本發(fā)明涉及鋁合金構(gòu)件的制造方法及鋁合金構(gòu)件，特別涉及可得到形狀精度優(yōu)異的鋁合金構(gòu)件的鋁合金構(gòu)件的制造方法、以及使用了該方法的鋁合金構(gòu)件。

背景技術(shù)：

以往，在汽車及飛機(jī)等所使用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，已被使用的有能夠?qū)崿F(xiàn)高屈服強(qiáng)度及高強(qiáng)度化的Al-Cu系的JIS2000系鋁合金、及Al-Cu-Mg-Zn系的JIS7000系鋁合金(例如，參見專利文獻(xiàn)1)。對(duì)于這些鋁合金而言，在為了改善彎曲加工等成形加工性而進(jìn)行邊加熱邊使剛性降低而成形的熱成形、或通過加熱處理(固溶化處理)使鋁合金軟化而成形的W成形加工之后，通過再次進(jìn)行加熱處理(時(shí)效處理)而實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度化，從而制造結(jié)構(gòu)構(gòu)件用鋁合金構(gòu)件。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2011-241449號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

然而，在傳統(tǒng)的鋁合金構(gòu)件的制造方法中，在基于加熱處理的固溶化處理之后，有時(shí)會(huì)因在進(jìn)行成形加工之前的常溫保持時(shí)產(chǎn)生自然時(shí)效而導(dǎo)致成形加工前的鋁合金的剛性緩慢增大。因此，在傳統(tǒng)的鋁合金構(gòu)件的制造法中，有時(shí)會(huì)因鋁合金的自然時(shí)效而導(dǎo)致成形加工所需要的載荷增加，并且容易發(fā)生由基于因固溶化處理后的冷卻而在鋁合金內(nèi)部產(chǎn)生的殘留應(yīng)力的回彈而引起的變形，因而在成形加工后無法獲得期望的形狀精度。

另外，還探討了基于T5處理的鋁合金構(gòu)件的制造方法，所述T5處理通過使用室溫下的成形性良好的鋁合金、或利用擠出成形時(shí)產(chǎn)生的熱使溶質(zhì)原子發(fā)生固溶化，從而不實(shí)施固溶化處理、僅通過人工時(shí)效即可使強(qiáng)度增大。然而，即使在這些情況下，有時(shí)與使用了JIS7000系及JIS2000系鋁合金的情況相比也無法獲得充分的強(qiáng)度。

本發(fā)明基于這樣的現(xiàn)狀而完成，目的在于提供能夠制造高強(qiáng)度且高屈服強(qiáng)度、并且形狀精度優(yōu)異的鋁合金構(gòu)件的鋁合金構(gòu)件的制造方法、以及使用了該方法的鋁合金構(gòu)件。

解決問題的方法

本發(fā)明的鋁合金構(gòu)件的制造方法包括成形工序和冷卻工序，所述成形工序?qū)X(Al)合金加熱至400℃以上且500℃以下的條件而進(jìn)行成形加工，所述冷卻工序?qū)⒔?jīng)過成形加工后的上述鋁合金以2℃/秒以上且30℃/秒以下的冷卻速度進(jìn)行冷卻而得到鋁合金構(gòu)件，

所述鋁(Al)合金包含：1.6質(zhì)量％以上且2.6質(zhì)量％以下的鎂(Mg)、6.0質(zhì)量％以上且7.0質(zhì)量％以下的鋅(Zn)、0.5質(zhì)量％以下的銅(Cu)或銀(Ag)且銅(Cu)和銀(Ag)的總量為0.5質(zhì)量％以下、以及0.01質(zhì)量％以上且0.05質(zhì)量％以下的鈦(Ti)，余量為鋁(Al)和不可避免的雜質(zhì)。

