CN106011562B

CN106011562B - 铝合金板

Info

Publication number: CN106011562B
Application number: CN201610171934.0A
Authority: CN
Inventors: 阿部智子; 金田大辅; 小林德; 小林一德
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2016-03-24
Publication date: 2018-04-06
Anticipated expiration: 2036-03-24
Also published as: CN106011562A; KR20160115812A; KR101785834B1

Abstract

本发明其课题在于，提供一种镀层难以剥离，发挥高强度，并且能够抑制轧制时的边缘裂纹发生的铝合金板。本发明的铝合金板的特征在于，含有Mg：4.7～6.0质量％、Fe：0.20质量％以下、Si：0.10质量％以下，并含有Cu：0.005～0.500质量％和Zn：0.005～0.400质量％之中的至少一种，所述Cu和所述Zn的合计的含量为0.500质量％以下，余量是Al和不可避免的杂质，固溶Mg量为3.8质量％以上，0.2％屈服强度是250～400MPa。

Description

铝合金板

技术领域

本发明涉及铝合金板，详细地说，是涉及能够用于设置在电子设备的内部的内底架等结构体部件的铝合金板。

背景技术

虽然是针对全部电子设备而言，但在电子设备之中，特别是对于以携带为前提的各种移动设备(便携设备)的轻量化的需求非常大。

因此提出，用铝合金置换由质量比较大的铁合金等构成的电子设备内部的各部件，从而实现电子设备整体的轻量化。

例如，在专利文献1中，提出有一种电子电气设备导电部件材料，其特征在于，含有Mg：0.5～5.0重量％，余量由Al和不可避免的杂质构成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭63-96239号公报

发明要解决的课题

根据专利文献1所述，专利文献1的技术能够适用于半导体、IC的引线框架、连接器、开关等的导电部件。

但是，对于电子设备的各部件的详细地需要，每种部件各不相同，因此需要确切掌握作为对象的部件所要求的需要，打造出与其需要相符的材料(铝合金板)。

本发明人等着眼于设在电子设备的内部的内底架等结构体部件，首先明确了对用于这些部件的铝合金板所要求的性能。

具体来说，内底架大多构成为，相对于电子设备的框体由螺栓等紧固而接地(earth)，但若在内底架的表面形成氧化皮膜，则接触电阻变大，妨碍接地。因此，为了防止氧化皮膜造成的接触电阻的增大，通常，对内底架的表面实施镀敷(例如，镀Ni)。因此，用于内底架的铝合金板，要求有镀层难以剥离这样的性能。

另外，内底架在电子设备的内部，保持基板和电池等各部件，并且还需要承担吸收(保护)所保持的各部件受到的冲击的任务，因此用于内底架的铝合金板要求有高强度。

但是，若铝合金板的强度高，则轧制时的边缘裂纹的发生概率变高，有可能使生产率降低。因此，对于铝合金板，还需要考虑抑制边缘裂纹的发生这一点。

发明内容

因此，本发明其课题在于，提供一种镀层难以剥离，发挥高强度，并且能够抑制轧制时的边缘裂纹的发生的铝合金板。

用于解决课题的手段

即，本发明的铝合金板的特征在于，含有Mg：4.7～6.0质量％、Fe：0.20质量％以下、Si：0.10质量％以下，并含有Cu：0.005～0.500质量％和Zn：0.005～0.400质量％之中的至少一种，所述Cu与所述Zn的合计的含量为0.500质量％以下，余量是Al和不可避免的杂质，固溶Mg量为3.8质量％以上，0.2％屈服强度为250～400MPa。

根据此铝合金板，通过使Mg的含量为既定范围，并且使Si的含量为既定值以下，能够使固溶Mg量为既定值以上。其结果是，该铝合金板能够发挥内底架等结构体部件所要求的强度，并且，通过进一步使Fe的含量为既定值以下，能够抑制轧制时的边缘裂纹的发生。而且，根据该铝合金板，通过使0.2％屈服强度为既定范围，能够更确实地发挥期望的强度。

