CN102191415A

CN102191415A - 铝合金板及其制造方法

Info

Publication number: CN102191415A
Application number: CN2011100526507A
Authority: CN
Inventors: 藤井孝典; 水嶋一光; 星野良定
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2011-03-03
Publication date: 2011-09-21
Also published as: KR20110100158A; JP2011179094A; KR101310497B1; JP5640399B2; CN103374675A; CN105039802A

Abstract

本发明提供一种铝合金板及其制造方法，该铝合金板即使进行利用硫酸浴的阳极氧化处理，也能够极力抑制发出黄色的颜色，并且发出不带红色的淡绿白色系的颜色。一种铝合金板，以质量％计，含有2.0～3.0％的Mg、0.15～0.25％的Cr、0.005～0.20％的Ti、或者0.005～0.20％的Ti和0.0005～0.05％的B，其余部分为Al和不可避免的杂质，使该杂质中的Si为0.15％以下，Fe为0.4％以下，Mn为0.06％以下，设上述Cr的含量为T_CR％，Cr的固溶量为S_CR％时，P_CR＝T_CR-S_CR≤0.065％。一种铝合金板的制造方法，在对由上述组成构成的铸块均质化处理后进行热轧，之后进行冷轧中，使升温和降温速度为100℃/秒以上进行中间退火，在冷轧后，使升温和降温速度为100℃/秒以上施加稳定化退火。

Description

铝合金板及其制造方法

技术领域

本发明涉及阳极氧化膜为淡绿白色的铝合金板及其制造方法。

背景技术

Al-Mg系合金板在其制板过程中进行中间退火，为了赋予所需要的机械特性而进行冷轧和退火处理。但是，由于冷加工后该系合金自然软化而强度不稳定，所以，根据需要，有时在冷轧后施加稳定化退火。

铝合金板通过利用硫酸浴进行阳极氧化处理而使表面具有合金特有的色调，应用于建筑用的内外装饰面板、器物、家电制品、数码相机和PC等电机电子机器等中。例如，在非热处理合金中，残留变形少、加工精度高的JIS5052合金板在利用硫酸浴进行的阳极氧化处理中，发出带黄色的色调。据认为该色调的原因在于为了再结晶粒微细化等而添加的合金中的Cr，在不希望带黄色的情况下，使用不添加Cr的铝合金板。

日本特开平9-143602号公报公开了含有作为杂质的0.02％以下Cr、含有Mn 0.10～0.30％的Al-Mg系合金板。

专利文献1：日本特开平9-143602号公报

发明内容

本发明提供一种Al-Mg系合金板，为了再结晶粒微细化等而添加有Cr。但是，如果含有Cr，则利用硫酸浴进行阳极氧化处理就会使其带上很强的黄色，不能得到发出白色系颜色的铝合金板，板的用途受到限制。

即，本发明的目的在于提供一种铝合金板及其制造方法，该铝合金板即使进行利用硫酸浴的阳极氧化处理，也能够极力抑制发出黄色的颜色，并且发出不带红色的淡绿白色系的颜色。

本发明的发明人发现，在含Cr的Al-Mg系合金板中黄色的产生是由包括铸造的制板过程中所生成的含Cr金属间化合物导致的，从而完成了本发明。

即，本发明为下述(1)～(4)。

(1)一种铝合金板，其特征在于，含有2.0～3.0质量％的Mg、0.15～0.25质量％的Cr、0.005～0.20质量％的Ti、或者0.005～0.20质量％的Ti和0.0005～0.05质量％的B，其余部分为Al和不可避免的杂质，使该杂质中的Si为0.15质量％以下，Fe为0.4质量％以下，Mn为0.06质量％以下，设上述Cr的含量为T_CR质量％，Cr的固溶量为S_CR质量％时，T_CR-S_CR的值P_CR满足P_CR≤0.065质量％。

(2)一种具备阳极氧化膜的铝合金板，其特征在于，在上述(1)所述的铝合金板上覆盖有3～12μm的硫酸阳极氧化膜。

(3)一种铝合金板的制造方法，其特征在于，在对由上述(1)所述组成构成的铸块均质化处理后进行热轧，之后进行冷轧后的整个退火处理中，使升温和降温速度为100℃/秒以上。

