JP2002371333A

JP2002371333A - 成形性、塗装焼付け硬化性および耐食性に優れるアルミニウム合金板およびその製造方法

Info

Publication number: JP2002371333A
Application number: JP2002042897A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Sato; 雄一佐藤; Yoichiro Mori; 陽一郎森; Makoto Saga; 誠佐賀
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2002-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】成形性、塗装焼付け硬化性および耐食性に優
れるアルミニウム合金板およびその製造方法を提供す
る。【解決手段】ｍａｓｓ％で、Ｍｇ：０．２〜１．６％
未満、Ｓｉ：０．４〜１．８％、Ｃｕ：０．１％超１．
５％以下、Ｍｎ：０．０３％超１．５％以下、Ｚｎ：
０．０５〜６％を含有し、好ましくはｍａｓｓ％で、Ｃ
ｒ：０．０２〜０．５％、Ｆｅ：０．０２〜０．５％、
Ｚｒ：０．０２〜０．５％、Ｖ：０．０２〜０．５％、
Ｔｉ：０．００３〜０．２％、Ｂ：０．００３〜０．２
％の１種または２種以上を、さらに含有し、残部がＡｌ
および不可避的不純物からなることを特徴とする、成形
性、塗装焼付け硬化性および耐食性に優れるアルミニウ
ム合金板。厚さ０．５〜５μｍのアルカリ可溶型潤滑樹
脂皮膜を、表面に有することが好ましい。また、鋳造
後、均質化処理として５００〜６００℃の温度で、１時
間以上の保持を行うことを特徴とするその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成形性や耐食性に
極めて優れ、塗装焼付け時に析出硬化して降伏強度が上
昇する、すなわち、優れた塗装焼付け硬化性（以下ＢＨ
性）を有する、自動車用材料等に好適な、成形性、塗装
焼付け硬化性および耐食性に優れるアルミニウム合金板
およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車の燃費向上を目的とした車
体の軽量化が検討されており、自動車用材料へのアルミ
ニウム合金板の適用が進められている。この用途には優
れた強度および成形性が要求されるため、Ｍｇの固溶強
化により強度および成形性を向上させた非熱処理型のＡ
ｌ−Ｍｇ系合金と、塗装焼き付け時の析出硬化により高
強度を得る熱処理型のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金が開発さ
れている。

【０００３】このうち、Ａｌ−Ｍｇ系合金は成形性が優
れているため、自動車用材料に多用されているが、製造
コストが高く、また、成形の際にストレッチャー−スト
レイン模様が現れて表面品位を損なうという問題点があ
る。一方、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金は、Ａｌ−Ｍｇ系合
金よりも成形性に劣るという問題点があるが、製造性に
優れるため製造コストが安く、またストレッチャー−ス
トレイン模様が出現し難く、さらに、ＢＨ性に優れるた
め、自動車ボディ等に適用し得る合金が開発されてい
る。このようなＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金として、特開平
５−７０９０７公報、特開平５−７０９０８号公報およ
び特開平９−４１０６２号公報に、ＢＨ性に優れた成形
加工用アルミニウム合金板およびその製造方法が開示さ
れている。これらは、ＢＨ性を向上させるために、Ｍｇ
−Ｓｉ系ＧＰゾーンを優先的に析出させ、Ｍｇ−Ｓｉ系
クラスターの析出を抑制したものである。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、こ
のようなＢＨ性を向上させた合金は、成形性が低下し、
ＢＨ性と成形性の両立には限界があった。また、成形性
を向上させるためにＣｕを添加した合金は塗装下の糸状
腐食（以下糸錆）や応力腐食割れが発生するなど、耐食
性の劣化が問題になっている。本発明は、このような課
題を克服し、自動車用材料等に好適な、成形性、塗装焼
付け硬化性および耐食性に優れるアルミニウム合金板お
よびその製造方法を提供することを目的としたものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ａｌ−Ｍｇ−
Ｓｉ合金に、適量のＣｕ、ＭｎおよびＺｎを添加するこ
とによって成形性、ＢＨ性および耐食性の向上を図った
アルミニウム合金を提供する。また、これらの合金を製
造する方法としては、Ｍｎを十分に固溶させることを目
的とした適正な条件での均質化処理である。さらに合金
の絞り性および型かじり性を向上させるために、表面に
潤滑皮膜を塗布するもので、その要旨とするところは以
下の通りである。

【０００６】（１）ｍａｓｓ％で、Ｍｇ：０．２〜１．
６％未満、Ｓｉ：０．４〜１．８％、Ｃｕ：０．１％超
１．５％以下、Ｍｎ：０．０３％超１．５％以下、Ｚ
ｎ：０．０５〜６％を含有し、残部がＡｌおよび不可避
的不純物からなることを特徴とする、成形性、塗装焼付
け硬化性および耐食性に優れるアルミニウム合金板。（２）ｍａｓｓ％で、Ｃｒ：０．０２〜０．５％、Ｆ
ｅ：０．０２〜０．５％、Ｚｒ：０．０２〜０．５％、
Ｖ：０．０２〜０．５％、Ｔｉ：０．００３〜０．２
％、Ｂ：０．００３〜０．２％の１種または２種以上
を、さらに含有することを特徴とする前記（１）に記載
の成形性、塗装焼付け硬化性および耐食性に優れるアル
ミニウム合金板。

【０００７】（３）粒状潤滑機能付与剤：２〜１５ｍａ
ｓｓ％を含有する厚さ０．５〜５μｍのアルカリ可溶型
潤滑樹脂皮膜を、表面に有することを特徴とする前記
（１）または（２）に記載の成形性、塗装焼付け硬化性
および耐食性に優れるアルミニウム合金板。（４）前記アルカリ可溶型潤滑樹脂皮膜が、シリカ粒
子：１〜３０ｍａｓｓ％を、さらに含有することを特徴
とする前記（３）に記載の成形性、塗装焼付け硬化性お
よび耐食性に優れるアルミニウム合金板。

