JP4665101B2 - 深絞り性、耐凹み性および外観性に優れるアルミニウム合金成形体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
凹みが生じにくい材料として比較的強度の高い材料として5000系の合金の5052合金の使用が試みられている。しかし、上記成形体では、小型化により深絞り成形が求められているところ、耐凹み性に優れる上記材料は高強度であるため深絞りで割れが発生し易いという問題がある。
また、強度、成形性を改善する材料として特許文献1では、Al−Mg−Si系の合金と該合金に対する熱処理方法が提案されており、特許文献2では、Al−Cu−Mg合金と該合金に対する熱処理方法が提案されている。
Feは、AlFe系の金属間化合物を形成し結晶粒の粗大化を抑制する。この作用を得るために、下限値以上の含有が必要である。一方、過度に含有すると、脱脂やエッチング時に金属間化合物が溶解し難くて微細な凹凸を形成し易く、外観が白色化傾向となる。また、アルマイト膜中に混入した金属間化合物でも、アルマイト膜に濁りを与える。よって、上限以下にする必要がある。以上の理由により、Fe含有量を0.005〜0.05%の範囲に規定する。なお、同様の理由で下限を0.01%、上限を0.02%とするのが望ましい。
Siは、AlFeSi系の金属間化合物を形成し結晶粒の粗大化を抑制する。この作用を得るために、下限値以上の含有が必要である。一方、過度に含有すると、脱脂やエッチング時に金属間化合物が溶解し難くて微細な凹凸を形成し易く、外観が白色化傾向となる。また、アルマイト膜中に混入した金属間化合物でも、アルマイト膜に濁りを与える。よって、上限以下にする必要がある。以上の理由により、Si含有量を0.005〜0.05%の範囲に規定する。なお、同様の理由で下限を0.01%、上限を0.03%とするのが望ましい。
Cuは、アルミ材と金属間化合物の電位を近似させ、エッチング性を均一化させる。この作用を得るために、下限値以上の含有が必要である。一方、過度に含有すると、AlCu系の粗大な金属間化合物が析出し易くなり、深絞り加工で割れの起点となり易い。また、析出物がアルマイト膜を着色させ易い。以上の理由により、Cu含有量を0.01〜0.1%の範囲に規定する。なお、同様の理由で下限を0.03%、上限を0.07%とするのが望ましい。
Crは、金属間化合物として析出して結晶粒の粗大化を防止する。また、アルミニウム材と金属間化合物の電位を近似させ、エッチング性を均一化させる。さらに、アルマイト膜に取り込まれ、黒色系の光沢を与える。これらの作用を得るために、下限値以上の含有が必要である。一方、過度に含有すると、粗大な金属間化合物が形成しアルマイト膜を白色化させる。以上の理由によりCrの含有量を0.05〜0.30%の範囲に規定する。なお、同様の理由で下限を0.12%、上限を0.20%とするのが望ましい。
Mgは、アルミニウム中に固溶して材料強度を増加する。この作用を得るために、下限値以上の含有が必要である。一方、過度に含有すると、深絞りで割れを生じ、またアルマイト膜中に混入して白色化させる傾向がある。以上の理由によりMgの含有量を2.5〜3.5%の範囲に規定する。なお、同様の理由で下限を2.7%、上限を3.1%とするのが望ましい。
冷間圧延中途で行う熱処理では、380℃以上の加熱により、Cu、Crを含む金属間化合物を再溶解させ、加工時の割れの起点を減少させることができる。さらに、200℃以下への5℃/s以上の急速冷却により析出を防止し、Cu、Crの作用を有効に活用できる。上記加熱温度が低いと、再溶解が不足するので380℃以上であることが必要である。また、上記冷却速度が遅いと再析出するので、上記冷却速度が必要である。なお、上記同様の理由で加熱温度を400℃以上とするのが望ましい。
