(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出品の冷却後の時効が、１００℃〜１７０℃の第１加熱終了温度に前記押出品を加熱する第１段階と、前記第１加熱終了温度から１６０℃〜２２０℃の最終保持温度に前記押出品を加熱する第２段階とで行われる、成形後に時効工程にかけられた熱処理可能なＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉアルミニウム合金の製造方法であって、前記第１段階の加熱速度が少なくとも１００℃／時であり、前記第２段階の加熱速度が５℃／時〜５０℃／時であり、且つ全時効サイクルが３〜２４時間の間に行われることを特徴とする熱処理可能なＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉアルミニウム合金の製造方法。
【請求項２】
前記最終保持温度が少なくとも１６５℃であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金の製造方法。
【請求項３】
前記最終保持温度が２０５℃以下であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金の製造方法。
【請求項４】
前記第２段階の前記加熱速度が少なくとも７℃／時であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアルミニウム合金の製造方法。
【請求項５】
前記第２段階の前記加熱速度が３０℃／時以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金の製造方法。
【請求項６】
前記第１加熱終了温度が１３０℃〜１６０℃の間であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアルミニウム合金の製造方法。
【請求項７】
前記全時効サイクルが少なくとも５時間の間に行われることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のアルミニウム合金の製造方法。
【請求項８】
前記全時効サイクルが１２時間以下の間に行われることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のアルミニウム合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、成形後に時効工程にかけられた熱処理可能なＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉアルミニウム合金の製造方法に関するものである。前記時効工程は、押出品が少なくとも１００℃／時の加熱速度で１００℃〜１７０℃の第１加熱終了温度に加熱される第１段階と、押出品が５℃／時〜５０℃／時の加熱速度で第１加熱終了温度から１６０℃〜２２０℃の最終保持温度に加熱される第２段階とを含み、且つ全時効サイクルが３〜２４時間の間に行われる。
【０００２】
これに類似した時効方法は、ＷＯ９５．０６７５９号明細書に記載されている。この公報によれば、時効は１５０℃〜２００℃の温度で行われ、加熱速度は１０℃／時〜１００℃／時、好ましくは１０℃／時〜７０℃／時である。これに代わる同等の方法として、全加熱速度を上記の特定の範囲内で得るために、保持温度が８０℃〜１４０℃である２段階の加熱工程が提案されている。
【０００３】
本発明の目的は、従来の時効方法によるアルミニウム合金よりもより良好な機械的性質を有し、ＷＯ９５．０６７５９号明細書に記載されている時効方法よりもより短い全時効時間のアルミニウム合金を提供することである。提案された２重速度時効方法により、かかる強度が最小全時効時間で最大化される。
【０００４】
２重速度時効方式の機械的強度に及ぼす積極的な効果は、低温での時間を延長したことが、一般的により高い密度のＭｇ−Ｓｉの析出の形成を高めるという事実によって説明される。全時効操作がこのような温度で行われると、全時効時間は実際的な限界を越え、時効オーブン内の処理量は非常に少なくなるであろう。最終時効温度へのゆっくりとした温度増加により、低温で核化された多数の析出物が成長を続ける。その結果、低温時効ながらも相当に短い全時効時間と関連した多数の析出物および機械的強度値が得られる。
【０００５】
２段階時効工程は、機械的強度の向上も示すが、第１保持温度から第２保持温度への速い加熱により最小析出物の実質的な反転の機会が生じ、結果として少数の時効析出物および低い機械的強度が得られる。通常の時効および２段階時効と比較して、２重速度時効方式のもう一つの利点は、遅い加熱速度が負荷中のよりよい温度分布を保証することである。負荷中の押出品の温度履歴は、負荷の大きさ、押出品の充填密度および肉厚に殆ど依存しないであろう。その結果、他の種類の時効方法によるものよりも安定した機械的強度が得られる。
【０００６】
遅い加熱速度が室温から開始されるＷＯ９５．０６７５９号明細書に記載された時効方式と比較して、２重速度時効方式は室温から１００℃〜１７０℃の温度への速い加熱を適用することにより全時効時間を減少させる。遅い加熱を中間温度から開始したときに得られる強さは、遅い加熱を室温から開始したときと殆ど同様に良好である。
