(57)【要約】【課題】本発明は、表面加工された合金の製造方法及び表面加工された合金を提供することを目的とする。【解決手段】塑性加工処理されたＦｅ−Ａｌ合金に光輝焼鈍を施し、該光輝焼鈍が施された合金を７００〜１２００℃で加熱することを特徴とする、表面加工されたＦｅ−Ａｌ合金の製造方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
塑性加工処理されたＦｅ−Ａｌ合金に光輝焼鈍を施し、該光輝焼鈍が施された合金を７００〜１２００℃で加熱することを特徴とする、表面加工されたＦｅ−Ａｌ合金の製造方法。
【請求項２】
Ｆｅ−Ａｌ合金が、Ａｌ含有量２〜１３重量％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる合金である請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
表面加工されたＦｅ−Ａｌ合金の厚さが、２０〜１００μｍである請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法により得られる表面加工された合金。
【請求項５】
請求項４の表面加工された合金からなる部材を含む電磁波遮蔽材料。
【請求項６】
塑性加工処理されたＦｅ−Ａｌ合金に光輝焼鈍を施し、該光輝焼鈍が施された合金を７００〜１２００℃で加熱することを特徴とする、Ｆｅ−Ａｌ合金の色調付与方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面加工された合金の製造方法及び表面加工された合金に関する。また、該合金からなる部材を含む電磁波遮蔽材料及び合金の色調付与方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属の表面処理方法として陽極酸化処理方法が広く知られている。陽極酸化処理方法は、金属の中でも特にアルミニウム合金に非常に頻繁に用いられる処理方法であり、アルミニウム合金上にアルマイト皮膜を形成することでシルバー色に発色することが知られている。また、Ｆｅ−Ａｌ合金に陽極酸化処理を施すと、グレー発色することが知られている。
【０００３】
より鮮やかな色調を有する金属材料を提供する方法として、陽極酸化処理を行ったアルミニウム合金材に電解着色（二次電解処理や三次電解処理等）を行ってグレー着色を施す方法（例えば、特許文献１参照）や陽極酸化処理を行ったアルミニウム合金に、中間電解処理を施し、さらに電着塗装を施して質感のあるブルー着色やグレー着色を施す方法（例えば、特許文献２参照）が知られている。しかしながら、陽極酸化処理や特許文献１に記載されている電解着色では得られる色は限られており、多彩な色調が実現できない。また、特許文献２の方法では、複数の工程を経るため、その処理操作が煩雑であり、得られる色調もブルー色やグレー色に限られるものである。
【０００４】
さらに、Ｆｅ−Ａｌ合金において、塑性加工した合金を冷間圧延加工して、焼鈍する工程からなるＦｅ−Ａｌ合金の製造方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３の合金は、加工性、絶縁性、透磁性、制振性、高強度等の特性において優れるものではあるが、Ｆｅ−Ａｌ合金の着色についてはなんら検討がなされておらず、所望の色調を付与する、という観点からは更なる検討が必要である。さらに、特許文献３においては、光輝焼鈍を行うことについては、全く考慮がされていない。このように光輝焼鈍を行わない場合は、得られた塗膜の耐食性が劣るものである。
【０００５】
従って、鮮やかな色調を有し、かつ、優れた加工性、電磁波シールド性、耐食性、耐熱性を有するＦｅ−Ａｌ合金を製造する技術については未だ充分な検討がなされていないのが現状である。
【特許文献１】特開２０００−２７３６９５号公報
【特許文献２】特開２００１−３２９３９７号公報
