KR20220132546A - 알루미늄 합금, 알루미늄 합금선, 알루미늄 합금 부재 및 볼트 - Google Patents

Abstract

1.0 질량% 이상 1.8 질량% 이하의 Si와, 0.5 질량% 이상 1.2 질량% 이하의 Mg과, 0.3 질량% 이상 0.8 질량% 이하의 Fe과, 0.1 질량% 이상 0.4 질량% 이하의 Cu와, 0.2 질량% 이상 0.5 질량% 이하의 Mn과, 0 질량% 이상 0.3 질량% 이하의 Cr, 그리고 0.005 질량% 이상 0.6 질량% 이하의 Ni 및 0.005 질량% 이상 0.6 질량% 이하의 Sn 중 적어도 한쪽을 포함하고, 잔부가 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 조성을 갖는, 알루미늄 합금이 제공된다.

Description

알루미늄 합금, 알루미늄 합금선, 알루미늄 합금 부재 및 볼트

본 개시는 알루미늄 합금, 알루미늄 합금선, 알루미늄 합금 부재 및 볼트에 관한 것이다.

본 출원은 2020년 01월 30일자의 일본국 출원의 특허 출원 제2020-014172호에 기초한 우선권을 주장하며, 상기 일본국 출원에 기재된 모든 기재 내용을 원용하는 것이다.

특허문헌 1은, JIS 합금 번호 A6056의 알루미늄 합금과 동등 이상의 인장 강도를 갖는 알루미늄 합금을 개시한다. 이하, 특허문헌 1에 기재되는 알루미늄 합금을 종래의 알루미늄 합금이라고 부른다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2015-166480호 공보

본 개시의 알루미늄 합금은, 1.0 질량% 이상 1.8 질량% 이하의 Si와, 0.5 질량% 이상 1.2 질량% 이하의 Mg과, 0.3 질량% 이상 0.8 질량% 이하의 Fe과, 0.1 질량% 이상 0.4 질량% 이하의 Cu와, 0.2 질량% 이상 0.5 질량% 이하의 Mn과, 0 질량% 이상 0.3 질량% 이하의 Cr, 그리고 0.005 질량% 이상 0.6 질량% 이하의 Ni 및 0.005 질량% 이상 0.6 질량% 이하의 Sn 중 적어도 한쪽을 포함하고, 잔부가 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 조성을 구비한다.

본 개시의 알루미늄 합금선은, 본 개시의 알루미늄 합금을 포함한다.

본 개시의 알루미늄 합금 부재는, 본 개시의 알루미늄 합금을 포함하고, 450 ㎫ 이상의 인장 강도를 갖는다.

본 개시의 볼트는, 본 개시의 알루미늄 합금을 포함하고, 450 ㎫ 이상의 인장 강도와, 5% 이상의 파단 신도와, 390 ㎫ 이상의 0.2% 내력을 갖는다.

도 1은 실시형태의 알루미늄 합금선을 나타내는 사시도이다.
도 2는 실시형태의 볼트를 나타내는 사시도이다.

[본 개시가 해결하고자 하는 과제]

보다 고강도의 알루미늄 합금이 요구되고 있다.

JIS 합금 번호 A6056 등의 6000계 합금은, T6 처리 등의 열처리가 실시됨으로써 높은 강도를 갖는다. 6000계 합금은, 알루미늄 합금의 종류 중에서도, 고강도의 합금이다. 그러나, 구조 부재 등을 구성하는 알루미늄 합금에는, 추가적인 강도의 향상이 요구된다.

또한, 구조 부재 등이 제조되는 과정에서는, 통상, 전술한 열처리 뿐만 아니라, 각종 소성 가공, 예컨대 압연, 신선, 단조 등이 알루미늄 합금에 실시된다. 그 때문에, 열처리 후에 있어서 높은 강도를 갖는 것에 더하여, 제조 과정에 있어서 소성 가공성이 우수한 알루미늄 합금이 바람직하다.

그래서, 본 개시는 고강도의 알루미늄 합금 부재의 소재에 알맞은 알루미늄 합금을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다. 또한, 본 개시는 고강도의 알루미늄 합금 부재의 소재에 알맞은 알루미늄 합금선을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다. 본 개시는 고강도의 알루미늄 합금 부재, 고강도의 볼트를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

[본 개시의 효과]

본 개시의 알루미늄 합금, 및 알루미늄 합금선은, 고강도의 알루미늄 합금 부재의 소재에 알맞다. 본 개시의 알루미늄 합금 부재 및 본 개시의 볼트는, 고강도이다.

[본 개시의 실시형태의 설명]

먼저 본 개시의 실시양태를 열기하여 설명한다.

(1) 본 개시의 일양태에 따른 알루미늄 합금은, 1.0 질량% 이상 1.8 질량% 이하의 Si와, 0.5 질량% 이상 1.2 질량% 이하의 Mg과, 0.3 질량% 이상 0.8 질량% 이하의 Fe과, 0.1 질량% 이상 0.4 질량% 이하의 Cu와, 0.2 질량% 이상 0.5 질량% 이하의 Mn과, 0 질량% 이상 0.3 질량% 이하의 Cr, 그리고 0.005 질량% 이상 0.6 질량% 이하의 Ni 및 0.005 질량% 이상 0.6 질량% 이하의 Sn 중 적어도 한쪽을 포함하고, 잔부가 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 조성을 갖는다.

Ni 및 Sn은, 후술하는 바와 같이, 분산 강화에 의한 강도의 향상 효과에 기여한다고 생각된다. 본 개시의 알루미늄 합금은, 전술한 종래의 알루미늄 합금에 대하여, Ni 및 Sn 중 한쪽, 또는 양쪽을 포함한다. 그 때문에, 본 개시의 알루미늄 합금은, 상기 종래의 알루미늄 합금을 포함하는 알루미늄 합금 부재와 비교하여, 높은 강도를 갖는 알루미늄 합금 부재를 구성할 수 있다.

또한, 본 개시의 알루미늄 합금은, 알루미늄 합금 부재의 제조 과정에 있어서 소성 가공성이 우수하다. 이러한 본 개시의 알루미늄 합금은, 고강도의 알루미늄 합금 부재의 소재에 알맞다.

(2) 본 개시의 알루미늄 합금의 일례로서, 상기 Si의 함유량은 1.2 질량% 초과이고, 상기 Mg의 함유량은 0.8 질량% 초과인 형태를 들 수 있다.

상기 형태는, 시효 처리에 의해, 분산 강화제로서 기능하는 Mg₂Si가 많이 석출되기 쉽다. 따라서, 상기 형태는, 보다 고강도의 알루미늄 합금 부재를 구성할 수 있다.

(3) 본 개시의 알루미늄 합금의 일례로서, 상기 Ni 및 상기 Sn 쌍방을 포함하는 형태를 들 수 있다.

상기 형태는, Ni 및 Sn의 쌍방의 효과에 의해, 보다 고강도의 알루미늄 합금 부재를 구성할 수 있다.

(4) 본 개시의 알루미늄 합금의 일례로서, 용체화 처리와 시효 처리가 순서대로 실시된 후에 있어서, 450 ㎫ 이상의 인장 강도를 갖고, 상기 용체화 처리의 유지 온도는, 545℃ 이상 575℃ 이하의 범위에서 선택되는 온도이며, 상기 용체화 처리의 유지 시간은, 30분 이상 60분 이하의 범위에서 선택되는 시간이고, 상기 시효 처리의 유지 온도는, 160℃ 이상 180℃ 이하의 범위에서 선택되는 온도이며, 상기 시효 처리의 유지 시간은, 5시간 이상 35시간 이하의 범위에서 선택되는 시간인 형태를 들 수 있다.

상기 형태는, 전술한 종래의 알루미늄 합금을 포함하는 알루미늄 합금 부재보다 높은 강도를 갖는 알루미늄 합금 부재를 구성할 수 있다.

(5) 상기 (4)의 알루미늄 합금의 일례로서, 상기 용체화 처리와 상기 시효 처리가 순서대로 실시된 후에 있어서, 5% 이상의 파단 신도를 갖는 형태를 들 수 있다.

상기 형태는, 높은 강도와 높은 신도를 갖는 알루미늄 합금 부재를 구성할 수 있다. 또한, 시효 처리 후에 있어서, 신도가 높기 때문에, 소성 가공이 가능한 경우가 있다. 이 경우, 상기 형태는, 알루미늄 합금 부재의 제조성도 우수하다.

(6) 상기 (4) 또는 (5)의 알루미늄 합금의 일례로서, 상기 용체화 처리와 상기 시효 처리가 순서대로 실시된 후에 있어서, 390 ㎫ 이상의 0.2% 내력을 갖는 형태를 들 수 있다.

상기 형태는, 높은 강도와 높은 내력을 갖는 알루미늄 합금 부재를 구성할 수 있다.

(7) 본 개시의 일양태에 따른 알루미늄 합금선은, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 알루미늄 합금을 포함한다.

본 개시의 알루미늄 합금선은, 선형의 부분을 포함하는 알루미늄 합금 부재, 예컨대 볼트 등의 소재에 알맞다. 본 개시의 알루미늄 합금선을 이용하면, 전술한 종래의 알루미늄 합금을 포함하는 알루미늄 합금 부재와 비교하여, 높은 강도를 갖는 알루미늄 합금 부재를 구성할 수 있다.

(8) 본 개시의 알루미늄 합금선의 일례로서, 3 ㎜ 이상 15 ㎜ 이하의 선직경을 갖는 형태를 들 수 있다.

상기 형태는, 전술한 범위의 선직경을 갖는 선형의 부분을 포함하는 알루미늄 합금 부재, 예컨대 볼트 등의 소재에 알맞다.

(9) 본 개시의 일양태에 따른 알루미늄 합금 부재는, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 알루미늄 합금을 포함하고, 450 ㎫ 이상의 인장 강도를 갖는다.

본 개시의 알루미늄 합금 부재는, 전술한 종래의 알루미늄 합금을 포함하는 알루미늄 합금 부재와 비교하여, 고강도이다. 이러한 본 개시의 알루미늄 합금 부재는, 고강도의 구조 부재 등으로서 이용할 수 있다.

