JP2000087198A - 熱伝導性および強度に優れたAl−Mg−Si系合金板の製造方法 - Google Patents
熱伝導性および強度に優れたAl−Mg−Si系合金板の製造方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
- C22F1/05—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys of the Al-Si-Mg type, i.e. containing silicon and magnesium in approximately equal proportions
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 優れた熱伝導性と強度とを兼ね備えたアルミ
ニウム合金を少ない工程で製造する。 【解決手段】 Si:0.2〜0.8wt%、Mg:0.
3〜0.9wt%、Fe:0.35wt%以下およびCu:
0.20wt%以下を含有し、残部Alおよび不可避不純
物からなるAl−Mg−Si系合金鋳塊を均質化処理
し、熱間粗圧延および熱間仕上げ圧延した後に冷間圧延
する合金板の製造方法であって、前記熱間粗圧延の任意
のパスにおいて、パス前の材料温度を350〜440℃
とするとともに、上がり板厚を10mm以下とし、前記冷
間圧延の圧下率を30%以上とする。
ニウム合金を少ない工程で製造する。 【解決手段】 Si:0.2〜0.8wt%、Mg:0.
3〜0.9wt%、Fe:0.35wt%以下およびCu:
0.20wt%以下を含有し、残部Alおよび不可避不純
物からなるAl−Mg−Si系合金鋳塊を均質化処理
し、熱間粗圧延および熱間仕上げ圧延した後に冷間圧延
する合金板の製造方法であって、前記熱間粗圧延の任意
のパスにおいて、パス前の材料温度を350〜440℃
とするとともに、上がり板厚を10mm以下とし、前記冷
間圧延の圧下率を30%以上とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、熱伝導性および
強度に優れたAl−Mg−Si系合金板の製造方法に関
する。
強度に優れたAl−Mg−Si系合金板の製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】熱交換器用部品、金属ベースプリント基
板、切削加工材など、強度が要求されるアルミニウム材
として、一般にJIS 5052合金が用いられてい
る。しかし、JIS 5052合金は、純アルミニウム
に比べると熱伝導性が30%以上低いという欠点があ
る。一方、熱伝導性の良い純アルミニウムは著しく強度
が低い上に、切削性に劣り切削加工後のバリ取りが不可
欠であり、仕上がり表面の外観も悪いという欠点があ
る。
板、切削加工材など、強度が要求されるアルミニウム材
として、一般にJIS 5052合金が用いられてい
る。しかし、JIS 5052合金は、純アルミニウム
に比べると熱伝導性が30%以上低いという欠点があ
る。一方、熱伝導性の良い純アルミニウムは著しく強度
が低い上に、切削性に劣り切削加工後のバリ取りが不可
欠であり、仕上がり表面の外観も悪いという欠点があ
る。
【0003】また、高強度のアルミニウム材料としてA
l−Mg−Si合金も用いられており、Mg 2Siを微
細かつ均一に析出させて強度向上を図っている。Mg 2
Siの微細析出物は熱処理により得られ、通常冷間圧延
後に焼入れ、焼もどし処理を施すことにより強度向上と
じん性回復を図っている。一般的な圧延工程における加
熱では、MgおよびSiが単独で析出して微細かつ均一
なMg 2 Siが得られず強度向上を果たすことができ
ないからである。
l−Mg−Si合金も用いられており、Mg 2Siを微
細かつ均一に析出させて強度向上を図っている。Mg 2
Siの微細析出物は熱処理により得られ、通常冷間圧延
後に焼入れ、焼もどし処理を施すことにより強度向上と
じん性回復を図っている。一般的な圧延工程における加
熱では、MgおよびSiが単独で析出して微細かつ均一
