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1、(10)申请公布号 CN 102952974 A (43)申请公布日 2013.03.06 CN 102952974 A *CN102952974A* (21)申请号 201110244319.5 (22)申请日 2011.08.22 C22C 21/02(2006.01) (71)申请人 爱信轻金属株式会社 地址 日本国富山县 (72)发明人 柴田果林 (74)专利代理机构 北京三幸商标专利事务所 11216 代理人 刘激扬 (54) 发明名称 耐磨损性、 敛缝性和疲劳强度优良的铝合金 (57) 摘要 本发明涉及一种耐磨损性、 敛缝性和疲劳强 度优良的铝合金。本发明的目的在于提供耐磨损 性优。
2、良、 且谋求敛缝性的改善和疲劳强度的改善 这两个相互对立的品质并存的铝合金。该铝合金 的特征在于， 其包含 Si ： 3.0 6.0 质量 ； Mg ： 0.2 0.45 质量 ； Cu ： 0.1 0.5 质量 ； Fe ： 0.01 0.5 质量 ； Ti ： 0.01 0.1 质量和从 Mn、 Cr、 Zr、 V 中选出的一种以上共计 0.01 1.0 质量， 剩余部分为 Al 和不可避免的杂质。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 1/1 。
3、页 2 1.一种耐磨损性、 敛缝性和疲劳强度优良的铝合金， 其特征在于， 其包含Si ： 3.06.0 质量； Mg ： 0.2 0.45 质量； Cu ： 0.1 0.5 质量； Fe ： 0.01 0.5 质量； Ti ： 0.01 0.1 质量和从 Mn、 Cr、 Zr、 V 中选出的一种以上的元素共计 0.01 1.0 质量， 剩余部分 为 Al 和不可避免的杂质。 2. 根据权利要求 1 所述的耐磨损性、 敛缝性和疲劳强度优良的铝合金， 其特征在于， 上 述 Mn、 Cr、 Zr、 V 中的 V 的含量在 0.01 0.5 质量的范围内。 权 利 要 求 书 CN 102952974。
4、 A 2 1/5 页 3 耐磨损性、 敛缝性和疲劳强度优良的铝合金 技术领域 0001 本发明涉及耐磨损性优良、 且敛缝性和疲劳强度优良的铝合金以及采用它的挤压 件。 背景技术 0002 通过在铝合金中添加 Si， 使 Si 晶粒在金属组织中析出， 谋求耐磨损性的提高的技 术是公知的。 0003 但是， 比如在汽车领域中， 用于防抱死制动系统的促动器主体部件 ( 在下面简称 为 ABS 主体 ) 等， 其内置有活塞或者阀部件， 故要求对活塞的滑动或阀的开闭具有耐磨损 性。 另一方面， 在组装这些部件之后， 为了将内部流体密封， 必须要求有敛缝密封件等， 要求 优良的敛缝性的同时能确保耐压性尽可。
5、能高的疲劳强度。 0004 比如， 在专利文献 1 中公开有下述的铝合金， 在该铝合金中包含 Si ： 3.0 6.0 质 量和 Mg ： 0.4 1.0 质量， 由此维持耐磨损性的同时确保较高的强度， 但是具有改善敛 缝性的余地。 0005 针对添加 Si 和 Mg 的铝合金进行调查， 其结果， 专利文献 2 公开了一种铝合金， 其 特征在于添加 Si ： 1.5 12.0 质量， Mg ： 0.5 6.0 质量， 但是其目的是为了提高以 Si 为起点的切削切断性， 因为还包含 0.5 质量以上的 Mg， 因此敛缝性差。 0006 在先技术文献 0007 专利文献 0008 专利文献 1 ：。
6、 日本第 3654695 号发明专利公报 0009 专利文献 2 ： 日本第 3107517 号发明专利公报 发明内容 0010 本发明的目的在于提供一种谋求耐磨损性优良且敛缝性的改善和疲劳强度的改 善这两个相互对立的品质并存的铝合金。 0011 本发明的铝合金的特征在于， 其包含 Si ： 3.0 6.0 质量 ； Mg ： 0.2 0.45 质 量 ； Cu ： 0.1 0.5 质量 ； Fe ： 0.01 0.5 质量 ； Ti ： 0.01 0.1 质量和从 Mn、 Cr、 Zr、 V中选出的一种以上的元素共计0.011.0质量， 剩余部分为Al和不可避免的杂质。 0012 本发明的铝。
7、合金的特征在于下述的方面。 0013 通过添加 3.0 6.0 质量的 Si 成分， 确保耐磨损性， 同时通过添加 0.2 0.45 质量的 Mg 成分， 借助添加的 Si 成分的一部分和 Mg 成分的 Mg2Si 的析出效果， 谋求强度 的提高。 0014 但是， 仅如此的话， 具有会在采用敛缝的塑性加工时容易发生微小裂缝的问题。 0015 于是， 本发明通过添加共计 0.01 1.0 质量的 Mn、 Cr、 Zr、 V 中的一种以上的元 素， 能抑制裂缝的发生。 0016 另外， 对于 Mn、 Cr、 Zr、 V 中的任意一种均可以认定在敛缝时具有抑制微小裂缝发 说 明 书 CN 1029。
