JP2023146104A - Aluminum alloy sheet and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

To provide an aluminum alloy sheet with inhibited formation of MgO on its surface layer, ensuring good surface quality, and a method for producing the aluminum alloy sheet.SOLUTION: An aluminum alloy sheet according to the present invention contains Mg in an amount of 0.05 mass% or more and 2.5 mass% or less. The area percentage of spinel formed on the surface is 10% or less within a 2500 μm2 region observed in the surface layer direction. The surface Mg level is 20 mass% or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、アルミニウム合金板とその製造方法に関する。 The present invention relates to an aluminum alloy plate and a method for manufacturing the same.

近年、その軽量さやリサイクル面で有利であることから、輸送機器や飲料缶など様々な用途でアルミニウム合金が用いられている。それらの用途にはMgを含んだアルミニウム合金が多く用いられているが、Mgを添加することで材料製造時、表面にMgOやMgAlを始めとする結晶性の酸化物が生成し、表面処理性や接合性の低下などの不具合を生じさせる。
従来、アルミニウムにMgを添加した材料の酸化皮膜に対し、アルカリ洗浄と硫酸による洗浄を行うことにより、酸化皮膜全体を除去することでMgの影響を抑える技術が採用されている。
In recent years, aluminum alloys have been used in a variety of applications, such as transportation equipment and beverage cans, due to their light weight and advantages in terms of recycling. Aluminum alloys containing Mg are often used for these applications, but by adding Mg, crystalline oxides such as MgO and MgAl 2 O 4 are generated on the surface during material manufacturing. This causes problems such as a decrease in surface treatment properties and bondability.
Conventionally, a technique has been employed to suppress the influence of Mg by removing the entire oxide film of a material made of aluminum with Mg added, by performing alkaline cleaning and cleaning with sulfuric acid.

例えば、以下の特許文献1には、アルミニウム合金における化成処理の前処理方法として、溶剤洗浄またはアルカリ洗浄を行った後に、硫酸酸性液または弗素イオンを含む硫酸酸性液からなる処理液で表面処理する技術が開示されている。 For example, in Patent Document 1 below, as a pretreatment method for chemical conversion treatment of an aluminum alloy, after performing solvent cleaning or alkaline cleaning, the surface is treated with a treatment liquid consisting of a sulfuric acid acidic solution or a sulfuric acid acidic solution containing fluorine ions. The technology has been disclosed.

特開昭60-096772号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-096772

Mgを添加したアルミニウム合金は、材料作製工程で表面にMgOが生成するため、例えば絞り加工では表面に傷が発生し、表面処理ではMgOが成長している部分で処理ムラが発生し、接合では接合不良が生じる等といった種々の問題を生じている。
材料作製時に表面に生成したMgOを始めとした結晶性の酸化物の除去方法は従来から存在しているが、そもそも、それら結晶性の酸化物を生成させないか、生成量を制御することが出来れば、加工工程の簡略化や製品の表面品質の向上が期待できる。
In aluminum alloys containing Mg, MgO is generated on the surface during the material manufacturing process, so for example, during drawing processing, scratches occur on the surface, during surface treatment, processing unevenness occurs in areas where MgO grows, and during bonding. This causes various problems such as poor bonding.
Methods for removing crystalline oxides such as MgO that are generated on the surface during material preparation have existed for a long time, but in the first place, it is not possible to prevent the generation of these crystalline oxides or to control the amount of generation. For example, it can be expected to simplify the processing process and improve the surface quality of the product.

本願発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、Mgを含んだアルミニウム合金の表面にMgOが形成されるメカニズムを明らかとし、従来製造上の問題点の1つであったMgOの形成を抑制する方法を見出すことにより、本願発明に到達した。
本願発明は、MgOがアルミニウム合金の表面に形成される理由に鑑み、材料作製時にAlを主体とする初期の自然酸化皮膜へ拡散するAl母材中からのMg量を調整する。更に、拡散したMgを含む酸化皮膜が結晶化する温度を制御することで、表面におけるMgOの生成を抑制したアルミニウム合金板とその製造方法の提供を目的とする。
The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and clarifies the mechanism by which MgO is formed on the surface of an aluminum alloy containing Mg, thereby suppressing the formation of MgO, which was one of the problems in conventional manufacturing. By finding a method to do so, the present invention was achieved.
In consideration of the reason why MgO is formed on the surface of an aluminum alloy, the present invention adjusts the amount of Mg from the Al base material that diffuses into the initial natural oxide film mainly composed of Al 2 O 3 during material production. Furthermore, it is an object of the present invention to provide an aluminum alloy plate in which the formation of MgO on the surface is suppressed by controlling the temperature at which an oxide film containing diffused Mg crystallizes, and a method for manufacturing the same.

(1)本発明のアルミニウム合金板は、0.05質量%以上2.5質量%以下のMgを含むアルミニウム合金板であって、表面に形成されたスピネルの面積率が、表層面方向の観察において、2500μmの領域で10%以内であり、表面のMg濃度が、20質量%以下であることを特徴とする。
(2)本発明のアルミニウム合金板において、表面の酸化皮膜厚さが40nm以下であることが好ましい。
(1) The aluminum alloy plate of the present invention is an aluminum alloy plate containing 0.05% by mass or more and 2.5% by mass or less of Mg, and the area ratio of spinel formed on the surface is The Mg concentration on the surface is within 10% in an area of 2500 μm 2 and is 20% by mass or less.
(2) In the aluminum alloy plate of the present invention, the thickness of the oxide film on the surface is preferably 40 nm or less.

(3)本発明のアルミニウム合金板において、最表面における平均結晶粒径が円相当径で50μm以上であり、板幅方向に垂直な断面における結晶粒の平均のアスペクト比が平均1.5以上であることが好ましい。
(4)本発明のアルミニウム合金板において、表面に形成された酸化物の粗大な凝集部の数が、100μmの領域において10個以下であることが好ましい。
(5)本発明のアルミニウム合金板において、Al、Mg、Oと共に特定の結晶構造を有する酸化物を形成する元素を0.05質量%以上1.5質量%以下含むことが好ましい。
(3) In the aluminum alloy plate of the present invention, the average crystal grain size at the outermost surface is 50 μm or more in equivalent circle diameter, and the average aspect ratio of the crystal grains in a cross section perpendicular to the plate width direction is 1.5 or more on average. It is preferable that there be.
(4) In the aluminum alloy plate of the present invention, it is preferable that the number of coarse aggregates of oxide formed on the surface is 10 or less in an area of 100 μm 2 .
(5) In the aluminum alloy plate of the present invention, it is preferable that an element that forms an oxide having a specific crystal structure together with Al, Mg, and O is contained in an amount of 0.05% by mass or more and 1.5% by mass or less.

(6)本発明に係るアルミニウム合金板の製造方法は、0.05質量%以上2.5質量%以下のMgを含有し、熱間圧延と冷間圧延によって板状に加工され、均質化熱処理と焼鈍処理が施されて製造されるアルミニウム合金板の製造方法であって、均質化熱処理と焼鈍処理の加熱条件と熱間圧延の条件を制御し、表面に形成されるスピネルの面積率を表層面方向の観察において、2500μmの領域で10%以内に、表面のMg濃度を20質量%以下に調整することを特徴とする。
(7)本発明に係るアルミニウム合金板の製造方法において、表面の酸化皮膜厚さを40nm以下に調整することが好ましい。
(6) The method for producing an aluminum alloy plate according to the present invention contains Mg of 0.05% by mass or more and 2.5% by mass or less, is processed into a plate shape by hot rolling and cold rolling, and is subjected to homogenization heat treatment. A method for manufacturing an aluminum alloy plate that is manufactured by subjecting it to annealing treatment, in which the heating conditions of homogenization heat treatment and annealing treatment and the conditions of hot rolling are controlled, and the area ratio of spinel formed on the surface is expressed. In observation in the layer surface direction, the Mg concentration on the surface is adjusted to within 10% in an area of 2500 μm 2 and to 20% by mass or less.
(7) In the method for manufacturing an aluminum alloy plate according to the present invention, it is preferable to adjust the thickness of the oxide film on the surface to 40 nm or less.