なMg 2 Siが得られず強度向上を果たすことができ
ないからである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、現状では
冷間圧延後に別途熱処理を行うことで工程が増し、コス
トアップになっている。また、Al−Mg−Si系合金
のような熱処理型合金で0.1mmレベルの薄板を製造す
る場合、板厚1mm以下で連続焼鈍炉で溶体化処理するの
が一般的であるため、冷間加工度を高くできないために
高強度を得にくいという問題点もあった。
冷間圧延後に別途熱処理を行うことで工程が増し、コス
トアップになっている。また、Al−Mg−Si系合金
のような熱処理型合金で0.1mmレベルの薄板を製造す
る場合、板厚1mm以下で連続焼鈍炉で溶体化処理するの
が一般的であるため、冷間加工度を高くできないために
高強度を得にくいという問題点もあった。
【0005】なお、特開平6−272001において熱
間圧延条件を規定したAl−Mg−Si系合金板材の製
造方法が開示されているが、この技術は、冷間圧延後の
溶体化処理を短時間で行うために熱間圧延における粗大
析出を抑制するものであって、圧延工程中にMg 2Si
の微細析出を促すものではない。
間圧延条件を規定したAl−Mg−Si系合金板材の製
造方法が開示されているが、この技術は、冷間圧延後の
溶体化処理を短時間で行うために熱間圧延における粗大
析出を抑制するものであって、圧延工程中にMg 2Si
の微細析出を促すものではない。
【0006】この発明は、上述した技術背景に鑑み、優
れた熱伝導性と強度とを兼ね備えたアルミニウム合金を
少ない工程で製造する方法を目的とする。
れた熱伝導性と強度とを兼ね備えたアルミニウム合金を
少ない工程で製造する方法を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明のAl−Mg−
Si系合金板の製造方法は、前記目的を達成するため
に、Si:0.2〜0.8wt%、Mg:0.3〜0.9
wt%、Fe:0.35wt%以下およびCu:0.20wt
%以下を含有し、残部Alおよび不可避不純物からなる
Al−Mg−Si系合金鋳塊を均質化処理し、熱間粗圧
延および熱間仕上げ圧延した後に冷間圧延する合金板の
製造方法であって、前記熱間粗圧延の任意のパス工程に
おいて、パス前の材料温度を350〜440℃とすると
ともに、上がり板厚を10mm以下とし、前記冷間圧延の
圧下率を30%以上とすることを特徴とする。
Si系合金板の製造方法は、前記目的を達成するため
に、Si:0.2〜0.8wt%、Mg:0.3〜0.9
wt%、Fe:0.35wt%以下およびCu:0.20wt
%以下を含有し、残部Alおよび不可避不純物からなる
Al−Mg−Si系合金鋳塊を均質化処理し、熱間粗圧
延および熱間仕上げ圧延した後に冷間圧延する合金板の
製造方法であって、前記熱間粗圧延の任意のパス工程に
おいて、パス前の材料温度を350〜440℃とすると
ともに、上がり板厚を10mm以下とし、前記冷間圧延の
圧下率を30%以上とすることを特徴とする。
【0008】また、前記冷間圧延後、180℃以下で最
終焼鈍を行うことが好ましい。
終焼鈍を行うことが好ましい。
【0009】この発明の方法において、対象とするAl
−Mg−Si合金組成について、各元素の添加意義およ
び含有量の限定理由は次のとおりである。
−Mg−Si合金組成について、各元素の添加意義およ
び含有量の限定理由は次のとおりである。
【0010】MgおよびSiは強度の発現に必要な元素
である。Mg含有量が0.3wt%未満、あるいはSi含
有量が0.2wt%未満では十分な強度を得ることができ
ない。一方、Mg含有量が0.9wt%、Si含有量が
0.8wt%を超えると、熱間圧延での圧延負荷が高くな
って生産性が低下するとともに、耳割れが大きくなって
途中工程でトリミングが必要となる。Mg含有量の好ま
しい下限値は0.35wt%、上限値は0.55wt%であ
る。また、Si含有量の好ましい下限値は0.32wt
%、上限値は0.60wt%である。
