JPH0559584A - プレス成形性と耐食性に優れたアルミニウム合金板 - Google Patents
プレス成形性と耐食性に優れたアルミニウム合金板Info
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- JPH0559584A JPH0559584A JP22187791A JP22187791A JPH0559584A JP H0559584 A JPH0559584 A JP H0559584A JP 22187791 A JP22187791 A JP 22187791A JP 22187791 A JP22187791 A JP 22187791A JP H0559584 A JPH0559584 A JP H0559584A
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- JP
- Japan
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- aluminum alloy
- plating
- corrosion resistance
- zinc
- alloy plate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アルミニウム合金板の摺動性を向上させ、か
つ、アルミニウム合金板の耐食性を損なうことなく、ま
たリン酸塩処理性を損なうことなくプレス加工性と耐食
性を兼備したアルミニウム合金板を提供する。 【構成】 表面に単層または２層以上からなるめっき層
を有し、その外層めっき層が目付量１〜５０ｇ／ｍ2 、
亜鉛含有率が２０〜８０重量％の鉄−亜鉛合金めっきで
あるプレス成形性および耐食性に優れたアルミニウム合
金板。
つ、アルミニウム合金板の耐食性を損なうことなく、ま
たリン酸塩処理性を損なうことなくプレス加工性と耐食
性を兼備したアルミニウム合金板を提供する。 【構成】 表面に単層または２層以上からなるめっき層
を有し、その外層めっき層が目付量１〜５０ｇ／ｍ2 、
亜鉛含有率が２０〜８０重量％の鉄−亜鉛合金めっきで
あるプレス成形性および耐食性に優れたアルミニウム合
金板。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として自動車用軽量
化素材として使用されるアルミニウム合金板、特にプレ
ス成形性と耐食性に優れたアルミニウム板またはアルミ
ニウム合金板に関するものである。
化素材として使用されるアルミニウム合金板、特にプレ
ス成形性と耐食性に優れたアルミニウム板またはアルミ
ニウム合金板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】省エネルギー、ＣＯ2 による地球環境間
題等の観点から自動車の軽量化が積極的に推進されてい
るが、その中でも材料の信頼性、加工性、リサイクル利
用等の面でアルミニウムあるいはアルミニウム合金が脚
光を浴び、近年になって多用されつつある。
題等の観点から自動車の軽量化が積極的に推進されてい
るが、その中でも材料の信頼性、加工性、リサイクル利
用等の面でアルミニウムあるいはアルミニウム合金が脚
光を浴び、近年になって多用されつつある。
【０００３】しかしながら、アルミニウム合金板は従来
多用されている鋼板に比べ特性が異なるため、その自動
車車体への適用に際し多くの問題を抱えている。その代
表がプレス成形といえる。鋼板の代表としてＳＰＣＣを
例にとると伸び４５％、ｒ値１．４で限界絞りＬＤＲは
２．１５に達するが、一方アルミニウム合金板はＪＩＳ
Ａ５１８２を例にとると伸び３０％、ｒ値０．７でＬ
ＤＲは１．８にしか達しない。このようにアルミニウム
合金板の成形性が著しく劣るため、自動車車体への適用
には大きな制約があった。すなわち、アルミニウム合金
板の車体パネルへの適用例としてはフードのような軽加
工の部材に限定され、より複雑でかつ強加工を伴う部材
への適用は不可能であった。
多用されている鋼板に比べ特性が異なるため、その自動
車車体への適用に際し多くの問題を抱えている。その代
