JPH09249931A

JPH09249931A - 切削性に優れる高耐食アルミニウム合金

Info

Publication number: JPH09249931A
Application number: JP8124128A
Authority: JP
Inventors: Shinji Yoshihara; 伸二吉原; Masakazu Hirano; 正和平野; Hiroshi Iwamura; 宏岩村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1995-03-30
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1997-09-22
Anticipated expiration: 2016-03-29
Also published as: JPH11217647A; JP3886270B2; JP3107517B2

Abstract

(57)【要約】【課題】切削性に優れた高耐食アルミニウム合金を得
る。【解決手段】Ｓｉ：１．５〜１２．０質量％、Ｍｇ：
０．５〜６．０質量％、Ｔｉ：０．０１〜０．１質量％
をそれぞれ含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からな
ることアルミニウム合金。必要に応じて、Ｍｎ：０．５
〜２．０質量％又はＣｕ：０．１〜１．０質量％のいず
れか一方又は双方、あるいはＦｅ：０．５〜１．０質量
％、Ｃｒ：０．１〜０．５質量％、Ｚｒ：０．１〜０．
５質量％のうちいずれか１種以上を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製造の過程で切削
加工を多用する機械部品等に適する切削性に優れた高耐
食アルミニウム合金に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム合金のうち特に３０００系
のＡｌ−Ｍｎ系合金を中心とした非熱処理型合金は、中
程度の機械的性質を持ち耐食性と冷間鍛造性に優れ、低
コストで成形が可能なため、機械部品などへの使用実績
が多く、その際、一般に冷間鍛造した後切削加工や穴あ
け加工を施して製品化されている。しかし、この系の合
金は、切削時に発生する切粉が分断され難く切削性に劣
るため、複雑な切削や穴あけ加工を必要とする機械部品
への採用は困難であった。

【０００３】また、アルミニウム合金のうち５０００系
のＡｌ−Ｍｇ系合金を中心とした非熱処理型合金は、中
程度の機械的性質（３０００系より強度レベルがやや高
い）を持ち耐食性と冷間加工性に優れ、低コストで加工
が可能なため、カメラや顕微鏡の筒材のような光学機器
その他の機械部品などへの使用実績が多く、その際、一
般に冷間鍛造した後切削加工や穴あけ加工を施して製品
化されている。しかし、この系の合金は、切削時に発生
する切粉が分断され難く切削性に劣り、複雑な切削や穴
あけ加工を必要とする機械部品への採用は困難であっ
た。

【０００４】一方、従来の高切削性アルミニウム合金
は、展伸材の分野ではＡＡ６２６２合金（Ｓｉ：０．４
〜０．８質量％、Ｍｇ：０．８〜１．２質量％、Ｃｕ：
０．１５〜０．４質量％、Ｐｂ：０．４〜０．７質量
％、Ｂｉ：０．４〜０．７質量％、残部Ａｌ）に代表さ
れるように、有効添加元素としてＰｂ、Ｂｉ、Ｓｎ等の
低融点金属を含有する（特開昭５４−１４３７１４号公
報、特開平３−３９４４２号公報参照）。これら低融点
金属はアルミニウム中にほとんど固溶せず、アルミニウ
ム合金中に粒状にミクロ偏析し、その低融点金属粒子が
切削加工時の加工発熱により溶融して切粉を分断し、ア
ルミニウム合金の切削性を向上させる。

【０００５】なお、上記ＡＡ６２６２合金は、製造の過
程で切削加工、特にドリル加工が多用される機械部品、
例えば自動車のアンチスキッド・ブレーキ・システムの
ハウジングの素材として従来より使用されている熱処理
型アルミニウム合金であるが、このようなＰｂ、Ｂｉ、
Ｓｎ等の低融点金属の添加による切削性向上効果は、上
記熱処理型合金に限らず非熱処理型合金においても等し
く得られることが予想される（例えば上記特開平３−３
９４４２号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの低
融点金属が添加されたアルミニウム合金は切削性が向上
する反面耐食性が低下し、また、低融点金属は熱脆性を
引き起こす欠点もあり、使用環境に十分な注意を払う必
要があった。さらに、合金をスクラップとしてリサイク
ルする場合、Ｐｂ、Ｂｉ等を必要とする比較的少ない合
金種にしか転用ができず、転用範囲が狭まるためにリサ
イクル性に不利であるという問題を有する。

【０００７】また、機械部品は耐食性、耐摩耗性又は装
飾効果を高めるために、表面にアルマイト処理を施す場
合があるが、ＰｂやＢｉが添加されたアルミニウム合金
の場合、表面にＰｂやＢｉが露出した箇所において酸化
皮膜が形成されず、不均質で光沢のないアルマイト皮膜
しか得られないという問題がある。

