.001 to 0.05 wt% of Ti may be included in order to refine the ingot structure and stabilize mechanical properties. In addition, in order to improve the mechanical properties by making the structure of the extruded material fibrous, we added Cr0.05 to 0.3wt% and Zr0.05.
-0.25wt%, Mn0.3-0.7wt%, or one or more selected from these may be included. Note that Fe is an impurity. Normally, when ingots are melted, Na is added to refine the Si, and at a temperature of 450°C or higher, homogenization and Si
It is made into a spheroid. [Example] Next, an example of the aluminum alloy for extrusion according to the present invention will be described. Example An aluminum alloy having the components and proportions shown in Table 1 was melted by a conventional method to produce an ingot of 245φ. This ingot was extruded, and its extrudability, coefficient of thermal expansion, abrasion resistance, and mechanical properties were compared and evaluated with Al-Si alloy casting AC2B by the methods shown below. The results are shown in Table 2. Extrudability: Extrude a 245φ ingot into a hollow member with the cross-sectional shape shown in Figure 1, and if it does not crack at an extrusion speed of 3 m/min or more, ◎, cracks occur at 3 m/min, but cracks occur at 2 m/min. Those in which no cracking occurred were evaluated as ○, and those in which cracks occurred at 2 m/min were evaluated as ×. Thermal expansion coefficient: The thermal expansion coefficient between RT and 170°C was measured and compared. Mechanical properties: Specified tensile test pieces were taken from the extruded material, and after solution treatment at a temperature of 520°C for 30 minutes, 100
Cooled at a cooling rate of ℃/min and at a temperature of 190℃.
A heat treatment was performed for 3 hours, and the tensile strength was measured. Abrasion resistance: Using a test piece that had been tested in the same way as the tensile test, it was evaluated using an Okoshi type tester using cast iron as the mating material under conditions of a load of 2.1 kg and a friction speed of 3.5 m/sec.
【表】【table】
【表】【table】
【表】
第２表において、本発明に係る押出用アルミニ
ウム合金No.１〜No.11は、A6063と同程度の押出性
を有し、さらに、A6063より熱膨張係数が格段に
低く、耐磨耗性、強度についても優れている。
比較合金No.18〜No.21およびNo.26は押出性が劣
り、No.22〜No.24は強度の点で劣つている。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明に係る押出用アル
ミニウム合金は上記の構成を有しているものであ
るから、押出性に優れ、熱膨張係数が低く、か
つ、耐磨耗性および機械的性質にも優れていると
いう効果を有するものである。[Table] In Table 2, aluminum alloys No. 1 to No. 11 for extrusion according to the present invention have extrudability comparable to that of A6063, and also have a significantly lower coefficient of thermal expansion and wear resistance than A6063. It also has excellent wear resistance and strength. Comparative alloys No. 18 to No. 21 and No. 26 have poor extrudability, and Comparative alloys No. 22 to No. 24 have poor strength. [Effects of the Invention] As explained above, since the aluminum alloy for extrusion according to the present invention has the above structure, it has excellent extrudability, a low coefficient of thermal expansion, and high wear resistance. It also has the effect of having excellent mechanical properties.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は本発明に係る押出用アルミニウム合金
により押出すことができる中空部を有する複雑形
状の押出材の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an extruded material having a complex shape and having a hollow portion that can be extruded using an aluminum alloy for extrusion according to the present invention.