JP2005264174A - 熱伝導率と成形性に優れたアルミニウム合金板材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 導電性、熱伝導性、プレス成形における成形加工性に優れ、かつ高い強度を有するアルミニウム合金板材を得る。
【解決手段】 質量%で、Si:0.2〜1.5%、Mg:0.2〜1.5%、Ti:0.015超〜0.2%を含有し、さらにMn:0.02〜0.15%、Cr:0.02〜0.14%の1種または2種を含有し、残部がAlおよび不可避不純物からなり、かつ、導電率が50%IACS以上、熱伝導率が200w/m・K以上である。前記成分のアルミニウム合金材を冷間圧延する際に、冷間圧延途中で500〜570℃の溶体化処理を行ない、続いて最終冷間圧延率5〜40%の冷間圧延後、150〜190℃に加熱する焼鈍を行う。優れた導電率と熱伝導性ならびに高い成形性能と強度が確保され、プラズマディスプレー、電子部品などの利用に好適な材料が得られる。
【選択図】 なし
【解決手段】 質量%で、Si:0.2〜1.5%、Mg:0.2〜1.5%、Ti:0.015超〜0.2%を含有し、さらにMn:0.02〜0.15%、Cr:0.02〜0.14%の1種または2種を含有し、残部がAlおよび不可避不純物からなり、かつ、導電率が50%IACS以上、熱伝導率が200w/m・K以上である。前記成分のアルミニウム合金材を冷間圧延する際に、冷間圧延途中で500〜570℃の溶体化処理を行ない、続いて最終冷間圧延率5〜40%の冷間圧延後、150〜190℃に加熱する焼鈍を行う。優れた導電率と熱伝導性ならびに高い成形性能と強度が確保され、プラズマディスプレー、電子部品などの利用に好適な材料が得られる。
【選択図】 なし
Description
本発明は、プラズマディスプレーなどの電子映像部品、パソコンなどの電子部品、一般家庭用電化製品部品などに好適であり、特に放熱板、筺体としての使用に好適な、熱伝導性と成形性に優れたアルミニウム合金板および該アルミニウム合金板の製造方法に関するものである。
プラズマディスプレーは映像を映し出す映像部分と電子部品が集積した部分とで構成され、機能面から薄く壁にかけられる構造となっているために映像部分と電子部品は近接した構造となり、電子部品への熱的影響を最小限とする必要がある。映像を映し出す映像部分は発光素子の集合体であり、素子には高電圧が負荷されるために発熱量が多く周囲への影響は避けられない。また、鮮明な映像を映し出すプラズマディスプレーの発熱は、電気回路として機能する構造物の導電率を変化させるため、正確に調整された電子回路へのノイズの原因となるばかりでなく、使用されている半導体電子部品に重大な影響を及ぼす可能性が高い。このために映像部分の発熱から高い機能を誇る電子部品を保護する目的で、映像部分と電子部品集積部分との間に放熱部品を置いて、映像部分の発熱を分散させ局部への加熱を避ける放熱機構を設けている。
ところで、自動車用外板材料などに広く利用されているAl−Si−Mg合金は、圧延条件、熱処理条件を調整することにより高い導電率が確保できることが知られており(例えば非特許文献1や特許文献1、2)、このような高い導電率に着目して電線やブスバーなどにも使用されている。また、導電率と熱伝導率は、図1に示すように高い相関を示し、導電率の高い材料は熱伝導性が高い材料と言うことが出来る。すなわち、導電率の高いAl−Si−Mg合金は熱伝導性も良く、前記電子部品集積部に対し、映像部分の発熱を遮蔽し、拡散するための放熱部材としては適した材料といえる。また、放熱部品は、同時に映像部分と電子部品の集積部分との中間に位置し、構造部材として機能が要求され、強度と成形性に優れていることも必要とされるが、Al−Si−Mg合金は、部品形状を形成するための成形性も備えている。このため上記したプラズマディスプレーの放熱板材料としてAl−Si−Mg合金が広く利用されるに至っている。
"最近の導電用アルミニウム合金について"、住友電気技報、昭和53年1月発行、第112号 特開2000−226628号公報
