JP2603467B2 - 成形性、焼付硬化性及び耐糸錆性の優れたアルミニウム合金合せ板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はアルミニウム合金合せ板に係り、より詳細に
は、成形性、焼付硬化性及び耐糸錆性に優れ、陸運車輌
用、電気機器部品用、建築用等の材料に適したアルミニ
ウム合金合せ板に関する。

（従来の技術及び解決しようとする問題点） 従来より、成形加工及び焼付硬化用のアルミニウム合
金として、Mg、Si及びCuを含有するAl-Mg-Si-Cu基合
金、例えばAA規格合金名の6009、6010、X6111などがT4
調質で実用化されている。これらのAl-Mg-Si-Cu基合金
は強度が高い割には張出し加工性に優れ、また200℃で3
0分のような加熱による焼付硬化性に優れているが、180
°曲げ加工性については、内側曲げ半径は良くてもせい
ぜい0.5〜0.75t（t:板厚）であり、実用上問題がある。

すなわち、最近ではアルミニウム合金はその軽量性を
活かして自動車の各部品や電気機器等に用いられてお
り、特に自動車のフードをはじめとするパネル類用の場
合、剛性を高めるためにアウターとインナーを組付ける
が、その際、インナーを内側としアウターを外側から18
0°曲げるヘム加工が行われている。しかし、このヘム
加工の場合、アウター材の曲げ加工性が劣ると、180°
の曲げ加工を行うとクラックが発生し、実用化ができな
くなる。そのため、曲げ加工性の劣る材料に対しては、
曲げ半径を大きくしたり、ロープドヘム加工等の設計面
で工夫が施されているが、上記Al-Mg-Si-Cu基合金も例
外ではなく、180°曲げ加工性が劣るため、この種の用
途には制約がある。現行の鋼板で採用されている180°
密着曲げ加工の可能な高強度アルミニウム材の出現が望
まれているところである。

また、自動車やバス等の陸運車輌、VTRをはじめとす
る電気機器製品及び建築用のアルミニウム合金材は成形
加工後、デザイン性や耐食性の向上のためにアルミニウ
ム合金板の表面に塗料を塗布し、その後塗料の性能性向
上のために、例えば200℃で30分或いは60分の加熱（焼
付と称する）が行われている。しかし、使用中に何らか
の原因で塗装が破損した場合、アルミニウム合金の素材
と塗装との境界に通常の腐食現象とは異なった腐食形態
である糸状の腐食、すなわち糸錆が発生する。上記Al-M
g-Si-Cu基合金の場合も同様に糸錆発生の問題があり、
従来よりその対策として塗料及び塗装法の改良が進めら
れているが、未だ充分な解決はなされていない。

このようにAl-Mg-Si-Cu基合金を一例とするアルミニ
ウム合金材に対し、上記の諸問題を解決し得る新材料の
出現が要請されているのが現状である。

本発明は、上記要請に応えるべくなされたものであっ
て、張出し加工性、180°曲げ加工性等の成形性に優れ
ていると共に焼付硬化性及び耐糸錆性の優れたアルミニ
ウム合金板を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明者は、従来のAl-Mg-
Si-Cu基合金の優れた焼付硬化性を利用し、更に新たに1
80°曲げ加工性及び耐糸錆性の向上を可能にする材料を
見い出すべく鋭意研究を重ねた結果、Al-Mg-Si-Cu基合
金を芯材とし、これに純度の高いアルミニウムを皮材と
してクラッドすることを想到するに至った。しかし、そ
の場合、単にクラッドしただけでは期待し得る特性を付
与し難いことがあるため、更に実験研究を重ねた結果、
芯材及び皮材の化学成分並びに皮材の厚さを規制するこ
とにより可能であることを知見し、ここに本発明をなし
たものである。

すなわち、本発明は、Mg:0.4〜1.5％、Si:0.3〜2.3％
及びCu:0.2％以上1.5％未満を必須成分として含有し、
必要に応じて、Ti:0.005〜0.3％及びB:0.0005〜0.06％
の１種又は２種を含有し、或いは更にBe:0.0001〜0.2％
含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなるアルミニ
ウム合金を芯材とし、この芯材の片面又は両面に、Alが
99.0％以上で、必要に応じてBeを0.0001〜0.2％含むア
ルミニウムを片面につき全板厚の２〜20％の厚さで皮材
としてクラッドしたことを特徴とする成形性、焼付硬化
性及び耐糸錆性の優れたアルミニウム合金合せ板、を要
旨とするものである。

