(57)【要約】【課題】アルミニウム材に被覆材を染み出し接合により接合しつつ、耐腐食性及び耐応力腐食割れ性を向上させた鍛造材の鍛造方法を提供する。【解決手段】鍛造金型を用いたアルミニウム鍛造材の製造方法において、アルミニウム材の外面と鍛造金型の内面との間に被覆材を配置し、アルミニウム材の全質量に対する当該アルミニウム材内に生成する液相の質量の比が５〜３５％となる温度においてアルミニウム材と被覆材を接合しつつ鍛造し、アルミニウム材のＭｇ含有量２．０ｍａｓｓ％未満の場合は接合部にフラックスを塗布した状態で非酸化性雰囲気中において、Ｍｇ含有量２．０ｍａｓｓ％以上の場合は接合部にフラックスを塗布しない状態で真空中、非酸化性雰囲気中又は大気中において接合しつつ鍛造することを特徴とするアルミニウム鍛造材の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍛造金型を用いたアルミニウム鍛造材の製造方法において、アルミニウム材の外面と鍛造金型の内面との間に被覆材を配置し、アルミニウム材の全質量に対する当該アルミニウム材内に生成する液相の質量の比が５〜３５％となる温度においてアルミニウム材と被覆材を接合しつつ鍛造し、アルミニウム材のＭｇ含有量２．０ｍａｓｓ％未満の場合は接合部にフラックスを塗布した状態で非酸化性雰囲気中において、Ｍｇ含有量２．０ｍａｓｓ％以上の場合は接合部にフラックスを塗布しない状態で真空中、非酸化性雰囲気中又は大気中において接合しつつ鍛造することを特徴とするアルミニウム鍛造材の製造方法。
【請求項２】
前記アルミニウム材の全質量に対する当該アルミニウム材内に生成する液相の質量の比が５〜３５％となる温度において、被覆材の全質量に対する当該被覆材内に生成する液相の質量の比が５％未満である、請求項１に記載のアルミニウム鍛造材の製造方法。
【請求項３】
前記被覆材の厚さが１〜１０ｍｍである、請求項１又は２に記載のアルミニウム鍛造材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に自動車等の足回り部品に使用されるアルミニウム鍛造材であって、耐腐食性及び耐応力腐食割れ性に優れた異種合金を接合したアルミニウム鍛造材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車を始め設備等に使用される各種部品は環境問題への配慮から、構成する素材のリサイクル性や軽量化が進められている。特に、自動車については、安全装置などの付帯設備による重量増加を軽減する目的もあり、材料の軽量化が重要な課題となっており、ボディーシートや足回り部品にアルミニウム合金が使用されている。
【０００３】
自動車などの乗り物は、特に床下重量の軽量化が燃費に効果的であることから、足回り部品にアルミニウム合金が使用されることが多くなっている。足回り部品は、強度、加工性もさることながら、腐食による強度低下が起こらないことが必要である。
【０００４】
足回り部品としては、主に２０００（＝Ａｌ−Ｃｕ）系アルミニウム合金や７０００（＝Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ（−Ｃｕ））系アルミニウム合金などを用いた高強度鍛造品が使用される。また、必要強度及び鍛造性を考慮して、６０００（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ）系アルミニウム合金が使用されることもある。
【０００５】
鍛造材は鋳塊や押出棒から成形されることが多い。高強度材料の鍛造では熱間鍛造や温間鍛造での加工が一般的であり、場合によっては仕上げ鍛造後に熱処理を行うことによって必要な特性を得ている。
【０００６】
ところで、金属材料では、歪付与や熱処理によって材料組織が変化する。条件により繊維状組織や再結晶組織となり、また析出物の析出状態も変化する。
【０００７】
鍛造材、特に自動車の足回り部品などの高強度材料に求められる特性として、強度の他に耐腐食性、耐応力腐食割れ性が求められる。これらは主に組織制御により行われる。例えば、Ａｌ−Ｃｕ系合金では結晶粒界に無析出層が生じると腐食の進行を早めることが知られており、組織制御することで無析出層が生じるのを防止している。