【０００８】
本発明の好ましい実施態様において、最終保持温度は少なくとも１６５℃であり、さらに好ましくは、最終保持温度は２０５℃以下である。このような好ましい温度を使用すると、機械的強度は最大になるが、全時効サイクル時間は妥当な制限内に留まることが分かった。
【０００９】
２重速度時効操作における全時効サイクル時間を減少させるために、一般に使用できる装置に依存するが、使用可能な最高の可能加熱速度で第１段階を行うことが好ましい。従って、第１段階では少なくとも１００℃／時の加熱速度を使用することが好ましい。
【００１０】
第２段階において、加熱速度は全体の時間効率および合金の最終品質の観点から最適化されなければならない。このような理由から第２段階の加熱速度は、好ましくは少なくとも７℃／時、且つ３０℃／時以下である。７℃／時よりも低い加熱速度では一般に全時効時間は長くなり、その結果、時効オーブン内での処理量は低くなり、３０℃／時よりも高い加熱速度では機械的性質が理想状態よりも低くなる。
【００１１】
好ましくは、第１段階は１３０℃〜１６０℃で終了し、この温度で合金の高い機械的強度を得るのに充分なＭｇ５Ｓｉ６相の析出が生じる。第１段階の加熱終了温度が低いと、著しい強度の増加がなく、一般的に全時効サイクル時間が増大する。好ましくは、全時効サイクル時間は１２時間以下である。
【００１２】
（実施例１）
表１に記載した組成を持つ３種の異なる合金を、ＡＡ６０６０合金に対する標準的な鋳造条件でφ５ｍｍのビレットとして鋳造した。このビレットを約２５０℃／時の加熱速度で均質化し、保持時間を５７５℃２時間１５分とし、均質化後の冷却速度を約３５０℃／時とした。丸太状素材を最終的に長さ２００ｍｍのビレットに切断した。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
φ１００ｍｍの容器、および押出し前にビレットを加熱するための誘導炉を備えた８００トンプレス内で押出し試験を行った。
【００１５】
プロファイルの機械的性質の良好な測定値を得るために、２*２５ｍｍ２バールを与えるダイを用いて試験を行った。ビレットは、押出し前に約５００℃に予熱した。押出し後、プロファイルを静止大気中で約２分間の冷却時間を与えて、２５０℃未満の温度に冷却した。押出し後にプロファイルを０．５％伸張した。時効の前に室温での貯蔵時間を４時間に制御した。引張り試験によって機械的性質が得られた。
異なった時効サイクルで時効させた異なる合金の機械的性質を表２〜４に示す。
【００１６】
これらの表の説明として、異なる全時効サイクルがグラフで示され、文字で確認される図１を参照する。図１において、全時間をＸ−軸に、かつ使用した温度をＹ−軸に示してある。
【００１７】
さらに種々の欄は、次の意味を持つ：
全時間＝全時効サイクルの時間；
Ｒｍ ＝極限引張り強さ；
Ｒｐｏ２ ＝降伏強さ；
ＡＢ ＝破壊伸び；
Ａｕ ＝均一伸び。
これらのすべてのデータは、押出されたプロファイルの二つの並行試料の平均である。
【００１８】
【表２】
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【００１９】
【表３】
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【００２０】
【表４】
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【００２１】
これらの結果に基づいて次のことが言える。
合金１の極限引張り強さ（ＵＴＳ）は、Ａ−サイクルおよび６時間の全時間後に１８０ＭＰａよりわずかに大きい。ＵＴＳ値は、Ｂ−サイクル５時間後に１９５ＭＰａ、Ｃ−サイクル７時間後に２０４ＭＰａである。Ｄ−サイクルによれば、ＵＴＳ値は１０時間後に約２１０ＭＰａ、そして１３時間後に２１９ＭＰａに達する。
【００２２】
Ａ−サイクルで、合金２は、６時間の全時間後に約２１６ＭＰａのＵＴＳ値を示す。Ｂ−サイクル及び５時間の全時間で、ＵＴＳ値は約２２５ＭＰａである。Ｄ−サイクル及び１０時間の全時間で、ＵＴＳ値は約２３６ＭＰａに増加した。
【００２３】
合金３は、Ａ−サイクル及び６時間の全時間後に、ＵＴＳ値が約２２２ＭＰａであった。Ｂ−サイクル及び５時間の全時間で、ＵＴＳ値は約２３１ＭＰａである。Ｃ−サイクル及び７時間の全時間で、ＵＴＳ値は約２４０ＭＰａである。Ｄ−サイクル及び９時間で、ＵＴＳ値は約２４５ＭＰａである。Ｅ−サイクルで、２５０ＭＰａまでのＵＴＳ値が得られる。
【００２４】
全伸び値は、時効サイクルに殆ど依存しないと思われる。ピーク強さにおいて、全伸び値ＡＢは、その強さの値が２重速度時効サイクルのものよりも高いけれども、約１２％である。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａ〜Ｅの異なる全時効サイクルの全時間（Ｘ−軸）と温度（Ｙ−軸）との関係を示すグラフである。
【図１】
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