【０００８】（５）前記粒状潤滑機能付与剤が、ポリオ
レフィン系ワックス、フッ素系ワックス、パラフィン系
ワックス、ステアリン酸系ワックスのうちの１種または
２種以上からなる前記（３）または（４）に記載の成形
性、塗装焼付け硬化性および耐食性に優れるアルミニウ
ム合金板。（６）前記（１）乃至（５）のいずれかに記載のアルミ
ニウム合金板の製造方法において、鋳造後、均質化処理
として５００〜６００℃の温度で、１時間以上の保持を
行うことを特徴とする、成形性、塗装焼付け硬化性およ
び耐食性に優れるアルミニウム合金板の製造方法。

【０００９】（７）冷間圧延後、溶体化処理として、５
００〜５８０℃の温度範囲で３００秒以下保持し、５℃
／ｓ以上の冷却速度で冷却することを特徴とする、前記
（６）に記載の塗装焼付け硬化性およびプレス成形性に
優れるアルミニウム合金板の製造方法。（８）溶体化処理後、４０〜１００℃に冷却して巻取
り、０．１〜１０℃／ｈの冷却速度で冷却することを特
徴とする、前記（７）に記載の塗装焼付け硬化性および
プレス成形性に優れるアルミニウム合金板の製造方法。

【００１０】（９）溶体化処理後、４０〜１００℃に冷
却して巻取り、４０〜１００℃の温度で、０．５〜７０
時間保持することを特徴とする、前記（７）に記載の塗
装焼付け硬化性およびプレス成形性に優れるアルミニウ
ム合金板の製造方法。（１０）溶体化処理後、４０〜１００℃に冷却して巻取
り、０．１〜１０℃／ｈの冷却速度で冷却し、さらに１
３０〜２８０℃に加熱して０〜３０分保持することを特
徴とする、前記（７）に記載の塗装焼付け硬化性および
プレス成形性に優れるアルミニウム合金板の製造方法。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明者は、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金に適正量の
Ｃｕ、ＭｎおよびＺｎを固溶させることにより、成形
性、ＢＨ性の向上と耐食性の改善を図った。さらに、詳
細な検討によって、溶解、鋳造後に適正な均質化処理を
施すことにより特性が向上することを見出した。

【００１２】まず、好適な成分組成範囲の限定理由につ
いて説明する。なお、％はｍａｓｓ％を意味する。Ｍｇ：Ｍｇは本発明の基本となる合金元素であり、塗装
焼付け時にＭｇ−Ｓｉ系ＧＰゾーンおよびＭｇ−Ｚｎ系
η′相を生じて高ＢＨ性の発現に寄与し、またＭｇ−Ｚ
ｎ系ＧＰゾーンを析出してプレス成形性を向上させるも
のである。この効果は、Ｍｇ量が０．２％未満では不十
分であり、一方１．６％以上のＭｇを添加すると粗大な
Ｍｇ₂Ｓｉ析出物を生じ、成形性および曲げ性を劣化さ
せ、さらには溶質量の減少によりＢＨ性が低下する。こ
のことから、Ｍｇ量は０．２〜１．６％未満の範囲とし
た。

【００１３】Ｓｉ：Ｓｉも本発明の基本となる合金元素
であり、塗装焼付け時にＭｇ−Ｓｉ系ＧＰゾーンを生じ
て高ＢＨ性の発現に寄与するものであるが、Ｓｉ量が
０．４％未満ではこの効果は十分ではない。一方、Ｓｉ
量が１．８％を超えると粗大なＭｇ₂Ｓｉ析出物を生
じ、成形性、曲げ性およびＢＨ性を損なう。従ってＳｉ
量は、０．４〜１．８％の範囲とした。

【００１４】Ｃｕ：Ｃｕも本発明の基本となる、成形性
を向上させる元素であり、Ｍｎと同時に添加することに
よりその効果は極めて大きくなる。しかしながら、０．
１％以下では効果が小さいため、０．１％超とする。一
方、１．５％を超えると粗大なＣｕ系析出物を生じ、成
形性および曲げ性を低下させることから、上限を１．５
％とした。Ｍｎ：Ｍｎも本発明の基本となる合金元素であり、成形
性およびＢＨ性を同時に向上させる。この効果は、Ｍｎ
量が０．０３％以下では不十分であり、１．５％を超え
て添加すると多量の金属間化合物を生じ、成形性、曲げ
性およびＢＨ性を損なう。従って、Ｍｎ量は０．０３％
超１．５％以下の範囲とした。

【００１５】Ｚｎ：Ｚｎも本発明の基本となる合金元素
であり、塗装焼付け時にＭｇ−Ｚｎ系η′相を生じて高
ＢＨ性を発現し、また、Ｍｇ−Ｚｎ系ＧＰゾーンを析出
してＢＨ性およびプレス成形性を向上させるものであ
る。さらには、Ｃｕ添加による耐食性の低下を抑制する
重要な元素である。この効果はＺｎ量が０．０５％未
満では不十分であり、さらに優れた特性を得るには、１
％を超える添加が好ましい。一方、６％以上添加すると
耐力が上昇して成形性および曲げ性を損なう。さらに優
れた特性を得るための好ましい範囲は４．５％以下であ
る。従って、Ｚｎ量は０．０５〜６％、好ましくは１％
超４．５％以下の範囲とした。

