KR20210060589A

KR20210060589A - 알루미늄 합금박 및 알루미늄 합금박의 제조 방법

Info

Publication number: KR20210060589A
Application number: KR1020217011630A
Authority: KR
Inventors: 타카시 스즈키
Original assignee: 미츠비시 알루미늄 컴파니 리미티드
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2021-05-26
Also published as: KR102501356B1; JP6754025B1; CN112867806B; JP2021075778A; WO2020137394A1; JPWO2020137394A1; CN112867806A

Abstract

알루미늄 합금박은 Fe: 1.0질량％ 이상 1.8질량％ 이하, Si: 0.09질량％ 이상 0.20질량％ 이하, Cu: 0.005질량％ 이상 0.05질량％ 이하를 함유하고, Mn: 0.01질량％ 이하로 규제하며, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 후방 산란 전자 회절(EBSD)에 의한 단위 면적당의 결정 방위 해석에 있어서, 방위차 15°이상의 대경각 입계(HAGBs)와 방위차 2°이상 15°미만의 소경각 입계(LAGBs)의 길이의 비 「HAGBs/LAGBs＞2.0」이고, 집합 조직으로서 Cu 방위 밀도 40 이하 및 R 방위 밀도 30 이하이다.

Description

알루미늄 합금박 및 알루미늄 합금박의 제조 방법

이 발명은 성형성이 우수한 알루미늄 합금박 및 알루미늄 합금박의 제조 방법에 관한 것이다.

식품이나 리튬 이온 2차 전지 등의 전지용 포장재에 사용되는 알루미늄 박은, 프레스 성형 등에 의해 큰 변형이 가해진다. 그 때문에, 종래 양호한 성형성이 요구되고 있으며, 1N30 등의 1000계 합금이나 8079, 8021 등의 8000계 합금의 연질박이 사용되고 있다. 성형에 대해서는 신장이 중요한 파라미터이지만, 알루미늄 합금박을 한 방향으로 변형시키는 것은 아니고, 이른바 장출 성형이 행해지는 경우가 많기 때문에, 일반적으로 재료의 신장값으로서 이용되는 압연 방향에 대해 평행한 방향뿐 아니라, 45°나 90°라는 각 방향의 신장도 높을 것이 요구되고 있다. 또한, 최근에는 전지 포장재 분야를 비롯하여 포장재 두께의 박육화가 진행되고 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에서는, 평균 결정 입경이 20㎛ 이하이고, 원상당 직경 1.0∼5.0㎛의 금속간 화합물의 수밀도를 소정의 양 이상으로 함으로써, 금속간 화합물을 재결정시의 핵 생성 사이트로서 기능시켜, 최종 소둔 후의 결정 입경을 미세하게 하고 있다.

특허문헌 2에서는, 전자 후방 산란 해석상법(EBSP)에 의한 결정 방위 해석으로 5°이상의 방위차를 갖는 경계를 결정 입계라고 규정하고, 당해 결정 입계에 포함되는 결정립에 대해, 결정립의 평균값(D)을 12㎛ 이하, 또한 20㎛를 초과하는 결정 입경을 갖는 결정립의 면적률을 30％ 이하로 한 알루미늄 합금박이 제안되어 있다.

특허문헌 3에서는, 평균 결정 입경, 서브 그레인의 평균 입경을 소정값 이하로 규정하고 있는 것 이외에, Al-Fe 화합물의 분산 밀도를 소정값 이상으로 규정하고 있다.

특허문헌 4에서는, 집합 조직(방위 밀도)을 규정함으로써 성형성을 향상시키는 것으로 하고 있다.

국제 공개 제2014/021170호 국제 공개 제2014/034240호 일본 공개특허공보 2004-27353호 국제 공개 제2013/168606호

그러나, 특허문헌 1에서는, 원상당 직경 1.0∼5.0㎛의 조대 금속간 화합물의 수밀도를 규정하고 있으나, Cu 첨가량이 최대 0.5mass％로 많다. Cu는 미량으로도 압연성을 저하시키는 원소이고, 압연 중의 엣지 크랙 발생에 의한 파단의 리스크가 증가한다. 또한, 박의 두께가 얇아진 경우에는, 높은 성형성을 유지하는 것이 곤란해질 가능성이 있다.

