(57)【要約】【課題】Ａ６０６３合金で構成され、且つ高い光輝性を有するアルミニウム形材を提供する。【解決手段】本発明のアルミニウム形材１０は、Ｓｉの含有量が０．２０重量％以上０．５３質量％以下であり、Ｆｅの含有量が０．１８重量％以下であり、Ｃｕの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｍｎの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｍｇの含有量が０．４５重量％以上０．９重量％以下であり、Ｃｒの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｚｎの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｔｉの含有量が０．０４重量％以下であり、且つ残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、アルミニウム基材１２と、アルミニウム基材１２の表面１３に形成されたアルマイト皮膜２２と、を備える。表面１３にアルミニウム基材１２の長手方向に沿ってヘアライン１６が複数形成されている。アルマイト皮膜２２の厚みは、４μｍ以上１０μｍ以下である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉの含有量が０．２０重量％以上０．５３質量％以下であり、Ｆｅの含有量が０．１８重量％以下であり、Ｃｕの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｍｎの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｍｇの含有量が０．４５重量％以上０．９重量％以下であり、Ｃｒの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｚｎの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｔｉの含有量が０．０４重量％以下であり、且つ残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、
アルミニウム基材と、
前記アルミニウム基材の基材表面に形成されたアルマイト皮膜と、を備え、
前記基材表面に前記アルミニウム基材の長手方向に沿ってヘアラインが複数形成され、
前記アルマイト皮膜の厚みは４μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とするアルミニウム形材。
【請求項２】
Ｌ＊値が２０．７以下である、
請求項１に記載のアルミニウム形材。
【請求項３】
前記ヘアラインの算術平均粗さは０．０６μｍ以上であり、
前記ヘアラインの最大高さ粗さは０．６３μｍ以上であり、
前記ヘアラインの断面曲線要素の平均長さは０．３μｍ以下である、
請求項１に記載のアルミニウム形材。
【請求項４】
Ｓｉの含有量が０．２０重量％以上０．５３重量％以下であり、Ｆｅの含有量が０．１８重量％以下であり、Ｃｕの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｍｎの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｍｇの含有量が０．４５重量％以上０．９重量％以下であり、Ｃｒの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｚｎの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｔｉの含有量が０．０４重量％以下であり、且つ残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金ビレットを鋳造する鋳造工程と、
前記アルミニウム合金ビレットを押出成形してアルミニウム原材を形成する押出工程と、
前記アルミニウム原材の原材表面を研磨する研磨工程と、
研磨された前記原材表面に前記アルミニウム原材の長手方向に沿ってヘアラインを複数形成するヘアライン形成工程と、
前記ヘアラインが形成された前記アルミニウム原材を陽極酸化処理し、アルミニウム基材の基材表面に厚みが４μｍ以上１０μｍ以下のアルマイト皮膜を形成する表面処理工程と、
を備えることを特徴とするアルミニウム形材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム形材及びアルミニウム形材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サッシ等の建築材料として、金属製の形材が広く用いられている。近年では、サッシ等に高級感が求められ、建築材料として例えばステンレス形材が用いられている。
【０００３】
ステンレス形材は光輝性に優れているが、形材の材料となるステンレスのコストは高い。そのため、ステンレス形材に代わり、低コストで製造可能な形材が求められていた。低コストで製造可能な形材として、アルミニウム合金製のアルミニウム形材が挙げられる。
【０００４】
アルミニウム形材は、通常、アルミニウム合金のビレットを押出成形し、押出成形後に得られるアルミニウム原材を陽極酸化処理することによって、製造される。陽極酸化処理は、アルミニウム形材の耐食性や耐摩耗性を高めるために行われる。アルミニウム原材に陽極酸化処理を施すと、アルミニウム原材の表層に酸化皮膜が形成される。酸化皮膜は、アルマイト皮膜とも呼ばれている。
