JPH02247364A - 成形用アルミニウム合金材の製造方法 - 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） 本発明は缶材等の成形用アルミニウム合金材の製造方法
に関するものであり、さらに詳しくは、表面品質および
成形性に優れたアルミニウム合金材の製造方法を提供す
るものである。

（従来の技術） 従来成形用アルミニウム合金材としては、例えばＤＩ缶
用アルミニウム合金材として３００４系合金がよ（用い
られており、その製造方法として、−船釣には鋳造、均
質化処理、熱間圧延、焼鈍及び冷間圧延の工程が行われ
ている。このような方法の各種条件を設定することで耳
率の低減、強度の向上、成形性の向上をはかる方法が数
多く提案されている。

上記提案のなかで近年最も注目されているのは、中間焼
鈍を連続焼鈍ライン（以下、ＣＡＬという）を用いて実
施する方法である。

この方法は成形用薄板の耳率の低減と強度の向上を主た
る目的としており、耳率の低減をはかるために最終冷間
圧延の圧延率を少なくするが、それによって生じる強度
の低下をＣＡＬを用いて補う方法である。すなわち、合
金中のＳｔ、Ｍｇ、Ｃｕを高温加熱により固溶させ、ベ
ーキング等による加熱で析出硬化させることで圧延率低
減により生じた強度不足を補っている。

（発明が解決しようとする課題） 上記のようなＣＡＬを用いる方法により、耳率、強度の
問題はほぼ解決されたが、しごき加工を行った場合につ
いての成形性はまだ満足のいくものではなく、成形時に
黒い筋が発生したり、板材全体が薄黒く変色する等の表
面品質の低下の問題が未解決であった。

本発明は上記従来技術の問題点を解決して表面品質及び
成形加工性のさらに優れたアルミニウム合金板の製造方
法を提供する目的でなされたものである。

（課題を解決するための手段） すなわち本発明は、Ｓ　ｉ　　Ｏ，１〜０．５　ｗｔ％
。

Ｆ　ｅ　Ｏ，２〜０．６　ｗｔ％、Ｃｕ　Ｏ，０５〜０
．４　ｗ　ｔ％、Ｍｎ　０．８〜１．ｓ　ｗｔ％及びＭ
ｇ　Ｏ，ａ〜１．５ｗｔ％を含有し、残部Ａβを有する
アルミニウム合金鋳塊を均質化処理、熱間圧延したのち
、昇温速度２００℃／分以上、保持温度４５０〜６３０
℃、保持時間０．２〜３００秒でかつ水蒸気の露点が４
０℃以下である雰囲気中で焼鈍を行い、さらに最終冷間
圧延率が３０％以上の範囲で冷間圧延を行うことを特徴
とする成形用アルミニウム合金材の製造方法を提供する
ものである。

まず本発明に係るアルミニウム合金組成における各成分
の限定理由及び作用を説明する。

Ｓｉ含有量は０．１〜０．５ｗｔ％とする。

Ｓｔは焼鈍加熱時にＭｇ％Ｃｕとともに固溶し、後に析
出硬化することで強度を向上させる。さらに均質化処理
時に生じる微細な析出物をα−ＡＩ（Ｆｅ、Ｍｎ）Ｓｉ
相とし、鋳造時に生じた晶出物を均質化処理時にα−Ａ
ρ（Ｆｅ、Ｍｎ）Ｓｉ相に相変態させる。これらα−Ａ
ρ（Ｆｅ、Ｍｎ）Ｓｉ相、しごき加工時に成形性を向上
させる効果がある。Ｓｉが０．１ｗｔ％未満では上記効
果が不十分であり、０．５ｗｔ％を越えると逆に成形性
が低下する。

Ｆｅ含有量は０．２〜０．６ｗｔ％とする。

Ｆｅは、鋳造時にＡｎ−Ｆｅ−Ｍｎ系、Ａｌ２−Ｆｅ系
、ＡＡ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系等の晶出物を生じさせる働
きをする。これら晶出物は焼鈍時に再結晶核発生サイト
となり、再結晶粒を微細にし成形性を向上させる効果が
あるｅＦｅの含有量が０．２ｗｔ％未満の場合上記効果
が不十分であり、０．６ｗｔ％を越えると粗大な晶出物
が数多く生じ、成形加工時に割れを生じるようになり加
工性が低下する。

