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

Description

本発明は、成形品を金型から離型する際に生じる歪が大きな課題となる高温強度の小さいアルミニウム合金板のブロー成形に対して、良好な離型性、表面性状、耐食性を有し、かつ、時効硬化熱処理後に高強度を得ることが可能なブロー成形用アルミニウム合金板およびその製造方法に関する。

近年、自動車の車体などの軽量化手段の一つとして、アルミニウム合金のボディパネルへの適用が進んでいる。しかし、一般的にアルミニウム合金は鋼板に比べて成形性が低いため、様々な加工法の検討が行われている。その一つに超塑性変形を利用したブロー成形が挙げられる。

ブロー成形とは、特に、アルミニウムが高温で超塑性と呼ばれる著しく大きな延性を示すことを利用した成形方法である。具体的には、加熱された上下金型でアルミニウム板材を挟持し、アルミニウム板材を加熱した後、高圧のガスで加圧して、アルミニウム板材を成形金型の形状に成形する方法をとることが一般的である。ブロー成形を用いることによって、アルミニウムの大きな高温延性を利用して冷間プレス成形では非常に困難な複雑な形状の成形が可能となるだけでなく、高温での変形抵抗が小さいために金型への転写性に優れ、高い意匠性を有する部品の加工に適する。加えて、金型が片方だけでよいことが多いため、冷間プレス成形に比べて金型費が安価であり、少量多品種の部品の加工に用いられることが多い。

特に、アルミニウム合金に関しては優れた超塑性特性を示す材料が積極的に開発されている。中でも２０００系アルミニウム合金および７０００系アルミニウム合金は高温で著しく大きな延性を示すことに加え、ブロー成形後の熱処理によって高い強度が得られるため、いくつかのブロー成形用合金が開発されている。しかし、２０００系アルミニウム合金や７０００系アルミニウム合金は耐食性、溶接性に劣り、また製造コストが高いため、航空機などの特殊部品への適用に限られている。その一方、Ｍｇが多く固溶した５０００系アルミニウム合金は高温で大きな延性を示すことはもちろん、中程度の強度と溶接性、耐食性に優れ、一般部品向けのブロー成形用材料として広く用いられている。特にその需要の大部分は自動車部品が占める。しかし、部品への軽量化の需要が増すにつれ、一般部品用途の、より高強度のブロー成形用材料が求められるようになってきた。

そこで近年では特許文献１〜特許文献３に述べられているように、６０００系アルミニウム合金からなるブロー成形用アルミニウム合金が開発されている。６０００系アルミニウム合金からなるブロー成形用アルミニウム合金は耐食性や溶接性に優れ、また添加合金元素が少ないためにリサイクル性に優れることから、一般部品用途として適するだけでなく、ブロー成形後の時効熱処理によって、５０００系アルミニウム合金以上の高い強度が得られることから、部品の薄肉軽量化が可能となる。

しかし、６０００系アルミニウム合金は５０００系アルミニウム合金に比べて高温での変形抵抗が低く、ブロー成形後に成形品と金型との固着が強くなることもあって、金型から成形品を離型する際に成形品に変形が生じることがあるという６０００系アルミニウム合金からなるブロー成形用材料特有の生産上の課題があった。

これに対し、特許文献１〜特許文献３に記載のアルミニウム合金においては、高温での変形抵抗や離型性が言及されておらず、ブロー成形品の形状精度を保証するものではない。また、特許文献４に記載されているように、離型剤を塗布することによって、成形後に材料と金型とが凝着（固着）することを防止する方法があるが、部品の生産量が増すにつれて離型剤の使用量が増すだけでなく、離型剤の塗布、洗浄工程が必要となり、コスト上昇に繋がっていた。これに対し、特許文献５に記載されているように、金属酸化物のゾルや水ガラスをアルミニウム合金板に塗布して離型剤を塗布せずに、離型性の向上を目指す方法もある。しかし、塗布された金属酸化物のゾルや水ガラスはブロー成形中に金型との摺動によって剥離することもあり、アルミニウム合金材料の表面の状態が悪化するだけでなく、剥離した金属酸化物のゾルや水ガラスが金型に堆積する可能性があった。また、アルミニウム板材の通常の圧延工程に加えて、金属酸化物のゾルや水ガラスをアルミニウム合金板に塗布するという新たな工程の導入が必要となるという課題があった。上述のように、従来の６０００系アルミニウム合金からなるブロー成形用材料を用いて、形状および精度に優れた成形品を安定して生産することは困難であった。

