アルミニウム熱間鍛造品およびその製造方法
【課題】耐食性および腐食疲労強度に優れたアルミニウム熱間鍛造品を製造する。
【解決手段】アルミニウム熱間鍛造品の製造方法は、Ｓｉ：０．６〜１．５質量％およびＭｇ：０．８〜１．５質量％を含み、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成された基材を熱間鍛造し、この基材の表面に２〜５０ｇ／ｍ2のＺｎを付与した後、５００〜５８０℃で５〜１８０分保持する溶体化処理を施し、さらに２５０℃までは１０℃／秒以上の冷却速度で冷却する焼入処理を施すことを特徴とする。
【解決手段】アルミニウム熱間鍛造品の製造方法は、Ｓｉ：０．６〜１．５質量％およびＭｇ：０．８〜１．５質量％を含み、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成された基材を熱間鍛造し、この基材の表面に２〜５０ｇ／ｍ2のＺｎを付与した後、５００〜５８０℃で５〜１８０分保持する溶体化処理を施し、さらに２５０℃までは１０℃／秒以上の冷却速度で冷却する焼入処理を施すことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アルミニウム熱間鍛造品、特に耐食性および腐食疲労強度に優れたアルミニウム熱間鍛造品およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用部品において燃費向上面からの要請や高機能化に伴う電装部品の増加による車体重量の増加を抑制する目的で、車体構造部品の軽量化が強く求められている。このため、材料のアルミニウム化が急速に進んでおり、特にサスペンション部品においてはアルミニウム鍛造部品、押出部品の採用が増加している。
【０００３】
これらのサスペンション部品に用いられるアルミニウム合金としては、優れた強度を有する点でＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金が多く用いられ、軽量化を図るために高強度、高耐食性が要求され、組成、熱間鍛造条件、熱処理、表面処理等に関する種々の提案がなされている（特許文献１，２）。
【０００４】
特許文献１に記載されたアルミニウム合金は、高度向上を目的としてＴｉ等の微量元素を添加した合金である。
【０００５】
特許文献２に記載されたアルミニウム鍛造部品は、合金組成を規定するとともに、鍛造条件、溶体化処理条件および時効条件を規定することにより機械的性質の向上を図ったものである。
【０００６】
特許文献３に記載されたＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金材は、耐糸錆性を向上させるために行うリン酸亜鉛処理において、リン酸亜鉛処理性を改善するためのジンケート皮膜の組成を規定したものである。
【０００７】
特許文献４に記載されたアルミニウム合金板は、耐糸錆性を向上させるために行うリン酸亜鉛処理においてリン酸亜鉛の付着量を規定したものである。
【０００８】
特許文献５に記載されたアルミニウム板は、耐糸錆性の向上を目的として、Ｚｎ系めっきまたはＦｅ系めっきを施した後に加熱し、めっき層にアルミニウムを拡散させたものである。
【特許文献１】特開昭６３−１０３０４６号公報
【特許文献２】特開２００２−３４８６３０号公報
【特許文献３】特開２０００−１１９７８５号公報
【特許文献４】特開２０００−３１３９３２号公報
【特許文献５】特開平５−７８８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般に、６０００系合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金）は７０００系合金や２０００系合金と比較すると耐食性が優れているとされているが、高強度を指向すると粒界割れによる延性低下や腐食環境における粒界腐食の問題が顕在化し、特にサスペンション部品のような強度、疲労強度、耐食性が同時に要求される部品では特性劣化が重大な問題となる。特許文献１、２に記載された組成限定や熱処理では、上述した特性劣化に十分に対処することができない。
【００１０】
また、特許文献３〜５に記載された表面処理では、サスペンション部品のような構造部材における腐食疲労強度、耐候性、耐食性を確保するのに十分ではない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述した技術背景に鑑み、耐食性および腐食疲労強度に優れたアルミニウム熱間鍛造品およびその製造方法の提供を目的とする。
【００１２】
即ち、本発明のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法は、下記［１］〜［８］に記載の構成を有する。
【００１３】
［１］ Ｓｉ：０．６〜１．５質量％およびＭｇ：０．８〜１．５質量％を含み、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成された基材を熱間鍛造し、この基材の表面に２〜５０ｇ／ｍ2のＺｎを付与した後、５００〜５８０℃で５〜１８０分保持する溶体化処理を施し、さらに２５０℃までは１０℃／秒以上の冷却速度で冷却する焼入処理を施すことを特徴とするアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【００１４】
［２］ 前記基材を構成するアルミニウム合金において、さらにＣｕ：０．１〜０．５質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．５質量％、Ｃｒ：０．０５〜０．５質量％、Ｆｅ：０．５質量％以下のうちの１種以上を含有する前項１に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【００１５】
［３］ 前記Ｚｎの付与を溶射により行う前項１または２に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【００１６】
［４］ 前記Ｚｎの溶射を、熱間鍛造した基材を冷却することなく、基材が３５０℃以上の高温状態にあるときに行う前項３に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【００１７】
［５］ 前記Ｚｎの付与をめっきにより行う前項１または２に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【００１８】
［６］ 前記めっきの前処理としてジンケート処理を行う前項５に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【００１９】
［７］ 前記Ｚｎの付与を、熱間鍛造した基材を冷却し、基材の表面を洗浄した後に行う前項１、２、３、５のいずれか１項に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【００２０】
［８］ 前記Ｚｎの付与量が４〜２０ｇ／ｍ2である前項１〜７のいずれか１項に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【００２１】
