切削性优异的铝合金和铝合金材及其制造方法技术

本发明专利技术的第１种铝合金是，含有Ｍｇ：０．３～６质量％、Ｓｉ：０．３～１０质量％、Ｚｎ：０．０５～１质量％和Ｓｒ：０．００１～０．３质量％，其余由Ａｌ和杂质组成。另外，第２种铝合金是，还含有从作为选择的添加元素Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎａ、Ｃａ中选择的１种或１种以上。另外，第３种铝合金是，含有Ｍｇ：０．１～６质量％、Ｓｉ：０．３～１２．５质量％、Ｃｕ：０．０１质量％或０．０１质量％以上不足１质量％、Ｚｎ：０．０１～３质量％和Ｓｒ：０．００１～０．５质量％，其余由Ａｌ和杂质组成。另外，第４种铝合金是，还含有从作为选择的添加元素Ｔｉ、Ｂ、Ｃ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｖ、Ｓｃ、Ｎｉ、Ｎａ、Ｓｂ、Ｃａ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｉｎ中选择的１种或１种以上。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及Al-Mg-Si系的。
技术介绍
在现有技术中可以看到这样的问题在铝合金材的切削加工中，切屑连续，必须有切屑处理的工序、和除去车削时制品角部和钻孔加工时钻头孔周围生成的毛刺的工序。为了解决这些问题，提出了通过添加以Pb、Bi、Sn为代表的低熔点元素、提高切屑的切断性，切削性良好并可以抑制毛刺生成的易切削性铝合金。但是，这些低熔点元素在晶界偏析的情况多，例如，实施强力切削时，因加工中的发热会导致局部熔融，成为发生裂纹的原因。另外，从地球环境保护的观点出发，制造并使用含有害元素Pb的易切削性铝合金材是极严重的问题，而且，还存在使铝制品的再循环性降低的难点。为此，作为上述低熔点元素的代替元素，开发了添加Si、Cu的易切削性铝合金。例如，在特开平11-12705号公报中，公开了添加了3～11质量％的Si的锻造用铝合金，在特开平9-249931号公报中，公开了添加了1.5～12.0质量％的Si的高耐腐蚀铝合金，在特开平2-97638号公报中，公开了添加了2.0～12.5质量％的Si和1.0～6.5质量％的Cu的磁带接触部件用铝合金。这些铝合金材使硬质的Si粒子分散在铝的基体中，切削时通过Si粒子的粉碎或者Si粒子与基体界面的剥离对切屑进行细分。这些铝合金材不含低熔点金属，因而再循环性优良，而且耐蚀性和耐热性也优良。另外，这些铝合金材通过铸造成规定组成的挤压毛坯后，在400～600℃的范围内实施均匀化处理，在350～550℃下进行挤压加工，在挤压模出口端淬火，或切断成1～5m的长尺寸材后实施固溶处理而制造。但是，在上述现有的易切削性铝合金中，存在的问题是，在Si添加量超过5％的合金组成中，由于Si粒子大量分散，因而具有锐角部的Si粒子对切削工具的刀尖进行破坏，工具的磨损激增，并且因损伤使工具低寿命化。另外，Cu添加量多的铝合金还存在耐蚀性差的问题。另外，在上述制造工序中有以下特性铸造毛坯时，Si粒子也有成为1μm或1μm以下的情况，而通过其后的300℃或300℃以上的热处理会长大成超过1μm的尺寸。因而，就会出现这样的问题在经过均匀化处理、挤压加工、在挤压模出口端淬火、固溶处理的各工序期间，Si粒子长大，最终成为5～10μm的范围，在经过上述一系列的工序的合金材中，其切削性比铸造材更降低，切削工具的磨损和损伤显著。具体地说，铝基体中存在平均粒径超过5μm的大的Si粒子时，切削工具的磨损或被称为卷刃的工具损伤激增。而且，因这些工具损伤，长时间连续切削加工中的切削加工表面的质量变差。另外，如果对存在这样粗大Si粒子的铝合金材实施表面钝化处理时，由于在表面露出的Si粒子和铝基体中表面钝化皮膜的生成速度不同，所以还存在膜厚不均匀的问题。专利技术的公开鉴于上述技术背景，本专利技术的目的在于，提供一种具有优异的切削性，同时可以抑制切削工具的磨损和卷刃等的损伤，还具有良好的表面钝化处理性的铝合金，铝合金材及其制造方法。本专利技术由以下内容构成根据化学组成大致区分为4种的铝合金、具有与各化学组成对应的金属组织的铝合金材和这些铝合金材的制造方法。第1种铝合金的基本要点是，含有Mg0.3～6质量％、Si0.3～10质量％、Zn0.05～1质量％和Sr0.001～0.3质量％、其余由Al和杂质组成。