(10) 상기 (9)의 알루미늄 합금 부재의 일례로서, 5% 이상의 파단 신도를 갖는 것 및 390 ㎫ 이상의 0.2% 내력을 갖는 것 중 적어도 한쪽을 만족하는 형태를 들 수 있다.

상기 형태는, 높은 강도와, 높은 신도 및 높은 내력 중 적어도 한쪽을 갖는 구조 부재 등으로서 이용할 수 있다.

(11) 본 개시의 일양태에 따른 볼트는, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 알루미늄 합금을 포함하고, 450 ㎫ 이상의 인장 강도와, 5% 이상의 파단 신도와, 390 ㎫ 이상의 0.2% 내력을 갖는다.

본 개시의 볼트는, 전술한 종래의 알루미늄 합금을 포함하는 볼트와 비교하여, 높은 강도, 높은 신도, 및 높은 내력을 갖는다. 이러한 본 개시의 볼트는, 강고한 체결 구조를 구축할 수 있다. 또한, 본 개시의 볼트는, 장기간에 걸쳐, 강고한 체결 상태를 유지할 수 있다.

[본 개시의 실시형태의 상세]

이하, 적절하게, 도면을 참조하여, 본 개시의 실시형태를 구체적으로 설명한다.

[알루미늄 합금]

(조성)

실시형태의 알루미늄 합금은, 첨가 원소를 포함하며, Al(알루미늄)을 주체로 하는 합금이다. 구체적으로는, 실시형태의 알루미늄 합금은, Si(규소)와, Mg(마그네슘)과, Fe(철)과, Cu(구리)와, Mn(망간)과, Ni(니켈) 및 Sn(주석) 중 적어도 한쪽을 포함하고, 잔부가 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 조성을 구비한다. 실시형태의 알루미늄 합금은, 전술한 첨가 원소에 더하여, Cr(크롬)을 더 포함하여도 좋다.

이하, 첨가 원소마다 함유량 및 효과를 설명한다.

〈Si〉

Si의 함유량은, 1.0 질량% 이상 1.8 질량% 이하이다.

Si는, 주로, 석출 경화에 의해 알루미늄 합금을 강화한다. 자세하게는, Si는, Mg과 함께 미세한 Mg₂Si로서 모상 중에 분산되어 존재함으로써, 분산 강화제로서 기능한다. Mg₂Si는, 용체화 처리에 의해 Al에 고용한 Si가 시효 처리, 즉 인공 시효에 의해 Mg과 화합하여 이루어지는 석출물이다. Si 중, Mg₂Si를 구성하지 않는 잔부는, Al에 고용되거나, 또는 Si 단체(單體)로 석출되거나, 또는 Si 단체로 덴드라이트형으로 정출됨으로써, 알루미늄 합금을 강화한다. Si 중, 전술한 잔부는, 과잉 Si라고 불리는 경우가 있다. 또한, 상기 모상은, 주로 Al을 포함한다.

Si의 함유량이 1.0 질량% 이상인 것에 의해, 전술한 강화에 의한 강도의 향상 효과가 양호하게 얻어진다. Mg의 함유량에도 따르지만, Si의 함유량이 많을수록, 시효 처리에 의해 Mg₂Si의 함유량이 많아지기 쉽다. 그 결과, 강도가 향상하기 쉽다. 강도의 향상의 관점에서, Si의 함유량은 1.0 질량% 초과, 1.1 질량% 이상, 1.15 질량% 이상이어도 좋다. Si의 함유량이 1.2 질량% 초과이면, 강도가 더욱 높아지기 쉽다.

Si의 함유량이 1.8 질량% 이하인 것에 의해, Si를 포함하는 석출물 및 정출물이 조대해지기 어렵다. 또한, 과잉 Si가 지나치게 많지 않다. 그 때문에, 조대인 석출물 및 정출물, 및 과잉 Si의 과다에 기인하는 강도의 저하가 억제된다. 또한, 소성 가공성의 저하도 억제된다. 또한, 조대한 석출물 및 정출물이 균열의 기점이 됨으로써, 강도가 저하하기 쉬워진다. 또한, 과잉 Si가 지나치게 많으면, Si 단체가 모상의 결정의 입계에 편석한다. 이 편석 Si에 의해, 입계가 취화함으로써, 강도가 저하하기 쉬워진다. 강도의 저하를 억제하는 관점에서, Si의 함유량은 1.7 질량% 이하, 1.6 질량% 이하여도 좋다. Si의 함유량이 1.5 질량% 이하이면, 강도의 저하가 생기기 어렵다.

Si의 함유량이 1.0 질량% 초과 1.7 질량% 이하, 1.2 질량% 초과 1.5 질량% 이하이면, 전술한 강도의 저하가 억제되어, 알루미늄 합금은 높은 강도를 갖기 쉽다.

〈Mg〉

Mg의 함유량은, 0.5 질량% 이상 1.2 질량% 이하이다.

Mg은, Al에 고용됨으로써 알루미늄 합금을 강화한다. 또한, Mg은, 전술한 바와 같이 Si와 함께, 석출 경화에 의해 알루미늄 합금을 강화한다.

Mg의 함유량이 0.5 질량% 이상인 것에 의해 고용 강화 및 석출 경화에 의한 강도의 향상 효과가 양호하게 얻어진다. Mg의 함유량이 많을수록, 강도가 향상하기 쉽다. 강도의 향상의 관점에서, Mg의 함유량은 0.6 질량% 이상, 0.7 질량% 이상이어도 좋다. Mg의 함유량이 0.8 질량% 초과이면, 강도가 더욱 높아지기 쉽다.

Mg의 함유량이 1.2 질량% 이하인 것에 의해, 과잉 Si가 확실하게 생성된다. 그 때문에, 과잉 Si에 의한 강화 효과가 양호하게 얻어진다. 그 결과, 강도가 높아지기 쉽다. 또한, 내력도 높아지기 쉽다. 그 외에, 주조 시에 매크로 편석이 생기기 어렵다. 응력 부식 깨짐에 대한 내성의 저하, 소성 가공성의 저하, 및 내열성의 저하가 생기기 어렵다. 이들 효과가 양호하게 얻어지기 위해, Mg의 함유량은 1.15 질량% 이하, 1.1 질량% 이하여도 좋다. Mg의 함유량이 1.05 질량% 이하이면, 전술한 효과가 더욱 얻어지기 쉽다.

Mg의 함유량은, 0.6 질량% 이상 1.15 질량% 이하, 0.8 질량% 초과 1.05 질량% 이하이면, 강도, 내력이 향상하기 쉽다. 또한, 응력 부식 깨짐에 대한 내성, 소성 가공성, 및 내열성이 저하하기 어렵다.

〈Si 및 Mg〉

특히, Si의 함유량이 1.2 질량% 초과이며, 또한 Mg의 함유량이 0.8 질량% 초과인 경우, 전술한 바와 같이, 시효 처리에 의해 Mg₂Si가 많이 석출되기 쉽다. 그 때문에, 강도가 더욱 높아지기 쉽다. 강도의 향상의 관점에서, Si의 함유량은 1.3 질량% 이상이며, 또한 Mg의 함유량은 0.9 질량% 이상이어도 좋다. 또한, Si의 함유량은 1.35 질량% 이상이며, Mg의 함유량은 0.95 질량% 이상이어도 좋다.

〈Fe〉

Fe의 함유량은, 0.3 질량% 이상 0.8 질량% 이하이다.

Fe은, 주로, Al에 고용됨으로써 알루미늄 합금을 강화한다. 또한, Fe은, 알루미늄 합금의 결정을 미세하게 하는 것에 기여한다. 상기 결정이 미세하면, 이하의 효과 (a) 내지 (d)가 얻어진다. 그 외에, Fe은, 알루미늄 합금을 가공 경화하기 쉽게 하는 효과도 기대할 수 있다. 가공 경화에 의해, 강도, 내력이 향상하기 쉽다.

(a) 미세한 Mg₂Si가 모상에 균일적으로 분산되기 쉽다. 그 때문, 강도, 내력이 향상하기 쉽다.

(b) 결정의 입계량이 증가한다. 입계가 많으면, Si가 입계에 편석하는 것에 의한 취화가 상대적으로 작아지기 쉽다. 그 때문에, 입계의 취화에 의한 강도의 저하가 억제된다.

(c) 내열성, 내식성이 높아지기 쉽다.

(d) 소성 가공을 행하기 쉽다.

Fe의 함유량이 0.3 질량% 이상인 것에 의해, 전술한 고용 강화, 결정의 미세화 등의 효과가 양호하게 얻어진다. 결과로서, Mg₂Si가 모상 중에 석출하기 쉬운 데다가, 모상 중에 분산되어 존재하기 쉽다. 그 때문에, 석출 경화에 의한 강도의 향상 효과가 얻어지기 쉽다. Fe의 함유량이 많을수록, 강도가 향상하기 쉽다. 강도의 향상의 관점에서, Fe의 함유량은 0.35 질량% 이상, 0.4 질량% 이상이어도 좋다. Fe의 함유량이 0.45 질량% 이상이면, 강도가 더욱 높아지기 쉽다.

Fe의 함유량이 0.8 질량% 이하임으로써, Al과 Fe을 포함하는 화합물을 포함하는 정출물 및 석출물의 함유량이 적어지기 쉽다. 그 때문에, 상기 화합물에 기인하는 소성 가공성의 저하가 억제된다. 이 점에서, 알루미늄 합금 부재의 제조를 행하기 쉽다. 양호한 소성 가공성의 확보의 관점에서, Fe의 함유량은 0.7 질량% 이하, 0.6 질량% 이하여도 좋다. Fe의 함유량이 0.55 질량% 이하이면, 양호한 소성 가공성이 얻어진다.

Fe의 함유량은, 0.35 질량% 이상 0.7 질량% 이하, 0.45 질량% 이상 0.55 질량% 이하이면, 강도가 더욱 높아지기 쉽다. 또한, 양호한 소성 가공성이 얻어진다.

〈Cu〉

Cu의 함유량은, 0.1 질량% 이상 0.4 질량% 이하이다.

