JP3248254B2 - 極低温成形加工用Ａｌ−Ｍｇ系合金圧延板の製造方法 - Google Patents
極低温成形加工用Ａｌ−Ｍｇ系合金圧延板の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＡｌやＡｌ合金の新し
い成形加工方法として注目されている極低温成形加工法
を適用するに際し、優れた成形加工性を有するＡｌ−Ｍ
ｇ系合金圧延板を製造するための方法に関するものであ
る。
い成形加工方法として注目されている極低温成形加工法
を適用するに際し、優れた成形加工性を有するＡｌ−Ｍ
ｇ系合金圧延板を製造するための方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ＡｌやＡｌ合金は、家庭用品を始めとし
て、自動車，航空機，鉄道車両，船舶，建築等の様々な
分野での部品材料として広範囲に使用されている。Ａｌ
やＡｌ合金は、金属材料として優れた性質を有している
ものの、通常のプレス成形を適用するには、その成形性
に限界があり、従ってプレス成形によって複雑な形状に
成形を行うことは困難であるという欠点があった。こう
したことから、プレス成形性の優れたＡｌ合金材料の開
発と共に、成形加工技術の改良も盛んに進められてい
る。
て、自動車，航空機，鉄道車両，船舶，建築等の様々な
分野での部品材料として広範囲に使用されている。Ａｌ
やＡｌ合金は、金属材料として優れた性質を有している
ものの、通常のプレス成形を適用するには、その成形性
に限界があり、従ってプレス成形によって複雑な形状に
成形を行うことは困難であるという欠点があった。こう
したことから、プレス成形性の優れたＡｌ合金材料の開
発と共に、成形加工技術の改良も盛んに進められてい
る。
【０００３】本出願人は、かねてより成形加工技術の研
究を進めており、その研究の一環として、極低温成形加
工法を開発した。この極低温成形加工法は、ＡｌやＡｌ
合金が極低温において引張強度および伸び等に優れた機
械的性質を示すという、新し知見が得られたことにより
開発された加工方法であり、その技術的意義が認められ
たので先に出願している（特願平２−４１６２７９
号）。即ち、上記極低温成形加工法は、ＡｌやＡｌ合金
板にプレス潤滑油を塗布した後、液体窒素中に浸漬し、
極低温においてプレス成形加工を行うものであり、従来
において成形が不可能であった複雑な形状の部品の成形
ができるようになった。これは、−４０℃以下の極低温
に冷却されると潤滑油が劣化して、潤滑性が損なわれる
とされてきたのが、実際には潤滑油が極低温下ではワッ
クス状となり、潤滑性が却って向上することを知見した
ことによるものである。
究を進めており、その研究の一環として、極低温成形加
工法を開発した。この極低温成形加工法は、ＡｌやＡｌ
合金が極低温において引張強度および伸び等に優れた機
械的性質を示すという、新し知見が得られたことにより
開発された加工方法であり、その技術的意義が認められ
たので先に出願している（特願平２−４１６２７９
号）。即ち、上記極低温成形加工法は、ＡｌやＡｌ合金
板にプレス潤滑油を塗布した後、液体窒素中に浸漬し、
極低温においてプレス成形加工を行うものであり、従来
において成形が不可能であった複雑な形状の部品の成形
ができるようになった。これは、−４０℃以下の極低温
に冷却されると潤滑油が劣化して、潤滑性が損なわれる
とされてきたのが、実際には潤滑油が極低温下ではワッ
クス状となり、潤滑性が却って向上することを知見した
ことによるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記極
低温加工法に使用するＡｌ合金材料として、従来のもの
をそのまま使用したのでは、複雑な形状への成形ができ
るとはいっても未だ充分とはいえず、極低温成形加工に
適したＡｌ合金材料の開発が望まれていた。本発明はこ
うした状況の下になされたものであって、その目的は、
極低温において優れた成形加工性を示すＡｌ合金圧延板
を製造する為の方法を提供することにある。
低温加工法に使用するＡｌ合金材料として、従来のもの
をそのまま使用したのでは、複雑な形状への成形ができ
るとはいっても未だ充分とはいえず、極低温成形加工に
適したＡｌ合金材料の開発が望まれていた。本発明はこ
うした状況の下になされたものであって、その目的は、
極低温において優れた成形加工性を示すＡｌ合金圧延板
を製造する為の方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】 上記目的を達成し得た本
発明方法とは、プレス潤滑油を塗布した後に−４０℃以
