(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で（以下、％は質量％を示す）、
Ｓｉ：１．７超〜５．０％、Ｍｇ：０．４〜１．０％、Ｍｎ：０．０３〜０．５０％、希土類元素：０．００１〜１％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成、並びに内部組織として繊維状組織を有するＡｌ合金からなることを特徴とする強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材。
【請求項２】
Ｓｉ：１．７超〜５．０％、Ｍｇ：０．４〜１．０％、Ｍｎ：０．０３〜０．５０％、希土類元素：０．００１〜１％を含有し、さらにＺｒ：０．０３〜０．３０％およびＣｒ：０．０３〜０．５０％の内の１種または２種を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成、並びに内部組織として繊維状組織を有するＡｌ合金からなることを特徴とする強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材。
【請求項３】
請求項１または２記載のＡｌ合金に、さらに、Ｃｕ：０．０３〜０．４％を含有した組成を有するＡｌ合金からなることを特徴とする強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材。
【請求項４】
請求項１、２または３記載のＡｌ合金に、さらに、Ｓｒ：０．０１〜０．１％を含有した組成を有するＡｌ合金からなることを特徴とする強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材。
【請求項５】
請求項１、２、３または４記載の強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材で作製したことを特徴とするＡＢＳハウジング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、強度、切削性特にドリル加工性およびクリンチング性に優れた各種機械部品を製造するためのアルミニウム合金押出し材に関するものであり、特にアンチロックブレーキシステム・ハウジング（以下、ＡＢＳハウジングという）、油圧配管コネクタなどの作製時にドリル加工が多用される機械部品の素材として最適なアルミニウム合金押出し材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ＡＢＳハウジング、油圧配管コネクタなどドリル加工が多用される機械部品の素材は、中程度以上の機械的強度を有し、さらに良好な切削性を有する材料が広く用いられてきた。この素材としてＪＩＳ６０６１合金（Ｓｉ：０．４〜０．８％、Ｆｅ：０．７％以下、Ｃｕ：０．１５〜０．４％、Ｍｎ：０．１５％以下、Ｍｇ：０．８〜１．２％、Ｃｒ：０．０４〜０．３５％、Ｚｎ：０．２５％以下、Ｔｉ：０．１５％以下を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物）、またはＪＩＳ６２６２合金（Ｓｉ：０．４〜０．８％、Ｃｕ：０．１５〜０．４％、Ｍｇ：０．８〜１．２％、Ｐｂ：０．４〜０．７％、Ｂｉ：０．４〜０．７％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物）からなるアルミニウム合金押出し材が広く使用されている。
しかし、前記ＪＩＳ６２６２合金は切削性に優れているもののＰｂ、Ｂｉが含まれており、特に、近年、Ａｌ合金のリサイクル化が広く行なわれており、リサイクル製品に人体に有害なＰｂやＢｉが混入することは好ましくない。
したがって、近年は、切削性を多少犠牲にしてもＰｂやＢｉを含まないＪＩＳ６０６１合金が各種の機械部品用アルミニウム合金押出し材として用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、非常に狭い間隔でドリル加工により多穴を設ける必要のあるＡＢＳハウジングなどの機械部品の素材となるアルミニウム合金押出し材は、切削性特にドリル加工性に優れた特性を必要とし、さらに、ドリルで穴あけ加工を施した後、その穴にバルブを挿入してバルブをかしめ加工（クリンチング加工）することにより固着する操作を行なうが、かしめ部分に亀裂などの欠陥が発生するようでは好ましくない（以下、かしめ加工によりかしめ部分に亀裂などの欠陥が発生することのない特性をクリンチング性という）。
