JP4040787B2

JP4040787B2 - 陽極酸化処理後の色調が灰色で安定なアルミニウム合金圧延板およびその製造方法

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Publication number: JP4040787B2
Application number: JP07403299A
Authority: JP
Inventors: 宗太郎関田; 俊樹村松
Original assignee: Furukawa Sky Aluminum Corp
Current assignee: Furukawa Sky Aluminum Corp
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2019-03-18
Also published as: JP2000273563A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は陽極酸化処理を施して使用される用途のアルミニウム合金圧延板、特に建築内装材などの建材、あるいは器物、容器、各種電気機器・計測器の筐体、電気機械装置のパネル、装飾品などに使用される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。
【０００２】
【従来の技術】
一般に建材などに使用されるアルミニウム合金圧延板は、耐食性の観点から陽極酸化処理を施すのが通常である。またこのような用途では、美観のために陽極酸化処理後の色調として灰色系の色調が求められることが多い。そしてこのような要望を満たすため、通常の陽極酸化処理のままで灰色系の色調が得られるアルミニウム合金圧延板の製造方法として、既に特許第２５４４２３３号に示される「陽極酸化処理後の色調が青灰色のアルミニウム合金およびその製造方法」の発明が提案され、また特開平９−７１８３１号に示される「陽極酸化処理後の色調が黄みと赤みの少ないグレー色のアルミニウム合金板およびその製造方法」の発明が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで建材の用途のうちでも、カーテンウォールやそのほかの外装材などにおいては、高い耐食性が求められるため、一般に２０μｍ程度と比較的厚く陽極酸化皮膜を形成することが行なわれているが、内装材などに使用する場合、外装材ほどには耐食性が要求されないため、外装材の場合の１／２程度、すなわち１０μｍ程度の陽極酸化皮膜厚みで充分とされている。しかるに、厚み２０μｍ程度の比較的厚い陽極酸化皮膜を形成する場合は、前記各提案の方法で得られたアルミニウム合金圧延板でも、通常の陽極酸化処理を適用することにより安定して灰色の色調の陽極酸化皮膜を得ることが可能であるが、前記各提案の方法により得られたアルミニウム合金圧延板に対して、通常の陽極酸化処理により厚み１０μｍ程度の薄い陽極酸化皮膜を生成させた場合、灰色の色調を得ることは困難であり、せいぜい淡い灰色（淡灰色）を呈するに過ぎない。このように耐食性の観点からは陽極酸化皮膜厚が１０μｍ程度で足りる内装材の場合も、安定した灰色の色調を得るにやむを得ず２０μｍ程度の厚い陽極酸化皮膜を生成させていたのが実情である。
【０００４】
また内装材の用途では、外装材などと比較して精細でかつより立体的なデザインが要求されることが多く、例えば陽極酸化処理の前工程として９０°曲げ以上の１００〜１８０°の苛酷な曲げ加工が必要とされることが多い。このように苛酷な曲げ加工が要求される用途に対して前記各提案の方法により得られたアルミニウム合金圧延板を適用した場合、強度が不足したり曲げ加工時に割れたり肌荒れが生じたりすることがある。また内装材の用途では、外装材などと比較して、外観品質についてもより高品質であることが求められることが多いが、前述の各提案の方法により得られたアルミニウム合金圧延板では、この点でも不充分であった。
【０００５】