另外，根据该铝合金板，由于Cu、Zn的含量在既定范围，所以也能够抑制镀层剥离的发生。

而且，本发明的铝合金板优选用于结构体部件，更优选用于内底架。另外，本发明的铝合金板也可以作为电气部件用。

此外，本发明的铝合金板也可以在表面具有皮膜，该皮膜优选为镀敷皮膜。

发明效果

本发明的铝合金板由于使各合金成分的含量和固溶Mg量在既定范围，并且使0.2％屈服强度在既定范围，所以镀层难以剥离，能够发挥高强度，并且能够抑制轧制时的边缘裂纹的发生。

因此，本发明的铝合金板能够适用于内底架等结构体部件。

具体实施方式

以下，对于用于实施本发明的铝合金板的方式详细地加以说明。

[铝合金板]

本发明的铝合金板中，使Mg、Fe、Si的含量在既定范围(或在既定值以下)，含有Cu和Zn之中的至少一种，余量由Al和不可避免的杂质构成，固溶Mg量在既定量以上，0.2％屈服强度在既定范围。

以下，对于本发明的铝合金板的各合金成分、固溶Mg量、0.2％屈服强度，说明数值限定的理由。

(Mg：4.7～6.0质量％)

Mg具有在铝合金中通过固溶强化而使强度提高的效果。通过使Mg的含量为4.7质量％以上，能够得到期望的强度。另一方面，若Mg的含量高于6.0质量％，则Al-Mg系金属间化合物发生，轧制时的边缘裂纹发生的可能性变高。

因此，Mg的含量为4.7～6.0质量％，优选为5.0质量％以上，更优选为5.3质量％以上。

(Fe：0.20质量％以下)

Fe作为基体金属杂质而混入到铝合金中，在铝合金中，与Mn、Si等一起生成金属间化合物。若Fe的含量高于0.20质量％，则Al-Fe系、Al-Fe-Si系、Al-Fe-Mn系、Al-Fe-Mn-Si系的粗大的金属间化合物发生，由此导致轧制时的边缘裂纹发生的可能性变高。

因此，Fe的含量为0.20质量％以下(也包括0质量％)，优选为0.10质量％以下。

(Si：0.10质量％以下)

Si作为基体金属杂质而混入铝合金中，在铝合金中，与Mg等一起生成金属间化合物。若Si的含量高于0.10质量％，则Mg-Si系的金属间化合物大量生成，固溶Mg量变少。其结果是，不仅不能取得期望的强度，而且轧制时边缘裂纹发生的可能性变高。

因此，Si的含量为0.10质量％以下(也包括0质量％)，优选为0.06质量％以下。

(Cu：0.005～0.500质量％，Zn：0.005～0.400质量％)

Cu和Zn具有抑制镀层剥离的效果。详细地说，通过含有Cu和Zn之中的至少一种0.005质量％以上，在镀前处理的锌酸盐处理中，锌酸盐浴中的Zn离子在铝合金板的表面均匀地微细析出，发挥着使锌酸盐皮膜均匀形成的效果，从而能够抑制镀层的剥离。另一方面，若Cu的含量高于0.500质量％，或Zn的含量高于0.400质量％，或Cu和Zn的合计的含量高于0.500质量％，则Cu和Zn系的金属间化合物增加，导致结瘤(突起)、凹坑等镀敷缺陷发生的可能性变高。

因此，关于Cu和Zn的含量，含有Cu：0.005～0.500质量％和Zn：0.005～0.400质量％之中的至少一种，Cu和Zn的合计的含量为0.500质量％以下。

还有，为了确实达到使抑制镀层剥离这一效果，对于Cu和Zn各自而言，Cu的含量优选为0.010质量％以上，更优选为0.100质量％以上，Zn的含量优选为0.010质量％以上，更优选为0.100质量％以上。

另外，为了进一步降低结瘤(突起)、凹坑等镀敷缺陷发生的可能性，对于Cu和Zn各自而言，Cu的含量优选为0.400质量％以下，更优选为0.300质量％以下，Zn的含量优选为0.300质量％以下。

(固溶Mg量：3.8质量％以上)

固溶Mg如所述具有使强度提高的效果。而即使Mg量多，若固溶Mg量少，则仍存在得不到期望的强度的可能性，因此在本发明中规定固溶Mg量。通过使固溶Mg量为3.8质量％以上，能够确实地得到期望的强度。

