JP6836266B2 - Al-Mg-Si based aluminum alloy cast plate and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明はAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an Al-Mg-Si based aluminum alloy cast plate and a method for producing the same.
例えば、6000系アルミニウム合金に代表されるAl−Mg−Si系のアルミニウム合金は、優れた時効硬化能を有している。このため、プレス成形や曲げ加工時には低耐力化により成形性を確保するとともに、成形後の塗装焼付処理などの比較的低温での時効処理により時効硬化して強度(例えば耐力)を向上できるという利点を有している。また、6000系アルミニウム合金は、強度は2000系合金に及ばないものの、成形性および耐食性に優れている。 For example, Al-Mg-Si-based aluminum alloys represented by 6000-based aluminum alloys have excellent age hardening ability. For this reason, there is an advantage that formability can be ensured by lowering the yield strength during press molding and bending, and strength (for example, yield strength) can be improved by age hardening by aging treatment at a relatively low temperature such as coating baking treatment after molding. have. Further, although the strength of the 6000 series aluminum alloy is lower than that of the 2000 series alloy, it is excellent in moldability and corrosion resistance.
また、Al−Mg−Si系アルミニウム合金、とりわけ6000系アルミニウム合金は、Mg量などの合金量が多い他の5000系アルミニウム合金などと比べて、合金元素量が比較的少ない。よって、これらアルミニウム合金板のスクラップを、アルミニウム合金溶解材(溶解原料)として再利用する際に、元の合金板等と同様なAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳塊が得やすく、リサイクル性にも優れている。 Further, the Al-Mg-Si based aluminum alloy, particularly the 6000 series aluminum alloy, has a relatively small amount of alloying elements as compared with other 5000 series aluminum alloys having a large amount of alloy such as the amount of Mg. Therefore, when the scraps of these aluminum alloy plates are reused as an aluminum alloy melting material (melting raw material), it is easy to obtain an Al-Mg-Si based aluminum alloy ingot similar to the original alloy plate, etc., and it is recyclable. Is also excellent.
このため、例えば板材として用いることにより自動車の軽量化を図る等、多くの用途で注目されているアルミニウム合金である。低コストで比較的高い生産性でAl−Mg−Si系アルミニウム合金を得られることからロール鋳造法が、Al−Mg−Si系アルミニウム合金板を得るために用いられている。
例えば、特許文献1には、横型双ロール法を用いて、Al−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板を得る方法が開示されている。また、非特許文献1には、縦型双ロールキャスト法を用い、その条件を適正化することで、内部割れが抑制されたAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板を得る方法が開示されている。
For this reason, it is an aluminum alloy that is attracting attention in many applications, for example, by using it as a plate material to reduce the weight of automobiles. The roll casting method is used to obtain an Al-Mg-Si-based aluminum alloy plate because an Al-Mg-Si-based aluminum alloy can be obtained at low cost and with relatively high productivity.
For example, Patent Document 1 discloses a method of obtaining an Al—Mg—Si based aluminum alloy cast plate by using a horizontal double roll method. Further, Non-Patent Document 1 discloses a method of obtaining an Al—Mg—Si based aluminum alloy cast plate in which internal cracks are suppressed by using a vertical double roll casting method and optimizing the conditions. There is.
しかし、特許文献1および非特許文献1に示された方法を含む、従来の鋳造方法では、得られた、6000系合金等をはじめとするAl−Mg−Si系アルミニウム合金の鋳造板は、そのまま(鋳造後のまま)用いると曲げ加工時に表面にクラックが発生する場合があるという問題があった。
例えば、板厚が10mm以下の従来の6000系合金鋳造板では、JIS Z 224198:2006に準拠した180度曲げ加工試験を行った場合に表面にクラック(微小クラックも含む)を生じないようにするのは極めて困難であった。
However, in the conventional casting method including the methods shown in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, the obtained cast plate of Al—Mg—Si based aluminum alloy such as 6000 series alloy can be used as it is. If used (as it is after casting), there is a problem that cracks may occur on the surface during bending.
For example, in a conventional 6000 series alloy cast plate having a plate thickness of 10 mm or less, cracks (including minute cracks) are prevented from occurring on the surface when a 180-degree bending test according to JIS Z 224198: 2006 is performed. Was extremely difficult.
このため、従来のAl−Mg−Si系アルミニウム合金の鋳造板は、比較的加工条件の厳しい曲げ加工を適用することができず、十分な曲げ加工を行うことができるAl−Mg−Si系アルミニウム合金の鋳造板が求められていた。 For this reason, the conventional cast plate of Al-Mg-Si-based aluminum alloy cannot be subjected to bending work with relatively strict processing conditions, and Al-Mg-Si-based aluminum that can be sufficiently bent. A cast aluminum plate was sought.
本発明に係る実施形態は、このような課題の解決を目的とするものであり、十分な曲げ加工性を有し、曲げ加工時のクラック発生を抑制したAl−Mg−Si系アルミニウム合金の鋳造板およびその製造方法を提供することを目的とする。 An embodiment of the present invention is intended to solve such a problem, and is a casting of an Al—Mg—Si based aluminum alloy having sufficient bending workability and suppressing crack generation during bending processing. It is an object of the present invention to provide a plate and a method for producing the plate.
本発明の態様1は、対向する1組の回転するロールを用いて、それらの間に溶湯を供給し、凝固させる双ロールキャスト法により、Al−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板を製造する方法であって、
前記溶湯が、90質量%以上のAlと、0.2〜2.0質量%のSiと、0.2〜3.0質量%のMgとを含み、
前記ロールが銅または銅合金から成り
前記1組の回転するロールそれぞれの周速が20m/分以上、150m/分以下であり、
前記1組の回転するロールが、0.8kN/mm以上、2.0kN/mm以下で押圧されているAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板の製造方法である。
Aspect 1 of the present invention is a method for producing an Al—Mg—Si based aluminum alloy cast plate by a twin roll casting method in which a pair of rotating rolls facing each other is used to supply molten metal between them and solidify them. And
The molten metal contains 90% by mass or more of Al, 0.2 to 2.0% by mass of Si, and 0.2 to 3.0% by mass of Mg.
