JPS61163233A

JPS61163233A - 非熱処理型快削アルミニウム合金

Info

Publication number: JPS61163233A
Application number: JP60002193A
Authority: JP
Inventors: Yasuto Nakai; 康人中井
Original assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Current assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Priority date: 1985-01-11
Filing date: 1985-01-11
Publication date: 1986-07-23
Also published as: JPH0557348B2; JPH0639651B2; JPH0649575A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、溶体化処理及び焼入れの不要な非熱処理型快
削アルミニウム合金に関するものである。

（従来の技術）従来は、切削用アルミニウム合金として、Ａｆｌ−Ｃｕ
系（７）２０１１合金等及びＡ文−Ｍｇ−３ｔ系の６２
６２合金等のいわゆる熱処理型アルミニウム合金が使わ
れている。しかし、熱処理型アルミニウム合金は高い温
度での溶体化処理とその後の焼入れ工程を必要とする。

これらのアルミニウム合金は、いわゆる熱処理を施さな
いと所定の性能即ち切削性、強度の向上をはかることが
できない。

ところでこれらの熱処理型Ａ１合金は溶体化処理、焼入
れにより、材料内部に不均一な応力が発生し、その後の
切削加工時に十分な寸法精度が得にくい欠点があった。

特に、素棒を精密機械部品に冷間鍛造後、溶体化処理、
焼入れする場合は、残留応力が大きくその応力除去が困
難で切削後の寸法精度が得にくい欠点があった。

一方、このような溶体化処理とその後の焼入れ工程を必
要としない、いわゆる非熱処理型の切削アルミニウム合
金として従来からＪＩＳ５０５６合金があり、さらにこ
の合金の被削性を向上させたものに特開昭５３−５７１
１１号に開示されているごとく、所定量のＳｉ、Ｃｕ、
Ｓｎ、Ｐｂ及びＣｒをＡｌ−Ｍｇ系合金に含有させたも
のがある。

しかし従来の非熱処理型快削アルミニウム合金、例えば
前述の特開昭５３−５７１１１号記載のものは、ＪＩ３
５０５６合金に比べ耐食性、加熱による陽極酸化皮膜の
耐剥離性などの性能をそこなうことなく被削性が改良さ
れ、−・心緒性能のバランスがとれてはいるものの、本
来の被削性の面で、なお十分とはいえず最近の高くなっ
てきている要求水準を満足するのが困難となってきてい
る。又従来のＪＩＳ５０５６合金、前記改良合金は元来
Ａ　ｆＬ　−Ｍ　ｇベース合金であるため熱間押出性が
悪く、押出加工性の点でも問題があった。

したがって本発明の目的の第１は、強度、押出加工性、
冷間鍛造性、耐食性を従来合金と同等に維持し、更に被
削性を改善した新規な非熱処理型快・削アルミニウム合
金とその製造方法を提供することにある。さらに本発明
の目的の第２は、被削性とともに熱間押出加工性を改善
した非熱処理型快削アルミニウム合金とその製造方法を
提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明者は上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた結
果Ａ　ｎ　−Ｍ　ｇ系合金に所定量のＳｉ、Ｃｕ、Ｚｒ
、Ｆｅ及びＰｂ、ＳｎもしくはＰｂ、Ｂｉ、Ｓｎを含有
させたＡｆＬ合金を押出後、冷間加工しないかもしくは
、加工率２０％以下で冷間加工（抽伸）することにより
、前述の第１の目的を満足する非熱処理型快削合金が得
られることを見出した。又上記Ａ１合金に、さらにＺｎ
を０．１％〜２．０ｗｔ％含有させたＡｌ１合金とする
ことにより、被削性をそこなうことなく熱間押出性を大
幅に改善できることを見出し、前記第２の目的も達成す
ることがわかった。本発明は、これらの知見に基づきな
されるに至ったものである。