특허문헌 2에서는, 매우 미세한 결정 입경을 규정하고 있으나, 결정 입계로는 5°이상의 방위차를 갖는 것으로 한정되어 있다. 5°이상이라는 것은 대경각 입계와 소경각 입계가 혼재하고 있고, 대경각 입계에 둘러싸인 결정립이 미세한지는 확실하지 않다.

특허문헌 3은 문헌 1, 2와는 달리 전지 외장 박이 아니고, 두께 10㎛ 이하의 얇은 박에 관한 특허이다. 중간 소둔 없이 제조되어 있기 때문에, 집합 조직이 발달하고, 0°, 45°, 90°방향으로 안정적인 신장이 얻어지지 않는다. 박 두께가 얇은 경우에는 높은 성형성을 기대할 수 없다.

특허문헌 4에서는, 집합 조직을 제어하고 있으나, 신장 특성이 충분하지는 않고, 강도와 신장의 밸런스도 충분하지 않다.

본 발명은 상기 과제를 배경으로 하여 이루어진 것이며, 가공성이 양호하고 높은 신장 특성을 갖는 알루미늄 합금박을 제공하는 것을 목적의 하나로 하고 있다.

본 발명의 알루미늄 합금박 중 제1 형태는, Fe: 1.0질량％ 이상 1.8질량％ 이하, Si: 0.09질량％ 이상 0.20질량％ 이하, Cu: 0.005질량％ 이상 0.05질량％ 이하를 함유하고, Mn: 0.01질량％ 이하로 규제하며, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 후방 산란 전자 회절(EBSD)에 의한 단위 면적당의 결정 방위 해석에 있어서, 방위차 15°이상의 대경각 입계(HAGBs)와 방위차 2°이상 15°미만의 소경각 입계(LAGBs)의 길이의 비 「HAGBs/LAGBs＞2.0」이고, 집합 조직으로서 Cu 방위 밀도 40 이하 및 R 방위 밀도 30 이하인 것을 특징으로 한다.

다른 형태의 알루미늄 합금박의 발명은, 상기 형태의 발명에 있어서, Si: 0.10질량％ 초과 0.20질량％ 이하인 것을 특징으로 한다.

다른 형태의 알루미늄 합금박의 발명은, 상기 형태의 발명에 있어서, 압연 방향에 대해 0°, 45°, 90°의 각 방향의 신장이 20％ 이상인 것을 특징으로 한다.

다른 형태의 알루미늄 합금박의 발명은, 상기 형태의 발명에 있어서, 방위차 15°이상의 대경각 입계에 둘러싸인 결정립에 대해, 평균 입경이 10㎛ 이하, 또한 최대 입경/평균 입경≤3.0인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 알루미늄 합금박의 제조 방법은, 상기 각 형태의 알루미늄 합금박의 제조 방법으로서, 상기 형태의 조성을 갖는 알루미늄 합금의 주괴에 520∼560℃에서 6시간 이상 유지하는 균질화 처리를 행하여, 균질화 처리 후에 압연 마무리 온도가 230℃ 이상 280℃ 미만이 되도록 열간 압연을 행하고, 냉간 압연의 도중에 300∼400℃의 중간 소둔을 행하여, 그 후의 최종 냉간 압연율이 90％ 이상이고, 최종 소둔을 250∼350℃에서 10시간 이상 행하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에서 규정하는 내용에 대해 설명한다.

·Fe: 1.0질량％ 이상 1.8질량％ 이하

Fe는 주조시에 Al-Fe계 금속간 화합물로서 정출하고, 사이즈가 큰 경우에는 소둔시에 재결정의 사이트가 되어 재결정립을 미세화하는 효과가 있다. 1.0질량％ 미만에서는 조대 금속간 화합물의 분포 밀도가 낮아져 그 미세화의 효과가 낮고, 최종적인 결정 입경 분포도 불균일해진다. 1.8질량％ 초과에서는 결정립 미세화의 효과가 포화 또는 저하하고, 또한 주조시에 생성되는 Al-Fe계 화합물의 사이즈가 매우 커져, 박의 신장과 압연성이 저하된다. 특히 바람직한 범위는 1.0질량％ 이상 1.6질량％ 이하이다.