因此，固溶Mg量为3.8质量％以上，优选为4.5质量％以上。

还有，固溶Mg量的上限没有特别限定，例如，5.9质量％以下。

关于固溶Mg量，例如，能够使用借助热酚的残渣抽出法进行测量。具体来说，是通过ICP发光分析，测量通过利用热酚的残渣抽出法(过滤器的网目尺寸：0.1μm)所得到的滤液中所含的Mg量，从铝合金板中包含的总Mg量中减去测量值，将所得到的值作为固溶Mg量即可。

还有，关于固溶Mg量，能够通过调整Mg量、Si量、均质化热处理工序中的热处理温度等进行控制。

(不可避免的杂质)

作为不可避免的杂质，在不妨碍本发明的效果的范围内也可以含有Mn、Cr、Zr、Ti、B、V、Ni等。详细地说，也可以分别在0.05质量％以下，优选为0.01质量％以下，以合计0.15质量％以下的范围含有。

并且，关于Mn、Cr、Zr、Ti、B、V、Ni等，如果高于所述既定的含量，则不仅作为不可避免的杂质被含有的情况下，而且即使积极地添加的情况下，也会妨碍本发明的效果。例如，出于使晶粒微细化的目的，也可以积极地添加Ti、B使之达到0.02～0.04质量％的含量。

另外，关于只规定了所述上限值的Fe、Si，也可以积极地添加，但也可以作为不可避免的杂质含有。

还有，作为不可避免的杂质所列举的各元素的含量也可以为0质量％。

(0.2％屈服强度：250～400MPa)

本发明的铝合金板，若0.2％屈服强度为250MPa以上，则能够确保作为内底架等结构体部件的强度。另一方面，若0.2％屈服强度高于400MPa，则在冲压加工(冲裁加工和成型加工)中有可能发生加工裂纹。

因此，本发明的铝合金板的0.2％屈服强度为250～400MPa。

还有，0.2％屈服强度的下限优选为300MPa以上，更优选为340MPa以上。另外，0.2％屈服强度的上限优选为380MPa以下，更优选为360MPa以下。

0.2％屈服强度，能够由以下的方法测量。

从后述的制造方法的稳定化处理后的铝合金板上，使拉伸方向与轧制方向平行而切出JIS5号的试验片，依据JISZ2241：2011的偏移法，测量0.2％屈服强度。

还有，关于0.2％屈服强度，能够通过调整所述的各合金成分(特别是Mg、Fe、Si)的含量等进行控制。

(铝合金板的状态)

所谓本发明的铝合金板，基本上是指，在实施了后述的制造方法中的稳定化处理之后，实施表面处理之前的合金板，但也包括对于稳定化处理后的合金板实施了表面处理的合金板。

在此，所谓“实施了表面处理的合金板”，是实施通常所进行的表面处理，即，对于稳定化处理后的合金板实施前处理(喷砂、研磨等机械性前处理，脱脂、锌酸盐处理、重锌酸盐处理、蚀刻等化学性前处理)的合金板，此外还实施了镀敷处理、化学转化处理(磷酸铬酸盐处理、铬酸铬酸盐处理等)、阳极氧化处理的合金板等等。

还有，对于铝合金板，若实施所述这样的表面处理(例如，镀敷处理)，则可在金板的表面形成皮膜(例如，镀敷皮膜)。

(用途)

本发明的铝合金板，能够适用于设置在电子设备的内部的结构体部件。

在此，所谓结构体部件，是形成电子设备的结构(形状)的骨架和构架的部件(电气部件)，包括内底架(也称为内框架、内部构架)等。

还有，对于所述的电子设备没有特别限定，例如，能够列举要求轻量化的移动电话、智能设备(智能电话、平板终端等)、掌上游戏机这样各种移动设备(便携设备)。

本发明的铝合金板发挥着镀层难以剥离的效果，关于该“镀层”虽然没有特别限定，但通常预想的是实施在内底架等结构体部件的表面的Ni镀层等。

本发明的铝合金板如以上说明，关于其他未明示的特性等，为以往公知的即可，只要起到基于所述特性而获得的效果，当然不受限定。

[铝合金板的制造方法]