【０００５】
アルマイト皮膜には、アルミニウム合金に含まれる不純物が析出する。典型的な不純物としては、鉄（Ｆｅ）、シリコン（Ｓｉ）等が挙げられる。アルマイト皮膜中に不純物が析出することによって、アルミニウム形材の見た目にくもりが生じ、光輝性が低下する懸念があった。
【０００６】
アルミニウム形材の光輝性を高めるために、アルミニウム合金のＦｅ含有量を低くする対応策が提案されている。特許文献１には、光輝性を向上させることを目的に製造されたアルミニウム合金が開示されている。特許文献１のアルミニウム合金は、マグネシウム（Ｍｇ）：０．３５〜０．４５質量％、Ｓｉ：０．３５〜０．４５質量％、銅（Ｃｕ）：０．１６〜０．２５質量％を含有している。特許文献１のアルミニウム合金では、Ｍｇ含有量とＳｉ含有量の比率（Ｍｇ含有量％／Ｓｉ含有量％）を０．８０〜１．２０とし、不純物としてのＦｅを０．１０％質量以下、その他不可避的不純物を総量で０．０５％質量以下としている。特許文献１のアルミニウム合金には、粒径０．５〜３μｍのＭｇ２Ｓｉ化合物が３００〜１５００個／ｍｍ２存在する。
【０００７】
一方、アルマイト皮膜が厚い場合、アルマイト皮膜の透明性が低下することによって、アルミニウム形材の光輝性が低下する懸念があった。特許文献２には、尖端及びシャープなくぼみを有する表面を備える金属基質と金属基質の表面に配置された酸化物層（アルマイト皮膜）とを備える部品が開示されている。特許文献２のアルマイト皮膜の厚みは、１０μｍ〜２０μｍである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−２５１９３号公報
【特許文献２】特開２０１４−５８７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
日本工業規格（以下、ＪＩＳと記載する）で規格化されて広く使われているアルミニウム合金として、Ａ６０６３のアルミニウム合金（以下、Ａ６０６３合金と記載する）が挙げられる。特許文献１に記載されているアルミニウム合金では、Ａ６０６３合金とは異なりＣｕの含有量が多い。特許文献１に記載されているようにアルミニウム合金のＦｅ含有量を０．１０質量％以下に抑えるためには、高純度のアルミニウム原料が必要になる。そのため、特許文献１に記載されているアルミニウム合金を用いてアルミニウム形材を製造すると、製造コストが高くなるという問題があった。
【００１０】
特許文献２に記載されている部品では、アルマイト皮膜の厚みが１０μｍ〜２０μｍの範囲に制限されているが、アルミニウム合金の成分量が制御されていないので、十分な光輝性が得られない虞があった。
【００１１】
本発明は、Ａ６０６３合金で構成され、且つ高い光輝性を有するアルミニウム形材及びアルミニウム形材の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のアルミニウム形材は、Ｓｉの含有量が０．２０重量％以上０．５３質量％以下であり、Ｆｅの含有量が０．１８重量％以下であり、Ｃｕの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｍｎの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｍｇの含有量が０．４５重量％以上０．９重量％以下であり、Ｃｒの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｚｎの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｔｉの含有量が０．０４重量％以下であり、且つ残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、アルミニウム基材と、前記アルミニウム基材の基材表面に形成されたアルマイト皮膜と、を備え、前記基材表面に前記アルミニウム基材の長手方向に沿ってヘアラインが複数形成され、前記アルマイト皮膜の厚みは４μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
本発明のアルミニウム形材では、Ｌ＊値が２０．７以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明のアルミニウム形材では、前記ヘアラインの算術平均粗さは０．０６μｍ以上であり、前記ヘアラインの最大高さ粗さは０．６３μｍ以上であり、前記ヘアラインの断面曲線要素の平均長さは０．３μｍ以下であるあることが好ましい。
【００１５】
本発明のアルミニウム形材の製造方法は、Ｓｉの含有量が０．２０重量％以上０．５３重量％以下であり、Ｆｅの含有量が０．１８重量％以下であり、Ｃｕの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｍｎの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｍｇの含有量が０．４５重量％以上０．９重量％以下であり、Ｃｒの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｚｎの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｔｉの含有量が０．０４重量％以下であり、且つ残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金ビレットを鋳造する鋳造工程と、前記アルミニウム合金ビレットを押出成形してアルミニウム原材を形成する押出工程と、前記アルミニウム原材の原材表面を研磨する研磨工程と、研磨された前記原材表面に前記アルミニウム原材の長手方向に沿ってヘアラインを複数形成するヘアライン形成工程と、前記ヘアラインが形成された前記アルミニウム原材を陽極酸化処理し、アルミニウム基材の基材表面に厚みが４μｍ以上１０μｍ以下のアルマイト皮膜を形成する表面処理工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、Ａ６０６３合金で構成され、且つ高い光輝性を有するアルミニウム形材及びアルミニウム形材の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態のアルミニウム形材の斜視図である。
