JPH08311594A - 曲げ加工性に優れたＡｌ−Ｍｇ系合金板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 曲げ加工後の外観、加工線が綺麗で、曲げ加
工精度が良好な優れた曲げ加工性を有するＡｌ−Ｍｇ系
合金板を提供することを目的とする 【構成】 少なくともＭｇ１.5〜３.5％を含むＡｌ−Ｍ
ｇ系合金板において、板表面に於ける未再結晶部分の結
晶粒径が５０μｍ以下で、且つ未再結晶部分の面積比率
が９０％以上で圧延方向に平行な方向の引張強さと直角
方向の引張強さの差が３０Ｎ/mm2以内である曲げ加工性
の良好なＡｌ−Ｍｇ合金板で、これは焼鈍後の再結晶粒
径が５０μｍ以下となるような中間焼鈍を行った後、１
０〜２５％の冷間圧延を行い、その後２００〜２６０℃
で最終焼鈍を施して得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子及び電気機器部品
用、機械部品用或いは内・外装用建材として板金加工或
いはプレス加工、特に曲げ加工が行われる箇所に使用さ
れる加工性に優れたＡｌ−Ｍｇ系合金板とその製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、成形加工用Ａｌ−Ｍｇ系合金板
の製造は通常、次の２種類の方法によって行われる。即
ち、一つの方法は鋳塊均熱処理、熱間圧延を行い、その
後直ちに、或いは冷間圧延を行った後中間焼鈍を行い、
更に、所要の板厚と機械的性質を得るような冷間圧延率
で冷間圧延を行った後、機械的性質に大きな変化を及ぼ
さない温度、一般には、１２０〜１８０℃で加熱して機
械的性質の経時変化を防止する為の安定化処理を行う製
造方法（Ｈ３Ｘ法）である。

【０００３】他の一つの方法は鋳塊均熱処理、熱間圧延
を行った後、冷間圧延を行うか、或いは行うことなく、
一般には、圧延率４０％以上の冷間圧延をおこなって所
要の板厚に仕上げて、硬質材を得た後、３００℃以上の
温度で部分焼鈍を行い所要の機械的性質を得る、半硬質
Ａｌ−Ｍｇ系合金板の製造方法（Ｈ２Ｘ法）である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、機械部品、電子
・電気機器部品のケ−ス及びシャ−シ、部品取付盤、放
熱板、内外装建材にはＪＩＳ規格４０００に規定された
Ａ５０５２Ｐ−Ｈ３２，−３４或いは−Ｈ２２，−Ｈ２
４が多く使用されている。しかし、最近、これらの部品
が各種技術の進歩によって、軽量化される傾向が顕著に
なると同時に、加工後の外観の美麗さと曲げ加工精度の
良いことが一層強く要求されるようになってきた。特
に、最近では、建材用パネル、操作盤用パネル等の耐久
性、耐食性の向上を狙ってアルミニウム合金パネルが、
しかも大板が用いられるケ−スも多くなって来た。この
様な大型パネルには、従来、鋼板が使用される場合も多
かったが、鋼板とアルミニウム合金板とを比較すると、
比較的単純な曲げ加工に於いてもアルミニウム合金板の
場合は鮮鋭な曲げ加工線が得られず、曲げ加工を行った
製品の外観が鈍重な印象を与えるという欠点があった。
また、この様な板を組立部材として使用するとき、予め
板にボルト或いはビス穴加工を行った後、曲げ加工を行
いボルト或いはビス締めする事もしばしば行われるが、
綺麗な曲げ加工が出来ない場合は相手部材との穴合わせ
精度が悪くなり、円滑な作業が出来なくなる問題が発生
する。従来も、この様な用途には中強度Ａｌ−Ｍｇ系合
金板が使用されて来たが、加工性が良好と云われる軟質
材を用いると綺麗な加工線、外観が得られず、また、従
来の製造方法によって、中間調質材を使用すると、曲げ
加工性が劣り、曲げ加工部に亀裂、割れを生じるなどの
問題があった。従って、綺麗な曲げ加工線を得る為に
は、工業用純アルミニウム系の材料或いはＭｎ、Ｍｇ等
の添加元素量が約１％程度の強度を犠牲にした材料を使
用せざるを得なかった。