以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

まず、本発明における芯材の化学成分の限定理由を説
明する。

Mg: MgはAlに含有されているSi（後述）と結合して素材の
強度及び焼付後の強度を向上させるが、素材の成形及び
耐糸錆性を低下させる元素である。0.4％未満では素材
の強度及び焼付後の強度が低く、また1.5％を超えると
焼付後の強度は高くなるが、素材の成形性が低下する。
したがって、Mg量は素材の強度及び成形性と焼付後の強
度向上を図るために、0.4〜1.5％とする。

Si: Siは上記Mg量と共に含有させると、Mgと結合して素材
の強度及び焼付後の強度を上昇させるが、素材の成形性
及び耐糸錆性を低下させる元素である。0.3％未満では
素材の成形性は高いが、強度及び焼付後の強度が低下
し、また2.3％を超えると素材の強度及び焼付後の強度
は高くなるものの成形性が低下する。したがって、Si量
は素材の強度及び成形性と焼付後の強度向上を図るため
に、上記Mg量のもとで0.3〜2.3％とする。

Cu: Cuは上記Mg量及びSi量と共に含有させるとその含有量
に比例して素材の強度及び焼付後の強度向上に効果があ
るが、素材の成形性及び耐糸錆性を低下させる元素であ
る。0.2％未満では素材の成形性は良好であるが、強度
が低く、焼付後の強度向上が小さくなり、また1.5％以
上であると素材の強度及び焼付後の強度は高くなるが、
素材の成形性が低下する。但し、成形性の低下は、Cu量
が1.5％までであれば、後述のアルミニウムをクラッド
することによりカバーすることが可能である。したがっ
て、Cu量は素材の強度、成形性及び焼付後の強度向上並
びに材料特性の調整のために、上記Mg量及びSi量のもの
で0.2以上1.5％未満の範囲とする。

Ti、B: Tiは上記Mg量、Si量及びCu量と共に含有させると、一
般的な鋳塊の結晶粒微細化に効果があると共に成形性を
向上させる効果もあるので、必要に応じて含有させるこ
とができる。Tiを含有させる場合、0.005％未満ではこ
れらの向上効果はなく、また0.1％を超えると晶出物が
生成して成形性を低下させるが、0.3％までであれば後
述のアルミニウムをクラッドさせることにより成形性の
低下をカバーすることが可能である。したがって、Tiを
含有させるときは0.005〜0.3％の範囲とする。

Ｂは上記Mg量、Si量及びCu量と共に含有させると、Ti
と同様、一般的な鋳塊の結晶粒微細化に効果があると共
に成形性を向上させる効果もあるので、必要に応じて含
有させることができる。Ｂを含有させる場合、0.0005％
未満ではそのような向上効果はなく、また0.03％を超え
ると晶出物が生成して成形性を低下させるが、0.06％ま
でであれば後述のアルミニウムをクラッドさせることに
より成形性の低下をカバーすることが可能である。した
がって、Ｂを含有させるときは0.0005〜0.06％とする。

なお、上記Ti及びＢは１種又は２種を添加すればよ
い。またAl-Ti-B中間合金、Al-Ti中間合金又はAl−Ｂ中
間合金によって添加するのが良い。

Be: Beは、上記Mg量、Si量及びCu量と共に、あるいはさら
にTi及び／又はＢを含有する場合は上記Ti量及び／又は
Ｂ量とともに含有させると、クラッド圧延の際、芯材と
皮材の接着性を向上させたり或いは成形性を向上させる
効果があるので、必要に応じて含有させることができ
る。Beを含有させる場合、0.0001％未満ではその効果は
得られず、0.2％を超えて含有させてもその効果が飽和
する。したがって、Beは芯材と皮材の接着性及び成形性
の向上のために0.0001〜0.2％の範囲で含有させること
ができる。

