JPH04236745A - 成形用アルミニウム合金板の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、成形用アルミニウム合
金板の製造方法に関するものであり、更に詳しくは、ピ
ックアップ，グレインストリーク等の表面品質に優れ、
絞り加工においてリビングマーク及び肌荒れを生じず、
更に耳率が低く、その値のコイル内でのばらつきが少な
い成形用アルミニウム合金板を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】成形用
として使用されるアルミニウム合金板は通常プレスやス
ピニング等の絞り加工を受ける。その特性としてはピッ
クアップやグレインストリークといった表面品質や絞り
加工時に生じるリビングマーク及び肌荒れ、更に耳率が
優れていることが要求される。このような成形用アルミ
ニウム合金板の製造方法としては、ＤＣ鋳造した鋳塊を
均質化処理後、熱間圧延，冷間圧延，焼鈍の工程を経て
製造されているが、上記の要求特性を満足するために、
それぞれに対して以下の製造条件の適正化が図られてい
る。

【０００３】先ずピックアップは、熱間圧延中にロール
コーティングが剥がれて板に埋め込まれたり、板の表面
の一部が局所的にロールに付着し、むしり取られたもの
で、アルマイト処理等を行うと明瞭になる欠点がある。 これを防止する対策として、圧延油の管理、ブラシロー
ルの駆動が行われ、更に熱間圧延温度を高くしない等の
熱間圧延条件の適正化が行われている。

【０００４】またグレインストリークは、製品にアルマ
イト処理等を行ったときに表面に筋状に生じる欠陥であ
り、リビングマークは、製品に絞り加工を行った際に、
圧延方向に沿って生じるしま状の凹凸である。この２つ
はいずれも熱間圧延で生じる繊維状組織が、焼鈍を行う
だけでは集合組織として残存することが原因とされてお
り、熱間圧延のパスとパスの間で再結晶を起させ、繊維
状組織を消滅させることが有効とされている。そして具
体的には、熱間圧延の各パスの圧下量を上げ、圧延温度
を上げることで達成されている。

【０００５】また肌荒れは、絞り加工時に生じるもので
あるが、これは製品の再結晶粒径が大きいと生じるもの
であり、このため最終冷間圧延率や最終焼鈍時の昇温速
度によって微細な粒径の組織が得られるようにコントロ
ールしている。

【０００６】耳率の改善は、均質化処理条件や最終冷間
圧延率（熱間圧延終了板厚）を適正化することにより、
低耳材を得ている。

【０００７】さて、以上のように条件の適正化が行われ
ているが、現在次の２つの大きな問題が生じている。ま
ず上記すべてを完全に満足する製造条件が得られていな
いことである。即ちピックアップレベルを向上させるに
は、熱間圧延温度の低温化が望ましいが、これはブレイ
ンストリークやリビングマークを悪化させる傾向にある
。

【０００８】第２の問題は、同一圧延材において、幅方
向や長手方向で特性に差が生じることである。具体的に
は耳率において顕著に生じ、製品コイルの板幅、長手の
中心では０％程度の耳率のものが、幅、長手の端部では
−６％〜＋６％にばらつくことがしばしば生じる。更に
幅の端部のみでグレインストリークが生じたり、板幅中
央部のピックアップレベルが悪化することもある。この
ようなばらつきが生じた場合、製品の歩留りが極端に低
下し、製造上好ましくない。このような現象は鋳造時の
冷却速度が幅方向の端部の方が大きいことや、熱間圧延
時に幅方向，長手方向で温度差が生じることが原因であ
ると考えられるが、このような発生原因を防止すること
は困難である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はこれに鑑み種々
検討の結果、ピックアップやグレインストリークといっ
た表面品質に優れ、更に加工においてリビングマーク及
び肌荒れが生じず、且つ耳率が低く、コイル内でバラツ
キが少ない成形用アルミニウム合金板の製造方法を開発
したものである。

