JPS6357735A - 耐熱性アルミニウム合金圧延板およびその製造方法 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、ホーロー焼付けや樹脂焼付けなどの焼付塗
装を施して使用される用途に最適な、耐熱性に優れたア
ルミニウム合金圧延板およびその製造方法に関するもの
である。

従来の技術 一般にアルミニウム合金材は、高い温度に曝ざ′れた時
、回復・再結晶が生じて強度が著しく低下することが知
られている、例えばアルミニウム板にホーロー焼付けや
樹脂焼付けなどの焼付塗装を施して使用する用途におい
ては、焼付処理時に芯材であるアルミニウム板が焼鈍さ
れて、最終製品の機械的強度が低下してしまうから、こ
のような用途には一般にかなりの厚さを有する厚内材を
使用せざるを得なかった。

従来、高温での使用に適したアルミニウム合金材として
は、共晶組成（１，４％Ｍｎ）以上のＭｎを含有させた
高Ｍｎ系のＡｊ２−Ｍｎ合金が知られている。しかしな
がらこのような高Ｍｎ系のＡｌ−〜１ｎ合金を使用して
も、３００°Ｃを越えるような高温に加熱されれば、そ
の加熱時間が短時間でも耐力が１０ｍ／−以下まで低下
してしまうことが往々にしてあり、したがって特にホー
ロー焼付けのような高温に加熱される用途には不適当で
あった。

一方、特公昭５６−１１７４７号公報においては、２〜
２．６％のＭ　ｎを含有するＡ　ｉ’　−Ｎ−１ｎ系合
金を連続鋳造圧延によって製造し、さらに冷間圧延を施
すことによって３００″Ｃ以上の温度においても良好な
耐熱性を示ずようにした耐熱アルミニウム合金板の製造
方法が提案されている。しかしながらこの提案の方法の
場合は、不純物元素として不可避的に含有されるＦｅ、
３ｉを各々０．１％以下に規制しなければ、顕著な耐熱
性の向上を期待することができず、そのため溶解材料と
して地金純度の高いものを使用せざるを冑ず、高コス］
・化を招いていた。

発明が解決すべき問題点 前述のように従来の高Ｍｎ系の△１２−Ｍｎ合今におい
ては未だ耐熱性が不充分であり、また前記提案のように
連続鋳造圧延法を適用したＡｌ−）＼＝ｉ　ｎ系合金板
の製法にＪ５いてはＦｅ、３ｉを０．１９６以下に規制
しなＧブればならず、コスト高となる問題がおった。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、従
来の高Ｍｎ系のＡｆ−Ｍｎ合金よりも耐熱性が高く、し
かもＦｅヤＳｉを０．１％以下にノ児制することなく低
コストで優れた耐熱性が１ｑられるようにしたアルミニ
ウム合金圧延板、およびその製造方法を提供することを
目的とするものでおる。

問題点を解決するための手段 第１発明のアルミニウム合金圧延板は、〜１０１．０〜
３．０％およびＺ　ｒ　Ｏ，０１〜０．３０％を含有し
、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなり、しかも板
表面の金属間化合物晶出物の最大長さが１０ｐｍ以下で
あることを特徴とするものでおる。

また第２発明のアルミニウム合金圧延板装造方法は、Ｍ
ｎ１．０〜３．０％およびＺ　ｒ　０．０１〜０．３０
％を含有し、残部が１および不可避的不純物よりなるア
ルミニウム合金の溶湯を、連続鋳造圧延によって板厚が
３〜１５馴の板に鋳造し、さらに冷間圧延を施して、板
表面の金属間化合物晶出物の最大長さが１０３．’ｍ以
下の圧延板を得ることを特徴とするものでおる。

作　　　用 先ずこの発明のアルミニウム合金圧延板の成分限定理由
について説明する。

：＼＝１ｎ： Ｎ＝Ｉ　ｎは圧延板の強度向上おＪ：び耐熱性向上に有
効な元素でおるが、１．０％未満では耐熱性向上効果が
充分に得られない。一方３．０％を越えてＭｎを含有さ
せれば、連続鋳造圧延での製造が困難となる。したかっ
てＭ　ｎの含有量は１．０〜３．０％の範囲内とした。