以下，说明本发明的铝合金板的制造方法。

本发明的铝合金板，通过进行铸造工序、均质化热处理工序、热轧工序、冷轧工序、稳定化处理工序而制造。还有，在冷轧工序中，也可以进行中间退火。

另外，本发明的铝合金板也可以通过在稳定化处理工序后进行表面处理工序而制造。

以下，以所述各工序为中心进行说明。

(铸造工序)

在铸造工序中，熔解作为所述的成分组成的铝合金，通过DC铸造法等公知的铸造法进行铸造，冷却至低于铝合金的固相线温度，成为既定厚度(例如，400～600mm左右)的铸块。

(均质化热处理工序)

在均质化热处理工序中，在对于由铸造工序铸造的铸块进行轧制之前，以既定温度实施均质化热处理。通过对铸块实施均质化热处理，内部应力被除去，铸造时偏析的溶质元素得到均质化，另外，铸造冷却时及其以后析出的金属间化合物生长。

该均质化热处理工序的热处理温度，例如为400～550℃即可。通过使热处理温度为所述的下限值以上，能够得到所述均质化的效果。另一方面，若热处理温度高于所述的上限值，则铸块熔化，得不到铝合金板。但是，为了增加固溶Mg量，在所述的温度范围之中还优选高温域。

还有，关于热处理时间，例如1～24小时即可。

均质化热处理工序，可以是在均质化热处理之后，不进行冷却而进行热轧的“一次均热”，也可以是在均质化热处理之后，先冷却至热轧开始温度以下(例如，常温)，进行端面切削后再加热而进行热轧的“二次均热”，也可以是在均质化热处理之后，冷却至热轧开始温度，进行热轧的“二段均热”。

在此，进行“一次均热”“二段均热”时，在均质化热处理工序之前进行端面切削即可。

(热轧工序)

在热轧工序中，对于均质化的铸块实施热轧。

该热轧工序的轧制开始温度例如为400～550℃，轧制结束温度为250～380℃即可。通过使轧制开始温度为所述的下限值以上，能够恰当地得到铝合金板。另一方面，若轧制开始温度高于所述的上限值，则铸块熔化，得不到铝合金板，或即使得到铝合金板，也有发生热胶着情况的可能性。另外，通过使轧制结束温度为所述的下限值以上，能够恰当地得到铝合金板。另一方面，若轧制结束温度高于所述的上限值，则有晶粒直径粗大化，或发生热胶着情况的可能性。

还有，通过实施多道次构成的热轧，能够成为期望板厚的热轧板(热卷材)。

(冷轧工序)

在冷轧工序中，对于热轧板在再结晶温度以下(例如，常温)实施冷轧。

该冷轧工序的压下率例如为50～90％即可。

并且，在该冷轧工序中，也可以实施中间退火(例如，300～450℃，1～12小时)。还有，该中间退火可以是连续退火(CAL)，也可以是箱式炉退火(batch anneal)。

(稳定化处理工序)

在稳定化处理工序中，对于冷轧工序后的轧制板实施低温加热。

稳定化处理工序的加热温度例如为100～250℃即可。通过使加热温度为所述的下限值以上，能够得到稳定化处理(抑制强度的经时软化)的效果。另一方面，若加热温度高于所述的上限值，则铝合金板软化，因此低于期望的屈服强度值。

还有，关于加热时间例如为1～12小时即可。

(表面处理工序)

在表面处理工序中，对于稳定化处理工序后的轧制板实施表面处理。

作为表面处理工序的表面处理，可列举“前处理”(喷砂、研磨等机械性前处理，脱脂、锌酸盐处理、重锌酸盐处理、蚀刻等化学性前处理)、“镀敷处理”、“化学转化处理”(磷酸铬酸盐处理，铬酸铬酸盐处理等)、“阳极氧化处理”等通常所进行的表面处理。

本发明的铝合金板的制造方法如以上说明，但在进行本发明时，在不对所述各工序造成不良影响的范围内，也可以在所述各工序之间或前后包括其他的工序。例如，在稳定化处理工序、表面处理工序之后，也可以对铝合金板进行裁切、冲裁至既定的大小，或加工成既定的形状(弯曲加工，冲孔加工等)的加工工序。

另外，在所述各工序中，关于没有明示的条件，采用以往公知的条件即可，只要起到由所述各工序的处理得到的效果，当然也能够适当变更此条件。

实施例

接下来，对于本发明的铝合金板，将满足本发明的要件的实施例与不满足本发明的要件的比较例加以比较，具体地进行说明。

[供试材的制作]

