【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は、均一で良好なエツチング特性を有す
るアルミニウム合金板に関するものである。
従来よりJIS A1000系合金及びA3000系合金の
圧延板は、成形加工用及び装飾用途に用いられる
ことが多く、これらの場合、陽極酸化処理やその
他の表面処理に先立つて、アルカリ系もしくは酸
系エツチング液で脱脂、エツチングされることが
しばしばある。さらに、最近では、アルミニウム
の用途拡大に伴ないエツチング特性そのものが、
製品の性能を左右する例が増大している。例え
ば、二次再結晶粒装飾板等がその代表的な例であ
る。
このようなエツチングを行なう用途の場合、必
要に応じてエツチングに先立つて、焼鈍が行なわ
れる場合がある。この焼鈍は、圧延工程の途中に
入れられる場合とか、圧延終了後に行なわれる場
合又は、エツチング前のいずれかの段階で行なわ
れる場合とか、様々である。
これらの焼鈍の温度は、通常400℃以下で行な
われるのが一般的であるが、例えば、特別な機械
的性質の改善の為とか、潤滑性の改善の為とか、
結晶粒サイズのコントロールの為とかの特別の性
能を付与させることを目的として、450℃以上の
高温で焼鈍することがある。
このように、圧延板を450℃以上640℃までの高
温で焼鈍すると、一般に、圧延板表面に厚い酸化
皮膜が生じる。この表面酸化皮膜は、もちろん、
450℃未満の焼鈍でも生成するが、その厚さは、
450℃以上で急激に増大する。とくに、通常の熱
間圧延工程を経た圧延板を、450℃以上の高温で
焼鈍すると、しばしば、圧延板表面に、圧延方向
に沿う強いスジ状の酸化膜が生成する。
このように、スジ状の酸化膜が強く生成した板
を、酸系又は、アルカリ系のエツチング液でエツ
チングする場合、この酸化皮膜がエツチング液を
はじく傾向があり、その結果、反応が遅れ、か
つ、場所によりエツチング性に差が生じるためエ
ツチングが不充分となり、光沢ムラやスジ目の残
留を来たす。
本発明者は、この光沢ムラ、スジ目のもととな
る高温焼鈍時のスジ状の酸化皮膜は、熱間圧延時
に、圧延板上に圧延油、金属石ケン、コーテイン
グ等が、不均一に残存し、これらが、その後の高
温焼鈍時に複雑に影響し合うことにより、緻密で
かつ、場所により不均一な酸化をうけるために生
成することを見出した。（ここで、コーテイング
とは、熱間圧延により、圧延板表面に不可避的に
生じる不定形の摩耗されたアルミニウム及びアル
ミニウム酸化物等から成る不均一皮膜をいう。以
下同じ）
この、いわゆる熱間圧延時に生成する一種の汚
れ層が介在すると、高温で生成する酸化皮膜は、
著しく強固でかつ水とのぬれ性が悪くなる。した
がつてエツチング液とのぬれ性が低下し、又、そ
の程度が場所により異なるため、エツチングムラ
を生じ、前述のエツチング不良をもたらす。
この高温焼鈍の際に生じるスジ目状撥水性酸化
皮膜の生成に、熱間圧延時のコーテイング等の汚
れが影響していることの証明として、１）熱間圧
延しても、コーテイング等の汚れのない材料
２）冷間圧延しかしていない材料 ３）コーテイ
ング等の汚れが存つても、焼鈍前に、予備エツチ
ングで表面の原因物質を除去した材料において
は、450℃以上の高温で焼鈍しても、エツチング
性は良好で、光沢ムラ、スジ目の生成は認められ
ない。ことが挙げられる。
しかし、熱間圧延を用いない方法は、工業的で
なく、かつ、他の品質特性を満足し得ない。熱間
圧延時のコーテイング生成を安定的に無くすこと
は、現実的に多大な困難を伴う。
さらに、エツチング前の工程で、熱間圧延時に
生成した表面コーテイング層を予備エツチングで
除去することは、工程的、経済的に不利である。
以上の点にかんがみ、種々の研究を行なつた結
果、本願発明をなすに至つた。
すなわち、通常の熱間圧延を経た圧延板で、熱
間圧延以降のいずれかの工程で450℃以上の高温
の焼鈍を受ける圧延板であつて、Mg0.005〜0.2
％を含み、さらにCu0.3％以下、Mn1.5％以下、
Cr0.3％以下、Fe1.0％以下、Si1.0％以下の１種
又は２種以上を含み、残部実質的にAlと不可避
不純物とより成ることを特徴とするエツチング性
良好なアルミニウム合金圧延板である。