(8)本発明に係るアルミニウム合金板の製造方法において、最表面における平均結晶粒径を円相当径で50μm以上とし、板幅方向に垂直な断面における結晶粒の平均のアスペクト比を平均1.5以上とすることが好ましい。
(9)本発明に係るアルミニウム合金板の製造方法において、表面に形成される酸化物の粗大な凝集部の数を、100μmの領域において10個以下とすることが好ましい。
(10)本発明に係るアルミニウム合金板の製造方法において、Al、Mg、Oと共に特定の結晶構造を有する酸化物を形成する元素を0.05質量%以上1.5質量%以下含むことが好ましい。
(8) In the method for manufacturing an aluminum alloy plate according to the present invention, the average crystal grain size at the outermost surface is set to 50 μm or more in equivalent circle diameter, and the average aspect ratio of the crystal grains in a cross section perpendicular to the plate width direction is set to 1. It is preferable to set it to 5 or more.
(9) In the method for manufacturing an aluminum alloy plate according to the present invention, it is preferable that the number of coarse aggregates of oxide formed on the surface be 10 or less in an area of 100 μm 2 .
(10) In the method for producing an aluminum alloy plate according to the present invention, it is preferable that an element that forms an oxide having a specific crystal structure together with Al, Mg, and O is contained in an amount of 0.05% by mass or more and 1.5% by mass or less .

本発明により、表層においてMgO生成を抑制したアルミニウム合金板であり、表面品質の優れたアルミニウム合金板を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the present invention, it is possible to provide an aluminum alloy plate with suppressed MgO formation in the surface layer and with excellent surface quality.

本発明に係るアルミニウム合金板の結晶粒を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing crystal grains of an aluminum alloy plate according to the present invention. アルミニウム合金板において最表面に生成した酸化皮膜の一例を示す部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing an example of an oxide film formed on the outermost surface of an aluminum alloy plate. アルミニウム合金板の表面にMgOが生成した状態を示す拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which MgO is generated on the surface of an aluminum alloy plate. 実施例に係るアルミニウム合金板の表面組織の一例を示す組織写真であり、(A)はスピネルを生成したアルミニウム合金板の表面を示す組織写真、(B)は(A)に示す表面の一部を拡大した拡大写真である。2 is a microstructure photograph showing an example of the surface structure of an aluminum alloy plate according to an example, in which (A) is a microstructure photograph showing the surface of an aluminum alloy plate on which spinel has been formed, and (B) is a part of the surface shown in (A). This is an enlarged photo. 実施例の表面処理性評価に用いた試料の例を示すもので、(A)は良好な表面性状を示す試料の表面写真、(B)は異常な表面性状を示す試料の表面写真である。Examples of samples used for surface treatment evaluation in Examples are shown, in which (A) is a surface photograph of a sample showing good surface properties, and (B) is a surface photo of a sample showing abnormal surface properties. 400℃熱処理後のアルミニウム合金板における表面分析結果を示すグラフである。It is a graph which shows the surface analysis result of the aluminum alloy plate after 400 degreeC heat treatment. 450℃熱処理後のアルミニウム合金板における表面分析結果を示すグラフである。It is a graph which shows the surface analysis result of the aluminum alloy plate after 450 degreeC heat treatment. アルミニウム合金板表面に形成されているMgOを示す組織写真である。It is a microstructure photograph showing MgO formed on the surface of an aluminum alloy plate. アルミニウム合金板の表面においてMgAlとMgOが生成した部分の断面を示す写真である。It is a photograph showing a cross section of a portion where MgAl 2 O 4 and MgO are generated on the surface of an aluminum alloy plate. 図9に示すMgAlとMgOが生成した部分の分析結果を示すグラフ。A graph showing the analysis results of the portion where MgAl 2 O 4 and MgO shown in FIG. 9 are generated. アルミニウム合金板の表面においてMgAlとMgOが生成した部分から離間した分析位置を示す断面写真である。It is a cross-sectional photograph showing an analysis position separated from a portion where MgAl 2 O 4 and MgO are generated on the surface of an aluminum alloy plate. 図11に示す分析位置の分析結果を示すグラフである。12 is a graph showing the analysis results of the analysis positions shown in FIG. 11.

以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings. Note that in the drawings used in the following description, characteristic portions may be shown enlarged for convenience in order to make the characteristics easier to understand.

第1実施形態に係るアルミニウム合金板11は、一例として、Mgを0.05質量%以上2.5質量%以下含有し、残部Al及び不可避不純物からなる組成のアルミニウム合金からなる。ここで用いるアルミニウム合金は、Mg以外の組成について特に限定されるものではなく、必要な添加元素を更に含有していても良い。
よって、例えば、JIS規定の一般的なアルミニウム合金で言及すると、1000系のアルミニウム合金~8000系のアルミニウム合金までいずれの組成系であっても、上述の範囲のMgを含むアルミニウム合金について広く適用することができる。
The aluminum alloy plate 11 according to the first embodiment is, for example, made of an aluminum alloy containing 0.05% by mass or more and 2.5% by mass or less of Mg, with the remainder being Al and inevitable impurities. The aluminum alloy used here is not particularly limited in composition other than Mg, and may further contain necessary additive elements.
Therefore, for example, referring to general aluminum alloys specified by JIS, it is widely applied to aluminum alloys containing Mg in the above range, regardless of the composition system from 1000 series aluminum alloys to 8000 series aluminum alloys. be able to.

図1は第1実施形態のアルミニウム合金板に係る金属組織の一例を示す部分拡大図であり、この形態のアルミニウム合金板11は、一例として上述の組成のアルミニウム合金鋳塊から熱間圧延と冷間圧延を経て得られた帯状の板材である。
図1は、帯状のアルミニウム合金板11において、板幅方向に垂直な断面の一部を拡大して示す。図1において、アルミニウム合金板11の板厚方向はZ方向と平行な方向(上下方向)であり、アルミニウム合金板11の長手方向はY方向と平行な方向(左右方向)であり、アルミニウム合金板11の幅方向はX方向と平行な方向(図1の紙面に垂直な方向)である。
FIG. 1 is a partially enlarged view showing an example of the metallographic structure of the aluminum alloy plate of the first embodiment, and the aluminum alloy plate 11 of this form is produced by hot rolling and cold rolling from an aluminum alloy ingot having the above-mentioned composition. This is a strip-shaped plate material obtained through inter-rolling.
FIG. 1 shows a partially enlarged cross section of a strip-shaped aluminum alloy plate 11 perpendicular to the width direction of the plate. In FIG. 1, the thickness direction of the aluminum alloy plate 11 is parallel to the Z direction (vertical direction), and the longitudinal direction of the aluminum alloy plate 11 is parallel to the Y direction (horizontal direction). The width direction of 11 is a direction parallel to the X direction (a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1).

