JP2002348629A - 塗装性およびプレス成形性に優れた輸送関連構造体用アルミニウム合金板材 - Google Patents
塗装性およびプレス成形性に優れた輸送関連構造体用アルミニウム合金板材Info
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Abstract
成形性に優れた輸送関連構造体用アルミニウム合金板材
を提供する。 【解決手段】 Siを0.07〜0.18mass%(以下%)、Mgを4.35
〜4.75% 、Cuを0.05〜0.15% 、Feを0.07〜0.35% 、Mnを
0.25〜0.45% 、Crを0.02〜0.05% 、Tiを0.001 〜0.1%、
Naを0.0005% 以下、Caを0.0010% 以下含有し、残部がAl
および不可避不純物からなるAl合金板材であって、その
板厚方向に計測した平均結晶粒径が表層部で10μm以
下、中央部で表層部の 1.2倍以上の輸送関連構造体用Al
合金板材。 【効果】 Si、Mg、Cu、Fe、Mn、Cr、Tiを適量含有し、
NaおよびCaの含有量を低く抑えたので、構造体に必要な
強度を有し、製造加工時に割れなどが生じず、また表層
部の結晶粒径が適度に微細化されるため曲げ加工部に肌
荒れが生じずに塗装性に優れ、さらに中央部の結晶粒径
が表層部より大きいので表層部と中央部の負荷応力差が
緩和されてプレス成形性にも優れる。
Description
し、かつ塗装性およびプレス成形性に優れた輸送関連構
造体用アルミニウム合金板材に関する。
チールが多用されてきたが、近年、自動車の環境に対す
る負荷が問題視され、それに応じて、所要強度が得ら
れ、かつ軽量で燃費節減に有利なアルミニウム合金板材
が注目されるようになった。前記アルミニウム合金板材
には、加工硬化型の5000系(Al−Mg系)合金、
塗装焼き付け時の熱で析出硬化する6000系(Al−
Mg−Si系)合金、5000系合金のMg量を増やし
Crなどを微量添加した新合金(特開平7−31013
6号公報)などが提案された。
体は、一般に塗装して用いられるが、前記従来の合金板
材は、いずれも曲げ加工部の塗膜が剥離し易く塗装性に
劣り、プレス成形時には割れが生じ易いという問題があ
った。
従来の合金板材が塗装性およびプレス成形性に劣る原因
を調べ、従来の合金板材は結晶粒が粗大で結晶粒の方位
差に起因して曲げ加工部に凹凸が顕著に現れるのが原因
であることを突き止め、前記凹凸(以下、肌荒れと称
す)は表層部の結晶粒径を適度に微細化することで改善
し得ること、また前記プレス成形性はアルミニウム合金
板材の結晶粒径を表層部より中央部で大きくすることで
改善し得ることを見いだし、さらに検討を進めて本発明
を完成させるに至った。 本発明の目的は、所要の強度
を有し、かつ塗装性およびプレス成形性に優れた輸送関
連構造体用アルミニウム合金板材を提供するにある。
Siを0.07〜0.18mass%、Mgを4.35〜
4.75mass%、Cuを0.05〜0.15mass%、F
eを0.07〜0.35mass%、Mnを0.25〜0.
45mass%、Crを0.02〜0.05mass%、Tiを
0.001〜0.1mass%含有し、Naを0.0005
mass%以下、Caを0.0010mass%以下に規制し、
残部がAlおよび不可避不純物からなるアルミニウム合
金板材であって、その板厚方向に計測した平均結晶粒径
が表層部で10μm以下、中央部で表層部の1.2倍以
上であることを特徴とする塗装性およびプレス成形性に
優れた輸送関連構造体用アルミニウム合金板材である。
板材の厚さが0.5〜5.5mmであることを特徴とす
る請求項1記載の塗装性およびプレス成形性に優れた輸
送関連構造体用アルミニウム合金板材である。
金板材(以下、適宜、板材と略記する。)の合金組成に
ついて説明する。Mgは、主にアルミニウムマトリック
スに固溶して、板材の強度およびプレス成形性を向上さ
せる。その含有量が4.35mass%未満では前記効果が
十分に得られず、4.75mass%を超えると圧延加工性
が低下する。
生成し、この晶出物が再結晶核となって板材の結晶粒径
を適度(10μm以下)に微細化し、曲げ加工部の肌荒
れを防止し、以て塗装性を改善する。その含有量が0.
