JPH04131348A

JPH04131348A - 成形性に優れた高強度アルミニウム合金板及びその製造方法

Info

Publication number: JPH04131348A
Application number: JP25038990A
Authority: JP
Inventors: Aoshi Tsuyama; 青史津山; Takeshi Fujita; 毅藤田; Shinji Mitao; 三田尾　真司; Kuninori Minagawa; 邦典皆川
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1990-09-21
Filing date: 1990-09-21
Publication date: 1992-05-06

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】［産業上の利用分野コこの発明は、圧延後熱処理のままで優れたプレス成形性
と高い塗装焼付後強度を有し、自動車車体等に好適な成
形性に優れた高強度アルミニウム合金板及びその製造方
法に関する。

［従来の技術］従来より自動車ボディーシート等の成形加工用板材とし
て表面処理冷延鋼板が多用されているが、近年、自動車
の燃費向上のための軽量化の要望が高まっており、その
要望を満たすべく自動車ボディーシート等にアルミニウ
ム合金板が使用され始めてきている。

自動車ボディーシート用アルミニウム合金としては、非
熱処理型の５１８２．５０８３等、熱処理型の２０３６
．６００９．６０１０等が用いられている。また、特開
昭５７−１２０６４８及び特開昭５３−１０３９１４に
開示されているように、非熱処理型の５×××系にＣｕ
やＺｎを微量添加し、熱処理して用いることを前提とし
たアルミニウム合金が開発されている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、これらのアルミニウム合金は、引張試験
における破断伸びが３０％以上、塗装焼付後の耐力が２
０　ｋｇｆ／　■２以上という上記用途に要求される両
特性を兼備しておらす、プレス成形性及び耐プント性の
いずれか、又はこれらの両方か不十分である。そして、
このことか自動車用ボディーシートとして冷延鋼板に代
えてアルミニウム合金を使用することの障害となってい
る。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
引張試験における破断伸びか３０％以上、かつ塗装焼付
後の耐力か２０　ｋｇｆ’　／　ａｍ２以上の、プレス
成形性及び塗装後の耐プント性に優れた高強度アルミニ
ウム合金板及びその製造方法を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段及び作用］本願発明者等は
、上記目的を達成するために種々検討を重ねた結果、化
学成分組成を適切に調整し、製造条件を適性化すること
により引張試験における破断伸びが３０％以上、かつ塗
装焼付後の耐力が２０　ｋｇｆ　／　ｍｔｐ２以上の条
件を達成することができることを見出し、本発明を完成
するに至った。特に、化学成分組成については、塗装焼
付後の高強度化の観点から、Ａｌ−Ｍｇ系合金にＣｕを
積極的に添加し、Ａ、１７２　Ｃｕ　Ｍ　ｇの析出硬化
を狙い、さらにＺｎを補完的に添加したものである。

すなわち、この発明に係るプレス成形用高強度アルミニ
ウム合金板は、重量％で、Ｍｇを１．６〜５．５％、Ｃ
ｕを０．４２〜２．５％、Ｚｎを０，６１〜２．０％、
Ｔｉを０．００５〜０．１５％、Ｂを０．０００２〜０
．０５％、Ｓｉを０．０３〜０．２９％、Ｆｅを０．０
３〜０．４％の範囲で含有し、かつ０．０１〜０．２０
％のＺｒ、０．０１〜０．３０％のＣｒ。

０．０２〜０．１８％のＭ　ｎ　、及びＣ１，０１〜０
．３０％のりのうち１種又は２種以上を含有し、残部が
Ａｆｌ及び不可避的不純物からなることを特徴とする。

また、この発明に係るプレス成形用高強度アルミニウム
合金板の製造方法は、上記組成のアルミニウム合金に対
し、４８０〜５６０℃の範囲内の温度で１段又は多段の
均質化熱処理を施し、次いでこの合金に熱間圧延及び冷
間圧延を施して所定の厚みを有する板材とし、その後、
４４０〜５６０℃の範囲内の温度に３℃／秒以上の加熱
速度で加熱してその温度で１２０秒間以下の時間保持し
、２℃／秒以上の速度で冷却する条件の熱処理を施すこ
とを特徴とする。

