(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系Ａｌ合金であって、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物よりなる晶出物をα相とし、且つ、当該Ａｌ合金組織を透過型電子顕微鏡写真にて６００００倍で観察したときに、Ｍｇ2Ｓｉよりなる析出物およびＳｉ酸化物よりなる析出物の存在が認められないものであることを特徴とする押出し性に優れたＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系Ａｌ合金。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車車両等の輸送機器や建築材料等の用途に適するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系Ａｌ合金に関するものであり、特に押出し加工時にピックアップ（むしれ状の欠陥）の発生を防止できる様にしたＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系Ａｌ合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ａｌ中に所定量のＭｇとＳｉを添加したＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系Ａｌ合金は、耐食性Ａｌ合金として多量に生産されている金属材料の一つである。またこの系のＡｌ合金は、展伸材として強度は他の系のＡｌ合金と比べてやや劣るが、延性に富むことから押出し加工性が良好であり、押出材として建築材料や自動車車両用材料として多量に使用されている。特に、自動車車両用においては、自動車荷台のあおり材の素材として汎用されている。
【０００３】
ところで、上記の様なＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系Ａｌ合金から押出し材を製造するに当たっては、所定の化学成分組成を有するＡｌ合金を鋳造し、これを均熱処理した後押出し加工するのが一般的である。また均熱処理後は、徐冷されるのが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の様な製造工程では、押出し加工時にピックアップと呼ばれるむしれ状の欠陥が発生し、この欠陥は、押出し加工時に焼き付きの原因になる。こうしたことから、その原因の解明に様々な角度から検討されている。
【０００５】
例えば「アルミニウムの組織と性質」（軽金属学会編、１９９１年版、第２８７〜２８９頁）には、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物よりなる晶出物がβ相（以下、「β−ＡｌＦｅＳｉ」と記すことがある）であるときに、ピックアップが発生し易く、このβ相は高温長時間の均熱処理を施すことによってα相（以下、「α−ＡｌＦｅＳｉ」と記すことがある）に変化し、これによってピックアップが減少することが記載されている。即ち、上記Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系Ａｌ合金には、０．１％以下のＦｅが不純物として不可避的に含まれているのであるが、このＦｅとＡｌ，Ｓｉによって形成されたＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物晶出物がβ相であるときに押出し性が劣化することが開示されている。また同書には、押出し性の改善は上記の様になβ相→α相の変態の度合いではなく、析出物であるＭｇ2 Ｓｉ相の均一分散に起因するとする見解も示されており、Ｍｇ2 Ｓｉ相もピックアップの生成原因の一つとして挙げられている。
【０００６】
しかしながら、上記のいずれの知見に基づいて改良したとしても、ピックアップ発生防止への有効な手段とはなり得なかった。また上記β相→α相の変態やＭｇ2 Ｓｉ相を消滅させるための手段についても確立されている訳ではない。
【０００７】
本発明はこうした状況の下になされたものであって、その目的は、押出し加工時のピックアップ発生防止を図り、押出し性に優れたＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系Ａｌ合金を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成し得た本発明とは、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系Ａｌ合金であって、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物よりなる晶出物をα相とし、且つ、当該Ａｌ合金組織を透過型電子顕微鏡写真にて６００００倍で観察したときに、Ｍｇ2Ｓｉよりなる析出物およびＳｉ酸化物よりなる析出物の存在が認められないものである点に要旨を有するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系Ａｌ合金における晶出物や析出物等の組織因子が押出し性に及ぼす影響について検討を重ねた。その結果、押出し性に影響を及ぼす組織因子は、前記したＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物晶出物の形態やＭｇ2 Ｓｉ析出物だけでなく、Ｓｉ酸化物（シリコン酸化物）よりなる析出物が大きく影響を及ぼしていることを見い出した。そして前記Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物晶出物をα−ＡｌＦｅＳｉとし、且つこのＳｉ酸化物よりなる析出物を前記Ｍｇ2 Ｓｉ析出物と共に、Ａｌ合金中から実質的に消滅させる様にすれば、押出し性が極めて良好になることを見い出し、本発明を完成した。
【００１０】
本発明において、晶出物とは液相から形成される化合物体を言い、析出物とは固相から形成される化合物を言う。本発明における晶出物と析出物の作用について説明する。まず本発明のＡｌ合金中の晶出物は、α−ＡｌＦｅＳｉとする必要があるが、これは従来技術で開示された内容と同じ趣旨である。即ち、鋳造凝固の際に晶出したままではβ−ＡｌＦｅＳｉであり、このβ相は脆い化合物からなるので、押出し時にピックアップ発生の原因になって耐焼付き性を劣化させることになる。このβ相をα相に変態させることによって、破壊しにくい組織となり、ピックアップが発生しにくくなる。尚β相をα相に変態させるには、例えば５５０℃以上の高温で所定時間の均熱処理を施すことによって達成される。またＭｇ2 Ｓｉ析出物も脆い化合物であり、押出し時に破壊してピックアップ発生の原因になるのであるが、５２０℃以上の高温から焼き入れることによって消滅する。
【００１１】
