JPH02118049A - 成形加工用ｔ４処理アルミニウム合金圧延板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 このブで明は自動車用のボディシートや骨格材、エアク
リーナ、オイルタンク、あるいは家電製品の筐体例えば
ＶＴＲのシャーシなどの如く、高強度と優れた成形加工
性（特に曲げ性おＪ、び張出性）が要求される成形加工
品に使用されるアルミニウム合金斤）１板およびその製
造方法に関し、特に圧延後の熱処理のままで成形１１ｎ
　Ｉの用途に供されしかも室温１１．１効による材料特
性の変化がなくかつ耐応力腐食１切れｆＩ　（以下ＳＣ
Ｃ性と記Ｖ）が優れるとと６に成形＋＋ｎ　Ｉ時にり］
−ダースマークの発生のない高強度成形加工用アルミニ
ウム合金ｊ工延板Ｊ３よびその製造方法に関するもので
ある。

従来の技術 従来一般に自動車用ボディシート等の成形加工用の自動
車用板材としては冷延鋼板が多用されていたが、最近で
は自動車を軽量化してその燃費を改善するため、従来の
冷延鋼板に代えてアルミニウム合金圧延板を使用する要
望が強まっている。

このような用途に供されるアルミニウム合金圧延板とし
ては、従来はＡｔ’−ＭＱ系の５０５２合金Ｏ材や５１
８２合金Ｏ材、あるいはＡ＆−Ｃｕ系の２０３６合金Ｔ
合金　５１！ｌ！Ｅｌｌ！４４、さらにはＡｊ！−Ｍ（
Ｊ−Ｓｉ系の６００９合金Ｔ合金即材、６０１０合金Ｔ
ｌ！！理材等が適用されている。

しかしながら前述の５０５２合金Ｏ材や５１８２合金Ｏ
材は、自動車用ボディシート材等としては成形後の焼付
塗装後の強度が不充分であり、また耐ＳＣＣ性が劣るた
め高い応力が付与された状態で腐食環境下にさらされる
部位に用いることは安全上問題があり、さらに成形ｈ口
■時にリューダースマークが発生して外観不良が生じる
問題がある。また２０３６合金Ｔ合金理祠では成形性が
劣り、さらに６００９合金Ｔｌ！埋材で１よ強度が不充
分であり、また６０１０合金１４処３ｊ１！材では成形
性が劣る問題がある。

８らに、Ａ　ｌ　−ＣＩＪ系、Ａｆ−Ｍ（Ｊ−８ｉ系や
Δｌ−Ｍｇ−Ｚｎ−ＣＵ系の各合金は、室温時効による
４４科特竹の経時変化が大きく、製造後に時間が経過リ
−れは成形性が低下する欠点があり、成形時の在庫処理
、ロット処理が複雑となるという問題がある。

そこで本発明者等は、特開昭６２−２７５／１４号ｉＪ
３よび１、Ｙ願昭６３−５００２９号において、上述の
ような問題を解決づることか可能な、強度と成形加工性
に優れたＡＮ−Ｍｑ−Ｃｕ系Ｔ４処」１月おＪ：びその
製造方法について提案している。

γて明が解決しようとする課題 前述のような木ブて明石等の提案によるへ２Ｍｑ−Ｃｕ
系−１１９８理材は、従来の合金と比較して強［ηと成
形加工性にゆれ、しかもＨＢ後に４４料特性の変１しが
なく、また成形７１０工時にお（ブるリューダースマー
クの弁士を防止できるとともに、耐ＳＣＣ性も優れると
いう特徴を有しているが、複雑な形状の成形に耐えるた
めには、より一層の成形加工性の向上が望まれている。

この弁明は以上の事情を背印としてなされたもので、ゆ
れた成形加工性、特に優れた曲げ性と張出性を有すると
ともに、冷延鋼板なみの強度を有し、かつ耐ＳＣＣ性に
優れるとともに成形加工時におけるリューダースマーク
の弁士がなく、しかも室温時効による材料特性の経時変
化のない、成形加工用熱処理型アルミニウム合金圧延板
およびその製造方法を提供することを目的とするもので
ある。

