JPH02118050A - 成形加工用アルミニウム合金圧延板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この弁明は電気制御器筐体、計測器筐体、ＶＴＲイの他
の弱電義烈のシｔ・−シ、あるいは自動車中体、自動中
部品など、強度と優れた成形加工・〆ｔ、祷に侵れた曲
は性が要求８れる成形品に使用されるアルミニウム合金
圧延板ｉＦｊよびその製造方法に関りるものである。

従来の技術 電気制御器筐体、計測器筐体、ＶＴＲその他の弱電機器
のシト−シ、あるいは自動車車体、自動中部品などには
、軽量性および電磁波シールド性などの点から、近年は
アルミニウム合金を使用することが多くなっている。こ
のような用途にＪｊいては、強度および成形加工性に優
れていること、さらに耐食性も良好なことが要求され、
そこで従来はこれらの用途のアルミニウム合金としては
Ａ　Ｚ　−Ｍ　！−Ｊ系のＪＩＳ　　５０００番系の合
金が主に使用されており、そのうちでも特に５０５２合
金Ｉ合金２材、５１８２合金Ｏ材が使用されることが多
い。

発明が解決しようとする課題 前述のような５０５２合金１１３２材や５１８２合金０
材等の従来材料では、成形加工性が比較的良好ではある
ものの、厳しい加工条件での成形加工、複雑な成形加工
に供するには未だ成形加工性が充分とは言えず、特に曲
げ性が不充分であった。

特に曲げ性は、曲げ方向による異方性が存在し、圧延方
向に平行に曲げる場合の曲げ性が劣るという問題があり
、そのため複雑な形状の成形加工には未だ不充分と占わ
ざるを得なかったのが実情である。

この弁明は以上の事゛ｎを背県としてなされたもので、
前述のように電気量ｔＩｌ器筐体あるい（よ自動車部品
等に使用されるアルミニウム合金圧延板として、従来合
金の圧延板と比較して成形性、特に曲げ性が優れ、曲げ
方向による異方性が著しく少ない圧延板およびその製造
方法を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 本ブを明石等は前述の問題を解決するべく鋭意実験・検
討を重ねた結束、／’ｌ’−ＭＣＩ基合金にＪｊいてＱ
ｕ、　［ｅ、Ｓｉをそれぞれ少量に抑制するとと心にＭ
　ｒ＋　、　ｃ　ｒ　、　ｚ　ｒを極微小に抑制し、か
つ最終板にＪｊける再結晶粒の粒径とその偏平度を規制
りることによって、成形加工性、特に曲げ性が優れ、曲
げ方向による異方性の少ない圧延板を得られることを見
出し、この発明をなすに至った。

具体的には、請求項１の発明は曲げ性に侵れた成形加工
用アルミニウム合金圧延板を提供ブるものであって、こ
の請求項１の発明のアルミニウム合金圧延板は、ｔｖＬ
ｑ２．０〜５．５％を含有し、かつＣｕ、Ｆｅ、Ｓ　ｉ
がそれぞれ０．１５　％以下ＩＪＪ制され、しかもＭｎ
、Ｃｒ、Ｚｒが合羽で０．０５％以上に規制され、残部
がＡ　（ｌ　Ｊｊよびその他の不可避的不純物よりなり
、圧延方向の結晶粒径が平均１５０７ｍ以下であり、か
つ几延方向に平行な断面にＪハブるｆｆ：延方向の平均
結晶粒径りと板厚方向の平均結晶粒径Ｔとの比１−／Ｔ
が１．３以五であることを特徴とするものである。

また請求項２の発明は曲げ性に優れた成形ｈ１１王用ア
ルミニウム合金圧延板の製造方法についてのものであり
、この請求項２の発明の製造方法は、Ｍｇ２．Ｏ〜５．
５％を含有し、かつｃｕ、Ｆｅ。

Ｓｉがそれぞれ０．１５％以下に規制され、しかもＭｎ
、Ｑｒ、　７ｒが合計テ０．０５　％　ｊＸ　下ニ現＆
Ｊ　すれ、残部がＡ１およびその他の不可避的不純物よ
りなる合金を鋳造した後、その祷塊に４５０〜５７０℃
の範囲内の温度で均質化処理を施し、さらに熱間圧延お
よび冷間圧延を行なってから最終焼鈍を施すにあたり、
最終焼鈍直前の冷間圧延の圧下率を２０％以上とし、か
つＲ終焼鈍を３００〜４５０　’Ｃの範囲内の温度で　
０．５へ・２４時間行ない、これによって圧延方向の平
均結晶粒径が１５０顯以下でかつ圧延方向に平行＜ｈ断
面にＪｊける圧延方向の平均結晶粒径しと板厚方向の平
均結晶粒径■との比Ｌ／Ｔが１．３以下の仮を得ること
を特徴とするものである。

