JP7336421B2 - アルミニウム合金圧延材およびその製造方法 - Google Patents
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Description
かつ、引張強さが100MPa以上180MPa以下、導電率が50%IACS以上であり、更に、リン酸:70体積%、硝酸:5体積%、残部水からなる化学研磨液にて、液温90℃、時間120秒の化学研磨処理後の反射率が65%以上であることを特徴とするアルミニウム合金圧延材。
かつ、引張強さが125MPa以上165MPa以下、導電率が52%IACS以上である前項[1]に記載のアルミニウム合金圧延材。
その鋳塊に実施される面削の前または後に、500℃以上580℃以下の温度で1時間以上20時間以下の時間にて均質化処理を実施し、480℃以上550℃以下の温度で0.5時間以上10時間保持後に熱間圧延を開始し、複数の圧下パスにより圧下率95%以上99.5%以下の熱間圧延を実施した後、少なくとも1回、圧下率55%以上98.5%以下の冷間圧延を実施してアルミニウム合金圧延材を得るようにしたことを特徴とするアルミニウム合金圧延材の製造方法。
Siは、再結晶温度を上昇させるとともに結晶粒の粗大化を抑制する。この作用を得るために、下限値以上の含有が必要である。一方、過度に含有すると、単体またはAl-Fe-Si 系の金属間化合物を形成し、化学研磨処理時に金属間化合物周辺が局部溶解して微細な凹凸を形成し易く、反射率が低下する。また、陽極酸化皮膜中に混入した金属間化合物が、皮膜の透明性を阻害する。従い、本発明では、Si含有量は0.02質量%以上0.08質量%以下(0.02質量%~0.08質量%と同様である、以下同じ)とする。Si含有量は0.025質量%以上0.06質量%以下であることが好ましく、更に0.03質量%以上0.05質量%以下であることが一層好ましい。
Feは、再結晶温度を上昇させるとともに結晶粒を微細化させ材料強度を向上させる。この作用を得るために、下限値以上の含有が必要となる。一方、過度に含有すると、Al-Fe系の金属間化合物が過剰に形成され、化学研磨処理時に金属間化合物周辺が局部溶解して微細な凹凸を形成し易く、反射率が低下する。また、陽極酸化皮膜中に混入した金属間化合物が、皮膜の透明性を阻害する。本発明では、Fe含有量は0.02質量%以上0.08質量%以下とする。Fe含有量は0.025質量%以上0.06質量%以下であることが好ましく、更に0.03質量%以上0.05質量%以下であることが一層好ましい。
Cuは、強度向上に有効な元素である。また、Al中に固溶し、Al材と各種金属間化合物との電位差が小さくなることで、化学研磨又の表面凹凸を均一にする効果を有する。この効果を得るために、下限値以上の含有が必要となる。一方、過度に含有すると、Al-Cu系の粗大な金属間化合物が析出し易くなり、深絞り加工で割れの起点となり易い。また、陽極酸化時に皮膜の色調が黄色化し易くなる。更に多量に含有すると耐食性が低下する。従ってCu含有量の範囲は0.06質量%以上0.15質量%以下とする。更に0.08質量%以上0.12質量%以下であることが好ましく、特に0.09質量%以上0.11質量%以下であることが一層好ましい。
Mnは再結晶粒の微細化のために一般的に添加される合金元素であるが、一方で、必要以上に添加するとAl-Fe-Mn系の金属間化合物を形成し、化学研磨処理時に金属間化合物周辺が局部溶解して微細な凹凸を形成し易く、反射率が低下する。また、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る。従って、Mnの含有量は0.0005質量%以上0.01質量%以下であることが好ましい。更に0.001質量%以上0.008質量%以下であることが好ましく、特に更に0.002質量%以上0.005質量%以下であることが一層好ましい。