アルミニウム合金板11は多結晶体であり、アルミニウム合金板11を構成する複数の結晶粒11aは、板厚方向の平均長さをaと仮定し、長手方向(圧延方向)の平均長さをbとするとアスペクト比b/aが1.5以上である。
即ち、複数の結晶粒11aは概ね図1に示すように板厚方向よりも長さ方向に若干長い形状を有する。
また、アルミニウム合金板11の内部の結晶粒のアスペクト比を大きくすることで、Mgの拡散経路が長くなり最表面へのMgの拡散を抑制できる。
一方で、アスペクト比が過剰に大きいと材料加工時に表面不良が生じる。
従ってアスペクト比については、1.5以上4.0以下程度が好ましく、1.7以上3.7以下程度がより好ましい。
The aluminum alloy plate 11 is a polycrystalline body, and the plurality of crystal grains 11a constituting the aluminum alloy plate 11 have an average length in the plate thickness direction of a, and an average length in the longitudinal direction (rolling direction) of b. In this case, the aspect ratio b/a is 1.5 or more.
That is, as shown in FIG. 1, the plurality of crystal grains 11a have a shape that is slightly longer in the length direction than in the thickness direction.
Furthermore, by increasing the aspect ratio of the crystal grains inside the aluminum alloy plate 11, the diffusion path of Mg becomes longer and diffusion of Mg to the outermost surface can be suppressed.
On the other hand, if the aspect ratio is excessively large, surface defects will occur during material processing.
Therefore, the aspect ratio is preferably about 1.5 or more and 4.0 or less, more preferably about 1.7 or more and 3.7 or less.

アルミニウム合金板11を構成するアルミニウム合金において、Al、Mg、Oと共に特定の結晶構造を有する酸化物を形成する元素は、Mgと同様に熱処理により酸化皮膜に濃化する。そして、これらの元素は酸化皮膜のMgが存在し得る箇所に入り込むことで、過剰なMgの拡散を抑制しMgOの形成を減少させることが出来る。これらの元素は、例えばMgAl型構造を形成するCr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mnなどが挙げられる。
従って、アルミニウム合金板11を構成するアルミニウム合金には、他の添加元素として、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mnなどから選択される一種または2種以上の元素を所望の範囲、含有していても良い。
これら元素の中で、Cr、Ni、Coについては、1種または2種以上を0.05~0.5質量%程度含有することができ、Feについては、0.5~1.0質量%程度、Cuについては、0.05~1.0質量%程度、Zn、Mnについては1種または2種を0.05~1.5質量%程度含有できる。各元素でAlに添加できる上限などが異なるので上限値に関し、前述のように元素ごとに異なる。
In the aluminum alloy constituting the aluminum alloy plate 11, elements that form an oxide having a specific crystal structure together with Al, Mg, and O are concentrated into an oxide film by heat treatment, similar to Mg. These elements enter the oxide film where Mg may exist, thereby suppressing the diffusion of excessive Mg and reducing the formation of MgO. Examples of these elements include Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, and Mn, which form a MgAl 2 O 4 type structure.
Therefore, the aluminum alloy constituting the aluminum alloy plate 11 contains one or more elements selected from Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mn, etc. as other additive elements within a desired range. It may be contained.
Among these elements, one or more of Cr, Ni, and Co can be contained in an amount of about 0.05 to 0.5% by mass, and Fe can be contained in an amount of 0.5 to 1.0% by mass. Cu can be contained in an amount of about 0.05 to 1.0% by mass, and one or both of Zn and Mn can be contained in an amount of about 0.05 to 1.5% by mass. Since the upper limit that can be added to Al differs for each element, the upper limit value differs for each element as described above.

上述のアルミニウム合金板11は、図2に示すように、表面、例えば上面に酸化皮膜11Aを有する。また、アルミニウム合金板11を400℃以上などのスピネル結晶化温度以上の温度に加熱した場合、図3に例示するように、酸化皮膜11Aの一部に化学式MgAlで示されるスピネル11Bが生成される。そしてこのスピネル11Bの生成領域にアルミニウム合金板11の内部側からMgが供給されると、スピネル11Bの領域の上側であって、酸化皮膜11Aの表面側にMgOからなる析出部11Dが生成する。そのため、スピネルの生成を制御することで、MgOの生成を抑制することに繋がる。
本実施形態のアルミニウム合金板11では、300~500℃に加熱する熱処理を1時間~数時間受けたとして、アルミニウム合金板11の表面において、MgAlが生成する領域が2500μmの領域で10%以下であることが望ましい。
As shown in FIG. 2, the above-mentioned aluminum alloy plate 11 has an oxide film 11A on the surface, for example, the upper surface. Further, when the aluminum alloy plate 11 is heated to a temperature higher than the spinel crystallization temperature, such as 400° C. or higher, as illustrated in FIG . generated. When Mg is supplied from the inside of the aluminum alloy plate 11 to the spinel 11B generation region, a precipitated portion 11D of MgO is generated above the spinel 11B region and on the surface side of the oxide film 11A. Therefore, controlling the production of spinel leads to suppressing the production of MgO.
In the aluminum alloy plate 11 of this embodiment, when subjected to heat treatment at 300 to 500°C for one to several hours, the area where MgAl 2 O 4 is generated on the surface of the aluminum alloy plate 11 is 2500 μm 2 . It is desirable that it is 10% or less.

アルミニウム合金板11の表面に生成する酸化皮膜11AはAlとOを主体としているアモルファスで、特定の結晶構造を持たないものの、ある程度の秩序を持って結合しており、他の元素が侵入し得る空孔が多く存在している。従って、熱力学的に安定する場合には、酸化皮膜中に他の元素が固溶する。そのためアルミニウム合金板11を製造するために行う熱処理中において、酸化皮膜11Aに他の元素が拡散し、他の元素が酸化皮膜中に濃化することがある。その際、過剰にMgが濃化すると、酸化皮膜11Aが結晶化し、スピネル11Bを生成した後に、MgOの析出部11Dを生成し、表面品質を悪化させる。
従って、焼鈍後のアルミニウム表面のMg濃度が20wt%以下であることが望ましく、さらにアルミニウム表面に存在する析出部11Dの数が、100μmの領域において10個以下であることが望ましい。
The oxide film 11A generated on the surface of the aluminum alloy plate 11 is amorphous mainly composed of Al and O, and although it does not have a specific crystal structure, it is bonded with a certain degree of order, and other elements can enter. There are many pores. Therefore, if the oxide film is thermodynamically stable, other elements will form a solid solution in the oxide film. Therefore, during the heat treatment performed to manufacture the aluminum alloy plate 11, other elements may diffuse into the oxide film 11A and become concentrated in the oxide film. At this time, when Mg is excessively concentrated, the oxide film 11A crystallizes to generate spinel 11B, and then MgO precipitates 11D are generated, deteriorating the surface quality.
Therefore, it is desirable that the Mg concentration on the aluminum surface after annealing is 20 wt% or less, and it is further desirable that the number of precipitates 11D present on the aluminum surface be 10 or less in a 100 μm 2 area.

酸化皮膜(Al)は、材料作製工程中の熱処理により成長し、上述のように酸化皮膜11Aが結晶化することで表面品質を低下させる。酸化皮膜11Aの厚さが増大すると皮膜の結晶化が生じるため酸化皮膜11Aの厚さを管理することで良好な表面品質の材料が得られる。酸化皮膜11Aの厚さを40nm以下とすることが望ましい。 The oxide film (Al 2 O 3 ) grows by heat treatment during the material manufacturing process, and as described above, the oxide film 11A crystallizes, thereby degrading the surface quality. As the thickness of the oxide film 11A increases, crystallization of the film occurs, so by controlling the thickness of the oxide film 11A, a material with good surface quality can be obtained. It is desirable that the thickness of the oxide film 11A be 40 nm or less.

