CN104080935A

CN104080935A - 成型加工用的铝合金包层材料

Info

Publication number: CN104080935A
Application number: CN201280053950.XA
Authority: CN
Inventors: 竹田博贵; 日比野旭
Original assignee: UACJ Corp
Current assignee: UACJ Corp
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2014-10-01
Also published as: WO2013065760A1; US20140356647A1; JP5388156B2; JPWO2013065760A1

Abstract

一种成型加工用铝合金包层材料，其具备：铝合金芯材，其含有Mg：0.2～1.5％(质量％，以下同)，Si：0.2～2.5％、Cu：0.2～3.0％，且剩余部分由Al和不可避免的杂质构成；铝合金皮材，其包覆在芯材的一面或两面上、每一面的厚度为总板厚的3～30％，其具有含Mg：0.2～1.5％、Si：0.2～2.0％以及将Cu限制在0.1％以下的组成，且剩余部分由Al和不可避免的杂质构成；和铝合金插层材料，其存在于芯材和皮材之间，具有590℃以下的固相线温度。

Description

成型加工用的铝合金包层材料

技术领域

本发明涉及一种作为汽车车身板材、车身面板等各种汽车、船舶、飞机等的材料、部件，或者建筑材料、构造材料，以及除此以外的各种机械器具、家电制品或其部件等的原材料，实施成型加工以及涂装烧结而使用的成型加工用铝合金包层材料。

背景技术

以往，作为汽车的车身板材，大多情况下主要使用冷轧钢板，但最近从车身轻量化等观点考虑，使用铝合金轧制板的情况增多。

然而，由于汽车的车身板材通过实施冲压加工而使用，因此要求成型加工性优良，此外，由于为了将外面板和内面板进行接合使其一体化等，大多实施了卷边弯曲加工进行使用，因此在成型性中还要求卷边加工性优良。并且，由于通常在实施涂装烧结后使用，因此在兼顾成型性和强度中重视强度的情况下，要求在涂装烧结后可以获得高强度，相反，在重视成型性的情况下，要求在涂装烧结后牺牲一定的强度取而代之获得高冲压成型性。进一步，在针对汽车用车身板材的铝合金板中，要求具有充分的耐腐蚀性(耐晶界腐蚀性、耐丝状腐蚀性)。

以往，作为这种针对汽车用车身板材的铝合金，除了Al－Mg系合金以外，主要使用具有耐老化性的Al－Mg－Si系合金或Al－Mg－Si－Cu系合金。其中，时效性Al－Mg－Si系合金、Al－Mg－Si－Cu系合金，通过涂装烧结时的加热而进行时效处理，从而具有涂装烧结后的强度提高的优点，此外还具有难以产生吕德斯带痕迹(Luders marks)等长处，因此逐渐成为汽车车身板材的主流。然而，与Al－Mg系合金等相比，由于冲压成型加工性、卷边加工性差，因此迄今还在进行提高这两种性能的各种研究。例如，已经提出了控制作为主要元素的Mg量和Si量、添加以Cu为代表的元素、控制第二相粒子、控制晶体粒径、控制集合组织等多种技术。

另一方面，在汽车用车身板材这种涉及要求冲压成型加工性、卷边加工性、强度、耐腐蚀性等多方面特性的情况下，由单一合金形成的板材，有时难以实现所要求的全部内容。作为解决这种问题的方法，如专利文献1所示，已经提出了使用将各种具有不同特性的板材包覆起来的包层材料。

专利文献

【专利文献1】：日本特表2009－535510号公报

发明内容

发明所要解决的问题

作为铝合金包层材料的工业生产方法，通常有叠层铝或铝合金的板材，进行热轧从而使界面接合(热轧包覆)的技术，并且目前广泛用于制造热交换器等中使用的钎焊片材。然而，在针对汽车用车身板材的Al－Mg－Si系合金或Al－Mg－Si－Cu系合金中，在根据常规方法进行包层轧制时，容易产生芯材和皮材的密接不良，并且成为了包层界面剥离、包层率不良的发生，产生被称为鼓泡的品质异常、包层材料的生产性下降等各种问题的原因，因此很难以量产的规模进行实际使用。

本发明鉴于上述情况而进行，其目的在于提供一种可以获得高量产性，同时成型性、烧结硬化性和耐腐蚀性也特别优良的成型加工用铝合金包层材料。

解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明的成型加工用铝合金包层材料，其特征在于，具备：

铝合金芯材，其含有Mg：0.2～1.5％(质量％，以下同)、Si：0.2～2.5％、Cu：0.2～3.0％，且剩余部分由Al和不可避免的杂质构成；

铝合金皮材，其包覆在所述芯材的一面或两面，每一面的厚度为总板厚的3～30％，具有含Mg：0.2～1.5％、Si：0.2～2.0％，以及将Cu限制在0.1％以下的组成，且剩余部分由Al和不可避免的杂质构成；和