課題を解決するための手段 請求項１の弁明ｔよ、強度および成形性、耐ＳＣＣ性に
優れかつ成形加工時におけるリューダースマークの発生
がなくまた室温時効による材料特性の経時変化のない成
形加工用熱処理型アルミニウム合金圧延板を提供するも
のであって、Ａ１Ｍｃｈ系合金に過半のＣＵを添加づ゛
るとともに、成形加工性に悪影響を与えるｌ”ｅ、５ｉ
と、その伯の不純物の吊を少量に規制し、かつＲ終板に
６ける結晶粒を＃２適値に現定“したものである。

具体的には、請求項１のサテ明の成形加工用アルミニウ
ム合金圧延板は、Ｍｇ１．５〜５．５％、Ｑｕｏ、１５
〜１．５％、Ｆ　ｅ　０．０５〜０．３０％、Ｓｉ０．
０５〜０．４０％を含有し、かつその他の不純物が合＾
Ｅで０．０５％以下に規制され、残部かへ２からなり、
結晶粒の平均が３０ＩＪＩｎ〜１５０珈の範囲内である
ことを特徴とするものである。

また請求項２の発明は、上述のようなアルミニウ合金圧
延板を製造する方法を（ｆ供するものである。

具体的には、請求項２の発明の成形加工用アルミニウム
合金圧延板の製造方法は、ＭＣＩ　　１．５〜５．５％
、ＣＬＪｏ、１５−１．５％、Ｆ　ｅ　０．０５〜０．
３０％、Ｓｉ０．０５〜０．４０％を含有し、かつその
他の不純物が合ｈ１で０．０５％以下に規制０れ、残部
が八１からなるＡｌ合金鋳塊をＭ造した後、その鋳塊に
４５０〜５８０″Ｃの範囲内の温度で均質化処理を施し
、さらに熱間１ノロＩｊ′３よび冷間圧延を行なってか
らＭ体止再結晶処理をｆＭ′１ｊ′にあたり、溶体化再
結晶処理直曲の冷間圧延率を３０％以上とし、かつ溶体
化再結晶処理を、加熱温度４５０〜５７０℃、昇温速度
５０°Ｃ／菌以上、保持晴間５分以下、冷Ｉり速度５０
℃／市以上にて行なうことを特徴とづるものである。

作　　　用 先ずこの弁明における合金成分限定理由について説明づ
る。

Ｍｇ： Ｍｑはこの弁明の系のアルミニウム合金において基本と
なる合金成分であって、強度および成形加工性とりわけ
伸びと張出性を向上させるに寄与する。Ｍｑが１．５％
未満では強度および成形加工性が不充分となって自動車
用ボディシート等として不適当となる。一方Ｍ（Ｊが５
．５％を越えれば伸びが低下するとともに圧延性が劣化
するから、Ｍｑは１，５〜５．５％の範囲内とした。

ＣＵ： ＣＬＪは強度、曲げ性を向上させ、かつ成形／ｊ［ｌ工
時におけるリューダースマークの弁士を防止するにｈ効
な元系である。またＭｇを３％以上含有するＡＩ２合金
で４ｊ耐ＳＣＣ性が低下するおそれがあるが、ＣＩＪを
添加することによって１Ｉｓｃ−ｃ性を飛躍的に改善す
る口とができる。さらに５０００番系合金では加工後に
焼付塗装処理を行なえば著しく軟化してしまうが、Ｃｕ
を添加すれば焼付処Ｊ、！！時の時効硬化のため、軟化
吊はわずかに抑えられる。

Ｑｕ吊が０．１５％以下ではこれらの効果が充分に得ら
れず、一方１．５％を越えてＣＬＩを添加すれば、強度
は向上するが成形加工性が劣化し、また溶体化処理後の
至渇時効で材料特性の経時変化が大きくなる。したがっ
てＱｕ吊は０．１５〜１．５％の範囲内に限定した。