熔化表1所示的组成的铝合金，以半连续铸造制作铸块(重量约4吨)。对于该铸块进行均质化热处理(供试材1～8、12～19为480℃，供试材9、10、20为550℃，供试材11为400℃，供试材21为380℃，供试材22为580℃)。之后实施热轧(开始温度：供试材1～8、12～19为400℃，供试材9～11、20～22与均热温度为相同的温度，结束温度：330℃，开始板厚：580mm，最终板厚：2mm)，制成热轧板。其后实施冷轧(最终板厚：0.4mm)，实施稳定化处理(加热温度：175℃，加热时间：4小时)，由此制作供试材，从该卷材外周部的宽度中央部分分别提取评价用试样。还有，对于所述最终冷轧后的铝板卷材进行重新卷绕，从外周部、中央部、内周部分别提取1m长的试样，作为边缘裂纹评价用。

[测量项目]

(固溶Mg量)

关于供试材的固溶Mg量，由以下的方法进行测量。

由热酚熔化根据所述的方法制作的供试材(铝合金板)，加入苯甲醇稀释，对其进行抽滤。过滤是在孔径0.1μm的薄膜过滤器上进行抽滤，得到去除了晶化物和微细的析出物的滤液。通过ICP发光分析测量该滤液中的Mg量，从供试材中所含的总Mg量中减去测量值，将所得到的值作为固溶Mg量。

还有，发生筛眼堵塞等的故障时，使所述溶液在孔径为1.0μm的PTFE(聚四氟乙烯树脂)型的薄膜过滤器中通过1次，从而进行晶化物的除去，接着，由所述孔径为0.1μm的薄膜过滤器进行第2次抽滤。

(0.2％屈服强度)

关于供试材的0.2％屈服强度，通过以下的方法测量。

从根据所述的方法制作的供试材上，使拉伸方向与轧制方向平行而切出JIS5号的试验片，根据JISZ2241：2011的偏移法，用株式会社岛津制作所(SHIMADZU CORPORATION)制落地式万能拉伸试验机AG-I进行拉伸试验，测量0.2％屈服强度(MPa)。

还有，十字头速度为5mm/分，以固定的速度进行直至试验片断裂，分别进行5次测量，计算平均值。

(边缘裂纹性)

在供试材的边缘裂纹性(轧制时的边缘裂纹的发生的抑制程度)的判断中，是评价各供试材的最终冷轧后的铝合金板(板厚：0.4mm，宽：1300mm)的状态(评价外周部、中央部、内周部的3个部位)而进行判断。

◎：在全体部位未确认到边缘裂纹。

○：虽在某一部位确认到边缘裂纹，但从边缘(宽度方向端部)朝向宽度方向内侧的龟裂传播长度在20mm以内。

×：在某一部位确认到边缘裂纹，从边缘(宽度方向端部)朝向宽度方向内侧的龟裂传播长度超过20mm。

(镀层密接性)

关于供试材的镀层密接性(镀层难以剥离的程度)，通过以下的方法评价。

在由所述的方法制作的供试材中，用AD-68F以70℃进行5min脱脂后，用AD-101F以68℃进行2min酸蚀刻，以30％硝酸进行剥黑膜。之后，用AD-301F-3X以20℃进行30sec锌酸盐处理之后，用30％硝酸进行20℃、30sec的锌酸盐剥离处理，之后，再用AD-301F-3X以20℃进行30sec锌酸盐处理，进行重锌酸盐处理。此外，使用SEK-797进行非电解镀镍处理，形成厚2μm左右的Ni镀膜。还有，所述的AD-68F、AD-101F、AD-301F-3X是镀前处理液，SEK-797是镀液，均使用日本KANIGEN株式会社制的。

并且，对于形成有Ni镀膜的供试材，基于JISH8504：1999的剥离试验方法(胶带试验方法)，进行镀层密接性的试验。还有，该试验是在制作条痕(JISH8504：1999的15.1.4的c)所规定的条痕)后，进行既定的条件的胶带剥离操作(JISH8504：1999的15.1.4的a)，b)所规定的操作)。

