具体实施方式

以下，基于附图，对本发明的实施方式进行详细说明。

本实施方式所涉及的表面品质优异的高强度铝合金挤压材料具有如下组成：以质量%计，含有Si：0.55~0.70%、Fe：0.10~0.35%、Cu：0.15~0.60%、Mn：0.20~0.40%、Mg：0.70~0.80%、Ti：0.01~0.10%、Zr：超过0.1~0.20%，化学计量组成Mg₂Si为1.10~1.26%，且过剩Si量为0~0.27%，余量由铝和不可避免的杂质构成。

在本实施方式的铝合金挤压材料中，优选除了上述组成以外，以质量%计，含有Cu：超过0.4~0.60%，挤压后的屈服强度为295MPa以上。

另外，在本实施方式的铝合金挤压材料中，优选除了上述组成以外，以质量%计，将Fe限制在0.10~0.20%，将上述过剩Si量限制在0.20%以下。此外，在本实施方式的铝合金挤压材料中，优选除了上述组成以外，以质量%计，将Cr含量抑制在0.05%以下。

需说明的是，在本说明书中，关于成分元素的含量范围，在如0.55~0.70%那样使用“~”标记范围的情况下，只要没有特殊注明，则表示包含上限和下限。上述记载是指含有作为对象的成分元素0.55%以上且0.70%以下。

Mg：0.70~0.80%

在构成本实施方式所涉及的铝合金挤压材料的铝合金中，以质量%计，含有0.70%以上且0.80%以下的Mg。

通过使铝合金中含有上述范围的Mg，可使Mg₂Si化合物与另外添加的Si一起析出，提高铝合金的强度。若Mg含量低于0.70%，则作为车辆用保险杠或保险杠加强材料、或框架材料用途的铝合金挤压材料，无法得到充分的强度。若Mg含量超过0.80%，则表面品质降低等实用性降低。

Cu：0.15~0.60%

在构成本实施方式所涉及的铝合金挤压材料的铝合金中，以质量%计，含有0.15%以上且0.60%以下的Cu。

通过使铝合金中含有上述范围的Cu，可提高铝合金的强度。若Cu含量低于0.15%，则作为车辆用保险杠或保险杠加强材料、或框架材料用途的铝合金挤压材料，无法得到充分的强度。从压溃特性的观点出发，Cu含量优选为0.25%以下。另外，通过含有0.41%以上的Cu含量，可得到更高的强度。若Cu含量超过0.60%，则在铸造时容易产生坯料铸造裂纹，产生无法制备的情况，成品率显著降低。另外，若Cu含量超过0.60%，则高温变形阻力增加，挤压时的生产率也有显著降低之虞。从高强度或生产率的观点出发，Cu含量优选为0.41%以上且0.50以下。

Mn：0.20~0.40%

在构成本实施方式所涉及的铝合金挤压材料的铝合金中，以质量%计，含有0.20%以上且0.40%以下的Mn。

通过在铝合金中添加上述范围的Mn，在挤压后的组织中，容易形成纤维状组织，可提高重结晶后的组织的纵横比。另外，可生成Al(Fe,Mn)Si化合物，减少拾起，提高表面品质。若Mn含量低于0.20%，则无法进行充分的晶粒控制。若Mn含量超过0.40%，则产生粗大的金属间化合物，挤压加工性降低。

Si：0.55~0.70%

在构成本实施方式所涉及的铝合金挤压材料的铝合金中，以质量%计，含有0.55%以上且0.70%以下的Si。

通过使铝合金中含有上述范围的Si，可析出Mg₂Si化合物，提高铝合金的强度。若Si含量低于0.55%，则不能析出充分的Mg₂Si化合物，因此铝合金的强度不提高。在Si含量超过0.7%的情况下，过剩Si量增加，Al(Fe,Mn)Si化合物粗大地结晶，轴向压溃特性因延展性的降低而降低。

Fe：0.10~0.35%

在构成本实施方式所涉及的铝合金挤压材料的铝合金中，以质量%计，含有0.10%以上且0.35%以下的Fe。

通过使铝合金中含有上述范围的Fe，可使铸造组织微细化。另外，可生成Al(Fe,Mn)Si化合物。

若Fe含量低于0.10%，则无法得到铝合金铸造组织的微细化效果，成型性降低。另外，若Fe含量低于0.10%，则无法使用作为熔化原料的重复材料(循环材料)，原料变得高价，导致成本上升。

