JPS621467B2 - - Google Patents
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Description
本発明は成形用アルミニウム合金冷延板の製造
方法に関するものであり、さらに詳しく述べるな
らばDI缶等しごき加工を含む成形用アルミニウ
ム合金冷延板及びその製造方法に関するものであ
る。 成形用アルミニウム合金材料としては、純アル
ミニウムまたはAA3004合金が使用されている
が、純アルミニウムは加工性が良好である反面強
度が低いために、加工性及び強度ともある程度満
足できるレベルにあるAA3004合金のH18材質又
はH38材質が多用されている。このAA3004合金
冷延板は、最終冷間圧延率80〜90%の加工を施こ
された状態で、材質H18又はH38として、降伏強
度σ0.2は26〜30Kg/mm2また引張強度σBは29〜31
Kg/mm2程度の強度を有するものが得られるが、90
%を越える加工を該合金に施こして強度をさらに
高めようとすると、その塑性変形能力低下が著し
く冷間圧延が困難になる。 一方、公知のマグネシウム含有量が高いアルミ
ニウム合金、例えばJIS5056は、高強度と優れた
耐食性を有するが、加工性がやや悪いという問題
がある。次に、高力熱処理型合金、例えばジユラ
ルミン、超ジユラルミン及び超々ジユラルミンは
総じて強度が高く、超々ジユラルミンは最高の強
度を有するが、耐食性は劣つている。また加工性
についてはジユラルミンは良好であるが、超ジユ
ラルミン及び超々ジユラルミンは悪い。ここで、
加工性とは、アルミニウム合金を冷間圧延により
できるだけ薄い板として薄肉缶を製造するために
要請される冷間加工性、及び成形用アルミニウム
合金冷延板(以下単に成形用冷延板と称する)を
缶に成形する場合の深絞り及びしごき加工成形性
を指す。アルミニウム合金使用量を節約する省資
源の立場からは缶の薄肉化が達成されるべきであ
るが、缶に必要な強度をもたせるためには、アル
ミニウム合金の強度が高い必要があり、これらの
要請か公知の材料では上述の如く同時に満足され
ない。さらに缶は内容物に耐食性を当然もたなけ
ればならず、しかも大気などに対する耐食性をも
たなければならない。すなわち、加工性、強度及
び耐食性の三者が成形用冷延板に兼備されなけれ
ばならない。 特開昭52−105509号公報によると、Mn0.3〜
1.5%、Si0.1〜0.5%及びMg0.3〜3.0%を含有する
絞り成形用アルミニウム合金板の製造法が公知で
ある。この製造法の特徴は、熱間圧延後冷間圧延
率60%以上の初期冷間圧延を行い、次に500〜600
℃への急速加熱後急冷を行い、そして冷間圧延加
工率10%以上の最終冷間圧延を行い、最後に100
〜250℃にて低温焼鈍するところにある。得られ
た成形用冷延板は耐力26Kg/mm2、引張強度27Kg/
mm2、伸び3%、耳率1.5%及び限界絞り比
(LDR)1.70程度である。 本発明者は成形製品の薄肉化達成のため、上記
三者の性質のうちで特に強度の向上を図る目的で
成形用冷延板の製法の研究を行ない、本発明を完
成した。 本発明の成形用冷延板の製造方法は、マンガン
0.1〜2.0%、マグネシウム0.1〜2.0%、及びケイ
素0.1〜0.5%を含有し、残部実質的にアルミニウ
ムからなる合金鋳塊を熱間圧延し、400〜580℃で
5分以下加熱した後150℃以下に10℃/秒以上の
冷却速度で急冷する熱処理を行ない、前記熱処理
を受けたアルミニウム合金板を遅くとも最終冷間
圧延が終わるまでに80〜150℃の温度に保持する
とともに、30%以上の圧延加工率で最終冷間圧延
することを特徴とする。 先ず本発明の成形用冷延板の合金成分の意義及
びその含有量限定の意義を説明する。 マンガンは深絞り及びしごき加工成形に成形用
冷延板が工具に焼付くことを防止するために必要
であり、その含有量が0.1%未満であるとその防
止に有効ではない。一方、マンガン含有量が2.0
%を越えると粗大なAlMn系化合物が鋳造合金中
に生成し、成形用冷延板の結晶粒微細化の効果が
打消される。また本発明の加工・熱処理法の深絞
り及びしごき加工成形性向上効果も少なくなる。 マグネシウムは特にMg2Si微細析出物として析
出し、成形用冷延板の強度を上昇させ且つ結晶粒
微細化に寄与するものであり、0.1%未満では強
度が不足し、一方2.0%を越えると加工性が低下
する。 ケイ素は特にMg2Si微細析出物として析出し、
特に成形用冷延板の強度向上に寄与するものであ
り、0.1%未満では強度向上に有効でなく、一方
0.5%を越えるとアルミニウム合金の強度が高過
ぎてその熱間圧延性及び成形用冷延板の深絞り及
びしごき加工成形性を低下せしめる。 上記三種の合金成分の他に、0.1〜0.4%の銅、
0.1%以下のクロム、0.7%以下の鉄、0.3%以下の
亜鉛、0.15%以下のチタン、0.5%以下のジルコ
ニウム、及び0.01%以下のホウ素の1種以上を合
金成分として用いることができる。これらの元素
を積極的に用いない場合、すなわち不可避的に含
有される場合、アルミニウム合金中の含有量は総