特開2000−87198号公報
"最近の導電用アルミニウム合金について"、住友電気技報、昭和53年1月発行、第112号
しかし、現在、プラズマディスプレー用の部品に使用されている放熱板用材料は、導電率の向上と強度の確保に重点が置かれ、部品形状を確保する量産性に優れたプレス成形性は十分でなく、形状を決める上で大きな制約条件となっている。特にプレス成形時の予ひずみ導入後の曲げ加工では曲げ外周部分に割れの発生が避けられず、周囲の形状にはなじまない大きな曲げ半径で曲げ加工する必要がある。また、強度の確保は電子機器等に組み込こんだ後、構造物としての強度、さらに衝突等によるきず、変形防止等の機能が必要であり、熱伝導性、導電率に優れ、かつ成形性と高い強度が確保できる軽量なアルミニウム合金の開発が待たれている。
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、成分の適正化またはこれに加えて製造条件の適正化によって熱伝導性、導電率に優れ、かつ成形性と高い強度が得ら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ものである。
すなわち本発明の熱伝導率と成形性に優れたアルミニウム合金板材のうち、請求項1記載の発明は、質量%で、Si:0.2〜1.5%、Mg:0.2〜1.5%、Ti:0.015超〜0.2%と、Mn:0.02〜0.15%、Cr:0.02〜0.14%の1種または2種とを含有し、残部がAlおよび不可避不純物からなり、かつ、導電率が50%IACS以上、熱伝導率が200w/m・K以上であることを特徴とする。
請求項2記載の熱伝導率と成形性に優れたアルミニウム合金板材の発明は、請求項1記載の発明において、さらに、質量%で、Cu:0.01〜1%を含有することを特徴とする。
請求項3記載の熱伝導率と成形性に優れたアルミニウム合金板材の発明は、請求項1または2に記載の発明において、さらに、質量%で希土類元素:0.01〜0.2%を含有することを特徴とする。
請求項4記載の熱伝導率と成形性に優れたアルミニウム合金板材の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、さらに、質量%でBe:0.0020〜0.02%を含有することを特徴とする。
請求項5記載の熱伝導率と成形性に優れたアルミニウム合金板材の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、引張試験における耐力が200MPa以上、180°曲げ試験における曲げ限界が下記(1)式を満たすことを特徴とする。
y≦−0.23x3+1.0286x2−0.5786x+0.1 …(1)
ただし、x;板厚(mm)、y;限界曲げ半径(mm)
y≦−0.23x3+1.0286x2−0.5786x+0.1 …(1)
ただし、x;板厚(mm)、y;限界曲げ半径(mm)
請求項6記載の熱伝導率と成形性に優れたアルミニウム合金板材の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、電気・電子部品用の放熱板または筐体に用いられることを特徴とする。
請求項7記載の熱伝導率と成形性に優れたアルミニウム合金板材の製造方法の発明は、質量%で、Si:0.2〜1.5%、Mg:0.2〜1.5%、Ti:0.015超〜0.2%と、Mn:0.02〜0.15%、Cr:0.02〜0.14%の1種または2種とを含有し、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材を冷間圧延する際に、冷間圧延途中で500〜570℃の溶体化処理を行ない、続いて最終冷間圧延率5〜40%の冷間圧延後、150〜190℃に加熱する焼鈍を行って、導電率が50%IACS以上、熱伝導率が200w/m・K以上のアルミニウム合金板を得ることを特徴とする。
請求項8記載の熱伝導率と成形性に優れたアルミニウム合金板材の製造方法の発明は、請求項7記載の発明において、前記アルミニウム合金材は、さらに、質量%で、Cu:0.01〜1%を含有することを特徴とする。