【図２】図１に示すアルミニウム形材の一部分を長手方向に直交する面で切断して長手方向に沿って見た断面図である。
【図３】本発明の一実施形態のアルミニウム形材の製造方法を説明するための図であり、アルミニウム原材の斜視図である。
【図４】図３に示すアルミニウム原材の一部分を長手方向に直交する面で切断して長手方向に沿って見た断面図である。
【図５】本発明の一実施形態のアルミニウム形材の製造方法を説明するための図であり、ヘアラインを形成した後のアルミニウム原材の一部分を長手方向に直交する面で切断して長手方向に沿って見た断面図である。
【図６】本発明の一実施形態のアルミニウム形材の製造方法を説明するための図であり、ヘアラインを形成した後のアルミニウム原材の一部分にアルマイト皮膜が形成される様子を長手方向に直交する面で切断して長手方向に沿って見た断面図である。
【図７】実施例で試作したアルミニウム形材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のアルミニウム形材及びアルミニウム形材の製造方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
［アルミニウム形材の構成］
始めに、本発明の一実施形態のアルミニウム形材の構成を説明する。
図１は、本発明の一実施形態のアルミニウム形材１０の斜視図である。図１に示すように、アルミニウム形材１０は、所定の方向（以下、長手方向Ｌという）に沿って延び、所定の断面形状を有する。アルミニウム形材１０の用途は、例えばサッシの枠や建築材料であるが、Ａ６０６３合金を適用可能な用途を広く含む。アルミニウム形材１０の所定の断面形状は、用途に応じて適切に設計され、特に限定されない。
【００２０】
図２は、アルミニウム形材１０の一部分１９を長手方向Ｌに直交する不図示の面で切断して長手方向Ｌに沿って見た断面図である。図２に示すように、アルミニウム形材１０は、アルミニウム基材１２と、アルミニウム基材１２の表面（基材表面）１３に形成されたアルマイト皮膜２２と、を有する。
【００２１】
アルミニウム形材１０は、少なくともＪＩＳのＡ６０６３の規格を満たす。つまり、アルミニウム形材１０では、Ｓｉの含有量が０．２０重量％以上０．６質量％以下であり、Ｆｅの含有量が０．３５重量％以下であり、Ｃｕの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｍｎの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｍｇの含有量が０．４５重量％以上０．９重量％以下であり、Ｃｒの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｚｎの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｔｉの含有量が０．１０重量％以下であり、且つ、残部はＡｌ及び不可避的不純物からなる。前述のＡ６０６３の規格で下限値が規定されていないＦｅ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｔｉのそれぞれの含有量の下限値は、基本的に０．００重量％とする。
【００２２】
但し、アルミニウム形材１０の光輝性を高めるために、アルミニウム形材１０のＦｅ含有量は、０．００重量％以上０．１８重量％以下である。アルミニウム形材１０のＦｅ含有量が０．１８重量％を超えると、アルマイト皮膜２２が白濁し、アルミニウム形材１０の光輝性が低下する虞がある。
【００２３】
本発明では、アルミニウム形材１０の光輝性の指標として、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系におけるＬ＊値を用いる。Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系は、国際照明委員会（以下、ＣＩＥと記載する）による表色系の基準の１つである。光輝性の評価基準として、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系を採用することによって、アルミニウム形材１０の使用者や観察者の眼に近い色差を表すことができる。Ｌ＊値は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系において明るさの軸上の値を表している。Ｌ＊値が相対的に小さいと、光輝性が高いといえる。Ｌ＊値が相対的に大きいと、光輝性は低いといえる。単に「光輝性が高い」という場合は、アルミニウム形材の外観の光輝性が観察者から見てステンレス形材の外観の光輝性と同等であると判断し得る範囲にアルミニウム形材のＬ＊値が設定されていることを意味する。なお、本発明者の鋭意検討により、アルミニウム形材１０のＬ＊値が２０．７以下であると、光輝性が高まり、美観性及び意匠性に優れた外観が得られることが確認されている。
