JPS61201748A - 焼付塗装後の強度に優れた成形加工用アルミニウム合金圧延板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は成形加工用のアルミニウム合金圧延板および
その製造方法に関し、特に高強度が要求されしかも焼付
塗装を施して使用される用途、例えば自動車車体等に適
した成形加工用アルミニウム合金圧延板およびその製造
方法に関するものである。

従来の技術 自動車車体のボディシートには、従来は主として冷延鋼
板が用いられることが多かったが、最近では車体軽量化
の要求から、アルミニウム合金圧延板を使用する検討が
なされている。自動車車体のボディシートは、プレス成
形を施して使用されることから成形加工性が優れている
こと、特に伸び、張出し性が優れておりかつ成形加工時
におけるリューダースマークの発生がないことが要求さ
れ、しかも８強度を有することも必須であって、特に焼
付塗装を施すところから、焼付塗装後の強度が高いこと
が要求される。

ところで強度が要求される成形加工品の用途に使用され
るアルミニウム合金板としては従来から種々のものがあ
るが、その主要なものは合金成分系によって次のように
分けられる。

（イ）非熱処理型ＡＱ　−Ｍｌｌ系合金である５０５２
合金（ＭＯ１２〜２．８％、Ｑｊ　０．１５〜０゜３５
％、残部へＱおよび不可避的不純物）のＯ材あるいは同
じ＜５１８２合金（ｕｎ　０．２０〜０．５０％、Ｍｌ
ｌｌ、０〜５．０％、残部へｇおよび不可避的不純物ン
のＯ材。

（ロ）熱処理型Ａｔ！　−Ｃｕ系合金である２０３６合
金（Ｃｕ　２．２〜３．０％、）４１１０．１〜０．４
％、１９０．３〜０，６％、残部ＡＱおよび不可避的不
純物）のＴ４処理材。

（ハ）熱処理型Ａ！！　−Ｍｌｌ　−Ｚｎ　−Ｃｕ系合
金のＴ４処理材。この系のアルミニウム合金としては、
例えば特開昭５２−１４１４０９号の合金、特開昭５３
−１０３９１４号の合金、あるいは特開昭５７−９８６
４８号の合金などがある。

（ニ）熱処理型＾Ｑ　−ｋＡ（１−Ｓｉ系合金である６
００９合金（Ｍ２０．４〜０．８％、９ｉ　０，６〜１
．０％、Ｃａ　Ｑｊ５〜０．６％、Ｍｎ０．２〜０．８
％、残部Δｇおよび不可避的不純物）のＴ４処理材や同
じ＜　６０　’Ｉ　Ｏ合金（＆Ｊ９０．６〜１．０％、
Ｓｉ０．８〜１．２％、ＣＩＩ　０９１５〜０．６％、
Ｍｎ　０．２〜０．８％、残部へｅおよび不可避的不純
物）のＴ４処理材。

しかしながらこれらの従来のアルミニウム合金では、自
動車車体のボディシートに要求される前述の特性を全て
充分に満足させることは困難であった。

すなわち（イ）の合金では、強度が不充分であり、しか
も成形加工時にリューダースマークが発生し易い問題が
あり、さらには塗装焼付工程によって強度が低下する問
題があった。また（口）の合金では、成形性が劣り、か
つまた塗装焼付工程によって強度が低下する問題もあっ
た。さらに（ハ）の合金では、成形性、特に曲げ性が充
分と゛は言えず、また塗装焼付工程で強度が低下する問
題もあった。また（二）の系の合金では、例えば６００
９合金の場合強度が不充分であり、一方６０１０合金で
は伸び、曲げ性が不充分であった。