下の極低温でプレス成形加工されるＡｌ−Ｍｇ系合金圧
延板の製造方法であって、Ｍｇ：１．５〜８．５重量％
を含有し、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるＡｌ−
Ｍｇ系合金を鋳造・造塊した後、（ａ）熱間圧延を施す
か、或は（ｂ）熱間圧延および／または冷間圧延後３０
０℃以上の温度で焼鈍して合金圧延板の平均結晶粒径を
１００μｍ以下に調整する点に要旨を有する極低温成形
加工用Ａｌ−Ｍｇ系合金圧延板の製造方法である。
発明方法とは、プレス潤滑油を塗布した後に−４０℃以
下の極低温でプレス成形加工されるＡｌ−Ｍｇ系合金圧
延板の製造方法であって、Ｍｇ：１．５〜８．５重量％
を含有し、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるＡｌ−
Ｍｇ系合金を鋳造・造塊した後、（ａ）熱間圧延を施す
か、或は（ｂ）熱間圧延および／または冷間圧延後３０
０℃以上の温度で焼鈍して合金圧延板の平均結晶粒径を
１００μｍ以下に調整する点に要旨を有する極低温成形
加工用Ａｌ−Ｍｇ系合金圧延板の製造方法である。
【０００６】
【作用】本発明者らは、極低温成形加工法を適用するに
際し、最適なＡｌ合金圧延板を得る条件について様々な
角度から検討した。その結果、含有成分および成分割合
を厳密に調整したＡｌ合金を用い、このＡｌ合金を鋳造
・造塊した後、（ａ）熱間圧延を施すか、或は（ｂ）熱
間圧延および／または冷間圧延後３００℃以上の温度で
焼鈍すれば、極低温において優れた成形加工性を示すＡ
ｌ合金圧延板が得られることを見出し、本発明を完成し
た。まず本発明で用いるＡｌ合金の成分範囲限定理由は
下記の通りである。
際し、最適なＡｌ合金圧延板を得る条件について様々な
角度から検討した。その結果、含有成分および成分割合
を厳密に調整したＡｌ合金を用い、このＡｌ合金を鋳造
・造塊した後、（ａ）熱間圧延を施すか、或は（ｂ）熱
間圧延および／または冷間圧延後３００℃以上の温度で
焼鈍すれば、極低温において優れた成形加工性を示すＡ
ｌ合金圧延板が得られることを見出し、本発明を完成し
た。まず本発明で用いるＡｌ合金の成分範囲限定理由は
下記の通りである。
【０００７】Ｍｇ：１．５〜８．５重量％ Ｍｇは、強度および延性を向上させるのに有効な元素で
ある。Ｍｇの含有量が１．５重量％未満では上記効果が
十分に発揮されず、極低温成形加工性が悪くなる。一
方、Ｍｇが８．５重量を超えると、製造工程において熱
間圧延が不可能となる。
ある。Ｍｇの含有量が１．５重量％未満では上記効果が
十分に発揮されず、極低温成形加工性が悪くなる。一
方、Ｍｇが８．５重量を超えると、製造工程において熱
間圧延が不可能となる。
【０００８】本発明で用いるＡｌ合金は、Ｍｇを基本成
分とし、残部Ａｌおよび不可避不純物よりなるものであ
るが、必要によってＣｕ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｒ等の
元素を所定量含有させても良い。これらの元素を含有さ
せるときの成分範囲限定理由は下記の通りである。
分とし、残部Ａｌおよび不可避不純物よりなるものであ
るが、必要によってＣｕ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｒ等の
元素を所定量含有させても良い。これらの元素を含有さ
せるときの成分範囲限定理由は下記の通りである。
【０００９】Ｃｕ：１．５重量％以下および／またはＺ
ｎ：２重量％以下 これらの元素は、いずれも強度向上に有効である。また
Ｃｕは、成形加工後の塗装焼き付処理時に、微細析出物
の生成を助長して硬化に寄与する。一方、Ｚｎは、耐応
力腐食割れ性を向上させるのにも有効である。しかしな
がらＣｕの含有量が１．５重量％を超えるとＡｌ−Ｍｇ
−Ｃｕ系の粗大化合物が不可避的に生成し、極低温成形
加工性を極端に劣化させる。またＺｎの含有量が２重量
％を超えると極低温において粒界破壊を起こし易くな
る。
ｎ：２重量％以下 これらの元素は、いずれも強度向上に有効である。また
Ｃｕは、成形加工後の塗装焼き付処理時に、微細析出物
の生成を助長して硬化に寄与する。一方、Ｚｎは、耐応
力腐食割れ性を向上させるのにも有効である。しかしな
がらＣｕの含有量が１．５重量％を超えるとＡｌ−Ｍｇ
−Ｃｕ系の粗大化合物が不可避的に生成し、極低温成形
加工性を極端に劣化させる。またＺｎの含有量が２重量
％を超えると極低温において粒界破壊を起こし易くな
る。
【００１０】Ｍｎ：１．５重量％以下，Ｃｒ：０．５重
量％以下およびＺｒ：０．５重量％以下よりなる群から
選ばれる１種以上 これらの元素は結晶粒を微細化して粒界破壊を阻止し、