(4)一种具备阳极氧化膜的铝合金板的制造方法，其特征在于，在由上述(3)所述的方法得到的铝合金板上覆盖3～12μm的硫酸阳极氧化膜。

即，本发明提供：(1)适合硫酸阳极氧化处理的铝合金板、(2)具备硫酸阳极氧化膜的铝合金板、(3)适合硫酸阳极氧化处理的铝合金板的制造方法、(4)具备硫酸阳极氧化膜的铝合金板的制造方法。

发明的效果

本发明的含有Cr的Al-Mg系合金板，通过使含Cr金属间化合物量为规定值以下，即使覆盖由硫酸浴产生的阳极氧化膜，也是极力抑制了黄色而发色为淡绿白色的铝合金板，因此，色调的选择范围扩大，具有能够在优选白色系的建筑用内外装饰面板、器物、家电制品、数码相机和PC等电机电子机器等的筐体等中使用的效果。另外，该合金板的制造方法通过使制板时的升温降温速度为急速的程度的技术应用，具有能够容易提供具有上述效果的板的效果。

具体实施方式

对本发明中限定化学组成的理由进行说明。

<Mg：2.0～3.0质量％>

Mg是JISA5xxx系合金的主要元素，是用于仅通过加工硬化就赋予充分强度的元素，小于下限值时，加工为面板、器物时强度就会不足，另外，如果大于上限值，成形性就欠佳。

只含Mg的Al-Mg合金在硫酸电解浴系阳极氧化处理中，表面的色调发色为淡灰色。

<Cr：0.15～0.25质量％>

Cr是JISA5xxx系合金在中间退火时用于将再结晶粒微细化的元素，小于下限值时，其效果变得不足，另外，如果大于上限值，则即使采用本发明的制造方法，在阳极氧化处理中也会带上很强的黄色而不适当。

<Ti：0.005～0.20质量％>或者

<Ti：0.005～0.20质量％和B：0.0005～0.05质量％>

Ti或者Ti和B是用于将铸造组织微细化、有效防止铸造时铸块破裂的元素，Ti可以单独添加，但如果将Ti和B复合添加，则可以提高铸造组织的微细化性能，提高防止铸造时破裂的性能。各自含量小于下限值时，微细化效果少，铸块的防破裂性能下降。如果大于上限值，就会析出Al-Ti或者Ti-B的粗大金属间化合物的结晶，损害板的加工性和成形性。Ti或者Ti和B的含量可以由返回材料的选择和适当选择添加Ti金属、Al-Ti母合金或Al-Ti-B中的一种或两种以上来调整。

<不可避免的杂质>

不可避免的杂质是指有意添加的合金元素Mg、Cr、Ti(或者Mg、Cr、Ti和B)以外的元素，意指在通常的熔融方法中，难以避免从原料金属、返回材料、母合金和夹具等混入的杂质。但是，在本发明中，不可避免的杂质的混入量如果变多，就会发出该元素特有的颜色，损害作为本发明特征的抑制了黄色的淡绿白色的发色，因此需要进行限定。即，影响大的Si为0.15质量％以下，Fe为0.4质量％以下，Mn为0.06质量％以下。其它不可避免的杂质，Zn为0.25质量％以下，Cu为0.1质量％以下，优选为0.05质量％以下。其它元素优选分别限定在0.05质量％以下。

<T_CR-S_CR＝P_CR≤0.065质量％>

在这里，T_CR是Cr的含量(质量％)，S_CR是Cr的固溶量(质量％)，P_CR是金属间化合物中的Cr量(质量％)，以P_CR＝T_CR-S_CR表示。

黄色据认为是入射光在含Cr金属间化合物，例如以Al₇Cr、Al₁₁Cr、Al₁₈Cr₂Mg₃等表示的化合物上反射，黄色波长被优先反射而呈现很强的黄色。

《固溶Cr的分析》

以热酚溶解Al成分，以IPC发光分析法分析溶液中的Cr，对固溶Cr(S_CR)进行定量。因为由该方法可以得到S_CR的值，所以，可以根据Cr含量(T_CR)计算T_CR-S_CR＝P_CR的值，即可以计算金属间化合物中的Cr量(P_CR质量％)。

