JP3543362B2 - 成形性および焼き付け硬化性に優れたアルミニウム合金板の製造方法 - Google Patents
成形性および焼き付け硬化性に優れたアルミニウム合金板の製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、成形性および焼き付け硬化性に優れたアルミニウム合金板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車用ボデーシート、オイルタンクなどの成形板材として６０００番系Ａｌ合金板が使用されており、この６０００番系Ａｌ合金板は、ドロー工程などの歪みを受けた部分をヘミング加工するような場合に著しく割れが生じやすい。その理由として６０００番系Ａｌ合金板は時効硬化性を有するため、常温でも時効硬化し、成形性が低下することによるものとされている。
【０００３】
また、従来の６０００番系Ａｌ合金板の成形性および焼き付け硬化性を向上せしめる方法として、特開昭６１−２０１７４９号公報に記載されるような方法が知られている。
【０００４】
この方法は、重量％で、Ｍｇ：０．２５〜０．８５％、Ｓｉ：１．２〜１．５％、Ｃｕ：０．３〜１．５％、Ｆｅ：０．０５〜０．４％、を含有し、さらに、Ｍｎ：０．０５〜０．６％、Ｃｒ：０．０５〜０．４％、Ｚｒ：０．０５〜０．１５％、Ｔｉ：０．０１〜０．１５％、Ｂ：１〜５００ｐｐｍのうちから選んだ１種または２種以上を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金鋳塊を、４５０〜５８０℃の温度に加熱して１〜４８時間保持の均質化処理したのち通常の熱間圧延を行い、または熱間圧延と冷間圧延を行い、ついで溶体化処理を行う。溶体化処理として５００〜５８０℃の温度に急速加熱し、この温度域に２０秒以上保持したのち、１０００℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で冷却するものである。すなわち、前記従来のアルミニウム合金板の製造方法は、Ａｌ合金鋳塊を均質化処理したのち熱間圧延→冷間圧延→最終溶体化処理を施す工程からなるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記方法では十分な成形性および焼き付け硬化性は得られず、成形性および焼き付け硬化性の一層優れたＡｌ合金板の製造方法が求められていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者らは、上記Ａｌ合金板の成形性および焼き付け硬化性を一層向上させるべく研究を行った結果、
（ａ） 従来のＡｌ合金鋳塊を均質化処理したのち、熱間圧延→冷間圧延→最終溶体化処理を施すアルミニウム合金板の製造工程において、冷間圧延を少なくとも２回に分けて行い、少なくとも２回に分けた冷間圧延と冷間圧延の間に中間溶体化処理および中間時効処理を行い、熱間圧延→冷間圧延→中間溶体化処理→中間時効処理→冷間圧延→最終溶体化処理の工程を施すと、従来よりも成形性および焼き付け硬化性に優れたアルミニウム合金板が得られる、
（ｂ） 前記中間溶体化処理および最終溶体化処理は、４７０℃以上まで加熱速度：２０℃／ｓｅｃ以上で加熱し、４７０〜６００℃の温度範囲内に５秒以上保持したのち、４７０〜２５０℃までの冷却速度を３０℃／ｓｅｃ以上で２５０℃以下まで冷却する条件を満たすことが好ましい、
（ｃ） 前記中間時効処理は、保持温度をＴ（℃）、保持時間をｔ（ｈｒ）とすると、
２５０≧Ｔ≧０、
−７５ｌｏｇ10ｔ＋７５０≧Ｔ≧−７５ｌｏｇ10ｔ＋１００
１０００≧ｔ、
からなる条件を満たすのが好ましい、
（ｄ） 最後溶体化処理は、４７０℃以上まで加熱速度：２０℃／ｓｅｃ以上で加熱し、４７０〜６００℃の温度範囲内に５秒以上６０秒以下保持したのち、４７０〜２５０℃までの冷却速度を３０℃／ｓｅｃ以上で２５０℃まで冷却したのち、５０℃以下までを１℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却するのが一層好ましい、という知見を得たのである。
【０００７】
この発明は、かかる知見に基づいて成されたものであって、
重量％で、Ｓｉ：０．２％以上、Ｍｇ：０．３％以上で、かつＳｉ＋０．７Ｍｇ：０．７〜１．５％の範囲内にあるＳｉおよびＭｇを含有し、さらに、
Ｃｕ：０．０５〜１％、
Ｚｒ：０．０１〜０．１５％、