７ｒ： Ｚｒｓよ耐熱性向上に著しく有効な元素である。

７ｒが０．０１％未満ではその効果が少なく、一方０．
３０％を越えて含有させれば粗大な化合物を生成して、
圧延板の表面品質の低下をもたらすとともに機械的［１
質が不均一となるから、Ｚｒの含有量は０，０１〜０．
３０％の範囲内とした。

なお上記各成分のほか、工業用アルミニウム合金におい
ては［ｅ、３ｉが不可避的に含有されるが、これらは各
々０．５％程度以下でおれば耐熱性への悪影響は少ない
。

また一般のアルミニウム合金においては鋳１先の結晶粒
微細化のためＴｉおよび／またはＢを添加することが多
いが、この発明の場合も必要に応じて−「ｉおよび／ま
たはＢ、２添加しても良く、その場合Ｔｉ０．１０％以
下、Ｂ　Ｏ，００２％以下であれば耐熱性に対する悪影
響はない。

さらに、強度向上および耐熱性向上のために、必要に応
じてＣｒ０．２５％以下、Ｖ　Ｏ，２０％以下を含有し
ても良い。

この発明のアルミニウム合金圧延板においては、前）ホ
のような成分組成を有するのみならず、最終圧延板の表
面の金属間化合物晶出物の最大長さが１０νｍ以下でお
ることが必要である。このように晶出物の最大長さを１
０声以下に規制することによって優れた耐熱性を得るこ
とができ、一方１０ｐｍを越える晶出物か存在する場合
は充分な耐熱性を得ることができない。なお最終圧延板
における金屈間化合物晶出物のサイズをｉｏｐｍ以下に
小さくするためには、後述するように、鋳造段階で連続
鋳造圧延を適用して板厚を３〜１５ｒｒｕｎの板に直接
鋳造し、凝固速度を大きくすることが有効である。

次に上述のようなアルミニウム合金圧延板の製造方法、
すなわち本願の第２発明について説明する。

この製造方法においては、先ず前述のような成分組成の
アルミニウム合金溶湯を鋳造するにあたって、連続鋳造
圧延によって板厚３〜１５＃の板を製造する。その具体
的方法としては、例えば内部から冷却された一対の回転
する鋳造用ロールもしくは走行する鋳造用ベルトなどで
構成される鋳型の間に、ノズルを介してアルミニウム合
金溶湯を導入して、その鋳型間で冷却凝固させながら同
時に圧延する方法を適用すれば良い。ここで、連続鋳造
圧延にあける鋳造速度は、６００〜１５００ｍｍ／ｍａ
ｎ。

鋳造時の溶湯温度は６８０〜７２０’Ｃの範囲内が適当
でおる。

上述のような肉厚３〜１５＃の板への連続鋳造圧延にお
イテハ、冷却速度が２００〜７００’Ｃ／ＳｅＣと、半
連続鋳造の場合に比較して格段に大きい。したがって急
冷凝固効果によって耐熱性向上に有利なＭｎの固溶量が
大きくなり、また凝固時の晶出物サイズが著しく小さく
なり、これらにより優れた耐熱性が得られる。これに対
し半連続鋳造では、Ｍｎを多量に添加しても充分に固溶
されずに金属間化合物として凝固時に晶出し、晶出物の
最大サイズが２０〜３０３，１ｍと大きくなるとともに
晶出量も多くなって、耐熱性が劣る。本発明者等が晶出
物の最大サイズと耐熱性との関係について調査したとこ
ろ、晶出物の最大サイズが１１０５Ｊ以下であれば良好
な耐熱性が得られることが判明している。したがって連
続鋳造圧延における冷却速度も、最終圧延板における表
面の晶出物最大サイズがｉｏｎ、１ｍ以下となるように
定めれば良いが、通常は前述のような２００〜ｂ 最大サイズを１０νｍ以下に規制することが可能でおる
。

なお連続鋳造圧延において鋳造板厚が３ｍｍ未満では鋳
造自体が困難となり、一方１５ｍｍを越えれば冷却速度
が大きくなってＭｎ固溶吊が小さくなるとともに最終圧
延板での晶出物最大サイズを１０）Ｊｍ以下に規制する
ことが困難となり、目的とする耐熱性が得られなくなる
おそれがおる。したがって連続鋳造圧延における鋳造板
厚は３〜１５Ｍの範囲内とした。