である。Mg含有量が0.3wt%未満、あるいはSi含
有量が0.2wt%未満では十分な強度を得ることができ
ない。一方、Mg含有量が0.9wt%、Si含有量が
0.8wt%を超えると、熱間圧延での圧延負荷が高くな
って生産性が低下するとともに、耳割れが大きくなって
途中工程でトリミングが必要となる。Mg含有量の好ま
しい下限値は0.35wt%、上限値は0.55wt%であ
る。また、Si含有量の好ましい下限値は0.32wt
%、上限値は0.60wt%である。
【0011】FeおよびCuは、多量に含有すると耐食
性が低下して合金板としての実用性に欠けるため、含有
量をFe:0.35wt%以下、Cu:0.20wt%以下
に規制する必要がある。好ましいFe含有量は0.25
wt%以下、好ましいCu含有量は0.10wt%以下であ
る。
性が低下して合金板としての実用性に欠けるため、含有
量をFe:0.35wt%以下、Cu:0.20wt%以下
に規制する必要がある。好ましいFe含有量は0.25
wt%以下、好ましいCu含有量は0.10wt%以下であ
る。
【0012】また、前記範囲の合金組成により、純アル
ミニウムと同等の優れた熱伝導性を有する。
ミニウムと同等の優れた熱伝導性を有する。
【0013】この発明の方法では、均質化処理後に所定
の条件で圧延することによりMg 2Siを微細かつ均一
に析出させ、溶体化処理および焼入れしたと同等の効果
を得らている。
の条件で圧延することによりMg 2Siを微細かつ均一
に析出させ、溶体化処理および焼入れしたと同等の効果
を得らている。
【0014】均質化処理条件は特に限定されず、常法に
従って500℃以上で2時間以上行うことが好ましい。
従って500℃以上で2時間以上行うことが好ましい。
【0015】熱間粗圧延では、任意のパス工程において
所定の温度条件で圧延する間の温度降下により焼入れと
同等の効果を得る。従って、パス前の材料温度は,溶体
化処理に準じてMgおよびSiが固溶された状態を保持
しうる温度が必要であり、350〜440℃とする。3
50℃未満ではこの時点でMg 2 Siが粗大析出物と
なり、その後の焼入れ効果が得られない。また、温度が
低いためにその後のパスの圧延性が著しく悪くなるとと
もに、パス上がり温度が低くなり過ぎて表面品質が低下
する。一方、440℃を超えるとパス上がりで材料温度
が十分低下せず焼入れの効果が不足する。パス前温度の
好ましい下限値は380℃であり、好ましい上限値は4
20℃である。また、焼入れ効果を得るために、パス間
の冷却速度は50℃/min 以上が好ましく、パス上がり
温度は250〜340℃が好ましい。なお、パス上がり
温度を上記温度範囲内とするためには、熱間粗圧延上が
りで、直ちに高圧シャワー水冷等の強制冷却を行っても
良い。また、パス圧延速度は、50m/min 以上が好ま
しい。さらに、このパス間に焼入れと同等の冷却効果を
得るために、上がり板厚が10mm以下となるようにする
必要がある。10mmを超えると水冷工程を加えても上述
した焼入れに十分な温度にまで冷却することが困難なた
めである。好ましい板厚は8mm以下である。
所定の温度条件で圧延する間の温度降下により焼入れと
同等の効果を得る。従って、パス前の材料温度は,溶体
化処理に準じてMgおよびSiが固溶された状態を保持
しうる温度が必要であり、350〜440℃とする。3
50℃未満ではこの時点でMg 2 Siが粗大析出物と
なり、その後の焼入れ効果が得られない。また、温度が
低いためにその後のパスの圧延性が著しく悪くなるとと
もに、パス上がり温度が低くなり過ぎて表面品質が低下
する。一方、440℃を超えるとパス上がりで材料温度
が十分低下せず焼入れの効果が不足する。パス前温度の
好ましい下限値は380℃であり、好ましい上限値は4
20℃である。また、焼入れ効果を得るために、パス間
の冷却速度は50℃/min 以上が好ましく、パス上がり
温度は250〜340℃が好ましい。なお、パス上がり
温度を上記温度範囲内とするためには、熱間粗圧延上が
りで、直ちに高圧シャワー水冷等の強制冷却を行っても
