JP2018521229A - 高い機械的強度を有する自動車の車体用薄板 - Google Patents

高い機械的強度を有する自動車の車体用薄板 Download PDF

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Abstract

本発明は、Ｓｉ：０．８５〜１．２０、Ｆｅ：０．３０未満、Ｃｕ：０．１０〜０．３０、Ｍｇ：０．７０〜０．９０、Ｍｎ：０．３０未満、Ｚｎ：０．９〜１．６０、Ｖ：０．０２〜０．３０、Ｔｉ：０．０５〜０．２０、他の元素：各０．０５未満で合計０．１５未満、残りはアルミニウム、という組成（重量％単位）のアルミニウム合金製で、溶体化処理、焼入れ、予備焼戻しまたは復元、場合によって周囲温度での７２時間〜６カ月間の時効、２％の制御された引張り予備変形、および１８５℃で２０分間の塗料焼成処理の後、少なくとも３００ＭＰａの弾性限界Ｒｐ0.2を有する、ホワイトボディとも呼ばれる自動車の車体のライナー用または構造用の打抜き加工部品向け薄板を目的とする。本発明に係る薄板は、他の全ての所要特性を満たしながら、部品の厚みを削減することを可能にする。【選択図】図２

Description

本発明は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ合金製、より詳細には「アルミニウム協会」の名称に準じてＡＡ６ｘｘｘタイプの合金製で硬化性元素が追加された、自動車両のホワイトボディのライナー用、構造用、または補強用部品の打抜き加工による製造を目的とした薄板の分野に関する。
前置きとして、以下で問題にされている全てのアルミニウム合金は、別段の指示の無いかぎり、「アルミニウム協会」が定期的に発行している「Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｒｄ Ｓｅｒｉｅｓ」中でそれが定義している名称にしたがって呼称されている。
合金の化学組成に関する全ての表示は、合金の総重量に基づく重量百分率として表現される。
質別の定義は、欧州規格ＥＮ５１５中に表示されている。
引張り静的力学特性、換言すると破断強度Ｒｍ、従来の０．２％伸びでの弾性限界Ｒｐ0.2、および破断伸びＡ％は、ＮＦ ＥＮ ＩＳＯ ６８９２−１規格に準じた引張り試験によって決定される。
アルミニウム合金は、それらを使用することにより車両の重量を削減し、こうして燃費および温室効果ガスの排出を減少させることができるため、自動車両の製造において増々使用されている。
アルミニウム合金製薄板は、特に「ホワイトボディ」の多くの部品の製造に使用されており、これらの部品の間でも、フロントフェンダ、ルーフまたはルーフパネル、およびボンネット用、トランク用またはドア用の外板などの車体の外板用部品（または車体の外部パネル）；例えばドア用、フェンダ用、リアハッチ用またはボンネット用のライナーなどのライナー用部品；そして最後に、例えばサイドメンバ、バルクヘッド、ロードフロア、ならびに、フロント、センターおよびリアピラーなどの構造用部品が区別される。
多くの外板用およびライナー用部品は、すでにアルミニウム合金薄板で製造されているにせよ、より高い特性を有する補強用または構造用部品のための鋼からアルミニウムへの転換は、第１に鋼に比べてアルミニウム合金の成形性がさほど良くないこと、および第２にこのタイプの部品のために用いられる鋼のものに比べて一般に機械的特性が低いことに起因して、より困難であることが判明している。
実際、補強または構造用タイプの利用分野については、時として対立する以下のような特性全体が必要とされる。すなわち、
・ 特に打抜き加工作業のための、質別Ｔ４という納入状態における高い成形性、
・ 成形に際しての弾性復帰を制御することを目的とする、薄板の納入状態における制御された弾性限界、
・ 部品の重量を最小限に抑えながら使用中に優れた機械的強度を得るための、電気泳動および塗料焼成後の高い機械的強度、
・ ボディ構造用部品に応用するための、衝撃発生時の優れたエネルギー吸収能力、
・ 点溶接、レーザー溶接、接着、クリンチングまたはリベット接合などの自動車の車体に使用されるさまざまな組立てプロセスにおける優れた挙動、
・ 腐食、特に、完成品の糸状腐食、応力腐食、粒間腐食に対する優れた耐性、
・ 製造廃棄物および再生利用車両の再生利用要件との両立性、
・ 大量生産のための許容可能なコスト。