特開２００６−３７１３９号公報 特開２００８−６２２５５号公報 特開２００６−２６５７２３号公報 特開平１１−１５８４８５号公報 特開２００７−６１８４２号公報

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、ブロー成形後に材料の表面性状の悪化や金型の悪化を招くことなく、良好な離型性、表面性状、および、耐食性を有し、かつ、時効硬化熱処理後に高い強度が得られるブロー成形用アルミニウム合金板およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点に係るブロー成形用アルミニウム合金板は、
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。

０．０５質量％以上０．３質量％以下のＣｒをさらに含有してもよい。

０．１質量％以上０．４質量％以下のＣｕをさらに含有してもよい。

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の関係式を満たしてもよい。

本発明の第２の観点に係るブロー成形用アルミニウム合金板の製造方法は、
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。

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んでもよい。

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してもよい。

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してもよい。

本発明によれば、ブロー成形後に材料の表面性状の悪化や金型の悪化を招くことなく、良好な離型性、表面性状、および、耐食性を有し、かつ、時効硬化熱処理後に高い強度が得られるブロー成形用アルミニウム合金板およびその製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係るアルミニウム合金の表面性状、高温強度、離型性の関係を示す図である。 本発明の実施形態に係るアルミニウム合金の表面性状を説明する図である。

本発明者は、６０００系アルミニウム合金板の高温強度および表面性状が離型性と密接に関係すると考え、最終冷間圧延によってブロー成形用アルミニウム合金板の表面性状を調節して、種々の実験ならびに検討を行った。その結果、ブロー成形前のブロー成形用アルミニウム合金板の表面に一定深さの谷があった場合、ブロー成形後もその谷は残存し、金型との密着を回避することができること、加えて、ブロー成形時の高温強度の増加がブロー成形用アルミニウム合金の表面と金型との間の密着部分の割合を減少させ、離型性の向上に有効となることを、鋭意検討の末、突き止めた。さらに、６０００系アルミニウム合金の時効硬化性に大きく影響するＭｇの含有率およびＳｉの含有率を大きく変えず、かつ、一般部品向けとして使用できるように、耐食性を大きく損なうことなく、高温強度をさらに上昇させるためには、ＭｎおよびＣｒの添加、および、その固溶が有効であることを突き止めた。そこで、本発明者は、表面性状、高温強度と離型性の関係を実験によって把握し（図１）、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｍｎなどの合金成分および最終圧延によって調節する表面性状を最適化することによって、離型性、時効硬化性、耐食性を兼備した、一般部品に適するブロー成形用アルミニウム合金板およびその製造方法を発明するに至った。

以下、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板について詳細に説明する。

はじめに、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板の合金成分およびその含有率について説明する。

ＭｇおよびＳｉは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板の必須の成分であり、ブロー成形のために必要な超塑性成形性の確保、および、成形後の時効硬化処理によって、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板が５０００系アルミニウム合金以上の大きな強度を得るために必要である。アルミニウム合金中のＭｇの含有率が０．３質量％未満、アルミニウム合金中のＳｉの含有率が０．６質量％未満の場合、上述の効果に乏しい。また、アルミニウム合金中のＭｇの含有率が１．８質量％超過、アルミニウム合金中のＳｉの含有率が１．６質量％超過の場合、ブロー成形用アルミニウム合金の時効硬化性の確保が困難となる。そのため、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板においては、アルミニウム合金中のＭｇの含有率を０．３質量％以上１．８質量％以下の範囲とし、アルミニウム合金中のＳｉの含有率を０．６質量％以上１．６質量％以下の範囲とする。

