JPH04210445A - ヒートローラ用アルミニウム合金 - Google Patents

ヒートローラ用アルミニウム合金

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JPH04210445A
JPH04210445A JP41044090A JP41044090A JPH04210445A JP H04210445 A JPH04210445 A JP H04210445A JP 41044090 A JP41044090 A JP 41044090A JP 41044090 A JP41044090 A JP 41044090A JP H04210445 A JPH04210445 A JP H04210445A
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JP
Japan
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alloy
aluminum alloy
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strength
Prior art date
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JP41044090A
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English (en)
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Sunao Aiura
直 相浦
Kazuhiro Kaita
一浩 貝田
Osamu Takezoe
竹添 修
Masaya Nishi
雅也 西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • G03G15/2003Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
    • G03G15/2014Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/2053Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating
    • G03G15/2057Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating relating to the chemical composition of the heat element and layers thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/06Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent

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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】
[0001]
【産業上の利用分野】本発明は複写機又はプリンタ等の
ヒートローラ用材料として好適のヒートローラ用アルミ
ニウム合金に関する。 [0002]
【従来の技術】複写機又はプリンタ等の定着部に使用さ
れるヒーI〜ローラは、アルミニウム合金製のパイプの
外周面に樹脂塗装が施さねたものであり、内部に装着さ
れたヒータにより高温に加熱される。 [0003]従来、ヒートローラの構成材料としては、
高温強度が高いことが要求されるため、耐熱性が優れて
いるJIS  5056合金が使用されている。また、
この合金に対して耐熱性又は表面平滑性を改善した合金
として、特開昭63−11640号、特開昭63−11
642号及び特開昭63−179047号に開示された
ものがある。特開昭63−11640号に開示された合
金は、1乃至8玉量%のNi、0.05乃至3重量%の
Mn及び0.05乃至0.5重量%のZrを含有すると
共に、0.05乃至3重量%Fe、0.05乃至1.5
1凰%Cu及び0.05乃至1.5重量%のMgからな
る群から選択された1又は2種以上の元素を含有するア
ルミニ1クム合金である。また、特開昭63−1164
2号に開示された合金は、4乃至13重量%のSiを含
有すると共に、0.05乃至3重量%のFe、0.05
乃至1.5鳳凰%のCu、0.05乃至3重量%のMn
、0.05乃至1,5重量%のMg、0.05乃至0.
5重量%のZr及び0.05乃至0. 5電量%のCr
からなる群から選択された1又は2種以上の元素を含有
するアルミニウム合金である。更に、特開昭63−17
9041号に開示された合金は、0.5乃至13重量%
のSiを含有すると共に、0.05乃至2M量%のFe
、0.05乃至7重量%のCu、0,05乃至11.5
重量%のMn、0.05乃至7重量%のMg、0.05
乃至0.5重量%のZr、0.05乃至1.0ffi量
%のCr及び0.05乃至8玉量%のZnからなる群か
ら選択された元素を含有するアルミニウム合金である。 [00041いずれの合金を使用してピー1ヘローラを
成形した場合にも、ヒートローラの内周面にはその熱吸
収効率を向トさせて機器の立ち上げ時間を短縮するため
に、黒色の皮膜が焼き付けられる。この内面黒色皮膜は
、長さが250mm程度のアルミニウム管の内周面に塗
料を塗布した後、焼き付は処理することにより形成され
