JPH0131977B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エツチング性の良好な圧延用Al合
金角形鋳塊の製造方法に係り、特にエツチング後
の表面性状に優れた、なかでも弗素樹脂のコーテ
イング性が良好な圧延用Al合金角型鋳塊の製造
方法に関するものである。

従来から、Al基合金材料、なかでもAl（アルミ
ニウム）−Mn（マンガン）系合金材料は、その軽
量性に加えて、その加工性の良好なこと等の特性
を有するところから、印刷板、キヤツプ、容器、
収容部材等の器物用として各種の用途に用いられ
ており、またそのような用途に応じて、その表面
に耐蝕性や電気絶縁性、また装飾、美観の向上、
更には非粘着性、耐摩潤滑性の付与等のために、
樹脂コート（プラスチツクライニング）が施され
ているのである。

ところで、このような用途に用いられるAl−
Mn系合金材料は、一般に直接冷却法（DC法）と
呼ばれる連続鋳造法によつて造塊され、次いで鋳
塊面削（５〜30mm程度／片面）された後圧延さ
れ、そして所定のエツチング、すなわち電解エツ
チング或いは化学エツチングが施されることとな
るが、そのような加工工程において鋳鬼の表層の
サブサーフエスバンドが面削面に現れ、これが筋
欠陥に影響を及ぼすことが認められており、ま
た、エツチングした時に均一な処理表面が得られ
ず、このため製品性質に悪影響をもたらしている
のである。けだし、弗素樹脂コーテイングを均一
に形成するには、高品質なエツチング表面が得ら
れ、且つ色調にむらのないこと、更にエツチング
された板面に冶金的ストリークのないこと、すな
わちペンシルライン程度の欠陥さえもないことが
必要とされているからである。加えて、弗素樹脂
コーテイング加工のように下地処理の良否、換言
すればエツチングの良否が最終表面処理性に及ぼ
す影響が大なる場合において、鋳塊表層組織の微
妙な差が筋欠陥、コーテイングむら等が影響し、
品質が不安定となり易いのである。

ここにおいて、本発明者等は、かかる事情に鑑
みて種々研究を重ねた結果、製造手法の工夫によ
つて、エツチング後の表面性状に優れたAl−Mn
系合金材料、特に弗素樹脂コート用Al−Mn系合
金材料が得られることを見い出し、本発明に到達
したものである。

すなわち、本発明の主要な目的とするところ
は、エツチング後の表面性状に優れたAl−Mn系
合金角形鋳塊の製造方法を提供することにある。

また、本発明の目的は、被エツチング面に筋ム
ラ、白筋等の冶金的ストリークが発生せず、且つ
エツチングが均一でむらなく行われ得るAl−Mn
系合金材料の製造法を提供することにある。

そして、本発明の他の目的は、弗素樹脂コート
の密着性が改善された弗素樹脂コート用Al−Mn
系合金材料を与える角形鋳塊の製造方法を提供す
ることにある。

そして、かかる目的を達成するために、本発明
にあつては、Al−Mn系合金溶湯を、矩形の直接
冷却鋳型内に供給せしめ、該鋳型内部を流通して
その底部から放出される冷却剤により直接冷却し
て凝固せしめることによつて、所定のAl−Mn系
合金角形鋳塊を連続的に形成せしめるにあたり、
供給される前記Al−Mn系合金溶湯と鋳型内壁の
該溶湯供給側部分との間に断熱シートを介在せし
めて、該合金溶湯と該鋳型内壁との直接の接触を
阻止すると共に、該断熱シートを、下式： 0.2≦Ｖ・H₁≦0.7 Ｖ＋0.2／Ｖ≦H₂≦4V＋0.7／Ｖ Ｌ−1.2T≦L₁≦Ｌ−0.6T 〔但し、Ｖ：鋳造速度（cm／秒）、 H₁：矩形の各辺中央部における鋳型底部から断
熱シート先端部までの、該断熱シートに被覆さ
れていない鋳型内壁面の高さ（cm）、 H₂：矩形のコーナー部における鋳型底部から断
熱シート先端部までの、該断熱シートにて被覆
されていない鋳型内壁面の高さ（cm）、 Ｌ：矩形の長辺の長さ（cm）、 Ｔ：矩形の短辺の長さ（cm）、 L₁：矩形の長辺の中央部からその両端に向かつ
て前記H₁の高さでそれぞれ略等距離延びる非
被覆部分の長さ（cm）。〕 を満足するように、矩形の鋳型の各辺の中央部分
がコーナー部に対して鋳造方向において凸となる
形状に形成して、該鋳型内壁からの前記Al−Mn
系合金溶湯の冷却を制御しつつ、鋳造を行うよう
にしたのである。

