JPH0533107A - 強度と成形性に優れたアルミニウム合金硬質板の製造方法 - Google Patents

強度と成形性に優れたアルミニウム合金硬質板の製造方法

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JPH0533107A
JPH0533107A JP3191651A JP19165191A JPH0533107A JP H0533107 A JPH0533107 A JP H0533107A JP 3191651 A JP3191651 A JP 3191651A JP 19165191 A JP19165191 A JP 19165191A JP H0533107 A JPH0533107 A JP H0533107A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 主としてDIボディ用に用いるアルミニウム
合金硬質板の製造方法に関する。 【構成】 Mn:1.0〜1.5%(質量)、Mg:
1.0〜1.5%、Cu:0.10〜0.30%、S
i:0.15〜0.30%、Fe:0.25〜0.55
%、Ti:0.01〜0.04%、B:0.0001〜
0.0010%を含み、残部Alと不可避不純物からな
るアルミニウム合金鋳塊を、600〜640℃で1〜1
0時間均質化処理し、450〜550℃で熱延開始、
2.2mm以下の厚みに280〜320℃で終了、その
後180〜230℃で2時間保持する中間熱処理を施
し、最終冷延を60〜90%施すことを特徴とする方法
である。 【効果】 本発明によれば、缶胴材に塗装焼付処理を施
しても、強度低下が少なく、高強度でありながらもカー
リング加工性、DI成形性に優れたアルミニウム硬質板
を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主としてDIボディ用
に用いるアルミニウム合金硬質板の製造方法に関し、特
に高強度で耳率、成形性に優れた板材の製造法を提供す
るものである。
【0002】
【従来の技術】近年、DIボディ材において、素材のコ
ストダウンを目的とした薄肉高強度化の要求が強くなっ
てきている。このため、添加成分量の増加や時効硬化性
を狙って中間熱処理を連続焼鈍炉で行うことがなされて
いる。さらに、最終冷間圧延で60%以上の加工を施し
た硬質板がDI成形用材料として供されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】DIボディ材は、DI
成形後、耐食性向上などの目的で高分子樹脂を塗装焼付
(200℃前後、数分間)処理する。この際、材料が軟
化してしまい、特に缶底部の強度低下は缶体の耐圧強度
低下につながり、前述した薄肉化を図れなくする原因と
なっている。このため、素材強度を向上させる目的で、
Mg,Mnといった添加成分量を増加させたり、時効硬
化性付与のための連続焼鈍炉による熱処理などが行われ
ている。
【0004】しかしながら、Mg増加はDI成形でのし
ごき加工時に、加工硬化が大きくなり過ぎて破断しやす
くなる。又、Mn増加は鋳造時にAl−Fe−Mn系粗
大金属間化合物を形成しやすくし、これがDI成形時に
破断の起点となる。連続焼鈍処理材は塗装焼付時により
一層硬化し、素材の伸び不足からフランジ部のカーリン
グ加工で割れが生じやすくなるといった問題がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点に
鑑み、鋭意研究した結果、均質化処理を高温で行うこと
で固溶Mn量を増加させ、かつ、熱間圧延の終了温度と
その後の中間熱処理の組合せにより、合金成分の析出を
制御することで塗装焼付処理時の素材強度低下を小さく
(軟化しにくく)することができ、高強度化が達成でき
た。又、カ−リング加工性も良好であった。
【0006】すなわち、本発明は、Mn:1.0〜1.
