KR20240022570A - Aluminum alloy extrusion material and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
성분 조성이, Zn: 3.0∼6.0질량%, Mg: 0.4∼1.4질량%, Fe: 0.05∼0.2질량%, Cu: 0.05∼0.4질량%, Ti: 0.005∼0.2질량%, Zr: 0.1∼0.3질량%, Cr: 0.050∼0.160질량%, 및 잔부: Al 및 불가피 불순물로 이루어지고, 도전율이 40.1∼44.3%IACS인, 알루미늄 합금 압출재.The component composition is Zn: 3.0 to 6.0 mass%, Mg: 0.4 to 1.4 mass%, Fe: 0.05 to 0.2 mass%, Cu: 0.05 to 0.4 mass%, Ti: 0.005 to 0.2 mass%, Zr: 0.1 to 0.3 mass%. %, Cr: 0.050 to 0.160% by mass, and the balance: an aluminum alloy extruded material consisting of Al and inevitable impurities, and having a conductivity of 40.1 to 44.3% IACS.
Description
본 개시는 알루미늄 합금 압출재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to aluminum alloy extrusions and methods for manufacturing the same.
종래, 프레임재에 이용되는 알루미늄 부재로서, 고강도의 6000계 알루미늄 합금 압출재가 주로 사용되어 왔다. 그러나, 6000계 알루미늄 합금은 소입(燒入) 감수성이 높아, 소입에 의해 변형이 생기기 쉽기 때문에, 정밀도가 요구되는 부재에의 적용은 어렵다. 그래서, 응력부식균열의 문제가 있지만 소입 감수성이 낮은 7000계 알루미늄 합금의 프레임재에의 적용이 시도되고 있다.Conventionally, as aluminum members used in frame materials, high-strength 6000 series aluminum alloy extruded materials have been mainly used. However, the 6000 series aluminum alloy has a high susceptibility to quenching and is prone to deformation due to quenching, making it difficult to apply to members that require precision. Therefore, attempts are being made to apply 7000 series aluminum alloy, which has the problem of stress corrosion cracking but has low hardening susceptibility, to frame materials.
특허문헌 1에는, 합금 조성 등을 제어하는 것에 의해 T6 처리재의 내응력부식균열성 등을 개선한 Al-Zn-Mg계 합금 압출재(즉 7000계 알루미늄 합금 압출재)가 개시되어 있다. 구체적으로는, 3점 굽힘으로 내력의 95%의 응력을 부하한 후, 크로뮴산 비등 용액 중에 12시간 보지(保持)하여, 균열이 발생하지 않는 합금 압출재가 개시되어 있다.
그렇지만, 특허문헌 1에 개시되는 바와 같은 종래 기술에서는, 3점 굽힘으로 보다 고응력(내력의 100%)을 부하한 후, 크로뮴산 비등 용액 중에 10시간 이상 보지했을 경우에, 균열이 발생할 우려가 있음을 알 수 있어, 내응력부식균열성에 추가적인 개선의 여지가 있음을 알 수 있었다.However, in the prior art as disclosed in
본 발명은 이와 같은 상황에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적의 하나는, 내응력부식균열성이 개선된 알루미늄 합금 압출재 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention was made in light of this situation, and one of its purposes is to provide an aluminum alloy extrusion material with improved stress corrosion cracking resistance and a method for manufacturing the same.
본 발명의 태양 1은,
성분 조성이, Ingredients composition,
Zn: 3.0∼6.0질량%, Zn: 3.0 to 6.0 mass%,
Mg: 0.4∼1.4질량%, Mg: 0.4 to 1.4 mass%,
Fe: 0.05∼0.2질량%, Fe: 0.05 to 0.2 mass%,
Cu: 0.05∼0.4질량%, Cu: 0.05 to 0.4 mass%,
Ti: 0.005∼0.2질량%, Ti: 0.005 to 0.2 mass%,
Zr: 0.1∼0.3질량%, Zr: 0.1 to 0.3 mass%,
Cr: 0.050∼0.160질량%, 및 Cr: 0.050 to 0.160% by mass, and
잔부: Al 및 불가피 불순물로 이루어지고,Balance: Consisting of Al and inevitable impurities,
도전율이 40.1∼44.3%IACS인, 알루미늄 합금 압출재이다.It is an aluminum alloy extrusion material with a conductivity of 40.1 to 44.3%IACS.
본 발명의 태양 2는,
상기 Cr의 함유량이 0.070∼0.120질량%인, 태양 1에 기재된 알루미늄 합금 압출재이다.This is the aluminum alloy extruded material according to
본 발명의 태양 3은, Aspect 3 of the present invention is,
성분 조성이, Ingredients composition,
Zn: 3.0∼6.0질량%, Zn: 3.0 to 6.0 mass%,
Mg: 0.4∼1.4질량%, Mg: 0.4 to 1.4 mass%,
Fe: 0.05∼0.2질량%, Fe: 0.05 to 0.2 mass%,
Cu: 0.05∼0.4질량%, Cu: 0.05 to 0.4 mass%,
Ti: 0.005∼0.2질량%, Ti: 0.005 to 0.2 mass%,
Zr: 0.1∼0.3질량%, Zr: 0.1 to 0.3 mass%,
Cr: 0.05∼0.15질량%, 및 Cr: 0.05 to 0.15% by mass, and
잔부: Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 빌릿을 준비하는 공정과, Remainder: A process of preparing a billet consisting of Al and inevitable impurities,
상기 빌릿을, 450∼550℃로 가열하는 공정과, A process of heating the billet to 450 to 550°C,
가열한 상기 빌릿을, 90℃/시간 이상의 평균 냉각 속도로 300℃ 이하로 냉각하는 공정과, A step of cooling the heated billet to 300°C or lower at an average cooling rate of 90°C/hour or more;
냉각한 상기 빌릿을, 470℃ 이상으로 재가열하여 압출 가공을 행하는 공정과, A process of reheating the cooled billet to 470°C or higher and performing extrusion processing;
압출 가공한 상기 빌릿을 소입하는 공정을 포함하는 태양 1 또는 2에 기재된 알루미늄 합금 압출재의 제조 방법이다.A method for producing an aluminum alloy extruded material according to
본 발명의 실시형태에 의하면, 내응력부식균열성이 개선된 알루미늄 합금 압출재 및 그 제조 방법을 제공하는 것이 가능하다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide an aluminum alloy extruded material with improved stress corrosion cracking resistance and a method for manufacturing the same.