極低温成形加工性を向上させる元素である。しかしなが
ら含有量が過剰になると、Ａｌ−Ｍｎ系，Ａｌ−Ｃｒ
系，Ａｌ−Ｚｒ系の化合物が多量に生成し、成形時の破
壊の起点となり、極低温成形加工性を低下させる。よっ
てＭｎの含有量は１．５重量％以下、Ｃｒの含有量は
０．５重量％以下、Ｚｒの含有量は０．５重量％以下と
する必要がある。
量％以下およびＺｒ：０．５重量％以下よりなる群から
選ばれる１種以上 これらの元素は結晶粒を微細化して粒界破壊を阻止し、
極低温成形加工性を向上させる元素である。しかしなが
ら含有量が過剰になると、Ａｌ−Ｍｎ系，Ａｌ−Ｃｒ
系，Ａｌ−Ｚｒ系の化合物が多量に生成し、成形時の破
壊の起点となり、極低温成形加工性を低下させる。よっ
てＭｎの含有量は１．５重量％以下、Ｃｒの含有量は
０．５重量％以下、Ｚｒの含有量は０．５重量％以下と
する必要がある。
【００１１】尚本発明で用いるＡｌ合金には、鋳造組織
を微細化するという観点から、ＴｉやＢを０．２重量％
以下の範囲で添加することも有効である。また鋳造前の
溶湯の酸化防止という観点から、Ｂｅを０．１重量％以
下の範囲で添加することも有効である。更に、本発明で
用いるＡｌ合金には、不可避不純物として少量のＦｅや
Ｓｉが含まれることもあり、これらの元素は少量では結
晶粒を微細化して極低温加工性を向上させるが、過剰に
含まれるとＡｌ−Ｆｅ系やＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の化合物
が多く晶出して極低温加工性を極端に低下させるので、
これらの元素の含有量は合計で０．５重量％以下に抑え
るべきである。
を微細化するという観点から、ＴｉやＢを０．２重量％
以下の範囲で添加することも有効である。また鋳造前の
溶湯の酸化防止という観点から、Ｂｅを０．１重量％以
下の範囲で添加することも有効である。更に、本発明で
用いるＡｌ合金には、不可避不純物として少量のＦｅや
Ｓｉが含まれることもあり、これらの元素は少量では結
晶粒を微細化して極低温加工性を向上させるが、過剰に
含まれるとＡｌ−Ｆｅ系やＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の化合物
が多く晶出して極低温加工性を極端に低下させるので、
これらの元素の含有量は合計で０．５重量％以下に抑え
るべきである。
【００１２】次に、本発明の製造条件について説明す
る。本発明を実施するに当たっては、上記の様に成分組
成を調整したＡｌ合金を、鋳造および均質化処理した
後、熱間圧延するだけでも良いが、通常の製造方法では
結晶粒が粗大化する恐れがある。例えば、発明協会公開
技報８９−１５６２３号に開示された、極低温加工用の
ＪＩＳ１１００合金やＪＩＳ５１８２合金では、通常の
製造方法によって製造されており、このため１１００合
金では平均結晶粒径が１５０μｍ、５１８２合金でも１
００μｍを超えており、極低温における成形加工性を劣
化させている。即ち上記技術では、極低温における成形
加工性の向上を充分達成していない可能性がある。従っ
て、本発明を実施するに当たっては、鋳造、均質化処理
および熱間圧延の各段階で結晶粒を細かくする（粗大化
させない）様に注意する必要がある。こうした観点から
して、本発明によって製造されるＡｌ合金圧延板の平均
結晶粒径は、１００μｍ以下（より好ましくは１０〜５
０μｍ程度）となる様に調整するのが良い。また圧延後
にＭｇ（およびＣｕ）の固溶硬化による強度・延性の向
上効果を一層発揮させる為には、前記均質化処理後熱間
圧延および／または冷間圧延し、引き続き焼鈍によって
これらの元素を充分に固溶させることが有効である。焼
鈍によるこうした効果を発揮させる為には、その温度は
３００℃以上とするのが良く、３００℃未満では前記各
元素が充分に固溶されない。
る。本発明を実施するに当たっては、上記の様に成分組
成を調整したＡｌ合金を、鋳造および均質化処理した
後、熱間圧延するだけでも良いが、通常の製造方法では
結晶粒が粗大化する恐れがある。例えば、発明協会公開
技報８９−１５６２３号に開示された、極低温加工用の
ＪＩＳ１１００合金やＪＩＳ５１８２合金では、通常の
製造方法によって製造されており、このため１１００合
金では平均結晶粒径が１５０μｍ、５１８２合金でも１
００μｍを超えており、極低温における成形加工性を劣
化させている。即ち上記技術では、極低温における成形
加工性の向上を充分達成していない可能性がある。従っ
て、本発明を実施するに当たっては、鋳造、均質化処理
および熱間圧延の各段階で結晶粒を細かくする（粗大化
させない）様に注意する必要がある。こうした観点から