【００１６】さらに、必要に応じて、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚ
ｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｂの１種類以上を含有させてもよい。Ｃｒ：Ｃｒは強度向上と結晶粒の微細化に効果のある元
素であるが、０．０２％未満では効果が十分に得られな
い。一方、０．５％を超えると粗大な析出物を生じて成
形性を低下させる。したがって、０．０２〜０．５％の
範囲とした。Ｆｅ：Ｆｅは強度向上と鋳塊組織の微細化
に有効な元素であり、その含有量が０．０２％未満では十分な効果が得られないため、下限
とする。また、０．５％を超えるとＡｌ−Ｆｅ系の粗大
な晶出物を生じて成形性を低下させるため、０．０２〜
０．５％とした。

【００１７】Ｚｒ、Ｖ：Ｚｒ、Ｖも強度向上と結晶粒の
微細化に有効な元素であり、その含有量が０．０２％未
満では十分な効果が得られず、０．５を超えると粗大な
析出物を生じて成形性を低下させるため、それぞれ０．
０２〜０．５％の範囲とした。Ｔｉ、Ｂ：Ｔｉ、Ｂも強度向上と鋳塊組織の微細化に有
効な元素であり、その含有量が０．００３％未満では十
分な効果が得られず、０．２を超えると粗大な析出物を
生じて成形性を低下させるため、それぞれ０．００３〜
０．２％の範囲とした。

【００１８】次に、本発明のアルミニウム合金板の好適
な製造方法について詳しく説明する。本発明のアルミニ
ウム合金は、鋳造後、均質化処理、熱間圧延、冷間圧
延、溶体化処理、予備時効処理を施す。冷間圧延工程に
おいて中間焼鈍を施しても良い。均質化処理は、本発明
において鋳塊の析出物を再固溶させる重要な役割を持
つ。この均質化処理の温度が５００℃よりも低いと析出
物の再固溶が不十分である。さらに、均質化処理温度が
５４０℃を超えるとＭｎの固溶が著しく促進され、極め
て効果的である。また、６００℃よりも高いと結晶粒の
粗大化や部分的な融解によって成形性が著しく低下す
る。さらに優れた成形性を得るには、均質化処理温度を
５８０℃以下に制限することが好ましい。従って、均質
化処理の温度範囲は５００〜６００℃、好ましくは５４
０℃超〜５８０℃の範囲とする。また、この温度範囲で
の保持時間は１時間よりも短いと効果が不十分であり、
Ｍｎの固溶が著しく促進される好ましい時間は、４時間
超である。従って、保持時間は１時間以上、好ましくは
４時間超とする。

【００１９】また、溶体化処理は、冷間圧延後の加工組
織を再結晶させ、熱延工程で金属間化合物として析出し
たＭｇ、Ｓｉ、Ｃｕ、ＭｎおよびＺｎを固溶させるため
の熱処理であり、優れた成形性およびＢＨ性を得るため
に施すことが好ましい。この溶体化処理温度が５００℃
よりも低いとＭｇ、Ｓｉ、Ｃｕ、ＭｎおよびＺｎの固溶
が不十分で成形性およびＢＨ性が低下し、５８０℃より
も高いと結晶粒径が粗大化して成形性が低下する。従っ
て、溶体化処理の温度範囲は５００〜５８０℃の範囲と
する。この溶体化処理温度に到達後、直ちに冷却する
か、保持しても良いが、保持時間が３００秒を超えると
結晶粒径が粗大化して成形性を損なうため、保持時間は
３００秒以下とする。また、溶体化処理後の冷却速度が
５℃／ｓｅｃよりも遅いと析出物を生じてＢＨ性、成形
性、曲げ性および耐食性を損なう。従って、溶体化処理
後の冷却速度を５℃／ｓｅｃ以上とする。この冷却速度
は速いほど良いが、実機製造における冷却速度の上限は
約３００℃／ｓである。

【００２０】さらに、溶体化処理後の巻取り温度および
巻取り後の冷却速度を制御することによりＢＨ性を向上
させることが可能である。溶体化処理後、室温近傍で放
置するとクラスターの生成量が多くなり、塗装焼き付け
時にＧＰゾーンの析出を妨げるため、ＢＨ性が低下し、
耐力が上昇して曲げ性を損なう。これを防止するには４
０℃以上の温度で巻取り、冷却中にＧＰゾーンを生成さ
せることが有効である。また、巻取り温度が１００℃を
超えると耐力が上昇して曲げ性が低下する。さらに、巻
取り後の冷却中にＧＰゾーンを生成させる必要があり、
冷却速度が速すぎて１０℃／ｈを超えると、ＢＨ性の低
下を抑制する効果が不十分である。逆に冷却速度が遅す
ぎ、０．１℃／ｈ未満になると、耐力上昇が大きく、曲
げ性を阻害する。従って、巻取り温度を４０〜１００℃
の範囲とし、巻取り後の冷却速度を０．１〜１０℃／ｈ
の範囲とする。

【００２１】また、上述の条件で巻取った後、冷却速度
を制御して室温まで冷却する代わりに、速やかにＧＰゾ
ーンを生成する温度範囲で熱処理を施すことによって、
ＢＨ性を向上させることが可能である。この熱処理温度
も、４０℃未満ではクラスターが多く生成してＢＨ性を
阻害し、耐力が上昇して曲げ性を損なう。一方、熱処理
温度が１００℃を超えると耐力が増加して曲げ性が低下
する。また、時間は０．５時間未満ではＧＰゾーンの生
成が不十分であるため、ＢＨ性が低下し、７０時間を超
えると耐力が上昇して曲げ性が低下する。従って、熱処
理温度は４０〜１００℃の範囲とし、熱処理時間は０．
５〜７０時間の範囲とする。