本願発明に係るアルミニウム合金圧延板は、ま
ず、所定の組成をもつ溶湯を半連続鋳造により造
塊し、予備加熱後少なくとも熱間圧延を行なうこ
とによつて得られる。冷間圧延、及び中間焼鈍及
び最終焼鈍は、必要に応じて行なわれる。
この発明の要するところは、通常の熱間圧延工
程を経てつくられるJIS1000系及び3000系のアル
ミニウム合金板にMgを0.005％〜0.2％添加含有
せしむることに存する。
このようにして得られた圧延板は、450℃〜640
℃の高温で焼鈍され、表面に厚い酸化膜が生成し
ても酸素及びアルカリ系のエツチング液でエツチ
ングする際に従来合金の如く、エツチングしずら
く、スジ目、光沢ムラの生じることはない。
その理由としては、Mgは、0.005％と極微量で
あつても、高温焼鈍時に優先酸化されることが知
られており、マグネシウム酸化皮膜が生成する。
このMgO系の酸化皮膜は活性であり、かつ、ポ
ーラスであるため、エツチング液とのぬれ性が良
い。
したがつて、たとえ熱間圧延時に、圧延板表面
にコーテイング等の表面の汚れ層が存在しても、
エツチング液と良好に反応するため、スジ目残り
や、光沢ムラはない。
Mgが0.005％未満の場合、圧延板の表面に充分
なMgO系の酸化皮膜が生成しないため、エツチ
ング性を充分に改善できなく、又、Mgが0.2％を
越えると、エツチング性改善の効果は飽和し、経
済的に無駄である。
なお、エツチング用のAl合金圧延板であつて
も使用目的に応じた機械的性質、加工性、耐食性
は必要であるので、以下に限定理由を示す成分の
１種又は２種以上を含有せしめる。
以下、各成分の限定理由を示す。
Cuは、強度を高め結晶粒を微細化する効果を
有するが、0.3％を越えると耐食性が低下する。
Mnは、強度を高め、再結晶粒を微細化する
が、1.5％を越えると伸びが低下し、かつ、MnFe
系の巨大化合物が生じ、鋳造性、成形性、延性を
低下せしめる。
Crは、強度を高め、再結晶粒微細化に有効で
あるが、0.3％を越えると、CrFe系の巨大化合物
が生じ鋳造性、成形性が低下する。
Feは、強度を高め再結晶粒を微細化し、成形
性、異方性を改良する目的で添加されるが1.0％
を越えると巨大な金属間化合物が生じ、伸びが著
しく低下するSiは強度向上と、成形性向上のため
に添加されるが1.0％を越えると、陽極酸化皮膜
の耐食性が低下する。
なお、Al合金鋳造時の結晶粒微細化のために
一般的に用いられるTi（及びＢ）が含まれてい
ても差し支えない。また、この場合、Ti：Ｂ＝
５：１程度の含有比率の母合金を用いることが多
いがTi＋Ｂが総量で0.15％を越えると、巨大な金
属間化合物が生じたり、TiB2なる硬い化合物が
鋳塊中に生成し、成形性を阻害し、圧延板の表面
欠陥となり好ましくない。よつて、添加する場合
はこれ以下とする。
なお、本願においてZnは不純物である。
以下に実例をもつて、例示する。
実施例
表１に示すような組成を有する合金を溶解し、
所定の溶湯処理を施こした後、半連続鋳造により
400mm×1000mmの横断面を有する鋳塊を鋳
The present invention relates to an aluminum alloy plate having uniform and good etching properties. Conventionally, rolled sheets of JIS A1000 series alloys and A3000 series alloys have often been used for molding and decorative purposes, and in these cases, alkaline or acid etching is performed prior to anodizing or other surface treatments. It is often degreased and etched with liquid. Furthermore, with the expansion of the uses of aluminum, the etching properties themselves have recently changed.