かくの如き本発明手法に従つて得られるAl−
Mn系角形鋳塊は、その全周にわたつて表面品質
が均一化されており、しかも、その表層部の鋳塊
組織が改善されて微細になり、似て美麗で平滑な
鋳肌を有する角形鋳塊が安定的に得られることと
なつたのである。ただし、鋳型における矩形の各
辺の中央部と端部（コーナー部）における断熱シ
ートの所定の形状により、本来、鋳型内壁に接触
する溶湯部分に形成される薄い一次凝固核を、矩
形の各辺における中央部とコーナー部において、
効果的に抑制せしめ、更には実質的に消失せしめ
るとともに、そのような断熱シートの存在によ
り、溶湯を鋳型底部から放出される冷却剤による
直接冷却作用を主として受けさせ、以て形成され
る鋳塊の表層の冷却速度を上昇せしめて、デンド
ライトセルサイズを均一化、且つ、微細化せしめ
得たからである。

加えて、かかる角形鋳塊の表層組織において
は、合金成分の固溶度が増大しており、それ故該
鋳塊から得られる圧延材にエツチングを施した場
合において、従来材に比べて深く、均一にエツチ
ングされ得るのであり、またそれ故、弗素樹脂コ
ートされた場合において、その外観は均一でしな
やかな面質を呈し、また、品質が安定し、筋欠陥
が減少するなど、その品質を著しく高め得ること
となつたのであり、その歩留りも大いに向上され
得たのである。

以下、図面を参照しつつ、本発明を更に詳細に
説明することとする。

まず、第１図は、通常の直接水冷角形鋳型を用
いたAl−Mn系合金の連続鋳造における鋳型内凝
固殻形状を模式的に示す、コーナー部を含む鋳型
の1/4断面斜視図である。かかる第１図において、
矩形の筒状鋳型１の内部には、冷却剤としての水
が流通せしめられる水室２が設けられており、そ
して、該鋳型１の底部側の開口部の周縁にスリツ
ト３が設けられ、該スリツト３から前記水室２内
の冷却水が放出されるようになつている。

一方、該鋳型１の矩形の鋳込孔４内に連続的に
供給される溶湯５は、鋳型１の内壁からの一次冷
却を受けて一次凝固殻６を形成し、更に、鋳型１
底部のスリツト３から放出される冷却水による直
接冷却（二次冷却）によつて二次凝固殻７を形成
して完全に凝固せしめられ、鋳型１下方に取り出
されるのである。

しかして、かかる角形鋳塊の形成に際して、鋳
型１の矩形のコーナー部ではスリツト３からの放
出冷却水による二次冷却が強く、それ故かかる直
接冷却による二次凝固殻７の長さがコーナー部で
は長く、矩形の直線部では短くなるのであり、逆
に鋳型内壁を通じて一次冷却による一次凝固殻６
はコーナー部で短く、直接部で長くなるようにな
るのである。

本発明は、このような鋳型１の異なる場所にお
ける冷却の差異に起因する凝固殻形成の相違をな
くし、均一化すると共に、望ましくない一次凝固
殻６の形成を抑制乃至は実質的に消失せしめる一
方、鋳塊表面層組織における合金成分の固溶度を
向上せしめる等の改善を図るために、供給される
Al−Mn系合金溶湯と鋳型内壁の該溶湯供給側部
分との間に断熱シートを、介在せしめて、該合金
溶湯と該鋳型内壁との直接の接触を阻止すると共
に、該断熱シートを、矩形の鋳型の各辺の中央部
分がコーナー部に対して製造方向において凸とな
る形状に形成して、該鋳型内壁からの前記Al−
Mn系合金溶湯の冷却を制御しつつ、鋳造を行う
ようにしたのであり、これによつて前述の如き優
れた効果を達成し得たのであるが、本発明におい
ては、更に第２図に示されるように、鋳型１内壁
の上部を被覆し、該内壁を通じての溶湯の冷却を
制御する断熱シート８の形状を、所定の範囲内に
維持することが必要とされ、これによつて、より
一層効果的にその目的を達成することが出来るの
である。

