(57)【要約】      （修正有）【課題】相互に負の相関関係があるとされている強度、耐摩耗性、切削性及び、ねばり性（かしめ性）の品質を共に向上させるのに効果的なアルミニウム合金押出材の提供。【解決手段】Ｓｉ：３．０〜６．０質量％、Ｍｇ：０．１〜０．４５質量％、Ｃｕ：０．０１〜０．５質量％、Ｍｎ：０．０１〜０．５質量％を有し、Ｎｉ：０．２〜１．０質量％の範囲に制御し、残りがＡｌおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金押出材を得た。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ：３．０〜６．０質量％、Ｍｇ：０．１〜０．４５質量％、Ｃｕ：０．０１〜０．５質量％、Ｍｎ：０．０１〜０．５質量％を有し、Ｎｉ：０．２〜１．０質量％の範囲に制御し、残りがＡｌおよび不可避的不純物からなる切削性に優れたことを特徴とする耐摩耗性アルミニウム合金押出材。
【請求項２】
Ｓｉ：４．１〜５．１質量％、Ｍｇ：０．３〜０．４５質量％、Ｃｕ：０．１０〜０．２０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．１５質量％を有し、Ｎｉ：０．２〜１．０質量％の範囲に制御し、残りがＡｌおよび不可避的不純物からなる切削性に優れたことを特徴とする耐摩耗性アルミニウム合金押出材。
【請求項３】
Ｓｉ：４．１〜５．１質量％、Ｍｇ：０．３〜０．４５質量％、Ｃｕ：０．１０〜０．２０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．１５質量％、Ｃｒ：０．０１〜０．５質量％を有し、Ｆｅ：０．６０質量％以下、Ｎｉ：０．２〜１．０質量％の範囲に制御し、残りがＡｌおよび不可避的不純物からなる切削性に優れたことを特徴とする耐摩耗性アルミニウム合金押出材。
【請求項４】
Ｓｉ：４．１〜５．１質量％、Ｍｇ：０．３〜０．４（０．４を除く）質量％、Ｃｕ：０．１０〜０．２０質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．１５質量％、Ｃｒ：０．０１〜０．５質量％を有し、Ｆｅ：０．４０質量％未満、Ｎｉ：０．２〜１．０質量％の範囲に制御し、残りがＡｌおよび不可避的不純物からなる切削性に優れたことを特徴とする耐摩耗性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、機械加工における切削性とねばり性とが共に優れた強度の高い耐摩耗性アルミニウム合金押出材に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本工業規格には、各種アルミニウム合金材料が規定されている。
この中で４０００糸合金は、アルミニウム中にＳｉを添加することで、金属組織中に硬質Ｓｉ粒子を分散析出させることで比較的高い耐摩耗性が得られる。
しかし、金属組織中に硬質のＳｉ粒子が多量に存在すると、このＳｉ粒子を起点にした切り欠き効果により金属材料としてのねばり性が悪化することになる。
切削加工において、Ｓｉ粒子は切屑を分散させる効果があるが切削面の面粗度を悪化させる要因の１つになる。
アルミニウム合金押出材を自動車用制動部品等に適用する場合に、相手摺動部品に対する耐摩耗性が要求されるが、それとともに高い切削加工精度やかしめ加工精度が必要となる場合が多い。
例えば、自動車用アンチロックブレーキシステムアクチュエーターボデー部品（以下ＡＢＳボデーという）においては、ピストンやバルブ部品等を内蔵するシリンダー部や油圧回路溝等が切削加工され、部品組み込み後にかしめシール等が施される。
従って、強度のみならず摺動部品に対する耐摩耗性、複雑な加工形状に対する切削性及びかしめ部の作動油等に対する耐圧性が要求される。
