專利名稱：：壓鑄用鋁合金及成形品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種壓鑄用鋁合金、對(duì)該合金進(jìn)行壓鑄得到的成形物以及對(duì)該成形物的表面進(jìn)行耐酸鋁處理得到的成形品，所述壓鑄用鋁合金可得到壓鑄性優(yōu)異且具有高硬度的成形物，并且，通過對(duì)該成形物的表面進(jìn)行耐酸鋁處理(陽極氧化處理)，可以制造高光澤、無光澤不均現(xiàn)象、顯示出均勻色調(diào)(光亮性優(yōu)異)的成形品。
背景技術(shù)：
：對(duì)鋁合金而言，通過成形、對(duì)得到的成形物進(jìn)行耐酸鋁處理，可以得到耐腐蝕性和耐磨耗性優(yōu)異、適于染色或著色、美觀性和裝飾性優(yōu)異的成形品。作為鋁合金成形的方法，已知有適于以低成本量產(chǎn)、而且可以進(jìn)行靠加壓加工是無法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜形狀的成形的壓鑄法(將熔融金屬注入模具來制造精密鑄造品的方法)。作為用于壓鑄法的鋁合金，優(yōu)選壓鑄時(shí)無熱裂紋、填充性優(yōu)異、不燒附在模具上(即壓鑄性優(yōu)異)的鋁合金。一直以來，作為壓鑄性優(yōu)異的鋁合金，開發(fā)有生產(chǎn)率高、擁有加工所要求的硬度的ADC6(A1-Mg系合金)、ADC12(A1-Si-Cu系合金)等。但是，雖然這些合金的壓鑄性優(yōu)異，但對(duì)得到的成形物進(jìn)行耐酸鋁處理卻難以得到光亮性(光輝性)優(yōu)異的成形品。另外，在專利文獻(xiàn)l中，提案有一種可提供無色斑的均勻氧化膜的高壓鑄造用鋁合金。但是，雖然該合金的壓鑄性優(yōu)異、可以得到高硬度的成形品，但是存在成形品的光亮性不充分的問題。因此，期望開發(fā)一種可以制造出具有高硬度且光亮性優(yōu)異的成形品的新型壓鑄用鋁合金。專利文獻(xiàn)1:日本特開昭52-133012號(hào)7>才艮
發(fā)明內(nèi)容3本發(fā)明是鑒于這樣的現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀而完成的，其課題在于，提供一種壓鑄用鋁合金、對(duì)該合金進(jìn)行壓鑄得到的成形物以及對(duì)該成形物的表面進(jìn)行耐酸鋁處理得到的成形品，所述壓鑄用鋁合金可得到壓鑄性優(yōu)異、可得到具有高硬度的成形物，并且，通過對(duì)該成形物的表面進(jìn)行耐酸鋁處理，可以制造光亮性優(yōu)異的成形品。本發(fā)明人為了解決上述課題而進(jìn)行了潛心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在鋁中添加規(guī)定量的Mn、Cr、Ti及Mg熔制而成的鋁合金，可得到壓鑄性優(yōu)異、具有高硬度的成形物，并且，通過對(duì)該成形物的表面進(jìn)行耐酸鋁處理，可以制造光亮性優(yōu)異的成形品，以至完成了本發(fā)明。因此，根據(jù)本發(fā)明的第l方面，提供一種壓鑄用鋁合金，其特征在于，其含有0.5重量％以上2.5重量。/。以下的Mn、0.2重量％以上1.0重量％以下的Cr、0.1重量Q/。以上0.5重量％以下的Ti、0.1重量％以上且<氐于0.5重量°/。的Mg、以及A1。在本發(fā)明的鋁合金中，優(yōu)選Si及Fe的含量均低于0.5重量％。根據(jù)本發(fā)明的第2方面，提供一種對(duì)本發(fā)明的壓鑄用鋁合金進(jìn)行壓鑄而得到的成形物。