JP4109600B2 - アルミニウム合金板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明者らは、アルミニウム合金の組成と、アルミニウム合金板の強度、成形性、梨地処理性について鋭意研究を進めた。その結果、アルミニウム合金中のMg、Si、Fe、Cu、Mn、Crの組成と、そのアルミニウム合金からなるアルミニウム合金板の表面における平均結晶粒径、金属間化合物の面積率が、アルミニウム合金板の強度、成形性、梨地処理性に大きく影響することを見出した。
Mgはアルミニウム合金板の強度に寄与する元素であって、Mgが3.0質量%未満であると強度が低くなり、カメラ、ビデオ等の筐体としての強度を得ることができない。また、Mgが5.5質量%を超えると強度の改善効果が飽和すると共に、熱間圧延性等が悪く、アルミニウム合金板の生産性が低下する。よって、Mgの含有量は3.0〜5.5質量%である。
SiはMg−Si系金属間化合物の形成に寄与する元素で、Siが0.10質量%を超えると、Mg−Si系金属間化合物のサイズ、個数が増加し、後記するように、アルミニウム合金板をエッチングにより梨地処理した際、Mg−Si系金属間化合物がエッチング液に容易に溶解し、アルミニウムの結晶粒界を不明瞭にし、梨地外観が不良となる。よって、Siの含有量は0.10質量%以下である。
FeはAl−Fe系金属間化合物の形成に寄与する元素で、Feが0.15質量%を超えると、Al−Fe系金属間化合物のサイズ、個数が増加し、後記するように、アルミニウム合金板をエッチングにより梨地処理した際、Al−Fe系金属間化合物がエッチング液に容易に溶解し、アルミニウムの結晶粒界を不明瞭にし、梨地外観が不良となる。よって、Feの含有量は0.15質量%以下である。
Cuは本発明においては含有されていなくてもよいが、アルミニウム合金板の強度に寄与する元素であるので所定範囲で含有されていることが好ましい。Cuが0.2質量%未満であると強度の改善効果が小さい。また、Cuが0.6質量%を超えると強度の改善効果が飽和すると共に、熱間圧延性等が悪く、アルミニウム合金板の生産性が低下する。よって、Cuの含有量は0.2〜0.6質量%が好ましい。
Mn、Crはアルミニウムの結晶粒径を適正化する元素で、MnおよびCrのうち少なくとも1種を含有する必要がある。また、MnおよびCrは単独でも、組み合わせても効果がある。そして、0.01質量%未満のMnおよび0.01質量%未満のCrのうち少なくとも1種以上を含有する場合、アルミニウムの結晶粒径が大きくなり、アルミニウム合金板のカメラ、ビデオ等の筐体への成形加工時、成形割れ、肌荒れ等が発生する。また、アルミニウム合金板を梨地処理した際、梨地外観が不良となる。また、0.30質量%を超えるMnおよび0.30質量%を超えるCrのうち少なくとも1種以上を含有する場合、アルミニウムの結晶粒径が小さくなり、アルミニウム合金板を梨地処理した際、梨地外観が不良となる。よって、0.01〜0.30質量%のMnおよび0.01〜0.30質量%のCrのうち少なくとも1種以上を含有する。
不可避的不純物としては、例えばZn、Zr、Ti、B等が挙げられるが、これらは本発明の効果を損なわない範囲で、例えば、0.05質量%以下が許容される。
アルミニウム合金板の平均結晶粒径は、アルミニウム合金板の成形性および梨地処理性に影響し、平均結晶粒径が30μm未満では、結晶粒径が小さく、アルミニウム合金板を梨地処理した際、梨地外観が不良となる。また、平均結晶粒径が60μmを超えると、アルミニウム合金板をカメラ、ビデオ等の筐体に成形加工した際、成形割れ、肌荒れ等が発生すると共に、梨地外観が不良となる。よって、平均結晶粒径は30〜60μmである。
