(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｚｎ：５．５〜７．５質量％、Ｍｇ：１．２〜２．２質量％、Ｔｉ：０．０１〜０．１質量％を含有し、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒが合計０．０５質量％以下、Ｃｕが０．１０質量％以下に規制され、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなり、断面全体が等軸晶組織からなり、切削加工で筐体に加工された後、表面に陽極酸化処理皮膜が形成される筐体用７０００系アルミニウム合金押出材。
【請求項２】
引張強さが４００〜６００Ｎ／ｍｍ2、耐力が３００〜５００Ｎ／ｍｍ2であることを特徴とする請求項１に記載された筐体用７０００系アルミニウム合金押出材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノート型パソコン、携帯電話、デジタルカメラ等の筐体に用いられる７０００系アルミニウム合金押出材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ノート型パソコン、携帯電話、デジタルカメラ等の筐体に用いられる素材には、良好な外観性を有し、軽量化のため又は落下時の筐体の変形防止のため高い強度を有することが必要とされている。このような観点から、これらの筐体にはアルミニウム合金が多用されており、通常、表面に陽極酸化処理を施して用いられることが多い。
下記特許文献１〜９には、各種合金系に属するアルミニウム合金板材又は押出材について、表面に陽極酸化処理を施して種々の用途に用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２０９４２６号公報
【特許文献２】特開２００６-５２４３６号公報
【特許文献３】特開２００６-２６９３８号公報
【特許文献４】特開２００４−１３７５１７号公報
【特許文献５】特開２００１−１１５２２７号公報
【特許文献６】特開平１０−２２６８５７号公報
【特許文献７】特開平９−１８４０９５号公報
【特許文献８】特開平９−１４３６０２号公報
【特許文献９】特開昭６３−２９７５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
７０００系アルミニウム合金は各種合金系の中でも強度が高いため、部材の軽量化及び高強度化に適している。例えば特許文献９には、表面層が再結晶組織で内部が繊維状組織である７０００系アルミニウム合金押出材が高強度であり、アルマイト（陽極酸化処理）色調にも優れていることが記載されている。
一方、前記ノート型パソコン、携帯電話、デジタルカメラ等の筐体は、特に良好な外観性と精密性及び製品の頑丈さが要求される場合など、厚板状のアルミニウム合金を切削加工し、全表面削り出しで成形される。しかし、このような成形方法を上記の７０００系アルミニウム合金押出材に適用し、成形された筐体の表面に陽極酸化処理を施した場合、表面の一部又は全部に目視観察される筋状の色むら（光沢の濃淡）が生じたり、陽極酸化処理被膜が黄色みを帯びるなど、外観性を低下させることが問題となっている。
【０００５】
従って、本発明は、７０００系アルミニウム合金押出材を切削加工（削り出し）で筐体に加工した後、表面に陽極酸化処理を施す場合に、被膜に色むらが生じるのを防止し、かつ、黄色みを抑えたシルバー色の被膜を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る筐体用７０００系アルミニウム合金押出材は、切削加工で筐体に加工された後、表面に陽極酸化処理皮膜が形成されるものであって、Ｚｎ：５．５〜７．５質量％、Ｍｇ：１．２〜２．２質量％、Ｔｉ：０．０１〜０．１％質量を含有し、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒが合計０．０５質量％以下、Ｃｕが０．１０質量％以下に規制され、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなり、断面全体が再結晶組織である等軸晶からなる。