Ｍｎは、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を構成する６０００系アルミニウム合金の耐食性を損なうことなく高温強度を増加させるために有効である。また、Ｍｎを添加することによって、ブロー成形後のアルミニウム合金における異常粒成長を抑制する効果を有する。アルミニウム合金中のＭｎの含有率が０．２質量％未満の場合、高温強度増加の効果は乏しい。一方で、Ｍｎをアルミニウム合金に多量に添加するとアルミニウム合金の時効硬化性が低下し、アルミニウム合金中のＭｎの含有率が１．２質量％を超えると、ブロー成形用アルミニウム合金板の時効硬化性の確保が困難となる。したがって、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板中のＭｎの含有率を０．２質量％以上１．２質量％以下の範囲内とする。

ＣｒもＭｎと同様の効果があるため、必要に応じてブロー成形用アルミニウム合金に添加してもよい。アルミニウム合金中のＣｒの含有率が０．０５質量％以上であることによって、ブロー成形用アルミニウム合金板の高温強度増加の効果を一層得ることができる。また、アルミニウム合金中のＣｒの含有率が０．３質量％以下であることによって、ブロー成形用アルミニウム合金板の時効硬化性を一層確保することができる。すなわち、本発明の実施形態に係るアルミニウム合金中のＣｒの含有率は、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、０．０５質量％以上０．３質量％以下であることが、より好ましい。

Ｃｕは時効硬化性を向上させるため、必要に応じてブロー成形用アルミニウム合金に添加してもよい。アルミニウム合金中のＣｕの含有率が０．１質量％以上であることによって、ブロー成形用アルミニウム合金の強度上昇効果を十分に得ることができる。また、アルミニウム合金中のＣｕの含有率が０．４質量％以下であることによって、ブロー成形用アルミニウム合金の耐食性をより良好に保つことができ、一般部品用材料として好適に用いることができる。すなわち、本発明の実施形態に係るアルミニウム合金中のＣｕの含有率は、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、０．１質量％以上０．４質量％以下であることが、より好ましい。

また、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板を構成するアルミニウム合金の残部は、アルミニウムと、Ｆｅ等の不可避不純物とからなる。不可避不純物のそれぞれの含有量は、本発明の効果を損なわない範囲で適宜選択される。

以下、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板の製造方法に関して説明する。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板を構成する６０００系アルミニウム合金板は、たとえば、溶解鋳造工程、均質化処理工程、熱間圧延工程、冷間圧延工程の各工程を経て製造される。

（溶解鋳造工程）
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。

（均質化処理工程）
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。

（熱間圧延工程）
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。

（中間焼鈍工程および冷間圧延工程）
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。

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板においては、ブロー成形時の加熱によって溶体化処理を施すことが可能であるため、たとえば、最終焼鈍を行わず、冷間圧延を施したままの状態でアルミニウム合金板を用いることが、より好ましい。こうすることによって、最終焼鈍工程を省略することが可能となり、製造コストのさらなる低減を実現することができる。

上述の工程によって、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板を得ることができる。

本発明の実施形態において、ブロー成形用アルミニウム合金板の表面性状は、最終の冷間圧延のロールの表面性状を調整することで調節することがより好ましい。以下、冷間圧延のロールの表面性状を調整することによるブロー成形用アルミニウム合金板の表面性状の調節について説明する。

