鋁合金部件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種在將板狀的鋁合金部件的端部彼此通過摩擦攪拌焊接進(jìn)行焊接后，在焊接表面或焊接背面形成陽極氧化被膜時(shí)所用的鋁合金部件。在本發(fā)明的鋁合金部件中，焊接部相關(guān)部分的因第二相粒子的偏移分散導(dǎo)致的陽極氧化被膜的色調(diào)差得到了消除，其特征在于，具有由0.3～1.5％的Mg(質(zhì)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及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的組成，且在基質(zhì)中分散的第二相粒子中，粒徑(圓等效直徑)超過1μm的含F(xiàn)e第二相粒子的平均粒徑在5μm以下。
【專利說明】鋁合金部件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在將板狀的鋁合金部件的端部彼此通過摩擦攪拌焊接進(jìn)行焊接后，在焊接表面或焊接背面形成陽極氧化被膜時(shí)所用的鋁合金部件，特別是涉及用于車輛輪轂或殼體的制造的鋁合金部件。
【背景技術(shù)】
[0002]出于輕量化的考慮，車輛輪轂或殼體大多采用鋁合金部件來制造。例如，在車輛輪轂的制造中，將板狀的鋁合金部件卷曲成圓筒狀后，使其端部相互抵接并通過摩擦攪拌焊接方法焊接為一體來形成圓筒狀，進(jìn)而將兩端通過沖壓加工來成形。此時(shí)，焊接部的反面為外觀面，而為了提高外觀面的 耐腐蝕性或耐磨損性，通過陽極氧化處理來形成被膜。
[0003]并且，在殼體的制造中，將由鋁合金部件形成的側(cè)部材料和蓋部材料通過摩擦攪拌焊接方法焊接為一體后，對(duì)于焊接為一體的側(cè)部材料和蓋部材料并包括焊接部在內(nèi)，將焊接部側(cè)的表面進(jìn)行銑削，從而使表面變得平整。此時(shí)，為了提高耐腐蝕性或耐磨損性，通過陽極氧化處理來形成被膜，并將該被膜設(shè)為外觀面。
[0004]在采用上述方式制造的車輛輪轂或殼體中，在通過陽極氧化處理而形成了被膜的外觀面上，在與摩擦攪拌焊接的焊接部對(duì)應(yīng)的部分(包括焊接部和其臨近部的部分)和其他部分(母體金屬部)之間，結(jié)晶粒徑的不同會(huì)導(dǎo)致在陽極氧化被膜上產(chǎn)生色調(diào)差。為了解決這一問題，提出了實(shí)施熱處理使結(jié)晶粒徑均勻化的方案，但即便通過熱處理使結(jié)晶粒徑均勻化，多數(shù)情況下也未必能夠充分改善鋁合金部件的上述陽極氧化被膜的色調(diào)差。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2003-225780號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特開2003-230970號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的問題
[0010]為了闡明鋁合金部件的上述陽極氧化被膜的色調(diào)差的問題，本發(fā)明人對(duì)鋁合金部件的、摩擦攪拌焊接的焊接部和焊接部以外的部分的截面顯微組織進(jìn)行了詳細(xì)的比較探討，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在焊接部，由于攪拌針的攪拌，由粗大的Al-Fe類及Al-Fe-Si類形成的第二相粒子被粉碎成微細(xì)粒子，從而粒徑(所謂粒徑是指圓等效直徑，以下相同)超過I μ m的第二相粒子減少，也幾乎難以看到平均粒徑在5 μ m以上的第二相粒子。
[0011]然而，在表面被平整地銑削或者成形的所述外觀面，在對(duì)包括焊接部和其臨近部的部分(以下，稱之為“焊接部相關(guān)部分”)和其以外的部分進(jìn)行比較探討時(shí)發(fā)現(xiàn)，在焊接部相關(guān)部分，包括粗大的第二相粒子在內(nèi)的第二相粒子發(fā)生了偏移分散。作為這種在焊接部相關(guān)部分中偏移分散的第二相粒子，因蝕刻形成蝕刻痕的變化加大，從而會(huì)導(dǎo)致陽極氧化被膜的色調(diào)差。而為了消除該色調(diào)差，對(duì)鋁合金部件中的第二相粒子的分散進(jìn)行適當(dāng)控制是十分必要的。
[0012]本發(fā)明是基于上述的認(rèn)識(shí)而得到的，其目的在于，在將板狀的鋁合金部件的端部彼此通過摩擦攪拌焊接進(jìn)行焊接后，在焊接表面或焊接背面形成陽極氧化被膜時(shí)所用的鋁合金部件中，消除在焊接部相關(guān)部分的因第二相粒子的偏移分散導(dǎo)致的陽極氧化被膜的色調(diào)差。