ている。なお、このパイプ内面に焼き付は塗装された皮
膜は、後工程でパイプ外周面に樹脂を塗装するときに高
温に曝されるため、耐熱性が要求される。 [00051
【発明が解決しようとする課題]しかしながら、従来の
JIS  5056合金ではヒーI〜ローラとしての強
度、切削性及び成形性の総合特性が十分ではないという
問題点がある。 [00061また、JIS  5056合金又は前記特
開昭63−11640号、特開昭63−11642号若
しくは特開昭63−179047号に開示された合金か
らなるパイプを内面処理して黒色塗装皮膜を形成する場
合は、使用する耐熱塗料の材料コストが高いと共に、管
内周面に対する塗装作業であるため、処理が煩雑であっ
て処理コストが高くなるという欠点がある。更に、塗装
だれ及び脱落等の虞れがあり、高品質の製品を製造しに
くいという問題点もある。 [0007]このため、切削性及び成形性が優れている
と共に、容易に黒化処理を行うことができるアルミニウ
ム合金の開発が望まれている。 [00081本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、熱吸収効率を高めるための黒化処理を容易
に行うことができると共に、強度、切削性及び成形性が
優れたヒートローラ用アルミニウム合金を提供すること
を目的とする。 [0009] 【課題を解決するための手段】本発明に係るヒートロー
ラ用アルミニウム合金は、0.4乃至0. 6重量%の
Fe、0.15乃至0. 6重量%のCu、 0.6乃
至1゜5重量%のMn及び3.0乃至4.5重量%のM
[gを含有すると共に、Siの含有量を0. 5重量%
未満に規制し、残部がアルミニウム及び不可避的不純物
であることを特徴とする。 [00101
【作用]本願発明者等は、熱吸収効率を高めるための黒
化処理を容易に行うことができると共に、強度、切削性
及び成形性が優れていてその製造が容易なアルミニウム
合金を開発すべく種々実験研究を行った。その結果、M
gを主成分とする酸化皮膜は黒色又は灰色であり、優れ
た熱吸収効率を有していると共に、この皮膜はMg含有
合金の高温酸化により容易に形成できることが判明した
。即ち、Mgを含有するアルミニウム合金部材は所定の
温度に加熱することにより急激に黒化現象が進行し、そ
の表面にMgを主成分とする酸化皮膜が形成される。 また、この酸化皮膜は自然酸化により形成されたもので
あるから、塗料のだれ及びむら等の不都合も発生しない
。本発明はこのような実験結果に基づいてなされたもの
であり、アルミニウム合金をベースとして、この合金に
Mg、Cu、Mn及びFeの各成分を適切な添加量で添
加することにより、加工性及び黒化性の向上を図ったも
のである。 [00111次に、本発明に係るアルミニウム合金の各
成分の添加理由及びその組成限定理由について説明する
。 Mgは上述した黒色酸化皮膜の主成分であるため、アル
ミニウム合金に添加される。即ち、アルミニウム合金に
添加されたMgが酸化することにより、アルミニウム合
金材の表面にMgを主成分とする酸化皮膜が形成される
。Mgの含有量が3,0玉量%未溝の場合は、前述の熱
吸収効率が優れた黒色酸化皮膜を安定して形成すること
ができず、黒色化処理時間を長くする必要がある。また
、ヒートローラとして必要な強度を得ることができない
。一方、Mgの含有量が4.5重量%を超えると、加工
性が劣化する。従って、Mgの含有量は 3.0乃至4
.51量%とする。 Fe Feは後述するMnと同様に、切削性を向上させる作用
を有する。また、Feはアルミニウム合金の絞り加工性
を向上させる作用もある。更に、Feの含有量が多いほ
ど、黒色化が促進される。Fe含有量が0.4重量%未
溝の場合はこれらの効果が不十分であり、特に黒色化が
不安定になって黒色化処理時間を長くする必要が生じ、
量産性が阻害されてしまう。一方、Fe含有量が0. 
6重量%を超えると、耐食性が低下する。従って、Fe
の含有量は0.4乃至0. 6重量%にする。 Cu Cuはアルミニウム合金の強度を向上させる作用を有す
る。Cu含有量が0.15重量%未溝の場合は十分な強
度向上効果が得られない。また、Cu含有量が多いほど
強度が高くなるものの、逆に押出性が低下してしまう。 そして、Cu含有量が0,6重量%を超えると耐食性も
劣化する。従って、Cuの含有量は0.15乃至0.6
重量%とする。 Mn Mnはアルミニウム合金の強度を向上させると共に、F
Cと共にアルカリエツチング性を向上させて、熱吸収性
を向上させる作用がある。Mn含有量が0.6重態%未
満ではこの効果が不十分であり、1.5重量%を超える
と巨大晶出物が発生して、冷開成形性が劣化する。従っ
て、Mnの含有量は 0.6乃至1.5重量%とする。 Zr Zrはアルミニウム合金の結晶粒を微細化することによ
って強度を向上させる作用があるため、必要に応じて添
加される。このような強度向上効果を得るためには、Z
r含有量を0.05重量%以上にすることが必要である
。一方、Zrを0. 2重量%を超えて含有しても、そ
の効果は飽和し、無駄である。従って、Zrの含有量は
0.05乃至0. 2重量%であることが好ましい。 Ti Stが多いと表面のMgの黒色化を阻害するため、含有
量を0.5重量%未溝に規制することが必要である。 Ti アルミニウム合金にTiを添加すると、鋳塊の結晶粒を
微細化させることができ、鋳造時の割れを防止すること
ができる。このため、必要に応じて、Tiを添加しても
良い。この場合に、Tiの添加量は、o、oos乃至0
.1重量%にする。 [0012] 【実施例】次に、本発明の実施例について、その特許請
