JP2628740B2

JP2628740B2 - 成形用アルミニウム合金板の製造方法

Info

Publication number: JP2628740B2
Application number: JP1038403A
Authority: JP
Inventors: 武宜土公; 洋一郎戸次; 重則浅見
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 1989-02-20
Filing date: 1989-02-20
Publication date: 1997-07-09
Anticipated expiration: 2012-07-09
Also published as: JPH02217449A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は缶材等の成形用アルミニウム合金板の製造方
法に関するものであり、さらに詳しくは、表面品質およ
び成形性に優れたアルミニウム合金板の製造方法を提供
するものである。

（従来の技術）従来成形用アルミニウム合金材としては、例えばDI缶
用アルミニウム合金材として3004系合金がよく用いられ
ており、その製造方法として、一般的には鋳造、均質化
処理、熱間圧延、焼鈍及び冷間圧延の工程が行われてい
る。このような方法の各種条件を設定することで耳率の
低減、強度の向上、成形性の向上をはかる方法が数多く
提案されている。

上記提案のなかで近年最も注目されているのは、中間
焼鈍を連続焼鈍ライン（CAL）を用いて実施する方法で
ある。

この方法は成形用薄板の耳率の低減と強度の向上を主
たる目的としており、耳率の低減をはかるために最終冷
間圧延の圧延率を少なくするが、それによって生じる強
度の低下をCALを用いて補う方法である。すなわち、合
金中のSi、Mg、Cuを高温加熱により固溶させ、ベーキン
グ等による加熱で析出硬化させることで圧延率低減によ
り生じた強度不足を補っている。

（発明が解決しようとする課題）上記のようなCALを用いる方法により、耳率、強度の
問題はほぼ解決されたが、しごき加工を行った場合につ
いての成形性はまだ満足のいくものではなく、成形時に
黒い筋が発生したり、板材全体が薄黒く変色する等の表
面品質の低下を問題が未解決であった。

本発明は上記従来技術の問題点を解決して表面品質及
び成形加工性のさらに優れたアルミニウム合金板の製造
方法を提供する目的でなされたものである。

（課題を解決するための手段）すなわち本発明は、Si 0.1〜0.5wt％、Fe 0.2〜0.6wt
％、Cu 0.05〜0.4wt％、Mn 0.8〜1.5wt％及びMg 0.8〜
1.5wt％を含有し、残部Alを有するアルミニウム合金鋳
塊を均質化処理、熱間圧延したのち圧延率90％以下の冷
間圧延を行い、中間焼鈍を昇温速度200℃／分以上、保
持温度460〜630℃、保持時間0.2〜300秒でかつ水蒸気の
露点が40℃以下である雰囲気中で行い、さらに中間焼鈍
から最終板厚までの冷間圧延率を30〜80％として冷間圧
延を行うことを特徴とする成形用アルミニウム合金板の
製造方法を提供するものである。

まず本発明に係るアルミニウム合金組成における各成
分の限定理由及び作用を説明する。

Si含有量は0.1〜0.5wt％とする。Siは中間焼鈍加熱時
にMg、Cuとともに固溶し、後に析出硬化することで強度
を向上させる。さらに均質化処理時に生じる微細な析出
物をα−Al（Fe、Mn）Si相とし、鋳造時に生じた晶出物
を均質化処理時にα−Al（Fe、Mn）Si相に相変態させ
る。これらα−Al（Fe、Mn）Si相、しごき加工時に成形
性を向上させる効果がある。Siが0.1wt％未満では上記
効果が不十分であり、0.5wt％を越えると逆に成形性が
低下する。

Fe含有量は0.2〜0.6wt％とする。Feは、鋳造時にAl−
Fe−Mn系、Al−Fe系、Al−Fe−Mn−Si系等の晶出物を生
じさせる働きをする。これら晶出物は中間焼鈍時に再結
晶核発生サイトとなり、再結晶粒を微細にし成形性を向
上させる効果がある。Feの量が0.2wt％未満の場合上記
効果が不十分であり、0.6wt％を越えると粗大な晶出物
が数多く生じ、成形加工時に割れを生じるようになり加
工性が低下する。