[도 1] 도 1은, 후술하는 제조 방법으로 알루미늄 합금 압출재를 제조했을 경우의, Cr 함유량에 대한 도전율의 관계를 나타내는 그래프이다.
[도 2] 도 2는, 후술하는 제조 방법으로 알루미늄 합금 압출재를 제조했을 경우의, Cr 함유량에 대한, 내응력부식균열성 시험에 있어서의 균열 수명의 관계를 나타내는 그래프이다.
[도 3] 도 3은, 본 발명의 실시형태에 따른 알루미늄 합금 압출재의 제조 방법의 온도 이력의 일례를 모식적으로 나타낸 것이다.[Figure 1] Figure 1 is a graph showing the relationship between electrical conductivity and Cr content when an aluminum alloy extruded material is manufactured by a manufacturing method described later.
[Figure 2] Figure 2 is a graph showing the relationship between Cr content and crack life in a stress corrosion cracking resistance test when an aluminum alloy extruded material is manufactured by a manufacturing method described later.
[Figure 3] Figure 3 schematically shows an example of the temperature history of the method for manufacturing an aluminum alloy extruded material according to an embodiment of the present invention.
본 발명자들은, 내응력부식균열성이 개선된 알루미늄 합금 압출재를 실현할 수 있도록, 다양한 각도로부터 검토했다. 그 결과, Zn, Mg, Fe, Cu, Ti, Zr 및 Cr을 필수로 포함하고, 그들의 함유량(특히 Cr 함유량)을 소정 범위로 제어함과 함께, 도전율을 소정 범위로 제어하는 것에 의해, 내응력부식균열성이 개선된 알루미늄 합금 압출재를 실현할 수 있음을 발견했다. 또한, 도전율을 소정 범위로 제어하기 위해서, 성분 조성(특히 Cr 함유량)을 제어함과 함께, 제조 조건(특히 빌릿 가열 온도, 냉각 속도 및 재가열 온도 등)을 적절히 제어할 필요가 있음도 동시에 발견했다.The present inventors studied from various angles to be able to realize an aluminum alloy extrusion material with improved stress corrosion cracking resistance. As a result, by essentially including Zn, Mg, Fe, Cu, Ti, Zr and Cr, and controlling their content (especially Cr content) to a predetermined range and controlling the conductivity to a predetermined range, stress resistance is achieved. It was discovered that an aluminum alloy extrusion material with improved corrosion cracking properties could be realized. In addition, in order to control the conductivity within a predetermined range, it was discovered that it was necessary to control the component composition (particularly Cr content) and appropriately control the manufacturing conditions (particularly billet heating temperature, cooling rate, reheating temperature, etc.). .
이하에, 본 발명의 실시형태가 규정하는 각 요건의 상세를 나타낸다.Below, details of each requirement stipulated by the embodiment of the present invention are shown.
＜1. 성분 조성＞<1. Ingredient composition>
본 발명의 실시형태에 따른 알루미늄 합금 압출재는, 성분 조성이, Zn: 3.0∼6.0질량%, Mg: 0.4∼1.4질량%, Fe: 0.05∼0.2질량%, Cu: 0.05∼0.4질량%, Ti: 0.005∼0.2질량%, Zr: 0.1∼0.3질량%, Cr: 0.050∼0.160질량%를 포함하고, 더욱이, 잔부가 알루미늄 및 불가피 불순물인 것이 바람직하다.The aluminum alloy extruded material according to an embodiment of the present invention has a component composition of Zn: 3.0 to 6.0 mass%, Mg: 0.4 to 1.4 mass%, Fe: 0.05 to 0.2 mass%, Cu: 0.05 to 0.4 mass%, Ti: It is preferable that it contains 0.005 to 0.2 mass%, Zr: 0.1 to 0.3 mass%, and Cr: 0.050 to 0.160 mass%, with the balance being aluminum and inevitable impurities.
이하, 각 원소에 대해 상술한다.Hereinafter, each element will be described in detail.
(Zn: 3.0∼6.0질량%)(Zn: 3.0 to 6.0 mass%)
Zn은, Mg와 함께 알루미늄 합금 압출재의 강도를 향상시키는 원소이다. 이 효과를 충분히 발휘시키기 위해서, Zn 함유량을 3.0질량% 이상으로 한다. 한편, Zn 함유량이 6.0질량% 초과이면 내응력부식균열성 및 일반 내식성이 저하된다. 따라서, Zn 함유량은 3.0∼6.0질량%로 한다.Zn, along with Mg, is an element that improves the strength of aluminum alloy extruded materials. In order to fully exhibit this effect, the Zn content is set to 3.0 mass% or more. On the other hand, if the Zn content exceeds 6.0% by mass, stress corrosion cracking resistance and general corrosion resistance decrease. Therefore, the Zn content is set to 3.0 to 6.0 mass%.
