JPH028353A - ベーキング強度に優れた成形加工用アルミニウム合金の製造方法 - 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） 本発明は、成形加工用アルミニウム合金の製造に係り、
より詳細には、特に自動車、車両等、車体加工用として
成形加工性が良好で、特に塗装後のベーキング強度が非
常に優れたアルミニウム合金の製造方法に関するもので
ある。

（従来の技術及び解決しようとする課題）最近、自動車
、車両用材料には、機能の多様化及び高度化による重量
増加に伴い、燃費の向上、操縦性の向上等々のために軽
量化を図るべく、鋼材料に代ってアルミニウム合金板が
使用され始めてきている。

このような用途に使用されるアルミニウム合金板におい
ては、成形加工性が重要であり、低耐力で形状凍結性が
良く、しかも耐プント性等の向上のために成形加工→塗
装後の焼付工程（ベーキング）において強度が高くなる
ことが要求されている。

ところが、従来、車両用等に用いられているアルミニウ
ム合金のうち、Ａｆｌ−Ｍｇ系のアルミニラム合金とし
て５０５２．５１５４．５０８６．５１８２．５０８３
合金等があるが、いずれも成形加工性、耐食性等は優れ
ていても、成形加工後のベーキング強度が低いという欠
点があった。このため、強度を確保するには板厚を厚く
せざるを得す、軽量化効果が小さいことが問題であった
。

一方、ベーキング強度を高くするために、ＡｌＣｕ系の
２０３６やＡｌ−Ｍｇ−３ｉ系の６００９．６０１０合
金等が使用されているが、成形加工性が劣ったり、或い
は強度が不十分であったり、更には材料製造後の経時変
化により強度が高くなり、プレス加工時に形状凍結性が
悪くなったりするという問題があった。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたものであって、従来材の５０５２．５１８２等と同
等以上の成形性を有し、しかもベーキング後の強度が極
めて高い成形加工用アルミニウム合金の製造方法を提供
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） か＼る目的を達成するため、本発明者らは、従来材に上
記の如く問題があることに鑑みて、その対策を見い出す
べく鋭意研究を行った。

その結果、所定量のＭｇ、Ｚｎ及びＣｕを必須成分とし
、これに適量のＭｎ、Ｃｒ、Ｔｉ及びＢの少なくとも１
種以上を添加して化学成分を調整すると共に、鋳塊の結
晶粒度、最終冷延加工率及び最終板厚での熱処理条件、
すなわち、溶体化処理条件、冷却条件等を規制すること
により、可能であることを見い出し、ここに本発明をな
したものである。

すなわち、本発明に係るベーキング強度に優れた成形加
工用アルミニウム合金の製造方法は、Ｍｇ：３．Ｏ−５
，０％、Ｚｎ：０．０Ｂ−０，６％及びＣｕ：０．３〜
２．０％を必須成分とし、更にＭｎ：０゜０３〜０．５
％、Ｃｒ：０．０３〜０．３％、Ｔｉ：　０　。

００５〜０．３％及びＢ：Ｏ，ＯＯＯ５〜０．０５％の
うちの１種又は２種以上を含有し、残部がＡ　Ｄ。

及び不可避的不純物からなるＡｆ１合金につき、結晶粒
径が１．５ｍｍ以下の鋳塊を用い、均質化処理後、熱間
圧延を行い、次いて最終の冷間加工率を６０％以上与え
て所定の板厚とし、引き続いて、１００°Ｃ／ｍｉｎ以
上の加熱速度で４５０−５６０”ＣＸ　１００秒以下の
加熱を行った後、冷却速度２００℃／ｍｉｎ以上で冷却
することを特徴とするものである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用） まず、本発明における化学成分の限定理由を述べる。

Ｍｇ： Ｍｇは、ベーキング性、強度、成形加工性の向上に寄与
する元素である。しかし、３．０％未満ではベーキング
性が悪く、強度が低い。また５゜０％を超えると強度は
高くなるが、圧延時に割れが起こり易くなり、通常の工
業的製造が困難になる。したがって、Ｍｇ量は３．０〜
５．０％の範囲とする。

Ｃｕ： Ｃｕは、Ｍｇと同様、ベーキング性、強度、成形加工性
の向上に寄与する元素であり、特にＭｇと共存するとそ
の効果は一層大きくなる。しかし、０．３％未満ではベ
ーキング後の強度が低く、また２、０％を超えるとベー
キング強度は飽和してしまい、通常の工業的製造が難し
くなる。したがって、Ｃｕ量は０．３〜２．０％の範囲
とする。