Ｍｎ：０．０１〜０．１５％、
Ｂｅ：０．００１〜０．２％、
Ｔｉ：０．００１〜０．０３％、
Ｂ ：０．０００１〜０．０１％、
のうち、１種または２種以上を含有し、残りがＡｌおよびＦｅを０．２％以下に規制した不可避不純物からなるＡｌ合金鋳塊を均質化処理し、この均質化処理したＡｌ合金鋳塊を熱間圧延して熱延板を製造し、得られた熱延板を冷間圧延して冷延板を製造し、この冷延板を最終溶体化処理するアルミニウム合金板の製造方法において、前記冷間圧延を少なくとも２回に分けて行い、前記少なくとも２回に分けて行う冷間圧延と冷間圧延の間に中間溶体化処理および中間時効処理を施す工程を挿入する成形性および焼き付け硬化性に優れたアルミニウム合金板の製造方法に特徴を有するものである。
【０００８】
この発明は、従来のアルミニウム合金板の製造方法における冷間圧延を少なくとも２回に分けて行い、前記少なくとも２回に分けて行う冷間圧延と冷間圧延の間に中間溶体化処理および中間時効処理を施すものであるから、例えば、前記冷間圧延を２回に分けて行う場合は、熱間圧延→冷間圧延→中間溶体化処理→中間時効処理→冷間圧延→最終溶体化処理の工程となり、前記冷間圧延を３回に分けて行う場合は、熱間圧延→冷間圧延→中間溶体化処理→中間時効処理→冷間圧延→中間溶体化処理→中間時効処理→冷間圧延→最終溶体化処理となる。
【０００９】
次に、この発明で使用するＡｌ合金板の成分組成を上述のごとく限定した理由を述べる。
Ｓｉ、Ｍｇ：
ＳｉおよびＭｇは、この発明で使用するＡｌ合金板の基本となる合金成分であって、焼き付け硬化性付与に寄与する成分であり、その添加量がＳｉ：０．２％未満、Ｍｇ：０．３％未満で、かつＳｉ＋０．７Ｍｇ：０．７％未満では焼き付け硬化性が低下するので好ましくなく、一方、Ｓｉ＋０．７Ｍｇが１．５％を越えると成形性が低下するので好ましくない。したがって、ＳｉおよびＭｇの含有量は、Ｓｉ：０．２％以上、Ｍｇ：０．３％以上で、かつＳｉ＋０．７Ｍｇ：０．７〜１．５％の範囲内に定めた。
【００１０】
なお、これらの合金成分の添加理由は、従来の技術から見て特殊なものではないが、以下に述べる製造工程と組み合わせて成形性および焼き付け硬化性を高めるため、主溶質などの含有量の上限を通常の場合よりも低く定めているところに特徴がある。
【００１１】
Ｃｕ：
Ｃｕは、焼き付け硬化性付与に寄与する成分であり、特にＳｉおよびＭｇが上限に近い場合にＳｉおよびＭｇをさらに高めるより、Ｃｕを添加したほうが、成形性の低下が少ない。その場合の添加量はＣｕ：０．０５〜１％が好ましい。しかし、Ｃｕは耐蝕性を劣化するので耐蝕性を重視する場合は用いない。
【００１２】
Ｂｅ：
Ｂｅは、Ａｌ合金の鋳造性および延性を向上させ、合金板の焼き付け硬化性および張出し性を向上させる成分であるが、その含有量が、０．２％を越えると張出し性が劣化するだけでなく、Ｂｅは、毒性のつよい元素であるところから、あまり多量に使用すると鋳造作業環境を害する恐れがあるので好ましくなく、一方、０．００１％未満では所望の効果が得られないところから、Ｂｅの含有量は０．００１〜０．２％に定めた。
【００１３】
Ｆｅ：
Ｆｅは、Ａｌ合金板中に不純物として含まれるが、多量に含まれると成形性が損なわれるため、経済性も考慮してＦｅ：０．２％以下に定めた。
【００１４】
Ｚｒ、Ｍｎ：
Ｚｒ、Ｍｎは、溶体化処理時の結晶粒の成長を抑制するために添加する元素であるが、添加し過ぎると成形性が著しく低下する。したがって、その含有量はＺｒ：０．０１〜０．１５％、Ｍｎ：０．０１〜０．１５％が好ましい。
【００１５】
Ｔｉ、Ｂ：
Ｔｉ、Ｂは、鋳造性を向上し、インゴットの鋳塊割れを防止するに役立つ成分であるが、それらの含有量は、それぞれＴｉ：０．００１〜０．０３％、Ｂ：０．０００１〜０．０１％であることが好ましい。
【００１６】
つぎに、この発明の製造工程の条件について説明する。この発明において、通常の条件で溶解、鋳造してＡｌ合金鋳塊を製造し、通常の条件で均質化処理したのち通常の条件で熱間圧延することにより熱延板を製造するものであるから、熱延板を製造するまでの条件の説明は省略する。したがって、この熱延板を冷間圧延→中間溶体化処理→中間時効処理→冷間圧延→最終溶体化処理の工程で処理するまでの限定条件ついて説明する。
【００１７】
冷間圧延条件：