【０００８】このような低融点金属を含有せずに切削性
を高めた非熱処理型アルミニウム合金は、特開昭６０−
１８４６５８号公報に提案されてはいるが、Ｐｂ、Ｂ
ｉ、Ｓｎ等の低融点金属を含有したアルミニウム合金に
比べて切削性が十分でなかった。

【０００９】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてな
されたもので、包括的にいえば、切削性と耐食性の双方
に優れるアルミニウム合金を得ること、また、リサイク
ル性を備え、均質なアルマイト皮膜を形成することので
きる切削性に優れたアルミニウム合金を得ることを目的
とする。個別具体的にいえば、従来の３０００系あるい
は５０００系非熱処理型アルミニウム合金と同程度の機
械的性質、冷間鍛造性、耐食性、及びリサイクル性を備
えるとともに、切削性が改善された非熱処理型アルミニ
ウム合金を得ること、従来のＡＡ６２６２合金と同等以
上の切削性を備え、より改善された耐食性を有する熱処
理型アルミニウム合金を得ること、を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するため鋭意研究を重ねた結果、従来切削性を向
上させる目的で添加されていたＰｂ、Ｂｉ、Ｓｎなどの
低融点金属を添加せず、リサイクル性を阻害しないＳｉ
及びＭｇなどを用いることで上記目的を達成できること
を見い出し、その知見を基に本発明を完成するに至っ
た。なお、以下に示すように、本願は強度レベルの異な
る２系統の非熱処理型アルミニウム合金に関する発明
（請求項１〜５と請求項６〜９）と、熱処理型アルミニ
ウム合金に関する発明（請求項１０〜１２）を包含す
る。

【００１１】［請求項１〜５の発明］この発明に関わる
切削性に優れる高耐食アルミニウム合金は、Ｓｉ：１．
５〜１２．０質量％、Ｍｇ：０．５〜６．０質量％、Ｔ
ｉ：０．０１〜０．１質量％をそれぞれ含有し、残部が
Ａｌ及び不可避不純物からなる。また、この発明に関わ
る切削性に優れる高耐食アルミニウム合金は、必要に応
じて、上記合金元素に加え、Ｍｎ：０．５〜２．０質
量％又はＣｕ：０．１〜１．０質量％のいずれか一方又
は双方を含有し、あるいは、Ｆｅ：０．５〜１．０質
量％、Ｃｒ：０．１〜０．５質量％、Ｚｒ：０．１〜
０．５質量％のうちいずれか１種以上を含有し、あるい
は、上記、の双方に挙げた元素を自由に組み合わ
せて含有する。

【００１２】上記切削性に優れる高耐食アルミニウム合
金は、鍛造性が優れるものの切削性が劣るため多くの機
械部品などへの適用ができなかった従来の３００３合金
や３００４合金と比較すると、強度、耐食性、及び冷間
鍛造性が同等で、切削性が著しく改善された非熱処理型
アルミニウム合金であり、低コストの冷間鍛造が可能
で、かつ複雑な切削加工が可能となる。そして、切粉の
分断性がよく、長い切粉による工具への切粉の巻き付き
等のトラブルが発生しない。また、切削性向上のためＰ
ｂ、Ｂｉ等の低融点金属を添加していないので、高耐食
であり熱脆性も生じ得ず、リサイクル性も阻害されてい
ない。なお、このアルミニウム合金は、常法に従って製
造することができ、例えば溶解、鋳造、均質化熱処理を
施した後押出加工を行い、この押出材を鍛造加工用の素
材とすることができる。

【００１３】次に、上記アルミニウム合金における各元
素の添加理由及び添加量の限定理由を説明する。

【００１４】Ｓｉ：１．５〜１２．０質量％Ｓｉはアルミニウム組織中にＳｉ系の化合物を形成し切
粉の分断性をよくし切削性を向上させる。これはＳｉ系
化合物が切粉を分断する起点となるためである。Ｓｉ添
加下限値はアルミニウム中での固溶限である１．５％を
越えていることが必要であり、Ｓｉによる効果を明確に
させるためには２．０％を越える添加が望ましく、さら
に４．０％以上の添加により顕著な効果を得ることがで
きる。従って、優れた切削性を得るとの観点からは、Ｓ
ｉは２．０〜１２．０（２．０を含まず）％、あるいは
４．０〜１２．０％とするのがよい。一方、Ｓｉの添加
上限は、粗大な初晶Ｓｉが生じ変形抵抗が増加すること
による押出性の低下や押出材の脆化を招かないために、
共晶点の１２．０％以下とする必要がある。特に押出性
が良好な６％以下が望ましい。