以下、この発明について詳細に説明する。なお、以下の
説明において％表示は重量％を表わす。

先ず、この発明に係るアルミニウム合金の成分組成の限
定理由について説明する。

Ｍｇ：　　Ｍｇは本発明に係る合金における必須の基本
成分であり、適量合金されることにより合金の強度及び
成形性の向上に大きく寄与する。しかし、Ｍｇが１．６
％未満では十分な強度か得られず、５，５％を超えると
伸びが小さくなり成形性が低下する。従って、Ｍｇの含
有量を１．６〜５．５％の範囲に規定する。

Ｃｕ：　　ＣｕはＡｌ−Ｍｇと結びつき、Ａｌｌ２Ｃｕ
　Ｍ　ｇとして塗装焼付により強度を上昇させる効果を
有する。しかし、Ｃｕが０，４２％未満ではその効果が
十分でなく、逆に２．５％を超えると成形性が低下する
のみならず溶体化熱処理後の材料特性の経時変化も大き
くなる。従って、Ｃｕの含有量を０．４２〜２．５％の
範囲に規定する。

Ｚｎ：　　ＺｎはＭｇと結びついてＭ　ｇ　Ｚ　ｎ　２
を形成し、Ｃｕと同様、塗装焼付による強度低下を抑制
する。しかしＺｎが０．６１％未満ではその効果が十分
でなく、逆に２，０％を超えると成形性か低下する。従
って、Ｚｎの含有量を０．６１〜２．０％の範囲に規定
する。

以上の３元素が塗装焼付後の強度を確保する上での必須
元素である。

Ｔｉ、Ｂ：　　本発明では、プレス成形性のみならず、
熱間圧延時の割れ等にも影響を及はす鋳塊組織制御を目
的として上記３元素のみならずＴｉ１Ｂをも必須元素と
して添加する。Ｔｉ及びＢはＴｉＢ２等として存在し、
鋳塊の結晶粒を微細化する効果を有するが、過剰に添加
すると粗大な晶出物を生成し、逆に成形性を低下させる
ので、ＴｉおよびＢの含有量を、夫々０．００５〜０．
１５％、及び０．０００２〜０．０５％の範囲に規定す
る。

Ｓｉ、Ｆｅ：　　Ｓｉ及びＦｅは通常不可避的にアルミ
ニウム合金に含有される不純物元素であり、成形性に悪
影響を及ぼす粗大晶出物生成を抑制する観点から、これ
らの上限をＳｉ、Ｆｅ夫々０．２９％、０１４％に規定
する。一方、微量の添加は成形性を向上させる効果があ
るため、Ｓｉ。

Ｆｅの含有量はいずれも０．０３％以上であることが重
要である。従って、Ｓｉ及びＦｅの含有量を夫々０．０
３〜０．２９％、０．０３〜０．２９％の範囲に規定す
る。

Ｚｒ、Ｃｒ、ＭｎＮＶ：　　これらの元素は鋳塊のみな
らず溶体化熱処理後の結晶粒粗大化を抑制し、組織を均
一にし、強度上昇及び成形性向上にも寄与する。従って
、プレス成形時の肌荒れの原因となる溶体化処理後の結
晶粒粗大化を抑制し、さらに強度上昇及び成形性向上を
図るため、これら元素のうち１種又は２種以上を適量添
加する。

しかし、これらの元素を過剰添加すると粗大な晶出物を
生成し、成形性を低下させるので、Ｚｒ。

Ｃｒ、ＭｎＮＶの含有量を、夫々０．０１〜０、　２０
％、　０．０１〜０．３０％、　０．０２〜０．１８％
、０，０１〜０．３０％の範囲に規定する。

上記元素の他、通常のアルミニウム合金と同様、不可避
的不純物が含有されるが、その量は本発明の効果を損な
わない程度の範囲で許容される。例えば、Ｎａ≦０．０
０１％、Ｋ≦０．００１％であればこれらの元素を含ん
でいても特性上の支障はない。

次に、この発明の合金の製造条件について説明する。

上記範囲に成分・組成が規定されたアルミニウム合金を
溶解・鋳造し、その鋳塊に対して４８０〜５６０℃の範
囲内の温度で１段又は多段の均質化熱処理を施す。この
ような均質化処理を施すことにより、鋳造時に晶出した
共晶化合物の拡散固溶を促進し、局部的ミクロ偏析を軽
減する。また、この処理により、最終製品の結晶粒粗大
化を抑制し、均一化を図るうえで重要な役割を果たすＺ
ｒ。