The roll is made of copper or a copper alloy, and the peripheral speed of each of the pair of rotating rolls is 20 m / min or more and 150 m / min or less.
This is a method for manufacturing an Al—Mg—Si based aluminum alloy cast plate in which the set of rotating rolls is pressed at 0.8 kN / mm or more and 2.0 kN / mm or less.
本発明の態様2は、前記溶湯が、Si:0.2〜2.0質量%およびMg:0.2〜3.0質量%を含み、
必要に応じて、Fe:1.0質量%以下(0質量%を含まず)、Mn:1.4質量%以下(0質量%を含まず)、Cr:0.35質量%以下(0質量%を含まず)、Zr:0.3質量%以下(0質量%を含まず)、V:0.3質量%以下(0質量%を含まず)、Ti:0.25質量%以下(0質量%を含まず)、Cu:1.2質量%以下(0質量%を含まず)、Ag:0.2質量%以下(0質量%を含まず)、Zn:1.0質量%以下(0質量%を含まず)、Sn:0.5質量%以下(0質量%を含まず)、Sc:1.0質量%以下(0質量%を含まず)、B;0.06質量%以下(0質量%を含まず)、Bi:1.5質量%以下(0質量%を含まず)およびPb:2.0質量%以下(0質量%を含まず)から成る群から選択される1種または2種以上を更に含有し、
残部がAlおよび不可避的不純物から成る態様1に記載のAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板の製造方法である。
In aspect 2 of the present invention, the molten metal contains Si: 0.2 to 2.0% by mass and Mg: 0.2 to 3.0% by mass.
If necessary, Fe: 1.0% by mass or less (excluding 0% by mass), Mn: 1.4% by mass or less (excluding 0% by mass), Cr: 0.35% by mass or less (0% by mass) % Is not included), Zr: 0.3% by mass or less (not including 0% by mass), V: 0.3% by mass or less (not including 0% by mass), Ti: 0.25% by mass or less (0) Cu: 1.2% by mass or less (excluding 0% by mass), Ag: 0.2% by mass or less (excluding 0% by mass), Zn: 1.0% by mass or less (excluding 0% by mass) 0% by mass or less), Sn: 0.5% by mass or less (not including 0% by mass), Sc: 1.0% by mass or less (not including 0% by mass), B; 0.06% by mass or less 1 selected from the group consisting of (not including 0% by mass), Bi: 1.5% by mass or less (not including 0% by mass) and Pb: 2.0% by mass or less (not including 0% by mass) 1 Further containing seeds or two or more
The method for producing an Al—Mg—Si based aluminum alloy cast plate according to the first aspect, wherein the balance is composed of Al and unavoidable impurities.
本発明の態様3は、前記溶湯が、6063合金、6061合金、6016合金、6022合金および6111合金より選択される1つの組成を満足する態様2に記載のAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板の製造方法である。 Aspect 3 of the present invention is the Al—Mg—Si based aluminum alloy cast plate according to Aspect 2, wherein the molten metal satisfies one composition selected from 6063 alloy, 6061 alloy, 6016 alloy, 6022 alloy and 6111 alloy. It is a manufacturing method of.
本発明の態様4は、Fe:1.0〜2.0質量%およびCu:1.0〜1.2質量%の少なくとも一方を含有し、それ以外の元素が6063合金、6061合金、6016合金、6022合金および6111合金より選択される1つの組成の規格を満足する態様1に記載のAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板の製造方法である。 Aspect 4 of the present invention contains at least one of Fe: 1.0 to 2.0% by mass and Cu: 1.0 to 1.2% by mass, and the other elements are 6063 alloy, 6061 alloy, and 6016 alloy. , 6022 alloy and 6111 alloy, which is the method for producing an Al—Mg—Si based aluminum alloy cast plate according to the first aspect, which satisfies one composition standard.
本発明の態様5は、Si:0.2〜2.0質量%およびMg:0.2〜3.0質量%を含み、
厚さが10mm以下であり、
JIS Z 2248 に準拠した180度曲げ試験後において、表面にクラックを有しないAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板である。
Aspect 5 of the present invention contains Si: 0.2 to 2.0% by mass and Mg: 0.2 to 3.0% by mass.
The thickness is 10 mm or less,
It is an Al-Mg-Si based aluminum alloy cast plate having no cracks on the surface after a 180 degree bending test conforming to JIS Z 2248.
本発明の態様6は、請求項5に記載のAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板を用いた自動車用ボディーシートである。 Aspect 6 of the present invention is an automobile body sheet using the Al—Mg—Si based aluminum alloy cast plate according to claim 5.
本発明により、十分な曲げ加工性を有し、曲げ加工時のクラック発生を抑制したAl−Mg−Si系アルミニウム合金の鋳造板およびその製造方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a cast plate of an Al—Mg—Si based aluminum alloy having sufficient bending workability and suppressing the occurrence of cracks during bending processing, and a method for producing the same.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語(例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語)を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分又は部材を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, terms indicating a specific direction or position (for example, "top", "bottom", "right", "left" and other terms including those terms) are used as necessary. , The use of these terms is to facilitate the understanding of the invention with reference to the drawings, and the meaning of these terms does not limit the technical scope of the invention. Further, the parts having the same reference numerals appearing in a plurality of drawings indicate the same parts or members.