しかしながら、大部分がアルミニウム合金で構成されたホワイトボディを有する大量生産の自動車両がすでに存在する。例えば、Ｆｏｒｄ Ｆ−１５０ ２０１４バージョンモデルは、構造用合金ＡＡ６１１１で構成されている。この合金は、１９８０〜１９９０年代に「Ａｌｃａｎ」グループによって開発されたものである。次の２つの参考文献が、これらの開発作業について記している：
・ Ｐ．Ｅ．Ｆｏｒｔｉｎら、「Ａｎ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ａｌ ａｌｌｏｙ ｆｏｒ Ａｕｔｏ ｂｏｄｙ ｓｈｅｅｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、ＳＡＥ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、Ｍａｒｃｈ １９８４は、次の組成を記している。
Figure 2018521229
 ・ Ｍ．Ｊ．Ｂｕｌｌら、「Ａｌ ｓｈｅｅｔ ａｌｌｏｙｓ ｆｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎｄ ｓｋｉｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、２５ｔｈ ＩＳＡＴＡ ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ、Ｐａｐｅｒ ９２０６６９、Ｊｕｎｅ １９９２。
当初は外板タイプの利用分野向けに耐デント性が想定されていたにせよ、主要な性質は、なおも高い機械的強度であり続けている：「２８０ＭＰａの降伏強さは２％の予備ひずみ及び１７７°Ｃで３０分後に達成される。」
一方、航空機または自動車製造の利用分野のためには、高い機械的特性を有するＡＡ６ｘｘｘ系の他の合金が開発された。
こうして「Ｐｅｃｈｉｎｅｙ」社における開発が１９８０年代にさかのぼるＡＡ６０５６タイプの合金は、機械的特性を最適化するためかまたは粒間腐食耐性を改善するために、多くの研究作業および多くの刊行物で取り上げられてきた。特許出願（国際公開第２００４／１１３５７９号）で取り上げられたこのタイプの合金の自動車における応用を考慮することができる。
ＡＡ６０１３タイプの合金も同様に、多くの研究作業で取り上げられてきた。
例えば、「Ａｌｃｏａ」社では、２００２年に公開された米国特許出願公開第２００２／０３９６６４号において、０．６〜１．１５％のＳｉ、０．６〜１％のＣｕ、０．８〜１．２％のＭｇ、０．５５〜０．８６％のＺｎ、０．１％未満のＭｎ、０．２〜０．３％のＣｒ、および約０．２％のＦｅを含み、質別Ｔ６で使用される合金が、優れた粒間腐食耐性ならびに３８０ＭＰａのＲｐ0.2を併せ持つ。
「Ａｌｅｒｉｓ」社では、２００３年に公開された出願、国際公開第０３／００６６９７号が、０．２〜０．４５％のＣｕを伴うＡＡ６ｘｘｘシリーズの合金を目的としている。発明の目的は、質別Ｔ６で３５５ ＭＰａのＲｍを標的とする低いＣｕレベルおよび優れた粒間腐食耐性を有するＡＡ６０１３タイプの合金を提案することにある。請求項に記載の組成は、以下の通りである：０．８〜１．３％のＳｉ、０．２〜０．４５％のＣｕ、０．５〜１．１％のＭｎ、０．４５〜１．０％のＭｇ。
米国特許第５８８８３２０号は、（Ａ）本質的に約０．６〜１．４重量％のケイ素、約０．５％以下の鉄、約０．６重量％以下の銅、約０．６〜１．４重量％のマグネシウム、約０．４〜１．４重量％の亜鉛、ならびに約０．２〜０．８重量％のマンガンおよび０．０５〜０．３％のクロムからなる群の中から選択された少なくとも１つの元素、残りは本質的にアルミニウム、二次元素および不純物、という構成のアルミニウムベースの合金を供給するステップ、（Ｂ）均質化ステップ、（Ｃ）熱間変形ステップ、（Ｄ）溶体化処理ステップ、および（Ｅ）焼入れステップを含むアルミニウム製品の製造方法について記載しており、この製品は、約０．８８重量％のＣｕ、０．０５％のＺｎ、０．７５重量％のＳｉ、０．１７重量％のＦｅ、０．４２重量％のＭｎ、０．９５重量％のＭｇ、０．０８重量％のＴｉ、および０．０１重量％未満のＣｒを含む似通った処理済み合金よりも少なくとも５％低い延性損失を有している。
