KR102454645B1

KR102454645B1 - 알루미늄 합금박 및 알루미늄 합금박의 제조 방법

Info

Publication number: KR102454645B1
Application number: KR1020197033515A
Authority: KR
Inventors: 타카시 스즈키
Original assignee: 엠에이 알루미늄 가부시키가이샤
Priority date: 2017-07-06
Filing date: 2017-09-06
Publication date: 2022-10-14
Also published as: CN110832091B; CN110832091A; WO2019008783A1; US20200123639A1; US11566311B2; KR20200093436A; JP6461248B2; JP2019014939A

Abstract

본 발명은 성형성이 우수한 알루미늄 합금박 및 알루미늄 합금박의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 알루미늄 합금박은 Fe: 1.0질량% 이상 1.8질량% 이하, Si: 0.01질량% 이상 0.10질량% 이하, Cu: 0.005질량% 이상 0.05질량% 이하를 함유하고, Mn: 0.01질량% 이하로 규제하고, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 후방 산란 전자 회절에 의한 단위면적당 결정 방위 해석에 있어서 방위차가 15° 이상의 입계인 대경각 입계에 둘러싸인 결정립에 대해서 평균 입자지름이 5㎛ 이하이고, 또한 최대 입자지름/평균 입자지름≤3.0이고, 박의 두께가 30㎛일 때의 압연 방향에 대한 0°, 45°, 90° 방향의 신장이 각각 25% 이상이다.

Description

알루미늄 합금박 및 알루미늄 합금박의 제조 방법

본 발명은 성형성이 우수한 알루미늄 합금박 및 알루미늄 합금박의 제조 방법에 관한 것이다.

식품이나 리튬 이온 전지 등의 포장재에 사용되는 알루미늄 합금박은 프레스 성형 등에 의해서 큰 변형이 가해져서 성형되기 때문에 높은 신장을 갖고 있는 것이 요구된다. 종래, 높은 신장을 갖는 재료로서는, 예를 들면 1N30 등이라고 불리는 JIS A1000계 합금이나 8079, 8021 등의 JIS A8000계 합금의 연질박이 이용되고 있다.

알루미늄 합금박을 일방향으로 변형시키지 않고, 소위 돌출 성형이 행해져서 복수의 방향에 있어서 변형이 행해지는 경우가 많기 때문에, 신장 특성에 대해서는 일반적으로 신장값으로서 사용되는 압연 방향의 신장 외에, 압연 방향에 대하여 45°, 90°의 신장도 높은 것이 요구되고 있다. 또한, 최근에는 전지 포장재 분야 등에서 포장재로서의 박의 박육화가 진행되고 있다. 그래서, 박두께가 얇아도 높은 신장을 갖는 알루미늄 합금박이 요구되고 있다.

높은 신장을 갖는 알루미늄 합금박을 실현하기 위해서는 합금 내의 결정립을 제어하는 것이 제안되어 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에서는 평균 결정 입자지름이 20㎛ 이하이고, 원 상당 지름 1.0∼5.0㎛의 금속간 화합물의 수밀도를 소정의 양 이상으로 함으로써 금속간 화합물을 재결정시의 핵생성 사이트로서 기능시켜 최종 소둔 후의 결정 입자지름을 미세하게 하고 있다.

특허문헌 2에서는 전자 후방 산란 해석 상법(EBSD)에 의한 결정 방위 해석에서 5° 이상의 방위차를 갖는 경계를 결정립계로 규정하고, 상기 결정립계에 포함 되는 결정립에 대해서 결정립의 평균값(D)을 12㎛ 이하이고, 또한 20㎛를 초과하는 결정 입자지름을 갖는 결정립의 면적률을 30% 이하로 한 알루미늄 합금박이 제안되어 있다.

특허문헌 3에서는 평균 결정 입자지름, 서브 그레인의 평균 입자지름을 소정값 이하로 규정하는 것 외에, Al-Fe 화합물의 분산 밀도를 소정값 이상으로 규정하고 있다.