【０００８】
特許文献１には、強度と靭性、すなわち耐力で３５０ＭＰａ以上の高強度とシャルピー衝撃値２０Ｊ／ｃｍ２以上の高靭性を得る車両構造部材用として使用される耐食性に優れたＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金鍛造材が記載されている。Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕの含有量を特定の関係としてＭｎ及びＺｒを添加すること、ならびに、鍛造材の製造方法（鍛造条件、鍛造品の熱処理条件）を規定し、鍛造材の断面肉厚中心部における亜結晶粒組織の平均結晶粒径と占有割合を限定することにより粒界腐食の防止を図っている。
【０００９】
特許文献２には、強度と靭性、すなわち耐力で４００ＭＰａ以上の高強度とシャルピー衝撃値２５Ｊ／ｃｍ２以上の高靭性を得る車両構造部材用として使用される耐食性に優れたＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金鍛造材が記載されている。特許文献１と同様に、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕの含有量を特定の関係としてＭｎ、Ｃｒ及びＺｒを添加すること、ならびに、鍛造材の製造方法（鍛造条件、減面率、鍛造品の熱処理条件）を規定し、鍛造材の断面肉厚中心部における亜結晶粒組織の平均結晶粒径と占有割合を限定することにより粒界腐食の防止を図っている。
【００１０】
しかしながら、鍛造材については鍛造による最終形状が複雑であればある程、部位による鍛錬比やメタルフローが異なるため、亜結晶組織や結晶組織の制御が困難となる。その結果、粒界腐食の防止が十分に図れず、耐腐食性及び耐応力腐食割れ性が低下して品質上の不具合が生じていた。
【００１１】
耐腐食性と耐応力腐食割れ性の向上を目的として、例えば鋳造材や押出材に耐腐食性や耐応力腐食割れ性に優れた材料としてクラッド層を事前に設けておく方法が挙げられる。しかしながら、この方法では、鍛造時の変形によりクラッド層が不均一となるばかりでなく、鍛造後の形状によっては適切なメタルフローが得られない。その結果、クラッド層で覆われない部位が露出するおそれが生じる。このような場合には、耐腐食性や耐応力腐食割れ性を向上させるためにクラッド層を設けても、その効果が大きく損なわれてしまう。
【００１２】
また、他の方法として、鍛造材を保護するための手段として鍛造材表面にコーティング層を設ける方法が挙げられる。しかしながら、この方法では、鍛造工程以外に新たにコーティング工程を設けることが必要となるばかりでなく、コーティングの割れや剥がれなどが生じるおそれがあり、製品としての安定した品質が得られない。
【００１３】
異種金属の接合方法についてみると、特許文献３には拡散接合法について記載されている。接触面に共晶反応による融液相を形成し、融液層を外部へ排出する手段が示されている。しかしながら、拡散接合法では、接合に長時間を要するという欠点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００７−１６９６９９号公報
【特許文献２】特開２００７−１７７３０８号公報
【特許文献３】特開昭５４−１３３４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
このような事情に鑑み、本発明者は鋭意検討の結果、アルミニウム材の組成や組織に関係なく、耐腐食性及び耐応力腐食割れ性に優れたアルミニウム鍛造材を製造する方法を見出して本発明を完成するに至った。
【００１６】
本発明は、主に自動車などの足回り部品など高負荷のかかる部品に使用される例えばＡｌ−Ｃｕ系やＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−（Ｃｕ）系合金を用いた鍛造材であって、腐食や応力腐食割れの発生を防止するためにアルミニウム材に被覆材を接合して、耐腐食性及び耐応力腐食割れ性を向上させたアルミニウム鍛造材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の基本的な考えは、アルミニウム材と使用環境の間に被覆材を設けることによりその表面を使用環境から遮断して使用環境の影響を受け難くし、耐粒界腐食性及び耐応力腐食割れ性に優れたアルミニウム材からなる鍛造材を製造するものである。そして、アルミニウム材と被覆材とを染み出し接合法によって接合する。ここで、染み出し接合とは、被接合部材自身の液相率が５〜３５％の半溶融状態となり、かつ溶融により大きく流動することがなく、生じた液相を利用して接合を行う方法をいう。