【特許文献３】国際公開第２００６／０８５６０９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、表面加工された合金、特に鮮やかな色調が付与された合金の製造方法及び表面加工された合金、特に鮮やかな色調が付与され、かつ、優れた加工性、電磁波シールド性、耐食性、耐熱性を有する合金を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討したところ、塑性加工処理されたＦｅ−Ａｌ合金に光輝焼鈍を施し、該光輝焼鈍が施された合金を７００〜１２００℃で加熱することで、優れた色調を有し、かつ、優れた加工性、電磁波シールド性、耐食性、耐熱性を有するＦｅ−Ａｌ合金を得られることを見出した。又、本発明者らは、前記光輝焼鈍が施された合金の加熱温度を制御することで、合金の色調をコントロールすることができることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて、更に検討を重ねることによって完成したものである。
【０００８】
即ち、本発明は、下記の発明を提供する。
項１．塑性加工処理されたＦｅ−Ａｌ合金に光輝焼鈍を施し、該光輝焼鈍が施された合金を７００〜１２００℃で加熱することを特徴とする、表面加工されたＦｅ−Ａｌ合金の製造方法。
項２．Ｆｅ−Ａｌ合金が、Ａｌ含有量２〜１３重量％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる合金である上記項１に記載の製造方法。
項３．表面加工されたＦｅ−Ａｌ合金の厚さが、２０〜１００μｍである上記項１又は２に記載の製造方法。
項４．上記項１〜３のいずれかに記載の製造方法により得られる表面加工された合金。
項５．上記項４の表面加工された合金からなる部材を含む電磁波遮蔽材料。
項６．塑性加工処理されたＦｅ−Ａｌ合金に光輝焼鈍を施し、該光輝焼鈍が施された合金を７００〜１２００℃で加熱することを特徴とする、Ｆｅ−Ａｌ合金の色調付与方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法は、塑性加工処理されたＦｅ−Ａｌ合金に光輝焼鈍を施し、該光輝焼鈍が施された合金を７００〜１２００℃で加熱することにより、鮮やかな色調を有し、かつ、優れた加工性、電磁波シールド性、耐食性、耐熱性を有する合金を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の製造方法、該製造方法により得られるＦｅ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ａｌ合金の色調付与方法について、以下に詳述する。
【００１１】
１．  表面加工されたＦｅ−Ａｌ合金の製造方法
本発明は、塑性加工処理されたＦｅ−Ａｌ合金に光輝焼鈍を施し、該光輝焼鈍が施された合金を７００〜１２００℃で加熱することを特徴とする、表面加工された合金の製造方法に関する。
【００１２】
以下に、本発明の表面が加工された合金の製造方法の各構成要素について詳説する。
【００１３】
１．１  Ｆｅ−Ａｌ合金
本発明で用いるＦｅ−Ａｌ合金は、ＦｅとＡｌを含む合金であればよいが、例えば、Ａｌ含有量２〜１３重量％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物(例えば、Ｓｉ  ０．１重量％以下；Ｍｎ  ０．１重量％以下、；その他Ｃ、Ｎ、Ｓ、Ｏ等併せて０．１重量％以下)からなる合金が好ましい。
【００１４】
Ａｌ含有量は、２〜１３重量％の範囲内であることが好ましく、６〜１０重量％であることがより好ましく、７〜９重量％であることがさらに好ましい。Ａｌ含有量は、上記範囲内で、強度、加工性等に応じて適宜設定される。
【００１５】
また、本発明で用いるＦｅ−Ａｌ合金は、予め塑性加工処理が施されており、更に、該塑性加工処理を施した合金に対して、温間圧延加工処理及び／又は冷間圧延加工処理を適宜施すことができる。以下に、各処理について説明する。
【００１６】
（Ｉ）塑性加工処理
具体的には、まず、Ｆｅ−Ａｌ合金中のＡｌ含有量が所定値となる割合に予め調整したＡｌとＦｅ素材とを、窒素及び酸素の侵入を防止するために、０．１〜０．０１Ｐａ程度の減圧下で溶融した後、鋳型に流し込んで、Ｆｅ−Ａｌ合金鋳塊を得る。その後、得られた合金鋳塊を圧延、鍛造等の塑性加工と機械加工により、所定の形状に仕上げる。
【００１７】
必要に応じて、塑性加工処理後に、塑性加工した合金を焼鈍処理に供してもよい。このように、塑性加工処理後に焼鈍処理することにより、加工性、高強度等の合金性能を高めることができる。塑性加工処理後に焼鈍処理を行う場合、その焼鈍条件については特に制限されないが、具体的には、得られた塑性加工処理後の合金を７００〜１０００℃程度の温度で３０分〜２時間程度保持する条件が例示される。焼鈍処理時の温度及び時間は、合金の組成、塑性加工条件等を考慮して、上記の範囲から適宜選択すればよい。