作　　　用 先ずこのブで明にＪｊける合金成分限定理由について説
明する。

Ｍｇ： Ｍｇ（よこのブそ明で対象とする系の合金で必須の塁本
合金成ｊＪであり、強度および成形ＦＩｌｌ　Ｉ性、特
に伸び、張出性の向上に寄与する。Ｍｇが２，０％未満
ではこれらの効宋が充分に１ｑられず、一方５．５％８
越えれば逆に伸びが低下づるとともに圧延性が低下する
から、Ｍｇは２．０〜５，５％の範囲内に限定した。

Ｃｕ　： Ｃｕは一般に／’１合金の成形加工性、特に曲げ性を低
トさせる元素であり、０．１５％を越えればこの光間で
目標と覆る充分な曲げ性が得られなくなるから、０．１
５％以下に規制することとした。

Ｆｅ： ［ｅはＡｌ−Ｆｅ　（−８ｉ　）系の金属間化合物を生
成して、成形加工性、特に曲げ性を劣化させる原因とな
る。Ｆｅが０．１５％を越えればこの発明で目標とする
充分な曲げ性が得られなくなるから、Ｆｅも０．１５％
以下に規制づることとした。

５Ｌ＝ ＳｉもＦｅと共存してＡ１−Ｆｅ−５ｉ系の金属間化合
物を生成し、成形加工性、特に曲げ性を劣化させる原因
となる。Ｓｉが０．１５％を越えればこの発明で目標と
する充分な曲げ性が得られなくなるから、Ｓｉは０．１
５％以下に規制ηることとした。

Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ： これらの遷移元素は、再結晶粒の微細化には有効である
が、再結晶粒を偏平化させるｎｍがあり、そのため成形
加工性、特に曲げ性、とりわけ圧延方向に平行な方向の
曲げ性を劣化させる。これらの元素が合計で０．０５％
を越えれば上述のような曲げ性劣化が箸しくなるから、
Ｍｎ、Ｏｒ、ｚｒは合計で０，０５％以下に規制するこ
ととした。

以上の各元素のほか、鋳塊における結晶粒微細化のため
にＴ１、またはＴ１およびＢを添加しても良い。但し初
品ＴｉＡ１’３粒子の晶出を防止するためにはＴ１は０
．１５％以下とすることが望ましく、またＴｉ８２粒子
の生成を防止するためにはＢは５００ｐｐＩ１以上とす
ることが望ましい。

さらに、Ｍ９が２．０％以上含まれるＡｆ合合金溶湯お
いては、溶湯の酸化防止のために８０を添加づることか
従来から行なわれており、このｙ′ｆ、明においても溶
湯酸化防止のためにＢｅを添加ダる場合を除外するもの
ではない。３Ｂの添加量は５００ｐｐｎ以下が一般的で
あり、この程度のＢｅ添加吊であればこの発明において
も他の性能を劣化させることはない。

さらにこの光間のアルミニウム合金圧延板においては、
前述のように各成分元素を現定するほか、特に最終板の
状態における圧延方向の再結晶粒径を平均１５０ｔＩＪ
ｎ以下とし、しかも再結晶粒の偏平度：Ｖなわち第１図
に示づような圧延方向に平行な断面に４３ける圧延方向
の平均結晶粒径りと板厚方向の平均結晶粒径Ｔとの比Ｌ
／Ｔを１．３以下とする必要がある。その理由は次の通
りである。

すなわち、先ず最終板にＪハノる圧延方向の再結晶粒径
が平均で　１５０＃を越えれば、成形加工時において肌
荒れが著しくなり、成形製品の外観を損なう。

また最終板における再結晶粒の偏平度ｔよ、成形加工性
、特に曲げ性の方向による差に影響を与える。前述のＬ
／Ｔの値で定義される偏平度が１．３を越えれば、圧延
方向に曲げた場合と圧延方向に対し直角に曲げた場合と
の曲げ性の差が￥Ａ著になる。すなわち圧延方向に直角
に曲げた場合の曲げ性が良好であっても圧延方向に平行
に曲げた場合の曲げ性が悪くなるから、安定して良好な
成形加ｒ性を得ることができなくなる。したがってＬ／
Ｔの比で定義される偏平度は１，３以下に規制する必要
がある。