若Fe含量超过0.35%，则Al(Fe,Mn)Si化合物粗大地结晶，轴向压溃特性因延展性的降低而降低。另外，由于Al(Fe,Mn)Si化合物的过剩生成而消耗Si，过剩Si量降低，使铝合金的强度降低。另外，若Fe含量超过0.35%，则导致制品表面粗糙，表面性状恶化。另外，通过将Fe含量限制在0.2%以下，轴向压溃特性更优异。

Ti：0.01~0.10%

在构成本实施方式所涉及的铝合金挤压材料的铝合金中，以质量%计，含有0.01%以上且0.10%以下的Ti。

通过使铝合金中含有上述范围的Ti，可使铸造组织微细化，提高成型性。

若Ti含量低于0.01%，则无法得到铸造组织的充分微细化效果，挤压型材的成型性降低。若Ti含量超过0.10%，则铝合金中容易产生粗大的结晶物，铝合金的成型性降低。需说明的是，由于Ti含量为0.01%以上时能够实现充分的铸造组织的微细化，所以添加必要量以上是不经济的，Ti含量的上限优选为0.05%。

Zr：超过0.1~0.20%

在构成本实施方式所涉及的铝合金挤压材料的铝合金中，以质量%计，含有超过0.1%且0.20%以下的Zr。

通过使铝合金中含有上述范围的Zr，在挤压后的组织中容易形成纤维状组织，可提高重结晶后的组织的纵横比。

若Zr含量低于0.1%，则无法进行铝合金的充分的晶粒控制，无法得到良好的纵横比。若Zr含量超过0.20%，则铝合金中产生粗大的金属间化合物，挤压加工性降低。

Cr：0.05%以下

构成本实施方式所涉及的铝合金挤压材料的铝合金中含有的Cr量优选为0.05%以下。由于Cr的添加显著提高6000系合金的挤压载荷，所以为了以更高的制品速度挤压制品，需要将Cr含量抑制得较低。若Cr含量超过0.05%，则挤压加工性降低。

Mg₂Si：1.10~1.26%

过剩Si量：0.00~0.27%

在构成本实施方式所涉及的铝合金挤压材料的铝合金中，含有1.10%以上且1.26%以下的化学计量组成的Mg₂Si，且含有0%以上且0.27%以下的过剩Si量。

通过使铝合金中含有上述范围的Mg₂Si，可提高铝合金的强度。

若Mg₂Si含量低于1.10%，则作为本方式中意图的铝合金，无法得到充分的强度。若Mg₂Si含量超过1.26%，则容易产生拾起等，挤压制品的表面品质降低。

需说明的是，在铝合金内Fe和Mn共存的情况下，由于在Al(Fe,Mn)Si化合物的形成中消耗Si，所以认为过剩Si量发生变化。因此，使用以下式(1)和式(2)的经验式求出过剩Si量。

过剩Si量＝Si-(Mg/1.73+Fe/4+{Mn-0.2}×0.17)…式(1)

其中，在Mn为0.2%以下的情况下，

过剩Si量＝Si-(Mg/1.73+Fe/4)…式(2)

式(1)和式(2)中的Si、Mg、Fe、Mn为铝合金中的各元素的添加量(质量%)。

通过使铝合金中含有上述范围的过剩Si，可提高铝合金的强度。在不含有过剩Si的情况下，无法预料由过剩Si带来的铝合金的强度提高效果。

若使过剩Si量超过0.27%，则Al(Fe,Mn)Si化合物粗大地结晶，由于延展性的降低而使轴向压溃特性降低。另外，若将过剩Si含量限制在0.20%以下，则Al(Fe,Mn)Si化合物变得更微细，铝合金的延展性提高，轴向压溃特性进一步提高。

在本实施方式的铝合金挤压材料中，更具体而言，通过如上所述地使Si和Mg的添加量最佳化，可将Mg₂Si含量控制在一定量以下，维持挤压后的高表面品质。另外，通过含有上述范围的Mn和Zr，可使挤压后的晶粒组织成为沿挤压方向伸长的组织，同时通过含有上述范围的Cu，可得到高强度。另外，通过将Fe的含量和过剩Si量限制在上述范围，作为铝合金挤压材料可保持优异的压溃性。