Cu는, 주로, 모상의 결정의 입계에 편석하는 Si의 악영향을 억제하는 것에 기여한다. 자세하게는, Cu는, 용체화 처리 및 시효 처리에 의해, 입계에 편석하는 Si와 석출물을 형성한다. 이 석출물은, 모상을 구성하는 Al의 원자 배열에 정합한 화합물이다. 그 때문에, 상기 석출물은, 입계에 악영향을 끼치기 어렵다. 편석 Si에 의한 입계의 취화가 억제됨으로써, 강도의 저하가 억제된다.

Cu의 함유량이 0.1 질량% 이상인 것에 의해, 전술한 입계의 취화가 억제된다. Cu의 함유량이 많을수록, 입계의 취화에 의한 강도의 저하가 억제되기 쉽다. 강도의 저하를 억제하는 관점에서, Cu의 함유량은 0.15 질량% 이상, 0.2 질량% 이상이어도 좋다. Cu의 함유량이 0.25 질량% 이상이면, 강도의 저하가 생기기 어렵다.

Cu의 함유량이 0.4 질량% 이하인 것에 의해, Cu를 포함하는 저융점상의 형성이 억제된다. 그 결과, 내식성의 저하, 내열성의 저하가 억제된다. 양호한 내식성 및 내열성의 확보의 관점에서, Cu의 함유량은 0.38 질량% 이하, 0.36 질량% 이하여도 좋다. Cu의 함유량은 0.35 질량% 이하이면, 양호한 내열성, 양호한 내식성이 얻어지기 쉽다.

Cu의 함유량은, 0.15 질량% 이상 0.38 질량% 이하, 0.25 질량% 이상 0.35 질량% 이하이면, 전술한 강도의 저하가 억제되기 쉽다. 또한, 양호한 내열성, 내식성이 얻어진다.

〈Mn〉

Mn의 함유량은, 0.2 질량% 이상 0.5 질량% 이하이다.

Mn의 일부는, Al에 고용됨으로써 알루미늄 합금을 강화한다. Mn의 잔부는, 알루미늄 합금의 결정을 미세로 하는 것에 기여한다. 자세하게는, Mn은, Al과 화합물을 형성한다. 이 화합물은, 상기 결정이 조대해지는 것을 억제한다. 상기 결정이 미세하면, 전술한 효과 (a) 내지 (d)가 얻어진다. 또한, Mn은, 전술한 Al과 Fe을 포함하는 화합물을 구형으로 정출시키는 것에 기여한다. 정출물이 구형이면, 소성 가공성에 악영향을 부여하기 어렵다. 이 점에서, Mn은, 소성 가공성의 향상에 기여한다.

Mn의 함유량이 0.2 질량% 이상인 것에 의해, 전술한 고용 강화, 결정의 미세화, 정출물의 구형화 등의 효과가 양호하게 얻어진다. Mn의 함유량이 많을수록, 이들 효과가 얻어지기 쉽다. 강도의 향상 등의 관점에서, Mn의 함유량은 0.22 질량% 이상, 0.24 질량% 이상이어도 좋다. Mn의 함유량이 0.25 질량% 이상이면, 상기 효과가 양호하게 얻어진다.

Mn의 함유량이 0.5 질량% 이하인 것에 의해, 전술한 Al과 Mn을 포함하는 화합물을 포함하는 정출물 및 석출물이 조대해지기 어렵다. 그 때문에, 조대한 정출물 및 석출물에 기인하는 강도의 저하, 소성 가공성의 저하가 억제된다. 또한, Mn의 함유량이 0.5 질량% 이하임으로써, 알루미늄 합금의 용탕의 고상선 온도가 지나치게 높아지지 않는다. 이 점에서, 주입 온도가 지나치게 높아지지 않는다. 그 때문에, 알루미늄 합금 부재의 제조를 행하기 쉽다. 강도의 저하의 억제, 제조성의 향상의 관점에서, Mn의 함유량은 0.45 질량% 이하, 0.4 질량% 이하여도 좋다. Mn의 함유량이 0.35 질량% 이하이면, 강도의 저하가 생기기 어렵다. 또한, 주입 온도가 지나치게 높아지지 않는다.

Mn의 함유량은, 0.22 질량% 이상 0.45 질량% 이하, 0.25 질량% 이상 0.35 질량% 이하이면, 전술한 고용 강화, 결정의 미세화 등의 효과가 양호하게 얻어진다. 또한, 강도의 저하가 생기기 어렵다. 주입 온도가 지나치게 높아지지 않는다.

〈Cr〉

Cr의 함유량은, 0% 질량 이상 0.3 질량% 이하이다.

Cr의 함유량이 0 질량%인 경우, 즉 Cr을 함유하지 않는 경우에는, 첨가 원소의 합계 함유량이 적다. 그 때문에, 첨가 원소의 합계 함유량이 많은 것에 기인하는 소성 가공성의 저하가 억제된다. 또한, 주입 온도가 지나치게 높아지지 않는다. 이들의 점에서, 알루미늄 합금 부재의 제조를 행하기 쉽다.

Cr의 함유량이 0 질량% 초과인 경우, 즉 Cr을 함유하는 경우에는, Cr은, Al을 포함하는 화합물을 형성한다. 이 Al과 Cr을 포함하는 화합물은, Mn과 마찬가지로, 알루미늄 합금의 결정을 미세하게 하는 것에 기여한다. 또한, Cr은, 내열성, 내식성을 향상시키는 효과도 있다. 결정의 미세화에 의한 강도의 향상, 내열성 및 내식성의 향상의 관점에서, Cr의 함유량은 예컨대 0.005 질량% 이상, 0.01 질량% 이상을 들 수 있다.

Cr의 함유량이 0.3 질량% 이하인 것에 의해, Mn과 마찬가지로, 전술한 Al과 Cr을 포함하는 화합물을 포함하는 정출물 및 석출물이 조대해지기 어렵다. 또한, 주입 온도가 지나치게 높아지지 않는다. 강도의 저하의 억제, 제조성의 향상의 관점에서, Cr의 함유량은 0.2 질량% 이하, 0.1 질량% 이하, 0.05 질량% 이하여도 좋다.

Cr의 함유량은, 0.005 질량% 이상 0.2 질량% 이하, 0.01 질량% 이상 0.05 질량% 이하이면, 전술한 결정의 미세화 등의 효과가 양호하게 얻어진다. 또한, 강도의 저하가 생기기 어렵다. 주입 온도가 지나치게 높아지지 않는다.

〈그 외의 원소〉

실시형태의 알루미늄 합금은, 전술한 첨가 원소에 더하여, Sr(스트론튬)을 더 포함하여도 좋다. Sr은, 주조재의 결정을 미세하게 하는 효과가 있다. 특히, Si의 존재 하에서 Sr을 포함하는 경우, Si 단체의 정출물의 사이즈를 작게 할 수 있다. 그 때문에, 압연 등의 소성 가공성이 개선된다. Sr의 함유량은, 예컨대, 0.005 질량% 이상 0.05 질량% 이하를 들 수 있다. 주조재의 미세화의 관점에서, Sr의 함유량은 0.005 질량% 이상 0.03 질량% 이하여도 좋다.

〈Ni〉

Ni의 함유량은, 0.005 질량% 이상 0.6 질량% 이하이다.

Ni은, 전술한 Mg₂Si를 미세하게 석출시키는 것에 기여한다. 또한, Ni은, 알루미늄 합금의 결정을 미세하게 하는 것에 기여한다. Mg₂Si 및 결정의 쌍방이 미세하면, Mg₂Si가 모상 중에 분산된 조직으로서, 알루미늄 합금에 있어서 단위 면적당에 존재하는 Mg₂Si의 수가 많은 조직을 얻기 쉽다. 이러한 조직은, 석출 경화에 의한 강도의 향상 효과가 양호하게 얻어진다. 따라서, 강도가 더욱 향상하기 쉽다.

Ni의 함유량이 0.005 질량% 이상인 것에 의해, 전술한 강도의 향상 효과가 얻어진다. Ni의 함유량이 0.008 질량% 이상, 0.01 질량% 이상이면, 강도가 보다 높아지기 쉽다. Ni의 함유량이 0.015 질량% 이상이면, 강도가 더욱 높아지기 쉽다.

Ni의 함유량이 0.6 질량% 이하인 것에 의해, Al과 Ni을 포함하는 화합물을 포함하는 정출물 및 석출물이 조대해지기 어렵다. 그 때문에, 조대한 정출물 및 석출물에 기인하는 강도의 저하, 소성 가공성의 저하가 억제된다. 강도의 저하의 억제의 관점에서, Ni의 함유량이 0.5 질량% 이하, 0.4 질량% 이하여도 좋다. Ni의 함유량이 0.3 질량% 이하이면, 강도의 저하가 생기기 어렵다.

Ni의 함유량은, 0.008 질량% 이상 0.5 질량% 이하, 0.015 질량% 이상 0.3 질량% 이하이면, 강도의 향상 효과가 양호하게 얻어진다.

Si의 함유량이 1.2 질량% 초과이며, 또한 Mg의 함유량이 0.8 질량% 초과인 경우, Ni의 함유량은, 0.01 질량% 이상 0.5 질량% 이하, 0.03 질량% 이상 0.3 질량% 이하이면, 강도의 향상 효과가 양호하게 얻어진다.

〈Sn〉

Sn의 함유량은, 0.005 질량% 이상 0.6 질량% 이하이다.

Sn은, 자연 시효를 지연하며, 인공 시효를 촉진하는 데 기여한다. 즉, Sn은, 시효 처리 시에 Mg₂Si의 생성을 촉진한다. 이 촉진 작용은, 이하와 같이 하여 생긴다고 생각된다. Sn은, Al에 있어서 원자 레벨의 결함인 빈 구멍을 트랩한다. 또한, Sn은 Mg을 트랩한다. Sn을 포함함으로써, Sn을 포함하지 않는 전술한 종래의 알루미늄 합금과 비교하여, 용체화 처리 후에 있어서, 상기 빈 구멍과 Mg의 짝이 많이 형성된다. 용질 원자의 확산은, 상기 빈 구멍을 통해 생긴다. 그 때문에, 상기 빈 구멍과 Mg의 짝이 많은 경우, Mg과 Al 중 Si이 반응하면, 많은 Mg₂Si가 형성된다. Mg₂Si가 양호하게 형성되기 때문에, 강도가 향상한다.

