JP2003089839A - 成形加工用アルミニウム合金板及びその製造方法 - Google Patents

成形加工用アルミニウム合金板及びその製造方法

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JP2003089839A
JP2003089839A JP2001284776A JP2001284776A JP2003089839A JP 2003089839 A JP2003089839 A JP 2003089839A JP 2001284776 A JP2001284776 A JP 2001284776A JP 2001284776 A JP2001284776 A JP 2001284776A JP 2003089839 A JP2003089839 A JP 2003089839A
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Tadashi Minoda
正 箕田
Hidetoshi Uchida
秀俊 内田
Mineo Asano
峰生 浅野
Tsutomu Furuyama
努 古山
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Sumitomo Light Metal Industries Ltd
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Sumitomo Light Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた成形性をそなえ、且つ原料としてリサ
イクル材の使用を可能とすることによりコスト低減を達
成した成形加工用アルミニウム合金板及びその製造方法
を提供する。 【解決手段】 Si:2.8%〜4.0 %、Mn:0.7%〜1.5
%、Mg:0.2%〜1.0 %、Bi:0.01 %〜0.1 %を含有
し、(Si+Mg)量を3.2 %以上、(Si+Mg+M
n)量を4.0 %以上とし、不純物として、Feは0.7 %
以下、Cuは0.50%以下、Crは0.10%以下、Znは1.
0 %以下、Tiは0.20%以下の範囲で許容され、残部A
l及び不可避的不純物からなるO調質されたアルミニウ
ム合金板であって、平均結晶粒径が50μm以下である
ことを特徴とする。上記組成の冷間圧延板を、250〜
450℃の温度で軟化処理することにより製造される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、成形加工用アルミ
ニウム合金板、特に、原料として低廉な回収アルミニウ
ム合金屑を用いることを可能とし、複雑な形状にプレス
加工し得る成形加工用アルミニウム合金板及びその製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、成形性に優れたアルミニウム合金
としては、純アルミニウム(1000系)、Al−Mn
系合金(3000系合金)、Al−Mg系合金(500
0系合金)等が実用化されているが、これらのアルミニ
ウム合金の製造においては、原料として、新地金を用い
るか、同一材質のリサイクル材を使用することが多いた
め、原料コストが高く、使用範囲が限定されていた。コ
スト低減を図るためには、アルミサッシや廃棄自動車等
から回収されるアルミニウム合金屑等のリサイクル材を
使用することが考えられる。
【0003】このようなリサイクル材を使用することを
前提にした成形性に優れたアルミニウム合金板(特開平
9−256095号公報)、自動車外板として適した強
度、成形性を有するアルミニウム合金板(特願2000
−313931号公報)も提案されているが、前者は、
主要成分として、Si:0.8%〜3.5 %、Mn:0.6〜1.4
%、Fe:0.1%〜1.0 %、Cu:0.1%〜0.5 %と、添加
成分が多いため熱間加工性が劣るという難点がある。ま
た、延性が低く(実施例に記載される伸びは全て25%
未満)、その改善が必要である。後者では、Mn量が少
ないことに起因して結晶粒微細化効果が少なく、プレス
加工を行ったときに肌荒れによる外観不良が生じるとい
う問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、成形加工用
アルミニウム合金板における上記従来の問題点を解消す
るためになされたものであり、その目的は、優れた成形
