JPS59193252A - 深絞り用アルミニウム合金薄板の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は深絞り用アルミニウム合金薄板の製造方法に関
し特に塗装・焼付は後に深絞り加工を行なう部材に適用
される深絞り用アルミニウム合金薄板の製造方法に関す
るものである。

一般に、深絞り用アルミニウム合金圧延板には、（１）
深絞り性が良好であること。

（２）方向性か少なく、耳が殆んど発生しないこと。

（３）耐蝕性に優れていること。

（４）深絞り後のカップに肌荒れが生しないこと。

（５）適正な強度を有すること。

等の特性が要求されている。

しかしながら、このような深絞り用の圧延板の中で・も
特に圧延板の状態（シート状）で塗装を施した後に絞り
を行なう様な用途に用いる場合、その塗装後に施される
焼イ旧す処理時に従来の材料では歪か発生し、そのため
焼（−１けライン内でアルミニウムシー１を支える支持
体（ウィケット）と動的接触により、Ｄ１謂、ウィケッ
トマークが発生し易いという問題かあった。

又、省エネルキー、省資源か呟これからアルミニウム累
月の薄肉化が進展した場合、イ゛＆肉化により必然的に
シートが変形し易くなるから、増々、焼（＝Ｉけ時の歪
発生か問題となることか考えられる。

さらに、各種容器の多様化（高級化、デザイン性）及び
歩留り向上の面から深絞り時の耳率か低く、かつ、深絞
り後の肉厚分布の均一な素材が一層要求されている。

本発明は上記した深絞り用アルミニウム合金薄板の数多
くの問題点を解決することを目的としてなされたもので
ある。

即ち、本発明は、Ｆｅを０．４〜０．７ＩＩＩｔ％、Ｓ
ｉをＦｅ／Ｓｉ（重量比）で１．５−２．５含むアルミ
ニウム合金鋳塊を、５００°Ｃ以上の温度で均熱処理し
、次いで熱間圧延、冷開圧延、中間焼鈍を施した後、圧
延率１５％以上で板厚０．５ｍ＋ｎ以下に仕上冷間圧延
し、深絞り耳が圧延方向に対し４５°方向に４ヶ有し、
耳率が２．５以下としたアルミニウム合金薄板に則して
１５０〜２５０℃の温度で１０分以上、又は、２５０〜
５００°Ｃの温度で１０分以下の非再結晶焼鈍と歪矯正
とを行なうことを特徴とする深絞り用アルミニウム合金
薄板の製造方法である。

以下、本発明に係る保絞り用アルミニウム合金薄板の製
造方法について詳細に説明する。

以下本発明に係る深絞り用アルミニウム合金板の製造方
法（以下単に本発明に係る製造方法ということがある。

）についてさらに詳細に説明する。

一般に、アルミニウム合金の深絞り加工において、深絞
り耳を出来るだけ低くすることが従来より要求されてき
ている。

これは先ず、歩留りからみて耳か高いとトリミングによ
り欠円となるため必然的にトリミング量が増加して歩留
りが悪くなり、キャンプにおいては塗装後に印刷が施さ
れる場合かあり、耳が高い素材では絞りにより印刷され
た模様、文字等が変形してゆがむという問題が生しるた
めである。

そして、通常耳率３％以下が所謂耳なし材と呼ばれてい
る。しかしながら、従来はキャンプ、器物等の深絞り用
として単に耳率の低いことのみを要求し又、アルミニウ
ム素材としても耳率の絶対値を低くすることのみに注意
がされてきた。

これらの問題に対して、本発明者は深絞り性が良好であ
り、深絞り後の肉厚分布が均一であるためには、単に耳
率が低いだけでなく、その内容が重要であることを見出
したのである。即ち、通常アルミニウム合金板の深絞り
耳には基本的に２つのタイプかあり、 （１）圧延方向に則して４５°方向に４ケの耳がでるも
の。

（２）圧延力向に対しＯ°力方向２ケ、９０°方向に２
ケの合計４ケの耳がでるもの。

である。そして、製造条件の調整により、この２つのタ
イプが組合されて耳の８ケ出るものもある。

これら２つのタイプの耳は、圧延板の集合組織により決
まるものであり、圧延方位（１２３）［４１２］、（１
１０）［１１２］、（１１２）［１１１］が４５°方向
の耳を発生させ、再結晶方位（１００）［００１］が、
０゜方向、９０°方向の耳を発生させるのである。