【００１５】Ｍｇ：０．５〜６．０質量％Ｍｇは歪硬化能を向上させるため切粉分断性を向上さ
せ、また固溶体化して素材の強度を高める効果がある。
Ｍｇ含有量が０．５％未満では十分その効果が得られ
ず、６．０％を越えて添加すると変形抵抗が増し押出性
が低下する。強度と良好な押出性を確保するとの観点か
ら、概ね１．０％以上、３．０％以下が好ましいが、専
ら押出加工時の変形抵抗を抑えて押出性を向上させると
の観点からすれば、１．０％未満、特に０．９％以下と
することで顕著な効果を得ることができる。従って、そ
の場合はＭｇは０．５〜１．０（１．０を含まず）％、
あるいは０．５〜０．９％とすればよい。

【００１６】Ｔｉ：０．０１〜０．１質量％Ｔｉは鋳造組織を微細化して機械的性質を安定化する。
しかし、Ｔｉ含有量が０．０１％未満ではその効果が得
られず、一方、０．１％を越えて添加してもその効果は
飽和する。

【００１７】Ｍｎ：０．５〜２．０質量％Ｍｎは固溶体化して素材の強度を高める効果があり、ま
た、歪硬化能を向上させるため切粉分断を助長する効果
を持つ。しかし、Ｍｎ含有量が０．５％未満では十分な
効果が得られず、一方、２．０％を越えて添加すると押
出性が低下する。特に強度と良好な押出性を確保すると
の観点から、０．７％以上、１．５％以下が望まれる。

【００１８】Ｃｕ：０．１〜１．０質量％Ｃｕは固溶体化して素材の強度を高めるとともに、歪硬
化能を向上させるため切粉分断も助長する効果を持ち、
Ｍｎに代えて又はＭｎとともに添加される。しかし、Ｃ
ｕ含有量が０．１％未満ではその効果に乏しく、一方、
１．０％を越えて添加すると耐食性が低下し、また押出
性も低下する。特に強度と良好な耐食性及び押出性を確
保するとの観点から、０．３％以上、０．８％以下が望
まれる。

【００１９】Ｆｅ：０．５〜１．０質量％、Ｃｒ：０．１〜０．５質量％、Ｚｒ：０．１〜０．５質量％Ｆｅ、Ｃｒ、ＺｒはそれぞれＡｌとの化合物を形成し、
切粉分断の起点となって切削性を向上させる。本発明に
おいてそれぞれ不可避不純物として下限値未満の含有が
許容されるが、下限値未満ではその効果が十分でなく、
一方、上限値を越えると粗大な化合物を生成し押出性が
低下する。

【００２０】また、上記アルミニウム合金の不可避不純
物としては、ＪＩＳＨ４０４０に規定する化学成分に準
じ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｎは各々０．０５質量％以下が許容
される。これらの低融点金属は多く含まれるとアルミニ
ウム合金の耐食性を劣化させるが、この範囲内であれば
その特性に影響を与えない。また、他の不可避不純物も
個々に０．０５質量％以下が許容される。

【００２１】［請求項６〜９の発明］この発明に関わる
切削性に優れる高耐食アルミニウム合金は、Ｓｉ：１．
５〜１２．０質量％、Ｍｇ：２．０〜６．０質量％をそ
れぞれ含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる。
また、この発明に関わる切削性に優れる高耐食アルミニ
ウム合金は、必要に応じて、上記合金元素に加え、Ｍ
ｎ：０．３〜１．２質量％、Ｔｉ：０．０１〜０．１質
量％のいずれか一方又は双方を含有し、あるいは、Ｆ
ｅ：０．５〜１．０質量％、Ｃｒ：０．１〜０．５質量
％、Ｚｒ：０．１〜０．５質量％のうちいずれか１種以
上を含有し、あるいは、上記、の双方に挙げた元
素を自由に組み合わせて含有する。

【００２２】上記切削性に優れる高耐食アルミニウム合
金は、冷間加工性が優れるものの切削性が劣るため多く
の機械部品などへの適用ができなかった従来の５０５２
合金や５０５６合金と比較すると、強度、耐食性、及び
冷間鍛造等の冷間加工性が同等で、切削性が著しく改善
された非熱処理型アルミニウム合金であり、複雑な切削
加工を可能とする合金である。そして、切粉の分断性が
よく、長い切粉による工具への切粉の巻き付き等のトラ
ブルが発生しない。また、切削性向上のためＰｂ、Ｂｉ
等の低融点金属を添加していないので、高耐食であり熱
脆性も生じ得ず、リサイクル性も阻害されていない。な
お、このアルミニウム合金は、常法に従って製造するこ
とができ、例えば溶解、鋳造、均質化熱処理を施した後
押出加工を行い、この押出材を切削加工用の素材とする
ことができる。