請求項9記載の熱伝導率と成形性に優れたアルミニウム合金板材の製造方法の発明は、請求項7または8記載の発明において、前記アルミニウム合金材は、さらに、質量%で希土類元素:0.01〜0.2%を含有することを特徴とする。
請求項10記載の熱伝導率と成形性に優れたアルミニウム合金板材の発明は、請求項7〜9のいずれかに記載の発明において、前記アルミニウム合金材は、さらに、質量%でBe:0.0020〜0.02%を含有することを特徴とする。
次に、本発明のアルミニウム合金板およびその製造方法で規定する合金成分等の条件について説明する。
Si:0.2〜1.5%
SiとMgは、この合金の強度、成形性、導電率などの特性を確保する上で重要な成分である。Si量はMg量とのバランスで成形後の部品強度を確保するが1.5%を超える範囲では特に導電率への影響が大きく、また曲げ加工性を阻害する要因になる。一方、Si量が0.2%未満であると成形後の強度不足の原因となる。したがってSi量を0.2〜1.5%の範囲内とする。なお、同様の理由で下限を0.4%、上限を1.1%とするのが望ましい。
SiとMgは、この合金の強度、成形性、導電率などの特性を確保する上で重要な成分である。Si量はMg量とのバランスで成形後の部品強度を確保するが1.5%を超える範囲では特に導電率への影響が大きく、また曲げ加工性を阻害する要因になる。一方、Si量が0.2%未満であると成形後の強度不足の原因となる。したがってSi量を0.2〜1.5%の範囲内とする。なお、同様の理由で下限を0.4%、上限を1.1%とするのが望ましい。
Mg:0.2〜1.5%
Mgは引張強さを向上させ、プレス成形における割れ限界を向上させ、部品強度を確保する上で有効な成分である。Mg含有量の向上は強度向上に有効になるが1.5%を超える範囲では特に導電率の大きな阻害要因となる。また0.2%未満の含有では強度の確保が難しい。したがって、Mg含有量を0.2〜1.5%の範囲内とする。なお、同様の理由で下限を0.4%、上限を0.8%とするのが望ましい。
Mgは引張強さを向上させ、プレス成形における割れ限界を向上させ、部品強度を確保する上で有効な成分である。Mg含有量の向上は強度向上に有効になるが1.5%を超える範囲では特に導電率の大きな阻害要因となる。また0.2%未満の含有では強度の確保が難しい。したがって、Mg含有量を0.2〜1.5%の範囲内とする。なお、同様の理由で下限を0.4%、上限を0.8%とするのが望ましい。
Ti:0.015超〜0.2%
Tiは、鋳造時のスラブ割れを防止し、また、結晶粒径を微細にして曲げ、張出し、絞りなどの加工時に肌荒れを防止する作用がある。ただし、0.015%以下の含有ではこれらの作用を十分に得ることが難しい。一方、Tiを0.2%を超えて含有すると導電率、熱伝導率の大きな阻害要因になり、また金属間化合物が増えて成形性が悪くなる。このため、Ti含有量は0.015超〜0.2%に定める。
なお、上記と同様の理由により、下限を0.04%、上限を0.10%に定めるのが望ましい。
Tiは、鋳造時のスラブ割れを防止し、また、結晶粒径を微細にして曲げ、張出し、絞りなどの加工時に肌荒れを防止する作用がある。ただし、0.015%以下の含有ではこれらの作用を十分に得ることが難しい。一方、Tiを0.2%を超えて含有すると導電率、熱伝導率の大きな阻害要因になり、また金属間化合物が増えて成形性が悪くなる。このため、Ti含有量は0.015超〜0.2%に定める。
なお、上記と同様の理由により、下限を0.04%、上限を0.10%に定めるのが望ましい。
Cr:0.02〜0.14%
Mn:0.02〜0.15%