アルミニウム合金板の表面に形成される金属間化合物、特に、Al−Fe系金属間化合物、Mg−Si系金属間化合物は、アルミニウム合金板の梨地処理性に影響し、金属間化合物のサイズ、個数が増加して、金属間化合物の面積率が0.4%を超えると、アルミニウム合金板を梨地処理した際、金属間化合物がエッチング液に容易に溶解し、結晶粒内、結晶粒界共に凹凸が生じ、アルミニウムの結晶粒界が不明瞭になり、アルミニウム合金板の梨地外観が不良となる。よって、面積率は0.4%以下である。
アルミニウム合金を溶解、鋳造して鋳塊を作製する。溶解および鋳造方法は、常法にしたがって行う。
前記第1工程で作製された鋳塊を均質化熱処理する。このような均質化熱処理を行うことにより、鋳造によってアルミニウム合金中に形成された金属間化合物が固溶し、金属間化合物のサイズ、個数が減少する。均質化熱処理温度は480〜550℃である。処理温度が480℃未満では、固溶の効果が不十分であり、また、処理温度が550℃を超えるとバーニングを生じる恐れがある。また、処理時間については1〜48時間が好ましい。
前記第2工程で均質化熱処理された鋳塊を熱間圧延し、その後、少なくとも1回以上の冷間圧延を行い圧延板を作製する。熱間圧延および冷間圧延は常法にしたがって行う。そして、少なくとも1回以上の冷間圧延の各圧延率は適宜設定されるが、最終冷間圧延率は30%以上である。最終冷間圧延率が30%未満であると、後記する第4工程での軟質化処理において、圧延板の再結晶粒径が微細化できず、平均結晶粒径が60μmを超えるため、アルミニウム合金板の成形性、梨地処理性が不良となる。また、各冷間圧延の間に中間焼鈍(例えば、連続焼鈍500℃×10秒)を行ってもよい。
前記第3工程で作製された圧延板を軟質化処理してアルミニウム合金板を作製する。次のような軟質化処理によって、圧延板の再結晶粒径が微細化する。軟質化処理条件は、加熱速度100℃/分以上で加熱し、450〜560℃で3〜100秒間保持し、冷却速度200℃/分以上で冷却する。処理条件が前記範囲外であると、再結晶粒径の微細化の効果が不十分、または、バーニングが生じる恐れがあり、アルミニウム合金板の平均結晶粒径が所定範囲外となる。その結果、アルミニウム合金板の成形性、梨地処理性が不良となる。
表1に示す組成を有するアルミニウム合金を溶解し、鋳造により板厚500mmの鋳塊を作製し、その鋳塊を面削した。その面削された鋳塊を均質化熱処理、熱間圧延および冷間圧延を行い板厚2mmとし、中間焼鈍(連続焼鈍500℃×10秒)、冷間圧延して板厚0.8mmの圧延板を得た。その圧延板を軟質化処理して板厚0.8mmのアルミニウム合金板を作製した。また、均質化熱処理条件、最終冷間圧延率、軟質化処理条件については表2に示すとおりである。
(1)機械的性質(引張強さ、耐力、伸び)
アルミニウム合金板を引張方向が圧延方向と平行になるようJIS5号による引張試験片を作製した。その後、JISZ2241にて引張試験を実施し、引張強さ、耐力、伸びを測定した。耐力において90N/mm2以上を合格とした。
(平均結晶粒径)
アルミニウム合金板の表面を研磨後,バーカー法にてエッチングして,光学顕微鏡にて偏光をかけて倍率100倍で写真撮影し、JISH0501に規定された切断法で、既知の長さの線分によって完全に切られる結晶粒数を数え、その切断長さ(直線長さ÷数)の平均値を平均結晶粒径とした。平均結晶粒径が30〜60μmを合格とした。
(金属間化合物の面積率)
アルミニウム合金板の表面をSEM(日本電子製T-330)にて倍率500倍で観察し、組成像の20視野(約0.5mm2)で、母相内に異なって写った金属間化合物の視野全面積に対する面積率を算出した。面積率が0.4%以下を合格とした。