表がプレス成形といえる。鋼板の代表としてＳＰＣＣを
例にとると伸び４５％、ｒ値１．４で限界絞りＬＤＲは
２．１５に達するが、一方アルミニウム合金板はＪＩＳ
Ａ５１８２を例にとると伸び３０％、ｒ値０．７でＬ
ＤＲは１．８にしか達しない。このようにアルミニウム
合金板の成形性が著しく劣るため、自動車車体への適用
には大きな制約があった。すなわち、アルミニウム合金
板の車体パネルへの適用例としてはフードのような軽加
工の部材に限定され、より複雑でかつ強加工を伴う部材
への適用は不可能であった。
【０００４】これらアルミニウム合金板のプレス加工性
を調査したところ、アルミニウム合金板は、冷延鋼板に
比べてプレス加工時の金型とアルミニウム合金板表面と
の摺動抵抗が大きく、このため、従来使用されてきた冷
延鋼板に比べてプレス成形性が劣るということが明らか
になった。
を調査したところ、アルミニウム合金板は、冷延鋼板に
比べてプレス加工時の金型とアルミニウム合金板表面と
の摺動抵抗が大きく、このため、従来使用されてきた冷
延鋼板に比べてプレス成形性が劣るということが明らか
になった。
【０００５】この摺動抵抗が大であると、プレス加工時
にアルミニウム合金板を固定するためのプレス金型のビ
ード部などの摺動を激しく受ける箇所では、アルミニウ
ム合金板のスムーズな流入が妨げられ、極端な場合、ア
ルミニウム合金板が破断することがある。プレス加工に
おける適正クッション圧（アルミニウム合金板にシワが
発生せずかつ破断が生じないクッション圧の範囲）をア
ルミニウム合金板と冷延鋼板とで比較すると、アルミニ
ウム合金板の適正クッション圧は冷延鋼板に比べて著し
く範囲が狭いために、生産性が悪くなるので、アルミニ
ウム合金板の摺動性の改善が強く望まれている。
にアルミニウム合金板を固定するためのプレス金型のビ
ード部などの摺動を激しく受ける箇所では、アルミニウ
ム合金板のスムーズな流入が妨げられ、極端な場合、ア
ルミニウム合金板が破断することがある。プレス加工に
おける適正クッション圧（アルミニウム合金板にシワが
発生せずかつ破断が生じないクッション圧の範囲）をア
ルミニウム合金板と冷延鋼板とで比較すると、アルミニ
ウム合金板の適正クッション圧は冷延鋼板に比べて著し
く範囲が狭いために、生産性が悪くなるので、アルミニ
ウム合金板の摺動性の改善が強く望まれている。
【０００６】アルミニウム合金板の摺動性が悪いのは、
アルミニウムおよびアルミニウム合金が低融点で、しか
も、他の金属、特にプレス金型に多用されている鋳鉄な
どとの親和力が強く、金型に凝着しやすい性質を有する
ことに起因すると考えられる。
アルミニウムおよびアルミニウム合金が低融点で、しか
も、他の金属、特にプレス金型に多用されている鋳鉄な
どとの親和力が強く、金型に凝着しやすい性質を有する
ことに起因すると考えられる。
【０００７】プレス成形時の摺動性は、金型と直接接触
するアルミニウム合金板表面の物性により大きく影響を
受けるので、アルミニウム合金板表層を、例えば各種金
属めっきや有機高分子皮膜などで被覆し、アルミニウム
合金板表層と金型との直接接触を避け、潤滑性を与える
ことにより摺動性を改善する試みがなされている。
するアルミニウム合金板表面の物性により大きく影響を
受けるので、アルミニウム合金板表層を、例えば各種金
属めっきや有機高分子皮膜などで被覆し、アルミニウム
合金板表層と金型との直接接触を避け、潤滑性を与える
ことにより摺動性を改善する試みがなされている。
【０００８】さらに、潤滑処理アルミニウム合金板とし
ては、例えば金属石鹸、高級脂肪酸ワックスなどを主成
分とした皮膜で表面を被覆したものなどが提案されてい
る。
ては、例えば金属石鹸、高級脂肪酸ワックスなどを主成
分とした皮膜で表面を被覆したものなどが提案されてい
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしこれらのめっき
や有機系皮膜を有するアルミニウム合金板には以下のよ
うな問題点がある。
や有機系皮膜を有するアルミニウム合金板には以下のよ
うな問題点がある。
【００１０】アルミニウム合金板に金属めっきを施した
場合、アルミニウムは電気化学的に極めて卑な金属であ
