TW201710521A - 具有陽極氧化被膜且外觀品質良好的鋁合金擠製材料及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

[課題] 目的為提供具有期望強度，而陽極氧化被膜之表面不容易產生條紋圖案之7000系鋁合金擠製材料。 [解決方法] 根據本發明，提供一種具有陽極氧化被膜且外觀品質良好的鋁合金擠製材料及其製造方法，該鋁合金擠製材料為含有，Zn：4.0質量%以上7.5質量%以下、Mg：1.0質量%以上2.2質量%以下、Fe：0.05質量%以上0.20質量%以下、Cu：0.30質量%以下、Ti：0.005質量%以上0.04質量%以下、B：0.001質量%以上0.02質量%以下、Si：0.15質量%以下、Zr：0.05質量%以下、Mn：0.05質量%以下、Cr：0.05質量%以下、V：0.05質量%以下，且為Zr、Mn、Cr、V及Ti之含量合計之[Zr+Mn+Cr+V+Ti]滿足[Zr+Mn+Cr+V+Ti]≦0.10質量%之關係，除了Zn之含量為6.0質量%以下且Mg之含量為1.2質量%以下之範圍，剩餘部份由鋁及無法避免之雜質構成，且金屬組織為再結晶組織。

Description

具有陽極氧化被膜且外觀品質良好的鋁合金擠製材料及其製造方法
本發明係關於具有陽極氧化被膜且外觀品質良好的鋁合金擠製材料及其製造方法，特別是關於陽極氧化被膜性良好之電子設備框體用鋁合金擠製材料及其製造方法。
攜帶用電腦等係年年持續地進行小型化、薄壁化及輕量化。伴隨於此而要求框體材料之薄壁化。為了能夠承受薄壁化，框體材料逐漸採用將鋁合金中強度最高之7000系鋁合金經陽極氧化被膜處理而得之擠製材料。
然而，若對於7000系鋁合金擠製材料進行陽極氧化被膜處理，會出現與擠製方向平行之條紋圖案，有美觀上之問題。該條紋圖案據認為是在擠製加工時鑄造組織沿擠製方向受伸展而成為了纖維狀(Fiber)組織者，由於陽極氧化被膜處理而凸顯出來。例如在專利文獻1中，擠製材料之金屬組織成為再結晶組織。
專利文獻1：日本特開2012-246555號公報
然而，金屬組織成為再結晶組織雖然減少了條紋圖案，但未獲得令人滿意之美觀性。本案發明者對關於條紋圖案之原因進行深入研究，而得知不僅是金屬組織之結晶形狀，結晶內部及晶粒邊界中鋁以外之元素的濃度偏析、化合物之結晶狀態及再結晶組織彼此間之粒徑的差亦有很大之影響。
鋁以外之元素為偏析之部分或有結晶物之處，相較於其他部分有較難形成陽極氧化被膜之趨勢。認為其原因為濃度偏析之影響導致電性質不相同。也就是說，包晶系元素在結晶粒內濃度增大，共晶系元素被掃出到晶粒邊界，而在結晶粒內及晶粒邊界產生濃度偏析。在擠製加工時，濃度偏析部分也與鑄造組織之結晶粒一樣地會沿擠製方向受伸展，而使Zn、Mn之主要元素之濃度偏析薄的層形成為條紋狀，陽極氧化被膜之厚度造成顏色的濃淡，據認為這是使得在陽極氧化被膜之表面看到條紋的原因。
又，除此之外也有結晶物存在，因為擠製加工伴隨使得結晶粒伸展，如此之結晶物散布於擠製方向上也成為可看到條紋之原因。
藉由擠製加工，使鑄造組織伸展成為纖維狀之組織，但此時濃度偏析部或結晶物也會伸展。據認為即使進行再結晶化，使結晶組織從纖維狀之組織成為係等軸晶之再結晶組織，仍因為留下之濃度偏析部或結晶物相仍維持著伸展後之狀態，進行陽極氧化被膜處理時可看見條紋。 此外，已知道在再結晶組織中，混雜有結晶粒徑差大之結晶之處看起來也是條紋狀。
以如上述之事情為鑑深入研究之結果，本案發明者找到具有耐力380MPa以上之高強度而且抑制濃度偏析或化合物之過剩之結晶析出及再結晶組織之結晶粒徑的差之最適當的合金組成的範圍。