良い。また、パス圧延速度は、50m/min 以上が好ま
しい。さらに、このパス間に焼入れと同等の冷却効果を
得るために、上がり板厚が10mm以下となるようにする
必要がある。10mmを超えると水冷工程を加えても上述
した焼入れに十分な温度にまで冷却することが困難なた
めである。好ましい板厚は8mm以下である。
【0016】なお、熱間粗圧延は通常10パス以上を行
うが、焼入れ効果を得るための上記条件でのパスはどの
段階で行っても良い。しかし、パス上がり板厚が10mm
以下とすることを要件としているため、最終パスに行う
ことが多くなる。次いで、最終パスの前のパスが多くな
る。但し、最終パス以外で行う場合、その後のパスの圧
延条件は、材料温度250〜340℃で行う必要があ
る。250℃未満では圧延の負荷が大きくなって圧延が
しにくくなるとともに、温度が低くなるとAlと水分が
反応して表面が腐食する等変質するためである。
うが、焼入れ効果を得るための上記条件でのパスはどの
段階で行っても良い。しかし、パス上がり板厚が10mm
以下とすることを要件としているため、最終パスに行う
ことが多くなる。次いで、最終パスの前のパスが多くな
る。但し、最終パス以外で行う場合、その後のパスの圧
延条件は、材料温度250〜340℃で行う必要があ
る。250℃未満では圧延の負荷が大きくなって圧延が
しにくくなるとともに、温度が低くなるとAlと水分が
反応して表面が腐食する等変質するためである。
【0017】熱間粗圧延後に行う熱間仕上げ圧延は、前
段の粗圧延により溶体化−焼入れ処理がなされているた
め、仕上がり温度や圧延速度などの条件は特に限定され
ない。常法に従い最終製品の板厚に応じて圧延を行う。
段の粗圧延により溶体化−焼入れ処理がなされているた
め、仕上がり温度や圧延速度などの条件は特に限定され
ない。常法に従い最終製品の板厚に応じて圧延を行う。
【0018】冷間圧延では、加工硬化により所定の強度
を得るために圧下率30%以上とする必要がある。圧下
率を30%以上とすることにより、JIS 5052合
金に匹敵する200N/mm2 以上の強度を得ることが
できる。好ましい圧下率は50%以上である。
を得るために圧下率30%以上とする必要がある。圧下
率を30%以上とすることにより、JIS 5052合
金に匹敵する200N/mm2 以上の強度を得ることが
できる。好ましい圧下率は50%以上である。
【0019】さらに、要すれば冷間圧延した合金板を1
80℃以下で最終焼鈍する。低温での熱処理を行うこと
により、時効硬化させてさらに強度を向上させるととも
に、伸びも向上させることができる。また機械的諸性質
を安定させる効果もある。特に好ましい焼鈍温度は13
0〜150℃である。
80℃以下で最終焼鈍する。低温での熱処理を行うこと
により、時効硬化させてさらに強度を向上させるととも
に、伸びも向上させることができる。また機械的諸性質
を安定させる効果もある。特に好ましい焼鈍温度は13
0〜150℃である。
【0020】この発明のAl−Mg−Si系合金板の製
造方法によれば、所定の条件で熱間粗圧延を行うことに
より、溶体化処理および焼入れしたと同等の効果が得ら
れ、かつ高い圧下率での冷間加工によってさらに高い強
度が得られる。また、もとよりAl−Mg−Si系合金
は熱伝導性は良く、本発明により高い熱電導性と強度と
を兼ね備えた合金板を製造することができる。
造方法によれば、所定の条件で熱間粗圧延を行うことに
より、溶体化処理および焼入れしたと同等の効果が得ら
れ、かつ高い圧下率での冷間加工によってさらに高い強
度が得られる。また、もとよりAl−Mg−Si系合金
は熱伝導性は良く、本発明により高い熱電導性と強度と
を兼ね備えた合金板を製造することができる。
【0021】
【実施例】次に、この発明の具体的実施例について詳述
する。
する。
【0022】後掲の表1に示す各組成の合金連鋳スラブ
について、面削後580℃×10時間の均質化処理し、
熱間粗圧延および熱間仕上げ圧延した後冷間圧延して合
金板を製作した。熱間粗圧延は、最終パスの圧延条件を
