耐SCC性优异的7000系铝合金挤出材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及耐应力腐蚀破裂性(耐SCC性)优异的JIS(日本工业规格)7000系的铝合金挤出材料。

背景技术

在7000系的铝合金挤出材料领域，通过调节Zn、Mg主成分的量和Cu等的添加量，可以确保作为汽车部件的保险杠加强件等结构材料所必须的强度。

在这种情况下，已知的是如果适当添加Zn、Mg，虽然强度上升，但是耐SCC性降低。

作为这种情况的理由可以认为是：如果添加Zn、Mg以确保必需的强度，则在铸造工序中的凝固后的冷却时，在晶粒界面析出结晶，在挤出材料制造工序中的刚挤出后的冷却时，析出晶粒界面析出物，粒内和晶粒界面的电位差扩大，由此，暴露在产生应力腐蚀破裂的环境中时，溶析出晶粒界面的结晶物、析出物，产生破裂。

专利文献1、2等中公开了，抑制合金组成成分的范围，控制PFZ(无析出带)来改善耐SCC性的技术，但是其改善效果还不足。

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2007-119904号公报

【专利文献2】日本特开2003-286532号公报

发明内容

本发明的目的在于提供耐SCC性优异的7000系铝合金挤出材料及其制造方法。

本发明的耐SCC性优异的7000系铝合金挤出材料的特征在于：从挤出模具挤出的刚挤出后的挤出材料的温度为580～660℃的范围，之后以20℃/min～50℃/min的冷却速度，将挤出材料温度冷却到100℃以下，通过透过型电子显微镜观察测定金属组织的晶粒内，粒径为1～15nm的析出物存在有1,000～10,000个/μm²。

这里，屈服强度优选为300～550MPa的范围。

7000系的铝合金挤出材料必须通过调节Mg、Zn、Cu的添加量，以确保作为保险杠加强件等结构材料所必需的强度，以质量％计，Mg添加量可以设定为0.8～1.5％，Zn添加量可以设定为5.5～7.0％，Cu添加量可以设定为0.05～0.3％。

将作为其他添加成分的Mn：0.05～0.3％、Cr：0.01～0.3％、Zr：0.01～0.2％单独或混合添加，以使晶粒微细化，或者抑制重结晶，也有助于改善耐SCC性，这也是公知的。

另外，添加0.001～0.05％的Ti有助于将铸造钢坯时的晶粒微细化也是公知的。

相对于此，由于7000系铝合金挤出材料的耐SCC性是阳极型SCC，如果晶粒内-晶粒界面的电位差较大，则晶粒界面的结晶物、析出物溶析出，产生破裂，故本发明具有在金属组织的晶粒内，粒径为1～15nm的析出物存在有1,000～10,000个/μm²这一特征，所以晶粒内-晶粒界面的电位差变小，耐SCC性提高。

这样，为了使晶粒内存在规定量的粒径为1～15nm的析出物，可以使从挤出模具刚挤出后的挤出材料温度为580～660℃的范围，之后以20℃/min～50℃/min的冷却速度，将挤出材料温度冷却到100℃以下；也可以是将挤出材料挤出成型后，在两阶段的时效处理工序中，第1阶段的热处理温度为70～100℃的范围，第2阶段的热处理温度为140～170℃的范围。

在本发明中，如上设定制造条件的理由如下所示。

(1)刚挤出后的挤出材料的温度如果小于580℃，则熔解化处理不足，无法通过之后的热处理在粒子内析出规定量的15nm以下的析出物，屈服强度小于300MPa。

另外，如果挤出材料温度超过600℃，则马上在挤出材料表面产生粗糙表面，如果超过660℃，则熔解，所以挤出材料温度为580℃～660℃，希望是600℃以下。

(2)控制型材冷却速度，直到型材为100℃以下，如果冷却速度为20℃/min以下，则无法得到足够的淬火，无法通过之后的热处理在粒子内析出规定量的15nm以下的析出物。

另外，如果冷却速度为50℃/min以上，则会影响PFZ，SCC性低下，所以挤出材料的冷却速度为20℃/min以上、50℃/min以下。

(3)制造条件中的两阶段时效处理的第2阶段的热处理温度如果为140℃以下，则热处理时间变长，生产性低下。

另外，如果超过170℃，则析出物变粗大，无法在粒子内析出规定量的15nm以下的析出物，屈服强度也小于300MPa。

因此，制造条件中的两阶段时效处理时的第2阶段的热处理温度为140℃以上、170℃以下，时间为20小时以内。

本发明可以得到一种7000系铝合金挤出材料，由于金属组织中的晶粒内和晶粒界面的电位差变小，所以可以得到耐SCC性优异的材料。

附图说明

图1表示铝合金的组成和评价结果。

图2表示和实施例1相对应的晶粒内的透过型电子显微镜相片。

图3表示和实施例2相对应的晶粒内的透过型电子显微镜相片。

图4表示和实施例3相对应的晶粒内的透过型电子显微镜相片。

图5表示和比较例4相对应的晶粒内的透过型电子显微镜相片。

图6表示SCC评价夹具。