なお、芯材中には、地金やAlのスクラップ中に或いは
Mg、Cu、Si、Ti、Ｂ、Be等を添加する場合の中間合金中
に含有されるFe、Mn、Cr、Zr、Ｖ等が不純物として随伴
されるが、成形性を維持するために、Feは0.3％未満、M
nは0.15％未満、Crは0.1％未満、Zrは0.04％未満、Ｖは
0.01％未満に抑制するのが望ましく、またMn、Cr、Zr及
びＶの合計量を0.2％未満に抑制するのが望ましい。ま
た同様にZn、Niもそれぞれ0.1％未満、その他の不純物
も0.05％未満に抑制するのが望ましい。

次に、上記芯材にクラッドする皮材としてアルミニウ
ムを用いる理由を説明する。

皮材は耐糸錆性を向上させ、かつ、成形性を向上させ
るためのものであるので、これらの性質が芯材よりも良
好であることが要求される。そのためには皮材の化学成
分及び厚さを次のように規制する必要がある。

まず、皮材としては少なくともAlが99.0％以上である
アルミニウムを適用する。Alが99.0％未満ではこれらの
効果を全く期待できない。望ましくはAl99.2％以上とす
る。

なお、Beは芯材の場合と同様の目的で必要に応じて適
量含有させることができ、芯材と皮材の接着性及び成形
性の向上を図ることができる。その場合、0.0001％未満
及び0.2％を超えて含有させると成形性が低下するの
で、0.0001〜0.2％の範囲で含有させるのが良い。

また、上記アルミニウムには不純物としてFe、Si、C
u、Cr、Zr、Ｖ又はNiが含有され、それらの含有量に比
例して耐糸錆性及び成形性が低下するので、それらの元
素は単独で0.75％以下、２種以上の合計で１％以下に抑
制するのが望ましい。Beを含有させるときは上記不純物
元素との合計で１％以下に抑制するのが望ましい。

なお、Beと同様、Ti、Ｂを適量含有させると効果があ
るので、必要に応じて含有させることができる。すなわ
ち、Tiは一般的な鋳塊の結晶粒を微細化させるために0.
3％まで許容され、ＢはTiとの相乗効果により一般的な
鋳塊の結晶粒を微細化させることができ、0.06％まで許
容される。これらのTi、ＢはAl-Ti、Al−Ｂ及びAl−Ti
−Ｂの中間合金として含有させることができる。

以上の各元素以外の不純物は0.1％以下に抑制するの
が望ましい。

次に、皮材の厚さを規制する理由であるが、皮材の厚
さは成形性及び耐糸錆性を向上させるのに重要な条件で
あって、目的に応じて芯材の片面或いは両面に設ける。
皮材の厚さが片面につき全板厚の２％未満では、製造中
に皮材が破損して糸錆が発生する危険が生じたり、成形
性の向上効果がなくなり、また片面につき全板厚の20％
を超える厚さでは耐糸錆性及び成形加工性は良好である
ものの強度の低下が大きくなる。したがって、皮材の厚
さは耐糸錆性及び成形性と強度との兼ね合いから、片面
につき全板厚の２〜20％、好ましくは３〜15％とし、芯
材の片面又は両面に設ける。なお、皮材は、通常は片面
につき１枚とし、曲げ加工の方向や塗料塗布面等の違い
によるアルミニウム合金合せ板の使用態様により、芯材
の片面或いは両面のいずれかに圧延等により設ける。

（実施例） 次に本発明の実施例を示す。

実施例１ 第１表及び第２表に示す化学成分（wt％）を有する芯
材及び皮材の各材料について、常法により溶解、鋳造し
て鋳塊を得、これを面削後に加熱又は均質化処理を施
し、熱間圧延（複合板圧延又は芯材のみの圧延）、冷間
圧延を行った後、最終熱処理（調質処理）を施し、全板
厚1.0mmで皮材を片面につき５％の厚さで両面にクラッ
ドしたアルミニウム合金合せ板を製造した。芯材と皮材
の組合せは第３表（Ａ）及び第３表（Ｂ）及び第４表に
示すとおりである。なお、比較のために、芯材のみのア
ルミニウム合金板も製造した。

得られたアルミニウム合金合せ板又は合金板につい
て、180°密着曲げ試験及びエリクセン試験を行って割
れ状況を観察すると共にエリクセン値を求めて成形性を
調べた。また調質処理を施し、室温で30日間放置した
後、200℃×30分の焼付を行い、焼付前後の耐力を測定
して焼付硬化性を調べた。更に以下の要領及び条件で作
成した試験片を用いて糸錆試験を実施し、糸錆の長さに
より耐糸錆性を評価した。