【００１８】
具体的には、本発明は請求項１において、鍛造金型を用いたアルミニウム鍛造材の製造方法において、アルミニウム材の外面と鍛造金型の内面との間に被覆材を配置し、アルミニウム材の全質量に対する当該アルミニウム材内に生成する液相の質量の比が５〜３５％となる温度においてアルミニウム材と被覆材を接合しつつ鍛造し、アルミニウム材のＭｇ含有量２．０ｍａｓｓ％未満の場合は接合部にフラックスを塗布した状態で非酸化性雰囲気中において、Ｍｇ含有量２．０ｍａｓｓ％以上の場合は接合部にフラックスを塗布しない状態で真空中、非酸化性雰囲気中又は大気中において接合しつつ鍛造することを特徴とするアルミニウム鍛造材の製造方法とした。
【００１９】
本発明は請求項２では請求項１において、アルミニウム材の全質量に対する当該アルミニウム材内に生成する液相の質量の比が５〜３５％となる温度において、被覆材の全質量に対する当該被覆材内に生成する液相の質量の比が５％未満であるものとした。
【００２０】
本発明は請求項３では請求項１又は２において、前記被覆材の厚さを１〜１０ｍｍとした。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る製造方法により、アルミニウム材に被覆材を染み出し接合により接合し、耐腐食性及び耐応力腐食割れ性を向上させた鍛造材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るアルミニウム鍛造材の製造方法の一実施態様を示すフロー図である。
【図２】本発明で用いる鍛造材の形状の一実施態様を示す正面図である。
【図３】素材変形の測定の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明に係るアルミニウム鍛造材の製造方法について詳述する。本発明に係る方法では、被覆材によってアルミニウム材の表面を覆うことで耐腐食性及び耐応力腐食割れ性に優れたアルミニウム鍛造材を製造する。
【００２４】
Ａ．アルミニウム材
アルミニウム材としては、Ａｌ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金及びＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金が好適に用いられる。以下にこれらの合金組成について詳述する。
【００２５】
Ａ−１．Ａｌ−Ｃｕ系合金
Ａｌ−Ｃｕ系合金としては、Ｃｕ：３．０〜６．０ｍａｓｓ％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるものが好ましい。Ｃｕは、Ａｌ−Ｃｕ系析出物を形成し強度に寄与する元素である。また、Ｃｕ含有量及び加熱温度により鍛造材における液相率が変化し、接合に大きな影響を与える。Ｃｕ含有量が３．０ｍａｓｓ％未満では、強度及び接合率が低下する。一方、Ｃｕ含有率が６．０ｍａｓｓ％を超えると、耐食性の低下や押出性などの加工性が悪化する。従って、Ｃｕ含有量は３．０〜６．０ｍａｓｓ％とするのが好ましい。
【００２６】
Ａｌ−Ｃｕ系合金にＣｕ以外の元素としてＳｉ、Ｍｎ、Ｍｇを添加してもよい。Ｍｇは、強度に寄与する元素であり、０．１ｍａｓｓ％未満では、その効果が小さく、２．０ｍａｓｓ％を超えると押出性や鍛造性が劣る。したがって、Ｍｇ：０．１〜２．０ｍａｓｓ％が好ましい。Ｓｉは、強度に寄与する元素であり、０．２ｍａｓｓ％未満では、その効果が小さく、０．８ｍａｓｓ％を超えると押出性や鍛造性が劣る。したがって、Ｓｉ含有量は０．２〜０．８ｍａｓｓ％が好ましい。Ｍｎは、結晶粒微細化に有効であるが、０．２ｍａｓｓ％未満では、その効果が小さく、１．５ｍａｓｓ％を超えると化合物を形成する。よって、Ｍｎ：０．２〜１．５ｍａｓｓ％が好ましい。
【００２７】
Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｖなどのその他元素は製品に影響を与えない範囲で含有してもよい。例えば、Ｆｅは０．７ｍａｓｓ％以下、Ｃｒは０．１ｍａｓｓ％以下、Ｚｎは０．２５ｍａｓｓ％以下、Ｖは０．１５ｍａｓｓ％以下である。Ｃｒは、合金の再結晶粒を微細にし、強度向上、靭性向上に効果を発揮する。しかしながら、添加量が多過ぎると粗大化合物を形成し強度低下や靭性低下を招く。Ｚｎは強度向上に寄与するが、電位を卑とするため添加量を制限する必要がある。
【００２８】
Ｔｉ及びＢは、鋳造組織を微細化し、合金の強度、靭性を向上させる元素である。無添加ではこれらの効果がなく、０ｍａｓｓ％を超える添加により効果を発揮する。しかしながら、添加量が多過ぎると粗大化合物を形成し、強度低下や靭性低下を招く。Ｔｉについては０．１５ｍａｓｓ％以下、Ｂについては０．０１ｍａｓｓ％以下の範囲で添加するのが好ましい。
【００２９】
Ｎｉ添加は、合金中に化合物を形成し切粉分断性を向上させるが、添加量が多過ぎると粗大化合物を形成し易く強度低下や靭性低下を招くので、０．２ｍａｓｓ％以下とするのが好ましい。
【００３０】
Ａ−２．Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−（Ｃｕ）系合金
Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金としては、Ｚｎ：２．０〜７．０ｍａｓｓ％、Ｍｇ：０．５〜３．０ｍａｓｓ％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるものが好ましい。
【００３１】
Ｚｎは、アルミマトリックス中において強度に寄与する析出物であるＭｇＺｎ２を形成する。Ｚｎ含有量が２．０ｍａｓｓ％未満では、ＭｇＺｎ２の形成が不十分で強度に劣る場合がある。後に詳細に説明するが、接合後の熱処理により、この析出物をさらに有効に生成させて接合体の高強度化を図ることができる。一方、Ｚｎ含有量が７．０ｍａｓｓ％を超えても析出量は増加せず、強度への寄与が飽和する。従って、Ｚｎ含有量は２．０〜７．０ｍａｓｓ％とするのが好ましい。
【００３２】
ＭｇはＺｎと共に強度に寄与する析出物であるＭｇＺｎ２を形成する。Ｍｇ含有量が０．５ｍａｓｓ％未満では強度がおとる場合があり、３．０ｍａｓｓ％を超えると強度への寄与が飽和する。したがって、Ｍｇ含有量は０．５〜３．０ｍａｓｓ％とするのが好ましい。
【００３３】
Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金としては、上述のものにおいて、Ｃｕ：０．５〜３．０ｍａｓｓ％を更に含有するものを用いてもよく、Ｃｕに加えてＣｒを０．０５〜０．３ｍａｓｓ％を更に含有してもよい。Ｃｕ元素の作用は、上述の通りである。この合金では、Ｃｕ含有量が０．５ｍａｓｓ％未満では強度及び接合率が低下する場合がある。一方、Ｃｕ含有率が３．０ｍａｓｓ％を超えると、耐食性の低下や押出性などの加工性が悪化する場合がある。従って、Ｃｕ含有率は０．５〜３．０ｍａｓｓ％とするのが好ましい。Ｃｒは結晶粒微細化の効果があるが、０．０５ｍａｓｓ％ではその効果が小さく０．３ｍａｓｓ％を超えると化合物を形成し性能に悪影響を及ぼす。したがってＣｒ含有量は、０．０５〜０．３ｍａｓｓ％が好ましい。
【００３４】
Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ（−Ｃｕ）系合金においても、本発明の効果を損なわない範囲で、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｒ等を含んでもよい。例えばＳｉは０．４ｍａｓｓ％以下、Ｆｅは０．５ｍａｓｓ％以下、Ｍｎは０．６ｍａｓｓ％で好ましくは０．３ｍａｓｓ％以下、Ｔｉは０．２ｍａｓｓ％以下、Ｔｉ＋Ｚｒ≦０．２５ｍａｓｓ％である。作用の説明については上述の通りである。
【００３５】
Ｂ．被覆材
被覆材の使用は、アルミニウム材表面を覆うことでこれを使用環境から遮断し、アルミニウム材に耐腐食性と耐応力腐食割れ性を付与することを目的としている。そのためには、被覆材が耐腐食性と耐応力腐食割れ性を有する必要がある。このような被覆材としては、純度９５ｍａｓｓ％以上のアルミニウム材、１０５０合金、１０７０合金等が好適に用いられる。