規定するものとし、最終パス前、即ち最終パス開始時の
材料温度を表1に示す温度に設定し、圧延速度80m/
min で行い、熱間粗圧延の最終パス上がりの板厚を表1
に示す厚さとした。そして、熱間粗圧延を行った材料
は、さらに熱間仕上げ圧延を行ってコイルに巻き取っ
た。次に、巻き取った材料を表1に示す圧下率で冷間圧
延した。冷間圧延後、実施例2,4,11および比較例
7,9についてはさらに表1に示す条件で最終焼鈍を行
った。また、比較例1,2,3では、通常の処理によ
り、それぞれA1100P−H24材、A5052P−
H38材,A5052P−H34材を製造した。
について、面削後580℃×10時間の均質化処理し、
熱間粗圧延および熱間仕上げ圧延した後冷間圧延して合
金板を製作した。熱間粗圧延は、最終パスの圧延条件を
規定するものとし、最終パス前、即ち最終パス開始時の
材料温度を表1に示す温度に設定し、圧延速度80m/
min で行い、熱間粗圧延の最終パス上がりの板厚を表1
に示す厚さとした。そして、熱間粗圧延を行った材料
は、さらに熱間仕上げ圧延を行ってコイルに巻き取っ
た。次に、巻き取った材料を表1に示す圧下率で冷間圧
延した。冷間圧延後、実施例2,4,11および比較例
7,9についてはさらに表1に示す条件で最終焼鈍を行
った。また、比較例1,2,3では、通常の処理によ
り、それぞれA1100P−H24材、A5052P−
H38材,A5052P−H34材を製造した。
【0023】得られた各合金板について、引張強さ、熱
伝導度を測定するとともに切削性について評価した。引
張強さはJIS5号試験片により常法により測定し、熱
伝導度は25℃でレーザーフラッシュ法により測定し
た。また、切削性は次に示す基準で相対的に評価した。
但し、実施例10,11については、最終板厚が0.1
mmであり、このような薄板あるいは箔では通常切削加工
せずに使用するため、あえて切削性を評価しなかった。
伝導度を測定するとともに切削性について評価した。引
張強さはJIS5号試験片により常法により測定し、熱
伝導度は25℃でレーザーフラッシュ法により測定し
た。また、切削性は次に示す基準で相対的に評価した。
但し、実施例10,11については、最終板厚が0.1
mmであり、このような薄板あるいは箔では通常切削加工
せずに使用するため、あえて切削性を評価しなかった。
【0024】 ○:優れている(バリ発生なし) △:良好(若干バリ発生あり) ×:劣る(バリ発生大)
【表1】
【0025】表1の結果より、この発明の条件で熱間粗
圧延および冷間圧延することにより、純アルミニウムに
匹敵する高い熱伝導性と、JIS5052合金に匹敵す
る高い強度とを兼ね備えたアルミニウム合金板を得られ
ることを確認できた。また、切削性も良好であった。さ
らに最終焼鈍を加えることにより強度を向上させること
ができた。
圧延および冷間圧延することにより、純アルミニウムに
匹敵する高い熱伝導性と、JIS5052合金に匹敵す
る高い強度とを兼ね備えたアルミニウム合金板を得られ
ることを確認できた。また、切削性も良好であった。さ
らに最終焼鈍を加えることにより強度を向上させること
ができた。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の方法が
対象とするAl−Mg−Si系合金は、その組成を、S
i:0.2〜0.8wt%、Mg:0.3〜0.9wt%、
Fe:0.35wt%以下およびCu:0.20wt%以下
を含有し、残部Alおよび不可避不純物からなるため、
熱伝導性に優れている。そして、このAl−Mg−Si
系合金鋳塊を均質化処理し、熱間粗圧延および熱間仕上
げ圧延した後に冷間圧延する合金板の製造方法であっ
て、前記熱間粗圧延の任意のパス工程において、パス前
の材料温度を350〜440℃とするとともに、上がり
板厚を10mm以下とし、前記冷間圧延の圧下率を30%
以上とするから、熱間粗圧延の間に溶体化処理−焼入れ
したと同等の効果が得られ、かつ高い圧下率での冷間加
工によって高い強度が得られる。従って、圧延以外の別