試験片作成要領：アルミニウム合金合せ板又は合金
板→脱脂→水洗→燐酸亜鉛処理→水洗→純水洗→乾燥→
カチオン電着（塗膜20μｍ、150℃×20分加熱）→中塗
（塗膜30μｍ、140℃×25分加熱）→上塗（塗膜35μ
ｍ、150℃×25分加熱）→糸錆試験。

糸錆試験条件：塗膜にノッチを入れる→塩水噴霧
（JISに準処、24hr暴露）→湿潤（温度45℃、湿度95
％、20日間暴露）→耐糸錆性評価。

耐糸錆性の評価基準。

（糸錆長さ） （評価） 1.0mm以下 ◎（優） 1.0〜2.0mm ◎（良） 2.1〜4.0mm △ 4.1mm以上 × 以上の結果を第３表（Ａ）、第３表（Ｂ）及び第４表
に併記する。同表より明らかなとうり、本発明範囲内及
び範囲外の化学成分を有し芯材のみからなる比較例は、
いずれも成形性、耐糸錆性が劣っており、皮材の化学成
分及び厚さが本発明範囲内であっても芯材の化学成分が
本発明範囲内のものでない比較例は成形性又は焼付硬化
性が悪い。これに対し、本発明例及び参考例（芯材と皮
材の化学成分自体はそれぞれ本発明範囲内であるが、芯
材と皮材ともにBeを含まない点で本発明範囲から外れる
ものを参考例とした）はいずれも成形性、焼付硬化性及
び耐糸錆性が優れている。

実施例２ 実施例１に用いた芯材（Ｃ−14）と、これにBeを0.1
％添加したアルミニウム合金（Ｃ−14−１）と、更に
（Ｃ−16）を芯材とし、実施例１に用いた皮材（Ｓ−
１）と、これにBeを0.05％添加したもの（Ｓ−１−
１）、0.3％添加したもの（Ｓ−１−２）を皮材とし
て、それぞれの鋳塊に均質化処理→面削→加熱（熱間圧
延温度まで）→熱間圧延（合せ圧延を含む）→冷間圧延
→調質処理を施して、全板厚1.0mmで皮材を片面につき1
0％の厚さで両面にクラッドしたアルミニウム合金合せ
板を製造した。また、実施例１に用いた他のいくつかの
芯材と皮材を組み合せ、同じ手順でアルミニウム合金合
せ板を製造した。

得られたアルミニウム合金合せ板について、実施例１
と同様に成形性を調べると共に、熱間圧延時の接着状況
を観察して熱間圧延性を調べた。その結果は、第５表に
示すとうり、芯材及び皮材の少なくとも一方にBeを添加
すると熱間圧延時の接着率が良好になるが、Be添加量が
0.3％と多くなりすぎると180°密着曲げ性及びエリクセ
ン値が低下する。また芯材にSiが2.5％含まれると熱間
圧延時に“ワニロ”になり、製品にならない。

実施例３ 実施例１に用いた芯材（Ｃ−４）及び（Ｃ−14）と皮
材（Ｓ−１）の各材料について、常法により溶解、鋳造
して鋳塊を得、これを均質化処理後に面削し、熱間圧延
温度まで加熱して熱間圧延（合せ圧延を含む）を行い、
冷間圧延、調質処理を施した後、室温にて１日間放置
し、最終熱処理（70℃×24hr）を行って、全板厚1.0mm
で皮材を片面につき０〜25％の厚さで両面にクラッドし
たアルミニウム合金合せ板を製造した。なお、皮材の厚
さが０％のときは芯材のみであることは云うまでもな
い。

得られたアルミニウム合金合せ板について、実施例１
と場合と同様にして成形性、焼付硬化性及び耐糸錆性を
調べた。但し、焼付条件は175℃×30分と200℃×60分の
２種類とした。