【００３６】
また、被覆材は、鍛造工程において破断することなくアルミニウム材に接合される必要がある。そのためには、被覆材の厚さを１〜１０ｍｍとするのが好ましい。
【００３７】
Ｃ．鍛造工程
図１に示すように、例えば、鋳造材や押出材を用いて鍛造材を製造する際は、金型を予熱しておき、別途、加熱用ヒータ１で加熱された鋳造棒又は押出棒２を、予熱した金型３に配置して鍛造することにより鍛造材４を得る。２回目の荒鍛造工程で鍛造材をほぼ仕上げ形状に近いものとし、再加熱され接合に必要な液相を生じた鍛造材に被覆材５を組み合わせて、仕上げ鍛造工程を通過させ最終形状として鍛造品７を得る。なお、被覆材５を鍛造材と組み合わせる際に接合部にフラックス６を塗布してしてもよい。通常、鍛造工程は単一工程から成るものではなく、荒鍛造工程、加熱工程、仕上げ鍛造工程など複数の工程からなり、これら工程もさらに細分化した工程を有する場合もある。
ここで、鍛造材４の形状例として、図２に示すようなものが用いられるが、鍛造材の形状は特に規定しない。図２において、数値の単位はｍｍである。
【００３８】
Ｃ−１．染み出し接合
本発明では、例えば、仕上げ鍛造工程の最終段階である最終仕上げ工程、或いは、その直前の工程において、アルミニウム材と被覆材が染み出し接合法によって接合される。具体的には、被覆材を金型とアルミニウム材の間に配置し、アルミニウム材を鍛造するのと同時にこれと被覆材が接合される。
【００３９】
接合に際しては、アルミニウム材及び被覆材の少なくともいずれか一方に液相が生じていることが必要である。本発明では、少なくともアルミニウム材に液相が生ずる。液相が生じる温度である液相温度にアルミニウム材を保持すると、アルミニウム材中に生じた液相の一部がアルミニウム材表面に染み出してアルミニウム材と被覆材の隙間を液相が埋めることによって両者が接合される。その結果、被覆材がアルミニウム材を覆うことになり、アルミニウム材が使用環境から遮断される。なお、金型と接する被覆材は、金型と液相の接触を避けるためできるだけ液相が生じないことが好ましい。
【００４０】
アルミニウム材に生じる液相量は、液相率によって表わされる。ここで、液相率とは、アルミニウム材の全質量に対する当該アルミニウム材内に生成する液相の質量の比として定義される。液相率は、アルミニウム材の組成と温度によって決定される。具体的には、Ｔｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃなどの熱力学平衡計算ソフトによって計算される。本発明では、アルミニウム材の液相率が３〜３５％となる半溶融温度が液相温度となる。液相率が５％未満では、接合に利用される液相量が不十分であり未接合部分が残る。液相率が３５％を超えると、アルミニウム材の変形が顕著となり必要な寸法精度が得られない。従って、アルミニウム材の液相率は５〜３５％とする必要がある。
【００４１】
また、アルミニウム材に接合される被覆材にも液相が生じても構わないが、アルミニウム材に接合される被覆材は鍛造金型と接するため、被覆材の表面から染み出す液相が金型に接触すると両者が接合されるなど鍛造加工に際し不具合を生ずる可能性がある。そこで、被覆材からは液相ができるだけ生じないことが好ましい。液相率については鍛造条件などにより適宜選択すればよいが、具体的には液相率が５％未満であるのが好ましく、液相率が０％であるのが最も好ましい。なお、被覆材の液相率もアルミニウム材と同様に、被覆材の全質量に対する当該被覆材内に生成する液相の質量の比として定義される。
【００４２】
Ｃ−２．フラックスの使用の有無
被覆材と接合するアルミニウム材として、Ｍｇ含有量が２．０ｍａｓｓ％未満のアルミニウム材を用いる場合には、接合部にフラックスを塗布した状態で非酸化性雰囲気中において接合する。ここで、非酸化性雰囲気とは、窒素ガスやアルゴンガスなどの雰囲気をいう。フラックスとしては、フッ化物系フラックスが好適に用いられるが、塩化物系フラックスを用いてもよい。フラックスはアルミニウム材および被覆材表面の酸化皮膜を除去し、アルミニウム材と被覆材との接合を容易にする。
【００４３】