·Si: 0.09질량％ 이상 0.20질량％ 이하

Si는 Fe와 함께 금속간 화합물을 형성하나, 과잉으로 첨가한 경우에는, 화합물 사이즈의 조대화 및 분포 밀도의 저하를 초래한다. 함유량이 상한을 초과하면, 조대 정출물에 의한 신장이나 성형성의 저하, 나아가서는 최종 소둔 후의 재결정립 사이즈 분포의 균일성이 저하되는 우려가 있다. 또한, Si는 Fe의 석출을 촉진하는 효과가 있기 때문에, Si를 지나치게 규제하면 Fe의 고용량이 많아져 소둔시의 재결정을 강하게 억제하고, 인 시투 재결정을 많이 발생시킨다. 최종 소둔시에 인 시투 재결정을 발생시키면, 재결정립 조직의 총 결정 입계에 차지하는 소경각 입계의 비율이 많아지고, 「HAGBs/LAGBs」의 저하를 초래하며, 또한 Cu 방위나 R 방위의 밀도가 증가하는 원인이 된다. 이러한 이유로부터 Si의 함유량을 0.09질량％ 이상 0.20질량％ 이하로 정한다. 한편, 동일한 이유에 의해, Si 함유량의 하한을 0.10질량％ 초과, 상한을 0.18질량％로 하는 것이 바람직하고, 또한 Si 함유량의 하한을 0.12질량％로 하는 것이 더욱 바람직하다.

·Cu: 0.005질량％ 이상 0.05질량％ 이하

Cu는 알루미늄 박의 강도를 증가시켜, 신장을 저하시키는 원소이다. 한편, Al-Fe계 합금에서 보고되어 있는 냉간 압연 중의 과도한 가공 연화를 억제하는 효과가 있다. 0.005％ 미만인 경우, 가공 연화 억제의 효과가 낮고, 0.05％를 초과하면 신장이 명료하게 저하된다. 바람직하게는 0.005％ 이상 0.01％ 이하이다.

·Mn: 0.01질량％ 이하

Mn은 알루미늄 모상 중에 고용하거나, 혹은 매우 미세한 화합물을 형성하여, 알루미늄의 재결정을 억제하는 작용이 있다. 미량이면 Cu와 동일하게 가공 연화의 억제를 기대할 수 있으나, 첨가량이 많으면 중간 소둔 및 최종 소둔시의 재결정을 지연시켜, 미세하고 균일한 결정립을 얻는 것이 곤란해진다. 이 때문에, 0.01％ 이하로 규제한다. 보다 바람직하게는 0.005％ 이하이다.

·「HAGBs/LAGBs＞2.0」

Al-Fe 합금에 한정된 것은 아니지만, 소둔시의 재결정 거동에 따라서는 총 결정 입계에 차지하는 대경각 입계(HAGBs)의 길이(L1)와 소경각 입계(LAGBs)의 길이(L2)의 비율이 변화한다. 최종 소둔 후에 LAGBs의 비율이 많은 경우에는, 예를 들면 평균 결정립이 미세했다고 해도, L1/L2≤2.0인 경우에는 국소적인 변형이 생기기 쉬어지고 신장이 저하된다. 이 때문에, L1/L2＞2.0으로 하는 것이 바람직하고, 이 규정을 만족함으로써, 보다 높은 신장을 기대할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 비를 2.5 이상으로 한다. 대경각 입계와 소경각 입계의 길이는 결정 입경과 동일하게 SEM-EBSD로 측정할 수가 있다. 관찰한 시야의 면적에 있어서의 대경각 입계와 소경각 입계의 총 길이로부터 L1/L2를 산출한다.

상기 비율은 소둔시의 가열 온도, 냉간 압연율, 그리고 균질화 처리의 조건 등에 의해 조정할 수 있다.

·집합 조직으로서 Cu 방위 밀도 40 이하 및 R 방위 밀도 30 이하

집합 조직은 박의 신장에 큰 영향을 미친다. Cu 방위 밀도가 40을 초과하고, 또한 R 방위 밀도도 30을 초과하면, 0°, 45°, 90°의 신장값에 이방성이 생기고, 특히 0°, 90°방향의 신장값이 저하된다. 신장에 이방성이 생기면, 성형시에 균일한 변형이 안되고 성형성이 저하된다. 보다 바람직하게는 Cu 방위 밀도 30 이하 및 R 방위 밀도 20 이하이다.

