JPS58171544A - エツチング後の表面性状に優れたAl基合金材料及びその製造方法 - Google Patents

エツチング後の表面性状に優れたAl基合金材料及びその製造方法

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JPS58171544A
JPS58171544A JP5437282A JP5437282A JPS58171544A JP S58171544 A JPS58171544 A JP S58171544A JP 5437282 A JP5437282 A JP 5437282A JP 5437282 A JP5437282 A JP 5437282A JP S58171544 A JPS58171544 A JP S58171544A
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章 高島
Makoto Tsuchida
信 土田
Masaaki Tobinaga
飛永 政秋
Masao Ando
安藤 正男
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  • Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエツチング後の表面性状に優れたA4(アルミ
ニウム)基合金材料及びその製造方法に係り、特に弗素
樹脂コートの密着性が良好なA4基合金材料及びその製
造方法に関するものである。
従来から、A4基合金材料は、その軽量性に加えて、そ
の加工性の良好なことなどの特性を有するところから、
各種の用途に用いられており、またそのような用途に応
じて、その表面に耐食性や電気絶縁性、また装飾、美観
の向上、さらには非粘着性、耐摩潤滑性の付与などの・
ために、樹脂コート(プラスチックライニング)が施さ
れているのである。
而して、かかるAl基合金材料を容器、収容部材等の器
物用として用いる場合には、安定した機械的性質に加え
て、深絞りする場合の耳率が低いこと、限界絞り比(L
DR)が大きいことを基本的に満足するものでなければ
ならないとされている。しかも、器物の中でも弗素樹脂
コートが施される器物に対しては、それ以上に弗素樹脂
コートを均一に着けるために予め板面をエツチングした
時に均一な面が得られ、且つ色調にむらのないこと、さ
らにエツチングされた板面に冶金的ストリークのないこ
と、即ちペンシルライン程度の欠陥さえもないことが必
要とされているのである。要するに、弗素樹脂コートを
する前のエツチング方法が電解エツチングであれ、化学
エツチングであれ、基材料が均一でなければ、エツチン
グの不均一、ストリークの発生を惹起するのである。そ
して、このような欠陥は、弗素樹脂の透明度が高ければ
高い程目立つものであって、通常一般に使用されるアル
マイト処理器物に較べてより一層の厳しい表面性状が要
求されるのである。
ここにおいて、本発明者らは、かかる事情に鑑みて種々
研究を重ねた結果、合金成分及び製造法を種々工夫する
ことによって、エツチング後の表面性状に優れたAfi
基合金材料、特に弗素樹脂コート用人β基合金材料が得
られることを見い出し、本発明に到達したのである。
即ち、本発明の主要な目的とするところは、エツチング
後の表面性状に優れたAfi基合金材料及びその製造方
法を提供することにある。
また、本発明の目的は、被エツチング面に筋ムラ、白筋
等の冶金的ス) IJ−りが発生せず、且つエツチング
が均一でむらなく行なわれ得るA/基合金材料及びその
製造法を提供することにある。
そしてまた、本発明の他の目的は、弗素樹脂コートの密
着性が改善された弗素樹脂コート用Al基合金材料及び
その製造方法を提供することにある。
そして、かか7・目的を達成するために、本発明にあっ
ては、先ず、重量で、0.5〜1.2%のMg(マグネ
シウム)と、0.6〜1.4%のRjn(マンカン)と
、0.2〜0.8%のFe(鉄)と、0.05〜0.3
%のSi(ケイ素)と、o、oa〜0.25%のCo(
銅)と、0.005〜007%のT i、、、(チタン
)と、0.0001〜0.002%のB(ホウ素)とを
