JP2002206175A - プレス成型性に優れたAl合金板およびその製造方法 - Google Patents
プレス成型性に優れたAl合金板およびその製造方法Info
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Abstract
製造方法を提供する。 【解決手段】 基材のAl合金板が、質量%で、Mg:
2〜6%、もしくは、Mg:0.1〜2.5%、Si:
0.1〜2.5%、さらに好ましくはCuを含有し、残
部Alおよび不可避不純物からなり、Mn、Pの1種ま
たは2種を含有する酸化物、水酸化物の一方もしくは両
方と、不可避的に含有されるフッ化物とからなる無機化
合物潤滑皮膜を、その片面あたりの皮膜量がMn、Pと
もに1〜200mg/m2 となるとなるように、片面ま
たは両面に有することを特徴とするプレス成型性に優れ
たAl合金板。また、基材のAl合金板を、リン酸、リ
ン酸塩の1種または2種および過マンガン酸塩と、さら
にフッ化物を含有する水溶液で処理した後、水洗、乾燥
することを特徴とするその製造方法。
Description
使用されるAl合金板とその製造方法に関する。さらに
詳しくは、自動車ボディーパネルに使用されるプレス成
型性に優れたJIS5000系及びJIS6000系に
属するプレス成型性に優れたAl合金板およびその製造
方法に関する。
性)を有しており、且つ軽量であることから、家庭電化
製品の外板用あるいは建材用等として幅広く利用されて
きた。また、最近では地球環境問題から車走行時のCO
2 排出量削減の為、自動車の軽量化の必要性が高まって
いる。この為、直近自動車製造会社は、鋼材に比較して
単位体積当たり半分以下の質量であるAl合金板の性質
に着目し、自動車用ボディーパネルへの適用を着実に増
加させてきている。
パネルに適用する際、現在主に用いられている鋼板もし
くは亜鉛系表面処理鋼板に比較してプレス成型性が劣る
問題がある。即ち、Al合金板は軟質でかつ伸びが小さ
い為、プレス金型との型カジリ、プレス割れ、肌荒れ等
のプレス成型性不良を生じやすい。
号公報に開示されるAl合金板表面に有機皮膜を施すこ
とにより、プレス成型性改善を行うことが試みられてい
るが、有機皮膜形成による溶接性低下の問題、及び有機
皮膜形成の為にロールコート塗装工程及び焼付工程を追
加適用する必要が生じる等、製造コストが高くなる問題
を生じていた。
術における問題点を解決し、プレス成型性に優れたAl
合金板およびその製造方法を提供することを課題とす
る。
板及び上層にめっき皮膜を形成したAl合金板表面にM
n,Pを含有する無機化合物潤滑皮膜層を形成させるこ
とでプレス成型性に優れたAl合金板が得られること見
いだした。本発明はかかる知見に基づいて完成されたも
ので、その要旨とするところは以下の通りである。
g:2〜6%を含有し、残部Alおよび不可避不純物か
らなり、Mn、Pの1種または2種を含有する酸化物、
水酸化物の一方もしくは両方と、不可避的に含有される
フッ化物とからなる無機化合物潤滑皮膜を、その片面あ
たりの皮膜量がMn、Pともに1〜200mg/m2 と
なるとなるように、片面または両面に有することを特徴
とするプレス成型性に優れたAl合金板。
g:0.1〜2.5%、Si:0.1〜2.5%を含有
し、残部Alおよび不可避不純物からなり、Mn、Pの
1種または2種を含有する酸化物、水酸化物の一方もし
くは両方と、不可避的に含有されるフッ化物とからなる
無機化合物潤滑皮膜を、その片面あたりの皮膜量がM
n、Pともに1〜200mg/m2 となるとなるよう
に、片面または両面に有することを特徴とするプレス成
型性に優れたAl合金板。
らに、Cu:0.01〜1.2%を含有することを特徴
とする前記(1)または(2)に記載のプレス成型性に
優れたAl合金板。
面の表面に前記無機化合物潤滑皮膜の下層として、結晶
サイズが1μm以下でかつ個々の結晶間隔が2μm以下
のZnもしくはZn系合金めっき層を、付着量0.1〜