在本發(fā)明的成形物中，優(yōu)選其表面硬度為35(HV)以上。根據(jù)本發(fā)明的第3方面，提供一種對(duì)本發(fā)明的成形物的表面進(jìn)行耐酸鋁處理而得到的成形品。根據(jù)本發(fā)明的第4方面，提供一種對(duì)本發(fā)明的壓鑄用鋁合金進(jìn)行壓鑄、且對(duì)所得到的成形物的表面進(jìn)行耐酸鋁處理而得到的成形品。在本發(fā)明的成形品(上述第3方面的成形品及/或第4方面的成形品)中，優(yōu)選光澤度為160以上。根據(jù)本發(fā)明的壓鑄用鋁合金，可以得到壓鑄性優(yōu)異、具有高硬度的成形物，另夕卜，通過對(duì)該成形物的表面進(jìn)行耐酸鋁處理，可以制造光亮性優(yōu)異的成形品。根據(jù)本發(fā)明的壓鑄用鋁合金，可以高效地制造無冷隔、表面光亮性、美觀性優(yōu)異的富有裝飾性的成形品。因?yàn)楸景l(fā)明的成形品是通過對(duì)本發(fā)明的鋁合金進(jìn)行壓鑄而制造的，所以生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性優(yōu)異。本發(fā)明的成形物具有高硬度。因此，對(duì)該成形物的表面進(jìn)行耐酸鋁處理而得到的成形品(未進(jìn)行耐酸鋁處理的表面及內(nèi)部)也具有高硬度，所以，螺紋加工等加工性優(yōu)異。另外，因?yàn)楸景l(fā)明的成形品具有高光澤度，光亮性優(yōu)異，所以可以適宜用于要求高外觀品質(zhì)、高檔感的照相機(jī)、手機(jī)等家電產(chǎn)品的盒子(機(jī)箱)等。具體實(shí)施例方式下面，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。1)壓鑄用鋁合金本發(fā)明的壓鑄用鋁合金(以下有時(shí)簡稱為"鋁合金，，)的特征在于，含有0.5重量％以上2.5重量°/。以下的Mn、0.2重量％以上1.0重量％以下的Cr、0.1重量％以上0.5重量％以下的Ti、0.1重量％以上且{氐于0.5重量％的Mg以及Al。本發(fā)明的鋁合金含有0.5重量％以上2.5重量％以下、優(yōu)選0.5重量％以上2.0重量。/o以下的Mn。Mn是固溶體化后有效提高材料硬度的合金元素。當(dāng)Mn的含量低于0.5重量°/。時(shí)，提高材料硬度的效果變差。相反，當(dāng)Mn的含量超過2.5重量％時(shí)，壓鑄時(shí)產(chǎn)生初晶的金屬間化合物，使光亮性不充分、產(chǎn)生色斑，故不優(yōu)選。本發(fā)明的鋁合金含有0.2重量％以上1.0重量％以下的Cr。Cr是提高成形品的硬度所必須的合金元素，而且還具有提高成形品光澤度的效果。當(dāng)Cr含量低于0.2重量％時(shí)，成形品的硬度不充分，相反，當(dāng)Cr含量超過1.0重量％時(shí)，合金的液相線溫度上升，合金的熔解性、鑄造性惡化，而且產(chǎn)生由金屬間化合物引起的色斑，故不優(yōu)選。本發(fā)明的鋁合金含有0.1重量％以上0.5重量％以下的Ti。Ti是具有使晶粒微細(xì)化、使耐酸鋁處理后的發(fā)色均勻的效果的合金元素，而且還有提高硬度的效果。當(dāng)Ti含量低于O.l重量％時(shí)，其效果變差，相反，當(dāng)Ti含量超過0.5重量。/。時(shí)，液相線溫度上升，合金的熔解性、鑄造性惡化，故不優(yōu)選。本發(fā)明的鋁合金含有0.1重量％以上且低于0.5重量％、優(yōu)選0.2重量％以上0.3重量％以下的Mg。