本發明之目的為提供具有期望之強度而且在陽極氧化被膜之表面不容易出現條紋圖案之7000系鋁合金擠製材料。
根據本發明，提供一種具有陽極氧化被膜且外觀品質良好的鋁合金擠製材料，其含有： Zn：4.0質量%以上7.5質量%以下、 Mg：1.0質量%以上2.2質量%以下、 Fe：0.05質量%以上0.20質量%以下、 Cu：0.30質量%以下、 Ti：0.005質量%以上0.04質量%以下、 B：0.001質量%以上0.02質量%以下、 Si：0.15質量%以下、 Zr：0.05質量%以下、 Mn：0.05質量%以下、 Cr：0.05質量%以下、 V：0.05質量%以下， 且為Zr、Mn、Cr、V及Ti之含量合計之[Zr+Mn+Cr+V+Ti]滿足 [Zr+Mn+Cr+V+Ti]≦0.10質量%之關係， 除了Zn之含量為6.0質量%以下且Mg之含量為1.2質量%以下之範圍，剩餘部份由鋁及無法避免之雜質構成，且金屬組織為再結晶組織。
根據本發明之一態樣，其特徵為在上述之鋁合金擠製材料中，在陽極氧化處理面，Zn高濃度相及Zn低濃度相平行於擠製方向，且在垂直於擠製方向之方向而以層狀存在，於寬0.1mm以上3mm以下之範圍，Zn濃度差為1%以下。
根據本發明之一態樣，其特徵為在上述之鋁合金擠製材料中，陽極氧化被膜處理面之再結晶組織之結晶粒大小，按平均值計，為200μm以下，最大結晶粒大小為1mm以下。
根據本發明之一態樣，其特徵為在上述之鋁合金擠製材料中，金屬間化合物(結晶物)佔陽極氧化處理面之面積率未達2%。
根據本發明之一態樣，提供一種鋁合金擠製材料之製造方法，其特徵為將鑄造材以均質化處理之維持條件為400~560℃下，進行1~24小時處理，在擠製步驟中以擠製比超過20進行擠製加工，使擠製加工中之型材的溫度成為420℃以上的方式進行擠製，且時效處理步驟為在100~180℃處理1~30小時。
根據本發明提供具有期望之強度，而且陽極氧化被膜之表面不容易產生條紋圖案且外觀品質良好的7000系鋁合金擠製材料及其製造方法。
以下說明本發明之實施形態。
[鋁合金擠製材料] 關於本實施形態之具有陽極氧化被膜之鋁合金擠製材料其特徵為，該鋁合金擠製材料含有： Zn：4.0質量%以上7.5質量%以下、 Mg：1.0質量%以上2.2質量%以下、 Fe：0.05質量%以上0.20質量%以下、 Cu：0.30質量%以下、 Ti：0.005質量%以上0.04質量%以下、 B：0.001質量%以上0.02質量%以下、 Si：0.15質量%以下、 Zr：0.05質量%以下、 Mn：0.05質量%以下、 Cr：0.05質量%以下、 V：0.05質量%以下， 且為Zr、Mn、Cr、V及Ti之含量合計之[Zr+Mn+Cr+V+Ti]滿足 [Zr+Mn+Cr+V+Ti]≦0.10質量%之關係， 除了Zn之含量為6.0質量%以下且Mg之含量為1.2質量%以下之範圍，剩餘部份由鋁及無法避免之雜質構成，且金屬組織為再結晶組織。
由上述組成構成之鋁合金擠製材料具有期望之強度，而且具有陽極氧化被膜之表面不容易出現條紋圖案之效果。 以下針對關於本實施形態之鋁合金擠製材料之各元素進行說明。
(Zn：鋅) Zn及Mn係作為Zn-Mg相析出，貢獻於合金之高強度化。Zn之含量為4.0質量%以上時，可獲得充分之強度，Zn之含量若為7.5質量%以下，可獲得良好之耐蝕性。 關於本實施形態之鋁合金擠製材料，Zn之含量為4.0質量%以上7.5質量%以下，更宜為4.0質量%以上7.0質量%以下，進一步宜為4.0質量%以上6.0質量%以下，更進一步宜為4.0質量%以上未達5.5質量%，最理想為4.0質量%以上5.0質量%以下。