【発明の効果】
【０００７】
上記アルミニウム合金押出材を用いて、切削加工（削り出し）で筐体に加工した後、表面に陽極酸化処理を施した場合に、陽極酸化処理被膜に色むらが生じるのが防止でき、かつ、黄色みを帯びない又は黄色みを抑えたシルバー色の陽極酸化処理被膜が得られる。
上記アルミニウム合金押出材は、Ｔ５又はＴ６処理を行うことで、引張強さが４００〜６００Ｎ／ｍｍ２、耐力が３００〜５００Ｎ／ｍｍ２の高強度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例Ａ２の供試材の押出方向に平行で板厚方向に垂直な断面の表層部、１／４ｔ部、及び１／２ｔ部のミクロ組織の光学顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に係る７０００系アルミニウム合金押出材の合金組成及び組織等について、以下説明する。
（Ｚｎ）
Ｚｎは、熱処理後の強度を確保するため、５．５質量％以上添加する必要がある。しかし、７．５％を超えると押出性が低下する。従って、Ｚｎ含有量は５．５〜７．５質量％とする。
（Ｍｇ）
Ｍｇは、Ｚｎと共に熱処理後の強度を確保するため、１．２質量％以上添加する必要がある。しかし、２．２質量％を超えると押出性が低下する。従って、Ｍｇ含有量は１．２〜２．２質量％とする。
（Ｔｉ）
Ｔｉは、鋳塊組織の微細化のために添加される。Ｔｉ含有量が０．０１質量％より少ないと、微細化の効果が十分でなく、０．１質量％より多いと飽和して巨大化合物が晶出するおそれがある。従って、Ｔｉの含有量は０．０１％〜０．１質量％とする。
【００１０】
（Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ）
一般に７０００系アルミニウム合金押出材では、耐ＳＣＣ（応力腐食割れ）性及び強度を高めるため、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ等の遷移元素を合計で０．１５〜０．５質量％程度添加し、押出方向に伸張した繊維状組織を形成させている。しかし、断面全体が繊維状組織である押出材の表面に陽極酸化処理を施すと、陽極酸化処理被膜に筋状の色むらが生じるという問題がある。一方、前記特許文献９では、合金に所定量のＣｒ及びＺｒを添加し、かつ押出前後に特殊な熱処理を加えることで、押出材の表面のみを再結晶化し、これにより陽極酸化処理被膜の色むらを防止している。しかし、このような押出材を切削加工（削り出し）して筐体を成形すると、筐体の表面の一部又は全部に繊維状組織が露出し、そのためこの筐体に陽極酸化処理を施したとき、先に述べたとおり、陽極酸化処理被膜にやはり色むらが生じてしまう。
【００１１】
従って、本発明では、不可避不純物として含まれるＭｎ、Ｃｒ、Ｚｒの合計含有量を０．０５質量％以下に規制し、押出材の断面全体を再結晶組織である等軸晶からなるものとする。断面全体が等軸晶組織からなるのであれば、押出材を切削加工して筐体を成形した場合でも、筐体の表面は全面が等軸晶組織のままであり、この筐体の表面に陽極酸化処理を施したとき、陽極酸化処理被膜に色むらが生じるのが防止できる。
