JPH04325647A - 焼付け硬化性に優れたアルミニウム合金およびその製造方法 - Google Patents
焼付け硬化性に優れたアルミニウム合金およびその製造方法Info
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- JPH04325647A JPH04325647A JP12245391A JP12245391A JPH04325647A JP H04325647 A JPH04325647 A JP H04325647A JP 12245391 A JP12245391 A JP 12245391A JP 12245391 A JP12245391 A JP 12245391A JP H04325647 A JPH04325647 A JP H04325647A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は優れた焼付け硬化性を有
し、自動車外板、包装用板材、構造用部材などの強度が
要求され、しかも焼付け塗装を施される様な部材に適し
た成形用アルミニウム合金である。
し、自動車外板、包装用板材、構造用部材などの強度が
要求され、しかも焼付け塗装を施される様な部材に適し
た成形用アルミニウム合金である。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車外板には冷延鋼板が主に用
いられていた。しかしながら、最近になり自動車車体の
軽量化要求からアルミニウム合金板を使用することが検
討されている。自動車外板用材料としては、プレス成形
性に優れていること、強度が高いこと、耐食性に優れる
ことなどが求められている。このような要求を満足する
材料として5052合金、5182合金などのAl−M
g合金(5000系合金)や、6009合金、6061
合金などのAl−Mg−Si合金(6000系合金)が
用いられていた。前記した6000系合金はプレス成形
性が比較的良好であり、焼付け塗装後に高い強度が得ら
れるため、自動車外板材へ適用されている。従来の焼付
け温度は180℃で1時間程度であったが、焼付け温度
が低温・短時間化する傾向がある。このため、これら合
金では十分な焼付け塗装後の強度が得られない問題があ
った。
いられていた。しかしながら、最近になり自動車車体の
軽量化要求からアルミニウム合金板を使用することが検
討されている。自動車外板用材料としては、プレス成形
性に優れていること、強度が高いこと、耐食性に優れる
ことなどが求められている。このような要求を満足する
材料として5052合金、5182合金などのAl−M
g合金(5000系合金)や、6009合金、6061
合金などのAl−Mg−Si合金(6000系合金)が
用いられていた。前記した6000系合金はプレス成形
性が比較的良好であり、焼付け塗装後に高い強度が得ら
れるため、自動車外板材へ適用されている。従来の焼付
け温度は180℃で1時間程度であったが、焼付け温度
が低温・短時間化する傾向がある。このため、これら合
金では十分な焼付け塗装後の強度が得られない問題があ
った。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
について検討の結果、低温での焼付け硬化性に優れ、か
つ耐食性にも優れた成形用アルミニウム合金およびその
製造方法を開発したものである。
について検討の結果、低温での焼付け硬化性に優れ、か
つ耐食性にも優れた成形用アルミニウム合金およびその
製造方法を開発したものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、Cu0.5〜
2.5wt%、Mg0.5〜3.0wt%、Si0.5
〜3.0wt%、Mn0.001〜0.10wt%未満
を含み、残部Alと不可避的不純物からなる焼付け硬化
性に優れたアルミニウム合金を請求項1とし、Cu0.