アルミニウム合金板11において、結晶粒界を介するMgの拡散は、結晶粒の内部を通過する拡散よりも早いため、結晶粒径が過剰に細かいと酸化皮膜11AへのMgの供給が増加し、酸化皮膜11Aの結晶化が促進される。従って、結晶粒径が大きいほど表面におけるMgOの少ないアルミニウム合金板11が得られる。 In the aluminum alloy plate 11, the diffusion of Mg through the grain boundaries is faster than the diffusion through the inside of the grains, so if the grain size is too small, the supply of Mg to the oxide film 11A increases, causing oxidation. Crystallization of the film 11A is promoted. Therefore, the larger the grain size is, the less MgO on the surface of the aluminum alloy plate 11 can be obtained.

図4(A)は、Al-10Si-0.5Mgの組成を有するアルミニウム合金からなるアルミニウム合金板に対し、ESEM(環境制御型走査電子顕微鏡)によりサンプルを600℃まで徐々に昇温させる熱処理を施しながら逐次表面を観察した結果の一部を示す組織写真である。
Mgを含むアルミニウム合金板は、その酸化皮膜中に過剰なMgが存在している場合、かつ酸化皮膜が結晶化する温度を超えて加熱されると、図4(A)に示すように表面に微細な白点として観察可能なスピネルが多数生成する。このアルミニウム合金板の表面を更に拡大観察すると図4(B)に示す組織写真に示すように結晶化した部分が複数集合した凝集部の存在が認められる。
Figure 4 (A) shows that an aluminum alloy plate made of an aluminum alloy with a composition of Al-10Si-0.5Mg is heat-treated by gradually increasing the temperature of the sample to 600°C using an ESEM (environmentally controlled scanning electron microscope). It is a structure photograph showing a part of the result of sequentially observing the surface while applying.
When an aluminum alloy plate containing Mg has excessive Mg in its oxide film and is heated above the temperature at which the oxide film crystallizes, the surface of the aluminum alloy plate as shown in FIG. Many spinels that can be observed as fine white dots are generated. When the surface of this aluminum alloy plate is further magnified and observed, the existence of an agglomerated part in which a plurality of crystallized parts are aggregated is observed as shown in the microstructure photograph shown in FIG. 4(B).

凝集部は結晶化したMgAlやMgOなどが多量に存在している領域である。これらの結晶化したMgAlやMgOは、アルミニウム合金板の表面処理を行う場合にエッチングの不均一性を招く。他に、アルミニウム合金板を加工する場合、生成した硬い結晶が擦れることにより表面に傷が生じ、加工後のアルミニウム合金板の表面品質を低下させるおそれがある。 The agglomerated portion is a region where a large amount of crystallized MgAl 2 O 4 , MgO, etc. are present. These crystallized MgAl 2 O 4 and MgO cause non-uniform etching when performing surface treatment on an aluminum alloy plate. In addition, when processing an aluminum alloy plate, there is a risk that the produced hard crystals will rub against each other, causing scratches on the surface, which may reduce the surface quality of the processed aluminum alloy plate.

上述のアルミニウム合金板11を得る場合、上述した目的組成のアルミニウム合金溶湯から、鋳造により得た鋳塊に対し、均質化処理を施すことが好ましい。
アルミニウム合金製造時の一般的な均質化処理は300℃~600℃の温度範囲で行われる。アルミニウム合金に対し高温で熱処理を行うと、酸化皮膜中にMgOが濃化し、かつ酸化皮膜が結晶化してしまい、MgOの生成が促進される。また、低温で熱処理を行うと、アルミニウム合金内部において化合物が微細に析出し、再結晶粒が微細となる結果、粒界を介するMgの表面への拡散が促進される。そのため、本実施形態においてアルミニウム合金の均質化処理は、400℃~500℃の温度範囲で実施することが望ましい。
When obtaining the above-mentioned aluminum alloy plate 11, it is preferable to perform a homogenization treatment on an ingot obtained by casting from a molten aluminum alloy having the above-mentioned target composition.
A typical homogenization process during the production of aluminum alloys is carried out at a temperature range of 300°C to 600°C. When an aluminum alloy is heat-treated at a high temperature, MgO is concentrated in the oxide film and the oxide film is crystallized, promoting the formation of MgO. Furthermore, when heat treatment is performed at a low temperature, compounds are finely precipitated inside the aluminum alloy, recrystallized grains become fine, and as a result, diffusion of Mg to the surface via grain boundaries is promoted. Therefore, in this embodiment, the homogenization treatment of the aluminum alloy is preferably carried out at a temperature range of 400°C to 500°C.

均質化処理後の鋳塊は均熱化処理を施した後に、熱間圧延により所定の板厚、例えば5mm程度まで高温で圧延される。熱間圧延の際、400℃以上の温度で圧延される時間が長くなると、酸化皮膜中にMgOが濃化し、かつ酸化皮膜が結晶化してしまい、MgOの生成が促進される。従って、熱間圧延時に400℃以上の温度で圧延される時間は短時間で行われることが望ましい。そのため、本実施形態において、400℃以上で行われる熱間圧延の時間は20分以下であることが望ましい。また、熱間圧延の仕上がり温度が低温であると、再結晶粒が微細となる結果、粒界を介するMgの表面への拡散が促進される。従って、熱間圧延の仕上がり温度は、250℃以上であることが望ましい。熱間圧延後のアルミニウム板材は冷間圧延を行った後、焼鈍を施す。冷間圧延にて目的の板厚、例えば、板厚1.0mm程度まで圧延することでアルミニウム合金板11を得ることができる。
焼鈍では、均質化処理と同様にMgが酸化皮膜へ拡散し、酸化皮膜が結晶化することでMgOの生成が促進される。従って、焼鈍時の加熱条件はMgの拡散を抑えつつ、酸化皮膜の結晶化温度以下で行うのが望ましい。そのため焼鈍の条件は、200~450℃、1~12時間の範囲を選択できるが、可能な限り低温で短時間の焼鈍条件を選択することが望ましい。
ただし、400℃を超えた温度で熱処理し、かつMgの添加量が多い場合、MgOが生成するので、MgOの生成から鑑みると、なるべく400℃以上の温度で熱処理しない方が有利ではある。ただし、均質化熱処理を低温で実施すると、再結晶温度が高温化し、焼鈍の温度を400℃以上とする必要がある。
The ingot after the homogenization treatment is subjected to a soaking treatment and then hot rolled at a high temperature to a predetermined thickness, for example, about 5 mm. During hot rolling, if the rolling time at a temperature of 400° C. or more is prolonged, MgO will be concentrated in the oxide film and the oxide film will be crystallized, promoting the production of MgO. Therefore, it is desirable that the rolling time at a temperature of 400° C. or higher be short during hot rolling. Therefore, in this embodiment, it is desirable that the time for hot rolling performed at 400° C. or higher is 20 minutes or less. Moreover, when the finish temperature of hot rolling is low, recrystallized grains become fine, and as a result, diffusion of Mg to the surface via grain boundaries is promoted. Therefore, it is desirable that the finishing temperature of hot rolling is 250°C or higher. The aluminum plate material after hot rolling is cold rolled and then annealed. The aluminum alloy plate 11 can be obtained by cold rolling to a desired plate thickness, for example, a plate thickness of about 1.0 mm.
In annealing, as in the homogenization process, Mg diffuses into the oxide film, and the oxide film crystallizes, thereby promoting the production of MgO. Therefore, it is desirable that the heating conditions during annealing be below the crystallization temperature of the oxide film while suppressing the diffusion of Mg. Therefore, the annealing conditions can be selected from the range of 200 to 450° C. for 1 to 12 hours, but it is desirable to select the annealing conditions at the lowest possible temperature and for the shortest time.
However, if heat treatment is performed at a temperature exceeding 400° C. and a large amount of Mg is added, MgO will be generated, so from the viewpoint of MgO formation, it is advantageous not to perform heat treatment at a temperature of 400° C. or higher. However, if the homogenization heat treatment is performed at a low temperature, the recrystallization temperature increases, and the annealing temperature needs to be 400° C. or higher.