熱延板は冷間圧延されるが、中間溶体化処理前の冷間圧延および最終溶体化処理前の冷間圧延の圧延率の下限を設けたのは、冷間圧延率が下限より低いと溶体化処理後の結晶粒が大きくなりやすく、さらに粒径のバラツキが生じやすいためである。中間溶体化処理後の結晶粒がばらつくと、次の中間溶体化処理または最終溶体化処理後の結晶粒も大きくなりやすく、バラツキが生じやすいからである。したがって、中間溶体化処理前の冷間圧延率は２０％以上とすることが必要であり、また最終溶体化処理後の結晶粒は最終製品の結晶粒となるので特に重要であり、最終溶体化処理前の冷間圧延率は５０％以上とすることが必要である。いずれにしても冷間圧延率が高いほど次に続く溶体化処理後の結晶粒は小さくなるので、いずれの冷間圧延率も６０％以上あることが好ましい。しかしながら冷間圧延率が９０％以上になると効果は飽和する傾向がある。
【００１８】
中間溶体化処理
中間溶体化処理を行うのは、熱間圧延後に比較的粗大な金属間化合物として存在する主溶質を溶体化するためである。この時の加熱速度を２０℃／ｓｅｃ以上に規定するのは、中間溶体化処理後の結晶粒が加熱速度が遅いほど大きくなるためである。また、中間溶体化処理は４７０℃以上に加熱する必要があり、通常は連続焼鈍炉で行うが、６００℃を越えて加熱すると破断などの問題が生じやすくなるので加熱保持温度を４７０〜６００℃の温度範囲内に定めた。その保持時間は５秒以上保持することが必要であるが、５分を越えると中間溶体化処理後の結晶粒が粗大となるので好ましくない。さらに４７０℃から２５０℃以下までの冷却速度を３０℃／ｓｅｃ未満では、続く中間時効処理で十分な析出硬化が生じない。したがって、その時の冷却速度は３０℃／ｓｅｃ以上に定めた。
【００１９】
中間時効処理
中間時効処理は、冷間圧延し、中間溶体化処理した後の結晶粒を微細にする効果があり、保持温度をＴ（℃）、保持時間をｔ（ｈｒ）とすると、
２５０≧Ｔ≧０、
−７５ｌｏｇ10ｔ＋７５０≧Ｔ≧−７５ｌｏｇ10ｔ＋１００
１０００≧ｔ、
を満足する条件で処理されるが、この処理条件は通常の時効処理条件を含む一層広い範囲の条件である。
【００２０】
最終溶体化処理
最終溶体化処理の条件は、前記中間溶体化処理の条件とほぼ同じであるが、最終製品の組織を直接的に決定するので、中間溶体化処理の場合と比べ、溶体化処理時間の上限と２５０℃以下での冷却速度がさらに厳しく制限される。すなわち最終溶体化処理時間が長いほど主溶質を溶体化が促進されるが結晶粒が粗大になるので４７０〜６００℃に保持する時間は５〜６０秒の範囲内とするのが好ましい。また、４７０℃から２５０℃までを冷却速度：３０℃／ｓｅｃ以上で冷却した後、２５０℃から５０℃以下までを１℃／ｓｅｃ以下の冷却速度で冷却すると、主溶質の析出が進み成形性が低下するので好ましくく、２５０℃から５０℃以下までの冷却速度を１℃／ｓｅｃ以上とするが、その上限は５０℃／ｓｅｃ以下とすることが好ましい。
【００２１】
【実施例】
実施例１
重量％で、Ｓｉ：０．８８％、Ｍｇ：０．７％、Ｃｕ：０．４２％、Ｚｒ：０．１１％、Ｍｎ：０．１１％、Ｂｅ：０．００２％、Ｔｉ：０．０．０１％、Ｂ：０．００２％、Ｆｅ：０．１１％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金鋳塊を半連続鋳造法により鋳造し、４８０℃で８時間の均質化処理後、５１０℃に加熱し、熱間圧延して厚さ：８ｍｍの熱延板を製造した。得られた熱延板を圧延率：６３％で冷間圧延して厚さ：３ｍｍの冷延板を製造し、この冷延板を常温より５６０℃に平均加熱速度：２０℃／ｓｅｃで加熱し、５６０℃に３０秒保持した後、平均冷却速度：４０℃／ｓｅｃで５０℃以下まで冷却することにより中間溶体化処理を施した。
【００２２】
かかる中間溶体化処理を施したのち、１５０℃に５時間保持の中間時効処理を施し、さらに圧延率：６７％の最終冷間圧延を施して厚さ：１ｍｍの冷延板を製造したのち、５６０℃に平均加熱速度：２０℃／ｓｅｃで加熱し、５６０℃に３０秒保持した後、平均冷却速度：４０℃／ｓｅｃで５０℃以下まで冷却することにより最終溶体化処理を施し、本発明製造法１を実施した。
【００２３】
実施例２
実施例１で得られた厚さ：８ｍｍの熱延板を圧延率：３８％で冷間圧延して厚さ：５ｍｍの冷延板を製造し、この冷延板を常温から５６０℃に平均加熱速度：２０℃／ｓｅｃで加熱し、５６０℃に３０秒保持した後、平均冷却速度：４０℃／ｓｅｃで５０℃以下まで冷却することにより第１回の中間溶体化処理を施した。
【００２４】