铝合金插层材料，其位于所述芯材和所述皮材之间，具有590℃以下的固相线温度。

本发明还可以为，所述芯材和所述皮材或其中的任一个，含有Mn：0.03～1.0％、Cr：0.01～0.40％、Zr：0.01～0.40％、V：0.01～0.40％、Fe：0.03～1.0％、Zn：0.01～2.5％、Ti：0.005～0.30％中的1种或2种以上。

本发明还可以为，在以所述插层材料中含有的Si量(质量％，下同)为x，以Cu量(质量％，下同)为y时，同时满足以下(1)～(3)式，

x≥0…(1)

y≥0…(2)

y≥－15.3x+2.3…(3)。

本发明还可以为，所述插层材料中含有的Mg量为0.05～2.0质量％，

并且在以该插层材料中含有的Si量(质量％，下同)为x，以Cu量(质量％，下同)为y时，同时满足以下(4)～(6)式，

x≥0…(4)

y≥0…(5)

y≥－x+0.01…(6)。

本发明还可以为，所述插层材料的固相线温度，低于所述芯材的固相线温度和所述皮材的固相线温度。

本发明还可以为，在通过高温加热处理接合所述芯材、所述插层材料和所述皮材时的插层材料的厚度为10μm以上。

发明效果

根据本发明，由于可以有效地防止Al－Mg－Si系合金或Al－Mg－Si－Cu系合金的包层轧制的密接不良，因此可以获得具有高量产性，同时成型性、烧结硬化性和耐腐蚀性也特别优良的成型加工用铝合金包层材料。

附图说明

图1是表示插层材料的组成和温度的关系的Al－Si合金的状态图；

图2(a)～(d)是表示插层材料的液相生成过程的模式图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行具体说明。

为了解决前述问题，本发明人等反复进行了各种实验、研究，结果发现在轧制工序前，通过插层材料接合芯材和皮材，能够防止密接不良，并由此完成了本发明。

可以用于本发明的铝合金包层材料的芯材和皮材，只要基本上为Al－Mg－Si系合金或Al－Mg－Si－Cu系合金即可，其具体的成分组成可以根据要求的性能水平进行适当调整，并且在特别重视成型性、烧结硬化性和耐腐蚀性的情况下，优选如本实施方式所示来调整成分组成。以下，对于原材料合金的成分组成的限定理由进行说明。

《芯材的合金组成》

Mg：

Mg是本发明中作为对象的体系合金中的基本合金元素，其和Si一起有助于强度的提高。当Mg量小于0.20％时，涂装烧结时通过析出硬化而有助于强度提高的G.P.(Guinier－Preston、吉尼尔·普雷斯顿)区的生成量变少，因此无法获得充分的强度提高，另一方面，如果超过1.5质量％，则生成了粗大的Mg－Si系的金属间化合物，损害了冲压成型加工性。因此，将Mg量设定为0.2质量％～1.5质量％的范围。

Si：

Si也是本发明体系合金中的基本合金元素，其和Mg一起有助于强度的提高。此外，Si在铸造时以金属Si的结晶析出物形式生成，并且该金属Si粒子的周围因加工而变形，在熔体化处理时成为再结晶核的生成位置，因此还有助于再结晶组织的微细化。当Si量小于0.20质量％时，无法充分获得上述效果，另一方面，如果超过2.5质量％，则生成了粗大的Si粒子或粗大的Mg－Si系的金属间化合物，导致冲压成型加工性的下降。因此，将Si量设定为0.20质量％～2.5质量％的范围。

Cu：

Cu是为了提高强度以及提高成型性而添加的元素，当其量小于0.20质量％时，无法充分获得上述效果，另一方面，如果超过3.0质量％，则强度变得过高，冲压成型加工性变差。因此，将Cu的含量限制在0.20质量％～3.0质量％的范围内。

此外，还可以根据目的添加1种或2种以上的Mn、Cr、Zr、V、Fe、Zn、Ti。这些元素，对于强度提高、晶粒的微细化，或者时效性(烧结硬化性)的提高、表面处理性的提高是有效的。

Mn、Cr、Zr、V：

Mn、Cr、Zr、V是对强度提高、晶粒的微细化以及组织的稳定化具有效果的元素。通过使Mn的含量为0.03质量％以上，或者Cr、Zr、V的含量分别为0.01质量％以上，可以充分获得上述效果。此外，通过使Mn的含量为1.0质量％以下，或者Cr、Zr、V的含量分别为0.40质量％以下，可以在充分维持上述效果的同时，抑制因生成较多的金属间化合物而对成型性带来的不良影响。因此，Mn优选为0.03质量％～1.0质量％的范围，Cr、Zr、V分别优选为0.01质量％～0.40质量％的范围。