含み、残りがAβ及び不純物よりなるように、合金成分
を調製したのである。
そしてまた、本発明にあっては、かかる合金成分からな
るAd金合金用い、それより(a)鋳塊を製造し、(b
)該AI合金鋳塊に対して500〜620°Cの温度で
5〜48時間の1段又は多段の均質化処理を施し、(e
)かかる均質化された鋳塊の鋳肌部分を5〜3011m
切削する面削りを行ない、(d)部面削りの後、該A5
合金鋳塊を480〜550°Cの範囲内の温度に加熱し
、(e)かかる加熱された鋳塊を熱間粗圧延して、材料
温度が270〜400°Cの範囲内にある粗圧延材を得
、(「)引き続いて施される熱間仕上げ圧延をその終了
温度が180〜250°Cとなるように実施し、(g)
更にその後の冷間圧延操作を30%以上の加工度にて行
ない、(h)かかる冷間圧延によって所定の最終板厚と
なったものに対して、230〜400°Cの温度で軟化
処理を施すことによって、効果的に目的とするAl基合
金材料を製造することができ、そしてこれによって得ら
れたAl基合金材料は、エツチング後の表面性状に優れ
たA4基合金材料、特に弗素樹脂コー敷の密着性が改善
された器物用材料として好適に使用され得ることとなっ
たのである。
ここにおいて、本発明に従って、A4に配合される合金
成分たるTi及びBは、鋳塊組織微細化のための必須成
分であって、その添加効果を十分に発揮させるためには
、Tiを0.005〜0.07%(重量基準。以下同じ
)、またBをo、ooot〜0.002%添加する必要
がある。なお、Tiが0.005%未満、Bがo、oo
ot%未満の場合には、鋳塊組織の微細化が不十分とな
り、またTiが0.07%を超え、或はBが0.002
%を超える場合には、鋳塊組織を微細化する効果はあっ
ても、最終の板製品のエツチング性が不均一となり、望
ましくない。
また、他の合金成分であるFe並びに81は、Mn、T
iとも関係して、Feが0.2%未満及びSiが0.0
5%未満ではエツチング速度を■害し、そしてFeが0
,8%を超える時、若しくはSiが0.3%を超える時
には、エツチング時に多量のスマットを板面に生ぜしめ
、後処理が全稈うまく行なわれないとエツチングむらが
発生する原因となるので、Feは0.2〜0.8%、S
iは0.05〜0.8%の割合で添加せしめる必要があ
る。
更に、Mg、Mn、Cuは、目的とするA4基合金材料
の最終製品、例えば器物として使用する場合において、
材料の機械的性質を維持するのに必要な成分であって、
そのために、Mgは0.5〜1.2%、Mnは0.6〜
1.4%、Cuは0.03〜0.25%の割合で添加す
る必要がある。尚、Mg。
Mn、Cuがそれぞれその下限に満たない場合には、期
待する程の強度が得られず、またMg 、 Mn 。
Cuが上限を超えて添加されるような場合にあっては、
板製造時の加工性並びに最終製品、特に器物としてプレ
ス成形する場合の絞り加工性を阻害する問題を生じるの
である。
そして、斯くの如き合金成分並びに組成範囲においてA
d合金溶湯が調製された後、目的とするA1合金材料を
得るために、該溶湯から公知の通常の手法に従って所定
の合金鋳塊が鋳造され、ついでその得られた鋳塊には、
凝固組織(合金成分)を均一化せしめるための熱処理、
所謂均質化処理(ソーキング)等が施こされることとな
るが、本発明に従うAI合金の良好な性能を最大限に発
揮せしめた材料を得るには、以下の如き工程で製造する
ことが推奨されるのである。
即ち、先ず、均質化処理は、本発明に従うA1合金鋳塊
を1段又は多段の操作によって鋳塊の状態で500〜6
20°Cの温度に5〜48時間保持することにより行な
われ、これによって鋳造時に晶出した合金中の必須成分
の共晶化合物(金属間化合物)を溶入化せしめ、鋳塊組
織を均一化せしめる。尚、温度が500°C未満若しく
は時間が5時間に満たない場合には、各元素の溶入化が
不十分であって、このため最終製品のエツチング性に均
一性を欠く結果となり、一方温度が620 ’Cを超え
、また時間が48時間を超える場合には、鋳塊を融解せ
しめたり、その高温酸化を助長せしめる結果となるので
好ましくなく、また帯状ストリークも生じるようになる