Mg是有效提高鋁合金硬度的合金元素，而且還有提高光澤度的效果。當(dāng)Mg含量低于O.l重量％時(shí)，其效果變差，當(dāng)Mg含量為0.5重量°/。以上時(shí)，金屬熔液容易氧化，壓鑄時(shí)巻入氧化膜，耐酸鋁處理后產(chǎn)生色斑，故不優(yōu)選。在本發(fā)明的鋁合金中，優(yōu)選Si及Fe的含量均低于0.5重量。/。，更優(yōu)選Si及Fe的總含量低于0.5重量。/。。一直以來，Si及Fe被認(rèn)為是提高合金強(qiáng)度、且提高壓鑄操作性、特別是顯著改善燒附性的鑄造用鋁合金所必須的元素。但是，根據(jù)本發(fā)明，通過將Si及Fe的含量均控制在不到0.5重量％、優(yōu)選將Si及Fe的總含量控制在0.5重量。/。以下，可不損害其壓鑄性，在耐酸鋁處理后，可以制造無冷隔、光亮性優(yōu)異的成形品。在本發(fā)明的鋁合金中，作為使Si及Fe的含量低于0.5重量。/。的方法，可舉出如下方法作為用于合金的熔制的Al、Mn、Cr、Ti、Mg,使用Si及Fe的含量少的物質(zhì)。另外，在熔制鋁合金時(shí)，除了Al、Mn、Cr、Ti、Mg以外，也可以以含量低于0.5重量％的量添加Si及/或Fe。另外，對(duì)本發(fā)明的鋁合金而言，除了上述金屬(A1、Mn、Cr、Ti、Mg、Si、Fe)以外，也可以含有雜質(zhì)。雜質(zhì)的含量越少越優(yōu)選，但為不影響本發(fā)明的鋁合金的特性的程度的量。本發(fā)明的鋁合金可以依照上述成分組成對(duì)Al、Mn、Cr、Ti、Mg進(jìn)行熔制來制備。熔制方法沒有特別限制，可以采用公知的熔制方法，可列舉例如熔解法。本發(fā)明的鋁合金為壓鑄時(shí)沒有熱裂紋、填充性優(yōu)異，不燒附在模具上、壓鑄性優(yōu)異的鋁合金。這里，所謂的燒附是指，熔液熔接在^t具表面而隆起，進(jìn)行鑄造時(shí)，其部分就會(huì)產(chǎn)生局部填充不足或表面粗糙的現(xiàn)象。通過對(duì)壓鑄得到的鑄造品進(jìn)行目測觀察，可以確認(rèn)耐熱裂性、填充性、耐燒附性等良好。本發(fā)明的鋁合金和現(xiàn)有的鋁合金相比，作為具有高硬度、光亮性優(yōu)異的鋁成形品的制作原料是有效的。2)成形物和成形品本發(fā)明的成形物是對(duì)本發(fā)明的鋁合金進(jìn)行壓鑄而得到的。另外，本發(fā)明的成形品是對(duì)本發(fā)明的成形物的表面進(jìn)行耐酸鋁處理而得到的。更詳細(xì)地來講，通過如下工序1、工序2、工序3,可以得到本發(fā)明想要的成形品，工序l:對(duì)本發(fā)明的鋁合金進(jìn)行壓鑄，得到具有期望的形狀的成形物；工序2:對(duì)得到的成形物進(jìn)行耐酸鋁處理；工序3:接著進(jìn)行封孔處理。下面，詳細(xì)說明這些步驟。(工序1)在工序l中，對(duì)本發(fā)明的鋁合金進(jìn)行壓鑄，得到具有期望的形狀的成形物。壓鑄是指將合金熔融后注入模具來制造鑄造品。作為對(duì)本發(fā)明的合金進(jìn)行壓鑄的方法，沒有特別限制，優(yōu)選向模具中加壓注入進(jìn)行鑄造的加壓壓鑄法。壓鑄法的加工自由度及尺寸精度優(yōu)異，對(duì)于制造需要銳角的棱的成形物或壁厚較薄的成形物是有效的。另外，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)異、通過利用自動(dòng)化電控式油壓壓鑄等，可以進(jìn)4亍大量生產(chǎn)。