すなわち、鋳型１の矩形の長辺の長さをＬcm、
短辺の長さをＴcm、鋳造速度（鋳込速度）をＶ
cm／秒とすると、次式（）、（）： 0.2≦Ｖ・H₁≦0.7 −−（） Ｖ＋0.2／Ｖ≦H₂≦4V＋0.7／Ｖ−−（） 〔但し、H₁は矩形の各辺中央部における鋳型底
部から断熱シート先端部までの、該断熱シートに
て被覆されていない鋳型内壁面の高さ（cm）であ
り、H₂は矩形のコーナー部における鋳型底部か
ら断熱シート先端部までの、該断熱シートにて被
覆されていない鋳型内壁面の高さ（cm）である〕
を満足するように、下方（鋳造方向）に凸なる形
状と為すとともに、更に矩形の長辺の中央部から
その両端に向かつて前記H₁の高さでそれぞれ略
等距離延びる非被覆部分の長さ；L₁（cm）が、次
式（）： Ｌ−1.2T≦L₁≦Ｌ−0.6T ………（） を満足するように、該矩形の長辺の特定部位の先
端部を直線形状と為すことが必要である。

そして、これによつて、鋳塊の全周にわたつて
その鋳肌の均一な改善が達成され、美麗で平滑な
鋳肌を有する鋳塊が安定して得られるとともに、
表層部の鋳塊組織のより一層の改善、デンドライ
トセルサイズの微細化、均一化、更には合金成分
の固溶度の向上等がより効果的に達成され、以て
表面処理後の面質がより一層安定化され、表面欠
陥も低減し、歩留りがより一層向上され得るので
ある。

なお、かかる本発明において、鋳型１内壁を被
覆して該内壁面と溶湯５との直接の接触を阻止す
る断熱シート８は、通常、アルミナ繊維；グラス
フアイバー、カーボンフアイバー、アスベスト、
マリナイトプレート等の無機繊維等にて構成さ
れ、0.5〜10mm程度の厚さを有するものが用いら
れることとなる。また、前式において、Ｔ、Ｌ、
Ｖは目的とする鋳塊の形状や鋳造条件等によつて
適宜に決定されることとなるが、実用的には、一
般にＴとしては300〜700mm、Ｌとしては500〜
1600mm、Ｖとしては30〜100mm／min程度の値が
採用されるものである。

また、本発明において、前記L₁の端部からコ
ーナーまでの間の長さ；L₂においては、第２図
の如く該コーナー部のH₂の高さに至るまで直線
的に非被覆部分の高さが変化せしめられるよう
に、断熱シート８の先端部を傾斜部とすること
が、該断熱シート８の切断の容易性の点などから
望ましいが、湾曲した形状と為すことも可能であ
る。

さらに、前記矩形の短辺側においては、その中
央部におけるH₁の高さの非被覆部分；T₁は該中
央部から両端（コーナー部）に向かつて略等距離
延び、且つ該短辺（Ｔ）の略1/3の長さを有する
（T₁＝Ｔ／３）のように構成されることが望まし
く、更にまた該短辺部におけるH₁の端部からコ
ーナー部のH₂の高さに至る間（T₂）にあつても、
長辺のL₂部分の構成と同様に、コーナー部のH₂
の高さに至るまで直線的に断熱シート８の下端部
の高さが変化するようにすることが望ましいので
ある。尤も、このような短辺部の構成は、該短辺
の長さ；Ｔが500mm程度以上の場合において特に
有効であるが、場合により、H₁及びH₂が前記
（）式及び（）式を満足する限りにおいて、
下方に凸の湾曲した形状も採用することが可能で
ある。