根據(jù)該鋁合金構(gòu)件的制造方法，由于鋁合金含有給定量的鎂、鋅及銅或銀，因此，鋁合金的成形性提高，能夠不實(shí)施固溶化處理而進(jìn)行成形。進(jìn)而，由于鈦具有使熔融金屬的晶粒微細(xì)化的效果，因此能夠使強(qiáng)度提高。該鋁合金即使在成形后的冷卻時(shí)以30℃/秒以下的冷卻速度進(jìn)行冷卻也能夠保持高強(qiáng)度及高屈服強(qiáng)度，因此能夠防止伴隨冷卻而產(chǎn)生熱應(yīng)變及殘留應(yīng)力，能夠防止成形加工時(shí)形狀精度的降低。因此，可實(shí)現(xiàn)能夠制造高強(qiáng)度且高屈服強(qiáng)度、而且形狀精度優(yōu)異的鋁合金構(gòu)件的鋁合金構(gòu)件的制造方法。

在本實(shí)施方式的鋁合金構(gòu)件的制造方法中，優(yōu)選上述鋁合金進(jìn)一步含有以總量計(jì)為0.15質(zhì)量％以上且0.6質(zhì)量％以下的錳(Mn)、鉻(Cr)及鋯(Zr)中的1種或2種以上。根據(jù)該構(gòu)成，具有抑制鋁合金的晶粒粗大化、改善強(qiáng)度、對(duì)于應(yīng)力腐蝕開裂的耐性、及疲勞壽命的效果。

在本發(fā)明的鋁合金構(gòu)件的制造方法中，優(yōu)選進(jìn)一步包括將上述鋁合金構(gòu)件在100℃以上且200℃以下的條件下保持而進(jìn)行時(shí)效處理的時(shí)效處理工序。通過該方法，會(huì)在鋁合金上生成析出物，從而使鋁合金的強(qiáng)度提高。

在本發(fā)明的鋁合金構(gòu)件的制造方法中，優(yōu)選在上述時(shí)效處理工序中對(duì)上述鋁合金構(gòu)件進(jìn)行2小時(shí)以上的時(shí)效處理。通過該方法，可利用時(shí)效而提高鋁合金的強(qiáng)度。

在本發(fā)明的鋁合金構(gòu)件的制造方法中，優(yōu)選在上述冷卻工序中對(duì)上述鋁合金進(jìn)行氣冷。通過該方法，能夠容易且廉價(jià)地冷卻鋁合金。

本發(fā)明的鋁合金構(gòu)件是通過上述鋁合金構(gòu)件的制造方法而得到的。

根據(jù)該鋁合金構(gòu)件，由于是使用含有給定量的鎂、鋅、銅或銀、及鈦的鋁合金而制造的，因此可提高鋁合金的成形性，能夠不實(shí)施固溶化處理而進(jìn)行成形。進(jìn)而，由于該鋁合金即使在成形后的冷卻時(shí)以30℃/秒以下的冷卻速度進(jìn)行冷卻也能夠保持高強(qiáng)度及高屈服強(qiáng)度，因此能夠防止伴隨冷卻而產(chǎn)生熱應(yīng)變及殘留應(yīng)力，能夠防止成形加工時(shí)的形狀精度的降低。因此，可實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度且高屈服強(qiáng)度、而且形狀精度優(yōu)異的鋁合金構(gòu)件。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)可制造高強(qiáng)度且高屈服強(qiáng)度、而且形狀精度優(yōu)異的鋁合金構(gòu)件的鋁合金構(gòu)件的制造方法、以及使用了該方法的鋁合金構(gòu)件。

附圖說明

[圖1]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的鋁合金構(gòu)件的制造方法的流程圖。

[圖2]圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的鋁合金和通常的鋁合金的冷卻溫度與冷卻時(shí)間的關(guān)系的圖。

具體實(shí)施方式

作為汽車及飛機(jī)等所使用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，已被廣泛使用的有JIS7000系鋁合金等比強(qiáng)度優(yōu)異的鋁合金。對(duì)于這樣的鋁合金而言，為了獲得充分的成形性及形狀精度，需要在成形加工前(或成形加工后)進(jìn)行加熱處理至給定溫度而使鋁合金軟化的W處理或固溶化處理，另外，為了獲得足夠的強(qiáng)度，需要對(duì)固溶化處理后的鋁合金進(jìn)行驟冷(例如，30℃/秒以上)。

本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，通過使用給定組成的鋁合金并對(duì)鋁合金進(jìn)行熱成形，不僅可以得到充分的成形性及形狀精度，而且即使對(duì)成形加工后的鋁合金進(jìn)行冷卻也能夠防止鋁合金的強(qiáng)度降低，從而完成了本發(fā)明。

