JP5640399B2 - 陽極酸化皮膜を備えた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
MgはJISA5xxx系合金の主元素で、加工硬化のみで十分に強度付与するための元素であり、下限値未満ではパネル、器物に加工した場合強度不足となり、また上限値を超えると成形性に欠ける。
CrはJISA5xxx系合金の中間焼鈍に際して再結晶粒を微細化するための元素で、下限値未満ではその効果が不足となり、また上限値を超えると本発明の製造方法であっても陽極酸化処理で黄色味を強く帯び不適当である。
<Ti:0.005〜0.20質量%およびB:0.0005〜0.05質量%>
TiまたはTiおよびBは、鋳造組織を微細化し、鋳造時に鋳塊の割れを有効に防止するための元素で、Ti単独添加でもいいが、TiとBを複合添加すると鋳造組織の微細化性能が向上し、鋳造時の鋳塊割れ防止性能が向上する。それぞれ含有量が下限値未満では微細化効果少なく鋳塊の割れ防止性能が低下する。上限値を超えるとAl−TiあるいはTi−Bの粗大な金属間化合物が晶出し、板の加工性・成形性を損ねる。Ti、またはTiおよびBの含有量は、返り材の選択、およびTi金属、Al−Ti母合金またはAl−Ti−Bの一種または二種以上を適宜選択添加して調整することができる。
不可避的不純物は、意図的に添加する合金元素Mg,Cr,Ti(またはMg,Cr,TiおよびB)以外の元素を指し、通常の溶製方法では地金、返り材、母合金および治工具等から混入してしまう避けがたいものをいう。しかしながら、本発明においては、不可避的不純物の混入量が多くなると、その元素特有の色を発色して本発明の特徴ある黄色味を抑えた淡緑白色の発色を損ねるので限定する必要がある。即ち影響の大きいSiは0.15質量%以下、Feは0.4質量%以下、Mnは0.06質量%以下である。その他の不可避的不純物はZnは0.25質量%以下、Cuは0.1質量%以下、好ましくは各0.05質量%以下である。その他の元素は各々0.05質量%以下に規制することが好ましい。
ここで、TCRはCrの含有量(質量%)、SCRはCrの固溶量(質量%)、PCRは金属間化合物中のCrの量(質量%)であり、PCR=TCR−SCRで表わされる。
熱フェノールでAl分を溶解し、溶液中のCrをIPC発光分析法で分析して固溶Cr(SCR)を定量する。この方法でSCRの値が得られるので、Cr含有量(TCR)からTCR−SCR=PCRの値、即ち金属間化合物中のCr量(PCR質量%)の値が計算できる。
このPCRの値は化合物として存在するCrの量であって、PCRの値が大きいということは、Cr含有化合物の量が多いということであり、したがって、入射光の内優先される黄色波長を呈する光線量が多く黄色味を強く呈するものと考えられる。このPCR値が0.065質量%以下であれば、Cr含有化合物の量も少なく、よって、黄色波長を呈する光線量が少なく黄色味を抑制できるものと考察できる。
発明の好ましい製造方法は次の工程を含む。
<1>鋳塊を均質化処理後熱間圧延し、その後の冷間圧延後に最終焼鈍処理する。
<2>鋳塊を均質化処理後熱間圧延し、その後の冷間圧延後に中間焼鈍処理し、次いで 冷間圧延し、最終焼鈍する。中間焼鈍処理は複数回可能。
<3>鋳塊を均質化処理後熱間圧延し、その後の冷間圧延後に中間焼鈍処理し、次いで 冷間圧延する。中間焼鈍処理は複数回可能。
<4>鋳塊を均質化処理後熱間圧延し、その後の冷間圧延後に中間焼鈍処理し、次いで 冷間圧延し、安定化焼鈍処理する。中間焼鈍処理は複数回可能。
<5>鋳塊を均質化処理後熱間圧延し、その後の冷間圧延後に調質焼鈍処理する。
<6>鋳塊を均質化処理後熱間圧延し、その後の冷間圧延後に中間焼鈍処理し、次いで 冷間圧延し、冷間圧延後調質焼鈍処理する。中間焼鈍処理は複数回可能。
本発明組成の合金溶湯を溶製後半連続鋳造法(DC鋳造)等によって、好ましくはフィルターを通して鋳造し、圧延用鋳塊を得る。該鋳塊は表面を好ましくは5以上20mm程度まで面削して鋳塊表層部の不均一層を除去し、440〜560℃に1〜24時間程度またはそれ以上加熱保持して均質化熱処理をする。多段の均質化処理の場合は、少なくとも高温の段階が該温度条件を満たせばよい。この処理でβ相(Mg2Al3)の偏析、その他Crなどの局部的ミクロ偏析を軽減乃至解消する。