【００２３】次に、上記アルミニウム合金における各元
素の添加理由及び添加量の限定理由を説明する。

【００２４】Ｓｉ：１．５〜１２．０質量％Ｓｉはアルミニウム組織中にＳｉ系の化合物を形成し切
粉の分断性をよくし切削性を向上させる。これはＳｉ系
化合物が切削時に発生する切粉を分断する起点となるた
めである。Ｓｉ添加下限値はアルミニウム中での固溶限
である１．５％を越えていることが必要であり、Ｓｉに
よる効果を明確にさせるためには２．０％を越える添加
が望ましく、さらに４．０％以上の添加により顕著な効
果を得ることができる。従って、優れた切削性を得ると
の観点からは、Ｓｉは２．０〜１２．０（２．０を含ま
ず）％、あるいは４．０〜１２．０％とするのがよい。
一方、Ｓｉの添加上限は、粗大な初晶Ｓｉが生じ変形抵
抗が増加することによる押出性の低下や押出材の脆化を
招かないために、共晶点の１２．０％以下とする必要が
ある。特に押出性が良好な６％以下が望ましい。

【００２５】Ｍｇ：２．０〜６．０質量％Ｍｇは歪硬化能を向上させるため切粉分断性を向上さ
せ、また固溶体化して素材の強度を高める効果がある。
Ｍｇ含有量が２．０％未満では十分な効果が得られず、
６．０％を越えて添加すると変形抵抗が増し押出性が低
下する。特に強度と良好な押出性を確保するとの観点か
ら、２．５％以上、５．５％以下が望まれる。

【００２６】Ｔｉ：０．０１〜０．１質量％Ｔｉは鋳造組織を微細化して機械的性質を安定化する。
しかし、Ｔｉ含有量が０．０１％未満ではその効果が得
られず、一方、０．１％を越えて添加してもその効果は
飽和する。

【００２７】Ｍｎ：０．３〜１．２質量％Ｍｎは固溶体化して素材の強度を高める効果があり、ま
た、歪硬化能を向上させるため切粉分断を助長する効果
を持つ。しかし、Ｍｎ含有量が０．３％未満では十分な
効果が得られず、一方、１．２％を越えて添加すると押
出性が低下する。特に強度と良好な押出性を確保すると
の観点から、０．５％以上、１．０％以下が望まれる。

【００２８】Ｆｅ：０．５〜１．０質量％、Ｃｒ：０．１〜０．５質量％、Ｚｒ：０．１〜０．５質量％Ｆｅ、Ｃｒ、ＺｒはそれぞれＡｌとの化合物を形成し、
切粉分断の起点となって切削性を向上させる。本発明に
おいてそれぞれ不可避不純物として下限値未満の含有が
許容されるが、含有量がそれぞれ下限値未満ではその効
果が十分でなく、一方、上限値を越えると粗大な化合物
を生成し押出性が低下する。

【００２９】また、上記アルミニウム合金の不可避不純
物としては、ＪＩＳＨ４０４０に規定する化学成分に準
じ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｎは各々０．０５質量％以下が許容
される。これらの低融点金属は多く含まれるとアルミニ
ウム合金の耐食性を劣化させるが、この範囲内であれば
その特性に影響を与えない。また、他の不可避不純物も
個々に０．０５質量％以下が許容される。

【００３０】［請求項１０〜１２の発明］この発明に関
わる切削性に優れる高耐食アルミニウム合金は、Ｓｉ：
１．５〜１２．０質量％、Ｍｇ：０．２〜１．２質量
％、Ｃｕ：０．１５〜３．０質量％をそれぞれ含有し、
残部がＡｌ及び不可避不純物からなる。また、この発明
に関わる切削性に優れる高耐食アルミニウム合金は、必
要に応じて、上記合金元素に加え、Ｃｒ：０．０４〜
０．３５質量％又はＴｉ：０．００１〜０．０５質量％
のいずれか一方又は双方を含有する。

【００３１】上記切削性に優れる高耐食アルミニウム合
金の最大の特徴は、ＡＡ６２６２合金のようにＰｂ、Ｂ
ｉ、Ｓｎ等の低融点金属を添加せずに、切削性を向上さ
せていることである。このアルミニウム合金押出材は、
低融点金属を添加していないことからＡＡ６２６２合金
に比べ高耐食性であり、さらに、熱脆性も生じ得ず、リ
サイクル性も高い。そして、切粉の分断性がよく、長い
切粉による工具への切粉の巻き付き等のトラブルが発生
しない。なお、上記アルミニウム合金は、常法に従い、
例えば、溶解、鋳造、均質化処理を施した後押出加工を
行い、この押出材を溶体化、焼入れ、人工時効処理を施
し所定の強度を与えた後、切削加工に供することができ
る。