《黄色发色抑制的机理》

该P_CR值是作为化合物存在的Cr量，P_CR值大是指含Cr化合物的量多，因此，可以认为在入射光内被优先反射的呈黄色波长的光线量多，从而呈现很强的黄色。能够考察该P_CR值如果在0.065质量％以下，则含Cr化合物量也少，因此，呈黄色波长的光线量少，从而能够抑制带黄色。

接着，说明本发明的铝合金板的优选制造方法。

发明的优选制造方法包含下述工序。

<1>对铸块均质化处理后，进行热轧，在此后的冷轧后，进行最终退火处理。

<2>对铸块均质化处理后，进行热轧，在此后的冷轧后，进行中间退火处理，接着进行冷轧，并进行最终退火。中间退火可以进行多次。

<3>对铸块均质化处理后，进行热轧，在此后的冷轧后，进行中间退火处理，接着进行冷轧。中间退火处理可以进行多次。

<4>对铸块均质化处理后，进行热轧，在此后的冷轧后，进行中间退火处理，接着进行冷轧，并进行稳定化退火处理。中间退火处理可以进行多次。

<5>对铸块均质化处理后，进行热轧，在此后的冷轧后，进行调质退火处理。

<6>对铸块均质化处理后，进行热轧，在此后的冷轧后，进行中间退火处理，接着进行冷轧，并在冷轧后进行调质退火处理。中间退火处理可以进行多次。

本发明相关的铝合金板，是在本发明组成的基础上，阳极氧化膜的色调为L^※值75～95、a^※值-0.8～0、b^※值0～2.0的新铝合金板，其制造条件没有限定，但为了加深技术关系的理解，例示其最优选的制造法如下。

进一步说明<1>的工序。

在熔融本发明组成的合金熔液后，由半连续铸造法(DC铸造)等，优选通过过滤器铸造，得到轧制用铸块。该铸块优选将表面削去5mm以上20mm左右，除去铸块表层部分的不均匀层，在440～560℃加热保持1～24小时左右或其以上，进行均质化热处理。在进行多段均质化处理的情况下，至少在高温阶段满足该温度条件即可。在该处理中，减轻或消除β相(Mg₂Al₃)的偏析、此外的Cr等的局部微偏析。

接着，以热轧进行轧制，达到2～10mm左右的厚度。在该热轧过程中，使合金元素作为微细的金属间化合物析出，在最终退火处理中，再结晶粒微细化，在随后的阳极氧化处理中使色相均匀整齐。

进一步说明<2>的工序。

和<1>的工序同样地结束了热轧的轧制板，在由通常方法进行冷轧并施加中间退火使其软化而成为O材后，确定轧制率进行冷轧，制成所需要厚度的板，接着施加最终退火。也可以施加多次中间退火处理。

进一步说明<3>的工序。

和<1>的工序同样地结束了热轧的轧制板，在由通常方法进行冷轧并施加中间退火使其软化而成为O材后，接着，确定轧制率进行冷轧，赋予所需要的机械特性。也可以施加多次中间退火处理。

进一步说明<4>的工序。

因为Al-Mg系合金在冷加工后自然软化，强度不稳定，所以，在要求稳定的材料的情况下，在最终冷轧后进行稳定化处理。即，和<1>的工序同样地结束了热轧的轧制板，在由通常方法进行冷轧并施加中间退火使其软化而成为O材后，进行最终冷轧并进行稳定化退火。也可以施加多次中间退火处理。

进一步说明<5>的工序。

Al-Mg系合金如果已知组成和冷轧率，就能够通过确定冷轧后的加热条件来预测机械性质，因此，和<1>的工序同样地结束了热轧的轧制板，在由通常方法进行的冷轧中确定冷轧率进行轧制，并在该轧制后进行调质退火处理。