この発明は、ＡＢＳハウジングなどのような機械部品を製造するための素材として用いることのできる中程度以上の機械的強度、切削性特にドリル加工性およびクリンチング性に優れたアルミニウム合金押出し材を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、中程度以上の機械的強度を有し、さらに良好な切削性特にドリル加工性を有するとともにクリンチング性にも優れたアルミニウム合金押出し材を得るべく研究を行った結果、
（イ）質量％で（以下、％は質量％を示す）、Ｓｉ：１．７超〜５．０％、Ｍｇ：０．４〜１．０％、Ｍｎ：０．０３〜０．５０％、希土類元素：０．００１〜１％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成を有し、さらに内部組織を繊維状組織としたＡｌ合金からなる押出し材は、中程度以上の機械的強度を有し、さらに良好な切削性を有するとともにクリンチング性にも優れており、各種機械部品の素材に適している、
（ロ）前記（イ）のＡｌ合金に、さらにＺｒ：０．０３〜０．３０％およびＣｒ：０．０３〜０．５０％の内の少なくとも１種を含有させることにより繊維状組織がより発達し、切削性が向上するが、ＺｒはＣｒよりも少量で効果を発揮するのでＺｒを必須成分として含有する方が好ましい、
（ハ）前記（イ）〜（ロ）のＡｌ合金に、さらにＣｕ：０．０３〜０．４％を含有させると、Ｃｕは素地に固溶して強度を向上させるとともに、歪硬化能を向上させるため切削加工における切粉分断性を一層改善する、
（ニ）前記（イ）〜（ハ）のＡｌ合金に、さらにＳｒを０．０１〜０．１％含有させると、強度、切削性、クリンチング性が一層向上する、
という知見を得たのである。
【０００５】
この発明は、かかる知見に基づいて成されたものであって、
（１）質量％で（以下、％は質量％を示す）、Ｓｉ：１．７超〜５．０％、Ｍｇ：０．４〜１．０％、Ｍｎ：０．０３〜０．５０％、希土類元素：０．００１〜１％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成、並びに内部組織として繊維状組織を有するＡｌ合金からなる強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材、
（２）Ｓｉ：１．７超〜５．０％、Ｍｇ：０．４〜１．０％、Ｍｎ：０．０３〜０．５０％、希土類元素：０．００１〜１％、Ｚｒ：０．０３〜０．３０％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成、並びに内部組織として繊維状組織を有するＡｌ合金からなる強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材、
（３）Ｓｉ：１．７超〜５．０％、Ｍｇ：０．４〜１．０％、Ｍｎ：０．０３〜０．５０％、希土類元素：０．００１〜１％、Ｃｒ：０．０３〜０．５０％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成、並びに内部組織として繊維状組織を有するＡｌ合金からなる強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材、
（４）Ｓｉ：１．７超〜５．０％、Ｍｇ：０．４〜１．０％、Ｍｎ：０．０３〜０．５０％、希土類元素：０．００１〜１％、Ｚｒ：０．０３〜０．３０％、Ｃｒ：０．０３〜０．５０％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成、並びに内部組織として繊維状組織を有するＡｌ合金からなる強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材、
（５）Ｓｉ：１．７超〜５．０％、Ｍｇ：０．４〜１．０％、Ｍｎ：０．０３〜０．５０％、希土類元素：０．００１〜１％、Ｃｕ：０．０３〜０．４％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成、並びに内部組織として繊維状組織を有するＡｌ合金からなる強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材、
（６）Ｓｉ：１．７超〜５．０％、Ｍｇ：０．４〜１．０％、Ｍｎ：０．０３〜０．５０％、希土類元素：０．００１〜１％、Ｚｒ：０．０３〜０．３０％、Ｃｕ：０．０３〜０．４％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成、並びに内部組織として繊維状組織を有するＡｌ合金からなる強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材、