るため、亜鉛めっきや亜鉛に少量の合金元素を含む亜鉛
基めっき以外の金属めっきを施すと、アルミニウム合金
板の耐食性、特に裸耐食性が著しく劣化する問題があ
る。ただし、亜鉛基めっきはプレス加工性を著しく劣化
させる問題がある。
場合、アルミニウムは電気化学的に極めて卑な金属であ
るため、亜鉛めっきや亜鉛に少量の合金元素を含む亜鉛
基めっき以外の金属めっきを施すと、アルミニウム合金
板の耐食性、特に裸耐食性が著しく劣化する問題があ
る。ただし、亜鉛基めっきはプレス加工性を著しく劣化
させる問題がある。
【００１１】他方、アルミニウム合金板を自動車用とし
て使用する場合は、プレス成形後塗装前処理としてリン
酸塩処理を施すが、前記有機系皮膜が、リン酸塩処理の
前処理のアルカリ脱脂で完全に溶解除去されないまま、
アルミニウム合金板上に一部残存する。このためリン酸
塩処理時の正常なアルミニウム合金板のリン酸塩結晶の
生成が阻害され、塗膜の密着性が低下し、これが、塗装
後の耐食性を劣化させる問題がある。
て使用する場合は、プレス成形後塗装前処理としてリン
酸塩処理を施すが、前記有機系皮膜が、リン酸塩処理の
前処理のアルカリ脱脂で完全に溶解除去されないまま、
アルミニウム合金板上に一部残存する。このためリン酸
塩処理時の正常なアルミニウム合金板のリン酸塩結晶の
生成が阻害され、塗膜の密着性が低下し、これが、塗装
後の耐食性を劣化させる問題がある。
【００１２】したがって、本発明は、アルミニウム合金
板の摺動性を向上させ、かつ、アルミニウム合金板の耐
食性を損うことなく、またリン酸塩処理性を損うことな
くプレス加工性と耐食性を兼備したアルミニウム合金板
を提供することを目的とする。
板の摺動性を向上させ、かつ、アルミニウム合金板の耐
食性を損うことなく、またリン酸塩処理性を損うことな
くプレス加工性と耐食性を兼備したアルミニウム合金板
を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、まずアル
ミニウム合金板の摩擦係数とプレス加工性との関係につ
いて検討した。その結果、プレス加工性に優れる通常の
冷延鋼板では、摩擦係数は０．１０程度であるのに対
し、アルミニウム合金板では、０. １５以上の値を示す
ことを知見した。なお、本発明における摩擦係数は、実
施例のところで述べるドロービード引き抜き試験におい
て、塗油状態で測定した値である。
ミニウム合金板の摩擦係数とプレス加工性との関係につ
いて検討した。その結果、プレス加工性に優れる通常の
冷延鋼板では、摩擦係数は０．１０程度であるのに対
し、アルミニウム合金板では、０. １５以上の値を示す
ことを知見した。なお、本発明における摩擦係数は、実
施例のところで述べるドロービード引き抜き試験におい
て、塗油状態で測定した値である。
【００１４】このように、アルミニウム合金板が高い摩
擦係数を有するのは、アルミニウム合金が低融点で、し
かも、他金属、特にプレス金型に多用されている鋳鉄な
どとの親和力が強く、金型に凝着しやすい性質を有する
ことに起因すると考えられた。そして、プレス成形時の
摺動性に影響を与えるのは、金型と直接接触するアルミ
ニウム合金板表面の物性であるため、アルミニウム合金
板表面と金型との直接接触を避ける、種々の金属めっき
を調査した。
擦係数を有するのは、アルミニウム合金が低融点で、し
かも、他金属、特にプレス金型に多用されている鋳鉄な
どとの親和力が強く、金型に凝着しやすい性質を有する
ことに起因すると考えられた。そして、プレス成形時の
摺動性に影響を与えるのは、金型と直接接触するアルミ
ニウム合金板表面の物性であるため、アルミニウム合金
板表面と金型との直接接触を避ける、種々の金属めっき
を調査した。
【００１５】その結果、アルミニウム合金板表面の最外
めっき層として１〜５０ｇ／ｍ2 、亜鉛含有率が２０〜
８０重量％の鉄−亜鉛合金めっき施すことにより、アル
ミニウム合金板の耐食性を損なうことなく、プレス成形
性を著しく改善できることを見いだした。
めっき層として１〜５０ｇ／ｍ2 、亜鉛含有率が２０〜
８０重量％の鉄−亜鉛合金めっき施すことにより、アル
ミニウム合金板の耐食性を損なうことなく、プレス成形