のである。そして、このような温度、時間条件下に保持
されたA4合金鋳塊は、通常自然冷却によって常温付近
まで冷却されることになる。
ライで、かかる均質化処理の施されたA1合金鋳塊には
、その鋳肌部分を表面から5〜80mmの厚さで切削す
る面削り加工が施されるが、このような鋳肌部分の除去
は、通常半連続鋳造法で得られる鋳塊において認められ
る化学組成の逆偏析層が、その後の熱間圧延、冷間圧延
を通じてクラック発生の原因となるため必須不可欠なも
のである。
そして、この面削りは、鋳塊の両面について行なわれ(
片面に対してそれぞれ前記厚さの切削が行なわれる)、
これによって鋳肌部分に存在する偏板層が除去せしめら
れるのである。尚、面削り量が5Mに満たない場合には
、偏析層の除去効果が十分でなく、また30世を超える
場合には、経済的でないことは勿論、エツチング後の面
質も劣るようになるので避けなければならない。
また、この面削りの後は、該A1合金鋳塊は次の熱間圧
延のために480〜550°Cの範囲内の温度に加熱(
予熱)せしめられる。尚、この加熱温度が480°C未
満では熱間圧延操作において変形抵抗が大きく、また5
50°Cを超える場合には圧延面が荒れるようになるの
で避けなければならない。
そして、この所定の温度に加熱されたA1合金鋳塊は、
熱間粗圧延せしめられることとなるが、その際の圧延終
了後における材料温度が270〜400°C範囲内に存
在するように制御されねばならず、このような材料温度
の制御によって、最終製品のエツチング性を均一化せし
め、またエツチング速度を効果的に高め得るのである。
尚、この材料温度が270°C未満では、そ′の後の熱
間仕上圧延において変形抵抗が大となり、また400°
Cを超える場合には、共晶化合物の析出が生じてエツチ
ング性を阻害する結果となる。このような温度制御のた
めには、当然のことながら被圧延材に対する強制冷却が
必要となるが、一般に冷却速度が7°C/秒未満では、
共晶化合物の析出を抑制するのに不十分となるところか
ら、通常7°C/秒以上の冷却速度において行うことが
望ましい。そして、このような温度制御は、水又は水を
主成分とした冷媒によって圧延中の鋳塊を強制的に冷却
することにより実施され得る他、かかる熱間粗圧延の施
された被圧延物に対して冷却操作を施し、該粗圧延材の
温度を270〜400°Cの範囲内に調整するようにし
た強制冷却手法も採用することが可能である。また、こ
のような熱間粗圧延によって、A1合金鋳塊は一般に6
.0〜25mm程度の板厚の板材とされるのである。
ついで、かかる熱間粗圧延に引き続いて熱間仕上げ圧延
が施されるが、その終了温度は、前記熱間粗圧延におけ
る材料温度と同様にして、180〜250 ’Cとなる
ように制御されねばならない。
これは、熱間粗圧延で温度制御した後に引き続いて行な
われる熱間仕上げ圧延についても、強制冷却が行なわれ
ることを意味するものであり、そのような終了温度が1
80°Cよりも低くなると、耳割れ、傷発生の心配が生
じ、また250°Cを超える終了温度になると、優れた
エツチング面が得られないという問題が生ずるのである
。このような温度制御は、前記熱間粗圧延において実施
された材料温度の制御と連動するものであって、その何
れか一つがその制御範囲を外れても、全く意味の無くな
るものなのである。尚、この熱間仕上げ圧延によって、
被圧延物は一般に2.0〜8.0mm程度の板厚のもの
とされるのである。
また、この熱間仕上げ圧延によって得られた板状物には
、通常の方法に従って更に冷間圧延が施されるのである
が、その際の加工度(冷間圧減率)としては30%以上
、好ましくは50〜90%の値を採用することがエツチ
ング後の優れた面質を得るうえにおいて必要となる。
そして、かかる冷間圧延が施されて目的とする製品肉厚
まで圧延されることにより形成されたA1合金板材、即
ちAe基会合金板は、その終了後に所望の性能を付与す
べく、更に最終調質(熱処理;軟化処理)が施されるこ
ととなるが、その際の処理湿度としては、器物用として
の性能を得るうえにおいて、230〜400°Cの範囲
で選択されることとなる。この温度が高過ぎると、材料
表面に生成する酸化皮膜が厚くなって、エツチング性を