(Mg：鎂) Mg之含量若為1.0質量%以上，可獲得充分之強度，Mg之含量若為2.2質量%以下，可獲得良好之擠製加工性。 關於本實施形態之鋁合金擠製材料，Mg之含量為1.0質量%以上2.2質量%以下，更宜為1.2質量%以上2.2質量%以下，進一步宜為1.3質量%以上2.2質量%以下，更進一步宜為1.4質量%以上2.2質量%以下，最理想為1.5質量%以上2.2質量%以下。 惟，Zn含量為6.0%質量以下時，宜使Mg之含量為1.2質量%以上，Zn含量為未達5.5質量%時，宜使Mg之含量為1.6質量%以上。
(Fe：鐵) 關於本實施形態之鋁合金擠製材料係Fe之含量為0.05質量%以上0.20質量%以下。
Fe之含量若為0.05質量%以上，在均質化處理時，可使鑄造組織之大型再結晶化受到抑制。鑄塊中若有大型的結晶組織，在擠製加工時容易產生不均勻之變形，使擠製材料之尺寸難獲得指定之大小(精確度、扭曲或彎曲)。進一步地若小胚(billet)中有大型的結晶組織，在擠製後之再結晶化時，即使為等軸之再結晶組織，仍容易混雜大小不相同之再結晶粒組織。如此之組織若排列為層狀會成為色調差成為條紋狀的原因。若Fe之含量為0.20質量%以下，可使Fe與其他元素形成化合物之過剩結晶物的形成受到抑制，使條紋圖案之產生受到抑制。Fe之含量更宜為0.15質量%以下，若為此範圍內可更提高上述之效果。
(Cu：銅) 關於本實施形態之鋁合金擠製材料，Cu之含量為0.30質量%以下。Cu之含量若超過0.30質量%，陽極氧化被膜容易泛黃，此外耐蝕性也容易惡化。
此外，若Cu之含量超過0.15質量%，機械強度及耐應力腐蝕龜裂性(SCC)提高。
(Ti：鈦、B：硼) 關於本實施形態之鋁合金擠製材料，Ti之含量為0.005質量%以上0.04質量%以下。此外，關於本實施形態之鋁合金擠製材料，B之含量為0.001質量%以上0.02質量%以下。
若合金中之鑄造組織之結晶大，則擠製成形時容易產生不均勻之變形，同時也容易產生濃度偏析及再結晶組織之粒徑的不均勻化，故在鑄造之時添加Ti、B作為結晶粒之微細化劑。 只添加Ti時，會於母相中固溶，作為微細化劑之作用變小。此外，因為容易產生朝結晶內部之濃度偏析，宜將桿硬化劑(rod hardener)作為微細化劑使用並以TiB2 化合物的形式添加較為理想。另一方面，Ti或B若添加過量則會以化合物之形式過量地析出結晶，成為形成條紋圖案之原因，故有必要規定添加量之上限。
(Si：矽) 關於本實施形態之鋁合金擠製材料，Si之含量為0.15質量%以下。Si因為會與Mg形成Mg-Si系化合物而成為形成條紋圖案的原因之一，故規定其為0.15%以下較為理想。 此外，Si之含量更宜為0.1質量%以下，若Si之含量為該範圍，可更提高上述之效果。
(Zr：鋯、Mn：錳、Cr：鉻、V：釩) Zr、Mn、Cr、V因為有抑制擠製加工時之再結晶化之作用，故各別之含量宜為0.05質量%以下，更宜為0.02質量%以下。此外，此等之元素也有抑制Zn之擴散之作用。
此外，因為上述元素難以利用熱處理(HO或擠製時之鑄塊加熱、擠製加工發熱)進行擴散，容易產生濃度偏析，若超過規定範圍，會成為陽極氧化被膜處理時形成條紋圖案之原因。