【００２２】より高いＢＨ性を得るためには、溶体化処
理後に上述の条件で巻取り、冷却あるいは熱処理を行っ
た後、比較的高温かつ短時間の復元処理を行うことが有
効である。すなわち、溶体化処理後にＧＰゾーンを生成
させてクラスターの生成を抑制し、さらに復元処理によ
ってクラスターを溶解してＧＰゾーンを生成させること
により、極めて高いＢＨ性が得られる。この際にも、溶
体化処理後の巻取り温度は、４０℃未満ではクラスター
が過剰に生成して復元処理によるＧＰゾーンの生成が不
十分になり、ＢＨ性を損なうため下限とする。一方、１
００℃を超えると復元処理によってＧＰゾーンを過剰に
生成して成形性を損ない、耐力が増加して曲げ性が低下
するため上限とする。また、冷却速度は０．１℃／ｈ未
満では復元処理によってＧＰゾーンを過剰に生成して成
形性を損ない、耐力が増加して曲げ性が低下するため下
限とし、１０℃／ｈを超えるとＧＰゾーンの生成が不十
分であり、ＢＨ性が低下するため上限とする。なお、溶
体化処理後、冷却して巻取り、速やかに４０〜１００℃
で０．５〜７０時間の熱処理を施しても同等の効果が得
られる。

【００２３】その後の復元処理は１３０℃未満ではクラ
スターが溶解せずＧＰゾーンの析出が生じるため、耐力
が増加し、成形性および曲げ性を損なう。また、２８０
℃を超えると耐力が増加し、また、中間相を生じて成形
性および曲げ性が著しく低下する。また、保持時間が３
０分を超えると耐力が増加して成形性および曲げ性を低
下させる。従って、復元処理の温度範囲は１３０〜２８
０℃、保持時間は０〜３０分とする。さらに、アルミニ
ウム合金の深絞り性および型かじり性を向上させるに
は、表面に潤滑皮膜を塗布することが有効であるが、自
動車用途等に適用する場合は、成形後のアルカリ脱脂工
程や洗浄工程において潤滑皮膜が溶解、離脱する脱膜型
潤滑皮膜の塗布が望ましい。そこで本発明者は、脱膜型
潤滑皮膜による成形性の向上およびアルカリ脱脂工程や
洗浄工程における潤滑皮膜の溶解、離脱性について詳細
に検討を行った。その結果、粒状の潤滑機能付与剤を含
むアルカリ可溶型潤滑樹脂皮膜を一定膜厚範囲内でアル
ミニウム合金板表面に形成させることにより、自動車用
途等に適用できる性能を得ることに成功した。

【００２４】さらに、このようなアルミニウム合金板の
深絞り成形性および型かじり性を高めるために、表面に
塗布するアルカリ可溶型潤滑被覆について以下に説明す
る。これは、膜厚を一定の条件とした粒状潤滑機能付与
剤を含有するアルカリ可溶型潤滑樹脂皮膜である。アル
カリ液に溶解・脱膜するアルカリ溶解型潤滑皮膜には、
ポリエチレングリコール系、ポリプロピレングリコール
系、ポリビニルアルコール系、アクリル系、ポリエステ
ル系などがあるが、アルカリ溶解可能とするために、樹
脂水分散体または水溶性樹脂でなければならない。

【００２５】ポリエチレングリコール系では、皮膜形成
性の観点から、平均分子量３０００以上のポリエチレン
グリコールおよび変性ポリエチレングリコールが挙げら
れる。変性ポリエチレングリコールとしては、イソシア
ネート変性ポリエチレングリコール、エポキシ変性ポリ
エチレングリコール等が挙げられる。ポリプロピレング
リコール系では、皮膜形成性の観点から、平均分子量３
０００以上のポリプロピレングリコールおよび変性ポリ
プロピレングリコールが挙げられる。変性ポリプロピレ
ングリコールとしては、イソシアネート変性ポリプロピ
レングリコール、エポキシ変性ポリプロピレングリコー
ル等が挙げられる。

【００２６】ポリビニルアルコール系では、完全ケン化
型ポリビニルアルコール、部分ケン化型ポリビニルアル
コール、変性ポリビニルアルコール等が挙げられる。変
性ポリビニルアルコールとしては、カルボキシル基変性
ポリビニルアルコール、スルホン酸ポリビニルアルコー
ル、アセトアセチル基ポリビニルアルコール等が挙げら
れる。アクリル系としては、アクリル酸、メタアクリル
酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、マレ
イン酸、イタコン酸の共重合体が挙げられる。アクリル
酸エステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エ
チル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎブチル、
アクリル酸２エチルヘキシル、アクリル酸２ヒドロキシ
エチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸
メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピ
ル、メタクリル酸ｎブチル、メタクリル酸イソブチル、
メタクリル酸ｎヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタ
クリル酸２ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシ
プロピルなどがある。共重合体としては、スチレン、ア
クリルアミド、酢酸ビニル、アクリルニトリル、などが
挙げられる。

【００２７】ポリエステル系については、ポリエステル
を構成する多価アルコールとしては、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、１，３ブチレングリコー
ル、１，６ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、
ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ト
リエチレングルコールなどが挙げられ、多塩基酸として
は、無水フタル酸、イソフタル酸テレフタル酸、無水コ
ハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマ
ル酸、イタコン酸、無水マレイン酸などが挙げられる。

【００２８】本発明のアルミニウム合金板に被覆される
潤滑樹脂皮膜の厚さは、０．５μｍ未満であると、プレ
ス加工時の押圧による型かじりや傷の発生を防止でき
ず、かつ摺動が加わるために要求される加工性を得るこ
とができない。この効果は、厚さが５μｍまでは顕著で
あるが、これを超えても効果は変わらない。従って、潤
滑樹脂被膜の厚さは０．５〜５μｍの範囲とする。ま
た、本発明の潤滑樹脂皮膜は目的に応じて板の両面又は
片面に被覆される。