特開平０５−１１２８４０号公報は、重量％で０．４〜１．５％のＭｇ、０．２４〜１．５％のＳｉ、０．１２〜１．５％のＣｕ、０．１〜１．０％のＺｎ、０．００５〜０．１５％のＴｉ、および多くとも０．２５％のＦｅという組成を有し、ここでＳｉとＭｇは、Ｓｉに対し多くとも０．６Ｍｇ（％）という関係を満たし、０．０８〜０．３０％のＭｎ、０．０５〜０．２０％のＣｒ、０．０５〜０．２０％のＺｒ、０．０４〜０．１０％のＶ、および０．０００２〜０．０５％のＢの中からの少なくとも１つの元素を含み、残りはＡｌと不可避的な不純物である、自動車の車体用薄板について記載している。
最後に、前述の全ての例において、高い機械的特性（Ｒｐ0.2、Ｒｍ）は、少なくとも０．５％の銅を含む合金を用いることによって得られるという点に留意されたい。
国際公開第２００４／１１３５７９号 米国特許出願公開第２００２／０３９６６４号 国際公開第０３／００６６９７号 米国特許第５８８８３２０号 特開平０５−１１２８４０号公報
本発明の目的は、優れた耐腐食性、詳細には粒間腐食または糸状腐食耐性、周囲温度での打抜き加工による満足のいく成形性、および点溶接、レーザー溶接、接着、クリンチングまたはリベット接合などのさまざまな組立てプロセスにおける優れた挙動を有しながら、先行技術の薄板に比べて同程度さらにはより高い、成形および塗料焼成後の使用時機械的強度を有する、自動車の車体のライナー用、補強用、または構造用アルミニウム合金製薄板を提供することにある。
本発明の目的は、Ｃｕ含有量が低く、特にＺｎ、ＶおよびＴｉを含めた硬化性元素が追加され、厚みが典型的には１〜５ｍｍであり、
Ｓｉ：０．８５〜１．２０、好ましくは０．９０〜１．１０、
Ｆｅ：０．３０未満、好ましくは０．１５〜０．２５、
Ｃｕ：０．１０〜０．３０、好ましくは０．１０〜０．２０、
Ｍｇ：０．７０〜０．９０、好ましくは０．７０〜０．８０、
Ｍｎ：０．３０未満、好ましくは０．１０〜０．２０、
Ｚｎ：０．９〜１．６０、好ましくは１．１０〜１．６０、さらに好ましくは１．２０〜１．５０、
Ｖ：０．０２〜０．３０、好ましくは０．０５〜０．３０、さらに好ましくは０．１０〜０．２０、
Ｔｉ：０．０５〜０．２０、好ましくは０．０８〜０．１５、
他の元素：各０．０５未満で合計０．１５未満、
残りはアルミニウム、
という組成（重量％単位）のＡＡ６ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金製の、ホワイトボディとも呼ばれる自動車の車体のライナー用、補強用、または構造用の打抜き加工部品向けの薄板にある。
本発明は同様に、以上のような前記薄板の製造方法において、
− プレートの典型的には半連続的な垂直鋳造である鋳造、および場合によってはそのスカルピングステップと、
− ２〜１２時間、好ましくは４〜６時間の維持を伴う５５０〜５７０℃の温度での均質化とそれに続く周囲温度に至るまでの典型的には強制空気または水による急速冷却のステップと、
− ３０分〜３時間、好ましくはほぼ２時間の維持を伴う４５０〜５５０℃の温度での再加熱のステップと、
− ３〜１０ｍｍの厚みのストリップへのプレートの熱間圧延ステップと、
− 典型的には１〜５ｍｍの最終厚みに至るまでの冷間圧延ステップと、
− 燃焼を回避しながらの合金のソルバス温度を超える温度、すなわち５５０〜５７０℃で５秒〜５分間の圧延ストリップの溶体化処理と、それに続く５０℃／秒超、より良くは少なくとも１００℃／秒の速度での焼入れのステップと、
− 少なくとも６０℃の温度でのコイリングとそれに続く得られたコイルの外気冷却による、予備焼戻しまたは復元のステップと、
を含む製造方法をもその目的としている。
別の変形形態によると、上述の均質化ステップおよび再加熱ステップは、２〜１２時間、好ましくは４〜６時間の維持を伴う５５０〜５７０℃の温度での再加熱の唯一のステップとそれに続く上述の通りの熱間圧延によって置換される。
有利な一態様によると、上述の方法によって得られた薄板は、場合によって周囲温度での７２時間〜６カ月間の時効、成形をシミュレートするための２％の制御された引張り予備変形、および典型的には１８５℃で２０分間の塗料焼成処理の後、少なくとも３００ＭＰａの弾性限界Ｒｐ0.2を有する。
全く同様に有利には、上述の方法によって得られた薄板は、欧州規格ＥＮ ５１５にしたがった質別Ｔ６で、つまり、典型的には２０５℃で２時間またはそれと等価の補足的熱処理の後、少なくとも３５０ＭＰａの弾性限界Ｒｐ0.2を有する。
全く同様に有利には、上述の方法により得られた薄板は、腐食、特に粒間腐食および糸状腐食に対する優れた耐性を有する。