従って、これらの各方位の比率を調整することにより耳
率をコントロールすることが可能となるものであるが、
絞り等の成形は全て金属学的には結晶内の辷り変形によ
り行なわれ、この辷り変形については、アルミニウムは
面心立方晶であり、辷り面としては＋１１１１面となる
ため、これに近い（１１０）、（１１２）、（１２３）
等は比較的変形し易いが、（１００）面を持つものは辷
り変形し難いという問題があり、従って、（１１０）、
（＋　１２）、（＋　２３）面が得られる４５°方向の
耳を有するアルミニウム素材が絞り性に優れているとい
える。

さらに、この圧延方向に対し４５°方向の耳は同しくＯ
°力方向９０°方向の耳に比して、耳の形状が滑らかで
あり、これは絞り加工において円周方向の変形が滑らか
で比較的均一であり、特に圧延方向に対して４５°方向
の耳だけが４ケ発生し耳率２．５％以下となることによ
って非常に均一な変形をするものであるから、深絞り後
の肉厚分布が極めて均一のものが得ら、れな。なお、上
記のように圧延方向に対し４５°及び０°方向、９０°
方向両者で８ケの耳の出るものは、Ｏ°力方向９０°方
向に４ケの耳が発生するものに比べて良好であるが、圧
延方向に対して４５°方向に４ケの耳が出るものよりは
若干劣る。

上記のような好ましい深絞り耳の形成状態とするために
は、アルミニウム合金の含有成分、戒分割合及び製造条
件の調整が必要となる。

先ず、本発明に係る製造方法において使用されるアルミ
ニウム合金の含有成分、成分割合について説明すると、
製造条件によりあまり影響を受けずに−に記深絞り耳の
状態とするためには、特に、Ｆｅ、Ｓｉにライては、Ｆ
ｅ　Ｏ，４−０，７ｕ＋Ｌ％で、かつ、Ｓｉを　Ｆｅ／
Ｓｉ（重量比）で１．５−２．５とする必要がある。

Ｆ（・は強度をイ・１−Ｉｊする元素であり、一方耐蝕
性の２点からみると含有量は少ない程望ましいものであ
るが、含有量が０．４ｕ＋ｔ％未満では薄板とした時の
強度か゛不足し、さらに、中間焼鈍時の結晶粒度か大き
くなり肌荒れの傾向を示すようになり、かつ、望ましい
耳である圧延方向に対し４５°力向に安定して得られ娼
１くなり、又、０．７点％を越えて含有されると耐蝕性
か劣化する。よって、Ｆｅ含有量は０．４〜０．７社％
とする。

ＳｉはＦ”ｅとの関係においでＦｅ／Ｓｉ＝　１．５−
２．５（重量比）とするのが望ましく、この比とするこ
とによって、深絞り耳が圧延方向に対し４５゛方向に４
ケとなり、１に率が２．５％口、下となるものである。

一方この比が２．５を越えると圧延方向（こＴ＝ｉ　Ｌ
４５°方向の深絞り耳が火きくな１）過ぎ、耳率を２．
５％す、下とできなくなり、又、この比カヤ１．５！、
γＨｅｊでは圧延力向１こ月し０°力向及び９０°Ｈｌ
ｉ’ｌの１丁が優劣りどなる傾向にあり、やはり好手し
くな（・。

なお、本発明に係る製造方法におり・て使）１ｊ４°る
アルミニウム合金には、鋳造組織の微細化のたｄ）、１
”ｉ≦０．０５帆％、Ｂ≦０．０１ｕ＋ｔ％、或０は強
度の一層の向」二のためＣｕ≦０１ｗ％を補助的（二含
イｊさぜることもでトるか、本発明に係る製造）ｊ？ｊ
：　’＝二二本１１カ０ 池Ｍｎ、卜録、Ｚｎ．Ｃｒ等の元素は通常工業用アルミ
ニウム合金に含有される範囲におし）では特ｔこ影Ｗを
与えない。

