JP2016098412A - アルミニウム合金板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
自動車パネル用のAl−Mg−Si系又はAl−Mg−Si−Cu系のアルミニウム合金板の製造方法であって、
鋳塊中心部の平均結晶粒径が150μm以下である鋳塊を用いて、均質化処理、熱間圧延、及び冷間圧延を施して製造する、
ことを特徴とする。
得られた熱間圧延板に対し、焼鈍を行なうことなく所定の板厚まで冷間圧延を施す、
こととしてもよい。
こととしてもよい。
本発明のアルミニウム合金板は、基本的にはAl−Mg−Si系合金又はAl−Mg−Si−Cu系合金からなるものであれば良く、その具体的な成分組成は特に制約されるものではないが、通常は、mass%でMg:0.20〜1.5%、Si:0.30〜2.0%を含有し、かつMn:0.03〜0.60%、Cr:0.01〜0.40%、Zr:0.01〜0.40%、Fe:0.03〜1.0%、Ti:0.005〜0.30%、Zn:0.03〜2.5%のうちから選ばれた1種又は2種以上を含有し、さらにCuが1.5%以下に規制され、残部がAl及び不可避的不純物よりなる成分組成とすることが好ましい。
Mgは本発明で対象としている系の合金で基本となる合金元素であって、Siと共同して強度向上に寄与する。Mg量が0.20%未満では塗装焼付時に析出硬化によって強度向上に寄与するG.P.ゾーンの生成量が少なくなるため、充分な強度向上が得られず、一方1.5%を越えれば、粗大なMg−Si系の金属間化合物が生成され、キューブ方位密度を高めるために不利となり、結果、プレス成形性、特に曲げ加工性が低下する。したがって、Mg量は0.20〜1.5%の範囲内とした。なお最終板のプレス成形性、特に曲げ加工性をより良好にするためには、Mg量は0.30〜0.90%の範囲内が好ましい。
Siは本発明の系の合金で基本となる合金元素であって、Mgと共同して強度向上に寄与する。またSiは、鋳造時に金属Siの晶出物(以下、Si粒子)として生成されるため、加工を加えた際に、そのSi粒子の周囲が加工によって変形されて、溶体化処理の際に再結晶核の生成サイトとなるため、Siを添加することは再結晶組織の微細化にも寄与する。Si量が0.30%未満では上記の効果が充分に得られず、一方2.0%を越えれば粗大なSi粒子又は粗大なMg−Si系の金属間化合物が生じてキューブ方位密度を高めるために不利となり、結果、プレス成形性、特に曲げ加工性の低下を招く。したがって、Si量は0.30〜2.0%の範囲内とした。なおプレス成形性と曲げ加工性とのより良好なバランスを得るためには、Si量は0.50〜1.3%の範囲内が好ましい。
これらの元素は、強度向上、結晶粒微細化、時効性(焼付硬化性)の向上及び/又は表面処理性の向上に有効であり、いずれか1種又は2種以上を添加する。これらのうちMn、Cr、Zrは強度向上と結晶粒の微細化及び組織の安定化に効果がある元素であるが、Mnの含有量が0.03%未満、Crの含有量が0.01%未満、又はZrの含有量が0.01%未満では、上記の効果が充分に得られない。一方、Mnの含有量が0.60%を越えるか、又はCr、Zrの含有量がそれぞれ0.40%を越えれば、上記の効果が飽和するばかりでなく、多数の金属間化合物が生成されて成形性、特にヘム曲げ性に悪影響を及ぼすおそれがある。したがってMnは0.03〜0.60%の範囲内、Cr、Zrはそれぞれ0.01〜0.40%の範囲内とした。またFeも強度向上と結晶粒微細化に有効な元素であるが、その含有量が0.03%未満では充分な効果が得られず、一方1.0%を越えれば、多数の金属間化合物が生成されて、プレス成形性、曲げ加工性が低下するおそれがある。したがってFe量は0.03〜1.0%の範囲内とした。なお、曲げ加工性の低下を最小限に抑えたい場合、Fe量は0.03〜0.50%の範囲が好ましい。またZnは時効性向上を通じて強度向上に寄与するとともに表面処理性の向上に有効な元素であるが、Znの添加量が0.03%未満では上記の効果が充分に得られず、一方2.5%を越えれば成形性が低下するため、Zn量は0.03〜2.5%の範囲内とした。
Tiの添加は、鋳塊組織の微細化を通じて最終板の肌荒れ防止、耐リジングマーク性向上に効果があることから、本発明でも鋳塊組織の微細化のためにTiを添加するが、その含有量が0.005%未満では充分な効果が得られず、一方0.30%を越えればTi添加の効果が飽和するばかりでなく、粗大な晶出物が生じるおそれがある。したがって、Ti量は0.005〜0.30%の範囲内とした。また、Tiは単独で添加しても良いが、Tiとともに微量のBを添加することによって、鋳塊組織の微細化と安定化の効果が一層顕著となる。そこで本発明の場合も、Tiとともに500ppm以下のBを添加することは許容される。
Cuは強度向上及び成形性向上のために添加されることがある元素であるが、その量が1.5%を越えると耐食性(耐粒界腐食性、耐糸錆性)が低下するため、Cuの含有量は1.5%以下に規制することとした。なお、より耐食性の改善を図りたい場合はCu量は1.0%以下が好ましく、さらに特に耐食性を重視する場合は、Cu量は0.05%以下に規制することが望ましい。
5≦D×T1/T2 ・・・(式1)
先ず前述のような成分組成の合金を常法に従って溶製する。鋳造方法については特に限定されるものではなく、鋳塊の結晶粒径が前述の規定を満足すればよい。そのための方法としては特に限定しないが、例えば以下のような超音波振動印加を用いたDC(Direct Chill)鋳造法が挙げられる。
