專利名稱：耐scc性優(yōu)異的7000系鋁合金擠出材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐應(yīng)力腐蝕破裂性(耐SCC性)優(yōu)異的JIS (日本工業(yè)規(guī)格)7000系 的鋁合金擠出材料。
背景技術(shù)：
在7000系的鋁合金擠出材料領(lǐng)域，通過調(diào)節(jié)ZruMg主成分的量和Cu等的添加量， 可以確保作為汽車部件的保險(xiǎn)杠加強(qiáng)件等結(jié)構(gòu)材料所必須的強(qiáng)度。在這種情況下，已知的是如果適當(dāng)添加Zn、Mg，雖然強(qiáng)度上升，但是耐SCC性降低。作為這種情況的理由可以認(rèn)為是如果添加Zn、Mg以確保必需的強(qiáng)度，則在鑄造 工序中的凝固后的冷卻時(shí)，在晶粒界面析出結(jié)晶，在擠出材料制造工序中的剛擠出后的冷 卻時(shí)，析出晶粒界面析出物，粒內(nèi)和晶粒界面的電位差擴(kuò)大，由此，暴露在產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破 裂的環(huán)境中時(shí)，溶析出晶粒界面的結(jié)晶物、析出物，產(chǎn)生破裂。專利文獻(xiàn)1、2等中公開了，抑制合金組成成分的范圍，控制PFZ (無析出帶)來改 善耐SCC性的技術(shù)，但是其改善效果還不足。專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1日本特開2007-119904號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開2003-286532號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供耐SCC性優(yōu)異的7000系鋁合金擠出材料及其制造方法。本發(fā)明的耐SCC性優(yōu)異的7000系鋁合金擠出材料的特征在于從擠出模具擠出的 剛擠出后的擠出材料的溫度為580 660°C的范圍，之后以20°C /min 50°C /min的冷卻 速度，將擠出材料溫度冷卻到100°C以下，通過透過型電子顯微鏡觀察測(cè)定金屬組織的晶粒 內(nèi)，粒徑為1 15nm的析出物存在有1，000 10，000個(gè)/ μ m2。這里，屈服強(qiáng)度優(yōu)選為300 550MPa的范圍。7000系的鋁合金擠出材料必須通過調(diào)節(jié)Mg、Zn、Cu的添加量，以確保作為保險(xiǎn)杠 加強(qiáng)件等結(jié)構(gòu)材料所必需的強(qiáng)度，以質(zhì)量％計(jì)，Mg添加量可以設(shè)定為0. 8 1. 5%，Zn添加 量可以設(shè)定為5. 5 7. 0%，Cu添加量可以設(shè)定為0. 05 0. 3%。將作為其他添加成分的Mn 0. 05 0. 3%,Cr 0. 01 0. 3%,Zr 0. 01 0. 2%單 獨(dú)或混合添加，以使晶粒微細(xì)化，或者抑制重結(jié)晶，也有助于改善耐SCC性，這也是公知的。另外，添加0. 001 0. 05%的Ti有助于將鑄造鋼坯時(shí)的晶粒微細(xì)化也是公知的。相對(duì)于此，由于7000系鋁合金擠出材料的耐SCC性是陽極型SCC，如果晶粒內(nèi)-晶 粒界面的電位差較大，則晶粒界面的結(jié)晶物、析出物溶析出，產(chǎn)生破裂，故本發(fā)明具有在金 屬組織的晶粒內(nèi)，粒徑為1 15nm的析出物存在有1，000 10，000個(gè)/ μ m2這一特征，所 以晶粒內(nèi)_晶粒界面的電位差變小，耐SCC性提高。這樣，為了使晶粒內(nèi)存在規(guī)定量的粒徑為1 15nm的析出物，可以使從擠出模具剛擠出后的擠出材料溫度為580 660°C的范圍，之后以20°C /min 50°C /min的冷卻速 度，將擠出材料溫度冷卻到100°C以下；也可以是將擠出材料擠出成型后，在兩階段的時(shí)效 處理工序中，第1階段的熱處理溫度為70 100°C的范圍，第2階段的熱處理溫度為140 170°C的范圍。在本發(fā)明中，如上設(shè)定制造條件的理由如下所示。(1)剛擠出后的擠出材料的溫度如果小于580°C，則熔解化處理不足，無法通過之 后的熱處理在粒子內(nèi)析出規(guī)定量的15nm以下的析出物，屈服強(qiáng)度小于300MPa。