かかる第１回の中間溶体化処理を施したＡｌ合金板を１５０℃に５時間保持の条件の第１回中間時効処理を施したのち、さらに圧延率：４０％で冷間圧延して厚さ：３ｍｍの冷延板を製造し、この冷延板を常温から５６０℃に平均加熱速度：２０℃／ｓｅｃで加熱し、５６０℃に３０秒保持した後、平均冷却速度：４０℃／ｓｅｃで５０℃以下まで冷却することにより第２回の中間溶体化処理を施したのち、１５０℃に５時間保持の条件の第２回中間時効処理を施した。
【００２５】
かかる第２回中間時効処理を施したＡｌ合金板を、圧延率：６７％の最終冷間圧延を施し厚さ：１ｍｍの冷延板を製造し、この冷延板を５６０℃に平均加熱速度：２０℃／ｓｅｃで加熱し、５６０℃に１０秒保持した後、平均冷却速度：４０℃／ｓｅｃで２５０℃まで冷却し、さらに２５０℃から平均冷却速度：１０℃／ｓｅｃで常温まで冷却することにより最終溶体化処理を施し、本発明製造法２を実施した。
【００２６】
従来例１
実施例１で得られた厚さ：８ｍｍの熱延板を圧延率：８８％の最終冷間圧延を施して厚さ：１ｍｍの冷延板を製造したのち、５６０℃に平均加熱速度：２０℃／ｓｅｃで加熱し、５６０℃に３０秒保持した後、平均冷却速度：４０℃／ｓｅｃで５０℃以下まで冷却することにより最終溶体化処理を施すことにより従来製造法１を実施した。
【００２７】
少なくとも２回に分けて行う冷間圧延と冷間圧延の間に中間溶体化処理および中間時効処理を施した本発明製造法１〜２で得られたアルミニウム合金板および冷間圧延と冷間圧延の間に中間溶体化処理および中間時効処理を施すことのない従来製造法１で得られたアルミニウム合金板について、１７０℃で２０分保持の条件のベーキングを行った後、引張り試験を行い、耐力を測定して焼き付け硬化性を評価し、その結果を表１に示した。
【００２８】
さらに本発明製造法１〜２および従来製造法１で得られたアルミニウム合金板について、４０℃で１週間時効後、５％の引張り歪みを付加し、曲げ半径：０．５ｍｍで１８０°の曲げ加工し、曲げ加工部の外面を観察し、表面状態を５段階に相対評価して曲げ加工性を評価し、その結果を表１に示した。
なお、表面状態を５段階に相対評価は、曲げ加工部の外面の基準長さ：０．８ｍｍの表面粗さ（Ｒmax ）が、
２０μｍ以下の場合を評価５、
２０μｍを越え〜２５μｍ以下の場合を評価４、
２５μｍを越え〜３０μｍ以下の場合を評価３、
３０μｍを越え〜５０μｍ以下の場合を評価２、
５０μｍを越え（微細クラック発生）た場合を評価１、
とした。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【発明の効果】
表１に示される結果から、冷間圧延を２回に分けて冷間圧延と冷間圧延の間に中間溶体化処理および中間時効処理を施した本発明製造法１および冷間圧延を３回に分けて冷間圧延と冷間圧延の間に中間溶体化処理および中間時効処理を施した本発明製造法２で得られたアルミニウム合金板は、冷間圧延と冷間圧延の間に中間溶体化処理および中間時効処理を施すことのない従来製造法１で得られたアルミニウム合金板に比べて、ベーキング後の耐力および曲げ加工性が優れているところから、焼き付け硬化性および成形性に優れていることが分かる。したがって、この発明の製造方法によると、従来よりも一層焼き付け硬化性および成形性に優れた６０００系のアルミニウム合金板を提供することができ、産業上すぐれた効果を奏するものである。
【産業上の利用分野】
この発明は、成形性および焼き付け硬化性に優れたアルミニウム合金板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車用ボデーシート、オイルタンクなどの成形板材として６０００番系Ａｌ合金板が使用されており、この６０００番系Ａｌ合金板は、ドロー工程などの歪みを受けた部分をヘミング加工するような場合に著しく割れが生じやすい。その理由として６０００番系Ａｌ合金板は時効硬化性を有するため、常温でも時効硬化し、成形性が低下することによるものとされている。
【０００３】
また、従来の６０００番系Ａｌ合金板の成形性および焼き付け硬化性を向上せしめる方法として、特開昭６１−２０１７４９号公報に記載されるような方法が知られている。
【０００４】