(Mg: 0.4∼1.4질량%)(Mg: 0.4 to 1.4 mass%)
Mg는 Zn과 함께 알루미늄 합금 압출재의 강도를 향상시키는 원소이다. 이 효과를 충분히 발휘시키기 위해서, Mg 함유량을 0.4질량% 이상으로 한다. 한편, Mg 함유량이 1.4질량% 초과이면, 압출 압력의 증대에 수반하여 압출성이 저하됨과 함께 신도도 저하된다. 따라서, Mg의 함유량은 0.4∼1.4질량%로 한다.Mg, along with Zn, is an element that improves the strength of aluminum alloy extruded materials. In order to fully exhibit this effect, the Mg content is set to 0.4% by mass or more. On the other hand, if the Mg content is more than 1.4% by mass, the extrudability decreases as the extrusion pressure increases, and the elongation also decreases. Therefore, the Mg content is set to 0.4 to 1.4 mass%.
(Fe: 0.05∼0.2질량%)(Fe: 0.05 to 0.2 mass%)
Fe는 알루미늄 합금의 주요한 불가피 불순물이며, 알루미늄 합금 압출재의 제 특성을 저하시키지 않기 위해, 0.2질량% 이하로 한다. 한편, 알루미늄 합금 압출재 중의 Fe를 0.05질량% 미만으로 저감하는 것은 비용면의 부담이 크다. 따라서, Fe 함유량은 0.05∼0.2질량%로 한다.Fe is a major unavoidable impurity in aluminum alloy, and in order not to deteriorate the properties of the aluminum alloy extruded material, it is limited to 0.2% by mass or less. On the other hand, reducing Fe in the aluminum alloy extruded material to less than 0.05 mass% imposes a large cost burden. Therefore, the Fe content is set to 0.05 to 0.2 mass%.
(Cu: 0.05∼0.4질량%)(Cu: 0.05 to 0.4 mass%)
Cu는 알루미늄 합금 압출재의 강도를 향상시키는 원소이다. Cu 함유량이 0.05질량% 미만이면 충분한 강도 향상 효과가 없고, 한편, 0.4질량% 초과이면 압출성의 저하를 초래한다. 따라서, Cu 함유량은 0.05∼0.4질량%로 한다. 압출성의 관점에서, Cu 함유량의 상한치는 0.2질량%인 것이 바람직하다.Cu is an element that improves the strength of aluminum alloy extruded materials. If the Cu content is less than 0.05% by mass, there is no sufficient strength improvement effect, and on the other hand, if the Cu content is more than 0.4% by mass, extrudability is reduced. Therefore, the Cu content is set to 0.05 to 0.4 mass%. From the viewpoint of extrudability, the upper limit of Cu content is preferably 0.2 mass%.
(Ti: 0.005∼0.2질량%)(Ti: 0.005 to 0.2 mass%)
Ti는, 압출재의 성형성을 향상시키는 작용이 있어, 0.005질량% 이상을 첨가한다. 한편, 0.2질량% 초과이면 그 작용이 포화되고, 조대한 금속간 화합물이 정출되어 파괴의 기점이 될 수 있기 때문에 기계적 성질이 저하된다. 따라서, Ti 함유량은 0.005∼0.2질량%로 하고, 바람직하게는 0.005∼0.1질량%로 하고, 보다 바람직하게는 0.005∼0.05질량%로 한다.Ti has the effect of improving the moldability of the extruded material, and is added in an amount of 0.005% by mass or more. On the other hand, if it exceeds 0.2% by mass, the action is saturated and coarse intermetallic compounds may crystallize and become the starting point of destruction, so mechanical properties deteriorate. Therefore, the Ti content is set to 0.005 to 0.2 mass%, preferably 0.005 to 0.1 mass%, and more preferably 0.005 to 0.05 mass%.
(Zr: 0.1∼0.3질량%)(Zr: 0.1 to 0.3 mass%)
Zr은 알루미늄 합금 압출재의 재결정을 억제하여, 내응력부식균열성을 향상시키는 작용이 있다. Zr의 함유량이 0.1질량% 미만이면 상기 효과가 충분하지 않고, 0.3질량% 초과이면 압출성이 저하되며, 더욱이 소입 감수성을 높여 강도 저하를 초래한다. 따라서, Zr 함유량은 0.1∼0.3질량%로 한다.Zr has the effect of suppressing recrystallization of aluminum alloy extruded materials and improving stress corrosion cracking resistance. If the Zr content is less than 0.1% by mass, the above effect is not sufficient, and if it is more than 0.3% by mass, the extrudability decreases and further increases the quenching susceptibility, resulting in a decrease in strength. Therefore, the Zr content is set to 0.1 to 0.3 mass%.
(Cr: 0.050∼0.160질량%)(Cr: 0.050 to 0.160 mass%)
본 발명자들은, 후술하는 바와 같은 제조 방법으로 알루미늄 합금 압출재를 제조했을 경우에 있어서, Cr이 내응력부식균열성과 밀접하게 관련됨을 발견했다. Cr 함유량이 0.050질량% 미만이면, 내응력부식균열성이 저하된다. 바람직하게는, Cr 함유량이 0.063질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.070질량% 이상이다. 한편, Cr 함유량이 0.160질량% 초과이면, Cr의 금속간 화합물이 석출되기 시작하여, 내응력부식균열성이 저하된다. 바람직하게는, Cr 함유량이 0.135질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.120질량% 이하이다.The present inventors discovered that Cr is closely related to stress corrosion cracking resistance when producing an aluminum alloy extruded material by the manufacturing method described later. If the Cr content is less than 0.050% by mass, stress corrosion cracking resistance decreases. Preferably, the Cr content is 0.063% by mass or more, more preferably 0.070% by mass or more. On the other hand, if the Cr content exceeds 0.160% by mass, intermetallic compounds of Cr begin to precipitate, and stress corrosion cracking resistance deteriorates. Preferably, the Cr content is 0.135 mass% or less, more preferably 0.120 mass% or less.