5〜2.5wt%、Mg0.5〜3.0wt%、Si0
.5〜3.0wt%、Mn0.001〜0.10wt%
未満を含み、さらにCr0.20〜1.0wt%、Zr
0.001〜0.5wt%のうちの1種もしくは2種以
上を含み、残部Alと不可避的不純物からなる焼付け硬
化性に優れたアルミニウム合金を請求項2とし、Cu0
.5〜2.5wt%、Mg0.5〜3.0wt%、Si
0.5〜3.0wt%、Mn0.001〜0.10wt
%未満を含み、残部Alと不可避的不純物からなるアル
ミニウム合金に400℃以上の溶体化処理を施した後、
3℃/sec.以上の冷却速度で冷却をおこなうことを
特徴とする焼付け硬化性に優れたアルミニウム合金の製
造方法を請求項3とし、Cu0.5〜2.5wt%、M
g0.5〜3.0wt%、Si0.5〜3.0wt%、
Mn0.001〜0.10wt%未満を含み、さらにC
r0.20〜1.0wt%、Zr0.001〜0.5w
t%のうちの1種もしくは2種を含み、残部Alと不可
避的不純物からなるアルミニウム合金に400℃以上の
溶体化処理を施した後、3℃/sec.以上の冷却速度
で冷却をおこなうことを特徴とする焼付け硬化性に優れ
たアルミニウム合金の製造方法を請求項4とするもので
ある。すなわち本発明はAlの強度を向上させるために
添加するCuを適正量とすることにより耐食性を保持さ
せ、Si、Mgを添加して成形性および焼付後の強度を
向上させ、さらにMn、Cr、Zrを適宜加えて強度を
向上させたものであり、また上記の効果を得るため上記
合金について製造条件を見出したものである。
2.5wt%、Mg0.5〜3.0wt%、Si0.5
〜3.0wt%、Mn0.001〜0.10wt%未満
を含み、残部Alと不可避的不純物からなる焼付け硬化
性に優れたアルミニウム合金を請求項1とし、Cu0.
5〜2.5wt%、Mg0.5〜3.0wt%、Si0
.5〜3.0wt%、Mn0.001〜0.10wt%
未満を含み、さらにCr0.20〜1.0wt%、Zr
0.001〜0.5wt%のうちの1種もしくは2種以
上を含み、残部Alと不可避的不純物からなる焼付け硬
化性に優れたアルミニウム合金を請求項2とし、Cu0
.5〜2.5wt%、Mg0.5〜3.0wt%、Si
0.5〜3.0wt%、Mn0.001〜0.10wt
%未満を含み、残部Alと不可避的不純物からなるアル
ミニウム合金に400℃以上の溶体化処理を施した後、
3℃/sec.以上の冷却速度で冷却をおこなうことを
特徴とする焼付け硬化性に優れたアルミニウム合金の製
造方法を請求項3とし、Cu0.5〜2.5wt%、M
g0.5〜3.0wt%、Si0.5〜3.0wt%、
Mn0.001〜0.10wt%未満を含み、さらにC
r0.20〜1.0wt%、Zr0.001〜0.5w
t%のうちの1種もしくは2種を含み、残部Alと不可
避的不純物からなるアルミニウム合金に400℃以上の
溶体化処理を施した後、3℃/sec.以上の冷却速度
で冷却をおこなうことを特徴とする焼付け硬化性に優れ
たアルミニウム合金の製造方法を請求項4とするもので
ある。すなわち本発明はAlの強度を向上させるために
添加するCuを適正量とすることにより耐食性を保持さ
せ、Si、Mgを添加して成形性および焼付後の強度を
向上させ、さらにMn、Cr、Zrを適宜加えて強度を
向上させたものであり、また上記の効果を得るため上記
合金について製造条件を見出したものである。
【0005】
【作用】本発明において、合金組成を限定したのは、以
下の理由による。Cuは溶体化処理時にはマトリックス
中に固溶している。この状態で焼付け塗装加熱を施すと
GPゾーン、θ′、S相などの析出により強度が向上す
る。その添加量を0.5〜2.5wt%と限定したのは
、0.5wt%未満ではその効果が小さく、2.5wt
%を越えると耐食性の低下、焼き入れ感受性が敏感にな
るなどの問題が生じる。Siは焼付け塗装時にMgと共
にMg2 Siを析出させ強度を向上させる。その添加
量を0.5〜3.0wt%と限定したのは、0.5wt
%未満ではその効果が小さく、3.0wt%を越えると
溶体化処理後の成形性が低下するためである。Mgは溶
体化処理後にはマトリックス中に固溶しており、成形性
の向上に寄与する。また、焼付け塗装時にSiと共にM
g2 Siを析出させ強度を向上させる。その添加量を
0.5〜3.0wt%限定したのは、0.5wt%未満
ではその効果が小さく、3.0wt%を越えると溶体化
処理後の強度が高くなりすぎるなどにより成形性が低下
するためである。以上のようにSi、Mgは焼付け塗装
時にMg2 Siとして析出し、強度を向上させる。こ
の両元素の存在比が異なるとその焼付け硬化性も異なり
、Si、Mgの重量比がSi>0.6Mg(wt%)と
Mg2 Si量に対し過剰Siであれば、より優れた焼
付け硬化性が得られる。なお、焼付け塗装時の時効挙動
をコントロールするためにAg、Cd、Znなどを添加
しても本発明の効果を損なうことはない。Mnは結晶粒
径のコントロールのために添加させるものである。その
添加量を0.001〜0.10wt%未満と限定したの
は、0.001wt%未満ではその効果が小さく、0.