この方法は、重量％で、Ｍｇ：０．２５〜０．８５％、Ｓｉ：１．２〜１．５％、Ｃｕ：０．３〜１．５％、Ｆｅ：０．０５〜０．４％、を含有し、さらに、Ｍｎ：０．０５〜０．６％、Ｃｒ：０．０５〜０．４％、Ｚｒ：０．０５〜０．１５％、Ｔｉ：０．０１〜０．１５％、Ｂ：１〜５００ｐｐｍのうちから選んだ１種または２種以上を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金鋳塊を、４５０〜５８０℃の温度に加熱して１〜４８時間保持の均質化処理したのち通常の熱間圧延を行い、または熱間圧延と冷間圧延を行い、ついで溶体化処理を行う。溶体化処理として５００〜５８０℃の温度に急速加熱し、この温度域に２０秒以上保持したのち、１０００℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で冷却するものである。すなわち、前記従来のアルミニウム合金板の製造方法は、Ａｌ合金鋳塊を均質化処理したのち熱間圧延→冷間圧延→最終溶体化処理を施す工程からなるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記方法では十分な成形性および焼き付け硬化性は得られず、成形性および焼き付け硬化性の一層優れたＡｌ合金板の製造方法が求められていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者らは、上記Ａｌ合金板の成形性および焼き付け硬化性を一層向上させるべく研究を行った結果、
（ａ） 従来のＡｌ合金鋳塊を均質化処理したのち、熱間圧延→冷間圧延→最終溶体化処理を施すアルミニウム合金板の製造工程において、冷間圧延を少なくとも２回に分けて行い、少なくとも２回に分けた冷間圧延と冷間圧延の間に中間溶体化処理および中間時効処理を行い、熱間圧延→冷間圧延→中間溶体化処理→中間時効処理→冷間圧延→最終溶体化処理の工程を施すと、従来よりも成形性および焼き付け硬化性に優れたアルミニウム合金板が得られる、
（ｂ） 前記中間溶体化処理および最終溶体化処理は、４７０℃以上まで加熱速度：２０℃／ｓｅｃ以上で加熱し、４７０〜６００℃の温度範囲内に５秒以上保持したのち、４７０〜２５０℃までの冷却速度を３０℃／ｓｅｃ以上で２５０℃以下まで冷却する条件を満たすことが好ましい、
（ｃ） 前記中間時効処理は、保持温度をＴ（℃）、保持時間をｔ（ｈｒ）とすると、
２５０≧Ｔ≧０、
−７５ｌｏｇ10ｔ＋７５０≧Ｔ≧−７５ｌｏｇ10ｔ＋１００
１０００≧ｔ、
からなる条件を満たすのが好ましい、
（ｄ） 最後溶体化処理は、４７０℃以上まで加熱速度：２０℃／ｓｅｃ以上で加熱し、４７０〜６００℃の温度範囲内に５秒以上６０秒以下保持したのち、４７０〜２５０℃までの冷却速度を３０℃／ｓｅｃ以上で２５０℃まで冷却したのち、５０℃以下までを１℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却するのが一層好ましい、という知見を得たのである。
【０００７】
この発明は、かかる知見に基づいて成されたものであって、
重量％で、Ｓｉ：０．２％以上、Ｍｇ：０．３％以上で、かつＳｉ＋０．７Ｍｇ：０．７〜１．５％の範囲内にあるＳｉおよびＭｇを含有し、さらに、
Ｃｕ：０．０５〜１％、
Ｚｒ：０．０１〜０．１５％、
Ｍｎ：０．０１〜０．１５％、
Ｂｅ：０．００１〜０．２％、
Ｔｉ：０．００１〜０．０３％、
Ｂ ：０．０００１〜０．０１％、
のうち、１種または２種以上を含有し、残りがＡｌおよびＦｅを０．２％以下に規制した不可避不純物からなるＡｌ合金鋳塊を均質化処理し、この均質化処理したＡｌ合金鋳塊を熱間圧延して熱延板を製造し、得られた熱延板を冷間圧延して冷延板を製造し、この冷延板を最終溶体化処理するアルミニウム合金板の製造方法において、前記冷間圧延を少なくとも２回に分けて行い、前記少なくとも２回に分けて行う冷間圧延と冷間圧延の間に中間溶体化処理および中間時効処理を施す工程を挿入する成形性および焼き付け硬化性に優れたアルミニウム合金板の製造方法に特徴を有するものである。
【０００８】
この発明は、従来のアルミニウム合金板の製造方法における冷間圧延を少なくとも２回に分けて行い、前記少なくとも２回に分けて行う冷間圧延と冷間圧延の間に中間溶体化処理および中間時効処理を施すものであるから、例えば、前記冷間圧延を２回に分けて行う場合は、熱間圧延→冷間圧延→中間溶体化処理→中間時効処理→冷間圧延→最終溶体化処理の工程となり、前記冷間圧延を３回に分けて行う場合は、熱間圧延→冷間圧延→中間溶体化処理→中間時効処理→冷間圧延→中間溶体化処理→中間時効処理→冷間圧延→最終溶体化処理となる。