１：ｅ： 「ｅは成形＃ｎ　Ｉ性、特に曲げ性および張出性を劣化
さヒる元系であるから、その含有量は極力少ないことが
好ましい。Ｆｅ吊が０．３０％を越えれは晶出物量が多
くなって成形加工性を害ダるから、０．３０％以下とダ
る必要がある。なおＦｅが０．０５％未満でも良好な性
能が得られるが、経済的にコスｊ・が嵩むから、Ｆｅは
０．０５〜０．３０％の範囲内とした。

Ｓ　Ｌ　： Ｓｌも晶出化合物量を増加させ、成形加工性を低下させ
る元系である。Ｓｌが０．４０％を越えれは成形加工性
が悪くなり、一方Ｓ１が０．０５％未満ては経済的では
なくなるから、Ｓｉは０．０５〜０．４０％の範囲内と
した。

その他の不純物： Ｆｅ、Ｓｉ以外の不純物も成形加工性および耐食性に悪
影響を与えるため、合計で最大０．０５％以下とした。

特にＭｎ、Ｑｒ、ｚｒ等のｉ！！移元木は強度向上に寄
与はするが、成形加工性特に曲げ性を損ない、またこれ
らの遷移元素は結晶粒を微細化する効果が強いため、結
晶粒径を３０珈以上に大きくすることが困難となる。

以上の各元素のほか、鋳塊に１３ける結晶粒微細化のた
めにＴｉ、または−「ｉおよびＢを添加しても良い。但
し初晶１１Ａｊ７３粒子の晶出を防止するためにはＴ１
は０，１５％以下とすることが望ましく、また１’ｉ８
２粒子の生成を防止するためにはＢは５００ｐｐｎ以下
とすることが望ましい。

さらに、Ｎ／ＮＪ／）；１．５％以以上法れるＡＮ含金
溶溶澗おいては、溶湯の酸化防止のために３ｅを添加υ
ることが従来から行なわれており、この発明においてし
溶湯酸化防止のためにＢｅを添加する場合を除外するも
のではない。Ｂｅの添加量は５０１）Ｉ）ｌ以上が一般
的であり、この程度の３ｅ添加吊であればこの弁明に、
１メいても他の性能を劣化させることはない。

さらにこの弁明のアルミニウム合金圧延板においては、
ＩＴｉ＋述のように各成分元素を規定するほか、特に最
終板の状態にｄ３ける結晶粒が平均で３０趨以上、１５
０ＩＩａ以下である必要がある。結晶粒は成形加工時に
６けるリューダースマークの弁士と強い相関関係があり
、結晶粒が小さければリューダースマークが化生し易い
。特に結晶粒が３０ＩＪＩＲ未満で（よりニーダースマ
ークが発生し易くなって成形品の外観をｋ］なう。一方
結晶粒が１５０趨を越えれば成形加工時において肌荒れ
が著しくなり、前記同様に成形品の外観を損なうととも
に、成形性も低下づる。なおここで結晶粒径は、ＡＳＴ
Ｍによる”Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ　Ｍｅｔｈｏｄ”　　（
切断法）により測定したものとし、また結晶粒の観察面
は板面（圧延面）に平行な面とする。

次にこの発明のアルミニウム合金圧延板の製造方法につ
いて説明する。

先ず前述のような成分組成の合金溶湯を鋳造づる。ここ
で鋳造方法としては、請求項１の発明のアルミニウム合
金圧延板を製造−する場合は、ＤＣ鋳造法（半連続鋳造
法）、連続鋳造法のいずれでも良いが、請求項２の発明
の場合は、均質化処理を行なう関係上、ＤＣ鋳造法を適
用する。