본 발명의 실시형태에 따른 알루미늄 합금 압출재는, 상기의 성분 조성을 포함하고, 본 발명의 하나의 실시형태에서는, 잔부는 알루미늄 및 불가피 불순물인 것이 바람직하다. 불가피 불순물로서, 원료, 자재, 제조 설비 등의 상황에 따라 가져오게 되는 원소의 혼입이 허용된다. 한편, 예를 들어, Fe와 같이, 통상, 함유량이 적을수록 바람직하고, 따라서 불가피 불순물이지만, 그 조성 범위에 대해 상기와 같이 별도 규정하고 있는 원소가 있다. 이 때문에, 본 명세서에 있어서, 「불가피 불순물」이라고 하는 경우는, 별도 그 조성 범위가 규정되어 있는 원소를 제외한 개념이다.The aluminum alloy extruded material according to an embodiment of the present invention preferably contains the above component composition, and in one embodiment of the present invention, the balance is aluminum and unavoidable impurities. As unavoidable impurities, the mixing of elements brought in depending on the circumstances of raw materials, materials, manufacturing facilities, etc. is allowed. On the other hand, for example, as with Fe, the lower the content, the more preferable it is, and therefore it is an unavoidable impurity. However, there are elements whose composition range is separately specified as above. For this reason, in this specification, the term “inevitable impurities” excludes elements whose composition ranges are separately specified.
불가피 불순물로서는, Mn 및 Si 등을 들 수 있고, 단체로 0.05질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 불가피 불순물은 총량으로 0.20질량% 이하로 하는 것이 바람직하다.Unavoidable impurities include Mn and Si, and are preferably set to 0.05% by mass or less. Additionally, it is preferable that the total amount of unavoidable impurities is 0.20% by mass or less.
본 발명의 실시형태에 따른 알루미늄 합금 압출재는, Mg 함유량에 대한 Zn 함유량의 비(이하, 「Zn/Mg 질량비」라고도 칭한다)를 2.92∼9.12로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 내력을 260MPa 이상으로 하는 것이 가능해진다. 보다 바람직하게는, Zn/Mg 질량비를 3.15∼8.32로 하는 것이다. 이것에 의해, 내력을 270MPa 이상으로 하는 것이 가능해진다.The aluminum alloy extruded material according to the embodiment of the present invention preferably has a ratio of Zn content to Mg content (hereinafter also referred to as “Zn/Mg mass ratio”) of 2.92 to 9.12. This makes it possible to increase the yield strength to 260 MPa or more. More preferably, the Zn/Mg mass ratio is set to 3.15 to 8.32. This makes it possible to increase the yield strength to 270 MPa or more.
＜2. 도전율＞＜2. Conductivity>
본 발명의 실시형태에 따른 알루미늄 합금 압출재는, 후술하는 바와 같은 제조 방법으로 제조하는 것에 의해, 도전율을 40.1∼44.3%IACS로 할 수 있다. 한편, 「%IACS」는 국제 표준 연동(軟銅)(저항률 1.7241×10-8Ωm)의 도전율을 100%로 한 지표이다. 본 합금계에서는, Cr의 고용량 증대에 수반하여, 도전율이 저하됨을 알고 있다.The aluminum alloy extruded material according to the embodiment of the present invention can have a conductivity of 40.1 to 44.3% IACS by manufacturing it by a manufacturing method as described later. Meanwhile, “%IACS” is an index based on the conductivity of international standard copper copper (resistivity 1.7241×10 -8 Ωm) as 100%. In this alloy system, it is known that the electrical conductivity decreases as the solid solution capacity of Cr increases.
도전율이 44.3%IACS 초과이면, 내응력부식균열성이 저하된다. 명확한 메커니즘은 분명하지는 않지만, 도전율이 44.3%IACS 초과인 경우에는, Cr의 고용량이 충분하지는 않아, 내응력부식균열에 대한 감수성이 높아진다고 생각된다. 바람직하게는, 도전율이 43.7%IACS 이하이며, 보다 바람직하게는 43.4%IACS 이하이다.If the conductivity is greater than 44.3%IACS, stress corrosion cracking resistance decreases. Although the exact mechanism is not clear, it is thought that when the conductivity exceeds 44.3%IACS, the high density of Cr is not sufficient, and the susceptibility to stress corrosion cracking increases. Preferably, the conductivity is 43.7%IACS or less, and more preferably 43.4%IACS or less.
한편, 도전율의 하한은 특별히 제한되지 않지만, Cr 함유량을 0.160질량% 이하로 하면서, 도전율을 40.1%IACS 미만으로 하기 위해서는, 보다 상세한 제조 조건의 설정이 필요해지고, 생산성을 고려하면 도전율을 40.1%IACS 이상으로 해 두는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 도전율은 40.9%IACS 이상이며, 더 바람직하게는, 41.3%IACS 이상이다.On the other hand, the lower limit of the conductivity is not particularly limited, but in order to keep the Cr content below 0.160 mass% and the conductivity below 40.1%IACS, more detailed manufacturing conditions need to be set, and considering productivity, the conductivity is set to 40.1%IACS. It is desirable to leave it as above. More preferably, the conductivity is 40.9%IACS or more, and even more preferably, it is 41.3%IACS or more.
