CN103429772A - 烤漆硬化性优异的铝合金板 - Google Patents

烤漆硬化性优异的铝合金板 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种铝合金板，通过以一定的数密度含有对BH性效果大的特定的原子的集合体，而提高了长时间的室温时效后的低温短时间条件下的BH性，所述原子的集合体包含含有特定量的Mg、Si的6000系铝合金板的、利用三维原子探针场离子显微镜测定出的Mg原子或Si原子的任意一者，相互的原子之间的距离为一定值以下。

Description

烤漆硬化性优异的铝合金板
技术领域
本发明涉及一种Al－Mg－Si系铝合金板。本发明中所说的铝合金板，是热轧板或冷轧板等轧制板，是指实施了固溶处理及淬火处理等调质的铝合金板。另外，以下也将铝称作Al。
背景技术
近年来，出于对地球环境等的担心，汽车等车辆的轻质化的社会需求逐渐提高。为了响应该需求，作为汽车面板、特别是引擎盖、车门、车顶等大型车身面板（外面板、内面板）的材料，代替钢板等钢铁材料，对于成形性、烤漆硬化性优异的、更加轻质的铝合金材料的应用正在增加。
其中，在汽车的引擎盖、挡泥板、车门、车顶、行李箱盖等面板结构体的外面板（外板）或内面板（内板）等面板中，作为薄壁并且高强度铝合金板，研究了Al－Mg－Si系的AA乃至JIS6000系（以下也简称为6000系）铝合金板的使用。
该6000系铝合金板作为必需成分含有Si、Mg，特别是过剩Si型的6000系铝合金具有这些Si/Mg以质量比计为1以上的组成，其具有优异的时效硬化能力。由此，在冲压成形或弯曲加工时可以利用低屈服强度化来确保成形性，同时利用成形后的面板的烤漆处理等的较低温度的人工时效（硬化）处理时的加热来进行时效硬化从而屈服强度提高、具有可以确保作为面板的必需的强度的烤漆硬化性（以下也称作Bake Hard性＝BH性、烘烤硬化性）。
另外，6000系铝合金板与Mg量等合金量多的其他的5000系铝合金等相比，合金元素量较少。由此，在将这些6000系铝合金板的废料作为铝合金炉料（熔化原料）再利用时，容易获得原来的6000系铝合金铸锭，回收性也很优异。
另一方面，汽车的外面板如众所周知的那样，是通过对铝合金板复合地进行冲压成形中的胀形成形或弯曲成形等成形加工而制作的。例如，就引擎盖或车门等大型的外面板而言，利用胀形等冲压成形，制成作为外面板的成形品形状，然后，利用该外面板周缘部的卷圆压平等卷圆（hemming）加工，进行与内面板的接合，制成面板结构体。
这里，6000系铝合金有具有优异的BH性的优点，而另一方面，具有室温时效性，在固溶淬火处理后，因几个月的室温保持而发生时效硬化，强度增加，从而存在加工为面板的成形性、特别是弯曲加工性降低的问题。例如，在将6000系铝合金板用于汽车面板用途的情况下，在由制铝厂进行了固溶淬火处理后（制造后），直至由汽车制造商成形加工为面板之前，通常要在室温下放置1～4个月左右（室温放置），在此期间，就会进行相当大程度的时效硬化（室温时效）。特别是，在要进行严酷的弯曲加工的外面板中，即使在制造后经过1个月后可以没有问题地成形，然而在经过3个月后出现了在卷圆加工时产生裂纹等问题。所以，在汽车面板用、特别是外面板用的6000系铝合金板中，需要抑制经过1～4个月左右的较长时间的室温时效。
此外，在此种室温时效大的情况下，BH性降低，因而还会产生如下的问题，即，不能利用所述的成形后的面板的烤漆处理等较低温度的人工时效（硬化）处理时的加热使屈服强度提高到作为面板的必需的强度。
由此，以往对于提高6000系铝合金的BH性及抑制室温时效提出过各种方案。例如，专利文献1中提出，在固溶及淬火处理时，通过使冷却速度阶段性地变化，来抑制从制造后起在室温下经过7天后到90天后的强度变化。另外，专利文献2中提出，通过在固溶及淬火处理后的60分钟以内，在50～150℃的温度保持10～300分钟，来获得BH性和形状冻结性。另外，专利文献3中提出，在固溶及淬火处理时，通过规定第一阶段的冷却温度和其后的冷却速度，来获得BH性和形状冻结性。
另外，专利文献4中提出，利用固溶淬火后的热处理来提高BH性。专利文献5中提出过借助DSC（Differential scanning calorimetry、差示扫描热量测定）法的吸热峰规定的BH性提高。专利文献6中同样地提出借助DSC的放热峰规定的BH性提高。
