JPH01290737A - 金型用アルミニウム合金 - Google Patents
金型用アルミニウム合金Info
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- JPH01290737A JPH01290737A JP11858088A JP11858088A JPH01290737A JP H01290737 A JPH01290737 A JP H01290737A JP 11858088 A JP11858088 A JP 11858088A JP 11858088 A JP11858088 A JP 11858088A JP H01290737 A JPH01290737 A JP H01290737A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は金型用アルミニウム合金に係り、特に、プラス
チック、ゴム等の成形に使用する金型において、硬度、
強度、切削性、みがき性等が要求されるアルミ厚板部材
の用途に適するアルミニウム合金に関する。
チック、ゴム等の成形に使用する金型において、硬度、
強度、切削性、みがき性等が要求されるアルミ厚板部材
の用途に適するアルミニウム合金に関する。
(従来の技術及び解決しようとする課題)プラスチック
やゴム等の成形用金型は、厚板を必要な成形型に切削加
工した後、その表面を鏡面仕上加工或いはシボ加工し製
造される。
やゴム等の成形用金型は、厚板を必要な成形型に切削加
工した後、その表面を鏡面仕上加工或いはシボ加工し製
造される。
ところで、この金型を、例えば、射出成形用で使用する
場合、プラスチックが高温高速で射出さ4するため、耐
摩耗性が良いこと、或いは金型表面状態が直接製品表面
にプリントされるため、仕上り状態が良いこと等が要求
される。このため、素材には硬度、強度が高いこと、板
厚方向の硬度が均一であること、鏡面仕上げする時のみ
がき加工性が良いこと等の特性が要求される。
場合、プラスチックが高温高速で射出さ4するため、耐
摩耗性が良いこと、或いは金型表面状態が直接製品表面
にプリントされるため、仕上り状態が良いこと等が要求
される。このため、素材には硬度、強度が高いこと、板
厚方向の硬度が均一であること、鏡面仕上げする時のみ
がき加工性が良いこと等の特性が要求される。
従来より、このような金型用アルミニウム合金としては
7000番系合金である7NO1,7003,7075
等の合金が使用されているが、これらの合金は厚板材に
なると焼入れ性が悪く、板表面と板厚中央とでは硬度、
強度の差が大きいため、このような要求に対し十分に応
えることができなかった。
7000番系合金である7NO1,7003,7075
等の合金が使用されているが、これらの合金は厚板材に
なると焼入れ性が悪く、板表面と板厚中央とでは硬度、
強度の差が大きいため、このような要求に対し十分に応
えることができなかった。
すなわち、金型用としては、通常は20a+m以上の厚
板が使用されるが、上記傾向は板厚が厚くなるにつれ、
板厚方向の各部位での焼入れ時の冷却速度が大きく異な
ってくるため、その差が増々大きくなる。したがって、
切削加工した製品内で硬度の異なる部位が発生すること
になり、硬度が低い部位は摩耗が激しく、金型寿命を早
めることになる。
板が使用されるが、上記傾向は板厚が厚くなるにつれ、
板厚方向の各部位での焼入れ時の冷却速度が大きく異な
ってくるため、その差が増々大きくなる。したがって、
切削加工した製品内で硬度の異なる部位が発生すること
になり、硬度が低い部位は摩耗が激しく、金型寿命を早
めることになる。
また、加工性が悪くなったり、或いは鏡面仕上げするみ
がき加工時に、表面に微妙な凹凸が発生し、それがプラ
スチック等の製品にプリントされ、製品価値がなくなる
等の問題があった。
がき加工時に、表面に微妙な凹凸が発生し、それがプラ
スチック等の製品にプリントされ、製品価値がなくなる
等の問題があった。
本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、板厚方向の硬
度差が小さく、みがき性に優れた金型用アルミニウム合
金を提供することを目的とするものである。
度差が小さく、みがき性に優れた金型用アルミニウム合
金を提供することを目的とするものである。
(課題を解決するための手段)
前記目的を達成するため1本発明者らは、アルミニウム
合金の成分並びに組織面等の種々の角度から鋭意研究を
行った結果、化学成分を適切に規制すると共に、圧延板
又は鍛造板における結晶粒長さ及び晶出化合物長さを制
御することにより可能であることを見い出したものであ
る。