[0013]解決問題的方法
[0014]為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案一提供一種鋁合金部件，其是在將板狀的鋁合金部件的端部彼此通過摩擦攪拌焊接進(jìn)行焊接后，在焊接表面或焊接背面形成陽極氧化被膜時(shí)所用的鋁合金部件，其特征在于，具有由0.3~1.5 %的Mg (質(zhì)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及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的組成，且在基質(zhì)中分散的第二相粒子中，粒徑超過I μ m的含F(xiàn)e第二相粒子的平均粒徑在5 μ m以下。此外，焊接表面是指在摩擦攪拌焊接中插入了攪拌針的焊接面?zhèn)?，焊接背面是指與焊接面?zhèn)认喾吹囊粋?cè)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案二的鋁合金部件，其特征在于，在上述技術(shù)方案一中，所述粒徑超過Iym的含F(xiàn)e第二相粒子分散成10000個(gè)/mm2以下。
[0016]發(fā)明的效果
[0017]根據(jù)本發(fā)明的鋁合金部件，當(dāng)通過摩擦攪拌焊接進(jìn)行焊接后，在焊接面?zhèn)然蚱湎喾匆粋?cè)形成了陽極氧化被膜時(shí)，由于含F(xiàn)e第二相粒子的偏移分散得到了抑制，因此在焊接部相關(guān)部分和其以外的部 分之間的因蝕刻形成蝕刻痕的變化變小，從而能夠消除因含F(xiàn)e第二相粒子的偏移分散導(dǎo)致的陽極氧化被膜的色調(diào)差，并形成均勻的陽極氧化被膜，從而能夠提高由鋁合金部件制成的車輛輪轂或殼體等產(chǎn)品的品質(zhì)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下，對(duì)本發(fā)明的鋁合金部件中的合金成分的意義及限定理由進(jìn)行說明。作為Mg，通過Mg-Si類化合物的析出固化，可以調(diào)節(jié)車輛輪轂或殼體的強(qiáng)度。優(yōu)選的含量在0.3~
1.5%的范圍，小于0.3%時(shí)，強(qiáng)度不足，超過1.5%時(shí)，則強(qiáng)度過高，成形變得困難。兼顧強(qiáng)度的保證和成形的可操作性進(jìn)行考慮時(shí)，更優(yōu)選的是0.4~1.2%，進(jìn)一步優(yōu)選的是0.5~1.2%。
[0019]作為Si，通過Mg-Si類化合物的析出固化，可以調(diào)節(jié)強(qiáng)度。優(yōu)選的含量在0.2~
1.2%的范圍，小于0.2%時(shí)，強(qiáng)度不足，超過1.2%時(shí)，則強(qiáng)度過高，成形變得困難。兼顧強(qiáng)度的保證和成形的可操作性進(jìn)行考慮時(shí)，更優(yōu)選的是0.3~1.0%，進(jìn)一步優(yōu)選的是0.4~0.9%。
[0020]作為Cu，可以使陽極氧化處理后的被膜整體的色調(diào)變均勻。優(yōu)選的含量在0.5%以下的范圍，超過0.5%時(shí)，由于Al-Mg-S1-Cu類的微細(xì)析出物的影響，陽極氧化處理后的被膜容易變混濁。更優(yōu)選的是0.4%以下。
[0021]Fe是形成由Al-Fe類及Al-Fe-Si類構(gòu)成的第二相粒子的元素，F(xiàn)e的含量超過
0.2%時(shí)，容易形成平均粒徑超過5 μ m的粗大的Al-Fe類及Al-Fe-Si類的第二相粒子。在摩擦攪拌焊接時(shí)，在焊接部，粗大的含F(xiàn)e第二相粒子由于攪拌優(yōu)先被粉碎，但在包括焊接部的臨近部在內(nèi)的所述焊接部相關(guān)部分，包括粗大的粒子在內(nèi)的含F(xiàn)e第二相粒子由于摩擦攪拌焊接的攪拌而發(fā)生偏移分散，從而成為導(dǎo)致陽極氧化被膜的色調(diào)差的原因。因此，優(yōu)選的Fe的含量為0.2%以下。Fe的更為優(yōu)選的含量為0.15%以下。
[0022]并且，作為本發(fā)明的鋁合金部件，優(yōu)選的是粒徑超過I μ m的含F(xiàn)e第二相粒子分散成10000個(gè)/mm2以下。
[0023]本發(fā)明中，通過減少在鋁合金部件中分散的粒徑超過I μ m的含F(xiàn)e第二相粒子，也可以在摩擦攪拌焊接的焊接部相關(guān)部分將含F(xiàn)e第二相粒子的分散控制在最小程度。其結(jié)果，因蝕刻形成蝕刻痕的變化變小，從而能夠切實(shí)地消除陽極氧化被膜的色調(diào)差。粒徑在Iym以下的含F(xiàn)e第二相粒子由于不影響陽極氧化被膜的色調(diào)差，在本發(fā)明中允許其分散在基質(zhì)中。