また、本発明のアルミニウム熱間鍛造品は、下記［９］〜［１３］に記載の構成を有する。
【００２２】
［９］ 表層部に０．０１質量％以上のＺｎを含有するＺｎ濃化層が形成されたアルミニウム熱間鍛造品であって、
Ｚｎ濃化層を除く基材が、Ｓｉ：０．６〜１．５質量％、Ｍｇ：０．８〜１．５質量％および０．０１質量％未満のＺｎを含み、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成され、
前記Ｚｎ濃化層の厚さが１００〜５００μｍであり、
前記Ｚｎ濃化層の表面から深さ５μｍにおける表面Ｚｎ濃度が１〜１０質量％であり、かつ前記Ｚｎ濃化層における平均Ｚｎ濃度が０．１質量％以上１質量％未満となされていることを特徴とするアルミニウム熱間鍛造品。
【００２３】
［１０］ 前記基材を構成するアルミニウム合金において、さらにＣｕ：０．１〜０．５質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．５質量％、Ｃｒ：０．０５〜０．５質量％、Ｆｅ：０．５質量％以下のうちの１種以上を含有する前項９に記載のアルミニウム熱間鍛造品。
【００２４】
［１１］ 前記アルミニウム熱間鍛造品は車輌用構造部品である前項９または１０に記載のアルミニウム熱間鍛造品。
【００２５】
［１２］ 前記車輌用構造部品は足廻り部品である前項１１に記載のアルミニウム熱間鍛造品。
【００２６】
［１３］ 前記足廻り部品はサスペンションアームである前項１２に記載のアルミニウム熱間鍛造品。
【発明の効果】
【００２７】
［１］の発明にかかるアルミニウム熱間鍛造品の製造方法によれば、溶体化処理時の加熱によって基材の表面にＺｎ濃化層を形成し、耐食性および腐食疲労強度に優れたアルミニウム熱間鍛造品を製造することができる。
【００２８】
［２］の発明によれば、アルミニウム熱間鍛造品の強度を向上させることができる。
【００２９】
［３］の発明によれば、基材に対して密着性の高いＺｎ付与層を形成でき、作業性も良い。
【００３０】
［４］の発明によれば、基材と付与されたＺｎとの密着性が特に良い。
【００３１】
［５］の発明によれば、基材に対して密着性の高いＺｎ付与層を形成でき、作業性も良い。
【００３２】
［６］［７］の各発明によれば、基材と付与されたＺｎとの密着性が特に良い。
【００３３】
［８］の発明によれば、特に長期的な防食効果に優れたＺｎ濃化層を形成することができる。
【００３４】
［９］の発明にかかるアルミニウム熱間鍛造品は、表層部に形成されたＺｎ濃化層により優れた耐食性および腐食疲労強度を有する。
【００３５】
［１０］の発明は、特に優れた強度を有するアルミニウム熱間鍛造品である。
【００３６】
［１１］の発明は、優れた耐食性および腐食疲労強度を有する車輌用構造部品である。
【００３７】
［１２］の発明は、優れた耐食性および腐食疲労強度を有する足廻り部品である。
【００３８】
［１３］の発明は、優れた耐食性および腐食疲労強度を有するサスペンションアームである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法は、基材となるアルミニウム合金の組成を規定するとともに、基材の表面にＺｎを付与した後に溶体化処理および焼入処理を行い、強度を得るとともに、Ｚｎを基材中に拡散させ、表層部に犠牲腐食層となるＺｎ濃化層を形成するものである。
【００４０】
基材となるアルミニウム合金組成において、ＳｉおよびＭｇは高い強度を得るために添加される元素である。Ｓｉ含有量は０．６〜１．５質量％の範囲とする必要がある。Ｓｉ含有量が０．６質量％未満では、溶体化処理および焼入処理、あるいはその後の時効処理によっても十分な強度が得られず、１．５質量％を超えると冷却速度を十分に早くしても粒界析出を抑止できず、腐食疲労強度が低下するためである。好ましいＳｉ含有量は０．８〜１．２質量％である。また、Ｍｇ含有量は０．８〜１．５質量％の範囲とする必要がある。Ｍｇ含有量が０．８質量％未満では溶体化処理および焼入処理、あるいはその後の時効処理によっても十分な強度が得られず、１．５質量％を超えると焼入感受性が低下し、冷却速度を十分に早くしても強度向上効果が得られないためである。好ましいＭｇ含有量は０．８〜１質量％である。残部はＡｌおよび不可避不純物で構成される。
【００４１】
また、上述したＳｉおよびＭｇに加えて、微量のＣｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ等の強度向上に寄与する元素を添加しても良い。但し、これらの元素を多量に添加すると耐食性を低下させたり、焼入感受性を低下させるおそれがあるため、Ｃｕ含有量を０．１〜０．５質量％、Ｍｎ含有量およびＣｒ含有量をそれぞれ０．０５〜０．５質量％、Ｆｅ含有量を０．５質量％以下とすることが望ましい。即ち、Ｃｕ含有量は０．１質量％未満では強度向上に寄与する効果に乏しく、０．５質量％を超えると耐食性が劣化するおそれがある。また、Ｍｎ含有量およびＣｒ含有量はそれぞれ０．０５質量％未満であると結晶粒微細化効果に乏しく、０．５質量％を超えると焼入感受性が高まり、強度低下を招くおそれがある。また、Ｆｅ含有量は０．５質量％を超えると耐食性が低下するおそれがあり、０．２質量％以上の含有で強度向上効果が認められる。これらの元素は上記範囲内で任意の１種以上を添加すれば強度向上効果が得られ、任意の複数種を併用することもできる。
【００４２】
犠牲腐食層となるＺｎ濃化層を形成するためのＺｎの付与量は、１〜５０ｇ／ｍ2とする必要がある。１ｇ／ｍ2以下では犠牲腐食層を形成することができず、５０ｇ／ｍ2を超えると早期に腐食してしまい、長期的な防食効果を奏することができないばかりか、コストアップにつながる。好ましいＺｎ付与量は４〜２０ｇ／ｍ2である。
【００４３】
Ｚｎ付与方法は限定されないが、付与されたＺｎと基材との密着性が良好であり、作業性も良い点で溶射またはめっきによる付与を推奨できる。
【００４４】
溶射方法は特に限定されず、溶射ガン等の周知手段によって溶射すれば良い。溶射層の酸化を可及的に防止するために、Ｎ2ガス等の非酸化雰囲気で行っても良い。溶射層の厚さは上述したＺｎ付与量を満足すれば良く、具体的には０．１〜２０μｍが好ましい。０．１μｍ未満では薄すぎて溶射の制御が困難であり、２０μｍを超えると早期に腐食してまい長期的な防食効果を得ることが困難である。溶射材料は、純Ｚｎを用いても良いし、Ｚｎ−Ａｌ合金を用いてもよい。また、基材と溶射層との密着性を高めるために、４５０℃以上での熱間鍛造により基材を製作した後、基材が３５０℃以上の高温状態にあるうちに溶射することが好ましい。
【００４５】
めっき方法も限定されないが、硫酸亜鉛めっき浴を用いる方法を例示できる。また、めっきの際の条件としては室温で電流密度：１〜１０Ａ／ｄｍ2で行うのが好ましい。また、めっき層の密着性を高めるために、めっきの前処理としてジンケート処理を施すことも好ましい。好ましいジンケート処理条件として、水酸化ナトリウム、酸化亜鉛を主成分とする通常のジンケート浴を用い、常温で数１０秒間の浸漬を推奨できる。
【００４６】
