JPH06145929A - 焼付け塗装硬化性アルミニウム合金板の製造方法 - Google Patents

焼付け塗装硬化性アルミニウム合金板の製造方法

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JPH06145929A
JPH06145929A JP32742892A JP32742892A JPH06145929A JP H06145929 A JPH06145929 A JP H06145929A JP 32742892 A JP32742892 A JP 32742892A JP 32742892 A JP32742892 A JP 32742892A JP H06145929 A JPH06145929 A JP H06145929A
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JP
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less
alloy sheet
heating
temperature
aluminum alloy
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JP32742892A
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English (en)
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Kunihiko Kishino
邦彦 岸野
Yoichiro Totsugi
洋一郎 戸次
Katsutoshi Sasaki
勝敏 佐々木
Hajime Watanabe
元 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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】 焼付け塗装加熱により強度増大が顕著な焼付
け塗装硬化性6000系合金の製造方法を提供する。 【構成】 Mg: 0.2wt%以上、Si: 0.2wt%以上を
含み、又は更にCu:2wt%以下、Zn:2wt%以下、
Cr: 0.5wt%以下、Mn: 0.5wt%以下、Zr: 0.5
wt%以下、Ti: 0.5wt%以下、Fe: 0.5wt%以下の
うち1種又は2種以上を含有し、残部Alと不可避的不
純物からなるアルミニウム合金板を溶体化処理するにあ
たり、連続加熱・冷却方式により、該板を 490℃以上で
固相線温度以下の温度域に3秒以上加熱した後100 ℃/m
in以上の冷却速度で 200℃以下に冷却し、その後50〜16
0 ℃の温度で内径25〜75cm、外径3m以下のコイルに巻
き取り、そのまま室温に放冷する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、焼付け塗装硬化性アル
ミニウム合金板の製造方法に関するもので、更に詳しく
は焼付け塗装加熱により強度増大が顕著なアルミニウム
合金板を製造するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車の外板、構造部材、ホイールリム
等には強度、耐食性が要求され、更に製品形状に加工す
るために良好な成形性が要求される。そのためこれら部
材にはAl−Mg−Si系あるいはAl−Mg系の薄板
材(主に厚さ 6.0mm以下)をプレス加工、曲げ加工、ロ
ールフォーミング等を施して使用されている。これ等の
合金のうちAl−Mg系は高い成形性を有するために主
に複雑形状の部材に使用され、Al−Mg−Si系は焼
付け塗装加熱後に高い強度を有するために高強度が要求
される部材に使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】Al−Mg−Si系
(6000系合金)は溶体化処理後の状態で成形し、その後
の焼付け塗装加熱工程において時効硬化して高い強度と
なる特長を有しているが、高強度を得るためには比較的
高い加熱温度で長時間加熱することが望ましく、現在の
自動車車体、ホイール等の塗装加熱条件は 170〜200 ℃
×10〜60分程度の条件となっている。しかし近年ではよ
り低温・短時間で加熱が施される傾向があり、このよう
な加熱条件では時効硬化が進行しにくく、充分な強度が
得られにくくなっている。このような背景により、低温
・短時間の加熱で硬化する材料の開発が求められてい
る。
【0004】6000系(Al−Mg−Si系合金)の時効
硬化挙動は溶体化処理により過飽和固溶体となったM
g,Si等の主要添加元素が、室温でGPゾーンを形成
し、その後の加熱工程にてGPゾーンの分解とβ′と呼
ばれるMg2 Si中間相の析出により硬化する。しかし
ながらこのGPゾーンの形成は時効硬化に寄与するβ′
の析出速度を低下させることが知られており、そのため
に溶体化処理後の室温におけるGPゾーンの形成を最小
限に抑える工夫が種々試みられている。具体的には溶
体化処理後の塗装加熱までの時間を制限したり、溶体
化後速やかにβ′相の形成温度域に加熱してGPゾーン