量で1.4%以下である。 銅はケイ素及びマグネシウムによる強度向上を
助力するもので、0.1%以上で有効である。銅の
含有量が0.4%を越えるとアルミニウム合金の熱
間加工性が低下しまた耐食性も悪化する。 クロム、鉄およびジルコニウムは再結晶粒を微
細化し、成形性を改善する。亜鉛は成形性を害す
ることなく強度を向上させる。チタンおよびホウ
素は鋳造組織を微細化し、ひいては成形性を改善
する。 次に、上記の如き成分を上記含有量で含有する
成形用冷延板の結晶粒径と強度及び成形性の関係
を本発明者が調査、研究した結果、板幅方向の平
均結晶粒径が50ミクロン以下であると、降伏強度
σ0.2が約30Kg/mm2以上、引張強度σBが約31Kg/
mm2以上、耳率(45゜−4方向)約3%以下、限界
絞り比LDRが1.80以上の特性が得られ、従来の成
形用冷延板と比較すると、強度及び加工性の総合
特性上凌駕する成形用冷延板得られることが分か
つた。またこのような性質を得るためには30%以
上の冷間圧延が必要であり、これは成形用冷延板
の板厚が0.4mm以下の最終冷間圧延で完全に達成
されることが判明した。ここで、0.4mm以下の成
形用冷延板の最終仕上状態(納入状態)は冷間圧
延状態であることが本発明の上記した性質を得る
うえで肝要である。なお板幅方向とは圧延方向に
直角で板面に平行な方向である。 以下、本発明による成形用冷延板の製造方法に
ついて工程順に詳しく説明する。 まず、所定組成のアルミニウム合金鋳塊を熱間
圧延してアルミニウム合金熱延板を製造する。こ
の場合、の熱間圧延条件には特に制限はない。 次に、必要により冷間圧延を行うが、冷間圧延
加工率は任意である。 続いて、熱処理工程を行うが、この目的はマグ
ネシウム及びケイ素の固溶化を図り、後工程、特
に低温保持工程で微細な化合物として析出させる
ことにある。 本発明の方法の最大の特徴は、最終冷間圧延工
程及び低温保持工程(以下最終工程と総称する)
にある。この最終工程は冷間圧延によつてアルミ
ニウム合金の強度を向上するとともに、前段の熱
処理工程で固溶されたマグネシウム及びケイ素を
極めて微細に析出させるものである。ここで、低
温保持工程は最終冷間圧延と同時に行われるか、
あるいは最終冷間圧延前に独立の工程として行わ
れ、最終冷間圧延より遅くなることはない。本発
明者の研究によると、このような最終工程は冷間
圧延→低温保持(焼鈍)工程の場合よりも、析出
物が極めて微細であり、成形用冷延板の強度及び
深しぼり、しごき加工成形性が著しく良好であ
り、一方冷間圧延前には低温保持を行わずその後
に低温保持を行うと冷間圧延硬化による効果が消
失する。 次に、本発明方法の各工程の数値限定理由につ
いて説明する。 先ず、熱処理工程の加熱温度が400℃未満であ
ると、マンガン及びケイ素の固溶化及び結晶成長
が不十分である。一方、加熱温度が580℃を越え
ると、アルミニウム合金熱延板の結晶粒が粗大化
し易い。400〜580℃での保持時間が5分を越える
と結晶粒の粗大化が同様に起こり易く、最終冷間
圧延を以つてしても所定粒度の成形用冷延板を得
ることが困難になる。次に、400〜580℃からの冷
却速度が10℃/秒以上の急冷によると、マンガン
及びケイ素の冷却中の粗大析出が防止され、且つ
マンガン及びケイ素の固溶状態が保たれることに
よつて、以降の工程でアルミニウム合金熱延(冷
延)板に熱が加えられた時の軟化温度が上昇す
る。また、この急冷によるとアルミニウム合金熱
延板の結晶粒が細粒になり、耐熱性及び加工性が
良好になる。次に急冷終了温度が150℃より高い
と固溶の効果が消失する。 次に、最終冷間圧延の加工率が30%未満である
と、成形用冷延板としての本発明が企図する強度
と結晶粒度が得られない。 アルミニウム合金鋳塊の均質化工程は例えば
580〜610℃で8時間以上アルミニウム合金鋳塊を
加熱することにより行われ、鋳塊の偏析が均質化
されるとともに、晶出粗大マンガン化合物を粒状
化される。均質化処理温度は570℃より高温及び
3時間より長時間が適当である。この均質化処理
を十分に行うと、後続熱処理工程の加熱温度が
580℃又はその近傍になつても、アルミニウム合
金熱延板中には粗大粒が発生しなくなる。なお、
580〜610℃で8時間均質化処理すると晶出粗大マ
ンガン化合物の粒状化度は約80%となる。 以下、本発明によるアルミニウム合金組成ごと
に好ましい製造工程を説明する。 (イ) マンガン0.3〜1.5%、マグネシウム0.5〜2.0
%、ケイ素0.1〜0.5%、銅0.1〜0.4%及び鉄0.2
〜0.6%を含有するアルミニウム合金の好まし
い工程。 熱間圧延において、圧延開始温度を500〜550
℃、圧延終了温度を240℃以下となるようにす
る。すなわち、圧延中例えば水冷処理等によつ
て温度低下を大きくし、高温(圧延開始温度か
ら低温(圧延終了温度)まで急速に冷却する。
熱間圧延中のMg2Siの析出は成形用冷延板の異
方性を促進するので、急速冷却は異方性抑制に
有益である。ここで異方性抑制とは具体的には
成形用冷延板を深絞り加工する際に生じる耳を
低くする、3%以下、にすることを指す。さら
に、上記急速冷却は焼入効果を狙つている。こ