（７）Ｓｉ：１．７超〜５．０％、Ｍｇ：０．４〜１．０％、Ｍｎ：０．０３〜０．５０％、希土類元素：０．００１〜１％、Ｃｒ：０．０３〜０．５０％、Ｃｕ：０．０３〜０．４％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成、並びに内部組織として繊維状組織を有するＡｌ合金からなる強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材、
（８）Ｓｉ：１．７超〜５．０％、Ｍｇ：０．４〜１．０％、Ｍｎ：０．０３〜０．５０％、希土類元素：０．００１〜１％、Ｚｒ：０．０３〜０．３０％、Ｃｒ：０．０３〜０．５０％、Ｃｕ：０．０３〜０．４％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成、並びに内部組織として繊維状組織を有するＡｌ合金からなる強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材、
（９）Ｓｉ：１．７超〜５．０％、Ｍｇ：０．４〜１．０％、Ｍｎ：０．０３〜０．５０％、希土類元素：０．００１〜１％、Ｓｒ：０．０１〜０．１％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成、並びに内部組織として繊維状組織を有するＡｌ合金からなる強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材、
（10）Ｓｉ：１．７超〜５．０％、Ｍｇ：０．４〜１．０％、Ｍｎ：０．０３〜０．５０％、希土類元素：０．００１〜１％、Ｚｒ：０．０３〜０．３０％、Ｓｒ：０．０１〜０．１％、Ｓｒ：０．０１〜０．１％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成、並びに内部組織として繊維状組織を有するＡｌ合金からなる強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材、
（11）Ｓｉ：１．７超〜５．０％、Ｍｇ：０．４〜１．０％、Ｍｎ：０．０３〜０．５０％、希土類元素：０．００１〜１％、Ｃｒ：０．０３〜０．５０％、Ｓｒ：０．０１〜０．１％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成、並びに内部組織として繊維状組織を有するＡｌ合金からなる強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材、
（12）Ｓｉ：１．７超〜５．０％、Ｍｇ：０．４〜１．０％、Ｍｎ：０．０３〜０．５０％、希土類元素：０．００１〜１％、Ｚｒ：０．０３〜０．３０％、Ｃｒ：０．０３〜０．５０％、Ｓｒ：０．０１〜０．１％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成、並びに内部組織として繊維状組織を有するＡｌ合金からなる強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材、
（13）Ｓｉ：１．７超〜５．０％、Ｍｇ：０．４〜１．０％、Ｍｎ：０．０３〜０．５０％、希土類元素：０．００１〜１％、Ｃｕ：０．０３〜０．４％、Ｓｒ：０．０１〜０．１％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成、並びに内部組織として繊維状組織を有するＡｌ合金からなる強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材、
（14）Ｓｉ：１．７超〜５．０％、Ｍｇ：０．４〜１．０％、Ｍｎ：０．０３〜０．５０％、希土類元素：０．００１〜１％、Ｚｒ：０．０３〜０．３０％、Ｃｕ：０．０３〜０．４％、Ｓｒ：０．０１〜０．１％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成、並びに内部組織として繊維状組織を有するＡｌ合金からなる強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材、
（15）Ｓｉ：１．７超〜５．０％、Ｍｇ：０．４〜１．０％、Ｍｎ：０．０３〜０．５０％、希土類元素：０．００１〜１％、Ｃｒ：０．０３〜０．５０％、Ｃｕ：０．０３〜０．４％、Ｓｒ：０．０１〜０．１％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成、並びに内部組織として繊維状組織を有するＡｌ合金からなる強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材、