【００２９】粒状潤滑機能付与剤は表面の摩擦係数を低
減することによりさらに潤滑性を付与し，かじり等を防
止してプレス加工性、しごき加工性を向上する作用を有
している。潤滑機能付与剤としては、得られる皮膜に潤
滑性能を付与するものであればよいが、ポレオレフィン
系（ポリエチレン，ポリプロピレン等）、フッ素系（ポ
リテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエ
チレン、ポリフッ化ビニリデン，ポリフッ化ビニル
等）、パラフィン系、ステアリン酸系ワックスのうちの
１種または２種以上からなるものが好ましい。

【００３０】潤滑機能付与剤の添加量は、ｍａｓｓ％で
２％未満では要求される潤滑効果が得られず、１５％を
越えると皮膜強度が低下したり、潤滑付与剤の剥離が発
生するなどの問題があるため、２〜１５％が好ましい。
シリカは皮膜強度、合金板との密着性を向上させる場合
に添加する。シリカ粒子は、水分散性コロイダルシリ
カ、粉砕シリカ、気相法シリカなどいずれのシリカ粒子
であっても良い。皮膜の加工性、耐食性発現を考慮する
と、１次粒子径は２〜３０ｎｍで、２次凝集粒子径は１
００ｎｍ以下が好ましい。シリカの添加量としてはｍａ
ｓｓ％で１〜３０％が好ましい。１％未満では、下層と
の密着性向上効果が得られない。３０％を越えると皮膜
の伸びが減少するため加工性が低下し型かじりが発生し
やすくなる。

【００３１】本発明のアルカリ可溶型潤滑樹脂皮膜中に
は上記以外に、意匠性を付与するための顔料や、導電性
を付与する導電性添加剤、等を目的に応じて、皮膜性能
を低下させない範囲内で添加することができる。また、
本発明において、さらなる耐食性や密着性を得るために
下地にリン酸塩処理やクロメート処理を施してもかまわ
ない。この場合のクロメート処理としては、電解型クロ
メート、反応型クロメートおよび塗布型クロメートのい
ずれの処理をあげることができる。クロメート皮膜は還
元したクロム酸にシリカ、燐酸、親水性樹脂の中から少
なくとも１種以上を含有したクロメート液を塗布、乾燥
したものが好ましい。

【００３２】リン酸塩の付着量としては、リン酸塩とし
て０．５〜３．５ｇ／ｍ²の範囲が好ましい。クロメー
トの付着量としては、金属クロム換算で５〜１５０ｍｇ
／ｍ²の範囲が好ましく、さらに好ましい範囲は１０〜
５０ｍｇ／ｍ² である。５ｍｇ／ｍ²未満では優れた耐
食性効果が得られず、１５０ｍｇ／ｍ²を超えると成形
時にクロメート皮膜の凝集破壊が起こるなど、加工性を
劣化させる。さらに、目的に応じ下地に酸洗処理、アル
カリ処理、電解還元処理、コバルトめっき処理、ニッケ
ルめっき処理、シランカップリング処理無機シリケート
処理を施してもかまわない。

【００３３】潤滑樹脂皮膜の形成方法としては、樹脂成
分および粒状潤滑機能付与剤を含む水溶液また水分散体
をロールコーター塗装法、スプレー法など従来公知の方
法で塗布・焼付乾燥して形成することができる。本発明
の潤滑被覆アルミニウム合金板は潤滑皮膜のさらに上層
に潤滑油または潤滑防錆油を塗布することができる。た
だし、塗布する潤滑油または潤滑防錆油は、本発明の潤
滑皮膜を膨潤または溶解させないものが望ましい。この
ようにして得られたアルミニウム合金板は、成形性、Ｂ
Ｈ性および耐食性に優れ、自動車用材料等に好適であ
る。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の実施の形態を、実施例を用い
て説明する。（実施例１）表１に示す成分のアルミニウム合金を溶
解、鋳造後、５６０℃で１２時間保持する均質化処理を
施した後、熱間圧延および冷間圧延により、厚さ１ｍｍ
の冷延板とした。なお、表１の数字は、各成分のｍａｓ
ｓ％を示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】これらの冷延板に５３０℃で１０秒保持す
る溶体化処理を施した後、７０℃まで２０℃／ｓの冷却
速度で冷却して巻取り、さらに冷却速度１℃／ｈで室温
近傍まで冷却した。その後、７日間室温に放置して、引
張試験、成形試験および曲げ試験をＪＩＳに準拠して実
施した。成形性はエリクセン値で評価し、９．５以上を
良好とした。曲げ性は、０．５ｔの内側半径で１８０°
曲げを行い、その外側部分の割れを観察して、肉眼で割
れが見られるものを×とし、肉眼で割れが見られないも
のについてはカラーチェックによる割れの検出を行い、
ルーペを用いて割れが見られるものを△、見られないも
のを○として評価した。ＢＨ性は、２％の引張歪を与え
た後に１７０℃で２０分の熱処理を行った後の耐力とし
て評価し、１９０ＭＰａ以上を良好とした。

【００３７】耐食性は、２％の引張歪を与えた後１７０
℃で２０分の熱処理を施した合金板を用い、耐糸錆性お
よび耐応力腐食割れ性を評価した。耐糸錆性は、脱脂、
水洗、燐酸亜鉛処理、水洗、塗装を行った試料表面にナ
イフで人工疵を入れた後、ＪＩＳＺ２３７１に準じ
て２４時間の塩水噴霧試験を行った後、温度４５℃、湿
度８５％で１０００時間暴露し、最大糸錆長さを測定
し、最大糸錆長さが１ｍｍ未満を○、１ｍｍ以上２ｍｍ
未満を△、２ｍｍ以上を×として評価した。

【００３８】耐応力腐食割れ性は、ＪＩＳＨ８７１
１に準じて、ＪＩＳＨ８７１１の１号試験片および
１号試験片用冶具を用いて耐力の７５％を負荷し、３．
５％ＮａＣｌ液に１０分浸漬、５０分乾燥を繰り返し１
２０日間実施し、５個の試料すべてに割れが発生しなか
ったものを○、１個以上４個以下に割れが発生したもの
を△、５個全てに割れが発生したものを×として評価し
た。