【０００５】曲げ加工に於ける中強度のＡｌ−Ｍｇ合金
焼鈍材の問題点について、更に詳しく説明する。例えば
５０５２−Ｏを用いる場合は曲げ半径０Ｔ（ここでＴは
曲げ加工される板の板厚を表す）用の曲げ用治具を用い
て割れを発生することなく曲げることは可能であるが、
図２に示す様に、ポンチ荷重により曲げ変形途中で局部
変形を生じ、材料は図２（Ａ）のＸに示す部分で局部的
に不均一に硬化する。このため、曲げ加工の終了時点で
ポンチと雌型の間で材料を圧縮しても、スプリングバッ
クが強く、型馴染みが十分でなく、図２（Ｂ）に示す様
に、曲げ加工線近傍にたわみを生じるとともに、内側曲
げ半径を０Ｔとすることが困難で綺麗な曲げ形状（シャ
ープな曲げ加工線）がえられない。

【０００６】更に、ＪＩＳ規格によればＡ５０５２Ｐの
最小９０度曲げ半径は板厚０．８ｍｍの場合、１Ｔであ
り、板厚１．６ｍｍの場合１．５Ｔ、板厚３．２ｍｍの
場合、２Ｔであることが示されており、０Ｔでの曲げが
困難であることを認め、０Ｔでの曲げ加工が可能である
ことを要件とはしていない。然るに、この様な部品或い
は製品は高精度化、曲げ外観改善のために上記材料の最
小曲げ半径は０Ｔ曲げが可能であることが強く要求され
るに至った。また、板の曲げ加工性は板の圧延方向に平
行な曲げ加工線に沿って曲げ加工を受ける場合、圧延方
向と直角な曲げ加工線に沿って曲げられる場合よりも曲
げ加工性に劣る。即ち、曲げ加工性に異方性を生じると
いう問題も指摘されるようになってきており、加工性の
改善と共に、異方性の解消も要求されている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の事情を背
景に、鋭意研究を重ねた結果、中間焼鈍後の最終冷間圧
延率及び最終焼鈍条件を制御して、最終焼鈍後の再結晶
組織を調整することにより、上記の問題を解決する方法
を見いだしたものである。先ず、本願請求項１の発明
は、少なくともＭｇ１．５〜３．５％（％は重量％を示
す）を含むＡｌ−Ｍｇ系合金板に於いて、圧延方向と直
角な方向の板表面における未再結晶部分の結晶粒径が５
０μｍ以下で、且つ上記未再結晶部の占める部分の面積
比率が９０％以上で、圧延方向に平行な方向の引張強さ
と直角方向の引張強さの差が３０Ｎ/mm2以内であること
を特徴とする曲げ加工性に優れたＡｌ−Ｍｇ系合金板で
ある。

【０００８】次に、請求項２の発明である曲げ加工性良
好なアルミニウム合金板の製造方法は、すくなくともＭ
ｇ１．５〜３．５％を含むＡｌ−Ｍｇ系合金板の製造に
於いて、焼鈍後の再結晶粒度が５０μｍ以下となるよう
な中間焼鈍を行った後、１０〜２５％の冷間圧延を行
い、その後、２００〜２６０℃で焼鈍を施すことを特徴
とする。

【０００９】

【作用】まず、本発明に於ける合金成分の限定理由につ
いて説明する。本発明におけるＡｌ−Ｍｇ系合金板はＭ
ｇの固溶強化を材料強化の基本手段とするアルミニウム
合金板であり、そのほか補助的にＭｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔ
ｉ等の添加による結晶粒微細化が考慮されたものを含
む。

【００１０】具体的には、必須成分としてＭｇを１．５
〜３．５％含有し、そのほか必要に応じてＭｎを０．０
５〜１．０％、Ｃｒを０．０３〜０．３％、Ｚｒを０．
０３〜０．３％、Ｔｉを０．０３〜０．１％のうち１種
または２種以上を含有するものとする。

【００１１】これらの必須成分及び必要に応じて添加さ
れる成分の限定理由を次ぎに説明する。Ｍｇはアルミニ
ウムマトリックス中に固溶して合金板の機械的性質を上
昇させる効果を有するが、Ｍｇ１．５％未満では曲げ加
工の点で、特に障害は認められないが、十分な機械的性
質が得られず、３．５％以上では、次に述べる組織の制
御あるいは製造条件の制御を行っても十分な曲げ加工性
の改善の効果が得られないからである。