10wt%以上では、成形性が低下するためである。Z
rはマトリックスの強度向上に有効である。その添加量
を0.001〜0.5wt%と限定したのは、0.00
1wt%未満では強度向上効果が小さく、0.5wt%
を越えると成形性が低下するためである。Crは結晶粒
の微細化、マトリックスの強度向上に有効である。その
添加量を0.20〜1.0wt%と限定したのは、0.
20wt%未満では強度向上効果が小さく、1.0wt
%を越えると成形性が低下するためである。Feは通常
Alの不純物として含まれるものである。しかし、Fe
はSiと化合物を作りやすく、0.25wt%を越えて
含まれると焼付け塗装時の強度向上を阻害する。なお、
鋳造組織の微細化材として通常添加されるTi、Bなど
は0.1wt%以下の添加であれば、特に本発明の効果
を損なうことはない。また、結晶粒コントロール、マト
リックス強度向上のために添加するNi、Vなどは0.
3wt%以下であれば特に本発明の効果を損なうことは
ない。 次に、溶体化処理等の条件について説明する。溶体化処
理はCu、Si、Mg等の時効析出に有効な添加元素を
一旦マトリックス中に固溶させる。この後に焼付け塗装
加熱を施すと、前記したGPゾーンや微細なMg2 S
iなどが析出し強度を向上させることとなる。溶体化処
理温度を400℃以上としたのは、400℃未満では添
加元素を十分に固溶させることができず、焼付け塗装加
熱時の強度向上が小さい。なお保持時間は特に規定され
ないが、400℃以上となる時間が3秒以上であること
が好ましい。
下の理由による。Cuは溶体化処理時にはマトリックス
中に固溶している。この状態で焼付け塗装加熱を施すと
GPゾーン、θ′、S相などの析出により強度が向上す
る。その添加量を0.5〜2.5wt%と限定したのは
、0.5wt%未満ではその効果が小さく、2.5wt
%を越えると耐食性の低下、焼き入れ感受性が敏感にな
るなどの問題が生じる。Siは焼付け塗装時にMgと共
にMg2 Siを析出させ強度を向上させる。その添加
量を0.5〜3.0wt%と限定したのは、0.5wt
%未満ではその効果が小さく、3.0wt%を越えると
溶体化処理後の成形性が低下するためである。Mgは溶
体化処理後にはマトリックス中に固溶しており、成形性
の向上に寄与する。また、焼付け塗装時にSiと共にM
g2 Siを析出させ強度を向上させる。その添加量を
0.5〜3.0wt%限定したのは、0.5wt%未満
ではその効果が小さく、3.0wt%を越えると溶体化
処理後の強度が高くなりすぎるなどにより成形性が低下
するためである。以上のようにSi、Mgは焼付け塗装
時にMg2 Siとして析出し、強度を向上させる。こ
の両元素の存在比が異なるとその焼付け硬化性も異なり
、Si、Mgの重量比がSi>0.6Mg(wt%)と
Mg2 Si量に対し過剰Siであれば、より優れた焼
付け硬化性が得られる。なお、焼付け塗装時の時効挙動
をコントロールするためにAg、Cd、Znなどを添加
しても本発明の効果を損なうことはない。Mnは結晶粒
径のコントロールのために添加させるものである。その
添加量を0.001〜0.10wt%未満と限定したの
は、0.001wt%未満ではその効果が小さく、0.