但是，这些专利文献1～6对于对6000系铝合金板的BH性或室温时效性产生直接影响的团簇（原子的集合体），终归只不过是对其行为进行间接的类推的文献而已。
与此相对，在专利文献7中，进行了直接测定对6000系铝合金板的BH性或室温时效性产生影响的团簇（原子的集合体）、并进行了规定的尝试。即，将利用100万倍的透射型电子显微镜分析6000系铝合金板的组织时观察到的团簇（原子的集合体）当中的、当量圆直径为1～5nm的范围的团簇的平均数密度规定在4000～30000个/μm2的范围内，从而形成BH性优异、并抑制了室温时效的合金板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000－160310号公报
专利文献2：日本专利第3207413号公报
专利文献3：日本专利第2614686号公报
专利文献4：日本特开平4－210456号公报
专利文献5：日本特开平10－219382号公报
专利文献6：日本特开2005－139537号公报
专利文献7：日本特开2009－242904号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，对于这些以往技术的室温时效后的BH性，为了实现汽车车身的生产线的高效化，在更低温度下将其车身烤漆处理短时间化的条件下，仍有改善的余地。即，在将这些以往技术的车身烤漆处理在150℃×20分钟等低温下短时间化的情况下的、室温时效后的BH性的提高在0.2％屈服强度时为30～40MPa左右，要求更高的BH性。
鉴于此种问题，本发明的目的在于，提供一种Al―Si―Mg系铝合金板，即使是室温时效后在低温下被短时间化的条件的车身烤漆处理，也可以发挥高BH性。
解决问题的手段
为了达成该目的，本发明的铝合金板的要点是，提供一种以质量％计含有Mg：0.2～2.0％、Si：0.3～2.0％、残余部分由Al及不可避免的杂质构成的Al－Mg－Si系铝合金板，作为利用三维原子探针场离子显微镜测定的原子的集合体，该原子的集合体合计含有30个以上的Mg原子、Si原子的任意一者或两者，无论以它们中所含的Mg原子或Si原子的哪一种原子作为基准，该成为基准的原子与相邻的其他原子当中的某一个原子的相互的距离都为0.75nm以下，以1.0×105个/μm3以上的平均数密度包含满足这些条件的原子的集合体。
发明效果
在6000系铝合金中，已知在固溶及淬火处理后，在室温保持、或者50～150℃的热处理中，Mg、Si形成被称作团簇的原子的集合体。但是，室温保持和50～150℃的热处理中生成的团簇在其行为（性质）方面完全不同。
室温保持下形成的团簇在其后的人工时效或烤漆处理中会抑制使强度升高的GP区或β’相的析出。而另一方面，在50～150℃形成的团簇（或Mg/Si团簇）正相反，显示出促进GP区或β’相的析出（例如记载于山田等：轻金属vol.51、第215页）。
顺便说明，在所述专利文献7中，在其段落0021～0025中记载，这些团簇在以往是利用比热测定或3DAP（三维原子探针）等分析的。此外，同时还记载，在借助3DAP的团簇的分析中，即使因被观察到而证实了团簇本身的存在，对于本发明中规定的所述团簇的尺寸、数密度也是不清楚的或只能有限地测定。
确实，在6000系铝合金中，以往进行过利用3DAP（三维原子探针）来分析所述团簇的尝试。但是，如所述专利文献7的记载所示，即使团簇本身的存在得到证实，对于该团簇的尺寸、数密度也是不清楚的。
这是因为，对于利用3DAP测定的原子的集合体（团簇）当中的、哪种团簇与BH性有较大关联并不清楚，对于与BH性有较大关联的原子的集合体是哪个并不清楚。
与此相对，本发明使之明确，发现在利用3DAP测定的原子的集合体（团簇）当中，如下的特定的团簇与BH性有较大关联，即，如上述规定那样，合计含有特定值以上的Mg原子或Si原子、它们中所含的相邻的原子之间的相互的距离为特定值以下。此外还发现，通过增加满足这些条件的原子的集合体的数密度，即使是在室温时效后在低温下被短时间化的条件的车身烤漆处理，也可以发挥高BH性。
所以，根据本发明，可以提供如下的Al－Si－Mg系铝合金板，即，即使进行室温时效、将车身烤漆处理在150℃×20分钟等低温下短时间化的情况下，也可以发挥更高的BH性。
具体实施方式
以下，对于本发明的实施方式，依照每个要件进行具体说明。
（3DAP的测定原理和测定方法）