此外，為Zr、Mn、Cr、V及Ti之含量合計的[Zr+Mn+Cr+V+Ti]宜滿足[Zr+Mn+Cr+V+Ti]≦0.10質量%之關係。 此等之添加量添加了超過規定範圍時，抑制再結晶化並形成非再結晶組織，或成為引起結晶粒成長之原因，進一步成為形成大型之過剩的結晶物之原因，故即使全部合計，含量宜為0.10質量%以下，更宜為0.09質量%以下，進一步宜為0.08質量%以下，更進一步宜為0.07質量%以下，最理想為0.05質量%以下。
(再結晶組織) 進行陽極氧化被膜處理時，纖維狀之組織會成為在陽極氧化被膜之表面產生條紋圖案之原因。因此，結晶組織宜為結晶粒徑齊一之再結晶組織。為了形成如此之微細的再結晶組織，會控制合金成分、鑄造HO條件、擠製條件。結晶組織之形態可藉由以氟硼酸水溶液進行被膜處理，在偏光顯微鏡下觀察之方法進行確認。
其中，因為條紋圖案會造成問題的是陽極氧化被膜面，故只要該面係再結晶即可。
(Zn之高濃度部及低濃度部之濃度差) 於陽極氧化處理面，平行於擠製方向而以層狀存在的Zn高濃度層及Zn低濃度層之寬為超過0.1mm、3mm以下之範圍內之Zn濃度差超過1%之情況，在進行陽極氧化被膜處理時，於高濃度部及低濃度部之被膜形態會產生差異，該差異容易看起來為條紋圖案。在0.1mm寬之範圍內的濃度偏析因為寬度過窄，難以辨認為條紋。此外，超過3mm之和緩的濃度偏析也不容易被辨識為條紋。
(平均再結晶組織大小200μm以下，最大結晶粒大小1mm以下) 若陽極氧化被膜處理面之再結晶組織之結晶粒大小不均勻，則於該處會產生濃度偏析，看起來為條紋圖案狀。
(結晶物之面積率未達2%) 若金屬間化合物(結晶物)佔陽極氧化處理面之面積率為2%以上，在擠製加工時結晶粒受伸展後，移動成平行於擠製方向散布之金屬間化合物(結晶物)看起來為條紋圖案狀。
關於本實施形態之鋁合金擠製材料，陽極氧化被膜性良好，宜使用作為電子設備之框體用材料。
[鋁合金擠製材料之製造方法] 此外，根據本發明提供鋁合金擠製材料之製造方法。下述之實施形態與上述實施形態基本上為同樣之組成。
關於本發明之其他實施形態之鋁合金擠製材料之製造方法係為一種具有陽極氧化被膜之鋁合金擠製材料之製造方法，該鋁合金擠製材料含有： Zn：4.0質量%以上7.5質量%以下、Mg：1.0質量%以上2.2質量%以下、Fe：0.05質量%以上0.20質量%以下、Cu：0.30質量%以下、Ti：0.005質量%以上0.04質量%以下、B：0.001質量%以上0.02質量%以下、Si：0.15質量%以下、Zr：0.05質量%以下、Mn：0.05質量%以下、Cr：0.05質量%以下、V：0.05質量%以下， 且為Zr、Mn、Cr、V及Ti之含量合計之[Zr+Mn+Cr+V+Ti]滿足 [Zr+Mn+Cr+V+Ti]≦0.10質量%之關係， 除了Zn之含量為6.0質量%以下且Mg之含量為1.2質量%以下之範圍，剩餘部份由鋁及無法避免之雜質構成，且金屬組織為再結晶組織；該製造方法係特徵為： 將鑄造材料以均質化之維持條件為400~560℃進行1~24小時處理， 在擠製步驟中以擠製比為超過20進行擠製加工，使擠製加工中之型材之溫度成為420℃以上之方式進行擠製， 且時效處理步驟為在100~180℃處理1~30小時。
(鑄造) 於鑄造步驟，準備具有上述合金組成之鋁合金熔液，進行脫渣處理或脫氣處理、過濾等公知之熔液處理。接著，藉由DC鑄造法等獲得圓柱狀之鑄塊(小胚)。
鑄造中，在將熔液加至鑄模前，宜於熔液中添加由Al-Ti-B合金構成之微細化劑(桿硬化劑)。添加至熔液中之微細化劑宜為合金組成中Ti、V不超過上述之範圍。為了使鑄造組織盡可能地均質，將熔液均質地注入鑄模中且使鑄模內之鑄造溫度均勻較理想。例如，宜使用熱頂(HOT TOP)鑄造等。