국제 공개 제2014/021170호 공보 국제 공개 제2014/034240호 공보 일본 특허 공개 2004-27353호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 발명은 Cu의 첨가량이 최대이고, 0.5질량%로 많은 것이 우려된다. Cu는 미량으로도 압연성을 저하시키는 원소이기 때문에 압연 동안에 에지 크랙이 발생되어 박이 파단되어 버릴 리스크가 있다. 또한, 평균 결정 입자지름도 커서 박의 두께를 얇게 했을 때에 높은 성형성을 유지하는 것이 곤란해질 가능성이 있다.

특허문헌 2에서는 매우 미세한 결정 입자지름을 규정하고 있지만, 결정립계로서는 5° 이상의 방위차를 갖는 것에 한정되어 있다. 5° 이상이라고 하는 것은 대경각 입계와 소경각 입계가 혼재하고 있어 대경각 입계로 둘러싸인 결정립이 미세인지는 명확하지 않다.

특허문헌 3에서는 문헌 1, 2와는 달리 전지 외장박이 아니라 두께 10㎛ 이하의 얇은 박에 관한 것이고, 중간 소둔 없게 제조되고 있기 때문에, 집합 조직이 발달하고, 압연 방향에 대한 0°, 45°, 90°의 방향에 있어서 안정된 신장이 얻어지지 않는다. 그리고, 평균 결정 입자지름도 10㎛ 이상이고, 박의 두께가 얇은 경우에는 높은 성형성을 얻는 것을 기대할 수 없다.

본 발명은 상기 과제를 배경으로 해서 이루어진 것이고, 가공성이 양호하고 높은 신장 특성을 갖는 알루미늄 합금박을 제공하는 것을 목적의 하나로 하고 있다.

즉, 제 1 본 발명의 알루미늄 합금박의 발명은 Fe: 1.0질량% 이상 1.8질량% 이하, Si: 0.01질량% 이상 0.10질량% 이하, Cu: 0.005질량% 이상 0.05질량% 이하를 함유하고, Mn: 0.01질량% 이하로 규제하고, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 후방 산란 전자 회절에 의한 단위면적당 결정 방위 해석에 있어서, 방위차가 15° 이상의 입계인 대경각 입계에 둘러싸인 결정립에 대해서 평균 입자지름이 5㎛ 이하이고, 또한 최대 입자지름/평균 입자지름≤3.0이고, 박의 두께가 30㎛일 때의 압연 방향에 대한 0°, 45°, 90° 방향의 신장이 각각 25% 이상인 것을 특징으로 한다.

제 2 본 발명의 알루미늄 합금박의 발명은 상기 제 1 본 발명에 있어서, 후방 산란 전자 회절에 의한 단위면적당 결정 방위 해석에 있어서 결정의 방위의 차가 15° 이상인 입계를 대경각 입계, 결정의 방위의 차가 2° 이상 15° 미만인 입계를 소경각 입계로 하고, 상기 대경각 입계의 길이를 L1, 상기 소경각 입계의 길이를 L2로 했을 때, L1/L2＞2.0인 것을 특징으로 한다.

제 3 본 발명의 알루미늄 합금박의 제조 방법은 상기 제 1 또는 제 2 발명에 있어서의 알루미늄 합금박을 제조하는 방법으로서, 제 1 또는 제 2 발명에 기재된 조성을 갖는 알루미늄 합금의 잉곳에 대하여 400∼480℃에서 6시간 이상 유지하는 균질화 처리를 행하고, 상기 균질화 처리 후에 압연 마무리 온도가 230℃ 이상 300℃ 미만으로 되는 열간 압연을 행하고, 그 후의 냉간 압연의 도중에서 300℃∼400℃의 중간 소둔을 행하고, 중간 소둔 후의 최종 냉간 압연율을 92% 이상으로 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에서 규정하는 내용에 대해서 설명한다.

