JPH0547616B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 この発明は電気制御器筐体、計測器筐体、
VTRその他の弱電機器のシヤーシ、あるいは自
動車車体、自動車部品など、強度と優れた成形加
工性、特に優れた曲げ性が要求される成形品に使
用されるアルミニウム合金圧延板およびその製造
方法に関するものである。 従来の技術 電気制御器筐体、計測器筐体、VTRその他の
弱電機器のシヤーシ、あるいは自動車車体、自動
車部品などには、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
ることが多くなつている。このような用途におい
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
Al−Mg系のJIS5000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H32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H32材や5182合金Ｏ材等
の従来材料では、成形加工性が比較的良好である
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末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つた。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
分と言わざるを得なかつたのが実情である。 この発明は以上の事情を背景としてなされたも
ので、前述のように電気制御器筐体あるいは自動
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 本発明者等は前述の問題を解決するべく鋭意実
験・検討を重ねた結果、Al−Mg基合金において
Cu、Fe、Siをそれぞれ少量に制御するとともに
Mn、Cr、Zrを極微量に抑制し、かつ最終板にお
ける再結晶粒の粒径とその偏平度を規制すること
によつて、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つた。 具体的には、請求項１の発明は曲げ性に優れた
成形加工用アルミニウム合金圧延板を提供するも
のであつて、この請求項１の発明のアルミニウム
合金圧延板は、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
Mg、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もので
ある。 また請求項２の発明は曲げ性に優れた成形加工
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、
Mg2.0〜5.5％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、これによつて圧延方向の平均結晶粒径
が150μｍ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
とを特徴とするものである。 作 用 先ずこの発明における合金成分限定理由につい
て説明する。 Mg： Mgはこの発明で対象とする系の合金で必須
の基本合金成分であり、強度および成形加工
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果が充分に得られ
ず、一方5.5％を越えれば逆に伸びが低下する
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Al合金の成形加工性、特に曲げ
性を低下させる元素であり、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、0.15％以下に規制することとし
た。 Fe： FeはAl−Fe（−Si）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％以下に規制することとした。 Si： SiもFeと共存してAl−Fe−Si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0.15％以下に規制することとし
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作用が
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著しくなるから、
Mn、Cr、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Ti、またはTiおよびＢを添加しても
良い。但し初晶TiAl₃粒子の晶出を防止するため
にはTiは0.15％以下とすることが望ましく、また
TiB₂粒子の生成を防止するためにはＢは500ppm
以下とすることが望ましい。 さらに、Mgが2.0％以上含まれるAl合金溶湯に
おいては、溶湯の酸化防止のためにBeを添加す
ることが従来から行なわれており、この発明にお
いても溶湯酸化防止のためにBeを添加する場合
を除外するものではない。Beの添加量は500ppm
以下が一般的であり、この程度のBe添加量であ
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。 さらにこの発明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規定するほ
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150μｍ以下とし、しかも再結晶粒の
偏平度、すなわち第１図に示すような圧延方向に
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、先ず最終板における圧延方向の再結
晶粒径が平均で150μｍ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は、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顕著にな
る。すなわち圧延方向に直角に曲げた場合の曲げ
性が良好であつ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
工姓を得ることができなくなる。したがつて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、ASTMによる “Intercept Method”（切断法）によつて測定し
たものとする。 なお曲げ方向による曲げ性の差が少なくするた
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Ｔ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／Ｔの値も1.3以下となるのが通常であり、し
たがつてＷ／Ｔの値については特に規定しなかつ
た。 次にこの発明のアルミニウムの合金圧延板の製
造方法について説明する。 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）によつて鋳造する。なお連
続鋳造圧延法（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
鋳造法を適用するものとする。 得られたAl合金鋳塊に対しては、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つて、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48時間を越える
長時間の処理は経済的でない。 均質化処理後には、常法に従つて熱間圧延を施
し、さらに１回または２回以上の冷間圧延を行な
つ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
に中間焼鈍を行なつても良い。 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下率は、最終
焼鈍による再結晶粒の安定化および成形加工性の
向上に大きな影響を与え、その圧下率が20％未満
では再結晶粒が不安定となつて再結晶粒が粗大化
したり、混粒組織となつたり、さらには再結晶粒
の偏平度が大きくなつ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圧延の圧下率
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
好ましい成形加工性を与えるために行なうが、こ
の発明で対象としている合金では、本来は再結晶
粒の微細化、安定化のために有効なFe、Mn、
Cr、Zr等の元素を成形加工性向上のために極力
低く抑制しているから、再結晶粒の粗大化等を防
止して再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
条件が極めて重要であり、それらの条件をこの発
明で規定する範囲に厳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℃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、再結晶が粗大化して成
形加工時に肌荒れが発生するとともに成形加工性
も低下する。なお再結晶粒径は既に述べたように
圧延方向で平均150μｍ以下とする必要があり、
そのためには最終焼鈍温度を450℃以下とする必
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。したがつ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、条件によつて得られたアル
ミニウムは合金圧延板は、従来合金である5052合
金や5182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つている。 実施例 第１表の合金番号１〜５に示す成分組成の合金
をDC鋳造法により鋳造し、その鋳塊に530℃×10
時間の均質化処理を施した後、板厚４mmまで熱間
圧延し、さらに板厚1.0mmまで冷間圧延した。な
お合金番号１の本発明合金のうち一部のものは、
熱間圧延後板厚1.2mmまで冷間圧延した段階で320
℃×５時間の中間焼鈍を施し、さらに板厚1.0mm
まで冷間圧延した（したがつてこの場合の最終焼
鈍直前の冷間圧延圧下率は役17％）。その後、最
終焼鈍として、250℃×５時間、もしくは320℃×
２時間、または480℃×２時間の熱処理を施した。
なお従来合金の5052合金（合金番号４）について
は、板厚４mmまで熱間圧延した後、板厚1.25mmま
で冷間圧延した段階で320℃×２時間中間焼鈍を
施し、さらに板厚1.0mmまで冷間圧延した後、安
定化焼鈍として180℃×２時間の熱処理を行なつ
た。 以上のようにして得られた各最終板の機械的特
性、成形加工性（エリクセン値および各方向の曲
げ性）、各方向の結晶粒径、成形加工後の外観を
調べた結果を第２表に示す。 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
行なつた。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、「平行」は圧延方向と平行に曲げた場合の
180°曲げ最小半径を示す。さらに粒径について
は、Ｔは板厚方向の平均結晶粒径を、Ｌは圧延方
向の平均結晶粒径を示す。

【表】

【表】 第２表から明らかなように、この発明の成分組
成範囲内の合金についてこの発明で規定する条件
で処理して得られた圧延板は、強度は従来合金で
ある5052合金H32材や5182合金Ｏ材とほぼ同等で
あるが、成形加工性、特に曲げ性が優れており、
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150μｍ以下であるため成
形加工による肌荒れの発生もない。 発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明によれ
ば、成形加工性、特に曲げ性に優れ、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ア
ルミニウム合金圧延板を得ることができ、したが
つて苛酷な条件の成形加工、複雑な形状の成形加
工が施される電気制御器筐体、計測器筐体、
VTRその他弱電機器のシヤーシ、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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 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 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、これによつて圧延方向の平均結晶粒
   径が150μｍ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。