[发明专利]填缝性和耐磨损性良好的铝合金挤压材

说明书

本发明是2003年9月1日申请的发明名称为“切削性、填缝性和耐磨损性良好的铝合金挤压材”的第03826997.X号发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明是关于机械加工时作为粘着(ねげり)性的填缝(カシメ)性优良并且强度高的耐磨损性铝合金挤压材。

背景技术

在日本工业标准中规定了各种铝合金材料，其中，4000系列合金是在铝中添加Si，使金相组织中弥散析出硬质的Si粒子，从而获得较高的耐磨损性能。

但是，如果金相组织中存在大量硬质的Si粒子，由于以这些Si粒子为起点的缺口效应，金属材料的粘着性恶化。

在切削加工过程中，Si粒子具有使切屑断开的效果，同时又是导致切削表面的光洁度恶化的主要原因之一。

将铝合金挤压材用于汽车的制动部件等时，要求相对于与之配合的滑动部件具有良好的耐磨损性，同时，在大多数情况下还要求高的切削加工精度和填缝加工精度。

例如，在汽车用防锁死制动系统执行元件(以下简称ABS元件)中，内装活塞和阀部件等的油缸部和油压回路沟等要进行切削加工，在部件组装后进行填缝密封。

因此，不仅要求强度，还要求相对于与之配合的滑动部件的耐磨损性、加工成复杂形状时的切削性以及填缝部对于液压油等的耐压性。

伴随着汽车重量日趋减轻，要求ABS元件也要进一步小型、轻量化，但目前还没有可以与此相适应的铝合金挤压材。

发明内容

本发明的目的是，提供能有效地同时提高彼此具有负的相关关系的强度、耐磨损性和填缝性等性能的铝合金挤压材。

本发明人对于能实现上述目的的合金组织进行了各种研究，结果得到含有Si：3.0-6.0质量％、Mg：0.1-0.4(0.4除外)质量％、Cu：0.01-0.5质量％、Mn：0.01-0.5质量％，Fe控制在0.29-0.90质量％的范围内，余量由Al和不可避免的杂质组成的挤压材(以下，为简便起见将质量％表示为％)。

Si成分与Mg成分一起使得析出Mg₂Si，通过时效硬化而获得强度，同时通过Si粒子而确保耐磨损性，从这个角度考虑，规定Si：3.0-6.0％、Mg：0.1-0.4％。

其中，Si的一部分与Mg形成Mg₂Si，因而对耐磨损性有贡献的Si粒子受Mg添加量的影响很大。

因此，为了使挤压材的强度和耐磨损性稳定，优选的是将Mg的含量控制在0.3-0.4(0.4除外)％的范围。

如果按以上所述将Mg的成分范围控制在较窄的范围内，可以使挤压材的强度稳定在较高的水平，同时容易控制对耐磨损性有贡献的Si粒子，如果将Si成分控制在4.1-5.1％范围，则耐磨损性也会稳定。

另外，Si和Mg虽然对于通过Mg₂Si析出效应产生的强度具有正面的影响，但对于填缝性产生很大的负面影响。

因此，从强度角度考虑，Mg最低需要含有0.1％，从稳定的角度考虑，如上所述其含量在0.3％或以上为宜，但为了确保填缝性(粘着性)，Mg含量优选的是不足0.4％。

作为确保填缝性同时提高强度的措施，可以添加0.01-0.5％的Cu。

Cu在一定程度上固溶，故通过固溶作用提高强度，同时还提高切削性能。

为了确保填缝性，将Mg含量限制在不足0.4％，相对于材料要求来说强度稍显不足，在这种情况下可以期待添加Cu所产生的效果。

但是，Cu的添加量增多时，有可能引起电位差腐蚀，因而希望将其含量控制在0.10-0.20％的范围。

Mn具有使挤压材的晶粒细化的作用，从提高切削性能的角度考虑，其添加量在0.01-0.5％就可以。

但是，当Mn在晶界析出时，有可能成为导电位差腐蚀的原因之一，同时还使填缝性降低，因而Mn的含量最好是控制在0.05-0.15％的范围。

在本发明中，一个突出的特征是控制了Fe的含量。

在挤压材中，Fe成分一般被视为杂质。

另外，还已证实Fe具有细化晶粒的作用。

但是，迄今为止对于填缝性的影响还没有充分研究后的报告实例。

本发明人对于将Fe含量作了微小改变的挤压材进行了试验评价，结果表明，添加Fe超过0.9％时，填缝性降低，但如果将Fe含量控制在0.29-0.90％的范围，可以保持填缝性。

Fe含量在0.4％或以下时，未发现切削性能提高，优选的是将Fe含量限制在0.50％以上、0.90％或以下。