第６表はそれらの結果を示しており、同表より次のこ
とがわかる。

皮材の厚さが1.5％程度では、素材での強度や焼付
硬化性が低下し、成形性及び耐糸錆性の向上は小さい。

２％程度になると耐糸錆性が改良される。

５％程度になると、180°密着曲げ加工が可能とな
り、かつ、エリクセン値も改善されている。

しかし、皮材の厚さが25％程度になると、成形性及
び耐糸錆性は良好であるが、素材での強度及び焼付後の
耐力が芯材のみの場合の約70％程度にまで低下してい
る。

フロントページの続き (72)発明者 酒井 幾央 神奈川県横浜市金沢区泥亀１―28 Ｂ− 606 (56)参考文献 特開 昭61−91342（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−272342（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で（以下、同じ）、Mg:0.4〜1.5
   ％、Si:0.3〜2.3％及びCu:0.2％以上1.5％未満を含有
   し、残部がAl及び不可避的不純物からなるアルミニウム
   合金を芯材とし、この芯材の片面又は両面に、Be:0.000
   1〜0.2％含有し残部99％以上のAl及び不可避的不純物か
   らなる純アルミ系合金を片面につき全板厚の２〜20％の
   厚さで皮材としてクラッドしたことを特徴とする成形
   性、焼付硬化性及び耐糸錆性の優れたアルミニウム合金
   合せ板。
2. 【請求項２】Mg:0.4〜1.5％、Si:0.3〜2.3％及びCu:0.2
   ％以上1.5％未満を含有し、更にBe:0.0001〜0.2％含有
   し、残部がAl及び不可避的不純物からなるアルミニウム
   合金を芯材とし、この芯材の片面又は両面に、99％以上
   のAl及び不可避的不純物からなるアルミニウムを片面に
   つき全板厚の２〜20％の厚さで皮材としてクラッドした
   ことを特徴とする成形性、焼付硬化性及び耐糸錆性の優
   れたアルミニウム合金合せ板。
3. 【請求項３】Mg:0.4〜1.5％、Si:0.3〜2.3％及びCu:0.2
   ％以上1.5％未満を含有し、更にBe:0.0001〜0.2％含有
   し、残部がAl及び不可避的不純物からなるアルミニウム
   合金を芯材とし、この芯材の片面又は両面に、Be:0.000
   1〜0.2％含有し残部99％以上のAl及び不可避的不純物か
   らなる純アルミ系合金を片面につき全板厚の２〜20％の
   厚さで皮材としてクラッドしたことを特徴とする成形
   性、焼付硬化性及び耐糸錆性の優れたアルミニウム合金
   合せ板。
4. 【請求項４】Mg:0.4〜1.5％、Si:0.3〜2.3％及びCu:0.2
   ％以上1.5％未満を含有し、更にTi:0.005〜0.3％及びB:
   0.0005〜0.06％の１種又は２種を含有し、残部がAl及び
   不可避的不純物からなるアルミニウム合金を芯材とし、
   この芯材の片面又は両面に、Be:0.0001〜0.2％含有し残
   部99％以上のAl及び不可避的不純物からなる純アルミ系
   合金を片面につき全板厚の２〜20％の厚さで皮材として
   クラッドしたことを特徴とする成形性、焼付硬化性及び
   耐糸錆性の優れたアルミニウム合金合せ板。
5. 【請求項５】Mg:0.4〜1.5％、Si:0.3〜2.3％及びCu:0.2
   ％以上1.5％未満を含有し、更にTi:0.005〜0.3％及びB:
   0.0005〜0.06％の１種又は２種とBe:0.0001〜0.2％含有
   し、残部がAl及び不可避的不純物からなるアルミニウム
   合金を芯材とし、この芯材の片面又は両面に、99％以上
   のAl及び不可避的不純物からなるアルミニウムを片面に
   つき全板厚の２〜20％の厚さで皮材としてクラッドした
   ことを特徴とする成形性、焼付硬化性及び耐糸錆性の優
   れたアルミニウム合金合せ板。
6. 【請求項６】Mg:0.4〜1.5％、Si:0.3〜2.3％及びCu:0.2
   ％以上1.5％未満を含有し、更にTi:0.005〜0.3％及びB:
   0.0005〜0.06％の１種又は２種とBe:0.0001〜0.2％含有
   し、残部がAl及び不可避的不純物からなるアルミニウム
   合金を芯材とし、この芯材の片面又は両面に、Be:0.000
   1〜0.2％含有し残部99％以上のAl及び不可避的不純物か
   らなる純アルミ系合金を片面につき全板厚の２〜20％の
   厚さで皮材としてクラッドしたことを特徴とする成形
   性、焼付硬化性及び耐糸錆性の優れたアルミニウム合金
   合せ板。