Cu含有量は0.05〜0.4wt％とする。Cuは、強度向上の
ために添加する。含有量が0.05wt％未満ではその効果が
不十分であり、0.4wt％を越えると板が加工硬化し易く
なり成形性が低下する。

Mn含有量は0.8〜1.5wt％とする。Mnは、均質化処理時
にα−Al（Fe、Si）Mn相等の析出相を微細に生じ、成形
時の潤滑性を向上させるとともに、強度を若干向上させ
る。Mn添加量が0.8wt％未満ではその効果が不十分であ
り、1.5wt％を越えると、析出相の量が増大しすぎ逆に
成形性が低下する。

Mg含有量は0.8〜1.5wt％とする。Mgは、固溶強度によ
って合金の強度を向上させるとともに、Mg₂Siをベーキ
ング時等に生じ、時効硬化によって強度を向上させる。
Mg添加量は0.8wt％未満ではその効果が十分でなく、1.5
wt％を越えると表面品質が低下する。

次に本発明の工程について詳細に説明する。

まず、前記合金鋳塊を均質化処理後熱間圧延を行う。
均質化処理条件は、温度560〜620℃、保持時間１〜20時
間、500℃から560℃までの昇温速度500℃／時間以下が
好ましい。これは、上記条件で行った場合、500℃まで
の昇温中に生じている0.03μｍ以下の析出物を再固溶さ
せ、析出物の平均粒径を0.1μｍ程度（0.07μｍ以上）
とするためである。このように析出物を適度に粗大化さ
せることにより、しごき加工での潤滑性を向上させる。

鋳塊を面削後均質化処理を行って、そのまま熱間圧延
を行ってもかまわないが、上記均質化処理を行った後、
鋳塊を面削し、550℃以下の温度で加熱し、熱間圧延を
行った場合、さらに表面品質が向上する。

熱間圧延は常法通り行えばよい。

上記熱間圧延後冷間圧延及び中間焼鈍を行う。熱間圧
延後、中間焼鈍までの冷間圧延率は90％以下とするが、
これは中間焼鈍の昇温速度、保持温度と関連して決定し
た値であり、冷間圧延率が90％を越えた場合耳率が悪化
する。なお熱間圧延直後に１回焼鈍を行っても本発明で
は影響はない。

中間焼鈍条件は、昇温速度200℃／分以上の速度で、
保持温度460〜630℃、保持時間を0.2〜300秒とする。ま
ず昇温速度を200℃／分以上と定めたのは、保持温度ま
で急速に加熱を行うことで、昇温途中の比較的低い温度
で再結晶が進行することを防止するためである。すなわ
ち、昇温途中の低い温度域で再結晶が進行する場合、再
結晶の核発生サイトが晶出物周囲の高ひずみ領域等に限
られるため結晶粒が粗大化し、成形加工時に肌荒れ等が
生じ好ましくない。200℃／分以上の昇温速度の場合、
そのような再結晶が生じることがなく、高温で再結晶が
生じるため微細は組織となり成形性が向上する。昇温速
度は上記のように200℃／分以上であれば十分である
が、2000℃／分以上がさらに望ましい。これは2000℃／
分以上の昇温速度の場合、再結晶の進行すべてが所定の
保持温度で生じるため均一な組織が得られることによる
ものである。

保持温度は460℃未満で行った場合、Mg、Si、Cu等の
溶体化が十分になされないため十分な強度が得られな
い。さらに再結晶粒が粗大化し成形上も好ましくない。
保持温度が630℃を越えると、板が溶解する危険性があ
る上、成形加工時に潤滑性作用を有するMn系析出相が再
固溶をはじめ、しごき加工性が低下する。以上の理由に
より保持温度は460〜630℃と定めるが、均質化処理を前
記条件で行った場合に保持温度を500℃以上とするとさ
らに成形性は向上する。これは500℃以上の保持温度と
した場合、熱間圧延中に生じた微細な析出物を再固溶さ
せることができ、それによって均質化処理時に目標とし
た適度に粗大化した析出物の分布を得ることができるた
めである。