进一步说明<6>的工序。

Al-Mg系合金如果已知组成和冷轧率，就能够通过确定冷轧后的1加热条件来预测机械性质，因此，和<1>的工序同样地结束了热轧的轧制板，在由通常方法进行冷轧并施加中间退火使之成为O材后，确定冷轧率进行轧制，并在该轧制后进行调质退火处理。也可以施加多次中间退火处理。

该中间退火、最终退火、稳定化退火和调质退火的升温和降温速度条件对于得到本发明的色调是很重要的。即，在于极力抑制含Cr金属间化合物析出。使该中间退火或最终退火的条件为在370～500℃温度保持1～100秒，制成O材。中间退火后进行稳定化退火处理时，根据赋予强度的程度而异，冷轧后，在150～250℃的温度保持1～100秒，进行稳定化退火。

确定冷轧率进行冷轧并在该轧制后进行调质退火处理时，根据最终所要求的机械性质而条件不同，冷轧后，在250～370℃的温度保持1～100秒进行调质退火处理。

在这里，本发明的制造方法的特征在于下述必须施加的(A)或者根据需要施加的(B)或(C)。

<中间退火、最终退火、稳定化退火和调质退火时的急速升温-急速降温>

(A)使向上述中间退火、最终退火或两个退火的温度区域的升温和降至100℃的降温速度为100℃/秒以上，抑制在升温和降温过程产生的含Cr金属间化合物的析出和防止其粗大化。

(B)使向上述根据需要而施加的稳定化退火温度区域的升温和降至100℃的降温速度为100℃/秒以上，和上述(A)相同，抑制在升温和降温过程中产生的含Cr金属间化合物的析出和防止其粗大化。

(C)使向上述调质退火处理温度区域的升温和降至100℃的降温速度为100℃/秒以上，和上述(A)相同，抑制在升温和降温过程中产生的含Cr金属间化合物的析出和防止其粗大化。

这些退火处理，例如，能够使用电磁感应式加热炉进行升温，由水冷降温。

同时满足上述(A)或根据需要施加的(B)或(C)的条件的由急速升温-急速降温而进行退火得到的铝合金板，能够抑制在随后的阳极氧化处理中由含Cr金属间化合物导致的发黄色的颜色，能够发出不带黄色的淡绿白色。

另外，既可以如上所述将热轧和冷轧作为分别的工序进行，也可以从热轧温度区域到冷轧温度区域连续地作为连贯工序进行。在后者的热-冷连贯工序的情况下，在冷轧温度区域中，关于上述冷轧的事项全部适用。

<阳极氧化处理的条件>

将由本发明得到的铝合金板供给利用硫酸浴进行的阳极氧化处理。其条件没有限定，但如果表示最优选的条件，则如下所述。即，在制板时，由于在轧制工序中使用轧制油，所以，为了除去附着在板表面的油分，通常在含有3～20质量％左右硝酸的酸性水溶液中浸渍。除去了油分的轧制板为了除去表面的氧化物而在随后的利用硫酸浴进行的阳极氧化处理中使阳极氧化膜均匀地生成，在水洗后浸渍在含有5～30质量％左右氢氧化钠的碱性水溶液中，浸蚀除去表层数μm。由该碱处理浸蚀后的轧制板在水洗后，在含有10～30质量％硫酸的硫酸浴中，以轧制板为阳极，以0.5～5A/dm²、优选以1～3A/dm²的阳极电流密度，以5～30℃、优选10～30℃的电解浴温度，以10～120分钟的电解时间施加电解处理，生成膜厚3～12μm。在该膜厚范围中，如果按照根据UCS的表示方法表示，就可以得到膜色调是L^※值75～95、a^※值-0.8～0、b^※值0～2.0的明亮的黄色被抑制的发出淡绿白色的自然发色的膜。

<阳极氧化膜的厚度：3～12μm>

阳极氧化膜的厚度如果小于3μm，则耐腐蚀性、耐擦伤性就不充分，反之，如果大于12μm，则黄色就增强，不能得到理想的淡绿白色。因此，阳极氧化膜的厚度限定在3～12μm的范围内。