れはMg2Siをできるだけ多く熱間圧延工程で固
溶させ、後工程で所望の析出を行うことであ
る。 熱処理工程は熱間圧延後直ちに行う。すなわ
ち、Mg2Si形態のマンガン及びケイ素の析出の
可能性をできるだけ抑制するように熱間圧延後
できるだけ早く熱処理を行う。熱処理工程の加
熱温度(固溶温度)は500〜580℃(高温側)と
して、固溶を促進する。この場合、アルミニウ
ム合金熱延板の結晶粒粗大化によつてその外観
劣化、あるいは加工用冷延板の深絞り又はしご
き加工成形性が低下し易いので、保持時間は5
分以内とする。こうすることによつて、アルミ
ニウム合金熱延板の再結晶粒度を70ミクロン以
下に抑えることができる。熱処理工程の冷却は
水冷又は強制空冷によりできるだけ早くし、
Mg2Si又はこの他にMg2Si−Cuが析出しないよ
うにする。 (ロ) マンガン0.5〜1.0%、マグネシウム1.0〜2.0
%、ケイ素0.1〜0.5%、銅0.1〜0.4%及び鉄0.2
〜0.7%を含有するアルミニウム合金の好まし
い工程。 580〜610℃で8時間以上均質化処理を行う。
その後460〜540℃まで空冷し、直ちに熱間圧延
を開始する。この空冷により合金成分、特にマ
グネシウム、ケイ素及び銅が固溶化され、アル
ミニウム合金冷延板の軟化温度が上昇する。 熱処理工程は、400℃以上で5分以内、好ま
しくは400〜550℃で5分以内、続いて所定の冷
却を水冷又は空冷で行う。 なお、熱間圧延後の余熱でアルミニウム合金
熱延板が加温されるように、好ましくは300℃
以上の温度で熱間圧延を終了し巻取りを行う。
必要なら巻取られたアルミニウム合金熱延板に
保温カバーをかけることが望ましい。 均質化処理と熱間圧延後の余熱によつて、ア
ルミニウム合金熱延板に対するAl−Mn−Mg−
Si化合物の微細析出が十分に進行し、最終冷延
板の強度および耐熱性(軟化温度の上昇)を改
善する。 熱処理工程は、熱間圧延で形成された加工組
織を消滅させ、再結晶させれば十分であるか
ら、上記のように低温保持で足りる。 以下、本発明の最終工程の実施態様について説
明する。一つの実施態様によると、80〜150℃で
の低温保持と、冷間圧延を独立した工程で行う。
この具体例は80〜150℃の低温保持を行つた後
に、加工片の温度が室温を実質的に越えない通常
の冷間圧延を行う。別の具体例では第1回目の通
常の冷間圧延、80〜150℃での低温保持、及び第
2回目の通常の冷間圧延を順次行う。他の実施態
様によると冷間圧延の終了温度が80〜150℃にな
るようにする。これは、冷間圧延機の装入側で加
工片を高温に加熱するか、タンデム冷間圧延機の
ロールスタンド間で材料を加熱するか、あるいは
圧延パスで意図的に強度の圧下を行うか、さらに
は熱処理工程の終了を150℃とし、熱処理され余
熱を有する加工片を直ちに圧延するか、ロールを
予熱するか等の何れかの具体例による。他の実施
態様によると、上記二つの実施態様に組合わせて
行う。具体例としては80〜150℃で1〜10時間の
低温保持を行つた後、冷間圧延の終了温度が80〜
150℃になるように冷間圧延を行う。 本発明では最終冷間圧延は80〜150℃の終了温
度で行われることもあるが、Mg2Si等の微細析出
は起るが再結晶は起らないので、これも冷間圧延
と呼ぶこととした。 本発明の成形用冷延板は通常の方法で成形及び
塗装等の処理を受ける。この際缶に成形後250℃
以下、好ましくは220℃以下の温度で塗膜の焼付
を行うと、引張強度の増大が起こることがある。
さらに、成形用冷延板を、例えば深絞り等に適し
た切板の状態で250℃以下、好ましくは220℃以下
の温度で熱処理すると、引張強度は一定又は増大
し、降伏温度は低下するので、これらの差が大き
くなり、結果として深絞り加工性及びしごき加工
性がさらに改善される。 以下、実施例により本発明をさらに詳述する。 実施例 1 第1表に組成を示すアルミニウム合金鋳塊より
厚さが0.35mmの冷延板を製造した。
方法に関するものであり、さらに詳しく述べるな
らばDI缶等しごき加工を含む成形用アルミニウ
ム合金冷延板及びその製造方法に関するものであ
る。 成形用アルミニウム合金材料としては、純アル
ミニウムまたはAA3004合金が使用されている
が、純アルミニウムは加工性が良好である反面強
度が低いために、加工性及び強度ともある程度満
足できるレベルにあるAA3004合金のH18材質又
はH38材質が多用されている。このAA3004合金
冷延板は、最終冷間圧延率80〜90%の加工を施こ
された状態で、材質H18又はH38として、降伏強
度σ0.2は26〜30Kg/mm2また引張強度σBは29〜31
Kg/mm2程度の強度を有するものが得られるが、90
%を越える加工を該合金に施こして強度をさらに
高めようとすると、その塑性変形能力低下が著し
く冷間圧延が困難になる。 一方、公知のマグネシウム含有量が高いアルミ
ニウム合金、例えばJIS5056は、高強度と優れた
耐食性を有するが、加工性がやや悪いという問題
がある。次に、高力熱処理型合金、例えばジユラ
ルミン、超ジユラルミン及び超々ジユラルミンは
総じて強度が高く、超々ジユラルミンは最高の強
度を有するが、耐食性は劣つている。また加工性