·Fe: 1.0질량% 이상 1.8질량% 이하

Fe는 주조시에 Al-Fe계 금속간 화합물로서 정출되고, 상기 화합물의 사이즈가 큰 경우에는 소둔시에 재결정의 사이트가 되기 때문에 재결정립을 미세화하는 효과가 있다. Fe의 함유량이 하한을 하회하면, 조대한 금속간 화합물의 분포 밀도가 낮아져서 미세화의 효과가 낮고, 최종적인 결정 입자지름 분포도 불균일해진다. 함유량이 상한을 초과하면, 결정립 미세화의 효과가 포화 또는 오히려 저하되고, 또한 주조시에 생성되는 Al-Fe계 화합물의 사이즈가 매우 커져서 박의 신장과 압연성이 저하된다. 이 때문에, Fe의 함유량을 상기 범위로 정한다.

또한, 마찬가지의 이유에서 Fe의 함유량의 하한을 1.3질량%, 상한을 1.6질량%로 하는 것이 바람직하다.

·Si: 0.01질량% 이상 0.10질량% 이하

Si는 Fe와 함께 금속간 화합물을 형성하지만, 첨가량이 많은 경우에는 화합물의 사이즈의 조대화, 및 분포 밀도의 저하를 초래한다. 함유량이 상한을 초과하면, 조대한 정출물에 의한 압연성, 신장 특성의 저하, 또한 최종 소둔 후의 재결정립 사이즈 분포의 균일성이 저하될 우려가 있다.

이들 이유에서부터, Si의 함유량은 낮은 쪽이 바람직하지만, 함유량이 0.01질량% 미만이 되면 고순도의 지금(地金)을 사용할 필요가 있어 제조 비용이 대폭 증가한다. 또한, 고순도 지금을 사용한 경우에는 Cu 등과 같은 미량 성분도 극단적으로 낮기 때문에 냉간 압연 동안에 과도한 가공 연화를 발생시켜 압연성이 저하될 우려도 있다. 이상의 이유에서, Si의 함유량을 상기 범위로 정한다.

또한, 마찬가지의 이유에서 Si 함유량의 하한을 0.01질량%, 상한을 0.05질량%로 하는 것이 바람직하다.

·Cu: 0.005질량% 이상 0.05질량% 이하

Cu는 알루미늄박의 강도를 증가시켜 신장을 저하시키는 원소이다. 한편으로는, 냉간 압연 동안의 과도한 가공 연화를 억제하는 효과가 있다. 함유량이 0.005질량% 미만인 경우, 가공 연화 억제의 효과가 낮고, 0.05질량%를 초과하면 신장이 명료하게 저하된다. 이 때문에, Cu의 함유량을 상기 범위로 한다.

또한, 마찬가지의 이유에서 Cu의 함량은 하한을 0.008질량%, 상한을 0.012질량%로 하는 것이 바람직하다.

·Mn: 0.01질량% 이하

Mn은 알루미늄 모상 중에 고용하고, 및/또는 매우 미세한 화합물을 형성하고, 알루미늄의 재결정을 억제하는 작용이 있다. 극히 미량이면 Cu와 마찬가지로 가공 연화의 억제가 기대될 수 있지만, 첨가량이 많다면 중간 소둔, 및 최종 소둔시의 재결정을 지연시켜 미세하고 균일한 결정립을 얻는 것이 곤란해진다. 그 때문에, Mn의 함유량을 0.01질량% 이하로 규제한다.

또한, 마찬가지의 이유에서 Mn의 함유량의 상한을 0.005질량%로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 가공 연화의 억제를 적극적으로 기대하는 경우에는 Mn을 0.002질량% 이상 첨가하는 것이 바람직하다.

