JPH062090A - 異方性が小さい高強度成形用アルミニウム合金板の製造方法 - Google Patents
異方性が小さい高強度成形用アルミニウム合金板の製造方法Info
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- JPH062090A JPH062090A JP4181656A JP18165692A JPH062090A JP H062090 A JPH062090 A JP H062090A JP 4181656 A JP4181656 A JP 4181656A JP 18165692 A JP18165692 A JP 18165692A JP H062090 A JPH062090 A JP H062090A
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Abstract
0.10〜0.50%、Si0.10〜0.50%、Fe0.20〜0.70%、
Ti0.01〜0.05%、B0.0001〜0.0010%を含み、不純物
を合計で0.15%以下とし、残部Alからなるアルミニウ
ム合金鋳塊を、600 〜640 ℃で1 時間以上均質化処理し
たのち、終了温度が280 〜350 ℃になるように熱間圧延
を行い、該熱間圧延に続く冷間圧延を中間冷間圧延と最
終冷間圧延に分けて行い、冷間圧延による全板厚減少率
を90%以下として、冷間圧延開始から終了までに材料温
度が110 ℃以上230 ℃以下になるように加熱する工程を
少なくとも1 回実施する。 【効果】 耳率が小さく成形性にも優れ、且つ板面に圧
延油やMgの酸化に起因する汚れがない高強度材が得ら
れる。DI缶の缶胴材として有用である。
Description
アルミニウム合金板の製造方法、特に薄板を絞り加工お
よびしごき加工して成形するDI缶の缶胴用素材として
適したアルミニウム合金板の製造方法に関する。
す進んでおり、これに伴って、素材面では、薄肉化によ
る缶体強度の低下を補うために、より高強度な材料が要
求されている。高強度アルミ材料を得るためには、合金
成分の変更の他に連続熱処理炉を利用して焼き入れ相当
処理を行い時効硬化性を付与する製造方法が提案されて
いる。(特許第893185号、1108098 号、1372166 号、14
45161 号、1597679 号等)
化法では、500 ℃以上の高温に加熱するため合金中のM
gが板材表面で酸化し易く、板材表面が酸化物で汚れる
とともに、板面に残留していた圧延油が高温加熱で炭化
して同様の汚れとなり、これらの汚れはDI成形後も残
留して外観を損なうほか、塗膜の密着性を劣化し成形不
良の原因にもなり易いという問題点がある。また、この
方法により強化したアルミ材料は一般に延性に乏しく、
缶成形時成形不良を招くことが多く、薄肉缶への適用に
難点がある。
点を解消するために、連続熱処理炉による焼き入れ相当
処理を行わずに高強度材を得る方法について鋭意検討し
た結果、低温領域における合金成分の微細析出と冷間圧
延との組み合わせが材料の強化に有効であることを見出
した結果としして開発に至ったもので、その目的は異方
性が小さく成形性の優れた高強度アルミニウム合金板の
製造方法を提供することにある。
めの本発明による異方性が小さい高強度成形用アルミニ
ウム合金板の製造方法は、Mn0.6 〜1.7 %(重量%、
以下同じ)、Mg0.8〜2.0 %、Cu0.10〜0.50%、S
i0.10〜0.50%、Fe0.20〜0.70%、Ti0.01〜0.05%
およびBO.OOO1〜0.0010%を含み、不純物を合計で0.15
%以下とし、残部Alからなるアルミニウム合金鋳塊
を、600 〜640 ℃で1 時間以上均熱化処理したのち、終
了温度が280 〜350 ℃になるように熱間圧延を行い、該
熱間圧延に続く冷間圧延を板厚減少率20〜80%の中間冷
間圧延と板厚減少率30〜87.5%の最終冷間圧延に分けて
行い、冷間圧延開始から冷間圧延終了までに材料温度が
110℃以上230 ℃以下になるよう加熱する工程を少なく
とも1 回実施することを構成上の特徴とする。
る主要合金元素はMnおよびMgである。Mnは600 ℃
以上で行われる鋳塊均質化処理でマトリックス中に固溶
し、以後の工程において微細析出して材料強度を高め、
軟化し難くする。好ましい含有範囲は0.6 〜1.7 %で、
0.6 %未満ではその効果が小さく、1.7 %を越えると鋳
塊製造時に粗大なAl-Mn系またはAl-Mn-Fe系の化合物を
晶出して成形加工時に破断の原因となる。Mgは固溶硬
化により強度を向上させる以外に、少量含まれるSi,
Cuと250 ℃以下の低温でMg2Si,Al-Mg-Cu等の微細な化
合物を形成し、該化合物と冷間圧延により生じる転位組
織との相互作用によって材料強度を高める。好ましい含
有量は0.8 〜2.0 %であり、0.8 %未満ではその硬化が
小さく、2.0 %を越えると加工硬化性が大きくなり成形
性が低下する。
成して強度を高め、塗装焼き付け時の加熱により軟化し
難くする。好ましい添加範囲は0.10〜0.50%で、0.10%
未満ではその効果が小さく、0.50%を越えると加工硬化
性が大となって成形性を低下させ、また耐食性にも悪影
響を与える。SiはMnと結合してAl-Mn-Si系化合物を
形成し、Mgと結合してMg2Si を形成して材料強度を高
めるのに寄与する。しかし、これらの化合物が粗大に成
長したり、過剰なSiが単独で固溶し結晶粒界等に析出
すると成形加工性を損なう。Siの好ましい添加量は0.