挤压材料中的晶粒的纵横比：5以上

本实施方式所涉及的铝合金挤压材料中的晶粒的纵横比优选为5以上。这里所示的纵横比是指观察挤压材料的金属组织求出(与挤压方向平行的粒径/与挤压方向垂直方向的粒径)的平均值而得到的比例。

若纵横比为5以上，则铝合金挤压材料的强度提高。若纵横比低于5，则作为铝合金挤压材料无法得到充分的强度。

在求出纵横比的情况下，首先，研磨平板挤压材料进行镜面加工后，用巴克氏液实施蚀刻，通过100倍光学显微镜观察来观察金属组织。观察部位设为L-ST截面的中央部，对于随机抽取的30个晶粒，分别测定挤压方向的长度L1与厚度方向的长度L2之比(L1/L2)，将它们的平均值作为纵横比。

L-ST截面是指在将平板挤压材料以与挤压方向垂直的面切断的长条状样品的情况下，如图1所示，不是位于挤压方向的前后两端部的与挤压方向垂直的端面，而是存在于挤压材料的宽度方向端部的端面。

需说明的是，适合用作汽车等的保险杠或框架材料等结构材料用途的挤压材料为具有中空矩形形状、日字形状(在中空矩形的中心具有1根肋的形状)、目字形状(在中空矩形的中心具有2根平行的肋的形状)或中空圆管形状等各种截面形状的中空结构，各部分的壁厚一般为1~10mm的范围。在对平板挤压材料以外的这些各种截面形状确定上述纵横比的情况下，对于各断面形状，只要选择壁厚最厚的部位，将包含该部位的挤压方向和壁厚方向的截面作为测定对象即可。

接下来，对本发明所涉及的铝合金的制备方法和使用该铝合金制备挤压材料的方法进行说明，但本发明不限定于以下实施方式。

首先，以成为上述规定的组成的方式，由铝合金的熔液通过半连续铸造法进行造块。对得到的铸块进行均质化处理，制成挤压用坯料。

均质化处理温度优选为500℃以上且580℃以下，更优选为525℃以上且575℃以下。均质化处理时间优选为2小时以上且20小时以下。这些处理条件是应用于Al-Mg-Si系铝合金的一般的处理条件。

接着，在挤压之前对坯料进行加热，该加热温度优选为460℃以上且560℃以下。更优选为480℃以上且540℃以下。坯料的加热可使用大气炉或感应加热炉。

可使用加热至规定温度的坯料实施热挤压成规定的形状。将坯料加热至上述温度范围，进行热挤压成目标形状，之后立即通过水冷进行急速冷却，由此可确保挤压时的高生产率和此后的时效处理带来的强度提高。需说明的是，急速冷却并不限定于水冷，也可应用液氮喷射等急冷法。在热挤压后，对得到的挤压型材实施时效处理。该时效处理是在150℃以上且250℃以下的温度范围内保持1小时以上且24小时以内。

构成如以上说明制备的挤压材料的铝合金在挤压方向具有290MPa的拉伸屈服强度。

因此，若是上述铝合金挤压材料，则具有充分的拉伸屈服强度，具有优异的轴向压溃性，因此可适合用作汽车等的保险杠或保险杠加强材料、或框架材料。另外，若是上述铝合金挤压材料，则表面性状优异，因此可得到适合作为汽车等的保险杠或保险杠加强材料、或框架材料的表面状态。另外，由于上述铝合金挤压材料的生产率也良好，所以生产成本不会不必要地增高。

图2是对比表示前面的实施方式所示的铝合金的组成和专利文献2中记载的铝合金挤压材料的组成的说明图。

在图2所示的各含有元素成分记载栏的下面，记载了前面的实施方式所示的铝合金的组成，在它们的下面的栏中对比地示出了专利文献2的实施例中记载的合金的组成范围。

在图2所示的表示各成分的含量的表中，纵轴的0.0~1.4表示各成分的含有质量%的数值，用柱形图对应地表示前面的实施方式所示的各成分的含量和专利文献2的实施例所示的各成分的含量范围。

对于本实施方式的铝合金，在成分中，如图2的“1”所示，通过含有较低的Mg含量和Mg₂Si含量，改善了外观不良等表面性状。另外，如“2”所示，通过同时适量含有Mn和Zr，促进了组织的纤维化，形成纵横比高的组织。

