JPS6054383B2 - 成形性および耐食性のすぐれた高強度Ａｌ合金薄板、並びにその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、成形性および耐食性のすぐれた高強度Ａｌ
合金薄板、並びにその製造法に関するものである。

従来、熱交換器用フィン、キャップ、および食品缶など
の製造には、ＪＩＳ−Ａ１２００に代表される軟質の純
Ｍ材や、Ｎ合金材などの薄板が用いられている。

近年、これら製品の軽量化および原価低減をはかる目的
で、前記製品の製造に、より薄い板厚の薄板を使用する
ことが検討されるようになつたが、これに伴つて前記薄
板には、張り出し成形、絞り成形、および穴拡げ成形な
どの成形性、耐食性、並びに強度が要求されるようにな
つている。

すなわち、従来、例えば熱交換器用のプレートフィン型
フィンの製造には、板厚０．１３〜０．２−をもち、引
張り強さ９〜１２ｋ９／ｉ程度をもつたＪＩＳ−Ａｌ２
ＯＯに代表される軟質の純Ａ１系０材またはＨ２′Ｓｆ
が使用されていたが、近年、張り出し成形としごき成形
を組合せたドローレス方式と称される薄板加工技術が開
発され、板厚０．１７ｍ程度の薄板の成形加工が可能に
なつたことから、前記フィンの原価低減をはかる目的で
、板厚０．１０〜０．１２Ｗｆ１程度をもつた薄板で、
前記フィンを製造することが検討されるようになつた。
しかし、上記フィンの製造に上記薄板を使用するに際し
ては、取扱い上の問題や、管とフィンとの密着性の問題
などで高い強度をもつことが要求され、さらにフィン寿
命の延命化をはかるために耐食性にもすぐれていること
が要求される。

すなわち、上記のドローレス方式による成形が可能な薄
板としては、板厚０．１１５Ｔｉｍ以下をもち、引張り
強さ１６ｋｇ／Ｔｎｌｔ以上、伸び５％以上、およびエ
リクセン値５以上の特性をもつことが必要であり、した
がつて、前記特性をもたない上記軟質の純Ａ１材の薄板
で上記フィンを成形することはきわめて困難である。そ
こで、本発明者等は、上述のような観点から、ドローレ
ス方式による成形が可能な高い強度とすぐれた成形性を
もち、さらに耐食性にもすぐれたＡｌ合金薄板を開発す
べく研究を行なつた結果、Ｍｎ：０．Ｉ〜０．６％ を含有し、さらに、 ＣＵ：０．０１〜０．１％、 Ｆｅ：０．１〜０．５％、 Ｍｇ：０．０１〜０．３％未満、 Ｔｉ：０．００５〜０．１％、 のうちの１種または２種以上を含有し、残りがにと不可
避不純物からなる組成（以上重量％）を有するＡＩ合金
鋳塊に通常の条件で熱間圧延を施して熱延板とした後、
これに４０％以上の圧延率で１次冷間圧延を施して冷延
板とし、ついで、上記冷延板に、連続熱処理炉において
、５００℃／Ｍｉｎ以上の加熱速度で、常温より５００
〜６００Ｃの範囲内の温度に急速加熱した後、加熱保持
することなく直ちに５００℃／Ｍｉｎ以上の冷却速度で
常温まで冷却することからなる高温短時間の中間焼鈍を
施し、引続いて、上記中間焼鈍板材に、６０〜９５％の
圧延率にて２次冷間圧延を施して最終板厚の薄板を成形
し、最終的に、上記薄板に、２００〜３００℃の範囲内
の温度に加熱保持の調質焼鈍を施すことによつて製造さ
れたＡ１合金薄板は、例えばドローレス方式による薄板
成形加工が可能な高強度と、すぐれた成形性、さらにす
ぐれた耐食性も具備するという知見を得たのである。

この発明は、上記知見にもとずいてなされたものであつ
て、以下に成分組成範囲および製造条件を上記のとおり
に限定した理由を説明する。

（４）成分組成範囲（ａ）Ｍｎ Ｍｎ成分には、素地に固溶してＡ１合金薄板の再結晶温
度を上昇させると共に、これを固溶強化して薄板の強度
を向上させるほか、成形性を向上させる作用があるが、
その含有量が０．１％未満では前記作用に所望の効果が
得られず、一方０．６％を越えて含有させると、粗大化
合物が析出して成形性が劣化するようになることから、
その含有量を０．１〜０．６と定めた。