以下，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，本發(fā)明并不限定于以下的實(shí)施方式，也可以進(jìn)行適當(dāng)變形后實(shí)施。需要說明的是，以下以將鋁合金的鑄錠進(jìn)行熱擠壓而制造的擠壓型材的鋁合金構(gòu)件為例進(jìn)行說明，但本發(fā)明也可以適用于對(duì)鑄錠進(jìn)行熱軋及熱壓而制造的壓延板的鋁合金構(gòu)件的制造。

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及的鋁合金構(gòu)件的制造方法的流程圖。如圖1所示，本實(shí)施方式的鋁合金構(gòu)件的制造方法包括：將鋁(Al)合金加熱至400℃以上且500℃以下后從耐壓性的?？驍D出的擠出工序ST1；將從?？驍D出后的鋁合金成形加工為期望形狀的成形工序ST2；將經(jīng)過成形加工后的鋁合金以2℃/秒以上且30℃/秒以下、優(yōu)選以2℃/秒以上且10℃/秒以下的冷卻速度進(jìn)行冷卻而得到鋁合金構(gòu)件的冷卻工序ST3；將冷卻后的鋁合金構(gòu)件保持于100℃以上且200℃以下而進(jìn)行時(shí)效處理的時(shí)效處理工序ST4；以及對(duì)時(shí)效處理后的鋁合金構(gòu)件實(shí)施表面處理及涂裝的后工序ST5，所述鋁(Al)合金包含：1.6質(zhì)量％以上且2.6質(zhì)量％以下的鎂(Mg)、6.0質(zhì)量％以上且7.0質(zhì)量％以下的鋅(Zn)、0.5質(zhì)量％以下的銅(Cu)或銀(Ag)(且銅(Cu)和銀(Ag)的總量為0.5質(zhì)量％以下)、0.01質(zhì)量％以上且0.05質(zhì)量％以下的鈦(Ti)，余量為鋁(Al)和不可避免的雜質(zhì)。

需要說明的是，在圖1所示的例子中，針對(duì)在成形工序ST2之前實(shí)施擠出工序ST1的例子進(jìn)行了說明，但如果能夠?qū)X合金加熱至400℃以上且500℃以下并通過熱成形而實(shí)施成形工序ST2，則未必需要實(shí)施擠出工序ST1。另外，在圖1所示的例子中，針對(duì)在冷卻工序ST3之后實(shí)施時(shí)效處理工序ST4及后工序ST5的例子進(jìn)行了說明，但時(shí)效處理工序ST4及后工序ST5根據(jù)需要而實(shí)施即可。以下，針對(duì)用于本實(shí)施方式涉及的鋁合金構(gòu)件的制造方法的鋁合金進(jìn)行詳細(xì)說明。

(鋁合金)

作為鋁合金，使用包含JIS標(biāo)準(zhǔn)及AA標(biāo)準(zhǔn)的具有Al-Zn-Mg系組成及Al-Zn-Mg-Cu系組成的7000系鋁合金(以下也簡(jiǎn)稱為“7000系鋁合金”)。通過使用該7000系鋁合金，例如通過實(shí)施T5-T7中的于120℃以上且160℃以下進(jìn)行6小時(shí)以上且16小時(shí)以下的條件下的人工時(shí)效處理，可以得到強(qiáng)度以0.2％屈服強(qiáng)度計(jì)為400MPa以上的高強(qiáng)度的鋁合金構(gòu)件。

作為鋁合金，使用組成如下的鋁合金：1.6質(zhì)量％以上且2.6質(zhì)量％以下的鎂(Mg)、6.0質(zhì)量％以上且7.0質(zhì)量％以下的鋅(Zn)、0.5質(zhì)量％以下的銅(Cu)或銀(Ag)(且銅(Cu)和銀(Ag)的總量為0.5質(zhì)量％以下)、0.01質(zhì)量％以上且0.05質(zhì)量％以下的鈦(Ti)，余量為鋁(Al)和不可避免的雜質(zhì)。通過使用這樣組成的鋁合金，可以使鋁合金構(gòu)件的強(qiáng)度以0.2％屈服強(qiáng)度計(jì)為400MPa以上。另外，優(yōu)選鋁合金含有以總量計(jì)為0.15質(zhì)量％以上且0.6質(zhì)量％以下的鋯(Zr)、鉻(Cr)或錳(Mn)中的1種或2種以上。