すなわち、前記各提案の方法により得られたアルミニウム合金圧延板の場合、鋳塊加熱処理温度が低い領域では、比較的大きなＡｌ−Ｍｎ系針状析出物が不均一に析出し、それに起因して陽極酸化処理後の表面に筋目状の模様、すなわちいわゆる「筋目不良」と称される外観不良が生じたり、またＭｇ量が少ない領域では結晶粒が大きくなって曲げ加工時に肌荒れ不良を生じたり、中間焼鈍後の冷間圧延率の大小によっては強度と伸びのバランスが崩れて、強度不足が生じたり逆に苛酷な曲げ条件下での曲げ加工時に割れが生じたりすることがある。
【０００６】
そこで本発明者は、２０μｍ未満の例えば１０μｍ程度の薄い陽極酸化皮膜を生成した場合でも、陽極酸化皮膜の色調として安定に灰色を呈し、しかも筋目不良が生じにくく、さらには従来材と同等以上の強度で曲げ加工性を従来よりも格段に向上させたアルミニウム合金圧延板を製造する方法を特願平１０−０５０１３９に提案した。
しかしながらこの提案では、Ｓｉ含有量の規制が一部不適切だったため、また最終板における金属組織状態と陽極酸化処理後の色調の関係を完全に把握できていなかったため、量産を繰り返すと一部において、陽極酸化処理後の色調が変動するものもあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述のような課題を解決するため、本発明者は鋭意実験・研究を重ねた結果、合金の成分組成を適切に設定すると同時に、製造プロセス条件、特に鋳塊加熱条件、熱間圧延条件、中間焼鈍条件、最終冷間圧延条件を適切に選定して、最終板における金属組織状態を適切なものとすることにより、前述の課題を解決し得ることを見出し、この発明をなすに至った。
【０００８】
具体的には請求項１の発明の陽極酸化処理後の色調が灰色で安定なアルミニウム合金圧延板は、Ｍｎ１．３〜１．５％（重量％、以下同じ）、Ｍｇ０．４〜１．２％、Ｆｅ０．０５％を超え０．２％以下を含有し、Ｓｉ０．０５％未満に規制し、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなり、かつ、１μｍ未満の大きさのＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系粒状析出物の析出がなく、１〜８μｍの大きさのＡｌ−Ｍｎ系針状析出物が１０００〜４０００個／０．２ｍｍ²の範囲内の密度で析出しており、しかも平均結晶粒径が８０μｍ以下で、耐力が９５Ｎ／ｍｍ²以上であることを特徴とする。
【０００９】
そして、請求項２の発明では、アルミニウム合金に、前記各成分のほか、さらに０．００３〜０．１５％のＴｉを単独でもしくは０．０００１〜０．０１％のＢと組合されて含有することを特徴とする。
【００１０】
さらに、請求項３の発明の陽極酸化処理後の色調が灰色で安定なアルミニウム合金圧延板の製造方法は、請求項１または請求項２記載の化学組成を有するＡｌ合金の鋳塊に、５８０〜６３０℃の範囲内の温度で１〜２４時間保持する加熱処理を施し、次いで前記加熱処理における処理温度以下で熱間圧延を開始して、その熱間圧延を３００℃以下で終了し、その後１〜５０℃／秒の昇温速度で４００〜６００℃の範囲内の温度に加熱して０〜１０分保持した後１〜５０℃／秒の冷却速度で冷却する中間焼鈍を施し、さらに２〜３０％の圧延率で冷間圧延を施し、これにより１μｍ未満の大きさのＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系粒状析出物の析出がなく、１〜８μｍの大きさのＡｌ−Ｍｎ系針状析出物が１０００〜４０００個／０．２ｍｍ² の範囲内の密度で析出しており、しかも平均結晶粒径が８０μｍ以下で、耐力が９５Ｎ／ｍｍ² 以上であることを特徴とする。
【００１１】
さらにまた請求項４の発明は、請求項３に記載のアルミニウム合金圧延板の製造方法において、熱間圧延後、中間焼鈍の前に一次冷間圧延を施すことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