此外，如“3”所示，通过含有较低的Si含量和过剩Si量，改善了轴向压溃特性。

另外，如“4”所示，通过调整Cu的含量而增多Cu含量，优先确保强度，通过Cu含量的增加来补偿因抑制Si和Mg的含量而引起的强度的减少部分，确保保险杠等用途所需要的强度。

此外，如“5”所示，若将Fe的含量抑制得较低，则可抑制Al(Fe,Mn)Si化合物的生成，在可改善轴向压溃特性的同时，通过抑制由该化合物的生成引起的Si的消耗来确保过剩Si量，由此抑制铝合金的强度降低，因此与上述由添加Cu带来的强度提高效果相辅相成地抑制伴随着上述Si含量、Mn含量的抑制而产生的强度降低，可确保保险杠等用途所需要的强度。

实施例

以下，示出实施例来更详细地说明本发明，但本发明不限定于这些实施例。

依据半连续铸造法制作具有表1、表2所示的组成的直径为230mm的铝合金铸块，在540℃下对得到的铸块进行4小时的均质化处理后，从炉中取出，利用风扇进行强制空冷。将这些挤压用坯料用感应加热炉加热至510℃，进行热挤压，将由模具得到的宽150mm、壁厚2mm的平板和外径70mm、壁厚2mm的圆管挤压材料进行挤压加工后，立即进行基于水冷的急速冷却来制作。

得到的铝合金挤压材料以在190℃下保持5小时的条件实施时效处理。

“拉伸屈服强度的测定”

依据JISZ2241，进行平板挤压材料的拉伸试验，测定各试验片的拉伸屈服强度。拉伸试验片形状为JIS规定5号试验片的形状，以挤压方向与拉伸方向平行的方式从平板挤压材料上切出。十字头速度为5mm/min。拉伸屈服强度为290MPa以上的试样可判断为作为保险杠用途具有充分的屈服强度。

“轴向压溃性的测定”

在轴向压溃试验中使用挤压长度为300mm的圆管(外径70mm，壁厚2mm)，以50mm/min的压缩速度沿着150mm轴长方向使压缩载荷作用而进行。即，设为如下条件：使圆管立起并固定在基座上，从上方使按压用的十字头以行程为150mm的条件下降，以上述压缩速度进行压溃。

对于轴向压溃性，按照以下条件进行评价。

A：压溃试验后的外观无裂纹

B：压溃试验后的外观无裂纹(有轻度的缩颈花纹)

C：压溃试验后的外观有轻度的裂纹

D：压溃试验后的外观有裂纹

“机械性质判定”

为了对上述屈服强度和压溃性进行综合评价，作为机械性质判定，按照以下标准进行判断，在表3、表4中记载判定结果。

A：屈服强度为295MPa以上且轴向压溃性优异

B：屈服强度为290MPa以上且低于295MPa，且轴向压溃性优异

C：屈服强度为290MPa以上，但轴向压溃性差

D：屈服强度低于290MPa。

“纵横比”

为了求出纵横比，首先，研磨平板挤压材料进行镜面加工后，用巴克氏液实施蚀刻，通过100倍光学显微镜观察来观察金属组织。观察部位为挤压截面(L-ST截面)的中央部，对于随机抽取的30个晶粒，分别测定挤压方向的长度L1与厚度方向的长度L2之比(L1/L2)，将它们的平均值作为纵横比。若得到的纵横比为5以上，则评价为B，若低于5，则评价为D。

“表面性状”

通过目视来观察通过挤压加工得到的中空挤压材料(圆管)的表面，根据有无表面粗糙、拾起、挤裂等，基于下述判断标准进行评价。

B：挤压制品的表面品质优异

C：挤压制品的表面品质稍差(存在轻微的表面粗糙、拾起等表面品质差的部分)

D：挤压制品的表面品质非常差(存在拾起、挤裂等缺陷)。

“生产率”

由表1、表2所示的各组成的各铝合金制作挤压材料，在铝合金中添加各种元素，结果一部分试样产生铸造裂纹。另外，一部分试样产生挤压载荷过剩等问题。对于各试样的生产率，按照以下B、C、D这三个等级进行评价。

生产率(圆管挤压时)