【０００９】
次に、この発明で使用するＡｌ合金板の成分組成を上述のごとく限定した理由を述べる。
Ｓｉ、Ｍｇ：
ＳｉおよびＭｇは、この発明で使用するＡｌ合金板の基本となる合金成分であって、焼き付け硬化性付与に寄与する成分であり、その添加量がＳｉ：０．２％未満、Ｍｇ：０．３％未満で、かつＳｉ＋０．７Ｍｇ：０．７％未満では焼き付け硬化性が低下するので好ましくなく、一方、Ｓｉ＋０．７Ｍｇが１．５％を越えると成形性が低下するので好ましくない。したがって、ＳｉおよびＭｇの含有量は、Ｓｉ：０．２％以上、Ｍｇ：０．３％以上で、かつＳｉ＋０．７Ｍｇ：０．７〜１．５％の範囲内に定めた。
【００１０】
なお、これらの合金成分の添加理由は、従来の技術から見て特殊なものではないが、以下に述べる製造工程と組み合わせて成形性および焼き付け硬化性を高めるため、主溶質などの含有量の上限を通常の場合よりも低く定めているところに特徴がある。
【００１１】
Ｃｕ：
Ｃｕは、焼き付け硬化性付与に寄与する成分であり、特にＳｉおよびＭｇが上限に近い場合にＳｉおよびＭｇをさらに高めるより、Ｃｕを添加したほうが、成形性の低下が少ない。その場合の添加量はＣｕ：０．０５〜１％が好ましい。しかし、Ｃｕは耐蝕性を劣化するので耐蝕性を重視する場合は用いない。
【００１２】
Ｂｅ：
Ｂｅは、Ａｌ合金の鋳造性および延性を向上させ、合金板の焼き付け硬化性および張出し性を向上させる成分であるが、その含有量が、０．２％を越えると張出し性が劣化するだけでなく、Ｂｅは、毒性のつよい元素であるところから、あまり多量に使用すると鋳造作業環境を害する恐れがあるので好ましくなく、一方、０．００１％未満では所望の効果が得られないところから、Ｂｅの含有量は０．００１〜０．２％に定めた。
【００１３】
Ｆｅ：
Ｆｅは、Ａｌ合金板中に不純物として含まれるが、多量に含まれると成形性が損なわれるため、経済性も考慮してＦｅ：０．２％以下に定めた。
【００１４】
Ｚｒ、Ｍｎ：
Ｚｒ、Ｍｎは、溶体化処理時の結晶粒の成長を抑制するために添加する元素であるが、添加し過ぎると成形性が著しく低下する。したがって、その含有量はＺｒ：０．０１〜０．１５％、Ｍｎ：０．０１〜０．１５％が好ましい。
【００１５】
Ｔｉ、Ｂ：
Ｔｉ、Ｂは、鋳造性を向上し、インゴットの鋳塊割れを防止するに役立つ成分であるが、それらの含有量は、それぞれＴｉ：０．００１〜０．０３％、Ｂ：０．０００１〜０．０１％であることが好ましい。
【００１６】
つぎに、この発明の製造工程の条件について説明する。この発明において、通常の条件で溶解、鋳造してＡｌ合金鋳塊を製造し、通常の条件で均質化処理したのち通常の条件で熱間圧延することにより熱延板を製造するものであるから、熱延板を製造するまでの条件の説明は省略する。したがって、この熱延板を冷間圧延→中間溶体化処理→中間時効処理→冷間圧延→最終溶体化処理の工程で処理するまでの限定条件ついて説明する。
【００１７】
冷間圧延条件：
熱延板は冷間圧延されるが、中間溶体化処理前の冷間圧延および最終溶体化処理前の冷間圧延の圧延率の下限を設けたのは、冷間圧延率が下限より低いと溶体化処理後の結晶粒が大きくなりやすく、さらに粒径のバラツキが生じやすいためである。中間溶体化処理後の結晶粒がばらつくと、次の中間溶体化処理または最終溶体化処理後の結晶粒も大きくなりやすく、バラツキが生じやすいからである。したがって、中間溶体化処理前の冷間圧延率は２０％以上とすることが必要であり、また最終溶体化処理後の結晶粒は最終製品の結晶粒となるので特に重要であり、最終溶体化処理前の冷間圧延率は５０％以上とすることが必要である。いずれにしても冷間圧延率が高いほど次に続く溶体化処理後の結晶粒は小さくなるので、いずれの冷間圧延率も６０％以上あることが好ましい。しかしながら冷間圧延率が９０％以上になると効果は飽和する傾向がある。
【００１８】
中間溶体化処理
中間溶体化処理を行うのは、熱間圧延後に比較的粗大な金属間化合物として存在する主溶質を溶体化するためである。この時の加熱速度を２０℃／ｓｅｃ以上に規定するのは、中間溶体化処理後の結晶粒が加熱速度が遅いほど大きくなるためである。また、中間溶体化処理は４７０℃以上に加熱する必要があり、通常は連続焼鈍炉で行うが、６００℃を越えて加熱すると破断などの問題が生じやすくなるので加熱保持温度を４７０〜６００℃の温度範囲内に定めた。その保持時間は５秒以上保持することが必要であるが、５分を越えると中間溶体化処理後の結晶粒が粗大となるので好ましくない。さらに４７０℃から２５０℃以下までの冷却速度を３０℃／ｓｅｃ未満では、続く中間時効処理で十分な析出硬化が生じない。したがって、その時の冷却速度は３０℃／ｓｅｃ以上に定めた。