【００１０】即ち本発明の一つは、Ｓｉ　０．５ｗｔ％
（以下ｗｔ％を％と略記）以下、Ｆｅ　０．８％以下を
含み、残部Ａｌと不可避的不純物からなるアルミニウム
合金鋳塊を、均質化処理後、熱間圧延，冷間圧延及び焼
鈍を行って成形用アルミニウム合金板を製造するにあた
り、熱間圧延において　１２０ｍｍ以下の板厚での圧延
を８パス以上のパスで行い、熱間圧延終了温度を　２８
０℃以下とし、最終製品板厚までの冷間圧延で圧延率が
４０％以上である板厚で中間焼鈍を行い、最終板厚で焼
鈍を行うことを特徴とするものである。

【００１１】また本発明の他の一つは、Ｓｉ　０．５％
以下、Ｆｅ　０．８％以下、更にＣｕ　０．５％以下を
含み、残部Ａｌと不可避的不純物からなるアルミニウム
合金鋳塊を、均質化処理後、熱間圧延，冷間圧延及び焼
鈍を行って成形用アルミニウム合金板を製造するにあた
り、熱間圧延において　１２０ｍｍ以下の板厚での圧延
を８パス以上のパスで行い、熱間圧延の終了温度を　２
８０℃以下とし、最終製品板厚までの冷間圧延で圧延率
が４０％以上である板厚で中間焼鈍を行い、最終板厚で
焼鈍を行うことを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】まず、本発明の合金組成について説明する。Ｓ
ｉは製品の強度を向上させ、更にＬＤＲ（限界絞り比）
等の成形性を向上させる働きを有する。しかしその量を
　０．５％を越えて添加しても成形性の向上は望めない
ばかりか、耳率が０〜９０°方向に大きくなり、更にＡ
ｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系の金属間化合物を生じ、アルマイト色
調にむらが生じやすくなる。

【００１３】Ｆｅは製品の焼鈍時に生じる再結晶を微細
化する作用を有しており、成形性の向上と肌荒れの防止
に効果的である。しかしその量が　０．８％を越えると
耳率が４５°方向に大きくなる。

【００１４】本発明合金の主たる元素はＦｅとＳｉであ
るが、これに加えてＣｕを　０．５％以下添加した場合
、耳率のバラツキの減少、強度や成形性の向上に効果が
ある。また本発明では上記Ｓｉ，Ｆｅ，Ｃｕが必須元素
であるが、これ以外に　０．５％以下のＭｇを強度向上
等の目的で添加したり、　０．５％以下のＭｎやＺｎを
耳率の安定化や成形性向上のために添加したり、　０．
３％以下のＣｒやＺｒを結晶粒の安定化等のために添加
したり、　０．２％以下のＴｉやＢを鋳造組織微細化の
ために添加したりすること等の通常のＡｌ合金改質手段
を適用しても、本発明には何ら悪影響はない。上記以外
の不可避的不純物としては、それぞれ０．０５％以下、
合計で０．１５％以下であれば本発明の顕著な作用効果
に影響を及ぼさない。

【００１５】次に製造方法について説明する。本発明は
上記組成範囲のアルミニウム合金を通常の半連続鋳造法
により鋳塊とすればよい。しかし従来鋳造時に幅方向に
冷却速度差が生じ、幅方向でＦｅ，Ｓｉの固溶量差が生
じ、特性をばらつかせていたが、本発明によればこれを
原因とするバラツキは生じない。

【００１６】この鋳塊にまず均質化処理を施す。均質化
処理は面削後に熱間圧延前の加熱をかねて行ってもよい
し、均質化処理として熱間圧延の加熱の前に別に行って
もよい。尚均質化処理を行い、その後面削し、再加熱し
て熱間圧延を行うと、圧延前の鋳塊表面の酸化皮膜が少
なく表面品質の向上に効果的である。また均質化処理温
度は　５２０℃以上が望ましく、これ未満では製品の耳
率が大きくなる場合がある。