3DAP（三维原子探针）是在场离子显微镜（FIM）上安装了飞行时间型质谱仪的装置。利用此种构成，是可以利用场离子显微镜来观察金属表面的各个原子、利用飞行时间质量分析来鉴定这些原子的局部分析装置。另外，由于3DAP可以同时分析从试样中放出的原子的种类和位置，因此在原子的集合体的结构分析上是非常有效的手段。由此，作为公知技术，如前所述，其被用于磁记录膜、电子设备或钢材的组织分析等中。另外，最近，如前所述，其还被用于铝合金板的组织的团簇的辨别等中。
该3DAP中，利用被称作场蒸发的高电场下的试样原子本身的离子化现象。当对试样施加为使试样原子进行场蒸发而必需的高电压时，原子就会从试样表面被离子化，其穿过探针孔而到达检测器。
该检测器为位置敏感型检测器，通过与各个离子的质量分析（作为原子种类的元素的鉴定）一起，测定出各个离子到达检测器前的飞行时间，就可以同时地确定出其被检测到的位置（原子结构位置）。所以，3DAP可以同时地测定出试样头端的原子的位置及原子种类，因此具有能够三维地再构成、观察试样头端的原子结构的特长。另外，由于场蒸发是从试样的头端面起依次发生，因此能够以原子水平的分辨率来研究从试样头端开始的原子的深度方向分布。
由于该3DAP利用高电场，因此所要分析的试样的金属等的导电性必须高，而且，试样的形状一般来说需要制成头端直径为100nmφ左右或者在其以下的极细的针状。由此，从成为测定对象的铝合金板的板厚中央部等采集试样，将该试样用精密切削装置进行切削及电解抛光，制作分析用的具有极细的针状头端部的试样。作为测定方法，例如使用ImagoScientific Instruments公司制的“LEAP3000”，对该将头端以针状成形的铝合金板试样施加1kV量级的高脉冲电压，从试样头端持续地将数百万个的原子离子化而进行。离子由位置敏感型检测器检测出，被施加脉冲电压，根据从试样头端飞出各个离子到达检测器的飞行时间，来进行离子的质量分析（作为原子种类的元素的鉴定）。
此外，利用场蒸发从试样的头端面起依次地有规则地发生的性质，对显示离子的到达位置的二维图恰当地标上深度方向的坐标，使用分析软件“IVAS”，进行三维制图（三维下的原子结构：原子图的构筑）。这样，就可以得到试样头端的三维原子图。
对该三维原子图再使用作为定义析出物或属于团簇的原子的方法的Maximum Separation Method，进行原子的集合体（团簇）的分析。在进行该分析时，将Mg原子或Si原子的任意一者或两者的数目（合计为30个以上）、彼此相邻的Mg原子或Si原子之间的距离（间隔）、以及具有所述特定的狭窄的间隔（0.75nm以下）的Mg原子或Si原子的数目作为参数来提供。
此外，将满足如下的条件的原子的集合体定义为本发明的原子的集合体，即，合计含有30个以上的Mg原子或Si原子的任意一者或两者，无论以它们中所含的Mg原子或Si原子的哪一种原子为基准，该成为基准的原子与相邻的其他的原子中的某一个原子的相互的距离都为0.75nm以下。在此基础上，评价符合该定义的原子的集合体的分散状态，以3个以上的测定试样数将原子的集合体的数密度平均化，作为每1μm3的平均密度（个/μm3）进行计测、定量化。
（借助3DAP的原子的检出效率）
但是，目前这些借助3DAP的原子的检出效率的极限是离子化了的原子当中的50％左右，剩下的原子无法检测出。如果该借助3DAP的原子的检出效率在将来提高等大幅度变动，则本发明所规定的原子的集合体的平均个数密度（个/μm3）的借助3DAP的测定结果就有可能变动。所以，为了使该原子的集合体的平均个数密度的测定具有重现性，优选使借助3DAP的原子的检出效率大致一定，约为50％。
（板的团簇测定）
这些借助3DAP的团簇的测定是对实施调质后的Al－Mg－Si系铝合金板的任意的板厚中央部的10个部位进行，将这些数密度的各测定值平均化，作为本发明中规定的平均数密度。
（铝合金板组织）
如前所述，本发明铝合金板是在轧制后被实施固溶及淬火处理等调质后的板，是指利用冲压成形等成形加工为面板前的板。为了抑制被冲压成形前的经过0.5～4个月左右的比较长时间的室温放置时的室温时效，当然需要将该被进行室温放置前的、实施调质后的板的组织状态设为本发明中规定的组织。
（本发明的团簇的规定）