求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。 [0013]下記表1に示す組成の各アルミニウム合金
を通常の方法で溶製し、外径が200mmのビレットを
鋳造した。 [00141
【表1] そして、これらのビレットを基にして実施例及び比較例
の各アルミニウム合金の特性を下記項目について調べた
。 ■加工性 ビレッhに絞り加工を施し、得られた成形品の加工精度
により絞り加工性を調べた。また、ビレットに切削加工
を施し、加工時の切り屑の分断状態により切削加工性を
調べた。 ■エツチング性 部材表面をエツチングにより粗化して無光沢化すること
により、部材の熱吸収効率を向上させることができる。 このため、下記方法により実施例及び比較例の各アルミ
ニウム合金のエツチング性を調べた。 [0015]つまり、先ず、前記ビレットをパイプ状に
加工した。次いで、濃度が1ON量%のNaOH水溶液
を50℃に加温し、この水溶液中に前記パイプを5分間
浸漬してパイプ表面をエツチングした。その後、パイプ
の表面の光沢を調べた。 ■熱吸収性 前記パイプに黒化処理を施した。即ち、前記パイプを5
50℃に加熱しつつ、2時間保持して高温酸化処理を行
い、パイプの表面に酸化皮膜を形成した。その後、パイ
プの内部にヒータを配置し、このヒータによりパイプを
内側から加熱して、パイプの外周面の温度が100℃に
到達するまでの時間(ウオームアツプ時間)を測定した
。 0強度 上述の如く黒色化したパイプから試験片を切り出して、
引張試験(JIS  Z2241)を実施した。 [00161これらの特性を調べた結果を下記衣2にま
とめて示す。但し、加工性については、絞り加工により
良好な精度で所定の形状に加工できると共に、切削加工
時に切り屑の処理性が極めて良好な場合を◎、良好な場
合を○、絞り加工により良好な精度で成形することがで
きないか、又は切削加工時の切り屑の処理性が悪い場合
を×で示した。 [0017]また、エツチング性については、エツチン
グ後のパイプ表面が無光沢である場合を○、光沢がある
場合を×で示した。 [00181更に、熱吸収性については、パイプの外周
面が100℃に到達するまでの時間が極めて短い場合を
◎とし、短時間でパイプの外周面が100℃に到達した
場合を○、 100℃に到達するまでに長時間を要した
場合を×、この両者の中間の時間の場合を△で示した。 [0019)更にまた、強度は引張試験において降伏点
が15 k g f /mm2以上の場合を○、降伏点
が15kgf/mm”未満の場合を×で示した。 [00201更にまた、これらの結果により、ヒーI・
ローラ用部材としての適性を総合的に評価した。そして
、ヒートローラとして極めて適している場合を◎、ヒー
トローラとしての適性が劣る場合を×、その中間の場合
を△で示した。 [00211 【表2] この表2から明らかなように、本発明に係る実施例1乃
至3のアルミニウム合金は、いずれも絞り加工及び切削
加工による加工性並びに強度が良好であり、NaOH水
溶液により容易に粗面化処理を行うことができた。また
、その表面を高温で酸化させることにより容易に黒化処
理を行うことができると共に、黒化処理を施した後のウ
オームアツプ時間が短く、ヒートローラとして極めて好
適であ−っだ。 [01)22]一方、本願の特許請求の範囲から外わる
比較例1乃至8のアルミニウム合金は、加工性、エツチ
ング性、熱吸収性又は強度が満足できるものではなく、
ヒートローラとしての適性がよくないものであった。 [0023] 【発明の効果】以上説明したように本発明に係るアルミ
ニウム合金は、所定量のMg、Fe、Cu及びMnを含
有しているから、高温でその表面を酸化させるだけで黒
化処理が完了すると共に、強度及び加工性も優れている
。このため、本発明に係るアルミニウム合金は複写機及
びプリンタ等のヒートローラ用の構成材料として極めて
有効である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】0.4乃至0.6重量%のFe、0.15
    乃至0.6重量%のCu、0.6乃至1.5重量%のM
    n及び3.0乃至4.5重量%のMgを含有すると共に
    、Siの含有量を0.5重量%未満に規制し、残部がア
    ルミニウム及び不可避的不純物であることを特徴とする
    ヒートローラ用アルミニウム合金。
  2. 【請求項2】0.05乃至0.2重量%のZrを含有す
    ることを特徴とする請求項1に記載のヒートローラ用ア
    ルミニウム合金。
  3. 【請求項3】0.005乃至0.1重量%のTiを含有
    することを特徴とする請求項1又は2に記載のヒートロ
    ーラ用アルミニウム合金。
JP41044090A 1990-12-12 1990-12-12 ヒートローラ用アルミニウム合金 Pending JPH04210445A (ja)

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EP91311539A EP0490664A1 (en) 1990-12-12 1991-12-11 An aluminium alloy for heating rollers

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EP0490664A1 (en) 1992-06-17

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