铝合金部件的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种在将板状的铝合金部件的端部彼此通过摩擦搅拌焊接进行焊接后，在焊接表面或焊接背面形成阳极氧化被膜时所用的铝合金部件。在本发明的铝合金部件中，焊接部相关部分的因第二相粒子的偏移分散导致的阳极氧化被膜的色调差得到了消除，其特征在于，具有由0.3～1.5％的Mg(质量％，以下相同)、0.2～1.2％的Si、0.5％以下的Cu、0.2％以下的Fe、余量Al及不可避免的杂质构成的组成，且在基质中分散的第二相粒子中，粒径(圆等效直径)超过1μm的含Fe第二相粒子的平均粒径在5μm以下。
【专利说明】铝合金部件
【技术领域】
[0001]本发明涉及在将板状的铝合金部件的端部彼此通过摩擦搅拌焊接进行焊接后，在焊接表面或焊接背面形成阳极氧化被膜时所用的铝合金部件，特别是涉及用于车辆轮毂或壳体的制造的铝合金部件。
【背景技术】
[0002]出于轻量化的考虑，车辆轮毂或壳体大多采用铝合金部件来制造。例如，在车辆轮毂的制造中，将板状的铝合金部件卷曲成圆筒状后，使其端部相互抵接并通过摩擦搅拌焊接方法焊接为一体来形成圆筒状，进而将两端通过冲压加工来成形。此时，焊接部的反面为外观面，而为了提高外观面的 耐腐蚀性或耐磨损性，通过阳极氧化处理来形成被膜。
[0003]并且，在壳体的制造中，将由铝合金部件形成的侧部材料和盖部材料通过摩擦搅拌焊接方法焊接为一体后，对于焊接为一体的侧部材料和盖部材料并包括焊接部在内，将焊接部侧的表面进行铣削，从而使表面变得平整。此时，为了提高耐腐蚀性或耐磨损性，通过阳极氧化处理来形成被膜，并将该被膜设为外观面。
[0004]在采用上述方式制造的车辆轮毂或壳体中，在通过阳极氧化处理而形成了被膜的外观面上，在与摩擦搅拌焊接的焊接部对应的部分(包括焊接部和其临近部的部分)和其他部分(母体金属部)之间，结晶粒径的不同会导致在阳极氧化被膜上产生色调差。为了解决这一问题，提出了实施热处理使结晶粒径均匀化的方案，但即便通过热处理使结晶粒径均匀化，多数情况下也未必能够充分改善铝合金部件的上述阳极氧化被膜的色调差。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2003-225780号公报
[0008]专利文献2:日本特开2003-230970号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的问题
[0010]为了阐明铝合金部件的上述阳极氧化被膜的色调差的问题，本发明人对铝合金部件的、摩擦搅拌焊接的焊接部和焊接部以外的部分的截面显微组织进行了详细的比较探讨，其结果发现，在焊接部，由于搅拌针的搅拌，由粗大的Al-Fe类及Al-Fe-Si类形成的第二相粒子被粉碎成微细粒子，从而粒径(所谓粒径是指圆等效直径，以下相同)超过I μ m的第二相粒子减少，也几乎难以看到平均粒径在5 μ m以上的第二相粒子。
[0011]然而，在表面被平整地铣削或者成形的所述外观面，在对包括焊接部和其临近部的部分(以下，称之为“焊接部相关部分”)和其以外的部分进行比较探讨时发现，在焊接部相关部分，包括粗大的第二相粒子在内的第二相粒子发生了偏移分散。作为这种在焊接部相关部分中偏移分散的第二相粒子，因蚀刻形成蚀刻痕的变化加大，从而会导致阳极氧化被膜的色调差。而为了消除该色调差，对铝合金部件中的第二相粒子的分散进行适当控制是十分必要的。