鈦(Ti)在鋁合金的鑄造時(shí)形成Al₃Ti，具有使晶粒微細(xì)化的效果，因此優(yōu)選相對(duì)于鋁合金的總質(zhì)量為0.01質(zhì)量％以上。另外，如果為0.05質(zhì)量％以下，則對(duì)于應(yīng)力腐蝕開裂的耐性提高。作為鈦的含量，優(yōu)選為0.01質(zhì)量％以上且0.05質(zhì)量％以下。

鎂(Mg)是使鋁合金構(gòu)件的強(qiáng)度提高的元素。作為鎂(Mg)的含量，從提高鋁合金構(gòu)件的強(qiáng)度的觀點(diǎn)考慮，相對(duì)于鋁合金的總質(zhì)量為1.6質(zhì)量％以上，另外，從降低擠出加工時(shí)的擠出壓力、以及提高擠出速度等提高擠出材料的生產(chǎn)性的觀點(diǎn)考慮，鎂(Mg)的含量為2.6質(zhì)量％以下、優(yōu)選為1.9質(zhì)量％以下。基于上述考慮，作為鎂(Mg)的含量，相對(duì)于鋁合金的總質(zhì)量為1.6質(zhì)量％以上且2.6質(zhì)量％以下的范圍，優(yōu)選為1.6質(zhì)量％以上且1.9質(zhì)量％以下的范圍。

鋅(Zn)是使鋁合金構(gòu)件的強(qiáng)度提高的元素。作為鋅(Zn)的含量，從提高鋁合金構(gòu)件的強(qiáng)度的觀點(diǎn)考慮，相對(duì)于鋁合金的總質(zhì)量為6.0質(zhì)量％以上、優(yōu)選為6.4質(zhì)量％以上，另外，從減少晶界析出物MgZn₂、提高對(duì)于耐應(yīng)力腐蝕開裂的耐性的觀點(diǎn)考慮，為7.0質(zhì)量％以下?；谏鲜隹紤]，作為鋅(Zn)的含量，相對(duì)于鋁合金的總質(zhì)量為6.0質(zhì)量％以上且7.0質(zhì)量％以下的范圍，優(yōu)選為6.4質(zhì)量％以上且7.0質(zhì)量％以下的范圍。

銅(Cu)是使鋁合金構(gòu)件的強(qiáng)度和對(duì)于應(yīng)力腐蝕開裂(SCC)的耐性提高的元素。作為銅(Cu)的含量，從提高鋁合金構(gòu)件的強(qiáng)度和對(duì)于應(yīng)力腐蝕開裂(SCC)的耐性的觀點(diǎn)、以及擠出成形性的觀點(diǎn)考慮，相對(duì)于鋁合金的總質(zhì)量為0質(zhì)量％以上且0.5質(zhì)量％以下。需要說明的是，即使將銅(Cu)的部分或全部變更為銀(Ag)也可以獲得同樣的效果。

對(duì)于鋯(Zr)而言，從形成Al₃Zr而使鋁合金的強(qiáng)度提高、阻止回復(fù)再結(jié)晶而抑制晶粒的粗大化，因而具有可提高對(duì)于應(yīng)力腐蝕開裂的耐性的效果的觀點(diǎn)，以及由于形成纖維組織而使裂紋產(chǎn)生特性提高、從而改善疲勞壽命的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選相對(duì)于鋁合金的總質(zhì)量為0.15質(zhì)量％以上。另外，如果為0.6質(zhì)量％以下，則淬火敏感性變得敏銳、強(qiáng)度提高。作為鋯(Zr)的含量，相對(duì)于鋁合金的總質(zhì)量?jī)?yōu)選為0.15質(zhì)量％以上且0.6質(zhì)量％以下。另外，由于即使將部分或全部量的鋯(Zr)置換為鉻(Cr)或錳(Mn)也可以獲得同等的效果，因而也可以使(Zr、Mn、Cr)的總含量為0.15質(zhì)量％以上且0.6質(zhì)量％以下。