【００２４】
アルミニウム形材１０のＬ＊値は、例えば分光測色計ＣＭ−Ｍ６（販売元；コニカミノルタジャパン株式会社）を用いて測定できる。分光側色計ＣＭ−Ｍ６を用いた場合、表面１３と平行な基準面（図示略）に直交する直交面（図示略）に対して１種類の入射角４５°でアルミニウム形材１０に入射した後に反射した光を６種類の受光角-１５°，１５°，２５°，４５°，７５°，１１０°で受光し、各受光角におけるＬ＊値、を測定できる。６種類の受光角は、直交面に対して光の入射側とは反対側において直交面に対して４５°をなす角度を０°とし、受光角０°に対して直交面に近づく向きを正（＋）にとり、受光角０°に対して直交面から遠ざかる向きを負（−）にとった場合の角度を表す。以下では、特筆しない限り、アルミニウム形材１０のＬ＊値は、受光角１１０°で測定した値を表す。なお、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系のａ＊値、ｂ＊値は、アルミニウム形材１０やステンレス形材の光輝性、外観に影響しないので、考慮しなくてよい。
【００２５】
Ｓｉ，Ｔｉは、Ｆｅとともに、アルマイト皮膜２２の白濁の原因と考えられる。アルマイト皮膜２２の白濁を抑え、アルミニウム形材１０の光輝性を高めるために、アルミニウム形材１０のＳｉ含有量及びＴｉ含有量はそれぞれ、０．２０重量％以上０．５３重量％以下、０．００重量％以上０．０４重量％以下である。つまり、アルミニウム形材１０のＦｅ含有量、Ｓｉ含有量及びＴｉ含有量が全て上述の所定の範囲内であることによって、アルミニウム形材１０の優れた光輝性が発揮される。また、アルミニウム形材１０のＣｕ含有量が０．０３重量％以下としても、アルミニウム形材１０の光輝性を高く保し、且つ高価なＣｕの使用量を抑えてアルミニウム形材１０の製造コストを抑えることができる。
【００２６】
アルミニウム基材１２は、長手方向Ｌに沿って延び、アルミニウム形材１０と同様の断面形状を有する。アルミニウム基材１２の厚みは、例えば１ｍｍ〜３ｍｍの間で調整されるが、アルミニウム形材１０の用途に合わせて適切に設計されている。アルミニウム基材１２は、Ａ６０６３合金を基に構成されている。
【００２７】
表面１３には、長手方向Ｌに沿ってヘアライン１６が複数形成されている。ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（２０１３）の規定にある指標を用いて評価すると、ヘアライン１６の算術平均粗さＲａは、０．０６μｍ以上であることが好ましい。ヘアライン１６の最大高さ粗さＲｚは、０．６３μｍ以上であることが好ましい。ヘアライン１６の断面曲線要素の平均長さＲＳｍは、０．３μｍ以下であることが好ましい。
【００２８】
表面１３は、アルミニウム基材１２の表面のうち、外側に露出する表面を意味する。図１において、外側とは、アルミニウム形材１０の用途において、使用者や観察者の視界に入る側を意味する。逆に、内側とは、アルミニウム形材１０の用途において、使用者や観察者の視界から隠れる側を意味する。アルミニウム形材１０の耐食性や耐摩耗性を高めるためには、表面１３及びアルミニウム基材１２の内側の表面１４に、アルマイト皮膜２２が形成されていることが好ましい。言い換えれば、少なくとも表面１３には、ヘアライン１６及びアルマイト皮膜２２が形成されている。表面１４には、少なくともアルマイト皮膜２２が形成され、必要に応じてヘアライン１６が形成されていることが好ましい。
【００２９】
アルマイト皮膜２２は、アルミニウム形材１０の耐食性や耐摩耗性を高めるために、少なくとも表面１３を含むアルミニウム基材１２の表面に陽極酸化処理を施すことによって形成される。図２に示すように、アルマイト皮膜２２には、アルミニウム形材１０に含まれる複数の不純物の一部が析出している。図２では、アルマイト皮膜２２に析出し、且つアルマイト皮膜２２の白濁及びアルミニウム形材１０の光輝性に対する影響が大きいＦｅ５１、Ｓｉ５２、Ｔｉ５３のみを示し、Ｆｅ５１、Ｓｉ５２及びＴｉ５３以外の不純物を省略している。
【００３０】
アルマイト皮膜２２は、多孔質皮膜である。アルマイト皮膜２２には、アルマイト皮膜２２の外側の表面２３に開口する微細孔が複数形成されている。図２では、微細孔を省略している。微細孔には、着色用の金属や金属化合物等が存在する。金属や金属化合物は、特定の物質に限定されない。
【００３１】
アルミニウム形材１０のＦｅの含有量を０．１８重量％以下としたうえで光輝性を高めるために、アルマイト皮膜２２の厚みは、４μｍ以上１０μｍ以下になっている。アルマイト皮膜２２の厚みが４μｍより薄くなると、アルミニウム形材１０の耐食性や耐摩耗性が不足し、アルミニウム形材１０を所望の用途に使えなくなる虞がある。つまり、アルマイト皮膜２２の厚みが４μｍより薄くなると、Ａ６０６３合金に基づくアルミニウム形材として基本的に求められる耐食性が得られない場合がある。アルマイト皮膜２２の厚みが１０μｍより増すと、アルマイト皮膜２２のＦｅ５１に起因する白濁が顕著になり、アルミニウム形材１０の光輝性が低下する虞がある。
【００３２】
アルミニウム形材１０の耐候性及び意匠性を高めるために、表面２３に、不図示の塗膜が設けられていてもよい。
【００３３】
［アルミニウム形材の製造方法］
次いで、本発明の一実施形態のアルミニウム形材の製造方法を説明する。
