JPH066768B2 - 高成形性アルミニウム合金 - Google Patents

高成形性アルミニウム合金

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JPH066768B2 JP2088698A JP8869890A JPH066768B2 JP H066768 B2 JPH066768 B2 JP H066768B2 JP 2088698 A JP2088698 A JP 2088698A JP 8869890 A JP8869890 A JP 8869890A JP H066768 B2 JPH066768 B2 JP H066768B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、成形性に優れたアルミニウム合金板に関し、
更に詳しくは、自動車ボディーパネル、家電製品のケー
ス類等の如く、成形加工後、リン酸亜鉛処理を行い又は
行わずに焼付塗装が行われる製品に適し、成形加工性が
優れ、且つ焼付塗装後の耐糸錆性、耐応力腐食割れ性
(耐SCC性)を改善した高成形性アルミニウム合金に
関するものである。
(従来の技術及び解決しようとする課題) 従来より、自動車ボディーパネルや家電製品のケース類
等においては、プレス加工により製造される形成加工用
アルミニウム合金として、Mgを2.4〜5%含有する
Al−Mg系合金(5052、5154、5182)な
どの軟質材が実用化されている。
しかし、これらのアルミニウム合金は、成形加工性は良
好であるものの、最近の成形加工品の形状の複雑化には
対応できず、加工が厳しい場合には、割れが発生すると
云う問題がある。
また、Al−Mg系合金において、Mgが多くなると、成
形加工後、高温雰囲気での使用中にSCCが発生し易く
なったり、塗装焼付後の耐糸錆性が悪くなり易いと云う
問題があった。
かゝる問題点を解決するために、本出願人は、先に、強
度を向上させるためにMg3〜10%を含有させたアル
ミニウム合金芯材に、成形性を良くするためにAl−
0.5〜17%Mn系のアルミニウム合金を皮材として
クラッドした「成形加工性及び耐応力腐食割れ性の優れ
たアルミニウム合金複合板」(特願昭58−14280
2)を提案し、同じく純Al系を皮材としてクラッドし
た「成形加工性及び耐糸錆性の優れたアルミニウム合
金」(特公昭63−20905)を提案し、更にAl−
0.5〜4%Mn系を皮材としてクラッドした「成形加
工性及び耐糸錆性の優れたアルミニウム合金」(特公昭
59−213702)を提案した。また、リン酸亜鉛処
理による表面にリン酸亜鉛が生成し易く、塗料の密着性
を改善する目的で、Mg:3.5〜10%及びZn:0.
5〜2%を含有させた「高精度、高成形性アルミニウム
板」(特公昭62−54855)を提案した。
しかし、いずれの合金においても、複合添加効果による
強度低下や、Zn添加による時効性に伴う強度変化があ
り、更に焼付塗装後の耐糸錆性、耐SCC性が必ずしも
満足できるものとは云えない。
また、焼付塗装用アルミニウム合金の耐糸錆性を向上さ
せる目的で、特開平1−219139号を提案した。こ
のアルミニウム合金はBeを添加しMgを3.0〜5.5
%含む合金であり、耐糸錆性は優れるものの、焼付塗装
用としての特性、特に成形加工性(均一伸び)が不充分
であり、また耐SCC性も良くない。
本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、成形加工性が
優れ、且つ焼付塗装後の耐糸錆性や耐SCC性を改善し
たアルミニウム合金板を提供することを目的とするもの
である。
(課題を解決するための手段) 前記目的を達成するため、本発明者は、成形加工性(張
り出し加工、強度)を確保しつつ、更には焼付塗装後の
耐糸錆性及び耐糸SCC性が改善できるアルミニウムの
開発に努めた結果、成形加工性については、特にMg、
Beを含む成分組成の最適化及び板表面及び断面の結晶