Sn의 함유량이 0.005 질량% 이상인 것에 의해, 전술한 강도의 향상 효과가 얻어진다. Sn의 함유량이 0.008 질량% 이상, 0.01 질량% 이상이면, 강도가 보다 높아지기 쉽다. Sn의 함유량이 0.015 질량% 이상이면, 강도가 더욱 높아지기 쉽다. 또한, Sn은, Ni보다 강도를 향상시키기 쉽다고 생각된다.

Sn의 함유량이 0.6 질량% 이하인 것에 의해, Sn을 포함하는 저융점상의 형성이 억제된다. 여기서, Sn을 포함하는 저융점상을 포함하는 알루미늄 합금에서는, 용체화 처리 시에 부분적인 용융이 생긴다. 부분적인 용융에 의해, 알루미늄 합금의 내부에 큰 공극이 생긴다. 큰 공극이 균열의 기점이 됨으로써, 강도가 저하한다. 상기 저융점상이 형성되기 어려움으로써, 상기 저융점 상에 기인하는 강도의 저하가 억제된다. 또한, 내식성의 저하가 억제된다. 이들 효과가 양호하게 얻어지기 위해, Sn의 함유량이 0.5 질량% 이하, 0.4 질량% 이하여도 좋다. Sn의 함유량이 0.3 질량% 이하이면, 전술한 효과가 더욱 얻어지기 쉽다.

Sn의 함유량은, 0.008 질량% 이상 0.5 질량% 이하, 0.015 질량% 이상 0.3 질량% 이하이면, 강도의 향상 효과가 양호하게 얻어진다.

Si의 함유량이 1.2 질량% 초과이며, 또한 Mg의 함유량이 0.8 질량% 초과인 경우, Sn의 함유량은, 0.01 질량% 이상 0.5 질량% 이하, 0.03 질량% 이상 0.3 질량% 이하이면, 강도의 향상 효과가 양호하게 얻어진다.

〈Ni 및 Sn〉

실시형태의 알루미늄 합금은, Ni 및 Sn 쌍방을 포함하면, Ni 및 Sn 쌍방의 효과에 의해, 강도가 더욱 높아지기 쉽다. Ni 및 Sn의 함유량은 전술한 범위에서 선택하면 좋다. 특히, Ni의 함유량 및 Sn의 함유량 쌍방이 0.03 질량% 이상 0.5 질량% 이하, 0.04 질량% 이상 0.3 질량% 이하이면, 강도의 향상 효과가 양호하게 얻어진다.

(조직)

실시형태의 알루미늄 합금은, 대표적으로는, 모상 중에 석출물이 분산된 조직을 갖는 것을 들 수 있다. 석출물은, 대표적으로는, 전술한 Mg₂Si 등의 화합물이다. 석출물 외에, 모상 중에는, 전술한 바와 같이 정출물도 존재한다. 상기 석출물이 분산된 조직은, 대표적으로는, 알루미늄 합금에 용체화 처리 및 시효 처리를 실시함으로써 얻어진다.

또한, 실시형태의 알루미늄 합금의 제조 과정에 있어서, 용체화 처리 및 시효 처리는 연속하여 행할 필요가 없다. 시효 처리는, 용체화 처리 이후에 행하면 좋다.

실시형태의 알루미늄 합금이 후술하는 실시형태의 알루미늄 합금 부재, 실시형태의 볼트 등의 소재를 구성하는 경우, 대표적으로는, 용체화 처리 및 시효 처리가 실시되고 있지 않다. 그 때문에, 실시형태의 알루미늄 합금은, 용탕을 응고시켜 이루어지는 주조 조직 또는 응고 조직, 소성 가공이 실시되어 이루어지는 가공 조직, 소성 가공재에 연화 처리가 실시되어 이루어지는 연화 조직 등을 갖는다. 주조 조직, 가공 조직, 연화 조직, 시효 처리 후의 조직 등의 조직의 판별은, 예컨대, 알루미늄 합금의 단면을 투과형 전자 현미경(TEM)에 의해 관찰함으로써 행할 수 있다. 조직의 판별은, 예컨대 Mg₂Si의 유무, 크기에 따라 행할 수 있다. 구체적으로는, 가공 조직, 연화 조직, 시효 처리 후의 조직은, Mg₂Si를 포함한다. 또한, 시효 처리 후의 조직은, 수 나노미터 오더의 Mg₂Si를 포함한다. 그러나, 가공 조직, 연화 조직은, 수 나노미터 오더의 Mg₂Si를 포함하지 않는다.

(기계적 특성)

실시형태의 알루미늄 합금은, 용체화 처리 및 시효 처리가 실시됨으로써, JIS 합금 번호 A6056, 게다가 전술한 종래의 알루미늄 합금보다 높은 강도를 갖는다. 정량적으로는, 실시형태의 알루미늄 합금의 일례는, 이하의 조건에서 용체화 처리와 시효 처리가 순서대로 실시된 후에 있어서, 450 ㎫ 이상의 인장 강도를 갖는 것을 들 수 있다.

실시형태의 알루미늄 합금의 별도예는, 이하의 조건에서 용체화 처리와 시효 처리가 순서대로 실시된 후에 있어서, 전술한 인장 강도에 더하여, 5% 이상의 파단 신도를 갖는 것을 들 수 있다.

실시형태의 알루미늄 합금의 또 다른 별도예는, 이하의 조건에서 용체화 처리와 시효 처리가 순서대로 실시된 후에 있어서, 전술한 인장 강도에 더하여, 390 ㎫ 이상의 0.2% 내력을 갖는 것을 들 수 있다.

(용체화 처리의 조건)

유지 온도는, 545℃ 이상 575℃ 이하의 범위에서 선택되는 온도이다.

유지 시간은, 30분 이상 60분 이하의 범위에서 선택되는 시간이다.

(시효 처리의 조건)

유지 온도는, 160℃ 이상 180℃ 이하의 범위에서 선택되는 온도이다.

유지 시간은, 5시간 이상 35시간 이하의 범위에서 선택되는 시간이다.

상기 용체화 처리의 조건, 및 상기 시효 처리의 조건은, 제조 과정에서 행해지는 용체화 처리 및 시효 처리를 모의한 것이다. 전술한 조건은, 유지 온도의 범위 및 유지 시간의 범위에서 선택되는 「온도와 시간의 조합」을 복수 포함한다. 실시형태의 알루미늄 합금의 일례는, 적어도 하나의 조합에 대해, 450 ㎫ 이상의 인장 강도를 갖는다. 또한, 실시형태의 알루미늄 합금의 별도예는, 적어도 하나의 조합에 대해서, 전술한 인장 강도를 갖는 것에 더하여, 5% 이상의 파단 신도 및 390 ㎫ 이상의 0.2% 내력 중 적어도 한쪽을 갖는다.

이하, 전술한 조건으로, 용체화 처리 및 시효 처리가 실시된 후의 알루미늄 합금에 대해서 설명한다.

〈인장 강도〉

인장 강도가 450 ㎫ 이상인 실시형태의 알루미늄 합금은, 전술한 종래의 알루미늄 합금보다 높은 강도를 갖는다. 강도의 향상의 관점에서, 인장 강도는 452 ㎫ 이상, 455 ㎫ 이상이 바람직하다. 조성에 따라서는, 인장 강도는 460 ㎫ 이상, 465 ㎫ 이상, 470 ㎫ 이상이다.

인장 강도의 상한은 특별히 마련하지 않는다. 신도의 저하를 억제하는 관점에서, 인장 강도는 예컨대 550 ㎫ 이하를 들 수 있다.

〈파단 신도〉

파단 신도가 5% 이상인 실시형태의 알루미늄 합금은, 높은 강도와 높은 신도를 갖는다. 또한, 신도가 높은 것에 의해, 시효 처리 후에 있어서 소성 가공이 가능한 경우가 있다. 이 경우, 알루미늄 합금 부재의 제조를 행하기 쉽다. 양호한 신도의 확보의 관점에서, 파단 신도는 8% 이상, 9% 이상이어도 좋다. 조성에 따라서는, 파단 신도는 10% 이상, 12% 이상, 15% 이상, 16% 이상이다.

파단 신도의 상한은 특별히 마련하지 않는다. 강도의 저하를 억제하는 관점에서, 파단 신도는 예컨대 40% 이하를 들 수 있다.

〈0.2% 내력〉

0.2% 내력이 390 ㎫ 이상인 실시형태의 알루미늄 합금은, 높은 강도와 높은 내력을 갖는다. 내력이 높은 것에 의해, 예컨대 응력이 완화되기 어렵다. 이러한 알루미늄 합금은, 볼트 등의 구조 부재의 소재에 알맞다. 내력의 향상의 관점에서, 0.2% 내력은 395 ㎫ 이상, 400 ㎫ 이상, 405 ㎫ 이상이어도 좋다. 조성에 따라서는, 0.2% 내력은 410 ㎫ 이상이다.

0.2% 내력의 상한은 특별히 마련하지 않는다. 신도의 저하를 억제하는 관점에서, 0.2% 내력은 예컨대 490 ㎫ 이하를 들 수 있다.

〈측정 방법〉

인장 강도, 파단 신도, 0.2% 내력은, JIS Z 2241: 2011에 준거하여 인장 시험을 행함으로써 측정한다. 전술한 용체화 처리 및 시효 처리가 실시된 알루미늄 합금으로부터, JIS Z 2241: 2011에 준거하여 측정용의 시험편을 제작한다.

(주된 효과)

실시형태의 알루미늄 합금은, 전술한 바와 같이 Ni 및 Sn 중 적어도 한쪽을 포함하는 특정한 조성을 구비하기 때문에, 고강도의 알루미늄 합금 부재를 구성할 수 있다. 이 효과를 이하의 시험예에서 구체적으로 설명한다.