본 발명의 실시형태에 있어서, 저항률은, 시그마 테스터를 이용하여, 시료 중에 와(渦)전류를 유기(誘起)시키는 것에 의해 측정할 수 있고, 도전율(IACS 도전율)은, 표준 구리의 20℃에 있어서의 저항률을 측정 시료의 저항률로 나누고 백분율로 나타내어 구하는 것으로 한다.In an embodiment of the present invention, the resistivity can be measured by inducing an eddy current in the sample using a sigma tester, and the conductivity (IACS conductivity) is 20°C for standard copper. The resistivity is divided by the resistivity of the measured sample and expressed as a percentage.
＜3. 제조 방법＞＜3. Manufacturing method>
도 3에, 본 발명의 실시형태에 따른 알루미늄 합금 압출재의 제조 방법의 온도 이력의 일례를 모식적으로 나타낸다. 본 발명의 실시형태에 따른 알루미늄 합금 압출재의 제조 방법은, 상기 성분 조성을 갖는 빌릿에 대해서, (a) 450∼550℃로 가열하는 공정과, (b) 90℃/시간 이상의 평균 냉각 속도로 300℃ 이하로 냉각하는 공정과, (c) 470℃ 이상으로 재가열하여 압출 가공을 행하는 공정과, (d) 소입하는 공정을 포함한다. 한편, 도 3의 공정(c)의 후반에 있어서, 압출 중의 발열을 고려하여 온도를 우상향으로 하고 있지만, 반드시 우상향일 필요는 없다. 이하 각 공정에 대해 설명한다.Figure 3 schematically shows an example of the temperature history of the method for producing an aluminum alloy extruded material according to an embodiment of the present invention. The method for producing an aluminum alloy extruded material according to an embodiment of the present invention includes the steps of (a) heating a billet having the above-mentioned composition to 450 to 550°C, and (b) heating the billet to 300°C at an average cooling rate of 90°C/hour or more. It includes the process of cooling to below, (c) reheating to 470°C or higher and performing extrusion processing, and (d) quenching. On the other hand, in the latter half of step (c) in FIG. 3, the temperature is set upward to the right in consideration of heat generation during extrusion, but it is not necessarily necessary to be upward to the right. Each process is described below.
［(a) 450∼550℃로 가열하는 공정］[(a) Heating process to 450-550℃]
균질화를 위해서, 상기 성분 조성을 갖는 빌릿을 450∼550℃로 가열한다. 이것에 의해, 예를 들어, Zn 및 Mg 등의 강도를 향상시키는 원소를 분산시키고, Cr을 Al 매트릭스 중에 고용시킬 수 있다. 가열 온도가 상기 범위 외이면, 예를 들어 내력을 충분히 확보할 수 없고, 또한, Cr을 Al 매트릭스 중에 고용시킬 수 없다. 가열 온도는, 바람직하게는 490℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 500℃ 이상이며, 더 바람직하게는 510℃ 이상이다. 한편, 가열 온도는, 가열로 중의 빌릿에 열전대를 다는 것에 의해 측정할 수 있다. 가열 시간은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 1시간 이상으로 할 수 있다.For homogenization, a billet having the above composition is heated to 450-550°C. By this, for example, elements that improve strength, such as Zn and Mg, can be dispersed and Cr can be dissolved in solid solution in the Al matrix. If the heating temperature is outside the above range, for example, the yield strength cannot be sufficiently secured and Cr cannot be dissolved in solid solution in the Al matrix. The heating temperature is preferably 490°C or higher, more preferably 500°C or higher, and even more preferably 510°C or higher. On the other hand, the heating temperature can be measured by attaching a thermocouple to the billet in the heating furnace. The heating time is not particularly limited, but can be, for example, 1 hour or more.
［(b) 90℃/시간 이상의 평균 냉각 속도로 300℃ 이하로 냉각하는 공정］［(b) Process of cooling to 300℃ or lower at an average cooling rate of 90℃/hour or more］
공정(a) 후, 빌릿을 90℃/시간 이상의 평균 냉각 속도로 300℃ 이하로 냉각한다. 평균 냉각 속도가 90℃/시간 미만이면, 빌릿 중에 고용되어 있는 Cr이 석출되어 Cr 고용량이 저하되어, 내응력부식균열성이 저하된다. 평균 냉각 속도는, 바람직하게는 200℃/시간 이상이며, 보다 바람직하게는 400℃/시간 이상이다. 한편, 평균 냉각 속도는, 열전대를 이용하여 측정한, 상기 빌릿 가열 온도와 냉각 후의 300℃의 차를, 상기 가열 온도로부터 300℃까지의 냉각에 걸린 시간으로 나누는 것에 의해 측정할 수 있다.After process (a), the billet is cooled to 300°C or lower at an average cooling rate of 90°C/hour or more. If the average cooling rate is less than 90°C/hour, Cr dissolved in solid solution in the billet precipitates, the Cr solid solution capacity decreases, and stress corrosion cracking resistance decreases. The average cooling rate is preferably 200°C/hour or more, and more preferably 400°C/hour or more. On the other hand, the average cooling rate can be measured by dividing the difference between the billet heating temperature and 300°C after cooling, measured using a thermocouple, by the time taken to cool from the heating temperature to 300°C.