発明が解決すべき問題点 前述のように従来のアルミニウム合金では、自動車車体
のボディシートに要求される特性、すなわち浸れた成形
加工性を有すること、特に伸び、張出し成形性が優れか
つリューダースマークの発生がないこと、また強度、特
に塗装焼付後の強度が高いこと等を充分に満足すること
は困難であった。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、成
形加工性、特に伸び、張出し性が優れかつ成形加工時に
おけるリューダースマークの発生がなく、しかも高強度
を有し、特に成形加工後の塗装焼付工程での強度低下が
なく、むしろ成形加工後の塗装焼付工程によって強度が
上昇することにより高い強度を有する成形品が得られる
ようにしたアルミニウム合金圧延板、およびその製造方
法を提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 第１発明の成形加工用アルミニウム合金圧延板は、９ｉ
　１．５％（重量％、以下同じ）を越え２．５％以下、
Ｍｌｌ　０．２５％以上０．８５％以下、Ｆｅ　０．０
５％以上０．４％以下、ＣｕＯ０１％以上１．５％以下
を含有し、ざらにＭｎ０．０５％以上０．６％以下、Ｑ
ｊ　０．０５％以上０．３％以下、ｌ、　０．０５％以
上０．１５％以下のうらから選ばれた１種または２種以
上を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなる
ことを特徴とするものであり、このような特定の成分系
とすることによって、強度および成形加工性に優れ、特
に焼付塗装後の強度が大きい自ｉｉ！１１！車体ボディ
シート等に好適な成形加工用アルミニウム合金圧延板を
実現できたのである。

第２発明の方法は、上述のような優れた特性を有する成
形加工用アルミニウム合金圧延板を製造するための方法
であって、前記同様な成分を含有するアルミニウム合金
鋳塊に対し、４５０〜５６０℃の温度で１〜４８時間均
質化処理し、次いで所要の板厚まで圧延した後、５００
〜５７０℃の範囲内の温度に２０秒以上保持し、続いて
急速冷却して、！温で時効することを特徴とするもので
ある。

作　　　用 先ずこの発明のアルミニウム合金圧延板における成分限
定理由を説明する。

Ｓｉ： ＳｉはＭＯとの共存によりＭｔ１２Ｓｉを生成して析出
硬化により強度を付与するに有効であり、同時に成形性
特に伸びを向上させるに有効である。Ｓｉが１．５％以
下では充分な強度を得ることができず、また成形性はＳ
ｉが１４５％を越えて、ＩＪ９２Ｓｉの化学量論的比率
よりもＳｉが多くなる程向上するが、Ｓｉが２．５％を
越えれば成形性向上の効果が飽和し、逆に低下する傾向
を示す。したがってＳｉは１．５％を越え２．５％以下
の範囲内とした。

■： ＭＯは既に述べたようにＳｉとの共存により！ｊｌ１２
ｓｉを生成して強度を付与する。ＭＯが０．２５％未満
では強度が不充分であり、一方０．８５％を越えれば伸
びが低下するから、０．２５〜０．８５％の範囲内とし
た。

Ｆｅ： Ｆｅは結晶粒の微細化を通じて強度向上に奇向するが、
０．０５％未満では結晶粒が粗大化し、−万Ｇ、４％を
越えれば成形性が低下するから、０．０５〜０．４％の
範囲内とした。

Ｃｕ： Ｃｕは強度と成形性、特に曲げ性を向上させるが、０．
１％未満ではその効果が充分に得られず、−万１．５％
を越えれば強度は向上するものの成形性が低下するから
、０．１〜１．５％の範囲内とした。

Ｍｎ、　Ｃｒ、　Ｚｒ　： これらの元素はいずれも再結晶粒を微細化させ、組織を
安定化させるとともに、成形性を向上させる。Ｍｌｌが
０．０５％未満、Ｃｒが０，０５％未満、ｈが０、０５
％未満では上記の効果が得られず、一方ｕｎが０．６％
をこえれば成形性が低下し、Ｃ「が０．３％、Ｚｒが０
．１５％を越えれば巨大金属間化合物が生成されて伸び
が低下するから、Ｍｌ＋は０．０５〜０．６％、Ｃｒは
０．０５〜０．３％、Ｚｒは０．０５〜０．１５％の範
囲内とした。

以上の各成分の残部はΔｇおよび不可避的不純物とすれ
ば良い。なお通常のアルミニウム合金においては鋳塊結
晶粒微細化のためにＴｉ　ＮあるいはＴｉおよびＢを微
開添加することがあり、この発明のアルミニウム合金板
圧延板においても微量のＴｉ　ｓあるいＴｉおよびＢを
含有していても良い。但しＴｉを添加する場合０．０１
％未満ではその効果が得られず、０．１５％以上では初
晶Ｔｉ　ＡＱ　３が晶出して成形性を害するから、Ｔｉ
は０．０１〜０．１５％の範囲内とすることが好ましい
。またＴｉとともにＢを添加する場合、１１）Ｉ）１未
満ではその効果がなく、５００　ｐｐｍを越えれば汀ｉ
Ｂ２の粗大粒子が混入して成形性を害するから、８は１
〜５００　Ｉｌｌ）Ｉｍの範囲内とすることが好ましい
。