上述しためっきおよびジンケート処理は、基材を熱間鍛造した後に冷却し、要すればバリを除去し、表面洗浄を行った後にうことが好ましい。表面洗浄によって汚れや酸化膜が除去され、めっき皮膜またはたジンケート皮膜の密着性を高めることができる。表面洗浄方法としては、一般的な方法で良く、界面活性剤が入った弱アルカリ性洗剤による洗浄、苛性洗浄、あるいはこれらを組み合わせた洗浄を例示できる。かかる表面洗浄は、基材を冷却した後にＺｎ溶射する場合にも推奨でき、Ｚｎ溶射層の密着性を高めることができる。
【００４７】
溶体化処理の目的は、熱処理による強度向上とＺｎ拡散によるＺｎ濃化層の形成である。溶体化処理前にＺｎを付与することにより、一つの熱処理で強度向上とＺｎ濃化層の形成とを同時に行うことができる。表面に付与されたＺｎは加熱によって基材の深さ方向に拡散し、Ｚｎ濃度は表面で最も高く、深部に向かって徐々に低くなり、深さ方向に濃度勾配を有するＺｎ濃化層が形成される。
【００４８】
溶体化処理条件は５００〜５８０℃で５〜１８０分保持するものとする。５００℃未満、あるいは５分未満ではＭ2Ｓｉが十分に固溶されないために、所期する強度を得ることができない。一方、５８０℃を超えると局所的な溶解を生じて機械的性質が低下するとともに、Ｚｎが深部まで拡散してしまい、Ｚｎ濃化層が深くなりすぎる。Ｚｎ濃化層が深くなりすぎると、腐食深さが深くなり長期的な防食効果が低下するとともに、腐食減量が増大して強度が低下する。また、処理時間が１８０分を超えると生産効率が低下する。好ましい溶体化処理条件は、５００〜５５０℃で３０〜６０分である。
【００４９】
溶体化処理後の焼入処理は、所期する強度を得るために、２５０℃までは冷却速度１０℃／秒以上の冷却速度で急冷する必要がある。換言すれば、１０℃／秒以上の冷却速度で２５０℃まで冷却すれば所期する強度を得ることができる。冷却速度が１０℃／秒未満では固溶されたＭ2Ｓｉが析出するために十分な強度を得られない。好ましい冷却速度は５０℃／秒以上である。なお、冷却方法は限定されず、水冷、水冷＋圧縮空気の二相式冷却等を例示できる。また、２５０℃まで冷却した後の冷却条件は１℃／秒以上の冷却速度であれば良い。
【００５０】
焼入後は、任意に時効処理を行い、さらに強度を向上させる。好ましい時効処理条件は１５０〜２００℃で２〜４８時間である。１５０℃が未満では最高強度に達するまでの時間が著しく長くなって生産効率上好ましくない。一方、２００℃を超えると最高強度を得るための時間範囲が短くなって生産管理が難しくなる。特に好ましい時効処理条件は１６０〜１９０℃で５〜２４時間である。
【００５１】
本発明のアルミニウム熱間鍛造品は、基材の表面に所定のＺｎ濃化層が形成されたものであり、例えば上述した本発明の方法により製造される。
【００５２】
本発明のアルミニウム熱間鍛造品おけるＺｎ濃化層は、基材の表面に付与されたＺｎを熱処理により基材中に拡散させたものであるから、図１に示すように、Ｚｎ濃度は表面が最も高く、深部に向かって徐々に低くなっている。本発明においては、表面からＺｎ濃度が基材のＺｎ濃度よりも０．０１質量％多くなる部分をＺｎ濃化層と定義し、この深さをＺｎ濃化層の厚さ（Ｔ）とする。換言すれば、Ｚｎ濃化層の任意の深さにおけるＺｎ濃度は０．０１質量％以上である。Ｚｎ濃化層を０．０１質量％以上のＺｎを含有する層と定義するのは、Ｚｎ濃度０．０１質量％未満では犠牲腐食効果が乏しいためである。
【００５３】
また、基材の組成は、上述した溶体化処理前のＳｉ：０．６〜１．５質量％、Ｍｇ：０．８〜１．５質量％に加えて、付与されたＺｎの拡散により０．０１質量％未満のＺｎを含有するものとなっている。Ｚｎは表面に付与したＺｎの拡散によるものであるからその濃度は深さ方向において均一ではなく、Ｚｎ濃化層の近傍で最も高く０．０１質量％に限りなく近い濃度を呈し、深部に向かって徐々に低くなっている。
【００５４】
前記Ｚｎ濃化層は、長期的な防食効果を奏するためにその厚さ（Ｔ）を１００〜５００μｍとする必要がある。Ｚｎ濃化層の厚さ（Ｔ）１００μｍ未満では犠牲腐食層以上の腐食が進行し、犠牲防食効果を期待できない。一方、５００μｍを超えると最終的な腐食深さが深くなりすぎ、部品としての強度が不足するおそれがある。Ｚｎ濃化層の好ましい厚さ（Ｔ）は１００〜２５０μｍである。
【００５５】
また、Ｚｎ濃化層におけるＺｎ濃度は、表面から深さ５μｍにおける表面Ｚｎ濃度（Ｃｓ）およびＺｎ濃化層全体の平均Ｚｎ濃度（Ｃｍ）によって規定する。これらの２つの濃度によってＺｎの拡散状態を規定し、ひいては所期する耐食性を確保する。
【００５６】
前記表面Ｚｎ濃度（Ｃｓ）は１〜１０質量％の範囲とする。表面Ｚｎ濃度（Ｃｓ）が１質量％未満では犠牲腐食層（Ｚｎ濃化層）以上の腐食が進行して犠牲防食効果を期待できず、１０質量％を超えるとアルミニウム熱間鍛造品表面の電位が必要以上に低くなり、腐食が過剰に促進されるため、長期の防食効果が得られない。好ましい表面Ｚｎ濃度（Ｃｓ）は５〜１０質量％である。
【００５７】
前記平均Ｚｎ濃度（Ｃｍ）とは、部品の厚さ方向の任意の断面における全Ｚｎ量をＺｎ濃化層の厚さ（Ｔ）で除した値である。平均Ｚｎ濃度（Ｃｍ）が０．１質量％未満では犠牲腐食層（Ｚｎ濃化層）以上の腐食が進行して犠牲防食効果を期待できず、１質量％以上ではＺｎ濃化層の電位が必要以上に低くなり、腐食が過剰に促進されるため、長期の防食効果が得られない。好ましい平均Ｚｎ濃度（Ｃｍ）は０．１〜０．５質量％である。
【００５８】
本発明のアルミニウム熱間鍛造品は耐食性および腐食疲労強度に優れているため、各種構造部品として好適に用いることができる。特に、アルミニウム合金の軽量性を有することから、車輌用構造部品に適している。車輌用構造部品の中でも、腐食環境にさらされ、耐食性と腐食疲労強度の両方が要求される足廻り部品、特にサスペンションアームに適している。
【実施例】
【００５９】
〔アルミニウム熱間鍛造品の製作〕
表１〜５の各実施例および各比較例に記載した組成のアルミニウム合金を連続鋳造して直径１５ｃｍ（６インチ）の丸棒を製作し、さらに素材を４７０℃に加熱した熱間鍛造により厚さ２０ｍｍの平板を製作した。なお、各表において、アルミニウム合金の残部はＡｌおよび不可避不純物である。
【００６０】
次いで、比較例１２、３２を除く平板に対して、下記のいずれかの方法により、前記平板の表面にＺｎを付与した。
(a) 溶射
熱間鍛造に続いて、冷却することなく３５０℃の高温状態にある平板に対し、平板の片面側に溶射ガンを配置して純Ｚｎを溶射した。溶射条件は、溶射電圧：３０Ｖ、溶射電流：５０Ａ、溶射距離：２００ｍｍとし、Ｚｎ付与量は表１〜５に示す量とした。
(b) めっき
熱間鍛造後、室温まで冷却し、続いて苛性洗浄した後、亜鉛めっきを施した。めっきは金属亜鉛、ホウ酸、硫酸アンモニウムを成分とする常温のめっき浴に、電流密度３Ａ／ｄｍ2にて実施した。Ｚｎ付与量は表１および表２に示す量とした。
(c) ジンケート処理＋めっき
熱間鍛造後、室温まで冷却し、続いて苛性洗浄した。その後、常温のジンケート処理浴に６０秒間浸漬した後、上記(b)と同じ条件で亜鉛めっきを施した。ジンケート処理およびめっきによる合計Ｚｎ付与量は表１および表２に示す量とした。
【００６１】