상기 방위 밀도는 소둔시의 가열 온도, 냉간 압연율, 균질화 처리 조건, Fe나 Si의 함유량에 의해 조정할 수 있다.

·압연 방향에 대해 0°, 45°, 90°의 각 방향의 신장이 20％ 이상

고성형성에는 박의 신장도 중요하며, 특히 압연 방향에 평행한 방향을 0°로 하고, 0°, 45°, 그리고 압연 방향의 법선 방향인 90°의 각 방향에서 신장이 높은 것이 바람직하다. 박의 신장값은 박의 두께의 영향을 크게 받지만, 예를 들면 두께 40㎛에 있어서 신장 20％ 이상이면 높은 성형성을 기대할 수 있다.

·방위차 15°이상의 대경각 입계에 둘러싸인 결정립에 대해, 평균 입경이 10㎛ 이하, 또한 최대 입경/평균 입경 ≤3.0이다.

연질 알루미늄 박은 결정립이 미세해짐으로써, 변형했을 때의 박 표면의 거침을 억제할 수 있고, 높은 신장과 이에 수반하는 높은 성형성을 기대할 수 있다. 한편, 이 결정 입경의 영향은 박의 두께가 얇을수록 커진다. 높은 신장 특성이나 이에 수반하는 고성형성을 실현하려면 방위차 15°이상의 대경각 입계에 둘러싸인 결정립에 대해, 평균 결정 입경이 10㎛ 이하인 것이 바람직하다. 단, 평균 결정 입경이 동일해도, 결정립의 입경 분포가 불균일한 경우, 국소적인 변형이 생기기 쉬어지고 신장은 저하된다. 이 때문에, 평균 결정 입경을 10㎛ 이하로 할 뿐만 아니라, 최대 입경/평균 입경≤3.0으로 함으로써 높은 신장 특성을 얻을 수 있다.

한편, 평균 입경은 8㎛ 이하가 바람직하고, 상기 비는 2.0 이하가 바람직하다.

후방 산란 전자 회절(EBSD; Electron BackScatter Diffraction)에 의해 단위 면적당 결정 방위 해석에 의해 방위차 15°이상의 대경각 입계 맵을 얻을 수 있다.

상기 성질은 Fe나 Si의 함유량, 균질화 처리 조건, 소둔시의 가열 온도, 그리고 냉간 압연율에 의해 조정할 수 있다.

·균질화 처리: 520∼560℃에서 6시간 이상 유지

여기에서의 균질화 처리는 주괴 내의 마이크로 편석의 해소와 금속간 화합물의 분포 상태를 조정하는 것을 목적으로 하고 있고, 최종적으로 미세하고 균일한 결정립 구조를 얻기 위해 매우 중요한 처리이다. 균질화 처리에 있어서, 520℃ 미만의 온도에서는 주괴 내의 마이크로 편석을 해소하기 위해 매우 긴 시간을 필요로 하기 때문에 바람직하지 않고, 금속간 화합물의 분포 상태도 적절해지지 않는다. 또한, 560℃를 초과하는 온도에서는 정출물이 성장하고, 재결정의 핵 생성 사이트가 되는 입경 1㎛ 이상 3㎛ 미만의 조대 금속간 화합물의 밀도가 저하되기 때문에, 결정 입경이 조대해지기 쉽다. 또한, 중간 소둔이나 최종 소둔시에 목표로 하는 집합 조직을 얻기 위해서는, Fe를 가능한만큼 석출시킬 필요가 있다. 560℃를 초과하는 고온에서는 약간이지만 Fe의 재고용이 생기기 때문에, Fe의 고용량을 억제하기 위해서는 560℃ 이하가 바람직하다. 균질화 처리에 필요한 시간은 온도에 따라 변하지만, 어느 온도에서도 최저 6시간 이상은 확보할 필요가 있다. 6시간 미만에서는 마이크로 편석의 해소나 Fe의 석출이 불충분해질 우려가 있다.