アルミニウム合金板を用いて、JISB7729、JISZ2247に規定されたエリクセン試験を、JISA法により20mmφ球頭ポンチで行い、エリクセン値を測定し、9.6mm以上を合格とした。また、40mmφの平頭ポンチで成形試験を行い,角R部を目視にて観察し、肌荒れ等の発生状況を判定した。肌荒れ等の発生がないもの、発生しても微小なものを「○」、肌荒れ等の発生が著しいものを「×」とした。
アルミニウム合金板の表面をNaOH溶液にて70℃×30秒処理し、被験者10人で感応試験を行った。梨地外観を目視にて判定し、8人が美観性に優れた梨地外観が得られたとした場合を良好「○」とし、8人未満の場合を不良「×」とした。
Claims (5)
- Mg:3.0〜4.5質量%、Si:0.10質量%以下、およびFe:0.15質量%以下を含有すると共に、
Mn:0.01〜0.04質量%、およびCr:0.04〜0.30質量%のうち少なくとも1種以上を含有し、かつ、残部をAlおよび不可避的不純物とするアルミニウム合金からなるアルミニウム合金板であって、
前記アルミニウム合金板の表面における平均結晶粒径が30〜60μmであり、金属間化合物の面積率が0.4%以下であることを特徴とするアルミニウム合金板。 - Mg:3.0〜4.5質量%、Si:0.10質量%以下、およびFe:0.15質量%以下を含有すると共に、
Mn:0.01〜0.30質量%、およびCr:0.04〜0.30質量%を含有し、かつ、残部をAlおよび不可避的不純物とするアルミニウム合金からなるアルミニウム合金板であって、
前記アルミニウム合金板の表面における平均結晶粒径が30〜60μmであり、金属間化合物の面積率が0.4%以下であることを特徴とするアルミニウム合金板。 - Mg:3.0〜4.5質量%、Si:0.10質量%以下、Fe:0.15質量%以下、およびCu:0.2〜0.6質量%を含有すると共に、
Mn:0.01〜0.04質量%、およびCr:0.04〜0.30質量%のうち少なくとも1種以上を含有し、かつ、残部をAlおよび不可避的不純物とするアルミニウム合金からなるアルミニウム合金板であって、
前記アルミニウム合金板の表面における平均結晶粒径が30〜60μmであり、金属間化合物の面積率が0.4%以下であることを特徴とするアルミニウム合金板。 - Mg:3.0〜4.5質量%、Si:0.10質量%以下、Fe:0.15質量%以下、およびCu:0.2〜0.6質量%を含有すると共に、
Mn:0.01〜0.30質量%、およびCr:0.04〜0.30質量%を含有し、かつ、残部をAlおよび不可避的不純物とするアルミニウム合金からなるアルミニウム合金板であって、
前記アルミニウム合金板の表面における平均結晶粒径が30〜60μmであり、金属間化合物の面積率が0.4%以下であることを特徴とするアルミニウム合金板。 - 請求項1、請求項2、請求項3または請求項4に記載のアルミニウム合金を溶解、鋳造し、鋳塊を作製する第1工程と、
前記鋳塊を480〜550℃で均質化熱処理する第2工程と、
前記均質化熱処理された鋳塊を熱間圧延し、その後、少なくとも1回以上の冷間圧延により圧延板を作製し、その際の最終冷間圧延率を30%以上とする第3工程と、
前記圧延板を、加熱速度100℃/分以上で加熱し、450〜560℃で3〜100秒間保持し、冷却速度200℃/分以上で冷却する軟質化処理を施してアルミニウム合金板を作製する第4工程とを含む、
ことを特徴とするアルミニウム合金板の製造方法。
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