Ｍｇ含有が２．０ｍａｓｓ％以上のアルミニウム材を用いる場合は、接合加熱の際にＭｇ自体がアルミニウム材表面から蒸発して材料表面の酸化皮膜を破壊する作用（ゲッター効果）により酸化皮膜を破壊するため、接合部へのフラックスの塗布は不要である。また、Ｍｇ含有が２．０ｍａｓｓ％以上のアルミニウム材を用いる場合にフラックスを使用すると、Ｍｇとフラックスが反応して酸化皮膜破壊不足などの不具合を生じるおそれがある。なお、フラックスを用いない場合には、真空中、上記非酸化性雰囲気中又は大気中において接合する。
【００４４】
Ｃ−３．鍛造条件
本発明では、鍛造中に型内のアルミニウム材と被覆材が染み出し接合法によって接合されるので、鍛造されるアルミニウム材は液相が生ずる温度まで加熱され、この状態で鍛造される。鍛造工程における加熱温度はアルミニウム材の液相温度の範囲内にあり、通常の熱間鍛造の条件にて鍛造される。加圧方法としては、通常用いられるエアハンマー、スプリングハンマーなどのハンマー方式、機械プレスや液圧プレスなどのプレス方式が用いられる。なお、被覆材を接合する際は、プレス時に３分程度の時間を要してもよく製造によりプレス方式を代えることが可能である。
【００４５】
鍛造工程における雰囲気は、酸素濃度や水分率などが制御されていることが好ましい。例えば、雰囲気中に酸素や水分が含有されていると、アルミニウム材と被覆材との接合面に生成する酸化皮膜が成長し、接合時にフラックスを使用し、或いは、Ｍｇゲッター効果を利用しても酸化皮膜を破壊することが困難になる。従って、鍛造工程における雰囲気の露点は−３０℃以下であることが望ましく、また、上述のように窒素やアルゴンなどの非酸化性雰囲気とする。また、Ｍｇ含有量が２．０ｍａｓｓ％以上のアルミニウム材においては、Ｍｇゲッター効果による酸化皮膜除去を有効に作用させる為に、これまた上述のように窒素やアルゴンなどの非酸化性雰囲気とし、その後減圧雰囲気とすることがさらに好ましい。
【００４６】
Ｄ．鍛造材の熱処理
被覆材を接合したアルミニウム材の鍛造材は、必要に応じて強度向上のため熱処理を施す。Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系及びＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系の熱処理合金は、熱処理により強度が向上するためである。これら合金は、通常、溶体化処理、焼き入れ後に、人工時効を施すことで強度を向上させる。Ａｌ−Ｃｕ系合金の場合には、通常、４９５〜５０５℃にて溶体化処理が施され、次いで水冷により焼入れが施される。その後、室温又は１５０℃以上の温度で数時間保持されることにより人工時効が施されＴ６処理とされる。Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金の場合には、通常、４６０〜５００℃にて溶体化処理が施され、次いで水冷により焼入れが施される。その後、１１５℃以上の温度で数時間保持されることにより人工時効が施されＴ６処理とされる。なお、人工時効では、熱処理を多段とすることもあり、また過時効処理を施すこともある。なお、Ｔ６処理について記したが、Ｔ６処理にこだわらず必要な調質に応じて熱処理を施せばよい。
【００４７】
焼入れの際の冷却は、常温から７０℃の水又は温水を用いるのが好ましい。焼き入は急冷することが一般的だが、必要以上の急冷は材料の変形を伴う。従って、材料特性と材料の変形状態を観察しながら常温〜７０℃で焼入れする。
【実施例】
【００４８】
次に実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
【００４９】
表１、表２に示す組成のアルミニウム合金を、アルミニウム材として用いた。これを、溶解して常法により２ｍｍ（ｔ）×１００ｍｍ（Ｌ）×２０ｍｍ（Ｗ）の板材を一次評価用試料として製造した。また、φ３５ｍｍ×１５０ｍｍ（Ｌ）の押出丸棒を二次評価用試料として製造した。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
【表２】
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【００５２】
（１）一次評価