5%(質量%、以下同じ)、Mg:1.0〜1.5%、
Cu:0.10〜0.30%、Si:0.15〜0.3
0%、Fe:0.25〜0.55%、Ti:0.01〜
0.04%、B:0.0001〜0.0010%を含
み、残部Alと不可避不純物からなるアルミニウム合金
鋳塊を、600〜640℃で1時間以上10時間以内の
均質化処理し、450〜550℃で熱間圧延を開始し、
2.2mm以下の厚みに320℃以下、かつ280℃以
上で終了するように仕上げ、その後、180〜230℃
で2時間以上保持する中間熱処理を施し、最終冷間圧延
を60%以上90%以内施すことを特徴とする強度と成
形性に優れたアルミニウム合金硬質板の製造方法であ
る。
【0007】上記中間熱処理は、前段の熱間圧延を終了
した材料の冷却を人為的に抑制することによって制御す
ると良い。又、最終冷間圧延のあと120〜180℃に
1時間以上保持する最終熱処理を施すこともある。この
最終熱処理は、130℃以上で最終冷間圧延を終了させ
た材料の冷却を人為的に抑制することによって行うとよ
い。
【0008】以下、本発明における各要件の限定理由に
ついて説明する。
【0009】Mn:本発明におけるMnは2通りの状態
で強度に寄与する。この系の合金は均質化処理時の昇温
途中に1μm程度のAl−Mn−Si系化合物が析出
し、固溶Mn量が減少する。さらに550℃以上に加熱
すれば一部は再固溶し、固溶Mn量が増えることにな
る。このような固溶Mnは塗装焼付時に微細析出し、転
位の移動を抑制し、したがって軟化しにくい特性が得ら
れる。又、熱間圧延終了後、180〜230℃に保持す
れば1μm以下の微細なAl−Mn系化合物が析出し、
この後の冷間圧延によって鈍りにくい加工(転位)組織
が得られる。その添加量が1.0%未満では上記効果が
得られない。1.5%を越えると鋳造時にAl−Fe−
Mn系粗大晶出物が形成されやすくなり、DI加工時の
破断の原因となり好ましくない。
【0010】Mg:Mnとともに強度に寄与する不可欠
な添加元素である。その添加量が1%未満では高強度が
図りにくく、1.5%を越えると加工硬化が大きくなり
すぎ、DI成形時に破胴しやすくなる。
【0011】Cu:素材の耐軟化性を向上させれられる
元素である。特に塗装焼付時に微細析出し、硬質板の軟
化を抑える効果がある。その添加量が0.10%未満で
はその効果があまり期待できず、0.30%より多く添
加しても効果が変わらない。 Si:均質化処理時に固溶Mn量をできる限り多くする
観点から、Siは低く抑える必要がある。また、過剰の
Siはフランジ部のカ−リング加工性にとっても好まし
くない。その添加量が0.3%以下であれば実用上問題
がない。又、0.15%未満にすることは、高純度のA
l地金を使用することになり、コストアップにつなが
る。したがって、経済的観点からSi添加量の下限を
0.15%とした。
【0012】Fe:鋳造時に形成されるAl−Fe−M
n系晶出物は、DI加工時の素材と工具の耐焼付き性を
良好にするために不可欠である。しかし、Fe添加量が
0.55%より多くなると、粗大なAl−Fe−Mn系
晶出物が鋳造時に形成され、破断の原因となり好ましく
ない。又、0.25%未満にすると、耐焼付き性が劣化
し、さらにSiと同様に高純度のAl地金を使用しなけ
ればならないためコストアップになる。
【0013】Ti:鋳塊組織を微細化し、圧延性や硬質
板の成形性を向上させるために有効に作用する。その添
加量が0.01%未満では上記効果が十分に得られず、
0.04%を越えると、Bとの粗大化合物(TiB2
を形成し、割れやピンホ−ルなどの重大欠陥が発生す
る。
【0014】B:Tiと同様、鋳塊組織を微細化する効
果がある。その添加量が0.0001%未満ではその効
果が十分でなく、0.0010%を越えると、Tiとの
粗大化合物(TiB2)を形成し、割れやピンホールな
どの重大欠陥が発生する。
【0015】又、Ti,Bの添加で鋳塊組織を微細化す
ると、鋳造時急冷によるMnの固溶量増加効果及び均質
化処理時のAl−Mn−Si系化合物の再溶入促進効果
がもたらされる。
【0016】均質化処理:均質化処理は、通常鋳造時の
溶質原子の偏析を取り除くために行われる。本発明で
は、さらに昇温途中で析出したAl−Mn−Si系化合
物を一部再固溶させるために600℃以上で行う。この