陽極酸化皮膜厚が4μm未満では、干渉色が出て外観が不良となる。一方、15μmを超えると、アルマイト膜の白色化が強くなり、黒色系の光沢が得られ難くなる。したがって、陽極酸化皮膜厚は4〜15μmの範囲内を望ましいものとする。
陽極酸化皮膜が施された成形体表面は、反射率が70%以上となることにより、黒色系となる。
本発明の組成に調整したアルミニウム合金を基にして本発明のアルミニウム合金成形体が得られる。
該アルミニウム合金の溶製方法は、特に限定されるものではなく、既知の鋳造方法などを採用することができ、また、連続鋳造法を採用することもできる。得られた鋳塊は、所望により均質化処理を施すことも可能である。鋳込み鋳造や半連続鋳造によって得られる鋳塊は、通常は熱間圧延によって板材とされ、その後、冷間圧延に供される。連続鋳造材は、そのまま冷間圧延に供することができる。
該加熱処理は、前記したように380℃以上に加熱して、その後、200℃以下まで5℃/秒以上の急速冷却を行う。なお、加熱手段は特に限定されるものではなく、バッチ式加熱炉、連続加熱炉のいずれであってもよい。また、冷却に際しての冷却方法も特に限定されるものではない。なお、急速冷却は、少なくとも200℃に至るまで行うことが必要であるが、それ以下の温度では、冷却速度が特に制約されるものではない。
なお、上記加熱処理は冷間圧延の中途で1回行うものでもよく、また、2回以上を行うものであってもよい。複数回の加熱処理では、処理間に冷間圧延を行うことができる。
表1、2に示す組成(残部Alと不可避不純物)の鋳造スラブを6mm厚さに熱間圧延し、次いで、冷間圧延し、0.7mm厚さで、表に示す条件で加熱処理し、0.6mm厚の板材をブランク加工し深絞り加工して、縦25mm×横90mm×高さ40mm、肩R2.0mm、四隅R2.0mmの容器を製造し、ブラスト処理した。次いで、弱アルカリ性の脱脂液で50℃で60秒間の脱脂をし、水洗後、50℃の10%苛性ソーダで60秒間エッチング処理し、水洗、3%硝酸で60秒の中和処理し、水洗、25℃の15%硫酸中で16Vで陽極酸化処理(アルマイト処理)し、水洗、90℃の温水で15分間封孔処理し、水洗、100℃で10分間の乾燥を行った。
得られた各供試材について、深絞り性、耐凹み性、外観性について特性評価試験を行った。なお、各評価試験での内容は以下の通りである。
測定方法 上記する加工後に肩及び隅を観察し割れの発生を確認した。1000個加工し て、割れ発生が認められた容器が0個を◎、1〜3個を○、4個以上を×とし た。その結果を表1、2に示した。
測定方法 加工品の側面に高さ5cmから50gの鋼球を落下させて凹みの状態を観察し た。凹み有りを×、無しを○とした。その結果を表1、2に示した。
測定方法 アルマイト処理が完了した加工品の反射率を測定。反射率の測定は外面の平坦 部で3回測定し平均した。反射率が高い方が黒色系の光沢となる。
Claims (2)
- 質量%で、Fe:0.005〜0.05%、Si:0.005〜0.05%、Cu:0.01〜0.1%、Cr:0.05〜0.30%、Mg:2.5〜3.5%を含有し、残部がAlと不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金材を、冷間圧延し、かつ冷間圧延の途中で、380℃以上に加熱して200℃以下に5℃/秒以上の冷却速度で急速冷却する一回以上の熱処理を行い、その後、深絞り成形を行い、さらにその後、厚み4〜15μmの陽極酸化皮膜の形成を行うことを特徴とする深絞り性、耐凹み性および外観性に優れるアルミニウム合金成形体の製造方法。
- 前記陽極酸化皮膜が施された表面の反射率が70%以上であることを特徴とする請求項1記載の深絞り性、耐凹み性および外観性に優れるアルミニウム合金成形体の製造方法。
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