次に、Ｚｎを付与した各基板を表１〜５に示す各温度で所定時間保持して溶体化処理を施した後、直ちに焼入処理を施した。焼入は、水冷または二相式（水＋圧縮空気）により、表１〜５に示す冷却速度で２５０℃まで冷却するものとした。焼入後さらに、１８０℃×８時間の時効処理を施し、アルミニウム熱間鍛造品を得た。
【００６２】
これらのアルミニウム熱間鍛造品においては、溶体化処理によって表面に付与したＺｎが基材中に拡散し、表層部にアルミニウム母材中にＺｎが高濃度に含有された層が形成されている。このＺｎ拡散層におけるＺｎ濃度は、表面で最も高く深部に向かって徐々に低くなっている。
【００６３】
一方、比較例１２、３２の平板にはＺｎ付与を行わず、溶体化処理、焼入処理、時効処理のみを施してアルミニウム熱間鍛造品を製作した。
〔アルミニウム熱間鍛造品におけるＺｎ濃化層〕
溶体化処理前にＺｎを付与した実施例および比較例１〜１１、２１〜３１のアルミニウム熱間鍛造品について、Ｚｎ濃度が基材のＺｎ濃度より０．０１質量％多くなる部分をＺｎ濃化層とし、このＺｎ濃化層の厚さ（Ｔ）を測定した。さらに、前記Ｚｎ濃化層の表面から５μｍの深さにおける表面Ｚｎ濃度（Ｃｓ）、およびＺｎ濃化層における平均Ｚｎ濃度（Ｃｍ）を測定した。平均Ｚｎ濃度（Ｃｍ）とは、部品の厚さ方向の任意の断面における全Ｚｎ量をそのＺｎ濃化層の厚さ（Ｔ）で除した値である。なお、上述した各Ｚｎ濃度およびＺｎ濃化層における深さはＥＰＭＡにより測定した。
【００６４】
Ｚｎ濃化層の厚さ（Ｔ）、表面Ｚｎ濃度（Ｃｓ）および平均Ｚｎ濃度（Ｃｍ）を表１〜５に併せて示す。
〔アルミニウム熱間鍛造品の機械的性質〕
周知の方法により引張強度および伸びを測定した。これらの結果を表１〜５に併せて示す。
〔アルミニウム熱間鍛造品の耐食性〕
ＳＷＡＡＴ（Synthetic sea Water Acetic Acid salt spray Test）において、ＡＳＴＭ Ｄ１１４１による腐食試験液を用い、この腐食試験液噴霧０．５時間→湿潤１．５時間を１サイクルとし、このサイクルを３２０時間実施した。
【００６５】
上記ＳＷＡＡＴ後、腐食深さを測定するとともに、腐食形態によって下記の４段階で評価した。これらの結果を表１〜５に併せて示す。
◎：腐食深さが浅く、しかも全面腐食であった
○：全面腐食が発生したが、腐食深さがＺｎ濃化層より浅かった
△：粒界腐食または孔食が発生し、腐食深さが２５０μｍ未満であった
×：粒界腐食または孔食が発生し、腐食深さが２５０μｍ以上であった
〔アルミニウム熱間鍛造品の腐食疲労強度〕
ＳＷＡＡＴによる腐食試験後、Ｚｎ濃化層（比較例１４は腐食面）を片面のみ残した平板形状の試験片を切り取り、平面曲げ疲労試験を行った。試験条件を最小最大応力比（Ｒ）＝−１、応力値２００ＭＰａ、繰り返し回数１０5回とし、対照材である６０６１−Ｔ６材（腐食なし）に対する疲労強度の低下率を求め、低下率に基づいて下記の３段階で評価した。評価結果を表１〜５に併せて示す。
○：低下率が２０％未満
△：低下率が２０％以上４０％未満
×：低下率が４０％以上
【００６６】
【表１】
【００６７】
【表２】
【００６８】
【表３】
【００６９】
【表４】
【００７０】
【表５】
【００７１】
表１〜５の結果より、実施例の方法で製造したアルミニウム熱間鍛造品は、耐食性および腐食疲労強度が優れているを確認することができた。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明によれば優れた耐食性および腐食疲労強度を有するアルミニウム熱間鍛造品を製造でき、サスペンションアーム等の車輌用構造部品の製造に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】Ｚｎ濃化層における表面からの深さとＺｎ濃度の関係を模式的に示すグラフである。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アルミニウム熱間鍛造品、特に耐食性および腐食疲労強度に優れたアルミニウム熱間鍛造品およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用部品において燃費向上面からの要請や高機能化に伴う電装部品の増加による車体重量の増加を抑制する目的で、車体構造部品の軽量化が強く求められている。このため、材料のアルミニウム化が急速に進んでおり、特にサスペンション部品においてはアルミニウム鍛造部品、押出部品の採用が増加している。
【０００３】
これらのサスペンション部品に用いられるアルミニウム合金としては、優れた強度を有する点でＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金が多く用いられ、軽量化を図るために高強度、高耐食性が要求され、組成、熱間鍛造条件、熱処理、表面処理等に関する種々の提案がなされている（特許文献１，２）。
【０００４】
特許文献１に記載されたアルミニウム合金は、高度向上を目的としてＴｉ等の微量元素を添加した合金である。
【０００５】
特許文献２に記載されたアルミニウム鍛造部品は、合金組成を規定するとともに、鍛造条件、溶体化処理条件および時効条件を規定することにより機械的性質の向上を図ったものである。
【０００６】
特許文献３に記載されたＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金材は、耐糸錆性を向上させるために行うリン酸亜鉛処理において、リン酸亜鉛処理性を改善するためのジンケート皮膜の組成を規定したものである。
【０００７】
特許文献４に記載されたアルミニウム合金板は、耐糸錆性を向上させるために行うリン酸亜鉛処理においてリン酸亜鉛の付着量を規定したものである。
【０００８】
特許文献５に記載されたアルミニウム板は、耐糸錆性の向上を目的として、Ｚｎ系めっきまたはＦｅ系めっきを施した後に加熱し、めっき層にアルミニウムを拡散させたものである。
【特許文献１】特開昭６３−１０３０４６号公報
【特許文献２】特開２００２−３４８６３０号公報
【特許文献３】特開２０００−１１９７８５号公報
【特許文献４】特開２０００−３１３９３２号公報
【特許文献５】特開平５−７８８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般に、６０００系合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金）は７０００系合金や２０００系合金と比較すると耐食性が優れているとされているが、高強度を指向すると粒界割れによる延性低下や腐食環境における粒界腐食の問題が顕在化し、特にサスペンション部品のような強度、疲労強度、耐食性が同時に要求される部品では特性劣化が重大な問題となる。特許文献１、２に記載された組成限定や熱処理では、上述した特性劣化に十分に対処することができない。
【００１０】
また、特許文献３〜５に記載された表面処理では、サスペンション部品のような構造部材における腐食疲労強度、耐候性、耐食性を確保するのに十分ではない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述した技術背景に鑑み、耐食性および腐食疲労強度に優れたアルミニウム熱間鍛造品およびその製造方法の提供を目的とする。
【００１２】