についてはジユラルミンは良好であるが、超ジユ
ラルミン及び超々ジユラルミンは悪い。ここで、
加工性とは、アルミニウム合金を冷間圧延により
できるだけ薄い板として薄肉缶を製造するために
要請される冷間加工性、及び成形用アルミニウム
合金冷延板(以下単に成形用冷延板と称する)を
缶に成形する場合の深絞り及びしごき加工成形性
を指す。アルミニウム合金使用量を節約する省資
源の立場からは缶の薄肉化が達成されるべきであ
るが、缶に必要な強度をもたせるためには、アル
ミニウム合金の強度が高い必要があり、これらの
要請か公知の材料では上述の如く同時に満足され
ない。さらに缶は内容物に耐食性を当然もたなけ
ればならず、しかも大気などに対する耐食性をも
たなければならない。すなわち、加工性、強度及
び耐食性の三者が成形用冷延板に兼備されなけれ
ばならない。 特開昭52−105509号公報によると、Mn0.3〜
1.5%、Si0.1〜0.5%及びMg0.3〜3.0%を含有する
絞り成形用アルミニウム合金板の製造法が公知で
ある。この製造法の特徴は、熱間圧延後冷間圧延
率60%以上の初期冷間圧延を行い、次に500〜600
℃への急速加熱後急冷を行い、そして冷間圧延加
工率10%以上の最終冷間圧延を行い、最後に100
〜250℃にて低温焼鈍するところにある。得られ
た成形用冷延板は耐力26Kg/mm2、引張強度27Kg/
mm2、伸び3%、耳率1.5%及び限界絞り比
(LDR)1.70程度である。 本発明者は成形製品の薄肉化達成のため、上記
三者の性質のうちで特に強度の向上を図る目的で
成形用冷延板の製法の研究を行ない、本発明を完
成した。 本発明の成形用冷延板の製造方法は、マンガン
0.1〜2.0%、マグネシウム0.1〜2.0%、及びケイ
素0.1〜0.5%を含有し、残部実質的にアルミニウ
ムからなる合金鋳塊を熱間圧延し、400〜580℃で
5分以下加熱した後150℃以下に10℃/秒以上の
冷却速度で急冷する熱処理を行ない、前記熱処理
を受けたアルミニウム合金板を遅くとも最終冷間
圧延が終わるまでに80〜150℃の温度に保持する
とともに、30%以上の圧延加工率で最終冷間圧延
することを特徴とする。 先ず本発明の成形用冷延板の合金成分の意義及
びその含有量限定の意義を説明する。 マンガンは深絞り及びしごき加工成形に成形用
冷延板が工具に焼付くことを防止するために必要
であり、その含有量が0.1%未満であるとその防
止に有効ではない。一方、マンガン含有量が2.0
%を越えると粗大なAlMn系化合物が鋳造合金中
に生成し、成形用冷延板の結晶粒微細化の効果が
打消される。また本発明の加工・熱処理法の深絞
り及びしごき加工成形性向上効果も少なくなる。 マグネシウムは特にMg2Si微細析出物として析
出し、成形用冷延板の強度を上昇させ且つ結晶粒
微細化に寄与するものであり、0.1%未満では強
度が不足し、一方2.0%を越えると加工性が低下
する。 ケイ素は特にMg2Si微細析出物として析出し、
特に成形用冷延板の強度向上に寄与するものであ
り、0.1%未満では強度向上に有効でなく、一方
0.5%を越えるとアルミニウム合金の強度が高過
ぎてその熱間圧延性及び成形用冷延板の深絞り及
びしごき加工成形性を低下せしめる。 上記三種の合金成分の他に、0.1〜0.4%の銅、
0.1%以下のクロム、0.7%以下の鉄、0.3%以下の
亜鉛、0.15%以下のチタン、0.5%以下のジルコ
ニウム、及び0.01%以下のホウ素の1種以上を合
金成分として用いることができる。これらの元素
を積極的に用いない場合、すなわち不可避的に含
有される場合、アルミニウム合金中の含有量は総
量で1.4%以下である。 銅はケイ素及びマグネシウムによる強度向上を
助力するもので、0.1%以上で有効である。銅の
含有量が0.4%を越えるとアルミニウム合金の熱
間加工性が低下しまた耐食性も悪化する。 クロム、鉄およびジルコニウムは再結晶粒を微
細化し、成形性を改善する。亜鉛は成形性を害す
ることなく強度を向上させる。チタンおよびホウ
素は鋳造組織を微細化し、ひいては成形性を改善
する。 次に、上記の如き成分を上記含有量で含有する
成形用冷延板の結晶粒径と強度及び成形性の関係
を本発明者が調査、研究した結果、板幅方向の平
均結晶粒径が50ミクロン以下であると、降伏強度
σ0.2が約30Kg/mm2以上、引張強度σBが約31Kg/
mm2以上、耳率(45゜−4方向)約3%以下、限界
絞り比LDRが1.80以上の特性が得られ、従来の成
形用冷延板と比較すると、強度及び加工性の総合
特性上凌駕する成形用冷延板得られることが分か
つた。またこのような性質を得るためには30%以
上の冷間圧延が必要であり、これは成形用冷延板
の板厚が0.4mm以下の最終冷間圧延で完全に達成
されることが判明した。ここで、0.4mm以下の成
形用冷延板の最終仕上状態(納入状態)は冷間圧
延状態であることが本発明の上記した性質を得る
うえで肝要である。なお板幅方向とは圧延方向に
直角で板面に平行な方向である。 以下、本発明による成形用冷延板の製造方法に
ついて工程順に詳しく説明する。 まず、所定組成のアルミニウム合金鋳塊を熱間