Ｃｕ含有量は０．０５〜０．４ｗｔ％とする。

Ｃｕは、強度向上のために添加する。含有量が０．０５
ｗｔ％未満ではその効果が不十分であり、０．４ｗｔ％
を越えると板が加工硬化し易くなり成形性が低下する。

Ｍｎ含有量は０．８〜１．５ｗｔ％とする。

Ｍｎは、均質化処理時にａ−Ａｌｌ　（Ｆｅ％Ｓｔ）Ｍ
ｎ相等の析出相を微細に生じ、成形時の潤滑性を向上さ
せるとともに、強度を若干向上させる。

Ｍｎ添加量が０．８ｗｔ％未満ではその効果が不十分で
あり、１．５ｗｔ％を越えると、析出相の量が増大しす
ぎ逆に成形性が低下する。

Ｍｇ含有量は０．８〜１．５ｗｔ％とする。

Ｍｇは、固溶強化によって合金の強度を向上させるとと
もに、Ｍｇ１Ｓｉをベーキング時等に生じ、時効硬化に
よって強度を向上させる。Ｍｇ含有量は０．８ｗｔ％未
満ではその効果が十分でなく、１．５ｗｔ％を越えると
表面品質が低下する。

次に本発明の工程について詳細に説明する。

まず、本発明の合金鋳塊を均質化処理後熱間圧延を行う
。均質化処理条件は、温度５６０〜６２０℃、保持時間
１〜２０時間、５００℃から５６０℃までの昇温速度５
００℃／時間以下が好ましい。これは、上記条件で行っ
た場合、５００℃までの昇温中に生じている０、０３μ
ｍ以下の析出物を再固溶させ、析出物の平均粒径な０．
　１μｍ程度（０，０７μｍ以上）とするためである。

このように析出物を適度に粗大化させることにより、し
ごき加工での潤滑性を向上させる。

鋳塊を面側後均質化処理を行って、そのまま熱間圧延を
行ってもかまわないが、上記均質化処理を行った後、鋳
塊を面側し、５５０℃以下の温度で加熱し、熱間圧延を
行った場合、さらに表面品質が向上する。

熱間圧延は常法に従って行うことができるが、熱間圧延
終了時の板が部分再結晶組織であると耳率がさらに良好
となる。これは、部分再結晶の板を後述の焼鈍条件で焼
鈍を行うと、立方体方位の粒が優先的に成長するためで
ある。

本発明では熱間圧延後、冷間圧延を施す前に焼鈍を行う
、焼鈍条件は、昇温速度２００℃／分以上の速度で、保
持温度４５０〜６３０℃、保持時間を０．２〜３００秒
とする。まず昇温速度を２００℃／分以上と定めたのは
、熱間圧延板の組織が上記組織または部分再結晶組織の
ときに保持温度まで急速に加熱を行うことで、昇温途中
の比較的低い温度で再結晶が進行することを防止するた
めである。すなわち、昇温途中の低い温度域で再結晶が
進行する場合、再結晶の核発生サイトが晶出物周囲の高
ひずみ領域等に限られるため結晶粒が粗大化し、成形加
工時に肌荒れ等が生じ好ましくない、２００℃／分以上
の昇温速度の場合、そのような再結晶が生じることがな
く、高温で再結晶が生じるため微細な組織となり成形性
が向上、する、昇温速度は上記のように２００℃／分以
上であれば十分であるが、２０００℃／分以上がさらに
望ましい、これは２０００℃／分以上の昇温速度の場合
、再結晶の進行すべてが所定の保持温度で生じるため均
一な組織が得られることによるものである。

保持温度は４５０℃未満で行った場合、Ｍｇ、ＳＬ、Ｃ
ｕ等の溶体化が十分になされないため十分な強度が得ら
れない。さらに再結晶粒が粗大化し成形上も好ましくな
い。保持温度が６３０℃を越えると、板が溶融する危険
性があり、また成形加工時に潤滑性作用を有するＭｎ系
析出相が再固溶をはじめ、しごき加工性が低下する。以
上の理由により保持温度は４５０〜６３０℃と定めるが
、均質化処理を前記条件で行った場合に保持温度を５０
０℃以上とするとさらに成形性は向上する。これは５０
０℃以上の保持温度とした場合、熱間圧延中に生じた微
細な析出物を再固溶させることができ、それによって均
質化処理時に目標とした適度に粗大化した析出物の分布
を得ることができるためである。

保持時間は０．２〜３００秒と定める。これは保持時間
が０．２秒未満では、前記溶体化処理が十分でなく、さ
らに完全に再結晶が完了しない場合があり、３００秒を
越えると２次再結晶により逆に再結晶粒が粗大化するた
めである。