［(c) 470℃ 이상으로 재가열하여 압출 가공을 행하는 공정］[(c) Process of extrusion processing by reheating to 470°C or higher]
공정(b) 후, 470℃ 이상으로 재가열하여 압출 가공을 행한다. 재가열 온도가 470℃ 미만이면, 빌릿 중에 고용되어 있는 Cr이 석출되어 Cr 고용량이 저하되어, 내응력부식균열성이 저하된다. 한편, 재가열 시의 온도는, 빌릿에 열전대를 다는 것에 의해 측정할 수 있다. 압출 가공 시의 다이스 온도 및 컨테이너 온도는, 압출 가공 시에 상기 재가열 온도를 유지할 수 있도록, 400℃ 이상으로 가열해 두는 것이 바람직하다. 한편, 압출 가공의 조건은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 압출비 10 이상, 압출 속도 1m/분 이상으로 해도 된다. 압출 가공 후의 압출재의 형상 등에 대해서도 특별히 제한되지 않는다.After step (b), it is reheated to 470°C or higher and extrusion processing is performed. If the reheating temperature is less than 470°C, Cr dissolved in solid solution in the billet precipitates, the Cr solid solution capacity decreases, and stress corrosion cracking resistance decreases. On the other hand, the temperature during reheating can be measured by attaching a thermocouple to the billet. The die temperature and container temperature during extrusion processing are preferably heated to 400°C or higher so that the above reheating temperature can be maintained during extrusion processing. On the other hand, the conditions for extrusion processing are not particularly limited, but may be, for example, an extrusion ratio of 10 or more and an extrusion speed of 1 m/min or more. There are no particular restrictions on the shape of the extruded material after extrusion processing.
［(d) 소입하는 공정］［(d) Hardening process］
공정(c) 후, 소정의 강도를 확보하기 위해서 및 Cr의 석출을 억제하기 위해서, 공지된 방법으로 소입한다. 예를 들어 공랭 또는 수랭, 미스트 등에 의해 소입할 수 있다.After step (c), it is quenched by a known method to ensure the desired strength and to suppress precipitation of Cr. For example, hardening can be done by air cooling, water cooling, mist, etc.
본 발명의 실시형태에 따른 알루미늄 합금 압출재의 제조 방법은, 본 발명의 목적을 달성하는 데 있어서, 다른 공정(예를 들어, 공정(d) 후에 행하는 인공 시효 처리 공정 등)을 포함하고 있어도 된다.The method for producing an aluminum alloy extruded material according to an embodiment of the present invention may include other processes (for example, an artificial aging treatment process performed after process (d), etc.) in order to achieve the object of the present invention.
본 발명자들은, 상기 제조 방법에 의해 Cr을 Al 매트릭스 중에 고용시킬 수 있고, 그 경우, Cr 함유량, 도전율 및 내응력부식균열성이 밀접하게 관련됨을 발견했다. 도 1에, 상기 제조 방법으로 알루미늄 합금 압출재를 제조했을 경우의, Cr 함유량에 대한 도전율의 관계를 나타낸다. 도 1의 해칭 영역은, 도전율이 40.1∼44.3%IACS인 영역을 나타낸다. 도 1에 있어서, Cr 함유량의 증가에 수반하여 도전율이 저하되고, Cr 함유량을 0.050∼0.160질량%로 하는 것에 의해, 도전율이 40.1∼44.3%IACS가 됨을 알 수 있다.The present inventors found that Cr can be dissolved in solid solution in an Al matrix by the above production method, and that in that case, Cr content, electrical conductivity, and stress corrosion cracking resistance are closely related. Figure 1 shows the relationship between electrical conductivity and Cr content when an aluminum alloy extruded material is manufactured by the above manufacturing method. The hatched area in FIG. 1 represents an area where the conductivity is 40.1 to 44.3% IACS. In Fig. 1, it can be seen that the electrical conductivity decreases as the Cr content increases, and that by setting the Cr content to 0.050 to 0.160 mass%, the electrical conductivity becomes 40.1 to 44.3% IACS.
도 2에, 상기 제조 방법으로 알루미늄 합금 압출재를 제조했을 경우의, Cr 함유량에 대한 내응력부식균열성 시험에 있어서의 균열 수명(구체적으로는, 3점 굽힘으로 보다 고응력(내력의 100%)을 부하한 후, 크로뮴산 비등 용액 중에 10시간 이상 보지했을 경우의 균열이 발생할 때까지의 시간)의 관계를 나타낸다. 도 2의 해칭 영역은, 균열 수명이 10시간 이상인 영역을 나타낸다. 도 2로부터, Cr 함유량이 0.050∼0.160질량%인 경우에 균열 수명이 10시간 이상이 되어 내응력부식균열성을 개선할 수 있음을 알 수 있다. Cr 함유량이 0.050질량% 미만이면, 균열 수명이 10시간 미만이 됨을 알 수 있다. 이것은, Cr 고용량이 적으면 내응력부식균열에 대한 감수성이 높아지기 때문이라고 생각된다. 또한, Cr 함유량이 0.160질량% 초과인 경우에 균열 수명이 10시간 미만이 됨을 알 수 있다. 이것은, Cr 함유량이 0.160질량% 초과인 경우에, (도전율은 낮고 Cr 고용량은 많지만) Cr의 금속간 화합물이 석출되기 시작하기 때문이다. 더욱이 도 2로부터, Cr 함유량을 0.063∼0.135질량%로 하는 것에 의해, 균열 수명이 12.5시간 이상이 되어 내응력부식균열성을 보다 개선할 수 있고, Cr 함유량을 0.070∼0.120질량%로 하는 것에 의해, 균열 수명이 14시간 이상이 되어 내응력부식균열성을 더 개선할 수 있음을 알 수 있다.In Figure 2, the crack life (specifically, higher stress (100% of proof stress) by three-point bending) in the stress corrosion cracking resistance test for Cr content when the aluminum alloy extruded material was manufactured by the above manufacturing method. Shows the relationship between the time until cracking occurs when kept in a boiling chromic acid solution for more than 10 hours after loading. The hatched area in FIG. 2 represents an area where the crack life is 10 hours or more. From Figure 2, it can be seen that when the Cr content is 0.050 to 0.160 mass%, the crack life is 10 hours or more, which can improve stress corrosion cracking resistance. It can be seen that when the Cr content is less than 0.050% by mass, the crack life is less than 10 hours. This is believed to be because the susceptibility to stress corrosion cracking increases when the Cr solid content is small. In addition, it can be seen that when the Cr content is more than 0.160% by mass, the crack life is less than 10 hours. This is because, when the Cr content exceeds 0.160% by mass, intermetallic compounds of Cr begin to precipitate (although the electrical conductivity is low and the Cr solid solution capacity is large). Furthermore, from Figure 2, by setting the Cr content to 0.063 to 0.135 mass%, the cracking life can be 12.5 hours or more and stress corrosion cracking resistance can be further improved, and by setting the Cr content to 0.070 to 0.120 mass%. , it can be seen that the stress corrosion cracking resistance can be further improved as the crack life is more than 14 hours.