粒の大きさの最適化により、また耐糸錆性、耐SCC性
の改善については添加元素の最適化により可能であるこ
とを見い出したものである。
すなわち、本発明は、Mg:5.5〜10%、Cu:0.2
〜0.7%、Cr:0.01〜0.2%及びBe:0.00
02〜0.01%を含有し、且つFe:0.1%以下、S
i:0.1%以下に規制し、更にMn:0.2%以下、Zr:
0.1%以下、V:0.1%以下、Ti:0.1%以下、
B:0.02%以下の1種又は2種以上の合計を0.1
%以下に規制し、残部がAl及び不可避的不純物からな
るアルミニウム合金板において、結晶粒が等軸粒で且つ
板表面及び断面の平均結晶粒径が30〜140μmの範
囲であることを特徴とする成形加工性が優れ、且つ焼付
塗装後の耐糸錆性、対応力腐食割れを性を改善した高成
形性アルミニウム合金を要旨とするものである。
以下に本発明を更に詳細に説明する。
(作用) まず、本発明における化学成分の限定理由は以下の通り
である。
Mg: Mgは成形加工性、強度を付与する元素であり、特に最
終熱処理により十分固溶させることにより、成形性(均
一伸び)の向上に効果がある。しかし、5.5%未満で
は成形加工性(均一伸び)の改善効果が不充分であり、
強度も不充分である。一方、10%を超えると、溶解時
のMgの酸化や鋳造時に割れ易くなったり、熱間圧延、
冷間圧延時の加工抵抗の増加により圧延性の低下が起こ
るので好ましくない。したがって、Mg含有量は5.5
〜10%の範囲とする。
Cu: Cuは強度、耐SCC性を付与する元素である。すなわ
ち、強度については特に焼付塗装後の強度向上効果が大
きい。一方、耐SCC性については、固溶された状態で
のみCuがMgの拡散を防止するため、効果がある。ま
た、成形加工後のリン酸亜鉛処理時に、カソード反応促
進としての作用があるため、緻密で多くのリン酸亜鉛結
晶を板表面に付着させ、塗料との密着性を良くし、焼付
塗装後の耐糸錆性向上に効果がある。しかし、Cu含有
量が0.2%未満ではそのような効果が低く、また0.
7%を超えると、強度向上や耐SCC性の向上効果も飽
和し始めると同時に耐糸錆性が著しく劣るようになるの
で好ましくない。したがって、Cu含有量は0.2〜
0.7%の範囲とする。
Cr: Crは成形加工性と強度を向上させる元素であるが、
0.01%未満ではその効果がなく、逆に0.2%を超
えると強度の改善効果が飽和してくるものの、却って成
形加工性(張り出し性及び伸び)が劣るようになり、且
つ耐糸錆性も劣るようになるので好ましくない。したが
って、Cr含有量は0.01〜0.2%の範囲とする。
Be: Beは本発明の特徴的な添加元素であり、耐糸錆性の向
上効果が極めて大きい。しかし、0.0002%未満で
はその効果が少なく、逆に0.01%を超えると耐糸錆
性の改善効果は飽和するものの、却って成形加工性(張
り出し性)が劣る傾向にあり、好ましくない。したがっ
て、Be含有量は0.0002〜0.01%の範囲とす
る。
Fe、Si: Fe、Siは成形加工性を付与する元素であるが、含有量
が増加するにつれて粗大な晶出物が生じ、成形加工時の
すべり変形を阻害し、伸びを低下させる。特に各々0.
1%を超えて含有させると成形加工性が悪くなると共に
耐糸錆性が低下し、更には平均結晶粒径を30μm以上
にすることが困難となる。したがってFe:0.1%以
下、Si:0.1%以下に規制しなければならない。
Mn、Zr、V: Mn、Zr、Vは強度と成形加工性を向上させる効果のあ
る元素であるので、必要に応じてそれらの少なくとも1
種を適量添加することができる。Mnが0.2%以下、
Zrが0.1%以下、Vが0.1%以下でその効果が得
られるが、トータル含有量が0.1%以下では耐糸錆
性、成形加工性に影響を及ぼさないものの、0.1%を
超えると粗大な晶出物を生成し、成形加工性を劣化させ
るため好ましくない。
Ti、B: 鋳魂の結晶粒を微細化するために、通常、TiやTi+
Bを添加するが、それぞれTi:0.1%以下、B:0.