性を著しく改善できることを見いだした。
【００１６】
【作用】以下に、本発明を詳細に説明する。
【００１７】発明者らは、先述のアルミニウム合金板が
有する問題点を解決すべくアルミニウム合金板の表面に
種々の金属めっきを少なくとも１層施した場合にその摺
動性と耐食性を両立させる合金めっきを検討した結果、
最外層のめっき層として亜鉛含有率が２０重量％未満の
鉄−亜鉛合金めっきはアルミニウム合金板のプレス成形
性は改善する反面、耐食性、特に裸耐食性が著しく劣化
することを知見した。他方、亜鉛含有率が８０重量％を
超えた鉄−亜鉛合金めっきはアルミニウム合金板の耐食
性は劣化させないが、プレス成形性はアルミニウム合金
板より悪くなることを知見した。換言すると、アルミニ
ウム合金板のプレス成形性と耐食性を両立させるには、
鉄−亜鉛合金めっきの亜鉛含有率を２０〜８０重量％に
する必要があることが判明した。この鉄−亜鉛めっき層
の内層めっき層としてはいかなるめっきがあってもよ
い。
有する問題点を解決すべくアルミニウム合金板の表面に
種々の金属めっきを少なくとも１層施した場合にその摺
動性と耐食性を両立させる合金めっきを検討した結果、
最外層のめっき層として亜鉛含有率が２０重量％未満の
鉄−亜鉛合金めっきはアルミニウム合金板のプレス成形
性は改善する反面、耐食性、特に裸耐食性が著しく劣化
することを知見した。他方、亜鉛含有率が８０重量％を
超えた鉄−亜鉛合金めっきはアルミニウム合金板の耐食
性は劣化させないが、プレス成形性はアルミニウム合金
板より悪くなることを知見した。換言すると、アルミニ
ウム合金板のプレス成形性と耐食性を両立させるには、
鉄−亜鉛合金めっきの亜鉛含有率を２０〜８０重量％に
する必要があることが判明した。この鉄−亜鉛めっき層
の内層めっき層としてはいかなるめっきがあってもよ
い。
【００１８】この様な挙動を示す原因は、亜鉛含有率が
２０重量％未満の鉄−亜鉛合金めっきは鉄単相めっきに
近い物性を有し、めっき硬度や融点が高いためプレス成
形性向上には効果があるが、その電気化学的電位はアル
ミニウムより極めて貴であるため、めっき欠陥部からア
ルミニウムが激しく溶出し、深い孔食が生じる。他方、
亜鉛含有率が８０重量％を超えると鉄−亜鉛合金めっき
が亜鉛単相の物性に近くなるため、電気化学的電位はア
ルミニウムと同等又はより卑になり、めっき下層のアル
ミニウム板を腐食させることはなくなるが、亜鉛はアル
ミニウムより融点や硬度が低く、プレス金型に凝着しや
すいため、アルミニウム合金板自体よりプレス成形性は
悪くなることを反映しているものと考えられる。
２０重量％未満の鉄−亜鉛合金めっきは鉄単相めっきに
近い物性を有し、めっき硬度や融点が高いためプレス成
形性向上には効果があるが、その電気化学的電位はアル
ミニウムより極めて貴であるため、めっき欠陥部からア
ルミニウムが激しく溶出し、深い孔食が生じる。他方、
亜鉛含有率が８０重量％を超えると鉄−亜鉛合金めっき
が亜鉛単相の物性に近くなるため、電気化学的電位はア
ルミニウムと同等又はより卑になり、めっき下層のアル
ミニウム板を腐食させることはなくなるが、亜鉛はアル
ミニウムより融点や硬度が低く、プレス金型に凝着しや
すいため、アルミニウム合金板自体よりプレス成形性は
悪くなることを反映しているものと考えられる。
【００１９】ここで、鉄−亜鉛合金めっきの付着量は１
〜５０ｇ／ｍ2 が好く、１ｇ／ｍ2未満ではプレス成形
性改善の効果が少なく、５０ｇ／ｍ2 を超えても効果が
飽和するため上限とした。
〜５０ｇ／ｍ2 が好く、１ｇ／ｍ2未満ではプレス成形
性改善の効果が少なく、５０ｇ／ｍ2 を超えても効果が
飽和するため上限とした。
【００２０】尚、めっきの手段としては、電気めっき法
（溶融塩電気めっき法を含む）、無電解めっき法、蒸着
めっき法、イオンプレーティング法等のいずれの手段に
よるものでもよく、その手段を特に限定するものではな
いが、この中でも水溶液系電気めっき法は効率よくめっ
きができ、連続めっき装置でのインライン化も容易であ
ることから、本発明に適用するには適している。
（溶融塩電気めっき法を含む）、無電解めっき法、蒸着
めっき法、イオンプレーティング法等のいずれの手段に