【００１７】熱間圧延は　１２０ｍｍ以下の板厚での圧
延を８パス以上行い、かつ熱間圧延の終了温度が　２８
０℃以下となるように行う。これはピックアップレベル
の向上及び製品特性のコイル内のバラツキをなくすため
のものである。さらにこの際圧延のパス数を増やすこと
で各パスの圧延率を下げ、また終了温度を通常の　３０
０℃付近よりも低くすることによりピックアップレベル
を極めて向上させることができる。

【００１８】さて上記の熱間圧延条件によって特性のコ
イル内バラツキを防止できる理由について、以下に説明
する。まずピックアップであるが、前述のような理由で
全体的に向上するため、いずれの位置でも優れた特性と
なる。

【００１９】次にグレインストリーク及びリビングマー
クに関しては、本発明熱間圧延条件はこれらの特性を非
常に悪化させる条件である。これは本発明熱間圧延条件
は熱間圧延最終パス近傍で再結晶を生じない条件だから
である。しかし後述するが、本発明法は焼鈍条件によっ
てグレインストリーク及びリビングマーク発生を防止す
る方法であるので、グレインストリークやリビングマー
クが生じやすい熱間圧延条件であっても特性に影響はな
く、従って本発明法では熱間圧延条件を原因とするバラ
ツキの発生は生じない。

【００２０】また肌荒れは最終製品の再結晶粒径が大き
い場合に生じる現象であり、最終冷間圧延率によりほと
んど決定されてしまう特性であり、熱間圧延条件の影響
は実質的にほとんど受けない。従って熱間圧延条件によ
ってバラツキは発生しない。

【００２１】最後に耳率であるが、本発明の熱間圧延条
件を行うことで耳率の幅、長手方向の耳率のバラツキを
なすことができる。即ち従来は耳率は冷間圧延と焼鈍条
件によって低耳とすることができると考えられており、
熱間圧延条件はピックアップ，グレインストリーク，リ
ビングマークと生産性によって決められてきた。そうす
ることで確かに幅、長手の中心部の耳率を低くすること
はできるが、コイル内の耳率の値に差が生じていた。そ
こで発明者らが耳率のバラツキの発生機構について詳細
に検討を行ったところ、バラツキの発生原因は熱間圧延
での最終圧延パスの近傍のパスでの再結晶挙動にあるこ
とが判った。即ち熱間圧延においては、圧延パス中に動
的な回復が生じ、再結晶開始前に板材中に蓄積されてい
る歪量が少ないことが原因で、熱間圧延での圧延パスと
パスとの間で生じる再結晶状態は再結晶するときの板の
温度や固溶，析出状態の影響を非常に受けやすいのであ
る。そのため、鋳造によって生じる固溶元素量の幅方向
のバラツキや、熱間圧延中の幅、長手方向の温度差によ
って再結晶の挙動に差が生じ、これが耳率のバラツキを
生み出すのである。

【００２２】上記再結晶挙動について更に説明すると、
熱間圧延の最終パスの近傍で再結晶を生じさせることは
グレインストリークやリビングマークレベルの向上のた
めに一般に行われているが、板幅端部での温度は中心部
より低いため、圧延パスとパスとの間で生じる再結晶が
端部まで完全に完了しない場合が生じ、このような場合
、完全に再結晶が完了している板幅中心部と比較し、端
部では圧延集合組織が多く残存するため、４５°耳が強
く生じるのである。またたとえ板の温度が全体的に高く
、熱間圧延の最終パスの近傍で板全面に再結晶を生じた
としても、板材内の温度差や固溶、析出状態に差がある
と、板幅端部の再結晶組織が立方体方位を多く含んだも
のになり、これは板端部の耳率を０〜９０°耳としてし
まう。そしてこのような耳率の差が一旦生じた場合に、
後の工程で差をなくすことは容易でない。以上のように
熱間圧延時に耳率のバラツキが生じ、そのバラツキが最
終製品まで残存することに加え、最終焼鈍時に生ずる再
結晶集合組織は焼鈍前の固溶量、析出状態の影響を受け
やすいこともコイル内の耳率のバラツキを大きくしてい
る原因となっている。