02%以下であれば、本発明の性能である成形加工性、
耐糸錆性に影響を及ぼさない。
なお、Zn、Ni、Na等の不純物は、Zn:0.1%以
下、Ni:0.1%以下、Na:0.001%以下であれ
ば、本発明の性能である成形加工性、耐糸錆性に影響を
及ぼさない。
次に上記化学成分を有するアルミニウム合金の組織(結
晶粒)について述べる。
結晶粒径は、成形性(均一伸び、SSマーク、肌あ
れ)、強度に影響を及ぼす要因である。本発明において
は、結晶粒が等軸粒であり、かつ、その平均結晶粒径が
30〜140μmの範囲である必要がある。平均結晶粒
径が30μm未満では、成形加工性(均一伸び)が悪
く、また高Mg特有のストレッチャーストレンマーク
(SSマーク)が発生し易くなる。一方、130μmを
超えると成形加工性(均一伸び、張り出し性)の改善効
果は飽和し、逆に加工後の板表面にオレンジピール等の
肌荒れが生じるので好ましくない。このため、平均結晶
粒径は30〜140μm、好ましくは30〜80μmの
範囲とする。
なお、このような平均結晶粒径を得るには、組成面では
Fe及びSi量を各々0.1%以下に規制すると共に、製
造面では仕上げ冷延率を30%程度とし、最終焼鈍温度
を530℃×30秒の如く高温で比較的長時間加熱保持
する。520℃×10秒程度の条件では30μmより小
さい粒径しか得られない。高温短時間保持の最終焼鈍は
Mgを充分に固溶させて成形加工性を向上させる上でも
有利である。
(実施例) 次に本発明の実施例を示す。
実施例1 第1表に示す化学成分を有するAl合金の50mm厚の鋳
魂に510℃×4時間の均質化処理を施した後、500
〜280℃間で板厚3.5mmまで熱間圧延し、続いて板
厚1.5mmまで冷間圧延を行い、その後360℃×3時
間の中間焼鈍を行った。次いで板厚1mmまで冷間圧延
(仕上げ冷延率33%)を行った。この1mm厚のAl合
金板を530℃に急速加熱し、その温度に30秒間保持
した後、600℃/minの平均冷却速度で急冷する最終
焼鈍を施し、供試材とした。
得られた供試材について、素材の機械的性質、エリクセ
ン値(張出し性)を調べると共に、リン酸亜鉛処理性
(付着量、均一性)、耐糸錆性及び耐SCC性を調査し
た。それらの結果を第1表に併記する。
なお、リン酸亜鉛処理試験、耐糸錆試験、耐SCC試験
は以下の要領で実施し、評価した。
(1)リン酸亜鉛処理性 リン酸亜鉛処理及び塗装方法 75mm×150mmの試験片→脱脂(弱アルカリ脱脂材、
50℃×30秒)→水洗→表面調整(コロイダルチタン
液、RT×20秒)→リン酸亜鉛処理(市販液、40℃
×2分)→水洗→乾燥→カチオン電着塗装(市販液、1
70℃×30分焼付)→中塗(140℃×30分)→上
塗(140℃×30分)の工程により実施した。塗膜厚
は110μmである。
リン酸亜鉛結晶の付着性、均一性の評価 リン酸亜鉛処理後の試験片の重量を測定した後、沸騰し
たリンクロ液に5分浸漬して、リン酸亜鉛結晶を剥離
し、水洗、乾燥後に再度重量を測定した。リン酸亜鉛結
晶の剥離前後の重量差を1m2当たりに換算し、付着量を
求めた。
更に、その均一性は、目視観察及びSEM観察にて調査
し、○(良好)、△(やや良)、×(不良)にて評価し
た。
(2)耐糸錆性 糸錆試験方法 75mm×150mmの試験片に×印のキズ(キズの総長:
280mm)を人工的に付ける(第1図参照)→塩水噴霧
試験:24hr(JISZ2371に準拠)→浸潤試験
(40℃で85%の湿度に240hr)。
耐糸錆性の評価 第1図に示すように、試験片にキズを付けた箇所から糸