【００１８】
（ＩＩ）圧延加工処理
本発明においては、塑性加工処理を施した合金又は塑性加工処理後に更に焼鈍処理を行った合金に対して、温間圧延加工処理及び／又は冷間圧延加工処理を適宜行うことができる。
【００１９】
温間圧延加工処理時の温度条件としては、回復と再結晶温度の間であれば特に限定されないが、通常、１００〜３００℃で行うことができ、１５０〜２５０℃が好ましい。
【００２０】
冷間圧延加工は、合金を下記冷間圧延温度にまで冷却した後に実施される。
【００２１】
冷間圧延加工時の温度条件としては、合金の再結晶温度以下であれば特に制限されないが、通常、常温で行うことができる。
【００２２】
上記温間圧延加工処理及び冷間圧延加工処理における圧延加工条件は、特に制限されるものではなく、所望の厚さに応じて適宜加工条件を選択することができる。
【００２３】
冷間圧延加工処理を行った場合、該冷間圧延加工処理を行った合金に対して焼鈍処理を行うことができる。具体的には、得られた冷間圧延加工処理後の合金を４００〜１２００℃程度（好ましくは６００〜１０００℃、更に好ましくは６００〜８５０℃）の温度で３０分〜２時間程度保持して、焼き鈍し処理する。焼鈍処理時の温度及び時間は、合金の組成、塑性加工条件等を考慮して、上記の範囲から適宜選択すればよい。
【００２４】
当該焼鈍処理後の合金を冷却する速度については、特に制限されず、焼鈍処理温度や合金の内部歪みの程度等に応じて適宜設定することができる。得られるＦｅ−Ａｌ合金に、強度や制振性等においてより一層優れた特性を備えさせるという観点から、当該焼鈍処理後の合金の冷却は、６００℃までの温度域における冷却速度を１０℃／分以下(好ましくは１〜５℃／分程度)として、更に６００℃未満の温度域では自然冷却(放冷)を行うことが望ましい。
【００２５】
上述したような塑性加工処理を施したＦｅ−Ａｌ合金、又は、塑性加工処理後に更に温間圧延加工処理及び／又は冷間圧延加工処理を施したＦｅ−Ａｌ合金は、高い強度を有し、加工性、絶縁性、透磁性、制振性等の特性の点で優れており、種々の分野で応用することができる。
【００２６】
また、好ましい合金の一態様として、国際公開第２００６／０８５６０９号パンフレットに記載されているＦｅ−Ａｌ合金を挙げることができる。
【００２７】
上記処理により得られる合金の形状としては特に限定されるものではなく、使用用途に応じて適宜決定することができる。
【００２８】
本発明の合金の形状の好ましい一態様としては、例えば、厚さが２０〜１００μｍ（好ましくは、２５〜５０μｍ）の薄膜状を挙げることができる。このような薄膜形状は、塑性加工処理を施した合金又は塑性加工処理後に焼鈍処理を行った合金に対して、温間圧延加工処理及び冷間圧延加工処理を施すことにより得ることができものであり、温間圧延加工処理単独や冷間圧延加工処理単独で圧延した場合には上記範囲の薄膜形状は形成できない。具体的には、塑性加工処理を施した合金又は塑性加工処理後に焼鈍処理を行った合金に、１００〜３００℃で温間圧延処理を施した後、該処理合金を室温まで冷却し、次いで、常温で冷間圧延処理を行うことにより得ることができる。
【００２９】
１．２  光輝焼鈍
本発明においては、上記加工処理されたＦｅ−Ａｌ合金に光輝焼鈍を施すことで、より鮮やかな色調を付与することができ、かつ、優れた加工性、電磁波シールド性、耐食性、耐熱性を付与することができる。
【００３０】
ここで、光輝焼鈍とは、無酸化性雰囲気中又は真空下で焼鈍するものであり、その際の温度は、５００〜１０００℃が例示され、６００〜９００℃が好ましく、７００〜８５０℃がより好ましい。焼鈍温度が５００℃未満であると、残留歪の除去が不十分となり、延性を損なう傾向がある。また、そのため、良好な酸化膜が生成できない。また、１０００℃を超えると、結晶粒度が大きくなり、材料が脆くなる傾向がある。また、酸化膜もポーラスとなり、耐食・耐熱機能が悪くなる傾向がある。
【００３１】
無酸化性雰囲気とは、例えば、水素、窒素、アルゴン等の雰囲気下を意味するものである。これらの中でも、窒素雰囲気下に焼鈍することが好ましい。
【００３２】