圧延してアルミニウム合金熱延板を製造する。こ
の場合、の熱間圧延条件には特に制限はない。 次に、必要により冷間圧延を行うが、冷間圧延
加工率は任意である。 続いて、熱処理工程を行うが、この目的はマグ
ネシウム及びケイ素の固溶化を図り、後工程、特
に低温保持工程で微細な化合物として析出させる
ことにある。 本発明の方法の最大の特徴は、最終冷間圧延工
程及び低温保持工程(以下最終工程と総称する)
にある。この最終工程は冷間圧延によつてアルミ
ニウム合金の強度を向上するとともに、前段の熱
処理工程で固溶されたマグネシウム及びケイ素を
極めて微細に析出させるものである。ここで、低
温保持工程は最終冷間圧延と同時に行われるか、
あるいは最終冷間圧延前に独立の工程として行わ
れ、最終冷間圧延より遅くなることはない。本発
明者の研究によると、このような最終工程は冷間
圧延→低温保持(焼鈍)工程の場合よりも、析出
物が極めて微細であり、成形用冷延板の強度及び
深しぼり、しごき加工成形性が著しく良好であ
り、一方冷間圧延前には低温保持を行わずその後
に低温保持を行うと冷間圧延硬化による効果が消
失する。 次に、本発明方法の各工程の数値限定理由につ
いて説明する。 先ず、熱処理工程の加熱温度が400℃未満であ
ると、マンガン及びケイ素の固溶化及び結晶成長
が不十分である。一方、加熱温度が580℃を越え
ると、アルミニウム合金熱延板の結晶粒が粗大化
し易い。400〜580℃での保持時間が5分を越える
と結晶粒の粗大化が同様に起こり易く、最終冷間
圧延を以つてしても所定粒度の成形用冷延板を得
ることが困難になる。次に、400〜580℃からの冷
却速度が10℃/秒以上の急冷によると、マンガン
及びケイ素の冷却中の粗大析出が防止され、且つ
マンガン及びケイ素の固溶状態が保たれることに
よつて、以降の工程でアルミニウム合金熱延(冷
延)板に熱が加えられた時の軟化温度が上昇す
る。また、この急冷によるとアルミニウム合金熱
延板の結晶粒が細粒になり、耐熱性及び加工性が
良好になる。次に急冷終了温度が150℃より高い
と固溶の効果が消失する。 次に、最終冷間圧延の加工率が30%未満である
と、成形用冷延板としての本発明が企図する強度
と結晶粒度が得られない。 アルミニウム合金鋳塊の均質化工程は例えば
580〜610℃で8時間以上アルミニウム合金鋳塊を
加熱することにより行われ、鋳塊の偏析が均質化
されるとともに、晶出粗大マンガン化合物を粒状
化される。均質化処理温度は570℃より高温及び
3時間より長時間が適当である。この均質化処理
を十分に行うと、後続熱処理工程の加熱温度が
580℃又はその近傍になつても、アルミニウム合
金熱延板中には粗大粒が発生しなくなる。なお、
580〜610℃で8時間均質化処理すると晶出粗大マ
ンガン化合物の粒状化度は約80%となる。 以下、本発明によるアルミニウム合金組成ごと
に好ましい製造工程を説明する。 (イ) マンガン0.3〜1.5%、マグネシウム0.5〜2.0
%、ケイ素0.1〜0.5%、銅0.1〜0.4%及び鉄0.2
〜0.6%を含有するアルミニウム合金の好まし
い工程。 熱間圧延において、圧延開始温度を500〜550
℃、圧延終了温度を240℃以下となるようにす
る。すなわち、圧延中例えば水冷処理等によつ
て温度低下を大きくし、高温(圧延開始温度か
ら低温(圧延終了温度)まで急速に冷却する。
熱間圧延中のMg2Siの析出は成形用冷延板の異
方性を促進するので、急速冷却は異方性抑制に
有益である。ここで異方性抑制とは具体的には
成形用冷延板を深絞り加工する際に生じる耳を
低くする、3%以下、にすることを指す。さら
に、上記急速冷却は焼入効果を狙つている。こ
れはMg2Siをできるだけ多く熱間圧延工程で固
溶させ、後工程で所望の析出を行うことであ
る。 熱処理工程は熱間圧延後直ちに行う。すなわ
ち、Mg2Si形態のマンガン及びケイ素の析出の
可能性をできるだけ抑制するように熱間圧延後
できるだけ早く熱処理を行う。熱処理工程の加
熱温度(固溶温度)は500〜580℃(高温側)と
して、固溶を促進する。この場合、アルミニウ
ム合金熱延板の結晶粒粗大化によつてその外観
劣化、あるいは加工用冷延板の深絞り又はしご
き加工成形性が低下し易いので、保持時間は5
分以内とする。こうすることによつて、アルミ
ニウム合金熱延板の再結晶粒度を70ミクロン以
下に抑えることができる。熱処理工程の冷却は
水冷又は強制空冷によりできるだけ早くし、
Mg2Si又はこの他にMg2Si−Cuが析出しないよ
うにする。 (ロ) マンガン0.5〜1.0%、マグネシウム1.0〜2.0
%、ケイ素0.1〜0.5%、銅0.1〜0.4%及び鉄0.2
〜0.7%を含有するアルミニウム合金の好まし
い工程。 580〜610℃で8時間以上均質化処理を行う。
その後460〜540℃まで空冷し、直ちに熱間圧延
を開始する。この空冷により合金成分、特にマ
グネシウム、ケイ素及び銅が固溶化され、アル
ミニウム合金冷延板の軟化温度が上昇する。 熱処理工程は、400℃以上で5分以内、好ま
しくは400〜550℃で5分以内、続いて所定の冷
却を水冷又は空冷で行う。 なお、熱間圧延後の余熱でアルミニウム合金