10wt%以上では、成形性が低下するためである。Z
rはマトリックスの強度向上に有効である。その添加量
を0.001〜0.5wt%と限定したのは、0.00
1wt%未満では強度向上効果が小さく、0.5wt%
を越えると成形性が低下するためである。Crは結晶粒
の微細化、マトリックスの強度向上に有効である。その
添加量を0.20〜1.0wt%と限定したのは、0.
20wt%未満では強度向上効果が小さく、1.0wt
%を越えると成形性が低下するためである。Feは通常
Alの不純物として含まれるものである。しかし、Fe
はSiと化合物を作りやすく、0.25wt%を越えて
含まれると焼付け塗装時の強度向上を阻害する。なお、
鋳造組織の微細化材として通常添加されるTi、Bなど
は0.1wt%以下の添加であれば、特に本発明の効果
を損なうことはない。また、結晶粒コントロール、マト
リックス強度向上のために添加するNi、Vなどは0.
3wt%以下であれば特に本発明の効果を損なうことは
ない。 次に、溶体化処理等の条件について説明する。溶体化処
理はCu、Si、Mg等の時効析出に有効な添加元素を
一旦マトリックス中に固溶させる。この後に焼付け塗装
加熱を施すと、前記したGPゾーンや微細なMg2 S
iなどが析出し強度を向上させることとなる。溶体化処
理温度を400℃以上としたのは、400℃未満では添
加元素を十分に固溶させることができず、焼付け塗装加
熱時の強度向上が小さい。なお保持時間は特に規定され
ないが、400℃以上となる時間が3秒以上であること
が好ましい。
【0006】
【実施例】以下に本発明の一実施例について説明する。
〔実施例1〕表1に示す組成のAl合金を常法により溶
解、DC鋳造により鋳塊を得た。この鋳塊に均質化処理
を施した後、熱間圧延、冷間圧延により厚さ1mmの板
材とした。この板材に520℃×10sec.の加熱後
15℃/sec.の冷却速度による溶体化処理を施した
。このように製造された板材について、引張試験、エリ
クセン張出試験、限界深絞り(LDR)試験をおこなっ
た。また、焼付け塗装処理をシミュレートした150℃
×30min.、60min.、180℃×30min
.、60min.、200℃×30min.、60mi
n.の加熱を施した後にも引張試験をおこなった。結果
を表2および表3に示す。引張試験はJIS5号引張試
験片により、引張強さ、耐力、伸びを測定した。エリク
セン張出試験はJIS Z 2247A法により張
出し高さを測定した。限界深絞り(LDR)試験はφ3
3mmのポンチで潤滑油を塗布したブランクの深絞りを
おこない、破断しない最大ブランク径をポンチ径で除し
た値を求めた。
解、DC鋳造により鋳塊を得た。この鋳塊に均質化処理
を施した後、熱間圧延、冷間圧延により厚さ1mmの板
材とした。この板材に520℃×10sec.の加熱後
15℃/sec.の冷却速度による溶体化処理を施した
。このように製造された板材について、引張試験、エリ
クセン張出試験、限界深絞り(LDR)試験をおこなっ
た。また、焼付け塗装処理をシミュレートした150℃
×30min.、60min.、180℃×30min
.、60min.、200℃×30min.、60mi
n.の加熱を施した後にも引張試験をおこなった。結果
を表2および表3に示す。引張試験はJIS5号引張試
験片により、引張強さ、耐力、伸びを測定した。エリク
セン張出試験はJIS Z 2247A法により張
出し高さを測定した。限界深絞り(LDR)試験はφ3
3mmのポンチで潤滑油を塗布したブランクの深絞りを
おこない、破断しない最大ブランク径をポンチ径で除し
た値を求めた。
【0007】
【表1】
【0008】
【表2】
【0009】
【表3】
【0010】表2および表3より明らかなように、本発
明合金(No.A〜I)に比べ、本発明合金の組成を外
れる比較合金(No.J〜R)は、溶体化処理後の成形
性、(低温・短時間の)焼付け塗装処理後の強度の何れ
か一つ以上が劣っている。
明合金(No.A〜I)に比べ、本発明合金の組成を外
れる比較合金(No.J〜R)は、溶体化処理後の成形
性、(低温・短時間の)焼付け塗装処理後の強度の何れ
か一つ以上が劣っている。