最後に、前述の方法により得られたこのような薄板は、２ｍｍの厚みで、場合によって周囲温度での７２時間〜６カ月間の時効、１０％の制御された引張り予備変形、および典型的には１８５℃で２０分間の塗料焼成処理の後、ＮＦ ＥＮ ＩＳＯ ７４３８規格およびＶＤＡ ２３８−１００手順にしたがって測定された場合に、少なくとも６０°という「三点曲げ角度」α10%を有する。
２本のローラーＲ、厚みｔの薄板Ｔの折り曲げ加工を行なうための半径ｒの１つのパンチＢで構成された、「三点曲げ試験」用の装置を表わしている。 α10%とも呼ばれる試験の測定結果である外部角度αと内部角度βを伴う「三点曲げ」試験後の薄板Ｔを表わしている。 材料の打抜き加工に対する適性の特徴であるＬＤＨ（Ｌｉｍｉｔ Ｄｏｍｅ Ｈｅｉｇｈｔ）の名称で当業者には公知であるパラメータの値を決定するために使用される、工具のｍｍ単位の寸法を明示している。
本発明は、Ｚｎ、ＶおよびＴｉの組合せの追加と結びつけられた、「アルミニウム協会」に記録されたＡＡ６ｘｘｘ系の合金の組成の中の狭い組成領域が、求められている特性全体、すなわち、特に亜鉛の添加と関係するものの先験的にＶとＴｉの同時存在のために驚くべきことに意外にも非常に満足のいく粒間腐食および糸状腐食に対する耐性および周囲温度での打抜き加工における満足のいく成形性と組合わされる、成形および塗料焼成後の使用中の高い機械的強度、を得ることを可能にするという、出願人による確認事実に基づくものである。
このため、このタイプの合金を構成する元素に課せられる濃度範囲は、以下の理由によって説明がつく。
Ｓｉ：アルミニウム合金の機械的特性は、ケイ素含有量と共に規則的に増大する。ケイ素は、マグネシウムと共に、合金の構造的硬化に寄与する金属間化合物Ｍｇ2ＳｉまたはＭｇ5Ｓｉ6を形成するために、アルミニウム・マグネシウム・ケイ素系（ＡＡ６ｘｘｘ系）の合金の第２の元素である。０．８５％〜１．２０％の含有量でのケイ素の存在は、０．７０％〜０．９０％の含有量でのマグネシウムの存在と組合わされて、優れた耐腐食性および周囲温度での打抜き加工における満足のいく成形を保証しながら、求められる機械的性質を達成するのに必要とされるＳｉ／Ｍｇ比を得ることを可能にする。
最も有利な含有量の範囲は０．９０〜１．１０％である。
Ｍｇ：ＡＡ６ｘｘｘ系の合金の機械的特性のレベルは、マグネシウム含有量に比例する。金属間化合物Ｍｇ2ＳｉまたはＭｇ5Ｓｉ6を形成するためにケイ素と組合わされて、マグネシウムは、機械的性質の増大に寄与する。所要の機械的特性レベルを得、十分な硬化性析出物を形成するためには、０．７０％という最低含有量が必要である。さらに、これらの合金の溶体化処理温度に対応するソルバス温度は、マグネシウム含有量に大きく左右される。０．９０％を超えると、ソルバス温度は、過度に高くなり、こうして、工業的溶体化処理の問題を提起する。
最も有利な含有量の幅は、０．７０〜０．８０％である。
Ｆｅ：これはケイ素と同様、アルミナが抽出される鉱石、ボーキサイトに由来することから、「一次アルミニウム」中に不純物として常に存在する。０．０５％、より良くは０．１５％という最低含有量は、固溶体中のマンガンの溶体化処理度を著しく減少させ、こうして、正の変形速度に対する感応性を得ることが可能となり、断面収縮後の変形の際の破壊が遅延され、したがって、延性および成形性が改善される。鉄はまた、成形中の優れた「冷間加工性」を保証する高密度の金属間粒子の形成にも必要である。これらの含有量内において、鉄はまた、結晶粒サイズの制御を可能にする。０．３０％の含有量を超えると過度の金属間粒子が生成され、延性および耐腐食性に不利な影響が及ぼされる。
最も有利な含有量の幅は０．１５〜０．２５％である。
Ｍｎ：その含有量は０．３０％に制限される。０．０５％を超えたマンガンを添加すると、固溶体効果により機械的特性が増大し得るが、０．３％を超えると、変形速度に対する感応性、したがって延性が極めて大幅に減少すると考えられる。
有利な幅は、０．１０〜０．２０％である。
Ｃｕ：ＡＡ６０００系の合金中で、銅は、硬化性析出に関して効果的な硬化性元素である。０．１０％の最低含有量の銅の存在により、さらに高い機械的特性を得ることが可能になる。０．３０％を超えると、銅は耐腐食性に対しマイナスの影響を及ぼす。
最も有利な含有量の幅は０．１０〜０．２０％である。