1.Al−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板の製造方法
本発明者らは鋭意検討した結果、90質量%以上のAlと、0.2〜2.0質量%のSiと、0.2〜3.0質量%のMgとを含むAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板を製造するに際して、双ロールキャスト法を用いて、ロールの材質と、ロールの周速と、ロールに付与する押圧力を適正な範囲に制御して、Al−Mg−Si系アルミニウム合金を鋳造することで、曲げ加工を行った際に表面にクラック(微小クラックを含む)が発生するのを抑制できるAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板を得ることができることを見いだした。
1. 1. Method for manufacturing Al-Mg-Si based aluminum alloy cast plate As a result of diligent studies by the present inventors, 90% by mass or more of Al, 0.2 to 2.0% by mass of Si, and 0.2 to 3. When manufacturing an Al-Mg-Si based aluminum alloy cast plate containing 0% by mass of Mg, the material of the roll, the peripheral speed of the roll, and the pressing force applied to the roll are properly adjusted by using the twin roll casting method. Al-Mg-Si type that can suppress the generation of cracks (including minute cracks) on the surface when bending is performed by casting an Al-Mg-Si type aluminum alloy by controlling the range. We have found that we can obtain cast aluminum alloy plates.
以下に、まず、本発明の実施形態に係るAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板の製造方法に用いる鋳造装置について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る製造方法で用いる双ロールキャスター100を示す模式断面図およびメニスカス12aを示す模式部分拡大断面図である。
双ロールキャスター100は、ロール1Aとロール1Bから成る1組のロールとを有している。ロール1Aおよびロール1Bとは離間して配置され、それぞれ、矢印Aおよび矢印Bの方向に回転する。ロール1Aとロール1Bの間の隙間(鋳造キャビティー)に供給された溶湯10は、回転するロール1Aおよびロール1Bと接触して、冷却され、凝固が進行すると共に、この凝固した部分が下方に進み、さらに冷却されてAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板12が形成される。図1に示す実施形態では、凝固部(内部に未凝固の領域を含む場合を含む)がロール1Aおよび1Bと離間した後の冷却は空冷となっているが、これに限定されず、水冷等の他の冷却方法により冷却してよい。
First, the casting apparatus used in the method for manufacturing an Al—Mg—Si based aluminum alloy cast plate according to the embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a
The
凝固は、溶湯10がロール1Aまたは1Bとノズル3とが接する(離型剤を介して接する場合も含む)する部分の近傍でメニスカス12aを形成する。メニスカス12aがロール1Aまたは1Bに沿って下方に移動していく際に冷却が進み、凝固部(最終的に得られるAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板12の外側部分)が形成される。そして、この凝固部がロール1Aおよびロール1Bの回転により下方に進む過程で鋳造方向に垂直な断面内全体が凝固して、Al−Mg−Si系アルミニウム鋳造板12が形成される。
In the solidification, the
ノズル3を用いて、その内部に溶湯10の液面(湯面)10aを形成した状態でノズル3を介して溶湯10をロール1Aとロール1Bとの間に供給することが好ましい。溶湯によりある程度の大きさの静水圧が生じ、メニスカス12aの形状の変動を抑制でき、より安定した鋳造条件を得ることが可能となる。液面10aは好ましくは5mm、より好ましくは10mm、メニスカス12aの先端部(図1ではメニスカス12aの上端部)より上部に位置している。
なお、図1に示すメニスカス12aの形状はあくまで例示であり、溶湯の液面の高さ等の鋳造条件によりメニスカス12aは異なった形状を有する場合がある。また、溶湯の液面の高さ等の鋳造条件の変動により、メニスカス12aの形状は周期的または非周期的に変動する場合がある。
ノズル3は耐火物により作られてよい。
溶湯10を双ロールキャスター100に供給する際。溶湯10は好ましくは液相線温度より10℃〜50℃高い温度となっている。これにより、より安定した鋳造を行うことができる。
It is preferable to supply the
The shape of the
The nozzle 3 may be made of refractory material.
When supplying the
図1に示す双ロールキャスター(双ロール式鋳造装置)100は、縦型の鋳造装置である。すなわち、ロール1Aとロール1Bとは、水平方向に並んで配置されており、ロール1Aとロール1Bの間に、通常は上部から溶湯10を供給している。縦型の鋳造装置は容易にロール間に溶湯を注湯できること、および鋳造速度の高速化が容易であることから好ましい。
しかし、これに限定されるものではなく、例えば、2つのロールが垂直方向に並んで配置され、ロール間に水平方向から注湯する横型のロールキャスターを用いてよい。2つのロールが水平でもなく垂直でもない角度をもった方向に配置されている傾斜型の鋳造機を用いてもよい。
The twin roll caster (double roll casting apparatus) 100 shown in FIG. 1 is a vertical casting apparatus. That is, the
However, the present invention is not limited to this, and for example, a horizontal roll caster in which two rolls are arranged side by side in the vertical direction and hot water is poured from the horizontal direction between the rolls may be used. An inclined casting machine may be used in which the two rolls are arranged at an angle that is neither horizontal nor vertical.
また、図1に示す双ロールキャスター(双ロール式鋳造装置)100では、ロール1Aとロール1Bの直径が同じとなっている。これにより、比較的容易に2つのロールの周速を同じにすることができる。しかし、これに限定されるものではなく、一方のロールの直径を他方のロールの直径よりも大きくしてよい。
次に本発明の実施形態に係るAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板の鋳造条件の詳細を説明する。
Further, in the double roll caster (double roll type casting apparatus) 100 shown in FIG. 1, the diameters of the
Next, the details of the casting conditions of the Al—Mg—Si based aluminum alloy cast plate according to the embodiment of the present invention will be described.