合金の成分並びに組織面等の種々の角度から鋭意研究を
行った結果、化学成分を適切に規制すると共に、圧延板
又は鍛造板における結晶粒長さ及び晶出化合物長さを制
御することにより可能であることを見い出したものであ
る。
すなわち、本発明に係る金型用アルミニウム合金は、Z
n:5.0〜7.5%、Mg:1.0〜3.5%、Gu
:l、0〜3.0%及びZr:0.05〜0.3%を含
有し、Mn:0.2%以下及びCr:0.15%以下に
規制され、残部がAl及び不可避的不純物からなるアル
ミニウム合金であって、平均結晶粒が21以下の該アル
ミニウム合金鋳塊を所定の厚さまで圧延乃至鍛造後、溶
体化、時効処理した圧延板乃至鍛造板の任意の面におい
て、平均結晶粒長さが1000μm以下で、存在する品
出化合物の平均長さが50μm以下であり、且つ板厚方
向の硬度が高く、硬度差が少ないことを特徴とするもの
である。
n:5.0〜7.5%、Mg:1.0〜3.5%、Gu
:l、0〜3.0%及びZr:0.05〜0.3%を含
有し、Mn:0.2%以下及びCr:0.15%以下に
規制され、残部がAl及び不可避的不純物からなるアル
ミニウム合金であって、平均結晶粒が21以下の該アル
ミニウム合金鋳塊を所定の厚さまで圧延乃至鍛造後、溶
体化、時効処理した圧延板乃至鍛造板の任意の面におい
て、平均結晶粒長さが1000μm以下で、存在する品
出化合物の平均長さが50μm以下であり、且つ板厚方
向の硬度が高く、硬度差が少ないことを特徴とするもの
である。
以下に本発明を更に詳細に説明する。
まず1本発明における化学成分の限定理由を説明する。
Zn:
Znは強度と硬度の向上に効果のある元素である。しか
し、その含有量が5.0%未満では最終製品(T6材)
での硬度や強度が低下し、また7゜5%を超えると晶出
化合物が多くなり、鋳造性、圧延加工性が悪くなり、割
れが発生し易くなる。
し、その含有量が5.0%未満では最終製品(T6材)
での硬度や強度が低下し、また7゜5%を超えると晶出
化合物が多くなり、鋳造性、圧延加工性が悪くなり、割
れが発生し易くなる。
したがって、Zn量は5.0〜7.5%の範囲とする。
Mg:
MgはZnと同様に、強度と硬度の向上に効果のある元
素であるが、含有量が1.0%未満では強度や硬度が低
下し、また3、5%を超えると圧延加工性を悪くしたり
、鋳造性を悪(する。したがって、Mg量は1.0〜3
.5%の範囲とする。
素であるが、含有量が1.0%未満では強度や硬度が低
下し、また3、5%を超えると圧延加工性を悪くしたり
、鋳造性を悪(する。したがって、Mg量は1.0〜3
.5%の範囲とする。
Cu:
Cu+JZn及びMgと同様、強度と硬度の向上に効果
のある元素であるが、含有量が1.0%未満では強度や
硬度が低下し、また3、0%を超えると著しく鋳造性を
悪くさせる。したがって、CIJ量は1.0〜3.0%
の範囲とする。
のある元素であるが、含有量が1.0%未満では強度や
硬度が低下し、また3、0%を超えると著しく鋳造性を
悪くさせる。したがって、CIJ量は1.0〜3.0%
の範囲とする。
zr:
Zrは厚板材での焼入れ性を殆ど低下させないで強度向
上に効果のある元素である。しかし、含有量がo、o5
%未満では焼入れ性が改害されず、板厚中央部での硬度
及び強度が不足し、その効果がなく、また0、3%を超
えると焼入れ性に対する効果が飽和し、逆に巨大品出化
合物が発生し。
上に効果のある元素である。しかし、含有量がo、o5
%未満では焼入れ性が改害されず、板厚中央部での硬度
及び強度が不足し、その効果がなく、また0、3%を超
えると焼入れ性に対する効果が飽和し、逆に巨大品出化
合物が発生し。
切削加工性やみがき性を悪くする。したがって、Zr量
は0.05〜0.3%の範囲とする。
は0.05〜0.3%の範囲とする。
Cr:
Crは強度、硬度向上、焼入れ感受性、みがき性に影響
を与える元素であり、0.15%より多く含有すると、
特に厚板材での焼入れ性が悪くなり、板表面に比べて板
厚中央部での強度或いは硬度低下が大きくなり、加工性
、みがき性を悪くする。したがって、CrJiは0.1
5%以下に規制する。
を与える元素であり、0.15%より多く含有すると、
特に厚板材での焼入れ性が悪くなり、板表面に比べて板
厚中央部での強度或いは硬度低下が大きくなり、加工性
、みがき性を悪くする。したがって、CrJiは0.1
5%以下に規制する。
Mn:
Mnは組織を微細化させ、強度を向上する元素であるが
、Crと同様にみがき性にも影響を与える元素である。
、Crと同様にみがき性にも影響を与える元素である。
そのため、Mn量は0.2%以下に規制する。0.2%
より多く含有すると特にみがき性が劣化するので好まし
くない。