形成前に微細なβ′を形成する等の手段が提唱されてい
る。しかしながら上記に関してはGPゾーンの形成が
室温においては1〜4日でほぼ完了してしまう事から工
業的には対応が困難であり、またでは溶体化処理後に
直接もしくは短時間で一定温度に加熱・保持する必要が
あり、製造工程が煩雑かつ熱処理が高価になる等工業的
に問題があった。
【0005】
【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、溶体化処理後に適切な形状のコイルに適切
な温度で巻き取ることにより、GPゾーンの生成が最小
限になると共に、微細なβ′相が均一に生じることを知
見し、更に検討の結果、焼付け塗装硬化性6000系合金板
の製造方法を開発したものである。
【0006】即ち本発明の一つは、Mg: 0.2wt%以
上、Si: 0.2wt%以上を含有し、残部Alと不可避的
不純物からなるアルミニウム合金板を溶体化処理するに
あたり、連続加熱・冷却方式により、該板を 490℃以上
で固相線以下の温度域に3秒以上加熱した後 100℃/min
以上の冷却速度で200 ℃以下に冷却し、その後50〜160
℃の温度で内径25〜75cm、外径3m以下のコイルに巻き
取り、そのまま室温に放冷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、Mg: 0.2wt%
以上、Si: 0.2wt%以上を含有し、更にCu:2wt%
以下、Zn:2wt%以下、Cr: 0.5wt%以下、Mn:
0.5wt%以下、Zr: 0.5wt%以下、Ti: 0.5wt%以
下、Fe: 0.5wt%以下のうち1種又は2種以上を含有
し、残部Alと不可避的不純物からなるアルミニウム合
金板を溶体化処理するにあたり、連続加熱、冷却方式に
より、該板を490 ℃以上で固相線温度以下の温度域に3
秒以上加熱した後 100℃/min以上の冷却速度で200 ℃以
下に冷却し、その後50〜160 ℃の温度で内径25〜75cm、
外径3m以下のコイルに巻き取り、そのまま室温で放冷
することを特徴とするものである。
【0008】
【作用】本発明において合金組成を上記の如く限定した
理由について説明する。Mg及びSiは本発明の合金の
析出硬化に寄与する元素であり、 0.2wt%未満では本発
明の製造方法によっても充分な強度が得られなくなる。
上限については特に定めるものではないが、それぞれ3
wt%以下の組成で選定されることが一般的である。その
他の元素については、塗装焼付け後の強度向上に有効な
Cu,Znはそれぞれ2wt%以下、材料の結晶粒径の均
一化に有効なCr,Zr,Tiの遷移元素はそれぞれ
0.5wt%以下、また本発明の合金の主な不純物元素であ
るFeは 0.5wt%以下、その他の時効促進等に有効とさ
れるAu,Sn,Ag,In,Cd,Be,Sc等の元
素及び不可避的不純物はそれぞれ 0.2wt%以下の含有量
であれば本発明の効果を阻害しない。
【0009】次に本発明において製造工程を限定した理
由について述べる。板材の溶体化処理においては、連続
加熱・冷却方式によるものとする。これは溶体化処理前
の板のコイルをほぐし、板端より加熱炉を通過させるこ
とにより、溶体化温度まで加熱し、その後空冷、水冷等
の手段により冷却した後に再びコイルに巻き取る工程か
ら成る。この場合における加熱手段は空気炉、誘導加熱
炉、塩浴炉の手段によることができる。溶体化温度は 4
90℃以上固相線温度以下で、 490℃未満では充分な溶体
化効果が得られず、板の強度、成形性及び加熱硬化特性
が低下し、固相線温度を越えると板が溶融する。また加
熱時間は3秒以上で、3秒未満では充分に溶体化され
ず、加熱時間の上限は経済的な理由により30分以内と
することが望ましい。
【0010】加熱後の 200℃以下までの冷却速度は、 1
00℃/min未満では冷却中にMg,Si等の主要元素が析
出してしまい、充分な溶体化効果が得られない。冷却速
度の上限は特に定めるものではなく、冷却速度が大きい
程溶体化効果は大きく特性上望ましい。このように 200
℃以下までの冷却速度を規定した理由は、 200℃以上の
温度域ではMg,Si等の元素がβ′ではなく、安定相
のβ等として析出しやすく、これ等析出相が生じた場合
はβ′の析出量が減少して、加熱硬化性等を低下させる
ためである。また 200℃からコイル巻き取り温度までの
冷却速度は特に規定するものではないが、一般的には 2
00℃まで冷却してから5分以内に巻き取ることが好まし
い。
【0011】本発明の大きな特徴は50〜160 ℃の温度で
所定の形状のコイルに巻き取り、そのまま室温にて放冷
することにある。この温度を規定した理由は、室温にて
生じるGPゾーンが生成する前にβ′を生成させること
にある。更にβ′生成前に、所定形状のコイルに巻き取
ることにより適度な弾・塑性歪みを材料中に与え、β′
を短時間で均一に分布させることが可能になる。一般的
に時効前の加工歪みは時効を促進させることが知られて
おり、溶体化・焼入れ後に冷間加工を施してから人工時
効を施す処理(T8処理等)により高強度が得られるこ
とが知られている。この処理は冷間加工により導入され
た転位に析出相が不均一核生成し、その結果析出相数が