【0011】〔実施例2〕表1に示すNo.Aの組成の
Al合金を実施例1同様に鋳造、熱間圧延、冷間圧延を
へて厚さ1mmの板材を得た。この板材に表4に示す溶
体化処理(加熱、冷却)を施した。このように製造され
た板材について、引張試験、エリクセン張出試験、限界
深絞り(LDR)試験をおこなった。また、焼付け塗装
処理をシミュレートした150℃×30min.、60
min.、180℃×30min.、60min.、2
00℃×30min.、60min.の加熱を施した後
にも引張試験をおこなった。結果を表5に示す。
Al合金を実施例1同様に鋳造、熱間圧延、冷間圧延を
へて厚さ1mmの板材を得た。この板材に表4に示す溶
体化処理(加熱、冷却)を施した。このように製造され
た板材について、引張試験、エリクセン張出試験、限界
深絞り(LDR)試験をおこなった。また、焼付け塗装
処理をシミュレートした150℃×30min.、60
min.、180℃×30min.、60min.、2
00℃×30min.、60min.の加熱を施した後
にも引張試験をおこなった。結果を表5に示す。
【0012】
【表4】
【0013】
【表5】
【0014】表5より明らかなように、本発明例(No
.1〜4)に比べ、本発明方法を外れる比較例(No.
5、6)は、溶体化処理後の成形性、(低温・短時間の
)焼付け塗装処理後の強度の何れか一つ以上が劣ってい
る。
.1〜4)に比べ、本発明方法を外れる比較例(No.
5、6)は、溶体化処理後の成形性、(低温・短時間の
)焼付け塗装処理後の強度の何れか一つ以上が劣ってい
る。
【0015】〔実施例3〕実施例1により溶体化処理を
おこなった後、180℃×60min.の焼付け塗装シ
ミュレート加熱をおこなった。この加熱後板を片面およ
び端部をシールし、塩水噴霧試験、温水浸漬試験、およ
び複合サイクル試験により耐食性評価をおこなった。ま
た、通常の自動車用鋼板も同様に試験を実施し、耐食性
の比較をおこなった。塩水噴霧試験はJIS Z
2371に準拠し、5%−NaCl溶液(35℃)によ
り90日間おこなった。温水浸漬試験は40℃の純水中
に6週間浸漬した。複合サイクル試験は5%−NaCl
溶液(35℃)噴霧:24時間→湿潤雰囲気(40℃、
85%)放置:120時間→室温放置:24時間を1サ
イクルとし、12サイクル(84日間)おこなった。試
験終了後、それぞれの腐食試験による腐食減量、および
最大孔食深さの測定をおこない評価した。結果を表6に
示す。
おこなった後、180℃×60min.の焼付け塗装シ
ミュレート加熱をおこなった。この加熱後板を片面およ
び端部をシールし、塩水噴霧試験、温水浸漬試験、およ
び複合サイクル試験により耐食性評価をおこなった。ま
た、通常の自動車用鋼板も同様に試験を実施し、耐食性
の比較をおこなった。塩水噴霧試験はJIS Z
2371に準拠し、5%−NaCl溶液(35℃)によ
り90日間おこなった。温水浸漬試験は40℃の純水中
に6週間浸漬した。複合サイクル試験は5%−NaCl
溶液(35℃)噴霧:24時間→湿潤雰囲気(40℃、
85%)放置:120時間→室温放置:24時間を1サ
イクルとし、12サイクル(84日間)おこなった。試
験終了後、それぞれの腐食試験による腐食減量、および
最大孔食深さの測定をおこない評価した。結果を表6に
示す。
【0016】
【表6】
【0017】表6より明らかなように、本発明合金(N
o.A〜I)に比べ、本発明合金の組成を外れる比較合
金(No.J〜R)、および比較鋼板(No.S)は、
耐食性に劣る。
o.A〜I)に比べ、本発明合金の組成を外れる比較合
金(No.J〜R)、および比較鋼板(No.S)は、
耐食性に劣る。
【0018】
【発明の効果】このように本発明によれば、焼付け塗装
処理後の強度および耐食性に優れた、成形用アルミニウ
ム合金を得ることができるもので、工業上顕著な効果を
奏するものである。
処理後の強度および耐食性に優れた、成形用アルミニウ
ム合金を得ることができるもので、工業上顕著な効果を
奏するものである。
Claims (4)
- 【請求項1】 Cu0.5〜2.5wt%、Mg0.
5〜3.0wt%、Si0.5〜3.0wt%、Mn0