Fe：

Fe也是提高强度、使晶粒微细化的有效元素，通过使其含量为0.03质量％以上，可以获得充分的效果，此外，通过使其为1.0质量％以下，可以抑制因生成较多的金属间化合物而导致的冲压成型性的下降。因此，Fe量优选为0.03质量％～1.0质量％的范围。

Zn：

Zn是通过提高时效性而有助于强度提高以及对表面处理性的提高有效的元素，通过使Zn的添加量为0.01质量％以上，可以充分获得上述效果，此外，通过使其为2.5质量％以下，可以抑制成型性的下降。因此，Zn量优选为0.01质量％～2.5质量％的范围。

Ti：

Ti通过铸块组织的微细化而对最终板材的强度提高、防止粗糙、提高耐起皱性具有效果，因此为了铸块组织的微细化而进行添加，通过使其含量为0.005质量％以上，可以获得充分的效果，此外，通过使其为0.30质量％以下，可以维持Ti的添加效果，并且抑制粗大的结晶析出物的生成。因此，Ti量优选为0.005质量％～0.30质量％的范围。另外，有时在添加Ti的同时添加B，通过将B与Ti一同添加，铸块组织的微细化和稳定化的效果更加显著，在本发明的情况下，优选允许和Ti一同添加500ppm以下的B。

除了以上各元素之外，只要基本为Al和不可避免的杂质即可。

此外，在时效性Al－Mg－Si系合金、时效性Al－Mg－Si－Cu系合金中，有时添加微量的作为高温时效促进元素或室温时效抑制元素的Ag、In、Cd、Be或Sn，在本发明的情况下，只要是微量添加，则允许添加这些元素，并且只要分别优选为0.30质量％以下，则不会损害特别期望的目的。进一步，对于铸块组织的微细化来说，添加Sc是有效的，在本发明的情况下，可以添加微量的Sc，并且只要Sc量优选为0.01质量％～0.20质量％的范围，则没有特别的问题。

《皮材的合金组成》

接着，对皮材的成分组成的限定理由，如下所述。皮材对耐腐蚀性(耐晶界腐蚀性、耐丝状腐蚀性)、卷边加工性具有较强的影响，并且要求具有作为汽车车身材料的最低限度的表面硬度。皮材的合金组成范围，除了将Si限制在2.0质量％以下，将Cu限制在0.1质量％以下之外，和前述芯层是同样的。以下，对于Si和Cu的限定理由进行说明。

Si：

Si也是本发明合金中的基本合金元素，其和Mg一起有助于强度的提高。此外，Si在铸造时以金属Si的结晶析出物形式生成，并且该金属Si粒子的周围因加工而变形，在熔体化处理时成为再结晶核的生成位置，因此还有助于再结晶组织的微细化。当Si量小于0.20质量％时，无法充分获得上述效果，另一方面，如果超过2.0质量％，则生成了粗大的Si粒子或粗大的Mg－Si系的金属间化合物，导致卷边加工性的下降。因此，将Si量设定为0.20质量％～2.0质量％的范围。

Cu：

Cu是为了提高强度以及提高成型性而添加的元素，如果其量超过0.1质量％，则耐腐蚀性(耐晶界腐蚀性、耐丝状腐蚀性)变差，因此，将Cu的含量限制在0.1质量％以下。

此外，在特别重视卷边加工性的情况下，更优选将各合金的成分组成限定在以下的范围内。

Mg量：0.20质量％～1.0质量％

Si量：0.20质量％～1.5质量％

Mn量：0.03质量％～0.60质量％

Fe量：0.03质量％～0.60质量％

进一步，在特别重视耐腐蚀性的情况下，更优选将Cu量限制在0.05质量％以下。

皮材的板厚相对于总板厚的比例(包层率)，对于一面来说为3～30％，并且根据需要包覆在一面或两面上。低于该范围下限的包层率，无法充分发挥以耐腐蚀性、卷边加工性等为代表的皮材应发挥的性能，如果超过其上限，则以冲压成型加工性、烧结硬化性等为代表的芯层应发挥的性能大大变差。

接着，对于本发明的铝合金包层材料中使用的铝合金插层材料进行说明。

首先，在轧制制作使用Al－Mg－Si系合金或Al－Mg－Si－Cu系合金作为芯材和皮材的包层材料时，由于合金表面上存在的氧化膜的影响，或芯材与皮材的轧制阻力的差异，而导致轧制中芯材和皮材容易剥离，阻碍了量产规模的实际使用。在本发明中，为了消除包层轧制中的密接不良，在芯材和皮材之间插入铝合金插层材料。通过利用由实施高温加热而在该插层材料内部所生成的少量液相的接合方法，使芯材与插层材料、皮材与插层材料分别进行金属接合，防止了轧制中的界面剥离。结果，可以在不产生界面剥离的情况下完成轧制，因此能够以量产的规模、切实并且稳定地得到在接合界面上未产生密接不良并且牢固结合的包层材料。另外，该插层材料的插入，除了消除上述包层轧制困难的合金种类的密接不良之外，在确立了包层技术的合金种类中也可以用于防止密接不良，因此对于生产性的提高或者在以往方法中难以实现的包层率也是有效的。