首先，利用三维原子探针场离子显微镜，以所述的方法测定被进行室温放置前的、实施所述固溶及淬火处理等调质后的Al－Mg－Si系铝合金板的任意的板厚中央部的组织。作为存在于该被测定的组织中的原子的集合体，本发明中，首先，该原子的集合体合计含有30个以上的Mg原子或Si原子的任意一者或两者。而且，该原子的集合体中所含的Mg原子或Si原子的个数越多越好，其上限没有特别规定，然而如果从制造极限考虑，则该原子的集合体中所含的Mg原子或Si原子的个数的上限大致为10000个左右。
此外，将如下的原子的集合体设为本发明中规定的（满足本发明的规定的）原子的集合体，即，无论以这些原子的集合体中所含的Mg原子或Si原子的任意一种原子为基准，该成为基准的原子与相邻的其他的原子当中的某一个原子的相互的距离都为0.75nm以下。该相互的距离0.75nm接近Mg或Si的相互的原子间的距离，是为了保障具有长时间的室温时效后的低温短时间下的BH性提高效果的原子的集合体（团簇）的数密度而设定的数值。本发明人等此前对在低温下短时间化的条件下的车身烤漆处理中也可以发挥高BH性的铝合金板与原子水平的集合体的关系进行了详细研究，结果通过实验发现，以上述定义规定的原子集合体的数密度大是发挥高BH性的组织形态。所以，虽然原子间的距离0.75nm的技术上的含义并不十分清楚，然而是为了严格地保证发挥高BH性的原子集合体的数密度而必需的，其是因此而确定的数值。
再者，本发明中，以1.0×105个/μm3以上的平均数密度含有满足这些条件的（本发明中规定的）原子的集合体。而且，该原子的集合体的平均数密度越多越好，其上限没有特别规定，然而如果从制造极限考虑，则该原子的集合体的平均数密度大致为1.0×106个/μm3左右。
本发明中规定的原子的集合体（团簇）含有Mg原子和Si原子两者的情况最多，然而也包括含有Mg原子而不含有Si原子的情况、含有Si原子而不含有Mg原子的情况。另外，不一定仅由Mg原子、Si原子构成，除了它们以外，还能以非常高的概率含有Al原子。
此外，根据铝合金板的成分组成，在原子的集合体中含有作为合金元素或杂质含有的Fe、Mn、Cu、Cr、Zr、V、Ti或Zn等原子，这就必然产生这些其他的原子被利用3DAP分析而计数在内的情况。但是，即使在原子的集合体中含有这些其他的原子（来自于合金元素或杂质），与Mg原子或Si原子的总数相比也是很少的水平。因此，即使在此种在集合体中含有其他的原子的情况下，满足所述规定（条件）的集合体也会作为本发明的原子的集合体与仅由Mg原子、Si原子构成的原子的集合体相同地发挥作用。所以，本发明中规定的所述原子的集合体只要满足所述的规定，无论含有其他何种原子都可以。
另外，本发明的所谓“无论以它们中所含的Mg原子或Si原子的哪种原子为基准该成为基准的原子与相邻的其他原子当中的某一个原子的相互的距离都为0.75nm以下”，是指存在于原子的集合体中的所有的Mg原子或Si原子在其周围具有至少1个相互的距离为0.75nm以下的Mg原子或Si原子。
本发明的原子的集合体中的原子之间的距离的规定是，无论以它们中所含的Mg原子或Si原子的哪种原子为基准，可以不是该成为基准的原子与相邻的其他的原子当中的所有原子的距离分别全都为0.75nm以下，相反地，也可以分别全都0.75nm以下。换言之，也可以有距离超过0.75nm的其他的Mg原子或Si原子相邻，只要在特定的（成为基准的）Mg原子或Si原子的周围，最少有1个满足该规定距离（间隔）的其他的Mg原子或Si原子即可。
此外，在具有1个满足该规定距离的相邻的其他的Mg原子或Si原子的情况下，满足距离的条件的、应当计数的Mg原子或Si原子的数目包括特定的（成为基准的）Mg原子或Si原子在内为2个。另外，在有2个满足该规定距离的相邻的其他的Mg原子或Si原子的情况下，满足距离的条件的、应当计数的Mg原子或Si原子的数目包括特定的（成为基准的）Mg原子或Si原子在内为3个。
以上说明的团簇是利用上述、以及详细地后述的固溶及淬火处理后的再加热处理生成的团簇。此前，报告了在人工时效或烤漆处理中促进使强度升高的GP区或β’相的析出的团簇如前所述是Mg/Si团簇，该团簇在固溶淬火后在50～150℃的热处理中形成，与此相对，在人工时效或烤漆处理中抑制GP区或β’相的析出的团簇是富Si团簇，该团簇在固溶淬火后在室温保持（室温时效）中形成（例如记载于，里：轻金属vol.56、第595页中）。但是，本发明人等对人工时效处理时或烤漆处理时的强度与团簇的关系进行了详细的分析，结果发现，人工时效处理时或烤漆处理时的对强度有贡献的组织因素并非团簇的种类（组成），而是尺寸。另外，该团簇的尺寸、数密度也是通过以如上所述的定义进行分析才明确了与人工时效或烤漆热处理时的强度的对应。