より多く含有すると特にみがき性が劣化するので好まし
くない。
なお、上記元素の他に不純物が含有するが、その量は本
発明の効果を損なわない限度で許容できる。例えば、T
iS2.1%、Ni≦0.1%、B≦0.001%、B
e≦0.001%、Na≦0.001%であれば、これ
らの元素を含んでいても金型としての特性上変わりはな
い。
発明の効果を損なわない限度で許容できる。例えば、T
iS2.1%、Ni≦0.1%、B≦0.001%、B
e≦0.001%、Na≦0.001%であれば、これ
らの元素を含んでいても金型としての特性上変わりはな
い。
次に上記化学成分のAl合今について金属組織を限定す
る理由を説明する。
る理由を説明する。
成形用金型は、硬度、強度及び切削加工性が要求される
だけでなく、加工後の表面みがき性が優れることが要求
される。このため、本発明では平均結晶粒長さ並びに晶
出化合物長さを制御するのである。
だけでなく、加工後の表面みがき性が優れることが要求
される。このため、本発明では平均結晶粒長さ並びに晶
出化合物長さを制御するのである。
すなわち、平均長さが50μmを超える晶出化合物が存
在すると、鏡面仕上げ加工時に、素地表面に突出或いは
脱落し、穴状の欠陥をつくる等、みがき性を著しく悪く
する。
在すると、鏡面仕上げ加工時に、素地表面に突出或いは
脱落し、穴状の欠陥をつくる等、みがき性を著しく悪く
する。
また、平均結晶粒長さが1000μmを超える組織を有
する場合、鏡面仕上げ加工時に素地表面にうねりが発生
し、同様にみがき性を悪くする。
する場合、鏡面仕上げ加工時に素地表面にうねりが発生
し、同様にみがき性を悪くする。
一方、金型として使用するアルミニウム合金素材の板厚
は20〜200IIII11程度の厚いもので、熱間圧
延材のまま或いは鍛造材で使用する場合が多い。このた
め、Al合金鋳塊の組織微細化が必要であり、鋳塊の平
均結晶粒が211I+1を超えるものでは、その後の均
質化処理、熱間圧延又は鍛造、熱処理(溶体化処理1時
効処理)等で結晶粒の大きさをコントロールすることが
難しくなり、みがき性が悪くなる。したがって、Al合
金鋳塊の平均結晶粒は2m11以下にしておく必要があ
る。
は20〜200IIII11程度の厚いもので、熱間圧
延材のまま或いは鍛造材で使用する場合が多い。このた
め、Al合金鋳塊の組織微細化が必要であり、鋳塊の平
均結晶粒が211I+1を超えるものでは、その後の均
質化処理、熱間圧延又は鍛造、熱処理(溶体化処理1時
効処理)等で結晶粒の大きさをコントロールすることが
難しくなり、みがき性が悪くなる。したがって、Al合
金鋳塊の平均結晶粒は2m11以下にしておく必要があ
る。
なお1本発明に係るアルミニウム合金は、上記組成の合
金を通常の方法により溶解、鋳造、均質化処理、熱間圧
延又は鍛造、熱処理(溶体化、時効処理)して得られが
、好ましい製造条件としては、溶解、鋳造後、350〜
450℃にて予信均熱し、鋳塊中の残留応力を除去した
後、面側を行い、その後400〜500°CX2〜48
時間の均質化処理後、300〜450℃で熱間圧延又は
鍛造し、次いで350〜500℃で溶体化・水焼入れし
、1〜3%歪取リス1−レンチ後、120〜bを行うこ
とにより得られる。勿論、この製造条件に制限されるこ
とはなく、適宜変更することは可能である。
金を通常の方法により溶解、鋳造、均質化処理、熱間圧
延又は鍛造、熱処理(溶体化、時効処理)して得られが
、好ましい製造条件としては、溶解、鋳造後、350〜
450℃にて予信均熱し、鋳塊中の残留応力を除去した
後、面側を行い、その後400〜500°CX2〜48
時間の均質化処理後、300〜450℃で熱間圧延又は
鍛造し、次いで350〜500℃で溶体化・水焼入れし
、1〜3%歪取リス1−レンチ後、120〜bを行うこ
とにより得られる。勿論、この製造条件に制限されるこ
とはなく、適宜変更することは可能である。
次に本発明の実施例を示す。
(実施例)
第1表に示す化学成分をイイするへ〇合金の50Qmm
厚の鋳塊に450℃x24時間の均質化処理を施し、4
50〜300℃の温度で熱間圧延し、60+n重厚の厚
板材を得た。
厚の鋳塊に450℃x24時間の均質化処理を施し、4
50〜300℃の温度で熱間圧延し、60+n重厚の厚
板材を得た。
続いて、硝石炉を用いて450℃X60分の溶体化・焼
入れし、焼入れによって発生した残量応力除去のため1
.5%のストレンチ後、120°C×24時間→150
℃×24時間の2段時効処理を施した。
入れし、焼入れによって発生した残量応力除去のため1
.5%のストレンチ後、120°C×24時間→150
℃×24時間の2段時効処理を施した。
得られた材料について機械的性質、硬さ、金属組織、み