8、52974 A 3 2/5 页 4 生的效果， 但是表现出特别显著效果的是 V 成分。 0017 于是， 在上述 Mn、 Cr、 Zr、 V 的成分的总计中， 优选 V 的含量可在 0.01 0.5 质量 的范围内。 0018 另外， 通过添加这些微量成分， 添加 0.1 0.5 质量的 Cu 成分， 能在敛缝时抑制 微小裂缝发生的同时， 提高疲劳强度。 0019 由于本发明的铝合金在确保耐磨损性的同时， 能谋求优良的敛缝性和较高的疲劳 强度这二者并存， 故采用该合金制造挤压件， 可用于 ABS 主体部件这样的将工作流体密封 的自动部件， 或可用于要求确保较高的疲劳强度且优良的敛缝性的各种部件。
9、。 附图说明 0020 图 1 表示评价所采用的铝合金的化学成分表 ； 0021 图 2 表示用于评价的坯锭 (billet) 的均质化处理条件和挤压件的制造条件 ； 0022 图 3 表示品质的评价结果。 具体实施方式 0023 说明本发明的铝合金的成分的选定理由。 0024 (Si、 Mg) 0025 如果在铝合金中添加Si成分和Mg成分， 则通过析出一部分Mg2Si而产生的时效硬 化， 提高挤压件的强度， 过剩的 Si 成分作为 Si 晶粒而析出到金属组织中， 获得耐磨损性。 0026 下面， 全部按照质量而进行说明。 0027 如果 Si 成分添加不超过 3.0， 则耐磨损性不充分， 。
10、每次少量增加 Si 成分的添加 量的实验结果是， 从 5.0附近开始耐磨损性的上升曲线平缓， 在 6.0趋于基本平衡。 0028 因此， Si 成分的范围优选为 3.0 6.0的范围内。 0029 为了进一步使强度和耐磨损性稳定， 也可将 Si 成分范围控制在 4.1 5.1的范 围内。 0030 如上所述， Mg 成分对挤压件的强度具有影响， 但是如果添加量多， 则材料的粘性降 低， 挤压性也降低。 0031 因此， Mg 成分优选为 0.2 0.45的范围内。 0032 为了在该场合也使强度和耐磨损性稳定， 也可将Mg成分控制在0.30.45的范 围内。 0033 (Cu) 0034 Cu。
11、 成分由于固溶效果， 在有助于疲劳强度提高的同时， 在规定范围内也提高切削 性。 0035 Cu 成分可在 0.1 0.5的范围内。 0036 如果 Cu 成分不足 0.1， 则疲劳强度不充分， 如果超过 0.5， 则局部电位差会导 致一般耐腐蚀性降低。 0037 于是， 在抑制电位差腐蚀的原因这一点上， 理想方式优选为 Cu 成分范围控制在 0.1 0.3。 0038 (Fe) 说 明 书 CN 102952974 A 4 3/5 页 5 0039 Fe 成分容易分散析出到晶粒间， 有助于切削性的提高， 但是如果 Fe 成分多， 则敛 缝性下降。 0040 因此， Fe 成分可在 0.01 。
12、0.5的范围内。 0041 (Ti) 0042 Ti 成分在铝合金的坯锭铸造时， 具有晶粒的细微化效果， 一般按照在 0.01 0.1的范围内添加。 0043 (Mn、 Cr、 Zr、 V) 0044 通过微量的添加， 这些成分具有抑制挤压件的表面的再结晶， 抑制敛缝时的微小 裂缝的发生的效果。 0045 对于它们的成分的总计值， 按照在 0.1 1.0的范围内添加。 0046 特别是V成分的添加效果优良， 优选为V成分按照在0.010.5的范围内添加。 0047 特别是优选为 V 成分的范围为 0.01 0.1。 0048 接着， 铸造图 1 表所示的合金组成的坯锭 (8 英寸 )， 在 4。
13、60 590的温度下， 进 行 6 个小时的均质化处理。 0049 作为挤压条件， 将坯锭额外加热到450510， 挤压加工40mm100mm的矩形截 面的挤压件， 按原样在挤压后， 马上以 70 /min 以上的冷却速度进行铸模端淬火处理。 0050 已获得的挤压件在 160 195的温度下， 进行 2 8 小时的人工时效处理。 0051 具体处理条件在图 2 的表中表示。 0052 下面对品质评价项目和其评价方法进行说明。 0053 ( 拉伸强度、 屈服强度、 延伸率、 硬度 ) 0054 对于拉伸强度、 屈服强度和延伸率， 将按照上述方式获得的挤压件切出 JIS-13B 号拉伸试验片， 。