以上のような成分組成のアルミニウム合金圧延板は、後
述する実施例でも示すように、伸び、張り出し性、曲げ
性等の成形加工性が優れかつ成形加工時のりューダース
マークの発生もなく、強度的にも充分である。特に成形
加工後の焼付工程において強度の低下がないばかりでな
く、むしろ塗装焼付工程で強度が上昇し、その結果強度
が高い焼付塗装成形品を得ることが可能となる。

次に本願の第２発明、すなわちアルミニウム合金圧延板
の製造方法について、各プロセス条件の限定理由ととも
に説明する。

先ず前述のような成分組成を有するアルミニウム合金鋳
塊を常法にしたがって、連続鋳造法あるいは半Ｉ！続鋳
造法または造塊法により作成する。

次いでその鋳塊に対し、均質化処理を施して成形性を向
上させるとともに結晶粒を微細に均一化する。この均質
化処理の加熱温度が４５０℃未満ではその効果が充分に
得られず、一方５６０℃を越えれば共晶溶融のおそれが
ある。また均質化処理の加熱時間が１時間未満でもその
効果がなく、一方４８時間を越える長時間加熱してもそ
れ以上均質化処理の効果は増大せず、いたずらにコスト
上昇を招くだけである。したがって均質化処理は４５０
〜５６０℃の温度域で１〜４８時間行なうこととした。

均質化処理後のｉ境は常法にしたがって圧延し、所要の
板厚とする。この圧延は、熱間圧延のみによって行なっ
ても良く、また熱間圧延と冷間圧延とを組合せても良い
。

圧延後の板に対しては溶体化処理を施して急速冷却（焼
入れ）する。ここで溶体化処理温度が５００’Ｃ未満で
は溶体化が不充分で充分な強度が得られず、一方５７０
℃を越えれば共晶溶融のおそれがあるから、溶体化処理
温度は５００〜５７０℃とした。またその溶体化処理温
度における保持時間は、２０秒未満では溶体化が完了し
ないことがあり、したがって２０秒以上保持する必要が
あるが、好ましくは１分以上保持することが望ましい。

溶体化処理温度保持後の急速冷却（焼入れ）は、強制空
冷以上の冷却速度であれば充分であり、具体的には１０
００℃／′廟以上の冷却速度か適当である。冷却速度の
点のみからは水焼入れが過当であるが、強制空冷によれ
ば歪のない焼入れが可能となる。なお溶体化処理温度ま
での加熱昇混迷度は特に限定しないが、結晶粒をより微
細とするためには、急速加熱が好ましく、したがって急
速連続熱処理炉を用いることができる。

上述のように溶体化処理−焼入れを行なった後は、常法
にしたがって常法時効すれば良い。

このようにして得られたアルミニウム合金圧延板を実際
に使用するにあたっては、プレス加工等の成形加工を施
すのが通常であるが、既に述べたように成形加工性が良
好でリューダースマークの発生もないため、成形加工時
に不良品が発生するおそれが極めて少なく、したがって
歩留りが高くなるとともに生産性も良好となる。また成
形加工後に焼付塗装を行なう場合、塗料によっても異な
るが通常は１５０〜２５０℃程度で加熱して塗料を焼付
けるが、この塗装焼付工程では既に述べたように強度が
一層上昇し、最終的に高強度の焼付塗装成形品を得るこ
とができる。

実施例 ［実施例１］ 第１表に示すような成分組成を有する合金番号１〜７の
本発明合金および合金番号８〜１２の比較合金を常法に
したがって溶製して連続鋳造し、得られた鋳塊に対し第
２表中に示す均質化処理を施した。次いで４１ｍ１！ｌ
厚まで熱間圧延した債、　　１．０Ｉｌｌ厚まで冷間圧
延し、第２表中の最終熱処理の欄に示すような溶体化処
理もしくは最終焼鈍を施し、その侵２週間室濃に放置し
て常温時効した。常温時効後の機械的特性および成形加
工性を調べた結果を第３表に示す。