(1)ロール素材
ロール1Aおよびロール1Bは、銅または銅合金から成る。これにより、溶湯10とロール1Aまたはロール1Bとの間の高い熱伝達特性を得ることができ、十分に早い冷却速度で溶湯10を凝固させることができ、得られるAl−Mg−Si系アルミニウム鋳造板12の曲げ加工後の表面にクラックが生ずるのを抑制できる。
ここで、銅合金とは、質量比で銅を50%以上含む合金を意味する。好ましくは、銅を質量比で90%以上、より好ましくは銅を質量比で98%以上含む。これにより、より確実に十分な熱伝達特性を得ることができる。このような好ましい銅合金として、Cu≧98質量%、Cr:0.05〜1.5質量%およびZr:0.03〜0.8質量%を含有し、残部が不可避不純物である、CCM−A合金およびCCM−B合金を例示できる。
(1)
Here, the copper alloy means an alloy containing 50% or more of copper in terms of mass ratio. Preferably, copper is contained in an amount of 90% or more by mass ratio, and more preferably copper is contained in an amount of 98% or more by mass ratio. Thereby, sufficient heat transfer characteristics can be obtained more reliably. As such a preferable copper alloy, CCM- which contains Cu ≧ 98% by mass, Cr: 0.05 to 1.5% by mass and Zr: 0.03 to 0.8% by mass, and the balance is an unavoidable impurity. Examples thereof include A alloy and CCM-B alloy.
なお、本明細書において「ロールが銅または銅合金から成る」とは、ロール表面の溶湯10と接触する部分が銅または銅合金により形成されていることを意味するものであり、溶湯と接触しない部分(内部)を銅または銅合金以外の材料で形成しているロールおよび内部に中空部を有するロールを含む概念である。
In the present specification, "the roll is made of copper or a copper alloy" means that the portion of the roll surface in contact with the
(2)ロール周速
上述のようにロール1Aおよびロール1Bは、それぞれ、矢印Aおよび矢印Bの方向に回転する。そして、ロール1Aおよびロール1Bの周速は、20m/分以上、150m/分以下である。好ましくは、ロール1Aおよびロール1Bの周速は同じである。
曲げ加工後の表面クラックの発生を避けるために通常、ロール周速を例えば10m/分のように遅くする場合がある。しかし、本発明者は上述のようにロールの材質を銅または銅合金とし、さらに以下に詳述するように1組のロールである双ロール(ロール1Aおよび1B)を0.8kN/mm以上、2.0kN/mm以下で押圧するとともに、ロール周速を20m/分以上とすることで、鋳造時の凝固層の厚さが安定し、ロールへの負荷変動が減少し、これにより曲げ加工時の表面クラックの発生を抑制できることを見いだしたのである。このように、20m/分以上のロール周速で鋳造できるということは、高速双ロールキャスティングが可能であることを意味し、高い生産性を実現できる。
(2) Roll peripheral speed As described above, the
In order to avoid the occurrence of surface cracks after bending, the peripheral peripheral speed of the roll is usually reduced to, for example, 10 m / min. However, as described above, the present inventor uses copper or a copper alloy as the material of the roll, and as described in detail below, a pair of rolls (rolls 1A and 1B) is used at 0.8 kN / mm or more. By pressing at 2.0 kN / mm or less and setting the roll peripheral speed to 20 m / min or more, the thickness of the solidified layer during casting is stabilized and the load fluctuation on the roll is reduced, which results in bending. It was found that the occurrence of surface cracks could be suppressed. As described above, the fact that casting can be performed at a roll peripheral speed of 20 m / min or more means that high-speed double roll casting is possible, and high productivity can be realized.
一方、ロール周速が150m/分を超えると、溶湯ヘッド圧により、溶湯とロールの接触状態を均一に保つことが困難になる。このためさらに溶湯ヘッド圧を高めるには、ノズルの壁面高さを高くするか、又は、ガス圧をかける等の対応が必要であり、製造装置が大がかりかつ複雑になるため実用的でない。 On the other hand, when the peripheral speed of the roll exceeds 150 m / min, it becomes difficult to keep the contact state between the molten metal and the roll uniform due to the molten metal head pressure. Therefore, in order to further increase the molten metal head pressure, it is necessary to increase the wall height of the nozzle or apply gas pressure, which is not practical because the manufacturing apparatus becomes large and complicated.
(3)ロールの押圧
ロール1Aとロール1Bから成る1組のロール(双ロール)は、図1に矢印Pで示すように、押圧されている。より詳細には、1組のロールは互いの間隔が狭くなる方向に押圧されている。押圧力は0.8kN/mm以上、2.0kN/mm以下である。押圧力はロールに付与された荷重をロールの長さ(幅、図1の紙面に垂直な方向の長さ)で割ることにより求まる。
押圧力を0.8kN/mm以上とすることで、ロール周速を20m/分以上で凝固部の形状が安定し、得られるAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板に曲げ加工を行った際に表面にクラックが生ずるのを抑制できる。
(3) Roll Pressing A set of rolls (double rolls) composed of
By setting the pressing force to 0.8 kN / mm or more, the shape of the solidified portion is stabilized at a roll peripheral speed of 20 m / min or more, and when the obtained Al-Mg-Si based aluminum alloy cast plate is bent. It is possible to suppress the occurrence of cracks on the surface.
