(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄成分を０．０５重量％未満含有し、さらに銅成分を０．０５重量％〜０．３０重量％含有するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金を押出加工し、次いで、該合金形材の表面をエッチング処理することを特徴とする結晶粒模様を有するアルミニウム合金材の製造方法。
【請求項２】
鉄成分を０．０５重量％未満含有し、さらに銅成分を０．０５重量％〜０．３０重量％含有するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金を押出加工し、次いで、該合金形材をエッチング量が０．２０００ｇ／ｄｍ２以上となるようにエッチング処理することを特徴とする結晶粒模様を有するアルミニウム合金材の製造方法。
【請求項３】
鉄成分を０．０５重量％未満含有し、さらに銅成分を０．０５重量％〜０．３０重量％含有するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金を押出加工し、次いで、該合金形材の表面をエッチング処理し、さらに陽極酸化を施し、次いで、電解着色、染色処理および塗装処理から選ばれる処理を施すことを特徴とする結晶粒模様を有するアルミニウム合金材の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の結晶粒模様を有するアルミニウム合金材の製造方法において、前処理時のエッチング量が、０．２０００ｇ／ｄｍ2以上であり、エッチング処理後の押出形材の表面粗さが、押出の平行方向において中心線平均粗さで０．５μｍ以上であり、かつ中心線平均粗さとエッチング量との比（中心線平均粗さ／エッチング量）が２．０以上であることを特徴とする結晶粒模様を有するアルミニウム合金材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、結晶粒模様を有するアルミニウム合金材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金材は、軽量であり、加工性、耐食性および表面処理性に優れ、また適度の強度を有することから、押出加工材として、建材を中心に広く普及してきた。
【０００３】
一般に、建材として、このＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金を用いる場合は、鉄成分を０．１３〜０．２３重量％程度含んでおり、また、銅成分に関しては０．０１重量％程度不純物として含んでいる。
【０００４】
鉄成分による効果は、表面処理後の外観において過度の光輝性を抑制し、落着きのあるシルバ−材やブロンズ系の着色材を得るのに有効である。また、一部には、表面処理後に光輝性を出現させるためには、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金中のＦｅ成分を０．０５〜０．１重量％の低い成分とした材料もある。
【０００５】
一方、銅成分による効果は、故意に０．０５〜０．４０重量％程度添加することにより、人工時効硬化性の向上や光輝合金に対して光輝性を出現させるため等に有効である。
【０００６】
結晶粒がアルミニウム合金材料表面に出現するのは、表面処理で、特に、材料表面の溶解を伴うエッチング工程であるが、通常のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金の押出形材の場合は、その結晶粒径は５０μｍ程度以下で目視では観察できない位、均一微細である。
【０００７】
従来からの上記のようなアルミニウム結晶部材の新しい方法の開発が望まれていた。その１つとして、特開平３−２５７１７７号公報には、アルミ結晶粒部材の製造方法が開示されている。
【０００８】
すなわち、アルミニウム部材に熱処理を施して結晶粒を粗大化させる工程と、結晶粒が粗大化したアルミニウム部材にエッチング処理を施す工程とからなるアルミ結晶粒部材の製造方法であり、また上記熱処理の前に、アルミニウム部材に部分的に塑性歪みを与える工程をさらに含む製造方法であり、或いは上記エッチング処理を施した上記アルミニウム部材に、周期律表のＩＩＩｂ，ＩＶｂ，Ｖａ，ＶＩａ族の中の少なくとも一つの元素の窒化物または酸化物または炭化物を有する透明被膜を形成する工程をさらに含む製造方法であり、上記エッチング処理を施した上記アルミニウム部材に、アルマイト処理を施す工程をさらに含む製造方法であり、また硫酸及び塩酸の混合水溶液をエッチング液として用いたアルミ結晶粒部材の製造方法である。
【０００９】