上記アルミニウム合金板と、被覆材として１０５０合金＜２ｍｍ（ｔ）×１００ｍｍ（Ｌ）×２０ｍｍ（Ｗ）＞からなる板材を用いて、これらを簡易的に固定して染み出し接合を行った。染み出し接合は、上記アルミニウム合金板の液相率を３、５、３５及び３８％となる温度にて行った。被覆材の液相率は、５％以下とした。なお、同じ液相率において、フラックスを用いた接合と用いない接合を行った。フラックスには、フッ化物系フラックス（ＫＡｌＦ４）を用いた。接合可否と素材変形について、以下のようにして評価した。
【００５３】
（接合可否）
染み出し接合後に冷却した接合体試料の接合断面を、５０倍の光学顕微鏡で観察して接合の可否を評価した。接合できている長さの接合部全体長さに対する比が９０％以上の場合を合格「○」とし、９０％未満の場合を不合格「×」とした。
【００５４】
（素材変形）
図３に示すように、二つの台を８０ｍｍの間隔で配置し、その上に接合前の上記アルミニウム合金板と被覆板を組み合わせたものを載せて熱処理により染み出し接合を行った。板長さ方向中央において元の状態に対し変化のないものを合格「○」とし、板長さ方向の中央において元の状態に対し１ｍｍ以上変化のあったものを不合格「×」とした。
【００５５】
接合可否及び鍛造材の変形のいずれもが合格の場合を、一次評価が合格「○」とし、少なくともいずれか一方が不合格の場合を、一次評価が不合格「×」とした。一次評価の結果を、表３〜８に示す。
【００５６】
【表３】
2013116479.tif 000005
【００５７】
【表４】
2013116479.tif 000006
【００５８】
【表５】
2013116479.tif 000007
【００５９】
【表６】
2013116479.tif 000008
【００６０】
【表７】
2013116479.tif 000009
【００６１】
【表８】
2013116479.tif 000010
【００６２】
（２）二次評価
次に、一次評価を行なった。この評価では、一次評価において合格となった液相率が３５％のアルミニウム合金について、以下の工程にて鍛造材を製造して評価した。
【００６３】
まず、一次評価に使用したアルミニウム合金を用いて製造した押出丸棒を液相率が３５％となるように加熱し、被覆材として厚み１〜２０ｍｍの１０５０合金からなるアルミニウム板に挟むように鍛錬比約７５％の据え込み鍛造を行った。プレスに際し、約２５０℃で金型を予熱しておくと同時に、アルミニウム材のＭｇ含有量が２．０ｍａｓｓ％未満のものには、上記一次評価で用いたのと同じラックス塗布をした。
【００６４】
この鍛造材を更に各々の合金に適した溶体化処理の後、直ちに５０℃の温水で焼入れをし、さらに人工時効処理を行い、材質をＴ６とした。作製した試料について、エッチング評価、接合率、被覆材の均一性及び成形性について、以下のようにして評価した。
【００６５】
（ａ）エッチング評価
鍛造材であるアルミニウム合金が、プレス後に被覆材からはみ出ているか否かをエッチングにて確認した。エッチングにより異種合金は異なる組織で観察されるため、このようなはみ出しが確認できる。はみ出しがなければ使用環境から遮断することが出来たこととなり、耐腐食性に優れた１０５０合金の被覆材によりアルミニウム合金板材が保護されたことを意味する。はみ出しのないものを合格「○」とし、はみ出しのあるものを不合格「×」とした。
【００６６】
（ｂ）接合率
鍛造材の円形中心を通り長手方向と垂直面で切断し、押出丸棒と被覆材との全接合長さにおいて染み出し接合できている長さの比を測定した。断面観察は５０倍の光学顕微鏡で行い、接合できている長さの比が９０％以上を占める場合を合格「○」とし、９０％未満を不合格「×」とした。
【００６７】
（ｃ）被覆材の均一性
鍛造材を円形面で切断し、断面エッチングにより被覆材の均一性と余肉の状態を確認し、被覆が均一にされて余肉がない場合を合格「○」とし、被覆が不均一であるか又は余肉がある場合を不合格「×」とした。
【００６８】
エッチング評価、接合率及び被覆材の均一性のいずれもが合格の場合を、二次評価が合格「○」とし、少なくともいずれかが不合格の場合を、二次評価が不合格「×」とした。結果を表９〜１２に示す。ここでは、合金Ａ１〜Ａ７、Ｂ１〜Ｂ４を５００℃×３ｈｒで溶体化処理後、３０℃の水に浸漬し急冷し、１８０℃×１０ｈｒの人工時効または、自然時効処理を施した。合金Ｃ１〜Ｃ１０、Ｄ１〜Ｄ６を４７０℃×３ｈｒで溶体化処理後、３０℃の水に浸漬し急冷し、１２０℃×２５ｈｒの人工時効を施した。