先ずこの発明における成分組成の限定理由について説明する。
【００１３】
Ｍｎ：
ＭｎはＡｌ−Ｍｎ系の金属間化合物析出物を生成して、陽極酸化処理後の色調を決定するために重要な元素である。すなわち、Ｍｎは鋳造時に鋳塊のマトリックス中に固溶し、その後の鋳塊加熱時にＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物として析出し、この析出物が最終板まで残存し、陽極酸化処理後も皮膜中に残存して灰色の色調を呈するに寄与する。ここで、１０μｍ程度の厚みの陽極酸化皮膜においては、１〜８μｍの大きさのＡｌ−Ｍｎ系針状析出物の密度が１０００個／０．２ｍｍ² 未満では充分な灰色とならずに淡灰色となり、一方４０００個／０．２ｍｍ² を越えれば灰色が濃過ぎて濃灰色〜黒色となり、したがって安定した灰色の色調を得るためには、１〜８μｍの大きさのＡｌ−Ｍｎ系針状析出物の密度が１０００〜４０００個／０．２ｍｍ² の範囲内となることが必要である。そして、１〜８μｍの大きさのＡｌ−Ｍｎ系針状析出物の密度が１０００個／０．２ｍｍ² 未満となるのは合金中のＭｎ量が１．３％未満となる場合であり、一方その密度が４０００個／０．２ｍｍ² を越えるのは合金中のＭｎ量が１．５％を越える場合であり、したがって陽極酸化処理後の色調を安定した灰色とすべく１〜８μｍの大きさのＡｌ−Ｍｎ系針状析出物の密度を１０００〜４０００個／０．２ｍｍ² とするためには、Ｍｎ量を１．３〜１．５％の範囲内とする必要がある。
【００１４】
Ｍｇ：
Ｍｇは強度向上に寄与する元素である。Ｍｇ量が０．４％未満では曲げ加工性は良好であるが、充分な強度が得られず、一方１．２％を越えれば強度が高過ぎて曲げ加工性が不充分となる。したがってＭｇ量は０．４〜１．２％の範囲内とした。
【００１５】
Ｆｅ：Ｆｅは中間焼鈍時において再結晶粒を微細化する有益な作用を有する。この作用はＦｅ含有量０．０５ % を超えると発現する。その一方では鋳造時においてＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系金属間化合物を生成させて鋳塊マトリックス中へのＭｎ固溶量を減少させ、これにより鋳塊加熱時のＡｌ−Ｍｎ系析出物の析出を妨げる有害な作用も有する。特にＦｅ量が０．２％を越えれば鋳塊加熱時におるＡｌ−Ｍｎ系析出物の析出が著しく減少し、１０μｍ程度の厚みの陽極酸化皮膜では灰色となりにくい。したがってＦｅ量は０．０５％を超え０．２％以下とした。
【００１６】
Ｓｉ：
Ｓｉも陽極酸化処理後の色調に影響を与える元素である。Ｓｉ量が０．０５％以上では１μｍ未満の大きさのＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系粒状析出物がＳｉ量に比例して増加し、陽極酸化処理後の色調もＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系粒状析出物の分布密度に比例して黄色味がかった灰色となってしまう。したがって陽極酸化処理後の色調変動を小さくするには１μｍ未満の大きさのＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系粒状析出物を析出させないことが必要であり、そのためのＳｉ量は０．０５％未満である。
【００１７】
このほか一般にＡｌ合金の不可避的不純物としては、Ｃｒ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｚｒ，Ｖなどがあるが、このうちＣｒ，Ｃｕは陽極酸化処理後の色調にある程度影響を与えるから、少量に規制することが好ましい。すなわちＣｒは０．０５％を、Ｃｕは０．１％を越えれば、陽極酸化処理後の色調が黄色味がかるから、不純物としてのＣｒ量は０．０５％以下、Ｃｕ量は０．１％以下に規制することが好ましい。一方、Ｚｎ，Ｚｒ，Ｖはいずれも陽極酸化処理後の色調に本質的な影響を与えないが、Ｚｎが１．０％を越えれば耐食性が低下し、またＺｒおよびＶがそれぞれ０．３％を越えれば粗大金属間化合物が生成されて曲げ加工性が阻害されるから、不純物としてのＺｎ量は１．０％以下、Ｚｒ量およびＶ量はそれぞれ０．３％以下に規制することが好ましい。