小胚徑係小，宜為直徑為14英吋以下。若小胚徑大則小胚中心部之冷卻慢，小胚中心部之組織容易大型化。鑄造組織若為大型不僅均質化處理時濃度偏析的消除變得困難，也容易使擠製加工之結晶組織的微細化不充分。
(均質化處理) 對於藉由上述之鑄造步驟獲得之小胚施以均質化處理(HO處理)。藉由均質化處理，元素之濃度偏析清除，結晶物減少。
均質化處理溫度宜在400~560℃進行1小時以上24小時以內。均質化處理之條件若為在該範圍內，可充分地進行均質化。24小時均質化處理溫度若超過560℃則使鑄塊的結晶成長，擠製加工性低落，或使擠製材料之結晶粒大型化，且同時會使再結晶組織局部地大型化，再結晶組織之粒徑差變大，使其於陽極氧化被膜時產生圖案。
均質化處理溫度更宜為540℃以下。均質化處理即使進行超過24小時，也無法期望更佳之效果，僅會增加製造成本。
為了促使濃度偏析的消除及結晶物之固溶，均質化處理宜於470℃以上進行，更宜於500℃進行均質化處理。若均質化處理後之冷卻速度慢的話，已固溶之元素容易析出，故宜以HO溫度~150℃為止之平均冷卻速度為100℃/h以上之條件進行冷卻較為理想。
(擠製加工) 擠製步驟係對於經均質化處理之小胚施以擠製加工，而製成指定之加工材。 擠製加工之擠製比宜為20以上。擠製加工之擠製比更宜為40以上。這是為了藉由使結晶延伸，讓濃度變化(若高濃度部分之間或低濃度部分之間的間隔密則濃度偏析容易改善)變得緩和，而使陽極氧化被膜後之外觀上難以產生條紋圖案。
此外，藉由使因為擠製加工條件而變化之再結晶組織的平均粒徑為200μm以下，最大結晶粒大小為1mm以下，可以抑制結晶組織差導致之條紋圖案的形成。因為以小胚溫度越低溫的條件進行擠製則擠製材料之結晶大小變得越為微細，故期望小胚溫度也考慮擠製壓力及型材溫度進行設定，宜為480℃以下。
使得模頭出口之溫度為400℃以上的方式，來決定擠製條件(小胚溫度、模頭溫度、容器溫度、擠製壓力、擠製速度等)較為理想。若擠製材料在模頭出口之溫度低，有無法獲得高強度之虞。 從模頭出來後的擠製材料係以使擠製後~200℃之溫度範圍之冷卻速度為0.3~20℃/s的方式進行冷卻。只要冷卻速度滿足該條件，可獲得高強度且可獲得良好之耐應力腐蝕龜裂性。
(時效處理) 將經擠製加工之加工材料進行時效處理。在時效處理步驟中，在保持溫度為100~180℃之條件下處理1~30小時。此外，針對時效處理，為了獲得更高強度、耐應力腐蝕龜裂性，可進行2階段之時效處理。
(陽極氧化被膜處理) 將藉由依序經鑄造步驟、均質化處理步驟、擠製步驟、時效處理步驟而獲得之擠製材料切削加工為指定之形狀後，施以陽極氧化被膜處理。陽極氧化被膜處理係以公知條件進行。
本發明之其他實施形態係提供具有陽極氧化被膜之鋁合金擠製材料之製造方法，其特徵為，於上述之鋁合金擠製材料之製造方法中，均質化處理步驟在保持溫度400℃~560℃之條件下進行，且擠製步驟係於擠製比20以上，擠製材料之模具出口溫度420℃以上，擠製後~200℃之間的冷卻速度為0.3~20℃/s之條件進行，且時效處理步驟在保持溫度100℃~180℃之條件下進行。 [實施例]
以下使用實施例來針對本發明進行說明，但本發明並非僅限定於此等之實施例。
(鋁合金試驗材料之製作) 獲得下述【表1】之實驗例A~N之成分的小胚。小胚之直徑為325mm。將此等小胚以【表2】之條件進行HO處理後，以【表2】之條件進行擠製加工。擠製加工係在小胚溫度400℃之條件進行，且以(a)為寬100mm、厚10mm之扁條(flat bar)、(b)為寬120mm、厚25mm之扁條之兩種擠製形狀進行。