·방위차 15° 이상의 대경각 입계에 둘러싸인 결정립에 대해서 평균 입자지름이 5㎛ 이하이고, 또한 최대 입자지름/평균 입자지름≤3.0

연질 알루미늄박은 결정립이 미세해짐으로써, 변형했을 때의 박 표면의 거침을 억제할 수 있고, 높은 신장과 그것에 따른 높은 성형성을 기대할 수 있다. 또한, 이 결정 입자지름의 영향은 박의 두께가 얇을수록 커진다. 높은 신장 특성이나 그것에 따른 고성형성을 실현하기 위해서는 방위차 15° 이상의 대경각 입계에 둘러싸인 결정립에 대해서 평균 결정 입자지름이 5㎛ 이하인 것이 바람직하다. 단, 평균 결정 입자지름이 동일하더라도, 결정립의 입자지름 분포가 불균일한 경우, 국소적인 변형을 발생시키기 쉬워져서 신장은 저하된다. 그 때문에, 평균 결정 입자지름을 5㎛ 이하로 할뿐만 아니라, 최대 입자지름/평균 입자지름≤3.0으로 함으로써 높은 신장 특성을 얻을 수 있다.

또한, 평균 입자지름은 4.5㎛ 이하가 바람직하고, 상기 비는 2.0 이하가 바람직하다.

후방 산란 전자 회절(EBSD; Electron BackScatter Diffraction)에 의해 단위면적당 결정 방위 해석에 의해 방위차 15° 이상의 대경각 입계 맵을 얻는 것이 가능하다.

·박의 두께가 30㎛일 때의 압연 방향에 대한 0°, 45°, 90° 방향의 신장이 각각 25% 이상

고성형성에는 박의 신장이 중요하고, 특히 압연 방향에 평행한 방향을 0°로 하고, 0°, 45°, 그리고 압연 방향의 법선 방향인 90°의 각 방향에서 신장이 높은 것이 중요하다. 박의 신장값은 박의 두께의 영향을 크게 받지만, 두께 30㎛에 있어서 신장 25% 이상이면 높은 성형성을 기대할 수 있다.

·대경각 입계의 길이를 L1, 소경각 입계의 길이를 L2로 했을 때, L1/L2＞2.0

Al-Fe 합금에 한정된 것은 아니지만, 소둔시의 재결정 거동에 따라서는 총 결정립계에서 차지하는 대경각 입계(HAGBs)의 길이(L1)와 소경각 입계(LAGBs)의 길이(L2)의 비율이 변화된다. 최종 소둔 후에 LAGBs의 비율이 많은 경우에는, 비록 평균 결정립이 미세했다고 해도, L1/L2≤2.0의 경우에는 국소적인 변형을 발생시키기 쉬워져서 신장이 저하된다. 이 때문에, L1/L2＞2.0으로 하는 것이 바람직하고,이 규정을 충족함으로써 보다 높은 신장을 기대할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 비를 2.5 이상으로 한다.

대경각 입계와 소경각 입계의 길이는 결정 입자지름과 마찬가지로 SEM-EBSD에 의해 측정하는 것이 가능하다. 관찰한 시야의 면적에 있어서의 대경각 입계와 소경각 입계의 총 길이로부터 L1/L2를 산출한다.

·균질화 처리: 400∼480℃에서 6시간 이상 유지

여기에서의 균질화 처리는 잉곳 내의 마이크로 편석의 해소와 금속간 화합물의 분포 상태를 조정하는 것을 목적으로 하고 있으며, 최종적으로 미세하고 균일한 결정립 조직을 얻기 위해 매우 중요한 처리이다. 균질화 처리에 있어서, 400℃ 미만의 온도에서는 원래 잉곳 내의 마이크로 편석을 해소하는 것이 어렵다. 또한, 480℃를 초과하는 온도에서는 정출물이 성장하고, 재결정의 핵생성 사이트가 되는 입자지름 1㎛ 이상 3㎛ 미만의 조대한 금속간 화합물의 밀도가 저하되기 때문에 결정 입자지름이 조대해지기 쉽다. 또한, 입자지름 0.1㎛ 이상 1㎛ 미만의 미세한 금속간 화합물을 고밀도로 석출시키는데 있어서는 가능한 한 저온에서의 균질화 처리가 유효하고, 480℃를 초과하면 이들 미세한 금속간 화합물의 밀도도 저하되어 버린다. 480℃ 이하의 저온의 균질화 처리에 있어서, 이들 미세한 금속간 화합물을 고밀도로 석출시키기 위해서는 장시간의 열처리가 필요하고, 최저 6시간 이상은 확보할 필요가 있다. 6시간 미만에서는 석출이 충분하지 않고, 미세한 금속간 화합물의 밀도가 저하되어 버린다.