【００１８】
さらに、一般にＡｌ合金においては、鋳塊組織の微細化のためにＴｉを単独で、あるいはＴｉをＢと組合せて添加する場合があるが、この発明の場合もこれらを添加しても良い。但し、Ｔｉ量が０．００３％未満では鋳塊組織微細化の効果が得られず、一方Ｔｉ量が０．１５％を越えればＴｉＡｌ３の粗大金属間化合物が生成されて曲げ加工性が阻害されるから、Ｔｉを添加する場合のＴｉ量は０．００３〜０．１５％の範囲内とする。またＴｉとともにＢを添加する場合のＢ量は、０．０００１％未満では鋳塊組織微細化の効果が得られず、一方０．０１％を越えれば粗大なＴｉＢ２が生成されて曲げ加工性が阻害されるから、Ｔｉと組合せてＢを添加する場合のＢ量は０．０００１〜０．０１％の範囲内とする。
【００１９】
またＭｇを含有する合金において溶湯酸化防止のためにＢｅを添加することがあるが、本発明においてもＢｅの添加は許容される。Ｂｅを添加する場合のＢｅ量は、０．０００１％未満では溶湯酸化防止の効果が得られず、一方０．０５％を越えてＢｅを添加しても上記効果は飽和するだけで経済的に無駄となるから、Ｂｅを添加する場合のＢｅ量は０．０００１〜０．０５％の範囲内とする。
【００２０】
さらにこの発明では、最終的に得られる最終板（陽極酸化処理前の板）について、その組織条件および特性値を規定しており、これらについて以下に説明する。
【００２１】
最終板においては、１〜８μｍの大きさのＡｌ−Ｍｎ系針状析出物の密度が１０００〜４０００個／０．２ｍｍ² の範囲内であることと、１μｍ未満の大きさのＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系粒状析出物を析出させないことが必要であり、このように１〜８μｍの大きさのＡｌ−Ｍｎ系針状析出物の密度範囲の選定と、１μｍ未満の大きさのＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系粒状析出物を析出させないことによって、前述のように１０μｍ程度の薄い膜厚の陽極酸化皮膜で灰色で安定な色調を得ることができる。ここで、最終板においては、１μｍ未満および８μｍを超える大きさのＡｌ−Ｍｎ系針状析出物は、この発明で規定する成分組成、鋳塊加熱処理条件の範囲内では実質的に存在しない。さらにＳｉ量が０．０５％以上では１μｍ未満のＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系粒状析出物は存在するが、本発明では、Ｓｉ量を０．０５％未満に規制したのでＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系粒状析出物は存在しない。
したがってこの発明では、特に大きさが１〜８μｍの範囲内のＡｌ−Ｍｎ系針状析出物の密度と１μｍ未満のＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系粒状析出物を析出させないことを規定したのである。なおここでＡｌ−Ｍｎ系針状析出物の「大きさ」とは、その最大長さ方向の長さを意味し、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系粒状析出物の「大きさ」とは最大直径を意味するものとする。
【００２２】
また最終板における平均結晶粒径は８０μｍ以下である必要がある。平均結晶粒径は曲げ加工時における肌荒れの発生に影響を与え、その値が小さいほど肌荒れが発生しにくくなる。そして特に平均結晶粒径を８０μｍ以下とすることによって、９０°曲げ以上の１００〜１８０°の苛酷な曲げ加工でも肌荒れの発生を確実に防止することができる。
【００２３】