[0012]本发明是基于上述的认识而得到的，其目的在于，在将板状的铝合金部件的端部彼此通过摩擦搅拌焊接进行焊接后，在焊接表面或焊接背面形成阳极氧化被膜时所用的铝合金部件中，消除在焊接部相关部分的因第二相粒子的偏移分散导致的阳极氧化被膜的色调差。
[0013]解决问题的方法
[0014]为了实现上述的目的，本发明的技术方案一提供一种铝合金部件，其是在将板状的铝合金部件的端部彼此通过摩擦搅拌焊接进行焊接后，在焊接表面或焊接背面形成阳极氧化被膜时所用的铝合金部件，其特征在于，具有由0.3~1.5 %的Mg (质量％，以下相同)、0.2~1.2%的S1、0.5%以下的Cu、0.2%以下的Fe、余量Al及不可避免的杂质构成的组成，且在基质中分散的第二相粒子中，粒径超过I μ m的含Fe第二相粒子的平均粒径在5 μ m以下。此外，焊接表面是指在摩擦搅拌焊接中插入了搅拌针的焊接面侧，焊接背面是指与焊接面侧相反的一侧。
[0015]根据本发明的技术方案二的铝合金部件，其特征在于，在上述技术方案一中，所述粒径超过Iym的含Fe第二相粒子分散成10000个/mm2以下。
[0016]发明的效果
[0017]根据本发明的铝合金部件，当通过摩擦搅拌焊接进行焊接后，在焊接面侧或其相反一侧形成了阳极氧化被膜时，由于含Fe第二相粒子的偏移分散得到了抑制，因此在焊接部相关部分和其以外的部 分之间的因蚀刻形成蚀刻痕的变化变小，从而能够消除因含Fe第二相粒子的偏移分散导致的阳极氧化被膜的色调差，并形成均匀的阳极氧化被膜，从而能够提高由铝合金部件制成的车辆轮毂或壳体等产品的品质。
【具体实施方式】
[0018]以下，对本发明的铝合金部件中的合金成分的意义及限定理由进行说明。作为Mg，通过Mg-Si类化合物的析出固化，可以调节车辆轮毂或壳体的强度。优选的含量在0.3~
1.5%的范围，小于0.3%时，强度不足，超过1.5%时，则强度过高，成形变得困难。兼顾强度的保证和成形的可操作性进行考虑时，更优选的是0.4~1.2%，进一步优选的是0.5~1.2%。
[0019]作为Si，通过Mg-Si类化合物的析出固化，可以调节强度。优选的含量在0.2~
1.2%的范围，小于0.2%时，强度不足，超过1.2%时，则强度过高，成形变得困难。兼顾强度的保证和成形的可操作性进行考虑时，更优选的是0.3~1.0%，进一步优选的是0.4~0.9%。
[0020]作为Cu，可以使阳极氧化处理后的被膜整体的色调变均匀。优选的含量在0.5%以下的范围，超过0.5%时，由于Al-Mg-S1-Cu类的微细析出物的影响，阳极氧化处理后的被膜容易变混浊。更优选的是0.4%以下。
[0021]Fe是形成由Al-Fe类及Al-Fe-Si类构成的第二相粒子的元素，Fe的含量超过
0.2%时，容易形成平均粒径超过5 μ m的粗大的Al-Fe类及Al-Fe-Si类的第二相粒子。在摩擦搅拌焊接时，在焊接部，粗大的含Fe第二相粒子由于搅拌优先被粉碎，但在包括焊接部的临近部在内的所述焊接部相关部分，包括粗大的粒子在内的含Fe第二相粒子由于摩擦搅拌焊接的搅拌而发生偏移分散，从而成为导致阳极氧化被膜的色调差的原因。因此，优选的Fe的含量为0.2%以下。Fe的更为优选的含量为0.15%以下。
[0022]并且，作为本发明的铝合金部件，优选的是粒径超过I μ m的含Fe第二相粒子分散成10000个/mm2以下。
[0023]本发明中，通过减少在铝合金部件中分散的粒径超过I μ m的含Fe第二相粒子，也可以在摩擦搅拌焊接的焊接部相关部分将含Fe第二相粒子的分散控制在最小程度。其结果，因蚀刻形成蚀刻痕的变化变小，从而能够切实地消除阳极氧化被膜的色调差。粒径在Iym以下的含Fe第二相粒子由于不影响阳极氧化被膜的色调差，在本发明中允许其分散在基质中。