以上説明の製造方法により得られたアルミニウム合金板11は、0.05質量%以上2.5質量%以下のMgを含むアルミニウム合金板であって、表面に形成されたスピネルの面積率が、表層面方向の観察において、2500μmの領域で10%以内であり、表面のMg濃度が、20質量%以下のアルミニウム合金板である。
このアルミニウム合金板11は、酸化皮膜11Aの厚さが40nm以下であることが好ましい。このアルミニウム合金板11は、最表面における平均結晶粒径が円相当径で50μm以上であり、板幅方向に垂直な断面における結晶粒の平均のアスペクト比が平均1.5以上であることが好ましい。また、アルミニウム合金板11において、Al、Mg、Oと共に特定の結晶構造を有する酸化物を形成する元素を0.05質量%以上1.5質量%以下含むことができる。
The aluminum alloy plate 11 obtained by the manufacturing method described above is an aluminum alloy plate containing 0.05% by mass or more and 2.5% by mass or less of Mg, and the area ratio of spinel formed on the surface is When observed in the layer surface direction, the Mg concentration on the surface was within 10% in a 2500 μm 2 area, and was 20% by mass or less.
In this aluminum alloy plate 11, it is preferable that the thickness of the oxide film 11A is 40 nm or less. In this aluminum alloy plate 11, it is preferable that the average crystal grain size at the outermost surface is 50 μm or more in equivalent circle diameter, and the average aspect ratio of the crystal grains in a cross section perpendicular to the plate width direction is 1.5 or more on average. . Further, in the aluminum alloy plate 11, an element that forms an oxide having a specific crystal structure together with Al, Mg, and O can be included in an amount of 0.05% by mass or more and 1.5% by mass or less.

上述のアルミニウム合金板11であれば、表面に存在するスピネルの面積率を低く抑え、表面におけるMg濃度を低く抑えているので、表層においてMgOを抑制した表面品質の良好なアルミニウム合金板を提供できる。
表面品質の良好なアルミニウム合金板であれば、ろう付などの手段で接合する場合の接合性に優れる。また、缶材として利用する場合の加工時に表面荒れや傷の生成等を引き起こすおそれが少ないアルミニウム合金板を提供できる。また、エッチングなどの表面処理を行う場合、エッチングむらを生じることのない、表面処理性に優れたアルミニウム合金板を提供できる。
With the above aluminum alloy plate 11, the area ratio of spinel present on the surface is kept low and the Mg concentration on the surface is kept low, so it is possible to provide an aluminum alloy plate with good surface quality and suppressed MgO in the surface layer. .
Aluminum alloy plates with good surface quality have excellent bondability when bonded by means such as brazing. Furthermore, it is possible to provide an aluminum alloy plate that is less likely to cause surface roughness or scratches during processing when used as can material. Moreover, when performing surface treatment such as etching, it is possible to provide an aluminum alloy plate with excellent surface treatment properties that does not cause uneven etching.

質量%でMgを0.05~2.5%含有し、残部がAl及び不可避不純物からなる以下の表1及び表2に示す各組成のAl-Mg系アルミニウム合金と、Mgを含み、更にZn、Mn、Cu、Cr、Fe、Co、Niから選択される一種の元素を0.05~1.5wt%含有し、残部がAl及び不可避不純物からなる以下の表1及び表2に示す各組成のAl-Mg系アルミニウム合金を鋳造した。 Al-Mg-based aluminum alloys containing 0.05 to 2.5% by mass of Mg, with the remainder consisting of Al and unavoidable impurities, as shown in Tables 1 and 2 below, and containing Mg and further containing Zn. Each composition shown in Tables 1 and 2 below contains 0.05 to 1.5 wt% of an element selected from , Mn, Cu, Cr, Fe, Co, and Ni, with the balance consisting of Al and inevitable impurities. An Al-Mg aluminum alloy was cast.

得られた鋳造材について均質化処理を施すが、均質化処理は各試料について後述する表3に示すように250℃~500℃で実施した。
熱間圧延と冷間圧延によって、厚さ1.0mmまで圧延した後、焼鈍を行った。焼鈍では、均質化処理と同様にMgが酸化皮膜へ拡散し、酸化皮膜が結晶化することでMgOの生成が促進される。従って、熱処理はMgの拡散を抑えつつ、皮膜の結晶化温度以下で行うのが望ましい。そのため本実施例では、焼鈍条件を表3に示すように350~500℃、1~5時間の範囲で行った。焼鈍の昇温速度は、表3に示すように1℃/minか、100℃/minに設定した。
The obtained cast material was subjected to homogenization treatment, and the homogenization treatment was carried out at 250° C. to 500° C. for each sample as shown in Table 3 below.
After rolling to a thickness of 1.0 mm by hot rolling and cold rolling, annealing was performed. In annealing, as in the homogenization process, Mg diffuses into the oxide film, and the oxide film crystallizes, thereby promoting the production of MgO. Therefore, it is desirable that the heat treatment be performed at a temperature below the crystallization temperature of the film while suppressing the diffusion of Mg. Therefore, in this example, the annealing conditions were set at 350 to 500° C. for 1 to 5 hours as shown in Table 3. The temperature increase rate for annealing was set to 1°C/min or 100°C/min as shown in Table 3.

以下の表1、表2に、実施例と比較例の試料No.と製造方法の種別(表3に示す製造条件A~I)と合金組成を表示するとともに、スピネルの面積率(%)、表面Mg濃度(質量%)、酸化皮膜厚さ(nm)、結晶粒径(μm)、アスペクト比、粗大な凝集部の個数(個)、表面処理性について測定した結果または評価結果を示す。 Tables 1 and 2 below show the sample numbers, manufacturing method types (manufacturing conditions A to I shown in Table 3), and alloy compositions of Examples and Comparative Examples, as well as the area ratio of spinel (%), Measurement results or evaluation results are shown for surface Mg concentration (mass %), oxide film thickness (nm), crystal grain size (μm), aspect ratio, number of coarse agglomerated parts (pieces), and surface treatability.