作為不可避免的雜質(zhì)，可列舉從鋁合金的生坯及廢料等必然會(huì)混入的鐵(Fe)及硅(Si)等。作為不可避免的雜質(zhì)的含量，從保持鋁合金構(gòu)件的成形性、耐蝕性及焊接性等作為制品的諸特性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選使鐵(Fe)的含量為0.25質(zhì)量％以下、使硅(Si)的含量為0.05質(zhì)量％以下。

<擠出工序：ST1>

在擠出工序中，使調(diào)整至上述組成范圍內(nèi)的鋁合金熔解之后，通過半連續(xù)鑄造法(DC鑄造法)等熔解鑄造法進(jìn)行鑄造而制成鑄錠(billet)。接著，將鑄造后的鋁合金的鑄錠加熱至給定的溫度范圍(例如，400℃以上且500℃以下)而進(jìn)行均質(zhì)化熱處理(均熱處理)。由此，鋁合金的鑄錠中的晶粒內(nèi)的偏析等消失，鋁合金構(gòu)件的強(qiáng)度提高。加熱時(shí)間例如為2小時(shí)以上。接著，將均質(zhì)化后的鋁合金的鑄錠在給定的溫度范圍(例如，400℃以上且500℃以下)從耐壓性的?？蜻M(jìn)行熱擠壓。

<成形工序：ST2>

在成形工序中，于400℃以上且500℃以下的溫度范圍對(duì)擠出的鋁合金進(jìn)行成形加工。另外，成形加工也可以與擠出工序中從?？虻臒釘D壓同時(shí)實(shí)施，還可以在將擠出工序后的鋁合金保持于400℃以上且500℃以下的溫度范圍的狀態(tài)下實(shí)施。

作為成形加工，只要是可以將鋁合金成形為期望的鋁合金構(gòu)件的形狀的加工即可，沒有特殊限制。作為成形加工，可列舉例如：對(duì)鋁合金的擠壓型材的整個(gè)長(zhǎng)度方向或長(zhǎng)度方向的一部分進(jìn)行的彎曲加工、對(duì)擠壓型材截面進(jìn)行的局部的破碎加工、對(duì)擠壓型材進(jìn)行的沖裁加工以及對(duì)擠壓型材進(jìn)行的修剪加工等會(huì)伴有殘留應(yīng)力的產(chǎn)生的塑性加工。這些成形加工可以僅實(shí)施1種，也可以實(shí)施2種以上。

<冷卻工序：ST3>

在冷卻工序中，將成形為期望形狀后的鋁合金以2℃/秒以上且30℃/秒以下、優(yōu)選以2℃/秒以上且10℃/秒以下的冷卻速度進(jìn)行冷卻。冷卻工序中的冷卻后的溫度例如為250℃以下。通過以這樣的冷卻速度進(jìn)行冷卻，能夠除去成形工序中因成形加工而在鋁合金內(nèi)部產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，因此可提高鋁合金構(gòu)件的形狀精度。進(jìn)一步，在本實(shí)施方式中，通過使用上述組成的鋁合金，即使在對(duì)鋁合金以2℃/秒以上且30℃/秒以下、優(yōu)選以2℃/秒以上且10℃/秒以下的冷卻速度進(jìn)行冷卻的情況下也能夠制造出高強(qiáng)度的鋁合金構(gòu)件。

在此，參照?qǐng)D2對(duì)本實(shí)施方式的冷卻工序的冷卻條件與鋁合金的強(qiáng)度之間的關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2是示出本實(shí)施方式的鋁合金及通常的鋁合金的冷卻溫度與冷卻時(shí)間的關(guān)系的圖。需要說明的是，在圖2中，橫軸表示冷卻時(shí)間、縱軸表示鋁合金的溫度。另外，實(shí)線的曲線L1的外側(cè)(左側(cè))的區(qū)域表示顯示出本實(shí)施方式的鋁合金的能夠?qū)崿F(xiàn)高強(qiáng)度化的冷卻溫度與冷卻時(shí)間的關(guān)系的范圍，虛線的曲線L2的外側(cè)(左側(cè))的區(qū)域表示顯示出通常的鋁合金的能夠?qū)崿F(xiàn)高強(qiáng)度化的冷卻溫度冷卻時(shí)間的關(guān)系的范圍。此外，將鋁合金以2℃/秒的冷卻速度從500℃及550℃進(jìn)行冷卻時(shí)的冷卻曲線L5、L6以單點(diǎn)劃線表示，將鋁合金以30℃/秒的冷卻速度從500℃及550℃進(jìn)行冷卻時(shí)的冷卻曲線L3、L4以雙點(diǎn)劃線表示。