さらに最終板における耐力は９５Ｎ／ｍｍ² 以上であることが必要である。すなわち耐力が９５Ｎ／ｍｍ² 以上であれば、従来並の強度となり、従来材と同様な用途に適用することが可能となるのである。
【００２４】
次にこの発明の製造方法における各プロセスについて説明する。
【００２５】
先ず前述のような成分組成のアルミニウム合金を鋳造して鋳塊を得る。この鋳造方法は特に限定されるものではなく、常法に従えば良いが、通常はＤＣ鋳造法（半連続鋳造法）が好ましい。
【００２６】
鋳塊に対しては加熱処理を施す。この鋳塊加熱処理は、最終板に対する陽極酸化処理によって灰色の色調を得るに必要なＡｌ−Ｍｎ系析出物を析出させるための処理である。この鋳塊加熱処理の温度が５８０℃未満では、最終板の状態で１〜８μｍ程度の大きさの針状析出物は分布も粗く不均一なため、陽極酸化処理後に筋目不良が生じるおそれがある。そして鋳塊加熱処理の温度が５８０℃以上となれば、１〜８μｍの針状析出物の分布が均一化されて筋目不良が生じにくくなる。さらに鋳塊加熱処理の温度が６３０℃を越えれば共晶融解が生じるおそれがある。したがって筋目不良の発生を防止するためには、鋳塊加熱処理温度を５８０〜６３０℃の範囲内とする必要がある。鋳塊加熱処理の保持温度は、１時間未満では充分にＡｌ−Ｍｎ系析出物が析出されず、一方２４時間を越えて長時間加熱保持しても、Ａｌ−Ｍｎ系析出物の析出は飽和状態となり、経済性を損なうだけである。したがって鋳塊加熱処理の加熱保持時間は１〜２４時間とした。ここで、１０μｍ程度の比較的薄い陽極酸化皮膜において安定した灰色を得るためには、既に述べたように最終板における１〜８μｍの大きさの針状析出物の分布密度が１０００〜４０００個／０．２ｍｍ² であることが必要であり、合金のＭｎ量を１．３〜１．５％としかつ上述のような条件の鋳塊加熱処理を施すことによって、Ａｌ−Ｍｎ系針状析出物の分布密度の要件を満たすことができる。
【００２７】
上述のような鋳塊加熱処理の後には、熱間圧延を施す。この熱間圧延は、鋳塊加熱温度以下の温度で開始し、再結晶温度以下で終了させる。この発明で用いている合金の場合、再結晶温度はほぼ３００℃であるから、熱間圧延終了温度は３００℃以下とする。熱間圧延終了温度が３００℃を越える場合、熱間圧延終了後の熱間圧延板に部分再結晶粒や粗大再結晶粒が残り、そのためその後の中間焼鈍で微細な均一再結晶組織が得難くなり、陽極酸化処理後の表面に結晶組織の不均一に起因する筋目不良が生じやすくなるから、熱間圧延は３００℃以下で終了させる必要がある。
【００２８】
熱間圧延終了後には、直ちに中間焼鈍を施しても良く、また必要に応じて冷間圧延（一次冷間圧延）を施してから中間焼鈍を行なっても良い。すなわち最終板の板幅方向および長さ方向の板厚精度が厳しく要求される場合などには、熱間圧延後に一次冷間圧延を施してから中間焼鈍を行なっても良く、このような中間焼鈍前の冷間圧延はこの発明の目的に対して本質的な影響は与えない。
【００２９】
熱間圧延後、あるいは熱間圧延および一次冷間圧延を施した後の中間焼鈍は、組織を微細かつ均一に再結晶させて、曲げ加工時の肌荒れ発生防止のために必要な工程である。この発明で規定する平均結晶粒径８０μｍ以下の微細再結晶粒組織を得るためには、急速昇温、急速冷却の条件で中間焼鈍を行なう必要がある。具体的には、昇温速度、冷却速度が１℃／秒未満では平均結晶粒径８０μｍ以下の微細再結晶粒組織を得ることが困難となり、曲げ加工時に肌荒れが生じやすくなるから、中間焼鈍後の昇温速度、冷却速度はともに１℃／秒以上とする必要がある。一方昇温速度および冷却速度がより高ければ平均結晶粒径が８０μｍ以下の微細再結晶粒組織を得ることは可能であるが、５０℃／秒を越えれば焼鈍時における板の変形が生じやすくなり、また量産規模での工業的な実施も困難となる。したがって中間焼鈍の昇温速度、冷却速度はともに１〜５０℃／秒の範囲内とした。なおこのような１〜５０℃／秒の急速昇温、急速冷却の中間焼鈍は、連続焼鈍炉によって行なうことができる。