[알루미늄 합금 부재]

실시형태의 알루미늄 합금은, 대표적으로는, 각종 알루미늄 합금 부재를 구성하는 재료로서 이용된다. 실시형태의 알루미늄 합금을 포함하는 알루미늄 합금 부재의 대표예로서, 적어도 일종의 소성 가공이 실시되어 이루어지는 소성 가공재를 들 수 있다. 소성 가공재는, 소성 가공이 실시되지 않은 알루미늄 합금, 대표적으로는 주조재와 비교하여, 가공 경화에 의해, 높은 강도를 갖기 쉽다. 또한, 실시형태의 알루미늄 합금은, 전술한 바와 같이 소성 가공성이 우수한 조성을 갖는다. 그 때문에, 소성 가공재의 제조를 행하기 쉽다.

소성 가공재의 구체예로서, 1차 가공재, 1차 가공재에 가공이 더 실시되어 이루어지는 2차 가공재를 들 수 있다.

1차 가공재는, 연속 주조재를 포함하는 주조재에 소성 가공이 실시되어 이루어진다.

구체예로서, 압연재, 신선재, 단조재, 압출재 등을 들 수 있다. 1차 가공재는, 대표적으로는, 2차 가공재를 제조할 때에 소재로서 이용된다. 압연재는, 선형의 것 또는 판형의 것을 들 수 있다. 선형의 압연재는, 비교적 굵은 것, 즉 봉형의 것을 포함한다. 신선재의 일례로서, 후술하는 실시형태의 알루미늄 합금선을 들 수 있다.

2차 가공재는, 대표적으로는 최종 제품이다.

2차 가공재의 제조 과정에 있어서, 1차 가공재에 실시되는 추가적인 가공은, 소성 가공, 양극 산화 처리·연마 등의 표면 처리, 절삭 등을 들 수 있다. 2차 가공재는, 예컨대, 자동차 부품, 자전거 부품 등의 각종 구조 부재에 이용된다. 자동차 부품은, 예컨대, 볼트, 스풀 밸브 등을 들 수 있다. 볼트의 제조 과정에서는, 1차 가공재인 신선재에, 헤드 가공, 전조 가공 등의 단조 가공이 실시된다. 스풀 밸브의 제조 과정에서는, 신선재에 절삭 가공이 실시된다. 자전거 부품은, 크랭크 등을 들 수 있다. 크랭크의 제조 과정에서는, 주조재에 단조 가공이 실시된다.

2차 가공재의 제조 과정에서는, 적절한 시기에 용체화 처리 및 시효 처리가 행해짐으로써, 후술하는 바와 같이 2차 가공재는 높은 인장 강도를 갖는다. 게다가, 2차 가공재는 높은 강도와, 높은 신도 및 높은 내력 중 적어도 한쪽을 갖는 경우가 있다.

〈기계적 특성〉

실시형태의 알루미늄 합금 부재로서, 실시형태의 알루미늄 합금을 포함하며, 450 ㎫ 이상의 인장 강도를 갖는 것을 들 수 있다. 인장 강도가 450 ㎫ 이상이면, 실시형태의 알루미늄 합금 부재는, 전술한 종래의 알루미늄 합금을 포함하는 알루미늄 합금 부재보다 높은 강도를 갖는다. 이러한 실시형태의 알루미늄 합금 부재는, 고강도의 구조 부재로서 이용할 수 있다. 인장 강도의 범위는, 전술한 〈인장 강도〉의 항과 동일하다.

실시형태의 알루미늄 합금 부재의 일례로서, 전술한 인장 강도를 갖는 것에 더하여, 5% 이상의 파단 신도를 갖는 것 및 390 ㎫ 이상의 0.2% 내력을 갖는 것 중 적어도 한쪽을 만족하는 것을 들 수 있다. 파단 신도가 5% 이상인 실시형태의 알루미늄 합금 부재는, 고강도이며 고인성의 구조 부재로서 이용할 수 있다. 0.2% 내력이 390 ㎫ 이상인 실시형태의 알루미늄 합금 부재는, 고강도이며 고내력의 구조 부재로서 이용할 수 있다. 내력이 높으면, 예컨대 응력이 완화되기 어렵다. 그 때문에, 고강도이며 고내력의 구조 부재는, 볼트 등의 체결 부재에 적합하게 이용할 수 있다. 파단 신도의 범위, 0.2% 내력의 범위는, 전술한 〈파단 신도〉의 항, 〈0.2% 내력〉의 항과 동일하다.

실시형태의 알루미늄 합금 부재가 450 ㎫ 이상의 인장 강도와, 5% 이상의 파단 신도와, 390 ㎫ 이상의 0.2% 내력을 가지면, 고강도, 고인성, 고내력의 구조 부재로서 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 인장 시험의 시험편은, JIS Z 2241: 2011에 준거하여, 알루미늄 합금 부재로 제작하면 좋다.

〈알루미늄 합금선재〉

이하, 도 1을 적절하게 참조하여, 실시형태의 알루미늄 합금선을 설명한다.

실시형태의 알루미늄 합금선(1)은, 실시형태의 알루미늄 합금을 포함한다. 알루미늄 합금선(1)의 대표예로서, 전술한 1차 가공재인 신선재를 들 수 있다. 이 경우, 알루미늄 합금선(1)은, 2차 가공재로서, 선형의 부분을 포함하는 알루미늄 합금 부재의 소재, 예컨대 볼트의 소재에 이용할 수 있다. 실시형태의 알루미늄 합금을 포함함으로써 2차 가공재의 제조 과정에서는, 전술한 바와 같이 단조 가공 등의 소성 가공을 행하기 쉽다.

알루미늄 합금선(1)의 형상, 크기는, 용도 등에 따라 적절하게 선택할 수 있다.

형상에 관해서, 알루미늄 합금선(1)은, 예컨대, 횡단면 형상이 원형인 환선, 횡단면 형상이 직사각형 등의 다각형인 각선, 횡단면 형상이 타원 등인 이형선 등을 들 수 있다. 여기서의 횡단면은, 알루미늄 합금선(1)을 알루미늄 합금선(1)의 축방향에 직교하는 평면으로 절단한 단면이다.

크기에 관해서, 알루미늄 합금선(1)은, 예컨대 3 ㎜ 이상 15 ㎜ 이하의 선직경(D1)을 갖는 것을 들 수 있다. 선직경(D1)이 상기 범위이면, 알루미늄 합금선(1)은, 예컨대 볼트의 소재, 스풀 밸브의 소재 등에 이용할 수 있다. 또한, 선직경(D1)이 13 ㎜ 이하, 더욱 12 ㎜ 이하인 알루미늄 합금선(1)은, 자동차 부품의 체결 등에 알맞은 사이즈를 갖는 볼트의 소재에 알맞다.

여기서의 선직경(D1)은, 이하와 같이 측정한다. 알루미늄 합금선(1)의 횡단면을 취한다. 이 횡단면에 있어서, 알루미늄 합금선(1)의 윤곽선을 내포하는 최소의 원을 취한다. 선직경(D1)은, 이 최소의 원의 직경이다. 알루미늄 합금선(1)이 환선이면, 환선의 외직경이 선직경(D1)에 상당한다.

알루미늄 합금선(1)의 길이는 특별히 따지지 않는다. 알루미늄 합금선(1)이 전술한 1차 가공재이면, 코일형으로 권취 가능한 정도인 길이, 예컨대 3 m 이상의 길이를 갖는 것을 들 수 있다. 알루미늄 합금선(1)이 전술한 2차 가공재의 소재에 이용되는 경우, 대표적으로는 소정의 길이로 절단된다. 절단편에 2차 가공이 실시된다.

또한, 알루미늄 합금선(1)의 제조 과정에 있어서 용체화 처리 및 시효 처리가 실시된 경우에는, 전술한 바와 같이 높은 강도를 갖는다. 이러한 알루미늄 합금선(1)은, 고강도의 선재로서 이용할 수 있다. 게다가, 높은 강도와, 높은 신도 및 높은 내력 중 적어도 한쪽을 갖는 경우가 있다. 알루미늄 합금선(1)의 인장 강도의 범위, 파단 신도의 범위, 0.2% 내력의 범위는, 전술한 〈기계적 특성〉의 항과 동일하다. 인장 시험의 시험편은, JIS Z 2241: 2011에 준거하여, 알루미늄 합금선(1)으로 제작하면 좋다.

〈볼트〉

이하, 도 2를 적절하게 참조하여, 실시형태의 볼트를 설명한다.

실시형태의 볼트(10)는, 실시형태의 알루미늄 합금을 포함하고, 450 ㎫ 이상의 인장 강도와, 5% 이상의 파단 신도와, 390 ㎫ 이상의 0.2% 내력을 갖는다. 이러한 실시형태의 볼트(10)는, 전술한 종래의 알루미늄 합금을 포함하는 볼트와 비교하여, 고강도이다. 그 때문에, 볼트(10)는, 강고한 체결 구조를 구축할 수 있다. 또한, 실시형태의 볼트(10)는, 높은 신도 및 높은 내력도 갖는다. 그 때문에, 볼트(10)는, 파단하기 어려운 데다가, 응력 완화하기 어렵다. 따라서, 볼트(10)는, 장기간에 걸쳐, 강고한 체결 상태를 유지할 수 있다.

볼트(10)는, 대표적으로는, 머리부(11)와, 축부(12)를 구비한다. 축부(12)는, 나사부(13)를 구비한다. 나사부(13)는, 축부(12)의 선단으로부터 축부(12)의 소정의 위치까지의 범위에 있어서, 축부(12)의 표면측의 영역에 마련된다.

볼트(10)는, 전술한 1차 가공재인 실시형태의 알루미늄 합금선(1)을 이용하여 제조하는 것을 들 수 있다. 알루미늄 합금선(1)은, 소정의 길이로 절단된다. 이 절단편에 헤드 가공 및 전조 가공 등의 단조 가공이 실시된다. 또한, 적절한 시기에 용체화 처리 및 시효 처리가 행해짐으로써, 볼트(10)가 제조된다.

볼트(10)의 형상, 크기는 적절하게 선택할 수 있다.

형상에 대해서, 도 2는 머리부(11)가 육각 기둥인 육각 볼트를 예시하지만 적절하게 변경할 수 있다.

크기에 대해서, 육각 볼트로는, 예컨대, JIS B 1180: 2014에 규정되는 「나사의 공칭 직경(d)」이 M2 내지 M12인 것을 들 수 있다.

