JP3355058B2 - 照明反射板用アルミニウム合金板及びその製造方法 - Google Patents

照明反射板用アルミニウム合金板及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、照射設備に用いる照明
反射板用アルミニウム合金板及びその製造方法に関し、
更に詳述すれば、絞り加工が容易であり、加工後の羽布
研磨工程を省略することができる反射板用アルミニウム
合金板及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、照明設備の反射板に使用される
素材には、変形防止のためにある程度の強度が要求さ
れ、また良好な反射率を得るための表面光沢が優れてい
ることが要求され、更に照明設備が高温になるために一
定の耐熱性が要求される。従来、これらの要素を満足
し、且つ加工性が優れた軽量なアルミニウム材料が照明
反射板として多用されている。
【0003】従来、純アルミニウム又はアルミニウム合
金を照明反射板に使用する際には、 加工性が良好であり、絞り加工後の肌荒れがないこ
と、使用環境での耐食性向上のため、陽極酸化処理を
施すが、この際に表面の反射率を80%以上に維持する
こと、強度は変形しない程度以上に高く、絞り加工性
を損なわない程度に低いことが要求されてきた。これら
の要求に対し、従来、JISA1050又はA1070
等の純アルミニウムが照明板用素材として使用されてい
たが、これらの純アルミニウムはCuが0.05重量%
以下であり、十分な光沢が得られず、また強度の点にお
いても十分ではないという難点がある。
【0004】Al099等の高純度材では、反射率の低
下という問題点はないが、肌荒れ性及び強度の点におい
て使用に耐えられるものではなく、反射率の維持、肌荒
れの防止及び適正強度の要求を同時に満足することは困
難であり、強く改善が望まれていた。
【0005】これに対して、特開昭57−92168号
では、Mgを0.1%以上添加し、且つ焼鈍の際に急速
加熱及び急速冷却することにより、再結晶粒を微細化し
て強度を高くし、また絞り加工後の肌荒れを防止する提
案している。また、特開昭57−51249号及び特開
昭57−51250号では、Mgを0.2%以上添加
し、均質化熱処理・熱間圧延・仕上げ焼鈍温度を規定し
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来技術では、陽極酸化処理による反射率の低下があ
り、また、耐力も60〜120MPa程度あり、深絞り
及びへら絞り加工時の加工性があまり良くないために、
実用性がない。
【0007】更に、特開平3−8501においては、連
続鋳造圧延されたアルミニウム板につき、冷間圧延を1
パス以上残したところでアルカリ溶液による洗浄を行う
ことが提案されているが、この場合には肌荒れの問題が
解決できず、また洗浄工程が増えること及び廃液処理の
点でコストが大幅に増加する等の問題点がある。
【0008】また、従来は紋り加工後に羽布研摩を施し
ていたが、近年は照明反射板の製造コスト低減のために
工程簡素化が課題となっており、羽布研磨工程を省略す
ることができるアルミニウム合金板の開発が要望されて
いる。
【0009】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、深絞り及びへら絞り時の絞り加工性が良好
であり、陽極酸化処理後の反射率が高く、変形しない程
度の強度を有し、且つ羽布研磨工程が不要である照明反
射板用アルミニウム合金板及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係る照明反射用
アルミニウム合金板は、Fe:0.05〜0.15質量
%、Cu:0.06〜0.15質量%、Ti:0.00