<阳极氧化处理后的色调>

阳极氧化处理后的色调的表示方法是根据UCS的方法，该UCS由JISZ8729和JISZ8730规定。即，JISZ8729以L^※a^※b^※表色系统和Luv表色系统得到的物体颜色的表示方法解释，JISZ8730以色差表示方法解释。

在JISZ8730中所示的L^※值表示亮度，数值越高色调越明亮。a^※值、b^※值表示色相，如果带红色，则a^※值就增高，越比0小，就越带绿色。与此相对，如果带黄色，则b^※值就增高，越比0小，就越带蓝色。本发明的铝合金板由硫酸浴所得到的色调，L^※值是75～95，a^※值是-0.8～0，b^※值是0～2.0，是极力抑制了黄色的淡绿白色。

[实施例1]

使用上述<2>工序中制得的板进一步进行说明。

熔制表1所示组成的合金熔液后，使之通过过滤器，以DC铸造法得到厚度560mm的轧制用铸块。将该铸块的表面削去10mm，在440℃的温度下保持2小时，再进行加热，在540℃的温度下保持4小时，进行均质化处理。

接着，在530℃的温度下开始各铸块的热轧，轧制到厚度8mm。热轧结束时的热轧板温度是360℃。

将该8mm的轧制板冷轧到3mm。使升温速度和降至100℃的降温速度变动，将该3mm板在425℃的温度下保持10秒钟，进行中间退火，制成O材。

接着，冷轧到厚度1mm(轧制率67％)。使该1mm板升温和降至100℃的降温速度变动，在425℃的温度保持10秒钟，进行最终退火。

接着，通过张力校平器校正平坦度，切断为100mm×100mm，制成接下来的阳极氧化膜处理的试样。

阳极氧化膜处理工序如下所述。

以有机溶剂洗净各试样的表面进行脱脂，在液温50℃、8％氢氧化钠水溶液中浸渍2分钟进行氢氧化钠处理，水洗后，在液温20℃、10质量％硝酸浴中浸渍1分钟进行中和。接下来，以液温18℃、15质量％硫酸浴、电流密度1A/dm²，使处理时间变动，使这样进行前处理得到的各试样生成各种厚度的氧化膜。水洗后，以95℃的温水进行封孔处理并干燥。接着，以MINOLTA CM508i装置测定色调。在表2中表示结果。

[表1]合金组成(单位：质量％)

合金序号	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Cr	Zn	Ti	B	备注
											1-1	0.08	0.2	0.03	0.05	2.0	0.15	0.10	0.01	-	本发明例
1-2	0.08	0.2	0.03	0.01	2.5	0.20	0.10	0.02	0.005	本发明例
											1-3	0.08	0.2	0.03	0.03	3.0	0.25	0.10	0.02	0.005	本发明例
1-4	0.08	0.2	0.03	0.02	2.5	0.35	0.10	0.02	0.005	比较例

注1：其余部分是Al和不可避免的杂质

注2：-记号表示是杂质程度(＜0.0005)

注3：下划线表示是规定范围外

由表2的结果判断，在Al-Mg合金中，Cr如果在规定范围内，即使含有，中间退火和最终退火处理的升温和降温速度均为规定速度以上的本发明例(试样序号2-1、2-2、2-3内的本发明例)的阳极氧化膜的色调也是黄色被抑制的淡绿白色。另一方面，判断Cr量大于规定范围而偏离的比较例(试样序号2-4)，即使升温和降温速度均在规定速度以上，P_CR值也高，成为黄色很强的灰色。

另外判断，将膜厚制成大于规定范围的15μm的比较例(试样序号2-1、2-2、2-3的膜厚为15μm)发出很强的绿色和黄色的颜色。

还判断，化学组成即使是本发明例的化学组成，升温和降温速度的任意一个比规定范围慢时(试样序号2-5、2-6)，P_CR值也高，成为黄色很强的灰色。

[实施例2]

使用上述<4>工序中制得的板进一步进行说明。

熔制表1所示的合金熔液后，通过过滤器，进行DC铸造法，得到厚度560mm的轧制用铸块。将该铸块的表面削去10mm，在440℃的温度下保持2小时，再进行加热，在540℃温度下保持4小时，进行均质化处理。