볼트(10)의 인장 강도, 파단 신도, 및 0.2% 내력은, JIS B 1051: 2000에 준거하여, 볼트(10) 자체를 시험편으로 하는 인장 시험에 의해 측정하는 것을 들 수 있다.

볼트(10)를 구성하는 알루미늄 합금 자체의 인장 강도, 파단 신도, 및 0.2% 내력은, JIS Z 2241: 2011에 준거하여 인장 시험을 행함으로써 측정하는 것을 들 수 있다. 여기서, 전술한 바와 같이 볼트(10)의 제조 과정에서는, 단조 가공이 행해진다. 단조 가공에 의한 가공 경화에 기인하여, 볼트(10)의 강도가 향상하는 경우가 있다. 그 때문에, 상기 알루미늄 합금 자체의 인장 강도 등을 측정하는 경우에는, 시험편은, 볼트(10)의 축부(12) 중, 나사부(13)가 마련되지 않은 내부의 영역으로 제작한다. 즉, 이 시험편은, 단조 가공에 의해 실질적으로 가공 경화되지 않은 영역, 또는 가공 경화에 의한 영향이 적은 영역으로 제작한다. 구체적으로는, 축부(12)에 있어서, 나사부(13)를 포함하는 표면측의 영역이 절삭 제거된 코어부(120)로 시험편을 제작하는 것을 들 수 있다.

또한, 볼트(10)의 인장 강도의 범위, 파단 신도의 범위, 0.2% 내력의 범위는, 전술한 〈인장 강도〉의 항, 〈파단 신도〉의 항, 〈0.2% 내력〉의 항과 동일하다.

(주된 효과)

실시형태의 알루미늄 합금 부재 및 실시형태의 볼트(10)는, 450 ㎫ 이상의 인장 강도를 갖고 있으며, 고강도이다. 실시형태의 알루미늄 합금선(1)은, 예컨대, 전술한 고강도의 알루미늄 합금 부재, 볼트(10)의 소재에 적합하게 이용할 수 있다.

[알루미늄 합금의 제조 방법]

실시형태의 알루미늄 합금은, 사용형태로서, 제조 과정에 따라 구별하면, 주조재, 소성 가공재, 열처리재, 절삭 가공재, 표면 처리재 등을 들 수 있다. 이들의 사용형태를 제조하기 위한 기본적인 제조 방법으로서, 특허문헌 1에 기재되는 제조 방법을 이용할 수 있다. 즉, 실시형태의 알루미늄 합금의 제조에서는, 특허문헌 1에 기재되는 제조 방법에 비해서 제조 공정에 있어서 대폭적인 변경이 적거나 또는 실질적으로 없다. 이 점에서, 실시형태의 알루미늄 합금은, 제조성이 우수하다. 이하, 제조 방법을 간단하게 설명한다.

주조재는, 전술한 특정한 조성을 구비하는 알루미늄 합금을 포함하는 용탕을 주조하는 제1 공정을 거쳐 제조된다.

소성 가공재는, 예컨대, 전술한 주조재의 적어도 일부에, 일종 또는 복수 종의 소성 가공을 실시하는 제2 공정을 거쳐 제조된다.

열처리재는, 예컨대, 전술한 주조재, 또는 전술한 소성 가공재에, 열처리를 실시하는 제3 공정을 거쳐 제조된다. 열처리는, 예컨대, 용체화 처리 및 시효 처리를 들 수 있다. 전술한 450 ㎫ 이상의 인장 강도를 갖는 실시형태의 알루미늄 합금 부재 및 실시형태의 볼트(10)는 열처리재의 일례이다. 그 때문에, 실시형태의 알루미늄 합금 부재 및 볼트(10)의 제조 과정에서는, 열처리는 용체화 처리 및 시효 처리를 포함한다. 시효 처리는, 용체화 처리 이후의 임의의 시기에 행할 수 있다. 그 외의 열처리로서, 연화 처리 등을 들 수 있다.

절삭 가공재, 표면 처리재는, 예컨대, 전술한 주조재, 전술한 소성 가공재, 또는 전술한 열처리재에 절삭 가공, 표면 처리를 실시하는 제4 공정을 거쳐 제조된다.

따라서, 실시형태의 알루미늄 합금은, 전술한 제1 공정을 구비하는 제조 방법에 의해 제조하는 것을 들 수 있다. 또는, 실시형태의 알루미늄 합금은, 상기 제1 공정에 더하여, 전술한 제2 공정, 제3 공정, 및 제4 공정 중 적어도 하나를 구비하는 제조 방법에 의해 제조하는 것을 들 수 있다. 제조 과정은, 전술한 사용형태에 따라 선택하면 좋다.

이하, 공정마다 설명한다.

〈제1 공정: 주조〉

제1 공정에서는, 각종 주조법을 이용할 수 있다. 특히, 연속한 긴 알루미늄 합금선 등을 제조하는 경우에는, 연속 주조법을 적합하게 이용할 수 있다.

연속 주조법은, 빌릿 주조보다 빠른 응고 속도에 의해, 용탕을 응고 가능하다. 즉, 급랭 응고가 가능하다. 급랭 응고에 의해, 전술한 정출물이 조대해지기 어렵다. 또한, 주조재의 결정이 미세해지기 쉽다.

조대한 정출물이 적으면, 용체화 처리에서는, 첨가 원소가 Al에 고용하기 쉽다. 그 결과, 용체화 처리 이후에 행해지는 시효 처리에 있어서, Mg₂Si가 형성되기 쉽다. 실시형태의 알루미늄 합금에서는, 전술한 바와 같이 Sn의 작용에 의해, Mg₂Si가 보다 형성되기 쉽다. 또한, 실시형태의 알루미늄 합금에서는, 전술한 바와 같이 Ni의 작용에 의해, Mg₂Si가 미세하게 석출되기 쉽다. 주조재가 미세한 결정 조직을 가지면, 주조 이후에 있어서도 미세한 결정 조직이 얻어지기 쉽다. 실시형태의 알루미늄 합금에서는, 전술한 바와 같이 Fe, Mn, 적절한 Cr의 작용에 의해, 미세한 결정 조직이 보다 얻어지기 쉽다. 모상이 미세한 결정 조직을 가지면, 미세한 Mg₂Si는 모상에 균일적으로 분산되기 쉽다. 결과로서, 석출 경화에 의한 강도의 향상 효과가 양호하게 얻어진다.

그 외에, 연속 주조법에서는, 결정이 미세해지기 쉬운 데다가, 단위 단면적당에 포함되는 등축정의 비율이 높아지기 쉽다. 그 때문에, 주조 이후에 있어서 소성 가공을 행하기 쉽다. 또한, 소성 가공 후에 얻어지는 소성 가공재가 우수한 표면 성형을 갖기 쉽다. 또한, 연속 주조재는, 압연재, 신선재 등의 소재에 이용하면, 압연재, 신선재 등을 양산할 수 있다.

연속 주조법은, 예컨대, 벨트 앤드 휠 방식, 프로페르치 방식 등의 공지의 방법을 이용할 수 있다. 연속 주조에 있어서의 응고 속도, 즉 용탕의 냉각 속도는, 1℃/초 이상을 들 수 있다. 응고 속도가 빠를수록, 전술한 미세화 등의 효과가 얻어지기 쉽다. 응고 속도는, 2℃/초 이상, 5℃/초 이상, 8℃/초 이상, 10℃/초 이상이어도 좋다. 용탕의 전체에 있어서, 응고 속도가 1℃/초 이상이면, 용탕 전체가 균일적으로 냉각되어 바람직하다. 이 경우, 주조재의 성분이 균일적으로 되기 쉽다. 그 때문에, 균질화 처리를 생략할 수 있다. 또한, 응고 속도가 1℃/초 이상이면, 주조 방법은 연속 주조법 이외의 방법이어도 좋다.

〈제2 공정: 소성 가공〉

주조재에 실시되는 소성 가공은, 예컨대, 압연, 신선, 단조, 압출 등을 들 수 있다. 소성 가공은, 열간, 온간, 냉간 중 어느 것이나 이용할 수 있다. 하나의 소성 가공이 복수 패스의 가공을 포함하여도 좋다.

〈제3 공정: 열처리〉

여기서의 열처리에 있어서의 유지 시간은, 승온 시간을 포함하지 않는다.

《용체화 처리》

용체화 처리에 있어서, 유지 온도는 545℃ 이상 575℃ 이하에서 선택되는 온도를 들 수 있다. 유지 시간은 30분 이상 60분 이하에서 선택되는 시간을 들 수 있다. 유지 온도까지의 승온 시간은 60분 이하를 들 수 있다.

유지 온도가 545℃ 이상이면, 첨가 원소가 Al에 고용하기 쉽다. 고용의 촉진의 관점에서, 유지 온도는 550℃ 이상, 555℃ 이상, 560℃ 이상이어도 좋다.

유지 온도가 575℃ 이하이면, 결정의 입계에 편석하는 Si의 양이 적어지기 쉽다. 편석 Si의 저감의 관점에서, 유지 온도는 570℃ 이하여도 좋다.

유지 시간이 30분 이상이면, 첨가 원소가 Al에 고용하기 쉽다. 고용의 촉진의 관점에서, 유지 시간은 35분 이상, 40분 이상이어도 좋다.

유지 시간이 60분 이하이면, 결정의 입계에 편석하는 Si의 양이 적어지기 쉽다. 편석 Si의 저감의 관점에서, 유지 시간은 55분 이하, 50분 이하여도 좋다.

《시효 처리》

시효 처리에 있어서, 유지 온도는 160℃ 이상 180℃ 이하에서 선택되는 온도를 들 수 있다. 유지 시간은 5시간 이상 35시간 이하에서 선택되는 시간을 들 수 있다.

유지 온도가 160℃ 이상이면, Mg₂Si 등이 석출한다. 그 결과, 석출 경화에 의한 강도의 향상 효과가 얻어진다. 석출의 촉진의 관점에서, 유지 온도는 165℃ 이상이어도 좋다.