Increasingly, the number of cases in which product performance is affected is increasing. For example, a secondary recrystallized grain decorative plate is a typical example. In applications where such etching is performed, annealing may be performed prior to etching as necessary. This annealing can be performed in various ways, such as during the rolling process, after rolling, or at some stage before etching. The temperature of these annealing is usually below 400℃, but for example, to improve special mechanical properties, improve lubricity, etc.
It is sometimes annealed at a high temperature of 450°C or higher for the purpose of imparting special performance such as controlling grain size. As described above, when a rolled plate is annealed at a high temperature of 450°C to 640°C, a thick oxide film is generally formed on the surface of the rolled plate. This surface oxide film is, of course,
It is formed even when annealing at less than 450℃, but its thickness is
It increases rapidly above 450℃. In particular, when a rolled plate that has undergone a normal hot rolling process is annealed at a high temperature of 450° C. or higher, a strong streak-like oxide film along the rolling direction is often formed on the surface of the rolled plate. When etching a plate on which a strong streak-like oxide film is formed using an acid-based or alkaline-based etching solution, this oxide film tends to repel the etching solution, resulting in delayed reaction and Since the etching properties differ depending on the location, etching becomes insufficient, resulting in uneven gloss and residual streaks. The present inventor has discovered that the streak-like oxide film during high-temperature annealing, which causes uneven gloss and streaks, is caused by the unevenness of rolling oil, metal soap, coating, etc. on the rolled plate during hot rolling. It has been found that these particles remain and are generated because they undergo dense and uneven oxidation depending on the location due to complex interaction during subsequent high-temperature annealing. (Here, coating refers to a non-uniform film made of amorphous worn aluminum and aluminum oxide that inevitably occurs on the surface of a rolled plate due to hot rolling. The same applies hereinafter.) This so-called hot rolling When there is a kind of dirt layer that sometimes forms, the oxide film that forms at high temperatures is
It is extremely strong and has poor wettability with water. As a result, the wettability with the etching solution decreases, and the degree of wettability varies depending on the location, resulting in uneven etching and the above-mentioned etching failure. As evidence that the formation of the streak-like water-repellent oxide film that occurs during high-temperature annealing is affected by the stains from the coating during hot rolling, we have the following: 1) Even after hot rolling, the stains from the coating, etc. material without
2) Materials that have only been cold-rolled 3) Even if there are coating stains, materials that have been pre-etched to remove surface substances before annealing will not be etched even if annealed at a high temperature of 450°C or higher. The properties are good, and no uneven gloss or streaks are observed. This can be mentioned. However, methods that do not use hot rolling are not industrially viable and cannot satisfy other quality characteristics. In reality, it is extremely difficult to stably eliminate coating formation during hot rolling. Furthermore, it is disadvantageous in terms of process and economy to remove the surface coating layer generated during hot rolling by preliminary etching in a step before etching. In view of the above points, as a result of conducting various studies, the present invention has been completed. That is, it is a rolled plate that has undergone normal hot rolling and is annealed at a high temperature of 450°C or higher in any step after hot rolling, and has Mg of 0.005 to 0.2.
%, Cu 0.3% or less, Mn 1.5% or less,
A rolled aluminum alloy with good etching properties, containing one or more of 0.3% or less of Cr, 1.0% or less of Fe, and 1.0% or less of Si, with the remainder essentially consisting of Al and unavoidable impurities. It is a board. The aluminum alloy rolled sheet according to the present invention is obtained by first forming a molten metal having a predetermined composition into an ingot by semi-continuous casting, and then performing at least hot rolling after preheating. Cold rolling, intermediate annealing, and final annealing are performed as necessary. The essential point of this invention is to add 0.005% to 0.2% Mg to a JIS 1000 series and 3000 series aluminum alloy plate produced through a normal hot rolling process. The rolled plate obtained in this way has a temperature of 450°C to 640°C.
Even if a thick oxide film is formed on the surface by annealing at a high temperature of .degree. C., unlike conventional alloys, it is difficult to etch when etched with an oxygen and alkaline etching solution, and does not cause streaks or uneven gloss. The reason for this is that it is known that Mg, even in a very small amount of 0.005%, is preferentially oxidized during high-temperature annealing, and a magnesium oxide film is formed.