B：不会产生铸造裂纹，且可在挤压时的制品速度为10m/min以上时进行挤压

C：不会产生铸造裂纹，且可在挤压时的制品速度为5m/min以上且低于10m/min时进行挤压

D：产生铸造裂纹，或者若挤压时的制品速度低于5m/min，则无法挤压

将以上测定结果和判定结果汇总记载于以下表3~表4中。

另外，加入机械特性、织构的判定和生产率，将按照以下标准综合判定的结果记载于表3、表4中。

“综合判定”

B：机械性质、表面性状、生产率均良好(C评价以上)

D：机械性质、表面性状、生产率中的任一项不良(D评价)。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

如表1所示的结果所示，可知若具有如下组成：以质量%计，含有Si：0.55~0.70%、Fe：0.10~0.35%、Cu：0.15~0.60%、Mn：0.20~0.40%、Mg：0.70~0.80%、Ti：0.01~0.10%、Zr：超过0.1~0.20%，化学计量组成Mg₂Si为1.10~1.26%，且过剩Si量为0~0.27%，余量由铝和不可避免的杂质构成；且挤压型材的晶粒的纵横比为5以上，则是屈服强度为290MPa以上、轴向压溃性优异、表面性状和生产率优异的挤压材料。

另外，表1所示的实施例1~7、9~11、13~17是将Fe含量抑制为低至0.1~0.2%，且将过剩Si量限制在0.20%以下的试样，其结果是轴向压溃性更优异。

表1所示的实施例1、2、4~15、17、18、20是将Cu含量调整为0.41 (超过0.4)~0.60%的试样，其结果是可进一步确保强度。

表2所示的比较例1的试样是Si含量、Mg含量、Mg₂Si量比优选的范围少的试样，如表4所示，屈服强度降低。

表2所示的比较例2的试样是Si含量、Mg含量、Mg₂Si量比优选的范围多的试样，如表4所示，轴向压溃性差，表面性状也变差。

表2所示的比较例3的试样是Cu含量比优选的范围少的试样，如表4所示，屈服强度降低。

表2所示的比较例4的试样是Cu含量比优选的范围多的试样，由于在铸造时产生裂纹，所以无法制作挤压材料试样。因此，如表4所示，各评价项目均记入-。

表2所示的比较例5的试样是Mn含量和Zr含量比优选的范围少的试样，如表4所示，纵横比低于5，屈服强度降低。

表2所示的比较例6的试样是Mn含量、Zr含量和Cr含量比优选的范围多的试样，在制品速度为5m/min以上时无法挤压，如表4所示，生产率的评价为D。

表2所示的比较例8的试样是Fe含量比优选的范围多的试样，如表4所示，轴向压溃性差，表面性状也变差。

表2所示的比较例9的试样是不含有Ti的试样，由于在挤压时产生裂纹，所以无法制作挤压材料试样。因此，如表4所示，各评价项目均记入-。

表2所示的比较例11的试样是只使Si含量比优选的范围少的试样，如表4所示，屈服强度降低。

表2所示的比较例12的试样是只使Si含量比优选的范围多的试样，过剩Si过多，如表4所示，其结果是轴向压溃性差。

表2所示的比较例13的试样是Mg含量和Mg₂Si量比优选的范围少的试样，如表4所示，其结果是机械性质判定差。

表2所示的比较例14的试样是使Mg含量和Mg₂Si量比优选的范围多的试样，如表4所示，其结果是表面性状差。

表2所示的比较例15的试样是使Mg含量比优选的范围少，且使Mg₂Si量比优选的范围少的试样，如表4所示，屈服强度降低，另外，过剩Si量过大，其结果是轴向压溃性差。

其结果是轴向压溃性差。

表2所示的比较例16的试样是使Mn含量和Zr含量比优选的范围少的试样，如表4所示，纵横比低于5，屈服强度降低。

由以上结果可知，如前面的实施例所示，若是含有规定范围的Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Ti、Zr，含有规定量的化学计量组成Mg₂Si，且含有规定量的过剩Si量的铝合金挤压材料，则如表3所示，可得到屈服强度为290~330MPa以上、纵横比为5以上、轴向压溃性优异、表面性状优异、生产率也良好的挤压材料。

标记说明

L…挤压方向，LT…板宽方向，ST…板厚方向。