しかしながら、本方法のように、硫酸及び塩酸の混合水溶液をエッチングとして用いた場合、液の取扱が危険なことや、有害なミストが発生すること等の問題があり、またアルミニウム部材のＦｅ成分が特定されていないため、一般的に結晶模様の鮮明さに欠ける等の問題もある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたアルミニウム部材の結晶模様の生成方法は、建材としては不十分なものであった。
【００１１】
一方、前述のように、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金材は、軽量であり、加工性、耐食性及び表面処理性に優れ、また適度の強度を有することから、押出形材として、建材を中心に広く普及してきており、この合金に結晶粒模様を付した場合、さらに建材として有効な材料となることが予想される。
【００１２】
従って、本発明は、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金を用いて、建材として有効な結晶粒模様を付したアルミニウム合金材を提供し、必要に応じて表面処理後の外観において意匠的に優れたシルバ−材やブロンズ系の着色材のようなアルミニウム陽極酸化塗装複合皮膜材を提供することを目的としたものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、鉄成分を０．０５重量％未満含有し、さらに、銅成分を０．０５重量％〜０．０３重量％含有するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金を押出加工し、次いで、該合金形材の表面を前処理（エッチング処理）することを特徴とする結晶粒模様を有するアルミニウム合金材の製造方法に関する。
【００１４】
本発明は、また、鉄成分を０．０５重量％未満含有し、さらに銅成分を０．０５重量％〜０．０３重量％含有するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金を押出加工し、次いで、該合金形材の表面を前処理（エッチング処理）し、さらに陽極酸化を施し、次いで、電解着色、染色処理および塗装処理から選ばれる処理を施すことを特徴とする結晶粒模様を有するアルミニウム合金材の製造方法に関する。
【００１５】
本発明は、さらに、上記結晶粒模様を有するアルミニウム合金材の製造方法において、前処理時のエッチング量が、０．２０００ｇ／ｄｍ２以上であり、エッチング処理後の押出形材の表面粗さが、押出の平行方向において中心線平均粗さで０．５μｍ以上であり、かつ中心線平均粗さとエッチング量との比（中心線平均粗さ／エッチング量）が２．０以上であることを特徴とする結晶粒模様を有するアルミニウム合金材の製造方法に関する。前処理時のエッチング量は望ましくは、０．３０００ｇ／ｄｍ２以上であり、エッチング処理後の押出形材の表面粗さが、押出の平行方向において中心線平均粗さで、望ましくは０．８μｍ以上である。
【００１６】
本発明において、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金とは、Ａｌを主成分とし、Ｍｇを０．４０〜１．２重量％、Ｓｉを合金０．２０〜０．９０重量％含有する通常のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金であり、鉄分を０．０５重量％未満含有し、さらに銅成分を０．０５重量％〜０．３０重量％含有することを特徴とする。鉄成分は、できるだけ少ないことが望ましい。これは、アルミニウム合金材の結晶粒模様の光輝性が出て、かつ結晶粒径も大きくなる傾向にあると考えられるからであり、望ましくは０．０３重量％以下、さらに望ましくは０．０１重量％以下である。
【００１７】
銅成分は、結晶粒模様がより鮮明となるように０．０５重量％以上とするが、０．３０重量を超えると押出生産性が損なわれ、形材の表面外観が悪化する。また、不純物が多くなるという観点から結晶粒が小さくなり、結晶粒模様が形成されにくくなる傾向にあるので、望ましくは０．１５重量％以下とする。
【００１８】
本発明において、製造されるアルミニウム合金材の結晶粒模様は、平均結晶粒径が０．３ｍｍ以上、望ましくは０．５ｍｍ以上、さらに望ましくは１．０ｍｍ以上の鮮明なものであるが、あまり大きくなると、凹凸幅が粗くなってメタリック調にならないので、結晶粒としては２ｍｍ程度までが望ましい。
【００１９】
ここで、“結晶粒模様が鮮明”とは、次の通りである。
【００２０】
鉄成分が０．０５重量％未満で、さらに銅成分が０．０５重量％以上の押出形材をエッチングすると、粗大化した結晶粒が出現する。各結晶粒は、見る角度や光の状況によって光輝度が変化し、また各結晶粒の方位が異なるために、各結晶粒間で独立した光特性を示す。このため、光輝部と非光輝部とが結晶粒単位で入り混じった結晶粒が観察でき、この模様のコントラストが鮮やかなことを“結晶粒模様が鮮明”と表現する。
【００２１】