そして、本発明にあつては、前記矩形の長辺に
おけるH₁の高さの非被覆部分の端部からコーナ
ー部に至る距離；L₂は、短辺の長さ；Ｔの略1/2
とされる（L₂＝Ｔ／２）ことが望ましいのであ
る。

尚、かかる本発明方法において用いられるAl
−Mn系合金溶湯は、AA記号における3000番号
の合金組成のものであつて、一般に３％程度まで
のMnを含むAl合金溶湯であり、また必要に応じ
てそのような合金組成に対して、約１％までの
Mg（マグネシウム）や、その他少量のCu（銅）、
Fe（鉄）、Zn（亜鉛）なども添加されることがあ
る。そして、このような組成の合金溶湯を用い
て、本発明に従つて得られた角形鋳塊は、通常の
工程に従つて加工され、それぞれの用途に用いら
れることとなるのであるが、その優れたエツチン
グ処理後の面質の故に、特にその上に弗素樹脂コ
ートが形成される場合において、前述の如き優れ
た効果を達成するのであり、またそのような優れ
た表面特性の故に表面処理後の面質を重要視する
他の用途、例えば、陽極酸化処理（エツチングの
範疇に属する）などにも適用することが可能であ
る。

以下に実施例を示し、本発明を更に具体的に明
らかにするが、本発明がそれら実施例の記載によ
つて何等の制約をも受けるものでないこと、言う
までもないところである。

実施例 １ 短辺（Ｔ）が500mm、長辺(L)が1080mmの矩形の
直接水冷鋳型を用いて、1.0％のMn、0.7％の
Mg、0.13％のCuを含み、残部がAlであるAl−
Mn系合金の角形鋳塊を、半連続鋳造法にて製造
した。鋳造は、鋳型内壁を断熱シートにて被覆し
ない従来法の場合と、本発明に従う形状の断熱シ
ートにて鋳型内壁上部を覆つた（第２図参照）場
合とに分けて行つた。尚、本発明に従つて用いら
れた断熱シートは、セラミツクフアイバから成る
３mm厚のものであり、H₁＝50mm、H₂＝70mm、L₁
＝580mm、L₂＝250mm、T₁＝T₂＝167mmとなるよう
に、下方に凸なる形状にて、換言すれば各辺の中
央部が鋳造方向に凸なる形状にて鋳型内壁上部を
被覆せしめ、所定領域の該内壁上部と供給される
合金溶湯との間の直接の接触を阻止した。また、
鋳造速度は55mm／分であつた。

かくして得られた従来法に従う角形鋳塊と本発
明法に従うそれとにおける鋳塊表層部の電気伝導
度を調べ、IACS値（％）として第３図に、また、
鋳塊表層部の冷却速度の変化を第４図にそれぞれ
示した。

第３図の結果から明らかなように、鋳塊表層部
の電気伝導度は、本発明に従つて得られた鋳塊の
方が１％程度低く（圧延材では２％程度低くな
る）、これは第４図に示される如く、本発明の場
合における方が表層部の冷却速度が増大するとこ
ろから、合金成分の固溶度が増加したためである
ものと考えられるのである。

また、第５図および第６図に、それぞれ、本発
明に従つて得られた鋳塊および従来法に従つて得
られた鋳塊を加工して得られた圧延材に対して、
通常のエツチング処理（60℃の温度の塩酸10％溶
液中で５分間処理）して得られたそれぞれの処理
表面の粗さの結果を示しているが、それ等の対比
から明らかなように、本発明に従う材料のエツチ
ング表面は第５図の如く比較的均一に、且つ深く
エツチングされているのが認められるのに対し
て、従来からの材料にあつては、第６図の如くエ
ツチングが不均一で、山部と谷部との差が著しい
処理表面を呈しているのである。このようなエツ
チング処理後の処理面の差異は、合金成分の表層
部における固溶度の差に起因するものである。