·열간 압연의 압연 마무리 온도: 230℃ 이상 280℃ 미만

균질화 처리 후에 열간 압연을 행한다. 열간 압연에 있어서는 마무리 온도를 280℃ 미만으로 하고, 재결정을 억제하는 것이 바람직하다. 열간 압연 마무리 온도를 280℃ 미만으로 함으로써, 열간 압연판은 균일한 파이버 조직이 된다. 이와 같이 열간 압연 후의 재결정을 억제함으로써, 그 후의 중간 소둔판 두께까지 축적되는 변형량이 커지고, 중간 소둔시에 미세한 재결정립 조직을 얻을 수 있다. 이는 최종적인 결정립의 미세로 이어진다. 280℃ 이상에서는 열간 압연판의 일부에서 재결정이 생겨, 파이버 조직과 재결정립 조직이 혼재하게 되고, 중간 소둔시의 재결정 입경이 불균일화하여, 이는 그대로 최종적인 결정 입경의 불균일화로 이어진다. 230℃ 미만에서 마무리하려면 열간 압연 중의 온도도 매우 저온이 되기 때문에, 판의 사이드에 크랙이 발생하여 생산성이 큰 폭으로 저하될 우려가 있다.

·중간 소둔: 300∼400℃

중간 소둔은 냉간 압연을 반복함으로써 경화한 재료를 연화시켜 압연성을 회복시키고, 또한 Fe의 석출을 촉진하여 고용 Fe양을 저하시킨다. 300℃ 미만에서는 재결정이 완료되지 않고 결정립 구조가 불균일해질 리스크가 있고, 또한 400℃를 초과하는 고온에서는 재결정립의 조대화가 생겨, 최종적인 결정립 사이즈도 커진다. 또한, 고온에서는 Fe의 석출량이 저하되어 고용 Fe양이 많아진다. 고용 Fe양이 많으면 최종 소둔시의 재결정이 억제되어, Cu 방위와 R 방위의 밀도가 큰 폭으로 증가한다.

·최종 냉간 압연율이 90％ 이상

중간 소둔 후부터 최종 두께까지의 최종 냉간 압연율이 높을수록, 재료에 축적되는 변형량이 많아지고, 최종 소둔 후의 재결정립이 미세화된다. 또한, 결정립은 냉간 압연의 과정에서도 미세화되기 때문에(Grain Subdivision), 그 의미에서도 최종 냉간 압연율은 높은 쪽이 바람직하고, 구체적으로는, 최종 냉간 압연율을 90％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 90％ 미만에서는 축적 변형량의 저하나 압연 중의 결정립 미세화도 불충분해지고, 최종 소둔 후의 결정립 사이즈도 커진다. 또한, 인 시투 재결정의 비율도 증가하여, 방위차 15°미만의 LAGBs가 증가하고 HAGBs/LAGBs가 작아지며, 또한 Cu 방위 밀도와 R 방위 밀도도 증가한다. 이들 특성을 고려하면 최종 냉간 압연율은 98％ 이상이 바람직하다. 상한에 대해서는 재료의 특성 상의 단점은 없으나, 99.9％를 초과하는 냉간 압연으로 얇은 박을 제조하는 것은 압연성의 저하로 이어져 사이드 크랙에 의한 파단의 증가도 우려된다.

·최종 소둔: 250℃∼300℃에서 10시간 이상 유지

최종 냉간 압연 후에 최종 소둔을 행하고, 박을 완전 연화시킨다. 250℃ 미만의 온도나 10시간 미만의 유지 시간에서는 연화가 불충분한 경우가 생기고, 350℃를 초과하면 박의 변형이나 경제성의 저하 등이 문제가 된다. 유지 시간의 상한은 경제성 등의 관점에서 24시간 미만이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 높은 신장 특성을 갖는 알루미늄 합금박을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 있어서의 한계 성형 높이 시험에서 사용하는 각형 펀치의 평면 형상을 나타내는 도면이다.

본 발명의 일 실시형태의 알루미늄 합금박의 제조 방법에 대해 설명한다.

