JP6316747B2 - ブロー成形用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
ブロー成形用アルミニウム合金板であって、
0.3質量%以上1.8質量%以下のMgと、
0.6質量%以上1.6質量%以下のSiと、
0.2質量%以上1.2質量%以下のMnと、
を含み、残部がアルミニウムおよび不可避不純物からなり、
前記ブロー成形用アルミニウム合金板の少なくとも一方の面において、
JIS B 0601:2001に従う粗さ曲線の谷深さが0.3μm以上である領域の割合をXとし、
温度530℃およびひずみ速度10−2/秒のブロー成形の条件下で、前記ブロー成形用アルミニウム合金板が変形されるときの降伏応力をY(MPa)としたとき、
0.10≦X、および、Y≧−8.0X+10.8の関係式を満たす、
ことを特徴とする。
前記ブロー成形用アルミニウム合金板のもう一方の面において0≦X≦0.10の関係式を満たしてもよい。
0.3質量%以上1.8質量%以下のMgと、0.6質量%以上1.6質量%以下のSiと、0.2質量%以上1.2質量%以下のMnと、を含み、残部がアルミニウムおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金を、500℃以上、かつ、該アルミニウム合金の融点未満の温度で均質化処理する工程と、
均質化処理された該アルミニウム合金を、200℃以上400℃以下の温度で熱間圧延する工程と、
熱間圧延された該アルミニウム合金を冷間圧延する工程と、
を含み、
JIS B 0601:2001に従う粗さ曲線の谷深さが0.3μm以上である領域の割合をXとしたとき、0.10≦Xとなるように、表面性状が調整されたロールで冷間圧延し、
温度530℃およびひずみ速度10−2/秒のブロー成形の条件下で、ブロー成形用アルミニウム合金板が変形されるときの降伏応力をY(MPa)としたとき、Y≧−8.0X+10.8の関係式を満たす、
ことを特徴とする。
該アルミニウム合金の一方の面において0.10≦Xの関係式を満たし、該アルミニウム合金のもう一方の面において0≦X≦0.10の関係式を満たすように該アルミニウム合金を冷間圧延してもよい。
溶解鋳造は、たとえばDC(Direct Chill)鋳造法などの一般的な方法によって行われ、冷却速度を大きくして、MnおよびCrのアルミニウム合金中への固溶量を増加させることがより好ましい。
溶解鋳造によって得られたアルミニウム合金の鋳塊を加熱して、均質化処理を行う。均質化処理においては、加熱温度を、500℃以上、かつ、本発明の実施形態に係るアルミニウム合金の融点温度(たとえば、約580℃)未満とすることがより好ましい。加熱温度を500℃以上とすることによって、Mn、Cr系晶出物の再固溶が促進され、Mn、Crのアルミニウム合金中の固溶量の確保がより容易となる。加熱温度を本発明の実施形態に係るアルミニウム合金の融点温度未満とすることによって、アルミニウム合金の溶解を防ぐことができる。
均質化処理を施した後、アルミニウム合金に対して熱間圧延を行う。熱間圧延中のアルミニウム合金の材料温度は200℃以上400℃以下の範囲内とすることがより好ましい。熱間圧延中のアルミニウム合金の材料温度を400℃以下とすることによって、Mn、Crの析出を最小限に抑え、固溶量を確保することができるだけでなく、熱延組織の微細化にも有効であり、ブロー成形用アルミニウム合金の成形性および表面性状の向上に寄与する。また、材料温度を200℃以上とすることによって、ブロー成形用アルミニウム合金材料の変形抵抗が下がり、圧延を一層容易に行うことができる。
ついで、ブロー成形用アルミニウム合金に対して、最終板厚となるまで冷間圧延を行う。冷間圧延の途中で一度もしくは二度の中間焼鈍を行うことが、より好ましい。中間焼鈍を行うことによって、冷間圧延で微細化されたMn、Cr系金属間化合物が、より再固溶されやすくなる。また、偏平した結晶粒組織の等軸化が促進され、ブロー成形用アルミニウム合金の成形性および表面性状を、より向上させることができる。中間焼鈍温度を、たとえば、500℃以上とすることによって、Mn、Cr系金属間化合物の再固溶が一層促進され、中間焼鈍温度を、たとえば、本発明の実施形態に係るブロー成形用アルミニウム合金の融点温度未満とすることによって、アルミニウム合金の溶解を一層抑制することができる。冷間圧延後のアルミニウム合金板の最終板厚は、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択され、以下に限定されるものではないが、たとえば、0.2mmt以上3.0mmt以下の範囲の最終板厚が好適に用いられ、0.8mmt以上1.6mmt以下の範囲の最終板厚が、より好適に用いられる。