Ｚｎ：機械的性質および耐腐食性に対する、ＡＡ６ｘｘｘ合金内へのＺｎの添加が有する効果は、完全には分かっていない。固溶体による硬化によって所要の機械的特性レベルを得るためには、０．９％の最低含有量が必要である。好ましくは、Ｚｎの最低含有量は、１．１０％である。さらに、ＡＡ６ｘｘｘ系のアルミニウム合金内へのＺｎの添加は、ソリダス温度を修正する。Ｚｎを多く添加すればするほど、ソリダス温度は低下し、こうしてソルバス温度とソリダス温度の間の差が減少し、このような合金の工業化が困難になる。１．６０％を超えると、この差は過度に危機的になる。最も有利な含有量の幅は、１．２０〜１．５０％である。
ＶおよびＴｉ：０．０２％のバナジウムと０．０５％のチタンという最低含有量が、所要の機械的特性レベルを導く固溶体による硬化を得るために必要であり、Ｚｎの添加と組合わされて、これらの元素の各々はさらに、使用中の延性および耐腐食性に対し有利な効果を有する。好ましくは、バナジウムの最低含有量は０．０５％である。これに対して、請求項に記載の性質全体に対し不利な影響を有する垂直鋳造の際の一次相の形成を発生させないようにするためには、Ｔｉについては０．２０％、Ｖについては０．３０％の最大含有量が必要とされる。最も有利な含有量の幅は、Ｖについては０．１０〜０．２０％、Ｔｉについては０．０８〜０．１５である。
本発明に係る薄板の製造方法は、典型的には、プレートの鋳造、場合によってはこのプレートのスカルピング、およびそれに続く以下のステップを含む：
− ２〜１２時間、好ましくは４〜６時間の維持を伴う５５０〜５７０℃の温度に至るまでの少なくとも３０℃／時の速度でのこのプレートの均質化、およびそれに続く周囲温度に至るまでの強制空気または水による急冷、ならびに３０分〜３時間、好ましくはほぼ２時間の維持を伴う４５０〜５５０℃の温度での再加熱、または、
− ２〜１２時間、好ましくは４〜６時間の維持を伴う５５０〜５７０℃の温度での直接的再加熱。
その後に介入するのは、３〜１０ｍｍの厚みのストリップへのプレートの熱間圧延、典型的には１〜５ｍｍの最終厚みに至るまでの冷間圧延、燃焼を回避しながらの合金のソルバス温度を超える温度、すなわち５５０〜５７０℃で５秒〜５分間、好ましくは３０秒〜５分間の圧延ストリップの溶体化処理、５０℃／秒超、より良くは少なくとも１００℃／秒の速度での焼入れ、そして最後に、少なくとも６０℃の温度でのコイリングとそれに続く得られたコイルの外気冷却による予備焼戻しまたは復元である。
こうして、本発明に係る薄板は、周囲温度での打抜き加工に対する満足のいく適性を有する。全く同様に有利にも、これらの薄板は、使用中、成形、組立ておよび塗料焼成の後、高い機械的性質、優れた腐食耐性、詳細には粒間腐食および糸状腐食に対する耐性を有する。
イントロダクション
表１は、試験の際に使用される合金の公称化学組成（重量％）をまとめている。
これらの異なる合金の鋳造プレートは、垂直半連続鋳造によって得られた。
スカルピングの後、これらの異なるプレートは、表２にその温度が示されている均質化および／または再加熱の熱処理を受けた。事例１、６、７、８および１０のプレートは、５７０℃に至るまで３０℃／時の速度での温度上昇、５７０℃でおよそ５時間の維持、次に周囲温度に至るまでの強制空気での制御された冷却からなる、５７０℃での均質化処理を受けた。この均質化ステップの後には、およそ４０分の維持時間を伴う４８０℃に至るまでの７０℃／時の速度での温度上昇とその直後の熱間圧延からなる再加熱ステップが続く。事例２のプレートは、５６２℃に至るまで３０℃／時の速度での温度上昇、５６２℃でおよそ５時間の維持、次に周囲温度に至るまでの制御された冷却からなる、５６２℃での均質化処理を受けた。均質化ステップの後には、最大２時間の温度維持を伴う５３０℃に至るまでの６０℃／時の速度での温度上昇とそれに続く熱間圧延からなる再加熱ステップが続く。事例３および５のプレートは、それぞれ５６５℃および５５０℃までの上昇とこれらの温度での最低２時間の維持、そしてその直後の熱間圧延からなる再加熱を受けた。ＡＡ６０１６およびＡＡ５１８２タイプの合金からなる事例４および９のプレートは、これらのタイプの合金向けの従来の均質化を受けた。
後続する熱間圧延ステップは、可逆圧延機と、場合に応じてそれに続く４スタンドの熱間タンデム圧延機上で、３〜１０ｍｍの厚みに至るまで行なわれた。試験対象事例の熱間圧延の出口の厚みは、表２に示されている。
この熱間圧延ステップには、１．７〜２．５ｍｍの厚みの薄板を得ることを可能にする冷間圧延ステップが続く。試験対象事例の冷間圧延出口厚みは、表２に示されている。