【００３９】表２に焼付け硬化の前後の材料特性を示
す。表２より、本発明のアルミニウム合金板Ｎｏ．１〜
１５は、塗装焼付け後の耐力、成形性、曲げ性、耐糸錆
性および耐応力腐食割れ性が良好である。一方、本発明
以外の成分を有する比較例の合金Ｎｏ．１６はＭｇ量
が、Ｎｏ．１８はＳｉ量が、Ｎｏ．２２はＭｎ量が本発
明の範囲よりも少なく、成形性およびＢＨ性が低い。

【００４０】

【表２】

【００４１】また、Ｎｏ．１７はＭｇ量が本発明の範囲
よりも多く、粗大なＭｇ₂Ｓｉが析出しており、Ｎｏ．
１９はＳｉ量が、Ｎｏ．２３はＭｎ量が多く、それぞ
れ、粗大なＭｇ₂ＳｉおよびＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ系
金属間化合物が析出している。そのため、これらの合金
は、成形性および曲げ性が不十分であり、また、溶質の
固溶量が減少しているためＢＨ性が低下している。

【００４２】また、Ｎｏ．２０はＣｕ量が本発明の範囲
よりも少なく、成形性、ＢＨ性が低く、耐糸錆性が低下
している。Ｎｏ．２１はＣｕ量が本発明の範囲よりも
多いため、結晶粒界にＣｕ系の析出物を生じて成形性、
曲げ性およびＢＨ性が低く、耐食性が低下している。Ｎ
ｏ．２４はＺｎ量が本発明の範囲よりも少なく、耐食性
が低下しており、Ｎｏ．２５はＺｎ量が本発明の範囲よ
りも多いため、耐力が上昇して成形性および曲げ性が低
下し、耐糸錆性が低下している。Ｎｏ．２６〜３０の合
金はＣｒ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｂの添加量が多いた
め、粗大な析出物を生じて成形性および曲げ性が低下し
ている。

【００４３】（実施例２）表１の発明合金Ａ１、Ａ６、
Ａ９およびＡ１０を溶解、鋳造後、表３に示す条件で均
質化処理を施した。さらに、熱間圧延および冷間圧延に
より、厚さ１ｍｍの冷延板とした。これらの冷延板に５
４０℃で５秒保持する溶体化処理を施した後、７０℃ま
で２０℃／ｓの冷却速度で冷却して巻取り、さらに冷却
速度１℃／ｈで室温近傍まで冷却した。その後、これら
のアルミニウム合金を７日間室温に放置し、実施例１と
同様の試験を行った結果を表３に示す。

【００４４】

【表３】

【００４５】製造Ｎｏ．３１〜４６の製造条件は本発明
の範囲内であり、塗装焼付け後の耐力、成形性、曲げ
性、耐糸錆性および耐応力腐食割れ性が良好である。一
方、製造Ｎｏ．４７〜５０は均質化処理温度が低すぎる
ため、析出物の固溶が不十分であり、成形性、曲げ性お
よびＢＨ性が不十分である。また、Ｎｏ．５１〜５４は
均質化処理温度が高すぎるため、結晶粒径が粗大化して
成形性および曲げ性が低下している。Ｎｏ．５５〜５
８は均質化処理温度での保持時間が短かすぎるため、析
出物の固溶が不十分であり、成形性、曲げ性およびＢＨ
性が不十分である。

【００４６】（実施例３）表１の発明合金Ａ１０に５５
０℃で１秒保持する溶体化処理を施し、２０℃／ｓで冷
却して６５℃で巻取り、冷却速度１℃／ｈで室温近傍ま
で冷却した。このアルミニウム合金の表面には、基本的
にクロメート未処理としたが、一部水準について、クロ
ム還元率（Ｃｒ（ＶＩ）／全Ｃｒ）＝０．４のクロム酸
にコロイダルシリカを加えた塗布型クロメート液をロー
ルコータにてクロム付着量が金属クロム換算で２０ｍｇ
／ｍ²となるよう塗布し、加熱乾燥させクロメート皮膜
を形成させた。

【００４７】次に、ポリエチレングリコール、ポリプロ
ピレングリコール、アクリル樹脂の水溶液または水分散
体に、ポリエチレンワックス、ポリテトラフルオロエチ
レンワックス、合成パラフィンワックス、ステアリン酸
カルシウムワックス、およびコロイダルシリカを表４に
示す組成で混合し、バーコーター塗装して１８０℃の加
熱炉を用いて合金板到達温度８０℃で焼付乾燥し潤滑樹
脂皮膜を形成させた。

【００４８】なお、加工性評価の比較材として、上記の
アルミニウム合金板にジョンソンワックス＃１２２を塗
布したものを用いた。これらのサンプルに対して深絞り
性、型かじり性、加工後の樹脂カス発生状況および脱脂
性の評価を行った。深絞り性は、円筒深絞り試験をポン
チ直径５０ｍｍ、ポンチ肩半径５ｍｍの条件で実施し、
限界絞り比（ＬＤＲ）で評価した。

【００４９】型かじり性および加工後の樹脂カス発生状
況は、円筒ポンチの油圧成形試験機により、ポンチ直径
４０ｍｍ、ポンチ肩半径４ｍｍ、ダイス直径４３ｍｍ、
ダイス肩半径４ｍｍ、シワ押さえ力１ｔｏｎで成形試験
を行って評価した。型かじり性は側壁の外観を目視し、
次の指標に依って評価した。 ◎：成形可能で、合金板表面の欠陥無し ○：成形可能で、合金板表面の欠陥無し，摺動面わずか
に変色 △：成形可能で、合金板表面にわずかにかじり疵発生 ×：成形可能で、合金板表面に線状かじり疵多数発生