Ｚｎ： Ｚｎは成形加工性、ベーキング性の向上に寄与する元素
であるが、０．０６％未満ではその効果はなく、また０
、６％を超えて添加してもその効果は飽和し、むしろ耐
食性が著しく悪くなり、使用できなくなる。したがって
、Ｚｎ量は０．０６〜０．６％の範囲とする。

以上の各元素を必須成分とするが、以下に示す元素のＭ
ｎ、Ｃｒ、Ｔｉ及びＢのうちの１種又は２種以上を含有
させる必要がある。

Ｍｎ： Ｍｎは成形加工性と強度の向上に寄与する元素であるが
、０．０３％未満ではその効果がなく、また０、５％を
超えると成形加工性が劣るので、好ましくない。このた
め、Ｍｎ量は０．０３〜０゜５％の範囲とする。

Ｃｒ： Ｃｒは強度と成形加工性の向上に寄与する元素であるが
、０．０３％未満てはその効果が少なく、また０、３％
を超えて添カ１比でも強度の改善効果が飽和し、むしろ
成形加工性が劣るので、好ましくない。このため、Ｃｒ
量は０．０３〜０．３％の範囲とする。

Ｔ１、Ｂ： Ｔ１とＢは結晶粒微細化による成形加工性、強度の向上
に寄与する元素であるが、それぞれＴｉＯ，００５％未
満、ＢＯ，０Ｏ０５％未ａではソノ効果がなく、またＴ
１が０．３％超、Ｂが。、０５％超では伸びが低下し、
成形加工性が劣るので、好ましくない。したがって、Ｔ
ｉ量は０．００５〜０．３％、Ｂ量は０．０００５−０
．０５％の範囲とする。

なお、」１記化学成分のアルミニウム合金には不純物が
含まれるが、不純物量は可及的に少ないのが好ましく、
例えば、Ｆｅ、Ｓｉはそれぞれ０．５％以下、■、Ｎｉ
等その他の元素は０．１％以下であれば、本発明の効果
を損なうものではない。

次に本発明の製造プロセスの条件について説明する。

まず、上記化学成分を有するアルミニウム合金は常法に
より溶製し、鋳造して鋳塊を得る。

但し、鋳塊の結晶粒径は、製品の結晶粒微細化に大きく
影響を及ぼすので、１．５ｍｍ以下とする必要がある。

これは、上記組成のＡｌ合金鎚塊を均質化処理し、熱間
圧延、冷間圧延をして所定の板厚にした時に、鋳塊の結
晶粒径が１．　、５　ｍｍを超えるものではその後の工
程によっても、製品の結晶粒微細化効果が少なく、成形
加工性、ベーキング強度等が悪くなるためである。

この鋳塊に対する均質化処理、熱間圧延までは通常の方
法を用いればよい。例えば、上記鋳塊を必要に応じて４
５０〜５５０℃で１〜４８時間加熱保持する均質化処理
を行い、常法に従って熱間圧延を行う。なお、その後、
必要に応して荒焼鈍（例、３５０〜ｂ もよい。

次いで、冷間圧延を行う。但し、冷間圧延は最終の冷間
加工率６０％以上で圧延し、所定の板厚とする必要があ
る。冷間加工率が６０％未満ではその後の熱処理により
固溶化促進が行われず、成形加工後のベーキング工程に
おいて強度向上を図ることができず、好ましくない。

次に、最終熱処理として、１００℃／ｍｉｎ以上の加熱
速度で４５０〜ｂ 温度範囲、時間範囲で溶体化処理し、２００℃／ｍｉｎ
以上の冷却速度で冷却する。

この熱処理は成形加工性、強度への寄与が大きく、組織
の再結晶粒微細化により、並びにＭｇ、Ｃｕの固溶化に
より、ベーキング強度を向上させることを目的としたも
のである。

しかし、加熱速度が１００　’Ｃ／ｍｉｎ未満では再結
晶の微細化効果が不十分であって、十分なベーキング強
度、成形性が得られない。

また、溶体化温度が４５０℃未満ではＭｇ、Ｃｕ等の固
溶体化や再結晶微細化が不十分となり、ベーキング強度
、成形加工性を得ることができず、また５６０℃を超え
ると共晶融解の恐れがあるので避けるべきである。また
、溶体化処理時間が１００秒を超えると同溶体化は十分
となるが、再結晶粒の粗大化が起り、成形加工性、強度
が低下すると共に、工業的製品での長時間加熱、すなわ
ち通板速度を遅くすることになるので経済的でない。