4〜0.04質量%を含有し、不純物としてのSi,M
g及びMnが夫々0.08質量%以下であり、残部がA
l及び不可避不純物である。
【0011】この場合に、前記アルミニウム合金板は、
耐力が25〜35MPaであり、再結晶粒径が70μm
以下であることが好ましい。
【0012】本発明に係る照明反射板用アルミニウム合
金板の製造方法は、前記組成を有するAl合金鋳塊を、
450〜550℃で均質化処理し、熱間圧延の開始温度
を400〜500℃として熱間圧延し、次いで、冷間圧
延を行い、その後、中間焼鈍を行った後、最終冷間圧延
を圧延率30%以下で行うことを特徴とする。
【0013】本発明に係る他の照明反射板用アルミニウ
ム合金板の製造方法は、前記組成を有するAl合金鋳塊
を半連続鋳造により得、450〜550℃で均質化処理
し、熱間圧延の開始温度を400〜500℃として熱間
圧延し、次いで、冷間圧延を行い、その後、仕上げ焼鈍
を行うことを特徴とする。
【0014】
【作用】本願発明者等が鋭意研究を重ねた結果、絞り加
工による肌荒れがなく、陽極酸化後の光沢が良好で、加
工後の羽布による研磨工程が不要である照明反射板用ア
ルミニウム合金板及びその製造方法を完成したものであ
る。
【0015】以下、本発明のアルミニウム合金板の組成
についてその成分添加理由と共に説明する。
【0016】Fe(鉄):0.05〜0.15質量% Feは再結晶粒の微細化に効果がある。Fe含有量が
0.05質量%未満では再結晶粒が微細化されず反射板
等に加工したときに表面肌荒れが生じ、羽布等による裏
面研磨が必要となる。Fe含有量が0.15質量%を超
えるとAl−Fe系の共晶化合物を形成し、陽極酸化皮
膜の色調が灰黒色〜乳白色を帯びて光沢が低下してしま
う。
【0017】Cu(銅):0.06〜0.15質量% Cuは強度を上げる作用及び陽極酸化処理の前処理とし
て行う化学研磨又は電解研磨の表面仕上がりを良好にす
る効果を有する。Cu含有量が0.06質量%未満では
反射板等に必要な強度及び光沢が得られない。また、C
u含有量が0.15質量%を超えると、AlCuが形
成され、陽極酸化されることにより、皮膜の色調が黄色
味を帯びて光沢が低下してしまう。
【0018】Ti(チタン):0.005〜0.04質
量% 結晶粒微細化剤としてTiを添加する。Tiの添加によ
り鋳塊組織を微細化し、熱間圧延時に粗大化し易い筋模
様の形成を軽減すると共に、仕上げ焼鈍時の再結晶粒径
を小さくして反射板等への加工時に肌荒れを防止する効
果がある。しかし、Ti含有量が0.04質量%を超え
ると、粗大化合物を形成して表面状態が悪くなる。逆
に、Ti含有量が0.005質量%未満では、結晶粒微
細化の効果がない。
【0019】Si(シリコン):0.08質量%以下 SiはAl−Fe−Si系の金属間化合物を形成する。
これにより再結晶粒が粗大化し易くなり、絞り加工時の
肌荒れの原因となると共に、陽極酸化膜の色調が灰色を
呈し、反射板表面の光沢が得られなくなる。この傾向は
Siの含有量が0.08質量%を超えると顕著になるた
め、Siの含有量は0.08質量%以下とする。
【0020】Mg(マグネシウム):0.08質量%以
Mgはアルミニウム合金中に固溶し、陽極酸化時に皮膜
中に酸化物として取り込まれ、陽極酸化皮膜の色調が白
くなり、表面反射率が低下する。この傾向はMgの含有
量が0.08質量%を超えると顕著になると同時に、強
度も高くなりすぎるため、Mgの含有量は0.08質量
%以下とする。
【0021】Mn(マンガン):0.08質量%以下 Mnはアルミニウム合金中にてAl−Fe−Mn系の金
属間化合物を形成し、Mnが陽極酸化皮膜形成時に皮膜
中に取り込まれると、皮膜の色調が褐色になり、表面反
射率が低下する。また、Mnの含有量が高くなると結晶
粒が粗大化し易くなる。この傾向はMnの含有量が0.