.001〜0.10wt%未満を含み、残部Alと不可
避的不純物からなる焼付け硬化性に優れたアルミニウム
合金。 - 【請求項2】 Cu0.5〜2.5wt%、Mg0.
5〜3.0wt%、Si0.5〜3.0wt%、Mn0
.001〜0.10wt%未満を含み、さらにCr0.
20〜1.0wt%、Zr0.001〜0.5wt%の
うちの1種もしくは2種以上を含み、残部Alと不可避
的不純物からなる焼付け硬化性に優れたアルミニウム合
金。 - 【請求項3】 Cu0.5〜2.5wt%、Mg0.
5〜3.0wt%、Si0.5〜3.0wt%、Mn0
.001〜0.10wt%未満を含み、残部Alと不可
避的不純物からなるアルミニウム合金に400℃以上の
溶体化処理を施した後、3℃/sec.以上の冷却速度
で冷却をおこなうことを特徴とする焼付け硬化性に優れ
たアルミニウム合金の製造方法。 - 【請求項4】 Cu0.5〜2.5wt%、Mg0.
5〜3.0wt%、Si0.5〜3.0wt%、Mn0
.001〜0.10wt%未満を含み、さらにCr0.
20〜1.0wt%、Zr0.001〜0.5wt%の
うちの1種もしくは2種を含み、残部Alと不可避的不
純物からなるアルミニウム合金に400℃以上の溶体化
処理を施した後、3℃/sec.以上の冷却速度で冷却
をおこなうことを特徴とする焼付け硬化性に優れたアル
ミニウム合金の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12245391A JPH04325647A (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 焼付け硬化性に優れたアルミニウム合金およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12245391A JPH04325647A (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 焼付け硬化性に優れたアルミニウム合金およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04325647A true JPH04325647A (ja) | 1992-11-16 |
Family
ID=14836225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12245391A Pending JPH04325647A (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 焼付け硬化性に優れたアルミニウム合金およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04325647A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012160720A1 (ja) * | 2011-05-20 | 2012-11-29 | 住友軽金属工業株式会社 | 曲げ加工性に優れたアルミニウム合金材およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-04-25 JP JP12245391A patent/JPH04325647A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012160720A1 (ja) * | 2011-05-20 | 2012-11-29 | 住友軽金属工業株式会社 | 曲げ加工性に優れたアルミニウム合金材およびその製造方法 |
US9834833B2 (en) | 2011-05-20 | 2017-12-05 | Uacj Corporation | Aluminum alloy material exhibiting excellent bendability and method for producing the same |
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