10〜0 .50 %で、0.10%未満では効果が小さく0.50%を
越えると成形性を害する。
Fe系、Al-Fe-Si系、Al-Mn-Fe-Si 系化合物を形成し、こ
れらの化合物が硬い微細粒子として材料中に均一に分散
して、材料と成形用工具との焼き付きを防止する効果を
与える。好ましい添加範囲は0.20〜0.70%であり、0.20
%未満ではその効果が小さく0.70%を越えると粗大な化
合物が生じ易く成形加工時の破断の起点を作り易い。
再結晶特性を向上、均一化し、最終硬質板の異方性を改
良し成形性を向上させるのに有効である。好ましい添加
量は0.01〜0.05%で、0.01%未満では効果が小さく0.05
%を越えると粗大なAl-Ti あるいはTi-B化合物を形成し
易くなる。BはTiとともにTiB2を形成し鋳塊組織を微
細化する。好ましい範囲は0.0001〜0.0010%であり、0.
0001%未満では効果が小さく0.0010%を越えると粗大な
TiB2を形成し易くなる。
で溶解、鋳造したのち、鋳塊を600〜640 ℃で1 時間以
上好ましくは3 時間以上均質化処理する。この高温均質
化処理は、従来の強制的焼き入れ相当熱処理に代わる本
発明の特徴の一つであり、均質化処理により凝固冷却時
に析出した合金元素、Mn,Si,Mg,Cu等がマト
リックス中に固溶する。固溶度は高温ほど大きくなるの
で、均質化処理は出来るだけ高温、長時間行うのが好ま
しいが、経済性の観点から実用的には通常10時間以内で
行われる。また、640 ℃以上の高温に加熱すると鋳塊の
一部が共晶融解を起こすおそれがある。
〜550 ℃で開始される。550 ℃より高温では、板材表面
が酸化したり再結晶粒が粗大化して成形性を低下させる
おそれがあり、450 ℃より低温では、圧延途中での再結
晶不十分となって異方性( 耳率) を大きくする傾向があ
る。熱間圧延は圧延終了時の材料温度が280 〜350 ℃に
なるように行う。280 ℃より低温では再結晶が不十分で
あり、350 ℃を越えると再結晶粒が粗大化する。異方性
( 耳率) を低減することは、DI缶における重要な品質
項目であり、最終板の異方性は再結晶組織の形成と冷間
圧延加工度に依存するから、従来の製造工程では、再結
晶組織を得るために300 ℃以上の温度での中間焼なまし
処理が必須であった。本発明は熱間圧延を280 ℃以上の
温度で終了することにより再結晶を熱間圧延中に進行さ
せ、従来の圧延途中での300 ℃以上での熱処理を行わな
いことを特徴とするものである。本発明の成形用アルミ
ニウム合金板の最終板厚は0.2 〜0.5mm 程度であるか
ら、冷間圧延の総板厚減少率を90%以下とすることを考
慮すると、熱間圧延の終了板厚は3mm 以下にするのが好
ましい。
中に材料温度が110 ℃以上230 ℃以下となるように加熱
する工程を少なくとも1 回実施する。この冷間圧延と加
熱の組み合わせにより、冷間圧延によって導入された加
工組織( 転位組織) の上に添加合金元素が微細に析出
し、冷間圧延工程での加工硬化が増大して最終板の強度
が向上し、加熱により軟化し難い特性がもたらされる。
冷間圧延は、板厚減少率20〜80%の中間冷間圧延と板厚
減少率30〜87.5%の最終冷間圧延の2度に分けて行い、
冷間圧延による全板厚減少率を90%以下とする。
てはつぎのような工程が挙げられる。a中間冷間圧延の
後、110 〜230 ℃で1 時間以上の熱処理を行い、最終冷
間圧延する工程。b中間冷間圧延において、加工による