性をそなえ、且つ原料としてなるべく多くのリサイクル
材の使用を可能とすることによりコスト低減を達成した
成形加工用アルミニウム合金板及びその製造方法を提供
することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の請求項1による成形加工用アルミニウム合
金板は、Si:2.8%〜4.0 %、Mn:0.7%〜1.5 %、M
g:0.2%〜1.0 %、Bi:0.01 %〜0.1 %を含有し、
(Si+Mg)量を3.2 %以上、(Si+Mg+Mn)
量を4.0 %以上とし、不純物として、Feは0.7 %以
下、Cuは0.50%以下、Crは0.10%以下、Znは1.0
%以下、Tiは0.20%以下の範囲で許容され、残部Al
及び不可避的不純物からなるO調質されたアルミニウム
合金板であって、平均結晶粒径が50μm以下であるこ
とを特徴とする。
【0006】請求項2による成形加工用アルミニウム合
金板は、その圧延方向、圧延方向に対して45°をなす
2方向、および圧延方向と直角方向の4方向における伸
びの平均値が25%以上の特性をそなえることを特徴と
する。
【0007】また、本発明の請求項3による成形加工用
アルミニウム合金板の製造方法は、請求項1に記載のア
ルミニウム合金を冷間圧延により所定厚みの板とした
後、該冷間圧延板を250℃〜450℃の温度で軟化処
理を行うことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の成形加工用アルミニウム
合金板における合金成分の意義およびその限定理由につ
いて説明すると、Siは、合金中にSiとして分散する
ことにより、再結晶粒を微細にし、延性を向上させると
ともに、更にプレス成形加工の際、金型との摩擦抵抗を
低減し、成形性を向上させる機能を有する。Siの好ま
しい含有範囲は2.8 %〜4.0 %であり、2.8 %未満では
結晶粒を粗大化させると共に、成形性を低下させ、アル
ミニウム回収屑の配合率も低下することから、コストア
ップを招く。また、4.0 %を越えると粗大なSi粒子が
生成し、延性が低下し易くなる。Siのより好ましい含
有範囲は2.8 %〜3.8 %であり、更に好ましい含有範囲
は2.9 %〜3.6 %である。
【0009】Mnは、Al及びSi元素と共にAl−M
n−Si化合物を生成し、再結晶核生成サイトとして作
用することにより、結晶粒を微細化する機能を有する。
Mnの好ましい含有範囲は0.7 %〜1.5 %であり、0.7
%未満では結晶粒微細化効果が小さく、1.5 %を越える
と粗大な金属間化合物が生成して、鋳造性が低下し、熱
間圧延割れが生じ易くなる。Mnのより好ましい含有範
囲は0.7 %〜1.3 %であり、更に好ましい含有範囲は0.
8 %〜1.1 %である。
【0010】Mgは、Siと共存してMg2 Si化合物
を生成し、分散Si粒子と同様に再結晶粒を微細化する
機能を有する。Mgの好ましい含有範囲は0.2 %〜1.0
%であり、0.2 %未満では再結晶粒微細化効果が小さ
く、1.0 %を越えて含有すると張出し成形性が低下す
る。Mgのより好ましい含有範囲は0.3 %〜0.8 %であ
り、更に好ましい含有範囲は0.4 %〜0.6 %である。
【0011】Biは、微量添加することによって熱間脆
性を低下させ、圧延割れを防止する機能を有する。Bi
の好ましい含有範囲は0.01%〜0.1 %であり、0.01%未
満ではその効果が小さく、0.1 %を越えると耐食性が低
下する。Biのより好ましい含有範囲は0.01%〜0.05%
である。なお、本発明のアルミニウム合金においては、
不純物として、Feは0.7 %以下、Cuは0.50%以下、
Crは0.10%以下、Znは1.0 %以下、Tiは0.20%以
下の範囲で許容される。
【0012】本発明の成形加工用アルミニウム合金板に
おいては、Si、Mn、Mgの含有量を前記の範囲に特
定するとともに、(Si+Mg)含有量を3.2%以
上、(Si+Mn+Mg)含有量を4.0%以上とする
ことにより、結晶粒を小さくして延性を向上させること
ができ、アルミニウム合金板の圧延方向、圧延方向に対
して45°をなす2方向、および圧延方向と直角方向の
4方向における伸びの平均値が25%以上となる優れた
延性が確実に達成される。
【0013】本発明の成形加工用アルミニウム合金板
は、更に、O材(軟質材)に調質され、平均結晶粒径が