圧延ステップの後には、溶体化処理および焼入れの熱処理ステップが続く。溶体化処理は、燃焼を回避しながら、合金のソルバス温度を超える温度で行なわれる。溶体化処理された薄板は、次に５０℃／秒の最低速度で焼入れされる。事例４および９を除く全ての事例について、このステップは、約１分以内で５７０℃に至るまでの金属の温度上昇とその直後の焼入れにより、コンベア炉で行なわれる。ＡＡ６０１６タイプの合金製の事例４については、冷間圧延にはまた、一連の作業の終りに熱処理も後続しており、この熱処理は、約３０秒以内での５４０℃に至るまでの金属の温度上昇と５０℃／秒の最低速度での焼入れによってコンベア炉で実施される溶体化処理および焼入れからなる。ＡＡ５１８２タイプの合金製の事例９については、再結晶化用焼きなましはコンベア炉で行なわれ、金属を約３０秒以内で３６５℃の温度にし、その後冷却することからなっていた。
焼入れの後には、塗料焼成の際の硬化の性能を改善することを目的とする予備焼戻しの熱処理が続く。事例９を除いた試験対象の全ての事例について、このステップは、少なくとも６０℃の温度でのコイリングとそれに続く外気冷却によって実施される。コイリング温度を、表２に記す。
Figure 2018521229
Figure 2018521229
引張り試験
周囲温度での引張り試験を、ＮＦ ＥＮ ＩＳＯ６８９２−１規格にしたがって、この規格の付録Ｂの表Ｂ．１の試験片タイプ２に対応する、薄板のために広く使用される幾何形状のノンプロポーショナルな試験片を用いて行なった。これらの試験片は特に、２０ｍｍの幅と１２０ｍｍの較正長さを有する。
前段落で説明した条件で製造された薄板、つまり焼入れ、予備焼戻し、最低７２時間の間の周囲温度での時効、次に成形をシミュレートするための制御された２％の引張り冷間加工、および塗料焼成をシミュレートするための１８５℃で２０分間の維持の後の薄板上で測定された、０．２％での従来の弾性限界Ｒｐ0.2の観点から見たこれらの引張り試験の結果を、下表３に示す。
Figure 2018521229
ここでは、本発明に係る合金１、２および３製の薄板の弾性限界が、請求項に記載のように３００ＭＰａ超であり、このことは他の合金についてはあてはまらないということが明確に読み取れる。
質別Ｔ６で前段落において説明した条件にしたがって製造された薄板、つまり焼入れ、予備焼戻し、最低７２時間の周囲温度での時効、および２０５℃で２時間である硬化ピークで質別Ｔ６に到達するための焼戻しの後の薄板について測定された、同じく０．２％での従来の弾性限界Ｒｐ0.2の観点から見たこれらの引張り試験の結果を、下表４に示す。
Figure 2018521229
ここでは、本発明に係る合金１、２および３製の薄板の弾性限界が請求項に記載のように３５０ＭＰａ超であり、このことは他の合金についてはあてはまらない、ということが明確に読み取れる。
使用中の延性の評価
使用中の延性は、ＮＦ ＥＮ ＩＳＯ７４３８規格およびＶＤＡ２３８−１００手順にしたがって、「三点曲げ試験」により算定することができる。
折り曲げ装置は、図１に提示されている通りである。
まず第１に、質別Ｔ４の薄板、つまり焼入れ、予備焼戻し、および７２時間の周囲温度での時効の後の薄板に対して、圧延方向に直交する方向にしたがった１０％の制御された引張り予備変形、次に塗料焼成をシミュレートするための１８５℃で２０分間の維持を行ない、半径ｒ＝０．４ｍｍのパンチＢを用いていわゆる「三点曲げ」を行なうが、このとき薄板は２本のローラーＲにより支持され、折り曲げ軸は、予備引張り方向に直交している。ローラーの直径は３０ｍｍであり、ローラーの軸間距離は、ｔを試験対象の薄板Ｔの初期厚みとして３０＋２ｔｍｍに等しい。
試験の始めにおいて、パンチは、３０ニュートンの予備力で薄板と接触させられる。ひとたび接触が確立された時点で、パンチ変位は指標をゼロとされる。このとき試験は、薄板の「三点曲げ」を行なうようにパンチを移動させることからなる。
試験は、薄板の微小割れ発生により少なくとも３０ニュートンのパンチの力が低下した場合か、またはパンチが許容最大行程に対応する１４．２ｍｍだけ移動した場合に、停止する。
したがって、試験の終りに、薄板の試験片は、図２に示されているように折り曲げられた状態になる。このとき、使用中の延性は、度数単位でここではα10%と呼ばれる折り曲げ角度αの測定によって評価される。角度α10%が高くなればなるほど、薄板の嵌め込み加工または折り曲げ加工に対する適性は改善される。