Al−Mn−Si系化合物は550℃以上で保持すれば
固溶傾向を示すものの、かなり安定に存在する化合物で
ある。再固溶させたMnは後の中間熱処理で微細析出し
て硬質材の強度向上に寄与する。保持温度が600℃以
上であれば保持時間は1時間以上10時間以内でよく、
それより低温で保持する場合は長時間必要となり、工業
的に不利である。保持温度が640℃を越えると、共晶
融解を生じ、板表面の面質が悪化するので不都合であ
る。保持時間が600〜640℃の範囲であれば、保持
時間は最低1時間でよく、10時間より長く保持しても
効果は同じで、工業的に不利となる。 熱間圧延:熱間圧延の開始温度が高過ぎると再結晶粒が
粗大になりやすく成形性が劣化する。したがって、本発
明では熱間圧延の開始温度の上限を550℃とした。開
始温度が低過ぎると終了温度が下がりすぎて、本発明工
程では耳率が悪化する。したがって熱間圧延開始温度の
下限は450℃とした。
【0017】熱間圧延の終了温度は280℃以上320
℃以下とし、再結晶粗組織に、加工による転位組織が若
干残る混合組織にする必要がある。280℃未満では最
終板の45°耳が高くなりすぎて、材料歩留が悪化す
る。320℃を越えると、粒内に残留する転位組織が消
滅してしまい、直後に行う中間熱処理での微細析出が均
一の起らなくなるので好ましくない。又、熱間圧延の仕
上げ板厚を2.2mmより厚くすると、冷間圧延量が多
くなり、そのため最終板の45°耳が高くなりすぎて材
料歩留が悪化する。
【0018】中間熱処理:中間熱処理は1μm以下の微
細なAl−Mn系化合物を粒内に析出させるために施
す。250℃より高温で保持すると、析出するAl−M
n系化合物のサイズが大きくなり、強度向上に寄与しな
い。180℃より低温では長時間の保持が必要となり、
工業的に不利である。保持温度が180〜230℃の範
囲ならば、保持時間は2時間以上とすればよい。又、熱
間圧延終了後の冷却過程において、230℃から180
℃までの冷却時間が2時間以上となるように、材料の冷
却を人為的に抑制することによって制御しても同様な効
果が得られる。
【0019】この微細析出の効果を得るためには、熱間
圧延を終了した板に加工組織(転位)が適度に残留する
こと、および、十分にMnを固溶させておくことが勘要
で600℃以上での均質化処理、280〜320℃での
熱間圧延終了とこの中間熱処理との組合せによって、実
用的レベルでの効果が得られる。
【0020】最終冷間圧延:冷間圧延は材料強度を向上
させるために行う。圧延量が60%未満では十分な強度
が得られない。又、90%より多くすると45°耳が高
くなりすぎ、材料歩留りが悪化する。強度と耳率の観点
からは80〜85%の範囲がより好ましい。
【0021】最終熱処理:素材の伸び、絞り性が向上
し、カッピング成形をより一層容易に安定にすることが
できる。180℃より高い温度では材料の強度(耐力)
の低下が大きくなり不都合である。120℃未満では上
記効果を得るために長時間保持が必要で工業的に不利で
ある。
【0022】
【実施例】以下、本発明を実施例並びに比較例によって
説明する。
【0023】実施例1 表1に示す合金を通常のDC鋳造法で造塊し、表2に示
す条件で供試材を作成した。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】得られた供試材に塗装焼付処理(210℃
×10分)相当の熱処理を施し、機械的性質、耳率およ
びカーリング成形性を調べた。結果を表3に示す。
【0027】なお、ネック部のカーリング成形性は下記
の方法で評価した。すなわち、得られた供試材をさらに
40%冷間圧延(ネック部板厚減少相当)し、上記の塗
装焼付処理相当の熱処理を施したものを試験片とし、こ
の試験片1に直径4mmの穴をあけ、ワックス(ジョン
ソンワックスNo.700:水=1:1)を塗布後、図
1に示すように、ダイス2に直径10mmのフラットポ
ンチ3の中心と試験片1にあけた穴4の中心とが重なる
ようにセッティングし、ポンチ3を0.2mm/sの速
度で張出し、試験片に割れが発生した時点での穴径を光
学顕微鏡で測定する。穴径は、図2に示すように、圧延
方向に対し、平行な直径aと直角な直径bとの平均径で
示した。この穴径が大きいほどカーリング加工性に優れ
ていることを示す。
【0028】
【表3】
