JPH05230604A - 焼付け硬化性成形用アルミニウム合金の製造方法 - Google Patents

焼付け硬化性成形用アルミニウム合金の製造方法

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JPH05230604A
JPH05230604A JP7022392A JP7022392A JPH05230604A JP H05230604 A JPH05230604 A JP H05230604A JP 7022392 A JP7022392 A JP 7022392A JP 7022392 A JP7022392 A JP 7022392A JP H05230604 A JPH05230604 A JP H05230604A
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JP
Japan
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temperature
cooling
aluminum alloy
sec
cooling rate
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Pending
Application number
JP7022392A
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English (en)
Inventor
Katsutoshi Sasaki
勝敏 佐々木
Kunihiko Kishino
邦彦 岸野
Hajime Watanabe
元 渡辺
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JFE Steel Corp
Furukawa Aluminum Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車外板、包装用板材などのように強度が
要求され、しかも焼付け塗装が施される部材として好適
な優れた成形性と焼付け硬化性を有する成形用アルミニ
ウム合金の製造方法を提供する。 【構成】 Si0.2〜3.0wt%、Mg0.2〜3.
0wt%を含み、残部Alと不可避的不純物からなるアル
ミニウム合金を、400℃以上の温度で溶体化処理し、
3℃/sec以上の冷却速度で冷却した後、1℃/sec以上の
加熱速度で150〜350℃の温度に加熱し、その温度
で30分以下保持し、50℃/min以上の冷却速度で常温
まで冷却する製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は優れた成形性及び焼付け
硬化性を有し、自動車外板、包装用板材などのように強
度が要求され、しかも焼付け塗装が施されるような部材
に適した焼付け硬化性成形用アルミニウム合金の製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車外板には冷延鋼板が主に用
いられていたが、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。自動車外板用アルミニウム合金板としては、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
れていることなどが求めれられている。このような要求
を満足する材料としてJIS5052合金、JIS51
82合金などの5000系合金(Al−Mg系)や、J
IS6009合金、JIS6061合金などの6000
系合金(Al−Mg−Si系)が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記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なかで、焼
付け塗装加熱後に高い強度が求められている。しかしな
がら焼付け塗装加熱後高い強度を有する従来合金では、
焼付け塗装加熱前の成形性が劣り、他方成形性に優れる
従来合金では焼付け塗装加熱後の強度が十分に得られな
かっった。
【0004】
【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、成形性に優れ、高い焼付け硬化性を有する
焼付け硬化性成形用アルミニウム合金の製造方法を開発
したものである。
【0005】即ち本発明の一つは、Si0.2〜3.0
wt%(以下wt%を%と略記)、Mg0.2〜3.0%を
含み、残部Alと不可避的不純物からなるアルミニウム
合金を、400℃以上の温度で溶体化処理し、3℃/sec
以上の冷却速度で冷却した後、1℃/sec以上の加熱速度
で150〜350℃の温度に加熱し、その温度で30分
以下保持し、50℃/min以上の冷却速度で常温まで冷却
することを特徴とするものである。
【0006】また本発明の他の一つは、Si0.2〜
3.0%、Mg0.2〜3.0%、Cu0.01〜1.
5%を含み、残部Alと不可避的不純物からなるアルミ
ニウム合金を、400℃以上の温度で溶体化処理し、3
℃/sec以上の冷却速度で冷却した後、1℃/sec以上の加
熱速度で150〜350℃の温度に加熱し、その温度で
30分以下保持し、50℃/min以上の冷却速度で常温ま
で冷却することを特徴とするものである。
【0007】また本発明の他の一つは、Si0.2〜
3.0%、Mg0.2〜3.0%、Fe0.01〜0.
25%を含み、残部Alと不可避的不純物からなるアル
ミニウム合金を、400℃以上の温度で溶体化処理し、
3℃/sec以上の冷却速度で冷却した後、1℃/sec以上の
加熱速度で150〜350℃の温度に加熱し、その温度
で30分以下保持し、50℃/min以上の冷却速度で常温
まで冷却することを特徴とするものである。
【0008】また本発明の他の一つは、Si0.2〜
3.0%、Mg0.2〜3.0%、Fe0.01〜0.
25%を含み、更にMn0.01〜0.3%、Cr0.
01〜0.5%、Zr0.01〜0.5%、Ti0.0
1〜0.5%、Ni0.01〜0.3%のうち1種又は
2種以上を合計で0.01〜1.0%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を、400℃
以上の温度で溶体化処理し、3℃/sec以上の冷却速度で
冷却した後、1℃/sec以上の加熱速度で150〜350
℃の温度に加熱し、その温度で30分以下保持し、50
℃/min以上の冷却速度で常温まで冷却することを特徴と
するものである。
【0009】更に本発明の他の一つは、Si0.2〜
3.0%、Mg0.2〜3.0%、Cu0.01〜1.