50μm以下に規定される。平均結晶粒径が50μmを
越えると、成形加工において肌荒れが生じ易くなるとと
もに、延性の低下を招く。また、耐力は70MPa未満
であることが好ましく、70MPa以上では、成形加工
における張り出し性が不十分となり、複雑な形状のプレ
ス加工を行う場合に成形不良を起こし易くなる。
【0014】本発明の成形加工用アルミニウム合金板の
好ましい製造方法について説明すると、まず、上記組成
のアルミニウム合金を常法に従い溶解する。その際、原
料地金として回収アルミニウム合金屑を用いるが、精錬
によって得られた純アルミニウム地金を使用することも
出来る。この場合、純アルミニウム地金の使用比率が大
きくなるとコストが上昇することになる。鋳造方法とし
ては、半連続鋳造法(DC鋳造法)あるいは板連続鋳造
法(CC鋳造法)が適用される。
【0015】造塊された鋳造材を用いて、常法により熱
間圧延及び冷間圧延にて所定厚みの板とする。なお、必
要に応じて熱間圧延前に均質化熱処理を行うことが出
来、また、冷間圧延前および/または冷間圧延の途中で
中間焼鈍を行ってもよい。
【0016】上記の工程を経て得られた冷間圧延板を、
250℃〜450℃の温度に加熱して軟化処理を行い、
常温まで冷却する。この軟化処理温度が250℃未満で
は、歪み除去が不完全で耐力が70MPa以上となるこ
とがあり、成形性の低下を招く。また、軟化処理温度が
450℃を越えると、再結晶粒が粗大化し、成形加工時
の肌荒れの原因となる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。なお、これらの実施例は、本発明の1実施態様
を示すものであり、本発明はこれらに限定されるもので
はない。
【0018】実施例1 半連続鋳造法により、表1に示す組成のアルミニウム合
金(合金No.a〜h)を造塊し、それらの鋳塊を50
0℃に加熱した後、熱間圧延して厚さ3mmの板とし、
室温まで冷却後、冷間圧延して厚さ1mmの冷間圧延板
とする。これらの冷間圧延板を平均昇温速度50℃/時
で350℃の温度に加熱し、この温度で1時間保持した
後、常温まで放置冷却して、O調質にした。
【0019】得られたO調質板を試験材とし、以下の方
法に従って、(1)引張性質、(2)成形性(成形限界
高さ)、(3)平均結晶粒径を測定、評価した。結果を
表2に示す。 (1)引張性質 JIS Z2241に基づき、各試験材の圧延方向、圧
延方向に対して45°をなす2方向、および圧延方向と
直角方向の4方向から引張試験片を採取して、それぞれ
の方向についてUTS(引張強さ)、YS(耐力)及び
δ(破断伸び)を測定し、当該4つの方向の測定値の平
均値を求める。 (2)成形性(成形限界高さ) 成形性は、各試験材について、深絞り性及び張出し性を
評価する。深絞り性は、各試験材を直径112.5mm
の円形板とし、低粘度潤滑油を塗布した後、直径50m
mの平頭ポンチを用いて、しわ押さえ力34kN、成形
速度2.0mm/秒で限界成形高さを測定し、評価す
る。張出し性は、各試験片を直径120.0mmの円形
板とし、低粘度潤滑油を塗布した後、直径50mmの球
頭ポンチを用いて、しわ押さえ力40kN、成形速度
2.0mm/秒で限界成形高さを測定し、評価する。 (3)平均結晶粒径の測定 各試験材の偏光ミクロ組織を観察し、切断法によって平
均結晶粒径を測定する。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】実施例2 実施例1で得られた各冷間圧延板を、平均昇温速度20
℃/秒で400℃に加熱し、5秒間保持した後、常温ま
で放置冷却してO調質にした。得られたO調質板を試験
材とし、実施例1と同一の方法で、(1)引張性質、
(2)成形性(成形限界高さ)、(3)平均結晶粒径を
測定、評価する。結果を表3に示す。
【0023】
【表3】
【0024】比較例1 半連続鋳造法により、表4に示す成分組成のアルミニウ
ム合金(合金No.i〜r)を造塊し、これらの鋳塊を
用いて、実施例1と同一の工程により加工し、O調質板
とする。得られたO調質板を試験材として、実施例1と
同一の方法で、(1)引張性質、(2)成形性(成形限
界高さ)、(3)平均結晶粒径を測定、評価する。結果
を表5に示す。なお、表4において、本発明の条件を外
れたものには下線を付した。
【0025】
【表4】
【0026】
【表5】
【0027】比較例2 半連続鋳造法により、表1に示す実施例1の合金No.