熱延板が加温されるように、好ましくは300℃
以上の温度で熱間圧延を終了し巻取りを行う。
必要なら巻取られたアルミニウム合金熱延板に
保温カバーをかけることが望ましい。 均質化処理と熱間圧延後の余熱によつて、ア
ルミニウム合金熱延板に対するAl−Mn−Mg−
Si化合物の微細析出が十分に進行し、最終冷延
板の強度および耐熱性(軟化温度の上昇)を改
善する。 熱処理工程は、熱間圧延で形成された加工組
織を消滅させ、再結晶させれば十分であるか
ら、上記のように低温保持で足りる。 以下、本発明の最終工程の実施態様について説
明する。一つの実施態様によると、80〜150℃で
の低温保持と、冷間圧延を独立した工程で行う。
この具体例は80〜150℃の低温保持を行つた後
に、加工片の温度が室温を実質的に越えない通常
の冷間圧延を行う。別の具体例では第1回目の通
常の冷間圧延、80〜150℃での低温保持、及び第
2回目の通常の冷間圧延を順次行う。他の実施態
様によると冷間圧延の終了温度が80〜150℃にな
るようにする。これは、冷間圧延機の装入側で加
工片を高温に加熱するか、タンデム冷間圧延機の
ロールスタンド間で材料を加熱するか、あるいは
圧延パスで意図的に強度の圧下を行うか、さらに
は熱処理工程の終了を150℃とし、熱処理され余
熱を有する加工片を直ちに圧延するか、ロールを
予熱するか等の何れかの具体例による。他の実施
態様によると、上記二つの実施態様に組合わせて
行う。具体例としては80〜150℃で1〜10時間の
低温保持を行つた後、冷間圧延の終了温度が80〜
150℃になるように冷間圧延を行う。 本発明では最終冷間圧延は80〜150℃の終了温
度で行われることもあるが、Mg2Si等の微細析出
は起るが再結晶は起らないので、これも冷間圧延
と呼ぶこととした。 本発明の成形用冷延板は通常の方法で成形及び
塗装等の処理を受ける。この際缶に成形後250℃
以下、好ましくは220℃以下の温度で塗膜の焼付
を行うと、引張強度の増大が起こることがある。
さらに、成形用冷延板を、例えば深絞り等に適し
た切板の状態で250℃以下、好ましくは220℃以下
の温度で熱処理すると、引張強度は一定又は増大
し、降伏温度は低下するので、これらの差が大き
くなり、結果として深絞り加工性及びしごき加工
性がさらに改善される。 以下、実施例により本発明をさらに詳述する。 実施例 1 第1表に組成を示すアルミニウム合金鋳塊より
厚さが0.35mmの冷延板を製造した。
【表】
製造工程及び条件は次のとおりであつた。
【表】
【表】
第2表の加熱・急冷(熱処理工程)後の再結晶
粒粒度は最大50ミクロンであつた(A〜D方
法)。一方、従来法条件(E)で中間焼鈍後の再結晶
粒粒度は最大40ミクロンであつた。 本発明のNo.2の組成について最終圧延終了後の
板幅方向の平均結晶粒径を測定したところ次のよ
うであつた。
粒粒度は最大50ミクロンであつた(A〜D方
法)。一方、従来法条件(E)で中間焼鈍後の再結晶
粒粒度は最大40ミクロンであつた。 本発明のNo.2の組成について最終圧延終了後の
板幅方向の平均結晶粒径を測定したところ次のよ
うであつた。
【表】
上記第2表の条件により得られた冷延板(加工
用冷延板)の降伏強度σ0.2(Kg/mm2)、引張強度
σB(Kg/mm2)、伸びδ(%)、耳率(45゜−4方
向)(%)、エクリセン値EV(mm)、及び限界絞り
比LDRを第4表より第8表に示す。
用冷延板)の降伏強度σ0.2(Kg/mm2)、引張強度
σB(Kg/mm2)、伸びδ(%)、耳率(45゜−4方
向)(%)、エクリセン値EV(mm)、及び限界絞り
比LDRを第4表より第8表に示す。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
上記第4表〜第8表より明らかなように、本発
明の冷延板は、従来の合金組成及び/又は条件(E)
のものと耳率、エリクセン値及び伸びにおいては
同等であるが、強度が向上している。特に高
Cu、低Crは強度向上に有効である。 製造された冷延板を用いて深絞り及びしごき加
工によつてDI缶の胴を成形した。合金組成4及
び条件Eの組合わせは一般にDI缶の胴製造に用
いられており、しごき加工性及び対工具焼付性が
良好であるが、本発明の冷延板もこれと同等に良
好な結果を得た。 上記冷延板を185℃で20分間熱処理したものの
試験結果を第9表〜第13表に示す。これらの結果
より、最終的な熱処理(切板の状態又は塗装の焼
付により行なわれる)により降伏強度がやや下が
り、伸びが増加することが分かる。なお、耐工具
焼付性には何ら変化がなかつた。
明の冷延板は、従来の合金組成及び/又は条件(E)
のものと耳率、エリクセン値及び伸びにおいては
同等であるが、強度が向上している。特に高
Cu、低Crは強度向上に有効である。 製造された冷延板を用いて深絞り及びしごき加
工によつてDI缶の胴を成形した。合金組成4及
び条件Eの組合わせは一般にDI缶の胴製造に用
いられており、しごき加工性及び対工具焼付性が
良好であるが、本発明の冷延板もこれと同等に良
好な結果を得た。 上記冷延板を185℃で20分間熱処理したものの
試験結果を第9表〜第13表に示す。これらの結果
