JPH0340104B2

JPH0340104B2 -

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Publication number: JPH0340104B2
Application number: JP63208028A
Authority: JP
Priority date: 1988-08-24
Filing date: 1988-08-24
Publication date: 1991-06-17
Also published as: JPH0257655A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］この発明は、表面処理特性（化成処理性）に優
れ、焼付け塗装後も強度低下のない成形用アルミ
ニウム合金板材の製造方法に関するものである。［従来の技術］自動車車体材料は、従来軟鋼板が多用されてい
るが、車体の軽量化のためにアルミニウム合金板
が使用されるようになつた。このアルミニウム合
金としては、5182、X5085等の非熱処理型合金
や、AU2G、2036、2002、6009、6010等の熱処理
型の合金が実用化されている。これらの合金の強
度は、従来の自動車用に使用されている冷延鋼板
とほぼ同程度であるが、プレス成形性については
劣るという欠点があり、これまでこの欠点を解消
するため種々の提案がなされている。さらに、最近では塗装下地処理を、鋼と共存さ
せ行うことも考えられており、燐酸亜鉛処理によ
り表面に燐酸亜鉛結晶が生成しやすく、塗料の密
着性を向上させたアルミニウム合金（特公昭62−
54855）の提案もある。［発明が解決しようとする課題］しかし、これらは成形性が優れているというも
のの、いずれもZn、Cuを含有させて時効硬化に
よつて強度を高めたものであり、プレス成形加工
前には室温時効硬化によつて出荷時よりも強度が
高くなつており、成形性は相対的に悪くなつてい
ることは否定できず、割れが発生しやすいという
問題があつた。また、近年、プレス成形の条件
は、かなり苛酷なものとなつており、従来に増し
てプレス成形性の良好な板材が要求されるように
なつた。また、焼付塗装するとき170℃で30分程度の焼
付条件では復元を生じ、焼入状態の強度にまで低
下するという欠点がある。さらに、上述のごとく最近では塗装下地処理を
鋼と共存させて行うことも考えられており、塗装
下地処理時の化成被膜が形成され易いことが必要
であり、化成被膜（クロム酸被膜、燐酸・クロム
酸被膜、燐酸亜鉛被膜など）の形成に対して、ア
ルミニウム合金表面の酸化被膜の存在は有害であ
り、酸化被膜の生成を制御した素材が求められて
いる。［課題を解決するための手段］上記目的を達成するためのこの発明の構成を要
約すると、重量基準でMg：４〜６％、Cu：0.2
〜1.2％、Mg＋5Cu：＜10％、Ti：0.01〜0.05％、
Be：0.0001〜0.0100％を含有し、更に必要に応
じ、Mn、Cr、Zr、Ｖのうち、いずれか１種以上
を各0.02〜0.20％含有するアルミニウム合金を
400〜550℃で２〜48時間の一段または多段の均質
化処理を行つた後、熱間加工前に溶体化処理を行
い、または行わず、440℃以下の析出温度域で熱
間加工を行い、その後、所定の板厚まで冷間加工
し、480〜560℃に急熱した後、ローラー矯正また
はスキンパス圧延等の弱加工を行うストレツチヤ
ーストレインマークの発生の防止と、表面処理特
性にすぐれた成形用アルミニウム合金の製造方法
である。つぎにこれらの合金成分を限定した理由につい
て述べる。 Mg：Mgは主として強度と延性を高めるために
不可欠な元素であり、４〜６％の範囲とする。
４％未満では強度が低く、６％を越えると熱間
加工中に割れが発生し易くなる。 Cu：Cuは時効硬化性により、強度を増加させ、
特に塗装焼付け後の強度を向上させる元素であ
り、0.2〜1.2％の範囲とする。0.2％未満ではそ
の効果が少なく、1.2％を越えると強度は著し
く高くなるが、熱間加工性および成形性に問題
が生じ、また、素材の耐食性を低下させる原因
となる。 Mg＋5Cu；Mg＋5Cuが10％以上となると、熱間
加工割れが発生しやすくなる。 Ti；Tiは鋳塊の結晶粒の微細化に効果があり、
0.01〜0.05％とする。 0.01％未満ではその効果が少なく、0.05％を
越えると巨大な晶出物を生ずるので好ましくな
い。 Be；Beは溶解鋳造時の溶湯の酸化防止に効果が
あり、特に、Mg含有量が高くなるほど必要不
可欠である。また、Beの酸化物の標準生成自
由エネルギーは、AlやMgよりも小さいため、
最終圧延板を高温で熱処理する場合、表面の酸
化被膜の生成を抑制する効果があり、塗膜の密
着性を向上させる。0.0001％未満ではその効果
が少なく、0.0100％を越えるとその毒性が問題