「イントロダクション」のセクションで説明した条件にしたがって製造された薄板に対するこれらの折り曲げ試験の結果を、下表５に示す。
Figure 2018521229
ここでは、本発明に係る薄板の角度α10%が６０°より大きいことが明確に読みとれる。
ＬＤＨ（Ｌｉｍｉｔ Ｄｏｍｅ Ｈｅｉｇｈｔ、限界ドーム高さ）の測定
これらのＬＤＨ（Ｌｉｍｉｔ Ｄｏｍｅ Ｈｅｉｇｈｔ）の測定は、この実施例と異なる薄板の質別Ｔ４における打抜き加工性能を特徴付けする目的で実施された。
パラメータＬＤＨは、０．５〜３．０ｍｍの厚みの薄板の打抜き加工に対する適性を評価するために広く用いられる。このパラメータは、多くの刊行物、特にＲ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎの刊行物「Ｔｈｅ ＬＤＨ ｔｅｓｔ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｓｈｅｅｔ ｍｅｔａｌ ｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙ − Ｆｉｎａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ＬＤＨ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｄｅｅｐ Ｄｒａｗｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｇｒｏｕｐ」、ＳＡＥ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、Ｄｅｔｒｏｉｔ、１９９３年、ＳＡＥ Ｐａｐｅｒ ｎ°９３０８１５で取り上げられている。
これは、クランプにより周囲が固定されたブランクの打抜き加工試験である。ブランク締め具の圧力は、クランプの中での滑りを回避するように制御される。１２０×１６０ｍｍの寸法のブランクは、平面ひずみに近いモードにおいて応力を受ける。使用されるパンチは半球形である。
図３は、この試験を実施するために使用される工具の寸法を明示している。
パンチと薄板の間の潤滑は、黒鉛入りグリース（Ｓｈｅｌｌ ＨＤＭ２グリース）により確保される。パンチの下降速度は５０ｍｍ／分である。いわゆるＬＤＨ値は、パンチの破断時変位の値、つまり打抜き加工の限界深さである。この値は実際、３回の試験の平均に対応し、０．２ｍｍの測定値について９５％の信頼区間を付与する。
下表６は、１６０ｍｍの寸法が圧延方向に対して平行に位置付けされた、厚み２．５ｍｍの上述の薄板からカットされた１２０×１６０ｍｍの試験片について得られたＬＤＨパラメータの値を表示する。
Figure 2018521229
これらの結果は、本発明に係る薄板が、厳しい打抜き加工用の車体パネルの場合の基準合金であるＡＡ５１８２（合金８）タイプの合金製の薄板について得られたＬＤＨ値と類似のＬＤＨ値を有することを、明らかにしている。
耐腐食性の評価
ＩＳＯ １１８４６規格にしたがった粒間腐食試験は、高温での水酸化ナトリウム（５質量％）および周囲温度での硝酸（７０質量％）による酸洗いの後、（乾燥炉内での維持によって得られた）３０℃の温度で、塩化ナトリウム（３０ｇ／ｌ）および塩酸（１０ｍｌ／ｌ）の溶液中に２４時間試験片を浸漬させることからなる。
試験片は、４０ｍｍ（圧延方向）×３０ｍｍ×厚みの寸法を有する。
誘発された腐食のタイプおよび深さは、金属の顕微鏡による断面検査によって測定される。最大腐食深さを測定する。
結果を、下表７にまとめる。
Figure 2018521229
最大エッチング深さは、本発明に係る合金については明らかにより小さいものであり、これは粒間腐食に対するより優れた耐性の表れである。
Ｂ パンチ
Ｒ ローラー
ｒ 半径
Ｔ 薄板
ｔ 厚み
α 外部角度
β 内部角度

Claims (14)

  1. Ｓｉ：０．８５〜１．２０、Ｆｅ：０．３０未満、Ｃｕ：０．１０〜０．３０、Ｍｇ：０．７０〜０．９０、Ｍｎ：０．３０未満、Ｚｎ：０．９〜１．６０、Ｖ：０．０２〜０．３０、Ｔｉ：０．０５〜０．２０、他の元素：各０．０５未満で合計０．１５未満、残りはアルミニウム、という組成（重量％単位）のＡＡ６ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金製の、ホワイトボディとも呼ばれる自動車の車体のライナー用、補強用、または構造用の打抜き加工部品向け薄板。