[0024]当粒径超过Iym的含Fe第二相粒子的分散密度超过10000个/mm2时，与其他部分相比，摩擦搅拌焊接的焊接部相关部分中的含Fe第二相粒子的分散变得更为偏移，因此，因蚀刻形成蚀刻痕的变化变大，从而导致在被膜上产生色调差。本发明中，为了防止焊接部相关部分中的含Fe第二相粒子的偏移分散,将粒径超过Iym的含Fe第二相粒子的分散密度控制在10000个/mm2以下，并使含Fe第二相粒子自身的存在减少。
[0025]本发明的特征在于，在确定形成含Fe第二相粒子的Fe的含量的同时，对含Fe第二相粒子的粒径进 行控制，并对其分散密度也进行控制。作为控制含Fe第二相粒子的粒径及其分散密度的方法，是将铸造时的冷却速度控制在0.10C /秒以上，优选的是控制在1°C /秒以上，将均质化处理温度控制在450°C以上，优选的是控制在500°C以上、融点以下，将均质化处理时间控制在I小时以上，优选的是控制在5小时以上，将热加工时的加工度控制在90%以上(挤压比10以上)，优选的是控制在95%以上(挤压比20以上)。此外，这里提到的加工度是指通过[(加工前的截面积-加工后的截面积)/(加工前的截面积)]X 100、若采用压轧时是通过[(加工前的板厚-加工后的板厚)/ (加工前的板厚)]X 100计算得到的值，挤压比是指通过加工前的截面积/加工后的截面积计算得到的值。
[0026]实施例
[0027]以下，通过与比较例的对比来说明本发明的实施例，并对其效果进行实际验证。此外，这些实施例只是本发明的一个实施方式的示例，本发明并不受这些实施例的限定。
[0028]实施例1、比较例I
[0029]将具有表1所示的组成的招合金(A~C)通过半连续铸造制成200ι?πιΦ的还锭。铸造时的冷却速度在坯锭中央部和表层部虽然有差异，但大致为I~:TC /秒。将得到的200mmΦ的坯锭在550°C的温度、12小时的保持时间进行均质化处理后，直接在该温度进行热挤压来制成厚度10mm、宽度IOOmm的扁条(加工度为96.8%，挤压比为31.4)，随后采用自然时效进行了 T4调质处理。随后，通过切削加工制作了厚度为3mm、宽度为90mm、长度为150mm的两个板材，沿长度方向使两者彼此抵接后，对抵接部进行了摩擦搅拌焊接。搅拌头的旋转数为500转，焊接速度为800mm/分，搅拌头的直径为7mm，搅拌针的直径为3mm。此外，合金C为Fe的含量略微超过本发明的上限值的6063型材。
[0030]表1
[0031]
【权利要求】
1.一种铝合金部件，其是在将板状的铝合金部件的端部彼此通过摩擦搅拌焊接进行焊接后，在焊接表面或焊接背面形成阳极氧化被膜时所用的铝合金部件，其特征在于，具有由.0.3~1.5质量％的1%、0.2~1.2质量％的3丨、0.5质量％以下的Cu、0.2质量％以下的Fe、余量Al及不可避免的杂质构成的组成，且在基质中分散的第二相粒子中，粒径超过I μ m的含Fe第二相粒子的平均粒径在5 μ m以下，所述粒径为圆等效直径。
2.如权利要求1所述的铝合金部件，其特征在于，所述粒径超过Iμ m的含Fe第二相粒子分散成10000个/mm2以下。
【文档编号】C22C21/00GK103975084SQ201380004215
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年8月6日 优先权日:2012年10月4日
【发明者】浅野峰生, 山本裕介, 福田敏彦 申请人:株式会社Uacj