より、最終的な熱処理(切板の状態又は塗装の焼
付により行なわれる)により降伏強度がやや下が
り、伸びが増加することが分かる。なお、耐工具
焼付性には何ら変化がなかつた。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
なお、本発明法条件Dにおいて、次間圧延は次
のような条件で行なつた。すなわち、タンデム圧
延機を使用し、圧延開始温度50℃以下で厚さ2.5
mmから0.9mmまでの冷間圧延を1パスで行なつ
た。圧延終了温度は120℃であつたので再び50℃
以下におとし、0.5mmから0.35mmまでの冷間圧延
を1パスで行なつた。圧延終了温度は130℃であ
つた。 実施例 2 第14表の組成及び第15表の工程・条件により冷
延板を製造した。
のような条件で行なつた。すなわち、タンデム圧
延機を使用し、圧延開始温度50℃以下で厚さ2.5
mmから0.9mmまでの冷間圧延を1パスで行なつ
た。圧延終了温度は120℃であつたので再び50℃
以下におとし、0.5mmから0.35mmまでの冷間圧延
を1パスで行なつた。圧延終了温度は130℃であ
つた。 実施例 2 第14表の組成及び第15表の工程・条件により冷
延板を製造した。
【表】
【表】
合金組成6及び9について幾つかの条件につい
て加工用冷延板の板幅方向の平均結晶粒径(ミク
ロン)を測定したところ次表の結果を得た。
て加工用冷延板の板幅方向の平均結晶粒径(ミク
ロン)を測定したところ次表の結果を得た。
【表】
【表】
この表より明らかなように、本発明方法による
と、エリクセン値、限界絞り比、耳率は従来法と
同等であるが高強度のものが得られる。 実施例 3 第18表の組成及び第19表の工程条件により加工
用冷延板を製造した。
と、エリクセン値、限界絞り比、耳率は従来法と
同等であるが高強度のものが得られる。 実施例 3 第18表の組成及び第19表の工程条件により加工
用冷延板を製造した。
【表】
【表】
得られた冷延板の諸特性を測定した結果を次表
に示す。
に示す。
【表】
本発明の冷延板(方法I・組成11)は他のもの
に比較して、降伏強度及び引張強度が高く、また
これらの強度差が大であり且つ微粒であるために
深絞り性が優れている。比較例の冷延板(方法
I・組成10)ケイ素含有量が低いため、降伏強度
及び引張強度が不足する。 上記冷延板を185℃で20分熱処理した後の諸特
性を第21表に示す。
に比較して、降伏強度及び引張強度が高く、また
これらの強度差が大であり且つ微粒であるために
深絞り性が優れている。比較例の冷延板(方法
I・組成10)ケイ素含有量が低いため、降伏強度
及び引張強度が不足する。 上記冷延板を185℃で20分熱処理した後の諸特
性を第21表に示す。
【表】
同じく、冷延板を240℃で10分間熱処理した後
の諸特性を第22表に示す。
の諸特性を第22表に示す。
【表】
第21表及び第22表より熱処理工程の冷却を空冷
にすると、冷延板の熱処理により強度の低下、伸
びの向上、エリクセン値及び限界絞り比の向上が
起こることが分かる。しかしながら熱処理された
場合も本発明の方法I・組成11の組合わせは、第
20表に関して述べた理由により、他のものより優
れた総合特性を発揮している。 実施例 4 第23表の組成及び第24表の工程条件により冷延
板を製造した。
にすると、冷延板の熱処理により強度の低下、伸
びの向上、エリクセン値及び限界絞り比の向上が
起こることが分かる。しかしながら熱処理された
場合も本発明の方法I・組成11の組合わせは、第
20表に関して述べた理由により、他のものより優
れた総合特性を発揮している。 実施例 4 第23表の組成及び第24表の工程条件により冷延
板を製造した。
【表】
【表】
【表】
上記工程で得られた厚さ1.5mmの冷延板の諸特
性を次表に示す。
性を次表に示す。
【表】
この表により比較例Mにて、長時間焼鈍の熱処
理を行いかつ低温保持なしの通常の冷延を行う
と、冷延板の降伏強度及び引張強度が低くなり、
また耳率、エリクセン値及び限界絞り比を総合し
て加工性を判断すると、本発明のもの(K)と同等以
下となる。 第24表の工程で得られた厚さ0.30mmの冷延板の
諸特性を次表に示す。
理を行いかつ低温保持なしの通常の冷延を行う
と、冷延板の降伏強度及び引張強度が低くなり、
また耳率、エリクセン値及び限界絞り比を総合し
て加工性を判断すると、本発明のもの(K)と同等以
下となる。 第24表の工程で得られた厚さ0.30mmの冷延板の
諸特性を次表に示す。
【表】
第26表を第25表と比較すると2段冷延による諸
特性の変化が明らかとなる。本発明の冷延板(L)は
比較例のもの(M)と比較して、降伏強度及び引
張強度が高く、耳率、エリクセン値及び限界絞り
比は同等である。 アルミニウム合金の組成12、15、18及び19につ
いて最終冷間圧延後の冷延板の板幅方向平均結晶
粒径を測定したところ次のとおりであつた。
特性の変化が明らかとなる。本発明の冷延板(L)は
比較例のもの(M)と比較して、降伏強度及び引
張強度が高く、耳率、エリクセン値及び限界絞り
比は同等である。 アルミニウム合金の組成12、15、18及び19につ