保持時間は0.2秒〜300秒と定める。これは保持時間が
0.2秒未満では、前記溶体化処理が十分でなく、さらに
完全に再結晶が完了しない場合があり、300秒を越える
と２次再結晶により逆に再結晶粒が粗大化するためであ
る。ここで、保持時間とは460℃以上の温度になってか
ら460℃未満に冷却されるまでの時間のことである。

以上のように強度、成形性の観点から中間焼鈍条件を
設定しているが、中間焼鈍時における雰囲気中の水蒸気
の露天を40℃以下とする。

水蒸気の露点が40℃を越えた場合、雰囲気中の水蒸気
量が多いため、本発明の合金のようにMgを0.8％以上添
加している場合や焼鈍温度を450℃以上で行った場合、
板材表面の酸化皮膜が水蒸気と反応し酸化膜が厚くな
り、さらにその特性が変化し、その結果としてしごき加
工時に黒い筋が生じたり、加工後に全体的に薄黒くなる
等、表面品質上の問題が生じる。

本発明の焼鈍加熱条件および雰囲気条件は、通常用い
られている連続焼鈍装置では達成容易ではない。これは
通常の連続焼鈍装置では、燃焼ガス雰囲気中で加熱を行
っているため、水蒸気の露点が50〜100℃程度であるた
めである。したがって、本発明は、雰囲気を間接的に加
熱する連続焼鈍装置や電磁誘導加熱によって加熱を行う
タイプの連続焼鈍装置等を用いる必要がある。その場合
の雰囲気はN₂ガスやArガスもしくは還元性ガスが望まし
いが、大気中で行うこともできる。ただし、大気中で行
う場合、装置を設置してある付近の湿度が90％以下でな
ければならない。これは湿度が90％を越えた場合、板材
表面に結露を生じる場合があり、その状態で加熱を行う
と結露の生じた部分で前記と同様な酸化皮膜の反応が生
じること、及び連続焼鈍ラインを通板している途中徐々
に雰囲気の水蒸気量が増し、本発明の水蒸気量を上まわ
ることがあるが、90％以下であれば問題ない。

本発明では中間焼鈍から最終板厚までの冷間圧延率は
30〜80％と定める。

これは、30％未満では強度が不十分であり、80％を越
えると耳率が高くなるためである。

最終板厚まで冷間圧延した板は、そのまま成形用板と
して用いてもよいし、200℃付近の温度に加熱する安定
化焼鈍を行ってもよい。

（実施例）次に実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明する。

第１表の組成の厚さ500mmのDC鋳塊を第２表に示す工
程で面削、均質化処理、熱間圧延を行い、同表に示す板
厚の熱間圧延板を得た。得られた熱間圧延板から供試材
を作製し、それぞれにつき第３表の条件で冷間圧延、中
間焼鈍を施した。

第３表による処理後に得られた供試板（0.36mm厚）に
ベーキング処理に対応させ200℃×10分の加熱を行った
後、その耐力、耳率（45゜耳）、変色度合及び黒筋度合
について検査を行った。その結果を第４表に示す。

なお黒変および黒筋の評価は、板材をDI成形後目視に
て評価を行ったものである。

第４表から明らかなように本発明方法によって作製し
たものは、良好な特性を示している。

（発明の効果）以上のように、本発明により、成形性および表面品質
の優れたアルミニウム合金板が得られ、この板材は缶材
等に特に好適である。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−182257（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−28850（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−125646（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−110744（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−188760（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−182957（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Si 0.1〜0.5wt％、Fe 0.2〜0.6wt％、Cu
0.05〜0.4wt％、Mn 0.8〜1.5wt％及びMg 0.8〜1.5wt％
を含有し、残部Alを有するアルミニウム合金鋳塊を均質
化処理、熱間圧延したのち圧延率90％以下の冷間圧延を
行い、中間焼鈍を昇温速度200℃／分以上、保持温度460
〜630℃、保持時間0.2〜300秒でかつ水蒸気の露点が40
℃以下である雰囲気中で行い、さらに中間焼鈍から最終
板厚までの冷間圧延率を30〜80％として冷間圧延を行う
ことを特徴とする成形用アルミニウム合金板の製造方
法。