次に、本発明に係る製造方法における製造兼１′４。

について工程順に説明する６ 先ず、上記に説明した本発明に係る製造方法（こおいて
使用するアルミニウム合金を常法により溶解し、鋳造す
るが、通常は半連続鋳造法で行なう力Ｃ１他の鋳造法で
もよい。

次いで、アルミニウム合金鋳塊を５００℃以」二の温度
で均熱処理を行なう。そして、均熱処理から冷開圧延ま
での工程においては主として、方向性、機械的性質の制
御のための条件を選択するもので、製品の板厚、機械的
性質に応して選択すればよい。

従って、均熱処理も５００℃以」二の温度で製品条件に
応じて定めればよいが、均熱湯度か５００’Ｃ未満では
均熱時に非常に微細析出物が生成し、後工程の中間焼鈍
において結晶粒度を大きくして肌荒れず頃向か大となり
、又、圧延方向に月しＯ゛方向９０°方向の耳か発生す
る傾Ｍが強くなり過ぎ、圧延方向に対し４５°方向の耳
の発生の調整が難がしくなる。よって、均熱処理は５０
０°Ｃ以」二の温度で行なうのである。又、均熱処理に
おける温度の上限は含有成分、成分割合の範囲の変化や
鋳札内の偏析等による溶融温度の変化１こ対して、所謂
、バーニング（鋳塊表面が高温のため溶ける現象であり
、熱間圧延中の割れの原因となる。）の起らない範囲と
すればよく、又、保持時間は鋳塊の大きさに応じてり段
１１職内の偏１１等が角υ肖され、５句−　どなる範ｉ
用とすれはよいのである。

二の均熱処理に引す続いて常法に従って熱ｔｉｌｌ　ｌ
　ｉＥ延、冷間圧延、中間焼鈍が施される。

中間焼鈍を経て什−ヒ冷間圧延を行なう。本来、二の冷
間圧延は板厚を精度よくフン１０ールー４−るために行
なうか、同時に圧延集合組風の生成（こよる耳率の変化
、加工硬化による強度の向」−＠１こ（１“なうもので
あり、従って、冷間圧延率の調整が必要となる。仕上冷
間圧延率を１５％以上とすることは、仕上冷間圧延工程
以前の処理工程とも力・ら／Ｊ）て−１。

記の良好な深絞り耳の形成に必要である。又、二の冷間
１王延率は冷間１王延板の平担度の確保及び強度の向」
−の点でも必要となる。

又、絞り加］−の前に塗装か施されるＩｆｌ途もこ（ｔ
Ｕ）れる場合、塗装後に焼１．．Ｉけ（通常１５０〜２
５０℃）力・（ｊなわれるのでアルミニウム累月に回復
現家力を起トて軟化するので深絞り性か向上する。

さらに、仕上冷間圧延によ仝板厚を０．５’ｍｍす、］
・′とするめは、もともと０．５＋ｎ＋ｎより厚くても
本発明に係る製造方法は充分適用できるが、実質的に０
．５ｍｍより厚くなると板厚が厚いこと自体絞りカップ
が強度（剛性）を有するようになるからであり、又、工
業的にも板厚が厚くなると、プレス能力、金型剪断加工
等から実用的に０．５ｍｍを越す場合には軟質材が主に
なってくる。そして、この場合製品調質か軟質材（所謂
０材）となり再結晶組織となるので方向性を管理する場
合の含有成分、成分割合が本発明に係る製造方法におけ
るアルミニウム合金と全く異にすることになる。よって
、仕上冷間圧延による板厚は０．５ｍｍ以下とする。

このような各工程を経て、かつ、各工程におり・て説明
したように、仕上冷間圧延により０．５ｍｍ以下の板厚
とした際に、アルミニウム合金板は深絞り耳が１王延方
向に対し４５°方向に４ヶ有し、かつ、耳率が２．５％
以下となるものであり、このことから、特に深絞り性に
極めて優れているばかりか、深絞り後の円周方向の肉厚
が均一になるものである。

次いで、このように仕上冷間圧延を行なって板厚を０．
５ｍｍ以下としたアルミニウム合金板を１５０〜２５０
°Ｃで１０分以上、又は、２５０〜５００℃で１０分以
下の非再結晶焼鈍（調質）を歪矯正処理の前又は後に行
なう。これについて説明する。