バッチ炉による焼鈍では、昇温速度、冷却速度がともに２０〜６０℃／ｈｒと極めて遅く、そのため平均結晶粒径が８０μｍ以下の微細再結晶粒組織が得られず、曲げ加工時に肌荒れが生じるおそれが高い。一方連続焼鈍による中間焼鈍は短時間加熱となるため、中間焼鈍温度が４００℃未満では充分に再結晶せず、６００℃を越えれば粗大再結晶粒が生じて曲げ加工性が阻害されるから、中間焼鈍温度は４００〜６００℃の範囲内とする。また４００〜６００℃の加熱温度での保持が１０分を越えれば生産性が低下するから、保持時間は１０分以下とする。なお保持を０分、すなわち保持なしとしても良いことはもちろんである。
【００３０】
中間焼鈍後には最終板厚とするために冷間圧延を行なう。この冷間圧延は強度向上のために必要な工程である。冷間圧延率が２％未満では最終板の耐力が９５Ｎ／ｍｍ² を下廻り、一方３０％を越えれば強度と曲げ加工性のバランスが崩れて、強度は高くなるものの曲げ加工性が低下し、いずれの場合もこの発明の目的を達成できない。したがって中間焼鈍後の冷間圧延率は２〜３０％の範囲内とする。
【００３１】
以上のようにして得られた冷間圧延後の最終板厚の圧延板を内装材等に用いるにあたっては、陽極酸化処理を施す。この陽極酸化処理の条件は特に限定されるものではないが、経済性等から最も一般的な硫酸電解浴を用いることが望ましい。具体的には、例えばＨ２ＳＯ４濃度が１０〜２５ｖｏｌ％程度の硫酸浴を用い、浴温１０〜３０℃程度、電流密度１．０〜２．５Ａ／ｄｍ² 程度の条件で陽極酸化処理を施せば良い。陽極酸化処理による皮膜厚は特に限定しないが、この発明の方法の場合、１０μｍ程度の薄い皮膜厚でも灰色で安定な色調が安定して得られることを大きな特徴としており、その意味から、２０μｍ未満の皮膜厚、特に６〜１５μｍの膜厚の場合にこの発明の効果を最大限に発揮することができる。
【００３２】
ここで、陽極酸化処理後の色調については、ハンターの色差式（ＪＩＳＺ８７３０参照）による明度指数Ｌとクロマティクネス指数ａ，ｂの値によって評価することができる。すなわち、明度指数のＬ値は高いほど白く、一方クロマティクネス指数は着色度についてのものであって、そのａ値は高いほど赤味が強く、ｂ値は高いほど黄味が強いことをあらわす。
【００３３】
そしてこの発明において、陽極酸化皮膜が１０μｍ程度の薄い膜厚でＬ値変動の小さい安定した灰色を有する色調とは、皮膜厚が６〜１５μｍの場合のＬ値が６０〜７７の範囲内であって、しかも皮膜厚を一定とした場合のＬ値の変動範囲が３以内、ａ値およびｂ値がいずれも−１〜＋１の範囲内の無彩色を目標としている。さらに詳細に各皮膜厚での色調のＬ値、ａ値、ｂ値の目標値を示せば、
皮膜厚６μｍの場合Ｌ値：７４〜７７、ａ値およびｂ値：−１〜＋１
皮膜厚９μｍの場合Ｌ値：７０〜７３、ａ値およびｂ値：−１〜＋１
皮膜厚１５μｍの場合Ｌ値：６０〜６３、ａ値およびｂ値：−１〜＋１
となる。そしてこの発明のアルミニウム合金圧延板に通常の硫酸浴による陽極酸化処理を施せば、上述のような目標値を容易に達成して、特にＬ値変動が小さく安定した灰色を呈する６〜１５μｍの厚みの陽極酸化皮膜を得ることができる。
【００３４】
【実施例】
表１に化学組成が示される合金符号Ａ〜Ｌの各合金の溶湯を常法に従って溶製し、ＤＣ鋳造法によって５５０ｍｍ×１２００ｍｍ×４０００ｍｍのスラブを鋳造した。得られた各スラブについて面削後、表２の製造条件番号１〜２０に示すような各条件で鋳塊加熱処理を施し、続いてその加熱温度以下の温度で熱間圧延を開始し、表２中に示す温度で熱間圧延を終了させ、板厚４ｍｍの熱延板とした。各熱延板に対し、製造条件番号１９，２０を除いた製造条件番号１〜１８の場合は板厚２．２ｍｍまで一次冷間圧延を施してから中間焼鈍を施した。製造条件番号１９，２０の場合は一次冷間圧延を行なわずに、熱延板に対し直接中間焼鈍を施した。中間焼鈍は、製造条件番号１〜１２，１４〜２０の場合は、昇温速度、冷却速度が１〜５０℃／秒の範囲内の連続焼鈍炉により５００℃で保持なしの条件で行ない、製造条件番号１３の場合は比較例として４００℃×２ｈｒのバッチ焼鈍を適用した。これらの中間焼鈍後、製造条件番号１〜１３，１６〜１８の場合は板厚２．０ｍｍまで冷間圧延を施して最終板とし、製造条件１５の場合は板厚１．３ｍｍまで冷間圧延を施して最終板とし、さらに製造条件番号１４の場合は冷間圧延を施さずに中間焼鈍のまま最終板とした。また製造条件番号１９の場合は中間焼鈍後３．６ｍｍまで、製造条件番号２０の場合は３．２ｍｍまで、それぞれ冷間圧延を施して最終板とした。