本実施形態のアルミニウム形材の製造方法は、鋳造工程、押出工程、研磨工程、ヘアライン形成工程、表面処理工程を備える。本実施形態のアルミニウム形材の製造方法によって、図１及び図２に示すアルミニウム形材１０を製造できる。
【００３４】
鋳造工程では、Ｓｉの含有量が０．２０重量％以上０．５３重量％以下であり、Ｆｅの含有量が０．１８重量％以下であり、Ｃｕの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｍｎの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｍｇの含有量が０．４５重量％以上０．９重量％以下であり、Ｃｒの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｚｎの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｔｉの含有量が０．０４重量％以下であり、且つ残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金ビレット（図示略）を鋳造する。アルミニウム合金ビレットの鋳造方法は、基本的に、従来のＡ６０６３合金の鋳造方法と同様である。但し、アルミニウム合金ビレットの原料であるアルミニウム地金を溶解させて添加金属（即ち、Ａ６０６３合金に添加される不純物の金属）を配合及び調整する際に、Ｆｅの含有量、Ｓｉの添加量及びＴｉの添加量をそれぞれ、溶解炉内のアルムニウム合金全体に対して０．００重量％以上０．１８重量％以下、０．２０重量％以上０．５３重量％以下、０．００重量％以上０．０４重量％以下とする。このことによって、ＪＩＳのＡ６０６３の規格を満たし、且つＦｅ，Ｓｉ，Ｔｉの含有量が前述の所定の範囲内であるアルミニウム合金ビレットを鋳造できる。アルミニウム合金ビレットの形状は、例えば円柱状や、環状の断面を有する筒状であるが、次に行う押出工程において押出成形するために必要な太さや長さに合わせて適切に調整される。
【００３５】
押出工程では、鋳造工程で得られたアルミニウム合金ビレットを押出成形し、図３及び図４に示すアルミニウム原材３０を形成する。図３は、アルミニウム原材３０の斜視図である。図４は、アルミニウム原材３０の一部分３９を長手方向Lに直交する不図示の面で切断して長手方向Ｌに沿って見た断面図である。アルミニウム原材３０は、アルマイト皮膜２２が形成される前のアルミニウム形材である。アルミニウム形材１０と同様に長手方向Ｌに沿って延び、アルミニウム形材１０と同じ断面形状を有する。
【００３６】
押出工程では、アルミニウム合金ビレットを所定の温度に加熱し、アルミニウム形材１０の断面形状と同一の形状で形成された金型に高い圧力で押し出す。所定の温度は、例えば４００℃以上５００℃以下であるが、適切に調整すればよい。続いて、金型から押出成形されたアルミニウム原材３０を室温まで冷却する。この後、アルミニウム原材３０を例えば１５０℃以上２５０℃以下の温度で１時間以上１０時間以下、時効処理してもよい。
【００３７】
研磨工程では、アルミニウム原材３０の表面（原材表面）３３を研磨する。表面３３の研磨方法は、アルミニウム形材１０の光輝性を高めることが可能であれば特定の方法に限定されない。
【００３８】
アルミニウム形材１０の光輝性を高めるためには、研磨後の表面３３の光沢度が６６０（％）以上９００（％）以下であることが好ましい。前述の光沢度は、ＪＩＳの規格に準拠し、表面３３に対する入射角を６０°として測定される鏡面光沢度を意味する。研磨後の表面３３の光沢度が６６０（％）より低くなると、アルミニウム形材１０の外観の意匠性が低下する虞がある。研磨後の表面３３の光沢地が９００（％）より高くなると、アルミニウム形材１０の光沢がステンレス形材と同程度の光沢に比べて過剰に高まり、研磨工程に無駄が生じて製造効率が低下する虞がある。また、研磨後の表面３３の光沢度が６６０（％）以上９００（％）以下と高いことによって、次のヘアライン工程を行う際に表面３３の光沢度が低下してもアルミニウム形材１０の光輝性が高く保持される。研磨後の表面３３の光沢度は、例えば、高光沢グロスチェッカーＩＧ−４１０（販売元；株式会社堀場製作所）を用いて測定できる。
【００３９】
ヘアライン形成工程では、図５に示すように、研磨された表面３３に、長手方向Ｌに沿ってヘアライン１６を複数形成する。ヘアライン１６の形成方法は、幅方向Ｗにおけるヘアライン１６の中心同士の間隔及びヘアライン１６の深さを前述のように適切に設計された間隔及び深さにできれば、特定の方法に限定されない。
【００４０】
表面処理工程では、ヘアライン１６が形成されたアルミニウム原材３０を陽極酸化処理し、図１に示すように表面１３に厚みが４μｍ以上１０μｍ以下のアルマイト皮膜２２を形成する。アルミニウム原材３０の陽極酸化処理は、アルミニウム原材３０を陽極として硫酸浴中で電気分解をすることによって行うことができる。電気分解時の条件は、適宜設定すればよい。このようにアルミニウム原材３０を電気分解すると、表面３３から酸素が発生すると共に、この酸素とＡｌが結合し、図６に示すように酸化アルミニウムを主体とするアルマイト皮膜２２が表面３３の内側に成長する。アルマイト皮膜２２の成長に伴い、アルミニウム原材３０からＦｅ５１、Ｓｉ５２、Ｔｉ５３等の不純物がアルマイト皮膜２２の内部に析出し、散在する。
【００４１】
本実施形態のアルミニウム形材の製造方法では、アルミニウム形材１０の外観をステンレス形材の外観に近づけると共に耐候性を高め、屋外使用時に紫外線による変退色を防ぐため、表面処理工程におけるアルマイト皮膜２２の形成後に、電解着色及び電着塗装を行ってもよい。