光輝焼鈍の方法としては、公知の方法であればいかなる方法も採用することができ、例えば、公知の光輝焼鈍炉を用いて行うことができる。上記加工処理されたＦｅ−Ａｌ合金を光輝焼鈍炉内に入れ、該光輝焼鈍炉内を無酸化性雰囲気又は真空にして所定の温度にまで上昇する。光輝焼鈍の時間は、用いる材料、設定温度等によって適宜選択することができるものであるが、通常、１分〜１時間である。
【００３３】
一般的にこのような光輝焼鈍では金属上に酸化膜が形成されないことが知られているが、本発明においては、アルミニウムを含有するＦｅ−Ａｌ合金を用いているため、光輝焼鈍によって非常に薄い緻密な酸化膜が形成されると予測される。そのような緻密な酸化膜を有するＦｅ−Ａｌ合金に後述する加熱処理を施すことで、非常に緻密な酸化被膜を形成することができる。その結果、優れた色調を有し、かつ、優れた加工性、電磁波シールド性、耐食性、耐熱性を有するＦｅ−Ａｌ合金を得ることができる。
【００３４】
１．３  加熱処理
次いで、光輝焼鈍されたＦｅ−Ａｌ合金に加熱処理を施す。加熱温度は、７００〜１２００℃であり、８００〜１１００℃であることが好ましい。また、加熱処理時間は、３０分〜３時間であることが好ましく、１〜２時間であることがより好ましい。
【００３５】
ここで、上記加熱処理は、加熱炉等の加熱手段を上記所定の加熱温度にまで昇温後、該加熱手段に光輝焼鈍されたＦｅ−Ａｌ合金を投入して行う。これによって、光輝焼鈍により非常に薄い酸化膜が形成されているＦｅ−Ａｌ合金を急激に温度上昇させることができ、Ｆｅ−Ａｌ合金上に非常に緻密な酸化膜が形成されると考えられる。
【００３６】
本発明においては、光輝焼鈍されたＦｅ−Ａｌ合金を７００〜１２００℃で、３０分〜３時間保持する方法で加熱処理することにより、合金に鮮やかな色調を付与することができる。加熱温度を適宜変更することで、Ｆｅ−Ａｌ合金に付与される色調を所望の色調にできるものであり、具体的には、加熱処理温度を１０００℃以上、１２００℃以下で２時間程度保持し、その後空冷することで、ピンク色を付与することができ、加熱処理温度９００℃以上、１０００℃未満にすることでゴールド色を付与することができる。また、８００℃以上、９００℃未満で青色を付与することができる。
【００３７】
当該加熱処理後の合金を冷却する速度については、特に制限されず、加熱処理温度や合金の内部歪みの程度等に応じて適宜設定することができる。具体的には、上記加熱条件で一定時間保持した後、自然冷却（空冷）を行うことが好ましい。空冷する場合、冷却速度は一義的に決定できず、加熱温度等によるものであるが、約１００〜１０００℃／分程度になるものである。
【００３８】
本発明においては、前述のような加熱処理を行うことで、Ｆｅ−Ａｌ合金の表面に非常に緻密な酸化被膜を生じる。該酸化被膜の組成によって、所望の色調を付与することができる。
【００３９】
２．  表面加工されたＦｅ−Ａｌ合金
上記の製造方法により製造される本発明のＦｅ-Ａｌ合金は、鮮やかな色調を有するのみならず、優れた加工性、電磁波シールド性、耐食性、耐熱性を有するものである。このような本発明のＦｅ−Ａｌ合金は、種々の分野で応用することができ、特に意匠性が要求される分野において好適に用いることができる。
【００４０】
当該Ｆｅ−Ａｌ合金からなる部材は、例えば、その鮮やかな色調に基づいて、調理器具としても有用である。調理器具の中でも、鍋、フライパンあるいはスプーン、フォーク等の調理器具として好適に用いることができる。また、自動車の車体材料、軸受け、金型用プレスのシム、工具材、ＤＶＤの筐体、スピーカ部品、精密機器用部材、工具材、制振ブッシュ、スポーツ用具（例えば、テニスのラケットのグリップ等）等に使用される制振合金としても好適に用いることができる。
【００４１】
さらに、本発明のＦｅ−Ａｌ合金は、電磁波シールド特性が優れているため、前述のように非常に薄い形状にした場合は、電磁波シールド用のエプロン、携帯電話のカバー、病院内の電磁波シールドカーテン、医療用検査機器のシールド、ペースメーカのカバー、自動車・航空機の計器のシールド材、タッチパネルセンサー材、モータのコアーなどモータ関連部品等の電磁波遮蔽材料として好適に用いることができる。
【００４２】
３．  Ｆｅ−Ａｌ合金の色調付与方法
前述のように、上記本発明の製造方法により得られた表面加工されたＦｅ−Ａｌ合金は、鮮やかな色調を有するものである。つまり、換言すれば、本発明の製造方法は、Ｆｅ−Ａｌ合金に色調を付与することができる方法でもある。従って、本発明の色調付与方法においては、前述のＦｅ−Ａｌ合金の組成、塑性加工条件、加熱条件等を採用することができる。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４４】