MgはAl中に固溶することで強度向上に大きく寄与する元素である。但し、本発明では製品加工時の易加工性を確保するための最適値が存在する。一方、過度に含有すると、深絞りで割れを生じ、また、陽極酸化皮膜中に混入して、皮膜の透明性を阻害する傾向がある。以上の理由によりMgの含有量を0.42質量%以上0.75質量%以下の範囲とする。更に0.45質量%以上0.65質量%以下が望ましく、特に0.50質量%以上0.60質量%以下が一層好ましい。
Znは少量であればAl中に固溶するため化学研磨時の金属間化合物による局部溶解が発生せず、強度アップにも寄与する元素である。しかしながら含有量が多くなると合金材の耐食性を低下させる。更に含有量が多くなるとMgとの共存による微細析出物により化学研磨時の反射率を著しく低下させる。従ってZnの含有量は0.001質量%以上0.1質量%以下とする。更に0.002質量%以上0.05質量%以下であることが好ましく、特に更に0.05質量%以上0.01質量%以下であることが一層好ましい。
Tiは、合金をスラブ鋳造時の鋳塊組織を微細化し、熱間圧延時に粗大再結晶による筋模様の発生を防止すると共に、冷間圧延のパス間の前後に施される焼鈍時の結晶粒径を小さくして成形加工時の肌荒れを防止する効果がある。しかしながら、多量に含有すると、晶出物がサイズの大きい晶出物が多く生成するため、化学研磨時の反射率が低下する。従って、Ti含有量はTi:0.0005質量%以上0.04質量%以下とする。更に0.005質量%以上0.03質量%以下が好ましく、特に0.008質量%以上0.02質量%以下であることが一層好ましい。
Niは少量であれば強度向上に有効な元素である。また。陽極酸化時の色調変化がFeやCr程大きくない。しかしながら、多量に添加するとAl-Fe-Ni系の金属間化合物を形成し、化学研磨処理時に金属間化合物周辺が局部溶解して微細な凹凸を形成し易く、反射率が低下する。従って、Ni含有量は0.001質量%以上0.1質量%以下とする。更に0.002質量%以上0.05質量%以下であることが好ましく、更に0.01質量%以上0.03質量%以下であることが一層好ましい。
GaはAl中に固溶するため化学研磨時の金属間化合物による局部溶解が発生せず、強度アップにも寄与する元素である。但し、多量に含有すると結晶粒界や晶出物界面に偏析しやすいため、熱間圧延時、冷間圧延時に表面割れを発生させ加工性を低下させる。従って、Gaの含有量は0.001質量%以上0.1質量%以下とする。更に0.002質量%以上0.05質量%以下であることが好ましく、更に0.01質量%以上0.03質量%以下であることが一層好ましい。
Bは鋳塊の結晶組織を微細化する効果がある。しかしながら、多量に含有すると、硬質の晶出物が多く生成するため、化学研磨時の反射率が低下する。従って、B含有量は0.0005質量%以上0.04質量%以下とする。更に0.001質量%以上0.02質量%以下が好ましく、特に0.003質量%以上0.01質量%以下であることが一層好ましい。
Crは強度向上ならびに結晶粒の微細化に有効な元素として知られているが、一方で熱間圧延時の加工性を低下させる。また、金属間化合物として析出して化学研磨時の反射率が低下する。また、陽極酸化時に皮膜の色調が黒色化し易くなる。さらに過度に含有すると、粗大な金属間化合物により皮膜が白濁化する。従って不可避不純物としてのCrの含有量の範囲は0.01質量%以下とする。更に0.008質量%以下であることが好ましく、特に0.0005質量%以下であることが一層好ましい。
Vは粒界に偏析しやすく、V含有量が多くなると延性を低下させるため、少ないことが好ましい。従って、不可避不純物としてのV含有量は0.015質量%以下とする。更に0.01質量%以下が好ましく、特に0.005質量%以下であることが一層好ましい。
Zrは粒界に偏析しやすく、Zr含有量が多くなると延性を低下させるため、少ないことが好ましい。また、更に過度に含有するとAlとの微細な金属間化合物を形成し、化学研磨時の反射率が低下する。従って、不可避不純物としてのZr含有量は0.015質量%以下とする。更に0.01質量%以下が好ましく、特に0.005質量%以下であることが一層好ましい。