10g/m2 で有することを特徴とする前記(1)乃至
(3)のいずれかに記載のプレス成型性に優れたAl合
金板。
酸、リン酸塩の1種または2種および過マンガン酸塩
と、不可避的に含有されるフッ化物とからなることを特
徴とする前記(1)乃至(4)のいずれかに記載のプレ
ス成型性に優れたAl合金板。 (6)前記(1)乃至(5)のいずれかに記載のプレス
成型性に優れたAl合金板の製造方法において、基材の
Al合金板を、リン酸、リン酸塩の1種または2種およ
び過マンガン酸塩と、さらにフッ化物を含有する水溶液
で処理した後、水洗、乾燥することを特徴とするプレス
成型性に優れたAl合金板の製造方法。
まず基材となるAl合金板の成分について説明する。前
記(1)に記載のAl合金板は、Mg:2〜6質量%を
含有し、残部Alおよび不可避不純物からなる。Mgは
Al中に固溶することで素材の強度を増しプレス成型性
を向上させる。添加量が2質量%未満では十分な効果が
得られず、逆に6質量%を超えるとAl合金の組織粒界
部にMgが偏析するため耐応力腐食割れ性を低下させる
等の問題を生じる。従って、Mg:2〜6質量%とす
る。
0.1〜2.5質量%、Si:0.1〜2.5質量%を
含有し、残部Alおよび不可避不純物からなる。Mgお
よびSiは、Al母材中にMg−Si系のクラスターあ
るいはGPゾーンを生成して、成形性あるいは塗装焼付
け後の強度を向上させる。Mg:0.1質量%未満、S
i:0.1質量%未満では十分な効果は得られず。M
g:2.5質量%、Si:2.5質量%を超える場合は
Mg2 Si相を形成し成形性を低下させる。従って、M
g:0.1〜2.5質量%、Si:0.1〜2.5質量
%とする。
金板は、前記(3)に記載のように、その基本成分に加
えて、Cu:0.01〜1.2質量%を含有することが
できる。Cuは、成形性とリン酸塩処理性を向上させ
る。Cu:0.01質量%未満では十分な効果が得られ
ず。Cu:1.2%を超えるとAl合金の組織粒界部に
Cuが偏析するので、塗装材の耐糸錆腐食性が低下す
る。従って、Cu:0.01〜1.2質量%とする。な
お、本発明のAl合金組成において、以上に記載したM
g,Si,Cu以外に、必要に応じて、Zn,Mn,C
r,Fe,V,Zr,Ti,Bの1種または2種以上を
含有しても良い。
含有する酸化物、水酸化物の一方もしくは両方と、不可
避的に含有されるフッ化物とからなる無機化合物潤滑皮
膜を、その片面あたりの皮膜量がMn、Pともに1〜2
00mg/m2 となるとなるように、片面または両面に
形成させる。Mn及びPを含有する酸化物、水酸化物の
一方もしくは両方と、不可避的に含有されるフッ化物と
からなる無機化合物潤滑皮膜を形成させることにより、
プレス成型時のプレス金型とAl板間の金属同士の直接
接触による疵付き現象や摺動性低下を抑制しプレス成型
性を改善する。
200mg/m2 とする。1mg/m2 未満ではその効
果が十分得られない。一方、200mg/m2 を超えて
も改善効果が飽和し、過度の皮膜はプレスにおける操業
性にかえって悪影響を与えるので、200mg/m2以
下の皮膜量とする。なお、皮膜形成過程でMnの一部が
金属として表面に析出する可能性あるが、その場合も本
発明範囲に含まれる。
一方もしくは両方と、不可避的に含有されるフッ化物と
からなる無機化合物潤滑皮膜を形成させる製造方法とし
て、過マンガン酸塩、リン酸もしくはリン酸塩、フッ化
物を含有する水溶液を、浸漬、スプレー塗布、ロール塗
布等の方法でAl合金板表面に処理した後、水洗、乾燥
する。
フッ化物イオンがAl合金板表面を溶解し生成したAl
イオンが、処理浴中のMnO4+イオン及びリン酸イオン
と反応することにより、Mn及びPを含有する酸化物、
水酸化物に取り込まれるため、Mn、P以外に金属イオ
ンとしてAlイオンが無機化合物潤滑皮膜中に存在する
ことがあるが、この場合も本発明の範囲に含まれる。
ン酸カリウム、過マンガン酸ナトリウム等を用いること