如圖2所示，對(duì)于本實(shí)施方式的鋁合金而言，在以30℃/秒的冷卻速度冷卻鋁合金的情況下，在從500℃及550℃的任意溫度開始冷卻鋁合金的情況下，冷卻曲線L3、L4均存在于實(shí)線的曲線L1的外側(cè)(左側(cè))區(qū)域。由該結(jié)果可知，對(duì)于本實(shí)施方式的鋁合金而言，在以30℃/秒的冷卻速度進(jìn)行驟冷的情況下，能夠防止鋁合金強(qiáng)度的降低。

另外，對(duì)于本實(shí)施方式的鋁合金而言，在以2℃/秒的冷卻速度冷卻鋁合金的情況下，在從550℃冷卻鋁合金時(shí)，冷卻曲線L6在實(shí)線的曲線L1的內(nèi)側(cè)(右側(cè))區(qū)域通過，與此相對(duì)，在從500℃冷卻鋁合金時(shí)，冷卻曲線L5不會(huì)進(jìn)入實(shí)線的曲線L1的內(nèi)側(cè)(右側(cè))，而是在實(shí)線的曲線L1上通過。由該結(jié)果可知，對(duì)于本實(shí)施方式的鋁合金而言，無需在使鋁合金內(nèi)部殘存殘留應(yīng)力的冷卻速度(即30℃/秒)的條件下對(duì)鋁合金進(jìn)行驟冷，即使在消除鋁合金內(nèi)部的殘留應(yīng)力的冷卻速度(2℃/秒)的條件下對(duì)500℃的鋁合金進(jìn)行冷卻的情況下也能夠獲得高強(qiáng)度的鋁合金。由此可知，在本實(shí)施方式中，不僅可得到高強(qiáng)度的鋁合金，還可以防止由在成形工序中產(chǎn)生的鋁合金內(nèi)部的殘留應(yīng)力引起的鋁合金構(gòu)件的形狀精度的降低。

另一方面，在使用通常的鋁合金同樣地進(jìn)行加熱后從500℃及550℃冷卻鋁合金的情況下，在以2℃/秒及30℃/秒的任意冷卻速度冷卻鋁合金時(shí)，冷卻曲線L3-L6均在虛線的曲線L2的內(nèi)側(cè)(右側(cè))通過。因此，在使用通常的鋁合金來制造高強(qiáng)度的鋁合金構(gòu)件的情況下，需要以30℃/秒以上的冷卻速度將鋁合金驟冷，無法消除鋁合金的殘留應(yīng)力。另外，在使用通常的鋁合金以30℃/秒以下的冷卻速度冷卻鋁合金的情況下，能夠消除鋁合金內(nèi)部的殘留應(yīng)力，但另一方面，無法獲得高強(qiáng)度的鋁合金。

這樣，在本實(shí)施方式的鋁合金構(gòu)件的制造方法中，由于使用的是具有給定組成的鋁合金，因此即使在熱成形后以2℃/秒的冷卻速度進(jìn)行冷卻來除去殘留應(yīng)力的情況下，也能夠制造高強(qiáng)度的鋁合金。因此，可實(shí)現(xiàn)不實(shí)施固溶化處理而能夠容易地制造高強(qiáng)度的鋁合金構(gòu)件的鋁合金構(gòu)件的制造方法及鋁合金構(gòu)件。