此处，对于铝合金插层材料所要求的作用是改善密接不良，但在使用Al－Mg－Si系合金或Al－Mg－Si－Cu系合金作为芯材和皮材的原材料时，为了防止轧制中的接合界面剥离，优选使通过高温加热处理使插层材料与芯材、皮材分别接合时的插层材料的板厚为10μm以上。通过使其厚度为10μm以上，可以确保能够获得良好接合的液相量，并且可以抑制在轧制中产生界面剥离。此外，插层材料的厚度，更优选为50μm以上，进一步优选为100μm以上，从而能够更切实地防止接合界面剥离。另外，在此处所示的防止接合界面剥离的目的下，优选的插层材料的板厚并不随着芯材和皮材的板厚而变化，并且插层材料的板厚上限也没有特别限制。另一方面，希望插层材料的存在，不会对冲压成型加工性、卷边加工性、烧结硬化性、耐腐蚀性、表面品质等其它特性产生影响。对于这一点，本发明人反复进行了实验，结果发现使一面的插层材料相对于总板厚的比例为1％以下是更加适合的。在该板厚范围内，插层材料的材料特性，不会损害芯材或皮材的效果。此外，在该目的下，插层材料的比例下限值没有特别限制。由上可知，插层材料的板厚上下限值由上述各自不同的目的决定，并且更适合以下限值满足高温加热处理时的优选板厚，上限值满足相对于总板厚的优选比例的方式进行设定。

以下，对于液相的生成和接合的机理进行更详细说明。

图1模式地表示作为代表性的二元系共晶合金的Al－Si合金的状态图。当插层材料的组成为Si浓度c1时，如果加热，则在超过共晶温度(固相线温度)Te的附近温度T1开始生成液相。在共晶温度Te以下，如图2(a)所示，在晶界区分的基体中分布有结晶析出物。如果在此处开始生成液相，则如图2(b)所示，析出物较多或者因晶界偏析而导致固溶元素浓度高的晶界熔融，成为液相。接着，如图2(c)所示，分散在铝合金基体中的作为主添加元素成分的Si的结晶析出物粒子以及金属间化合物的周边熔融成球状，成为液相。进而，如图2(d)所示，在基体中生成的该球状液相因界面能，随着时间经过或温度上升，在基体中再固溶，并通过固相内扩散，向晶界或表面移动。

接着，如图1所示，如果温度上升到T2，则由状态图可知，液相量增加。如图1所示，当插层材料的Si浓度为c2时，在超过固相线温度Ts2附近，开始和c1同样地生成液相，如果温度上升到T3，则由状态图可知，液相量增加。如前所述，在接合中在插层材料表面上生成的液相，填埋了与芯材或皮材之间的间隙，接着，位于接合界面附近的液相向芯材或皮材移动，与此相伴随，与接合界面相接的插层材料的固相α相的晶粒向芯材或皮材的内部成长，由此进行金属接合。如上所述，本发明的接合方法，利用了插层材料内部的部分熔融所生成的液相。

此外，在本发明的接合中，当插层材料的板厚在前述范围内时，如果由差示热分析(Differential Thermal Analysis(DTA))测定的吸热峰判断为固相线温度以上，则可以获得良好的接合。但是，在想要更切实地防止接合不良时，可以优选将液相的质量比设定为5％以上，更优选为10％以上。此外，插层材料即使完全熔解，在本发明中也没有任何问题，但没有该必要。

虽然如上所述应当如此，但即使插入插层材料，在没有加热至插层材料的固相线温度以上，未形成金属接合时，也难以得到无密接不良的包层材料。本发明人反复进行了实验，结果发现为了获得无密接不良的良好接合，必须插入插层材料，并且加热至插层材料的固相线温度以上。

用作芯材或者皮材的Al－Mg－Si系合金、Al－Mg－Si－Cu系合金，在超过590℃的温度，随着性能变差，有会产生共晶熔解的担忧，因此在轧制之前进行的高温加热处理，通常在590℃以下进行。由此，铝合金插层材料的固相线温度必须为590℃以下。由于只要生成少量的液相即可，因此高温加热的保持时间只要为5分钟以上、48小时以内即可。进一步，从节能的观点考虑，高温加热处理的温度越低越好，因此插层材料的固相线温度优选为570℃以下。此外，考虑到根据芯材或者皮材的组成，固相线温度为590℃以下的情况，因此，为了避免包层材料的性能劣化，优选在芯材或皮材的固相线温度以下进行高温加热处理。另一方面，为了防止接合不良，如上所述，必须在插层材料的固相线温度以上进行高温加热，因此更优选插层材料的固相线温度低于芯材和皮材各自的固相线温度。