１〜１００秒の範囲が望ましい。

一方、溶体化処理後の冷却では、Ｍｇ、Ｃｕ等の固溶体
化を図り、ベーキング強度の向上、成形加工性の向上の
ために２００℃／ｍｊｎ以上の冷却速度とする必要があ
る。しかし、冷却速度が２００’Ｃ／ｍｉｎ未満ではＭ
ｇ、Ｃｕの化合物が析出し、その後のベーキング強度を
低下させるので好ましくない。なお、このような冷却速
度を得るための方法としては強制空冷や水冷却等がある
が、焼入れ時の歪の低減の観点からすると強制空冷を適
用するのが望ましい。

（実施例） 次に本発明の実施例を示す。

失席剣↓− 第１表に示す化学成分を有するアルミニウム合金を溶製
、鋳造して、結晶粒径が１．５ｍｍ以下で５００ｍｍ厚
の鋳塊を得た。この鋳塊に４９０℃Ｘ４ｈｒの均質化処
理を施した後、５２０〜３５０℃で板厚４ｍｍまで熱間
圧延し、続いて板厚１ｍｍまで冷間圧延（最終冷間加工
率７５％）を行った。

この板厚１ｍｍのアルミニウム合金板を加熱速度７００
℃／ｍｉｎで加熱し、溶体化処理（５３０℃×２０秒）
した後、冷却速度８００℃／ｍｉｎで冷却した。

熱処理後に、機械的性質、エリクセン値（Ｅｒ）及びベ
ーキング（１７５°ＣＸ２０ｍ１ｎ）後の強度について
調査した。その結果を第２表に示す。

第２表から明らかなように、本発明例Ｎａ　１〜Ｎｎ２
は、比較例Ｎ（１３〜Ｎα５に比べ、ベーキング強度が
優れているばかりでなく、成形加工性（伸び、エリクセ
ン値）等も優れていることがわかる。従来合金に対して
本発明の製造プロセスを適用した比較例Ｎα３〜Ｎα４
ではベーキング強度が低く、成形加工性も劣っており、
またＣｕが多い比較例Ｎ。

５は熱間圧延時に割れが発生した。

［以下余白１ 実施例り 前記第１表に示した化学成分を有するアルミニウム台金
Ｈａ　１について、第３表に示す種々の条件（鋳塊結晶
粒サイズ、最終冷間圧延率、加熱速度、溶体化処理温度
及び時間、冷却速度）にてアルミニウム合金板を製造し
、それらの条件の及ぼす影響について調査した。その結
果を第４表に示す。

なお、他の条件は実施例１と同様とした。

第４表から明らかなように、本発明例Ｎαｌはベーキン
グ強度が優れているばかりでなく、成形加工性（伸び、
エリクセン値）等も優れていることがわかる。

一方、第３表の条件のうち、いずれかの条件が本発明範
囲外である比較例の場合、すなわち、鋳塊結晶粒サイズ
が大きい比較例Ｎα２、最終冷間圧延率が小さい比較例
Ｎｎ　３、熱処理条件が本発明範囲外の比較例Ｎａ４〜
Ｎａ　７はいずれもベーキング後の強度が低く、成形加
工性も劣っている。

［以下余白］ （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、成形加工後のベ
ーキングにおける強度向上が要求される成形加工品に使
用されるアルミニウム合金板として、従来材の５１８２
．５０５２と同等以上の成形加工性を有し、しかもベー
キング後の強度が格段に優れているため、薄肉化が可能
となり、自動車、車両等の軽量化に寄与するところが大
きい。

特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量％で（以下、同じ）、Ｍｇ：３．０〜５．０％、Ｚ
   ｎ：０．０６〜０．６％及びＣｕ：０．３〜２．０％を
   必須成分とし、更にＭｎ：０．０３〜０．５％、Ｃｒ：
   ０．０３〜０．３％、Ｔｉ：０．００５〜０．３％及び
   Ｂ：０．０００５〜０．０５％のうちの１種又は２種以
   上を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるＡ
   ｌ合金につき、結晶粒径が１．５ｍｍ以下の鋳塊を用い
   、均質化処理後、熱間圧延を行い、次いで最終の冷間加
   工率を６０％以上与えて所定の板厚とし、引き続いて、
   １００℃／ｍｉｎ以上の加熱速度で４５０〜５６０℃×
   １００秒以下の加熱を行った後、冷却速度２００℃／ｍ
   ｉｎ以上で冷却することを特徴とするベーキング強度に
   優れた成形加工用アルミニウム合金の製造方法。