なお、本発明に従つて得られたAl−Mn系角型
鋳塊から所定の加工を施して得られた試験片につ
いて、苛性ソーダチエツク、アルマイトチエツク
によりその表面品質を評価した結果、何れも優れ
た表面特性を有することが認められ、またエツチ
ング後の通常の弗素樹脂コーテイングにおいても
コーテイングむらの全く認められない良好な表面
を与え、且つ筋欠陥も殆ど認められなかつた。事
実、実際の商品化ラインにおいてテストされた
4000枚の試験片中、筋欠陥による不良率は、0.5
％と極めて良好であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は矩形の直接水冷鋳型を用いた連続鋳造
における鋳型内凝固殻形成状態を模式的に示す、
コーナー部を含む1/4断面斜視図、第２図は本発
明における断熱シートによる鋳型内壁被覆状態を
説明するための断面斜視図であり、第３図及び第
４図はそれぞれ実施例１において得られた鋳塊の
表層部の電気伝導度を示すグラフ並びに冷却速度
変化を示すグラフであり、第５図及び第６図はそ
れぞれ本発明に従つて得られた鋳塊及び従来法に
従つて得られた鋳塊のエツチング後の表面粗さを
示す図である。 １：鋳型、２：水室、３：スリツト、４：鋳込
孔、５：溶湯、６：一次凝固殻、７：二次凝固
殻、８：断熱シート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Al−Mn系合金溶湯を、矩形の直接冷却鋳型
   内に供給せしめ、該鋳型内部を流通してその底部
   から放出される冷却剤により直接冷却して凝固せ
   しめることによつて、所定のAl−Mn系合金角形
   鋳塊を連続的に形成せしめるにあたり、 供給される前記Al−Mn系合金溶湯と鋳型内壁
   の該溶湯供給側部分との間に断熱シートを介在せ
   しめて、該合金溶湯と該鋳型内壁との直接の接触
   を阻止すると共に、該断熱シートを、下式： 0.2≦Ｖ・H₁≦0.7 Ｖ＋0.2／Ｖ≦H₂≦4V＋0.7／Ｖ Ｌ−1.2T≦L₁≦Ｌ−0.6T 〔但し、Ｖ：鋳造速度（cm／秒）、 H₁：矩形の各辺中央部における鋳型底部から断
   熱シート先端部までの、該断熱シートにて被覆
   されていない鋳型内壁面の高さ（cm）、 H₂：矩形のコーナー部における鋳型底部から断
   熱シート先端部までの、該断熱シートにて被覆
   されていない鋳型内壁面の高さ（cm）、 Ｌ：矩形の長辺の長さ（cm）、 Ｔ：矩形の短辺の長さ（cm）、 L₁：矩形の長辺の中央部からその両端に向かつ
   て前記H₁の高さでそれぞれ略等距離延びる非
   被覆部分の長さ（cm）。〕 を満足するように、矩形の鋳型の各辺の中央部分
   がコーナー部に対して鋳造方向において凸となる
   形状に形成して、該鋳型内壁からの前記Al−Mn
   系合金溶湯の冷却を制御しつつ、鋳造を行うよう
   にしたことを特徴とするエツチング性の良好な圧
   延用Al合金角形鋳塊の製造方法。 ２ 前記矩形の長辺におけるH₁の高さの非被覆
   部分の両端部から、それぞれ、コーナー部のH₂
   の高さに至るまで、直線的に非被覆部分の高さが
   変化せしめられている特許請求の範囲第１項記載
   の製造方法。 ３ 前記矩形の短辺の中央部におけるH₁の高さ
   の非被覆部分が、該短辺の中央部から両端に向か
   つて略等距離延び、且つ該短辺の略1/3の長さを
   有する特許請求の範囲第１項記載の製造方法。 ４ 前記矩形の短辺におけるH₁の高さの非被覆
   部分の両端部から、それぞれ、コーナー部のH₂
   の高さに至るまで、直線的に非被覆部分の高さが
   変化せしめられている特許請求の範囲第３項記載
   の製造方法。 ５ 前記矩形の長辺におけるH₁の高さの非被覆
   部分の端部からコーナー部に至る距離が、短辺の
   長さ；Ｔの略1/2である特許請求の範囲第１項乃
   至第４項のいずれかに記載の製造方法。