一方、押圧力が2.0kN/mmを超えると、鋳造中にロール表面が短時間で粗れてしまい、得られたAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板の表面に凹凸が転写され、転写された凹凸により、曲げ加工時に表面クラックを生じてしまう。例えば、ロール周速60m/分で6022合金板を鋳造した後のロール表面を比較すると押圧力が2.0kN/mmの場合、ロール表面にほとんど荒れがないのに対して、押圧力が2.5kN/mmの場合、短時間でロール表面が荒れて凹凸を生じることを確認している。 On the other hand, if the pressing force exceeds 2.0 kN / mm, the roll surface becomes rough in a short time during casting, and unevenness is transferred to the surface of the obtained Al-Mg-Si based aluminum alloy casting plate, which is transferred. Due to the unevenness, surface cracks occur during bending. For example, when comparing the roll surfaces after casting a 6022 alloy plate at a roll peripheral speed of 60 m / min, when the pressing force is 2.0 kN / mm, the roll surface is hardly roughened, whereas the pressing force is 2. In the case of 5 kN / mm, it has been confirmed that the roll surface becomes rough and uneven in a short time.
なお、ロールの押圧は、例えば、ばねまたはダンパー等の既知の装置を用いて行ってよい。なお、図1ではロール1Aとロール1Bの両方に押圧力Pを付与しているが、これに限定されず、例えばロール1Aとロール1Bのどちらか一方の回転軸を図1の水平方向には動かないように固定し、ロール1Aとロール1Bの他方にのみ押圧力Pを付与してもよい。
The roll may be pressed by using a known device such as a spring or a damper. Although the pressing force P is applied to both the
(4)合金組成
本発明の実施形態に係るAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板は、90質量%以上のAlと、0.2〜2.0質量%のSiと、0.2〜3.0質量%のMgとを含み、好ましくは95質量%以上のAlと、0.2〜2.0質量%のSiと、0.2〜2.0質量%のMgとを含む。
好ましい1つの実施形態においては、残部は不可避的不純物である。
別の好ましい実施形態では、不可避不純物に加えて、任意の1以上の元素であって、鋳造性を阻害しない元素を含んでよい。すなわち、「(1)ロール素材」、「(2)ロール周速」および「(3)ロールの押圧」に規定される条件を満足する鋳造条件において鋳造した鋳造材を曲げ加工した際に表面にクラックを生じることなくAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板を得ることができる限り、残部は不可避不純物以外に任意の1以上の元素を含んでよい。
(4) Alloy Composition The Al-Mg-Si based aluminum alloy cast plate according to the embodiment of the present invention contains 90% by mass or more of Al, 0.2 to 2.0% by mass of Si, and 0.2 to 3%. It contains 0.0% by mass of Mg, preferably 95% by mass or more of Al, 0.2 to 2.0% by mass of Si, and 0.2 to 2.0% by mass of Mg.
In one preferred embodiment, the balance is an unavoidable impurity.
In another preferred embodiment, in addition to the unavoidable impurities, any one or more elements that do not impair castability may be included. That is, when the cast material cast under the casting conditions satisfying the conditions specified in "(1) roll material", "(2) roll peripheral speed" and "(3) roll pressing" is bent, the surface is exposed. As long as an Al—Mg—Si based aluminum alloy cast plate can be obtained without causing cracks, the balance may contain any one or more elements other than unavoidable impurities.
このような合金組成を満足するアルミニウム合金であり、かつ広く用いられている合金として、JIS規格および米国のAA規格で規定されている6000系合金がある。
6000系合金は、日本工業規格JIS H 4000:2014に組成が規定されている6101合金、6061合金おおび6082合金と、JIS H 4040:2015に組成が規定されている6005A合金、6005C合金、6060合金、6262合金、6063合金および6181合金と、JIS H 4080:2015に組成が規定されている6463合金とを含む。また、JIS規格だけでなく、例えばAA規格の6016合金、6022合金および6111合金も6000系合金に含まれる。
As an aluminum alloy that satisfies such an alloy composition and is widely used, there is a 6000 series alloy defined by JIS standard and AA standard in the United States.
The 6000 series alloys are 6101 alloys and 6061 alloys and 6082 alloys whose compositions are specified in Japanese Industrial Standards JIS H 4000: 2014, and 6005A alloys, 6005C alloys and 6060 alloys whose compositions are specified in JIS H 4040: 2015. Includes alloys, 6262 alloys, 6063 alloys and 6181 alloys and 6464 alloys whose composition is specified in JIS H 4080: 2015. In addition to JIS standards, for example, AA standard 6016 alloys, 6022 alloys and 6111 alloys are also included in the 6000 series alloys.
また6000系合金全体を規定する組成範囲については、いくつかの定義があるが、本明細書においては、6000系合金の組成範囲を以下のように規定する。
Si:0.2〜2.0質量%およびMg:0.2〜3.0質量%を含み、
必要に応じて以下から選択される1種または2種以上を含有することが許容され、
Fe:1.0質量%以下(0質量%を含まず)
Mn:1.4質量%以下(0質量%を含まず)
Cr:0.35質量%以下(0質量%を含まず)
Zr:0.3質量%以下(0質量%を含まず)
V:0.3質量%以下(0質量%を含まず)
Ti:0.25質量%以下(0質量%を含まず)
Cu:1.2質量%以下(0質量%を含まず)
Ag:0.2質量%以下(0質量%を含まず)
Zn:1.0質量%以下(0質量%を含まず)
Sn:0.5質量%以下(0質量%を含まず)
Sc:1.0質量%以下(0質量%を含まず)
B:0.06質量%以下(0質量%を含まず)
Bi:1.5質量%以下(0質量%を含まず)
Pb:2.0質量%以下(0質量%を含まず)
残部はAlおよび不可避的不純物から成る。
Further, there are some definitions for the composition range that defines the entire 6000 series alloy, but in this specification, the composition range of the 6000 series alloy is defined as follows.