08質量%を超えると顕著になると共に、強度も高くな
りすぎるため、Mnの含有量は0.08質量%以下とす
る。
【0022】耐力:25〜35MPa 耐力は変形防止の観点から一定値以上必要であり、加工
性の観点から上限値が限定される。耐力が25MPa未
満では、変形しやすく、照明設備を設置する際及び使用
中に変形してしまう。また、耐力が35MPa以上にな
ると、変形しにくくなるが、板から照明反射板への絞り
加工が困難になる。
【0023】再結晶粒径:70μm以下 再結晶粒径は絞り加工後の表面状態に影響する。再結晶
粒径が70μmを超えると、絞り加工後の表面に肌荒れ
が生じやすくなり、絞り加工後に羽布研磨等が必要にな
る。
【0024】次に、本発明の製造方法における均質化温
度及び熱間圧延開始温度の限定理由について説明する。
【0025】半連続鋳造 本発明においては、鋳造方法は加工性の観点からDC鋳
造法(半連続鋳造法)にする必要がある。DC鋳造法以
外の方法、即ち連続鋳造法にて薄い鋳塊を得て、熱間圧
延せずに、冷間圧延から加工する方法とは異なり、半連
続鋳造法にて製造した板は、再結晶しにくく再結晶粒の
大きさが不均一であるために、肌荒れが生じやすい。し
かし、連続鋳造にて製造された板は強度も高くなること
が多く、安定的に加工性が良好な製品を製造することが
難しい。このため、加工性の観点からDC鋳造法を選択
し、肌荒れはその他の手段で解消することを図った。
【0026】均質化温度:450〜550℃ 鋳塊の均質化加熱は鋳塊組織を均一にし、反射板加工時
に均一な表面形態を得るという効果がある。均質化温度
が450℃未満では鋳塊組織が十分に均質化されず、照
明反射板に加工したとき組織ムラが発生して光沢が不良
となる。また、温度が550℃を超えると、結晶粒が粗
大化し熱間圧延時の熱間ファイバーの原因となる。ま
た、巨大結晶粒は反射板への加工時に結晶段差が大きく
なり、表面に肌荒れが生じる。なお、熱間ファイバーと
は、鋳塊組織中の粗大金属間化合物又は粗大結晶粒が、
熱間圧延により延ばされて筋状になったものをいう。
【0027】一方、均質化加熱処理の処理時間は特に限
定しないが、鋳塊の実体温度が上記範囲内に入り、全体
が均一となるためには1時間以上が望ましく、また、過
剰に長時間加熱を行うと、鋳塊表面が劣化する虞がある
ため、48時間以内とすることが好ましい。
【0028】熱間圧延開始温度:400〜500℃ 熱間圧延開始温度を規定することにより、再結晶粒の大
きさを抑制する。熱間圧延開始温度が500℃を超える
と、熱間圧延途中で動的再結晶が起きやすく、熱間ファ
イバーが粗大化し易い。また、400℃以下では全く動
的再結晶が起こらずに、かえって熱間ファイバーが粗大
化する。
【0029】最終冷間圧延の圧延率:30%以下 中間焼鈍後の冷間圧延は板の強度及び伸びに影響し、照
明反射板への絞り加工に影響を及ぼす。冷間圧延率が3
0%を超えると、加工硬化の度合いが大きくなり、強度
が上がり絞り加工が困難となる。また、同時に伸び率も
低下するために、絞り加工時に割れ等が発生しやすくな
る。
【0030】このような製造条件によりアルミニウムの
組織を規制することにより、高強度で且つ表面光沢が良
好で、加工後に羽布等による表面研磨の不要な照明反射
板用アルミニウム合金板を得ることができる。
【0031】
【実施例】以下、本発明の実施例について、その比較例
と比較して説明する。
【0032】表1は実施例及び比較例のアルミニウム合
金の組成を示す。各組成の合金を、半連続鋳造法にて4
00mm厚さに造塊し、得られた鋳塊を500℃にて均
質化処理した後、開始温度450℃にて8mmまで熱間
圧延した後に、2mmの厚さまで冷間圧延し、340℃
にて2時間仕上げ焼鈍を行った。
【0033】得られたアルミニウム合金板につき、絞り
加工後に、リン酸系化学研磨液(商品名;ラサブライ
ト)の100℃の浴に、1分間浸漬して化学研磨処理を
施し、15%H2SO4溶液中で、電流密度1A/d
2、温度20℃で2μmの膜厚まで陽極酸化処理した
後に、反射率計による表面光沢の測定と、目視による評
価を行った。この評価結果を下記表2に示す。
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】
【0036】但し、表2において、表面状態欄の○は肌
荒れがない場合、×は肌荒れが発生した場合を表す。ま
た、表面の筋欄において、○は筋模様が観察されない場
合、×は筋模様が観察された場合を表す。表面反射率に
ついては、80%以上の場合に照射反射板としての使用
が可能である。絞り加工性欄の○は絞り加工性が容易で
ある場合、×は絞り加工性が困難である場合を表す。羽
布研磨が不要とは羽布による研磨を施さなくても十分な
光沢が得られることを意味し、要とは、羽布による研磨
を施さないと光沢がでないことを意味する。