（ｂ）Ｃｕ，Ｆｅ，ＭｇｌおよびＴｉ これらの成分には、素地に固溶した薄板の強度および耐
食性を向上させる均等的作用があり、さらにＴｉには鋳
造組織を微細化する作用があるが、その含有量が、それ
ぞれＣＵ：０．０１％未満、Ｆｅ：０．１％未満、Ｍｇ
：０．０１％未満、およびＴｉ：０．００５％未満では
所望の強度向上効果が得られず、一方、それぞれＣＵ：
０．１％、Ｆｅ：０．５％、およびＴｉ：０．１％を越
えて含有させ、さらにＭｇにあつては０．３％以上含有
させると、薄板の成形性が劣化するようになることから
、その含有量を、それぞれＣＵ：０．０１〜０．１％、
Ｆｅ：０．１〜０．５％、Ｍｇ：０．０１〜０．３％未
満、およびＴｉ：０．００５〜０．１％と定めた。

（ｃ）不可避不純物 この発明のＡ１合金薄板は、不可避不純物としてＳｉ
，ＮｉｌおよびＺｎなどを含有するが、特にＳｉ成分に
あつては、その含有量が０．２％を越えると、Ａ１合金
薄板の特性に悪影響を及ぼすようになるので、０．２％
以下の含有にとどめるのが望ましい。

（Ｂ）製造条件 （ａ） 一次冷間圧延の圧延率 中間焼鈍板材に、所望の微細な結晶組織を付与するた
めには４０％以上の圧延率での一次冷間圧延が必要であ
る。

（ｂ）中間焼鈍条件 一般に、■成分含有のＡ１合金薄板を製造する場合、
前記Ｍｎ成分には結晶粒を粗大化させて、成形性を劣化
させる作用があることから、熱処理条件や圧延条件を考
慮して、結晶粒の微細化に努めているのが現状である。

一方、この発明の方法においては、連続焼鈍炉を用い
、急速高温短時間の中間焼鈍を行なうことによつて、Ｍ
ｎ成分による結晶粒粗大化を抑制し、むしろ著しい結晶
粒の微細化をはかつて、高強度とすぐれた成形性を確保
するようにしたものである。したがつて、その加熱速度
が５００℃／Ｍｉｎ未満では結晶粒が成長して、所望の
微細な結晶組織を得ることができないものであり、また
、その加熱温度が５００′Ｃ未満では充分な溶体化をは
かることができず、一方加熱温度が６００℃を越えると
一次冷間圧延による効果が失なわれて微細な結晶組織を
確保することができす、また連続焼鈍炉の操業上無理が
生ずるものであり、さらに、その冷却速度が５００もＣ
／Ｍｉｎ未満では、所望の溶体化処理効果を発揮するこ
とができないと共に、結晶粒が成長するようになるもの
であり、゛かかる理由によつて、加熱速度：５００Ｃ／
Ｍｉｎ以上、 加熱温度：５００〜６００ｎＣ１ 冷却速度：５００Ｃ／Ｍｉｎ以上、 と定めて結晶粒の微細化をはかつたものてある。

なお、上記の中間焼鈍において、上記加熱温度に保持
すると結晶粒が粗大化するようになることから、前記加
熱温度に加熱後、直ちに上記の冷却速度で冷却する必要
があり、これによつて結晶粒の微細化がはかられ、高強
度とすぐれた成形性が得られるようになるのである。

（ｃ）２次冷間圧延の圧延率 その圧延率が６０％未満では、所定の高強度を確保す
ることができず、一方９５％を越えた圧延率にするど成
形性が劣化するようになることから、その圧延率を６０
〜９５％と定めた。

（ｄ）調質焼鈍の加熱温度 その温度が２００℃未満で
は、所望のすぐれた成形性を確保することができず、一
方、その加熱温度が３５ＣｆＣを越えると薄板の強度低
下が著しくなることから、その加熱温度を２００〜３０
ＣｆＣと定めた。