増大することによるものである。この不均一核生成によ
る析出相は、その析出相が母相と非整合な相である場合
に、非整合界面である転位に優先的に核生成するために
おこるものである。
【0012】しかしながら本発明において問題となる
β′相は半整合相であるために、冷間で加工転位を多く
導入することは必ずしも析出相の増大に繋がらない場合
があることを本発明者等は知見し、さらにβ′相の均一
析出の増大のためにはβ′相が析出する温度域で低密度
の弾・塑性歪みを加えることにより、歪による元素拡散
の促進と析出を競合させることが効果的であることを知
見した。そして本発明においては、工業的な面から経済
的に有利な製造方法を採用することを目的として、温度
条件及び歪みの導入方法を規定したものである。しかし
て50℃未満もしくは 160℃を越える温度で巻き取った場
合はいずれもβ′相を均一微細に析出させることが困難
となる。尚ここでいうコイルの巻き取り温度とは、コイ
ルとして巻き取り開始から終了までの全体を意味するも
のではなく、コイルに巻き取られる位置の板部分がコイ
ルに接触して円周上に巻き取られる際の温度をいうもの
である。
【0013】またコイルのサイズは内径25〜75cm、外径
3m以下とする。内径が25cm未満もしくは外径が3mを
越えるとコイル内径部と外周部とで歪み量の差が大きく
なり、均一な製品の製造が困難となる。また内径が75cm
を越えるとコイル内径表面部からの熱放出量が大きくな
り、β′相の均一微細化が困難になる。コイルに巻き取
った後の冷却は室温まで自然放冷すればよく、その際の
冷却速度は特に規定するものではないが、一般的な室温
(0〜30℃)程度であれば1〜48時間程度で室温近傍の
温度に冷却される。
【0014】
【実施例】以下本発明を実施例について説明する。表1
に示す組成の合金を常法により厚さ 400mm、幅1500mmの
鋳塊とし、これを常法により均質化処理、熱間圧延、冷
間圧延を施して肉厚 1.2mmの板材とした。この板材を表
2に示す条件にて溶体化、コイル巻き取りを実施した。
【0015】得られた板材のコイル内周部近傍及び外周
部近傍により試験片を採取し、機械的性質を調査すると
共に塗装焼付け加熱相当として 160℃、20分の加熱を行
った後、機械的性質を調査した。その結果を表3に示
す。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】
【表3】
【0019】表3より明らかなように、本発明によるも
のは、素板の機械的性質と低温の焼付け塗装後の機械的
性質が優れていることが判る。これに対し本発明の条件
から外れる比較例では、素板及び焼付け塗装後の何れに
おいても機械的性質が劣ることが判る。
【0020】
【発明の効果】このように本発明によれば、従来の材料
では硬化しなかったような低温の焼付け塗装によっても
顕著な強度増大が望める材料が得られる等工業上顕著な
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 戸次 洋一郎 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 佐々木 勝敏 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 (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Mg: 0.2wt%以上、Si: 0.2wt%以
    上を含有し、残部Alと不可避的不純物からなるアルミ
    ニウム合金板を溶体化処理するにあたり、連続加熱・冷
    却方式により、該板を 490℃以上で固相線温度以下の温
    度域に3秒以上加熱した後 100℃/min以上の冷却速度で
    200 ℃以下に冷却し、その後50〜160 ℃の温度で内径25
    〜75cm、外径3m以下のコイルに巻き取り、そのまま室
    温に放冷することを特徴とする焼付け塗装硬化性アルミ
    ニウム合金板の製造方法。
  2. 【請求項2】 Mg: 0.2wt%以上、Si: 0.2wt%以
    上を含有し、更にCu:2wt%以下、Zn:2wt%以
    下、Cr: 0.5wt%以下、Mn: 0.5wt%以下、Zr:
    0.5wt%以下、Ti: 0.5wt%以下、Fe: 0.5wt%以
    下のうち1種又は2種以上を含有し、残部Alと不可避
    的不純物からなるアルミニウム合金板を、溶体化処理す
    るにあたり、連続加熱・冷却方式により、該板を 490℃
    以上で固相線温度以下の温度域に3秒以上加熱した後 1
    00℃/min以上の冷却速度で 200℃以下に冷却し、その後
    50〜160 ℃の温度で内径25〜75cm、外径3m以下のコイ
    ルに巻き取り、そのまま室温に放冷することを特徴とす
    る焼付け塗装硬化性アルミニウム合金板の製造方法。
JP32742892A 1992-11-12 1992-11-12 焼付け塗装硬化性アルミニウム合金板の製造方法 Pending JPH06145929A (ja)

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