JPH03173733A - 支持基盤用アルミニウム合金軟質材及びその製造法 - 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） 本発明は絞り及びしごき等の塑性加工により得られるア
ルミニウム合金基盤に関し、更に詳しくは、複写機感光
体ドラムに用いた場合、その真円度、表面性状に優れ、
且つドラムの小径化に適した支持基盤用アルミニウム合
金軟質材とその製造法に関するものである。 （従来の技術） 従来、アルミニウム材からなる円筒製品は押出し或いは
引抜き加工により作られていたが、近年の省エネルギー
、省資源の観点から、薄肉、かつ高寸法精度で、更には
低価格化の要望が高く、したがって、今迄の加工方法で
はその対応が困難となってきている。特に消耗品であり
、且つ寸法精度の厳しい複写機感光体ドラムにはその要
望が高い。 円筒製品の加工技術としては種々の加工法があるが、ア
ルミニウム飲料用の缶の胴部加工に使用されているＤＩ
加工法（Ｄｒａｗｉｎｇ　ａｎｄ　Ｉｒｏｎｉｎｇ）は
、一般に量産用に開発されたものであり、その寸法精度
はアルミニウム缶側壁の肉厚（最小０．１０１１１Ｉ）
から推察しても極めて優れており、押出し或いは引抜き
パイプの精度を超えるものであり、更に加工費も低い。 すなわち、押出し或いは引抜きパイプの場合は、寸法精
度及び表面精度が劣るため、通常の切削加工が行われる
が、この加工には荒切削、仕上切削等の多くの工程を要
し、生産性が低く、高コストであることから、ＤＩ加工
法の方が優れている。 これに対して、ＤＩ加工されたものは寸法精度及び表面
精度が優れており、切削工程を省略することができ、低
コストになる。 したがって、円筒製品の加工法としては、パイプから板
のＤＩ加工品へと進む傾向にある。しかしながら、如何
なる材料を使用してもＤＩ加工を行えば優れた製品がで
きるという訳ではなく、ＤＩ加工法に適した材料が必要
となり、材料面での研究開発が行われている。 （発明が解決しようとする課題） 例えば、従来、ドラム用材料としては、純Ａｌ（１１０
０）及びＡ　Ｑ　−Ｍｎ　−Ｍｇ系の３００４合金が用
いられている。前者の１１００は特にドラムの駆動部を
同時形成する場合に用いられ、それは比較的強度が低く
延性に富むためである。また後者の３００４合金はドラ
ムの駆動部（ボス加工）を要しないため主としてしごき
加工に着眼し使用されている。 しかしながら、最近のドラムの傾向としてはコンパクト
化のためのドラムの小径化が進められており、この場合
、特に駆動部を有するドラム（ボス加工＋しどき加工）
に対しては、上記従来材では対応が難しい。 すなわち、ドラムの小径化に対して重要な成形性として
は、張出し性、絞り、再絞り性及びしごき加工性が挙げ
られる。この点、従来から使用されている１１００は張
出し性に優れ、一方、３００４合金はしごき加工性に優
れているものの、必ずしも上記特性を同時に満足させる
材料とは云えない、また、この種の用途に用いられるア
ルミニウム合金軟質材として、特公昭６２−４０４１１
号公報及び特開昭６４−２５９５７号公報等が提案され
ているが、３００４と同様に上記特性を同時に満足し得
るとは云えない。 また、ドラムの重要特性である真円度等は、絞り加工時
に形成される耳発生と関係し、耳の発生が少ないほど良
いことが推測される。更にドラムの小径化では、従来よ
り絞り比（ブランク径／ポンチ径）が高くなることによ
り耳の発生が大きく、耳切れチップ等により加工不具合
を招く恐れがある。 したがって、近年のドラム小径化の要望に対しては、以
下の特性を満足させる必要がある。 （１）張出し性 （２）絞り、再絞り性 （３）絞り耳（率） （４）シごき加工性 但し、ドラムの径が小さくなった場合にはある程度の強
度も必要となってくる。 本発明は、ドラム等の支持基盤用材料として。 これらの特性を満足できるアルミニウム材を提供し、ま
たその製造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） 本発明者らは、上記特性を満足させることができるアル
ミニウム材として、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金材を開発し
、先に提案した（特願平１−９４３９６号）。 しかしながら、その後、上記（４）のしごき加工性の更
なる向上を図るべく化学成分、製造方法及び金属間化合
物分布の観点から各種試験を実施し研究を重ねた結果、