Fe: 1.0질량％ 이상 1.8질량％ 이하, Si: 0.09질량％ 이상 0.20질량％ 이하, Cu: 0.005질량％ 이상 0.05질량％ 이하를 함유하고, Mn: 0.01질량％ 이하로 규제하며, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성으로 조제하여 알루미늄 합금 주괴를 제조했다. 주괴의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 반연속 주조 등의 통상의 방법에 의해 행하는 것이 가능하다. 얻어진 주괴에 대해서는, 520∼560℃에서 6시간 이상 유지하는 균질화 처리를 행한다.

균질화 처리 후, 열간 압연을 행하고, 압연 마무리 온도를 230℃ 이상 280℃ 미만으로 설정한다. 그 후, 냉간 압연을 행하고, 냉간 압연의 도중에 중간 소둔을 행한다. 한편, 중간 소둔에서는 온도를 300℃∼400℃로 한다. 중간 소둔의 시간은 3시간 이상, 10시간 미만이 바람직하다. 3시간 미만에서는 소둔 온도가 저온인 경우에 재료의 연화가 불충분해질 가능성이 있고, 10시간 이상의 장시간 소둔은 경제적으로 바람직하지 않다.

중간 소둔 이후의 냉간 압연은 최종 냉간 압연에 상당하고, 그 때의 최종 냉간 압연율을 90％ 이상으로 한다. 박의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 10㎛∼40㎛로 할 수 있다. 최종 소둔은 배치식 상당으로 250∼350℃에서 10시간 이상의 조건으로 행한다.

얻어진 알루미늄 합금박은 우수한 신장 특성을 갖고 있고, 예를 들면 두께를 40㎛로 했을 때, 압연 방향에 대해 0°, 45°, 90°의 각 방향에 있어서의 신장이 20％ 이상이 된다.

또한, 후방 산란 전자 회절(EBSD)에 의한 단위 면적당의 결정 방위 해석으로는, 방위차가 15°이상인 입계인 대경각 입계에 둘러싸인 결정립의 평균 입경이 10㎛ 이하, 최대 입경/평균 입경≤3.0으로 되어 있으며, 결정립이 미세하게 되어 있다. 이 때문에, 변형했을 때의 표면의 거침을 억제할 수 있다.

또한, 후방 산란 전자 회절(EBSD)에 의한 단위 면적당의 결정 방위 해석에 있어서, 방위차가 15°이상인 입계를, 방위차가 2°이상 15°미만인 입계를 소경각 입계로 하고, 대경각 입계의 길이를 L1, 소경각 입계의 길이를 L2로 했을 때, L1/L2＞2.0으로 되어 있다. 이에 의해, 보다 높은 신장이 실현되어 있다.

한편, 알루미늄 합금박에 있어서는, 금속간 화합물의 밀도가 이하의 규정을 만족하고 있는 것이 바람직하다.

·입경 1㎛ 이상∼3㎛ 미만의 Al-Fe계 금속간 화합물의 밀도: 1×10⁴개/㎟이상

입경 1㎛ 이상이란 일반적으로 재결정시에 핵 생성 사이트가 된다고 하는 입경이며, 이러한 금속간 화합물이 고밀도로 분포함으로써 소둔시에 미세한 재결정립을 얻기 쉬워진다. 입경이 1㎛ 미만, 혹은 밀도가 1×10⁴개/㎟ 미만인 경우에는, 재결정시에 핵 생성 사이트로서 유효하게 작용하기 어렵고, 3㎛를 초과하면 압연 중의 핀홀이나 신장의 저하로 이어지기 쉬워진다. 이 때문에, 입경 1㎛ 이상 3㎛ 미만의 Al-Fe계 금속간 화합물의 밀도가 상기 범위 내인 것이 바람직하다.

·입경 0.1㎛ 이상 1㎛ 미만의 Al-Fe계 금속간 화합물의 밀도: 2×10⁵개/㎟ 이상

일반적으로는, 재결정시의 핵 생성 사이트가 되기 어렵다고 하는 사이즈이지만, 결정립의 미세화 및 재결정 거동에 큰 영향을 미치고 있다고 생각되는 결과가 얻어지고 있다. 메카니즘의 전체상은 아직 분명하지 않지만, 입경 1∼3㎛의 조대 금속간 화합물에 추가로, 1㎛ 미만의 미세한 화합물이 고밀도로 존재함으로써, 최종 소둔 후의 재결정립 미세화 및 HAGBs의 길이/LAGBs의 길이의 저하 억제가 확인되고 있다. 냉간 압연 중의 결정립의 분단(Grain subdivision 기구)을 촉진하고 있을 가능성도 있다. 이 때문에, 입경 0.1㎛ 이상 1㎛ 미만의 Al-Fe계 금속간 화합물의 밀도가 상기 범위인 것이 바람직하다.

