JPH04236738A

JPH04236738A - ヒートローラ用アルミニウム合金

Info

Publication number: JPH04236738A
Application number: JP1476891A
Authority: JP
Inventors: Sunao Aiura; 直相浦; Kazuhiro Kaita; 一浩貝田; Osamu Takezoe; 竹添　修
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1991-01-14
Filing date: 1991-01-14
Publication date: 1992-08-25

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
れるヒートローラは、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れたものであり、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合金及びＪＩＳ　５０５２合金等
が使用されている。また、これら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６３−１
１６４０号、特開昭６３−１１６４２号及び特開昭６３
−１７９０４７　号に開示されたものがある。

【０００４】いずれの合金を使用してヒートローラを成
形した場合にも、ヒートローラの内周面にはその熱吸収
効率を向上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、焼き付け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け塗装された皮
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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＪＩＳ　５０５２合金及びＪＩＳ　５０５６合金ではヒ
ートローラとしての押出性、抽伸性、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。

【０００６】また、ＪＩＳ　５０５２合金、ＪＩＳ　５
０５６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。また、近時、ヒートロー
ラの薄肉化及び細径化が促進されているため、押出性及
び抽伸性が優れたアルミニウム合金が要望されている。

【０００８】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、押出性、抽伸性、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、　０．１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　１．３乃至３．０　（
但し、３．０　を含まず）重量％のＭｇを含有すると共
に、Ｓｉ含有量を　０．５重量％以下に規制し、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。

【００１０】

【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、押出性、抽伸
性、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、Ｍｇ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。

【００１１】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
。

【００１２】ＭｇＭｇ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によって黒色皮膜を形成するという観点からみれ
ば、Ｍｇ含有量は　３．０重量％以上であることが好ま
しいが、Ｍｇ含有量が　３．０重量％以上になると、ア
ルミニウム合金の押出性及び抽伸性が低下してしまう。そこで、本発明においては、押出性及び抽伸性を目的と
して、Ｍｇ含有量を　３．０重量％未満とする。この場
合に、黒色化の処理性が若干低いものの、黒色化処理の
時間を長くすることにより、所望の黒色度を得ることが
できる。一方、Ｍｇの含有量が　１．３重量％未満の場
合は、前述の熱吸収効率が優れた黒色酸化皮膜を十分に
形成することができない。従って、Ｍｇの含有量は　１
．３乃至３．０　（但し、３．０　は含まず）重量％と
する。

【００１３】ＦｅＦｅは後述するＭｎと同様に、切削性及び強度を向上さ
せる作用を有する。また、Ｆｅはアルミニウム合金の抽
伸性及び冷間成形性を向上させる作用もある。Ｆｅ含有
量が　０．１重量％未満の場合はこれらの効果が不十分
であり、　０．６重量％を超えると晶出物が多くなって
耐食性を低下させる要因になる。従って、Ｆｅの含有量
は　０．１乃至０．６　重量％、より好ましくは　０．
３乃至０．４　重量％とする。

【００１４】ＣｕＣｕはアルミニウム合金の強度を向上させると共に、切
削性を向上させる作用を有する。また、黒色化を促進す
る作用もある。Ｃｕ含有量が０．１５重量％未満の場合
は、十分な強度向上効果及び黒色化促進効果が得られな
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。

【００１５】ＭｎＭｎはアルミニウム合金の強度を向上させると共に、Ｆ
ｅと共にアルカリエッ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重量％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、冷間成形性が劣化する。従
って、Ｍｎの含有量は　０．６乃至１．５　重量％とす
る。

【００１６】ＳｉＳｉを　０．５重量％以上含有すると、酸化皮膜による
黒色化を阻害する。このため、Ｓｉ含有量を　０．５重
量％以下に規制する必要がある。

【００１７】ＺｒＺｒ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％のＺｒであることが好まし
い。

【００１８】なお、上記成分の外に、鋳塊の結晶粒を微
細化させるために、　０．００５乃至０．１　重量％の
Ｔｉを含有させてもよい。

【００１９】

【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。

【００２０】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。

【００２１】

【表１】但し、比較例７はＪＩＳ　５０５６相当合金であり、比
較例９はＪＩＳ　５０５２相当合金である。そして、こ
の比較例７，９合金は、いずれも０．１５重量％のＣｒ
を含有している。

【００２２】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。

【００２３】■押出性ビレットの変形抵抗が高いと薄肉管に成形する場合の押
出加工が困難になる。そこで、ビレットから切り出した
試験片に対し落槌試験を実施して変形抵抗を調べ、この
変形抵抗により押出性を評価した。落槌試験においては
、実施例及び比較例の各合金で形成した直径が１５ｍｍ
、高さが１５ｍｍの試験片に対し落槌試験機による自由
鍛造を実施して、変形抵抗を調べた。

【００２４】■抽伸性実施例及び比較例の各合金で外径が５０ｍｍ、内径が３
８ｍｍの押出管を製造した。そして、この押出管を抽伸
して外径が３６ｍｍ、内径が２３ｍｍのパイプを形成す
る場合に必要な焼鈍回数を調べた。この焼鈍回数が少な
いほど抽伸性が良好であるといえる。

【００２５】■熱吸収性前記ビレットからパイプを形成し、このパイプに黒化処
理を施した。即ち、前記パイプを　５５０℃に加熱しつ
つ、７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（ウォームアップ時間）を測定した。

【００２６】これらの特性を調べた結果を下記表２及び
表３にまとめて示す。但し、押出性については、変形抵
抗がＪＩＳ　５０５２相当合金である比較例９と同一か
又はそれ以下の場合を○、変形抵抗がＪＩＳ　５０５６
相当合金である比較例７に比して同一か又はそれ以上の
場合を×、変形抵抗がこの両者の中間である場合を△で
示した。また、抽伸性については、焼鈍をしなくても前
述した形状の管に抽伸することができた場合を○、１回
の焼鈍により抽伸することができた場合を△、２回以上
の焼鈍が必要な場合を×で示した。更に、熱吸収性につ
いては、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×で示した。

【００２７】更にまた、これらの結果により、ヒートロ
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×、両者の中間の場合
を△で示した。

【００２８】

【表２】

【００２９】

【表３】　　この表２及び表３から明らかなように、本発明に係
る実施例１乃至５のアルミニウム合金は、いずれも押出
性、抽伸性及び熱吸収性が良好であり、ヒートローラと
して極めて好適であった。一方、本願の特許請求の範囲
から外れる比較例１乃至９のアルミニウム合金は、押出
性、抽伸性又は熱吸収性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。

【００３０】

【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
有すると共にＳｉ含有量を所定量以下に規制したから、
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、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

【特許請求の範囲】

【請求項１】　０．１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　１．３乃至３．０　（但し、３．０
　を含まず）重量％のＭｇを含有すると共に、Ｓｉ含有
量を　０．５重量％以下に規制し、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。
【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。