作為用于壓鑄的裝置，在熱室壓鑄機(jī)和冷室壓鑄機(jī)中，優(yōu)選冷室壓鑄機(jī)。進(jìn)行壓鑄的溫度通常為500。C100(TC、優(yōu)選為600。C850。C。作為所用的模具，沒有特別限制，可以使用目前公知的材質(zhì)制成的模具。另外，因?yàn)楸景l(fā)明的鋁合金的壓鑄性優(yōu)異，所以模具的形狀沒有特別限制，可以是復(fù)雜的形狀。由此得到的本發(fā)明的成形物具有高硬度。因此，對(duì)該成形物的表面進(jìn)行耐酸鋁處理得到的成形品(未進(jìn)行耐酸鋁處理的部分)也具有高硬度，因此可以進(jìn)行螺紋加工等組裝加工。利用依據(jù)JISZ2244的維氏硬度試驗(yàn)法測得的本發(fā)明的成形物的表面硬度(維氏硬度HV)優(yōu)選為35HV以上、更優(yōu)選為40HV以上?？梢杂霉挠捕扔?jì)測定成形物的^更度。(工序2)接著，對(duì)得到的成形物進(jìn)行耐酸鋁處理。所謂耐酸鋁處理是指，在草酸、硼酸、石危酸、鉻酸等的水溶液中，浸漬上述成形物，通入恒定電流，由此使上述成形物的表面形成多孔質(zhì)的硬氧化膜的處理，目的在于保護(hù)鋁成形品的表面。在本發(fā)明中，耐酸鋁處理中的電流密度、處理溫度、處理時(shí)間等沒有特別限制，可以根據(jù)想要的成形品的大小、形狀、用途等適當(dāng)設(shè)定。耐酸鋁處理時(shí)的電流密度通常為0.1~2A/dm2、處理溫度通常為10~70°C。另夕卜，耐酸鋁處理所需要的時(shí)間通常為數(shù)分鐘數(shù)小時(shí)/面積。需要說明的是，在耐酸鋁處理前，通過對(duì)上述成形物的表面進(jìn)行拋光研磨、利用磷酸系處理液等的化學(xué)研磨處理等，有時(shí)可以提高耐酸鋁處理效率。通過耐酸鋁處理，上述成形物的表面可形成薄薄的氧化膜。形成的氧化膜為雙層結(jié)構(gòu)直徑數(shù)十nm數(shù)百nm的微細(xì)針孔(微孑L)垂直打開而形成的厚度為數(shù)pm的硬多孔質(zhì)層和從該孔的底部到合金界面的薄薄的致密的層。該氧化膜的透明度高，即使進(jìn)行染色也不會(huì)失去金屬感，裝飾性優(yōu)異。(工序3)在耐酸鋁處理后，接著進(jìn)行封孔處理。耐酸鋁處理后的氧化膜表面富有多孔性，且具有吸附性，所以處于容易被污染的不穩(wěn)定的狀態(tài)。因此，必須進(jìn)行堵塞氧化膜的無數(shù)的微孔以消除吸附性的處理(封孔處理)。封孔處理的方法沒有特別限制，可以根據(jù)供于封孔處理的耐酸鋁處理后的成形物的形狀和用途進(jìn)行選4奪?？闪信e例如(i)利用醋酸4臬、醋酸鈷、硼酸(鹽)等金屬鹽進(jìn)行的金屬鹽封孔法；(ii)利用100。C以上的加壓水蒸汽進(jìn)行的蒸汽封孔法；(iii)利用氟化物進(jìn)^f于的低溫封孔法等。本發(fā)明的成形品具有高光澤度。光澤度是表示照射在物質(zhì)表面的光正反射的程度的量，在JIS標(biāo)準(zhǔn)(JISZ8741)中定義為，在折射率為1.567的玻璃表面上，入射角60。時(shí)的反射率10%為光澤度100(%)，或者入射角20。時(shí)的反射率5%為光澤度100(%)。在本發(fā)明的成形品中，優(yōu)選入射角為60。時(shí)的光澤度為150以上、更優(yōu)選為160以上。光澤度可以用^^知的光澤度計(jì)進(jìn)行測定。本發(fā)明的成形品的色調(diào)為銀白色，無色斑而均勻，美觀性、光亮性優(yōu)異。