して、本発明によって製造されるＡｌ合金圧延板の平均
結晶粒径は、１００μｍ以下（より好ましくは１０〜５
０μｍ程度）となる様に調整するのが良い。また圧延後
にＭｇ（およびＣｕ）の固溶硬化による強度・延性の向
上効果を一層発揮させる為には、前記均質化処理後熱間
圧延および／または冷間圧延し、引き続き焼鈍によって
これらの元素を充分に固溶させることが有効である。焼
鈍によるこうした効果を発揮させる為には、その温度は
３００℃以上とするのが良く、３００℃未満では前記各
元素が充分に固溶されない。
【００１３】尚焼鈍処理を行うに際しては、通常のバッ
チ式炉を用いても、優れた極低温加工性を付与すること
ができるが、連続焼鈍炉を用いて短時間の処理を行い且
つ強制冷却や水焼入れを行うと、結晶粒が微細化され、
しかも添加元素が充分に固溶するので、より優れた極低
温成形加工性を付与することができる。
チ式炉を用いても、優れた極低温加工性を付与すること
ができるが、連続焼鈍炉を用いて短時間の処理を行い且
つ強制冷却や水焼入れを行うと、結晶粒が微細化され、
しかも添加元素が充分に固溶するので、より優れた極低
温成形加工性を付与することができる。
【００１４】
【実施例】表１および表２に示す化学成分組成のＡｌ−
Ｍｇ系合金を通常の溶製法により溶解した後、造塊、均
熱処理、熱間圧延および冷間圧延を行って、厚さ１ｍｍ
の板材を製作した。これらの板材を連続焼鈍炉によって
種々の温度で焼鈍を行った。焼鈍温度と平均結晶粒径
を、表１および表２に併記する。
Ｍｇ系合金を通常の溶製法により溶解した後、造塊、均
熱処理、熱間圧延および冷間圧延を行って、厚さ１ｍｍ
の板材を製作した。これらの板材を連続焼鈍炉によって
種々の温度で焼鈍を行った。焼鈍温度と平均結晶粒径
を、表１および表２に併記する。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】これらの板材に潤滑油を塗布した後、液体
窒素に浸漬し、直ちにエリクセン試験を行った。試験結
果を、表３および表４に示す。
窒素に浸漬し、直ちにエリクセン試験を行った。試験結
果を、表３および表４に示す。
【００１８】
【表３】
【００１９】
【表４】
【００２０】Ｎｏ．１〜１５（表１および表３）は、本
発明の要件を満足する実施例であり、いずれも優れた極
低温成形加工性を示していることがわかる。これに対
し、Ｎｏ．１６〜３０（表２および表４）は、本発明で
規定する要件のいずれかを欠く比較例であり、実施例に
比べて劣っている。即ち、Ｎｏ．１６〜２２，２４〜３
０は、成分組成範囲が本発明の規定範囲外のものであ
り、Ｎｏ．２３は焼鈍温度が３００℃未満のものであ
り、いずれも充分な特性が得られていない。尚Ｍｇの含
有量が８．５重量％を超えるＮｏ．１７のものは、熱間
圧延割れを起こして試験を行うことができなかった。ま
たＮｏ．２５〜３０のものは、結晶粒の粗大化が認めら
れた。
発明の要件を満足する実施例であり、いずれも優れた極
低温成形加工性を示していることがわかる。これに対
し、Ｎｏ．１６〜３０（表２および表４）は、本発明で
規定する要件のいずれかを欠く比較例であり、実施例に
比べて劣っている。即ち、Ｎｏ．１６〜２２，２４〜３
０は、成分組成範囲が本発明の規定範囲外のものであ
り、Ｎｏ．２３は焼鈍温度が３００℃未満のものであ
り、いずれも充分な特性が得られていない。尚Ｍｇの含
有量が８．５重量％を超えるＮｏ．１７のものは、熱間
圧延割れを起こして試験を行うことができなかった。ま
たＮｏ．２５〜３０のものは、結晶粒の粗大化が認めら
れた。
【００２１】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、極
低温成形加工性に優れたＡｌ−Ｍｇ系合金圧延板が製造
できる様になった。
低温成形加工性に優れたＡｌ−Ｍｇ系合金圧延板が製造
できる様になった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８４ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８４ ６９１ ６９１Ｂ (56)参考文献 特開 平４−176837（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−147936（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−300032（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−308055（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−339668（ＪＰ，Ａ) 宮木ら”極低温におけるアルミニウム 合金の諸特性と応用”神戸製鋼技報，Ｖ ｏｌ．34，Ｎｏ．３，Ｐ．67−71, （1984) 柳川ら”ＡＩ−Ｍｇ合金の延性を支配 する因子”神戸製鋼技報，Ｖｏｌ．42, Ｎｏ．１，Ｐ．28−33，（1992) 発明協会公開技報公枝89−15623号 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 21/00 - 21/18 C22F 1/04 - 1/057