这两种团簇（原子集合体）当中，通过固溶及淬火处理后的再加热处理而生成的是本发明的团簇。即，是如下的团簇，其原子的集合体合计含有30个以上的Mg原子或Si原子的任意一者或两者，无论以它们中所含的Mg原子或Si原子的哪种原子为基准，该成为基准的原子与相邻的其他的原子当中的某个原子的相互的距离都为0.75nm以下。
与此相对，所述在室温保持（室温时效）下形成的团簇在借助三维原子探针场离子显微镜的测定中，即使是原子的集合体，也具有脱离所述本发明的规定的原子的个数或团簇的数密度。所以，本发明的团簇（原子集合体）的规定有别于所述在室温保持（室温时效）下形成的团簇，同时还是防止在该团簇中所添加的（含有的）Mg或Si被消耗的规定。
如果所述本发明中规定的团簇（原子集合体）的平均数密度不足1.0×105个/μm3，则意味着团簇本身的形成量不足，所述在室温时效下形成的团簇中，所添加的（含有的）Mg或Si的大部分被消耗。
由此，假设即使具有促进GP区或β’相的析出、提高BH性的效果，在长时间的室温放置（室温时效）后，在所述烤漆处理被以150℃×20分钟等低温下短时间化的情况下的BH性的提高在0.2％屈服强度下也停留于以往的30～40MPa左右。所以，在此种条件下，无法获得更高的所需的BH性。
（化学成分组成）
下面，对6000系铝合金板的化学成分组成说明如下。本发明用作对象的6000系铝合金板作为所述的汽车的外板用的板等来说，被要求有优异的成形性或BH性、强度、焊接性、耐腐蚀性等各种特性。
为了满足此种要求，铝合金板的组成以质量％计，含有Mg：0.2～2.0％、Si：0.3～2.0％，残余部分由Al及不可避免的杂质构成。而且，各元素的含量的％表示全都是质量％的意思。
本发明用作对象的6000系铝合金板优选采用BH性更加优异的、Si与Mg的质量比Si/Mg为1以上的那样的过剩Si型的6000系铝合金板。6000系铝合金板可以在冲压成形或弯曲加工时利用低屈服强度化来确保成形性，同时具有可以利用成形后的面板的烤漆处理等较低温度的人工时效处理时的加热进行时效硬化而提高屈服强度、确保必需的强度的优异的时效硬化能力（BH性）。其中，过剩Si型的6000系铝合金板与质量比Si/Mg不足1的6000系铝合金板相比，其BH性更加优异。
本发明中，这些Mg、Si以外的其他的元素基本上是杂质或可以含有的元素，设为按照AA乃至JIS标准等的各元素水平的含量（容许量）。
即，从资源回收的观点考虑，本发明中，作为合金的熔化原料，不仅可以是高纯度Al基体金属，而且在大量使用作为添加元素（合金元素）含有很多Mg、Si以外的其他的元素的6000系合金或其他的铝合金废料、低纯度Al基体金属等情况下，必然混入有效质量的如下所示的其他的元素。此外，勉强减少这些元素的精炼本身会导致成本上升，因而有必要容许含有一定程度。另外，即使含有有效质量，也有不妨碍本发明目的、效果的含有范围。
所以，本发明中，容许分别在以下规定的按照AA乃至JIS标准等的上限量以下的范围内含有如下所示的下述元素。具体来说，可以在上述的基本组成之外，还在下述范围内，含有Mn：1.0％以下（但是，不包括0％）、Cu：1.0％以下（但是，不包括0％）、Fe：1.0％以下（但是，不包括0％）、Cr：0.3％以下（但是，不包括0％）、Zr：0.3％以下（但是，不包括0％）、V：0.3％以下（但是，不包括0％）、Ti：0.05％以下（但是，不包括0％）、Zn：1.0％以下（但是，不包括0％）的1种或2种以上。
在以下，对上述6000系铝合金中的各元素的含有范围和意义、或容许量进行说明。
Si：0.3～2.0％
Si与Mg一起，都是本发明中规定的所述团簇形成的重要元素。另外，还是用于在固溶强化、和烤漆处理等所述低温下的人工时效处理时，形成有助于提高强度的时效析出物、发挥时效硬化能力、获得作为汽车的外面板所必需的强度（屈服强度）的必需的元素。此外，在本发明6000系铝合金板中，是用于兼具对冲压成形性产生影响的总伸长率等各种特性的最重要元素。
另外，为了发挥成形为面板后的、更低温、短时间下的烤漆处理中的优异的时效硬化能力，优选设为如下的6000系铝合金组成，即，以质量比计将Si/Mg设为1.0以上，与一般所说的过剩Si型相比相对于Mg更加过剩地含有Si。