即ち、本発明のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法は、下記［１］〜［８］に記載の構成を有する。
【００１３】
［１］ Ｓｉ：０．６〜１．５質量％およびＭｇ：０．８〜１．５質量％を含み、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成された基材を熱間鍛造し、この基材の表面に２〜５０ｇ／ｍ2のＺｎを付与した後、５００〜５８０℃で５〜１８０分保持する溶体化処理を施し、さらに２５０℃までは１０℃／秒以上の冷却速度で冷却する焼入処理を施すことを特徴とするアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【００１４】
［２］ 前記基材を構成するアルミニウム合金において、さらにＣｕ：０．１〜０．５質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．５質量％、Ｃｒ：０．０５〜０．５質量％、Ｆｅ：０．５質量％以下のうちの１種以上を含有する前項１に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【００１５】
［３］ 前記Ｚｎの付与を溶射により行う前項１または２に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【００１６】
［４］ 前記Ｚｎの溶射を、熱間鍛造した基材を冷却することなく、基材が３５０℃以上の高温状態にあるときに行う前項３に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【００１７】
［５］ 前記Ｚｎの付与をめっきにより行う前項１または２に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【００１８】
［６］ 前記めっきの前処理としてジンケート処理を行う前項５に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【００１９】
［７］ 前記Ｚｎの付与を、熱間鍛造した基材を冷却し、基材の表面を洗浄した後に行う前項１、２、３、５のいずれか１項に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【００２０】
［８］ 前記Ｚｎの付与量が４〜２０ｇ／ｍ2である前項１〜７のいずれか１項に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【００２１】
また、本発明のアルミニウム熱間鍛造品は、下記［９］〜［１３］に記載の構成を有する。
【００２２】
［９］ 表層部に０．０１質量％以上のＺｎを含有するＺｎ濃化層が形成されたアルミニウム熱間鍛造品であって、
Ｚｎ濃化層を除く基材が、Ｓｉ：０．６〜１．５質量％、Ｍｇ：０．８〜１．５質量％および０．０１質量％未満のＺｎを含み、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成され、
前記Ｚｎ濃化層の厚さが１００〜５００μｍであり、
前記Ｚｎ濃化層の表面から深さ５μｍにおける表面Ｚｎ濃度が１〜１０質量％であり、かつ前記Ｚｎ濃化層における平均Ｚｎ濃度が０．１質量％以上１質量％未満となされていることを特徴とするアルミニウム熱間鍛造品。
【００２３】
［１０］ 前記基材を構成するアルミニウム合金において、さらにＣｕ：０．１〜０．５質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．５質量％、Ｃｒ：０．０５〜０．５質量％、Ｆｅ：０．５質量％以下のうちの１種以上を含有する前項９に記載のアルミニウム熱間鍛造品。
【００２４】
［１１］ 前記アルミニウム熱間鍛造品は車輌用構造部品である前項９または１０に記載のアルミニウム熱間鍛造品。
【００２５】
［１２］ 前記車輌用構造部品は足廻り部品である前項１１に記載のアルミニウム熱間鍛造品。
【００２６】
［１３］ 前記足廻り部品はサスペンションアームである前項１２に記載のアルミニウム熱間鍛造品。
【発明の効果】
【００２７】
［１］の発明にかかるアルミニウム熱間鍛造品の製造方法によれば、溶体化処理時の加熱によって基材の表面にＺｎ濃化層を形成し、耐食性および腐食疲労強度に優れたアルミニウム熱間鍛造品を製造することができる。
【００２８】
［２］の発明によれば、アルミニウム熱間鍛造品の強度を向上させることができる。
【００２９】
［３］の発明によれば、基材に対して密着性の高いＺｎ付与層を形成でき、作業性も良い。
【００３０】
［４］の発明によれば、基材と付与されたＺｎとの密着性が特に良い。
【００３１】
［５］の発明によれば、基材に対して密着性の高いＺｎ付与層を形成でき、作業性も良い。
【００３２】
［６］［７］の各発明によれば、基材と付与されたＺｎとの密着性が特に良い。
【００３３】
［８］の発明によれば、特に長期的な防食効果に優れたＺｎ濃化層を形成することができる。
【００３４】
［９］の発明にかかるアルミニウム熱間鍛造品は、表層部に形成されたＺｎ濃化層により優れた耐食性および腐食疲労強度を有する。
【００３５】
［１０］の発明は、特に優れた強度を有するアルミニウム熱間鍛造品である。
【００３６】
［１１］の発明は、優れた耐食性および腐食疲労強度を有する車輌用構造部品である。
【００３７】
［１２］の発明は、優れた耐食性および腐食疲労強度を有する足廻り部品である。
【００３８】
［１３］の発明は、優れた耐食性および腐食疲労強度を有するサスペンションアームである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法は、基材となるアルミニウム合金の組成を規定するとともに、基材の表面にＺｎを付与した後に溶体化処理および焼入処理を行い、強度を得るとともに、Ｚｎを基材中に拡散させ、表層部に犠牲腐食層となるＺｎ濃化層を形成するものである。
【００４０】
基材となるアルミニウム合金組成において、ＳｉおよびＭｇは高い強度を得るために添加される元素である。Ｓｉ含有量は０．６〜１．５質量％の範囲とする必要がある。Ｓｉ含有量が０．６質量％未満では、溶体化処理および焼入処理、あるいはその後の時効処理によっても十分な強度が得られず、１．５質量％を超えると冷却速度を十分に早くしても粒界析出を抑止できず、腐食疲労強度が低下するためである。好ましいＳｉ含有量は０．８〜１．２質量％である。また、Ｍｇ含有量は０．８〜１．５質量％の範囲とする必要がある。Ｍｇ含有量が０．８質量％未満では溶体化処理および焼入処理、あるいはその後の時効処理によっても十分な強度が得られず、１．５質量％を超えると焼入感受性が低下し、冷却速度を十分に早くしても強度向上効果が得られないためである。好ましいＭｇ含有量は０．８〜１質量％である。残部はＡｌおよび不可避不純物で構成される。
【００４１】