青られた／Ｍ合金鋳間転対して１よ、４５０〜５８０℃
の範囲内の温度で均質化９８ｙ１．を行なう。このよう
な均質イし！２ｙ！即を行なう口とによって、成形加工
性を向上させるとともに熱間加■性を向上させることが
できる。均質化処理の温度が４５０℃未満では上述の効
果が青うれす、一方５８０℃を越えれば共晶融解が生じ
るおそれがある。なお均質化処理の時間は１〜４８時間
が望ましい。１時間未満では上述の効果が充分に得られ
ず、一方４８時間を越える長時間の処理は経済的でない
。

均！１化処理後には、常法に従って熱間圧延を施し、さ
らに１回または２回以上の冷間圧延を行なって所要の板
厚とする。なおこの熱間圧延と冷間圧延との間、もしく
は冷間圧延と冷間圧延との間に中間焼鈍を行なってもＱ
い。

冷間Ｉｔ延延後は後述する溶体化再結晶処理を行なうが
、この溶体化再結晶処理直前の冷間圧延は、冷間圧延率
（斤■率）を３０％以上とＴる必要がある。溶体化再結
晶処理直前の冷間１１延率が３０％未満では、溶体化再
結晶処理後の再結晶粒か、１５０柳を越える粗大粒を含
む混粒となって、成形加工性が低下してしまう。

冷間几延後の溶体化再結晶処理は、次のような役割を右
する。

すなわら、第１には、４４籾を再結晶させ、好ましい成
形／ＩＩ　Ｉ性を与える。ここで、再結晶サイズは、成
形加工時に、１３ｃノるリューダースマークのサテ生を
防止すると同時に肌荒れを防止するため、適切な大さ゛
さ（３０珈以上１５０鴎以下）にコントロールづる。

また第２に（よ、Ａ　１−　Ｍ　ｇＣｕ相（Ｓ相）の溶
体化を図って、強度、成形加工性、耐ＳＣＣ性を向上さ
ゼる。

ここで、この５１明で対ψとしている系の合金では、本
来は再結晶粒を安定化さゼるに有効なＦＣｌＭｎ、Ｃｒ
、ｚｒ笠の遷移丸木の含有量を、成形加］］性向上のた
めに極力低く抑えているから、再結晶粒サイズをある範
囲に安定化させるためには、溶体化再結晶処理の条件を
この１１明で規定づる条件範囲内に厳格に抑えることが
必要である。η“なわら、′ｆ？記速度（加熱速度）を
５０℃／鴎以上とし、ｈ１１熱温度＜　ｆｆ１ＩＪ達温
度ンを４５０〜５７０℃とし、その範囲内の温度での保
持時間を５分以下（零を含む）とし、さらに冷加速度を
５０℃／１１ｆＩ以上とする必要がある。これらの溶体
化再結晶処理の条件限定理由は次の通りである。

先ず昇温速度に関しては、再結晶粒サイズを１５０／Ｊ
／ｎ以下で安定化させるためには、昇温速度は大ぎいこ
とが好ましい。５０°Ｃ／市未満の昇温速度では？ＩＱ
中にｌＩ！＋晶粒の食い合いが生じて１５０櫓を越える
粗大粒を含む混粒１１１１ｍ１ｉとなってしまい、また
全体に粗大粒が生じやすい。したがって胃温速度番よ５
０°Ｃ／市以上とする必要がある。

加熱温度に関しては、４５０℃未満で略よ再結晶粒が細
かくなって３０ｐｌｎ未満となり、リューダースマーク
がブて牛し易くなる。一方５７０°Ｃを越える温度では
再結晶粒の粒成長が生じて１５０珈を越える粗大粒とな
り、また局部融解も生じるおそれがある。

したがって加熱温度は４５０〜５７０″Ｃの範囲内と覆
る。

保持時間に関しては、この弁明で対象としている系の合
金は再結晶粒を安定化させる丸木が少ないどころから、
５分を越えれは再結晶粒の粗大化が生じてしまう。した
がって保持時間は５分以下とり−る必要がある。なお加
熱温度と保持時間は密接な関係があり、加熱温度が高い
ほど保持時間を短くすることか好ましい。

