JP2015196852A - 成形性と焼付け塗装硬化性とに優れたアルミニウム合金板 - Google Patents
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Abstract
Description
先ず、本発明のAl−Mg−Si系(以下、6000系とも言う)アルミニウム合金板の化学成分組成について、以下に説明する。本発明が対象とする6000系アルミニウム合金板は、前記した自動車の外板用の板などとして、優れた成形性やBH性、強度、溶接性、耐食性などの諸特性が要求されるので、組成の面からもこれらの要求を満たすようにする。その上で、本発明では、主要元素であるMg、Siの含有量を低めにすることによって、製造後の板の室温時効後の成形時の0.2%耐力を110MPa以下に低くして、自動車のパネル構造体の、特に面歪が問題となるような自動車パネルなどへの成形性を向上させる。それとともに、焼付け塗装硬化後の0.2%耐力を170MPa以上とすることを、組成の面から可能とする。
SiはMgとともに、塗装焼き付け処理などの人工時効処理時に、強度向上に寄与する時効析出物を形成して、時効硬化能を発揮し、自動車パネルとしての必要な強度(耐力)を得るための必須の元素である。Si含有量が少なすぎると、人工時効処理後の時効析出物量が少なくなりすぎて、焼付け塗装後の強度増加量が低くなってしまう。一方Si含有量が多すぎると、板の製造直後の強度だけでなく、製造後の室温時効量も高くなり、成形前の強度が高くなりすぎて、自動車のパネル構造体の、特に面歪が問題となるような自動車パネルなどへの成形性が低下してしまう。また、粗大な晶出物および析出物が形成されて、曲げ加工性が著しく低下する。なお、Si含有量の好ましい上限値は、0.8%である。
Mgも、Siとともに強度向上に寄与する時効析出物を形成して、時効硬化能を発揮し、パネルとしての必要耐力を得るための必須の元素である。Mg含有量が少なすぎると、人工時効処理後の析出物の析出量が少なくなりすぎて、焼付け塗装後の強度増加量が低くなってしまう。一方、Mg含有量が高すぎると、板の製造直後の強度だけでなく、製造後の室温時効量も高くなり、成形前の強度が高くなりすぎて、自動車のパネル構造体の、特に面歪が問題となるような自動車パネルなどへの成形性が低下してしまう。なお、Mg含有量の好ましい上限値は、0.8%である。
MgとSiとの合計含有量である、(Mg含有量)+(Si含有量)は、成形前の6000系アルミニウム合金板の組織として、この板のDSCにおいて230〜330℃の温度範囲に存在する発熱ピークに大きく影響する。
以上のような組成とした上で、本発明では、自動車パネルなどとしての高強度を保証するために、焼付け塗装硬化処理後において析出する析出物の量を保証する目安として、この板のDSCにおいて、従来は230〜330℃の温度範囲内に互いに離れて存在していた2つの発熱ピークを、互いに近接して(温度差が小さくなって)重なり合うような組織とする。これによって、自動車パネル成形時の0.2%耐力を110MPa以下に低くした上で、焼付け塗装硬化後の0.2%耐力を170MPa以上とすることを可能とする。
次ぎに、本発明アルミニウム合金板の製造方法について以下に説明する。本発明アルミニウム合金板は、製造工程自体は常法あるいは公知の方法であり、上記6000系成分組成のアルミニウム合金鋳塊を鋳造後に均質化熱処理し、熱間圧延、冷間圧延が施されて所定の板厚とされ、更に溶体化焼入れなどの調質処理が施されて製造される。
先ず、溶解、鋳造工程では、上記6000系成分組成範囲内に溶解調整されたアルミニウム合金溶湯を、連続鋳造法、半連続鋳造法(DC鋳造法)等の通常の溶解鋳造法を適宜選択して鋳造する。ここで、本発明の規定範囲内にクラスタを制御するために、鋳造時の平均冷却速度について、液相線温度から固相線温度までを30℃/分以上と、できるだけ大きく(速く)することが好ましい。
次いで、前記鋳造されたアルミニウム合金鋳塊に、熱間圧延に先立って、均質化熱処理を施す。この均質化熱処理(均熱処理)は、組織の均質化、すなわち、鋳塊組織中の結晶粒内の偏析をなくすことを目的とする。この目的を達成する条件であれば、特に限定されるものではなく、通常の1回または1段の処理でも良い。
熱間圧延は、圧延する板厚に応じて、鋳塊 (スラブ) の粗圧延工程と、仕上げ圧延工程とから構成される。これら粗圧延工程や仕上げ圧延工程では、リバース式あるいはタンデム式などの圧延機が適宜用いられる。
この熱延板の冷間圧延前の焼鈍 (荒鈍) は必ずしも必要ではないが、結晶粒の微細化や集合組織の適正化によって、成形性などの特性を更に向上させる為に実施しても良い。
冷間圧延では、上記熱延板を圧延して、所望の最終板厚の冷延板 (コイルも含む) に製作する。但し、結晶粒をより微細化させるためには、冷間圧延率は60%以上であることが望ましく、また前記荒鈍と同様の目的で、冷間圧延パス間で中間焼鈍を行っても良い。