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板において、ブロー成形の際に金型と接触するブロー成形用アルミニウム合金板の材料の表面性状は、ブロー成形用アルミニウム合金板の圧延方向に直角な断面において、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の関係式を満たすように調節される。ここで、谷深さとは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に従い、測定した断面曲線から長波長成分（平均線）を差し引いた粗さ曲線において、平均線に対する材料凹部の深さを指す（図２参照）。表面粗さは、たとえば、表面粗さ測定機等によって測定される。基準平均線長さをＬとして、谷深さが０．３μｍ以上である部分の水平方向の長さの総和をＬ_１としたとき、Ｘ＝Ｌ_１／Ｌとする。図２において、谷深さが０．３μｍ以上である部分の長さは、楕円で囲まれた点線部分の長さであり（Ｌ_１ａ、Ｌ_１ｂ、Ｌ_１ｃ、Ｌ_１ｄ、Ｌ_１ｅ、Ｌ_１ｆ、Ｌ_１ｇ、Ｌ_１ｈ）、Ｌ_１＝Ｌ_１ａ＋Ｌ_１ｂ＋Ｌ_１ｃ＋Ｌ_１ｄ＋Ｌ_１ｅ＋Ｌ_１ｆ＋Ｌ_１ｇ＋Ｌ_１ｈである。ブロー成形前のアルミニウム合金板の表面に０．３μｍ以上の凹部が存在することによって、ブロー成形後も凹部は残存し、金型とアルミニウム合金との間の接触面積を減少させるため、ブロー成形用アルミニウム合金の離型性が向上する。Ｘが０．１０以上であることによって、金型とブロー成形用アルミニウム合金板との間の固着を抑制することができ、ブロー成形用アルミニウム合金板の金型からの良好な離型性を確保することができる。なお、Ｘ＞０．５０では離型性効果が飽和する傾向があり、Ｘ≦０．５０とすることでブロー成形用アルミニウム合金板の表面性状をより良好とすることができる。なお、本実施形態においては、一般的に粗さの大きい圧延方向に直角な断面におけるＸを用いる形態について説明したが、その他の方向の断面においてもＸが上記条件を満たす場合には同様の効果が得られるため、その他の方向の断面においてＸが上述の条件（Ｘが０．１０以上）を満たす場合も、本発明の範疇に入るものとする。

また、ブロー成形用アルミニウム合金の高温強度も離型性と相関があり、６０００系アルミニウム合金の一般的なブロー成形条件である５３０℃、ひずみ速度１０^−２／秒のときの降伏応力をＹ(ＭＰａ)とした場合にＹ≧−８．０Ｘ＋１０．８の関係式を満たすときに、ブロー成形用アルミニウム合金の金型からの離型性が良好となることを、本発明者は、実験の結果、突き止めている（図１）。これは高温強度が小さいほど、金型とブロー成形用アルミニウム合金との間の密着が強くなるため、表面性状を表す数値であるＸを大きくする必要があることを示している。降伏応力は、たとえば引張試験機等を用いて測定される。

上述したように、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板においては、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の関係式と、Ｙ≧−８．０Ｘ＋１０．８の関係式の両方が満たされるため、良好な離型性、表面性状、および、耐食性を有し、かつ、時効硬化熱処理後に高い強度を有するブロー成形用アルミニウム合金板が得られる。

なお、金型からの離型性を向上させるためには、ブロー成形用アルミニウム合金の両方の面のＸを０．１０以上に調節する必要はなく、ブロー成形の際に金型と接触するどちらか一方の表面のＸのみを０．１０以上に調節すればよい。製品によっては人目に触れる成形品の外側の表面粗度を可能な限り小さくして外観を向上させる場合もあるため、金型からの離型性を保ちつつ、表面性状（粗さ）を好適に調節することがある。こういった場合、ブロー成形用アルミニウム合金の一方の面の表面性状ともう一方の面の表面性状とを独立に調節することが好ましく、離型性が良好となるように表面性状を調節した一方の面を金型と接触する側の表面に対応させ、金型と接触しない側の表面（もう一方の面）を人目に触れる成形品の外側に対応させる。たとえば、異なる表面性状を持った上下２種類のロールを用いた冷間圧延を最終圧延として行うことによって、ブロー成形用アルミニウム合金の両面の表面性状をそれぞれ独立に調節することができる。このとき、ブロー成形用アルミニウム合金の面のうち、金型と接触する面（一方の面）の表面性状が０．１０≦Ｘの関係式を満たし、金型と接触しない側の面（もう一方の面）の表面性状が０≦Ｘ≦０．１０の関係式を満たすことにより、一層良好な離型性が確保されることによって高い寸法精度を得つつ、極めて優れた表面外観を有する成形品を得ることができる。