本発明において等軸晶組織とは、平均アスペクト比が４．０以下の結晶粒からなる組織であり、平均アスペクト比は、押出方向に平行で板厚方向に垂直な断面において、押出方向に測定した平均結晶粒径をａとし、板厚方向に測定した平均結晶粒径をｂとしたとき、ａ／ｂ又はｂ／ａで表される。平均アスペクト比の測定は、例えば表層部、１／４板厚部、１／２板厚部のように断面を代表する複数の領域を選定し、全ての領域で平均アスペクト比が４．０以下のとき、断面全体が等軸晶組織であると定義する。平均アスペクト比は、全ての領域で３．０以下が望ましい。平均結晶粒径の測定は、ＪＩＳＨ０５０１の切断法に準じて行えばよい。
【００１２】
（Ｃｕ）
Ｃｕは、不可避不純物としてアルミニウム合金に含まれ、あるいは強度を高めるため必要に応じて添加されるが、いずれにしても本発明では０．１０質量％以下に規制する。Ｃｕ含有量が増加すると陽極酸化処理被膜が黄色みを帯びてくるので、本発明のように黄色みを抑えたシルバー色の陽極酸化処理被膜を望む場合は、Ｃｕ含有量は０．１０質量％以下に規制する必要がある。黄色みを帯びず白色に近いシルバー色の陽極酸化処理被膜を得るには、Ｃｕ含有量は０．０５質量％以下とすることが望ましい。
（その他）
その他の不可避不純物元素については、通常使用される７０００系アルミニウム合金に含まれる量であれば、陽極酸化処理被膜の色調、色むら等に影響はない。
【００１３】
（陽極酸化処理被膜）
本発明に係る筐体に形成される陽極酸化処理被膜の色調は、ＪＩＳＺ８７３０に記載のハンター色差式による明度指数Ｌ*（Ｌ*値）、及びクロマティクネス指数（ａ*値、ｂ*値）で表される（例えば特許文献３，４等参照）。なお、Ｌ*値は１００が上限で数値が高いほど明るい色調となる。ａ*値は０を基準にプラス側で数値が高いほど赤色みを帯び、マイナス側で数値が高いほど緑色みを帯びる。ｂ*値は０を基準にプラス側で数値が高いほど黄色みを帯び、マイナス側で数値が高いほど青色みを帯びる。
本発明に係る筐体では、陽極酸化処理皮膜の色調として、明るく白色に近いシルバー色を目標としており、これを上記Ｌ*、ａ*、ｂ*で表すと、６５＜Ｌ*＜９５、−１．５＜ａ*＜１．５、−１．５＜ｂ*＜１．５である。この色調は、本発明の組成及び結晶組織を有する７０００系アルミニウム合金押出材で得ることができる。黄色みに関係するｂ*値はｂ*＜１．０がより好ましい。
【００１４】
陽極酸化処理被膜は被膜厚さによりシルバー色の濃度が変化し、本発明に係る筐体では皮膜厚さは３〜３０μｍであることが好ましい。陽極酸化処理被膜は薄いほど安価になるが、十分なシルバー色が得られないことがあり、また、３μｍ未満では陽極酸化処理被膜を安定して形成するのが困難となる。一方、陽極酸化処理被膜の厚さが３０μｍを超えると、コスト高になるとともに、変形したとき被膜にクラックが発生しやすくなり、また陽極酸化処理被膜のシルバー色が濃くなり過ぎ、上記の明るく白色に近いシルバー色が得られなくなる。
【実施例】
【００１５】
次に、本発明の実施例を説明する。
先ず、下記表１に示す組成のアルミニウム合金鋳塊を通常の方法により溶製した。Ａ４、Ａ５、Ｂ２、Ｂ３にはＣｕを添加し、Ｂ４にはＭｎ、Ｃｒ、Ｚｒを添加した。その他の組成でもＣｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒが不可避不純物として微量に含まれ、Ｆｅ、Ｓｉも不可避不純物である。各アルミニウム合金鋳塊に対し４７０℃×４ｈの均質化処理を施し、押出温度が４７０℃、押出速度が１０ｍ／ｍｉｎの条件で押出加工を行い、いずれも押出直後に材料をファン空冷（冷却速度約１００℃／ｍｉｎ）で冷却し、肉厚１０ｍｍ×幅９０ｍｍの押出材（押出板）を得た。その後、９０℃×３ｈ→１４０℃×８ｈの条件で高温時効処理を施した。
【００１６】
【表１】
0005842295.tif 000002
【００１７】
これを供試材としてミクロ組織観察を実施し、下記要領で結晶粒の平均アスペクト比を測定した。その結果を表１に示す。