·열간 압연의 압연 마무리 온도: 230℃ 이상 300℃ 미만

균질화 처리 후에 열간 압연을 행한다. 열간 압연에 있어서는 마무리 온도를 300℃ 미만으로 하여 재결정을 억제하는 것이 바람직하다. 열간 압연 마무리 온도를 300℃ 미만으로 함으로써 열간 압연판은 균일한 섬유 조직이 된다. 이와 같이, 열간 압연 후의 재결정을 억제함으로써, 그 후의 중간 소둔 판두께까지 축적되는 변형량이 커지고, 중간 소둔시에 미세한 재결정립 조직을 얻는 것이 가능하다. 이 것은 최종적인 결정립의 미세로 이어진다. 300℃를 초과하면, 열간 압연판의 일부에서 재결정을 발생시켜, 섬유 조직과 재결정립 조직이 혼재하는 것으로 되어, 중간 소둔시의 재결정 입자지름이 불균일화하고, 그것은 그대로 최종적인 결정 입자지름의 불균일화로 이어진다. 230℃ 미만에서 마무리에는 열간 압연 동안의 온도도 매우 저온이 되기 때문에 판의 사이드에 크랙이 발생하여 생산성이 대폭 저하될 우려가 있다.

·중간 소둔: 300℃∼400℃

중간 소둔은 냉간 압연을 반복하는 것이고 경화된 재료를 연화시켜 압연성을 회복시키고, 또한 Fe의 석출을 촉진하여 고용 Fe량을 저하시킨다. 300℃ 미만에서는 재결정이 완료되지 않고, 결정립 조직이 균일하게 될 리스크가 있고, 또한 400℃를 초과하는 고온에서는 재결정립의 조대화를 발생시켜 최종적인 결정립 사이즈도 커진다. 또한, 고온에서는 Fe의 석출량이 저하되고, 고용 Fe량이 많아진다. 고용 Fe량이 많으면 최종 소둔시의 재결정이 억제되어 소경각 입계의 비율이 많아진다.

·최종 냉간 압연율: 92% 이상

중간 소둔 후부터 최종 두께까지의 최종 냉간 압연율이 높을수록 재료에 축적되는 변형량이 많아져서 최종 소둔 후의 재결정립이 미세화된다. 또한, 결정립은 냉간 압연의 과정에서도 미세화되기 때문에(Grain Subdivbision), 그 의미에서도 최종 냉간 압연율이 높은 쪽이 바람직하고, 구체적으로는 최종 냉간 압연율을 92% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 92% 미만에서는 축적 변형량의 저하나 압연 동안의 결정립 미세화도 불충분해져서 최종 소둔 후의 결정립 사이즈도 커진다. 또한, 그 경우 재결정의 비율도 증가하고, 방위차 15° 미만의 LAGBs가 증가하여 HAGBs/LAGBs가 작아진다. 상한에 대해서는, 재료의 특성상의 단점은 아니지만, 99.9%를 초과하는 냉간 압연에 의해 얇은 박을 제조하는 것은 압연성이 저하로 이어져서 사이드 크랙에 의한 파단의 증가도 우려된다.

본 발명에 의하면, 높은 신장 특성을 갖는 알루미늄 합금박을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 있어서의 한계 성형 높이 시험에서 사용하는 각형 펀치의 평면 형상을 나타내는 도면이다.

본 발명의 일실시형태의 알루미늄 합금박의 제조 방법에 대해서 설명한다.