ができる。リン酸もしくはリン酸塩として、リン酸、リ
ン酸水素二カリウム、リン酸ニカリウム、リン酸水素ニ
ナトリウム、リン酸ニナトリウム等を用いることができ
る。フッ化物として、フッ化水素酸(フッ酸)、フッ化
アンモニウム、酸性フッ化アンモニウム、フッ化水素ナ
トリウム、フッ化ナトリウム、ケイフッ化水素、ケイフ
ッ化アンモニウム、ケイフッ化ナトリウム等を用いるこ
とができる。更には、処理浴のAl板表面へのエッチン
グ性を高める為、硫酸、硝酸を添加しても良い。
布、ロール塗布等の方法でAl合金板表面に処理した後
水洗、乾燥させることで表面に皮膜を形成させる。処理
条件は特に規定するものではないが、処理浴温度が40
〜80℃、浸漬時間 1〜60秒で行うのが良い。ま
た、前処理としてアルカリ脱脂浴に浸漬又はスプレー処
理することによりAl板表面の汚れや酸化膜を除去して
も良い。更にはアルカリ脱脂後、硫酸もしくは硝酸を用
いて表面を酸洗しても良い。
処理ラインの焼鈍炉設備の後に本無機化合物潤滑皮膜処
理設備を設置し、Al合金板コイルを通板しながら連続
的に処理しても良い。また、Al合金板を一端、切り板
に切断した後、非連続的(バッチ処理方式)にて本無機
化合物潤滑皮膜処理をしても良い。
μm以下でかつ個々の結晶間隔が2μm以下のZnもし
くはZn系合金めっき層を、付着量0.1〜10g/m
2で形成させ、その上層に本発明の無機化合物潤滑皮膜
を形成させる。ZnもしくはZn系合金の電気めっき層
形成させることで、リン酸亜鉛処理性及び塗装後の耐食
性を向上させ、又、本発明の無機化合物潤滑皮膜をAl
板表面に容易に形成させやすくすることができる。
前処理する際に適用されるリン酸塩処理工程において、
個々のめっき結晶がリン酸塩皮膜の結晶核となる為、め
っき結晶サイズが1μmを超えるか又は個々の結晶間隔
が2μmを超える場合はリン酸塩結晶がAl板表面に疎
に形成されることとなり、リン酸塩処理性が低下する。
従って、結晶サイズが1μm以下でかつ個々の結晶間隔
が2μm以下とする。ここで結晶間隔とは隣りあうめっ
き結晶の外縁と外縁の間の距離を意味する。又、めっき
付着量が0.1g/m2 未満の場合は、めっき結晶中の
Zn溶解によるリン酸塩皮膜形成能が不十分であり均一
微細で緻密なリン酸塩結晶皮膜が得らない。又、塗装後
の耐食性改善効果も得られない。逆に、10g/m2 を
超える場合は改善効果が飽和するばかりでなく製造コス
ト高となり経済的でない。従ってめっき付着量は付着量
0.1〜10g/m2 で形成させる。
金とする。ここで、Zn系合金とは特に限定されるもの
ではないがZnとFe,Ni,Coの1種又は2種以上
の合金からなるものが良い。Znはリン酸塩処理の工程
で処理浴中のリン酸と反応しAl板表面上にリン酸塩結
晶を析出させる作用を有する。Fe、Ni、Coはそれ
ぞれZnと合金させることにより、めっき層の硬度を増
しプレス成形時の摺動性改善効果が得られる。 めっき
皮膜の形成方法としては、例えばAl合金板をpH9〜
12のアルカリ脱脂浴中に浸漬処理、水洗した後、フッ
素イオン濃度が1〜20g/l、pH3〜5の酸性亜鉛
系めっき浴に浸漬し、ZnもしくはZn系合金めっき層
を置換もしくは電気めっきを行う方法が適用できる。
らに具体的に説明する。表1に示す各種組成のAl合金
を熱間圧延、冷間圧延にて1mmとした後、溶体化熱処
理を行った。その後、Al合金板をアルカリ脱脂処理と
して日本パーカーライジング製FC315 20g/l
の処理浴に70℃、10秒間の浸漬処理を施し水洗し
た。その後、一部材料については硫酸亜鉛とフッ化アン
モニウムを含有するめっき浴でめっき結晶サイズが1μ
m以下、結晶間隔が2μm以下のめっき皮膜を形成さ
せ、表1に示す各種組成の無機化合物潤滑皮膜処理を温
度60℃、浸漬時間30秒にて実施し水洗乾燥し自動車
ボディーパネル用Al合金板を作製した。無機潤滑皮膜
量は蛍光X線分析にてMn、P付着量として測定した。
表1にAl合金板の組成とめっき付着量、無機化合物皮