【００３２】次に、上記アルミニウム合金における各元
素の添加理由及び添加量の限定理由を説明する。

【００３３】Ｓｉ：１．５〜１２．０質量％Ｓｉはアルミニウム組織中にＳｉ系の化合物を形成さ
せ、切粉分断をよくし、切削性を向上させる。これはＳ
ｉ相が歪み伝播の起点となり、切削時に工具から受ける
歪の伝播速度を速くしているためである。よってＳｉ添
加下限値は、アルミニウム中での固溶限である１．５％
を越えていることが必要であり、Ｓｉによる効果を明確
にさせるためには２．０％を越える添加が望ましく、さ
らに４．０％以上の添加により顕著な効果を得ることが
できる。従って、優れた切削性を得るとの観点からは、
Ｓｉは２．０〜１２．０（２．０を含まず）％、あるい
は４．０〜１２．０％とするのがよい。一方、Ｓｉの添
加上限は、粗大な初晶Ｓｉが生じ変形抵抗が増加するこ
とによる押出性の低下や押出材の脆化を招かないため
に、共晶点の１２．０％以下とする必要があり、特に押
出生産性が良好な６％以下が望ましい。

【００３４】Ｍｇ：０．２〜１．２質量％ＭｇはＳｉとの共存によって熱処理時にＭｇ₂Ｓｉとな
って析出し、強度を高める効果がある。Ｍｇ含有量が
０．２％未満ではその効果が得られず、一方、１．２％
を越えて添加するとＭｇ単体の固溶強化により変形抵抗
が増加し押出性が低下する。強度と良好な押出性を確保
するとの観点から、概ね０．４％以上、１．０％以下が
好ましいが、専ら押出加工時の変形抵抗を抑えて押出性
を向上させるとの観点からすれば、１％未満、特に０．
９％以下とすることで顕著な効果を得ることができる。
従って、その場合はＭｇは０．２〜１．０（１．０を含
まず）％、あるいは０．２〜０．９％とすればよい。

【００３５】Ｃｕ：０．１５〜３．０質量％Ｃｕは熱処理により強度を高めるとともに、歪み硬化能
を向上させるため切粉分断を助長する。Ｃｕ含有量が
０．１５％未満ではその効果に乏しく、一方３．０％を
越えて添加すると耐食性が低下し、また押出性も低下す
る。特に強度と良好な耐食性及び押出性を確保するとの
観点から、０．２％以上、２．５％以下が望まれる。

【００３６】Ｃｒ：０．０４〜０．３５質量％Ｃｒは押出加工時の加工発熱過程での再結晶による強度
低下を抑える効果があるが、０．０４％未満ではその効
果がない。一方、０．３５％を越えて添加するとＡｌ−
Ｃｒ系の粗大な化合物を生成し押出材を脆化させる。特
に再結晶防止と押出材脆化を防止するとの観点から、
０．０７％以上、０．３％以下が望まれる。

【００３７】Ｔｉ：０．００１〜０．０５質量％Ｔｉは鋳造組織を微細化して機械的性質を安定化する。
しかし、Ｔｉ含有量が０．００１％未満ではその効果が
得られず、一方０．０５％を越えて添加してもそれ以上
微細化効果は向上しない。

【００３８】Ｆｅ：０．５〜１．０質量％Ｚｒ：０．１〜０．５質量％Ｆｅ、ＺｒはそれぞれＡｌと化合物を形成し、切粉の分
断の起点となって切削性を向上させるため、必要に応じ
て添加することができる。本発明合金においてそれぞれ
不可避不純物として下限値未満の含有が許容されるが、
下限値未満ではその効果が十分でなく、一方、上限値を
越えると粗大な化合物を生成し、押出性が低下する。

【００３９】また、上記アルミニウム合金の不可避不純
物としては、ＪＩＳＨ４０４０に規定する化学成分に準
じ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｎは各々０．０５質量％以下、Ｍｎ
は０．１５質量％以下が許容される。これらの成分は多
く含まれると上記アルミニウム合金の耐食性（Ｐｂ、Ｂ
ｉ、Ｓｎ）又は切削性（Ｍｎ）を劣化させるが、上記範
囲内であればこれらの特性に影響を与えない。

【００４０】［請求項１３の発明］この発明に関わるア
ルマイト処理用アルミニウム合金は、これまで述べた切
削性に優れる高耐食アルミニウム合金の用途を特定した
ものである。このアルミニウム合金の母材中に微細に分
散したＳｉやＳｉＭｇ₂は、従来の高切削性アルミニウ
ム合金中に分散するＰｂやＢｉと異なり、酸化皮膜の均
質な形成を妨げず、表面に均質で光沢のあるアルマイト
皮膜が形成された機械部品等を得ることができる。