接著，依照表2記載之條件進行熱處理。熱處理後A~J及L~N以T5(擠製加工後，人工時效)之條件，K以T6(熔體化處理後，人工時效)之條件進行調質。
【表1】
【表1】中，藉由交線法測定鑄造後及HO後之結晶粒大小，具有超過1mm大小之結晶粒者評為×。其中交線法係對於藉由光學顯微鏡拍攝之照片朝任意方向畫直線，令與該直線交錯之晶粒邊界數為n，將直線長度除以(n-1)，算出平均結晶粒徑之方法。
於【表2】及【表3】中記載實驗例A~N之各種測定結果及觀察結果。
【表2】
【表3】
(伸展試驗) 將擠製材料加工成為JIS 14B號試驗片，實施伸展試驗。伸展試驗中0.2%耐力≧380MPa者評為合格。
(色調與條紋圖案之觀察) 將鋁合金試驗材料之表面平面切削(拋光研磨)對應於壁厚之20%的量，並對於平面切削面實施陽極氧化被膜處理。陽極氧化被膜處理之處理條件係設為：於20℃、在15%硫酸水溶液中以1.5A/dm2 進行使被膜厚度成為約5μm。
色調係以處理前後之光澤度的保持率為40%以上，獲得L值78以上、b值1以下的情況作為基準來進行判斷。定義滿足上述值者為○，不滿足者為×。此外，對於是否有條紋圖案產生進行評價。「○」係幾乎沒有產生條紋圖案，「△」係於限定之部位觀察到細條紋圖案。「×」則為有產生粗條紋圖案。色調係以JIS Z8730之值作為基準。
(擠製材料之組織的觀察) 將鋁合金試驗材料之表面平面切削對應於壁厚之20%的量，在研磨為鏡面後於氟硼酸水溶液中進行被膜處理，藉由偏光顯微鏡觀察組織對於組織進行判定。觀察面係L-LT面(平行於擠製方向之面中寬廣的面)。
A~G、L~N係觀察其再結晶組織，縱橫比(擠製長度方向平均結晶徑/擠製直角方向平均結晶徑)為2以下之等軸晶。H~K係纖維狀之結晶組織。然而，觀察了A~E及G、M、N的再結晶組織，具有以交線法測定之結晶的平均粒徑200μm以下之均勻微細的結晶，但於F、L存在著超過1mm之大型的結晶粒。在F、L之HO後的鑄塊組織確認了結晶成長，而有此影響。
(結晶物佔有面積率) 將鋁合金試驗材料之表面平面切削對應於壁厚之20%的量，在研磨為鏡面後藉由圖像解析裝置及光學顯微鏡，測定結晶物之佔有面積。觀察面係L-LT面平行於擠製方向之面中，寬廣的面)。
(應力腐蝕龜裂試驗) 僅針對A~E、M、N，根據JIS H8711實施應力腐蝕龜裂試驗。應力腐蝕龜裂係沿擠製方向及直角方向給予對應其0.2%耐力之50%之應力。腐蝕液係3.5%NaCl，定義在25℃浸漬10分鐘後乾燥50分鐘為1個循環。進行30天的試驗，沒有龜裂之材料評為合格「○」。A、M、N在SCC試驗之結果較差，據認為是因為Cu含量少的緣故。
(元素濃度之分析) 將鋁合金試驗材料之表面平面切削3mm，於研磨後使用島津製作所製EPMA-1610，以下述條件進行元素分析。為了測量Zn之濃度，該測定中使用Zn含量不相同之標準品，預先作好Zn之檢量線，以檢量線法進行定量化。定義於線上測定而得之元素濃度值的最高值與最低值的差為濃度偏析值。
(測定條件) 加速電壓：15kV 照射電流：200nA 光束徑：1μm(最小) sweep condition：LINE x3000 (電子束掃描條件：在垂直於前進方向為3000倍(100μm左右))之範圍中，邊以線狀掃描電子束邊進行測定) 數據數量：300點 步距：10μm 長度：3000μm(3mm) 測定時間：2秒/點
圖1之(a)及(b)係將實驗例B(發明例)之結晶組織藉由偏光顯微鏡進行觀察而得者。觀察到均質之再結晶組織。