【００２３】このようなバラツキは熱間圧延の最終パス
近傍の板厚で再結晶を生じた場合に顕著であるが、（最
終パスで再結晶集合組織が形成され、そこでの板厚から
焼鈍時の板厚までの加工量が少ないため、焼鈍は圧延集
合組織が十分に発達していない状態で行われるため影響
を受けやすい）熱間圧延で板の固溶、析出状態の違いを
解消できなければ焼鈍時に形成される再結晶集合組織は
大きく変化してしまうものである。

【００２４】さて、本発明の熱間圧延条件は、上記検討
に基づいて決定されたもので、圧延パス数を増やすこと
により、少なくとも　１２０ｍｍ以下の板厚で再結晶を
生じにくく圧延し、かつ圧延での析出量を多くすること
で耳率の幅方向の差をなくする方法である。即ち熱間圧
延中に再結晶を生じなければ、熱間圧延中に耳率の差が
生じることなく、更に再結晶を生じさせいなことで圧延
集合組織を強く集積させ、かつ熱間圧延板の析出状態の
差をなくすことにより、固溶，析出状態が原因となって
焼鈍時に生じる耳率のバラツキをなくすことができるの
である。

【００２５】そして上記熱間圧延の開始温度は　５２０
℃以下が望ましい。これはピックアップレベルの向上の
ためである。そして、更に　４５０℃以下の温度が最も
推奨される。熱間圧延開始温度を　４５０℃以下とする
と熱間圧延の初期のパスでの再結晶を防止できるため、
　１２０ｍｍよりも厚い板厚から圧延集合組織が形成さ
れることになり、焼鈍前の圧延集合組織が強く集積され
ることにより耳率のバラツキがより減じるためである。

【００２６】本発明では　１２０ｍｍ以下の板厚での圧
延の圧延パス数を８パス以上と定める。尚ここでいう　
１２０ｍｍとは圧延パスの開始板厚である。通常は５パ
ス又は６パスで行われているが、８パス未満の場合、圧
延パス毎の圧下率が増し、かつ最終パスまでの温度低下
が不十分であり、熱間圧延中に再結晶しやすくなる。更
に圧延パス数が少ないと析出量が少ないので、析出が進
むことで幅、長手の析出量の差をなくす効果が不十分で
あり、冷間圧延後の焼鈍において再結晶挙動が異なり、
耳率のバラツキが生じる。

【００２７】ここで各パスの圧下率は特に定めないが、
圧下率を４０％以下で行った場合に圧延による再結晶が
防止され、特に安定した特性となる。尚各圧延パスの圧
下率とは、１つの圧延パス前後の板厚をそれぞれｔｎ　
，ｔｎ＋１　とすると、 で表したものである。

【００２８】なお板厚　１２０ｍｍまでの圧延条件は本
発明では特に規定しないが、各パスの圧延率を　１２０
ｍｍを越えた板厚の圧延においても４０％以下とした場
合、　１２０ｍｍよりも厚い板厚から圧延集合組織が形
成されることになり、焼鈍前の圧延集合組織が強く集積
されることになり、耳率のバラツキを減ずるためにより
効果的である。

【００２９】また　１２０ｍｍ以下の板厚での温度は　
４３０℃以下が推奨される。これはピックアップレベル
向上と耳率の安定化のためであり、後者については各圧
延パスのパス間で再結晶が進行しないようにするためで
ある。一方　４３０℃を越えた温度で行う場合は、各圧
延パスの圧下量を３０％以下とし、パスとパスとの間の
時間を５分以内にとすれば問題ない。