  2. Ｓｉ含有量が０．９０〜１．１０％であることを特徴とする、請求項１に記載の薄板。
  3. Ｃｕ含有量が０．１０〜０．２０％であることを特徴とする、請求項１または２に記載の薄板。
  4. Ｍｇ含有量が０．７０〜０．８０％であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の薄板。
  5. Ｚｎの含有量が１．１０〜１．６０％、好ましくは１．２０〜１．５０％であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の薄板。
  6. Ｖの含有量が０．０５〜０．３０％、好ましくは０．１０〜０．２０％であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の薄板。
  7. Ｔｉの含有量が０．０８〜０．１５％であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の薄板。
  8. Ｍｎの含有量が０．１０〜０．２０％であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１つに記載の薄板。
  9. Ｆｅの含有量が０．１５〜０．２５％であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１つに記載の薄板。
  10. 請求項１〜９のいずれか１つに記載の薄板の製造方法において、
    − プレートの典型的には半連続的な垂直鋳造である鋳造、および場合によってはそのスカルピングステップと、
    − ２〜１２時間、好ましくは４〜６時間の維持を伴う５５０〜５７０℃の温度でのこのプレートの均質化とそれに続く急速冷却のステップと、
    − ３０分〜３時間、好ましくはほぼ２時間の維持を伴う４５０〜５５０℃の温度での再加熱のステップと、
    − ３〜１０ｍｍの厚みのストリップへのプレートの熱間圧延ステップと、
    − 最終厚みに至るまでの冷間圧延ステップと、
    − 燃焼を回避しながらの合金のソルバス温度を超える温度、すなわち５５０〜５７０℃で５秒〜５分間の圧延ストリップの溶体化処理と、それに続く５０℃／秒超、好ましくは１００℃／秒超の速度での焼入れのステップと、
    − 少なくとも６０℃の温度でのコイリングとそれに続く得られたコイルの外気冷却による、予備焼戻しまたは復元のステップと、
    を含む製造方法。
  11. 請求項１〜９のいずれか１つに記載の薄板の製造方法において、
    − プレートの典型的には半連続的な垂直鋳造および場合によってはそのスカルピングステップと、
    − ２〜１２時間、好ましくは４〜６時間の維持を伴う５５０〜５７０℃の温度でのこのプレートの再加熱のステップと、
    − ３〜１０ｍｍの厚みのストリップへのプレートの熱間圧延ステップと、
    − 最終厚みに至るまでの冷間圧延ステップと、
    − 燃焼を回避しながらの合金のソルバス温度を超える温度、すなわち５５０〜５７０℃で５秒〜５分間の圧延ストリップの溶体化処理とそれに続く５０℃／秒超、好ましくは１００℃／秒超の速度での焼入れのステップと、
    − 少なくとも６０℃の温度でのコイリングとそれに続く得られたコイルの外気冷却による、予備焼戻しまたは復元のステップと、
    を含む製造方法。
  12. 場合によって周囲温度での７２時間〜６カ月間の時効、２％の制御された引張り予備変形、および典型的には１８５℃で２０分間の塗料焼成処理の後、薄板が少なくとも３００ＭＰａの弾性限界Ｒｐ0.2を有することを特徴とする、請求項１０または１１に記載の方法によって得られる薄板。
  13. 欧州規格ＥＮ ５１５にしたがった質別Ｔ６で、薄板が少なくとも３５０ＭＰａの弾性限界Ｒｐ0.2を有することを特徴とする、請求項１０または１１に記載の方法によって得られる薄板。
  14. 場合によって周囲温度での７２時間〜６カ月間の時効、１０％の制御された引張り予備変形、および典型的には１８５℃で２０分間の塗料焼成処理の後、ＮＦ ＥＮ ＩＳＯ ７４３８規格およびＶＤＡ ２３８−１００手順にしたがって測定された場合に、薄板が少なくとも６０°という「三点曲げ角度」α10%を有することを特徴とする、請求項１０または１１に記載の方法によって得られる厚み２ｍｍの薄板。
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