【００１９】
中間時効処理
中間時効処理は、冷間圧延し、中間溶体化処理した後の結晶粒を微細にする効果があり、保持温度をＴ（℃）、保持時間をｔ（ｈｒ）とすると、
２５０≧Ｔ≧０、
−７５ｌｏｇ10ｔ＋７５０≧Ｔ≧−７５ｌｏｇ10ｔ＋１００
１０００≧ｔ、
を満足する条件で処理されるが、この処理条件は通常の時効処理条件を含む一層広い範囲の条件である。
【００２０】
最終溶体化処理
最終溶体化処理の条件は、前記中間溶体化処理の条件とほぼ同じであるが、最終製品の組織を直接的に決定するので、中間溶体化処理の場合と比べ、溶体化処理時間の上限と２５０℃以下での冷却速度がさらに厳しく制限される。すなわち最終溶体化処理時間が長いほど主溶質を溶体化が促進されるが結晶粒が粗大になるので４７０〜６００℃に保持する時間は５〜６０秒の範囲内とするのが好ましい。また、４７０℃から２５０℃までを冷却速度：３０℃／ｓｅｃ以上で冷却した後、２５０℃から５０℃以下までを１℃／ｓｅｃ以下の冷却速度で冷却すると、主溶質の析出が進み成形性が低下するので好ましくく、２５０℃から５０℃以下までの冷却速度を１℃／ｓｅｃ以上とするが、その上限は５０℃／ｓｅｃ以下とすることが好ましい。
【００２１】
【実施例】
実施例１
重量％で、Ｓｉ：０．８８％、Ｍｇ：０．７％、Ｃｕ：０．４２％、Ｚｒ：０．１１％、Ｍｎ：０．１１％、Ｂｅ：０．００２％、Ｔｉ：０．０．０１％、Ｂ：０．００２％、Ｆｅ：０．１１％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金鋳塊を半連続鋳造法により鋳造し、４８０℃で８時間の均質化処理後、５１０℃に加熱し、熱間圧延して厚さ：８ｍｍの熱延板を製造した。得られた熱延板を圧延率：６３％で冷間圧延して厚さ：３ｍｍの冷延板を製造し、この冷延板を常温より５６０℃に平均加熱速度：２０℃／ｓｅｃで加熱し、５６０℃に３０秒保持した後、平均冷却速度：４０℃／ｓｅｃで５０℃以下まで冷却することにより中間溶体化処理を施した。
【００２２】
かかる中間溶体化処理を施したのち、１５０℃に５時間保持の中間時効処理を施し、さらに圧延率：６７％の最終冷間圧延を施して厚さ：１ｍｍの冷延板を製造したのち、５６０℃に平均加熱速度：２０℃／ｓｅｃで加熱し、５６０℃に３０秒保持した後、平均冷却速度：４０℃／ｓｅｃで５０℃以下まで冷却することにより最終溶体化処理を施し、本発明製造法１を実施した。
【００２３】
実施例２
実施例１で得られた厚さ：８ｍｍの熱延板を圧延率：３８％で冷間圧延して厚さ：５ｍｍの冷延板を製造し、この冷延板を常温から５６０℃に平均加熱速度：２０℃／ｓｅｃで加熱し、５６０℃に３０秒保持した後、平均冷却速度：４０℃／ｓｅｃで５０℃以下まで冷却することにより第１回の中間溶体化処理を施した。
【００２４】
かかる第１回の中間溶体化処理を施したＡｌ合金板を１５０℃に５時間保持の条件の第１回中間時効処理を施したのち、さらに圧延率：４０％で冷間圧延して厚さ：３ｍｍの冷延板を製造し、この冷延板を常温から５６０℃に平均加熱速度：２０℃／ｓｅｃで加熱し、５６０℃に３０秒保持した後、平均冷却速度：４０℃／ｓｅｃで５０℃以下まで冷却することにより第２回の中間溶体化処理を施したのち、１５０℃に５時間保持の条件の第２回中間時効処理を施した。
【００２５】
かかる第２回中間時効処理を施したＡｌ合金板を、圧延率：６７％の最終冷間圧延を施し厚さ：１ｍｍの冷延板を製造し、この冷延板を５６０℃に平均加熱速度：２０℃／ｓｅｃで加熱し、５６０℃に１０秒保持した後、平均冷却速度：４０℃／ｓｅｃで２５０℃まで冷却し、さらに２５０℃から平均冷却速度：１０℃／ｓｅｃで常温まで冷却することにより最終溶体化処理を施し、本発明製造法２を実施した。
【００２６】
従来例１
実施例１で得られた厚さ：８ｍｍの熱延板を圧延率：８８％の最終冷間圧延を施して厚さ：１ｍｍの冷延板を製造したのち、５６０℃に平均加熱速度：２０℃／ｓｅｃで加熱し、５６０℃に３０秒保持した後、平均冷却速度：４０℃／ｓｅｃで５０℃以下まで冷却することにより最終溶体化処理を施すことにより従来製造法１を実施した。
【００２７】