しごき加工性を更に向上させるためには、特に金属間化
合物を適正に増加させること及び強度の適正化が必要で
あることを知見した。また、その他の成形性及び絞り耳
率の確保についても、化学成分と製造法のコントロール
により可能であることを確認し、ここにドラムの小径化
に適したアルミニウム材料とその製造法を完成したので
ある。 すなわち１本発明は、Ｍｎ：０．８〜１．５％を含有し
、更にｓｉ：ｏ、ｏ５〜０．４０％、Ｆｅ：０．２０〜
０．７０％及びＣｕ：０．０５〜０．３０％のうちの１
種又は２種以上を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純
物よりなるアルミニウム合金板において、金属間化合物
の分布は面積占有率１．５〜３．５％で、サイズは２０
μｍ以下であり、絞り比（ブランク径／ポンチ径）２で
耳率が２．０％以内であることを特徴とする支持基盤用
アルミニウム合金軟質材を要旨とするものである。 また、その製造法は、上記化学成分を有するアルミニウ
ム合金鋳塊に、５００℃以上の温度に１時間以上保持す
る均熱処理を１回又は２回施した後、熱間圧延及び圧下
率５０％以上の冷間圧延を行い、最終焼鈍を施すことを
特徴とするものである。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 （作用） まず１本発明における化学成分の限定理由について説明
する。 Ｍｎ： Ｍｎは強度の他、Ｆｅとの相互作用（Ａｎ　−Ｍｎ　−
Ｆｅの化合物の形成）によるしごき加工性の向上に効果
がある。しかし、Ｍｎが０．８％未満ではしごき加工性
に対して不充分であり、また１、５％を超える場合には
、その他の元素の添加量にもよるが、強度が高すぎるこ
とによる成形性（特にボス加工）の低下を招く、シたが
って、Ｍｎ量は０．８〜１．５％の範囲とする。 本発明では、上記Ｍｎを必須成分とするが、更に以下に
示す元素の１種又は２種以上を適量で添加する。 Ｓｉ： ＳｉはＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎの化合物を相変態させ、α−Ａ
　Ｑ　（Ｆｅ、　Ｍｎ）　Ｓｉとしてしごき加工性の向
上に効果がある。しかし、０．０５％未満ではその効果
は少なく、また０、４０％を超える場合に・。 はその効果が飽和する。但し、耳率については、ＳＬ添
加によりＦ　ｅ／　Ｓ　ｉ比が小さくなって低耳化を進
め、０．４０％までは効果が認められる。したがって、
Ｓｉ量は０．０５〜０．４０％の範囲とする。 Ｆｅ： ＦｅはＭｎとの相互作用によるしごき加工性の向上に効
果がある。しかし、０．２０％未満では不充分であり、
また０、７０％を超える場合には巨大化合物を形成し、
成形性を低下させる他、耐食性も問題となる。したがっ
て、Ｆｅ量は０．２０〜０．７０％の範囲とする。 Ｃｕ： Ｃｕは強度向上に効果があるが、０．０５％未満ではそ
の効果は少なく、また０、３０％を超える場合には強度
が高すぎることによる成形性の低下と耐食性の低下を招
く。したがって、Ｃｕ量は０゜０５〜０．３０％の範囲
とする。 なお、不純物としては本発明の効果を損なわない゛限度
にて許容され、Ｍｇは０．２％以下、Ｚｎは１．０％以
下、Ｔｉは０．２％以下、Ｂは０．１％以下である。 次に、上記科学成分を有する支持基盤用アルミニウム合
金軟質材における金属間化合物分布と耳率の規定につい
て説明する。 金属間化合物は、前述の如＜　、　Ａ　Ｑ　−Ｆｅ−Ｍ
ｎ系の化合物であり、これはアルミ母地に比べて硬度が
高く、シたがって、しごき加工時にダイスに焼付いたア
ルミを取り除く効果を有する。しかし、金属間化合物の
面積占有率が１．５％未満ではその効果は少なく、また
３、５％を超える場合にはその効果は飽和すると共に、
巨大な化合物（２０μ−を超えるもの）が形成し、加工
時にドラム表面にキズを発生させる原因となる。したが
って、金属間化合物の分布は、面積占有率が１．５〜３
．５％で、サイズは２０μ墓以下とする。 更に、絞り比（ブランク径／ポンチ径）が２の場合、耳
率が２．０％を超えると、絞り、再校りによるドラム小
径化において耳切れ及び歩留り低下を招くので好ましく
ない、したがって、耳率は、絞り比が２の場合、２．０
％以内とし、好ましくは１．８％以内である。 次に、本発明の製造法について説明する。 上記化学成分を有するＡｌ合金鋳塊に均熱処理を施すが
、その温度が５００℃未満では微細析出物が多数形成さ