【0029】本発明材は、塗装後の耐力が270MPa
以上あり、No.9の従来材よりも高強度である。又、
耳率も3%以下で、穴ひろげ試験でも従来材並の特性が
得られている。比較材のNo.4は均質化処理が不十分
で耳率が高く、材料歩留りが悪化する。No.5は熱間
圧延終了温度が低すぎるため耳率が高い。No.6は熱
間圧延での仕上げ板厚が厚すぎるため、冷間圧延量が増
加し、耳率が高くなっている。No.7は中間熱処理を
連続焼鈍炉で処理している。強度、耳率については良好
な値を示すが、穴ひろげ性(カーリング加工性)は悪
い。No.8は最終冷間圧延量が少なく、耐力が低い。
なおNo.8は他の供試材と最終板厚が異っているた
め、穴ひろげ試験での比較調査を行わなかった。
【0030】実施例2 表4に示す合金を通常のDC鋳造法で造塊し、表5に示
したNo.9又はNo.10の条件で供試材を作成し
た。得られた供試材を用い、実施例1と同様に塗装焼付
相当(210℃×10分)の熱処理を施し、機械的性質
と耳率を調べた。又、実際のDI成形機で製缶(100
0缶成形)し、破断の発生を確認した。これらの結果を
表6に示す。
【0031】
【表4】
【0032】
【表5】
【0033】
【表6】
【0034】本発明材は塗装後の耐力が270MPa以
上あり、耳率も良好である。また、DI成形性にも優れ
ている。比較材のNo.14はMn量が少ないため強度
が低い。No.15はMg量が多すぎるため、しごき加
工時の加工硬化が大きく、破断数が多くなった。100
0缶成形する前に破断数が100缶を越えたため途中で
テストを中止した。No.16はMn,Fe量が多いた
め鋳造時に100μmを越える粗大晶出物が形成され、
それがDI加工時の割れの起点となって破断数が多くな
った。No.17はTi,B添加量が多く、粗大なTi
2化合物が形成され、DI加工時にダイス成形面に傷
をつけて、しごき面の性状を損うと同時に、割れの起点
となって破断する数が多かった。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、缶胴材に塗装焼付処理
を施しても、強度低下が少なく、したがって、高強度で
ありながらも、カーリング加工性、DI成形性に優れた
アルミニウム硬質板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】穴ひろげ試験の説明図である。
【図2】穴ひろげ試験における穴径測定法の説明図であ
る。 1 試験片 2 ダイス 3 フラットポンチ 4 穴

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Mn:1.0〜1.5%(質量%、以下
    同じ)、Mg:1.0〜1.5%、Cu:0.10〜
    0.30%、Si:0.15〜0.30%、Fe:0.
    25〜0.55%、Ti:0.01〜0.04%、B:
    0.0001〜0.0010%を含み、残部Alと不可
    避不純物からなるアルミニウム合金鋳塊を、600〜6
    40℃で1時間以上10時間以内の均質化処理し、45
    0〜550℃で熱間圧延を開始し、2.2mm以下の厚
    みに320℃以下、かつ280℃以上で終了するように
    仕上げ、その後、180〜230℃で2時間以上保持す
    る中間熱処理を施し、最終冷間圧延を60%以上90%
    以内施すことを特徴とする強度と成形性に優れたアルミ
    ニウム合金硬質板の製造方法。
  2. 【請求項2】 中間熱処理を前段の熱間圧延を終了した
    材料の冷却を人為的に抑制することによって制御する請
    求項1記載の強度と成形性に優れたアルミニウム合金硬
    質板の製造方法。
  3. 【請求項3】 最終冷間圧延のあと120〜180℃に
    1時間以上保持する最終熱処理を施す請求項1又は請求
    項2記載の強度と成形性に優れたアルミニウム合金硬質
    板の製造方法。
  4. 【請求項4】 最終熱処理を、130℃以上で最終冷間
    圧延を終了させた材料の冷却を人為的に抑制することに
    よって行う請求項3記載の強度と成形性に優れたアルミ
    ニウム合金硬質板の製造方法。
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