【0037】この表2に示すように、本発明の実施例は
いずれも表面状態、表面筋、表面反射率及び絞り加工性
が優れていると共に、研布研磨が不要であり、照明反射
板として優れたものであった。これに対し、本発明の組
成範囲から外れる比較例の場合には、上記特性のいずれ
かが劣るものであり、総合判定は不良であった。
【0038】次に、表1の実施例No.1の組成のアル
ミニウム合金について、下記表3に示す製造方法にて8
mmの厚さになるまで熱間圧延し、その後、冷間圧延
し、340℃にて2時間、焼鈍処理した。この焼鈍処理
は、表3の「焼鈍処理欄」に仕上焼鈍と記載されている
ものは、その後に冷間圧延しなかった場合で、この焼鈍
処理が仕上げ焼鈍になるものである。一方、焼鈍処理欄
に中間焼鈍と記載されているものは、その後に冷間圧延
したものであり、表3の「焼鈍後の冷間圧延の圧延率
欄」にその圧延率を記載してある。なお、比較例20は
連続鋳造法により鋳造した後に、連続的に圧延した例で
ある。
【0039】このようにして製造した試料につき、前述
と同様にして、化学研磨後に陽極酸化処理を施して評価
を行った。その結果を下記表4に示す。
【0040】
【表3】
【0041】
【表4】
【0042】これらの特性の基準は前述の表2に示すも
のと同様である。この表4から明らかなように、本発明
の実施例は全ての特性が良好である。しかし、比較例は
これらの特性のうち、少なくともいずれかが劣るもので
ある。
【0043】更に、実施例1の組成について半連続鋳造
法にて得られた鋳塊を均質化処理した後に、8mmの厚
さまで熱間圧延し、その後、冷間圧延し、仕上げ焼鈍を
340℃にて2時間施した。表5に示す耐力及び再結晶
粒径を有する試料についても同様にして評価した。その
結果を下記表6に示す。
【0044】
【表5】
【0045】
【表6】
【0046】各特性の評価基準は前述のとおりである。
この表6から明らかなように、本発明の実施例は全ての
特性が優れていた。これに対し、比較例はいずれかの特
性が劣ったものであった。
【0047】
【発明の効果】以上説明したように、本発明はアルミニ
ウム合金の組成を適切に規定し、また製造条件を適切に
規定したので、アルミニウム合金の組織を適切なものに
規制することができ、高強度で且つ表面光沢が良好であ
ると共に、加工後に羽布等による表面研磨が不要な照明
反射板用アルミニウム合金を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C22F 1/00 691 C22F 1/00 691 694 694 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 21/00 - 21/18 C22F 1/04 - 1/057

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Fe:0.05〜0.15質量%、C
    u:0.06〜0.15質量%、Ti:0.004〜
    0.04質量%を含有し、不純物としてのSi,Mg及
    びMnが夫々0.08質量%以下であり、残部がAl及
    び不可避不純物であるAl合金からなることを特徴とす
    る照明反射板用アルミニウム合金板。
  2. 【請求項2】 耐力が25〜35MPaであり、再結晶
    粒径が70μm以下であることを特徴とする請求項1に
    記載の照明反射板用アルミニウム合金板。
  3. 【請求項3】 Fe:0.05〜0.15質量%、C
    u:0.06〜0.15質量%、Ti:0.004〜
    0.04質量%を含有し、不純物としてのSi,Mg及
    びMnが夫々0.08質量%以下であり、残部がAl及
    び不可避不純物である組成を有するAl合金鋳塊を半連
    続鋳造により得、450〜550℃で均質化処理し、熱
    間圧延の開始温度を400〜500℃として熱間圧延
    し、次いで、冷間圧延を行い、その後、中間焼鈍を行っ
    た後、最終冷間圧延を圧延率30%以下で行うことを特
    徴とする照明反射板用アルミニウム合金板の製造方法。
  4. 【請求項4】 Fe:0.05〜0.15質量%、C
    u:0.06〜0.15質量%、Ti:0.004〜
    0.04質量%を含有し、不純物としてのSi,Mg及
    びMnが夫々0.08質量%以下であり、残部がAl及
    び不可避不純物である組成を有するAl合金鋳塊を半連
    続鋳造により得、450〜550℃で均質化処理し、熱
    間圧延の開始温度を400〜500℃として熱間圧延
    し、次いで、冷間圧延を行い、その後、仕上げ焼鈍を行
    うことを特徴とする照明反射板用アルミニウム合金板の
    製造方法。
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