成形品的色調(diào)、色斑的有無情況可以通過目測觀察來確認(rèn)。本發(fā)明的成形品可以被染色。優(yōu)選在耐酸鋁處理后、在氧化膜的活性沒有下降時(shí)迅速進(jìn)行染色。具體而言，使表面的氧化膜的微孔吸附染料或金屬鹽，在微孔中封入色素等，利用封孔處理使微孔的口關(guān)閉，由此進(jìn)行染色。作為這種染色方法，沒有特別限制，可列舉使氧化膜中吸附染料的方法(耐酸鋁染色法)、使金屬鹽吸附的方法(電解著色法)等。8另夕卜，利用鋁合金成分的不同和用于耐酸鋁處理的電解液的組合，即使不特別進(jìn)行染色，通過進(jìn)行耐酸鋁處理，有時(shí)也可得到與鋁材料不同的色調(diào)(自然發(fā)色法)。利用鋁合金成分的不同和用于耐酸鋁處理的電解液的組合而使氧化膜著色的成型品為，色調(diào)的耐候性非常優(yōu)異。采用該自然發(fā)色法時(shí)，在耐酸鋁處理后，不特別進(jìn)行染色而進(jìn)行封孔處理即可。對(duì)本發(fā)明的成形品而言，即使在利用這些染色法著色時(shí)也具有優(yōu)異的光亮性，所以可以充分發(fā)揮鋁合金的特色而表現(xiàn)出多種多樣的裝飾效果。因?yàn)楸景l(fā)明的成形品的經(jīng)濟(jì)性、生產(chǎn)性、耐候性、裝飾性、美觀性等優(yōu)異，所以可以適宜用于家電產(chǎn)品、汽車部件、精密儀器部件、建筑用內(nèi)外裝飾材料、家庭用品等多個(gè)領(lǐng)域。實(shí)施例下面，利用實(shí)施例及比較例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受以下實(shí)施例的任何限制。(實(shí)施例1~7及比4交例13)利用熔解法對(duì)包含下述表1所示的各成分組成的實(shí)施例1~7及比較例1~3的鋁合金進(jìn)行熔制。接著，使用冷室壓鑄機(jī)(鎖模力250噸)，在700750。C的鑄造溫度下，分別對(duì)得到的鋁合金進(jìn)行壓鑄，得到壓鑄成形物1~10。所使用的模具的材質(zhì)是SKD61、尺寸是170xl50x54(mm)。需要說明的是，比較例1是ADC12，比較例2是ADC6，比較例3是表1所示的組成的鋁合金。9表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>接著，為了研究實(shí)施例1~7及比較例13的鋁合金的壓鑄性，在制造壓4壽成形物110時(shí)，觀察耐熱裂性、填充性及對(duì)模具的耐燒附性。關(guān)于耐熱裂性、填充性及耐燒附性，將非常優(yōu)異的評(píng)價(jià)為"O)"、良好的評(píng)價(jià)為"o"、不充分的評(píng)價(jià)為"A"、非常差的評(píng)價(jià)為"x"。將這些評(píng)價(jià)結(jié)果示于下述表2。接下來，乂人上述得到的壓鑄成形物110上，切耳又尺寸為80x54x4(mm)、厚度為0.8(mm)的試驗(yàn)片，設(shè)定為試驗(yàn)片110。將該試驗(yàn)片110進(jìn)行拋光研磨后，用磷酸系處理液進(jìn)行2分鐘的化學(xué)研磨處理，在22。C的硫酸浴中，用電流密度1A/dn^進(jìn)行20分鐘處理，其結(jié)果形成了厚度約為7jim的氧化膜。進(jìn)而，使用醋酸鎳系處理液進(jìn)行10分鐘的封孔處理，得到實(shí)施例17及比較例1~3的成形品110。利用硬度計(jì)(松澤精機(jī)株式會(huì)社制造，VK-M)測定所得到的成形品1~10的未進(jìn)行耐酸鋁處理的部分的硬度。