Figure 2023146104000002
Figure 2023146104000002

Figure 2023146104000003
Figure 2023146104000003

Figure 2023146104000004
Figure 2023146104000004

表1、表2に示す各試料のスピネルの面積率、粗大な凝集部の個数の評価基準は以下の通りとした。
[スピネルの面積率、凝集部の数]
最終焼鈍後の板材を、FE-SEM(電界放出形走査電子顕微鏡)にて表層面方向から観察を行い、スピネル化の面積率の測定を行った。測定画像の例を図4(A)に示すが、表面で結晶化したスピネル及びMgOが多量に存在する領域では白色の領域となる。この白色領域の面積率をスピネルの面積率として評価した。なお、スピネルの面積率を測定する場合、材料によっては測定しづらい場合がある。その場合、焼鈍前に板材表面をミクロトームのダイヤモンドナイフで数μm程度切削し、鏡面とすることでスピネルの面積を正しく測定することができる。
また、白色領域の中に存在する結晶化したMgAlやMgO等が円相当径で0.05μm以上に凝集している粒子を粗大な凝集部と判断して計測し、上述の走査型電子顕微鏡観察画像において、100μmの領域(10μm×10μm)における粗大な凝集部の個数で評価した。
The evaluation criteria for the area ratio of spinel and the number of coarse agglomerated parts of each sample shown in Tables 1 and 2 were as follows.
[Area ratio of spinel, number of agglomerated parts]
The plate material after final annealing was observed from the surface direction using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM), and the area ratio of spinelization was measured. An example of a measurement image is shown in FIG. 4(A), and areas where a large amount of crystallized spinel and MgO exist on the surface are white areas. The area ratio of this white region was evaluated as the area ratio of spinel. Note that when measuring the area ratio of spinel, it may be difficult to measure depending on the material. In this case, the area of the spinel can be accurately measured by cutting the surface of the plate by several micrometers using a microtome's diamond knife to create a mirror surface before annealing.
In addition, particles in which crystallized MgAl 2 O 4 , MgO, etc. that are present in the white region are aggregated to a diameter of 0.05 μm or more in equivalent circle diameter are determined to be coarse aggregates and measured. Evaluation was made based on the number of coarse aggregates in an area of 100 μm 2 (10 μm×10 μm) in an image observed with an electron microscope.

表1、表2に示す結晶粒径の測定とアスペクト比の測定は以下の通りとした。
[結晶粒径とアスペクト比の測定]
各試料の圧延方向に対して平行部断面を鏡面研磨した後、バーカー氏液で陽極酸化し、光学顕微鏡にて結晶粒観察を行い、断面の結晶粒径を切断法により求めた。上述の手法で圧延方向の平均結晶粒長(b)と板厚方向の平均結晶粒長(a)を求め、圧延方向の平均結晶粒長を板厚方向の平均結晶粒長で除することで結晶粒のアスペクト比を求めた。
The measurements of crystal grain size and aspect ratio shown in Tables 1 and 2 were performed as follows.
[Measurement of grain size and aspect ratio]
After mirror-polishing the cross section of each sample parallel to the rolling direction, it was anodized with Barker's solution, crystal grains were observed with an optical microscope, and the crystal grain size of the cross section was determined by a cutting method. By determining the average grain length in the rolling direction (b) and the average grain length in the plate thickness direction (a) using the method described above, and dividing the average grain length in the rolling direction by the average grain length in the plate thickness direction, The aspect ratio of crystal grains was determined.

表1、表2に示す表面Mg濃度と酸化皮膜の厚さは、以下の条件で測定した。
[表面Mg濃度と酸化皮膜厚さの測定]
焼鈍後の材料をX線光電分光法(XPS)にて材料表面から深さ方向にスパッタリングを行いながら元素分析を行い、デプスプロファイルを取得した。深さ方向の測定間隔はSiO換算で4.7nmで、300nm深さまで測定した。表面Mg濃度は、測定開始直後の第一層目、すなわち最表面のMg濃度とした。酸化皮膜厚さは、酸素の検出量が最表面の値に対して半分の値になるまでの深さと規定した。
The surface Mg concentration and oxide film thickness shown in Tables 1 and 2 were measured under the following conditions.
[Measurement of surface Mg concentration and oxide film thickness]
The annealed material was subjected to elemental analysis using X-ray photoelectric spectroscopy (XPS) while sputtering from the material surface in the depth direction, and a depth profile was obtained. The measurement interval in the depth direction was 4.7 nm in terms of SiO 2 , and measurements were made to a depth of 300 nm. The surface Mg concentration was the Mg concentration of the first layer, that is, the outermost surface, immediately after the start of the measurement. The oxide film thickness was defined as the depth at which the detected amount of oxygen became half of the value at the outermost surface.

表面処理性の評価基準は以下の通りとした。
[表面処理性の評価]
焼鈍後のアルミニウム合金板を質量パーセント濃度で10%のNaOH水溶液に15秒浸漬し、表面のエッチングを行った。エッチング後のアルミニウム合金板表面を光学顕微鏡にて観察し、表層にエッチングのムラが無く良好な表面性状である試料を◎、極微小のエッチングのムラが見られるものの総じて良好な表面性状の試料を〇、明らかなエッチングのムラが見られるものを×として評価した。
The evaluation criteria for surface treatment properties were as follows.
[Surface treatment evaluation]
The annealed aluminum alloy plate was immersed in a 10% by mass NaOH aqueous solution for 15 seconds to perform surface etching. The surface of the aluminum alloy plate after etching was observed with an optical microscope. Samples with good surface quality without any uneven etching on the surface layer were selected as ◎, and samples with good surface quality overall were selected with minimal etching unevenness. 〇, Those with obvious etching unevenness were evaluated as ×.

表1、表2に示すように、0.05質量%以上2.5質量%以下のMgを含むアルミニウム合金板であり、400~500℃で均質化処理し、熱間圧延時の400℃以上での圧延時間が20分以下、熱間仕上がり温度が250℃、焼鈍温度が350~450℃の範囲で行われた実施例1~30は、スピネルの面積率が10%以下であり、表面Mg濃度が20質量%以下のアルミニウム合金板であった。また、実施例1~30のうち、酸化皮膜厚さが40nmを超える厚さである、実施例9、10、11、14、16、17、19、21、23~30は、表面処理性が○であった。実施例1~30のうち、実施例7を除く実施例1~6、8~30のアルミニウム合金板は、平均結晶粒径50μm以上の大きな結晶粒であり、アスペクト比が1.5以上であった。また、実施例1~7、9、10、12~15、17~22は、凝集部の数も少ない。
実施例16~30は、Mgに加え、Zn、Mn、Cu、Fe、Ni、Cr、Coのいずれかを含有させた試料であるが、これらの試料は、スピネルの面積率が2~10%であり、表面Mg濃度が7~18質量%、アスペクト比2.4~4.0のアルミニウム合金板であった。
As shown in Tables 1 and 2, it is an aluminum alloy plate containing 0.05% by mass or more and 2.5% by mass or less of Mg, homogenized at 400 to 500°C, and heated to 400°C or more during hot rolling. In Examples 1 to 30, in which the rolling time was 20 minutes or less, the hot finishing temperature was 250°C, and the annealing temperature was in the range of 350 to 450°C, the area ratio of spinel was 10% or less, and the surface Mg The aluminum alloy plate had a concentration of 20% by mass or less. Further, among Examples 1 to 30, Examples 9, 10, 11, 14, 16, 17, 19, 21, 23 to 30, in which the oxide film thickness exceeds 40 nm, have surface treatment properties. It was ○. Among Examples 1 to 30, the aluminum alloy plates of Examples 1 to 6 and 8 to 30 except Example 7 had large crystal grains with an average grain size of 50 μm or more and an aspect ratio of 1.5 or more. Ta. Furthermore, Examples 1 to 7, 9, 10, 12 to 15, and 17 to 22 had a small number of agglomerated parts.
Examples 16 to 30 are samples containing Zn, Mn, Cu, Fe, Ni, Cr, or Co in addition to Mg, and these samples have a spinel area ratio of 2 to 10%. The aluminum alloy plate had a surface Mg concentration of 7 to 18% by mass and an aspect ratio of 2.4 to 4.0.