Crの微量添加は結晶粒の微細化に有効であり、曲げ、張出し、絞りなどの加工時に肌荒れが発生するのを防止する。Mnの微量添加は、結晶粒の微細化に有効であり、曲げ、張出し、絞りなどの加工性を向上させる。したがって、成形性を向上させるためにCr、Mnの一方または両方を含有させる。ただし、それぞれが0.02%未満の含有であると、上記作用が十分に得られない。一方、Crでは0.14%、Mnでは0.15%を超えて含有すると、Feと金属間化合物を生成して曲げ、張出し、絞りなど加工性を阻害する。したがって、Crで0.02〜0.14%、Mnで0.02〜0.14%の範囲に定める。また、同様の理由でCrの下限を0.02%、上限を0.06%に定めるのが望ましく、Mnの下限を0.04%、上限を0.10%に定めるのが望ましい。なお、Cr、Mnの両方を含有させる場合には、両者の合計した含有量を0.2%以下に限定するのが望ましい。これは合計量で0.2%を超えると溶体化処理時の焼入れ感受性に影響し、最終製品の強度、さらには成形加工性を阻害する要因となるためである。
Mn:0.02〜0.15%
Crの微量添加は結晶粒の微細化に有効であり、曲げ、張出し、絞りなどの加工時に肌荒れが発生するのを防止する。Mnの微量添加は、結晶粒の微細化に有効であり、曲げ、張出し、絞りなどの加工性を向上させる。したがって、成形性を向上させるためにCr、Mnの一方または両方を含有させる。ただし、それぞれが0.02%未満の含有であると、上記作用が十分に得られない。一方、Crでは0.14%、Mnでは0.15%を超えて含有すると、Feと金属間化合物を生成して曲げ、張出し、絞りなど加工性を阻害する。したがって、Crで0.02〜0.14%、Mnで0.02〜0.14%の範囲に定める。また、同様の理由でCrの下限を0.02%、上限を0.06%に定めるのが望ましく、Mnの下限を0.04%、上限を0.10%に定めるのが望ましい。なお、Cr、Mnの両方を含有させる場合には、両者の合計した含有量を0.2%以下に限定するのが望ましい。これは合計量で0.2%を超えると溶体化処理時の焼入れ感受性に影響し、最終製品の強度、さらには成形加工性を阻害する要因となるためである。
Fe:0.3%以下
Feは、結晶粒径の微細化効果が期待できるが、0.3%を超えると成形性への阻害要因となる。したがってFe含有量は0.3%以下とする。なお、上記作用を十分に得るためには、Fe含有量は0.2%以上とするのが望ましい。
Feは、結晶粒径の微細化効果が期待できるが、0.3%を超えると成形性への阻害要因となる。したがってFe含有量は0.3%以下とする。なお、上記作用を十分に得るためには、Fe含有量は0.2%以上とするのが望ましい。
Cu:0.01〜1%
Cuは、強度と成形性を確保するため所望により含有させる。ただし、1%を越えると成形性及び導電率低下要因となり、0.01%未満では上記作用を十分に得られない。したがって、Cuを含有させる場合、その含有量を0.01〜1%の範囲内とする。なお、同様の理由で下限を0.02%、上限を0.2%とするのが望ましい。
Cuは、強度と成形性を確保するため所望により含有させる。ただし、1%を越えると成形性及び導電率低下要因となり、0.01%未満では上記作用を十分に得られない。したがって、Cuを含有させる場合、その含有量を0.01〜1%の範囲内とする。なお、同様の理由で下限を0.02%、上限を0.2%とするのが望ましい。
希土類元素:0.01〜0.2%
希土類元素は、結晶粒を微細化して晶出物サイズを微細化する作用があるので所望により含有させる。この作用を得るためには0.01%以上の含有が必要である。一方、0.2%を超えて含有させると、晶出物として存在し成形性を阻害する要因になるため、希土類元素を含有させる場合、その含有量を0.01〜0.2%に定める。なお、同様の理由で下限を0.02%、上限を0.1%とするのが望ましい。
なお、希土類元素を含有させる場合、一種または複数種の希土類元素を含有させてもよく、また、ミッシュメタルの状態で含有させるものであってもよい。
希土類元素は、結晶粒を微細化して晶出物サイズを微細化する作用があるので所望により含有させる。この作用を得るためには0.01%以上の含有が必要である。一方、0.2%を超えて含有させると、晶出物として存在し成形性を阻害する要因になるため、希土類元素を含有させる場合、その含有量を0.01〜0.2%に定める。なお、同様の理由で下限を0.02%、上限を0.1%とするのが望ましい。