また、上述したＳｉおよびＭｇに加えて、微量のＣｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ等の強度向上に寄与する元素を添加しても良い。但し、これらの元素を多量に添加すると耐食性を低下させたり、焼入感受性を低下させるおそれがあるため、Ｃｕ含有量を０．１〜０．５質量％、Ｍｎ含有量およびＣｒ含有量をそれぞれ０．０５〜０．５質量％、Ｆｅ含有量を０．５質量％以下とすることが望ましい。即ち、Ｃｕ含有量は０．１質量％未満では強度向上に寄与する効果に乏しく、０．５質量％を超えると耐食性が劣化するおそれがある。また、Ｍｎ含有量およびＣｒ含有量はそれぞれ０．０５質量％未満であると結晶粒微細化効果に乏しく、０．５質量％を超えると焼入感受性が高まり、強度低下を招くおそれがある。また、Ｆｅ含有量は０．５質量％を超えると耐食性が低下するおそれがあり、０．２質量％以上の含有で強度向上効果が認められる。これらの元素は上記範囲内で任意の１種以上を添加すれば強度向上効果が得られ、任意の複数種を併用することもできる。
【００４２】
犠牲腐食層となるＺｎ濃化層を形成するためのＺｎの付与量は、１〜５０ｇ／ｍ2とする必要がある。１ｇ／ｍ2以下では犠牲腐食層を形成することができず、５０ｇ／ｍ2を超えると早期に腐食してしまい、長期的な防食効果を奏することができないばかりか、コストアップにつながる。好ましいＺｎ付与量は４〜２０ｇ／ｍ2である。
【００４３】
Ｚｎ付与方法は限定されないが、付与されたＺｎと基材との密着性が良好であり、作業性も良い点で溶射またはめっきによる付与を推奨できる。
【００４４】
溶射方法は特に限定されず、溶射ガン等の周知手段によって溶射すれば良い。溶射層の酸化を可及的に防止するために、Ｎ2ガス等の非酸化雰囲気で行っても良い。溶射層の厚さは上述したＺｎ付与量を満足すれば良く、具体的には０．１〜２０μｍが好ましい。０．１μｍ未満では薄すぎて溶射の制御が困難であり、２０μｍを超えると早期に腐食してまい長期的な防食効果を得ることが困難である。溶射材料は、純Ｚｎを用いても良いし、Ｚｎ−Ａｌ合金を用いてもよい。また、基材と溶射層との密着性を高めるために、４５０℃以上での熱間鍛造により基材を製作した後、基材が３５０℃以上の高温状態にあるうちに溶射することが好ましい。
【００４５】
めっき方法も限定されないが、硫酸亜鉛めっき浴を用いる方法を例示できる。また、めっきの際の条件としては室温で電流密度：１〜１０Ａ／ｄｍ2で行うのが好ましい。また、めっき層の密着性を高めるために、めっきの前処理としてジンケート処理を施すことも好ましい。好ましいジンケート処理条件として、水酸化ナトリウム、酸化亜鉛を主成分とする通常のジンケート浴を用い、常温で数１０秒間の浸漬を推奨できる。
【００４６】
上述しためっきおよびジンケート処理は、基材を熱間鍛造した後に冷却し、要すればバリを除去し、表面洗浄を行った後にうことが好ましい。表面洗浄によって汚れや酸化膜が除去され、めっき皮膜またはたジンケート皮膜の密着性を高めることができる。表面洗浄方法としては、一般的な方法で良く、界面活性剤が入った弱アルカリ性洗剤による洗浄、苛性洗浄、あるいはこれらを組み合わせた洗浄を例示できる。かかる表面洗浄は、基材を冷却した後にＺｎ溶射する場合にも推奨でき、Ｚｎ溶射層の密着性を高めることができる。
【００４７】
溶体化処理の目的は、熱処理による強度向上とＺｎ拡散によるＺｎ濃化層の形成である。溶体化処理前にＺｎを付与することにより、一つの熱処理で強度向上とＺｎ濃化層の形成とを同時に行うことができる。表面に付与されたＺｎは加熱によって基材の深さ方向に拡散し、Ｚｎ濃度は表面で最も高く、深部に向かって徐々に低くなり、深さ方向に濃度勾配を有するＺｎ濃化層が形成される。
【００４８】
溶体化処理条件は５００〜５８０℃で５〜１８０分保持するものとする。５００℃未満、あるいは５分未満ではＭ2Ｓｉが十分に固溶されないために、所期する強度を得ることができない。一方、５８０℃を超えると局所的な溶解を生じて機械的性質が低下するとともに、Ｚｎが深部まで拡散してしまい、Ｚｎ濃化層が深くなりすぎる。Ｚｎ濃化層が深くなりすぎると、腐食深さが深くなり長期的な防食効果が低下するとともに、腐食減量が増大して強度が低下する。また、処理時間が１８０分を超えると生産効率が低下する。好ましい溶体化処理条件は、５００〜５５０℃で３０〜６０分である。
【００４９】
溶体化処理後の焼入処理は、所期する強度を得るために、２５０℃までは冷却速度１０℃／秒以上の冷却速度で急冷する必要がある。換言すれば、１０℃／秒以上の冷却速度で２５０℃まで冷却すれば所期する強度を得ることができる。冷却速度が１０℃／秒未満では固溶されたＭ2Ｓｉが析出するために十分な強度を得られない。好ましい冷却速度は５０℃／秒以上である。なお、冷却方法は限定されず、水冷、水冷＋圧縮空気の二相式冷却等を例示できる。また、２５０℃まで冷却した後の冷却条件は１℃／秒以上の冷却速度であれば良い。
【００５０】
焼入後は、任意に時効処理を行い、さらに強度を向上させる。好ましい時効処理条件は１５０〜２００℃で２〜４８時間である。１５０℃が未満では最高強度に達するまでの時間が著しく長くなって生産効率上好ましくない。一方、２００℃を超えると最高強度を得るための時間範囲が短くなって生産管理が難しくなる。特に好ましい時効処理条件は１６０〜１９０℃で５〜２４時間である。
【００５１】
本発明のアルミニウム熱間鍛造品は、基材の表面に所定のＺｎ濃化層が形成されたものであり、例えば上述した本発明の方法により製造される。
【００５２】
本発明のアルミニウム熱間鍛造品おけるＺｎ濃化層は、基材の表面に付与されたＺｎを熱処理により基材中に拡散させたものであるから、図１に示すように、Ｚｎ濃度は表面が最も高く、深部に向かって徐々に低くなっている。本発明においては、表面からＺｎ濃度が基材のＺｎ濃度よりも０．０１質量％多くなる部分をＺｎ濃化層と定義し、この深さをＺｎ濃化層の厚さ（Ｔ）とする。換言すれば、Ｚｎ濃化層の任意の深さにおけるＺｎ濃度は０．０１質量％以上である。Ｚｎ濃化層を０．０１質量％以上のＺｎを含有する層と定義するのは、Ｚｎ濃度０．０１質量％未満では犠牲腐食効果が乏しいためである。
【００５３】
また、基材の組成は、上述した溶体化処理前のＳｉ：０．６〜１．５質量％、Ｍｇ：０．８〜１．５質量％に加えて、付与されたＺｎの拡散により０．０１質量％未満のＺｎを含有するものとなっている。Ｚｎは表面に付与したＺｎの拡散によるものであるからその濃度は深さ方向において均一ではなく、Ｚｎ濃化層の近傍で最も高く０．０１質量％に限りなく近い濃度を呈し、深部に向かって徐々に低くなっている。
【００５４】
前記Ｚｎ濃化層は、長期的な防食効果を奏するためにその厚さ（Ｔ）を１００〜５００μｍとする必要がある。Ｚｎ濃化層の厚さ（Ｔ）１００μｍ未満では犠牲腐食層以上の腐食が進行し、犠牲防食効果を期待できない。一方、５００μｍを超えると最終的な腐食深さが深くなりすぎ、部品としての強度が不足するおそれがある。Ｚｎ濃化層の好ましい厚さ（Ｔ）は１００〜２５０μｍである。
【００５５】
また、Ｚｎ濃化層におけるＺｎ濃度は、表面から深さ５μｍにおける表面Ｚｎ濃度（Ｃｓ）およびＺｎ濃化層全体の平均Ｚｎ濃度（Ｃｍ）によって規定する。これらの２つの濃度によってＺｎの拡散状態を規定し、ひいては所期する耐食性を確保する。
【００５６】