実施例の中でも、実施例7は結晶粒径が若干小さく、アスペクト比が小さいため、実施例8は凝集部の個数が多いため、実施例9、10、14、17、19、21は酸化皮膜厚さが若干厚いため、表面処理性は○であった。
実施例11、16、23~30は酸化皮膜厚さが若干厚く、凝集部個数も若干多いため、表面処理性は○であった。
比較例1は、均質化処理温度が低温で、熱間圧延時に400℃以上で圧延される時間が長くなった試料であるが、実施例に比べてスピネルの面積率が大きく、表面Mg濃度が高く、酸化皮膜が厚くなった。
比較例2は、熱間圧延時に400℃以上で圧延される時間が長くなり、焼鈍温度が高温となった試料であるが、スピネルの面積率が大きく、表面Mg濃度が高く、酸化皮膜が厚く、粗大な凝集部の個数が多いため、表面処理性が劣る結果となった。
比較例3は、熱間圧延時に400℃以上で圧延される時間が長くなり、スピネルの面積率が大きく、表面Mg濃度が高いため、表面処理性が劣る結果となった。
比較例4、5、6は、Mg含有量が多い試料であるが、スピネルの面積率が大きく、表面Mg濃度が高く、酸化皮膜が厚く、粗大な凝集部の個数も多いため、表面処理性が劣る結果となった。
比較例7は、焼鈍温度が高温で、スピネルの面積率が大きく、表面Mg濃度が高く、酸化皮膜が厚く、粗大な凝集部の個数が多いため、表面処理性が劣る結果となった。
Among the examples, Example 7 has a slightly smaller crystal grain size and a smaller aspect ratio, Example 8 has a large number of agglomerated parts, and Examples 9, 10, 14, 17, 19, and 21 have an oxide film. Since the thickness was slightly thick, the surface treatment property was rated as ○.
In Examples 11, 16, 23 to 30, the oxide film thickness was slightly thicker and the number of agglomerated parts was also slightly larger, so the surface treatability was rated as ○.
Comparative Example 1 is a sample in which the homogenization treatment temperature was low and the time of rolling at 400°C or higher during hot rolling was extended, but the area ratio of spinel was larger than in the example, and the surface Mg concentration was The temperature was high and the oxide film became thick.
Comparative Example 2 is a sample in which the time of rolling at 400°C or higher during hot rolling was increased and the annealing temperature was high, but the area ratio of spinel was large, the surface Mg concentration was high, and the oxide film was thick. , the surface treatment properties were poor due to the large number of coarse agglomerated parts.
In Comparative Example 3, the time of rolling at 400° C. or higher during hot rolling was long, the area ratio of spinel was large, and the surface Mg concentration was high, resulting in poor surface treatment properties.
Comparative Examples 4, 5, and 6 are samples with a high Mg content, but the area ratio of spinel is large, the surface Mg concentration is high, the oxide film is thick, and the number of coarse aggregates is large, so the surface treatment property is poor. The result was inferior.
In Comparative Example 7, the annealing temperature was high, the area ratio of spinel was large, the surface Mg concentration was high, the oxide film was thick, and the number of coarse agglomerated parts was large, resulting in poor surface treatment properties.

次に、本発明者がスピネルに対しMgの過剰供給がなされてMgOが生成すると推定した理由について説明する。
Mgを0.5wt%含有したアルミニウム合金板を400℃×3時間熱処理した場合と、450℃×3時間熱処理した場合の試料について、各々の表面部分のX線光電子分光法(XPS)による元素分析を行った結果を図6、図7に示す。
図6に示す分析結果が示すように、400℃熱処理試料では表面領域に特に元素の濃縮は見られないが、図7に示す分析結果では、Mgが表面に濃化し、表面において酸素濃度が高いことも分かる。図7に示す分析結果から、450℃熱処理試料では、表面にMgとOが多量に存在していると考えられる。
Next, the reason why the present inventor estimated that MgO is generated due to excessive supply of Mg to spinel will be explained.
Elemental analysis by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of the surface parts of aluminum alloy plates containing 0.5 wt% Mg heat-treated at 400°C for 3 hours and at 450°C for 3 hours. The results are shown in FIGS. 6 and 7.
As shown in the analysis results shown in Figure 6, no particular concentration of elements is observed in the surface region of the 400°C heat-treated sample, but in the analysis results shown in Figure 7, Mg is concentrated on the surface and oxygen concentration is high on the surface. I understand that. From the analysis results shown in FIG. 7, it is considered that a large amount of Mg and O are present on the surface of the 450° C. heat-treated sample.

次に図8は、先に図4に示したアルミニウム合金板の表面においてスピネルと想定される白点部分とその周囲についてエリア分析を行った場合の位置を示す。
図8において符号1で示す領域は、O:55.0、Mg40.4、Al:4.7の比率で元素が存在することが分かった。
図8において符号2で示す領域は、O:56.6、Mg39.2、Al:4.2の比率で元素が存在することが分かった。
図8において符号3で示す領域は、O:58.2、Mg32.1、Al:9.7の比率で元素が存在することが分かった。
図8において符号4で示す領域は、O:61.7、Mg12.2、Al:26.1の比率で元素が存在することが分かった。
Next, FIG. 8 shows the position of a white spot assumed to be spinel and its surroundings when area analysis is performed on the surface of the aluminum alloy plate shown in FIG. 4.
It was found that in the region indicated by reference numeral 1 in FIG. 8, elements were present in a ratio of O: 55.0, Mg: 40.4, and Al: 4.7.
It was found that in the region indicated by reference numeral 2 in FIG. 8, elements were present in a ratio of O: 56.6, Mg: 39.2, and Al: 4.2.
It was found that in the region indicated by reference numeral 3 in FIG. 8, elements were present in a ratio of O: 58.2, Mg: 32.1, and Al: 9.7.
In the region indicated by reference numeral 4 in FIG. 8, it was found that elements were present in the ratio of O: 61.7, Mg: 12.2, and Al: 26.1.

この結果から、白点部分はMgが多く、Alが少ないこと、灰色部(非白点部)はAlとMgが同程度存在していることが分かった。この結果に鑑み、白点部分はMgOが形成されている領域であると考察できる。 From this result, it was found that the white spot portion contained a large amount of Mg and the Al content was low, and that the gray portion (non-white spot portion) contained Al and Mg to the same extent. In view of this result, it can be considered that the white spot portion is a region where MgO is formed.

図9は、先に図4に示したアルミニウム合金板の表面においてスピネルと想定される白点部分の1つを断面としたFE-SEM像である。
図9において上下に(試料の厚さ方向に)延在する実線に沿ってライン分析した結果を図10に示す。
図10に示すライン分析結果から、組成式MgAlで示されるスピネルの表面部分にMgOが生成していると推定できる。
FIG. 9 is an FE-SEM image showing a cross section of one of the white dots assumed to be spinel on the surface of the aluminum alloy plate shown in FIG. 4.
FIG. 10 shows the results of line analysis along the solid line extending vertically (in the thickness direction of the sample) in FIG.
From the line analysis results shown in FIG. 10, it can be estimated that MgO is generated on the surface portion of the spinel represented by the composition formula MgAl 2 O 4 .

図11はスピネルと想定される白点部分から離れた部分について上下に(試料の厚さ方向に)延在するラインに沿った分析位置を示すFE-SEM像である。
図11において上下に延在する実線に沿ってライン分析した結果を図12に示す。
図12に示すライン分析結果から、組成式MgAlOで示される酸化皮膜の存在のみ確認できた。
FIG. 11 is an FE-SEM image showing the analysis position along a line extending vertically (in the thickness direction of the sample) in a portion away from a white dot portion assumed to be spinel.
FIG. 12 shows the results of line analysis along the solid line extending vertically in FIG. 11.
From the line analysis results shown in FIG. 12, only the presence of an oxide film represented by the compositional formula MgAl 2 O was confirmed.