なお、希土類元素を含有させる場合、一種または複数種の希土類元素を含有させてもよく、また、ミッシュメタルの状態で含有させるものであってもよい。
Be:0.0020〜0.02%
Beは、鋳造の生産性と熱間圧延中または連続鋳造圧延中の酸化を防止する作用がある他、時効硬化性を向上させる作用があり、所望により含有させる。これらの作用を得るためには0.0020%以上の含有が必要であり、一方、0.02%を超えて含有させてもその効果は改善される事はないため、Beを含有させる場合、その含有量を0.0020〜0.02%に定める。なお、同様の理由で下限を0.005%、上限を0.008%とするのが望ましい。
Beは、鋳造の生産性と熱間圧延中または連続鋳造圧延中の酸化を防止する作用がある他、時効硬化性を向上させる作用があり、所望により含有させる。これらの作用を得るためには0.0020%以上の含有が必要であり、一方、0.02%を超えて含有させてもその効果は改善される事はないため、Beを含有させる場合、その含有量を0.0020〜0.02%に定める。なお、同様の理由で下限を0.005%、上限を0.008%とするのが望ましい。
製造条件
本発明では、熱間圧延を経て得られるアルミニウム合金板または熱間圧延を経ることなく連続鋳造圧延によって得られるアルミニウム合金板を、その後、冷間圧延する際の製造条件を定める
本発明では、熱間圧延を経て得られるアルミニウム合金板または熱間圧延を経ることなく連続鋳造圧延によって得られるアルミニウム合金板を、その後、冷間圧延する際の製造条件を定める
冷間圧延途中での溶体化処理(500〜570℃)
最終板厚から換算し、5〜40%の冷間圧延率(以下冷延率という)を残して溶体化処理を施す。このときの溶体化処理条件は500℃〜570℃の温度範囲とする。溶体化処理温度が500℃未満であると、充分な溶体化処理効果は得られず、また、570℃を越える温度では共晶溶融が発生するおそれがある。また、同様の理由で下限を540℃とするのが望ましい。溶体化処理後は、例えば空冷または水冷により1.0℃/sec以上の冷却速度で焼入れを行なう。冷却速度が1.0℃/sec未満では焼き入れ効果が十分に得られない。溶体化処理によって溶質原子の固溶量が多くなり、最終の焼鈍工程で時効による強度を向上させる事が出来る。
最終板厚から換算し、5〜40%の冷間圧延率(以下冷延率という)を残して溶体化処理を施す。このときの溶体化処理条件は500℃〜570℃の温度範囲とする。溶体化処理温度が500℃未満であると、充分な溶体化処理効果は得られず、また、570℃を越える温度では共晶溶融が発生するおそれがある。また、同様の理由で下限を540℃とするのが望ましい。溶体化処理後は、例えば空冷または水冷により1.0℃/sec以上の冷却速度で焼入れを行なう。冷却速度が1.0℃/sec未満では焼き入れ効果が十分に得られない。溶体化処理によって溶質原子の固溶量が多くなり、最終の焼鈍工程で時効による強度を向上させる事が出来る。
溶体化処理後、冷延率5〜40%の冷間圧延を行う。この圧延の目的は、主に導電率と強度の確保にあり、圧延率5%未満では溶体化処理により低下した導電率の改善は充分得られず、耐力も200MPaを下回るものとなる。40%を超える圧延では伸び率が低下するため成形加工性の障害となる。したがって、溶体化処理後の冷延率(以下最終冷延率という)は5〜40%の範囲内にあるようにする。なお、上記と同様の理由で最終冷延率の下限を10%、上限を20%とするのが望ましい。
冷間圧延後焼鈍(150〜190℃)
冷間圧延を行なった後に焼鈍を行い析出による強度の向上と同時に導電率と成形加工性を確保する。焼鈍温度150℃未満では強度、導電率の向上、充分な曲げ加工性能は得られず、190℃を超える条件では曲げ加工性、導電率の向上は得られるものの強度の低下は避けられない。したがって、この焼鈍での加熱温度は150〜190℃とする。
冷間圧延を行なった後に焼鈍を行い析出による強度の向上と同時に導電率と成形加工性を確保する。焼鈍温度150℃未満では強度、導電率の向上、充分な曲げ加工性能は得られず、190℃を超える条件では曲げ加工性、導電率の向上は得られるものの強度の低下は避けられない。したがって、この焼鈍での加熱温度は150〜190℃とする。