れ、熱間圧延性が低下すると共にしごき加工性の低下を
招く、シたがって、均熱処理は５００℃以上の温度で行
う、また、保持時間は前記加熱温度にて１時間以上が必
要である。なお、均熱処理は１回に限らず２回でもよく
、２回の場合、第１回目に高温（５５０℃以上）で施し
た場合には２回目は５００℃未満の温度でもよい。 この方法で処理されたものは特に板表面の性状に優れる
。 均熱処理を施した後、熱間圧延及び冷間圧延を行うが、
熱間圧延の条件は特に制限はなく、通常の条件（例えば
、熱間圧延開始温度２４５０℃以上、終了温度：２５０
℃以上）で熱間圧延を行えばよい、しかし、製品までの
冷間圧下率は平均結晶粒に影響するため、冷間圧下率は
少なくとも５０％を必要とする。 最後に、最終焼鈍を施す、この焼鈍は再結晶させること
が目的であり、バッチ焼鈍及びＣＡＬ焼鈍のいずれでも
よいが、平均結晶粒を小さくさせるにはＣＡＬ焼鈍の方
が好ましい。焼鈍条件は特に制限されない。 次に本発明の実施例を示す。 （実施例） 第１表に示す化学成分を有するＡｌ合金鋳塊に５５０’
ＣＸ４ｈｒの均熱処理を施し、熱間圧延（２８０℃）に
て６■厚とした。その後、板厚２１１Ｉ１１まで冷間圧
延し、ＣＡＬ焼鈍（４３０℃Ｘ０ｓ）を施して供試材と
した。 得られた供試材の機械的性質、耳率、金属間化合物分布
、張出し性（Ｅｒ値）、絞り性（Ｌ　Ｄ　Ｒ）。 しごき加工性（Ｌ　Ｉ　Ｒ）を第２表に示す。 なお、耳率は、絞り比２（４０φポンチ、ブランク径８
０φ）で山谷の差を平均高さで除して求めた。 金属間化合物分布はＳＥＭを使用し、組成像にて分布測
定を実施して、その面積占有率とサイズを調べた。張出
し性については、エリクセン試験Ａ法にて、また絞り性
はエリクセン試験機（ポンチ径４０φ）を使用しブラン
ク径を変えて限界絞り比（Ｌ　Ｄ　Ｒ）を求めた。 更にしごき加工性については、３５０ｃｃの缶サイズで
しごき加工率（（（ｔｘ　　ｔｏ）／　ｔｏ）Ｘ　１０
０、但し、ｔ＠：Ｌどき加工前板厚、ｔ□：しごき加工
後板厚）を変えて限界しごき加工率（Ｌ　Ｉ　Ｒ）を求
めた。 第２表より明らかなように、本発明例の＆１は、低耳で
あると共に、適正強度により高張出し性（Ｅｒ値）及び
高絞り性（Ｌ　Ｄ　Ｒ）を示し、更にしごき加工性（Ｌ
　Ｉ　Ｒ）もＡｍ−Ｆａ−Ｍｎの化合物適正化により優
れている。 これに対し、従来例ＮＧ４〜ｈ５のうち、ＮＯ３はしご
き加工性（Ｌ　Ｉ　Ｒ）には優れるものの、強度が高す
ぎることにより張出し性（Ｅｒ値）に劣っている。同じ
く魔５は強度が低く、張出し性（Ｅｒ値）には優れるも
のの、耳率及びしごき加工性（ＬＩＲ）に劣り、小径化
に不利である。 また、比較例の＆２〜Ｎｎ３は、Ｍｎが本発明範囲外の
例であり１強度、耳率、張出し性（Ｅｒ値）、絞り性（
ＬＤＲ）、しごき加工性（Ｌ　Ｉ　Ｒ）のいずれかが劣
っている。 なお、上記実施例において、本発明の目的の１つである
ドラム径の小径化に対して必要な成形性基準としては、
Ｅｒ値（張出し性）が８．３ｍｍ以上。 ＬＤＲ（絞り性）が２．１６以上、ＬＩＲ（Ｌ、どき加
工性）が５４％以上とした。

【以下余白】

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、化学成分を調整
すると共に金属間化合物分布並びに耳率を規定したので
、特にしごき加工性の更なる向上が可能となり、感光ド
ラムなどの小径化に対し、優れた成形性のアルミニウム
材を高生産性にて提供することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で（以下、同じ）、Ｍｎ：０．８〜１．５
   ％を含有し、更にＳｉ：０．０５〜０．４０％、Ｆｅ：
   ０．２０〜０．７０％及びＣｕ：０．０５〜０．３０％
   のうちの１種又は２種以上を含有し、残部がＡｌ及び不
   可避的不純物よりなるアルミニウム合金板において、金
   属間化合物の分布は面積占有率１．５〜３．５％で、サ
   イズは２０μｍ以下であり、絞り比（ブランク径／ポン
   チ径）２で耳率が２．０％以内であることを特徴とする
   支持基盤用アルミニウム合金軟質材。
2. （２）請求項１に記載の化学成分を有するアルミニウム
   合金鋳塊に、５００℃以上の温度に１時間以上保持する
   均熱処理を１回又は２回施した後、熱間圧延及び圧下率
   ５０％以上の冷間圧延を行い、最終焼鈍を施すことを特
   徴とする支持基盤用アルミニウム合金軟質材の製造法。