JPH01123045A - 成形加工性に優れたアルミニウム板材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〕 本発明は成形加工性に優れたアルミニウム板材、特にア
ルミニウム合金の薄肉成形品の製造に適した板材とその
製造方法に関する。

［従来の技術］ 近年、アルミニウム合金の薄肉成形品が数多く製造され
ており、これらの製品は軽量化と材料コストの低減のた
め更に一層薄肉化する傾向にある。薄肉成形品の製造に
際しては、しごき加工法が多く採用されているが、この
方法では、成形に供するアルミニウム素材として、ある
程度の強度と延性の均衡した薄板が用いられている。と
ころが、最近、製品の薄肉化に伴な、い、より薄くしか
も成形性もより優れたものが要求されている。たとえば
、熱交換器用フィンをしごき加工で成形する場合、Ｊｌ
！Ｉｆ　Ｉ＋　４０００のＡ１０５０又はＡｌ２００な
どの合金やそれらにマンガンを０．１〜０．５ｖｔ％添
加し、強度を向上した合金が用いられている。

しかし、従来の製法により得られる製品の内部組織では
薄肉化により板厚が薄くなればなるほど、しごき時に割
れたり、しごき先端の穴拡げ（フレアリング）時に割れ
たりすることが多い。さらに成形後フィンコアに組立て
て鋼管を拡管する時、カラー基部が屈曲しく形状凍結性
不良）、フィン前後縁のピッチが変化してしまい、伝熱
性能を低下させる現象が生ずる。この現象は薄肉化によ
りフィンピッチが減少するためさらに顕著になる。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、絞り、張出し、穴拡げ、しごき等の成形加工
が容易で、かつ、耐食性が優れている板オイおよびその
製造法を見出したものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者等は上記問題点を解決するため、特に薄肉成形
品の成形性が優れたアルミニウム板材を得るべく鋭意検
討した結果、ある特定の化合物を析出させ分布させるこ
とにより、成形性が極めて良好であり、また耐食性も優
れていることを見出した。そして、その製造方法も見出
し、本発明を完成した。

すなわち、本発明の構成は、重量基準で鉄：０．１〜１
．０％、マンガン０．１〜１．０％、けい素０、Ｏ１〜
０．３５％を含み、残部はアルミニウムと不可避不純物
とからなる成分を有し、さらに、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ化合
物の最長辺長さが２μｍ以下であり、かつ、単位面積当
りの当該化合物の数が５Ｘ１０４〜１×１０６個／ｍｍ
２である成形加工性に優れたアルミニウム板材、および
その製造の際に熱間圧延に先だって行われる鋳塊加熱に
おいて、４００〜５５０℃の温度で３〜２４時間焼鈍す
る方法である。

本発明はＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金において、Ａｌ−
Ｍｎ−Ｓｉ化合物を粒内に均一微細に析出させることに
より、Ｓｉの粒界偏析を未然に防ぎ、変形を均一にし、
結晶粒を微細にし、加工硬化の低減および延性を向上さ
せた。その結果、薄板材の絞り、張出し、穴拡げ、しご
き等の成形加工に優れ、例えば熱交換器用フィン材とし
ては、しごき加工性、張出し加工性、穴拡げ加工性の向
上を得ることができ、さらにフィンコアに組立てて鋼管
を拡管した後のカラー基部の屈曲が少なく形状凍結性が
良好になった。

こうして、フィン前後縁のピッチの変形による伝熱性能
の低下がないアルミニウム板材とその製造方法を提供す
るものである。

使用するアルミニウム合金の組成においてＦｅ量が０．
１〜１．０％に限定されるのは０．１％未満では薄肉化
に伴なう充分な強度の向上が得られず、１．０％を超え
る場合、鋳造の際Ａｌ−Ｆｅ−ＭｎあるいはＡｌ−Ｆｅ
−Ｍｎ−Ｓｉ化合物が粗大に晶出し、成形時に割れ発生
の起点となりやすくなるためである。

Ｍ　ｎ　Ｑが０．１〜１．０％に限定されるのは０．１
％未満ではＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ化合物の析出が充分得られ
ず、１．０％を超える場合、これも鋳造の際Ａｌ−Ｆｅ
−ＭｎあるいはＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ化合物が粗大に
晶出し、成形時に割れ発生の起点となりやすくなるため
である。