【００１２】Ｍｎ、Ｃｒ及びＺｒはいずれも鋳塊均熱処
理或いは熱間圧延に於いて微細析出物を形成し、板の肌
荒れを防止する作用を有する。Ｍｎでは０．０５未満、
Ｃｒ及び、Ｚｒでは０．０３％未満ではその効果は十分
でなく、またＭｎは１．０％を、Ｃｒ及びＺｒは０．３
％をそれぞれ越えると合金鋳造時に粗大な金属間化合物
を形成し易く、これが成形加工時に於ける割れ発生に関
与し、曲げ加工性を却って阻害するため好ましくない。

【００１３】Ｔｉは単独あるいはＢと共存して合金の鋳
造組織を微細化し、製品の結晶粒の粗大化を防止する効
果を有する。しかし、０．０５％未満ではその効果は十
分でなく、０．１％を越えると過剰のＴｉ化合物を生成
する。この化合物は製品が陽極酸化処理される場合には
ストリンガ−状の表面欠陥を発生する危険を生じるので
好ましくない。

【００１４】次に、請求項１の発明に於いて、未再結晶
部分の面積比率を９０％以上としたのは、９０％未満で
は、材料は過度の軟化状態となり、曲げ加工後の加工線
の外観が良くないからである。

【００１５】次に、中間焼鈍後の再結晶粒度を５０μｍ
以下としたのは、曲げ加工により加工を受けた材料表面
が再結晶粒度５０μｍ以上では肌あれを生じ外観を損な
うからである。

【００１６】圧延方向に平行な方向の引張強さと直角方
向の引張強さの差が３０Ｎ/mm2以内であることとしたの
は、この引張り強さの差が３０Ｎ/mm2を越えると曲げ加
工性に異方性が現れる為である。即ち、曲げ加工線が圧
延方向と直角の場合は割れることなく曲げ得ても、平行
方向の場合には割れが発生し易いからである。

【００１７】また、請求項２の発明に於いて、最終冷間
圧延率と最終焼鈍温度は極めて重要である。即ち、発明
のＡｌ−Ｍｇ系合金板に於いては、曲げ性の良好な状態
は適正な冷間圧延加工と適正な焼鈍状態の組み合わせに
よって得られるからである。即ち、最終圧延率と最終焼
鈍温度の関係を種々検討の結果、最終冷間圧延によって
形成される加工組織を最終焼鈍によって新しい再結晶粒
が出現しないで、且つ、回復を最も進行させた状態が最
も曲げ加工性の良好な状態である事を見いだした。望ま
しくは再結晶粒が出現しない事であるが、未再結晶組織
が９０％以上ならば実用上、許容することができる。

【００１８】最終冷間圧延率を１０〜２５％とし、最終
焼鈍温度を２００〜２６０℃とする理由について述べ
る。最終冷間圧延率１０％未満のとき、最終焼鈍温度２
００℃未満では焼鈍の効果が十分でなく、２６０℃を越
える範囲では粗大再結晶粒が出現し、肌荒れを生じ易く
なると共に、材料が過度の軟化状態となり、綺麗な曲げ
加工線が得られない。 また、最終冷間圧延率が２５％
を越える場合は、最終焼鈍温度２００℃未満では焼鈍の
効果が十分でなく、２６０℃を越える範囲では材料の回
復・再結晶が急激に進行し易くなる為、過度の軟化状態
となり、綺麗な曲げ加工線が得られなくなる。更に最終
圧延率が２５％を越えると、材料の異方性が大きくな
り、曲げ加工を板の圧延方向と直角方向に行うとき、平
行方向に行うときより割れを生じ易くなる。焼鈍時間は
特に指定しないが、通常の焼鈍条件で行われる焼鈍時間
で行って良い。また、急速加熱が可能な連続焼鈍炉を用
いて最終焼鈍を行うことも差し支えない。

【００１９】次に、異方性を解消するための方法につい
ても種々研究を行った結果、上記の最終冷間圧延と最終
焼鈍を行い、且つ材料の圧延方向に平行な方向の引張強
さと直角な方向の引張強さとの差が３０Ｎ/mm2以下のと
き、曲げ加工の異方性が認められなくなる事を見いだし
た。材料の異方性は材料の鋳塊加熱、熱間圧延、中間焼
鈍、中間冷間圧延率に影響されるが最終圧延率を１０〜
２５％とし、最終焼鈍温度を２００〜２６０℃とする事
によって、上記の引張強さの差は３０Ｎ/mm2以下とな
る。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を、比較例とともに示
す。表１に示す合金組成のアルミニウム合金を通常のＤ
Ｃ鋳造法によって５００×１５００×４０００ｍｍの鋳
塊とし、５６０℃で３時間の鋳塊加熱を行い、引き続い
て熱間圧延により厚さ８ｍｍの熱間圧延板とした。次い
で、中間冷間圧延により最終圧延率で表２に示す最終板
厚が得られる中間厚さまで冷間圧延した後、中間焼鈍を
３５０℃で、２時間行った。続いて、表２及び表３に示
す条件で最終圧延と最終焼鈍を行った。以上のようにし
て得られた最終焼鈍後の板について、引張り試験、曲げ
試験、結晶粒度試験を行った結果を表２及び表３に併せ
て示す。