07mass%未満では前記結晶粒径を適度に微細化させる
効果が十分に得られず、0.18mass%を超えるとSi
は固溶Mgと反応して固溶Mgを著しく減少させるため
十分な強度およびプレス成形性が得られなくなる。
する。その含有量が0.05mass%未満では前記効果が
十分に得られず、0.15mass%を超えるとプレス成形
性が低下する。
物を生成して結晶粒径を適度に微細化する。その含有量
が0.07mass%未満では前記効果が十分に得られず、
0.35mass%を超えると巨大な不溶性化合物が生成
し、これが成形加工時に割れの起点となるためプレス成
形性が低下する。
物を生成して結晶粒径を適度に微細化し、また一部は固
溶して強度向上に寄与する。その含有量が0.25mass
%未満では前記効果が十分に得られず、0.45mass%
を超えるとFeの場合と同じ理由でプレス成形性が低下
する。
る効果を有する。その含有量が0.02mass%未満では
前記効果が十分に得られず、0.05mass%を超えると
前記FeやMnの場合と同じ理由でプレス成形性が低下
する。
工性を改善する。その含有量が0.001mass%未満で
は前記効果が十分に得られず、0.1mass%を超えると
前記Feなどの場合と同じ理由でプレス成形性が低下す
る。
圧延割れの原因になる。そのためNaは0.0005ma
ss%以下に、Caは0.001mass%以下にそれぞれ規
制する。
た平均結晶粒径を表層部で10μm以下に規定する理由
は、表層部の平均結晶粒径が10μmを超えると曲げ加
工部が肌荒れして、その部分の塗装性が低下するためで
ある。また板材中央部の平均結晶粒径を前記表層部の
1.2倍以上に規定する理由は、前記表層部と中央部の
結晶粒径の差によりプレス成形時の表層部と中央部の負
荷応力差が緩和されてプレス成形性が改善されるためで
ある。なお、本発明において、表層部とは、図1に示す
ように、板材の厚さをtとしたとき、表面から0.1t
までの部分を言い、中央部とは表面から0.4〜0.6
tの部分を言う。
などの元素が適量含有されているため、板材の厚さ方向
の平均結晶粒径が適度(10μm以下)に微細化され
る。本発明では、前記板材中央部の平均結晶粒径を表層
部より大きくするが、その方法は、例えば、表面の摩擦
力が適度に調整された圧延ロールを用いて板厚方向に応
力分布を生じさせつつ圧延する方法が挙げられる。この
場合、圧延ロール表面の摩擦力が大き過ぎると板材表面
の品質が低下することがあるので注意を要する。
面粗度、クーラントの種類、圧延温度などにより制御す
る。前記板材表層部と中央部で結晶粒径に差をつける方
法は、板材の厚さが0.5〜5.5mmにおいて最も良
好に行える。
n、Cr、Tiを適量含有しているため、肌荒れが生じ
ず、プレス成形性に優れ、所要強度が得られる。さらに
NaおよびCaの量を低く規制するので圧延加工などの
製造加工性に優れる。
を重視する場合は熱間圧延板材または低転位密度の焼鈍
板材が良く、強度を重視する場合は圧延率30%以下の
冷間圧延板材が良い。
ぎると、塗装の際に塗膜が剥離し易くなるので、酸化膜
厚さは0.1μm以下が望ましい。特に本発明のように
表層の結晶粒径が適度に微細な場合は、塗膜との界面に
結晶配列が乱れた粒界が多く含まれるため剥離し易い。
酸化膜を薄くする方法としては、酸またはアルカリ液で
エッチングする方法が簡便で推奨される。但し、酸化膜
が5nmよりも薄くなるとプレス成形時に金型に凝着が
生じたり、ハンドリング時に傷が付き易くなるので酸化
膜の厚さは5nm以上が良い。
で、テンションレベラーやロールレベラーによる矯正、
或いは軽圧下圧延(スキンパス)などを行って平坦度を
高めておくと、後のプレス成形などが良好に行えて望ま
しい。
る。 (実施例1)表1に示す本発明規定組成のアルミニウム
合金を半連続鋳造法により鋳造し、製出鋳塊に面削およ
び均質化処理を施し、次いでリバース式熱間粗圧延機に
より熱間圧延して厚さ30mmの熱延板とし、この熱延
板を4スタンドのタンデム型熱間仕上圧延機により圧延
して厚さ2mmの板材の熱延コイルを製造した。熱間仕
上圧延機の最終スタンドで、圧下量、圧延温度、圧延速
度、クーラント吐出量を調整して、前記板材(再結晶組
織)の結晶粒径およびその分布を本発明で規定する範囲
内で種々に変化させた。
のアルミニウム合金を用いた他は、実施例1と同じ方法