阻害する結果となり、また温度が230°C未満の場合
には、十分な軟化性能を付与するに不十分となるのであ
る。尚、かかる最終調質の処理時間としては、一般に0
.5〜30時間の範囲内で適当に選択されることとなる
斯くして得られたへ4基合金板材は、その表面にエツチ
ング処理が施された場合、そのエツチングが均一でむら
なく行なわれるものであり、またエツチングした時に、
被エツチング面に筋むら、白筋等の冶金的ス) IJ−
りが発生せしめられるようなこともほとんどない、優れ
た表面性状を与えるものであって、これによって弗素樹
脂コート用のA1合金材料として効果的に用いられ得る
こととなったことは勿論、その器物用材料として、その
用途は大いに拡大され得たのである。
以下に本発明を更に具体的に明らかにするために、本発
明の実施例をいくつか挙げるが、本発明がそれらの実施
例の記載によって何等の制約をも受けるものでないこと
は言うまでもないところである。
実施例 1 下記第1表に示す合金組成のA4合金溶湯を用いて、幅
1000mm、厚さ500mm、長さ3000Mの大き
さのスラブを半連続鋳造法により造塊筒    1  
  表 そして、この得られたスラブをそれぞれ使用して、均質
化類で580°C×10時間の均質化処理を施した後、
自然冷却によって室温まで冷却せしめ、更にその後鋳塊
のそれぞれの片面について30Mの割合で面削りを施し
、偏析層を除去した。
ついで、この面削りした鋳塊を520°Cの温度に加熱
した後、熱間粗圧延中及び熱間粗圧延後において、材料
温度が340°Cになるように、水を主成分とする冷却
媒のシャワーにより強制冷却を行なった。この時の板厚
は20mmであった。かかる粗斤延終了後は、直ちに熱
間仕上げ圧延に入り、その終了温度が215°Cとなる
ように、水を主成分とする冷却媒のシャワーによって強
制冷却しつつ圧延を行い、コイルアップした。この時の
板厚は5aunであった。その後は通常の冷間圧延手法
に従って、板厚1.2M%即ち冷間圧減率76%になる
ように冷間圧延を施した。そして、斯くして得られるコ
イルより、板厚1.2mm5直径400+omの円板を
打ち抜き、それらを350°Cで1時間焼鈍処理した。
斯くして得られた各種の円板を用いて、それらの引張性
質、耳率、エツチング後の面質及びエツチング性を評価
した。
尚、引張性質の測定はJIS5号試験片タテ板を用い、
耳率の測定は64耶φのブランク径のサンプルを、33
Mφのポンチでカップ状に絞り、その時に発生した耳高
さを測定して評価した。また、エツチング後の面質並び
に工゛ウチング性は、60’Cの温度の塩酸10%溶液
中で5分間エツチングして、その時にエツチング面に生
ずる冶金的ス) IJ−りの有無、並びにエツチング面
の面粗度の均一性を評価した。
斯くして得られた結果を第2表に示すが、かかる第2表
の結果から明らかなように、本発明に従う合金成分並び
に組成を採用する隘1のものにおいては、エツチング後
の面質、エツチング性とも非常に優れており、冶金的ス
) IJ−りは全くなく、且つエツチング後の面粗度も
均一であることがわ第     2     表 (註)◎・・・・・・優   ○・・・・・・良Δ・・
・・・可   ×・・・・・・不可これに対して、隘2
のものはMn、Mgが少ない場合であり、このため機械
的性質は当然のことながら低いが、それ以外の欠点どし
てエツチング性が少し悪くなる。即ち、隘1と較べてエ
ツチング後の面粗度が細かい欠点がある。また、No、
3は、Tiの含有量が低いため鋳塊組織の微細化が不十
分となり、それ故エツチング後の面質は冶金的ストリー
クがかなり発生し、良好な面質は得られていないのであ
る。更に、隘4はTi含有量が多いため、鋳塊組織の微
細化は完全ではあるが、エツチング後の面質はペンシル
ライン状の細かいストリークが発生し、表面性状の著し
く劣ったものであった。
更に、隘5は、Ti、Bを除く他の元素が多く、従って
機械的性質が高いためにプレス成形性は良くなく、また
耳率も高くなる。尚、エツチング後の面質、エツチング
性については普通である。隘6にあっては、Ti、Bを
除く他の元素が少ないため、機械的性質が低い。エツチ
ング後の面質。