Ｃｒ、ＭｎＮＶの化合物を均一かつ微細に析出させるこ
とができる。しかし、この処理の温度が４８０℃未満の
場合には上述したような効果が不十分であり、一方５６
０℃を超えると共晶融解が生じる。従って、均質化処理
の温度を４８０〜５６０℃とした。なお、この温度範囲
内での保持時間は特に規定されないが、上述した効果が
十分に得られかつ経済性を損ねない好ましい範囲は１〜
７２時間である。

次いで、このような均質化処理が施された鋳塊に対し、
常法に従って所定の板厚を得るために熱間圧延及び冷間
圧延を行う。この際に、熱間圧延と冷間圧延との間、又
は冷間圧延と冷間圧延との間に材料軟化のための中間焼
鈍を実施してもよい。

この処理によって本発明の効果を何等損なうものではな
い。また、歪矯正及び表面粗度調整のため、５％以下の
スキンバス圧延を実施してもよい。

その後、このような圧延板材を４４０〜５６０℃の範囲
内の温度に３℃／秒以上の加熱速度で加熱してその温度
に１２０秒間以下の時間保持し、２℃／秒以上の速度で
冷却する条件で熱処理を実施する。この熱処理は強度へ
の寄与が大きいＭｇ−５ｉ系化合物及びＡｌ−Ｍｇ−Ｃ
ｕ、Ｍｇ−Ｚｎ系化合物の溶体化を図り、かつ結晶粒の
調整を行うことにより、プレス成形性及び強度の向上を
達成するものである。この場合に、加熱速度が３℃／秒
未満であったり、加熱温度が５６０℃を超えたり、保持
時間が１２０秒よりも長かったりすると結晶粒が粗大化
してしまう。また、加熱温度が４４０℃未満では上述の
溶体化の効果を十分に得ることができない。冷却速度が
２℃／秒未満では、冷却中に上述の化合物が粗大に析出
し、強度及びプレス成形性が不十分なものとなる。

なお、このような熱処理が施された板材に対し、必要に
応じて歪矯正の目的で４％以下のストレッチング、レベ
リング、又はスキンバスを実施してもよい。

このようにして得られたアルミニウム合金板は、破断伸
びが３０％以上、塗装焼付後の耐力が２０ｋｇｆ／ｓｖ
２以上となり、優れたプレス成形性と耐テント性とを兼
備したものとなる。また、プレス後の外観に悪影響を及
ぼすストレッチャーストレインマークが発生しないこと
もこの発明の大きな利点である。

［実施例］以下、この発明の実施例について説明する。

実施例１第１表に示すような成分・組成を有する合金を溶解一連
続鋳造し、５１０℃で１２時間の均質化処理を実施し、
次いで鋳片を４５０℃に加熱して板厚４■Ｉまで熱間圧
延を行い、３５０℃で２時間の中間焼鈍を施した後、冷
間圧延により板厚ＩＩＩＭとした。なお、熱間圧延の仕
上り温度は２８０℃であった。このようにして形成され
た厚さ１＋ｕｇの板材を５３０℃まで加熱し、６０秒間
保持後、強制空冷により１５秒℃／秒の冷却速度で冷却
した。

この熱処理の後２５℃で３週間自然時効を行い、引張試
験（ＪＩＳ５号、引張力同量圧延方向）及びコニカルカ
ップ試験（ＪＩＳ　　Ｚ２２４９：試験工具２１型）を
実施した。なお、コニカルカップ試験はプレス成形のシ
ミュレートとして行い、張出しと深絞りとの複合成形性
をＣＣＶ（＋ｍ）により評価したｃｃｃｖが小さいほど
成形性に優れている）　さらに、プレス加ニー焼付塗装
をシミュレートするために、２％引引張歪歪付加後１８
０℃で３０分間の加熱処理（焼付に対応）を行い、引張
試験（熱処理後の試験と同様）を実施した。これらの結
果も第１表に併記した。さらにまた、ストレッチャース
トレインマークの有無も併記した。