冷へ〇速度については、Ｓ相その他の第２相の析出を抑
えるため、５０”Ｃ／ｍｉｎ以上とづることが必要であ
る。なおこのような冷却速度を１ｑるための冷Ｗ方法と
しては強制空冷や水冷などがあるが、焼入歪を可及的に
少なくする観点から、強制空冷を適用ηることか望まし
い。

以上のような溶体化再結晶処理の冷ｌＯ後においては、
歪矯正を行なうのが通常であるが、この歪矯正のための
レベリング、ストレッチ、スキンバスなとは、製品板に
おける伸びの低■を防ぐために３％以−トとＪることが
ｔｐましい。

さらに、上記の歪矯正時の加工歪を除去してより優れた
成形加工性を１りるため、第１図、第２図において斜線
領域で示した範囲内の加熱速１１２・冷７．１７速度、
温度・保持時間で最終熱処理を行なっても、耐ＳＣＣ性
などの他の開時性が劣化づることはない。

以上のような条件、方法によって冑られたアルミニウム
合金圧延板は、５０５２合金Ｏ材や５１８２合金０材以
上の優れた成形加工性、特に優れた曲げ性と張用性を有
づるとともに、冷延鋼板なみの高強度を有し、かつ成形
加工時におけるリューダースマークの１１生もないとと
もに、耐ＳＣＣ性にも優れ、しかも室温ＦＪ、１効によ
る材料特性の経時変化もない。

実施例 （実施例１１ 第１表の合金番号１〜５に示づ成分組成の合金をｌ）Ｃ
ｗｉ３ａ法により断面寸法５００１１　ｘ　１２００４
１のスラブに鋳造し、その鋳塊に５３０’Ｃｘ　１０時
間の均質化処理を施した債、板厚４ｍｌまで熱間圧延し
、さらに板厚１１１１まで冷間圧延した。なお一部のも
のは、熱間圧延後、板厚１．２間まで冷間圧延した段階
で３５０℃×２時間の中間焼鈍を施し、さらに板！９１
を暁まで冷間圧延した（中間焼鈍後の冷間１．Ｅ延率２
０％）。その後、各冷延板について、第２表の熱５１！
！即番号Ａ−Ｆに示す条件の溶体化再結晶処理を施した
。

溶体化再結晶処ｙｒ！後、２週間室編時効した後の１械
的特性、成形性（成形／ｌｔ１工時のリューダースマー
クおよび肌荊れの弁士の有無を含む）、＆４ＳＣＣ性を
調べた結束を第３表に承り。

なＪ３第３表中において、ＬＤＲは限界絞り比、曲げ＜
ｍｍ）は最小曲げ生得を示づ”。またＳＣＣは、各月利
について前記の溶体化再結晶９８理俊、３０％の冷間圧
延を施してから、１２０℃×７日の増感処理を行ない、
０１Ｎ５０９０８によるループ曲げ試験片を作成して３
．５％ＮａＣ；ｌ中で交互浸漬試験１ケ月を行なったと
きの応力腐食にｊれの発生のｆ７煕を承り。

第３表から明らかなように、この１１明成分組成範囲内
の合金１．２について、この発明で規定するプ［］セス
条ｆ１範囲内の溶体化再結晶処理を行なって、溶体化再
結晶処理後の結晶粒サイズを３０〜１５０ｔＩＩｎの範
囲内とした場合には、従来例の５１８２合金（合金番号
５）のＯ祠（熱処理記号「）よりゆれた成形／ＩＩＩ工
性（特に張出性、曲げ性）を有するとともに、成形相１
時のりューダースマークａ３よび肌荒れの梵−［が認め
られず、しかも耐ＳＣＣ性も優れている。