《插层材料的合金组成》

本发明的铝合金包层材料中可以使用的铝合金插层材料，只要固相线温度为590℃以下即可，其具体的成分组成没有特别限制，但是考虑到生产性等，适合使用Al－Cu系、Al－Si系或Al－Cu－Si系合金。

此处，Cu、Si是和铝一同添加而具有大大降低固相线温度效果的元素。在使用Al－Cu系、Al－Si系或Al－Cu－Si系合金作为插层材料时，本发明人研究了可以得到不会产生密接不良的性能良好的包层材料的组成范围，结果发现在以Si量为x，以Cu量为y时，更优选同时满足以下的(1)～(3)式，

x≥0…(1)

y≥0…(2)

y≥－15.3x+2.3…(3)。

Cu、Si的上限，对于发挥本发明中必要的插层材料功能来说，没有特别限制，但是考虑到铸造性、轧制性等生产性的情况下，更优选使Cu为10质量％以下，Si为15质量％以下。

此外，作为具有大大降低固相线温度效果的元素，除上述以外还可以列举Mg。在本发明中，可以根据需要向前述Al－Cu系、Al－Si系或Al－Cu－Si系合金中添加Mg。通过使Mg的含量为0.05质量％以上，可以充分获得降低固相线温度的效果，通过使其为2.0质量％以下，抑制了高温加热中在插层材料的极表面上形成厚氧化膜而对接合产生的损害，因此Mg量优选为0.05质量％～2.0质量％。另外，前述的Al－Cu系、Al－Si系或Al－Cu－Si系合金即使含有低于此处规定的下限值的Mg量，也不会损害插层材料的功能。

本发明人对于在使用Al－Cu－Mg系、Al－Si－Mg系或Al－Cu－Si－Mg系合金作为插层材料时可以得到不会产生密接不良的包层材料的组成范围也同样进行了研究，结果发现在Si量为x，以Cu量为y时，更优选同时满足以下(4)～(6)式，

x≥0…(4)

y≥0…(5)

y≥－x+0.01…(6)。

此处，允许在不阻碍插层材料功能的范围内含有1种或2种以上上述Cu、Si、Mg之外的元素，例如Fe、Mn、Sn、Zn、Cr、Zr、Ti、V、B、Ni、Sc等。更具体而言，根据提高铸造性、轧制性等目的，可以添加Fe、Mn在3.0质量％以下，添加Sn、Zn在10.0质量％以下，添加Cr、Zr、Ti、V、B、Ni、Sc在1.0质量％以下。此外，同样也允许含有不可避免的杂质。

接着，对本发明中成型加工用铝合金板的制造方法进行说明。

构成本发明中铝合金包层材料的芯材、皮材、插层材料，只要根据常规方法分别制造即可。例如，首先，根据常规方法熔炼前述成分组成的铝合金，并适当选择连铸法、半连铸法(DC铸造法)等通常的铸造法进行铸造。在为了形成规定的板厚而必须减小厚度时，可以根据需要在实施均质化处理后，实施热轧或冷轧，或这两者。除此以外，还可以通过机械切削，或轧制与机械切削的组合等形成规定的板厚。

接着，以插层材料进入到芯材和皮材之间的方式，叠层形成为规定板厚的芯材、皮材、插层材料。皮材和插层材料，可以根据需要叠层在一面或两面上。另外，为了除去接合界面的氧化膜，还可以根据需要在接合部涂布焊剂，在本发明中，即使不涂布焊剂，也可以充分防止轧制中接合界面的剥离。此外，可以根据需要通过焊接固定叠层后的芯材、皮材、插层材料。焊接可以通过常规方法实施，例如，优选使用MIG焊接机在电流10～400A、电压10～40V、焊接速度10～200cm/min的条件下进行焊接。此外，进一步即使使用铁箍等固定器具进行芯材、皮材、插层材料的固定，也没有任何问题。叠层后，如前所述，实施利用插层材料的液相进行接合的高温加热，而在构成芯材和皮材的Al－Mg－Si系或Al－Mg－Si－Cu系合金中兼带进行通常进行的均质化处理是有效的。此处，在进行兼带均质化处理的高温加热处理时的温度，至少为插层材料的固相线温度以上，而如前所述，根据插层材料的固相线温度，可以在590℃以下进行，优选在570℃以下进行，另外保持时间可以为5分钟以上、48小时以内。通过使保持时间为5分钟以上，可以获得良好的接合，而通过使保持时间为48小时以下，可以在维持上述效果的同时，经济地进行加热处理。另外，虽然高温加热处理，能够在大气炉这种氧化性气氛中充分实施，但是为了更切实地防止界面剥离，更优选在不含有氧等氧化性气体的非氧化性气氛中实施。非氧化性气氛有真空、惰性气氛和还原性气氛，所谓惰性气氛，是指例如充满氮气、氩气、氦气、氖气等惰性气体的气氛，所谓还原性气氛，是指存在有氢气、一氧化碳、氨气等还原性气体的气氛。此外，为了在加热处理中具有充分的均质化处理效果，可以将温度下限设定为480℃以上，更优选为490℃以上。进一步，为了得到高烧结硬化性，更优选在加热、保持后，以50℃/h以上的平均冷却速度冷却至低于450℃的温度区域。在均质化处理之后，按照通常的条件实施热轧或冷轧或这两者，形成规定板厚的包层材料。另外，可以根据需要进行中间退火。

