(57)【要約】【課題】強度及び耐衝撃破壊性に優れたアルミニウム合金押出材及びそれを用いた車両部品等の提供を目的とする。【解決手段】Ｓｉ：０．５〜０．９質量％、Ｍｇ：０．７５〜１．１５質量％、Ｃｕ：０．１０〜０．３５質量％、Ｍｎ：０．０２〜０．２０質量％を含むとともに、Ｆｅ：０．２５〜０．４５質量％の範囲になるように成分調整し、残部がＡｌと不可避的不純物からなるアルミニウム合金を用いて押出加工し、その直後に平均冷却速度５００℃／分以上で冷却し、その後に人工時効処理を施す。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ：０．５〜０．９質量％、Ｍｇ：０．７５〜１．１５質量％、Ｃｕ：０．１０〜０．３５質量％、Ｍｎ：０．０２〜０．２０質量％、Ｃｒ：０．１〜０．３質量％を含むとともに、Ｆｅ：０．２５〜０．４５質量％の範囲になるように成分調整し、残部がＡｌと不可避的不純物であることを特徴とする耐衝撃破壊性に優れたアルミニウム合金押出材。
【請求項２】
Ｓｉ：０．５〜０．９質量％、Ｍｇ：０．７５〜１．１５質量％、Ｃｕ：０．１０〜０．３５質量％、Ｍｎ：０．０２〜０．２０質量％、Ｃｒ：０．１〜０．３質量％を含むとともに、Ｆｅ：０．２５〜０．４５質量％の範囲になるように成分調整し、残部がＡｌと不可避的不純物からなるアルミニウム合金を用いて押出加工し、その直後に平均冷却速度５００℃／分以上で冷却し、その後に人工時効処理を施すことにより得られることを特徴とする耐衝撃破壊性に優れたアルミニウム合金押出材。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のアルミニウム合金押出材を用いて得られる高耐衝撃破壊性部材。
【請求項４】
請求項１又は請求項２記載のアルミニウム合金押出材を用いて得られる車両用部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のサスペンション部品等、高い耐衝撃破壊性が要求される部品のアルミ化を図るのに有効なアルミニウム合金押出材及び、それを用いた高い耐衝撃破壊性部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の軽量化を図る目的でサスペンション部品等もアルミ化が検討され、例えば、図４に示す車両のサスペンション部品の構成例にて説明すると、ロアーアーム８やアッパーアーム６等においては、中実部品であり、アルミニウム合金の鋳造材や鍛造材を用いるものである（特開２００１−７３０５６号公報、特開２００１−１６２３１８号公報）。なお、７はナックルである。
それに対してブラケット類１の部品は、中空部品であり、アルミニウム合金押出材にて部材が得られれば中空部加工や取り付け面の平面度を確保するための機械加工が少なくて済み、軽量化、低コストが期待される。
しかし、車両のサスペンション部品は、走行時の衝撃を直接受け、それを吸収する部品であるから高強度のみならず、高い耐衝撃破壊性が要求される。
従来、このような高強度及び高耐衝撃破壊性の要求品質を満足できるアルミニウム合金押出材が得られなかったために、鋳鉄部材が一般に採用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実状に鑑みて、強度及び耐衝撃破壊性に優れたアルミニウム合金押出材及びそれを用いた車両部品等の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明における技術的要旨は、Ｓｉ：０．５〜０．９質量％好ましくは０．６〜０．８質量％、Ｍｇ：０．７５〜１．１５質量％好ましくは０．８５〜１．０５質量％、Ｃｕ：０．１０〜０．３５質量％好ましくは０．１５〜０．３０質量％、Ｍｎ：０．０２〜０．２０質量％好ましくは０．０２〜０．１０質量％、Ｃｒ：０．１〜０．３質量％好ましくは０．１〜０．２質量％を含むとともに、Ｆｅ：０．２５〜０．４５質量％好ましくは０．３０〜０．４０質量％の範囲になるように成分調整し、残部がＡｌと不可避的不純物であることを特徴とする耐衝撃破壊性に優れたアルミニウム合金押出材とした。
【０００５】