作為冷卻工序中的鋁合金的冷卻速度，如上所述，為2℃/秒以上且30℃/秒以下，優(yōu)選為2℃/秒以上且10℃/秒以下。冷卻速度為2℃/秒以上時(shí)，如圖2所示，可以防止鋁合金的強(qiáng)度的降低，如果冷卻速度為10℃/秒以下，則可以充分除去鋁合金內(nèi)部的熱應(yīng)變及殘留應(yīng)力，因此可提高鋁合金構(gòu)件的形狀精度。作為鋁合金的冷卻速度，從進(jìn)一步提高上述效果的觀點(diǎn)考慮，更優(yōu)選為3℃/秒以上、進(jìn)一步優(yōu)選為4℃/秒以上，另外，更優(yōu)選為9℃/秒以下、進(jìn)一步優(yōu)選為8℃/秒以下。

在冷卻工序中，優(yōu)選對(duì)鋁合金進(jìn)行氣冷。由此，可以容易且廉價(jià)地冷卻鋁合金。作為氣冷的條件，只要冷卻速度為2℃/秒以上且30℃/秒以下、優(yōu)選為2℃/秒以上且10℃/秒以下即可，沒有特殊限制。作為氣冷的條件，例如可以在常溫(-10℃以上且50℃以下)的環(huán)境中放置，也可以在放置于常溫環(huán)境中的鋁合金進(jìn)行送風(fēng)而進(jìn)行冷卻。

<時(shí)效處理工序：ST4>

在時(shí)效處理工序中，以加熱處理(例如，100℃以上且200℃以下)保持鋁合金構(gòu)件而進(jìn)行時(shí)效處理。由此，由自然時(shí)效引起的鋁合金的剛性的變化減少而變得穩(wěn)定，因此可提高鋁合金構(gòu)件的形狀精度。作為時(shí)效處理的溫度，從鋁合金構(gòu)件的強(qiáng)度的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選為100℃以上、更優(yōu)選為125℃以上，且優(yōu)選為200℃以下、更優(yōu)選為175℃以下。

作為時(shí)效處理的時(shí)間，優(yōu)選為2小時(shí)以上。由此，會(huì)因時(shí)效處理而發(fā)生鋁合金的析出，因此鋁合金構(gòu)件的強(qiáng)度提高。作為時(shí)效處理的時(shí)間，更優(yōu)選為6小時(shí)以上，且優(yōu)選為48小時(shí)以下、更優(yōu)選為24小時(shí)以下。

<后工序：ST5>

在后工序中，從提高冷卻后的鋁合金構(gòu)件的耐腐蝕性、耐磨損性、裝飾性、光反射防止性、導(dǎo)通性、膜厚均勻性及作業(yè)性等觀點(diǎn)考慮，要實(shí)施表面處理及涂裝。作為表面處理，可列舉例如氧化鋁膜處理、鉻酸鹽處理、無鉻酸鹽處理、電鍍處理、非電鍍處理、化學(xué)拋光及電解拋光等。

正如以上說明的那樣，根據(jù)本實(shí)施方式的鋁合金構(gòu)件的制造方法，由于鋁合金含有給定量的鎂、鋅及銅或銀，因此不實(shí)施固溶化處理即能夠成形高強(qiáng)度的鋁合金。進(jìn)而，對(duì)于該鋁合金而言，即使在成形后的冷卻時(shí)以30℃/秒以下、優(yōu)選以10℃/秒以下的冷卻速度進(jìn)行冷卻，也能夠防止表面的再結(jié)晶組織化及內(nèi)部的加工組織的晶粒粗大化，可保持高強(qiáng)度，因此能夠防止伴隨冷卻而產(chǎn)生熱應(yīng)變及殘留應(yīng)力。由此，能夠以高形狀精度制造0.2％屈服強(qiáng)度為430MPa以上、拉伸強(qiáng)度為500MPa以上的鋁合金。

實(shí)施例

以下，結(jié)合為了明確本發(fā)明的效果而實(shí)施的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)的說明。需要說明的是，本發(fā)明完全不受以下實(shí)施例的限定。

(實(shí)施例1)