另外，如果擠出材料溫度超過600°C，則馬上在擠出材料表面產(chǎn)生粗糙表面，如果 超過660°C，則熔解，所以擠出材料溫度為580°C 660°C，希望是600°C以下。(2)控制型材冷卻速度，直到型材為100°C以下，如果冷卻速度為20°C /min以下， 則無法得到足夠的淬火，無法通過之后的熱處理在粒子內(nèi)析出規(guī)定量的15nm以下的析出 物。另外，如果冷卻速度為50°C /min以上，則會(huì)影響PFZ，SCC性低下，所以擠出材料 的冷卻速度為20°C /min以上、50°C /min以下。(3)制造條件中的兩階段時(shí)效處理的第2階段的熱處理溫度如果為140°C以下，則 熱處理時(shí)間變長，生產(chǎn)性低下。另外，如果超過170°C，則析出物變粗大，無法在粒子內(nèi)析出規(guī)定量的15nm以下的 析出物，屈服強(qiáng)度也小于300MPa。因此，制造條件中的兩階段時(shí)效處理時(shí)的第2階段的熱處理溫度為140°C以上、 170°C以下，時(shí)間為20小時(shí)以內(nèi)。本發(fā)明可以得到一種7000系鋁合金擠出材料，由于金屬組織中的晶粒內(nèi)和晶粒 界面的電位差變小，所以可以得到耐SCC性優(yōu)異的材料。


圖1表示鋁合金的組成和評(píng)價(jià)結(jié)果。圖2表示和實(shí)施例1相對(duì)應(yīng)的晶粒內(nèi)的透過型電子顯微鏡相片。圖3表示和實(shí)施例2相對(duì)應(yīng)的晶粒內(nèi)的透過型電子顯微鏡相片。圖4表示和實(shí)施例3相對(duì)應(yīng)的晶粒內(nèi)的透過型電子顯微鏡相片。圖5表示和比較例4相對(duì)應(yīng)的晶粒內(nèi)的透過型電子顯微鏡相片。
圖6表示SCC評(píng)價(jià)夾具。
具體實(shí)施例方式如圖1的表格所示，調(diào)整Mg、Zn、Cu成分的添加量，剩余部分由鋁和雜質(zhì)構(gòu)成，鑄造 鋼坯，在圖1的表格所示的擠出材料溫度、冷卻條件下，將擠出材料擠出成型。圖1的表格中的各實(shí)施例和比較例的時(shí)效處理?xiàng)l件如下所示，以第1階段時(shí)效處 理?xiàng)l件_第2階段的時(shí)效處理?xiàng)l件的順序表示。實(shí)施例1 95°C，4小時(shí)-160°C，4小時(shí)實(shí)施例2 95°C，4小時(shí)_150°C，7小時(shí)實(shí)施例3 90°C，4 小時(shí) _140°C，14 小時(shí)
比較例1 95°C，4小時(shí)-160°C，4小時(shí)比較例2 95°C，4小時(shí)_150°C，7小時(shí)比較例3 90°C，4 小時(shí)-140"C，14 小時(shí)比較例4 95°C，4小時(shí)-160°C，4小時(shí)比較例5 90°C，6小時(shí)_150°C，8小時(shí)比較例6 90°C，4 小時(shí)-135°C，20 小時(shí)比較例7 90°C，4小時(shí)-175°C，2小時(shí)另外，圖1的表格中，制造條件、屈服強(qiáng)度在控制內(nèi)的那些以“〇”表示。對(duì)評(píng)價(jià)條件進(jìn)行說明。(應(yīng)力腐蝕破裂試驗(yàn)方法)圖6表示SCC評(píng)價(jià)夾具。其中標(biāo)號(hào)1表示鋁制夾具、標(biāo)號(hào)2表示樣品、標(biāo)號(hào)3表示 鋁棒、標(biāo)號(hào)4表示不銹鋼螺栓，L表示兩側(cè)鋁棒之間的距離。通過3點(diǎn)彎曲，負(fù)荷屈服強(qiáng)度 的80%的應(yīng)力，在鉻酸混合液中連續(xù)浸漬，評(píng)價(jià)產(chǎn)生破裂的時(shí)間。(腐蝕環(huán)境)在鎳鉻酸鉀30g/L、氧化鉻(6價(jià))36g/L、氯化鈉3g/L的混合液一50°C溫水浴