はじめに、表1に示す合金組成、不可避不純物、アルミニウムからなるアルミニウム合金(合金番号1〜合金番号24)をそれぞれ溶解し、DC鋳造法によって鋳造した。次に、それぞれのアルミニウム合金の鋳塊を550℃の温度で均質化処理した。ついで、鋳塊の温度を380℃にして熱間圧延を行い、板厚を3mmtとした。最後に、550℃の中間焼鈍を1回行った後、板厚が0.8mmt、1mmt、1.6mmtとなるまで冷間圧延を行って、ブロー成形用のアルミニウム合金板とした(表2および表3の板厚を参照)。表2および表3に示すように、合金番号1、合金番号2、合金番号4、合金番号5、合金番号22、合金番号24については、板厚が0.8mmt、1mmt、1.6mmtのアルミニウム合金板をそれぞれ作製し、合金番号3、合金番号6〜21、合金番号23については、板厚が1mmtのアルミニウム合金板のみを作製した。なお、最終工程の冷間圧延において、異なる表面粗度の圧延ロールを用いて冷間圧延を行い、ブロー成形用のアルミニウム合金圧延板の両方の面の表面性状(X)を調節した。上述の製造工程によって、合金番号1〜合金番号24のブロー成形用アルミニウム合金板がそれぞれ製造された。表1において、「−」は、その成分が含有されていないか、検出下限以下のわずかな数値しか含有されていなかったことを示す。
実施例2、11〜12のブロー成形用アルミニウム合金は、より良好な離型性および良好な時効硬化性を有していた。
比較例2、比較例3、比較例12および比較例13のブロー成形用アルミニウム合金は、時効硬化性は十分であったが、Mnの含有率が0.2質量%未満であったために高温強度が低く、離型性が十分ではなかった。また、比較例2、12および13に示されるように、板厚が0.8mmt、1mmt、1.6mmtのいずれであっても、時効硬化性は十分であったが、Mnの含有率が0.2質量%未満であったために高温強度が低く、離型性が十分ではないことがわかった。
比較例4のブロー成形用アルミニウム合金は、離型性は十分であったが、Mnの含有率が1.2質量%超過であったために時効硬化性が十分ではなかった。
比較例5のブロー成形用アルミニウム合金は、Mgの含有率が0.3質量%未満であったため、ブロー成形性が十分ではなく、離型性が十分ではなかった。また、時効硬化性も十分ではなかった。
比較例6のブロー成形用アルミニウム合金は、離型性は十分であったが、Mgの含有率が1.8質量%超過であったため、時効硬化性が十分ではなかった。
比較例7のブロー成形用アルミニウム合金は、Siの含有率が0.6質量%未満であったため、離型性および時効硬化性が十分ではなかった。
比較例8のブロー成形用アルミニウム合金は、離型性は十分であったが、Siの含有率が1.6質量%超過であったため、時効硬化性が十分ではなかった。
比較例9のブロー成形用アルミニウム合金は、Mgの含有率が0.3質量%未満、Siの含有率が0.6質量%未満、Mnの含有率が0.2質量%未満であったため、高温強度が小さく、離型の際に大きな変形が生じた。また、時効硬化性も十分ではなかった。
比較例10および比較例11のブロー成形用アルミニウム合金は、時効硬化性は十分だったが、Y<−8.0X+10.8であったため、高温強度が小さく、離型性が十分ではなかった。
合金番号1、3、5、21、22、24のブロー成形用アルミニウム合金について、最終工程の冷間圧延において異なる表面粗度の圧延ロールを用いて冷間圧延を行うことによって表面性状Xを調整して、それぞれのブロー成形用アルミニウム合金について離型性との関係を調査した。表3に、X、Y、離型性および時効硬化処理後の強度の数値を示す。評価基準は上述の実施例Aと同様である。
実施例19〜22のブロー成形用アルミニウム合金は、いずれも合金番号3のアルミニウム合金によって構成された。実施例19におけるXは0.30であり、実施例20におけるXは0.45であり、実施例21におけるXは0.50であり、実施例22におけるXは0.55であった。実施例19〜22のブロー成形用アルミニウム合金の高温強度はほぼ同等ではあるが、表3に示すように、Xの値が大きくなるにつれて離型性がより良好になることがわかった。また、実施例19〜22のいずれにおいても、時効硬化性が良好であった。
実施例23〜25のブロー成形用アルミニウム合金は、いずれも合金番号24のアルミニウム合金によって構成された。実施例23におけるXは0.45であり、実施例24におけるXは0.50であり、実施例25におけるXは0.55であった。実施例23〜25のブロー成形用アルミニウム合金の高温強度はほぼ同等ではあるが、Xの値が大きいため離型性がより良好であることがわかった。また、実施例23〜25のいずれにおいても、時効硬化性が良好であった。