【００４１】

【実施例】以下、本発明の実施例について、比較例と比
較して具体的に説明する。なお、［実施例１］は請求項
１〜５の発明に対応し、［実施例２］は請求項６〜９の
発明」に対応し、［実施例３］は請求項１０〜１２の発
明に対応し、［実施例４］は請求項１３の発明に対応す
る。

【００４２】［実施例１］表１〜表３に示した化学組成
の合金を溶解し半連続鋳造により１６０ｍｍ径の押出ビ
レットを作製し、５２０℃で４時間均質化熱処理を施し
た後、５００℃の押出温度で６０ｍｍ径に押し出した。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】

【表３】

【００４６】この押出材から押出方向に径２０ｍｍ×高
さ２０ｍｍの試験片を採取し、これを冷間で軸方向に据
込み鍛造し、側面に微小割れが発生する限界据込み率を
求め、各々の冷鍛性（据込み鍛造性）を下記の要領で評
価した。また、この押出材から高さ６０ｍｍの試験片を
切り出し、これを冷間で軸方向に据込み鍛造（限界据込
み率が５０％以上のものは５０％、限界据込み率が５０
％未満のものはその限界据込み率まで）し、その据込み
鍛造材を用いて各々の機械的性質、切削性及び耐食性を
下記の要領で測定した。なお、押出性を調べるため上記
押出では押出荷重を一定（６００トン）とし、押出速度
（押出材が出てくるときの速度）を計測し、各押出材の
押出性を下記の要領で評価した。

【００４７】冷鍛性；限界据込み率が５０％を越えると
き◎（優れている）、３０〜５０％のとき○（使用可能
である）、３０％未満のとき×（使用に耐えない）と評
価した。機械的性質；据込み鍛造材から据込み方向に垂直な方向
に径６ｍｍ、平行部長さ４０ｍｍの引張試験片を採取
し、その引張強さ、耐力、及び伸びを測定した。切削性；市販の高速度鋼製の４ｍｍ径ドリルを用い、回
転数１５００ｍｍ／分、送り速度３００ｍｍ／分の条件
にて切削し、ドリルへの巻き付き発生の有無を観察する
とともに、切粉分断性を調べるため切粉１００個当りの
重量を測定した。耐食性；７２時間のＣＡＳＳ試験（５％食塩水に塩化第
二銅を１００ｐｐｍ添加し、さらに酢酸にてｐＨ＝３に
調整した液を５０℃にて噴霧）による単位面積当りの重
量減少を測定した。押出性；押出速度の値が５ｍ／分より大のとき◎（優れ
ている）、２〜５ｍ／分のとき○（使用可能である）、
２ｍ／分より小のとき×（使用に耐えない）と評価し
た。

【００４８】これらの試験結果を表４〜表６に示す。こ
の発明の実施例に相当する合金１〜３２は、いずれも優
れた切削性と耐食性を示し、これを比較例の合金４５
（従来の３００３合金に相当）や合金４６（従来の３０
０４合金に相当）と比較すると、切削性において著しく
優れ、機械的性質や耐食性は同等であり、冷鍛性でもほ
ぼ同等である。また、押出材にはむしれや焼き付き痕は
なく表面性状は良好で、押出性の値も十分使用可能な範
囲内にある。

【００４９】

【表４】

【００５０】

【表５】

【００５１】

【表６】

【００５２】これに対し、比較例の合金３３〜４７は組
成がこの発明の範囲外の合金であり、いずれも何らかの
特性が実施例合金１〜３２に比べ劣っている。すなわ
ち、合金３３、３５、３７、３９は、それぞれＳｉ、Ｍ
ｇ、Ｃｕ、Ｍｎの含有量が不足のため切削性に劣る（切
粉の分断性が劣り、切粉の巻き付きがある）。合金３
４、３６、３８、４０、４２〜４４は、それぞれＳｉ、
Ｍｇ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｒが過剰なため押出
性と冷鍛性に劣り、合金３８は耐食性にも劣る。合金４
１はＴｉを有効量含有しないため、伸びが悪く冷鍛性に
劣る。また、従来の合金４５及び合金４６は切削性に劣
り、合金４６にＰｂ及びＢｉを添加してなる合金４７は
切削性は改善されたが、耐食性が悪くなっている。

【００５３】［実施例２］表７及び表８に示した化学組
成の合金を溶解し半連続鋳造により１６０ｍｍ径の押出
ビレットを作製し、５２０℃で４時間均質化熱処理を施
した後、５００℃の押出温度で６０ｍｍ径に押し出し
た。