Claims (4)
- 【請求項１】 プレス潤滑油を塗布した後に−４０℃以
下の極低温でプレス成形加工されるＡｌ−Ｍｇ系合金圧
延板の製造方法であって、 Ｍｇ：１．５〜８．５重量％を含有し、残部Ａｌおよび
不可避不純物からなるＡｌ−Ｍｇ系合金を鋳造・造塊し
た後、（ａ）熱間圧延を施すか、或は（ｂ）熱間圧延お
よび／または冷間圧延後３００℃以上の温度で焼鈍して
合金圧延板の平均結晶粒径を１００μｍ以下に調整する
ことを特徴とする極低温成形加工用Ａｌ−Ｍｇ系合金圧
延板の製造方法。 - 【請求項２】 更に、Ｃｕ：１．５重量％以下および／
またはＺｎ：２重量％以下を含有するＡｌ−Ｍｇ系合金
を用いる請求項１に記載の製造方法。 - 【請求項３】 更に、Ｍｎ：１．５重量％以下、Ｃｒ：
０．５重量％以下およびＺｒ：０．５重量％以下よりな
る群から選ばれる１種以上を含有するＡｌ−Ｍｇ系合金
を用いる請求項１または２に記載の製造方法。 - 【請求項４】 不可避不純物として含まれるＦｅおよび
Ｓｉを、合計で０．５重量％以下に抑えたＡｌ−Ｍｇ系
合金を用いる請求項１〜３のいずれかに記載の製造方
法。
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|---|---|---|---|
| JP23240092A JP3248254B2 (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 極低温成形加工用Ａｌ−Ｍｇ系合金圧延板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23240092A JP3248254B2 (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | 極低温成形加工用Ａｌ−Ｍｇ系合金圧延板の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0681088A JPH0681088A (ja) | 1994-03-22 |
| JP3248254B2 true JP3248254B2 (ja) | 2002-01-21 |
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ID=16938653
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| JP (1) | JP3248254B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP6925189B2 (ja) * | 2017-07-08 | 2021-08-25 | 株式会社Uacj | アルミニウム材の溶接接合体及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-08-31 JP JP23240092A patent/JP3248254B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 宮木ら"極低温におけるアルミニウム合金の諸特性と応用"神戸製鋼技報，Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．３，Ｐ．６７−７１，（１９８４） |
| 柳川ら"ＡＩ−Ｍｇ合金の延性を支配する因子"神戸製鋼技報，Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．１，Ｐ．２８−３３，（１９９２） |
| 発明協会公開技報公枝８９−１５６２３号 |
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|---|---|
| JPH0681088A (ja) | 1994-03-22 |
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