以上の試験結果から、本願発明者は、組成式MgAlで示されるスピネルに更に母材側からMgが拡散により過剰供給されると、スピネルの表面部分にMgOが生成すると推測した。
以上の考察結果に基づき、本願発明者は、上述のアルミニウム合金板11の表面状態について考察し、スピネルの面積率規定、表面のMg濃度規定について有効であると判断し、本発明で上述の如く規定した。
From the above test results, the inventors of the present application presumed that when Mg is supplied in excess by diffusion from the base material side to the spinel represented by the compositional formula MgAl 2 O 4 , MgO is generated on the surface of the spinel.
Based on the above considerations, the inventor of the present application considered the surface condition of the aluminum alloy plate 11 described above, and determined that it is effective for specifying the area ratio of spinel and the Mg concentration on the surface, and in the present invention, as described above. stipulated.

上述の実施例と比較例の結果が示すように、スピネル化の可否は主に熱処理温度と添加されているMg量の2つによって決まる。
図6に使用している材料のMg量は0.5%であり、本願で規定する望ましいMg量の範囲では少ないMg量となる。添加するMg量が多い(例えば比較例1の3%Mg)では、400℃の均質化処理温度でも一部スピネルを形成してしまう可能性がある。また、均質化熱処理温度が高いと、圧延前の段階からある程度のスピネル粒子が生成してしまうので、均質化温度が高温になると粗大な凝集部が増加する傾向となる。このような関係であることを表1、表2に示した実施例と比較例の結果から把握することができる。
As shown by the results of the above-mentioned Examples and Comparative Examples, whether or not spinelization can be achieved is mainly determined by two factors: the heat treatment temperature and the amount of Mg added.
The Mg content of the material used in FIG. 6 is 0.5%, which is a small Mg content within the desired Mg content range defined in this application. When the amount of Mg added is large (for example, 3% Mg in Comparative Example 1), there is a possibility that some spinel will be formed even at a homogenization treatment temperature of 400°C. Furthermore, if the homogenization heat treatment temperature is high, a certain amount of spinel particles will be generated even before rolling, and therefore, as the homogenization temperature becomes high, coarse agglomerated parts tend to increase. This relationship can be understood from the results of Examples and Comparative Examples shown in Tables 1 and 2.

11…アルミニウム合金板、11A…酸化皮膜、11a…結晶粒、11B…スピネル、11D…析出部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Aluminum alloy plate, 11A... Oxide film, 11a... Crystal grain, 11B... Spinel, 11D... Precipitation part.

Claims (10)

0.05質量%以上2.5質量%以下のMgを含むアルミニウム合金板であって、焼鈍後の表面に形成されたスピネルの面積率が、表層面方向の観察において、2500μmの領域で10%以内であり、表面のMg濃度が20質量%以下であることを特徴とする、アルミニウム合金板。 An aluminum alloy plate containing 0.05% by mass or more and 2.5% by mass or less of Mg, in which the area ratio of spinel formed on the surface after annealing is 10 in an area of 2500 μm 2 when observed in the surface direction. % or less, and the Mg concentration on the surface is 20% by mass or less. 表面の酸化皮膜厚さが40nm以下であることを特徴とする、請求項1に記載のアルミニウム合金板。 The aluminum alloy plate according to claim 1, characterized in that the thickness of the oxide film on the surface is 40 nm or less. 最表面における平均結晶粒径が円相当径で50μm以上であり、板幅方向に垂直な断面における結晶粒の平均のアスペクト比が平均1.5以上であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のアルミニウム合金板。 Claim 1 or 2, characterized in that the average crystal grain size at the outermost surface is 50 μm or more in equivalent circle diameter, and the average aspect ratio of the crystal grains in a cross section perpendicular to the plate width direction is 1.5 or more on average. The aluminum alloy plate according to claim 2. 表面に形成された酸化物の粗大な凝集部の数が、100μmの領域において10個以下であることを特徴とする、請求項1~請求項3のいずれか一項に記載のアルミニウム合金板。 The aluminum alloy plate according to any one of claims 1 to 3, wherein the number of coarse aggregates of oxide formed on the surface is 10 or less in a 100 μm 2 area. . Al、Mg、Oと共に特定の結晶構造を有する酸化物を形成する元素を0.05質量%以上1.5質量%以下含むことを特徴とする請求項1~請求項4のいずれか一項に記載のアルミニウム合金板。 Any one of claims 1 to 4, characterized in that it contains an element that forms an oxide having a specific crystal structure together with Al, Mg, and O in an amount of 0.05% by mass or more and 1.5% by mass or less. Aluminum alloy plate described. 0.05質量%以上2.5質量%以下のMgを含有し、熱間圧延と冷間圧延によって板状に加工され、均質化熱処理と焼鈍処理が施されて製造されるアルミニウム合金板の製造方法であって、
均質化熱処理と焼鈍処理の加熱条件と熱間圧延の条件を制御し、
表面に形成されるスピネルの面積率を表層面方向の観察において、2500μmの領域で10%以内に、表面のMg濃度を20質量%以下に調整することを特徴とする、アルミニウム合金板の製造方法。
Production of an aluminum alloy plate containing 0.05% by mass or more and 2.5% by mass or less of Mg, processed into a plate shape by hot rolling and cold rolling, and subjected to homogenization heat treatment and annealing treatment. A method,
Controls the heating conditions of homogenization heat treatment and annealing treatment and hot rolling conditions,
Production of an aluminum alloy plate, characterized in that the area ratio of spinel formed on the surface is adjusted to within 10% in an area of 2500 μm 2 when observed in the surface direction, and the Mg concentration on the surface is adjusted to 20% by mass or less. Method.
表面の酸化皮膜厚さを40nm以下に調整することを特徴とする、請求項6に記載のアルミニウム合金板の製造方法。 The method for manufacturing an aluminum alloy plate according to claim 6, characterized in that the thickness of the oxide film on the surface is adjusted to 40 nm or less. 最表面における平均結晶粒径を円相当径で50μm以上とし、板幅方向に垂直な断面における結晶粒の平均のアスペクト比を平均1.5以上とすることを特徴とする、請求項6または請求項7に記載のアルミニウム合金板の製造方法。 Claim 6 or claim 6, characterized in that the average crystal grain size at the outermost surface is 50 μm or more in equivalent circle diameter, and the average aspect ratio of the crystal grains in a cross section perpendicular to the plate width direction is 1.5 or more on average. Item 7. The method for producing an aluminum alloy plate according to item 7. 表面に形成される酸化物の粗大な凝集部の数を、100μmの領域において10個以下とすることを特徴とする、請求項6~請求項8のいずれか一項に記載のアルミニウム合金板の製造方法。 The aluminum alloy plate according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the number of coarse aggregates of oxide formed on the surface is 10 or less in an area of 100 μm 2 manufacturing method. Al、Mg、Oと共に特定の結晶構造を有する酸化物を形成する元素を0.05質量%以上1.5質量%以下含むことを特徴とする請求項6~請求項9のいずれか一項に記載のアルミニウム合金板の製造方法。 Any one of claims 6 to 9, characterized in that it contains 0.05% by mass or more and 1.5% by mass or less of an element that forms an oxide having a specific crystal structure together with Al, Mg, and O. The method for manufacturing the aluminum alloy plate described above.
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