エツチング性については普通である。隘7は、全ての元
素が本発明の範囲よりも多い場合であり、機械的性質が
高く、耳率も高い。またエツチング後の面質、エツチン
グ性とも悪い結果となっている。更に隘8は、Tiを除
く他の成分が低く、逆にTiだけが多い場合であり、こ
の場合には機械的性質が低いのみならず、特にエツチン
グ後の面質が悪いという結果が得られている。また、隘
9は、Cuだけが低く、他の元素は本発明に規定する範
囲内である場合であり、エツチング後の面質は浸れてい
るものの、エツチング性はそれ程優れたものではない。
特にCuが少ない場合には、エツチング後のエツチング
深さが浅いという問題が内在している。隘10は、Fe
を除く他の元素が本発明の範囲内で、Feだけが極端に
少なく、本発明の条件から外れているが、この場合も隘
9の場合と同様の傾向を有し、少なからぬ問題を有して
いるのである。
これら隘1〜10の合金組成に対する評価から明らかな
ように、A1合金の化学成分が適当に調製されていない
と、エツチング後の面質並びにエツチング性について優
れた性能が得られないことは確かである。
実施例 2 Si;0.13%、Fe1O,55%、Cu、0.13
%、 Mn ? 1.01%、Mg;0.70%、’r
i。
0.015%、Bio、0003%、残部が不純物とA
IからなるA1合金溶湯を用いて、半連続鋳造法にて、
厚さ500m、幅1000mm、長さ3000印の鋳塊
を造塊した。
斯くして得られた鋳塊を用いて、第3表に示す各種の条
件下で均質化処理乃至軟化処理を施して、各種のAl基
合金板を作製し、それら得られた各種の合金板について
、実施例1と同様にして、引張性質、耳率、エツチング
後の面質、エツチング性を評価した。得られた結果を第
4表に示す。
第     4      表 (註) ◎・・・・・・優 ○・・・・・・良 △・・・・・・可   ×・・・・不可※・・・・・・
バンド状ストリークあり第8表及び第4表の結果から明
かなように、本発明に従う?h15〜18にあっては、
鋳塊均質化条件を580°CXl0時間で行なったもの
であり、このうち隘15は熱間粗圧延を340°C2仕
上げ圧延を240°C2冷間加工度76%、最終軟化温
度340°Cの条件が採用されており、均質化処理が十
分であること、熱間粗圧延、仕上げ圧延を通じて十分な
る強制冷却により、Fe−Mn−Al・系、Mn−Al
系金属間化合物の析出を抑制することによって、エツチ
ング後の面質を均一にすると共に、エツチング面の面粗
さも適当に深く、且つピッチを均一にすることができた
のである。また耳率についても2%以下であり、弗素樹
脂コート器物用板材としては非常に優れた性能が得られ
た。I&16,17.18についても、これと同様の傾
向が認められた。他方、陽19においては、熱間粗圧延
、仕上げ圧延を通じての強制冷却が十分でなく、このた
め前記金属間化合物の析出が生じ、エツチング後の面質
、エツチング性が良くないのである。
また、隘24及び25は、鋳塊面削量を除く他の全での
条件が本発明の条件を満足するものであるが、鋳塊面削
量が4mm/片而の隘24にあっては、エツチング後の
面質、エツチング性ともあまり良い評価は得られず、こ
れは鋳塊表層部の組織的不均一に起因するものであった
。嵐25は、鋳塊面削量40mm/片面の場合であるが
、面削量が多い割にはエツチング後の面質が若干劣るの
であり、この例からも明らかなように、いたずらに面削
量を増すことは経済的でないばかりが、500印厚鋳塊
の凝固速度の遅い部分、即ち金属間化合物が晶出し易い
ゾーンが表面に露呈される結果とり なるのである。それ故、鋳塊面削量はfメ〜3゜鴫とさ
れるべきである。
また、ff120及び21は、鋳塊均質化条件を625
℃×10時間と最大の溶体化処理効果を求めるために実
施したものである。そして、その後の加熱温度、熱間粗
圧延条件、仕上げ圧延条件、冷間加工度並びに軟化条件
を制御して、エツチング後の面質、エツチング性、引張
性質、耳率について優れた評価のものが得られた。しか
し、約50〜100閣幅のバンド状ス) IJ−りが板
面に認められ、この原因として、均質化処理温度が高過
ぎることによって、局部的歪を有する鋳塊が二次再結晶