Caは多量に含有すると延性を低下させる。従って、不可避不純物としてのCa含有量は0.005質量%以下であることが好ましく、更に0.004質量%以下であることが好ましく、特に0.003質量%以下であることが一層好ましい。
Inは耐食性を著しく低下させるため少ないことが好ましい。不可避不純物としてのIn含有量は0.005質量%以下であることが好ましく、更に0.004質量%以下であることが好ましく、特に0.003質量%以下であることが一層好ましい。
Pb、Bi、Snはアルミニウム中の固溶限が極めて低く、粒界に析出しやすい。従って不可避不純物としての各元素の含有量として0.005質量%以下であることが好ましく、更に0.004質量%以下であることが一層好ましく、特に0.003質量%以下であることが一層好ましい。
引張強さ(σB)、耐力(σ0.2)および伸び(δ)は、JISZ2201に定めるJIS5号試験片にて、圧延方向に対し平行方向に採取した試料について常温、常法により測定した。そして100≦σB≦180MPaでかつ、δ≧10%のものを「○」とした。
得られた合金板の導電率を、国際的に採択された焼鈍標準軟銅(体積低効率1.7241×10-2μΩm)の導電率を100%IACSとしたときの相対値(%IACS)として求めた。
ここで、
・H45:45°耳(4点)の平均高さ、
・H0-90:0°、90°耳(4点)の平均高さ、
・{(H45+H0-90)/2}:全測定点(8点)の平均高さ、
である。耳率の測定回数は、n=3とし、3回の値の平均値としている。なお、本成形用途における耳率は18%以下を合格とし、円筒容器の形状に成形できずに破断したものは「×」とした。
反射率評価は、JISZ8741鏡面光沢度測定方法ならびに(参考)アルミニウム及びアルミニウム合金の陽極酸化皮膜の45度鏡面反射率の測定方法に定める方法に従って実施した。なお、円筒容器の形状に成形できずに破断したものについては化学研磨後、ならびに陽極酸化処理後の反射率測定を実施せず、「-」としている。
・落下高さ:100mm
・凹み測定装置:触針式表面形状測定器
・測定回数:n=5
[耐凹み性]
耐凹み性の評価は、鋼球を上記所定の高さから落下させ、周辺からの凹み量を測定し、最大値が100μm以下であるものを「○」、100μmを超えるものを「×」とした。なお、円筒容器の形状に成形できずに破断したものについては耐凹み性評価を実施せず、「-」としている。
Claims (10)
- Si:0.02質量%~0.08質量%、Fe:0.02質量%~0.08質量%、Cu:0.06質量%~0.15質量%、Mn:0.0005質量%~0.01質量%、Mg:0.42質量%~0.75質量%、Ni:0.001質量%~0.1質量%、Zn:0.001質量%~0.1質量%、Ti:0.0005質量%~0.04質量%、Ga:0.0002質量%~0.01質量%、B:0.0002質量%~0.01質量%を含有し、残部がAlと不可避不純物からなる化学組成を有し、
かつ、引張強さが100MPa以上180MPa以下、導電率が50%IACS以上であり、更に、リン酸:70体積%、硝酸:5体積%、残部水からなる化学研磨液にて、液温90℃、時間120秒の化学研磨処理後の反射率が65%以上であることを特徴とするアルミニウム合金圧延材。 - 前記化学組成におけるCu:0.08質量%~0.12質量%、Mn:0.001質量%~0.005質量%、Ni:0.002質量%~0.05質量%、Zn:0.002質量%~0.05質量%、Ti:0.005質量%~0.04質量%、Ga:0.002質量%~0.05質量%、B:0.001質量%~0.02質量%であり、