在上述第1种铝合金中，优选Mg含量为0.5～1.1质量％。优选Si含量为1.5～5质量％。优选Zn含量为0.1～0.3质量％。优选Sr含量为0.005～0.05质量％。第2种铝合金的基本要点是，含有Mg0.3～6质量％、Si0.3～10质量％、Zn0.05～1质量％和Sr0.001～0.3质量％，另外，作为选择的添加元素含有从Cu0.01质量％或0.01质量％以上且不足1质量％、Fe0.01～1质量％、Mn0.01～1质量％、Cr0.01～1质量％、Zr0.01～1质量％、Ti0.01～1质量％、Na0.001～0.5质量％、Ca0.001～0.5质量％中选择的1种或1种以上，其余由Al和杂质组成。在上述第2种铝合金中，优选Mg含量为0.5～1.1质量％。优选Si含量为1.5～5质量％。优选Zn含量为0.1～0.3质量％。优选Sr含量为0.005～0.05质量％。另外，在上述第2种铝合金中，优选选择的添加元素是Cu。优选选择的添加元素是Fe。优选选择的添加元素是Cr、Mn中的1种或1种以上。优选选择的添加元素是Zr。优选选择的添加元素是Ti。优选选择的添加元素是Na、Ca中的1种或1种以上。另外，在上述第2种铝合金中，优选Cu的含量是0.1～0.3质量％。优选Fe的含量是0.1～0.3质量％。优选Mn的含量是0.1～0.3质量％。优选Cr的含量是0.1～0.3质量％。优选Zr的含量是0.1～0.3质量％。优选Ti的含量是0.1～0.3质量％。优选Na的含量是0.005～0.3质量％。优选Ca的含量是0.005～0.3wt。本专利技术的一种铝合金材的基本要点是，在化学组成上，由第1和第2种铝合金、即权利要求第1～24项的任一种铝合金组成；在合金组织上，Si粒子的平均粒径是1～5μm，同时Si粒子的平均长短径比是1～3。在上述铝合金材中，优选上述Si粒子的平均粒径是3μm或3μm以下。优选上述Si粒子的平均长短径比是2或2以下。本专利技术的一种铝合金材的制造方法的基本要点是，以10～180mm/min的铸造速度制作由第1和第2种铝合金、即权利要求第1～24项的任一种铝合金构成的毛坯，将上述毛坯在400～570℃下保持6小时或6小时以上进行均匀化处理后，在毛坯温度300～550℃、挤压制品速度0.5～100m/min、挤压比10～200的条件下挤压成所要形状，将该挤压材在400～570℃下保持1小时或1小时以上进行固溶处理，再在90～300℃下保持1～30小时进行时效处理。在上述铝合金材的制造方法中，优选上述铸造速度是30～130mm/min。优选上述均匀化处理在500～545℃下保持10小时或10小时以上而进行。优选上述挤压在毛坯温度350～500℃、挤压制品速度2～30m/min、挤压比20～85的条件下进行。优选上述固溶处理在500～545℃下保持3小时或3小时以上而进行。优选上述时效处理在140～200℃下保持3～20小时而进行。优选对于上述固溶处理后的挤压材以5～30％的断面收缩率进行所要形状的拉拔，然后进行上述时效处理，特别优选拉拔的断面收缩率是10～20％。第3种铝合金的基本要点是，含有Mg0.1～6质量％、Si0.3～12.5质量％、Cu0.01质量％或0.01质量％以上不到1质量％、Zn0.01～3质量％和Sr0.001～0.5质量％，其余由Al和杂质组成。在上述第3种铝合金中，优选Mg含量是0.3～5质量％。优选Si含量是0.8～12质量％。优选Cu含量是0.1～0.8质量％。优选Zn含量是0.05～1.5质量％。优选Sr含量是0.005～0.3质量％。第4种铝合金的基本要点是，含有Mg0.1～6质量％、Si0.3～12.5质量％、Cu0.01质量％或0.01质量％以上不到1质量％、Zn0.01～3质量％和Sr0.001～0.5质量％，另外，作为选择的添加元素含有从Ti0.001～1质量％、B0.0001～0.03本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝合金，其特征在于，含有Ｍｇ：０．３～６质量％、Ｓｉ：０．３～１０质量％、Ｚｎ：０．０５～１质量％和Ｓｒ：０．００１～０．３质量％，其余由Ａｌ和杂质构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：松冈秀明，山中雅树，吉冈大贵，冈本康夫，北村仁雄，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]