如果Si含量过少，则Si的绝对量不足，因此仅以本发明中规定的规定所述团簇的数密度则无法形成，烤漆硬化性显著地降低。此外，还无法兼具对于各用途所要求的总伸长率等各种特性。另一方面，如果Si含量过多，则会形成粗大的结晶物及析出物，弯曲加工性、总伸长率等显著地降低。此外，焊接性也显著地受到妨碍。所以，将Si设为0.3～2.0％的范围。
Mg：0.2～2.0％
Mg也与Si一起都是本发明中规定的所述团簇形成的重要元素。另外，还是用于在固溶强化、和烤漆处理等所述人工时效处理时，与Si一起形成有助于提高强度的时效析出物、发挥时效硬化能力、获得作为面板所必需的屈服强度的必需的元素。
如果Mg含量过少，则Mg的绝对量不足，因此仅以本发明中规定的规定所述团簇的数密度则无法形成，烤漆硬化性显著地降低。由此就无法获得作为面板来说必需的屈服强度。另一方面，如果Mg含量过多，则会形成粗大的结晶物及析出物，弯曲加工性、总伸长率等显著地降低。所以，设为Mg的含量为0.2～2.0％的范围、Si/Mg以质量比计为1.0以上的量。
（制造方法）
接着，对本发明铝合金板的制造方法说明如下。本发明铝合金板的制造工序本身是常用方法或公知的方法，在铸造上述6000系成分组成的铝合金铸锭后进行均质化热处理，实施热轧、冷轧而制成规定的板厚，再实施固溶淬火等调质处理而制造。
但是，在这些制造工序中，为了提高BH性而控制本发明的团簇，如后所述，需要更加恰当地控制固溶及淬火处理后的再加热处理条件。另外，在其他的工序中，也有用于将所述团簇控制在本发明的规定范围内的优选的条件。
（熔化、铸造冷却速度）
首先，在熔化、铸造工序中，适当地选择连续铸造法、半连续铸造法（DC铸造法）等通常的熔化铸造法对熔化调整为上述6000系成分组成范围内的铝合金熔液进行铸造。这里，为了将团簇控制在本发明的规定范围内，对于铸造时的平均冷却速度，优选使从液相线温度到固相线温度为止为30℃/分钟以上，尽量大（快）。
在不进行此种铸造时的高温区域中的温度（冷却速度）控制的情况下，该高温区域中的冷却速度必然变慢。像这样在高温区域中的平均冷却速度变慢的情况下，该高温区域中的温度范围中粗大地生成的结晶物的量变多，铸锭的板宽度方向、厚度方向的结晶物的尺寸、量的波动也会变大。其结果是，无法将所述规定团簇控制在本发明的范围内的可能性变高。
（均质化热处理）
然后，对所述铸造好的铝合金铸锭，在进行热轧之前，先实施均质化热处理。该均质化热处理（均热处理）的目的在于，实现组织的均质化，即，消除铸锭组织中的晶粒内的偏析。只要是达成该目的的条件，就没有特别限定，也可以是通常的1次或1阶段的处理。
均质化热处理温度可以从500℃以上且不足熔点的范围中适当地选择，均质化时间可以从4小时以上的范围中适当地选择。如果该均质化温度低，则无法充分地消除晶粒内的偏析，它会作为破坏的起点发生作用，因此拉伸凸缘性或弯曲加工性降低。之后，无论是立即开始热轧，还是在冷却到适当的温度并保持后开始热轧，都可以控制为本发明中规定的团簇的数密度。
在进行该均质化热处理后，以20～100℃/hr的平均冷却速度冷却300℃～500℃之间到室温，然后以20～100℃/hr的平均加热速度再加热到350℃～450℃，也可以在该温度范围开始热轧。
如果脱离该均质化热处理后的平均冷却速度及其后的再加热速度的条件，则形成粗大的Mg－Si化合物的可能性就会变高。
（热轧）
热轧根据所轧制的板厚由铸锭（板坯）的粗轧工序和精轧工序构成。在这些粗轧工序、精轧工序中，可以适当使用可逆式或串联式等的轧机。
此时，在热轧（粗轧）开始温度超过450℃的条件下，得不到本发明中规定的所定的Mg－Si化合物。另外，如果热轧开始温度不足350℃，则热轧本身变得困难。所以，热轧开始温度优选设为350～580℃，更优选设为350～450℃的范围。
（热轧板的退火）
该热轧板的冷轧前的退火（粗退火）不一定是必需的，然而也可以为了利用晶粒的微细化或集合组织的合理化来进一步提高成形性等特性而实施。
（冷轧）
冷轧中，对上述热轧板进行轧制，制作成所需的最终板厚的冷轧板（也包括卷材）。但是，为了使晶粒更加微细化，冷轧率最好为60％以上，另外，出于与所述粗退火相同的目的，也可以在冷轧道次间进行中间退火。
（固溶及淬火处理）
冷轧后，进行固溶淬火处理。对于固溶处理淬火处理，可以是借助通常的连续热处理流水线的加热、冷却，没有特别限定。但是，由于希望获得各元素的足够的固溶量，以及如前所述，希望晶粒更加微细，因此最好以5℃/秒以上的加热速度加热到520℃以上的固溶处理温度，在保持0～10秒的条件下进行。