なお、第１表中、合金番号１〜９は本発明の組成範囲内
の実施例であり、合金番号ｌＯ〜２２はその範囲から外
れる比較例である。また、比較例のうち合金番号２２は
自動車ボディーシート用として実績のある５１８２合金
に対応するものである。

第１表から明らかなように、実施例である合金番号１〜
９は破断伸びが３０％以上、塗装焼付をシミュレートし
た加熱処理後の耐力が２０ｋｇｆ’／１１２以上と優れ
た値を示したのに対し、比較例である合金番号１０〜２
２は破断伸び及び焼付後の耐力のうちいずれか又は両方
がこれらの値よりも小さい値であった。また、ＣＣＶに
ついても実施例では全て良好な値を示したのに対し、比
較例ではＣＣＶ値の劣るものか存在した。さらに、実施
例ではストレッチャーストレインマークが見られなかっ
たのに対し、比較例の中にはストレッチャーストレイン
マークが発生したものがあった。すなわち、本発明の範
囲内の成分組成であればプレス成形性（伸びとＣＣＶに
より評価）と塗装焼付後の強度の両特性とも優れている
ことが確認された。

実施例２次に、第１表に示した合金のうち、合金番号ｌの組成を
有する鋳塊を使用し、第２表に示す製造条件で合金板材
を製造した。なお、第２表に特に記載されていない処理
については実施例１の条件を採用した（圧延及び中間焼
鈍条件等）。なお、第２表中２号Ａは本発明に係る製造
方法の範囲内の実施例であり、記号Ｂ−Ｇはその範囲か
ら外れる比較例である。

このようにして製造した板材について実施例１と同様の
評価試験を行った。その結果も第２表に併記する。

第２表から明らかなように、本発明の条件を満足しない
比較例は成形性、焼付後の強度が著しく劣ることが確認
された。特に、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｆは特に成形性が劣ってい
た。これは、これらの条件では結晶粒が粗粒となるため
である。また、Ｅ。

Ｇは強度が低く、特に焼付後の耐力が著しく低いことが
確認された。これはＭｇ、Ｓ　ｉ、Ｃｕ。

Ｚｎ化合物の均一微細析出が得られないためである。こ
れらに対し、実施例であるＡは破断伸び３０％以上でＣ
ＣＶも良好で、かつ焼付後の耐力も２０　ｋｇｆ’　／
　ｓｉ２と高く、この発明の範囲内の条件であればプレ
ス成形性と塗装焼付後の強度の両特性とも優れた板材が
得られることが確認された。

［発明の効果］

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％で、Ｍｇを１．６〜５．５％、Ｃｕを０．
４２〜２．５％、Ｚｎを０．６１〜２．０％、Ｔｉを０
．００５〜０．１５％、Ｂを０．０００２〜０．０５％
、Ｓｉを０．０３〜０．２９％、Ｆｅを０．０３〜０．
４％の範囲で含有し、かつ０．０１〜０．２０％のＺｒ
、０．０１〜０．３０％のＣｒ、０．０２〜０．１８％
のＭｎ、及び０．０１〜０．３０％のＶのうち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
なることを特徴とする成形性に優れた高強度アルミニウ
ム合金板。
（２）重量％で、Ｍｇを１．６〜５．５％、Ｃｕを０．
４２〜２．５％、Ｚｎを０．６１〜２．０％、Ｔｉを０
．００５〜０．１５％、Ｂを０．０００２〜０．０５％
、Ｓｉを０．０３〜０．２９％、Ｆｅを０．０３〜０．
４％の範囲で含有し、かつ０．０１〜０．２０％のＺｒ
、０．０１〜０．３０％のＣｒ、０．０２〜０．１８％
のＭｎＮ及び０．０１〜０．３０％のりのうち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
なるアルミニウム合金に対し、４８０〜５６０℃の範囲
内の温度で１段又は多段の均質化熱処理を施し、次いで
この合金に熱間圧延及び冷間圧延を施して所定の厚みを
有する板材とし、その後、４４０〜５６０℃の範囲内の
温度に３℃／秒以上の加熱速度で加熱してその温度で１
２０秒間以下の時間保持し、２℃／秒以上の速度で冷却
する条件の熱処理を施すことを特徴とする成形性に優れ
た高強度アルミニウム合金板の製造方法。