かつ、引張強さが125MPa以上165MPa以下、導電率が52%IACS以上である請求項1に記載のアルミニウム合金圧延材。 - 前記化学組成における不可避不純物中のCrが0.01質量%以下、Vが0.015質量%以下、Zrが0.015質量%以下、Caが0.005質量%以下、Pbが0.005質量%以下、Biが0.005質量%以下、Snが0.005質量%以下、Inが0.005質量%以下に規制されている請求項1または2に記載のアルミニウム合金圧延材。
- Si:0.02質量%~0.08質量%、Fe:0.02質量%~0.08質量%、Cu:0.06質量%~0.15質量%、Mn:0.0005質量%~0.01質量%、Mg:0.42質量%~0.75質量%、Ni:0.001質量%~0.1質量%、Zn:0.001質量%~0.1質量%、Ti:0.0005質量%~0.04質量%、Ga:0.0002質量%~0.01質量%、B:0.0002質量%~0.01質量%を含有し、残部がAlと不可避不純物からなる化学組成を有するアルミニウム合金鋳塊に対し、
その鋳塊に実施される面削の前または後に、500℃以上580℃以下の温度で1時間以上20時間以下の時間にて均質化処理を実施し、480℃以上550℃以下の温度で0.5時間以上10時間保持後に熱間圧延を開始し、複数の圧下パスにより圧下率95%以上99.5%以下の熱間圧延を実施した後、少なくとも1回、圧下率55%以上98.5%以下の冷間圧延を実施することによって、引張強さが100MPa以上180MPa以下、導電率が50%IACS以上であり、更に、リン酸:70体積%、硝酸:5体積%、残部水からなる化学研磨液にて、液温90℃、時間120秒の化学研磨処理後の反射率が65%以上であるアルミニウム合金圧延材を得るようにしたことを特徴とするアルミニウム合金圧延材の製造方法。 - 前記化学組成におけるCu:0.08質量%~0.12質量%、Mn:0.001質量%~0.005質量%、Ni:0.002質量%~0.05質量%、Zn:0.002質量%~0.05質量%、Ti:0.005質量%~0.04質量%、Ga:0.002質量%~0.05質量%、B:0.001質量%~0.02質量%である請求項4に記載のアルミニウム合金圧延材の製造方法。
- 前記化学組成における不可避不純物中のCrが0.01質量%以下、Vが0.015質量%以下、Zrが0.015質量%以下、Caが0.005質量%以下、Pbが0.005質量%以下、Biが0.005質量%以下、Snが0.005質量%以下、Inが0.005質量%以下に規制されている請求項4または5に記載のアルミニウム合金圧延材の製造方法。
- 冷間圧延におけるいずれかのパスの前後に少なくとも1回、220℃以上380℃以下、0.5時間以上12時間保持による焼鈍工程を実施するようにした請求項4~6のいずれか1項に記載のアルミニウム合金圧延材の製造方法。
- 冷間圧延を施した後に少なくとも1回、150℃以上300℃以下、0.5時間以上12時間以下保持による焼鈍工程を実施するようにした請求項4~7のいずれか1項に記載のアルミニウム合金圧延材の製造方法。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載のアルミニウム合金圧延材を成形加工後、リン酸:70体積%~80体積%、硝酸:5体積%~10体積%、硝酸銅:0.2質量%~0.8質量%、残部水からなる化学研磨液にて、液温:90~100℃、時間:60秒~180秒の化学研磨処理を実施し、水洗、乾燥後に4~10μmのアルマイト処理を施して、反射率60%以上とすることを特徴とする光輝性成形体の製造方法。
- 請求項4~8のいずれか1項に記載の製造方法によって得られたアルミニウム合金圧延材を成形加工後、リン酸:70体積%~80体積%、硝酸:5体積%~10体積%、硝酸銅:0.2質量%~0.8質量%、残部水からなる化学研磨液にて、液温:90~100℃、時間:60秒~180秒の化学研磨処理を実施し、水洗、乾燥後に4~10μmのアルマイト処理を施して、反射率60%以上とすることを特徴とする光輝性成形体の製造方法。
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