つぎに、この発明を実施例により具体的に説明する。

実施例 通常の溶解法および鋳造法にて、それぞれ第１表に示さ
れる成分組成をもつたＮ合金鋳塊を製造した後、熱間圧
延を施して板厚：５ｗｔの熱延板とし、ついでこの熱延
板に、同じく第１表に示される条件にて、１次冷間圧延
、連続焼鈍炉による中間焼鈍、２次冷間圧延、および調
質圧延を施すことによつて、それぞれ板厚：０．１ｍを
有する本発明Ａ１合金薄板１〜２３および比較Ｎ合金薄
板１〜９を製造した。

なお、比較に合金薄板１〜９は、いずれも成分組成およ
び製造条件のうちのいずれかがこの発明の範囲から外れ
た条件（第１表に※印を付したもの）で製造されたもの
であり、特に比較Ａｌ合金薄板９は、従来Ａ１合金鋳塊
を用い、中間焼鈍を連続焼鈍炉によらずに、バッチ焼鈍
により行なう従来法にしたがつて製造されたものである
。ついで、この結果得られた本発明Ｎ合金薄板１〜２３
および比較ＡＩ合金薄板１〜９について、引張り強さ、
伸び、および引張り強さ：１５ｋ９／ｉの条件でのエリ
クセン値を測定し、また、これをドローレスフインダイ
を用いて、穴径：ｌ『φ×ウーブ高さ：１．５ＴＨｍの
フィンに加工して、そのフィン加工性を観察し、さらに
３０日間の塩水噴霧試験を行ない、腐食減量（年に換算
）を測定すると共に点食発生状態を観察した。これらの
結果を第２表にまとめて示した。第２表に示される結果
から、本発明Ａ１合金薄板１〜２３は、いずれも例えば
ドローレス方式による成形加工に要求される引張り強さ
：１６ｋｇ／ｍｌ以上、伸び：５％以上、およびエリク
セン値：５以上のすぐれた特性を有し、かつすぐれた成
形性と耐食性をもつのに対して、成分組成および製造条
件のうちのいずれかがこの発明の範囲から外れた比較Ａ
Ｉ合金薄板１〜９においては、前記の特性、成形性、お
よび耐食性のうちの少なくともいずれかが劣つたものに
なつており、特に従来Ａ１合金薄板に相当する比較Ａ１
合金薄板９に比して本発明Ｎ合金薄板１〜２３はすぐれ
た特性を有することが明らかである。

上述のように、この発明によれば、高強度を有し、かつ
成形性および耐食性にすぐれたＡｌ合金薄板を製造する
ことができ、しかもこのＡ１合金薄板の使用によつて軽
量化および原価低減がはかられたフィンやキャップ、さ
らに食用缶などの製造が可能となるなどの工業上すぐれ
た効果がもたらされるのである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｍｎ：０．１〜０．６％、 を含有し、さらに、 Ｃｕ：０．０１〜０．１％、 Ｆｅ：０．１〜０．５％、 Ｍｇ：０．０１〜０．３％未満、 Ｔｉ：０．００５〜０．１％、 のうちの１種または２種以上を含有し、残りがＡｌと不
   可避不純物からなる組成（以上重量％）を有することを
   特徴とする成形性および耐食性のすぐれた高強度Ａｌ合
   金薄板。 ２ Ｍｎ：０．１〜０．６％、 を含有し、さらに、 Ｃｕ：０．０１〜０．１％、 Ｆｅ：０．１〜０．５％、 Ｍｇ：０．０１〜０．３％未満、 Ｔｉ：０．００５〜０．１％、 のうちの１種または２種以上を含有し、残りがＡｌと不
   可避不純物からなる組成（以上重量％）を有するＡｌ合
   金鋳塊に通常の条件で熱間圧延を施して熱延板とした後
   、これに４０％以上の圧延率で１次冷間圧延を施して冷
   延板とし、ついで、上記冷延板に、連続熱処理炉におい
   て、５００℃／ｍｉｎ以上の加熱速度で、常温より５０
   ０〜６００℃の範囲内の温度に急速加熱した後、加熱保
   持することなく直ちに５００℃／ｍｉｎ以上の冷却速度
   で常温まで冷却することからなる高温短時間の中間焼鈍
   を施し、引続いて、上記中間焼鈍板材に、６０〜９５％
   の圧延率にて２次冷間圧延を施して最終板厚の薄板を成
   形し、最終的に、上記薄板に、２００〜３００℃の範囲
   内の温度に加熱保持の調質焼鈍を施すことを特徴とする
   成形性および耐食性のすぐれた高強度Ａｌ合金薄板の製
   造法。