Ｓｉ量が０．０１〜０．３５％に限定されるのは０．０
１９６未満ではＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ化合物の析出が充分得
られず、さらに高純度のアルミニウム地金を用いなくて
はならず製造原価の上昇になるためであり、０．３５％
を超える場合、Ａ　Ｉ　−Ｍｎ　−Ｓｉ化合物の析出以
外、単体Ｓｉの粒界偏析が生じやすくなり、加工硬化し
やすく、延性が低下し、成形性が低下するためである。

Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ化合物の最長辺長さが２μｍ以下に限
定されるのは２μｍを超える場合、成形時に割れ発生の
起点となりやすく、さらに結晶粒の微細化も生じにくく
なるためである。

単位面積あたりのＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ化合物の数の下限が
５　Ｘ　１００個／ｍｎ’に限定されるのは５　Ｘ　１
０４個／ｆｆｌ＋！２未満ではＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ化合物
の析出量としては充分とはいえず、マトリクスのアルミ
ニウムに未析出のＭｎやＳｔが固溶しているため加工熱
処理により粒界に偏析しやすく、加工硬化の増大、およ
び延性の低下を招きやすくなるためである。上限が１×
１０６個／ｍｍ２に限定されるのは本発明のＭｎとＳｉ
Ｑの範囲では、充分析出させたとしてもせいぜい１×１
Ｏ６個／　■２であり、それ以上析出させようと焼鈍温
度や焼鈍時間を大きくすると、微細分散するよりも凝集
化し粗大に析出するためである。

製造方法において鋳塊の加熱を４００〜ｂ×３時間〜２
４時間と限定することで２μｌ以−ドのＡｌ−Ｍｎ−Ｓ
ｔ化合物を単位面積あたり、５Ｘ１０４〜Ｉ　ＸｌｏＳ
個／ｍｌ１１２の数で均一に得ることができる。

５５０℃を超える温度であるとＡｌ−Ｍｎ−Ｓｔ化合物
の析出が困難となり、Ａｌ−Ｍｎ化合物の析出が容品と
なり、Ｓｉがマトリクスのアルミニウムに溶入化してし
まい、加工熱処理により粒界に単体Ｓｉの形で偏析しや
すく延性を低下させるため好ましくない。４００℃未満
であるとＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ化合物の充分な析出を得るに
は２４時間よりさらに長時間の焼鈍が必要となり、工業
的に好ましくない。また焼鈍時間が３時間未満であると
、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ化合物の析出量が不充分で効果がな
く、２４時間を超えると凝集化が進み粗大に析出してし
まうため好ましくない。

［実施例］ 以下、実施例および比較例によって、本発明を具体的に
説明する。

第１表に示すとおりの０．１〜ｌ、０％のＦｅ。

ｏ、ｔ　〜ｔ、ｏ％、のＭ　ｎ　、　０．０１〜０．３
５％のＳｉを含む各種アルミニウム合金の鋳塊それぞれ
を使用して同表に示す鋳塊加熱を行った後、常法により
熱間圧延を行い、厚さ　０．１００ｍｌ１１まで冷間圧
延を行った後、Ｈ２Ｂ処理を２６０℃で１時間の焼鈍条
件で、Ｈ２２処理を３００℃で１時間の焼鈍条件で実施
した。

得られた各アルミニウム合金板について、その機械的性
質、エリクセン値（Ｅｖ）、加工硬化指数（ｎ値）を試
験した。また、フィンの成形をＨ２Ｏ材についてはしご
きタイプの金型で、Ｈ２２材については張出しタイプの
金型で試験した。しごきタイプ、張出しタイプとも内径
９．８７ｍ１１１％カラー高さ　１．３１の鋼管固定穴
を連続して５００個成形した。

フィン成形成功率はカラー先端部に割れを生じていない
穴の数の割合で示した。さらに成形したフィンを約８０
０■の高さまで積層し、フィンコアに組立てて鋼管を拡
管した時のフィンプレートの形状凍結性を調べた。

また、アルミニウム薄板の耐食性を確認するために５％
食塩水（３５℃）を１００時間噴霧し、月Ｓ　Ｚ　２３
７＋に苧拠して耐食性試験を行い、その結果をＪＩＳ　
Ｉ＋　４０００　Ａ１０５０と相対的に比較して評価し
た結果も示した。なおＪＩＳ　１１４０００　Ａ１０５
０の成分はＦ　ｅ　：　０．２［ｉ％、Ｓ　ｉ　：　０
．０８％で他は０．０１％以下の不可避不純物であり、
製造法は鋳塊加熱を５４０’ＣＸ　３時間で行った以外
は同等の条件とした。それらの結果を同表に併せて示す
。