5%、Fe0.01〜0.25%を含み、更にMn0.
01〜0.3%、Cr0.01〜0.5%、Zr0.0
1〜0.5%、Ti0.01〜0.5%、Ni0.01
〜0.3%のうち1種又は2種以上を合計で0.01〜
1.0%含み、残部Alと不可避的不純物からなるアル
ミニウム合金を、400℃以上の温度で溶体化処理し、
3℃/sec以上の冷却速度で冷却した後、1℃/sec以上の
加熱速度で150〜350℃の温度に加熱し、その温度
で30分以下保持し、50℃/min以上の冷却速度で常温
まで冷却することを特徴とするものである。
【0010】
【作用】本発明において、合金組成を上記の如く限定し
たのは次の理由によるものである。
【0011】Siは焼付け塗装時にMgと共にMg2
iを析出させ強度を向上させる。その添加量を0.2〜
3.0%と限定したのは、0.2%未満ではその効果が
小さく、3.0%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。
【0012】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Mg2 Siを析出させ強度を向上させ
る。その添加量を0.2〜3.0%と限定したのは、
0.2%未満ではその効果が小さく、3.0%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。
【0013】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、S
i、Mgの重量比がSi>0.6MgのようにMg2
i量に対して過剰Siであれば、より優れた焼付け硬化
性が得られる。
【0014】尚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などを添加しても本発明の効果を
損なうことはない。
【0015】Cuは焼付け塗装時にGPゾーン,θ´,
S相などを析出し強度を向上させる。その添加量を0.
01〜1.5%と限定したのは、0.01%未満では強
度向上が小さく、1.5%を越えると耐食性を低下し、
焼入れ感受性が高くなりすぎるためである。
【0016】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、
0.25%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。
【0017】Mn,Cr,Zr,Ti,Niはそれぞれ
結晶粒を微細化すると共にマトリックス強度を向上させ
るために添加する。その添加量をMn0.01〜0.3
%、Cr0.01〜0.5%、Zr0.01〜0.5
%、Ti0.01〜0.5%、Ni0.01〜0.3%
のうち1種又は2種以上を合計0.01〜1.0%と限
定したのは、それぞれ下限未満では効果が少なく、上限
を越えると溶体化処理後の成形性を低下し、またこれ等
元素の合計量が1.0%を越えると溶体化処理後の成形
性を低下するためである。
【0018】尚鋳造組織の微細化材として通常添加され
るBなどは0.1%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。
【0019】次に製造工程について説明する。溶体化処
理は、Si,Mg等の添加元素を一旦マトリックス中に
固溶させ、この後の焼付け塗装加熱時に微細なMg2
i等の化合物を析出させ、強度を向上させるものであ
る。この際溶体化処理温度を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からであ
る。尚保持時間は特に規定されないが、400℃以上と
なる時間が5秒以上であることが好ましい。
【0020】溶体化処理後の冷却速度を3℃/sec以上と
したのは、3℃/sec未満の冷却速度では粗大な化合物が
析出してくるため、成形性の低下、及び焼付け塗装加熱
後の強度向上が小さくなるためである。
【0021】溶体化処理後に1℃/sec以上の加熱速度に
より150〜350℃の温度に加熱し、その温度に30
分以下保持し、50℃/min以上の冷却速度で常温まで冷
却する。この処理により溶体化処理後の冷却により材料
に蓄積される歪みが開放され、成形性が向上する。また
歪みの開放と同時にMg2 Si等の非常に微細な化合物
あるいはクラスタリングが析出してくる。このような状
態で焼付け塗装加熱をおこなうと、前記加熱処理により
生じた微細析出物を核として析出物の成長が進行する。
このため、前記加熱処理を施さない場合と比較して著し
く強度が向上する。本発明の加熱、冷却条件での150
℃未満の加熱では歪みの開放が不十分で析出がおこらず
効果がない。350℃を越える高温あるいは30分を越
える長時間の加熱では析出物の粗大化がおこり成形性が
低下する。また1℃/sec未満の加熱速度及び50℃/min
未満の冷却速度では、その加熱冷却中に析出物の粗大化
がおこり成形性が低下する。
【0022】
【実施例】表1に示す組成のAl合金を常法により溶解
し、DC鋳造により鋳塊とした。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。この板材に表2に示す条件の溶体化処理、加熱
処理を施して焼付け硬化性成形用アルミニウム合金板と
した。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】このようにして製造したアルミニウム合金
板について、引張試験、エリクセン張出試験、限界深絞
り(LDR)試験を行った。またアルミニウム合金板に
焼付け塗装処理のシミュレートを施した150,18
0,200℃×60min の加熱を施したものについても
引張試験を行った。これ等の結果を表3に示す。引張試
験はJIS5号試験片により、引張強さ、耐力、伸びを
測定した。エリクセン張出試験はJISZ2247A法
により張出し高さを測定した。限界深絞り(LDR)試