將含有1.68質(zhì)量％的鎂(Mg)、6.70質(zhì)量％的鋅(Zn)、0.26質(zhì)量％的銅(Cu)、0.02質(zhì)量％的鈦(Ti)、0.25質(zhì)量％的錳(Mn)、0.19質(zhì)量％的鋯(Zr)的鋁(Al)合金擠出，通過在500℃進(jìn)行加熱處理而進(jìn)行了成形。然后，將成形后的鋁合金以2.45℃/秒的冷卻速度冷卻至100℃，制造了鋁合金構(gòu)件。然后，使用從所制造的鋁合金構(gòu)件的任意位置采集的美國材料試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)ASTM E557的平板拉伸試驗(yàn)片，按照ASTM E557所規(guī)定的金屬材料試驗(yàn)方法測(cè)定了拉伸強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度。其結(jié)果，0.2％屈服強(qiáng)度為492MPa、拉伸強(qiáng)度為531MPa。需要說明的是，這些測(cè)定值在各例中均是3個(gè)采集試驗(yàn)片的測(cè)定值的平均值。結(jié)果如下述表1所示。

(比較例1)

將含有1.68質(zhì)量％的鎂(Mg)、6.70質(zhì)量％的鋅(Zn)、0.26質(zhì)量％的銅(Cu)、0.02質(zhì)量％的鈦(Ti)、0.25質(zhì)量％的錳(Mn)、0.19質(zhì)量％的鋯(Zr)的鋁(Al)合金擠出，通過在500℃進(jìn)行加熱處理而進(jìn)行了成形。然后，將成形后的鋁合金以0.36℃/秒的冷卻速度冷卻至200℃，制造了鋁合金構(gòu)件。然后，使用從所制造的鋁合金構(gòu)件的任意位置采集的美國材料試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)ASTM E557的平板拉伸試驗(yàn)片，按照ASTM E557所規(guī)定的金屬材料試驗(yàn)方法測(cè)定了拉伸強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度。其結(jié)果，0.2％屈服強(qiáng)度為393MPa、拉伸強(qiáng)度為467MPa。需要說明的是，這些測(cè)定值在各例中均是3個(gè)采集試驗(yàn)片的測(cè)定值的平均值。結(jié)果如下述表1所示。

(比較例2)

除了使用了市售的7000系鋁合金(鎂(Mg)的含量:2.5質(zhì)量％、鋅(Zn)的含量:5.5質(zhì)量％、銅(Cu)的含量:1.6質(zhì)量％)、以及將鋁合金以35℃/秒從466℃冷卻至100℃以下以外，與實(shí)施例1同樣地制造了鋁合金構(gòu)件并進(jìn)行了評(píng)價(jià)。其結(jié)果，0.2％屈服強(qiáng)度為466MPa、拉伸強(qiáng)度為532MPa?？梢哉J(rèn)為，該結(jié)果是由于使用了與實(shí)施例1的組成不同的鋁合金，因而導(dǎo)致鋁合金的熱穩(wěn)定性降低。結(jié)果如下述表1所示。

(比較例3)

除了使用了市售的7000系鋁合金(鎂(Mg)的含量:2.5質(zhì)量％、鋅(Zn)的含量:5.5質(zhì)量％、銅(Cu)的含量:1.6質(zhì)量％)、以及將鋁合金以2.43℃/秒從400℃冷卻至100℃以外，與實(shí)施例1同樣地制造了鋁合金構(gòu)件并進(jìn)行了評(píng)價(jià)。其結(jié)果，0.2％屈服強(qiáng)度為230MPa、拉伸強(qiáng)度為352MPa?？梢哉J(rèn)為，該結(jié)果是由于使用了與實(shí)施例1的組成不同的鋁合金，因而導(dǎo)致鋁合金的熱穩(wěn)定性降低。結(jié)果如下述表1所示。

[表1]

由表1可知，根據(jù)本實(shí)施方式的鋁合金構(gòu)件的制造方法，可得到0.2％屈服強(qiáng)度及拉伸強(qiáng)度優(yōu)異的鋁合金(實(shí)施例1)。與此相對(duì)，在冷卻速度過快及過慢的情況下，導(dǎo)致0.2％屈服強(qiáng)度及拉伸強(qiáng)度降低(比較例1及比較例2)。另外，在鋁合金的組成不在本實(shí)施方式的鋁合金的范圍內(nèi)的情況下，導(dǎo)致0.2％屈服強(qiáng)度及拉伸強(qiáng)度降低(比較例2及比較例3)。