【００３５】
各最終板について、引張試験により耐力を測定し、また曲げ性について、曲げ加工の苛酷な条件の１３５°曲げ試験（先端半径０．１ｍｍＲ）により評価し、さらに結晶粒径について、表面の結晶粒を切断法により調べて平均結晶粒径を求めた。さらに、最大長さ１〜８μｍのＡｌ−Ｍｎ系針状析出物および１μｍ未満のＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系粒状析出物の密度を、透過電子顕微鏡と光学顕微鏡とを併用して調べた。
【００３６】
さらに各最終板について、１０％ＮａＯＨ水溶液でエッチングし、水洗後硝酸でデスマット処理した後、次のような条件で陽極酸化処理を施した。すなわち、Ｈ２ＳＯ４濃度１５ｖｏｌ％の硫酸浴を用いて、浴温２０℃、電流密度１．５Ａ／ｄｍ² で陽極酸化処理を行ない、それぞれ９μｍの陽極酸化処理皮膜を生成させた。
【００３７】
各板の陽極酸化処理皮膜の表面色調について、スガ試験機製多光分光測色計ＭＳＣ−ＩＳ−２ＤＨを用い、色調はハンターの色差式による明度指数Ｌ、クロマティクネス指数ａ，ｂで評価し、筋目は目視にて評価した。これらの結果を表３に示す。なお表３中において、１３５°曲げの評価は、○印は割れなし（合格）、△印は肌荒れ発生（不合格）、×印は割れ発生（不合格）を示す。
【００３８】
【表１】

【００３９】
【表２】

【００４０】
【表３】

【００４１】
以下にこれらの個々の結果について説明する。
【００４２】
製造条件番号１，４，５，１６〜２０の各材料は、いずれも成分組成および製造プロセスの両者がこの発明で規定する条件を満たす発明例であり、表３に示すように耐力は９５Ｎ／ｍｍ² 以上の従来材と同等以上の強度を示し、一方曲げ性については、苛酷な１３５°曲げ試験でも割れや肌荒れが発生せず、しかも９μｍと薄い陽極酸化処理皮膜でも灰色で安定した色調が得られる優れた材料となっていることが明らかである。
【００４３】
一方製造条件番号２，３，６〜１０の材料は、いずれもこの発明で規定する製造プロセス条件は満たしているが、成分組成条件を満たさない比較例である。このうち製造条件番号２はＭｎ量がこの発明で規定する成分範囲よりも低い合金Ｂを用い、製造条件番号３はＭｎ量がこの発明で規定する成分範囲よりも高い合金Ｃを用いたものであり、前者の場合はＭｎ量が少ないため１〜８μｍのＡｌ−Ｍｎ系針状析出物の密度が低過ぎてＬ値が目標範囲を上廻ってしまい、後者の場合はＭｎ量が多いため１〜８μｍのＡｌ−Ｍｎ系針状析出物の密度が高過ぎてＬ値が目標範囲を下廻ってしまった。一方製造条件番号６はＭｇ量がこの発明で規定する成分範囲よりも低い合金Ｆを用い、製造条件番号７はＭｇ量がこの発明で規定する成分範囲よりも高い合金Ｇを用いたものであり、前者の場合はＭｇ量が少ないため耐力が９５Ｎ／ｍｍ² 以下の低強度となり、後者の場合はＭｇ量が多いため耐力が高過ぎて曲げ加工性が低下してしまった。さらに製造条件番号８はＦｅ量がこの発明で規定する成分範囲よりも高い合金Ｈを用い、製造条件番号９および１０はＳｉ量がこの発明で規定する成分範囲よりも高い合金ＩおよびＪを用いたものであり、前者の場合はＦｅ量が多いためＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系金属間化合物が増加して１〜８μｍのＡｌ−Ｍｎ系針状析出物の密度が低くなって、Ｌ値が目標範囲を上廻ってしまい、後者の場合はＳｉ量が多いため１μｍ未満の大きさのＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系粒状析出物が析出してｂ値が上りＬ値が目標範囲を下廻ってしまった。