電解着色を行う際は、外側のＬ＊値が２０．７以下になるように適切に設定すればよい。
【００４２】
上述の各工程を行うことによって、アルミニウム形材１０を製造できる。
【００４３】
以上説明した本実施形態のアルミニウム形材１０は、ＪＩＳのＡ６０６３の規定を満たすＡ６０６３合金で構成されている。Ａ６０６３の規格では、Ｆｅ含有量が０．３５重量％以下とされているが、アルマイト皮膜の厚みが１０μｍを超え、Ｆｅ含有量が０．１８重量％を超えると、アルマイト皮膜が白濁し、アルミニウム形材の光輝性が低下する虞がある。本実施形態のアルミニウム形材１０では、アルミニウム形材１０のＦｅ含有量、Ｓｉ含有量、Ｔｉ含有量はそれぞれ、０．１８重量％以下、０．２０重量％以上０．５３重量％以下、０．０４重量％以下である。アルミニウム形材１０は、アルミニウム基材１２とアルマイト皮膜２２とを備えている。アルマイト皮膜２２の厚みは、４μｍ以上１０μｍ以下である。このようにＡ６０６３合金におけるＦｅ，Ｓｉ，Ｔｉの各含有量とアルマイト皮膜２２の厚みが好適な範囲内に収まっていることによって、アルマイト皮膜２２に存在するＦｅ５１，Ｓｉ５２，Ｔｉ５３の量を抑え、アルマイト皮膜２２の白濁を効果的に抑制できる。そのため、アルミニウム形材１０のＬ＊値が２０．７以下になり、アルミニウム形材１０の光輝性を高めることができ、従来のステンレス形材と同等又はステンレス形材以上の光輝性を得ることができる。
【００４４】
本実施形態のアルミニウム形材１０のＬ＊値は２０．７以下であるので、ステンレス形材と同等又はステンレス形材以上の優れた光輝性及び外観を得ることができる。
【００４５】
本実施形態のアルミニウム形材１０では、ヘアライン１６の算術平均粗さＲａは、０．０６μｍ以上であり、ヘアライン１６の最大高さ粗さＲｚは、０．６３μｍ以上であり、ヘアライン１６の断面曲線要素の平均長さＲＳｍは、０．３μｍ以下である。これらの条件を満たすことによって、ヘアライン１６の表面粗さが適切に調節され、高い光輝性及びステンレス形材と同等の外観を有するアルミニウム形材１０を得ることができる。
【００４６】
本実施形態のアルミニウム形材の製造方法は、上述の鋳造工程、押出工程、研磨工程、ヘアライン形成工程、表面処理工程を備える。鋳造工程においてＡ６０６３合金のＦｅ含有量、Ｓｉ含有量、Ｔｉ含有量をそれぞれ、０．１８重量％以下、０．２０重量％以上０．５３重量％以下、０．０４重量％以下に規制したアルミニウム合金ビレットを鋳造する。このアルミニウム合金ビレットを用いて、押出工程において、アルミニウム原材３０を押出成形する。さらに、表面処理工程において、表面３３にアルマイト皮膜２２を成長させ、表面１３に厚みが４μｍ以上１０μｍ以下のアルマイト皮膜２２を形成する。これらの工程によって、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｔｉ含有量の低減化とアルマイト皮膜の厚みとのバランスをとり、Ｆｅ５１、Ｓｉ５２、Ｔｉ５３に起因するアルマイト皮膜２２の白濁を抑え、アルミニウム形材１０の光輝性を高めることができる。
【００４７】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されない。本発明は、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、変更可能である。
【００４８】
例えば、アルミニウム形材１０において、表面１３だけではなく、図２及び図６に示す表面１４に複数のヘアライン１６及びアルマイト皮膜２２が形成されていてもよい。本発明のアルミニウム形材の断面形状は図１に例示した断面形状に限定されない。例えば、本発明のアルミニウム形材は、板状に形成されてもよく、稠密な棒状に形成されてもよい。即ち、本発明のアルミニウム形材の形状は、金型の形状を変更することで実現可能、且つ押出成形可能な形状を全て含む。
【００４９】
本発明のアルミニウム形材の製造方法では、製造後のアルミニウム形材において２０．７以下のＬ＊値が得られれば、電解着色及び電着塗装を省略してもよく、任意の工程を追加してもよい。
【実施例】
【００５０】
次いで、本発明の実施例を説明する。但し、本発明は、以下の実施例に関する記載のみによって限定されない。
【００５１】
始めに、上述の一実施形態のアルミニウム形材の光輝性に関する実施例及び比較例について説明する。
【００５２】
（実施例１〜実施例６）
上述の一実施形態のアルミニウム形材の製造方法によって、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｔｉの含有量及びアルマイト皮膜２２の厚みを変化させ、図７に示すアルミニウム形材５０を製造した。アルミニウム形材５０は、矩形の断面形状を有し、且つ中空体であること以外は、上述の一実施形態のアルミニウム形材１０と同様の構成を備えている。アルミニウム形材５０の厚みは、１．７ｍｍとした。
【００５３】
（比較例１〜比較例７）
上述の実施例１〜実施例６のアルミニウム形材の製造方法と同様にし、図７に示すアルミニウム形材５０と同様の構成を備えるアルミニウム形材を製造した。但し、比較例１〜７では、アルミニウム形材のＦｅ，Ｓｉ，Ｔｉの含有量及びアルマイト皮膜の厚みの何れかを上述の実施形態の範囲外とした。
【００５４】
表１は、実施例１〜実施例６及び比較例１〜比較例４の各々のアルミニウム形材の仕様と光輝性の評価結果（Ｌ＊値）を示す。
【００５５】
【表１】