になる。 Mn、Cr、Zr、Ｖ；Mn、Cr、Zr、Ｖは必要によ
り含有させるもので、再結晶粒の微細化と強度
向上に有効であり、0.02〜0.2％の範囲とする。
しかし、いずれも0.02％未満ではこれらの効果
がなく、0.2％を越えると再結晶が微細化しす
ぎてストレツチヤーストレインマークが発生し
易くなる。また、巨大な金属間化合物を生じる
欠点がある。つぎにこれらの製造条件を限定した理由につい
て述べる。 (1) 鋳塊の均質化処理；鋳塊の均質化処理は、鋳造時に偏析しやすい
Mg、Cu、を均質にする効果と、再結晶微細化
のためMn、Cr、Zr、Ｖ等の遷移元素を十分に
析出させる効果がある。このために400〜550℃
で２〜48時間加熱保持する。これらの効果が十
分発揮させるためには、多段の熱処理を行うこ
ともある。加熱温度が、400℃未満では鋳塊の
均質化の効果が少なく、550℃を越えると鋳塊
の表面が酸化され易く、また、偏析相の一部が
共晶融解する可能性がある、また、２時間未満
では鋳塊の均質化の効果が少なく、48時間を越
えると均質化の効果が飽和し、工業上意味がな
い。 (2) 溶体化処理；溶体化処理は、均質化処理後熱間圧延前の加
熱時に行うもので、後述する理由で行わなくと
もよい。鋳塊の均質化処理と熱間圧延前の加熱
は通常別々に行われる。均質化処理後冷却時に
Al−Mg−Cu系化合物（Ｓ相）が析出すること
が多く、これらの析出物は、通常粒界に析出し
易く、圧延時に熱間割れの原因となり易い。ま
た、析出物が粗大であると、最終の溶体化処理
で溶体化しにくく、強度が低下する原因とな
る。このため均質化処理後冷却中に析出した化
合物を再固溶させる目的で、450℃以上の溶体
化処理温度にまで加熱するのが好ましい。450
℃未満ではこの効果が得られず、また、550℃
を越えると共晶融解が起るので好ましくない。
また、溶体化処理を行わなくとも圧延温度が低
ければ、圧延することが可能である。但し、こ
の場合には、Ｓ相が一部析出しているため最終
溶体化処理での保持時間を長くすることが好ま
しい。 (3) 圧延温度；前記溶体化処理後、440℃まで冷却し、Al−
Mg−Cu系化合物Ｓ相の析出する温度範囲で熱
間加工を開始する。これは、熱間加工中に動的
回復や動的再結晶が生じ、亜結晶粒が形成され
たり、再結晶粒が微細化する。440℃を越えた
温度で圧延すると再結晶粒が粗大化し、熱間加
工性が低下し、粒界割れが生じ易くなる。この
ため熱間加工温度を440℃以上とする必要があ
る。200℃以下となると加工硬化が激しく、変
形抵抗が高くなり、熱間圧延は困難となる。 (4) 最終溶体化処理；最終溶体化処理は、工業的には連続焼鈍加熱
炉を用いて溶体化焼入処理をする。この場合、
一般に高温短時間であることが多い。このため
480〜560℃の温度にまで加熱して短時間熱処理
して焼入する。加熱温度が、480℃未満では再
結晶しにくく、560℃を越えると共晶融解を生
じ易いため、好ましくない。 (5) 冷間弱加工；焼入れ後は、ストレツチヤーストレインマー
クを防止するために、ローラーレベリングかス
キンパス圧延（スキンパス量２％以下が好まし
い）の弱加工を行い、歪を与え、固溶している
Mgを転位に固着してその発生を防止する。［実施例］以下、実施例によつて本発明を具体的に説明す
る。実施例１下記第１表に示す成分の合金を通常の溶製法で
造塊した。均質化処理は420℃で２時間保持と500
℃８時間保持した後、炉冷した。なお、Zrを添
加したNo.13、16、〜19および29は、さらに550℃
で24時間の均質化処理を追加した。熱間加工前に
500℃で１時間の再加熱した後、420℃まで空冷し
て、溶体化処理した後熱間加工を開始した。その
後冷間圧延工程を経て厚さ１mmの板とした。最終
溶体化処理は、ソルトバス中で540℃で30秒間保
持後、フアン冷却した。その後１％のスキンパス
を付加して引張試験を行い、0.2％耐力の測定と、
圧延方向に引張試験した途中の伸びが３％となつ
た時点の表面状態（肌荒れ、ストレツチヤースト
レインマークの有無）を調べた。また、塗装焼付
けに相当する170℃で30分間の加熱をした時の時
効硬化性を、引張試験の0.2％耐力の変化で調べ
た。これらの結果を第１表に示す。熱間圧延で割
れが発生したものは、その後の試験を中断した。評価基準として、熱間加工が可能で、引張試験
した途中の伸びが３％となつた時点の表面に肌荒
れや、ストレツチヤーストレインマークの発生が
なく、スキンパス後170℃30分間の加熱後の耐力
の増加が、スキンパス後から1.0Kg／mm²以上増加
したものを合格とした。また、表面処理特性は化成処理（りん酸亜鉛処
理）したときの写真１に示すごとく粒子が細かく
緻密なものを◎、写真３に示すようにむらのある
ものを×、写真１と写真３との中間、すなわち写
真２に示すようなものを○とした。