工程で熱処理することなしに、高い熱伝導性と強度とを
兼ね備えた合金板を製造することができ、大幅なコスト
ダウンを達成できる。また、この発明の方法により製造
されたAl−Mg−Si系合金板は、切削性が良好であ
るから、この合金板を切削加工した場合にバリ取り等の
後加工が不要となり、この点でもコストダウンを図るこ
とができる。
対象とするAl−Mg−Si系合金は、その組成を、S
i:0.2〜0.8wt%、Mg:0.3〜0.9wt%、
Fe:0.35wt%以下およびCu:0.20wt%以下
を含有し、残部Alおよび不可避不純物からなるため、
熱伝導性に優れている。そして、このAl−Mg−Si
系合金鋳塊を均質化処理し、熱間粗圧延および熱間仕上
げ圧延した後に冷間圧延する合金板の製造方法であっ
て、前記熱間粗圧延の任意のパス工程において、パス前
の材料温度を350〜440℃とするとともに、上がり
板厚を10mm以下とし、前記冷間圧延の圧下率を30%
以上とするから、熱間粗圧延の間に溶体化処理−焼入れ
したと同等の効果が得られ、かつ高い圧下率での冷間加
工によって高い強度が得られる。従って、圧延以外の別
工程で熱処理することなしに、高い熱伝導性と強度とを
兼ね備えた合金板を製造することができ、大幅なコスト
ダウンを達成できる。また、この発明の方法により製造
されたAl−Mg−Si系合金板は、切削性が良好であ
るから、この合金板を切削加工した場合にバリ取り等の
後加工が不要となり、この点でもコストダウンを図るこ
とができる。
【0027】また、この発明のAl−Mg−Si系合金
板の製造方法において、冷間加工後に180℃以下で最
終焼鈍することにより、さらに合金板の強度を向上させ
るとともに、伸びも向上させ、かつ機械的諸性質を安定
させることができる。
板の製造方法において、冷間加工後に180℃以下で最
終焼鈍することにより、さらに合金板の強度を向上させ
るとともに、伸びも向上させ、かつ機械的諸性質を安定
させることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22F 1/00 630 C22F 1/00 630J 650 650F 651 651A 683 683 685 685Z 686 686A 694 694B 694A (72)発明者 田口 教平 堺市海山町6丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内 (72)発明者 佃 市三 堺市海山町6丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内 (72)発明者 木村 数男 堺市海山町6丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内
Claims (2)
- 【請求項1】 Si:0.2〜0.8wt%、Mg:0.
3〜0.9wt%、Fe:0.35wt%以下およびCu:
0.20wt%以下を含有し、残部Alおよび不可避不純
物からなるAl−Mg−Si系合金鋳塊を均質化処理
し、熱間粗圧延および熱間仕上げ圧延した後に冷間圧延
する合金板の製造方法であって、 前記熱間粗圧延の任意のパス工程において、パス前の材
料温度を350〜440℃とするとともに、上がり板厚
を10mm以下とし、前記冷間圧延の圧下率を30%以上
とすることを特徴とする熱伝導性および強度に優れたA
l−Mg−Si系合金板の製造方法。 - 【請求項2】 前記冷間圧延後、180℃以下で最終焼
鈍を行う請求項1に記載の熱伝導性および強度に優れた
Al−Mg−Si系合金板の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26120398A JP3495263B2 (ja) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | 熱伝導性および強度に優れたAl−Mg−Si系合金板の製造方法 |
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