図１は、本発明の結晶粒模様を有するアルミニウム合金材の製造方法の工程図であり、鉄成分を０．０５重量％未満含有し、さらに銅成分を０．０５重量％〜０．３０重量％含有するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金を押出加工し、次いで、該合金形材の表面を前処理（エッチング処理）し、さらに必要に応じて、陽極酸化を施し、次いで、電解着色、染色処理および塗装処理から選ばれる処理を施す。以下に、本発明の製造方法の各工程について述べる。
【００２２】
（１）押出工程
この工程は、通常のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金の押出工程と同じである。誘導加熱炉によって４００〜５２０℃に加熱したアルミニウムビレットを、熱間ダイス鋼を介して押出（油圧）プレスにより押出加工をする。その後、人工時効処理を施しても施さなくてもよい。
【００２３】
（２）表面処理工程
（エッチング）
本発明においても、一般の建材の表面処理時のエッチングと同様の処理（苛性ソーダ濃度５〜１５％、浴温４０〜５５℃、浸漬時間３分以上）を行い、材料表面を、８μｍ程度以上の厚さ、溶解することにより、鮮やかな結晶粒模様となる。ただし、５μｍ未満の溶解量では、結晶粒模様が弱く、意匠性に乏しいのに対して、溶解量が増加するに従って、結晶粒模様に凹凸感が付与され、意匠性がますます向上する。
【００２４】
また、肉眼で結晶組織を観察し、鋳造条件の良否を判断するマクロ観察に用いられるフッ酸や塩酸等を含んだ浴によるエッチングでも、結晶粒模様を得ることができるが、浴の取扱が危険なことや有害ミストが発生すること等の問題があり実用上好ましい方法とは言えない。本発明ではこの方法を全く用いる必要がない。
【００２５】
（陽極酸化処理）
一般建材の陽極酸化処理、例えば、硫酸濃度１０〜２０％、浴温２０℃程度の浴中で電解処理と同様の処理で良い。
【００２６】
陽極酸化皮膜は、ほぼ透明の薄膜であり、この処理では、アルミニウム合金に耐食性を付与するが意匠的には殆ど変化しない。
【００２７】
（着色処理）
着色は、意匠上の要求に応じて行えば良く、電解着色若しくは染色が一般的な方法である。
【００２８】
塗装処理は、透明塗料および着色塗料のいずれも使用できる。透明塗料は、主として耐食性の向上を目的として施すもので、意匠的には殆ど変化しない。
【００２９】
一方、着色塗料では、一般的に隠蔽性が高いため、本発明には適用し難い。しかし、“カラークリヤー”と呼ばれる光の透過性の良い塗料や、塗料中の顔料濃度を低くし、かつ顔料粒径を小さくして隠蔽性を下げた塗料であれば適用できる。
【００３０】
【作用】
本発明においては、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金の鉄成分量を０．０５重量％未満とし、銅成分量を０．０５重量％〜０．３０重量％とする。この結果、
（１）鉄成分量が０．０５重量％未満の少ない量であるため、結晶粒模様の光輝性が出て、結晶粒径も大きくなる。この傾向は、鉄成分量が少ない程大きくなる。
【００３１】
（２）０．０５重量％より少ない銅成分量の場合は、表面処理後の外観において、結晶粒模様が不鮮明で著しい光沢むらが生じるのに対して、銅成分量を０．０５重量％以上とすることにより、鮮明な結晶粒模様が得られる。また、０．３０重量％以下とすることにより、押出生産性も損なわれず、さらに０．１５重量％以下とすることにより、結晶粒が小さくなる傾向も抑えられ、鉄成分量と相まって鮮明な結晶粒模様が得られる。
【００３２】
（３）一般に肉眼で結晶組織を調べる際に用いる塩酸、硝酸およびフッ酸等を含んだエッチング液を使用することが不要で、通常のアルミニウム建材の表面処理ラインで用いられる苛性ソーダを主成分とする浴によるエッチングで鮮明な結晶粒模様外観が得られる。
【００３３】
（４）前処理時のエッチング量が０．２０００ｇ／ｄｍ２以上、望ましくは０．３０００ｇ／ｄｍ２以上になると、押出形材の表面粗さが押出の平行および直角方向において差が小さくなり、中心線平均粗さで０．５μｍ以上、望ましくは０．８μｍ以上、さらに中心線平均粗さとエッチング量との比が２．０以上となり、意匠的に優れた外観が得られる。
【００３４】
【実施例】
実施例１
表１に示す各種組成のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金を、図１に示す工程により、押出加工し、その後、形材を表面処理工程で行う通常の前処理（脱脂、苛性ソーダエッチング中和）を施して結晶粒模様の確認を行った。
【００３５】
エッチング条件：７％苛性ソーダ浴中に４５℃×１０分浸漬
その結果を表２に示す。
【００３６】
【表１】
0003545799.tif 000002
【００３７】
【表２】
0003545799.tif 000003