験は直径33mmのポンチで潤滑油を塗布したブランクの
深絞りを行い、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。
【0026】
【表3】
【0027】表3より明らかなように、本発明例による
アルミニウム合金板材は、強度が高く、溶体化処理の成
形性に優れ、高い焼付け硬化性を有することが判る。こ
れに対し本発明製造方法の条件から外れる比較例による
アルミニウム合金板材では、強度、溶体化処理後の成形
性、焼付け硬化性の何れか一つ以上が劣ることが判る。
【0028】
【発明の効果】このように本発明製造方法によれば、強
度が高く、成形性に優れ、高い焼付け硬化性を有する成
形用アルミニウム合金板材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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸野 邦彦 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河アルミニウム工業株式会社内 (72)発明者 渡辺 元 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河アルミニウム工業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Si0.2〜3.0wt%、Mg0.2〜
    3.0wt%を含み、残部Alと不可避的不純物からなる
    アルミニウム合金を、400℃以上の温度で溶体化処理
    し、3℃/sec以上の冷却速度で冷却した後、1℃/sec以
    上の加熱速度で150〜350℃の温度に加熱し、その
    温度で30分以下保持し、50℃/min以上の冷却速度で
    常温まで冷却することを特徴とする焼付け硬化性成形用
    アルミニウム合金の製造方法。
  2. 【請求項2】 Si0.2〜3.0wt%、Mg0.2〜
    3.0wt%、Cu0.01〜1.5wt%を含み、残部A
    lと不可避的不純物からなるアルミニウム合金を、40
    0℃以上の温度で溶体化処理し、3℃/sec以上の冷却速
    度で冷却した後、1℃/sec以上の加熱速度で150〜3
    50℃の温度に加熱し、その温度で30分以下保持し、
    50℃/min以上の冷却速度で常温まで冷却することを特
    徴とする焼付け硬化性成形用アルミニウム合金の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 Si0.2〜3.0wt%、Mg0.2〜
    3.0wt%、Fe0.01〜0.25wt%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を、4
    00℃以上の温度で溶体化処理し、3℃/sec以上の冷却
    速度で冷却した後、1℃/sec以上の加熱速度で150〜
    350℃の温度に加熱し、その温度で30分以下保持
    し、50℃/min以上の冷却速度で常温まで冷却すること
    を特徴とする焼付け硬化性成形用アルミニウム合金の製
    造方法。
  4. 【請求項4】 Si0.2〜3.0wt%、Mg0.2〜
    3.0wt%、Fe0.01〜0.25wt%を含み、更に
    Mn0.01〜0.3wt%、Cr0.01〜0.5wt
    %、Zr0.01〜0.5wt%、Ti0.01〜0.5
    wt%、Ni0.01〜0.3wt%のうち1種又は2種以
    上を合計で0.01〜1.0wt%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を、400℃以上
    の温度で溶体化処理し、3℃/sec以上の冷却速度で冷却
    した後、1℃/sec以上の加熱速度で150〜350℃の
    温度に加熱し、その温度で30分以下保持し、50℃/m
    in以上の冷却速度で常温まで冷却することを特徴とする
    焼付け硬化性成形用アルミニウム合金の製造方法。
  5. 【請求項5】 Si0.2〜3.0wt%、Mg0.2〜
    3.0wt%、Cu0.01〜1.5wt%、Fe0.01
    〜0.25wt%を含み、更にMn0.01〜0.3wt
    %、Cr0.01〜0.5wt%、Zr0.01〜0.5
    wt%、Ti0.01〜0.5wt%、Ni0.01〜0.
    3wt%のうち1種又は2種以上を合計で0.01〜1.
    0wt%含み、残部Alと不可避的不純物からなるアルミ
    ニウム合金を、400℃以上の温度で溶体化処理し、3
    ℃/sec以上の冷却速度で冷却した後、1℃/sec以上の加
    熱速度で150〜350℃の温度に加熱し、その温度で
    30分以下保持し、50℃/min以上の冷却速度で常温ま
    で冷却することを特徴とする焼付け硬化性成形用アルミ
    ニウム合金の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5460666A (en) * 1993-03-03 1995-10-24 Nkk Corporation Method of manufacturing natural aging-retardated aluminum alloy sheet
JP2006009140A (ja) * 2004-01-07 2006-01-12 Nippon Steel Corp 塗装焼付け硬化性に優れた6000系アルミニウム合金板およびその製造方法
JP2011202284A (ja) * 2004-01-07 2011-10-13 Nippon Steel Corp 塗装焼付け硬化性に優れた6000系アルミニウム合金板の製造方法

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