（平均アスペクト比）
平均アスペクト比を測定する領域として、押出方向に平行で板厚方向に垂直な断面の表層部、１／４ｔ部、１／２ｔ部を選定し、各領域においてＪＩＳＨ０５０１の切断法に準拠して押出方向及び板厚方向の平均結晶粒径を測定し、押出方向の平均結晶粒径をａとし、板厚方向の平均結晶粒径をｂとしたとき、平均アスペクト比はａ／ｂ又はｂ／ａの大きい方の値とした。平均アスペクト比の測定範囲は、表層部では最表面から板厚方向に６００μｍ×押出方向に９００μｍの範囲、１／４ｔ部と１／２ｔ部では、それぞれ板厚１／４ｔと１／２ｔのラインを中心として板厚方向内外に３５０μｍ×押出方向に４５０μｍの範囲を選定した。供試材Ａ２のミクロ組織を図１に示す。なお、供試材の表層部、１／４ｔ部、１／２ｔ部における板面に平行な面でも、前記断面とほぼ同様のミクロ組織が得られている。
【００１８】
次に、得られた各供試材について、下記要領で引張試験及び陽極酸化処理を実施し、かつ陽極酸化処理皮膜について色調の測定及び色むらの評価を行った。その結果を表２に示す。
（引張試験）
引張試験片は押出方向に平行方向にＪＩＳ５号試験片を採取して引張試験を行い、引張強さ（σB）と耐力（σ0.2）を測定した。引張強さ（σB）が４００〜６００Ｎ／ｍｍ２、耐力（σ0.2）が３００〜５００Ｎ／ｍｍ２を合格と判定した。
（陽極酸化処理）
押出材の表面を３ｍｍフライス加工し、前処理として濃度５％、液温６０℃の水酸化ナトリウム水溶液に１分間浸漬した後、濃度３０％、液温２０℃の硝酸水溶液に１分間浸漬した。その後、濃度１５％、液温２０℃の硫酸水溶液に浸漬し、２．０Ａ／ｄｍ２の付加電流を１０分かけて、フライス加工した表面に陽極酸化処理を行った。その後、封孔処理として、濃度５％、液温９０℃の酢酸Ｎｉ水溶液に２０分浸漬した。陽極酸化被膜の厚さは８μｍであった。
【００１９】
（色調の測定）
陽極酸化処理した押出材の色調は、先に述べたとおり、ＪＩＳＺ８７３０の規定に準拠し、Ｌ*ａ*ｂ*表色系による色差計（コニカミノルタ社製、ＣＮ−６００ｄ）を用いて、ＳＣＩ方式（正反射光込み）により、Ｌ*値、ａ*値、ｂ*値を測定した。
（色むらの評価）
色むらの評価は、目視により○△×の３段階で評価した。○は色むらなし、△はわずかに色むらあり、×は色むらありで、○△が合格である。
【００２０】
【表２】
0005842295.tif 000003
【００２１】
表１，２に示されるように、合金組成が本発明の規定を満たし、断面全体が等軸晶組織からなるＡ１〜Ａ４は、強度が高く、表面酸化処理被膜の色調（Ｌ*、ａ*、ｂ*）が先に記載した目標の範囲内で、明るく白色に近いシルバー色であり、色むらも認められなかった。同じくＡ５は強度が高く、色むらが認められなかったが、表面酸化処理被膜のｂ*値が目標の範囲内で比較的高く、色調がわずかに黄色みを帯びていた。これはＣｕ含有量が規定範囲内で比較的高かったためと考えられる。また、Ａ６は強度が高く、表面酸化処理被膜の色調が明るく白色に近いシルバー色であったが、表面酸化処理被膜に色むらがわずかに認められた。これは等軸状組織の平均アスペクト比が許容範囲内で比較的大きかったためと考えられる。
【００２２】
一方、Ｍｇ、Ｚｎの含有量が本発明の規定より少ないＢ１は強度が低い。
Ｃｕ含有量が本発明の規定より多いＢ２，Ｂ３は、高い強度が得られるものの、陽極酸化処理被膜のｂ*値が高く、黄色みを帯びていた。
Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒの合計添加量が本発明の規定より多いＢ４は、断面に繊維状組織が目立ち、平均アスペクトが大きく（測定困難）、色むらの発生が認められた。
【図１】
0005842295.tif 000004