合金Ｎｏ、１〜４の鋳塊は実施例に係るものであり、合
金Ｎｏ、５〜８の鋳塊は比較例に係るものである。

実施例に係る合金Ｎｏ、１〜４の最終Ｈ２Ｏ材と最終Ｈ
２２ｔｒＡの伸びとエリクセン値はすべて比較例に係る
合金Ｎｏ、５〜８のそれより向上している。また、合金
Ｎｏ、１〜４のｎ値は合金Ｎｏ、５〜８のそれより小さ
〈実施例に係る合金は加工硬化しにくい材料、であるこ
とがいえる。フィン成形成功率およびコア組立時の形状
凍結性はともに実施例に係る合金Ｎｏ、１〜４の方が優
れている。

また、本発明によるアルミ板はＡ１０５０と比較して同
等以上の良好な耐食性を有することも確認され、熱交換
器用フィン材としても充分な性能を有することがいえる
。

第１図に、Ａｌ−Ｍｎ−８ｔ化合物の大きさに対する単
位面積（１１’　）あたりの数を画像解析により求めた
結果を示す。さらに第２表にはＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ化合物
の単位面積あたりの総数を示す。いずれも最終Ｈ２Ｏ材
についての測定値である。最終Ｈ２２材についてもほぼ
同等の結果を得た。実施例に係る合金Ｎｏ、１〜４のＡ
１〜Ｍｎ−３ｔ化合物は、全て２μｍ以下の大きさで、
しかも多数析出している。

一方、比較例に係る合金Ｎｏ、５〜８のＡｌ−Ｍｎ−Ｓ
ｉ化合物は少ない。そして、合金Ｎｏ。

５．６．８のＡｌ−Ｍｎ−５ｔ化合物は、全て２μｍ以
下の大きさであるが、合金Ｎｏ、７の場合、長時間（３
０１１ｒ）の加熱のため凝集化し、２μｍより大きいも
のが認められる。

第２表 ［発明の効果］ 以上説明した本発明の効果を要約すると（１）延性が大
きく加工硬化しにくいため薄板のしごき加工性、張出し
加工性、穴拡げ加工性、絞り加工性の向上を得ることが
でき、成形性に優れている。

（２）熱交換器用フィン材に適用した場合、コア組立時
の材料の形状凍結性に優れ、カラー基部の屈曲によるフ
ィン前後縁のピッチの変化がなく、伝熱性能に優れた熱
交換器を組立てることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は第１表および第２表に示した各合金中のＡｌ−Ｍ
ｎ−３ｔ化合物の大きさ（最長辺長さ）に対する単位面
積当りの同化合物の個数を表わす分布図である。 特許出願人　住友軽金属工業株式会社 代理人　弁理士　小　松　秀　岳 代理人　弁理士　旭　　　　　宏

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）重量基準で 鉄：０．１〜１．０％ マンガン：０．１〜１．０％ けい素：０．０１〜０．３５％ を含み、残部はアルミニウムと不可避不純物とからなる
   成分を有し、さらに、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ化合物の最長辺
   長さが２μｍ以下であり、かつ、単位面積当りの当該化
   合物の数が５×１０＾４〜１×１０＾６個／ｍｍ＾２で
   あることを特徴とする成形加工性に優れたアルミニウム
   板材。 （２）熱間圧延に先だって行われる鋳塊加熱において、
   ４００〜５５０℃の温度で３〜２４時間焼鈍することを
   特徴とする、重量基準で、鉄 ０．１〜１．０％、マンガン：０．１〜１．０％、けい
   素：０．０１〜０．３５％を含み、残部はアルミニウム
   と不可避不純物とからなる成分を有し、さらに、Ａｌ−
   Ｍｎ−Ｓｉ化合物の最長辺長さが２μｍ以下であり、か
   つ、単位面積当りの当該化合物の数が５×１０＾４〜１
   ×１０＾６個／ｍｍ＾２である成形加工性に優れたアル
   ミニウム板材の製造方法。