以上のように強度、成形性の観点から焼鈍条件を設定し
ているが、焼鈍時における雰囲気中の水蒸気の露点を４
０℃以下とする。

水蒸気の露点が４０℃を越えた場合、雰囲気中の水蒸気
量が多いため、本発明の合金のようにＭｇを０．８％以
上添加している場合や焼鈍温度を４５０℃以上で行った
場合、板材表面の酸化皮膜が水蒸気と反応し酸化膜が厚
くなり、さらにその特性が変化し、その結果としてしご
き加工時に黒い筋が生じたり、加工後に全体的に薄黒く
なる等、表面品質上の問題が生じる。

本発明の焼鈍加熱条件および雰囲気条件は、通常用いら
れている連続焼鈍装置では達成容易ではない。これは通
常の連続焼鈍装置では、燃焼ガス雰囲気中で加熱を行っ
ており、水蒸気の露点が５０〜１００℃程度であるため
である。したがって、本発明は、雰囲気を間接的に加熱
する連続焼鈍装置や電磁誘導加熱によって加熱を行うタ
イプの連続焼鈍装置等を用いる必要がある。その場合の
雰囲気はＮ２ガスやＡｒガスもしくは還元性ガスが望ま
しいが、大気中で行うこともできる。ただし、大気中で
行う場合、装置を設置しである付近の湿度が９０％以下
でなければならない。これは湿度が９０％を越えた場合
、板材表面に結露を生じる場合があり、その状態で加熱
を行うと結露の生じた部分で前記と同様な酸化皮膜の反
応が生じること、及び連続焼鈍ラインを通板している途
中徐々に雰囲気の水蒸気量が増し、本発明の水蒸気量を
上まわることがあるが、９０％以下であれば問題ない。

本発明では焼鈍後冷間圧延を行う。最終冷間圧低率は３
０％以上とするが、上限は９０％以下が好ましい、これ
は、冷間圧延率が３０％未満では強度が不十分であり、
９０％を越えると耳率が高くなることがある。なお熱間
圧延板に焼鈍を行った後、最終板厚まで途中に中間焼鈍
を施すことなく冷間圧延を行うことが経済的に好ましい
が、上記最終冷間圧延率を満たせば途中に中間焼鈍を行
ってもよい、この場合の中間焼鈍は本発明の熱間圧延後
に行う焼鈍条件の範囲内でなければならない。

最終板厚まで冷間圧延した板は、そのまま成形用板とし
て用いてもよいし、２００℃付近の温度に加熱する安定
化焼鈍を行ってもよい。

（実施例） 次に実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明する。

第１表の組成の厚さ５００ｍｍのＤＣ鋳塊を第２表に示
す工程で面前、均質化処理、熱間圧延を行い、同表に示
す板厚の熱間圧延板を得た。得られた熱間圧延板から供
試材を作製し、それぞれにつき第３表の条件で焼鈍、 冷間圧延を行った。

第３表による処理後に得られた供試板（０，３６１１１
０１厚）にベーキング処理に対応させ２００℃ＸＩＯ分
の加熱を行った後、その耐力、耳率（４５゜耳）、変色
度合及び黒筋度合について検査を行った。その結果を第
４表に示す。

なお黒変および黒筋の評価は、板材をＤＩ成形後目視に
て評価を行ったものである。

／ 第４表から明らかなように本発明方法によって作製した
ものは、良好な特性を示している。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば成形性及び表面品質の優
れたアルミニウム合金材が得られるとともに、その工程
も簡単であり製造コストの低減にもなる。本発明による
アルミニウム合金材は缶材等に特に好適である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｓｉ０．１〜０．５ｗｔ％、Ｆｅ０．２〜０．６ｗｔ％
   、Ｃｕ０．０５〜０．４ｗｔ％、Ｍｎ０．８〜１．５ｗ
   ｔ％及びＭｇ０．８〜１．５ｗｔ％を含有し、残部Ａｌ
   を有するアルミニウム合金鋳塊を均質化処理、熱間圧延
   したのち昇温速度２００℃／分以上、保持温度４５０〜
   ６３０℃、保持時間０．２〜３００秒でかつ水蒸気の露
   点が４０℃以下である雰囲気中で焼鈍を行い、さらに最
   終冷間圧延率が３０％以上の範囲で冷間圧延を行うこと
   を特徴とする成形用アルミニウム合金材の製造方法。