Si: 0.2 to 2.0% by mass and Mg: 0.2 to 3.0% by mass,
It is permissible to contain one or more selected from the following as needed,
Fe: 1.0% by mass or less (not including 0% by mass)
Mn: 1.4% by mass or less (excluding 0% by mass)
Cr: 0.35% by mass or less (excluding 0% by mass)
Zr: 0.3% by mass or less (not including 0% by mass)
V: 0.3% by mass or less (excluding 0% by mass)
Ti: 0.25% by mass or less (not including 0% by mass)
Cu: 1.2% by mass or less (not including 0% by mass)
Ag: 0.2% by mass or less (not including 0% by mass)
Zn: 1.0% by mass or less (excluding 0% by mass)
Sn: 0.5% by mass or less (not including 0% by mass)
Sc: 1.0% by mass or less (excluding 0% by mass)
B: 0.06% by mass or less (not including 0% by mass)
Bi: 1.5% by mass or less (not including 0% by mass)
Pb: 2.0% by mass or less (excluding 0% by mass)
The rest consists of Al and unavoidable impurities.
6000系合金の中でも用途の広さ等を考慮すると、6063合金、6061合金、6016合金、6022合金および6111合金が好ましい。 Among the 6000 series alloys, 6063 alloys, 6061 alloys, 6016 alloys, 6022 alloys and 6111 alloys are preferable in consideration of the wide range of applications.
また、6063合金、6061合金、6016合金、6022合金および6111合金の改良合金として、Fe:1.0〜2.0質量%およびCu:1.0〜1.2質量%の少なくとも一方を含有し、それ以外の元素(すなわち、Feを1.0〜2.0質量%含有する場合はFe以外の元素、Cuを1.0〜1.2質量%含有する場合はCu以外の元素、Feを1.0〜2.0質量%含有し且つCuを1.0〜1.2質量%含有する場合は、FeとCu以外の元素)は6063合金、6061合金、6016合金、6022合金または6111合金の組成の規格を満足する合金も好ましい組成として挙げることができる。
Feを1.0〜2.0質量%含有することでロールキャスト後の延性を向上できる効果を有し、Cuを1.0〜1.2質量%含有することで強度を向上できる。
Further, as an improved alloy of 6063 alloy, 6061 alloy, 6016 alloy, 6022 alloy and 6111 alloy, at least one of Fe: 1.0 to 2.0% by mass and Cu: 1.0 to 1.2% by mass is contained. , Other elements (that is, elements other than Fe when the content of Fe is 1.0 to 2.0% by mass, elements other than Cu when the content of Cu is 1.0 to 1.2% by mass, Fe. When 1.0 to 2.0% by mass and 1.0 to 1.2% by mass of Cu are contained, elements other than Fe and Cu) are 6063 alloy, 6061 alloy, 6016 alloy, 6022 alloy or 6111 alloy. An alloy satisfying the above composition standard can also be mentioned as a preferable composition.
The content of Fe in an amount of 1.0 to 2.0% by mass has the effect of improving ductility after roll casting, and the content of Cu in an amount of 1.0 to 1.2% by mass can improve the strength.
なお、本発明の実施形態に係るAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板12が上述した組成を有することから、溶湯10は、上記の組成と実質的に同じ組成を有する。
Since the Al—Mg—Si based aluminum alloy cast
2.Al−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板
本発明の実施形態に係るAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板は、上述の「(4)合金組成」で規定した組成を有する。また、JIS Z 2248:2006に準拠した180度曲げ加工試験を行っても表面にクラック(微小クラックを含む)を生じない。
多くの用途がある板厚が10mm以下の従来の6000系合金板については、180度曲げ加工を行っても表面にクラックを生じない鋳造板(鋳造後、熱処理等を行わずに、すなわち鋳造ままの状態で曲げ試験を行っても表面にクラックが生じない鋳造板)を得ることができなかったが、本発明の実施形態に係るAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板は、板厚が10mm以下でJIS Z 2248:2006に準拠した180度曲げ試験を行っても表面にクラックを生じないという特徴を有している。
このような本発明の実施形態に係るAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板は、例えば自動車のボディーシート等の各種の部材に用いることができる。
とりわけ、6000系アルミニウム合金、特に6022のアルミニウム合金を、上述の双ロールキャスト法により薄板鋳造し、鋳造後圧延した6000系アルミニウム合金板は、自動車用のボディーシート(内板、外板、天井用)として好適に用いることができる。
2. 2. Al-Mg-Si-based aluminum alloy cast plate The Al-Mg-Si-based aluminum alloy cast plate according to the embodiment of the present invention has the composition specified in "(4) Alloy composition" described above. Further, even if a 180-degree bending test according to JIS Z 2248: 2006 is performed, no cracks (including minute cracks) are generated on the surface.
For conventional 6000 series alloy plates with a plate thickness of 10 mm or less, which have many uses, cast plates that do not crack on the surface even after being bent 180 degrees (after casting, without heat treatment, that is, as cast) However, the Al-Mg-Si-based aluminum alloy cast plate according to the embodiment of the present invention has a plate thickness of 10 mm. It has the feature that cracks do not occur on the surface even if the 180 degree bending test according to JIS Z 2248: 2006 is performed below.
Such an Al-Mg-Si based aluminum alloy cast plate according to the embodiment of the present invention can be used for various members such as a body sheet of an automobile.
In particular, the 6000 series aluminum alloy, especially the 6022 aluminum alloy, is cast into a thin plate by the above-mentioned twin roll casting method, and the 6000 series aluminum alloy plate rolled after casting is a body sheet for automobiles (inner plate, outer plate, ceiling). ) Can be suitably used.
