铝合金轧制材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种自行车的曲柄零件中使用的铝合金乳制材料。更详细而言，涉及 一种6000系铝合金乳制材料。
【背景技术】
[0002] 以往，在自行车的曲柄零件中使用铝合金的挤压锻造材料，但近年来随着自行车 的畅销，曲柄零件的制造数量增加，为了降低成本，人们开始研究使用了乳制材料的曲柄零 件。使用乳制材料制造曲柄零件时，若对高强度的铝合金板材直接进行冲压加工，则有时会 产生裂纹等，无法得到规定的品质。因此有时进行如下处理，首先使用软质材料（〇态材料 (日本语称作"〇材"）作为原材料施行冲压加工，获得曲柄形状的成型加工零件，进而为了 提高曲柄制品的强度，对所得到的成型加工零件进行固溶处理后，施行时效硬化处理（相 当于T6处理），收尾时进行阳极氧化（耐酸铝：alumite)处理。
[0003] 作为成型加工用铝合金乳制板，例如有如下的乳制板：通过使成分组成达到特定 范围、同时特定乳制或固溶处理等各工序的条件，从而维持强度和成型性的同时降低了面 内各向异性的乳制板（参照专利文献1)。另外，在A1 - Mg - Si系合金方面提案了一种方 案，为了防止耐酸铝处理后的光泽度降低，控制其组成、硬度、晶出物的颗粒数和颗粒平均 面积等的同时，经过切削加工或研磨工序使表面变得平滑（参照专利文献2)。
[0004] 专利文献1 :日本特开平5 - 263203号公报
[0005] 专利文献2 :日本特开2000 - 54054号公报
[0006] 但是，使用现有的铝合金乳制板按照前述的方法制造曲柄零件时，在阳极氧化 (耐酸铝）处理后的零件上会发生看起来呈斑状的外观不良。这是由于通过冲压加工施加 在成型加工品的各部位的应变在每个部位是不同的，因此在之后的固溶处理中的加热后， 材料组织是原始不变的加工组织、或是进行了重结晶的组织，因此在耐酸铝处理后的外观 上出现不同，看起来呈斑状。关于该现象，即使使用前述的专利文献2中记载的A1 - Mg - Si系合金，也无法控制固溶处理后的组织形态，因此无法充分抑制这样的外观不良。
【发明内容】
[0007] 因此，本发明主要目的在于提供一种强度和冲压加工性优异、即使在耐酸铝处理 后也不易发生斑状外观不良的铝合金乳制材料。
[0008] 本发明人为了解决所述的课题，进行了深入的实验研究，结果得到了以下所示的 认知。作为斑状外观不良的原因之一，可以列举由固溶处理引起的结晶组织的粗大化。另 一方面，通过冲压加工形成曲柄形状的成型加工零件时，会在铝合金乳制板中导入应变。而 且，还明确了 ：在该应变较小的部位容易发生由固溶处理引起的晶粒的过度生长。
[0009] 于是，本发明人对抑制晶粒过剩生长的方法进行了研究，发现通过添加过渡元素 或控制析出物的分布密度，可以维持优异的强度或冲压加工性，同时可以抑制耐酸铝处理 后的斑状外观不良的发生，由此完成了本发明。
[0010] 即，本发明的铝合金乳制材料是自行车的曲柄零件中使用的铝合金乳制材料，其 具有如下的成分组成：含有0.6~1.4质量％的1%、0. 3~1.0质量％的31、0. 1~0.5质 量％的Cu、0. 02~0. 4质量％的Cr、0. 1~0. 6质量％的Mn，剩余部分由A1和不可避免的 杂质构成。
[0011] 在本发明的铝合金乳制材料中，Fe可以限制在0. 7质量％以下。
[0012] 另外，本发明的铝合金乳制材料可以含有0.05~0. 15质量％的冗^
[0013] 另一方面，本发明的铝合金乳制材料每1 μ m3可以包含500个以上的10~300nm 大小的分散颗粒。
[0014] 发明效果：
[0015] 根据本发明，由于使成分组成处于特定范围，因此作为自行车曲柄用零件可以维 持优异的强度和冲压加工性，同时可以抑制斑状外观不良的发生。
【具体实施方式】
[0016] 下面，对用于实施本发明的方式进行详细说明。需要说明的是，本发明并不限于以 下所说明的实施方式。
[0017] 本发明的实施方式所涉及的铝合金乳制材料是6000系铝合金，在自行车的曲柄 零件中使用。具体而言，本实施方式的铝合金乳制材料具有如下的成分组成：含有〇. 6~ 1.4质量％的]\%、0.3~1.0质量％的51、0.1~0.5质量％的(：11、0.02~0.4质量％的0 和0. 1~0.6质量％的此，剩余部分由A1和不可避免的杂质构成。另外，本实施方式的铝 合金乳制材料，根据需要，可以限制Fe在0. 7质量％以下，还可以含有0. 05~0. 15质量％ 的Zr。
[0018] [Mg :0· 6 ~1. 4 质量％ ]
[0019] Mg具有通过固溶强化提高铝合金乳制材料的强度的作用效果。另外，Mg还具有在 固溶处理和人工时效处理后通过与Si结合形成Mg - Si系析出物来提高铝合金乳制材料 的强度的作用效果。但是，在Mg含量不足0. 6质量％时，无法充分得到上述的作用效果，而 若Mg含量超过1. 4质量％，则成型加工性降低，在冲压加工中产生裂纹。因此，在本实施方 式的铝合金乳制材料中，Mg含量设为0. 6~1. 4质量％。
[0020] [Si :0· 3 ~1. 0 质量％ ]