【００６９】
【表９】
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【００７０】
【表１０】
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【００７１】
【表１１】
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【００７２】
【表１２】
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【００７３】
（３）被覆材の液相率と金型内面性状
一次評価において合格となった実施例の幾つかについて、被覆材の液相率と金型内面性状の関係を調べた。結果を、表１３に示す。金型内面に圧着する被覆材の液相率が高くなると、被覆材の液相の金型内面への付着が観察された。この付着により、製品である鍛造材表面の外観が損なわれる。金型内面性状がほぼ接合前と同じものを「○」、ならびに、目立たない小さな付着物が見られるものを「△」とし、目立つ大きな付着物が見られるものを「×」とした。○及び△を合格とし、×を不合格とした。
【００７４】
【表１３】
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【００７５】
表３〜８に示す一次評価では、液相率が３％のものは接合が不合格であった。また、液相率が３８％のものは、鍛造材の変形が不合格であった。液相率が５％、３５％では、Ｍｇ含有量が２．０ｍａｓｓ％以上の合金Ａ６、Ｂ４、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ７〜Ｃ１０、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６では、フラックスを塗布すると接合が不合格となった。Ｍｇ含有量が２．０ｍａｓｓ％未満の合金Ａ１〜Ａ５、Ａ７、Ｂ１〜Ｂ３、Ｃ１、Ｃ３、Ｃ６、Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５では、フラックスを塗布することにより接合が合格となった。
【００７６】
表９〜１２に示す二次評価では、被覆材の板厚が０．５ｍｍのものは、エッチング評価により鍛造材が被覆材からはみ出ている個所が見られ、エッチング評価が不合格であった。また、板厚が２０ｍｍのものは、板厚により余肉が多く仕上げ鍛造後に更にトリミング工程を増やすなどの手間が増えると共に、材料によっては被覆材の均一性が著しく損なわれたため、被覆材の均一性が不合格であった。接合率は、全てにおいて合格であった。板厚１ｍｍと１０ｍｍのものが二次評価で合格となり、これにより、被覆材の厚さを１〜１０ｍｍとするのが適切であることが判明した。
【００７７】
表２に示すように、液相率と鍛造金型へのアルミニウムなどの付着物の有無、つまり金型の内面性状を確認した。液相率０〜３％は金型に金属が付着することはなかったが、５％から付着物が目立つようになった。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明によりアルミニウム材の鍛造材を製造するに際し、アルミニウム材の成分、歪、熱処理の影響を受けることなく、かつ、強度を低下させることなく、耐腐食性及び耐応力腐食割れ性に優れた鍛造材を提供することが可能となる。
【００７９】
その結果、本発明に係る鍛造方法は、自動車の足回り部品等の耐腐食性及び耐応力腐食割れ性が必要とされる部品への適用が可能となり、軽量なアルミニウム材を用いた設備等の軽量化を図ることができ工業上顕著な効果を奏する。
【符号の説明】
【００８０】
１：加熱用ヒータ
２：鋳造棒または押出棒
３：金型
４：鍛造材
５：被覆材
６：フラックス
７：鍛造品（完成品）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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