【００３０】また本発明では板厚　１２０ｍｍ以下の圧
延について定めるが、特に６０ｍｍ以下の板厚で圧延温
度が　３７０℃となった場合、各パスの圧下率は常に４
０％以下が望ましい。４０％を越えた場合、圧延パスと
パスとの間で再結晶を生じ、耳率の幅方向のバラツキを
生み出すことがある。

【００３１】尚ここで、熱間圧延で再結晶が生じていな
い状態とは、再結晶率が４０％以下の状態をいうもので
ある。このように熱間圧延の再結晶について問題として
いるのは、圧延集合組織の集積が再結晶によって減じて
しまうからであるが、このとき上記のように再結晶率が
４０％以下であれば、再結晶粒の大部分は圧延集合組織
と同じ方位を有する再結晶粒であるため、圧延集合組織
の集積の減少はほとんど生じなくなる。

【００３２】また熱間圧延は終了温度が　２８０℃以下
になるように行う。これは　２８０℃を越えて圧延が終
了した場合、コイルの冷却中に冷却されにくい中心部で
再結晶を生じ、耳率のコイル内バラツキを引き起すため
である。

【００３３】そして熱間圧延の終了板厚は、本発明の冷
間圧延条件を実施できる板厚であればよく、特に定めな
いが通常３〜１５ｍｍ程度である。尚熱間圧延は熱間粗
圧延及び仕上げ圧延の異なった２種の圧延機で行っても
良く、また１つの圧延機で行ってもよい。

【００３４】次いで熱間圧延を終了したコイルは冷間圧
延、焼鈍を行うが、本発明では、最終製品板厚までの冷
間圧延率が４０％以上である板厚で中間焼鈍を行い、最
終製品板厚で焼鈍を行うことと規定している。このよう
に最終製品板厚まで冷間圧延を行う途中で中間焼鈍を行
い、更に最終製品板厚で最終焼鈍を行う理由は次の２つ
である。

【００３５】先ず、グレインストリーク，リビングマー
クの発生を防止するためである。即ち前述のように、本
発明の熱間圧延条件は圧延の途中に再結晶を生じないた
め、通常のように冷間圧延途中に焼鈍を行わず、最終製
品板厚まで冷間圧延を行うと、グレインストリーク，リ
ビングマークが発生する。そこで焼鈍を１回行うだけで
は熱間圧延の影響はなくならないが、２回焼鈍を行い、
再結晶を２回させれば熱間圧延の影響は見られなくなり
、グレインストリーク，リビングマークの発生を防止で
きる。

【００３６】第２の理由は耳率を低くするためである。 即ち本発明の熱間圧延条件で圧延を行った板材は、焼鈍
を行う前は圧延集合組織が非常に強く発達しており、か
つ析出量のバラツキが少ない。そのため焼鈍を行ったと
きに、コイル幅、長手に多少の組織差があってもほとん
どその影響を受けないため、耳率はコイル内でほぼ同じ
値となるのである。しかし圧延集合組織が強く発達した
状態で焼鈍を行うので、１回の焼鈍で耳率を低くできず
、４５°方向で強い耳が発生してしまう。そこでこの状
態でさらに冷間圧延を行い、最終焼鈍を行うことで耳率
を低くするのである。１回目の焼鈍により、コイル内の
耳率は一定でかつ組織の差がなくなるので、２回目の焼
鈍によって耳率のコイル内バラツキが生じることはない
。

【００３７】本発明は上記の理由で焼鈍を２回行うが、
さらに最終焼鈍前の最終冷間圧延率を４０％以上と規定
した。ここで冷間圧延は１パスの圧延で行う必要はない
が、上記冷間圧延率が４０％未満の場合、焼鈍時の再結
晶駆動力が小さく、耳率が０〜９０°方向に高い値を示
し、更に再結晶粒径が大きくなり肌荒れが発生する。こ
こでの最終冷間圧延率は大きいほど肌荒れ性が向上する
ので、６０％以上が推奨される。