<1>の工程と同様に熱間圧延を終了した圧延板は、常法による冷間圧延をし、中間焼鈍を施して軟化させO材とした後、圧延率を定めて冷間圧延して所要の厚さの板とし、次いで最終焼鈍を施す。中間焼鈍処理は複数回施してもよい。
<1>の工程と同様に熱間圧延を終了した圧延板は、常法による冷間圧延をし、中間焼鈍を施して軟化させO材とした後、次いで圧延率を定めて冷間圧延して所要の機械的特性を付与する。中間焼鈍処理は複数回施してもよい。
Al−Mg系合金は、冷間加工後自然軟化して強度が安定しないので、安定した材料を求められる場合は最終冷間圧延後に安定化処理を行う。即ち、<1>の工程と同様に熱間圧延を終了した圧延板は、常法による冷間圧延をし、中間焼鈍を施して軟化させO材とした後、最終冷間圧延し、安定化焼鈍を行う。中間焼鈍処理は複数回施してもよい。
<5>の工程を更に説明する。
Al−Mg系合金は、組成および冷間圧延率が既知であれば、冷間圧延後の加熱条件を定めることで機械的性質を予測できるので、<1>の工程と同様に熱間圧延を終了した板は、常法による冷間圧延で冷間圧延率を定めて圧延し、該圧延後調質焼鈍処理する。
<6>の工程を更に説明する。
Al−Mg系合金は、組成および冷間圧延率が既知であれば、冷間圧延後の加熱条件を定めることで機械的性質を予測できるので、<1>の工程と同様に熱間圧延を終了した板は、常法による冷間圧延をし、中間焼鈍を施して軟化させO材とした後、冷間圧延率を定めて圧延し、該圧延後調質焼鈍処理する。中間焼鈍処理は複数回実施してもよい。
冷間圧延率を定めて冷間圧延し、該圧延後に調質焼鈍処理する場合は、最終的に求められる機械的性質によって条件が異なり、冷間圧延後、250〜370℃の温度に1〜100秒保持して調質焼鈍処理を行う。
(A)上記の中間焼鈍、最終焼鈍もしくは両焼鈍の温度域への昇温および100℃までの降温速度を100℃/秒以上として、昇温および降温過程で生じるCrを含む金属間化合物の析出の抑制とその粗大化を防ぐ。
(C)上記の調質焼鈍処理温度域への昇温および100℃までの降温速度を100℃/秒以上として、前記の(A)と同じく、昇温および降温過程で生じるCrを含む金属間化合物の析出の抑制とその粗大化を防ぐ。
これらの焼鈍処理は、例えば、電磁誘導式加熱炉を用いて昇温し、水冷により降温すれば可能である。
本発明によるアルミニウム合金板は硫酸浴による陽極酸化処理に供される。その条件は限定するものではないが、最も好ましい条件を示せば以下のとおりである。即ち製板に際して圧延工程で圧延油を使用するので板表面の付着油分を除去するために通常、硝酸を3〜20質量%程度含有した酸性水溶液中に浸漬する。油分の除去された圧延板は、表面の酸化物を除去し、爾後の硫酸浴による陽極酸化処理で陽極酸化皮膜を均一に形成させるために、水洗後苛性ソーダを5〜30質量%程度含有するアルカリ性水溶液中に浸漬し、エッチングして表層数μmを除去する。このアルカリ処理でエッチングされた圧延板は、水洗後硫酸を10〜30質量%含有する硫酸浴中で、圧延板を陽極として、陽極電流密度0.5〜5A/dm2、好ましくは1〜3A/dm2とし、電解浴温5〜30℃、好ましくは10〜30℃、電解時間10〜120分で電解処理を施し、皮膜厚さとして3〜12μm生成させる。この皮膜厚さ範囲で、UCSによる表示方法に従って示すと、皮膜色調がL※値75〜95、a※値−0.8〜0、b※値0〜2.0である明るい黄味の抑制された淡緑白に発色した自然発色皮膜が得られる。
陽極酸化皮膜の厚さは、3μm未満であると耐食性、耐引っ掻き疵性が不十分であり、逆に12μmを超えると黄色味が強くなり、好ましい淡緑白が得られない。したがって、陽極酸化皮膜の厚さは3〜12μmの範囲内に限定する。
陽極酸化処理後の色調の表示方法はUCSによるもので、このUCSは、JISZ8729とJISZ8730で規定される。即ち、JISZ8729はL※a※b※表色系及びLuv表色系による物体色の表示方法、JISZ8730は色差表示方法で解説されている。
表1に示す組成の合金溶湯を溶製後、フィルターを通過させてDC鋳造法で厚さ560mmの圧延用鋳塊を得た。この鋳塊の表面を10mm面削し、440℃の温度に2時間保持し、さらに加熱して540℃の温度に4時間保持して均質化処理した。
次いで各鋳塊の熱間圧延は530℃の温度で開始し、厚さ8mmまで圧延した。熱間圧延終了時の熱延板の温度は360℃であった。
該8mmの圧延板を冷間で3mmまで圧延した。この3mm板を昇温および100℃までの降温速度を変動させて425℃の温度に10秒保持して中間焼鈍しO材とした。