従来のアルミニウム合金押出材においては、押出加工性を考慮しつつ、高強度を得るために、Ｍｇ及びＳｉの成分割合を調整し、局部腐食、耐応力腐食割れ等の耐食性を考慮しつつ、Ｃｕ成分を調整し、さらには再結晶粒の微細化による強度向上を目的に、Ｔｉ成分等が微量添加調整されていた。
しかし、このような合金組成では、球状の結晶組織となり、衝撃力が負荷されると、この球状の粒界に沿って破壊伝幡し、靭性及びシャルピー特性等が充分に得られなかったのに対して、請求項１記載の発明においては、Ｍｎ及びＣｒ成分でアルミニウム合金の押出加工時の再結晶化を抑制しつつ、Ｆｅ成分を０．２５〜０．４５質量％、好ましくは０．３０〜０．４０質量％の範囲に調整することで安定した繊維状組織（ファイバー組織）が得られたものである。
即ち、従来はＦｅ成分が不純物として取り扱われ、押出加工用ビレットの鋳造時等において、巨大な金属間化合物を晶出し、アルミニウム合金としての機械的性質を損なう恐れがあることから、極力、不純物としてのＦｅ成分の混入をおさえるようにしていた。
それに対して本願出願人は、Ｆｅ成分範囲を適切に調整することで、Ｍｎ、Ｃｒ成分等の組み合わせにて、安定した繊維状組織が得られることを見い出したものである。
【０００６】
Ｓｉ成分を０．５〜０．９質量％、好ましくは０．６〜０．８質量％にし、Ｍｇ成分を０．７５〜１．１５質量％、好ましくは０．８５〜１．０５質量％の範囲に調整したのは、押出加工性を考慮しつつ、Ｍｇ２Ｓｉ粒子の析出による引張強度及び耐力の向上を図ったものである。
なお、Ｍｇ２Ｓｉの理論比率に対して、わずかにＳｉリッチに成分調整するのが好ましい。
【０００７】
Ｃｕ成分は、過剰に添加すると局部腐食を発生し、耐応力腐食割れを生じる原因となるのでこれらを考慮しつつ、マトリックス強度向上を図るべく、０．１０〜０．３５質量％、好ましくは０．１５〜０．３０質量％の範囲に調整した。
【０００８】
Ｍｎ、Ｃｒ成分は、過剰になると押出性を低下させるだけでなく、かえって靭性を低下させるので、Ｆｅ成分が０．２５〜０．４５質量％、好ましくは０．３０〜０．４０質量％の範囲にて最も効果的に繊維状組織を安定化させる範囲として、Ｍｎ成分０．０２〜０．２０質量％、好ましくは０．０２〜０．１０質量％、Ｃｒ成分０．１〜０．３質量％、好ましくは０．１〜０．２質量％の範囲に設定した。
【０００９】
請求項２記載の発明の技術的要旨は、上記のような合金組成からなる押出材の物性を生産性良く、効果的に発現させるための押出加工方法の提供がねらいである。
Ｓｉ：０．５〜０．９質量％好ましくは０．６〜０．８質量％、Ｍｇ：０．７５〜１．１５質量％好ましくは０．８５〜１．０５質量％、Ｃｕ：０．１０〜０．３５質量％好ましくは０．１５〜０．３０質量％、Ｍｎ：０．０２〜０．２０質量％好ましくは０．０２〜０．１０質量％、Ｃｒ：０．１〜０．３質量％好ましくは０．１〜０．２質量％を含むとともに、Ｆｅ：０．２５〜０．４５質量％好ましくは０．３０〜０．４０質量％の範囲になるように成分調整し、残部がＡｌと不可避的不純物からなるアルミニウム合金を用いて押出加工し、その直後に平均冷却速度５００℃／分以上で冷却し、その後に人工時効処理を施すことを技術的要旨とする。
ここで、押出加工直後とは、押出加工後に押出材温度が約５００℃以下にならない範囲にての意味である。
また、冷却速度は、押出材が約２００℃以下になるまでの速度をいう。
このように、押出加工直後に急冷するとアルミニウム合金の再結晶化の進行を抑え、安定した繊維状組織を形成する効果がある。
【００１０】
このようにして得られたアルミニウム合金押出材の金属組織について説明する。
従来のアルミニウム合金を用いた押出材の押出方向の組織が図５（イ）に示すように金属組織が粒状組織であり、粒界に沿って割れが伝幡しやすいが、上記のようにして得られたアルミニウム合金押出材の押出方向の断面金属組織は図５（ロ）に示すような繊維状組織になった。
これにより、前述したように高強度で、高い耐衝撃破壊性に優れたアルミニウム合金押出材が得られた。
【００１１】
請求項１又は請求項２記載に係る新規アルミニウム合金押出材は靭性に優れ、特にシャルピー衝撃値が高く、耐衝撃破壊性が要求される各種部材、部品等に適用できる。