により熱延コイルを製造した。
のNo.1の合金を用い、ロール表面の摩擦力および圧
延温度を実施例1とは異なる条件で圧延して結晶粒径お
よびその分布を本発明規定外とした。その他は実施例1
と同じ方法により熱延コイルを製造した。
々の熱延コイルから試験片をサンプリングして、平均結
晶粒径、引張特性、絞り成形性(プレス成形性)、曲げ
加工性を調べた。結晶粒径は、板材を縦に切断し、切断
面を研磨し、エッチングして、板材の一方の表層部から
他方の表層部にかけて疑似ラインを引き、前記疑似ライ
ンを横切る結晶粒界数を光学顕微鏡で測定し、その平均
結晶粒径を表層部(表面から0.2mmまでの外側部
分)と中央部(表面から0.8〜1.2mmの中央部
分)について求めた。引張特性は、JIS5号引張試験
片を作製し、これをJIS Z 2241に準じて引張
試験して調べた。絞り成形性は直径40mmの平頭パン
チを用いた深絞り試験により調べた。曲げ加工性は、曲
げ半径0tで180度曲げ加工し、曲げ加工部の表面を
観察し肌荒れの有無で評価した。結果を表2に示す。
o.1〜4はいずれも引張特性および絞り成形性が優れ
た。これに対し、比較例のNo.5はMgが少ないた
め、No.7はCuが少ないためいずれも強度が低く、
No.9はSiおよびFeが少ないため表層の平均結晶
粒径が大きくなり、曲げ加工部に肌荒れが生じた。N
o.5は絞り成形性も劣った。No.11はMnが多い
ため、絞り成形性が低下した。No.6、8、10はそ
れぞれMg、Cu、Mnが多いため、圧延加工で割れが
多発した。No.12、13は表層部の結晶粒径が大き
いため曲げ加工部に肌荒れが生じて塗装性が劣った。さ
らにNo.13は表層部と中央部の結晶粒径が同等なた
め、絞り成形性が劣った。No.14は表層部の結晶粒
径が小さいため肌荒れは生じなかったが、表層部と中央
部の結晶粒径が同じため、絞り成形性が劣った。
延時に割れが生じたりせず、いずれも製造加工性に優れ
た。また塩水噴霧試験を行ったが、いずれも良好な耐食
性を示した。
i、Mg、Cu、Fe、Mn、Cr、Tiを適量含有
し、NaおよびCaの量を低く抑えたので、構造体に必
要な強度を有し、製造加工時に割れなどが生じず、また
表層部の結晶粒径が適度に微細化されるため曲げ加工部
に肌荒れが生じずに塗装性に優れ、さらに中央部の結晶
粒径が表層部より大きいので表層部と中央部の負荷応力
差が緩和されてプレス成形性にも優れる。従って、自動
車などの輸送関連構造体に用いて有用であり工業上顕著
な効果を奏する。
と中央部の説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 Siを0.07〜0.18mass%、Mg
を4.35〜4.75mass%、Cuを0.05〜0.1
5mass%、Feを0.07〜0.35mass%、Mnを
0.25〜0.45mass%、Crを0.02〜0.05
mass%、Tiを0.001〜0.1mass%含有し、Na
を0.0005mass%以下、Caを0.0010mass%
以下に規制し、残部がAlおよび不可避不純物からなる
アルミニウム合金板材であって、その板厚方向に計測し
た平均結晶粒径が表層部で10μm以下、中央部で表層
部の1.2倍以上であることを特徴とする塗装性および
プレス成形性に優れた輸送関連構造体用アルミニウム合
金板材。 - 【請求項2】 アルミニウム合金板材の厚さが0.5〜
5.5mmであることを特徴とする請求項1記載の塗装
性およびプレス成形性に優れた輸送関連構造体用アルミ
ニウム合金板材。
Priority Applications (1)
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JP2001153176A JP4591986B2 (ja) | 2001-05-22 | 2001-05-22 | 塗装性およびプレス成形性に優れた輸送関連構造体用アルミニウム合金板材 |
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-
2001
- 2001-05-22 JP JP2001153176A patent/JP4591986B2/ja not_active Expired - Fee Related
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