すなわち、本発明の第１発明はＳｉ０．３〜１．０ｗｔ
％、Ｆｅ　０．１〜１．０ｗｔ％、Ｃｕ０．１〜０．５
ｗｔ％、Ｍｇ２〜５ｗｔ％、Ｚ　ｒ　　（１，０５〜０
．２ｗｔ％及びＰｂ、Ｓｎを合計で０．５〜２．５　ｗ
ｔ％又はＰｂ、Ｂｉ、Ｓｎを合計テ０．５〜２．５　ｗ
　ｔ％金含有てなり、残部ＡＪＪと不可避の不純物より
なる非熱処理型快削アルミニウム合金であり、第２発明
はＳ　ｉ　　０．３〜１．０ｗｔ％、Ｆｅ０．１〜合計
で０．５〜２．５　ｗｔ％又はＰｂ、Ｂｉ、Ｓｎを合計
で０．５〜２．５　ｗｔ％含有し、さらにＺｎ０．１〜
２．０ｗｔ％を含有してなり、残部Ａｌと不可避の不純
物よりなる非熱処理型快削アルミニウム合金であり、第３発明はＳ　ｉ　　０．３−１，０ｗｔ％、Ｆｅ０．
１〜１．０ｗｔ％、Ｃｕ　　０．１〜０．５　　ｗｔ％
、Ｍｇ２〜５ｗｔ％、Ｚ　ｒ　０．０５〜０．２　ｗ　
ｔ％及びＰｂ、Ｓｎを合計で０．５〜２．５ｗｔ％又は
Ｆｂ、Ｂｉ、Ｓｎを合計で０．５〜２．５ｗｔ％含有し
てなり、残部Ａｌと不可避の不純物よりなるアルミニウ
ム合金鋳塊を均質化処理及び押出加工を行ったのち、２
０％以下の冷間加工を行う非熱処理型快削アルミニウム
合金の製造方法であり、第４発明はＳ　ｉ　　０．３〜１．０ｗｔ％、Ｆｅ　０
．１〜合計で０．５〜２．５　ｗｔ％又はＰｂ、Ｂｉ、
Ｓｎを合計で０．’５〜２．５　ｗｔ％含有し、さらに
Ｚｎ０．１〜２．０ｗｔ％を含有してなり、残部Ａ文と
不可避の不純物よりなるアルミニウム合金鋳塊を均質化
処理及び押出加工を行ったのち、２０％以下の冷間加工
を行う非熱処理型快削アルミニウム合金の製造方法であ
る。

次に本発明の非熱処理型快削アルミニウム合金における
各成分の作用と限定理由について以下に説明する。

Ｍｇ２〜５％は合金に所定の強度を与えるのに必要であ
り、主硬化元素成分である。Ｍｇが５％をこえると押出
性が悪くなる。又２％未満では強度が不足する。

Ｃｕ０．１〜０．５％は被削性の向上に作用する。

このようなＣｕの添加は、切削屑を細かくするばかりで
なく、切削仕上面をも滑らかにする効果があるが、　０
．５％をこえると耐食性を劣化させる。

０．１％未満では上記の効果が不足する。

Ｓｉ０．３〜１．０％は被削性を大幅に改善する効果が
ある。Ｓｉが１．０％をこえると切削屑はさらに細かく
なるものの切削仕上面が粗くなる。　０．３％未満では
上記の効果が不足する。

Ｚｒ０．０５〜０．２％は結晶粒の微細化、強度改善及
び耐応力腐食割れ性改善の作用がある。Ｚｒが０．２％
をこえると、粗大な晶出物を形成しゃすく被削性を劣化
させる。０．０５％未満では前述の効果が不足する。

Ｐｂ、Ｓｎの合計含有量又はＰｂ、Ｂｉ、Ｓｎの合計含
有量０．５〜２．５％は、被削性を改善する効果があり
、いずれも下限値未満ではその改善効果が不足し、上限
値をこえると粗大な化合物を作り、熱間加工性（熱間押
出加工性）、表面処理性及び耐食性を劣化Ｓせる。