以上説明したように、本発明の熱伝導性と成形性に優れたアルミニウム合金板によれば、質量%で、Si:0.2〜1.5%、Mg:0.2〜1.5%、Ti:0.015超〜0.2%を含有し、さらにMn:0.02〜0.15%、Cr:0.02〜0.14%の1種または2種を含有し、残部がAlおよび不可避不純物からなり、かつ、導電率が50%IACS以上、熱伝導率が200w/m・K以上であるので、優れた導電率と熱伝導性ならびに高い曲げ成形性能が確保され、プラズマディスプレー、電子部品などの利用に大きく貢献することができる。
さらに本発明の熱伝導性と成形性に優れたアルミニウム合金板の製造方法によれば、質量%で、Si:0.2〜1.5%、Mg:0.2〜1.5%、Ti:0.015超〜0.2%と、Mn:0.02〜0.15%、Cr:0.02〜0.14%の1種または2種とを含有し、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材を冷間圧延する際に、冷間圧延途中で500〜570℃の溶体化処理を行ない、続いて最終冷間圧延率5〜40%の冷間圧延後、150〜190℃に加熱する焼鈍を行うので、導電率が50%IACS以上、熱伝導率が200w/m・K以上で、導電性、熱伝導性、強度、曲げ加工性に優れるアルミニウム合金板を得ることができる。
以下に、本発明の実施形態を説明する。
本発明で用いるアルミニウム合金は、所定の成分となるように調整して常法により溶製することにより得られるが、本発明としてはアルミニウム合金を得るための手段が特に限定されるものではない。該アルミニウム合金は、その後、鋳造してスラブにし、さらに熱間圧延によって冷間圧延に供するアルミニウム合金板を得るものであってもよく、また、連続鋳造圧延によって前記アルミニウム合金から冷間圧延に供するアルミニウム合金板を得るものであってもよい。すなわち、本願発明としては、冷間圧延に供するアルミニウム合金板の製造方法が特定のものに限定されるものではない。
なお、鋳造、熱間圧延によって上記アルミニウム合金板を得る場合、上記熱間圧延前には、鋳造時の合金成分を均一に分散させるために均質化処理を行うのが望ましい。この均質化処理は、450〜550℃の温度で4時間以上20時間以下で行うのが望ましい。また、均質処理後、熱間圧延への投入温度は、成形性を確保するために450〜550℃とするのが望ましい。熱間圧延温度450℃未満では圧延荷重が高く、圧延中の耳割れの原因になり、550℃を超える温度では圧延ロール表面への焼きつきを発生させる。熱間圧延の終了温度は250〜300℃が望ましく、さらに望ましくは280〜300℃の温度とする。
本発明で用いるアルミニウム合金は、所定の成分となるように調整して常法により溶製することにより得られるが、本発明としてはアルミニウム合金を得るための手段が特に限定されるものではない。該アルミニウム合金は、その後、鋳造してスラブにし、さらに熱間圧延によって冷間圧延に供するアルミニウム合金板を得るものであってもよく、また、連続鋳造圧延によって前記アルミニウム合金から冷間圧延に供するアルミニウム合金板を得るものであってもよい。すなわち、本願発明としては、冷間圧延に供するアルミニウム合金板の製造方法が特定のものに限定されるものではない。
なお、鋳造、熱間圧延によって上記アルミニウム合金板を得る場合、上記熱間圧延前には、鋳造時の合金成分を均一に分散させるために均質化処理を行うのが望ましい。この均質化処理は、450〜550℃の温度で4時間以上20時間以下で行うのが望ましい。また、均質処理後、熱間圧延への投入温度は、成形性を確保するために450〜550℃とするのが望ましい。熱間圧延温度450℃未満では圧延荷重が高く、圧延中の耳割れの原因になり、550℃を超える温度では圧延ロール表面への焼きつきを発生させる。熱間圧延の終了温度は250〜300℃が望ましく、さらに望ましくは280〜300℃の温度とする。