2020045506.tif 000003
【００５６】
表１に記載のＬ＊値は、実施例１〜実施例６及び比較例１〜比較例４で試作したアルミ形材にアルマイト皮膜側から分光測色計ＣＭ−Ｍ６を当てて測定したＬ＊値である。表１に記載の合否は、Ｌ＊値が２０．７以下であれば「○」、Ｌ＊値が２０．７より大きければ「×」とした。
【００５７】
表１に示すように、実施例１〜実施例６では、Ｆｅの含有量が０．００重量％以上０．１８重量％以下であり、Ｓｉの含有量が０．２０重量％以上０．５３重量％以下であり、Ｔｉの含有量が０．００重量％以上０．０４重量％以下であり、且つアルマイト皮膜２２の厚みが４μｍ以上１０μｍ以下であるため、アルミニウム形材５０のＬ＊値が２０．７以下になり、高い光輝性が得られた。
【００５８】
一方、比較例１，２では、Ｓｉの含有量が０．５３重量％を超えたため、アルマイト皮膜が白濁し、アルミニウム形材のＬ＊値が２０．７より大きくなり、光輝性が低下した。比較例３では、Ｔｉの含有量が０．０４重量％を超えたため、アルマイト皮膜が白濁し、アルミニウム形材のＬ＊値が２０．７より大きくなり、光輝性が低下した。比較例４では、Ｆｅの含有量が０．１８重量％を超え、Ｔｉの含有量が０．０４重量％を超えたため、アルマイト皮膜が白濁し、アルミニウム形材のＬ＊値が２０．７より大きくなり、光輝性が低下した。比較例５では、Ｆｅの含有量が０．１８重量％を超えたため、アルマイト皮膜が白濁し、アルミニウム形材のＬ＊値が２０．７より大きくなり、光輝性が低下した。比較例６，７では、アルマイト皮膜の厚みが１０μｍを超えたため、アルミニウム形材のＬ＊値が２０．７より大きくなり、光輝性が低下した。
【００５９】
上述の実施例及び比較例の結果からわかるように、Ａ６０６３合金のＦｅ含有量、Ｓｉ含有量、Ｔｉ含有量をそれぞれ、０．００重量％以上０．１８重量％以下、０．２０重量％以上０．５３重量％以下、０．００重量％以上０．０４重量％以下とし、アルマイト皮膜の厚みを４μｍ以上１０μｍ以下とすることによって、アルミニウム形材の光輝性を高めることができる。
【００６０】
次に、上述の一実施形態のアルミニウム形材の耐食性に関する実施例及び比較例について説明する。
【００６１】
（実施例７〜実施例９）
実施例１〜実施例６と同様の工程で、アルマイト皮膜２２の厚みを変化させ、図７に示すアルミニウム形材５０を製造した。なお、実施例７〜実施例９では、アルマイト皮膜２２の厚みを変えるために、アルミニウム形材５０のＳｉ，Ｍｇの含有量を表２に示すように適宜変更し、Ｆｅ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｔｉの各含有量はそれぞれ表２に示すように一定にした。
【００６２】
（比較例８）
実施例１〜実施例６と同様の工程で、各不純物の含有量を表２に示すように規制し、アルマイト皮膜２２の厚みを３μｍとして、アルミニウム形材を製造した。
【００６３】
表２は、実施例７〜実施例９、比較例８の各々のアルミニウム形材の仕様と耐食性の評価結果（レイティングナンバ）を示す。表２に記載のレイティングナンバは、ＪＩＳ−Ｈ−８６０２−Ａ２種のＣＡＳＳ試験で規定されているレイティングナンバを意味する。表２に記載の合否は、レイティングナンバが９．５以上であれば「○」、レイティングナンバが９．５より小さければ「×」とした。
【００６４】
【表２】
2020045506.tif 000004
【００６５】
表２に示すように、実施例７〜実施例９では、アルマイト皮膜２２の厚みが４μｍ以上１０μｍ以下であるため、レイティングナンバが９．５以上になり、アルミニウム形材５０がＣＡＳＳ試験に合格する耐食性を有することを確認した。
【００６６】
一方、比較例８では、アルマイト皮膜の厚みが４μｍ未満であるため、ＣＡＳＳ試験に合格し得る耐食性が得られなかった。
【００６７】
耐食性は光輝性とは別の観点の評価内容であるが、上述の実施例、比較例の結果からわかるように、アルマイト皮膜の厚みを４μｍ以上１０μｍ以下とすることによって、Ａ６０６３合金に基づくアルミニウム形材に求められる耐食性を実現できる。
【符号の説明】
【００６８】
１０  アルミニウム形材
１２  アルミニウム基材
１３  表面（基材表面）
１６  ヘアライン
２２  アルマイト皮膜
３０  アルミニウム原材
３３  表面（原材表面）
５１  Ｆｅ
５２  Ｓｉ
５３  Ｔｉ
Ｌ  長手方向
【図１】
2020045506.tif 000005
【図２】
2020045506.tif 000006
【図３】
2020045506.tif 000007
【図４】
2020045506.tif 000008
【図５】
2020045506.tif 000009
【図６】
2020045506.tif 000010
【図７】
2020045506.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月9日(2019.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉの含有量が０．２０重量％以上０．５３質量％以下であり、Ｆｅの含有量が０．１８重量％以下であり、Ｃｕの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｍｎの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｍｇの含有量が０．４５重量％以上０．９重量％以下であり、Ｃｒの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｚｎの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｔｉの含有量が０．０４重量％以下であり、且つ残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、