発熱を利用して材料温度が120 ℃以上になるように中間
冷間圧延を終了し、10℃/hr 以下の冷却速度で冷却し、
前記熱処理を省略して最終冷間圧延する工程。c中間冷
間圧延後、110 〜230℃で1 時間以上の熱処理を行い、
最終冷間圧延において、加工による発熱を利用して材料
温度が120 ℃以上になるように最終冷間圧延を終了し、
10℃/hr 以下の速度で冷却する工程。d中間冷間圧延お
よび最終冷間圧延において、加工による発熱を利用して
材料温度が120 ℃以上になるように圧延を終了し、10℃
/hr 以下の冷却速度で冷却し、前記中間の熱処理を行わ
ない工程。
合金元素の微細析出の場所となる転位の生成量が少な
く、80%を越えて圧延すると、中間の熱処理を行って最
終冷間圧延する場合に圧延量が少なくなり十分な加工硬
化が与えられない。冷間圧延において材料温度が前記所
定温度になるように圧延を終了する方法は、板厚減少率
( 加工度) 、圧延速度、潤滑油( 冷却剤) 等を調整する
ことにより実施される。実際作業においては、圧延終了
時の温度を120 ℃以上にしてコイルに巻き取り、コイル
の冷却速度を10℃/hr 以下に制御する。材料温度が高
く、冷却が遅い程合金元素の微細析出効果が得られる。
この効果を確実にするために、最終冷間圧延後100 〜23
0 ℃での熱処理を追加して行ってもよい。
率30〜87.5%で行われ、十分加工硬化された所定厚さの
板材が得られる。板厚減少率が30%未満では加工硬化量
が不十分であり、87.5%を越えると冷間圧延による全板
厚減少率が90%より大きくなるため、異方性(耳率)が
大きくなり、加工硬化量が大となり過ぎて成形性が低下
する。DI缶等成形品の形状によりさらに大きな延性
(伸び率)が要求される場合は、最終冷間圧延後110 〜
250 ℃で1 〜10時間の熱処理を行う。熱処理の温度が退
く低すぎると処理に長時間を要するため経済的でなく、
250 ℃を越えると材料強度が低下する。
処理することにより合金元素を固溶させ、熱間圧延を28
0 ℃以上で終了することにより耳率低減のために必要な
再結晶を熱間圧延中に進行させ、引き続いて行われる冷
間圧延と230 ℃以下での低温加熱処理との組み合わせで
加工組織の上に合金元素の微細析出を実現させることに
よって、異方性( 耳率) が小さく成形性に優れた硬質ア
ルミニウム板が得られる。
明する。 実施例1 表1に示す組成のアルミニウム合金鋳塊を610 ℃で6 時
間均質化処理した後、520 ℃に冷却して熱間圧延を開始
し、2.0mm 厚さまで熱間圧延した。圧延終了時の温度
は、No.1合金が335 ℃、No.2合金が320 ℃であ
った。ついで冷間圧延( 冷間圧延終了時の材料温度:80
℃以下) を行って板厚0.8mm とし、135 ℃で3 時間の中
間熱処理を施した後、0.30mm厚さまで冷間圧延した。冷
間圧延の全板厚減少率は85%であった。最後に135 ℃で
3 時間最終熱処理を行った試料も作製した。実施例1で
作製された試料の機械的性質を表2に示す。いずれも優
れた強度が得られ、耳率も良好である。
g1.20%,Ti0.03%B0.0002%,不純物としてCr0.
02%,Zn0.03%を含み、残部Alからなるアルミニウ
ム合金鋳塊を615 ℃で3 時間均質化処理して室温に冷却
し、圧延面表層部数mmを切削除去後、再加熱して500 ℃
とし2.4mm 厚さまで熱間圧延を行った。熱間圧延終了時
の材料温度は325 ℃であった。ついで冷間圧延により1.