錆が発生するが、その糸錆の最大長さと本数で評価し
た。
(3)耐SCC性 1mm厚の供試材を0.7mm厚まで冷間圧延し、120℃
×7日の鋭敏化処理後、0.70mmt×20mmw×80
mmlに切り出し、SCC試験を行った。
SCC試験条件として、応力負荷はU字曲げによる定歪
法を用い、腐食雰囲気は3.5%NaCl水溶液中で、
5mA/in2の電流を流した促進試験法により実施し
た。
耐SCC性の評価は、600分以上で割れなしのときを
○、600分未満で割れたときを×とした。
第1表より明らかなとおり、本発明例はいずれも優れた
耐食性(耐糸錆性、耐SCC性)を有すると共に、成形
性にも優れている。なお、いずれも結晶粒は等軸粒で、
その平均結晶粒は30〜140μmの範囲であった。
一方、本発明範囲外の化学成分を有する比較例はいずれ
も、成形性、リン酸亜鉛処理性、耐糸錆性、耐SCC性
のいずれかが劣っている。
実施例2 第1表に示した化学成分を有するアルミニウム合金のう
ち、No.6(本発明合金)のアルミニウム合金鋳魂を使
用し、実施例1と同一条件で均質化処理、熱間圧延、例
間圧延後、最終熱処理条件を変えて各々結晶粒の異なる
板を製造し、伸び、SSマーク等の影響を調査した。そ
の結果を第2表に示す。
第2表より明らかなとおり、本発明例はいずれも均一伸
び、SSマーク、肌あれとも良好であり、成形加工性が
優れていることを示している。一方、本発明範囲外の比
較例は、均一伸び、肌あれ、SSマーク発生のいずれか
が劣り、成形加工性が劣っていることを示している。
(発明の効果) 以上詳述したように、本発明によれば、適量のMg量、
Be添加並びに他の成分添加を適切にバランスよく調整
すると共に結晶粒とそのサイズを規制したので、従来の
5182よりも顕著に優れた高成形性を備えることがで
き、また耐食性(耐糸錆性、耐SCC性)を改善するこ
とができる。更に焼付塗装用として備えるべき成形性、
強度も優れていることは云うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は糸錆試験の要領を示す図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%で(以下、同じ)、Mg:5.5〜1
    0%、Cu:0.2〜0.7%、Cr:0.01〜0.2%
    及びBe:0.0002〜0.01%を含有し、且つFe:
    0.1%以下、Si:0.1%以下に規制し、残部がAl
    及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金板におい
    て、結晶粒が等軸粒で且つ板表面及び断面の平均結晶粒
    径が30〜140μmの範囲であることを特徴とする成
    形加工性が優れ、且つ焼付塗装後の耐糸錆性、耐応力腐
    食割れ性を改善した高成形性アルミニウム合金。
  2. 【請求項2】前記アルミニウム合金が、更にmn:0.2
    %以下、Zr:0.1%以下及びV:0.1%以下の1種
    又は2種以上の合計を0.1%以下で含有するものであ
    る請求項1に記載のアルミニウム合金。
  3. 【請求項3】前記アルミニウム合金が、更にTi:0.
    1%以下及びB:0.02%以下の1種又は2種を含有
    するものである請求項1又は2に記載のアルミニウム合
    金。
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