【００３８】次に焼鈍条件であるが、完全に再結晶を生
じる条件であれば特に規定しない。通常バッチ式の焼鈍
であれば　３００〜４５０　℃で　０．５〜６時間程度
であればよいし、連続式の焼鈍であれば　４３０〜５８
０　℃で　０．５〜６０秒程度であればよい。

【００３９】

【実施例】以下実施例に基づき本発明を詳細に説明する
。表１に示す組成のアルミニウム合金を、通常のＤＣ鋳
造により厚さ　５００ｍｍ，幅１０００ｍｍの鋳塊を各
１〜８本鋳造した。これを表２及び表３に示す均質化処
理，面削，熱間圧延の工程で熱間圧延コイルを作製した
。ここで　１２０ｍｍまでの熱間圧延の各圧延パスの圧
延量は３０〜９０ｍｍとした。得られた熱間圧延コイル
を、表４に示す条件にて冷間圧延，焼鈍を行い、Ｏ材コ
イルを作製した。得られたコイルの長手方向の前，中，
後部での幅方向の端部の中心部の６箇所について、ピッ
クアップ，グレインストリーク，リビングマーク，肌荒
れ及び耳率の特性について調べた。その結果を表５〜表
１０表に示す。ピックアップは板表面を目視で、グレイ
ンストリークは板を王水でエッチング後目視で、リビン
グマーク、肌荒れ及び耳率についてはブランク径６１ｍ
ｍ，ポンチ径３３ｍｍでカップを絞り、リビングマーク
、肌荒れについては目視で、耳率については０〜９０°
耳を＋耳とし、４５°耳を−耳として評価した。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【表２】

【００４２】

【表３】

【００４３】

【表４】

【００４４】

【表５】

【００４５】

【表６】

【００４６】

【表７】

【００４７】

【表８】

【００４８】

【表９】

【００４９】

【表１０】

【００５０】表５〜表１０から明らかなように、本発明
方法を行ったものは、ピックアップ，グレインストリー
ク品質に優れ、絞り加工においてリビングマーク及び肌
荒れが生じず、更に耳率が低く、これ等の特性のバラツ
キが少ないことが判る。

【００５１】

【発明の効果】このように本発明によれば、ピックアッ
プ，グレインストリーク等の表面品質に優れ、絞り加工
においてリビングマーク及び肌荒れが生じず、更に耳率
が低く、それらの特性のコイル内でのバラツキが少ない
成形用アルミニウム合金板材の製造が可能である等工業
上顕著な効果を奏するものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　Ｓｉ　０．５ｗｔ％以下、Ｆｅ　０．
   ８ｗｔ％以下を含み、部Ａｌと不可避的不純物からなる
   アルミニウム合金鋳塊を、均質化処理後、熱間圧延，冷
   間圧延及び焼鈍を行って成形用アルミニウム合金板を製
   造するにあたり、熱間圧延において　１２０ｍｍ以下の
   板厚での圧延を８パス以上のパスで行い、熱間圧延の終
   了温度を　２８０℃以下とし、最終製品板厚までの冷間
   圧延で圧延率が４０％以上である板厚で中間焼鈍を行い
   、最終板厚で焼鈍を行うことを特徴とする成形用アルミ
   ニウム合金板の製造方法。
2. 【請求項２】　　Ｓｉ　０．５ｗｔ％以下、Ｆｅ　０．
   ８ｗｔ％以下、更にＣｕ　０．５ｗｔ％以下を含み、残
   部Ａｌと不可避的不純物からなるアルミニウム合金鋳塊
   を、均質化処理後、熱間圧延，冷間圧延及び焼鈍を行っ
   て成形用アルミニウム合金板を製造するにあたり、熱間
   圧延において　１２０ｍｍ以下の板厚での圧延を８パス
   以上のパスで行い、熱間圧延の終了温度を　２８０℃以
   下とし、最終製品板厚までの冷間圧延で圧延率が４０％
   以上である板厚で中間焼鈍を行い、最終板厚で焼鈍を行
   うことを特徴とする成形用アルミニウム合金板の製造方
   法。