比較例17のブロー成形用アルミニウム合金は合金番号1のアルミニウム合金によって構成され、比較例18のブロー成形用アルミニウム合金は合金番号21のアルミニウム合金によって構成された。いずれの合金も高温強度は十分だったが、Xの値がともに0.1未満であった。そのため、ブロー成形用アルミニウム合金と金型との間の固着が強く、離型性が十分ではなく、離型の際に変形が生じた。
比較例19のブロー成形用アルミニウム合金は合金番号24のアルミニウム合金によって構成された。比較例19のブロー成形用アルミニウム合金においては、Y<−8.0X+10.8であったため、高温強度が小さく、離型性が十分ではなかった。
比較例20〜22のブロー成形用アルミニウム合金は合金番号5のアルミニウム合金によって構成された。Mnの含有率が0.2質量%未満であり、高温強度が小さかったため離型性が十分ではなく、成形品に大きな変形が生じた。また、比較例20〜22に示されるように、板厚が0.8mmt、1mmt、1.6mmtのいずれであっても、Mnの含有率が0.2質量%未満であり、高温強度が小さかったため離型性が十分ではなく、成形品に大きな変形が生じることがわかった。
合金番号12のアルミニウム合金について、均質化処理温度、熱間圧延前加熱温度、中間焼鈍温度の影響を調査した。表4に、均質化処理温度、熱間圧延前加熱温度、中間焼鈍温度、X、Y、離型性および時効硬化処理後の強度の数値を示す。評価基準は上述の実施例Aおよび実施例Bと同様である。合金番号12のアルミニウム合金の融点はおよそ580℃であった。
実施例31のブロー成形用アルミニウム合金の離型性および時効硬化性は良好であった。
実施例32のブロー成形用アルミニウム合金の離型性および時効硬化性は良好であった。
実施例33のブロー成形用アルミニウム合金においては、表4に示すように、製造工程における熱間圧延前加熱温度が200℃以上400℃以下であったため、Mnの析出が一層抑制され、高温強度がより増加して、離型性がより良好となることがわかった。また、時効硬化性も良好であった。
実施例34のブロー成形用アルミニウム合金の離型性および時効硬化性は良好であった。
実施例35のブロー成形用アルミニウム合金においては、表4に示すように、製造工程における中間焼鈍温度が500℃以上、かつ、合金番号12のブロー成形用アルミニウム合金の融点未満の温度であったため、Mnの固溶を促し、高温強度がより増加して、離型性がより良好となることがわかった。また、時効硬化性も良好であった。
ブロー成形用アルミニウム合金板であって、
0.3質量%以上1.8質量%以下のMgと、
0.6質量%以上1.6質量%以下のSiと、
0.2質量%以上1.2質量%以下のMnと、
を含み、
前記ブロー成形用アルミニウム合金板の少なくとも一方の面において、
断面粗さ曲線の谷深さが0.3μm以上である領域の割合をXとし、
所定の条件下で、前記ブロー成形用アルミニウム合金板が変形されるときの降伏応力をYとしたとき、
0.10≦X、および、Y≧−8.0X+10.8の関係式を満たす、
ことを特徴とするブロー成形用アルミニウム合金板。
0.05質量%以上0.3質量%以下のCrをさらに含有する、
ことを特徴とする付記1に記載のブロー成形用アルミニウム合金板。
0.1質量%以上0.4質量%以下のCuをさらに含有する、
ことを特徴とする付記1または2に記載のブロー成形用アルミニウム合金板。
前記ブロー成形用アルミニウム合金板の一方の面において0.10≦Xの関係式を満たし、
前記ブロー成形用アルミニウム合金板のもう一方の面において0≦X≦0.10の関係式を満たす、
ことを特徴とする付記1乃至3のいずれか1つに記載のブロー成形用アルミニウム合金板。
残部が、アルミニウムおよび不可避不純物からなる、
ことを特徴とする付記1乃至4のいずれか1つに記載のブロー成形用アルミニウム合金板。
0.3質量%以上1.8質量%以下のMgと、0.6質量%以上1.6質量%以下のSiと、0.2質量%以上1.2質量%以下のMnと、を含むアルミニウム合金を、500℃以上、かつ、該アルミニウム合金の融点未満の温度で均質化処理する工程と、
均質化処理された該アルミニウム合金を、200℃以上400℃以下の温度で熱間圧延する工程と、
熱間圧延された該アルミニウム合金を冷間圧延する工程と、
を含む、
ことを特徴とするブロー成形用アルミニウム合金板の製造方法。
前記冷間圧延する工程が、該アルミニウム合金を、500℃以上、かつ、該アルミニウム合金の融点未満の温度で中間焼鈍する工程を含む、