一方、上記Ｓｉ酸化物よりなる析出物の存在は、これまで知られていなかったものであり、この析出物は押出し時にピックアップを発生させて耐焼付き性を大きく劣化させるものである。この析出物について更に詳細に説明する。
【００１２】
本発明者らは、鋳造したＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系Ａｌ合金ビレットを真空均熱処理したものの組織について考察した。図１〜図３は、いずれもその組織を示す透過型電子顕微鏡写真（図面代用写真）である。また前記図３の黒い部分と白い部分の夫々について、エネルギー分散Ｘ線分析法によって解析（ＥＤＸ解析）した。これらの結果から、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系Ａｌ合金中には、Ｓｉ酸化物よりなる析出物が存在することが明らかになった。
【００１３】
またこの析出物がＡｌ合金中に多く存在するときには、押出し時にピックアップを発生させて耐焼付き性を大きく劣化させることも判明した。尚Ｓｉ酸化物よりなる析出物について、電子線回折したところ、この析出物は非晶質であることもわかった。
【００１４】
上記Ｓｉ酸化物よりなる析出物は、ピックアップを発生させて耐焼付き性を大きく劣化させるものであるが、本発明者らがその挙動について検討したところ、次の特性を持つことを明らかにした。即ち、この析出物は、高温で均熱して徐冷したときに発現するが、例えば水冷して焼き入れると消滅する性質を有していることもわかった。
【００１５】
本発明のＡｌ合金は上記のごとく構成されるが、この様なＡｌ合金を製造するには、上記した各特性を考慮して晶出物および析出物が本発明で規定する要件を満足する様にその条件を調節すれば良い。例えば、均熱温度を５５０℃以上として２時間以上保持し、その後水冷することによって焼入れる様にすれば良い。このとき均熱温度が５５０℃未満では、上記した様にβ−ＡｌＦｅＳｉが残存して押出し加工時に破壊してピックアップ発生の原因になり、耐焼付き性（即ち、押出し性）劣化させる。また保持時間が２時間を下回ると、β−ＡｌＦｅＳｉからα−ＡｌＦｅＳｉへの変態が十分に起こらない。一方、均熱処理後水冷するのは、例えば空冷等の徐冷ではＭｇ2 Ｓｉ析出物やＳｉ酸化物析出物が発生し、押出し加工時に破壊してピックアップが発生する。
【００１６】
本発明で対象とするＡｌ合金は、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系（６０００系）であればいずれでも良く、ＭｇやＳｉについてもＪＩＳ規格に規定されて範囲内で含有することができ、例えばＭｇについては０．４〜１．２重量％程度、Ｓｉについては０．２〜０．８重量％程度である。またＦｅについても不可避不純物として含まれる他、各６０００系合金で許容できる程度まで含有することができる（例えば、６０６３合金については０．３５重量％以下）。更に、必要によってＣｕ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｔｉ等を規定値内で含んでいても良い。
【００１７】
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく前・後記の趣旨に徴して設計変更することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００１８】
【実施例】
図４は、６０６３合金ビレットについて、熱処理条件を調整して組織形態を晶出物（Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物）のみとし、しかもその晶出物をα相のみとβ相のみに制御したときの耐焼付き性（摩擦応力）に及ぼす晶出物の形態の影響を示すグラフである。このとき、試験温度：５００℃、圧縮荷重：７５０ｋｇｆとした。この結果から明らかな様に、晶出物がα相のみのときに耐焼き付き性に優れている（摩擦応力が低い）ことが分かる。
【００１９】
図５は、同じく組織形態を制御し、Ｓｉ酸化物の有無が耐焼付き性（摩擦応力）に及ぼす影響を示したグラフであり（試験温度、圧縮荷重については上記と同じ）、Ｓｉ酸化物が存在しないものの方が耐焼付き性に優れている（摩擦応力が低い）ことが分かる。
【００２０】
図６は、同じく組織形態を制御し、Ｍｇ2Ｓｉ析出物の有無が耐焼付き性（摩擦応力）に及ぼす影響を示したものであり（試験温度、圧縮荷重については上記と同じ）、Ｍｇ2Ｓｉ析出物が存在しないものの方が耐焼付き性に優れている（摩擦応力が小さい）ことが分かる。
【００２１】
図７は、以上の結果を総括して示したグラフであり、晶出物であるＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物がα相からなり、析出物であるＭｇ2Ｓｉが存在しないときに、耐焼付き性に優れている（摩擦応力が低い）ことが明らかである。
【００２２】
６０６３合金ビレットについて、下記表１に示す各種の熱処理を施して組織形態を制御し、押出し加工したときの表面性状について調査した。このとき表面性状は、押出し棒の中から任意に１ｍｍ長さの区間を選び、表面を目視で判定した。尚表面性状の評価基準は下記の通りである。その結果を表１に示す。この結果から明らかな様に、熱処理条件を適切に調整することによって、希望する組織のＡｌ合金が得られていることが分かる。
（表面性状の評価基準）
○○：キズが全くなし
○  ：キズが１個あり
×  ：キズが２〜５個あり
××：キズが６個以上あり
【００２３】
【表１】
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【００２４】
【発明の効果】
本発明は以上の様に構成されており、押出し加工時のピックアップの発生を効果的に防止することができ、押出し性に優れたＡｌ合金が実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金ビレットの組織を示す透過型電子顕微鏡写真である。
【図２】Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金ビレットの組織を示す透過型電子顕微鏡写真である。
【図３】Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金ビレットの組織を拡大した透過型電子顕微鏡写真である。
【図４】晶出物の違いが耐焼付き性に及ぼす影響を示すグラフである。
【図５】Ｓｉ酸化物の有無が耐焼付き性に及ぼす影響を示すグラフである。
【図６】Ｍｇ2 Ｓｉ析出物の有無が耐焼付き性に及ぼす影響を示すグラフである。
【図７】図４〜６の結果を総括して示したグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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