ここで、結晶粒径は、△５Ｔｒｖｌによる”　Ｉｎｔｅ
ｒｃｅｐｔ　Ｍｅｔｈｏｄ”（切断法）によって測定し
たしのとする。

なＪｊ曲げ方向による曲げ性の差を少なくするためには
、本来は圧延方向に直角な断面における板幅方向の平均
結晶粒径Ｗと板厚方向の平均結晶粒径王との比Ｗ／Ｔの
値も１，３以下とする必要があるが、一般にＷの値はＬ
の値に比較して格段に小さくなるから、Ｌ／Ｔの値が１
．３以下であればＷ／−「の鎮も１．３以−トとなるの
が通常であり、したがってＷ／Ｔの値については特に規
定しなかっｊこ　。

次にこの発明のアルミニウム合金圧延板の￥Ｊ造方法に
ついて説明づる。

先ず前述のような成分組成の合金溶湯をＤＣ鋳造法（半
連続鋳造法）によって鋳造する。なお連続訪造圧延法（
薄板連続鋳造法）を適用することも可能であるが、請求
項２の発明の方法ではＤＣ＃Ｉｉ造法を適用づ−るもの
とする。

得られたへ！合金鋳」卑に対しては、４５０〜５７０℃
の範囲内の温度で均質化処理を行なう。このような均質
化処理を行なうことによって、成形加工性を向上させる
とともに再結晶粒を安定化させることができる。均質化
処理の温度が４５０℃未満では上述の効果が得られず、
一方５７０℃を越えれば共晶融解が生じるおそれがある
。なお均質化処理の時間は１〜４８時間が望ましい。１
時間未満では上述の効果が充分に得られず、一方４８Ｆ
ｆ！ｆ間を越える長時間の処理は経済的でない。

均質化処理後には、常法に従って熱間圧延を施し、さら
に１回または２回以上の冷間圧延を行なって所要の板厚
とする。なおこの熱間圧延と冷間圧延との間、もしくは
冷間圧延と冷間圧延との間に中間焼鈍を行なっても良い
。

冷間圧延後には後述する最終焼鈍を行なうが、この最終
焼鈍直前の冷間圧延は、冷間圧延率（圧下率）を２０％
以上とする必要がある。

このような最終焼鈍前の冷間圧延圧下率は、最終焼鈍に
よる再結晶粒の安定イしおよび成形加工性の向上に大き
な影響を与え、その月下率が２０％未謁では再結晶粒が
不安定となって再結晶粒が粗大化したり、混粒組織とな
ったり、さらに（よ再結晶粒の偏平度が大さくなって曲
げ性に異方性が生じてしまう。そこで最終焼鈍直前の冷
間１ｆ延の圧下率は２０％以上とする必要がある。

冷間圧延後の最終焼鈍は、材料を再結晶させて０７まし
い成形ａ＋＋　Ｉ性を与えるために行なうが、このｌｌ
明で対象としている合金ては、本来は再結晶粒の微細化
、安定化のために有効なＦｅ、Ｍｎ。

Ｃｒ、’ｌｒ等の元素を成形加工性向上のために極ツノ
低く抑制しているから、再結晶粒の用人化等を防止して
１」結晶粒を安定化させるためには、前述のような最終
焼鈍直前の冷間圧延圧下率と最終焼鈍条件が極めて「■
要であり、それらの条件をこの１１明で現定する範囲に
＠格に抑える必要がある。

すなわち、最終焼鈍は、３００〜４５０℃の範囲内の温
度で０．５〜２４時間行なう必要がある。

ここで、最終焼鈍の温度が３００　’Ｃ未満では再結晶
せず、良好な成形加工性が得られない。一方４５０℃を
越える温度では、再結晶粒が粗大化して成形加工時に肌
荒れが弁士Ｊ−るとともに成形／ｌＯｉ性も低下する。

なＪ３再結晶粒径は既に述べたように圧延方向で平均１
５０伽以下とする必要があり。

そのためには最終焼鈍温度を４５０℃以上とする必要が
ある。また最終焼鈍の焼鈍時間が０．５時間未満では再
結晶による成形加工性向上の効果が充分に得られず、一
方２４時間以上の長時間の焼鈍を行なうことはいたずら
に経済的コストの上昇招くだけである。したがって最終
焼鈍の条件はそれぞれ前述のように定めた。

以上のような方法、条件によって得られたアルミニウム
合金１■延板は、従来合金である５０５２合金や５１８
２合金と比較して優れた成形加工性、特に優れた曲げ性
を有し、とりわけ方向による曲げ性の差が少ない均質な
圧延板となっている。

実施例 第１表の合金番号１〜５に示す成分組成の合金をＤ　Ｃ
ｊｆ　ｉ！：ｉ法により鋳造し、その鋳塊に５３０℃×
１０時間の均質化処理を施した後、板厚４ｎｍまで熱間
圧延し、さらに板厚１．０ｍｍまで冷間圧延した。