另外，关于镀层有无缺陷(凹坑、结瘤等)，通过使用SCOPEMAN MS-900HD(实体显微镜，株式会社Moritex制)，以倍率200倍观察供试材的表面而进行判断。在形成有Ni镀膜的供试材的表面(2.5mm×1.5mm合计10个视野)中，发现有宽10μm以上的凹坑或结瘤等缺陷时，判断为有镀敷缺陷。

还有，有无镀敷缺陷的判断，在所述的镀层密接性的试验之前(粘贴胶带之前)进行。

镀层密接性的评价标准如下。

○：镀层没有剥离(在胶带的粘着面没有镀层附着)，并且也没有镀敷缺陷(凹坑、结瘤等)。

△：镀层虽未剥离，但有镀敷缺陷。

×：镀层剥离。

详细的铝合金的成分以及测量项目的结果显示在表1中。还有，表1中，对于不满足本发明的构成的内容，对数值引下划线表示。另外，表1的“-”表示没有添加该元素。

【表1】

(※)余量是Al和不可避免的杂质

[结果的研究]

关于供试材1～11，由于满足本发明规定的要件，其结果是，发挥着适用于内底架等结构体部件的充分的强度(0.2％屈服强度)，并且镀层密接性优异，此外能够抑制轧制时的边缘裂纹的发生。另外，Fe含量特别少的供试材7和Si含量特别少的供试材8，均在轧制时的边缘裂纹发生抑制这一点上特别优异。

另一方面，供试材12，由于Mg的含量高于本发明所规定的数值范围的上限值，所以不能充分抑制轧制时的边缘裂纹的发生。

供试材13，由于固溶Mg量低于本发明所规定的数值范围的下限值，所以得不到充分的强度(0.2％屈服强度)。

供试材14，由于Cu和Zn的含量均低于本发明所规定的数值范围的下限值，所以为镀层密接性差这样的结果。

供试材15，由于Cu的含量高于本发明所规定的数值范围的上限值，所以为镀层密接性不充分的结果。

供试材16，由于Cu和Zn的合计的含量高于本发明所规定的数值范围的上限值，所以镀层密接性不充分的结果。

供试材17，由于Zn的含量高于本发明所规定的数值范围的上限值，所以为不能充分抑制轧制时的边缘裂纹的发生，并且镀层密接性不充分的结果。

供试材18，由于Fe的含量高于本发明所规定的数值范围的上限值，所以不能充分抑制轧制时的边缘裂纹的发生。

供试材19，由于Si的含量高于本发明所规定的数值范围的上限值，并且固溶Mg量低于本发明所规定的数值范围的下限值，所以不能充分抑制轧制时的边缘裂纹的发生，并且得不到充分的强度。

供试材20，由于Mg的含量和固溶Mg的含量低于本发明所规定的数值范围的下限值，所以得不到充分的强度(0.2％屈服强度)。

供试材21，由于均质化热处理的热处理温度低，固溶Mg量低于本发明所规定的数值范围的下限值，所以得不到充分的强度。

供试材22，均质化热处理的温度太高，不能进行热轧以后的处理。

由以上的结果可知，本发明的铝合金板的强度和镀层密接性优异，能够抑制轧制时的边缘裂纹的发生，使生产率提高。因此，可知本发明的铝合金板能够用于内底架等结构体部件。

Claims

1.一种铝合金板，其特征在于，含有Mg：4.7～6.0质量％、Fe：0.20质量％以下、Si：0.10质量％以下，并含有Cu：0.005～0.500质量％和Zn：0.005～0.400质量％中的任意一个之中的至少一种，所述Cu和所述Zn的合计的含量为0.500质量％以下，余量是Al和不可避免的杂质，固溶Mg量为3.8质量％以上，0.2％屈服强度为250～400MPa。

2.如权利要求1所述的铝合金板，其特征在于，其用于结构体部件。

3.如权利要求1所述的铝合金板，其特征在于，其用于内底架。

4.如权利要求1所述的铝合金板，其特征在于，其用于电气部件。

5.如权利要求1至4中任一项所述的铝合金板，其特征在于，在表面具有皮膜。

6.如权利要求5所述的铝合金板，其特征在于，所述皮膜为镀敷皮膜。