另外，从抑制使成形性或卷圆加工性降低的粗大的晶界化合物的形成的观点考虑，淬火时的冷却速度最好以10℃/秒以上进行。如果冷却速度慢，则容易在晶界上析出Si、Mg2Si等，容易成为冲压成形或弯曲加工时的裂纹的起点，它们使得成形性降低。为了确保该冷却速度，淬火处理可以分别选择使用风扇等的气冷；喷雾、射流、浸渍等水冷却方法或条件。
（再加热处理）
淬火冷却到该室温后，在1小时内对冷轧板进行再加热处理。该再加热处理是以平均加热速度（升温速度）1℃/秒（S）以上再加热到70～130℃的温度范围，到达再加热温度时保持0.2～1小时，其后将平均冷却速度设为1～20℃/hr的范围而自然冷却到室温。
通过满足该条件，就可以得到具有本发明中规定的所定的团簇的数密度的组织。即，例如即使在该温度下实施再加热处理，只要前面规定的到再加热为止的所用时间、加热速度（升温速度）、保持时间、平均冷却速度的条件有一个不合适，所述团簇不能达到本发明中规定的平均数密度的可能性就会变大。
这里，如果从淬火冷却结束后到再加热处理为止的室温保持（放置）时间超过1小时、或平均加热速度（升温速度）小于1℃/秒（S），就会先生成在室温保持（室温时效）下形成的团簇，得不到本发明中规定的所定的团簇的数密度，无法获得所述室温时效后的低温短时间下的烘烤硬化性。其中，从淬火冷却结束后到再加热处理为止的室温保持（放置）时间越短越好。另外，优选平均加热速度（升温速度）快，利用高频加热等高速加热机构设为1℃/秒（S）以上，优选设为5℃/秒（S）以上。
即使所述再加热温度不足70℃，也无法获得本发明中规定的所定的团簇密度，得不到所述室温时效后的低温短时间下的烘烤硬化性。另外，在加热温度超过130℃的条件下，就会超过本发明中规定的所定的团簇密度而形成，或者形成与团簇不同的β’等金属间化合物相，使成形性、弯曲加工性降低。
在该再加热处理中，不仅是再加热温度，而且平均加热速度（升温速度）、到达再加热温度的保持时间、其后的平均冷却速度也大幅影响本发明中规定的所定的团簇的数密度生成。如果平均加热速度过慢、保持时间过短、或再加热后的平均冷却速度过快，则得不到本发明中规定的所定的团簇密度，无法获得所述室温时效后的低温短时间下的烘烤硬化性。另外，如果保持时间过长，则会超过本发明中规定的所定的团簇密度而形成，或形成与团簇不同的β等金属间化合物相，有可能使成形性、弯曲加工性降低。
以下，举出实施例对本发明进行更具体的说明，然而本发明当然不受下述实施例限制，也可以在能够适合上述、后述的宗旨的范围中适当地加以变更后实施，这些也都包含于本发明的技术范围中。
实施例
下面，对本发明的实施例进行说明。分别制作本发明中规定的团簇条件不同的6000系铝合金板，分别评价了长时间室温时效后的、低温短时间下的BH性（烤漆硬化性）。还一并地评价了冲压成形性、作为弯曲加工性的卷圆加工性。
具体来说，如表2所示地对固溶及淬火处理后的再加热处理条件进行各种改变而制造出表1所示的6000系铝合金板。而且，在表1中的各元素的含量的表示中，将各元素的数值设为空白的表示是指含量为检测极限以下。
铝合金板的具体的制造条件如下所示。利用DC铸造法同样地熔制出表1中所示的各组成的铸锭。此时，对于铸造时的平均冷却速度，各例都同样地将从液相线温度到固相线温度设为50℃/分钟。
接下来，对于铸锭，各例都同样地在560℃×4小时均热处理后，开始了热粗轧。此后，各例都同样地利用接下来的精轧，热轧至厚3.5mm，制成热轧板（卷材）。对于热轧后的铝合金板，各例都同样地没有热轧后的粗退火及冷轧途中的中间退火而进行冷轧，各例都同样地制成厚1.0mm的冷轧板（卷材）。
此外，对于该各冷轧板，各例都同样地利用连续式的热处理设备，进行如下的固溶淬火处理，即，将直到500℃为止的平均加热速度设为10℃/秒，加热到550℃的固溶处理温度，然后立即以平均50℃/秒的冷却速度冷却到室温。之后，各例都在不同的表2所示的各条件下进行加热、冷却的再加热处理。
从这些调质处理后室温放置2个月后的各最终产品板中切出供试验用板（空白），测定、评价了各供试验用板的组织。将它们的结果表示于表2中。
（团簇）
利用所述的3DAP法分析所述调质处理后室温放置2个月后的供试验用板的板厚中央部的组织，求出本发明中规定的团簇的平均数密度（个/μm2）。
（烤漆硬化性）