【００４４】
一方製造条件番号１１〜１５はこの発明で規定する成分組成条件を満たした合金（製造条件番号１３のみ合金Ｄ、他は合金Ａ）を用いてはいるが、製造プロセス条件がこの発明で規定する条件から外れた比較例である。このうち製造条件番号１１は鋳塊加熱温度が低過ぎて、１〜８μｍのＡｌ−Ｍｎ系針状析出物が不均一に分布してその密度が低下したため、Ｌ値が目標範囲を上廻り、筋目不良が発生した。また製造条件番号１２は熱間圧延終了温度が高過ぎて熱間圧延終了時に部分再結晶が生じ、それが中間焼鈍の再結晶粒にも影響して混粒組織となってしまい、筋目不良が発生した。さらに製造条件番号１３は中間焼鈍をバッチ炉で行なったため、再結晶粒が粗大化して曲げ加工時に肌荒れが発生した。そしてまた製造条件番号１４は中間焼鈍後に冷間圧延を行なわなかったため耐力が９５Ｎ／ｍｍ² 以下の低強度となってしまった。一方製造条件番号１５は冷間圧延率が高過ぎて高耐力となったため、曲げ加工で割れてしまった。
【００４５】
【発明の効果】
前述の実施例からも明らかなように、この発明の製造方法によれば、特に曲げ加工性が良好であって強度も耐力９５Ｎ／ｍｍ² 以上と従来材なみで、しかも１０μｍ程度の薄い陽極酸化皮膜でもＬ値変動の小さい安定した灰色を呈するアルミニウム合金圧延板を得ることができる。そしてこの発明により得られたアルミニウム合金圧延板を陽極酸化処理を施した灰色の建材、特に内装材や、そのほか器物、各種電気機器・計測器の筐体やパネル、装飾品等に使用すれば、厳しい曲げ加工の施工デザインでも可能となり、かつ薄い陽極酸化皮膜でＬ値変動が小さく安定した灰色を呈するところから、陽極酸化処理コストの低減も可能となる。

Claims

Ｍｎ１．３〜１．５％（重量％、以下同じ）、Ｍｇ０．４〜１．２％、Ｆｅ０．０５％を超え０．２％以下を含有し、Ｓｉ０．０５％未満に規制し、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなり、かつ、１μｍ未満の大きさのＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系粒状析出物の析出がなく、１〜８μｍの大きさのＡｌ−Ｍｎ系針状析出物が１０００〜４０００個／０．２ｍｍ² の範囲内の密度で析出しており、しかも平均結晶粒径が８０μｍ以下で、耐力が９５Ｎ／ｍｍ² 以上であることを特徴とする、陽極酸化処理後の色調が灰色で安定なアルミニウム合金圧延板。
さらに０．００３〜０．１５％のＴｉを単独でもしくは０．０００１〜０．０１％のＢと組合されて含有することを特徴とする、請求項１記載の陽極酸化処理後の色調が灰色で安定なアルミニウム合金圧延板。
請求項１または請求項２記載の化学組成を有するＡｌ合金の鋳塊に、５８０〜６３０℃の範囲内の温度で１〜２４時間保持する加熱処理を施し、次いで前記加熱処理における処理温度以下で熱間圧延を開始して、その熱間圧延を３００℃以下で終了し、その後１〜５０℃／秒の昇温速度で４００〜６００℃の範囲内の温度に加熱して０〜１０分保持した後１〜５０℃／秒の冷却速度で冷却する中間焼鈍を施し、さらに２〜３０％の圧延率で冷間圧延を施し、これにより１μｍ未満の大きさのＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系粒状析出物の析出がなく、１〜８μｍの大きさのＡｌ−Ｍｎ系針状析出物が１０００〜４０００個／０．２ｍｍ² の範囲内の密度で析出しており、しかも平均結晶粒径が８０μｍ以下で、耐力が９５Ｎ／ｍｍ² 以上であることを特徴とする、陽極酸化処理後の色調が灰色で安定なアルミニウム合金圧延板の製造方法。
熱間圧延後、中間焼鈍の前に一次冷間圧延を施すことを特徴とする、請求項３に記載の陽極酸化処理後の色調が灰色で安定なアルミニウム合金圧延板の製造方法。