This MgO-based oxide film is active and porous, so it has good wettability with the etching solution. Therefore, even if there is a surface dirt layer such as coating on the surface of the rolled plate during hot rolling,
Because it reacts well with the etching solution, there are no streaks or uneven gloss. If the Mg content is less than 0.005%, a sufficient MgO-based oxide film will not be formed on the surface of the rolled plate, so the etching properties cannot be sufficiently improved, and if the Mg content exceeds 0.2%, the effect of improving the etching properties will be reduced. It is saturated and economically wasteful. Note that even an Al alloy rolled plate for etching must have mechanical properties, workability, and corrosion resistance depending on the purpose of use, so it is made to contain one or more of the ingredients listed below for reasons for limitation. The reasons for limiting each component are shown below. Cu has the effect of increasing strength and making crystal grains finer, but if it exceeds 0.3%, corrosion resistance decreases. Mn increases strength and refines recrystallized grains, but if it exceeds 1.5%, elongation decreases, and MnFe
Systemic macrocompounds are formed, reducing castability, formability, and ductility. Cr is effective in increasing strength and refining recrystallized grains, but if it exceeds 0.3%, large CrFe-based compounds are formed, which deteriorates castability and formability. Fe is added for the purpose of increasing strength, making recrystallized grains finer, and improving formability and anisotropy, but 1.0%
If it exceeds 1.0%, a huge intermetallic compound is formed and the elongation is significantly reduced.Si is added to improve strength and formability, but if it exceeds 1.0%, the corrosion resistance of the anodic oxide film decreases. Note that Ti (and B), which is generally used for grain refinement during Al alloy casting, may be included. Also, in this case, Ti:B=
A master alloy with a content ratio of about 5:1 is often used, but if the total amount of Ti + B exceeds 0.15%, a huge intermetallic compound or a hard compound called TiB 2 will form in the ingot, resulting in poor formability. This is undesirable and causes surface defects on the rolled sheet. Therefore, if added, the amount should be less than this. Note that in this application, Zn is an impurity. This will be illustrated below with an example. Example An alloy having the composition shown in Table 1 was melted,
After the specified molten metal treatment, semi-continuous casting is performed.
Casting an ingot with a cross section of 400mm x 1000mm
【表】
造し、面削により、表面層を除去した後、熱間圧
延を板厚５mmまで行ない、以後冷間圧延により板
厚1.0mmの冷間圧延板を得た。
この圧延板を600℃×2Hr大気中で焼鈍した。
まずこれらの焼鈍板の水に対するヌレ性を調査
するため、25℃の純水との接触角を測定した。
表２に結果を示す。[Table] After the surface layer was removed by surface cutting, hot rolling was performed to a plate thickness of 5 mm, and thereafter cold rolling was performed to obtain a cold rolled plate with a plate thickness of 1.0 mm. This rolled plate was annealed at 600°C for 2 hours in the atmosphere. First, in order to investigate the wettability of these annealed plates against water, the contact angle with pure water at 25°C was measured. Table 2 shows the results.
【表】
発明合金はいずれも、水に対するヌレ性が向上
していることが明らかである。
次に、これらの圧延板をHCl4容、HNO36容、
水15容からなる混酸中に65℃と、５％NaOH水溶
液中に40℃の２条件で、各々、１分、３分、５
分、７分、10分間浸漬エツチングしたときの、表
面状態の変化を観察した。表３に結果を示す。
表３からわかる如く、本発明合金は酸系エツチ
ング液に対する反応も、アルカリ系エツチング液
に対する反応も、従来合金にくらべ著しく改善さ
れ、短時間に、スジ目、光沢ムラのない均一なエ
ツチングが可能となることが明らかである。[Table] It is clear that all of the invention alloys have improved wettability against water. Next, these rolled plates were mixed with 4 volumes of HCl, 6 volumes of HNO3 ,
Under two conditions: 65°C in a mixed acid consisting of 15 volumes of water and 40°C in a 5% NaOH aqueous solution for 1 minute, 3 minutes, and 5 minutes, respectively.
Changes in the surface condition were observed after immersion etching for 1, 7, and 10 minutes. Table 3 shows the results. As can be seen from Table 3, the reaction of the alloy of the present invention to acid-based etching liquids and alkaline-based etching liquids is significantly improved compared to conventional alloys, and uniform etching without streaks or uneven gloss can be achieved in a short time. It is clear that
【表】【table】