ことを特徴とする付記6に記載のブロー成形用アルミニウム合金板の製造方法。
前記冷間圧延する工程において、異なる表面性状を有する2つのロールを用いて該アルミニウム合金を冷間圧延する、
ことを特徴とする付記6または7に記載のブロー成形用アルミニウム合金板の製造方法。
前記冷間圧延する工程において、異なる表面性状を有する2つのロールを用いることによって、
該アルミニウム合金の一方の面において0.10≦Xの関係式を満たし、該アルミニウム合金のもう一方の面において0≦X≦0.10の関係式を満たすように該アルミニウム合金を冷間圧延する、
ことを特徴とする付記8に記載のブロー成形用アルミニウム合金板の製造方法。
付記6乃至9のいずれか1つに記載のブロー成形用アルミニウム合金板の製造方法を用いて製造された、
ことを特徴とするブロー成形用アルミニウム合金板。
本出願は、2012年6月27日に出願された日本国特許出願第2012−144382号に基づく。本明細書中にその明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
Claims (8)
- ブロー成形用アルミニウム合金板であって、
0.3質量%以上1.8質量%以下のMgと、
0.6質量%以上1.6質量%以下のSiと、
0.2質量%以上1.2質量%以下のMnと、
を含み、残部がアルミニウムおよび不可避不純物からなり、
前記ブロー成形用アルミニウム合金板の少なくとも一方の面において、
JIS B 0601:2001に従う粗さ曲線の谷深さが0.3μm以上である領域の割合をXとし、
温度530℃およびひずみ速度10−2/秒のブロー成形の条件下で、前記ブロー成形用アルミニウム合金板が変形されるときの降伏応力をY(MPa)としたとき、
0.10≦X、および、Y≧−8.0X+10.8の関係式を満たす、
ことを特徴とするブロー成形用アルミニウム合金板。 - 0.05質量%以上0.3質量%以下のCrをさらに含有する、
ことを特徴とする請求項1に記載のブロー成形用アルミニウム合金板。 - 0.1質量%以上0.4質量%以下のCuをさらに含有する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のブロー成形用アルミニウム合金板。 - 前記ブロー成形用アルミニウム合金板の一方の面において0.10≦Xの関係式を満たし、
前記ブロー成形用アルミニウム合金板のもう一方の面において0≦X≦0.10の関係式を満たす、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のブロー成形用アルミニウム合金板。 - 0.3質量%以上1.8質量%以下のMgと、0.6質量%以上1.6質量%以下のSiと、0.2質量%以上1.2質量%以下のMnと、を含み、残部がアルミニウムおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金を、500℃以上、かつ、該アルミニウム合金の融点未満の温度で均質化処理する工程と、
均質化処理された該アルミニウム合金を、200℃以上400℃以下の温度で熱間圧延する工程と、
熱間圧延された該アルミニウム合金を冷間圧延する工程と、
を含み、
JIS B 0601:2001に従う粗さ曲線の谷深さが0.3μm以上である領域の割合をXとしたとき、0.10≦Xとなるように、表面性状が調整されたロールで冷間圧延し、
温度530℃およびひずみ速度10−2/秒のブロー成形の条件下で、ブロー成形用アルミニウム合金板が変形されるときの降伏応力をY(MPa)としたとき、Y≧−8.0X+10.8の関係式を満たす、
ことを特徴とするブロー成形用アルミニウム合金板の製造方法。 - 前記冷間圧延する工程が、該アルミニウム合金を、500℃以上、かつ、該アルミニウム合金の融点未満の温度で中間焼鈍する工程を含む、
ことを特徴とする請求項5に記載のブロー成形用アルミニウム合金板の製造方法。 - 前記冷間圧延する工程において、異なる表面性状を有する2つのロールを用いて該アルミニウム合金を冷間圧延する、
ことを特徴とする請求項5または6に記載のブロー成形用アルミニウム合金板の製造方法。 - 前記冷間圧延する工程において、異なる表面性状を有する2つのロールを用いることによって、
該アルミニウム合金の一方の面において0.10≦Xの関係式を満たし、該アルミニウム合金のもう一方の面において0≦X≦0.10の関係式を満たすように該アルミニウム合金を冷間圧延する、
ことを特徴とする請求項7に記載のブロー成形用アルミニウム合金板の製造方法。
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