少なくとも２回に分けて行う冷間圧延と冷間圧延の間に中間溶体化処理および中間時効処理を施した本発明製造法１〜２で得られたアルミニウム合金板および冷間圧延と冷間圧延の間に中間溶体化処理および中間時効処理を施すことのない従来製造法１で得られたアルミニウム合金板について、１７０℃で２０分保持の条件のベーキングを行った後、引張り試験を行い、耐力を測定して焼き付け硬化性を評価し、その結果を表１に示した。
【００２８】
さらに本発明製造法１〜２および従来製造法１で得られたアルミニウム合金板について、４０℃で１週間時効後、５％の引張り歪みを付加し、曲げ半径：０．５ｍｍで１８０°の曲げ加工し、曲げ加工部の外面を観察し、表面状態を５段階に相対評価して曲げ加工性を評価し、その結果を表１に示した。
なお、表面状態を５段階に相対評価は、曲げ加工部の外面の基準長さ：０．８ｍｍの表面粗さ（Ｒmax ）が、
２０μｍ以下の場合を評価５、
２０μｍを越え〜２５μｍ以下の場合を評価４、
２５μｍを越え〜３０μｍ以下の場合を評価３、
３０μｍを越え〜５０μｍ以下の場合を評価２、
５０μｍを越え（微細クラック発生）た場合を評価１、
とした。
【００２９】
【表１】
【発明の効果】
表１に示される結果から、冷間圧延を２回に分けて冷間圧延と冷間圧延の間に中間溶体化処理および中間時効処理を施した本発明製造法１および冷間圧延を３回に分けて冷間圧延と冷間圧延の間に中間溶体化処理および中間時効処理を施した本発明製造法２で得られたアルミニウム合金板は、冷間圧延と冷間圧延の間に中間溶体化処理および中間時効処理を施すことのない従来製造法１で得られたアルミニウム合金板に比べて、ベーキング後の耐力および曲げ加工性が優れているところから、焼き付け硬化性および成形性に優れていることが分かる。したがって、この発明の製造方法によると、従来よりも一層焼き付け硬化性および成形性に優れた６０００系のアルミニウム合金板を提供することができ、産業上すぐれた効果を奏するものである。
Claims (4)
- 重量％で、
Ｓｉ：０．２％以上、
Ｍｇ：０．３％以上で、
かつＳｉ＋０．７Ｍｇ：０．７〜１．５％の範囲内にあるＳｉおよびＭｇを含有し、さらに、
Ｃｕ：０．０５〜１％、
Ｚｒ：０．０１〜０．１５％、
Ｍｎ：０．０１〜０．１５％、
Ｂｅ：０．００１〜０．２％、
Ｔｉ：０．００１〜０．０３％、
Ｂ ：０．０００１〜０．０１％、
のうち、１種または２種以上を含有し、残りがＡｌおよびＦｅを０．２％以下に規制した不可避不純物からなるＡｌ合金鋳塊を均質化処理し、この均質化処理したＡｌ合金鋳塊を熱間圧延して熱延板を製造し、得られた熱延板を冷間圧延して冷延板を製造し、この冷延板を最終溶体化処理するアルミニウム合金板の製造方法において、
前記冷間圧延を少なくとも２回に分けて行い、前記少なくとも２回に分けて行う冷間圧延と冷間圧延の間に中間溶体化処理および中間時効処理を施すことを特徴とする成形性および焼き付け硬化性に優れたアルミニウム合金板の製造方法。 - 前記中間溶体化処理および最終溶体化処理は、４７０℃以上まで加熱速度：２０℃／ｓｅｃ以上で加熱し、４７０〜６００℃の温度範囲内に５秒以上保持したのち、４７０〜２５０℃までの冷却速度を３０℃／ｓｅｃ以上で２５０℃以下まで冷却する処理であり、
前記中間時効処理は、保持温度をＴ（℃）、保持時間をｔ（ｈｒ）とすると、
２５０≧Ｔ≧０、
−７５ｌｏｇ10ｔ＋７５０≧Ｔ≧−７５ｌｏｇ10ｔ＋１００
１０００≧ｔ、
からなる条件を満たす処理であることを特徴とする請求項１記載の成形性および焼き付け硬化性に優れたアルミニウム合金板の製造方法。 - 前記最終溶体化処理は、４７０℃以上まで加熱速度：２０℃／ｓｅｃ以上で加熱し、４７０〜６００℃の温度範囲内に５秒以上６０秒以下保持したのち、４７０〜２５０℃までの冷却速度を３０℃／ｓｅｃ以上で２５０℃まで冷却したのち、５０℃以下までを１℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却することを特徴とする請求項２記載の成形性および焼き付け硬化性に優れたアルミニウム合金板の製造方法。
- 前記中間溶体化処理前の冷間圧延の圧延率は２０％以上であり、かつ最終溶体化処理前の冷間圧延の圧延率は５０％以上であることを特徴とする請求項１、２、または３記載の成形性および焼き付け硬化性に優れたアルミニウム合金板の製造方法。
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