膜処理液組成、皮膜量測定結果の一覧を示す。
として出光興産製鋼板用防錆油Z3を塗布後、円筒深絞
り試験(TZP試験)を実施し限界深絞り比(LDR)
を測定した。限界絞り比LDRが2.0以上を合格とし
た。
示される組成範囲のAl合金板表面に直接無機化合物潤
滑皮膜を形成させたもので何れも良好なプレス成型性を
示す。又、本発明例であるNo.7,No.8は本発明
に示されるAl合金表面にめっき皮膜を一端形成させた
後、無機化合物潤滑皮膜を形成させたもので何れも良好
なプレス成型性を示す。これに対し、比較例であるN
o.9は、無機潤滑処理浴中にフッ化物が含まれていな
かった為、皮膜量が不足しプレス成型性が不良である。
比較例No.10は無機化合物潤滑皮膜を形成しなかっ
た場合でプレス成型性が不良である。
のプレス成型性に優れるAl合金板及びその製造方法を
提供することができ、本発明は自動車部材へのAl合金
板適用を拡大し自動車軽量化に大きく貢献でき、その産
業上の価値は極めて高い。
Claims (6)
- 【請求項1】 基材のAl合金板が、質量%で、 Mg:2〜6%を含有し、残部Alおよび不可避不純物
からなり、Mn、Pの1種または2種を含有する酸化
物、水酸化物の一方もしくは両方と、不可避的に含有さ
れるフッ化物とからなる無機化合物潤滑皮膜を、その片
面あたりの皮膜量がMn、Pともに1〜200mg/m
2 となるとなるように、片面または両面に有することを
特徴とするプレス成型性に優れたAl合金板。 - 【請求項2】 基材のAl合金板が、質量%で、 Mg:0.1〜2.5%、 Si:0.1〜2.5%を含有し、残部Alおよび不可
避不純物からなり、Mn、Pの1種または2種を含有す
る酸化物、水酸化物の一方もしくは両方と、不可避的に
含有されるフッ化物とからなる無機化合物潤滑皮膜を、
その片面あたりの皮膜量がMn、Pともに1〜200m
g/m2 となるとなるように、片面または両面に有する
ことを特徴とするプレス成型性に優れたAl合金板。 - 【請求項3】 基材のAl合金板が、質量%で、さら
に、 Cu:0.01〜1.2%を含有することを特徴とする
請求項1または2に記載のプレス成型性に優れたAl合
金板。 - 【請求項4】 基材のAl合金板が、片面または両面の
表面に前記無機化合物潤滑皮膜の下層として、結晶サイ
ズが1μm以下でかつ個々の結晶間隔が2μm以下のZ
nもしくはZn系合金めっき層を、付着量0.1〜10
g/m2 で有することを特徴とする請求項1乃至3のい
ずれか1項に記載のプレス成型性に優れたAl合金板。 - 【請求項5】 前記無機化合物潤滑被膜が、リン酸、リ
ン酸塩の1種または2種および過マンガン酸塩と、不可
避的に含有されるフッ化物とからなることを特徴とする
請求項1乃至4のいずれか1項に記載のプレス成型性に
優れたAl合金板。 - 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の
プレス成型性に優れたAl合金板の製造方法において、 基材のAl合金板を、リン酸、リン酸塩の1種または2
種および過マンガン酸塩と、さらにフッ化物を含有する
水溶液で処理した後、水洗、乾燥することを特徴とする
プレス成型性に優れたAl合金板の製造方法。
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JP2001142169A JP4638619B2 (ja) | 2000-10-30 | 2001-05-11 | プレス成型性に優れたAl合金板およびその製造方法 |
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-
2001
- 2001-05-11 JP JP2001142169A patent/JP4638619B2/ja not_active Expired - Fee Related
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