実施例１
Ａｌ含有量８重量％となるように、純鉄と９９．９重量％のＡｌを所定量秤量し、高周波真空溶解した（最終組成；Ａｌ:７．７８重量％、Ｃ:０．００４重量％、Ｓｉ:０．０２重量％、Ｍｎ:０．０５重量％、Ｐ:０．００５重量％、Ｓ:０．００２重量％、Ｃｒ:０．０２重量％、Ｎｉ：０．０５重量％、及びＦｅ:残部）。溶解後、１１００℃で、２００×１００×４０００ｍｍに熱間加工を行い、これから一部を切り出し、４ｍｍの厚さまで更に１１００℃で熱間圧延を行った。次いで、７００℃で１時間焼鈍処理を行なった後、常温にまで、空冷した。冷却後の合金に対して、１ｍｍの厚さまで２００℃で温間圧延を行った後、常温にまで空冷し、その後、冷間圧延で４０μｍの厚さにした。得られた４０μｍの合金を、窒素雰囲気下８００℃にて光輝焼鈍を行い、次いで、８５０℃に設定された加熱炉に光輝焼鈍した合金を投入し、１〜６０分加熱処理を行った後、空冷した。
【００４５】
なお、Ｆｅ−Ａｌ合金の厚さについては、マイクロメータ（（株）ミツトヨ製）を用いて測定した値である。測定は、測定対象であるシート形状のＦｅ−Ａｌ合金の中央部、幅方向両端部の２点、更に、任意の点２点の計５点の厚さ測定を行い、その５点の平均値をＦｅ−Ａｌ合金の厚さとした。
【００４６】
斯くして得られたＦｅ−Ａｌ合金は、鮮やかな青色を呈した（図１参照）。得られた青色のＦｅ−Ａｌ合金について、下記の試験を行った。その結果、耐食性試験１、２、耐熱性試験のいずれの試験においても、外観に変化がなく、良好な耐食性、耐熱性を示した。また、良好な電磁波シールド性を有することが分かった。なお、下記電磁波シールド性測定においては、測定誤差を少なくするためにＦｅ−Ａｌ合金の厚みを１ｍｍとした。上述の４０μｍのＦｅ−Ａｌ合金においても、１ｍｍの場合と同程度の電磁波シールド性が得られると考えられる。
【００４７】
実施例２
加熱処理温度を９５０℃とした以外は、実施例１と同様の方法にて、表面処理されたＦｅ−Ａｌ合金を得た。
【００４８】
得られたＦｅ−Ａｌ合金は、鮮やかなゴールド色を呈した。得られたゴールド色のＦｅ−Ａｌ合金について、下記の試験を行った。その結果、耐食性試験１、２、耐熱性試験のいずれの試験においても、外観に変化がなく、良好な耐食性、耐熱性を示した。
【００４９】
実施例３
加熱処理温度を１０００℃とした以外は、実施例１と同様の方法にて、表面処理されたＦｅ−Ａｌ合金を得た。
【００５０】
得られたＦｅ−Ａｌ合金は、鮮やかなピンク色を呈した。得られたピンク色のＦｅ−Ａｌ合金について、下記の試験を行った。その結果、耐食性試験１、２、耐熱性試験のいずれの試験においても、外観に変化がなく、良好な耐食性、耐熱性を示した。
【００５１】
（耐食性試験１）
実施例で得られたＦｅ−Ａｌ合金を、２５℃の水に１０分間浸漬させ、浸漬後５分間室温で放置して乾燥させた。この操作を５回繰り返した後、合金の外観を目視により観察した。
【００５２】
（耐食性試験２）
２０％食塩水に１０分間浸漬させ、浸漬後５分間室温で放置して乾燥させた。この操作を５回繰り返した後、合金の外観を目視により観察した。
【００５３】
（耐熱性試験）
実施例で得られたＦｅ−Ａｌ合金を、８５０℃の加熱炉中に１時間投入した後、合金の外観を目視により観察した。
【００５４】
（電磁波シールド性）
（１）試験板の作製
冷間圧延を行わない以外は、実施例１と同様の方法にて厚さ１ｍｍの鮮やかな青色であるＦｅ−Ａｌ合金を得た。該Ｆｅ−Ａｌ合金を電磁波シールド性測定用の試験板とした。（２）電磁波シールド性測定
ＫＥＣ法（電界）にて評価を行った。スペクトラムアナライザー（アドバンスト製）を用いて、得られたＦｅ−Ａｌ合金の周波数１００ｋＨｚ〜１ＧＨｚでの電波シールド性（ｄＢ）を測定した。電波シールド効果の数値が高いほど、電磁波シールド性に優れていることを表している。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施例１で得られた着色されたＦｅ−Ａｌ合金の表面を撮影した写真の一部である。
【図２】Ｆｅ−Ａｌ合金の電磁波シールド性評価結果を示す図である。
【図１】
2010150615.tif 000002
【図２】
2010150615.tif 000003