その後、冷間圧延を行う。その際には前記のように冷間圧延途中に5〜40%の冷延率を残して500〜570℃の温度で溶体化処理を施す。その後に、最終冷延率によって冷間圧延を行って最終冷延板厚とする。冷間圧延後には、導電率と成形加工性を確保するために、バッチ式焼鈍炉、または連続焼鈍炉により焼鈍を行う。この焼鈍における加熱温度は、150℃〜190℃での焼鈍を行って、200MPa以上の耐力と50%IACS以上の導電率と良好な成形性を確保する。
得られたアルミニウム合金板は、特定の用途での使用に限定されるものではないが、好適には電子映像部品、電子部品、一般家庭用電化製品部品などに使用され、特にこれら用途における放熱板、筺体としての使用に適している。
得られたアルミニウム合金板は、特定の用途での使用に限定されるものではないが、好適には電子映像部品、電子部品、一般家庭用電化製品部品などに使用され、特にこれら用途における放熱板、筺体としての使用に適している。
本願発明におけるアルミニウム合金板は、上記の用途に従って必要な加工が施される。該加工としては、曲げ加工、張出加工、絞り加工などがあり、これらが複合されることもある。本願発明としては、上記加工内容が特に限定されるものではない。そして、本願発明におけるアルミニウム合金板は、下記(1)式で示される優れた曲げ加工性を得ることができる。
y≦−0.23x3+1.0286x2−0.5786x+0.1 …(1)
ただし、x;板厚(mm)、y;限界曲げ半径(mm)
y≦−0.23x3+1.0286x2−0.5786x+0.1 …(1)
ただし、x;板厚(mm)、y;限界曲げ半径(mm)
以下に、本発明の実施例を比較例と比較しつつ説明する。
半連続鋳造により表1に示す合金成分で厚さ44mm、幅250mm、長さ400mmのスラブを鋳造し、560℃×8hrの均質処理後、面削片面5mmを行い、面削後510℃まで加熱を行い熱間圧延にて厚さ7.0mmの板材を得た。
これらの板材に冷間圧延を行って所定厚さにした後、加熱速度5℃/min以上で、 530〜540℃×40秒の溶体化処理後、5℃/sec以上の冷却速度で焼入れを行ない、再び表2に示す最終冷延率で冷間圧延を行い、最終的に厚さ 1.0mm×幅180mm×Lの板材を得た。圧延後マッフル炉により温度150〜210℃×4hrの焼鈍処理を行ない試験材とした。
半連続鋳造により表1に示す合金成分で厚さ44mm、幅250mm、長さ400mmのスラブを鋳造し、560℃×8hrの均質処理後、面削片面5mmを行い、面削後510℃まで加熱を行い熱間圧延にて厚さ7.0mmの板材を得た。
これらの板材に冷間圧延を行って所定厚さにした後、加熱速度5℃/min以上で、 530〜540℃×40秒の溶体化処理後、5℃/sec以上の冷却速度で焼入れを行ない、再び表2に示す最終冷延率で冷間圧延を行い、最終的に厚さ 1.0mm×幅180mm×Lの板材を得た。圧延後マッフル炉により温度150〜210℃×4hrの焼鈍処理を行ない試験材とした。
上記で得られた試験材についてJISH4000に定める5号試験片を圧延方向と平行に採取し、引張強さ、耐力、伸び率を測定した。また、成形性については圧延方向と平行に採取した幅20mmの試験片を用い内側曲げ半径0.5mm、180°曲げを行い、試験後の曲げ外周面の割れ、肌荒れの状況を目視によって以下に示す1〜5の5段階で評価を行なった。曲げ限界は内側曲げ半径を変え、180°曲げを行い、割れの発生しない、肌アレのない(目視3以上)最小半径を曲げ限界とした。
評価方法、曲げ外周面を目視にて1〜5段階評価(表中の数値はn=2の平均)。
評価1:良好な外周面。
評価2:微かに外周面に肌荒れを観測。
評価3:肌荒れの発生(合格)。
評価4:微かにネッキングの発生。
評価5:ネッキング、割れの発生。
評価1:良好な外周面。
評価2:微かに外周面に肌荒れを観測。
評価3:肌荒れの発生(合格)。
評価4:微かにネッキングの発生。
評価5:ネッキング、割れの発生。
次に、導電率は圧延方向と平行に板厚×幅10mm×長さ550mmの試験片を採取し、ダブルブリッジ法により比抵抗を測定し、純銅の比抵抗値を100として導電率を算出した。