次に厚さ1mm(圧延率67%)まで冷間圧延した。この1mm板を昇温および100℃までの降温速度を変動させて425℃の温度に10秒保持して最終焼鈍した。
次にテンションレベラをとおして平坦度を出し、100mm×100mmに切断して次の陽極酸化皮膜処理の試料とした。
また、皮膜厚さを規定範囲を超える15μmとした比較例(試料番号2−1,2−2,2−3の皮膜厚さ15μm)は緑色味と黄色味が強く発色してしまうことが判る。
更に、化学組成が本発明例であっても、昇温および降温速度のいずれかが規定範囲より遅い場合(試料番号2−5,2−6)は、PCR値も高く黄色味の強い灰色になっていることが判る。
表1に示す組成の合金溶湯を溶製後、フィルターを通してDC鋳造法を行い厚さ560mmの圧延用鋳塊を得た。この鋳塊の表面を10mm面削し、440℃の温度に2時間保持し、さらに加熱して540℃の温度に4時間保持して均質化処理した。
なお、実施例1および2で実証した<2>および<4>以外の前記<1>、<3>、<5>および<6>で説明される工程で製造された規定範囲内の組成のアルミニウム合金板に関しては、冷延圧延後の全ての焼鈍処理に際して、昇温および降温速度を100℃/秒以上とすることで、規定範囲内の陽極酸化後の色調が規定内のL※値、a※値、b※値が得られ、目視で黄色味のない淡緑白色が得られたことが確認されている。
Claims (4)
- Mg2.0〜3.0質量%、Cr0.15〜0.25質量%、Ti0.005〜0.20質量%およびB0.0005〜0.05質量%を含有し、残部Alおよび不可避的不純物からなり、該不純物中のSiを0.15質量%以下、Feを0.4質量%以下、Mnを0.06質量%以下、Znを0.25質量%以下、Cuを0.03質量%以下とし、前記Crの含有量をTCR質量%、Crの固溶量をSCR質量%としたとき、TCR−SCRの値PCRが、PCR≦0.065質量%であるアルミニウム合金板に硫酸陽極酸化皮膜が3〜12μm被覆されており、皮膜色調がL※値75〜95、a※値−0.8〜0、b※値0〜2.0であることを特徴とする陽極酸化皮膜を備えたアルミニウム合金板。
- 請求項1記載の陽極酸化皮膜を備えたアルミニウム合金板の製造方法であって、
Mg2.0〜3.0質量%、Cr0.15〜0.25質量%、Ti0.005〜0.20質量%およびB0.0005〜0.05質量%を含有し、残部Alおよび不可避的不純物からなり、該不純物中のSiを0.15質量%以下、Feを0.4質量%以下、Mnを0.06質量%以下、Znを0.25質量%以下、Cuを0.03質量%以下とする組成からなる鋳塊を均質化処理後に熱間圧延し、その後の冷間圧延後の全ての焼鈍処理において、昇温および降温速度を100℃/秒以上とする方法により得られたアルミニウム合金板に硫酸陽極酸化皮膜を3〜12μm被覆することを特徴とする陽極酸化皮膜を備えたアルミニウム合金板の製造方法。 - Mg2.0〜3.0質量%、Cr0.15〜0.25質量%、Ti0.005〜0.20質量%を含有し、残部Alおよび不可避的不純物からなり、該不純物中のSiを0.15質量%以下、Feを0.4質量%以下、Mnを0.06質量%以下、Znを0.25質量%以下、Cuを0.03質量%以下とし、前記Crの含有量をTCR質量%、Crの固溶量をSCR質量%としたとき、TCR−SCRの値PCRが、PCR≦0.065質量%であるアルミニウム合金板に硫酸陽極酸化皮膜が3〜12μm被覆されており、皮膜色調がL※値75〜95、a※値−0.8〜0、b※値0〜2.0であることを特徴とする陽極酸化皮膜を備えたアルミニウム合金板。
- 請求項3記載の陽極酸化皮膜を備えたアルミニウム合金板の製造方法であって、
Mg2.0〜3.0質量%、Cr0.15〜0.25質量%、Ti0.005〜0.20質量%を含有し、残部Alおよび不可避的不純物からなり、該不純物中のSiを0.15質量%以下、Feを0.4質量%以下、Mnを0.06質量%以下、Znを0.25質量%以下、Cuを0.03質量%以下とする組成からなる鋳塊を均質化処理後に熱間圧延し、その後の冷間圧延後の全ての焼鈍処理において、昇温および降温速度を100℃/秒以上とする方法により得られたアルミニウム合金板に硫酸陽極酸化皮膜を3〜12μm被覆することを特徴とする陽極酸化皮膜を備えたアルミニウム合金板の製造方法。
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