またその常温時効後の板に対し、成形加工後の塗装焼付
工程による強度の変化を調べるため、成形加工に対応す
る５％冷間加工もしくは１０％冷間加工を施し、さらに
塗装焼付に相当する１７５”ＣＸ１時間の加熱処理を、
冷間加工を行なわなかったもの（Ｏ％冷間加工材）、お
よび５％冷間加工材、１０％冷闇加工材について行ない
、各段階での強度を調べた。その結果を第４表に示す。

第３表から明らかなように、本発明合金１〜７はいずれ
も張り出し性、曲げ性が優れ、かつリューダースマーク
の発生もなく、成形加工性が護れていることが判る。ま
た第４表から、本発明合金では成形加工後の塗装焼付工
程で強度が向上し、最終的に３５　ｋａ／−以上の高い
引張強度を有する焼付塗装成形品が得られることが明ら
かである。

［実施Ｖ１４２］ 第１表の本発明合金１〜７について、実施例１と同様に
連続！Ｉ３ｉ！［、均質化処理、熱間圧延および冷間圧
延を施して１．０Ｉｌｌｌ厚の冷延板を得た。その冷延
板に対し、溶体化処理−焼入れとして、急速加熱して５
４０℃で６０秒保持した後１２００℃／′−の冷却速度
で強制空冷する処理を施した。そのｌｆｔ２週間室温に
保持して常温時効した後の機械的特性、成形加工性を調
べた結果を第５表に示す。

第５表から、本発明合金の場合には溶体化処理を強制空
冷で行なった場合も優れた機械的特性、成形加工性が得
られることが明らかである。

発明の効果 以上の実施例からも明らかなようにこの発明の成形加工
用アルミニウム合金圧延板は、張り出し性や曲げ性が優
れかつリューダースマークの発生がない等、成形加工性
が優れており、しかも強度も充分であって、特に成形加
工後に焼付＊装を行なう場合に塗装焼付工程で強゛度が
上昇してＩ＆柊的に著しく高強度の焼付塗装成形品を得
ることができ、したがって特に自動ＩＩ車体ボディシー
トの如く、焼付塗装が施されて使用される高強度成形品
の用途に最適なものである。まこの発明のアルミニウム
合金圧延板は、主要元素としては通常の圧延板、押出材
、鋳物等に最も広く用いられているＳ；、＆Ｊｇおよび
微量のＣｕを含んでいるだけであるため、他の合金のス
クラップの使用が容易であり、また逆にこの発明の圧延
板のスクラップを他の合金、伯の用途に使用することも
容易であって、スクラップ処理性が良好であり、経済的
にも有利である。

なおこの発明のアルミニウム合金圧延板は、前述のよう
に自動車車体のボディシートに最適なものであるが、強
度が要求される成形加工品のその他の用途、例えばホイ
ールやオイルタンク、エアクリーナー等の自動車部品、
あるいは各種キャップやブラインド、アルミ缶、家庭用
器物、計器カバー、電気ｍ器のシャーシー等に用いても
優れた性能を発揮し得ることは勿論である。

第２表：熱処理条件

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｉ１．５％（重量％、以下同じ）を越え２．５
   ％以下、Ｍｇ０．２５％以上０．８５％以下、Ｆｅ０．
   ０５％以上０．４％以下、Ｃｕ０．１％以上１．５％以
   下を含有し、さらにＭｎ０．０５％以上０．６％以下、
   Ｃｒ０．０５％以上０．３％以下、Ｚｒ０．０５％以上
   ０．１５％以下のうちから選ばれた１種または２種以上
   を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなるこ
   とを特徴とする成形加工用アルミニウム合金圧延板。
2. （２）Ｓｉ１．５％（重量％、以下同じ）を越え２．５
   ％以下、Ｍｇ０．２５％以上０．８５％以下、Ｆｅ０．
   ０５％以上０．４％以下、Ｃｕ０．１％以上１．５％以
   下を含有し、さらにＭｎ０．０５％以上０．６％以下、
   Ｃｒ０．０５％以上０．３％以下、Ｚｒ０．０５％以上
   ０．１５％以下のうちから選ばれた１種または２種以上
   を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなるア
   ルミニウム合金鋳塊に対し、４５０〜５６０℃の温度で
   １〜４８時間均質化処理を施し、次いで所要の板厚まで
   圧延した後、５００〜５７０℃の範囲内の温度に２０秒
   以上保持し、続いて急速冷却して、室温で時効すること
   を特徴とするアルミニウム合金圧延板の製造方法。