유지 온도가 180℃ 이하이면, 석출물이 조대해지기 어렵다. 그 결과, 조대한 석출물에 기인하는 파단이 억제된다. 이 점에서, 강도가 높아지기 쉽다. 석출물의 조대화를 억제하는 관점에서, 유지 온도는 175℃ 이하여도 좋다.

유지 시간이 5시간 이상이면, Mg₂Si 등이 석출한다. 그 결과, 전술한 바와 같이 강도의 향상 효과가 얻어진다. 석출의 촉진의 관점에서, 유지 시간은 8시간 이상, 10시간 이상이어도 좋다.

유지 시간이 35시간 이하이면, 석출물이 조대해지기 어렵다. 그 결과, 전술한 바와 같이 파단이 억제된다. 석출물의 조대화를 억제하는 관점에서, 유지 시간은 30시간 이하여도 좋다.

상기 유지 온도의 범위에 있어서 낮은 온도인 경우에는, 유지 시간이 길면, Mg₂Si 등이 석출하기 쉽다. 상기 유지 온도의 범위에 있어서 높은 온도인 경우에는, 유지 시간이 짧아도 좋다.

《연화 처리》

그 외에, 연화 처리의 조건은, 예컨대, 유지 온도가 250℃ 이상 450℃ 이하에서 선택되는 온도이며, 유지 시간이 0.5시간 이상 40시간 이하에서 선택되는 시간인 것을 들 수 있다.

〈알루미늄 합금선의 제조 방법〉

실시형태의 알루미늄 합금선은 예컨대, 이하의 제조 방법에 따라 제조하는 것을 들 수 있다. 이 제조 방법은, 전술한 제1 공정과, 전술한 제2 공정과, 상기 제2 공정으로 제조된 소성 가공재에 열처리로서 연화 처리를 실시하는 제3 공정을 구비한다.

제1 공정에 있어서의 주조는, 전술한 바와 같이 연속 주조법을 이용하면, 주조재를 양산할 수 있다. 또한, 제2 공정에 있어서, 소성 가공을 행하기 쉬운 데다가 긴 신선재 등이 얻어진다. 필요에 따라, 제2 공정 전에 주조재에 표면 절삭을 실시할 수 있다.

제2 공정에 있어서의 소성 가공은, 신선 가공을 포함한다. 또한, 제2 공정에 있어서의 소성 가공은, 신선 가공에 더하여, 압연 가공 또는 스웨이징 가공을 포함하여도 좋다.

압연 가공 또는 스웨이징 가공은, 대표적으로는, 열간 또는 온간에서 행한다. 압연 가공은, 주조에 연속하여 행하면, 압연재를 양산할 수 있다. 이 경우, 예컨대, 프로페르치식 연속 주조 압연기를 이용하는 것을 들 수 있다.

신선 가공은, 대표적으로는, 냉간에서 행한다. 필요에 따라, 신선 가공 전에 필링 가공을 행할 수 있다.

제3 공정에서의 연화 처리는, 대표적으로는, 소성 가공에 의해 도입된 변형을 제거하는 것을 목적으로 하여 행해진다. 연화 처리의 실시 시기는, 예컨대, (1) 압연 가공 또는 스웨이징 가공 후, 즉 신선 가공 전, (2) 복수 패스의 신선 가공을 행하는 경우에는 패스 사이, (3) 최종 패스 후를 들 수 있다. 연화 처리는, 상기 실시 시기 중 적어도 하나의 시기에 행한다. 연화 처리의 조건은, 전술한 《연화 처리》의 항을 참조하면 좋다.

〈알루미늄 합금 부재의 제조 방법〉

전술한 높은 인장 강도를 갖는 실시형태의 알루미늄 합금 부재는, 예컨대, 이하의 제1 제조 방법, 또는 제2 제조 방법, 또는 제3 제조 방법에 의해 제조하는 것을 들 수 있다.

제1 제조 방법은, 전술한 제1 공정과, 전술한 제2 공정과, 상기 제2 공정에서 제조된 소성 가공재에 열처리를 실시하는 제3 공정을 구비한다. 제3 공정에 있어서의 열처리는, 용체화 처리와 시효 처리를 구비한다.

제2 제조 방법은, 전술한 제1 공정과, 상기 제1 공정에서 제조된 주조재에 열처리를 실시하는 공정을 구비한다. 이 열처리는, 용체화 처리와 시효 처리를 포함한다.

제3 제조 방법은, 제1 제조 방법, 또는 제2 제조 방법에 있어서, 시효 처리 후에 소성 가공을 행하는 공정을 구비하는 것을 들 수 있다.

용체화 처리, 시효 처리의 조건은, 전술한 《용체화 처리》의 항, 《시효 처리》의 항을 참조하면 좋다.

제2 공정이 복수 종의 소성 가공을 포함하는 경우, 또는 하나의 소성 가공이 복수 패스의 소성 가공을 포함하는 경우, 용체화 처리는, 어떤 소성 가공과 다른 소성 가공 사이, 또는 패스 사이에 행하여도 좋다.

시효 처리는, 용체화 처리 후이면, 임의의 시기에 행할 수 있다. 예컨대, 시효 처리는, 용체화 처리의 직후에 행하여도 좋다. 또는, 용체화 처리와 시효 처리 사이에, 소성 가공, 절삭 가공 등의 가공이 행해져도 좋다.

실시형태의 알루미늄 합금 부재가 선형의 부분을 갖는 경우, 제1 제조 방법에 있어서의 제1 공정 및 제2 공정 대신에, 소성 가공재로서, 실시형태의 알루미늄 합금선을 이용할 수 있다.

〈볼트의 제조 방법〉

전술한 높은 인장 강도를 갖는 실시형태의 볼트는, 예컨대, 이하의 제조 방법에 의해 제조하는 것을 들 수 있다. 이 제조 방법은, 실시형태의 알루미늄 합금선을 소정의 길이로 절단하는 공정과, 절단편에 소성 가공을 실시하는 공정과, 절단편 또는 소성 가공재에 용체화 처리를 실시하는 공정과, 용체화 처리 이후에 시효 처리를 행하는 공정을 구비한다. 여기서의 소성 가공은, 헤더 가공, 전조 가공 등의 단조 가공을 들 수 있다. 시효 처리는, 예컨대 전조 가공 후에 실시한다.

[시험예 1]

표 1 내지 표 4에 나타내는 조성을 갖는 알루미늄 합금선에 대해서, 이하의 조건에서, 용체화 처리 및 시효 처리가 순서대로 실시된 후에 있어서의 인장 강도(㎫), 0.2% 내력(㎫), 파단 신도(%)을 조사하였다. 측정 결과를 표 1 내지 표 4에 나타낸다.

〈시료의 설명〉

표 1 내지 표 4에 나타내는 각 시료는, 첨가 원소로서 Si, Mg, Fe, Cu, Mn을 포함한다. 시료에 따라서는, 상기 5개의 원소에 더하여, Cr을 더 포함한다. 또는, 시료에 따라서는, 상기 5개의 원소에 더하여, Cr과 Sr을 더 포함한다. 각 원소의 함유량은, 표 1 내지 표 4에 나타내는 양(질량%)이다. 표 1 내지 표 4에 나타내는 각 시료의 조성에 있어서, 잔부는, Al 및 불가피 불순물이다. 표 1 내지 표 4에 있어서, 하이픈 「-」은, 원소를 첨가하지 않는 것을 나타낸다.

《표 1 Sn 첨가》

표 1에 나타내는 시료 No.1 내지 No.8은, 상기 원소에 더하여, Sn을 포함한다.

《표 2 Ni 첨가》

표 2에 나타내는 시료 No.11 내지 No.18은, 상기 원소에 더하여, Ni을 포함한다.

《표 3 Ni 및 Sn 첨가》

표 3에 나타내는 시료 No.21 내지 No.32는, 상기 원소에 더하여, Ni 및 Sn 쌍방을 포함한다.

《표 4 고Si 및 고Mg》

표 4에 나타내는 시료 No.41 내지 No.53은, Si의 함유량이 1.2 질량% 초과이고, Mg의 함유량이 0.8 질량% 초과이다.

시료 No.41 내지 No.46은, 상기 원소에 더하여, Sn을 포함한다.

시료 No.47 내지 No.53은, 상기 원소에 더하여, Ni을 포함한다.

이하, Ni 및 Sn 중 적어도 한쪽을 포함하는 시료 No.1 내지 No.53을 합쳐서, 특정 시료군이라고 부르는 경우가 있다.

《시료 No.101》

표 1 내지 표 4에 나타내는 시료 No.101은, 첨가 원소로서 Si, Mg, Fe, Cu, Mn, Cr을 포함하고, Ni 및 Sn 쌍방을 포함하지 않는 시료이다. 말하자면, 시료 No.101은 전술한 종래의 알루미늄 합금에 상당한다.

〈알루미늄 합금선의 제작〉

알루미늄 합금선은, 선직경 4.6 ㎜의 신선재이며, 이하와 같이 제작하였다.

순알루미늄을 용해하여, 용탕을 제작한다.

첨가 원소의 함유량이 표 1 내지 표 4에 나타내는 양(질량%)이 되도록, 첨가 원소를 상기 용탕에 더한 후, 용탕을 소정 시간 유지한다.

성분 조정된 알루미늄 합금을 포함하는 용탕에 대해서, 적절하게, 수소 가스를 제거하는 처리, 이물을 제거하는 처리를 행한다.

제작한 알루미늄 합금의 용탕을 주조한다. 주입 온도는, 730℃이다. 주조 시에 있어서의 응고 속도는 1℃/초 이상이다. 주조재는, 직경 30 ㎜φ의 둥근 막대이다.

직경 30 ㎜φ의 주조재에 표면 절삭을 실시하여, 직경 24 ㎜φ의 환봉을 제작한다.

표면 절삭된 환봉에, 온간에서 스웨이징 가공을 실시하여, 선직경 10.3 ㎜φ의 선재를 제작한다. 스웨이징 가공의 가열 온도는, 300℃이다.

스웨이징 가공이 실시된 선재에, 냉간에서 신선 가공을 실시하여, 선직경 4.6 ㎜φ의 신선재를 제작한다. 여기서는, 신선 가공 전의 선재, 선직경 8.2 ㎜φ의 중간 신선재, 선직경 6.3 ㎜φ의 중간 신선재에 각각 연화 처리를 실시하였다. 3회의 연화 처리의 조건은 모두, 유지 온도가 300℃이며, 유지 시간이 3시간이다.