を起こし、この結晶粒径がそのままバンド状ストリーク
の幅を形成しているものと認められた。
1kll及び12は、鋳塊均質化条件が480’C×1
0時間の場合であり、他の緒条性については本発明の範
囲内の値が採用されている。この場合には、エツチング
後の面質、エツチング性とも優れた結果が得られていな
い。これは、均質化処理温度が低いために、鋳塊を造る
過程で晶出した前記金属間化合物の溶入化が不十分とな
り、その結果不均一分布した粗大な金属間化合物がエツ
チング性を阻害するものと考えられる。また、lI&1
L13及び14は、均質化処理条件が480°CXl0
時間であるうえに、加熱温度、熱間粗圧延条件、熱間仕
上げ圧延条件が本発明の範囲外となっており、この条件
では、エツチング後の面質、エツチング性とも更に悪く
なっている。
更に、隘22及び23は、均質化条件中、温度は580
°Cであるが、時間が3時間と短いため、結果としては
溶入化が不十分となり、やはりエツチング後の面質、エ
ツチング性とも完全とは言えない結果を示している。
以上の結果から明らかなように、エツチング後の表面性
状の優れた、特に弗素樹脂コート用Al基合金板を製造
するに際しては、本発明条件に従う均質化処理条件乃至
軟化条件を採用する必要があり、本発明に示す諸条件を
外れた条件でAl基合金板を製造した場合にあっては、
該A4基合金板のエツチング後の表面性状が、本発明に
従って製造されたAl基合金板のそれに較べて劣ってい
ることは明白である。
出頓人  住友軽金属工業株式会社 251

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)重量で、0.5〜1.2%のMgと、0.6〜1
    .4%のMnと、0.2〜0.8%のFeと、0.05
    〜0.8%の8iと、0.08〜0.26%のC,uと
    、0.005〜0.07%のTiと、o、oooi〜0
    .002%のBとを含み、残りがAJ及び不純物よりな
    る、エツチング後の表面性状に優れたAl基合金材料。 (2)前記Al基合金材料が、弗素樹脂コート用である
    特許請求の範囲第1項記載の材料。 (8)重量で、0.5〜1.2%のMgと、0.6〜1
    .4%のMnと、0.2〜0.8%のFeと、0.05
    〜0.8%のSiと、0.08〜0.25 %(7)C
    uと、0.005〜0.07%のTiと、0.0001
    〜0.002%のBとを含み、残りがAd及び不純物よ
    りなるA4合金鋳塊を製造、する工程と、該A1合金鋳
    塊に対して、500〜620℃の温度で5〜48時間の
    1段または多段の均質化処理を施す工程と、 かかる均質化処理された鋳塊の鋳肌部分を5〜80mm
    切削する面削りの工程と、 該面削りの後、該Ad合金鋳塊を、480〜550°C
    の範囲内の温度に加熱する工程と、かかる加熱された鋳
    塊を熱間粗圧延して、材料温度が270〜400°Cの
    範囲内にある粗圧延材を得る工程と、 引き続いて施される熱間仕上げ圧延を、その終了温度が
    180〜250°Cとなるように、実施する工程と、 更にその後の冷間圧延操作を、30%以上の加工度にて
    行なう工程と、 かかる冷間圧延によって所定の最終板厚となったものに
    対して、230〜400℃の温度で軟化処理を施す工程
    とを、 含む口とを特徴とするエツチング後の表面性状に優れた
    A4基合金材料の製造方法。 (4)前記熱間粗圧延の工程中において、被圧延材が冷
    却されつつ圧延作用を受け、その圧延終了時における材
    料温度が270〜400℃の範囲内となるように制御さ
    れる特許請求の範囲第3項記載の方法。 (5)前記熱間粗圧延の終了後において、強制冷却せし
    め、前記粗圧延材の温度を270〜400′Cの範囲内
    に調節する特許請求の範囲第3項記載の方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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