また、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板においては、溶体化処理温度である５００℃以上、かつ、ブロー成形用アルミニウム合金板の融点未満の温度でブロー成形を行うことが、より好ましい。こうすることによって、ブロー成形が溶体化処理工程を兼ねることになり、工程の削減に繋がる。ブロー成形温度を５００℃以上とすることによって、ＭｇおよびＳｉを十分に固溶させることができ、時効硬化による十分な強度増加を得ることができる。より一層好ましくは、ブロー成形温度を５３０℃以上とする。また、ブロー成形温度を、ブロー成形用アルミニウム合金板の融点未満の温度とすることによって、ブロー成形用アルミニウム合金板の溶解を防ぐことができる。

ブロー成形における成形ガス圧を、たとえば、０．５ＭＰａ以上５ＭＰａ以下の範囲内とすることによって、より大きな延性が得られ、ブロー成形用アルミニウム合金の成形がより容易となる。ブロー成形後は、たとえば、３℃／秒以上の冷却速度でアルミニウム合金を冷却し、ただちに１７０℃以上２３０℃以下の温度で時効硬化処理を行うことによって、より大きな強度が得られる。たとえば、自動車用部品の製造工程においては、ブロー成形後に大型ファンなどで成形品を冷却し、成形品をただちに１７０℃以上２３０℃以下の温度の空気炉に入れ、成形時間に合わせて２分間以上の加熱を行うことが、より好ましい。こうすることによって、その後、室温で放置したとしても、塗装焼付工程において大きな強度が得られる。本発明の実施形態において、時効硬化性の評価は、たとえば、引張試験機等を用いて、時効硬化処理後の０．２％耐力を測定することによって行われる。なお、０．２％耐力とは、引張試験機などの負荷を取り除いた時の永久ひずみが０．２％になる応力を指す。

上述のように、本発明の実施形態によって、離型性、時効硬化性、耐食性および表面外観のいずれにも優れたブロー成形用アルミニウム合金を得ることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。たとえば、上記実施の形態においては、冷間圧延の途中で一度もしくは二度の中間焼鈍を行う形態について説明したが、中間焼鈍を行わなくてもよいし、三度以上の中間焼鈍を行ってもよい。

また、上記実施の形態においては、最終焼鈍を行わず、冷間圧延を施したままの状態でアルミニウム合金板を用いる形態について説明したが、冷間圧延工程後に最終焼鈍を行ってもよい。

また、上記実施の形態においては、冷間圧延工程において、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アルミニウム合金を冷間圧延する形態について説明したが、アルミニウム合金を冷間圧延する方法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、同一の表面性状を有する２つのロールを用いてアルミニウム合金を冷間圧延してもよいし、４つのロールや６つのロール等、２つを超える数のロールを用いてアルミニウム合金を冷間圧延する等、他の方法を用いてアルミニウム合金を冷間圧延してもよい。

また、上記実施の形態においては、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、アルミニウム合金のもう一方の面において０≦Ｘ≦０．１０の関係式を満たす形態について説明したが、アルミニウム合金の一方の面における関係式およびアルミニウム合金のもう一方の面における関係式は、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、アルミニウム合金の一方の面における関係式がＸ＜０．１０であってもよいし、アルミニウム合金のもう一方の面における関係式がＸ＞０．１０であってもよい。

以下に本発明の実施例を比較例とともに記す。なお以下の実施例は、本発明の効果を説明するためのものであり、実施例記載のプロセス及び条件が、本発明の技術的範囲を制限するものではない。

（実施例Ａ）
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。

それぞれのブロー成形用のアルミニウム合金圧延板に対して、金型を用いて高温ブロー成形を行った。３００ｍｍ角、深さ７０ｍｍの角筒形状の金型を用い、ブロー成形温度は本実施例に用いられたブロー成形用アルミニウム合金板を構成する６０００系アルミニウム合金の溶体化を十分に行うことができる温度である５３０℃とした。ブロー成形用アルミニウム合金圧延板を金型の中で１０分間加熱した後、２ＭＰａの高圧ガスを用いてブロー成形を行った。

ブロー成形が完了した後、金型から成形品を離型した。金型から離型した後、成形品をファン空冷によって冷却し、直ちに空気炉に入れて１８０℃に加熱して時効硬化処理を行った。１時間加熱した後、成形品を空気炉から取り出し、放冷した後、成形品の底面中心から引張試験片を採取して、引張試験機を用いて引張試験を行い、０．２％耐力を測定した。