【表】

【表】本発明の特許請求の範囲の成分範囲にあるNo.１
〜19は、これらの評価基準に合格している。しかし、No.20は、Cuが添加されていないので、
引張試験した途中の伸びが３％となつた時点の表
面に肌荒れが発生し、表面状況が悪い。 No.21は、CuおよびMg＋5Cuが高いため、No.22
は、MgおよびMg＋5Cuが高いため、No.23は、
Mgが低く、CuおよびMg＋5Cuが高いため、い
ずれも熱間圧延割れが発生し、試験を中断した。 No.24は、Tiが添加されていないので鋳塊に割
れが発生し、試験を中断した。 No.25は、Beが添加されていないので、No.26は、
Mnが高く、No.27はCrが高く、いずれも引張試験
した途中の伸びが３％となつた時点の表面に肌荒
れが発生し、表面状況が悪い。No.28は、Zrが高
く、No.29は、Ｖは高く、いずれも均質化処理によ
り晶出物が粗大化して圧延が不可能とり、試験を
中断した。 No.30は、Cuが低く、170℃で30分間加熱後の強
度が1.0Kg／mm²未満の増加であつた。 No.31は、Mg＋5Cuが10.5％と高く、熱間加工
割れを発生した。 No.32は、TiおよびBeが添加されないので、鋳
塊の結晶粒が大きく、かつ、鋳肌も悪いため、熱
間加工が困難であつた。実施例２第１表に示す材料の一部を用い、均質化処理、
溶体化処理、熱間圧延、冷間圧延、最終溶体化処
理および弱加工の条件を種々変えた製造を行い、
第１表と同様な試験を行つた結果を第２表に示し
た。

【表】 No.33からNo.44までは、本発明の実施例であり、
熱間加工が可能で、引張試験をして途中の伸びが
３％となつた時点の表面に肌荒れや、ストレツチ
ヤーストレインマークの発生がなく、スキンパス
後170℃、30分間の加熱後の耐力が1.0Kg／mm²以上
であり、評価範囲内である。 No.45は、均質化処理時間が短く、耳割れ発生の
ため試験を中断した。 No.46は、最終溶体化処理温度が高く、均質化処
理後共晶融解がみられた。 No.47は、均質化処理時間が短く、耳割れ発生の
ため試験を中断した。 No.48は、最終溶体化処理温度が低く、ストレツ
チヤーストレインマークが発生した。 No.49は、最終溶体化処理温度が高く、一部共晶
融解がみられた。 No.50は、最終溶体化処理後の弱加工を行なわな
かつたため、ストレツチヤーストレインマークが
発生した。［発明の効果］以上説明したように、この発明は、Al−Mg−
Cu系合金にBeを微量含有させ、さらに低温圧延
を行うことにより、成形性と塗装前の化成処理性
に優れ、かつ、焼付け塗装後の強度低下をしたア
ルミニウム合金板材の製造方法を提供することが
できた。

【図面の簡単な説明】

第１ａ〜第３ｂ図は本発明の実施例および比較
例の代表的試料を化成処理した表面の粒子構造を
示す顕微鏡写真である。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％で、 Mg：４〜６％ Cu：0.2〜1.2％ Mg＋5Cu：＜10％ Ti：0.01〜0.05％ Be：0.0001〜0.0100％を含有するアルミニウム合金を、400〜550℃で２
〜48時間の一段または多段均質化処理を行つた
後、液体化処理を行ない、または、行なわず、
440℃以下の析出温度域で熱間加工を行ない、そ
の後、所定の板厚まで冷間加工し、480〜560℃に
急速加熱し、溶体化処理焼入れを行つた後、ロー
ラー矯正またはスキンパス圧延等の弱加工を行な
うことを特徴とするストレツチヤーストレインマ
ークの発生の防止と、表面処理特性にすぐれた成
形用アルミニウム合金板材の製造方法。２重量％で、 Mg：４〜６％ Cu：0.2〜1.2％ Mg＋5Cu：＜10％ Ti：0.01〜0.05％ Be：0.0001〜0.0100％を含有し、さらに、 Mn：0.02〜0.20％ Cr：0.02〜0.20％ Zr：0.02〜0.20％Ｖ：0.02〜0.20％のうち、少なくとも１種を含有し、残部はAlと
不可避不純物とからなるアルミニウム合金を、
400〜550℃で２〜48時間の一段または多段均質化
処理を行つた後、液体化処理を行ない、または、
行なわず、440℃以下の析出温度域で熱間加工を
行ない、その後、所定の板厚まで冷間加工し、
480〜560℃に急速加熱し、溶体化処理焼入れを行
つた後、ローラー矯正またはスキンパス圧延等の
弱加工を行なうことを特徴とするストレツチヤー
ストレインマークの発生の防止と、表面処理特性
にすぐれた成形用アルミニウム合金板材の製造方
法。