その中でも、車両のサスペンション部品等においては、大きな走行衝撃に耐えられるだけの耐衝撃破壊性が要求されるので、本発明に係る新規アルミニウム合金押出材を適用して初めて押出材によるアルミ化が可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１（表１）に示す実施例１〜３の本発明に係る成分組成及び比較例１（ＪＩＳＡ６Ｎ０１相当）、比較例２（ＪＩＳＡ６０６１相当）の成分組成になる用に、アルミニウム合金ビレット（直径２０４ｍｍ）を常法にて鋳造し、約５６０℃、６時間均質化処理した。
このビレットを約５２０℃に予熱し、約５ｍ／分の押出速度で押出加工し、連続的に５００〜６００℃／分の速度で水冷した。
その後、所定の長さに切断後に１８５℃、約６時間人工時効してブラケット部材を得た。
【００１３】
上記のそれぞれの供試材から試験片を切り出し、以下の試験及び評価を実施した。
引張強度、０．２％耐力値、伸びはＪＩＳＺ２２０１、１４Ａ号試験片を切り出し、ＪＩＳＺ２２４１に準じて測定した。
シャルピー衝撃値は、ＪＩＳＺ２２０２、Ｖノッチ４号試験片を切り出し、常温にてＪＩＳＺ２２４２に準じて測定した。
繊維状組織の評価は、押出方向の断面を研磨し、２５倍光学顕微鏡観察により、繊維状組織の面積比率として測定した。
【００１４】
その結果を図２（表２）に示す。
項目の欄の「押出方向」とは試験片を押出方向に切り出して評価したもので、「垂直方向」とは押出方向とは直角方向に試験片を切り出し評価したことを意味する。
ＪＩＳＡ６Ｎ０１合金相当の比較例１は、ほぼ全面的に粒状組織で、引張強度、耐力等も低いが、シャルピー衝撃値も低かった。
ＪＩＳＡ６０６１合金相当の比較例２は引張強度、耐力は本発明に係る実施例１〜３のものに近い値を示したが、繊維状組織の比率が３７％と低く、シャルピー衝撃値が低い。
これに対して、実施例に示したアルミニウム合金押出材においては、いずれも繊維状組織の比率が高く、シャルピー衝撃値が高かった。
【００１５】
例えば、図４に示すサスペンション部品であるブラケット１は、その中空部内側にブッシュが挿入され、ブッシュは外側からゴム部材２、スチール円筒部材３、ゴムのマウント部材４、シャフトが挿入連結されるスチール円筒部材５から構成されている。
なお、１ｂはブラケット取り付け面で、１ａが取り付け孔である。
製品の機能上、引張強度３００ＭＰａ以上、耐力２７０ＭＰａ以上、伸び１３％以上、シャルピー衝撃値押出方向２５Ｊ／ｃｍ２及び垂直方向１７Ｊ／ｃｍ２
以上要求されるが、実施例の値はいずれも満足している。
また、耐食性についてはＪＩＳＡ６０６１合金（比較例２）と塩水噴霧試験にて比較した結果、差はなく、実施例３のサンプルを用いて車両塩害走行テストした結果、有害な腐食や、応力腐食割れは認められなかった。
【００１６】
【発明の効果】
本発明においては、Ｓｉ成分とＭｇ成分の組み合わせ、及び、Ｃｕ成分を調整することで、引張強度、耐力値を確保しつつ、従来不純物と言われていたＦｅ成分を所定の範囲に調整することで、Ｍｎ成分及び、Ｃｒ成分で再結晶化を抑え、耐衝撃破壊性に優れたアルミニウム合金押出材が得られる。
この場合に、押出直後に急冷することにより、再結晶化を抑え、より、安定した繊維状組織になる。
また、この押出材を適用することで、例えば、図４に示すような、取り付け面１ｂの平面度が確保しやすく、中空形状の精度が高く機械加工がほとんど不要のブラケット等の耐衝撃破壊性部材が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアルミニウム合金の合金組成（材料成分）例を示す。
【図２】押出材の試験評価結果を示す。
【図３】サスペンション部品の構成例を示す。
【図４】ブラケットの構造例を示す。
【図５】金属組織の模式図を示す。
【符号の説明】
１　　ブラケット
１ａ　ブラケット取り付け孔
１ｂ　ブラケット取り付け面
【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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