以上のようにして得られた結晶粒径が微細な鋳塊に対して、常法に従って均質化処理を行なって冷却する。均質化処理は、鋳塊の添加元素の偏析を除去したり、鋳塊のセル・結晶粒の境界に存在する粗大な第2相粒子、晶出物などを母相に固溶させたりすることに効果があり、製品板の性能のばらつきの低減、さらには熱間圧延工程、溶体化工程と有機的に結び付けて所要の結晶方位を得るにも重要な工程である。均質化処理の温度が480℃未満では、上述の効果が不充分であるため、通常は480℃以上の温度で均質化処理を行なうことが好ましく、また共晶融解を避けるために、590℃以下での処理が好ましい。
熱間圧延は、通常の条件に従えばよく、例えば熱間圧延開始温度を580℃未満、250℃以上とし、熱間圧延終了温度を150℃以上として熱間圧延が可能な温度に制御すればよい。しかしながら、熱間圧延温度を高くしすぎると、熱間圧延中に再結晶がおき、粗大なバンド状組織が形成しやすくなる。そのため、特に耐リジングマーク性に優れる製品を得るためには、熱間圧延開始温度を400℃以下、250℃以上とし、熱間圧延終了温度を300℃以下、150℃以上とすることが好ましい。
熱間圧延に続いては、冷間圧延を施す。この冷間圧延の圧延率は特に限定しないが、5.0〜85%程度が好ましい。冷間圧延を施すにあたり、冷間圧延のパス間に中間焼鈍を施す、つまり熱間圧延に続いて一次冷間圧延を施し、その後中間焼鈍、二次冷間圧延を実施してもよいが、製造コストの面から、省略することが好ましい。中間焼鈍を施す場合の中間焼鈍条件は特に限定されるものではないが、対象とする合金種に応じて、好ましい条件で実施すればよい。例えば、バッチ式焼鈍の場合、材料到達温度を300℃以上、450℃以下とし、その材料到達温度での保持時間を0.5時間以上、5時間以下とすることが好ましく、連続式焼鈍の場合は350℃以上、580℃以下で5分以内とすることが好ましい。また、中間焼鈍を施す場合の一次冷間圧延と二次冷間圧延の圧延率は、特に限定しないが、5.0〜85%程度が好ましい。
冷間圧延の後に続いては、溶体化処理を行う。溶体化処理は、材料到達温度480℃以上590℃以下とし、保持時間は特に決まりはないが、生産性を考慮し5分以内とすることが好ましい。溶体化処理後の冷却については、100℃/分以上の冷却速度で150℃以下の温度域まで冷却することで、十分な成形性、焼付硬化性を得ることができる。
また、製造プロセス番号23は、上記の熱間圧延終了後、冷間圧延を板厚2.0mmまで施し、大気炉にて材料到達温度400℃×2時間の中間焼鈍を施した後、冷間圧延を板厚1.0mmまで実施した。
得られた鋳塊について、前述した方法で結晶粒径を測定した。いずれの条件でも測定した5点のうち、板幅中心位置の結晶粒径が最も大きかった。結晶粒径の最も大きかった値を表3に示す。
前述のようにして得られた各板材について、従来から行われている簡便な評価手法を用いて耐リジングマーク性の評価を行った。具体的には、圧延方向に対し90°をなす方向に沿って、板幅方向中心部を含む平行部50mmのJIS5号試験片を採取し、5%及び15%ストレッチを行い、表面に圧延方向に沿って生じた筋模様(筋状凹凸模様)をリジングマークとして、その発生の有無を目視で判定した。5%ストレッチは通常のプレス成形を想定したひずみ量であり、15%ストレッチは特に成形の厳しい成形を想定したひずみ量である。本実施例では、通常プレスを想定した5%ストレッチでの耐リジングマーク性評価に主眼を置き評価基準とし、15%ストレッチにおいてはより効果の得られたものとの判断とした。○印はリジングマークなし、×印はリジングマーク発生を示す。
本明細書では、成形性及び強度の判断基準として、自動車ボディシート材として要求される基準を元に、ASYSが90MPa以上、ASELが25%以上、BHYSが160MPa以上を特に好ましい範囲とする。
11 測定位置
20 鋳型
21 挿入位置
Claims (3)
- 自動車パネル用のAl−Mg−Si系又はAl−Mg−Si−Cu系のアルミニウム合金板の製造方法であって、
鋳塊中心部の平均結晶粒径が150μm以下である鋳塊を用いて、均質化処理、熱間圧延、及び冷間圧延を施して製造する、
ことを特徴とするアルミニウム合金板の製造方法。 - 前記熱間圧延の開始温度を400℃以下とするとともに、前記熱間圧延の終了温度を300℃以下とし、
得られた熱間圧延板に対し、焼鈍を行なうことなく所定の板厚まで冷間圧延を施す、
ことを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム合金板の製造方法。 - 前記アルミニウム合金板は、mass%でMg:0.20〜1.5%、Si:0.30〜2.0%を含有し、かつMn:0.03〜0.60%、Cr:0.01〜0.40%、Zr:0.01〜0.40%、Fe:0.03〜1.0%、Ti:0.005〜0.30%、Zn:0.03〜2.5%のうちから選ばれた1種又は2種以上を含有し、さらにCuが1.5%以下に規制され、残部がAl及び不可避的不純物よりなる、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のアルミニウム合金板の製造方法。
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