４なお合金番号１の本弁明合金のうら一部のものは、熱
間圧延後板厚１．２ｔｎｍまで冷間圧延した段階で３２
０’ＣＸ　５時間の中間焼鈍を施し、さらに仮；７１．
０ｆｆｉｆｉまで冷間１工延した（したがってこの場合
の最終焼鈍直前の冷間圧延圧下率番よ約１７％）。その
後、最終焼鈍として、２５０℃×　５時間、もしくは３
２０°ＯＸ　２時間、または４８０°ＯＸ　２時間の熱
処理を施した。なＪｊ従来合金の５０５２合金（合金番
号４）については、板厚４朋まで熱間圧延した後、板厚
Ｌ２５ｍ！ｎまで冷間圧延した段階で３２０°ＯＸ２時
間中間焼鈍を施し、さらに板厚１゜ｏ　ＩＩｌ＃Ｉまて
冷間圧延した１（、安定化焼鈍として１８０℃Ｘ２時間
の熱処理を行なった。

以上のＪ：うにして得られた各最終板のｄ械的特性、成
形加工性（エリクセン値および各方向の曲げｆｌｌ）、
各方向の結晶粒径、成形加工後の外ｖＱを調べた結束を
第２表に示づ。

なお第２表中において、機械的特性を調べるための引張
り試験は圧延方向と平行な方向について行なった。また
曲げ性についての「直角」は圧延方向と直角に曲げた場
合の１８０゛曲げ最小半径を示し、１−平行」は圧延方
向と平行に曲げた場合の１８０°曲げ最小半径を示づ。

ざらに粒径については、■（よ板厚方向の平均結晶粒径
を、しは圧延方向の平均結晶粒径をボす。

第２表から明らかなように、この光間の成分組成範囲内
の合金についてこの光間で現定プる条件で処理して青ら
れた圧延板は、強度は従来合金である５０５２合金１１
３２材や５１８２合金０材とほぼ同等であるが、成形加
工性、特に曲げ性が優れてＪ３す、とりわけ再結晶粒の
偏平度Ｌ　／　Ｔが１．３未満であるため方向による曲
げ性の差が少なく、また圧延方向の平均結晶粒径が１５
０趨以下であるため成形加工による肌荒れの発生もない
。

琵明の効果 以８ヒの説明で明らかなように、この光間によれば、成
形加工性、ネ°ｆに曲げ性に優れ、とりわけ方向による
曲げ性の差の少ない均質な成形加工用？ルミニウム合金
圧延板を得ることができ、したがって旬酷な条ｆ１の成
形加工、複雑な形状の成形相］［が箱される電気制御器
筐体、計ｉｌｐ＋器筐体、ＶＴＲその他局電機器のシャ
ーシ、あるいは自動車車体、自動車部品等の用途に好適
に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は各方向の結晶粒径の定義を示す略解図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｍｇ２．０〜５．５％（重量％、以下同じ）を含
   有し、かつＣｕ、Ｆｅ、Ｓｉがそれぞれ０．１５％以下
   に規制され、しかもＭｎ、Ｃｒ、Ｚｒが合計で０．０５
   ％以下に規制され、残部がＡｌおよびその他の不可避的
   不純物よりなり、圧延方向の結晶粒径が平均１５０μｍ
   以下であり、かつ圧延方向に平行な断面における圧延方
   向の平均結晶粒径Ｌと板厚方向の平均結晶粒径Ｔとの比
   Ｌ／Ｔが１．３以下であることを特徴とする曲げ性に優
   れた成形加工用アルミニウム合金圧延板。
2. （２）Ｍｇ２．０〜５．５％を含有し、かつＣｕ、Ｆｅ
   、Ｓｉがそれぞれ０．１５％以下に規制され、しかもＭ
   ｎ、Ｃｒ、Ｚｒが合計で０．０５％以下に規制され、残
   部がＡｌおよびその他の不可避的不純物よりなる合金を
   鋳造した後、その鋳塊に４５０〜５７０℃の範囲内の温
   度で均質化処理を施し、さらに熱間圧延および冷間圧延
   を行なつてから最終焼鈍を施すにあたり、最終焼鈍直前
   の冷間圧延の圧下率を２０％以上とし、かつ最終焼鈍を
   ３００〜４５０℃の範囲内の温度で０．５〜２４時間行
   ない、これによって圧延方向の平均結晶粒径が１５０μ
   ｍ以下でかつ圧延方向に平行な断面における圧延方向の
   平均結晶粒径Ｌと板厚方向の平均結晶粒径Ｔとの比Ｌ／
   Ｔが１．３以下の板を得ることを特徴とする曲げ性に優
   れたアルミニウム合金圧延板の製造方法。