圖2係觀察實驗例B(發明例)之微觀組織而得者。得知未觀察到結晶物擴散、極端之化合物的連續性等。
圖3之(a)及(b)係將實驗例L(比較例)之試料截面之結晶組織藉由偏光顯微鏡觀察而得者。得知根據觀察處，結晶粒之大小有差異，於部分有形成大型之結晶粒。這是因為依存於HO處理之溫度條件，再結晶組織局部地大型化。
圖4係觀察實驗例H(比較例)之結晶組織而得者。得知其結晶組織纖維組織化。 圖5係觀察實驗例K(比較例)之微觀組織而得者。Fe、Cu、Mg、Cr之含量多，結晶物偏析之處因為擠製加工而伸展，可看得到為條紋狀之化合物的連續性。
圖6至圖8係(a)在陽極氧化被膜處理面之垂直於擠製加工之擠製方向之方向，長度為3mm左右進行濃度分析。(b)係同個區域之Zn元素的映射圖。 圖6係展示實驗例B(發明例)之Zn濃度分析及映射圖之圖。於3mm寬之Zn濃度偏析為1.0質量%以下。此外圖7係實驗例G(比較例)之濃度分布，圖8係展示實驗例H(比較例)之Zn濃度分布及映射圖之圖。得知為比較例之實驗例G、H於3mm寬之間的Zn濃度有產生超過1.0質量%之濃度偏析之處。此外，藉由映射圖而得知濃度偏析成為層狀。
從上述之實驗結果，可了解A~E、M、N係具有期望之強度，同時於陽極氧化被膜之表面不容易產生條紋圖案。因此，滿足此等條件之鋁合金擠製材料可理想地使用於攜帶用電腦或行動電話及智慧型手機等電子設備之框體。 其中，A~D、M、N之擠製比相較於E大，也就是加工度高，故其結果表面之均勻性較高。
針對F，因為Fe少，於HO中在鑄塊的一部分之結晶大型化，於擠製材料中，亦有一部分存在著超過1mm之結晶粒，形成了不均勻之結晶組織，故在擠製材料之陽極氧化被膜處理後產生了條紋。
針對G，係為鑄造中為結晶微細化劑之Ti及B不足，鑄造後之鑄塊組織大型化。此影響導致即使進行均質化處理，仍無法充分地消除Zn之濃度偏析，產生在超過0.1mm、3mm以下之範圍中Zn濃度差超過1%之濃度偏析，而在擠製材料之陽極氧化被膜處理後產生了條紋。
針對H、I，Zr添加量超過上限值，因為釘扎效果(pinning)導致擠製材料之結晶組織維持為纖維組織，且因為Zr而妨礙了Zn之擴散，即使進行均質化處理，仍無法充分地消除Zn之濃度偏析，而在擠製材料之陽極氧化被膜處理後產生了條紋。另外針對I，雖然Zn之含量多，因為Mg之含量低，即使為纖維組織其機械強度仍低。
針對J，也為Zr添加量、Cr添加量及Mn添加量超過上限值，因為釘扎效果導致擠製材料之結晶組織維持為纖維組織，且因為Zr而妨礙了Zn之擴散，即使進行均質化處理，仍無法充分地消除Zn之濃度偏析，產生在超過0.1mm、3mm以下之範圍中Zn濃度差超過1%之濃度偏析，而在擠製材料之陽極氧化被膜處理後產生了條紋。
此外，針對J，雖然Mg含量多，因為Zn含量低，即使為纖維組織其機械強度低。此外Mn之含量多，因為釘扎效果導致擠製材料之結晶組織維持為纖維組織，且因為Mn而妨礙了Zn之擴散，即使進行均質化處理，仍無法充分地消除Zn之濃度偏析，產生在超過0.1mm、3mm以下之範圍中Zn濃度差超過1%之濃度偏析，而在擠製材料之陽極氧化被膜處理後產生了條紋。
針對K，Fe、Cu、Mg、Cr超過本發明中規定之範圍，產生多量結晶物，擠製材料之陽極氧化被膜處理後產生了條紋。進一步地因為Cr之釘扎效果導致擠製材料之結晶組織維持為纖維組織，且因為Cr而妨礙了Zn之擴散，即使進行均質化處理，仍無法充分地消除Zn之濃度偏析，產生在超過0.1mm、3mm以下之範圍中Zn濃度差超過1%之濃度偏析，而在擠製材料之陽極氧化被膜處理後產生了條紋。此外，Cu超過本發明中規定之範圍，使L、b值成為規定值之外。