（16）Ｓｉ：１．７超〜５．０％、Ｍｇ：０．４〜１．０％、Ｍｎ：０．０３〜０．５０％、希土類元素：０．００１〜１％、Ｚｒ：０．０３〜０．３０％、Ｃｒ：０．０３〜０．５０％、Ｃｕ：０．０３〜０．４％、Ｓｒ：０．０１〜０．１％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成、並びに内部組織として繊維状組織を有するＡｌ合金からなる強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材、
に特徴を有するものである。
【０００６】
この発明の強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材は、多くのドリル穴あけ加工を施した後、その穴にバルブを挿入してクリンチング加工するＡＢＳハウジングを作製するための素材として最も適している。したがって、この発明は、
（17）前記（１）〜（16）記載の強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材で作製したＡＢＳハウジング、に特徴を有するものである。
【０００７】
この発明の強度、切削性特にドリル加工性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材の成分組成を上述のごとく限定した理由を述べる。
【０００８】
Ｓｉ：
Ｓｉは、Ｍｇと共存することによりＭｇ2 Ｓｉを素地中に析出し、合金の強度向上に寄与する作用を有し、さらにＭｇ2 Ｓｉの均衡組成に対し、余剰のＳｉが適量存在することにより、母相中にＳｉ晶出相が均一に分散することで、更なる強化効果および切削性特にドリル加工性向上効果が得られるが、Ｓｉ含有量が１．７％以下では前述の効果が十分でなく、一方、Ｓｉ含有量が５．０％を越えると成形性、耐食性が低下すると共に過剰なＳｉ相のために切削工具の摩耗が激しく、工具寿命が短くなるので好ましくない。したがって、Ｓｉの含有量は、１．７超〜５．０％に定めた。Ｓｉの含有量の一層好ましい範囲は１．７超〜３．０％である。
【０００９】
Ｍｇ：
Ｍｇは、Ｓｉと共存することによりＭｇ2 Ｓｉを素地中に析出し、合金の強度を向上させる作用を有するが、Ｍｇ含有量が０．４％未満では前述の効果が十分でなく、一方、Ｍｇ含有量が１．０％を越えると成形性、耐食性が低下するので好ましくない。したがって、Ｍｇの含有量は、０．４〜１．０％に定めた。Ｍｇの含有量の一層好ましい範囲は０．５〜０．８％である。
【００１０】
Ｍｎ：
Ｍｎは、Ａｌとの化合物粒子を生成し、押出し加工時の再結晶を抑制し、繊維状組織を発達させることにより、合金の強度および切削加工性を高める作用を有するので添加するが、その含有量が０．０３％未満では所望の効果が得られず、一方、０．５０％を越えて含有しても更なる効果が期待できない。したがって、Ｍｎ：０．０３〜０．５０％（一層好ましくは０．１〜０．３％）に定めた。
【００１１】
希土類元素：
希土類元素は、Ａｌ合金の切削性を一段と向上させる作用があるが、その含有量が０．００１％未満では所望の効果が得られず、一方、１％を越えて含有しても更なる効果が期待できない。したがって、希土類元素：０．００１〜１％（一層好ましくは０．３〜０．７％）に定めた。
【００１２】
Ｚｒ：
Ｚｒは、Ａｌとの化合物粒子を生成し、押出し加工時の再結晶を抑制し、繊維状組織を発達させることにより、合金の強度および切削性特にドリル加工性を高める作用を有するので添加するが、その含有量が０．０３％未満では所望の効果が得られず、一方、０．３０％を越えて含有しても更なる効果が期待できない。したがって、Ｚｒ：０．０３〜０．３０％（一層好ましくは０．０５〜０．
２％）に定めた。
【００１３】
Ｃｒ：
Ｃｒは、Ａｌとの化合物粒子を生成し、押出し加工時の再結晶を抑制し、繊維状組織を発達させることにより、合金の強度および切削性特にドリル加工性を高める作用を有するので添加するが、その含有量が０．０３％未満では所望の効果が得られず、一方、０．５０％を越えて含有しても更なる効果が期待できない。したがって、Ｃｒ：０．０３〜０．５０％（一層好ましくは０．２〜０．３％）に定めた。
【００１４】
Ｃｕ：