Ｆｅ０．１〜１．０％は結晶粒の微細化及び被削性の改
善効果があるが、　１．０％をこえるとその効果が飽和
し、　０．１％未満ではその効果が不足する。

又第２発明におけるＺｎ０．１〜２．０％は被削性、強
度を劣化させることなく熱間押出性を大幅に改善する。

しかし２．０％をこえると耐食性劣化させる。又０．１
％未満ではその効果がない。

なお本発明において不可避の不純物とは、Ｍｎ、Ｚｎ（
但し、第１、第３発明の場合）、Ｃｕ、■、Ｎｉ、Ｔｉ
等をいい、／ｌｊ地金に当初から含有されている微量の
成分をいう。又Ｔｉ、又はＴｉＢは鋳塊組織の微細化剤
として、　０．０５％以下添加することが好ましい。

本発明のアルミニウム合金の製造方法は、まず各成分を
含有する鋳塊を作り、このようにして得られたアルミニ
ウム合金鋳塊を、４００〜５５０°Ｃで１〜２４時間均
質化処理した後、３９０〜５３０°Ｃで押出加工を行い
、そのまま使用に供するか又は次いで、必要により冷間
加工（主として抽伸）して目的の切削用アルミニウム合
金素材とする。

冷間加工を行う場合冷間加工率は２０％以下にすること
が重要である。冷間加工率が２０％をこえると被削性が
大幅に劣化するからである。

（発明の効果）本発明の合金は被削性が優れると共に、強度、冷間鍛造
性及び耐食性が優れ、これらの性能のバランスがよいと
いう優れた効果を有する。又これにＺｎを添加した合金
は、熱間押出加工性を大幅に改善する効果を有する。

さらに本発明の合金は非熱処理型であるので、溶体化処
理とその後の焼入れ工程を省略できることによるコスト
ダウンと、この工程省略により、低残留応力化が達成で
き、切削加工峙の寸法精度の大幅な向上を図ることがで
きる。

（実施例）次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。

実施例第１表に示す種々の組成の合金鋳塊を調製した。この９
インチφの棒状鋳塊を５００°Ｃで４時間均質化処理し
た後、４３０　’Ｃに加熱して押出加工を行った。押出
材の形状は全て丸棒とし、第１表に示す所定の冷間加工
率にて抽伸加工したものの外径が全て４０ｍｍφになる
よう、押出材の外径を変化させた。

このようにして得られた押出材の被削性、押出加工性、
冷間鍛造性、耐食性などを下記の試験方法によって試験
した。その結果を第２表に示す。

［試験方法］（１）被削性ａ）切削屑処理性切削屑１００個当りの重量（ｇ／１００個）を測定し、
次の基準で判定する。

Ｏ・・・５０未満 ○・・・５０以上１００未満 Δ・・・１００以上１５０未満Ｘ・・・１５０以」二ｂ）切削仕上面切削仕上面の最大あらさＲｍａｘ　　（ＪＬｍ）を測定
し、次の基準で判定する。

Ｏ・・・５未満 ○・・・５以上１０未満 △・・・１０以上２０未満 ×・・・２０以上（２）押出加工性押出時の変形応力（ｋｇ／ｃｒｎ’）を測定し、次の基
準で判定する。

■・・・５５０未満Ｏ・・・５５０以上７５０未満 Δ・・・７５０以上（３）冷間鍛造性常温にて据込鍛造を行い割れが発生する限界据込比（％
）を測定し、次の基準で判定する。

■・・・４０以上Ｏ・・・３０以上４０未満 Δ・・・２０以上３０未満 ×・・・２０未満（４）耐食性１０ＩＬｍの硫酸による陽極酸化皮膜を形成させた試験
材をＪＩＳＺ２３７１に基づき１００時間塩水噴霧試験
を行い、発生した単位面積当りのピット数（個／ｃｒｎ
’）を測定し、次の基準で判定する。

Ｏ・・・０〜１０・・・２〜３ Δ・・・４〜５ ×・・・６以上上記第２表の結果より、比較合金Ｈ及びＩ　（試験Ｎｏ
、１Ｏ１１１）は被削性が、又比較合金Ｊ（試験Ｎｏ、
１２）は耐食性が良くないことがわかる。さらに従来合
金Ｋ（ＪＩＳ５０５６）（試験Ｎｏ、１３）は被削性特
に切削層処理性が劣る。さらに従来合金Ｌ（試験Ｎｏ、
１４）は、被削性が十分良いとはいえない。これに対し
、本発明の合金Ａ、Ｂ　　、Ｂ　　、Ｃ，Ｄ、Ｅ、、Ｅ
２　（試験Ｎｏ。