よるものでもよく、その手段を特に限定するものではな
いが、この中でも水溶液系電気めっき法は効率よくめっ
きができ、連続めっき装置でのインライン化も容易であ
ることから、本発明に適用するには適している。
【００２１】しかし、アルミニウム合金板への水溶液系
での直接電気めっきは、現在の技術では極めて困難であ
ることから、鉄−亜鉛合金めっきの下地処理として、亜
鉛置換法処理（ジンケート法）や陽極酸化処理等を施し
た場合も本発明に含まれる。なお、本発明において、ア
ルミニウム合金板はアルミニウム板をも含むものとす
る。
での直接電気めっきは、現在の技術では極めて困難であ
ることから、鉄−亜鉛合金めっきの下地処理として、亜
鉛置換法処理（ジンケート法）や陽極酸化処理等を施し
た場合も本発明に含まれる。なお、本発明において、ア
ルミニウム合金板はアルミニウム板をも含むものとす
る。
【００２２】
【実施例】以下に、本発明を、実施例に基づき具体的に
説明する。
説明する。
【００２３】（実施例） （１）試料の作製 ＪＩＳ Ａ５１８２アルミニウム合金板にジンケート法
にて亜鉛置換めっきを下地処理として行った後、電気め
っきにて種々の付着量と亜鉛含有率を有する鉄−亜鉛合
金めっきを施した。
にて亜鉛置換めっきを下地処理として行った後、電気め
っきにて種々の付着量と亜鉛含有率を有する鉄−亜鉛合
金めっきを施した。
【００２４】（２）試験評価方法 下記の方法で試験評価を行ない、結果は表１に示した。
【００２５】ａ）摺動性（プレス成形性） 摺動性の評価は、図１の（ａ）および図１の（ｂ）に示
すドロービード引き抜き試験により行なった。
すドロービード引き抜き試験により行なった。
【００２６】すなわち、図１において、ロールを固定し
た場合のサンプルの引き抜きに要する力ＤF とロールを
回転可能な状態にした場合の引き抜きに要する力ＤR を
求め、この両者から、次式によってサンプルの摩擦係数
μを算出し、摺動性を評価した。
た場合のサンプルの引き抜きに要する力ＤF とロールを
回転可能な状態にした場合の引き抜きに要する力ＤR を
求め、この両者から、次式によってサンプルの摩擦係数
μを算出し、摺動性を評価した。
【００２７】
【数１】 したがって μ＝（ＤF −ＤR ）／（πＰF ） ここで、μ：ロールとサンプル間の摩擦係数 ｐ：ロールの径方向に負荷される力 Ｒ：ロール半径 θ：中心角 ＰF ：中央ポンチの押え荷重
【００２８】なお、試験条件は以下の通りである。 サンプルサイズ 20×400 mm 摺動速度 500 mm/sec. 摺動距離 100 mm 中央ポンチの押え荷重 100 kgf 洗浄油 0.5 g/m2塗油 ここで、各実施例での評価は、摩擦係数は ○：μが０. １３以下 ｘ：μが０. １３超えると
した。
した。
【００２９】ｂ）耐食性 鉄−亜鉛合金めっきを施したアルミニウム合金板をＪＩ
Ｓ- Ｚ２３７１に規定された方法で塩水噴霧試験を３ヶ
月間行い、試験後の試料の表面酸化物を３０重量％の硝
酸で除去し、その最大腐食深さを測定し、以下の基準で
評価した。 ○：最大腐食深さが０. １未満 ｘ：最大腐食深さが
０. １以上
Ｓ- Ｚ２３７１に規定された方法で塩水噴霧試験を３ヶ
月間行い、試験後の試料の表面酸化物を３０重量％の硝
酸で除去し、その最大腐食深さを測定し、以下の基準で
評価した。 ○：最大腐食深さが０. １未満 ｘ：最大腐食深さが
０. １以上
【００３０】
【表１】
【００３１】
【発明の効果】本発明により、その耐食性を損なわずに
プレス加工性が著しく改善されたアルミニウム合金板が
提供される。また、本発明のアルミニウム合金板を用い
ることにより、プレス成形時における生産性が飛躍的に
向上できる。
プレス加工性が著しく改善されたアルミニウム合金板が
提供される。また、本発明のアルミニウム合金板を用い
ることにより、プレス成形時における生産性が飛躍的に
向上できる。
【図１】摺動性の評価を説明する図であり、（ａ）は、
ドロービード引き抜き型摺動性試験機の線図、（ｂ）は
この試験機での解析方法を示す図である。
ドロービード引き抜き型摺動性試験機の線図、（ｂ）は