알루미늄 합금으로서 Fe: 1.0질량% 이상 1.8질량% 이하, Si: 0.01질량% 이상 0.10질량% 이하, Cu: 0.005질량% 이상 0.05질량% 이하를 함유하고, Mn: 0.01질량% 이하로 규제하고, 잔부가 Al 및 기타 불가피 불순물로 이루어지는 조성으로 조제하여 알루미늄 합금 잉곳을 제조했다. 잉곳의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 반연속 주조 등의 상법에 의해 행하는 것이 가능하다. 얻어진 잉곳에 대해서는 400∼480℃에서 6시간 이상 유지하는 균질화 처리를 행한다.

균질화 처리 후, 열간 압연을 행하고, 압연 마무리 온도를 230℃ 이상 300℃ 미만으로 설정한다. 그 후, 냉간 압연을 행하고, 냉간 압연의 도중에서 중간 소둔을 행한다. 또한, 중간 소둔에서는 온도를 300℃∼400℃로 한다. 중간 소둔의 시간은 3시간 이상 10시간 미만이 바람직하다. 3시간 미만에서는 소둔 온도가 저온인 경우에 재료의 연화가 불충분해질 가능성이 있고, 10시간 이상의 장시간 소둔은 경제적으로 바람직하지 않다.

중간 소둔강의 냉간 압연은 최종 냉간 압연에 상당하고, 그 때의 최종 냉간 압연율을 92% 이상으로 한다. 박의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 10㎛∼40㎛로 할 수 있다.

얻어진 알루미늄 합금박은 우수한 신장 특성을 갖고 있고, 예를 들면 두께를 30㎛로 했을 때에, 압연 방향에 대하여 0°, 45°, 90°의 각 방향에 있어서의 신장이 25% 이상이 된다.

또한, 후방 산란 전자 회절(EBSD)에 의한 단위면적당 결정 방위 해석에서는 방위차가 15° 이상의 입계인 대경각 입계에 둘러싸인 결정립의 평균 입자지름이 5㎛ 이하, 최대 입자지름/평균 입자지름≤3.0으로 되어 있어 결정립이 미세하게 되어 있다. 이 때문에, 변형했을 때의 표면의 거침을 억제할 수 있다.

또한, 후방 산란 전자 회절(EBSD)에 의한 단위면적당 결정 방위 해석에 있어서 방위차가 15° 이상인 입계를, 방위차가 2° 이상 15° 미만인 입계를 소경각 입계로 하고, 대경각 입계의 길이를 L1, 소경각 입계의 길이를 L2로 했을 때, L1/L2＞2.0이 되고 있다. 이것에 의해, 보다 높은 신장이 실현되고 있다.

또한, 알루미늄 합금박에 있어서는 금속간 화합물의 밀도가 이하의 규정을 충족하는 것이 바람직하다.

·입자지름 1㎛ 이상 3㎛ 미만의 Al-Fe계 금속간 화합물의 밀도: 1×10⁴개/㎟ 이상

입자지름 1㎛ 이상이란 일반적으로 재결정시에 핵생성 사이트가 되는 것으로 알려져 있는 입자지름이고, 이러한 금속간 화합물이 고밀도로 분포함으로써 소둔시에 미세한 재결정립을 얻기 쉬워진다. 입자지름이 1㎛ 미만, 또는 밀도가 1×10⁴개/㎟ 미만인 경우에는, 재결정시에 핵생성 사이트로서 유효하게 작용하기 어렵고, 3㎛를 초과하면 압연 동안의 핀홀이나 신장의 저하로 이어지기 쉬워진다. 이 때문에, 입자지름 1㎛ 이상 3㎛ 미만의 Al-Fe계 금속간 화합물의 밀도가 상기 범위 내인 것이 바람직하다.