針對L，因為HO溫度超過上限溫度，鑄塊之結晶組織成長，其影響使得即使在擠製材料之結晶組織中亦有一部分產生超過1mm之結晶粒，擠製材料之結晶粒大小不均勻，故陽極氧化被膜處理後產生了條紋。
【圖1】(a)(b)以偏光顯微鏡拍攝實驗例B之結晶組織所得之照片。 【圖2】拍攝實驗例B之微觀組織所得之照片。 【圖3】(a)(b)以偏光顯微鏡拍攝實驗例L之結晶組織所得之照片。 【圖4】以偏光顯微鏡拍攝實驗例H之結晶組織所得之照片。 【圖5】拍攝實驗例K之微觀組織所得之照片。 【圖6】(a)展示實驗例B之濃度分析的圖及(b)輿圖(mapping)。 【圖7】展示實驗例G之濃度分析的圖 【圖8】(a)展示實驗例H之濃度分析的圖及(b)輿圖。
無

Claims (7)

  1. 一種具有陽極氧化被膜且外觀品質良好的鋁合金擠製材料，其含有： Zn：4.0質量%以上7.5質量%以下、 Mg：1.0質量%以上2.2質量%以下、 Fe：0.05質量%以上0.20質量%以下、 Cu：0.30質量%以下、 Ti：0.005質量%以上0.04質量%以下、 B：0.001質量%以上0.02質量%以下、 Si：0.15質量%以下、 Zr：0.05質量%以下、 Mn：0.05質量%以下、 Cr：0.05質量%以下、 V：0.05質量%以下， 且為Zr、Mn、Cr、V及Ti之含量合計之[Zr+Mn+Cr+V+Ti]滿足 [Zr+Mn+Cr+V+Ti]≦0.10質量%之關係， 除了Zn之含量為6.0質量%以下且Mg之含量為1.2質量%以下之範圍，剩餘部份由鋁及無法避免之雜質構成，且金屬組織為再結晶組織。
  2. 如申請專利範圍第1項之具有陽極氧化被膜且外觀品質良好的鋁合金擠製材料，其中，Zn之含量為4.0質量%以上未達5.5質量%。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之具有陽極氧化被膜且外觀品質良好的鋁合金擠製材料，其中，Mg之含量為1.0質量%以上1.6質量%以下。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之具有陽極氧化被膜且外觀品質良好的鋁合金擠製材料，其中，在陽極氧化處理面，Zn高濃度相及Zn低濃度相平行於擠製方向，且在垂直於擠製方向之方向而以層狀存在，於寬0.1mm以上3mm以下之範圍，Zn濃度差為1%以下。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之具有陽極氧化被膜且外觀品質良好的鋁合金擠製材料，其中，陽極氧化被膜處理面之再結晶組織之結晶粒大小，按平均值計，為200μm以下，最大結晶粒大小為1mm以下。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之具有陽極氧化被膜且外觀品質良好的鋁合金擠製材料，其中，結晶物佔陽極氧化處理面之面積率未達2%。
  7. 一種如申請專利範圍第1至6項中任一項之具有陽極氧化被膜且外觀品質良好的鋁合金擠製材料之製造方法，其特徵為： 將鑄造材料以均質化處理之維持條件為400~560℃，進行1~24小時處理， 在擠製步驟中以擠製比超過20進行擠製加工，使擠製加工中的型材之溫度成為420℃以上的方式進行擠製， 且時效處理步驟係在100~180℃處理1~30小時。
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