がき性等について調査を行った。その結果を第2表及び
第3表に示す。
がき性等について調査を行った。その結果を第2表及び
第3表に示す。
なお1機械的性質は、第1図に示す如く、全板厚tの1
72シの部位(図中、△印)より圧延方向に直角な方向
に引張試験片(JIS14A号)を切出し、引張試験に
より評価した。
72シの部位(図中、△印)より圧延方向に直角な方向
に引張試験片(JIS14A号)を切出し、引張試験に
より評価した。
硬さは、同図に示す如く、板表面並びに板厚の1/4t
と1/2シの各部位(図中、■印)についてビッカース
硬さを調べて評価した。
と1/2シの各部位(図中、■印)についてビッカース
硬さを調べて評価した。
金属組織は、板厚のl/4シの部位で圧延面に平行な断
面より試料を取出し、研磨後、顕微鏡で631祭し、晶
出化合物の平均長さと平均結晶粒長さを測定した。
面より試料を取出し、研磨後、顕微鏡で631祭し、晶
出化合物の平均長さと平均結晶粒長さを測定した。
みがき性は、金属組織と同じ部位の板厚1/4tの部位
で、圧延面に平行な断面で5On+n+口の試料を切出
し、以下のみがき手順で研磨を行い、鏡面仕、Fげ加工
した後、表面粗さ(Ra、 Rmax)、素地のうねり
、品出物の突出及び脱落等について評価した。
で、圧延面に平行な断面で5On+n+口の試料を切出
し、以下のみがき手順で研磨を行い、鏡面仕、Fげ加工
した後、表面粗さ(Ra、 Rmax)、素地のうねり
、品出物の突出及び脱落等について評価した。
、biすL[風
砥石(#320→#400→#600)による研磨↓
ペーパー研磨(#1000)
↓
フェルト、ダイヤモンド砥石(# 1800→#300
0→#8000)による研磨(コンパウンド添加液使用
)なお、みがき作業は、第2図に示すように試料1を固
定し、研磨具2(砥石、ペーパー、フィルト)を図中矢
印の如く往復動させて行なった。
0→#8000)による研磨(コンパウンド添加液使用
)なお、みがき作業は、第2図に示すように試料1を固
定し、研磨具2(砥石、ペーパー、フィルト)を図中矢
印の如く往復動させて行なった。
第2表及び第3表より1本発明材は、従来材に比較し、
強度、硬さが高いと共に板厚方向での硬度差が小さく、
しかも表面粗さ、素地うねりや晶出化合物の突出乃至脱
落が少ない等、みがき性に優れ、製品特性で優れている
ことがわかる。
強度、硬さが高いと共に板厚方向での硬度差が小さく、
しかも表面粗さ、素地うねりや晶出化合物の突出乃至脱
落が少ない等、みがき性に優れ、製品特性で優れている
ことがわかる。
一方、比較例NQ6は強度及び硬度が不足し、比較例N
(17(7075相当)は強度が不足すると共に硬度差
が大きく、みがき性に劣る。また比較例N。
(17(7075相当)は強度が不足すると共に硬度差
が大きく、みがき性に劣る。また比較例N。
8は強度が不足すると共に特に硬度差が大きく、みがき
性に劣り、比較例Nα9は強度及び硬度は高いものの、
みがき性が劣悪である。
性に劣り、比較例Nα9は強度及び硬度は高いものの、
みがき性が劣悪である。
【以下余白1
(発明の効果)
以上詳述したように、本発明によれば、A2合金の化学
成分を調整すると共に圧延材乃至鍛造材の金應組織(平
均結晶粒長さ、品出化合物長さ等)を制御するので1強
度が十分であることは勿論のこと、硬度が高く且つ硬度
差が小さく、みがき性に優れた高製品特性の金型用アル
ミニウム合金を提供することができる。
成分を調整すると共に圧延材乃至鍛造材の金應組織(平
均結晶粒長さ、品出化合物長さ等)を制御するので1強
度が十分であることは勿論のこと、硬度が高く且つ硬度
差が小さく、みがき性に優れた高製品特性の金型用アル
ミニウム合金を提供することができる。
第1図は実施例において引張試験片、高度測定試料の切
出し部位を示す説明図。 第2図はみがき要領を説明する図である。 1・・・試料、2・・・研磨具。 特許出願人 株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士 中 村 尚 第1図 第2図
出し部位を示す説明図。 第2図はみがき要領を説明する図である。 1・・・試料、2・・・研磨具。 特許出願人 株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士 中 村 尚 第1図 第2図
Claims (1)
- 重量%で(以下、同じ)、Zn:5.0〜7.5%、M
g:1.0〜3.5%、Cu:1.0〜3.0%及びZ
r:0.05〜0.3%を含有し、Mn:0.2%以下
及びCr:0.15%以下にそれぞれ規制され、残部が