aのアルミニウム合金を造塊し、この鋳塊を用いて、実
施例1と同一の工程に従って、冷間圧延板とし、この冷
間圧延板を表6に示す条件で軟化処理しO調質にした。
得られたO調質板を試験材として、実施例1と同一の方
法で、(1)引張性質、(2)成形性(成形限界高
さ)、(3)平均結晶粒径を測定、評価する。結果を表
7に示す。
【0028】
【表6】
【0029】
【表7】
【0030】表2、3にみられるように、本発明に従う
試験材No.1〜16はいずれも、耐力が70MPa未
満、深絞り限界高さは9.0mm以上で、更に張出し限
界高さは18.0mm以上であり、良好な成形性を示し
た。平均結晶粒径も全て50μm以下であった。これに
対して、比較例1〜2の試験材No.17〜30は、成
形性において劣っている。
【0031】すなわち、試験材No.17は、Siが本
発明の範囲の下限値未満であるため、成形性が低下する
と共に、平均結晶粒径も50μmを越えている。試験材
No.18は、Siが本発明の範囲の上限値を越えてい
るため、伸びが低下すると共に、成形性も劣っている。
試験材No.19は、Mnが本発明の範囲の下限値未満
であるため、平均結晶粒径が50μmを越えており、成
形加工において肌荒れを生じるおそれがある。試験材N
o.20は、Mnが本発明の範囲の上限値を越えている
ため、鋳造時に粗大晶出物を生成し、熱間圧延で割れが
生じ、健全な板材を製造することが出来なかった。
【0032】試験材No.21は、Mgが本発明の範囲
の下限値未満であるため、平均結晶粒径が50μmを越
えている。試験材No.22は、Mgが本発明の範囲の
上限値を越えているため、成形性が低下している。試験
材No.23は、Biが本発明の範囲の下限値未満であ
るため、熱間圧延で割れが生じ、また、試験材No.2
4は、Biが本発明の範囲の上限値を越えているため、
鋳造時に割れが生じ、いずれも健全な板を製造すること
が出来なかった。
【0033】試験材No.25は(Si+Mg)含有量
が低く、試験材No.26は(Si+Mg+Mn)含有
量が低いため、いずれも延性に劣り十分な成形性が得ら
れず、試験材No.27、No.28は、軟化処理保持
温度が本発明の範囲の下限値未満であるため、完全な再
結晶組織が得られず、成形性が低下している。試験材N
o.29、No.30は、軟化処理保持温度が本発明の
範囲の上限値を越えているため、平均結晶粒径が50μ
mを越えるものとなった。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、優れた成形性をそな
え、且つ原料としてリサイクル材の使用を可能とするこ
とによりコスト低減を達成した成形加工用アルミニウム
合金板及びその製造方法が提供される。当該成形加工用
アルミニウム合金板は、複雑な形状のプレス加工を伴う
部位に最適に使用することが出来る。
───────────────────────────────────────────────────── 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 1/00 685 C22F 1/00 685Z 686 686A (72)発明者 浅野 峰生 東京都港区新橋5丁目11番3号 住友軽金 属工業株式会社内 (72)発明者 古山 努 東京都港区新橋5丁目11番3号 住友軽金 属工業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Si:2.8%〜4.0 %(質量%、以下同
    じ)、Mn:0.7%〜1.5 %、Mg:0.2%〜1.0 %、B
    i:0.01 %〜0.1 %を含有し、(Si+Mg)量を3.2
    %以上、(Si+Mg+Mn)量を4.0 %以上とし、不
    純物として、Feは0.7 %以下、Cuは0.50%以下、C
    rは0.10%以下、Znは1.0 %以下、Tiは0.20%以下
    の範囲で許容され、残部Al及び不可避的不純物からな
    るO調質されたアルミニウム合金板であって、平均結晶
    粒径が50μm以下であることを特徴とする成形加工用
    アルミニウム合金板。
  2. 【請求項2】 前記アルミニウム合金板は、その圧延方
    向、圧延方向に対して45°をなす2方向、および圧延
    方向と直角方向の4方向における伸びの平均値が25%
    以上の特性をそなえることを特徴とする請求項1記載の
    成形加工用アルミニウム合金板。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載のアルミニウム
    合金を冷間圧延により所定厚みの板とした後、該冷間圧
    延板を250℃〜450℃の温度で軟化処理を行うこと
    を特徴とする成形加工用アルミニウム合金板の製造方
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022071055A1 (ja) * 2020-09-30 2022-04-07 株式会社Uacj ろう付用単層アルミニウム合金材及びアルミニウム構造体の製造方法

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WO2022071055A1 (ja) * 2020-09-30 2022-04-07 株式会社Uacj ろう付用単層アルミニウム合金材及びアルミニウム構造体の製造方法

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