[0024]當(dāng)粒徑超過Iym的含F(xiàn)e第二相粒子的分散密度超過10000個(gè)/mm2時(shí)，與其他部分相比，摩擦攪拌焊接的焊接部相關(guān)部分中的含F(xiàn)e第二相粒子的分散變得更為偏移，因此，因蝕刻形成蝕刻痕的變化變大，從而導(dǎo)致在被膜上產(chǎn)生色調(diào)差。本發(fā)明中，為了防止焊接部相關(guān)部分中的含F(xiàn)e第二相粒子的偏移分散,將粒徑超過Iym的含F(xiàn)e第二相粒子的分散密度控制在10000個(gè)/mm2以下，并使含F(xiàn)e第二相粒子自身的存在減少。
[0025]本發(fā)明的特征在于，在確定形成含F(xiàn)e第二相粒子的Fe的含量的同時(shí)，對(duì)含F(xiàn)e第二相粒子的粒徑進(jìn) 行控制，并對(duì)其分散密度也進(jìn)行控制。作為控制含F(xiàn)e第二相粒子的粒徑及其分散密度的方法，是將鑄造時(shí)的冷卻速度控制在0.10C /秒以上，優(yōu)選的是控制在1°C /秒以上，將均質(zhì)化處理溫度控制在450°C以上，優(yōu)選的是控制在500°C以上、融點(diǎn)以下，將均質(zhì)化處理時(shí)間控制在I小時(shí)以上，優(yōu)選的是控制在5小時(shí)以上，將熱加工時(shí)的加工度控制在90%以上(擠壓比10以上)，優(yōu)選的是控制在95%以上(擠壓比20以上)。此外，這里提到的加工度是指通過[(加工前的截面積-加工后的截面積)/(加工前的截面積)]X 100、若采用壓軋時(shí)是通過[(加工前的板厚-加工后的板厚)/ (加工前的板厚)]X 100計(jì)算得到的值，擠壓比是指通過加工前的截面積/加工后的截面積計(jì)算得到的值。
[0026]實(shí)施例
[0027]以下，通過與比較例的對(duì)比來說明本發(fā)明的實(shí)施例，并對(duì)其效果進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證。此外，這些實(shí)施例只是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的示例，本發(fā)明并不受這些實(shí)施例的限定。
[0028]實(shí)施例1、比較例I
[0029]將具有表1所示的組成的招合金(A~C)通過半連續(xù)鑄造制成200ι?πιΦ的還錠。鑄造時(shí)的冷卻速度在坯錠中央部和表層部雖然有差異，但大致為I~:TC /秒。將得到的200mmΦ的坯錠在550°C的溫度、12小時(shí)的保持時(shí)間進(jìn)行均質(zhì)化處理后，直接在該溫度進(jìn)行熱擠壓來制成厚度10mm、寬度IOOmm的扁條(加工度為96.8%，擠壓比為31.4)，隨后采用自然時(shí)效進(jìn)行了 T4調(diào)質(zhì)處理。隨后，通過切削加工制作了厚度為3mm、寬度為90mm、長度為150mm的兩個(gè)板材，沿長度方向使兩者彼此抵接后，對(duì)抵接部進(jìn)行了摩擦攪拌焊接。攪拌頭的旋轉(zhuǎn)數(shù)為500轉(zhuǎn)，焊接速度為800mm/分，攪拌頭的直徑為7mm，攪拌針的直徑為3mm。此外，合金C為Fe的含量略微超過本發(fā)明的上限值的6063型材。
[0030]表1
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種鋁合金部件，其是在將板狀的鋁合金部件的端部彼此通過摩擦攪拌焊接進(jìn)行焊接后，在焊接表面或焊接背面形成陽極氧化被膜時(shí)所用的鋁合金部件，其特征在于，具有由.0.3~1.5質(zhì)量％的1%、0.2~1.2質(zhì)量％的3丨、0.5質(zhì)量％以下的Cu、0.2質(zhì)量％以下的Fe、余量Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的組成，且在基質(zhì)中分散的第二相粒子中，粒徑超過I μ m的含F(xiàn)e第二相粒子的平均粒徑在5 μ m以下，所述粒徑為圓等效直徑。
2.如權(quán)利要求1所述的鋁合金部件，其特征在于，所述粒徑超過Iμ m的含F(xiàn)e第二相粒子分散成10000個(gè)/mm2以下。
【文檔編號(hào)】C22C21/00GK103975084SQ201380004215
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月4日
【發(fā)明者】淺野峰生, 山本裕介, 福田敏彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Uacj