接着，在530℃的温度下开始各铸块的热轧，轧制到厚度6mm。热轧结束时的热轧板温度是360℃。

将该6mm的轧制板冷轧到1.5mm。分别改变升温速度和降至100℃的降温速度，将该1.5mm板在425℃的温度下保持10秒钟，进行中间退火，制成O材。

接着，冷轧到厚度1mm(轧制率33％)。使该1mm板升温和降至100℃的降温速度变动，在220℃的温度下保持10秒钟，进行稳定化退火。

接着，通过张力校平器校正平坦度，切断为100mm×100mm，和实施例1同样地进行阳极氧化膜处理。此后，和实施例1同样地测定色调。在表3中表示结果。

由表3的结果判断，在Al-Mg合金中，Cr如果在规定范围内，则即使含有，中间退火和稳定化退火处理的升温和降温速度均为规定速度以上的本发明例(试样序号3-1、3-2、3-3内的本发明例)的阳极氧化膜的色调也是黄色被抑制的淡绿白色。

另一方面，判断Cr量大于规定范围而偏离的比较例(试样序号3-4)，即使升温和降温速度均在规定速度以上，P_CR值也高，成为黄色很强的灰色。

另外判断，将膜厚制成大于规定范围的15μm的比较例(试样序号3-1、3-2、3-3的膜厚为15μm)发出很强的绿色和黄色的颜色。

还判断，化学组成即使是本发明例的化学组成，升温和降温速度的任意一个比规定范围慢时(试样序号3-5、3-6)，P_CR值也高，成为黄色很强的灰色。

另外，关于由实施例1和2中实际验证的<2>和<4>以外的上述<1>、<3>、<5>和<6>中说明的工序制得的规定范围内组成的铝合金板，通过在冷轧后的所有退火处理时使升温和降温速度为100℃/秒以上，在规定范围内的阳极氧化后的色调可以得到规定内的L^※值、a^※值、b^※值，目测确认可以得到无黄色的淡绿白色。

[实施例3]

在以实施例2的条件制板得到的试样序号3-2的冷轧后的1mm板中，测定冷轧后未施加稳定化退火的冷轧后第1日的板和第10日的板的机械性质、以及冷轧后施加了稳定化退火的稳定化退火后第1日的板和第10日的板的机械性质。在表4中表示结果。

[表4]

由表4的结果判断，施加了稳定化退火的板(试样序号4-2)的机械性质即使经过10日也是稳定的，与此相对，未施加稳定化退火的板(试样序号4-1)的机械性质如果也经过10日的话，就会发生很大变化。

产业上的可利用性

如果根据本发明，就能够提供一种即使进行利用硫酸浴的阳极氧化处理，也能够极力抑制发出黄色的颜色，且发出不带红色的淡绿白色系的铝合金板及其制造方法。

Claims

1.一种铝合金板，其特征在于：

含有2.0～3.0质量％的Mg、0.15～0.25质量％的Cr、0.005～0.20质量％的Ti、或者0.005～0.20质量％的Ti和0.0005～0.05质量％的B，其余部分为Al和不可避免的杂质，使该杂质中的Si为0.15质量％以下，Fe为0.4质量％以下，Mn为0.06质量％以下，设所述Cr的含量为T_CR质量％，Cr的固溶量为S_CR质量％时，T_CR-S_CR的值P_CR满足P_CR≤0.065质量％。

2.一种具备阳极氧化膜的铝合金板，其特征在于：

在权利要求1所述的铝合金板上覆盖有3～12μm的硫酸阳极氧化膜。

3.一种铝合金板的制造方法，其特征在于：

在对由权利要求1所述组成构成的铸块均质化处理后进行热轧，之后进行冷轧后的整个退火处理中，使升温和降温速度为100℃/秒以上。

4.一种具备阳极氧化膜的铝合金板的制造方法，其特征在于：

在由权利要求3所述的方法得到的铝合金板上覆盖3～12μm的硫酸阳极氧化膜。