いて最終冷間圧延後の冷延板の板幅方向平均結晶
粒径を測定したところ次のとおりであつた。
【表】
第27表の結果と製造方法の関係を考察すると、
本発明方法条件Kによる1段冷延法より2段冷延
法(L)の方が、板幅方向の平均結晶粒径が小さくな
つており、従来法条件(M)は2段冷延法である
が熱処理が長時間焼鈍であるために、焼鈍中に結
晶粒が粗大化し、以降の冷延によつても板幅方向
の平均結晶粒径を小さくできないことが分かる。 以上の説明より、本発明はDI缶の薄肉化を達
成できる点で省資源に貢献するものであることが
理解されよう。
本発明方法条件Kによる1段冷延法より2段冷延
法(L)の方が、板幅方向の平均結晶粒径が小さくな
つており、従来法条件(M)は2段冷延法である
が熱処理が長時間焼鈍であるために、焼鈍中に結
晶粒が粗大化し、以降の冷延によつても板幅方向
の平均結晶粒径を小さくできないことが分かる。 以上の説明より、本発明はDI缶の薄肉化を達
成できる点で省資源に貢献するものであることが
理解されよう。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 マンガン0.1〜2.0%、マグネシウム0.1〜2.0
%、及びケイ素0.1〜0.5%を含有し、残部実質的
にアルミニウムからなる合金鋳塊を熱間圧延し、
400〜580℃で5分以下加熱した後150℃以下に10
℃/秒以上の冷却速度で急冷する熱処理を行な
い、前記熱処理を受けたアルミニウム合金板を遅
くとも最終冷間圧延が終わるまでに、80〜150℃
の温度に保持するとともに、30%以上の圧延加工
率で最終冷間圧延することを特徴とする成形用ア
ルミニウム合金冷延板の製造方法。 2 前記熱間圧延を500〜550℃にて開始し240℃
以下で終了することを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の成形用アルミニウム合金冷延板の製
造方法。 3 マンガン0.1〜2.0%、マグネシウム0.1〜2.0
%、ケイ素0.1〜0.5%を含有し、さらに0.1〜0.4
%の銅、0.1%以下のクロム、0.7%以下の鉄、0.3
%以下の亜鉛、0.15%以下のチタン、0.5%以下
のジルコニウム、及び0.01%以下のホウ素の1種
以上を含有し、残部実質的にアルミニウムからな
る合金鋳塊を熱間圧延し、400〜580℃で5分以下
加熱した後150℃以下に10℃/秒以上の冷却速度
で急冷する熱処理を行ない、前記熱処理を受けた
アルミニウム合金板を遅くとも最終冷間圧延が終
わるまでに、80〜150℃の温度に保持するととも
に、30%以上の圧延加工率で最終冷間圧延するこ
とを特徴とする成形用アルミニウム合金冷延板の
製造方法。 4 マンガン0.3〜1.5%、マグネシウム0.5〜2.0
%、ケイ素0.1〜0.5%、銅0.1〜0.4%及び鉄0.2〜
0.6%、を含有するアルミニウム合金板を前記熱
処理に際して500〜580℃に加熱することを特徴と
する特許請求の範囲第3項記載の成形用アルミニ
ウム合金冷延板の製造方法。 5 前記熱間圧延を500〜550℃にて開始し240℃
以下で終了することを特徴とする特許請求の範囲
第4項記載の成形用アルミニウム合金冷延板の製
造方法。 6 マンガン0.5〜1.0%、マグネシウム1.0〜2.0
%、ケイ素0.1〜0.5%、銅0.1〜0.4%、及び鉄0.3
〜0.7%を含有するアルミニウム合金板を前記熱
処理に際して400〜550℃に加熱することを特徴と
する特許請求の範囲第3項記載の成形用アルミニ
ウム合金冷延板の製造方法。 7 マンガン0.1〜2.0%、マグネシウム0.1〜2.0
%、及びケイ素0.1〜0.5%を含有し、残部実質的
にアルミニウムからなる合金鋳塊を熱間圧延し、
400〜580℃で5分以下加熱した後150℃以下に10
℃/秒以上の冷却速度で急冷する熱処理を行な
い、前記熱処理を受けたアルミニウム合金板を遅
くとも最終冷間圧延が終わるまでに、80〜150℃
の温度に保持するとともに30%以上の圧延加工率
で最終冷間圧延し、最終冷間圧延されたアルミニ
ウム合金板を250℃以下に加熱することを特徴と
する成形用アルミニウム合金冷延板の製造方法。 8 マンガン0.1〜2.0%、マグネシウム0.1〜2.0
%、及びケイ素0.1〜0.5%を含有し、さらに0.1〜
0.4%の銅、0.1%以下のクロム、0.7%以下の鉄、
0.3%以下の亜鉛、0.15%以下のチタン、0.5%以
下のジルコニウム、及び0.01%以下のホウ素の1
種以上を含有し、残部実質的にアルミニウムから
なる合金鋳塊を熱間圧延し、400〜580℃で5分以
下加熱した後150℃以下に10℃/秒以上の冷却速
度で急冷する熱処理を行ない、前記熱処理を受け
たアルミニウム合金板を遅くとも最終冷間圧延が
終わるまでに、80〜150℃の温度に保持するとと
もに30%以上の圧延加工率で最終冷間圧延し、最
終冷間圧延されたアルミニウム合金板を250℃以
下に加熱することを特徴とする成形用アルミニウ
ム合金冷延板の製造方法。
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