中，連續(xù)浸漬。(應(yīng)力負(fù)荷用夾具)(1)應(yīng)力負(fù)荷用夾具是鋁制的二字形狀，安裝樣品(評(píng)價(jià)材料)后，通過不銹鋼螺 栓擰緊，3點(diǎn)彎曲，負(fù)荷應(yīng)力。(2)樣品和應(yīng)力負(fù)荷用夾具用氧化鋁棒絕緣，注意不要由于和不銹鋼螺栓的電腐 蝕引起的鋁樣品的溶析，影響負(fù)荷的應(yīng)力。(3)負(fù)荷到評(píng)價(jià)樣品上的應(yīng)力如下確定從評(píng)價(jià)樣品的厚度、在擠出方向從連續(xù) 部位進(jìn)行拉伸試驗(yàn)測(cè)定的彈性模數(shù)以及屈服強(qiáng)度，根據(jù)下式，確定3點(diǎn)彎曲量、負(fù)荷應(yīng)力 (根據(jù) JIS H8711)。數(shù)學(xué)式1
3點(diǎn)彎曲量y(mm)= ‘7^ 6χΕχ σ 負(fù)荷應(yīng)力(評(píng)價(jià)樣品屈服強(qiáng)度Χ0. 8 單位MPa)H:支點(diǎn)間距單位mmE 樣品的彈性模數(shù)單位MPat:樣品的厚度單位mm(破裂判斷方法)從開始浸漬起，目視觀察6、12、24、36、48、60、72小時(shí)后的表面，記錄明顯觀察到
的明顯破裂。產(chǎn)生破裂的周期越長，SCC性越優(yōu)異。在連續(xù)浸漬72小時(shí)后，沒有產(chǎn)生明顯的破 裂的情形，評(píng)價(jià)為〇，這以外的評(píng)價(jià)為X。圖2表示相當(dāng)于實(shí)施例1、圖3表示相當(dāng)于實(shí)施例2、圖4表示相當(dāng)于實(shí)施例3、圖 5表示相當(dāng)于比較例4的結(jié)晶粒子內(nèi)的透過型電子顯微鏡相片。
比較這些相片可以知道將擠出材料的剛擠出后的溫度、之后的冷卻速度控制在 規(guī)定范圍內(nèi)，人工時(shí)效處理的第2階段的條件為140°C 170°C的實(shí)施例1 3的粒子內(nèi)析 出物分別有1，400個(gè)/ μ m2、6，800個(gè)/ μ m2、8，500個(gè)/ μ m2，確認(rèn)耐SCC性優(yōu)異。
權(quán)利要求
一種耐SCC性優(yōu)異的7000系鋁合金擠出材料，其特征在于從擠出模具擠出的剛擠出后的擠出材料的溫度為580～660℃的范圍，之后以20℃/min～50℃/min的冷卻速度，將擠出材料溫度冷卻到100℃以下，通過透過型電子顯微鏡觀察測(cè)定金屬組織的晶粒內(nèi)，粒徑為1～15nm的析出物存在有1,000～10,000個(gè)/μm2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的耐SCC性優(yōu)異的7000系鋁合金擠出材料，其特征在于屈 服強(qiáng)度為300 550MPa的范圍。
3.—種耐SCC性優(yōu)異的7000系鋁合金擠出材料的制造方法，其特征在于從擠出模具 擠出的剛擠出后的擠出材料的溫度為580 660°C的范圍，之后以20°C /min 50°C /min 的冷卻速度，將擠出材料溫度冷卻到100°C以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所記載的耐SCC性優(yōu)異的7000系鋁合金擠出材料的制造方法，其 特征在于將擠出材料擠出成型后，在兩階段的時(shí)效處理工序中，第1階段的熱處理溫度為 70 100°C的范圍，第2階段的熱處理溫度為140 170°C的范圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐SCC性優(yōu)異的7000系鋁合金擠出材料及其制造方法。本發(fā)明的目的在于通過使7000系鋁合金擠出材料的粒子內(nèi)×晶粒界面的電位差最適化，從而提供耐SCC性優(yōu)異的7000系鋁合金擠出材料。該7000系鋁合金擠出材料的特征在于從擠出模具擠出的剛擠出后的擠出材料的溫度為580～660℃的范圍，之后以20℃/min～50℃/min的冷卻速度，將擠出材料溫度冷卻到100℃以下，通過透過型電子顯微鏡觀察測(cè)定金屬組織的晶粒內(nèi)，粒徑為1～15nm的析出物存在有1,000～10,000個(gè)/μm2。
文檔編號(hào)C22F1/053GK101899597SQ20091016168
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2009年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月29日
發(fā)明者吉田朋夫 申請(qǐng)人:愛信輕金屬株式會(huì)社