【００３８】
表２において、判定結果の○、△、×の内容は次の通りである。
【００３９】
○：結晶粒模様が鮮明。
【００４０】
△：結晶粒模様が一部不鮮明。すなわち、エッチングむらにより結晶粒模様が肉眼ではっきりせず、汚く見える。
【００４１】
×：結晶粒模様が出現せず。すなわち、結晶粒径そのものが小さいため、表面状態は割合平滑で、エッチングによる結晶粒の凹凸がきわめて小さい。（結晶粒模様は、結晶粒のこの凹凸が寄与している。）
表２に示すように、Ｆｅ成分が０．０５重量％以上の合金Ａ，Ｂ，Ｃは、結晶粒模様が出現しない。また、Ｆｅ成分が０．０５重量％未満でも、Ｃｕ成分が０．０５重量％より少ない合金Ｄ，Ｅは、結晶粒模様が出現するものの著しい光沢むらが発生して、模様が不鮮明であり、意匠上好ましくない。
【００４２】
それに対して、Ｆｅ成分が０．０５重量％未満でかつＣｕ成分が０．０５重量％以上の合金Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊは、結晶粒模様が鮮明に生成され、商品価値が高い。
【００４３】
結晶粒模様が鮮明に生成された合金Ｆ〜Ｊは、平均結晶粒径が０．３ｍｍ〜１ｍｍと大きく、これは、押出条件（ビレット温度、押出比、押出スピード等）によりさらに大きくもなる。
【００４４】
本実施例に示すように、有害な硫酸および塩酸の混合水溶液等の浴によらず、苛性ソーダを主成分とする浴によるエッチングで鮮明な結晶粒模様外観が得られる。
【００４５】
実施例２
実施例１の各種Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金（Ａ，Ｉ，Ｊ）を用いて、図２および図３に示す型Ｎｏ．１および型Ｎｏ．２の２型を１５００ＵＳｔｏｎ（６″）押出プレスにより押出加工し、前処理を施した。
【００４６】
ただし、エッチング条件は、７％苛性ソーダ浴中に５０℃で３，６，１２，２４，３６分浸漬した。
【００４７】
その形材の結晶粒模様を確認し、併せてエッチング量および表面粗さを測定した。その結果を表３に示す。
【００４８】
なお、エッチング量は、エッチング前後の形材の重量差を電子天びんにより測定し、表面粗さは、東京精密製サーフコム５７４Ａにより、押出の平行方向を測定した。
【００４９】
また、型Ｎｏ．１とは、図２に示すように、肉厚１．７ｍｍ、押出比８５．５の押出形材であり、型Ｎｏ．２とは、図３に示すように、肉厚１．２ｍｍ、押出比１０１．１の押出形材のことをいう。
【００５０】
【表３】
0003545799.tif 000004
【００５１】
表３に示すように型Ｎｏ．１および型Ｎｏ．２ともに、本発明の合金Ｉ，Ｊは、エッチング量が０．２０００ｇ／ｄｍ２  以上に増加すると、表面粗さ（中心線平均粗さ）が大きくなり、中心線平均粗さ／エッチング量が２．０以上となって鮮明な結晶粒模様が得られる。それに対して、合金Ａは、結晶粒模様が出現せず、中心線平均粗さ／エッチング量も１．０以下で大きくならない。
【００５２】
実施例３
実施例１の合金Ｆに対して、図４に示す肉厚１．２ｍｍ、押出比６０．４の型Ｎｏ．３の押出形材を、１５００ＵＳｔｏｎ（６″）押出プレスにより押出加工し、その形材を通常の表面処理ラインで前処理（脱脂、苛性ソーダエッチング、中和）および陽極酸化処理し、さらにシルバー、ブロンズ、ステンカラー等の着色を施して処理したところ、平均１．２ｍｍの結晶粒径に粗大化した結晶粒模様が均一かつ鮮明に出現した。
【００５３】
エッチング条件：７％苛性ソーダ浴中に４５℃で１０分浸漬
陽極酸化条件：１５％硫酸浴中に２０℃で０．８Ａ／ｄｍ２×５０分電解
実施例４
実施例３の陽極酸化皮膜材に対して、ロールコーターにより表４のカラークリヤーを約１０μｍ塗装したところ、各色の結晶粒模様が均一かつ鮮明に出現した。
【００５４】
【表４】
0003545799.tif 000005
【００５５】
【発明の効果】
本発明の結晶粒模様を有するアルミニウム合金材の製造方法によれば、建材として有効な結晶粒模様を付し、必要に応じて表面処理後の外観において意匠的に優れたシルバー材やブロンズ系の着色材のようなアルミニウム陽極酸化塗装複合皮膜材を提供することを可能として、建材の需要開拓に資すること大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるアルミニウム合金材の製造方法の工程図である。
【図２】本発明の実施例における型Ｎｏ．１の押出形材形状の説明図である。
【図３】本発明の実施例における型Ｎｏ．２の押出形材形状の説明図である。
【図４】本発明の実施例における型Ｎｏ．３の押出形材形状の説明図である。
【図１】
0003545799.tif 000006
【図２】
0003545799.tif 000007
【図３】
0003545799.tif 000008
【図４】
0003545799.tif 000009