前記表面Ｚｎ濃度（Ｃｓ）は１〜１０質量％の範囲とする。表面Ｚｎ濃度（Ｃｓ）が１質量％未満では犠牲腐食層（Ｚｎ濃化層）以上の腐食が進行して犠牲防食効果を期待できず、１０質量％を超えるとアルミニウム熱間鍛造品表面の電位が必要以上に低くなり、腐食が過剰に促進されるため、長期の防食効果が得られない。好ましい表面Ｚｎ濃度（Ｃｓ）は５〜１０質量％である。
【００５７】
前記平均Ｚｎ濃度（Ｃｍ）とは、部品の厚さ方向の任意の断面における全Ｚｎ量をＺｎ濃化層の厚さ（Ｔ）で除した値である。平均Ｚｎ濃度（Ｃｍ）が０．１質量％未満では犠牲腐食層（Ｚｎ濃化層）以上の腐食が進行して犠牲防食効果を期待できず、１質量％以上ではＺｎ濃化層の電位が必要以上に低くなり、腐食が過剰に促進されるため、長期の防食効果が得られない。好ましい平均Ｚｎ濃度（Ｃｍ）は０．１〜０．５質量％である。
【００５８】
本発明のアルミニウム熱間鍛造品は耐食性および腐食疲労強度に優れているため、各種構造部品として好適に用いることができる。特に、アルミニウム合金の軽量性を有することから、車輌用構造部品に適している。車輌用構造部品の中でも、腐食環境にさらされ、耐食性と腐食疲労強度の両方が要求される足廻り部品、特にサスペンションアームに適している。
【実施例】
【００５９】
〔アルミニウム熱間鍛造品の製作〕
表１〜５の各実施例および各比較例に記載した組成のアルミニウム合金を連続鋳造して直径１５ｃｍ（６インチ）の丸棒を製作し、さらに素材を４７０℃に加熱した熱間鍛造により厚さ２０ｍｍの平板を製作した。なお、各表において、アルミニウム合金の残部はＡｌおよび不可避不純物である。
【００６０】
次いで、比較例１２、３２を除く平板に対して、下記のいずれかの方法により、前記平板の表面にＺｎを付与した。
(a) 溶射
熱間鍛造に続いて、冷却することなく３５０℃の高温状態にある平板に対し、平板の片面側に溶射ガンを配置して純Ｚｎを溶射した。溶射条件は、溶射電圧：３０Ｖ、溶射電流：５０Ａ、溶射距離：２００ｍｍとし、Ｚｎ付与量は表１〜５に示す量とした。
(b) めっき
熱間鍛造後、室温まで冷却し、続いて苛性洗浄した後、亜鉛めっきを施した。めっきは金属亜鉛、ホウ酸、硫酸アンモニウムを成分とする常温のめっき浴に、電流密度３Ａ／ｄｍ2にて実施した。Ｚｎ付与量は表１および表２に示す量とした。
(c) ジンケート処理＋めっき
熱間鍛造後、室温まで冷却し、続いて苛性洗浄した。その後、常温のジンケート処理浴に６０秒間浸漬した後、上記(b)と同じ条件で亜鉛めっきを施した。ジンケート処理およびめっきによる合計Ｚｎ付与量は表１および表２に示す量とした。
【００６１】
次に、Ｚｎを付与した各基板を表１〜５に示す各温度で所定時間保持して溶体化処理を施した後、直ちに焼入処理を施した。焼入は、水冷または二相式（水＋圧縮空気）により、表１〜５に示す冷却速度で２５０℃まで冷却するものとした。焼入後さらに、１８０℃×８時間の時効処理を施し、アルミニウム熱間鍛造品を得た。
【００６２】
これらのアルミニウム熱間鍛造品においては、溶体化処理によって表面に付与したＺｎが基材中に拡散し、表層部にアルミニウム母材中にＺｎが高濃度に含有された層が形成されている。このＺｎ拡散層におけるＺｎ濃度は、表面で最も高く深部に向かって徐々に低くなっている。
【００６３】
一方、比較例１２、３２の平板にはＺｎ付与を行わず、溶体化処理、焼入処理、時効処理のみを施してアルミニウム熱間鍛造品を製作した。
〔アルミニウム熱間鍛造品におけるＺｎ濃化層〕
溶体化処理前にＺｎを付与した実施例および比較例１〜１１、２１〜３１のアルミニウム熱間鍛造品について、Ｚｎ濃度が基材のＺｎ濃度より０．０１質量％多くなる部分をＺｎ濃化層とし、このＺｎ濃化層の厚さ（Ｔ）を測定した。さらに、前記Ｚｎ濃化層の表面から５μｍの深さにおける表面Ｚｎ濃度（Ｃｓ）、およびＺｎ濃化層における平均Ｚｎ濃度（Ｃｍ）を測定した。平均Ｚｎ濃度（Ｃｍ）とは、部品の厚さ方向の任意の断面における全Ｚｎ量をそのＺｎ濃化層の厚さ（Ｔ）で除した値である。なお、上述した各Ｚｎ濃度およびＺｎ濃化層における深さはＥＰＭＡにより測定した。
【００６４】
Ｚｎ濃化層の厚さ（Ｔ）、表面Ｚｎ濃度（Ｃｓ）および平均Ｚｎ濃度（Ｃｍ）を表１〜５に併せて示す。
〔アルミニウム熱間鍛造品の機械的性質〕
周知の方法により引張強度および伸びを測定した。これらの結果を表１〜５に併せて示す。
〔アルミニウム熱間鍛造品の耐食性〕
ＳＷＡＡＴ（Synthetic sea Water Acetic Acid salt spray Test）において、ＡＳＴＭ Ｄ１１４１による腐食試験液を用い、この腐食試験液噴霧０．５時間→湿潤１．５時間を１サイクルとし、このサイクルを３２０時間実施した。
【００６５】
上記ＳＷＡＡＴ後、腐食深さを測定するとともに、腐食形態によって下記の４段階で評価した。これらの結果を表１〜５に併せて示す。
◎：腐食深さが浅く、しかも全面腐食であった
○：全面腐食が発生したが、腐食深さがＺｎ濃化層より浅かった
△：粒界腐食または孔食が発生し、腐食深さが２５０μｍ未満であった
×：粒界腐食または孔食が発生し、腐食深さが２５０μｍ以上であった
〔アルミニウム熱間鍛造品の腐食疲労強度〕
ＳＷＡＡＴによる腐食試験後、Ｚｎ濃化層（比較例１４は腐食面）を片面のみ残した平板形状の試験片を切り取り、平面曲げ疲労試験を行った。試験条件を最小最大応力比（Ｒ）＝−１、応力値２００ＭＰａ、繰り返し回数１０5回とし、対照材である６０６１−Ｔ６材（腐食なし）に対する疲労強度の低下率を求め、低下率に基づいて下記の３段階で評価した。評価結果を表１〜５に併せて示す。
○：低下率が２０％未満
△：低下率が２０％以上４０％未満
×：低下率が４０％以上
【００６６】
【表１】
【００６７】
【表２】
【００６８】
【表３】
【００６９】
【表４】
【００７０】
【表５】
【００７１】
表１〜５の結果より、実施例の方法で製造したアルミニウム熱間鍛造品は、耐食性および腐食疲労強度が優れているを確認することができた。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明によれば優れた耐食性および腐食疲労強度を有するアルミニウム熱間鍛造品を製造でき、サスペンションアーム等の車輌用構造部品の製造に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】Ｚｎ濃化層における表面からの深さとＺｎ濃度の関係を模式的に示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ：０．６〜１．５質量％およびＭｇ：０．８〜１．５質量％を含み、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成された基材を熱間鍛造し、この基材の表面に２〜５０ｇ／ｍ2のＺｎを付与した後、５００〜５８０℃で５〜１８０分保持する溶体化処理を施し、さらに２５０℃までは１０℃／秒以上の冷却速度で冷却する焼入処理を施すことを特徴とするアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【請求項２】
前記基材を構成するアルミニウム合金において、さらにＣｕ：０．１〜０．５質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．５質量％、Ｃｒ：０．０５〜０．５質量％、Ｆｅ：０．５質量％以下のうちの１種以上を含有する請求項１に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【請求項３】