【００５０】また、加工後の樹脂カス発生状況を次の指
標で評価した。 ◎：カス発生無し ○：極わずかに樹脂カス発生 △：少し樹脂カス発生 ×：樹脂カス多数発生脱脂性は、ＦＣ−４３５８脱脂液（日本パーカライジン
グ製、ｐＨ＝１０．５に調整、温度７０℃）を試験片に
８秒間スプレーした後水洗し、乾燥後の皮膜残存率を赤
外分光分析にて測定し、次の指標で評価した。 ◎：皮膜残存無し ○：皮膜残存５％以下 △：皮膜残存５％超１０％以下 ×：皮膜残存１０％超

【００５１】試験結果を表４に示す。前記（３）乃至
（５）のいずれかに記載のアルカリ可溶型潤滑被覆アル
ミニウム合金板であるＮｏ．５９〜７９はいずれも、深
絞り性および型かじり性に優れ、加工後に樹脂カスが発
生し難く、脱脂性に優れている。一方、Ｎｏ．８０は膜
厚が薄いため、型かじり性が不十分である。Ｎｏ．８１
は粒状潤滑機能付与剤の含有量が少ないため、型かじり
性が不十分である。また、Ｎｏ．８２は粒状潤滑機能付
与剤の含有量が多いため、加工後に樹脂カスが発生して
いる。

【００５２】

【表４】

【００５３】（実施例４）表１の発明合金Ａ１、Ａ６、
Ａ９およびＡ１０を溶解、鋳造後、５４５℃で２０時間
保持する均質化処理を施した後、熱間圧延および冷間圧
延により、厚さ１ｍｍの冷延板とした。これらの冷延板
に表５に示す条件で溶体化処理を施して冷却し、７５℃
で巻取り、さらに冷却速度２℃／ｈで室温近傍まで冷却
した。その後、これらのアルミニウム合金を７日間室温
に放置し、実施例１と同様の試験を行った結果を表５に
示す。製造Ｎｏ．８３〜９８は、前記（７）に記載の製
造条件を満たしており、ＢＨ性、成形性、曲げ性および
耐食性が良好である。一方、Ｎｏ．９９〜１０２の場合
は溶体化処理温度が低いため、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｎ
およびＺｎの固溶が不十分であり、ＢＨ性および成形性
が不十分である。また、Ｎｏ．１０３〜１０６の場合は
溶体化処理温度が高く、Ｎｏ．１０７〜１１０の場合は
溶体化処理温度での保持時間が長いため、結晶粒径が粗
大化して成形性および曲げ性が低下している。また、Ｎ
ｏ．１１１〜１１４の場合は溶体化処理後の冷却測度が
遅いため、析出物を生じて、ＢＨ性、成形性、曲げ性お
よび耐食性が低下している。

【００５４】

【表５】

【００５５】（実施例５）表１の発明合金Ａ１、Ａ６、
Ａ９およびＡ１０を溶解、鋳造後、５５０℃で１５時間
保持する均質化処理を施した後、熱間圧延および冷間圧
延により、厚さ１ｍｍの冷延板とした。これらの冷延板
に５３０℃で１秒保持する溶体化処理を施した後、２５
℃／ｓで冷却して表６に示す条件で巻取りって冷却し
た。その後、これらのアルミニウム合金を７日間室温に
放置し、実施例１と同様の試験を行った結果を表６に示
す。

【００５６】製造Ｎｏ．１１５〜１３０は、前記（８）
に記載の製造条件を満たしており、ＢＨ性、成形性、曲
げ性および耐食性が良好である。一方、Ｎｏ．１３１〜
１３４の場合は巻取り温度が低いため、ＢＨ性が低下
し、耐力が上昇して曲げ性が低下した。また、Ｎｏ．１
３５〜１３８の場合は巻取り温度が高いため、上昇して
曲げ性が低下した。また、Ｎｏ．１３９〜１４２の場合
は巻取り後の冷却速度が速すぎるために、ＢＨ性が低下
している。また、Ｎｏ．１４３〜１４６の場合は巻取り
後の冷却速度が遅すぎるため、耐力が上昇して曲げ性が
低下している。

【００５７】

【表６】

【００５８】（実施例６）実施例５と同様に厚さ１ｍｍ
の冷延板を製造して溶体化処理を施し、表７に示す条件
で巻取り、速やかに熱処理を施した。その後、これらの
アルミニウム合金を７日間室温に放置し、実施例１と同
様の試験を行った結果を表７に示す。製造Ｎｏ．１４７
〜１６２は、前記（９）に記載の製造条件を満たしてお
り、ＢＨ性、成形性、曲げ性および耐食性が良好であ
る。一方、Ｎｏ．１６３〜１６６の場合は熱処理温度が
低いため、ＢＨ性が低下し、耐力が上昇して曲げ性が低
下している。また、Ｎｏ．１６７〜１７０の場合は熱処
理温度が高いため、耐力が上昇して曲げ性が低下した。
また、Ｎｏ．１７１〜１７４の場合は熱処理時間が短い
ために、ＢＨ性が低下している。また、Ｎｏ．１７５〜
１７８の場合は熱処理時間が長すぎるため、耐力が上昇
し、曲げ性が低下している。