この試験機での解析方法を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 戸 延 行 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 橋 口 耕 一 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 松 本 義 裕 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内
Claims (1)
- 【請求項１】表面に単層または２層以上からなるめっき
層を有し、その外層めっき層が目付量１〜５０ｇ／ｍ
2 、亜鉛含有率が２０〜８０重量％の鉄−亜鉛合金めっ
きであることを特徴とするプレス成形性および耐食性に
優れたアルミニウム合金板。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22187791A JPH0559584A (ja) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | プレス成形性と耐食性に優れたアルミニウム合金板 |
| US08/030,412 US5322741A (en) | 1991-07-22 | 1992-07-22 | Aluminum alloy sheet with improved formability and method of production |
| EP92916223A EP0562115B1 (en) | 1991-07-22 | 1992-07-22 | Aluminum alloy plate with excellent formability and production thereof |
| PCT/JP1992/000931 WO1993002225A1 (fr) | 1991-07-22 | 1992-07-22 | Plaque en alliage d'aluminium a plasticite excellente, et procede de production |
| CA002092079A CA2092079C (en) | 1991-07-22 | 1992-07-22 | Aluminum alloy sheet with improved formability and method of production |
| DE69218916T DE69218916T2 (de) | 1991-07-22 | 1992-07-22 | Blech aus aluminium-legierung mit verbesserter pressverformbarkeit und verfahren zur herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22187791A JPH0559584A (ja) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | プレス成形性と耐食性に優れたアルミニウム合金板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0559584A true JPH0559584A (ja) | 1993-03-09 |
Family
ID=16773585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22187791A Withdrawn JPH0559584A (ja) | 1991-07-22 | 1991-09-02 | プレス成形性と耐食性に優れたアルミニウム合金板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0559584A (ja) |
-
1991
- 1991-09-02 JP JP22187791A patent/JPH0559584A/ja not_active Withdrawn
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