即ち、焼付は時の歪発生に則して、種々試験の結果、そ
の原因が次に示すような事実にあることが判明した。

（１）従来のアルミニウム合金素材は、冷間圧延調質を
行なうものであるから、塗装前に一定の範囲の強度であ
ったものが、塗装後の焼付は処理により強度低下が着し
く大きくなり、特にアルミニウム合金板の塑性変形のし
易さを支配する耐力（σ０．２）の低下が大きく、従っ
て、変形し易くなるのである。

（２）従来のアルミニウム合金素材は、歪矯正を行なっ
たものでも、焼付は時に機械的性質の変化（回復現象に
より軟化する）に伴なって内部応力のバランスが崩れる
ので歪が発生する。

従って、上記した２つの問題点を解消するために、仕上
冷間圧延後のアルミニウム合金板に塗装後の焼イ；１け
処理の熱エネルギー相当以上の熱エネルギーを予め冷間
圧延板に与えておいて、さらに、テンションレベラー等
による歪矯正処理を行なうことにより、塗装後の焼付は
時に歪が発生せず、がっ、耐力の低下が非常に少ない圧
延板を得ることができる。

この場合に、焼付は時の熱エネルギー相当以上のエネル
ギーを与える熱処理（ただし、非再結晶焼鈍）と歪矯正
の組合せは、その順序について熱処理を先に行なう場合
と、歪矯正を先に行なう場合とがある。即ち、 （１）熱処理（非再結晶焼鈍）を先に行なう場合は、填
終工程が歪矯正処理となるので歪の点では最も優れた工
程といえるものであり、塗装時にも均一に塗装が可能と
なるという優れた効果がある。しかし、最終工程が歪矯
正処理となるので、若干、矯正時に加工硬化するので焼
（＝Ｈす時に僅かにではあるが軟化することがあるが、
重大な影響を与えることはない。

（２）歪矯正処理を先に行なう場合は、歪矯正後の熱処
理（非再結晶焼鈍）により成る程度歪が発生するが、こ
の場合でも仕上熱処理（非再結晶焼鈍）後にシートに切
断するシャーラインにおいて、レベラーを使用すること
により歪のないアルミニウム合金板が得られる。この歪
矯正処理を先に行なうことにより、強度の高い段階にお
いて矯正処理ラインを通過するので表面疵が生し雑＜、
又、仕」二熱処理した状態で、一定の強度に達するよう
に処理するので焼付は時の軟化は殆んとないのである。

このように、何れの方法を採用するかは適宜その目的に
応じて選択すればよい。

この熱処理（非再結晶焼鈍）は、加熱温度１５０〜２５
０’Ｃ（７）温度テ１０分以−１−保持シテモヨく、又
、２５０〜５００°Ｃの温度で１０分以下再結晶しない
処理条件て行なう何れの方法でもよい。

そして、１５０〜２５０’ＣＸ　１０分以上という熱処
理は、所謂、パンチ焼鈍法に相当しこれは焼鈍されるア
ルミニウム合金板の量か大きいので加熱時間は１０分以
上保持する必要があり、又、長時間保持しても１５０〜
２５０°Ｃの温度範囲では再結晶しないので問題はなく
、又、２５０〜５００°Ｃ×１０分以下という熱処理は
、所謂、連続焼鈍法であり、アルミニウム合金板１枚分
の厚さを連続的に焼鈍するので短時間ですむように、２
５０〜５００’Ｃの高温で行ない、１０分を越えると再
結晶する可能性がでてくるし又、生産性も劣るので保持
時間は１０分以下とする。

このような、２つの熱処理において、上限の高い温度は
再結晶を防止するｔこめに規定したものである。そして
、再結晶すると、先ず強度が大きく低下し、さらに、集
合組織か全く変化し、耳率か極端に変化するので、この
再結晶を防止しなければならない。又、１・′限の低い
温度はこの温度にならないと、焼（−ｔげ時の熱エネル
ギーに相当する以１−の熱エネルギーを与えることか困
難となるのである。又、連続焼鈍法では低温になると保
持時間を艮くしなくすればならなくなって、生産性力惜
しく劣るよう【−なる。