表2に示されるように、本願発明組成のアルミニウム合金板である発明材は、導電率、熱伝導性、強度、曲げ加工性のいずれにおいても優れた特性を有していた。特に発明例は、150℃以上の焼鈍処理でいずれも純アルミニウム合金1100−H24に近い高い導電率と引張試験強さ230MPa以上を有し、曲げ試験により高い成形性能が確保できることを確認した。
一方、本願発明範囲を外れる比較例では、表3に示されるように耐力(200MPa以上)、曲げ加工性、導電率のいずれかにおいて明らかに劣っており、これら全てに優れるという本願発明の目的を達成することはできなかった。
一方、本願発明範囲を外れる比較例では、表3に示されるように耐力(200MPa以上)、曲げ加工性、導電率のいずれかにおいて明らかに劣っており、これら全てに優れるという本願発明の目的を達成することはできなかった。
Claims (10)
- 質量%で、Si:0.2〜1.5%、Mg:0.2〜1.5%、Ti:0.015超〜0.2%を含有し、さらにMn:0.02〜0.15%、Cr:0.02〜0.14%の1種または2種を含有し、残部がAlおよび不可避不純物からなり、かつ、導電率が50%IACS以上、熱伝導率が200w/m・K以上であることを特徴とする熱伝導性と成形性に優れたアルミニウム合金板。
- さらに、質量%で、Cu:0.01〜1%を含有することを特徴とする請求項1に記載の熱伝導性と成形性に優れたアルミニウム合金板。
- さらに、質量%で希土類元素:0.01〜0.2%を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の熱伝導性と成形性に優れたアルミニウム合金板。
- さらに、質量%でBe:0.0020〜0.02%を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の熱伝導性と成形性に優れたアルミニウム合金板。
- 引張試験における耐力が200MPa以上、180°曲げ試験における曲げ限界が下記(1)式を満たすことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の熱伝導性と成形性に優れたアルミニウム合金板。
y≦−0.23x3+1.0286x2−0.5786x+0.1 …(1)
ただし、x;板厚(mm)、y;限界曲げ半径(mm) - 電気・電子部品用の放熱板または筐体に用いられることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の熱伝導性と成形性に優れたアルミニウム合金板。
- 質量%で、Si:0.2〜1.5%、Mg:0.2〜1.5%、Ti:0.015超〜0.2%と、Mn:0.02〜0.15%、Cr:0.02〜0.14%の1種または2種とを含有し、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材を冷間圧延する際に、冷間圧延途中で500〜570℃の溶体化処理を行ない、続いて最終冷間圧延率5〜40%の冷間圧延後、150〜190℃に加熱する焼鈍を行って、導電率が50%IACS以上、熱伝導率が200w/m・K以上のアルミニウム合金板を得ることを特徴とする熱伝導性と成形性に優れたアルミニウム合金板の製造方法。
- 前記アルミニウム合金材は、さらに、質量%で、Cu:0.01〜1%を含有することを特徴とする請求項7記載の熱伝導性と成形性に優れたアルミニウム合金板の製造方法。
- 前記アルミニウム合金材は、さらに、質量%で希土類元素:0.01〜0.2%を含有することを特徴とする請求項7または8記載の熱伝導性と成形性に優れたアルミニウム合金板の製造方法。
- 前記アルミニウム合金材は、さらに、質量%でBe:0.0020〜0.02%を含有することを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の熱伝導性と成形性に優れたアルミニウム合金板の製造方法。
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