接着，对所得的轧制板实施兼带再结晶处理的熔体化处理。对于熔体化处理，更优选使材料到达温度为500℃以上且590℃以下，并且在该材料到达温度下的保持时间为5分钟以内～不保持。此处，如果以插层材料的固相线温度和液相线温度的中间温度为Tc，则通过加热至低于Tc的温度区域，不会产生插层材料的剧烈熔解，可以抑制材料特性的劣化，因此更优选在上述范围内，并且材料到达温度优选为低于Tc。此外，在根据需要实施中间退火时的材料到达温度的上限，也更优选为590℃以下并且低于Tc。此外，熔体化处理的时间没有特别限制，通常，通过使其为5分钟以下，可以在维持熔体化效果的同时，经济地进行熔体化处理，而从可以抑制晶粒粗大化的观点考虑，熔体化处理的时间更优选为5分钟以内。

对于熔体化处理后的冷却，为了防止冷却中Mg2Si或单体Si等大量析出到晶界，优选以100℃/min以上的冷却速度，冷却(淬火)至150℃以下的温度区域。此处，通过使熔体化处理后的冷却速度为100℃/min以上，可以在维持较高的冲压成型性，特别是弯曲加工性的同时，抑制烧结硬化性的下降，实现涂装烧结时的强度的充分提高。

此外，在熔体化处理后，可以根据需要进行稳定化处理。也就是说，在相比于成型性，更加重视烧结硬化性(BH性)时，更优选在熔体化处理后，以100℃/min以上的冷却速度冷却(淬火)至50℃以上且低于150℃的温度区域，然后在温度还没有下降至低于50℃的温度区域(室温)时，就在该温度范围内(50～低于150℃)进行稳定化处理。该稳定化处理中在50～低于150℃的温度区域中的保持时间没有特别限定，但通常优选保持1小时以上，并且还可以在该温度范围内经1小时以上进行冷却(缓慢冷却)。

另一方面，在相比于烧结硬化性，更加重视成型性，特别是冲压成型性时，更优选不进行稳定化处理，并且在熔体化处理后的冷却过程中冷却至低于50℃的温度区域，以及在0～50℃的温度区域中进行放置。

另外，本发明并不限定于上述实施方式，其可以进行各种变形和应用。

实施例

以下，将本发明的实施例和比较例一起进行说明。另外，以下的实施例用于说明本发明的效果，实施例记载的步骤和条件并不限定本发明的技术范围。

首先，根据常规方法分别熔炼用作表1所示成分组成的芯材或皮材原材料的合金符号A～F和M～Q，和用作比较例的合金符号G～L和R～V，以及用作表2、3所示成分组成的插层材料原材料的合金符号3～5、7～29、31～57，和作为插层材料比较例的合金符号1、2、6、30，并通过DC铸造法将它们铸造为板坯。另外，在表1中，对于落在本发明范围之外的成分组成的合金，在表中表示为“比较例”。在表2中，对于具有落在本发明范围之外的固相线温度的插层材料，在表中表示为“比较例”。

表1

表2

表3

接着，对芯材实施机械切削，对皮材实施热轧，对插层材料实施热轧和冷轧，使包层率、高温加热处理时的插层材料厚度、插层材料的板厚比例如表4～7所示的比例，然后根据表4～7所示的组合，以插层材料位于芯材和皮材之间的方式叠层芯材、皮材和插层材料。另外，在实施包层轧制的制造符号001～119和125～144中，对于制造符号015、034～037、064～067、076、077、113、134来说，是将皮材和插层材料叠层在芯材的两面(两面包层)，除此之外，是仅叠层在一面上(单面包层)。此外，表4～7中的包层率和插层材料的板厚比例，对于两面包层材料和单面包层材料来说，均为一面的值。