【００５９】

【表７】

【００６０】（実施例７）実施例５と同様に厚さ１ｍｍ
の冷延板を製造して溶体化処理を施し、表８に示す条件
で巻取った後、室温まで冷却して復元処理を施した。そ
の後、これらのアルミニウム合金を７日間室温に放置
し、実施例１と同様の試験を行った結果を表９に示す。
製造Ｎｏ．１７９〜２０６は前記（１０）に記載の製造
条件を満たしており、ＢＨ性、成形性、曲げ性および耐
食性が良好である。一方、Ｎｏ．２０７〜２１０の場合
は巻取り温度が低いため、ＢＨ性が低下した。また、Ｎ
ｏ．２１１〜２１４の場合は巻取り温度が高いため、成
形性および曲げ性が低下した。また、Ｎｏ．２１５〜２
１８の場合は巻取り後の冷却速度が速すぎるために、Ｂ
Ｈ性が低下している。また、Ｎｏ．２１９〜２２２の場
合は巻取り後の冷却速度が遅すぎるため、成形性および
曲げ性が低下している。

【００６１】さらに、Ｎｏ．２２３〜２２６の場合は復
元処理温度が低いため、耐力が上昇して曲げ性が低下し
た。また、Ｎｏ．２２７〜２３０の場合は熱処理温度が
高いため析出物を生じて、成形性、曲げ性および耐食性
が低下した。また、Ｎｏ．２３１〜２３４の場合は復元
処理時間が長すぎるために、耐力が上昇し成形性および
曲げ性が低下している。

【００６２】

【表８】

【００６３】

【表９】

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、成形、曲げ性および塗
装焼付け硬化性に優れた自動車用材料などに好適なアル
ミニウム合金板およびその製造方法を提供できる。本発
明の適用により自動車重量の著しい軽量化が可能であ
り、温室効果ガス排出量削減への貢献も大きく、産業上
の価値の極めて高い発明であるといえる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ２２Ｆ 1/04 Ｃ２２Ｆ 1/04 ＨＣ２３Ｃ 26/00 Ｃ２３Ｃ 26/00 Ａ // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０２Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０２６１３６１３６２３６２３６３０６３０Ｋ６８１６８１６８２６８２６８５６８５Ｚ６８６６８６Ａ６８６Ｂ６９１６９１Ｂ６９１Ｃ６９２６９２Ａ６９２Ｂ６９３６９３Ａ６９３Ｂ (72)発明者佐賀誠千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内Ｆターム(参考） 4D075 BB92Z CA09 CA33 DA06 DB07 DC11 EA06 EA10 EA37 EB13 EB16 EB19 EB20 EB22 EB33 EB35 EB37 EB38 EC03 EC07 EC54 4K044 AA06 AB02 BA06 BA14 BA15 BA17 BA19 BA21 BB01 BB03 BB11 BC01 BC02 BC04 BC05 CA04 CA53 CA62

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｍａｓｓ％で、Ｍｇ：０．２〜１．６％未満、Ｓｉ：０．４〜１．８％、Ｃｕ：０．１％超１．５％以下、Ｍｎ：０．０３％超１．５％以下、Ｚｎ：０．０５〜６％を含有し、残部がＡｌおよび不可
避的不純物からなることを特徴とする、成形性、塗装焼
付け硬化性および耐食性に優れるアルミニウム合金板。
【請求項２】ｍａｓｓ％で、Ｃｒ：０．０２〜０．５％、Ｆｅ：０．０２〜０．５％、Ｚｒ：０．０２〜０．５％、Ｖ：０．０２〜０．５％、Ｔｉ：０．００３〜０．２％、Ｂ：０．００３〜０．２％の１種または２種以上を、
さらに含有することを特徴とする請求項１に記載の成形
性、塗装焼付け硬化性および耐食性に優れるアルミニウ
ム合金板。
【請求項３】粒状潤滑機能付与剤：２〜１５ｍａｓｓ
％を含有する厚さ０．５〜５μｍのアルカリ可溶型潤滑
樹脂皮膜を、表面に有することを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の成形性、塗装焼付け硬化性および耐食性
に優れるアルミニウム合金板。
【請求項４】前記アルカリ可溶型潤滑樹脂皮膜が、シ
リカ粒子：１〜３０ｍａｓｓ％を、さらに含有すること
を特徴とする請求項３に記載の成形性、塗装焼付け硬化
性および耐食性に優れるアルミニウム合金板。
【請求項５】前記粒状潤滑機能付与剤が、ポリオレフ
ィン系ワックス、フッ素系ワックス、パラフィン系ワッ
クス、ステアリン酸系ワックスのうちの１種または２種
以上からなる請求項３または４に記載の成形性、塗装焼
付け硬化性および耐食性に優れるアルミニウム合金板。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
アルミニウム合金板の製造方法において、鋳造後、均質
化処理として５００〜６００℃の温度で、１時間以上の
保持を行うことを特徴とする、成形性、塗装焼付け硬化
性および耐食性に優れるアルミニウム合金板の製造方
法。
【請求項７】冷間圧延後、溶体化処理として、５００
〜５８０℃の温度範囲で３００秒以下保持し、５℃／ｓ
以上の冷却速度で冷却することを特徴とする、請求項６
に記載の塗装焼付け硬化性およびプレス成形性に優れる
アルミニウム合金板の製造方法。
【請求項８】溶体化処理後、４０〜１００℃に冷却し
て巻取り、０．１〜１０℃／ｈの冷却速度で冷却するこ
とを特徴とする、請求項７に記載の塗装焼付け硬化性お
よびプレス成形性に優れるアルミニウム合金板の製造方
法。
【請求項９】溶体化処理後、４０〜１００℃に冷却し
て巻取り、４０〜１００℃の温度で、０．５〜７０時間
保持することを特徴とする、請求項７に記載の塗装焼付
け硬化性およびプレス成形性に優れるアルミニウム合金
板の製造方法。
【請求項１０】溶体化処理後、４０〜１００℃に冷却
して巻取り、０．１〜１０℃／ｈの冷却速度で冷却し、
さらに１３０〜２８０℃に加熱して０〜３０分保持する
ことを特徴とする、請求項７に記載の塗装焼付け硬化性
およびプレス成形性に優れるアルミニウム合金板の製造
方法。