본 발명의 실시형태에 따른 알루미늄 합금 압출재는, 일반적인 인공 시효 처리에 의해, 내력을 260MPa 이상으로 할 수 있는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 내력을 270MPa 이상으로 할 수 있는 것이다. 또한, 일반적인 인공 시효 처리 후의 인장 강도는 330MPa 이상인 것이 바람직하고, 일반적인 인공 시효 처리 후의 신도는 10% 이상인 것이 바람직하고 11% 이상인 것이 보다 바람직하다.The aluminum alloy extruded material according to the embodiment of the present invention preferably has a yield strength of 260 MPa or more through general artificial aging treatment. More preferably, the yield strength can be set to 270 MPa or more. In addition, the tensile strength after general artificial aging treatment is preferably 330 MPa or more, and the elongation after general artificial aging treatment is preferably 10% or more, and more preferably 11% or more.
실시예Example
이하, 실시예를 들어 본 발명의 실시형태를 보다 구체적으로 설명한다. 본 발명의 실시형태는 이하의 실시예에 의해 제한을 받는 것은 아니고, 전술 및 후술하는 취지에 합치할 수 있는 범위에서, 적절히 변경을 가하여 실시하는 것도 가능하며, 그들은 모두 본 발명의 실시형태의 기술적 범위에 포함된다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail through examples. The embodiment of the present invention is not limited by the following examples, and can be implemented with appropriate changes within the scope consistent with the spirit described above and below, and all of them are technical aspects of the embodiment of the present invention. included in the scope.
표 1에 나타내는 성분 조성의 알루미늄 합금 빌릿을 조괴하고, 470℃로 가열했다. 470℃에서의 가열 시간은 6시간으로 했다. 그 후, 90℃/시간 이상의 평균 냉각 속도로 실온(약 25℃)까지 공랭했다. 그 후, 빌릿을 480℃로 재가열하고, 다이스 온도 450℃, 컨테이너 온도 450℃, 압출비 60.9, 압출 속도 4m/분으로 압출 가공을 행하여, 단면 형상을 두께 3mm, 폭 110mm의 평판으로 했다. 그 후, 공랭으로 소입을 행했다.An aluminum alloy billet with the chemical composition shown in Table 1 was ingot-shaped and heated to 470°C. The heating time at 470°C was 6 hours. After that, it was air-cooled to room temperature (about 25°C) at an average cooling rate of 90°C/hour or more. Afterwards, the billet was reheated to 480°C and extruded at a die temperature of 450°C, a container temperature of 450°C, an extrusion ratio of 60.9, and an extrusion speed of 4 m/min, so that the cross-sectional shape was a flat plate with a thickness of 3 mm and a width of 110 mm. After that, hardening was performed by air cooling.
그 후, 인공 시효 처리로서, 일반적인 7000계 알루미늄 합금의 T7 조건인 70℃×5시간＋165℃×6시간의 열처리를 행했다. 얻어진 알루미늄 합금 압출재에 대해서, 이하에 나타내는 인장 시험, 내응력부식균열성 시험 및 도전율 측정을 행했다.Afterwards, as an artificial aging treatment, heat treatment was performed at 70°C x 5 hours + 165°C x 6 hours, which is the T7 condition for general 7000 series aluminum alloy. The obtained aluminum alloy extruded material was subjected to a tensile test, stress corrosion cracking resistance test, and electrical conductivity measurement shown below.
한편, 표 1에 있어서, 「Tr.」은, Trace(트레이스)의 약어로 미량을 의미하고, 예를 들어 0.01질량% 이하일 수 있다.Meanwhile, in Table 1, “Tr.” is an abbreviation for Trace and means a trace amount, for example, may be 0.01% by mass or less.
＜인장 시험＞＜Tensile test＞
알루미늄 합금 압출재로부터 JIS13B의 시험편을 인장 방향이 압출 방향(L 방향)과 평행이 되도록 각 2개 절출하고, JISZ2241에 규정하는 금속 재료 시험 방법에 준하여 인장 시험을 행하여, 인장 강도, 내력 및 신도를 측정했다.Two JIS13B test pieces were cut out from the aluminum alloy extrusion material so that the tensile direction was parallel to the extrusion direction (L direction), and a tensile test was performed in accordance with the metal material testing method specified in JISZ2241 to measure the tensile strength, proof force, and elongation. did.
＜내응력부식균열성 시험(크로뮴산 촉진 시험)＞＜Stress corrosion cracking resistance test (chromic acid acceleration test)＞
알루미늄 합금 압출재에 응력을 3점 굽힘으로 부하했다. 응력 부하 방향은 가로 방향(LT 방향)으로, 부하 응력 수준은, 각각의 인공 시효 처리 후의 내력에 대해서 100%를 부하했다. 그 후, 각 2개씩 크로뮴산 비등 용액 중에 침지하고 2시간 간격으로 16시간까지 목시 관찰을 행하여, 어느 것도 균열이 생기지 않았던 최장 시간을 균열 수명으로 했다.Stress was applied to the aluminum alloy extrusion material through three-point bending. The stress load direction was the transverse direction (LT direction), and the load stress level was 100% of the proof stress after each artificial aging treatment. After that, two of each were immersed in a boiling chromic acid solution and visually observed at 2-hour intervals for up to 16 hours, and the longest time during which no cracks occurred was taken as the crack life.