·입자지름 0.1㎛ 이상 1㎛ 미만의 Al-Fe계 금속간 화합물의 밀도: 2×10⁵개/㎟ 이상

일반적으로는 재결정시의 핵생성 사이트로 되기 어렵다고 알려져 있는 사이즈였지만, 결정립의 미세화 및 재결정 거동에 큰 영향을 주고 있다고 생각되는 결과가 얻어지고 있다. 메커니즘의 전체 이미지는 아직 명확하지 않지만, 입자지름 1∼3㎛의 조대한 금속간 화합물에 추가하여, 1㎛ 미만의 미세한 화합물이 고밀도로 존재함으로써 최종 소둔 후의 재결정립 미세화, 및 HAGBs의 길이/LAGBs의 길이의 저하 억제가 확인되고 있다. 냉간 압연 동안의 결정립의 분단(Grain subdivision 기구)을 촉진하고 있을 가능성도 있다. 이 때문에, 입자지름 0.1㎛ 이상 1㎛ 미만의 Al-Fe계 금속간 화합물의 밀도가 상기 범위인 것이 바람직하다.

얻어진 알루미늄 합금박은 프레스 성형 등에 의해서 변형을 행할 수 있고, 식품이나 리튬 이온 전지의 포장재 등으로서 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명으로서는 알루미늄 합금박의 용도가 상기에 한정되는 것은 아니고, 적절한 용도로 이용할 수 있다.

실시예

표 1에 나타내는 조성을 갖는 알루미늄 합금의 잉곳을 반연속 주조법에 의해 제작했다. 그 후, 얻어진 잉곳에 대하여 표 1에 나타내는 제조 조건(균질화 처리의 조건, 열간 압연의 마무리 온도, 중간 소둔시의 판두께, 중간 소둔 조건, 최종 냉간 압연율)에 따라 균질화 처리, 열간 압연, 냉간 압연, 중간 소둔, 재차의 냉간 압연을 행하여 알루미늄 합금박을 제조했다.

박의 두께는 30㎛로 했다.

얻어진 알루미늄 합금박에 대하여, 이하의 측정 및 평가를 행했다.

·인장 강도, 신장

모두 인장 시험에서 측정했다. 인장 시험은 JIS Z2241에 준거하고, 압연 방향에 대하여 0, 45, 90°의 각 방향의 신장을 측정할 수 있도록 JIS5호 시험편을 시료로부터 채취하고, 만능 인장 시험기(SHIMADZU CORPORATION제 AGS-X 10kN)로 인장 속도 2㎜/min에서 시험을 행했다. 신장률의 산출에 대해서 이하와 같다. 우선, 시험 전에 시험편 길이 중앙에 시험편 수직 방향으로 2개의 선을 표점 거리인 50㎜ 간격으로 마킹한다. 시험 후에 알루미늄 합금박의 파단면을 맞대어 마크간 거리를 측정하고, 거기에서부터 표점 거리(50㎜)를 뺀 신장량(㎜)을 표점간 거리(50㎜)로 나누어 증가율(%)을 구했다.

각 방향에 있어서의 신장(%) 및 인장 강도(MPa)의 측정 결과를 표 2에 나타냈다.

·결정 입자지름

박 표면을 전해 연마한 후, SEM(Scanning Electron Microscope)-EBSD에서 결정 방위 해석을 행하고, 결정립 사이의 방위차가 15° 이상인 결정립계를 HAGBs(대경각 입계)로 규정하고, HAGBs로 둘러싸인 결정립의 크기를 측정했다. 배율×1000에서 시야 사이즈 45×90㎛를 3시야 측정하여, 평균 결정 입자지름, 및 최대 입자지름/평균 입자지름을 산출했다. 하나 하나의 결정 입자지름은 원 상당 지름으로 산출하고, 평균 결정 입자지름의 산출에는 EBSD의 Area법(Average by Area Fraction Method)을 사용했다. 또한, 분석에는 TSL Solutions사의 OIM Analysis를 사용했다.

·HAGBs의 길이/LAGBs의 길이

박 표면을 전해 연마한 후, SEM-EBSD로 결정 방위 해석을 행하고, 결정립간의 방위차가 15° 이상인 대경각 입계(HAGBs)와, 방위차가 2° 이상 15° 미만인 소경각 입계(LAGBs)를 관찰했다. 배율×1000에서 시야 사이즈 45×90㎛를 3시야 측정하고, 시야 내의 HAGBs와 LAGBs의 길이를 구하여 비를 산출했다. 산출한 비는 HAGBs/LAGBs으로서 표 2에 나타냈다.