比较所述调质处理后室温放置2个月后的各供试验用板、和将它们分别同样地进行150℃20分钟的低温、短时间的人工时效硬化处理（烘烤后）后的供试验用板的0.2％屈服强度，根据其差（屈服强度的增加量）评价了BH性。
该拉伸试验法从各供试验用板中分别采集JISZ2201的5号试验片（25mm×50mmGL×板厚），进行了室温拉伸试验。将此时的试验片的拉伸方向设为轧制方向的直角方向。将拉伸速度在到0.2％屈服强度为止设为5mm/分钟，在屈服强度以后设为20mm/分钟。将机械特性测定的N数设为5，分别以平均值算出。
（卷圆加工性）
卷圆加工性仅针对所述调质处理后室温放置2个月后的各供试验用板进行。试验使用30mm宽的长方形试验片，在借助下法兰的内弯曲半径R1.0mm的90°弯曲加工后，夹着1.0mm厚的内衬，将折弯部再向内侧依次进行折弯约130度的预卷圆加工、折弯180度而使端部与内衬密合的平卷圆加工（flat hemming）。
目视观察该平卷圆的弯曲部（缘曲部）的表面粗糙、微小的裂纹、大的裂纹的产生等表面状态，利用以下的基准进行了目视评价。
0；无裂纹、表面粗糙、1；轻度的表面粗糙、2；重度的表面粗糙、3；微小表面裂纹、4；成线状连续的表面裂纹、5；断裂
如表1～2中所示，各发明例在本发明成分组成范围内、并且在优选的条件范围中进行了制造、调质处理。由此，各发明例如表2所示，满足本发明中规定的团簇条件。
其结果是，各发明例在所述调质处理后的长时间的室温时效后，并且即使是低温短时间下的烤漆硬化，BH性也很优异。另外，即使在所述调质处理后的长时间的室温时效后，卷圆加工性也很优异。
与此相对，表2的比较例14～20使用了表1的发明合金例2。但是，这些比较例如表2所示，固溶条件及再加热处理条件脱离了优选的范围。其结果是，这些比较例脱离本发明中规定的团簇的条件，BH性差。
表2的比较例21、22、23、27虽然包括再加热处理条件在内，是在优选的范围中制造的例子，然而必需元素的Mg或Si的含量分别脱离了本发明范围。由此，如表2所示，脱离了本发明中规定的团簇的条件，BH性差。
另外，表2的比较例24、25、26、28也脱离了本发明中规定的团簇的条件，BH性差。
所以，根据以上的实施例的结果，证实了用于兼具本发明的成分或组织的各要件或优选的制造条件的长时间室温时效后的低温短时间条件下的BH性、长时间室温时效后的成形性的临界的意义（critical significance）乃至效果。
[表1]
[表2]
Figure BDA0000381067650000191
虽然详细地并且参照特定的实施方式对本发明进行了说明，然而对于本领域的技术人员来说，显而易见的是，可以不脱离本发明的精神和范围地加以各种变更或修正。
本申请是基于2011年3月15日申请的日本专利申请（日本特愿2011－056960）的申请，在这里将其内容作为参照引入。
产业上的可利用性
根据本发明，可以提供兼具长时间室温时效后的低温短时间条件下的BH性、长时间室温时效后的成形性的6000系铝合金板。其结果是，用作汽车、船舶或车辆等运输机械、家电制品、建筑、构造物的构件或部件用途，另外，特别是用于汽车等运输机械的构件，可扩大6000系铝合金板的应用。

Claims (2)

1.一种烤漆硬化性优异的铝合金板，其特征在于，其是以质量％计含有Mg：0.2～2.0％、Si：0.3～2.0％、残余部分由Al及不可避免的杂质构成的Al－Mg－Si系铝合金板，
其以1.0×105个/μm3以上的平均数密度包含满足下述条件的原子的集合体，所述条件为：作为利用三维原子探针场离子显微镜测定的原子的集合体，该原子的集合体合计含有30个以上的Mg原子或Si原子的任意一者或两者，无论以它们中所含的Mg原子或Si原子的哪一种原子作为基准，该成为基准的原子与相邻的其他原子当中的某一个原子的相互的距离都为0.75nm以下。
2.根据权利要求1所述的烤漆硬化性优异的铝合金板，其中，
所述铝合金板还含有Mn：1.0％以下（但是，不包括0％）、Cu：1.0％以下（但是，不包括0％）、Fe：1.0％以下（但是，不包括0％）、Cr：0.3％以下（但是，不包括0％）、Zr：0.3％以下（但是，不包括0％）、V：0.3％以下（但是，不包括0％）、Ti：0.05％以下（但是，不包括0％）、Zn：1.0％以下（但是，不包括0％）中的1种或2种以上。
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