【００５４】

【表７】

【００５５】

【表８】

【００５６】この押出材から［実施例１］と全く同じ要
領で試験片を採取し、かつ全く同じ要領で冷鍛性、機械
的性質、切削性、耐食性、押出性の測定及び評価を行っ
た。これらの試験結果を表９及び表１０に示す。この発
明の実施例に相当する合金４８〜６０は、いずれも優れ
た切削性と耐食性を示し、これを比較例の合金６９（従
来の５０５６合金に相当）、合金７０（従来の５０５２
合金に相当）及び合金７１（従来の５０８３合金に相
当）と比較すると、切削性において著しく優れ、機械的
性質や耐食性は同等であり、冷鍛性でもほぼ同等であ
る。また、押出材にはむしれや焼き付き痕はなく表面性
状は良好で、押出性の値も十分使用可能な範囲内にあ
る。

【００５７】

【表９】

【００５８】

【表１０】

【００５９】これに対し、比較例の合金６１〜７２は組
成がこの発明の範囲外の合金であり、いずれも何らかの
特性が実施例合金４８〜６０に比べ劣っている。すなわ
ち、合金６２、６４はそれぞれＳｉ、Ｍｇの含有量が不
足のため切削性に劣る（切粉の分断性が劣り、切粉の巻
き付きがある）。合金６１、６３、６５〜６８はそれぞ
れＳｉ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｒが過剰なため押
出性と冷鍛性に劣り、合金６５は耐食性にも劣る。ま
た、従来の合金６９、合金７０及び合金７１は切削性に
劣り、合金６９にＰｂ及びＢｉを添加してなる合金７２
は切削性は改善されたが、耐食性が悪くなっている。

【００６０】［実施例３］表１１及び表１２に示した化
学組成の合金を溶解し半連続鋳造により１６０ｍｍ径の
押出ビレットを作製し、４７５℃で４時間均質化熱処理
を施した後、５００℃の押出温度で６０ｍｍ径に押し出
し、これを５２０℃で１時間溶体化処理して水中に焼入
れた。さらに１７０℃で６時間の人工時効処理を施して
供試材とし、各々の機械的性質、切削性及び耐食性を下
記の要領で測定及び評価を行った。

【００６１】

【表１１】

【００６２】

【表１２】

【００６３】機械的性質；押出方向に採取したＪＩＳ４
号試験片を用い、ＪＩＳＺ２２４１に規定する金属材料
試験方法に準じ、引張強さ、耐力、及び伸びを測定し
た。切削性、耐食性、押出性；［実施例１］と同じ要領。

【００６４】これらの試験結果を表１３及び表１４に示
す。この発明の実施例に相当する合金７３〜９８は、い
ずれも優れた切削性と耐食性を示し、これを比較例合金
１０５（従来のＡＡ６２６２合金に相当）と比較する
と、耐食性に優れ、切削性でも同等ないし優れている。
また、押出材にはむしれや焼き付き痕はなく表面性状は
良好で、押出性と機械的性質の値も十分使用可能な範囲
内にある。

【００６５】

【表１３】

【００６６】

【表１４】

【００６７】これに対し、比較例合金９９〜１０５は組
成がこの発明の範囲外の合金であり、いずれも何らかの
特性が実施例合金７３〜９８に比べ劣っている。すなわ
ち、合金１００、１０１はＳｉ量が不足のため切削性に
劣り（切粉の分断性が劣り、切粉の巻き付きがある）、
合金１０４はＣｕ量が過剰のため耐食性に劣り、合金１
０５（ＡＡ６２６２相当）はＰｂ、Ｂｉを含有するため
さらに耐食性が劣る。また、合金９９はＳｉ量が過剰の
ため、合金１０２はＭｇ量が過剰のため、合金１０３は
Ｃｒ量が過剰のため、合金１０４はＣｕが過剰なため、
合金１０６はＦｅが過剰なため、合金１０７はＺｒが過
剰なため、それぞれ押出性に劣る。

【００６８】［実施例４］実施例１〜３の供試材の表面
を研磨したのち硫酸アルマイトを施し、酸化皮膜の厚さ
を１０μｍにして表面の光沢を観察した。表面の光沢が
優れているものを◎、劣るものを×と評価し、その結果
を表４〜６、９、１０、１３、１４に併せて記載した。
本発明の実施例に相当する合金は、いずれも表面の光沢
が優れアルマイト処理性に優れている。

【００６９】

【発明の効果】このように、本発明に関わるアルミニウ
ム合金（請求項１〜５）は、Ｐｂ、Ｂｉ等の低融点金属
を使用していないにも関わらず、従来の３００３合金や
３００４合金に比べて切削性が著しく優れ、機械的性
質、耐食性、冷間鍛造性、押出性についてもほぼ同等で
優れる非熱処理型合金である。また、本発明に関わるア
ルミニウム合金（請求項６〜９）は、Ｐｂ、Ｂｉ等の低
融点金属を使用していないにも関わらず、従来の５０５
６合金、５０５２合金及び５０８３合金に比べて切削性
が著しく優れ、機械的性質、耐食性、冷間鍛造性、押出
性についてもほぼ同等で優れる非熱処理型合金である。
そして、いずれも長い切粉による工具への切粉の巻き付
き等のトラブルも発生せず、冷間鍛造の採用及び熱処理
の省略により工程の低コスト化を達成できるものであ
り、さらにリサイクル性にも難がないことから、工業的
価値が極めて大きいものである。