4mm 厚さとした後、160 ℃で1 時間、8 時間、24時間の
中間熱処理を施し、さらに冷間圧延して板厚0.6mm およ
び0.3mm とした。得られた板材の機械的性質を表3 に示
す。いずれも優れた強度を示している。
g1.10%,Ti0.03%、B0.0003%,残部Alおよび不
可避的不純物からなるアルミニウム合金鋳塊を615 ℃で
3 時間均質化処理し、530 ℃まで冷却して熱間圧延を行
い2.0mm 厚さとした。熱間圧延終了時の材料温度は312
℃、および306 ℃であった。各試料を表4に示す条件で
まず1.1mm 厚さまで中間冷間圧延し、ついで0.32mm厚さ
まで最終冷間圧延した。冷間圧延において材料温度を高
める場合は、通常より圧延速度を大とし、潤滑油を極力
少なくして圧延を行った。冷間圧延後巻き取った帯板コ
イルは、2 時間後も100 ℃より低温にならないように保
温された。各試料の機械的性質は、表4に示すようにい
ずれも優れた値を示す。
℃×3 時間) を行わない他は実施例1と全く同じ工程で
処理して0.30mm厚さの板材を作製し、引張試験を行っ
た。結果を表5に示す。合金元素の微細析出による強度
向上効果が得られないため、強度が劣っている。
し、中間熱処理条件を、中間熱処理無し、中間熱処理温
度80℃で1 時間、24時間、および中間熱処理温度240 ℃
で 1時間、24時間とした。作製した各試料の引張試験結
果を表6に示す。表6にみられるように、冷間圧延との
組み合わせで効果を発揮する低温処理条件が本発明の範
囲110 〜230 ℃を外れた場合には微細な合金元素の析出
が十分に得られず、高強度が確実に達成できない。110
℃以下の温度では析出が不十分であり、230 ℃を越える
と析出物の一部が成長するおそれがある。
均質化処理し、530 ℃まで冷却して熱間圧延を行い板厚
2mm とした。熱間圧延終了時の材料温度は297℃であっ
た。ついで板厚1.1mm まで中間冷間圧延を行い、中間熱
処理を行うことなく、板厚0.32mmまで最終冷間圧延し
た。中間冷間圧延終了後の材料温度は89〜92℃、最終冷
間圧延後の材料温度は89〜97℃であり、通常の冷間圧延
では材料温度が110 ℃を越えることはなかった。得られ
た圧延板の機械的性質を表7に示す。表7にみられるよ
うに加熱温度が低いため析出が十分でなく、強度が劣っ
ているのが認められた。
な焼き入れ相当処理を行うことなく冷間圧延と低温領域
での合金成分の微細析出によって強度を向上させ、時効
硬化により材料強化を図るものではないので、成形性に
優れ、圧延油による汚れが生じることがなく、板面も清
浄である。従って、DI缶の缶胴用素材として好適であ
る。
Claims (4)
- 【請求項1】Mn0.6 〜1.7 %(重量%、以下同じ)、
Mg0.8 〜2.0 %、Cu0.10〜0.50%、Si0.10〜0.50
%、Fe0.20〜0.70%、Ti0.01〜0.05%およびB0.00
01〜0.0010%を含み、不純物を合計で0.15%以下とし、
残部Alからなるアルミニウム合金鋳塊を、600 〜640
℃で1 時間以上均熱化処理したのち、終了温度が280 〜
350 ℃になるように熱間圧延を行い、該熱間圧延に続く
冷間圧延を板厚減少率20〜80%の中間冷間圧延と板厚減
少率30〜87.5%の最終冷間圧延に分けて行い、冷間圧延
による全板厚減少率を90%以下として、冷間圧延開始か
ら冷間圧延終了までに材料温度が110 ℃以上230 ℃以下
になるよう加熱する工程を少なくとも1 回実施すること
を特徴とする異方性が小さい高強度成形用アルミニウム
合金の製造方法。 - 【請求項2】冷間圧延後、110 〜250 ℃で1 〜10時間の
熱処理を行う請求項1記載の異方性が小さい高強度成形
用アルミニウム合金板の製造方法。 - 【請求項3】冷間圧延の途中において110 〜230 ℃で1
時間以上の熱処理を施す請求項1または請求項2記載の
異方性が小さい高強度成形用アルミニウム合金の製造方
法。 - 【請求項4】冷間圧延において、加工熱を利用して材料
温度が120 ℃以上になるように冷間圧延を終了し、10℃
/ hr以下で冷却する請求項1または請求項2または請求
項3記載の異方性が小さい高強度成形用アルミニウム合
金板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4181656A JP2626859B2 (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | 異方性が小さい高強度成形用アルミニウム合金板の製造方法 |
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Publications (2)
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JPH062090A true JPH062090A (ja) | 1994-01-11 |
JP2626859B2 JP2626859B2 (ja) | 1997-07-02 |
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JP2626859B2 (ja) | 1997-07-02 |
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