얻어진 알루미늄 합금박은 프레스 성형 등에 의해 변형을 행할 수 있고, 식품이나 리튬 이온 전지의 포장재 등으로서 바람직하게 사용할 수 있다. 한편, 본 발명으로는, 알루미늄 합금박의 용도가 상기로 한정되는 것은 아니고, 적절한 용도로 이용할 수 있다.

실시예 1

표 1에 나타내는 조성을 갖는 알루미늄 합금이 주괴를 반연속 주조법에 의해 제작했다. 그 후, 얻어진 주괴에 대해, 표 1에 나타내는 제조 조건(균질화 처리의 조건, 열간 압연의 마무리 온도, 중간 소둔시의 판 두께, 중간 소둔 조건, 최종 냉간 압연율)에 의해, 균질화 처리, 열간 압연, 냉간 압연, 중간 소둔, 재차 냉간 압연을 행한 후(비교예 No.22만 중간 소둔을 행하지 않고, 냉간 압연만), 300℃×10시간의 배치식 최종 소둔을 실시하여 알루미늄 합금박을 제조했다. 박의 두께는 40㎛로 했다.

얻어진 알루미늄 합금박에 대해 이하의 측정 및 평가를 행했다.

·인장 강도, 신장

모두 인장 시험으로 측정했다(박 두께 40㎛). 인장 시험은 JIS Z2241에 준거하여, 압연 방향에 대해 0°, 45°, 90°의 각 방향의 신장을 측정할 수 있도록, JIS 5호 시험편을 시료로부터 채취하여, 만능 인장 시험기(시마즈 제작소사 제조 AGS-X 10kN)로 인장 속도 2㎜/min으로 시험을 행했다. 신장률의 산출에 대해 이하와 같다. 우선 시험 전에 시험편 긴 변 중앙에 시험편 수직 방향으로 2개의 선을 표점 거리인 50㎜ 간격으로 마크한다. 시험 후에 알루미늄 합금박의 파단면을 맞대어 마크간 거리를 측정하고, 이로부터 표점 거리(50㎜)를 인장한 신장량(㎜)을 표점 사이 거리(50㎜)로 나누어 신장률(％)을 구했다.

·결정 입경

박 표면을 전해 연마한 후, SEM(Scanning Electron Microscope)-EBSD로 결정 방위 해석을 행하여, 결정립 간의 방위차가 15°이상인 결정 입계를 HAGBs(대경각 입계)라고 규정하고, HAGBs로 둘러싸인 결정립의 크기를 측정했다. 배율×1000으로 시야 사이즈 45×90㎛를 3개 시야 측정하고, 평균 결정 입경 및 최대 입경/평균 입경을 산출했다. 하나 하나의 결정 입경은 원상당 직경으로 산출하고, 평균 결정 입경의 산출에는 EBSD의 Area법(Average by Area Fraction Method)을 이용했다. 한편, 해석에는 TSL Solutions사의 OIM Analysis를 사용했다.

·HAGBs/LAGBs

박 표면을 전해 연마한 후, SEM-EBSD로 결정 방위 해석을 행하여, 결정립 간의 방위차가 15°이상인 대경각 입계(HAGBs)와, 방위차 2°이상 15°미만의 소경각 입계(LAGBs)를 관찰했다. 배율×1000으로 시야 사이즈 45×90㎛를 3개 시야 측정하고, 시야 내의 HAGBs와 LAGBs의 길이를 구하여, 비를 산출했다.

·결정 방위

Cu 방위는 {112}＜111＞, R 방위는 {123}＜634＞를 대표 방위로 했다. 각각의 방위 밀도는 X선 회절법에 있어서, {111}, {200}, 및 {220}의 불완전 극점도를 측정하고, 그 결과를 이용하여 3차원 방위 분포 함수(ODF; Orientation Distribution Function)를 계산하고 평가를 행했다.