表１に示す合金番号１〜合金番号２４の成分を含有するブロー成形用アルミニウム合金板について、両方の面の表面性状を表すＸを０．１５に統一したときの離型性と時効硬化後の強度を評価した結果を表２に示す。

本実施例においては、ブロー成形用アルミニウム合金板の圧延方向に直角な断面において、谷深さが０．３μｍ以上である領域の割合をＸとした。本実施例において、谷深さとは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に従い、測定した断面曲線から長波長成分（平均線）を差し引いた粗さ曲線において、平均線に対する材料凹部の深さを指す。平均線の基準長さをＬ、谷深さが０．３μｍ以上である部分の水平方向の長さの総和をＬ_１としたとき、Ｘ＝Ｌ_１／Ｌとした。成形前のブロー成形用アルミニウム合金板より引張試験片を採取し、表面粗さ測定機を用いて、それぞれの引張試験片のＬ_１およびＬが測定された。また、高温強度を評価するために、引張試験機を用いて、５３０℃、ひずみ速度１０^−２／秒の条件下でのそれぞれの引張試験片の降伏応力Ｙ(ＭＰａ)を測定した。

成形品を金型から離型した際、容易に離型できた場合を◎、金型との固着が多少あったが成形品に大きな変形が生じなかった場合を○、高温変形抵抗が小さく、金型との固着が強かったために成形品に大きな変形が生じてしまった場合を×として離型性を評価した。

また、５０００系アルミニウム合金以上の強度である２５０ＭＰａ以上の０．２％耐力がある場合を十分な時効硬化性があるとして○、２５０ＭＰａ未満の０．２％耐力の場合を×として評価した。

離型性の評価、０．２％耐力の評価のいずれにも×がない場合、総合評価を○とした。離型性の評価または０．２％耐力の評価の少なくともいずれか一方の評価が×の場合、総合評価を×とした。

実施例１、３〜１０、１３〜１４のブロー成形用アルミニウム合金は、良好な離型性および良好な時効硬化性を有していた。また、実施例２、１３および１４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、同様に良好な離型性および良好な時効硬化性を有することがわかった。
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。

一方、比較例１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、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。

（実施例Ｂ）
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１５〜１８、２６〜２７のブロー成形用アルミニウム合金は、いずれも合金番号１のアルミニウム合金によって構成された。実施例１５、実施例２６および実施例２７におけるＸは０．３０であり、実施例１６におけるＸは０．４５であり、実施例１７におけるＸは０．５０であり、実施例１８におけるＸは０．５５であった。表３に示すように、Ｘの値が大きくなるにつれ、離型性がより良好になることがわかった。また、実施例１５〜１８のいずれにおいても、時効硬化性が良好であった。また、Ｘの値がいずれも０．３０である実施例１５、実施例２６および実施例２７の実験結果に示されるように、板厚が０．８ｍｍｔ、１ｍｍｔ、１．６ｍｍｔのいずれであっても、同様に良好な離型性および良好な時効硬化性を有することがわかった。
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。

一方、比較例１４〜１６、２３〜２４のブロー成形用アルミニウム合金は、いずれも合金番号２２のアルミニウム合金によって構成された。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、Ｘの値をそれぞれ０．４５、０．５０、０．５５としても離型性は十分ではなく、離型の際に変形が生じた。また、時効硬化性も十分ではなかった。また、Ｘの値がいずれも０．５０である比較例１５、２３および２４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、高温強度が小さく、Ｘの値を０．５０としても離型性は十分ではなく離型の際に変形が生じ、また、時効硬化性も十分ではないことがわかった。
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。

（実施例Ｃ）
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３０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、製造工程における均質化処理温度が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の固溶がより促進され、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。

（付記１）
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。

（付記２）
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。

（付記３）
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。

（付記４）
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。

（付記５）
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。

（付記６）
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。

（付記７）
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。

（付記８）
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。

（付記９）
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１０）
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。

（関連出願の相互参照）
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。