將測定結(jié)果示于表2。另外，為了對(duì)成形品1~10的外觀進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)其表面的光澤度、色調(diào)及均勻性(色斑)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。用光澤度計(jì)(美能達(dá)公司制造，UMGLOSS#60(60。))測定光澤度。目測觀察色調(diào)、均勻性(色斑)，均勻性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下，◎:非常優(yōu)異(無色斑而均勻)、o:良好(有少許色斑)、△:不充分(色斑顯眼)、x:非常差(色斑明顯)。將這些光澤度測定結(jié)果、色調(diào)及均勻性的評(píng)價(jià)結(jié)果示于下述表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>由表2可知，實(shí)施例17的合金的壓鑄性優(yōu)異，并且，可以得到具有高硬度、光澤度、色調(diào)及均勻性良好、外觀優(yōu)異的成形品。另一方面，比較例l、3的合金雖然壓鑄性優(yōu)異，得到的成形品的硬度也優(yōu)異，但其成形品的色調(diào)、光澤度、均勻性差。另外，比較例2的合金的耐燒附性不充分，得到的成形品的光澤度低，外觀上存在問題。權(quán)利要求1.一種壓鑄用鋁合金，其特征在于，其含有0.5重量％以上2.5重量％以下的Mn、0.2重量％以上1.0重量％以下的Cr、0.1重量％以上0.5重量％以下的Ti、0.1重量％以上且低于0.5重量％的Mg、以及Al。2.如權(quán)利要求1所述的壓鑄用鋁合金，其特征在于，Si和Fe的含量均低于0.5重量％。3.—種成形物，其特征在于，其是對(duì)權(quán)利要求1或2所述的壓鑄用鋁合金進(jìn)行壓鑄而得到的。4.如權(quán)利要求3所述的成形物，其特征在于，所述成形物的表面硬度為35(HV)以上。5.—種成形品，其特征在于，其是對(duì)權(quán)利要求3或4所述的成形物的表面進(jìn)行耐酸鋁處理而得到的。6.—種成形品，其特征在于，其是對(duì)權(quán)利要求1或2所述的壓鑄用鋁合金進(jìn)行壓鑄，且對(duì)得到的成形物的表面進(jìn)行耐酸鋁處理而得到的。7.如權(quán)利要求5或6所述的成形品，其光澤度為160以上。全文摘要本發(fā)明提供一種壓鑄用鋁合金、對(duì)該壓鑄用鋁合金進(jìn)行壓鑄得到的成形物以及對(duì)該成形物的表面進(jìn)行耐酸鋁處理得到的成形品，所述壓鑄用鋁合金的特征在于，其含有0.5重量％以上2.5重量％以下的Mn、0.2重量％以上1.0重量％以下的Cr、0.1重量％以上0.5重量％以下的Ti、0.1重量％以上且低于0.5重量％的Mg以及Al。根據(jù)本發(fā)明，可得到壓鑄性優(yōu)異、具有高硬度的成形物。另外，通過對(duì)該成形物的表面進(jìn)行耐酸鋁處理，可得到光亮性優(yōu)異的成形品。文檔編號(hào)C22C21/00GK101652488SQ20078005228公開日2010年2月17日申請日期2007年3月23日優(yōu)先權(quán)日2007年3月23日發(fā)明者淺見隆男,田中健司,竹內(nèi)皓人,藤原豐,間野目忠宣,高橋孝吉申請人:株式會(huì)社田中產(chǎn)業(yè)