表4

表5

表6

表7

接着，为了进行利用插层材料液相的接合，在表4～7所示的温度下进行2小时高温加热处理。另外，对于制造符号016、078来说，在作为非氧化性气氛的氮气气氛中实施高温热处理，对于017、079来说，在同样为非氧化性气氛的真空中实施高温热处理，除此之外，在作为氧化性气氛的大气中实施高温热处理。高温加热处理后，实施制造热轧，形成厚度为3.0mm的板材，并且，在非氧化性气氛中实施高温热处理的制造符号016、017、078、079，每1道次的最大轧制率为55％，除此之外，每1道次的最大轧制率为40％。对于热轧板来说，使用硝石炉在530℃、5分钟的条件下进行中间退火，并在使用风扇强制空气冷却至室温后，进行冷轧至厚度达到1.0mm。

在硝石炉中对所得的冷轧板实施530℃、1分钟的熔体化处理，并用风扇强制空冷至室温附近后，立即实施80℃、5小时的预时效处理，制作铝合金包层材料(试验材料)。另外，在表7中制造符号120～124为单一合金的试验材料，制造符号120～126不使用插层材料。

对于以上所得的各试验材料，在与轧制方向平行的方向上切出JIS5号试验片，通过拉伸试验评价焙烧前的0.2％耐力和焙烧前的伸长率。此外，在拉伸2％后，使用油浴实施170℃×20分钟的涂装烧结(焙烧)处理，并测定焙烧后的0.2％耐力。

此外，对于如上所述实施涂装烧结处理的焙烧后的板材进行维氏硬度试验。维氏硬度试验基于JIS Z2244进行，试验力为0.015Kgf，硬度测定位置为皮材侧表面的轧制面。另外，在制造符号133中，由于作为试验对象层的皮材的厚度，小于凹处(压痕)对角线长度的1.5倍，因此将其记作参考值。

此外，对于如前所述得到的各试验材料，在与轧制方向平行的方向上切出JIS5号试验片，在拉伸5％后，进行弯曲半径R为0.5mm的180？弯曲，再使用放大镜评价有无裂纹和粗糙的产生(卷边加工性)。另外，在单面包层材料中，以皮材侧的表面为弯曲外侧的方式实施弯曲。此处的◎标记表示未产生裂纹和粗糙，○标记表示未产生裂纹，以及△标记表示产生了未贯穿板厚的裂纹，×标记表示产生了贯穿板厚的裂纹。

进一步，按照以下顺序进行耐腐蚀性(耐丝状腐蚀性)的试验。从前述所得的各试验材料中，切出在轧制宽度方向上为70mm、在轧制方向上为150mm的板，涂布0.5g/m2的防锈润滑油RP－75N(油研工业制)后，将市售的碱性脱脂剂2％FC－E2082(日本帕卡濑精制)升温至40℃，用二氧化碳调整至pH＝11.0，并通过浸渍2分钟脱脂后，用喷雾器进行水洗。然后，进行表面调整(室温下20秒钟)和40℃×2分钟的磷酸锌(游离酸0.6pt，总酸26.0pt，反应促进剂4.5pt，游离氟175ppm)处理，并在喷雾器水洗和纯水洗涤后进行干燥处理。然后，实施涂膜厚度为15μm、170℃×20分钟烧结的阳离子电沉积涂装，再施加涂膜厚度为35μm、140℃×20分钟干燥的中涂涂膜，在其上施加15μm的基底涂膜和35μm的透明涂膜，形成140℃×20分钟的终涂涂膜，以制作腐蚀试验用涂装板。另外，在单片包层材料中，在皮材侧的表面上形成中涂涂膜、终涂涂膜。

用切割刀在上述涂装板的皮材侧表面上割出达到铝基底的一边为10cm的十字割痕，并在盐水喷雾试验(5％NaCl，35℃)中暴露24小时，然后在40℃、RH(Relative Humidity)70％的恒温恒湿试验机中实施4个循环的暴露240小时的循环试验，并用最大丝状腐蚀长度进行评价。

最大丝状腐蚀长度的测定，是测定相对于十字割痕为垂直方向的腐蚀长度。在以试验片中产生的丝状腐蚀的最大长度为L(mm)时，按照优选的顺序，将L≤1.5评价为○，将1.5<L≤3.0评价为△，将3.0<L评价为×。

此外，在表4～7中有插层材料的固相线温度的相关记载，并且这些固相线温度是由差示热分析(DTA)求出的。

在求固相线温度时，在以5℃/min将由前述各试验材料切出的试验片从450℃升温加热至700℃时生成的吸热峰中，将峰高度(表示与基准物质的温度差的热电偶的电动势：μV)为5μV以上的较大吸热峰的起始点作为固相线温度。另外，在作为对象的吸热峰有多个时，可以将位于最低温侧的吸热峰的起始点作为固相线温度。此外，起始点，是在将位于对象吸热峰的低温侧的直线部画出延长至高温侧的直线时，根据吸热峰而开始变为曲线，落在所述直线外的点。