・実施例1
1.サンプル作製
図1に概略を示すロールキャスター100を用いて、表1に示す成分を有する、Al−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板サンプルを作製した。
ロール1Aおよびロール1Bとして、直径300mm、幅50mmの銅合金CCM−Aから成るロールを用いた。ロール1Aとロール1Bのロール周速は同じにし、表2に示すように30m/分または90m/分とした。また、表2に示すようにロールに0.2kN/mm〜2.0kN/mmの押圧力Pを付与した。ロール1Bの回転軸は横方向に動かないように固定されており、押圧力Pはロール1Aにのみ付与した。
ロール1Aとロール1Bとの間隔は得られるサンプルの板厚tが3mmとなるように調整した。
・ Example 1
1. 1. Sample Preparation Using the
As the
The distance between the
高さが200mm、ロール幅方向の長さ50mmのノズルを用いた。液相線温度より10℃〜50℃高い温度の溶湯10をノズル3の内部に注湯した。ノズル3内の溶湯の液面10aがメニスカス12aの先端部より50mm以上になるように溶湯10を注湯した。
A nozzle having a height of 200 mm and a length of 50 mm in the roll width direction was used. The
これにより、それぞれのサンプルについて、幅50mm、厚さ3mmの鋳造材を得た。 As a result, a cast material having a width of 50 mm and a thickness of 3 mm was obtained for each sample.
2.曲げ試験および表面観察
得られたサンプルについて、JIS Z 2248:2006に準拠した180度曲げ試験を行った。図2は、曲げ試験装置200を示す模式断面図である。得られた鋳造材を切断して、長さ80mm、幅50mm、厚さ(t)3mmの1号試験片を得た。支え22と支え23の間の距離を30mmとした。押金具21の先端部の内側半径rを10mmとした。
そして、押金具21を矢印Fの方向に押込み170°まで曲げた後、内側半径rの2倍である20mmの厚さを有するはさみ物を挟んで試験片の両端を押し合って180°まで曲げた。
2. 2. Bending test and surface observation The obtained sample was subjected to a 180 degree bending test in accordance with JIS Z 2248: 2006. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the bending
Then, the
曲げ試験後の試験片について、曲げの際に外側であった表面部を肉眼で観察した。表面観察結果を表2に示す。明らかなクラックが認められたものを「×」とし、微小クラックに相当する光沢ムラまたは縦筋が認められたものを「△」、クラックが認められず、且つ、微小クラックも認められなかったものを「○」とし、「○」を合格とした。
図3は、表面観察結果の例を示す写真である。図3(a)は比較例4−1の表面観察結果であり、図3(b)は比較例4−2の表面観察結果であり、図3(c)は実施例4−3の表面観察結果である。
With respect to the test piece after the bending test, the surface portion on the outside at the time of bending was visually observed. The surface observation results are shown in Table 2. Those with clear cracks are marked with "x", those with uneven gloss or vertical streaks corresponding to microcracks are marked with "△", those with no cracks and no microcracks. Was set to "○", and "○" was set to pass.
FIG. 3 is a photograph showing an example of the surface observation result. FIG. 3 (a) is the surface observation result of Comparative Example 4-1, FIG. 3 (b) is the surface observation result of Comparative Example 4-2, and FIG. 3 (c) is the surface observation of Example 4-3. The result.
表2から分かるように、ロールの周速が20m/分以上、150m/分以下であり、ロールの押圧力が0.8kN/mm以上、2.0kN/mm以下である実施例サンプルは、何れも曲げ試験後の表面にクラックのない良好な結果を示していた。
一方、ロールの周速が20m/分以上、150m/分以下であること、およびロールの押圧力が0.8kN/mm以上、2.0kN/mm以下であることの少なくとも一方を満足しない比較例サンプルは何れも曲げ試験後の表面にクラックまたは微小クラックを有していた。
As can be seen from Table 2, any of the example samples in which the peripheral speed of the roll is 20 m / min or more and 150 m / min or less and the pressing force of the roll is 0.8 kN / mm or more and 2.0 kN / mm or less. Also showed good results with no cracks on the surface after the bending test.
On the other hand, a comparative example that does not satisfy at least one of the peripheral speed of the roll being 20 m / min or more and 150 m / min or less and the pressing force of the roll being 0.8 kN / mm or more and 2.0 kN / mm or less. All of the samples had cracks or microcracks on the surface after the bending test.
・実施例2
表2に記載の実施例1の6063合金、6061合金、6016合金、6022合金および6111合金に更にFeを0.2〜1.0質量%添加した合金、ならびに6022合金に更にCuを0.2〜1.0質量%添加した合金のサンプルを作製した。
それぞれの合金の組成は、添加したFeまたはCuの量だけ残部Alが減少した組成となっている。例えば、6063合金に0.2質量%Feを追加した合金(表中に「6063+0.2%Fe」と記載)サンプルでは、Feの含有量は0.40質量%であり、Feの増加分だけ残部のAlが減少し、その他の元素であるSi、Cu、Mn、Mg、Cr、ZnおよびTiは表2に記載の値と略同じである。
-Example 2
An alloy in which 0.2 to 1.0% by mass of Fe is further added to the 6063 alloy, 6061 alloy, 6016 alloy, 6022 alloy and 6111 alloy of Example 1 shown in Table 2, and 0.2 Cu is further added to the 6022 alloy. A sample of the alloy to which ~ 1.0% by mass was added was prepared.
The composition of each alloy is such that the balance Al is reduced by the amount of Fe or Cu added. For example, in an alloy sample in which 0.2% by mass Fe is added to the 6063 alloy (described as "6063 + 0.2% Fe" in the table), the Fe content is 0.40% by mass, and only the amount of increase in Fe. The remaining Al is reduced, and the other elements Si, Cu, Mn, Mg, Cr, Zn and Ti are substantially the same as the values shown in Table 2.