［実施例２］ 第１表中の木１１明例の合金番号１および従来例＜５４
８２合金）の合金番号５の各合金について、実施例１と
同様な条件で鋳造−均質イヒ熱処理〜冷間圧畦８行なっ
た後、合金番号１については第２表の熱処理記号Ａによ
る溶体化再結晶処理を施し、合金番号５については第２
表の熱処理記号Ｆによる溶体化＋ｌｉ結晶処理を施した
。

各材料について、次のようにして加工ベーキングによる
耐力の低下を調べた。すなわち、神々の加工度（０％、
５％、１０％）で冷間加工を行なってその状態での耐力
を調べるとともに、各加工度の板に対し１７５℃×１時
間のベーキングを旅した後の耐力を調べた。その結果を
第４表に示す。

第　　４ 表 ］ 第１表に示１本ブｌ明例の合金番号１の合金について、
実施例１と同様な条件で鋳造−均質化５１！！　Ｊｌｌ
ｌｉ熱間圧延−冷間紅延を行なった後、第２人の熱５１
！！３Ｊ１１配りＡによる溶体化再結晶処理を施した。

その材料に対し柿々の時間室温時効したときの耐りと、
プレスによるφ　１００ｍｎの球面張出高さを調べ結果
を第５表に示１゜ 第　　５　　表 第４表から明らかなように、この発明による合金の場合
は、加工ベーキング後の耐力低下が従来合金である５１
８２合金（合金番号５）よりも格段に少なく、したがっ
て成形加工後に塗装焼付を行なう自動車用ボディシート
４４等に最適であることが判る。

［実施例３］ 第５表から明らかなように、この発明による合金では、
室温時効による強度および張出性の経時変化が全く認め
られないことが判明した。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この弁明によれば、優れ
た成形加工性、特に優れた曲げ性と張出性を有し、かつ
自動車用ボディシート等に適した充分な耐応力腐食削れ
性を有するとともに、成形側１時におけるリューダース
マークの発生がなく、しかも室温時効による材料特性の
経時変化がないへ２合金圧延板を得ることができ、した
がって自動車用ボディシートやその他の自動中部品等に
対ザるＡｌ合金の用途を拡大して、自動車車体の軽量化
を−＠推進づ−ることが可能となるなど、顕著な効果を
も！こらすことができる。

なＪ−ｉこの弁明によるＡｊ？合金圧延板は、自１１１
１中部品のみならず、各種電子電気機器の容器材例えば
シＶ−シ材など、各種の成形加工部品にも好適であるこ
とは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は最終熱処理における加熱速度・冷加速度と温度
との関係を示す線図、第２図は最終熱処理にお（ブる保
持時間と温度との関係を示す線図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｍｇ１．５〜５．５％（重量％、以下同じ）、Ｃ
   ｕ０．１５〜１．５％、Ｆｅ０．０５〜０．３０％、Ｓ
   ｉ０．０５〜０．４０％を含有し、かつその他の不純物
   が合計で０．０５％以下に規制され、残部がＡｌからな
   り、結晶粒の平均が３０μｍ〜１５０μｍの範囲内であ
   ることを特徴とする成形加工用アルミニウム合金圧延板
   。
2. （２）Ｍｇ１．５〜５．５％、Ｃｕ０．１５〜１．５％
   、Ｆｅ０．０５〜０．３０％、Ｓｉ０．０５〜０．４０
   ％を含有し、かつその他の不純物が合計で０．０５％以
   下に規制され、残部がＡｌからなるＡｌ合金鋳塊を鋳造
   した後、その鋳塊に４５０〜５８０℃の範囲内の温度で
   均質化処理を施し、さらに熱間加工および冷間圧延を行
   なつてから溶体化再結晶処理を施すにあたり、溶体化再
   結晶処理直前の冷間圧延率を３０％以上とし、かつ溶体
   化再結晶処理を、加熱温度４５０〜５７０℃、昇温速度
   ５０℃／ｍｍ以上、保持時間５分以下、冷却速度５０℃
   ／ｍｍ以上にて行なうことを特徴とする成形加工用アル
   ミニウム合金圧延板の製造方法。