アルミニウム基材と、
前記アルミニウム基材の基材表面に形成されたアルマイト皮膜と、
を備え、
前記基材表面に前記アルミニウム基材の長手方向に沿ってヘアラインが複数形成され、
前記アルマイト皮膜の厚みは４μｍ以上１０μｍ以下である、
アルミニウム形材。
【請求項２】
Ｌ＊値が２０．７以下である、
請求項１に記載のアルミニウム形材。
【請求項３】
前記ヘアラインの算術平均粗さは０．０６μｍ以上であり、
前記ヘアラインの最大高さ粗さは０．６３μｍ以上であり、
前記ヘアラインの断面曲線要素の平均長さは０．３μｍ以下である、
請求項１又は２に記載のアルミニウム形材。
【請求項４】
レイティングナンバが９．５以上である、
請求項１から３の何れか一項に記載のアルミニウム形材。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一項に記載のアルミニウム形材を備えた、
建具。
【請求項６】
Ｓｉの含有量が０．２０重量％以上０．５３重量％以下であり、Ｆｅの含有量が０．１８重量％以下であり、Ｃｕの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｍｎの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｍｇの含有量が０．４５重量％以上０．９重量％以下であり、Ｃｒの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｚｎの含有量が０．１０重量％以下であり、Ｔｉの含有量が０．０４重量％以下であり、且つ残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金ビレットを鋳造する鋳造工程と、
前記アルミニウム合金ビレットを押出成形してアルミニウム原材を形成する押出工程と、
前記アルミニウム原材の原材表面を研磨する研磨工程と、
研磨された前記原材表面に前記アルミニウム原材の長手方向に沿ってヘアラインを複数形成するヘアライン形成工程と、
前記ヘアラインが形成された前記アルミニウム原材を陽極酸化処理し、アルミニウム基材の基材表面に厚みが４μｍ以上１０μｍ以下のアルマイト皮膜を形成する表面処理工程と、を備える、
アルミニウム形材の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、アルミニウム形材、建具及びアルミニウム形材の製造方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明は、Ａ６０６３合金で構成され、且つ高い光輝性を有するアルミニウム形材、建具及びアルミニウム形材の製造方法を提供する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明のアルミニウム形材では、前記ヘアラインの算術平均粗さは０．０６μｍ以上であり、前記ヘアラインの最大高さ粗さは０．６３μｍ以上であり、前記ヘアラインの断面曲線要素の平均長さは０．３μｍ以下であることが好ましい。
本発明のアルミニウム形材では、レイティングナンバが９．５以上であることが好ましい。
本発明の建具は、上述のアルミニウム形材を備える。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明によれば、Ａ６０６３合金で構成され、且つ高い光輝性を有するアルミニウム形材、建具及びアルミニウム形材の製造方法が提供される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
［アルミニウム形材の構成］
始めに、本発明の一実施形態のアルミニウム形材の構成を説明する。
図１は、本発明の一実施形態のアルミニウム形材１０の斜視図である。図１に示すように、アルミニウム形材１０は、所定の方向（以下、長手方向Ｌという）に沿って延び、所定の断面形状を有する。アルミニウム形材１０の用途は、例えばサッシ（建具）の枠や建築材料であるが、Ａ６０６３合金を適用可能な用途を広く含む。アルミニウム形材１０の所定の断面形状は、用途に応じて適切に設計され、特に限定されない。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
アルミニウム形材１０の光輝性を高めるためには、研磨後の表面３３の光沢度が６６０（％）以上９００（％）以下であることが好ましい。前述の光沢度は、ＪＩＳの規格に準拠し、表面３３に対する入射角を６０°として測定される鏡面光沢度を意味する。研磨後の表面３３の光沢度が６６０（％）より低くなると、アルミニウム形材１０の外観の意匠性が低下する虞がある。研磨後の表面３３の光沢度が９００（％）より高くなると、アルミニウム形材１０の光沢がステンレス形材と同程度の光沢に比べて過剰に高まり、研磨工程に無駄が生じて製造効率が低下する虞がある。また、研磨後の表面３３の光沢度が６６０（％）以上９００（％）以下と高いことによって、次のヘアライン工程を行う際に表面３３の光沢度が低下してもアルミニウム形材１０の光輝性が高く保持される。研磨後の表面３３の光沢度は、例えば、高光沢グロスチェッカーＩＧ−４１０（販売元；株式会社堀場製作所）を用いて測定できる。