Al及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金であ
って、平均結晶粒が2mm以下の該アルミニウム合金鋳
塊を所定の厚さまで圧延又は鍛造後、溶体化、時効処理
した圧延板又は鍛造板の任意の面において、平均結晶粒
長さが1000μm以下で、存在する晶出化合物の平均
長さが50μm以下であり、且つ板厚方向の硬度が高く
、硬度差が少ないことを特徴とする金型用アルミニウム
合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11858088A JPH01290737A (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 金型用アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11858088A JPH01290737A (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 金型用アルミニウム合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01290737A true JPH01290737A (ja) | 1989-11-22 |
JPH0341540B2 JPH0341540B2 (ja) | 1991-06-24 |
Family
ID=14740109
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11858088A Granted JPH01290737A (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 金型用アルミニウム合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01290737A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002194471A (ja) * | 2000-12-22 | 2002-07-10 | Amatei Inc | アルミニウム釘 |
EP2322677B1 (en) | 2000-12-21 | 2015-12-16 | Alcoa Inc. | Aluminum alloy products |
WO2020263864A1 (en) | 2019-06-24 | 2020-12-30 | Arconic Technologies Llc | Improved thick wrought 7xxx aluminum alloys, and methods for making the same |
JP2022532347A (ja) * | 2019-06-03 | 2022-07-14 | ノベリス・インコーポレイテッド | 超高強度アルミニウム合金製品及びその作製方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS61186445A (ja) * | 1985-02-12 | 1986-08-20 | Riyouka Keikinzoku Kogyo Kk | 樹脂成形用金型 |
JPS62103334A (ja) * | 1985-10-29 | 1987-05-13 | Riyouka Keikinzoku Kogyo Kk | 発泡ポリスチレン成形用金型フレ−ム |
-
1988
- 1988-05-16 JP JP11858088A patent/JPH01290737A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11746400B2 (en) | 2019-06-03 | 2023-09-05 | Novelis Inc. | Ultra-high strength aluminum alloy products and methods of making the same |
WO2020263864A1 (en) | 2019-06-24 | 2020-12-30 | Arconic Technologies Llc | Improved thick wrought 7xxx aluminum alloys, and methods for making the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0341540B2 (ja) | 1991-06-24 |
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