例えば、特開平９−１７６７６９号公報には耐摩耗性アルミニウム合金に関する技術を開示するが、材料のねばり性と切削性との両立が不充分であった。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１７６７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、相互に負の相関関係があるとされている強度、耐摩耗性、切削性及び、ねばり性（かしめ性）の品質を共に向上させるのに効果的なアルミニウム合金押出材の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する合金組織を種々研究した結果、Ｓｉ：３．０〜６．０質量％、Ｍｇ：０．１〜０．４５質量％、Ｃｕ：０．０１〜０．５質量％、Ｍｎ：０．０１〜０．５質量％を有し、Ｎｉ：０．２〜１．０質量％の範囲に制御し、残りがＡｌおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金押出材を得た。（以下、質量％を単に％と表示する）。
【０００６】
Ｓｉ成分はＭｇ成分とでＭｇ２Ｓｉを析出させることで時効硬化による強度を得るとともに、Ｓｉ粒子による耐摩耗性を確保する点から、Ｓｉ：３．０〜６．０％、Ｍｇ：０．１〜０．４５％とした。
ここで、Ｓｉの一部がＭｇによりＭｇ２Ｓｉとなるので、耐摩耗性に寄与するＳｉ粒子はＭｇの添加量の影響を大きく受けることになる。
従って、押出材の強度と耐摩耗性を安定させる意味で、Ｍｇを０．３〜０．４５％の範囲に制御するのが良く、理想的にはＭｇを０．３〜０．４（０．４を除く）％に制御するのが良い。
このようにＭｇの成分範囲を狭く制御すると、押出材の強度を比較的高強度に安定させることが出来るとともに、耐摩耗性に寄与するＳｉ粒子の制御がしやすく、Ｓｉ成分を４．１〜５．１％の範囲に制御すると耐摩耗性も安定する。
また、Ｓｉ及びＭｇはＭｇ２Ｓｉ析出効果による強度への正の影響を与えるが、かしめ性に対しては負の大きな影響を与える。
従って、強度的にはＭｇが最低でも０．１％を必要とし、安定的には上述のように０．３％以上が良いことになるが、かしめ性（ねばり性）を確保するにはＭｇを０．４５％以下理想的には０．４％未満が良い。
【０００７】
かしめ性を確保しつつ強度を向上させる手段として、Ｃｕを０．０１〜０．５％添加するのが良い。
Ｃｕはある程度固溶するので、固溶効果により強度が向上するとともに切削性も向上する。
かしめ性を確保するために、Ｍｇ成分を０．４５％以下に抑えたために強度が材料要求に対して少し不足する場合にはＣｕの添加効果が期待できる。
しかし、Ｃｕは添加量が多くなると電位差腐食の原因になる恐れがあるので、０．１０〜０．２０％の範囲に制御するのが望ましい。
【０００８】
Ｍｎは押出材の結晶粒を微細化する効果があるので、切削性向上の観点から０．０１〜０．５％添加するとよい。
しかし、Ｍｎは結晶粒界に析出すると電位差腐食の原因の１つになる恐れがあるとともに、かしめ性を低下させるので理想的にはＭｎは０．０５〜０．１５％の範囲に制御するのがよい。
【０００９】
Ｆｅ成分は、結晶粒の微細化効果があり、切削性の向上にはある程度含まれていても良いが、Ｓｉ成分と金属間化合物を形成するのでＳｉ成分の添加効果に対してバラツキ要因となり強度を安定させ、耐摩耗性を確保するには所定の範囲に制御するか成分量を少なくする方がよい。
従って、Ｆｅ成分は０．６０％以下、理想的には０．４０％未満に抑えるのがよい。
【００１０】
本発明において、特にＮｉ成分を添加制御した点にある。
かしめ性（ねばり性）と耐摩耗性と切削性と強度を相互に両立させるにはＳｉ、Ｍｇ成分の制御は不可欠であることを先に述べた。
また、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｆｅ成分の与える影響についても述べた。
しかし、Ｆｅ成分はＳｉとの金属間化合物を形成するので、Ｍｇ２Ｓｉ析出効果及び、Ｓｉ粒子による耐摩耗性品質に対してバラツキ要因となる。
これに対して、本発明者らはＮｉ成分はＳｉとの金属間化合物を形成しないことを見い出したものである。