【００７０】一方、本発明に関わるアルミニウム合金
（請求項１０〜１２）は、耐食性及び切削性について従
来技術のＡＡ６２６２合金を凌駕する。そして、長い切
粉による工具への切粉の巻き付き等のトラブルも発生し
ないため、特に自動工作機械を用いた無人運転で作成さ
れる機械部品用素材として適しており、加えて低融点金
属に起因する熱脆性も生じ得ず、リサイクル性も高いの
で、ＡＡ６２６２合金が用いられていた各用途に適用で
きる切削性に優れた高耐食アルミニウム合金として工業
的価値がきわめて大きいものである。また、上記アルミ
ニウム合金（請求項１〜１２）は、ＰｂやＢｉを添加す
ることなく切削性を高めていることから、アルマイト処
理性に優れ、均質で光沢のあるアルマイト皮膜を形成す
ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｓｉ：１．５〜１２．０質量％、Ｍｇ：
０．５〜６．０質量％、Ｔｉ：０．０１〜０．１質量％
をそれぞれ含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からな
ることを特徴とする切削性に優れる高耐食アルミニウム
合金。
【請求項２】Ｓｉ：１．５〜１２．０質量％、Ｍｇ：
０．５〜１．０（１．０を含まず）質量％、Ｔｉ：０．
０１〜０．１質量％をそれぞれ含有し、さらに、Ｍｎ：
０．５〜２．０質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避
不純物からなることを特徴とする切削性に優れる高耐食
アルミニウム合金。
【請求項３】Ｓｉ：２．０〜１２．０（２．０を含ま
ず）質量％、Ｍｇ：０．５〜６．０質量％、Ｔｉ：０．
０１〜０．１質量％をそれぞれ含有し、さらに、Ｍｎ：
０．５〜２．０質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避
不純物からなることを特徴とする切削性に優れる高耐食
アルミニウム合金。
【請求項４】さらに、Ｃｕ：０．１〜１．０質量％を
含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
載された切削性に優れる高耐食アルミニウム合金。
【請求項５】さらに、Ｆｅ：０．５〜１．０質量％、
Ｃｒ：０．１〜０．５質量％、Ｚｒ：０．１〜０．５質
量％のうちいずれか１種以上を含有することを特徴とす
る請求項１〜４のいずれかに記載された切削性に優れる
高耐食アルミニウム合金。
【請求項６】Ｓｉ：１．５〜１２．０質量％、Ｍｇ：
２．０〜６．０質量％をそれぞれ含有し、残部がＡｌ及
び不可避不純物からなることを特徴とする切削性に優れ
る高耐食アルミニウム合金。
【請求項７】Ｓｉ：２〜１２．０（２を含まず）質量
％、Ｍｇ：２．０〜６．０質量％をそれぞれ含有し、さ
らに、Ｍｎ：０．３〜１．２質量％を含有し、残部がＡ
ｌ及び不可避不純物からなることを特徴とする切削性に
優れる高耐食アルミニウム合金。
【請求項８】さらに、Ｔｉ：０．０１〜０．１質量％
を含有することを特徴とする請求項７に記載された切削
性に優れる高耐食アルミニウム合金。
【請求項９】さらに、Ｆｅ：０．５〜１．０質量％、
Ｃｒ：０．１〜０．５質量％、Ｚｒ：０．１〜０．５質
量％のうちいずれか１種以上を含有することを特徴とす
る請求項６〜８のいずれかに記載された切削性に優れる
高耐食アルミニウム合金。
【請求項１０】Ｓｉ：１．５〜１２．０質量％、Ｍ
ｇ：０．２〜１．２質量％、Ｃｕ：０．１５〜３．０質
量％をそれぞれ含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物か
らなることを特徴とする切削性に優れる高耐食アルミニ
ウム合金。
【請求項１１】さらに、Ｃｒ：０．０４〜０．３５質
量％を含有することを特徴とする請求項１０に記載され
た切削性に優れた高耐食アルミニウム合金。
【請求項１２】さらに、Ｔｉ：０．００１〜０．０５
質量％を含有することを特徴とする請求項１０又は１１
に記載された切削性に優れる高耐食アルミニウム合金。
【請求項１３】請求項１〜１２のいずれかに記載され
た化学組成を有するアルマイト処理用アルミニウム合
金。