＜도전율 측정＞＜Conductivity measurement＞
시그마 테스터를 이용하여, 알루미늄 합금 압출재의 도전율(IACS 도전율)을 측정했다. 구체적으로는, 각 알루미늄 합금 압출재에 대해, 실온 환경하에서 도전율을 각 3회 측정하고, 그 평균치를 채용했다.The conductivity (IACS conductivity) of the aluminum alloy extrusion material was measured using a Sigma tester. Specifically, for each aluminum alloy extruded material, the conductivity was measured three times each in a room temperature environment, and the average value was adopted.
표 2에 각 시험의 결과를 나타낸다. 한편, 내응력부식균열성 시험에 있어서 16시간 경과 후에도 균열이 인정되지 않았던 것은, 균열 수명의 난에 「16」이라고 기재했다.Table 2 shows the results of each test. On the other hand, in the stress corrosion cracking resistance test, for cases where cracking was not recognized even after 16 hours, “16” was written in the crack life column.
표 2의 결과로부터, 다음과 같이 고찰할 수 있다. 표 2의 시험 No. 1 및 2는, 모두 본 발명의 실시형태에서 규정하는 요건을 만족하고 있고, 균열 수명이 적어도 10시간 이상으로, 내응력부식균열성이 개선되고 있었다.From the results in Table 2, it can be considered as follows. Test No. in Table 2 1 and 2 both satisfied the requirements specified in the embodiment of the present invention, and the cracking life was at least 10 hours or more, and the stress corrosion cracking resistance was improved.
한편, 표 2의 시험 No. 3∼5는, 모두 본 발명의 실시형태에서 규정하는 요건(Cr 함유량 0.050∼0.160질량% 및 도전율 40.1∼44.3%IACS)을 만족시키고 있지 않고, 균열 수명이 10시간 미만이었다.Meanwhile, test No. 2 in Table 2. None of 3 to 5 satisfied the requirements (Cr content of 0.050 to 0.160 mass% and conductivity of 40.1 to 44.3% IACS) specified in the embodiment of the present invention, and the crack life was less than 10 hours.
본 출원은, 출원일이 2021년 6월 28일인 일본 특허출원, 특원 제2021-106946호를 기초 출원으로 하는 우선권 주장을 수반한다. 특원 제2021-106946호는 참조하는 것에 의해 본 명세서에 원용된다.This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-106946, the filing date of which is June 28, 2021. Japanese Patent Application No. 2021-106946 is incorporated herein by reference.
Claims (3)
Zn: 3.0∼6.0질량%,
Mg: 0.4∼1.4질량%,
Fe: 0.05∼0.2질량%,
Cu: 0.05∼0.4질량%,
Ti: 0.005∼0.2질량%,
Zr: 0.1∼0.3질량%,
Cr: 0.050∼0.160질량%, 및
잔부: Al 및 불가피 불순물로 이루어지고,
도전율이 40.1∼44.3%IACS인, 알루미늄 합금 압출재.Ingredients composition,
Zn: 3.0 to 6.0 mass%,
Mg: 0.4 to 1.4 mass%,
Fe: 0.05 to 0.2 mass%,
Cu: 0.05 to 0.4 mass%,
Ti: 0.005 to 0.2 mass%,
Zr: 0.1 to 0.3 mass%,
Cr: 0.050 to 0.160% by mass, and
Balance: Consisting of Al and inevitable impurities,
An aluminum alloy extrusion material with a conductivity of 40.1 to 44.3%IACS.
상기 Cr의 함유량이 0.070∼0.120질량%인, 알루미늄 합금 압출재.According to claim 1,
An aluminum alloy extruded material wherein the Cr content is 0.070 to 0.120 mass%.
Zn: 3.0∼6.0질량%,
Mg: 0.4∼1.4질량%,
Fe: 0.05∼0.2질량%,
Cu: 0.05∼0.4질량%,
Ti: 0.005∼0.2질량%,
Zr: 0.1∼0.3질량%,
Cr: 0.050∼0.160질량%, 및
잔부: Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 빌릿을 준비하는 공정과,
상기 빌릿을, 450∼550℃로 가열하는 공정과,
가열한 상기 빌릿을, 90℃/시간 이상의 평균 냉각 속도로 300℃ 이하로 냉각하는 공정과,
냉각한 상기 빌릿을, 470℃ 이상으로 재가열하여 압출 가공을 행하는 공정과,
압출 가공한 상기 빌릿을 소입하는 공정을 포함하는 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 알루미늄 합금 압출재의 제조 방법.
Ingredients composition,
Zn: 3.0 to 6.0 mass%,
Mg: 0.4 to 1.4 mass%,
Fe: 0.05 to 0.2 mass%,
Cu: 0.05 to 0.4 mass%,
Ti: 0.005 to 0.2 mass%,
Zr: 0.1 to 0.3 mass%,
Cr: 0.050 to 0.160% by mass, and
Remainder: A process of preparing a billet consisting of Al and inevitable impurities,
A process of heating the billet to 450 to 550°C,
A step of cooling the heated billet to 300°C or lower at an average cooling rate of 90°C/hour or more;
A process of reheating the cooled billet to 470°C or higher and performing extrusion processing;
A method for producing an aluminum alloy extruded material according to claim 1 or 2, comprising a step of quenching the extrusion-processed billet.
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