従って、Ｎｉ成分を添加することで強度及び耐摩耗性にほとんど影響を与えることなく、切削性の向上に寄与することが明らかになった。
なお、Ｎｉ成分を１．０％を超えて添加すると、ねばり性低下の恐れがあるのでＮｉ成分は０．２〜１．０％の範囲が良い。
【００１１】
Ｃｒは結晶粒の微細化効果があり、必要に応じて添加されるが０．５％を超えると大きな初晶生成物を生じさせる恐れがあり、かしめ性を低下させるのでＣｒ成分を０．０１〜０．５％に制御するのが良い。
【００１２】
Ｔｉも結晶粒の微細化に効果があり、微量であれば切削性も向上する。
しかし、０．１％を超える切削工具の寿命を短くするので添加する際には０．０１〜０．１％の範囲に制御する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１図（表１）に示す合金組成のビレット（８インチ）を鋳造し、４６０〜５９０℃にて６時間以上均質化処理を行った。
このビレットを４５０〜５１０℃に余熱し、約３５ｍｍ×８０ｍｍの矩形形状の押出材を押出成形した。
熱処理は、溶体化、人工時効処理をするが、溶体化の方法は押出後改めて、加熱し、急冷しても良いが、本実施の形態では、押出ダイスの近傍にて、押出直後急冷焼き入れをし、１８５℃にて４時間人工時効処理をした。
表２に押出方向の引張強度、０．２％耐力値、及び押出材表面部のロックウエルＢスケール（ＨＲＢ）硬度の測定結果を示す。
また、かしめ性（ねばり性）の評価として、押出方向の「伸び」を示し、限界据込率と平均変形抵抗値を示す。
ここで、限界据込率とは、押出形材より押出方向に径１４ｍｍ×高さ２１ｍｍの試験片を採取し、これを冷間で軸方向に据込みプレスを行い側面に微小割れが発生し始める時の据込み率をいう。
限界据込み率は次の式により求めた。
εhc＝（ｈ0−ｈc）/ｈ0×１００
εhc：限界据込み率（％）、ｈ0：試験片の元の高さ、hc：割れ発生時の試験片の高さである。
試験条件は、室温、圧縮速度１０ｍｍ/ｓとし、試験機２５トンのオートグラフを使用した。
平均変形抵抗値とは試験片の側面に割れが発生時の材料の変形抵抗値をいい、下記の式で求めた。
σ（hc）＝（P/A0）/f  （N/ｍｍ２）
σ（hc）：平均変形抵抗値、
P：割れ発生時の据込荷重、
A0：試験変片の初期断面積
f：限界据込率時の拘束係数
【００１４】
切削性の評価としては、図２に「最大切屑長」及び、「長切屑総長」で示した。
ここで、最大切屑長は下記の試験条件で発生した切屑の中で最大の切屑の長さをいい、長切屑総長は発生した長い切屑の長さを全て合計したものをいう。
切削試験条件
刃具：φ４．２×φ６．８段付ドリル、回転数：１２００ｒｐｍ、送り：０．０５ｍｍ／ｒｅｖ
加工量：１５ｍｍ、加工穴数：３穴、切削油：使用
【００１５】
図１（表１）の押出材の成分とそれに基づく、評価結果図２（表２）を考察する。
本発明に係る押出材１〜３とＮｉ成分が含まれていない比較例７を対比すると分かるように、Ｎｉ成分は引張強度や、耐力及び伸びを低下させることなく、切屑長で評価した切削性を向上させることができる。
なお、比較例５、６に示すようにＦｅ成分は切削性の改善効果が高いが、伸びが低下し、かしめ性も低下する。
また、比較例４に示すようにＳｉ成分が少ないと切削性が大きく低下する。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明に係る押出材を用いると、従来の耐摩耗性材に比較して、耐摩耗性、強度、硬度とこれらの特性と従来相反するとされていた、かしめ性（ねばり性）を両立させるだけでなく、切削性にも優れ、高い耐圧性、かしめ性及び切削性が要求される製品向のアルミニウム合金押出材として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】押出材の化学成分を示す。
【図２】押出材の評価結果を示す。
【図１】
2005256015.tif 000002
【図２】
2005256015.tif 000003