·한계 성형 높이

성형 높이는 각통 성형 시험으로 평가했다. 시험은 만능 박판 성형 시험기(ERICHSEN사 제조 모델 142/20)로 행하고, 두께 40㎛의 알루미늄박을 도 1에 나타내는 형상을 갖는 각형 펀치(한 변의 길이 L＝37㎜, 각부의 면취 직경 R＝4.5㎜)를 이용하여 행했다. 시험 조건으로서, 주름 억제력은 10kN, 펀치의 상승 속도(성형 속도)의 눈금은 1로 하고, 그리고 박의 한쪽 면(펀치가 닿는 면)에 광물유를 윤활제로서 도포했다. 박에 대해 장치의 하부로부터 상승하는 펀치가 닿아, 박이 성형되지만, 3회 연속 성형했을 때에 균열이나 핀홀이 없고 성형할 수 있었던 최대의 펀치의 상승 높이를 그 재료의 한계 성형 높이(㎜)라고 규정했다. 펀치의 높이는 0.5㎜ 간격으로 변화시켰다. 여기에서는 장출 높이 8.0㎜ 이상을 성형성 양호라고 간주하여 ○, 8.0㎜ 미만을 ×라고 판정했다.

·금속간 화합물의 밀도

금속간 화합물은 박의 평행 단면(RD-ND면)을 CP(Cross section polisher)로 절단하고, 전계 방출형 주사 전자 현미경(FE-SEM: Carl Zeiss사 제조 NVision40)으로 관찰을 행했다. 「입경 1㎛ 이상∼3㎛ 미만의 Al-Fe계 금속간 화합물」에 대해서는, 배율×2000배로 관찰한 5개 시야를 화상 해석하여 밀도를 산출했다. 「입경 0.1㎛ 이상∼1㎛ 미만의 Al-Fe계 금속간 화합물」에 대해서는, 배율×10000배로 관찰한 10개 시야를 화상 해석하여 밀도를 산출했다. 산출 결과를 표 1에 나타냈다.

표 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 규정을 만족하고 있는 실시예는 신장, 인장 강도, 및 한계 장출 높이에 있어서 양호한 결과가 얻어졌다. 인장 강도에서는 압연 방향에 대해 0°, 45°, 90°의 방향에 있어서 90MPa 이상을 만족하고 있었다. 이에 대해, 본 발명의 규정 중 어느 하나 이상을 만족하지 않는 비교예에 있어서는 양호한 결과가 얻어지지 않았다.

Claims

Fe: 1.0질량％ 이상 1.8질량％ 이하, Si: 0.09질량％ 이상 0.20질량％ 이하, Cu: 0.005질량％ 이상 0.05질량％ 이하를 함유하고, Mn: 0.01질량％ 이하로 규제하며, 잔부가 Al 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 후방 산란 전자 회절(EBSD)에 의한 단위 면적당의 결정 방위 해석에 있어서, 방위차 15°이상의 대경각 입계(HAGBs)와 방위차 2°이상 15°미만의 소경각 입계(LAGBs)의 길이의 비 「HAGBs/LAGBs＞2.0」이고, 집합 조직으로서 Cu 방위 밀도 40 이하 및 R 방위 밀도 30 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금박.
제 1 항에 있어서,
상기 조성에 있어서 Si: 0.10질량％ 초과 0.20질량％ 이하인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금박.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
압연 방향에 대해 0°, 45°, 90°의 각 방향의 신장이 20％ 이상인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금박.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
방위차 15°이상의 대경각 입계에 둘러싸인 결정립에 대해, 평균 입경이 10㎛ 이하, 또한 최대 입경/평균 입경≤3.0인 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금박.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 알루미늄 합금박의 제조 방법으로서, 제 1 항의 조성을 갖는 알루미늄 합금의 주괴에 520∼560℃에서 6시간 이상 유지하는 균질화 처리를 행하여, 균질화 처리 후에 압연 마무리 온도가 230℃ 이상 280℃ 미만이 되도록 열간 압연을 행하고, 냉간 압연의 도중에 300∼400℃의 중간 소둔을 행하여, 그 후의 최종 냉간 압연율이 90％ 이상이고, 최종 소둔을 250∼350℃에서 10시간 이상 행하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금박의 제조 방법.