冷間圧延後、溶体化処理と、これに続く、室温までの焼入れ処理を行う。この溶体化焼入れ処理については、通常の連続熱処理ラインによる加熱,冷却でよく、特に限定はされない。ただ、各元素の十分な固溶量を得ること、および前記した通り、結晶粒はより微細であることが望ましいことから、520℃以上、溶融温度以下の溶体化処理温度に、加熱速度5℃/秒以上で加熱して、0.1〜10秒保持する条件で行うことが望ましい。
このような溶体化処理後に焼入れ処理して室温まで冷却した後、1時間以内に冷延板を予備時効処理(再加熱処理)する。室温までの焼入れ処理終了後、予備時効処理開始(加熱開始)までの室温保持時間が長すぎると、室温時効により溶解しやすいクラスタが生成してしまい、本発明のDSCで規定する発熱ピークが、前提として形成されない。したがって、この室温保持時間は短いほど良く、溶体化および焼入れ処理と再加熱処理とが、時間差が殆ど無いように連続していても良く、下限の時間は特に設定しない。
前記供試板の板厚中央部の10箇所における組織の前記DSCを測定し、これら10箇所の平均値にて、この板のDSC(示差走査熱分析曲線)において、230〜330℃の温度範囲に存在する発熱ピークにつき測定した。すなわち、この発熱ピークが2つの場合、これら互いの発熱ピーク間の温度差(℃)と、ピーク高さが大きい方の発熱ピーク高さのピークの高さ(μW/mg)とを求めた。また、この発熱ピークが1つだけの場合には、この発熱ピークの高さ(μW/mg)を各々求めた。
前記調質処理後30日間室温放置した後の各供試板の機械的特性として、0.2%耐力(As耐力)を引張試験により求めた。また、これらの各供試板を各々共通して、30日間の室温時効させた後に、170℃×20分の人工時効硬化処理した後(BH後)の、供試板の0.2%耐力(BH後耐力)を引張試験により求めた。そして、これら0.2%耐力同士の差(耐力の増加量)から各供試板のBH性を評価した。
ヘム加工性は、前記調質処理後30日間室温放置後の各供試板についてのみ行った。試験は、30mm幅の短冊状試験片を用い、ダウンフランジによる内曲げR1.0mmの90°曲げ加工後、1.0mm厚のインナを挟み、折り曲げ部を更に内側に、順に約130度に折り曲げるプリヘム加工、180度折り曲げて端部をインナに密着させるフラットヘム加工を行った。
0;割れ、肌荒れ無し、1;軽度の肌荒れ、2;深い肌荒れ、3;微小表面割れ、4;線状に連続した表面割れ
比較例23は表1の合金12であり、Mg+Siが多すぎる。
比較例24は表1の合金11であり、Siが多すぎ、Mg+Siが多すぎる。
比較例25は表1の合金13であり、Feが多すぎる。
比較例26は表1の合金14であり、Mnが多すぎる。
比較例27は表1の合金15であり、CrおよびTiが多すぎる。
比較例28は表1の合金16であり、Cuが多すぎる。
比較例29は表1の合金17であり、Znが多すぎる。
比較例30は表1の合金18であり、ZrおよびVが多すぎる。
Claims (2)
- 質量%で、Mg:0.2〜1.0%、Si:0.2〜1.0%を含み、かつ(Mg含有量)+(Si含有量)≦1.2%を満たし、残部がAlおよび不可避的不純物からなるAl−Mg−Si系アルミニウム合金板であって、この板の示差走査熱分析曲線において、230〜330℃の温度範囲内に、発熱ピークが1つだけか、または、互いのピーク間の温度差が50℃以下の発熱ピークが2つだけ存在し、前記1つだけの発熱ピークの高さか、または、前記2つだけの発熱ピークのうちのピーク高さが大きい方の発熱ピークの高さが20〜50μW/mgの範囲であることを特徴とする成形性と焼付け塗装硬化性とに優れたアルミニウム合金板。
但し、前記板の各測定箇所における示差熱分析においては、試験装置:セイコ−インスツルメンツ製DSC220G、標準物質:アルミ、試料容器:アルミ、昇温条件:15℃/min、雰囲気:アルゴン(50ml/min)、試料重量:24.5〜26.5mgの同一条件で各々行い、得られた示差熱分析のプロファイル(μW)を試料重量で割って規格化した(μW/mg)後に、前記示差熱分析プロファイルでの0〜100℃の区間において、示差熱分析のプロファイルが水平になる領域を0の基準レベルとし、この基準レベルからの発熱ピーク高さを測定する。 - 前記アルミニウム合金板が、更に、Fe:0.5%以下(但し、0%を含まず)、Mn:0.3%以下(但し、0%を含まず)、Cr:0.3%以下(但し、0%を含まず)、Zr:0.1%以下(但し、0%を含まず)、V:0.1%以下(但し、0%を含まず)、Ti:0.1%以下(但し、0%を含まず)、Cu:0.5%以下(但し、0%を含まず)、Ag:0.1%以下(但し、0%を含まず)、Zn:0.5%以下(但し、0%を含まず)の1種または2種以上を含む請求項1に記載の成形性と焼付け塗装硬化性とに優れたアルミニウム合金板。
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