14、实施符合 JIS-Z2241 的拉伸试验。 0055 在这里， JIS 表示日本工业规格。 0056 对于硬度， 通过B一硬度计， 按照JIS-Z2245测定挤压件的表 面硬度。 0057 ( 疲劳强度 ) 0058 根据 JIS-Z2274， 将挤压件制作 JIS-1 号 (1-8) 旋转弯曲疲劳试验片， 采用符合 JIS 规格的小野式旋转弯曲疲劳试验机。 0059 ( 敛缝性 ) 0060 将挤压件沿挤压方向采取直径14mm高度21mm的试验片， 沿轴向进行冷镦冲压， 计算在侧面产生微小裂纹的极限镦锻率。 0061 极限镦锻率通过下述式计算。 0062 hc (h0-hc)/h0100 0。
15、063 hc ： 极限镦锻率 ( )， h0 ： 试验片的原始高度， hc ： 裂纹发生时 1 的试验片的高 度。 0064 对于试验条件， 在室温下， 压缩速度为 10mm/s， 试验机采用 25 吨的自动绘图仪。 0065 ( 耐磨损性 ) 0066 在耐磨损性的评价中， 对在下述条件下实施的结果进行比较。 0067 采用摩擦磨损试验机 ( 株 ) 制 EFM-III-F 形 )。 说 明 书 CN 102952974 A 5 4/5 页 6 0068 在试验方法中， 将两个不同圆筒试样(销与试验盘)在中心线上一致地旋转， 对销 施加一定负荷， 将试样按压于销上， 由此， 产生摩擦磨损。 。
16、0069 销为直径 5mm 高度 8mm 的 SCr20( 渗碳淬火 ) 件。 0070 试验盘通过挤压件切出， 按照直径60mm高度5mm， 面粗糙度在1.6Z以下， 平面度 在 0.01 以下的条件加工。 0071 润滑液采用制动流体， 转数为 160rpm， 试验时间为 50hr， 加压荷载为 20MPa。 0072 磨损量通过粗糙度测定机， 测定试验盘的磨损部。 0073 ( 表面再结晶深度 ) 0074 从挤压件的表面部切出试样， 对其剖面进行镜面精研磨， 然后进行蚀刻处理， 通过 50 倍的光学显微镜像测定再结晶的部分的平均深度。 0075 评价结果在图 3 的表中给出。 0076。
17、 在表中， 高过目标值的记为 “” 。 0077 在这里， 疲劳强度的目标在 110MPa 以上的理由如下。 0078 在比如， ABS 主体部件等中， 为了耐受施加于泵部、 塞部等上的较高液压， 设定考 虑了疲劳强度的泵部、 塞部的壁厚， 但是， 为了谋求 ABS 主体的轻质化， 疲劳强度优选为 110MPa 以上。 0079 将敛缝性以极限镦锻率计设定为 33以上， 是由于如果采用极限镦锻率不足 33的材料， 则容易在将部件组装于 ABS 主体中时的球状敛缝部产生裂纹。 0080 耐磨损性设定为 10m 以下是由于将对滑动部件的磨损量抑制在较小程度。 0081 另外， 确定表面再结晶深度、。
18、 机械特性的目标值在于下述的理由。 0082 该理由是指对 ABS 主体用的挤压件进行规定的孔加工， 将部件组装于该孔加工 部， 如果在敛缝密封时挤压件的表面部的再结晶层的厚度(深度)大， 则在敛缝部表面上容 易产生褶皱或裂纹 ； 对于机械特性， 考虑将 ABS 部件等安装于车体上时的强度、 耐久性等， 确定目标值。 0083 ( 考察 ) 0084 合金 No.1 9 为本发明合金的实施例， 由于合金成分范围在规定的范围， 故全部 的品质项目是达标的。 0085 另外， 在图 1 的表中， 各成分的值在目标的范围内的表示为 “” ， 以便容易考察。 0086 特别是， 总计按照 0.1 1.。
19、0添加 Mn、 Cr、 Zr、 V， 由此抑制敛缝时的微小裂缝发 生， 疲劳强度提高。 0087 由此， 敛缝部的耐压性提高。 0088 对于 Mn、 Cr、 Zr、 V 中的 V 如实施例 1 3 所示可知， 通过相对微量的添加， 敛缝性 被改善。 0089 为了减少表面再结晶深度， 根据实施例 4 6 的结果推断 Zr 的添加是有效的。 0090 另外， 在该实施例 4 6 中， 不但添加 Mn、 Cr， 而且微量添加 Zr、 V， 由此表面再结晶 深度小， 疲劳强度的提高效果明显。 0091 在比较例 10 中， Cu 为 0.01， 在 0.1以下， 在比较例 11 中， 没有添加 Mn、 Cr、 Zr、 V 中的任意一个， 因此疲劳强度未达到目标。 0092 在比较例 12 中， Mg 为 0.61， 超过 0.45， Cu 为 1.01， 超过 0.5， 因此拉伸强 说 明 书 CN 102952974 A 6 5/5 页 7 度高， 但敛缝性差。 0093 在比较例 13 中， 由于 Si 为 0.72， 大大低于 3.0， 因此耐磨损性差。 说 明 书 CN 102952974 A 7 1/2 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 102952974 A 8 2/2 页 9 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102952974 A 9 。