[0021] Si具有在固溶强化和固溶处理以及人工时效处理后通过与Mg结合形成Mg - Si 系析出物来提高铝合金乳制材料的强度的作用效果。但是，在Si含量不足0. 3质量％时， 无法充分得到该作用效果。另一方面，若Si含量超过1. 0质量％，则容易生成A1 - Fe - Si系金属间化合物或A1 - Fe - Μη - Si系金属间化合物等粗大的金属间化合物。这种 粗大的金属间化合物在成型时容易成为裂纹的起点，因此若铝合金乳制材料中存在这些粗 大的金属间化合物，则在冲压加工中容易产生裂纹。因此，在本实施方式的铝合金乳制材料 中，Si含量设为0.3~1.0质量％。
[0022] [Cu :0· 1 ~0· 5 质量％ ]
[0023] Cu具有在固溶强化和固溶处理以及人工时效处理后促进Mg - Si系析出物的形成 从而提高铝合金乳制材料的强度的作用效果。但是，在Cu含量不足0. 1质量％时，无法充 分得到该作用效果，而若Cu含量超过0. 5质量％，则成型加工性降低，在冲压加工中容易产 生裂纹。因此，在本实施方式的铝合金乳制材料中，Cu含量设为0. 1~0.5质量％。
[0024] [Cr :0· 02 ~0· 4 质量％ ]
[0025] Cr具有如下的作用效果：抑制铝合金乳制材料的重结晶以提高强度，同时使所制 造的曲柄零件在耐酸铝处理后外观变得均匀且良好。但是，在Cr含量不足0. 02质量％时， 无法充分得到该作用效果。另一方面，若Cr含量超过0. 4质量％，则容易生成A1 - Mg - Cr系金属间化合物等粗大的金属间化合物。这种粗大的金属间化合物在成型时容易成为裂 纹的起点，因此若铝合金乳制材料中存在这些粗大的金属间化合物，则在冲压加工中容易 产生裂纹。另外，固溶处理时的淬火敏感性变得敏锐，时效处理后的强度降低。因此，在本 实施方式的铝合金乳制材料中，Cr含量设为0. 02~0. 4质量％。
[0026] [Μη :0· 1 ~0· 6 质量％ ]
[0027] Μη具有如下的作用效果：通过固溶强化提高铝合金乳制材料的强度，同时使所制 造的曲柄零件在耐酸铝处理后外观变得均匀且良好。但是，在Μη含量不足0. 1质量％时， 无法充分得到该作用效果。另一方面，若Μη含量超过0. 6质量％，则容易生成Α1 - Fe - Μη系金属间化合物或A1 - Fe - Μη - Si系金属间化合物等粗大的金属间化合物。这种 粗大的金属间化合物在成型时容易成为裂纹的起点，因此若铝合金乳制材料中存在这些粗 大的金属间化合物，则在冲压加工中容易产生裂纹。另外，固溶处理时的淬火敏感性变得敏 锐，时效处理后的强度降低。因此，在本实施方式的铝合金乳制材料中，Μη含量设为0. 1~ 〇· 6质量％。
[0028] [Fe :0· 7 质量％ 以下]
[0029] Fe会形成A1 - Fe - Μη系金属间化合物、A1 - Fe - Si系金属间化合物和A1 - Fe - Μη - Si系金属间化合物等，特别是Fe含量超过0. 7质量％时，存在着这些金属间化 合物变得粗大、或者形成大量的这种金属间化合物的趋势。粗大的金属间化合物在成型时 容易成为裂纹的起点，因此若铝合金乳制材料中存在这些粗大的金属间化合物，则在冲压 加工中容易产生裂纹。因此，Fe含量优选限制在0. 7质量％以下。
[0030] [Zr :0· 05 ~0· 15 质量％ ]
[0031] Zr具有如下的作用效果：抑制铝合金乳制材料的重结晶以提高强度，同时使所制 造的曲柄零件在耐酸铝处理后外观变得均匀且良好，因此根据需要可以添加 Zr。但是，在 Zr含量不足0. 05质量％时，无法充分得到该作用效果。另一方面，若Zr含量超过0. 15质 量％，则容易生成Al3Zr等粗大的金属间化合物。若铝合金乳制材料中存在这种粗大的金属 间化合物，则成型时其成为裂纹的起点，在冲压加工中容易产生裂纹。另外，固溶处理时的 淬火敏感性变得敏锐，时效处理后的强度降低。因此，在添加 Zr时，其含量优选达到0. 05~ 0. 15质量％的范围。
[0032][其他添加元素]
[0033] 在本实施方式的铝合金乳制材料中，还可以以0. 005~0. 2质量％的范围含有Ti， 由此可以将铸锭微细化。通常，在添加 Ti的情况下，在金属溶液中添加 Ti :B = 5 :1的比例 的铸锭细化剂（A1 - Ti 一 B)。因此，也必然添加符合含有比例的B。
[0034] [剩余部分:A1和不可避免的杂质]
[0035] 前述的各成分以外的成分、即剩余部分是A1和不可避免的杂质。作为本实施方式 的错合金乳制材料中的不可避免的杂质，例如可以列举Zn、V、Ga、In、Sn、Sc、Ni、C、Na、Ca、 Bi和Sr等。这些不可避免的杂质的含有比例分别在0. 05质量％以下时，不会妨碍本发明 的效果，可以接受。
[0036] [分散颗粒：500个以上/1 μ m3]
[0037] 本实施方式的铝合金乳制材料优选每1 μ m3含有500个以上的10~300nm大小的 分散颗粒，更优选含有700个以上。如上所述，在曲柄零件的制造中，作为在耐酸铝处理后 发生斑状外观不良的原因，可以列举在固溶处理时在一部分部位发生晶粒组织的粗大化。 在通过冲压加工导入的应变较小的部位上容易发生该晶粒组织