次に本発明に係る深絞り用アルミニウム合金薄板の製造
方法について実施例を説明する。

実施例 自 第１表の含有成分、成分割合となるようにアルミニウム
合金を溶製し、厚さ５００＋ｎｍに半連続鋳造により鋳
造した。

この鋳塊を、５９０℃Ｘ６ｂｒで均熱処理を施した後、
熱間圧延を行ない３．　Ｏｎ＋　１１１厚のフィルとし
た。熱間圧延終了温度は３４５°Ｃであり、次いで、冷
間圧延を行ない、さらに、仕上冷開圧延率が７０％とな
るような厚さで、中間焼鈍を２００”ＣＸ　３１＋ｒで
行ない、仕」二冷間圧延により０．２４＋ｎ＋ａのアル
ミニウム合金薄板とした。

次いで、３種類の工程に分けて処理を行ない、夫々、Ｎ
ｏ、］、Ｎｏ、２及びＮｏ、３とする。

（１，）ＮＯ，１は、仕」二冷間圧延後、そのまま焼付
は処理相当の熱処理を２００°ＣＸｌ０分で行なった。

（２）Ｎｏ、２は、化１−冷間圧延後、テンションレベ
ラーラインで歪矯正処理後、焼イ４け処理相当の熱処理
を２００℃×１０分で行なった。

（３）Ｎ　ｏ、　３は、仕上冷間圧延後に熱処理（非１
１１鯖晶焼鈍）を２００°ＣＸ１．５ｂｒで行ない、さ
らに、テンションレベラーラインで矯正処理後、焼イ」
け処理相当の熱処理を２００℃×１０分で行なった。

このＮｏ、１、Ｎｏ、２及びＮｏ、３のうち、Ｎｏ、３
を実際の塗装焼付は処理をして深絞りを行なった（これ
か本発明に係る製造方法である。）。

第２表に、Ｎｏ、１．Ｎｏ、２及びＮｏ、３にライて、
紋り試験機による深絞り試験及び引張試験の結果を示す
。

Ｎｏ、１、Ｎｏ、２及びＮｏ、３の何れも耳率は良好で
あり、又、焼付は処理後の絞り性は良好であるが、焼付
は前後の強度の変化が、Ｎｏ、１、Ｎｏ、２はσ。

で２．９−３．３ｋｇ／ｍｍ２、σ０．２で３．４−３
．７ｋｇ／ｍｍ２と大きいのは対して、Ｎ０１３におい
ては、σ５、σ０．２共に殆んど変化していないことが
わかる。

又、アルミニウム合金板の歪については、ＮＯ６］は矯
正処理を行なっていないので肉眼でもはっぺつとわかる
大きな歪を有しているが、Ｎｏ、２、Ｎｏ、３は良好な
平担度を示している。さらに、焼イ」け処理によ’）、
Ｎｏ、２は歪（変形）か発生するが、Ｎｏ、３は殆んど
歪の発生がないものである。

以上説明したように、本発明に係る深絞り用アルミニウ
ム合金薄板の製造方法は上記の構成を有しているもので
あるか呟特に焼鈍半硬質用として、シート塗装後の焼付
は時に歪の発生が少なく、深絞り性に優れ、又、耐蝕性
にも非常に優れたものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｆｅを０．４　□−０，７ｕ＋Ｌ％、ＳｌをＦｅ／Ｓｉ
   （重量比）１．５〜２．５含むアルミニウム合金鋳塊を
   、５００’Ｃ以」二の温度で均熱処理し、次いで熱間圧
   延、冷開圧延、中間焼鈍を施した後、圧延率１５％以」
   ―で板厚０．５ｍｍ以下に仕」二冷開圧延し、深絞り耳
   が圧延方向に対し４５°力向に４ヶ有し、耳率が２．５
   以下としたアルミニウム合金薄板に対して、１５０〜２
   ５０°Ｃの温度で１０分以上、又は２５０〜５００’Ｃ
   の温度で１０分以下の非再結晶焼鈍と歪矯正とを行なう
   ことを特徴とする深絞り用アルミニウム合金薄板の製造
   方法。