Ｃｕは、熱処理により微細な析出物を生成、分散し、強度向上に寄与するとともに、歪硬化能を向上させるため、切削加工における切粉分断性を改善して特にドリル加工性を向上させる効果があるが、その含有量が０．０３％未満ではその効果が十分得られず、一方、Ｃｕの含有量が０．４％を越えて含有すると耐食性、成形性を低下させるので好ましくない。したがって、Ｃｕの含有量を０．０３〜０．４％に定めた。Ｃｕの含有量の一層好ましい範囲は０．２〜０．４％である。
【００１５】
Ｓｒ：
Ｓｒは、共晶Ｓｉを微細化することにより、合金の強度および切削性特にドリル加工性を高める作用を有するので添加するが、その含有量が０．０１％未満では所望の効果が得られず、一方、０．１０％を越えるとＳｒを含む粗大な金属間化合物を晶出し、それがハードスポットとなり、切削性を低下させるので好ましくない。したがって、Ｓｒの含有量は、０．０１〜０．１％（一層好ましくは０．０４〜０．０８％）に定めた。
なお、Ｔｉは希土類元素と共存する場合、粗大な金属間化合物を生成しやすく、成形性、切削性を阻害する恐れがあるので０．１％以下に抑えることが好ましい。
【００１６】
内部組織
この発明の機械部品用アルミニウム合金押出し材の繊維状組織は、通常の再結晶組織などと比べて粒界と粒界との間隔が狭く、したがって余剰のＳｉが接近して素地中に分散しており、それによって強度、およびクリンチング性が一層向上するとともに、ドリル加工時にＳｉ粒の所で発生した切削亀裂は伝播しやすく、したがってドリル加工性が向上するものと考えられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
Ａｌ合金を溶解し、さらに得られたＡｌ合金溶湯に希土類元素としてミッシュメタルを添加して溶解し鋳造して表１〜２に示す成分組成を有し直径：２２５ｍｍを有するビレットを製造し、このビレットを５１０℃、６時間保持の条件で均質化処理を行い、この均質化処理を行ったビレットを温度：５００℃で熱間押出し加工することにより断面寸法が４０ｍｍ×１００ｍｍの押出し棒を作製した。この熱間押出し加工は、熱間押出し装置の金型出口に水冷チャンバーを設置した装置を用意し、前記均質化処理を行ったビレットを熱間押出し加工した直後に水冷する押出し同時焼入れを施すことにより行なわれた。このようにして得られた押出し棒に１８０℃で８時間保持の人工時効処理を施して本発明押出し材１〜２６、比較押出し材１〜４および従来押出し材を作製した。
【００１８】
本発明押出し材１〜２６、比較押出し材１〜４および従来押出し材について組織観察を行なってその結果を表１〜２に示した後、さらに下記の条件の試験を行い、その結果を表１〜２に示した。
【００１９】
引張り試験
本発明押出し材１〜２６、比較押出し材１〜４および従来押出し材からＪＩＳ  Ｚ  ２２０１で規定される引張り試験片（４号試験片）を作製し、引張り速度：１０ｍｍ／ｍｉｎ（歪速度：３．３×１０-3Ｓ-1）の条件で引張り試験を行ない、引張り強度、耐力および伸びを求め、その結果を表１〜２に示し、強度およびクリンチング性の評価を行なった。伸びが大きい程かしめ加工における亀裂の発生がなくなるところから、クリンチング性に優れているものと評価できる。
【００２０】
ドリル加工試験
本発明押出し材１〜２６、比較押出し材１〜４および従来押出し材に対して、長さ方向および長さ方向に直角な方向から直径：４ｍｍのドリルにより、回転数：２０００ｒｐｍ、送り速度：４００ｍｍ／ｍｉｎの条件のドリル加工を行ない、切粉１００個の長さの平均を求め、その結果を表１〜２に示し、ドリル加工性の評価を行なった。切粉１００個の長さの平均値が小さいほどドリル加工性が優れることを示す。
【００２１】
【表１】
0004534181.tif 000002
【００２２】
【表２】
0004534181.tif 000003
【００２３】
表１〜２に示される結果から、本発明押出し材１〜２６は、従来押出し材に比べて引張り強度、耐力および伸びが優れている値を示すので、強度およびクリンチング性に優れており、さらに切粉の長さが短いのでドリル加工性に優れており、さらに耐食性に優れていることが分かる。また、この発明の条件から外れた組成を有する比較押出し材１〜４は、強度、切削性およびクリンチング性の内の少なくとも一つに好ましくない値が現れることが分かる。
【００２４】
【発明の効果】
上述のように、この発明の押出し材は従来押出し材よりも強度およびクリンチング性に優れ、さらに切削性の一種であるドリル加工性に優れているところから、この発明の押出し材はＡＢＳハウジング、油圧配管コネクタなどドリル加工が多用される機械部品の素材として最適なものであり、コストを下げ、さらに軽量化して省エネルギーに寄与するなど、産業上優れた効果をもたらすものである。