【００２１】中間焼鈍後の再結晶粒径は、中間焼鈍後の
材料より３０×３０mm2のサンプルを採取し、その結晶
粒界をエッチングして現出させ、金属顕微鏡を用いてそ
の平均粒径を求めた。引張り試験はＪＩＳ５号引張り試
験片を用い引張り方向が圧延方向と一致する平行方向、
圧延方向と直角をなす方向からそれぞれ採取し、引張り
試験を行った。曲げ試験はＪＩＳ３号曲げ試験片を、引
張り試験と同様、曲げ加工線が圧延方向と平行或いは直
角の方向になるよう各材料より２種類の曲げ試験片を採
取し、ＪＩＳに定めるＶブロック法により曲げ半径を０
Ｔとする９０°曲げ試験を行った。曲げ加工性の評価は
外観観察によって行った。即ち、曲げ加工部の曲げ状態
については試験片を曲げ加工治具から取り出したとき、
内側曲げ半径が０Ｔで綺麗に曲げられているものを○、
０Ｔより大きい曲げ半径の状態のものを×した。また、
曲げ部の外面を観察し、肌荒れ或いは割れが認められな
ものを○、肌荒れ或いは割れが認められるものを×とし
て評価した。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】

【表３】

【００２５】表２に示すように、本発明により得られた
合金板はいづれも従来法によるものと比較して良好な曲
げ加工性を有しており、従来、この用途に一般的に用い
られてきた完全焼鈍材（−Ｏ材）或いは中間調質材より
も高い引張り強さと曲げ性をもつ優れた材料であること
は明かである。本発明の方法によって得られた材料は図
１に示すように内側曲げ半径０Ｔの綺麗な曲げ加工を容
易に行うことができる。

【００２６】

【発明の効果】以上の実施例からも明かなごとく、本発
明によれば、曲げ加工性が飛躍的に優れたＡｌ−Ｍｇ系
合金板を得ることができる。従って、電子機器用パネ
ル、建材、車両用材料等の曲げ加工が行われる板の用途
に供されるアルミニウム合金板の製造に適用し極めて有
益である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＡｌ−Ｍｇ系合金板の曲げ加工状況を
示す。１−（Ａ）は曲げ加工行程中の材料の変形状況
を、１−（Ｂ）は曲げ加工後の材料の形状を示す。

【図２】従来のＡｌ−Ｍｇ系合金板の曲げ加工の状況を
示す説明図であって、２−（Ａ）は加工行程中の材料の
変形状況を、２−（Ｂ）は曲げ加工後の材料の形状を示
す。

【符号の説明】

１ 曲げ加工を受けている材料 ２ 曲げ加工用ポンチ ３ 曲げ加工用雌型 ４ 曲げ加工後の材料形状 Ｘ 曲げ加工時の加工時の不均一変形部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくともＭｇ１．５〜３．５％（以下、
   ％は重量％を示す）を含むＡｌ−Ｍｇ系合金板に於い
   て、圧延方向と直角な方向の板表面における未再結晶部
   分の結晶粒径が５０μｍ以下で、且つ上記未再結晶部の
   占める部分の面積比率が９０％以上で、圧延方向に平行
   な方向の引張強さと直角方向の引張強さの差が３０Ｎ/m
   m2以内であることを特徴とする曲げ加工性に優れたＡｌ
   −Ｍｇ系合金板。
2. 【請求項２】焼鈍後の再結晶粒度が５０μｍ以下となる
   ような中間焼鈍を行った後、１０〜２５％の冷間圧延を
   行い、その後、２００〜２６０℃で最終焼鈍を施すこと
   を特徴とする請求項１に記載の曲げ加工性に優れたＡｌ
   −Ｍｇ系合金板の製造方法。