前記Ｚｎの付与を溶射により行う請求項１または２に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【請求項４】
前記Ｚｎの溶射を、熱間鍛造した基材を冷却することなく、基材が３５０℃以上の高温状態にあるときに行う請求項３に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【請求項５】
前記Ｚｎの付与をめっきにより行う請求項１または２に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【請求項６】
前記めっきの前処理としてジンケート処理を行う請求項５に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【請求項７】
前記Ｚｎの付与を、熱間鍛造した基材を冷却し、基材の表面を洗浄した後に行う請求項１、２、３、５のいずれか１項に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【請求項８】
前記Ｚｎの付与量が４〜２０ｇ／ｍ2である請求項１〜７のいずれか１項に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【請求項９】
表層部に０．０１質量％以上のＺｎを含有するＺｎ濃化層が形成されたアルミニウム熱間鍛造品であって、
Ｚｎ濃化層を除く基材が、Ｓｉ：０．６〜１．５質量％、Ｍｇ：０．８〜１．５質量％および０．０１質量％未満のＺｎを含み、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成され、
前記Ｚｎ濃化層の厚さが１００〜５００μｍであり、
前記Ｚｎ濃化層の表面から深さ５μｍにおける表面Ｚｎ濃度が１〜１０質量％であり、かつ前記Ｚｎ濃化層における平均Ｚｎ濃度が０．１質量％以上１質量％未満となされていることを特徴とするアルミニウム熱間鍛造品。
【請求項１０】
前記基材を構成するアルミニウム合金において、さらにＣｕ：０．１〜０．５質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．５質量％、Ｃｒ：０．０５〜０．５質量％、Ｆｅ：０．５質量％以下のうちの１種以上を含有する請求項９に記載のアルミニウム熱間鍛造品。
【請求項１１】
前記アルミニウム熱間鍛造品は車輌用構造部品である請求項９または１０に記載のアルミニウム熱間鍛造品。
【請求項１２】
前記車輌用構造部品は足廻り部品である請求項１１に記載のアルミニウム熱間鍛造品。
【請求項１３】
前記足廻り部品はサスペンションアームである請求項１２に記載のアルミニウム熱間鍛造品。
【請求項１】
Ｓｉ：０．６〜１．５質量％およびＭｇ：０．８〜１．５質量％を含み、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成された基材を熱間鍛造し、この基材の表面に２〜５０ｇ／ｍ2のＺｎを付与した後、５００〜５８０℃で５〜１８０分保持する溶体化処理を施し、さらに２５０℃までは１０℃／秒以上の冷却速度で冷却する焼入処理を施すことを特徴とするアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【請求項２】
前記基材を構成するアルミニウム合金において、さらにＣｕ：０．１〜０．５質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．５質量％、Ｃｒ：０．０５〜０．５質量％、Ｆｅ：０．５質量％以下のうちの１種以上を含有する請求項１に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【請求項３】
前記Ｚｎの付与を溶射により行う請求項１または２に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【請求項４】
前記Ｚｎの溶射を、熱間鍛造した基材を冷却することなく、基材が３５０℃以上の高温状態にあるときに行う請求項３に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【請求項５】
前記Ｚｎの付与をめっきにより行う請求項１または２に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【請求項６】
前記めっきの前処理としてジンケート処理を行う請求項５に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【請求項７】
前記Ｚｎの付与を、熱間鍛造した基材を冷却し、基材の表面を洗浄した後に行う請求項１、２、３、５のいずれか１項に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【請求項８】
前記Ｚｎの付与量が４〜２０ｇ／ｍ2である請求項１〜７のいずれか１項に記載のアルミニウム熱間鍛造品の製造方法。
【請求項９】
表層部に０．０１質量％以上のＺｎを含有するＺｎ濃化層が形成されたアルミニウム熱間鍛造品であって、
Ｚｎ濃化層を除く基材が、Ｓｉ：０．６〜１．５質量％、Ｍｇ：０．８〜１．５質量％および０．０１質量％未満のＺｎを含み、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成され、
前記Ｚｎ濃化層の厚さが１００〜５００μｍであり、
前記Ｚｎ濃化層の表面から深さ５μｍにおける表面Ｚｎ濃度が１〜１０質量％であり、かつ前記Ｚｎ濃化層における平均Ｚｎ濃度が０．１質量％以上１質量％未満となされていることを特徴とするアルミニウム熱間鍛造品。
【請求項１０】
前記基材を構成するアルミニウム合金において、さらにＣｕ：０．１〜０．５質量％、Ｍｎ：０．０５〜０．５質量％、Ｃｒ：０．０５〜０．５質量％、Ｆｅ：０．５質量％以下のうちの１種以上を含有する請求項９に記載のアルミニウム熱間鍛造品。
【請求項１１】
前記アルミニウム熱間鍛造品は車輌用構造部品である請求項９または１０に記載のアルミニウム熱間鍛造品。
【請求項１２】
前記車輌用構造部品は足廻り部品である請求項１１に記載のアルミニウム熱間鍛造品。
【請求項１３】
前記足廻り部品はサスペンションアームである請求項１２に記載のアルミニウム熱間鍛造品。
【図１】
【公開番号】特開２００６−１７６８７５（Ｐ２００６−１７６８７５Ａ）
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３９６３０（Ｐ２００５−３３９６３０）
【出願日】平成１７年１１月２５日（２００５．１１．２５）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２５日（２００５．１１．２５）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
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