表4～6中表示根据本发明范围内条件的各种评价结果。由表中所示的结果可知，本发明材料的制造符号001～119，焙烧前伸长率和卷边加工性更好，并且其它特性也良好。

表7中表示在本发明范围外的比较例的试验结果。在表7中，对于未使用的材料和未评价的项目，在表中表示为“－”。另外，制造符号125～132，在轧制过程中产生了较多的包层界面剥离，或者在中间退火后产生较多的鼓泡，未完成材料评价。另外，对于制造符号144来说，作为参考例在下文中进行描述。

在单一合金材料(制造符号120～124)中，与根据本发明的试验材料(制造符号001～119)相比，在性能平衡的观点上较差。另一方面，本发明材料具有作为成型加工用材料的实用强度、卷边加工性等，并且与单一合金材料相比，在较高的水平上兼顾了焙烧前伸长率和耐腐蚀性。

根据常规方法仅叠层芯材和皮材并试着进行包层轧制的制造符号125、126，在低于插层材料的固相线温度下进行高温加热的制造符号127、128，插层材料的固相线温度落在本发明范围之外的制造符号129～132，产生了密接不良。

进一步可以看出，皮材相对于总板厚的比例低于规定范围的制造符号133，与使用相同的芯材和皮材的组合所构成的本发明材料(例如，制造符号028)相比，卷边加工性和耐腐蚀性下降。另一方面，皮材相对于总板厚的比例超过规定范围的制造符号134，与使用相同的芯材和皮材的组合所构成的本发明材料(例如，制造符号067)相比，焙烧前0.2％耐力和焙烧后0.2％耐力大大下降。

本发明例的制造符号016、017、078、079，是用于验证在非氧化性气氛中进行高温加热处理的效果的材料，与在氧化性气氛(大气中)实施高温热处理的其它本发明材料相比可知，能够进一步增大1道次的轧制率。

芯材的组成落在本发明中规定的上限外的制造符号135～137的包层板材，与本发明例相比，焙烧前伸长率变差。此外，芯材的组成落在本发明中规定的下限外的制造符号138、139的包层板材，与本发明例相比，焙烧前伸长率和焙烧前0.2％耐力以及焙烧后0.2％耐力均变差。

此外，皮材的组成落在在本发明中规定的上限外的制造符号140～142的包层板材，与本发明例相比，卷边加工性或耐腐蚀性变差。此外，皮材的组成落在本发明中规定的下限外的制造符号143的包层板材，与本发明例相比，焙烧后表面硬度变差。

另外，制造符号144是为了验证本发明中采用的利用插层材料的液相接合插层材料和芯材，或插层材料和皮材的技术，而与熔点远远高于插层材料的纯铝组合起来实施高温加热处理的材料，确认了与本发明材料同样地在高温加热后的良好接合。制造符号144未进行接合性验证以外的评价。

本申请基于在2011年11月2日申请的日本特许申请第2011－241444号。其说明书、权利要求书、附图的所有内容作为参考被引入至本说明书中。

Claims

1.一种成型加工用铝合金包层材料，其特征在于，具备：

铝合金芯材，其含有Mg：0.2～1.5％(质量％，下同)、Si：0.2～2.5％、Cu：0.2～3.0％，且剩余部分由Al和不可避免的杂质构成；

铝合金皮材，其包覆在所述芯材的一面或两面上，每一面的厚度为总板厚的3～30％，其具有含Mg：0.2～1.5％、Si：0.2～2.0％的同时将Cu限制在0.1％以下的组成，且剩余部分由Al和不可避免的杂质构成；和

铝合金插层材料，位于所述芯材和所述皮材之间，具有590℃以下的固相线温度。

2.如权利要求1所述的成型加工用铝合金包层材料，其特征在于，所述芯材和所述皮材或其中的任一个，含有Mn：0.03～1.0％、Cr：0.01～0.40％、Zr：0.01～0.40％、V：0.01～0.40％、Fe：0.03～1.0％、Zn：0.01～2.5％、Ti：0.005～0.30％中的1种或2种以上。

3.如权利要求1或2所述的成型加工用铝合金包层材料，其特征在于，在以所述插层材料中含有的Si量(质量％，下同)为x，以Cu量(质量％，下同)为y时，同时满足以下(1)～(3)式，

x≥0…(1)

y≥0…(2)

y≥－15.3x+2.3…(3)。

4.如权利要求1或2所述的成型加工用铝合金包层材料，其特征在于，所述插层材料中含有的Mg量为0.05～2.0质量％，

x≥0…(4)

y≥0…(5)

y≥－x+0.01…(6)。

5.如权利要求1～4中任一项所述的成型加工用铝合金包层材料，其特征在于，所述插层材料的固相线温度低于所述芯材的固相线温度和所述皮材的固相线温度。

6.如权利要求1～5中任一项所述的成型加工用铝合金包层材料，其特征在于，在通过高温加热处理接合所述芯材、所述插层材料和所述皮材时的插层材料的厚度为10μm以上。