１〜７）は、特に被削性が非常に良好である。

又本発明合金Ｆ、Ｇ（Ｚｎを添加したもの、試験Ｎｏ、
８．９）は、従来合金に、Ｌ（試験Ｎｏ。

１３．１４）に比較し他の特性をそこなうことなく押出
加工性が非常に改善されていることがわかる。表には示
さないが、本発明合金について耐応力耐食割れ性及び陽
極酸化皮膜の熱による耐剥離性についても試験したが、
結果は非常に良好であった。なお、本発明合金Ｂ、Ｆに
ついて押出後の冷間加工率を各々２７％、４７％で抽伸
加工を行ったもの（試験Ｎｏ、１５．１６）は、加工率
が２０％を越えるため、被削性が惑い。本発明台金成分
の範囲内で、押出後、所定の冷間加工率（２０％以下）
を施したもの（試験Ｎ０９１〜９）は、いずれの特性も
すぐれていることがわかる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｓｉ０．３〜１．０ｗｔ％、Ｆｅ０．１〜１．０
ｗｔ％、Ｃｕ０．１〜０．５ｗｔ％、Ｍｇ２〜５ｗｔ％
、Ｚｒ０．０５〜０．２ｗｔ％及びＰｂ、Ｓｎを合計で
０．５〜２．５ｗｔ％又はＰｂ、Ｂｉ、Ｓｎを合計で０
．５〜２．５ｗｔ％含有してなり、残部Ａｌと不可避の
不純物よりなることを特徴とする非熱処理型快削アルミ
ニウム合金。
（２）Ｓｉ０．３〜１．０ｗｔ％、Ｆｅ０．１〜１．０
ｗｔ％、Ｃｕ０．１〜０．５ｗｔ％、Ｍｇ２〜５ｗｔ％
、Ｚｒ０．０５〜０．２ｗｔ％及びＰｂ、Ｓｎを合計で
０．５〜２．５ｗｔ％又はＰｂ、Ｂｉ、Ｓｎを合計で０
．５〜２．５ｗｔ％含有し、さらにＺｎ０．１〜２．０
ｗｔ％を含有してなり、残部Ａｌと不可避の不純物より
なることを特徴とする非熱処理型快削アルミニウム合金
。
（３）Ｓｉ０．３〜１．０ｗｔ％、Ｆｅ０．１〜１．０
ｗｔ％、Ｃｕ０．１〜０．５ｗｔ％、Ｍｇ２〜５ｗｔ％
、Ｚｒ０．０５〜０．２ｗｔ％及びＰｂ、Ｓｎを合計で
０．５〜２．５ｗｔ％又はＰｂ、Ｂｉ、Ｓｎを合計で０
．５〜２．５ｗｔ％含有してなり、残部Ａｌと不可避の
不純物よりなるアルミニウム合金鋳塊を均質化処理及び
押出加工を行ったのち、２０％以下の冷間加工を行うこ
とを特徴とする非熱処理型快削アルミニウム合金の製造
方法。
（４）Ｓｉ０．３〜１．０ｗｔ％、Ｆｅ０．１〜１．０
ｗｔ％、Ｃｕ０．１〜０．５ｗｔ％、Ｍｇ２〜５ｗｔ％
、Ｚｒ０．０５〜０．２ｗｔ％及びＰｂ、Ｓｎを合計で
０．５〜２．５ｗｔ％又はＰｂ、Ｂｉ、Ｓｎを合計で０
．５〜２．５ｗｔ％含有し、さらにＺｎ０．１〜２．０
ｗｔ％を含有してなり、残部Ａｌと不可避の不純物より
なるアルミニウム合金鋳塊を均質化処理及び押出加工を
行ったのち、２０％以下の冷間加工を行うことを特徴と
する非熱処理型快削アルミニウム合金の製造方法。