얻어진 신선재의 조성은, 표 1 내지 표 4에 나타내는 조성과 동일하다. 신선재의 조성 분석에는, 공지의 방법을 이용할 수 있다. 예컨대, 에너지 분산형 X선 분석 장치 등을 이용할 수 있다.

〈열처리의 조건〉

용체화 처리의 조건은, 유지 온도가 560℃이고, 유지 시간이 45분이다. 유지 시간이 경과하였다면 수담금질을 행한다. 유지 온도까지의 승온 시간은 45분이다.

시효 처리의 조건은, 유지 온도가 160℃이고, 유지 시간이 16시간 또는 30시간이다.

또한, 각 시료는, 주조 이후, 용체화 처리까지의 동안에 균질화 처리를 행하지 않는다.

〈기계적 특성의 평가〉

인장 강도(㎫), 0.2% 내력(㎫), 및 파단 신도(%)는, 실온에서 인장 시험을 행하여 측정한다. 인장 시험은, JIS Z 2241: 2011에 준거하여 행한다. 시험편은, 전술한 선직경 4.6 ㎜의 신선재에 전술의 용체화 처리 및 시효 처리를 실시한 열처리재로 제작한다.

표 1 내지 표 4에 나타내는 바와 같이, Ni 및 Sn 중 적어도 한쪽을 포함하는 알루미늄 합금을 포함하는 특정 시료군은, Ni 및 Sn 쌍방을 포함하지 않는 시료 No.101과 비교하여, 높은 인장 강도를 갖는 것을 알 수 있다. 정량적으로는, 특정 시료군의 대부분은, 450 ㎫ 이상의 인장 강도를 갖는다. 특정 시료군 중에는, 460 ㎫ 이상, 더욱 470 ㎫ 이상의 인장 강도를 갖는 시료가 있다. 이것으로부터, Ni 및 Sn은 모두, 강도의 향상에 기여하는 것으로 나타났다.

또한, 특정 시료군은, 390 ㎫ 이상의 0.2% 내력을 갖는다. 특정 시료군 중, 대부분의 시료는, 400 ㎫ 이상의 0.2% 내력을 갖는다. 특정 시료군 중에는, 시료 No.101보다 높은 내력을 갖는 시료가 있다. 특히, 특정 시료군 중에는, 410 ㎫ 이상의 0.2% 내력을 갖는 시료가 있다. 이것으로부터, Ni 및 Sn은 모두, 내력의 향상에도 기여한다고 생각된다.

또한, 특정 시료군은, 5% 이상의 파단 신도를 갖는다. 특정 시료군 중, 대부분의 시료는, 10% 이상의 파단 신도를 갖는다. 특정 시료군 중에는, 시료 No.101보다 높은 신도를 갖는 시료가 있다. 특히, 특정 시료군 중에는, 16% 이상의 파단 신도를 갖는 시료가 있다. 이것으로부터, Ni 및 Sn은 모두, 신도의 향상에도 기여한다고 생각된다.

또한, 특정 시료군 중에는, 인장 강도, 0.2% 내력, 및 파단 신도의 전부가 시료 No.101보다 높은 시료가 있다. 이것으로부터, Si, Mg, Fe, Cu, Mn에 더하여, Ni 및 Sn 중 적어도 한쪽을 포함하는 알루미늄 합금은, 고강도, 고내력, 및 고인성인 알루미늄 합금 부재를 구성할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, Si, Mg, Fe, Cu, Mn에 더하여 Cr을 포함하는 경우, 또는 Cr과 Sr을 포함하는 경우에, Ni 및 Sn 중 적어도 한쪽을 포함하는 알루미늄 합금도, 고강도, 고내력, 및 고인성인 알루미늄 합금 부재를 구성할 수 있는 것으로 나타났다.

그 외에, 이 시험으로부터 이하의 것을 알 수 있다.

(1) 표 1에 주목한다. 여기서는, Sn의 함유량이 0.005 질량% 이상 0.30 질량% 이하의 범위에 있어서, 인장 강도 및 0.2% 내력이 보다 높은 경향이 있다고 할 수 있다.

(2) 표 2에 주목한다. 여기서는, Ni의 함유량이 0.01 질량% 초과 0.50 질량% 이하의 범위에 있어서, 인장 강도 및 0.2% 내력이 보다 높은 경향이 있다고 할 수 있다.

(3) 표 3과, 표 1 및 표 2에 있어서, Sn의 함유량, Ni의 함유량이 같은 정도인 시료끼리를 비교한다. 예컨대, 시료 No.26과 시료 No.3 및 No.14를 비교한다. 그 결과, Ni 및 Sn 쌍방을 포함하는 시료에서는, Sn 또는 Ni를 포함하는 시료와 비교하여, 인장 강도가 높은 경향이 있다고 할 수 있다. 표 3에 나타내는 특정 시료군 중, 대부분의 시료는, 460 ㎫ 이상의 인장 강도를 갖는다. 또한, 여기서는, Sn 및 Ni의 쌍방을 포함하는 경우, Sn의 함유량은 0.05 질량% 이상 0.20 질량% 이하이고, Ni의 함유량이 0.05 질량% 이상 0.30 질량% 미만인 것이 바람직하다고 할 수 있다.

(4) 표 4와, 표 1 및 표 2에 있어서, Sn의 함유량, Ni의 함유량이 같은 정도인 시료를 비교한다. 예컨대, 시료 No.43과 시료 No.4를 비교한다. 또한, 예컨대, 시료 No.48과 시료 No.13을 비교한다. 그 결과, Si 및 Mg을 비교적 많이 포함하며, Ni 또는 Sn을 포함하는 시료에서는, Si 및 Mg을 비교적 적게 포함하는 시료와 비교하여, 인장 강도가 높은 경향이 있다. 표 4에 나타내는 특정 시료군 중, 대부분의 시료는, 460 ㎫ 이상의 인장 강도를 갖는다. 이것으로부터, Ni 및 Sn 쌍방을 포함하는 것 대신에, Si 및 Mg을 많이 포함하는 것은, 강도의 향상에 기여한다고 할 수 있다.

이상의 시험 결과로부터, Ni 및 Sn 중 적어도 한쪽을 포함하는 전술한 특정 조성을 갖는 알루미늄 합금은, 용체화 처리 및 시효 처리가 실시됨으로써, 종래의 알루미늄 합금보다 높은 강도를 갖는 것으로 나타났다. 또한, 경우에 따라서는, 신도 및 내력 중 한쪽 또는 쌍방도 종래의 알루미늄 합금보다 높은 것으로 나타났다. 이러한 알루미늄 합금은, 볼트 등의 구조 부재의 소재에 알맞다고 할 수 있다.

본 발명은 이들 예시에 한정되는 것이 아니며, 청구범위에 의해 나타나며, 청구범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다. 예컨대, 시험예 1에 있어서, 첨가 원소의 종류·함유량, 용체화 처리의 조건, 시효 처리의 조건, 선직경 등을 적절하게 변경할 수 있다.

예컨대, 시험예 1에 있어서, 냉간 신선 가공에 제공하는 선재는 연속 주조 압연재여도 좋다.

1 : 알루미늄 합금선 10 : 볼트
11 : 머리부 12 : 축부
13 : 나사부 120 : 코어부
D1 : 선직경

Claims (11)

1.0 질량% 이상 1.8 질량% 이하의 Si와,
0.5 질량% 이상 1.2 질량% 이하의 Mg과,
0.3 질량% 이상 0.8 질량% 이하의 Fe과,
0.1 질량% 이상 0.4 질량% 이하의 Cu와,
0.2 질량% 이상 0.5 질량% 이하의 Mn과,
0 질량% 이상 0.3 질량% 이하의 Cr, 그리고
0.005 질량% 이상 0.6 질량% 이하의 Ni 및 0.005 질량% 이상 0.6 질량% 이하의 Sn 중 적어도 한쪽을 포함하고,
잔부가 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 조성을 갖는, 알루미늄 합금.

제1항에 있어서, 상기 Si의 함유량은 1.2 질량% 초과이고, 상기 Mg의 함유량은 0.8 질량% 초과인, 알루미늄 합금.

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 Ni 및 상기 Sn 쌍방을 포함하는, 알루미늄 합금.

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 용체화 처리와 시효 처리가 순서대로 실시된 후에 있어서, 450 ㎫ 이상의 인장 강도를 갖고,
상기 용체화 처리의 유지 온도는, 545℃ 이상 575℃ 이하의 범위에서 선택되는 온도이며, 상기 용체화 처리의 유지 시간은, 30분 이상 60분 이하의 범위에서 선택되는 시간이고,
상기 시효 처리의 유지 온도는, 160℃ 이상 180℃ 이하의 범위에서 선택되는 온도이며, 상기 시효 처리의 유지 시간은, 5시간 이상 35시간 이하의 범위에서 선택되는 시간인, 알루미늄 합금.

제4항에 있어서, 상기 용체화 처리와 상기 시효 처리가 순서대로 실시된 후에 있어서, 5% 이상의 파단 신도를 갖는, 알루미늄 합금.

제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 용체화 처리와 상기 시효 처리가 순서대로 실시된 후에 있어서, 390 ㎫ 이상의 0.2% 내력을 갖는, 알루미늄 합금.

제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금을 포함하는, 알루미늄 합금선.

제7항에 있어서, 3 ㎜ 이상 15 ㎜ 이하의 선직경을 갖는, 알루미늄 합금선.

제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금을 포함하고,
450 ㎫ 이상의 인장 강도를 갖는, 알루미늄 합금 부재.

제9항에 있어서, 5% 이상의 파단 신도를 갖는 것 및 390 ㎫ 이상의 0.2% 내력을 갖는 것 중 적어도 한쪽을 만족하는, 알루미늄 합금 부재.

제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 알루미늄 합금을 포함하고,
450 ㎫ 이상의 인장 강도와,
5% 이상의 파단 신도, 그리고
390 ㎫ 이상의 0.2% 내력을 갖는, 볼트.

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