·한계 성형 높이

성형 높이는 각통 성형 시험에서 평가했다. 시험은 만능 박판 성형 시험기(ERICHSEN사제 모델 142/20)에서 행하고, 두께 30㎛의 알루미늄박을 도 1에 나타내는 형상을 갖는 각형 펀치(일변의 길이 L=37㎜, 모서리부의 모따기 지름 R=4.5㎜)를 이용하여 행했다. 시험 조건으로서, 주름 억제력은 10kN, 펀치의 상승 속도(성형 속도)의 눈금은 1로 하고, 그리고 박의 편면(펀치가 닿는 면)에 광물유를 윤활제로서 도포했다. 박에 대해 장치의 하부로부터 상승하는 펀치가 닿아서 박이 성형되지만, 3회 연속 성형했을 때에 균열이나 핀홀이 없이 성형할 수 있었던 최대의 펀치의 상승 높이를 그 재료의 한계 성형 높이(㎜)로 규정했다. 펀치의 높이는 0.5㎜ 간격으로 변화시켰다.

·금속간 화합물의 밀도

금속간 화합물은 박의 평행 단면(RD-ND면)을 CP(Cross section polisher)로 절단하고, 전계 방출형 주사 전자 현미경(FE-SEM: Carl Zeiss사제 NVision40)으로 관찰을 행했다. 「입자지름 1㎛ 이상∼3㎛ 이하의 Al-Fe계 금속간 화합물」에 대해서는 배율×2000배에서 관찰한 5시야를 화상 해석하여 밀도를 산출했다. 「입자지름 0.1㎛ 이상∼1㎛ 미만의 Al-Fe계 금속간 화합물」에 대해서는 배율×10000배에서 관찰한 10시야를 화상 분석하여 밀도를 산출했다. 산출 결과를 표 2에 나타냈다.

표 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 규정을 충족하고 있는 실시예 1∼7에서는 신장, 인장 강도, 및 한계 돌출 높이에 있어서 양호한 결과가 얻어진데 반해, 본 발명의 규정 중 어느 하나 이상을 충족하고 있지 않는 비교예 8∼20에 있어서는 양호한 결과가 얻어지지 않았다.

Claims

Fe: 1.0질량% 이상 1.8질량% 이하, Si: 0.01질량% 이상 0.10질량% 이하, Cu: 0.005질량% 이상 0.05질량% 이하, Mn: 0.01질량% 이하와, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 갖고,
후방 산란 전자 회절에 의한 단위면적당 결정 방위 해석에 있어서, 방위차가 15° 이상의 입계인 대경각 입계에 둘러싸인 결정립에 대해서 평균 입자지름이 5㎛ 이하이고, 또한 최대 입자지름/평균 입자지름≤3.0이고, 박의 두께가 30㎛일 때의 압연 방향에 대한 0°, 45°, 90° 방향의 신장이 각각 25% 이상인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금박.
제 1 항에 있어서,
후방 산란 전자 회절에 의한 단위면적당 결정 방위 해석에 있어서, 결정의 방위의 차가 15° 이상인 입계를 대경각 입계, 결정의 방위의 차가 2° 이상 15° 미만인 입계를 소경각 입계로 하고, 상기 대경각 입계의 길이의 평균을 L1, 상기 소경각 입계의 길이의 평균을 L2로 했을 때, L1/L2＞2.0인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금박.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 알루미늄 합금박을 제조하는 방법으로서,
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 조성을 갖는 알루미늄 합금의 잉곳에 대하여 400∼480℃에서 6시간 이상 유지하는 균질화 처리를 행하고, 상기 균질화 처리 후에 압연 마무리 온도가 230℃ 이상 300℃ 미만으로 되는 열간 압연을 행하고, 그 후의 냉간 압연의 도중에서 300℃∼400℃의 중간 소둔을 행하여, 중간 소둔 후의 최종 냉간 압연율을 92% 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금박의 제조 방법.