上述のようにして連続鋳造圧延により得られた板厚３〜
１５ｍの板状鋳塊に対しては、冷間圧延を施して最終板
厚とする。この冷間圧延に際しては、その圧延開始前の
板状鋳塊、あるいは圧延途中の仮に対して、圧延性の改
良あるいは急速加熱焼付けに対する耐熱性向上のために
３５０〜５５０　’Ｃの範囲内の湿度で中間焼鈍を行な
っても良い。

実施例 第１表に示す４種の成分組成のアルミニウム合金につい
て、それぞれ第１表中に示す方法で鋳造した。連続鋳造
圧延による方法では直径４００ｍｍ、幅３００ｍの内部
を水冷した鋳鋼製ロールを用い、鋳造時の溶湯温度７０
０’Ｃ，鋳造速度８００ｍ／ｍ＋ｒにて板厚６＃の板状
鋳塊を得た。一方比較のための半連続鋳造−熱間圧延で
は、断面寸法が５００順×１３００ｍのスラブを、鋳造
速度５０ｍｍ　／　ｍ＋ｎ、溶湯温度７００’Ｃで鋳造
し、続いて５００’Ｃに加熱して熱間圧延し、板厚６ｒ
ｒｕｎの熱延板とした。このようにして得られた板厚６
ｍの板状鋳塊もしくは熱延板を冷間圧延して、最終的に
板厚０．６＃の圧延板とした。

この板厚０．６ｍｍの各圧延板について、３００°Ｃ１
３５０’Ｃ，４００℃、４５０°Ｃ１５００’Ｃの種々
の温度で各２時間焼鈍し、耐力を測定した結果を第２表
に示す。また板厚０．６＃の圧延板についてその表面の
晶出物最大サイズを調べた結果を第２表中に併せて示す
。

第１表 第　　　２　　　表 注　：　表中の温度（℃）は焼鈍温度を示す。

第２表から明らかなように、この発明の成分組成範囲内
のアルミニウム合金について、連続鋳造圧延を適用して
最終圧延板の金属間化合物晶出物の最大サイズが５Ｊ、
１ｍとなった製造条件Ｎｏ、　１の場合は、３００〜５
００℃の加熱焼鈍後も高い耐力を示し、耐熱性が優れて
いることが明らかである。これに対し製造条件Ｎ０５２
で使用した合金はＭｎｆｆ１か不足したもの、製造条件
Ｎｏ、　３出使用した合金はｌｒ無添加のものであって
、これらの場合は連続鋳造圧延を適用して晶出物最大サ
イズを１０νｍ以下としても、３００〜５００°Ｃの加
熱で耐力が大幅に低下し、充分な耐熱性が冑らなかった
。また製造条件Ｎ（１４は、合金成分組成はこの発明の
範囲内であるが、半連続鋳造−熱間圧延の適用によって
最大晶出物サイズが大ぎくなり、そのため充分な耐熱性
がｊ９られなかった。

発明の効果 以上の説明で明らかなようにこの発明によれば、３００
’Ｃ以上の高温に加熱されても耐力の低下の少ない耐熱
性に優れたアルミニウム合金圧延板を冑ることｈ〜でき
、また不可避的不純物として含有されるＦｅやＳ（の含
有量を著しく微量に規制せずに優れた耐熱性が得られる
ため、地金コストが増大するおそれもない。

なお、この発明によるアルミニウム合金圧延板は、３０
０°Ｃ以上の高温で焼付けを行なう用途に最適であるが
、３００’Ｑ未満の温度で焼付けを行なうブラインド用
やカラーアルミ建材用にも適用できることは勿論であり
、またこのほか、比較的高温となるエンジンまわりやポ
ンプ、発熱体の周囲の、構造材などにも使用できる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｍｎ１．０〜３．０％（重量％、以下同じ）およ
   びＺｒ０．０１〜０．３０％を含有し、残部がＡｌおよ
   び不可避的不純物よりなり、しかも板表面の金属間化合
   物晶出物の最大長さが１０μｍ以下であることを特徴と
   するアルミニウム合金圧延板。
2. （２）Ｍｎ１．０〜３．０％およびＺｒ０．０１〜０．
   ３０％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物より
   なるアルミニウム合金の溶湯を、連続鋳造圧延によって
   板厚が３〜１５ｍｍの板に鋳造し、さらに冷間圧延を施
   して、板表面の金属間化合物晶出物の最大長さが１０μ
   ｍ以下の圧延板を得ることを特徴とするアルミニウム合
   金圧延板の製造方法。