合金組成が異なる以外は、実施例1の「1.サンプル作製」に記載の方法で、実施例1と同じ、サイズ(長さ80mm、幅50mm、厚さ3mm)の鋳造材を得た。
そして、得られた鋳造材を用いて、実施例1の「2.曲げ試験および表面観察」に記載の方法で、曲げ試験および表面観察を行った。
表面観察結果を表3〜8に示す。
表3〜7は、それぞれ、6063合金、6061合金、6016合金、6022合金および6111合金に更にFeを0.2〜1.0質量%添加した合金サンプルの表面観察結果を示し、表8は、6022合金に更にCuを0.2〜1.0質量%添加した合金のサンプルの表面観察結果を示す。
A cast material having the same size (length 80 mm, width 50 mm, thickness 3 mm) as that of Example 1 was obtained by the method described in “1. Sample preparation” of Example 1 except that the alloy composition was different.
Then, using the obtained cast material, a bending test and a surface observation were carried out by the method described in "2. Bending test and surface observation" of Example 1.
The surface observation results are shown in Tables 3-8.
Tables 3 to 7 show the surface observation results of alloy samples in which 0.2 to 1.0% by mass of Fe was further added to 6063 alloy, 6061 alloy, 6016 alloy, 6022 alloy and 6111 alloy, respectively. The surface observation result of the sample of the alloy which added 0.2 to 1.0 mass% of Cu to the 6022 alloy is shown.
表3〜8から分かるように、ロールの周速が20m/分以上、150m/分以下であり、ロールの押圧力が0.8kN/mm以上、2.0kN/mm以下であるサンプル(実施例サンプル)は、何れも曲げ試験後の表面にクラックのない良好な結果を示していた。
一方、ロールの周速が20m/分以上、150m/分以下であること、およびロールの押圧力が0.8kN/mm以上、2.0kN/mm以下であることの少なくとも一方を満足しないサンプル(比較例サンプル)は何れも曲げ試験後の表面にクラックまたは微小クラックを有していた。
As can be seen from Tables 3 to 8, samples in which the peripheral speed of the roll is 20 m / min or more and 150 m / min or less and the pressing force of the roll is 0.8 kN / mm or more and 2.0 kN / mm or less (Example). All of the samples) showed good results with no cracks on the surface after the bending test.
On the other hand, a sample that does not satisfy at least one of the peripheral speed of the roll being 20 m / min or more and 150 m / min or less and the pressing force of the roll being 0.8 kN / mm or more and 2.0 kN / mm or less ( Comparative example samples) all had cracks or microcracks on the surface after the bending test.
1A、1B ロール
3 ノズル
10 溶湯
10a 溶湯液面
12 Al−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板
12a メニスカス
21 押金具
23 支持部
30 サンプル
100 双ロールキャスター
200 曲げ試験装置
1A, 1B roll 3
Claims (4)
前記溶湯が、90質量%以上のAlと、0.2〜2.0質量%のSiと、0.2〜3.0質量%のMgとを含み、
前記ロールが銅または銅合金から成り
前記1組の回転するロールそれぞれの周速が20m/分以上、150m/分以下であり、
前記1組の回転するロールが、0.8kN/mm以上、2.0kN/mm以下で押圧されているAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板の製造方法。 A method for producing an Al-Mg-Si based aluminum alloy cast plate by a twin roll casting method in which a molten metal is supplied between them and solidified by using a pair of rotating rolls facing each other.
The molten metal contains 90% by mass or more of Al, 0.2 to 2.0% by mass of Si, and 0.2 to 3.0% by mass of Mg.
The roll is made of copper or a copper alloy, and the peripheral speed of each of the pair of rotating rolls is 20 m / min or more and 150 m / min or less.
A method for producing an Al-Mg-Si based aluminum alloy cast plate in which the set of rotating rolls is pressed at 0.8 kN / mm or more and 2.0 kN / mm or less.
必要に応じて、Fe:1.0質量%以下(0質量%を含まず)、Mn:1.4質量%以下(0質量%を含まず)、Cr:0.35質量%以下(0質量%を含まず)、Zr:0.3質量%以下(0質量%を含まず)、V:0.3質量%以下(0質量%を含まず)、Ti:0.25質量%以下(0質量%を含まず)、Cu:1.2質量%以下(0質量%を含まず)、Ag:0.2質量%以下(0質量%を含まず)、Zn:1.0質量%以下(0質量%を含まず)、Sn:0.5質量%以下(0質量%を含まず)、Sc:1.0質量%以下(0質量%を含まず)、B:0.06質量%以下(0質量%を含まず)、Bi:1.5質量%以下(0質量%を含まず)およびPb:2.0質量%以下(0質量%を含まず)から成る群から選択される1種または2種以上を更に含有し、
残部がAlおよび不可避的不純物から成る請求項1に記載のAl−Mg−Si系アルミニウム合金鋳造板の製造方法。 The molten metal contains Si: 0.2 to 2.0% by mass and Mg: 0.2 to 3.0% by mass.
If necessary, Fe: 1.0% by mass or less (excluding 0% by mass), Mn: 1.4% by mass or less (excluding 0% by mass), Cr: 0.35% by mass or less (0% by mass) % Is not included), Zr: 0.3% by mass or less (not including 0% by mass), V: 0.3% by mass or less (not including 0% by mass), Ti: 0.25% by mass or less (0) Cu: 1.2% by mass or less (excluding 0% by mass), Ag: 0.2% by mass or less (excluding 0% by mass), Zn: 1.0% by mass or less (excluding 0% by mass) 0% by mass or less), Sn: 0.5% by mass or less (not including 0% by mass), Sc: 1.0% by mass or less (not including 0% by mass), B: 0.06% by mass or less 1 selected from the group consisting of (not including 0% by mass), Bi: 1.5% by mass or less (not including 0% by mass) and Pb: 2.0% by mass or less (not including 0% by mass) 1 Further containing seeds or two or more
The method for producing an Al—Mg—Si based aluminum alloy cast plate according to claim 1, wherein the balance is composed of Al and unavoidable impurities.
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