JPH03204104A - 成形用アルミニウム合金板の製造方法 - 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】 本発明は、成形用アルミニウム合金板の製造方法に関す
るもので、詳しくは、ピックアップ、グレインストリー
ク等の表面品質に優れ、絞り加工においてリビングマー
クおよび肌荒れが生じず、さらに耳率が低く、その値の
コイル内でのばらつきが少ない成形用アルミニウム合金
板の製造方法を提供するものである。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕成形
用として使用される工業純度の純アルミニウム系合金板
は、通常プレスやスピニング等の絞り加工を受ける。そ
の特性としてはピックアップやグレインストリークとい
った表面品質や絞り加工時に生じるリビングマークおよ
び肌荒れ、さらに耳率が優れていることが要求される。

ところでこのような成形用アルミニウム合金板の製法と
しては、ＤＣ鋳造した合金鋳塊を均質化処理後、熱間圧
延、冷間圧延、焼鈍の工程で製造されているが、上記の
要求特性を満足するために、それぞれ以下の製造方法が
とられている。

まずはピックアップは、熱間圧延中にロールコーティン
グがはがれて板に埋め込まれたり、板の表面の一部が局
所的にロールに付着しむしり取られたもので、アルマイ
ト処理等を行うと明瞭になる欠陥である。これを防止す
る対策として、圧延油の管理、ブラシロールの駆動が行
われ、さらに熱間圧延温度を高くしない等の熱間圧延条
件の適正化が行われている。

グレインストリークは製品にアルマイト処理等を行った
ときに表面に筋状に生じる欠陥であり、リビングマーク
は製品に絞り加工を行った際に圧延方向に沿って生じる
しま状の凹凸である。この２つはいずれも熱間圧延で生
じる繊維状組織が、焼鈍を行うだけでは集合組織として
残存することが原因とされており、熱間圧延のパスとパ
スの間で再結晶を起こさせ、繊維状組織を消滅させるこ
とが有効とされている。具体的には、熱間圧延の各パス
の圧下量を上げ、圧延温度を上げることで達成されてい
る。

肌荒れは絞り加工時に生じるものであるが、これは製品
の再結晶粒径が大きいと生じるものである。最終冷間圧
延率や最終焼鈍時の昇温速度によって微細な粒径の組織
が得られるようにコントロールされている。

耳率は、均質化処理条件や最終冷間圧延率（熱間圧延終
了板厚）を適正化し、低耳材が得られている。

さて、以上のように条件の適正化が行われているが、現
在次の２つの大きな問題が生じている。まず、上記すべ
てを完全に満足する製造条件が得られていないことであ
る。すなわち、ピックアップレベルを向上させるには、
熱間圧延温度の低温化が望ましいが、これは、グレイン
ストリークやリビングマークを悪化させる傾向にある。

第２の問題は、同一圧延材において、幅方向や長手方向
で特性の差が生じることである。具体的には耳率におい
て顕著に生じ、製品コイルの板幅、長手の中心では０％
程度の耳率のものが、幅、長手の端部では一６％〜＋６
％にばらつくことがしばじ生じる。さらに、板幅の端部
のみでグレインストリークが生じたり、板幅中央部のピ
ックアップレベルが悪化することもある。このようなば
らつきが生じた場合製品の歩留まりが極端に低下し、製
造上好ましくない。

ここで、鋳造時の冷却速度が幅方向の端部の方が大きい
ことや熱間圧延時に幅方向、長手方向で温度差が生じる
ことが原因であると考えられるが、このような発生原因
を防止することは困難である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので
、ピックアップやグレインストリークといった表面品質
に優れ、さらに絞り加工においてリビングマークおよび
肌荒れが生じず、さらに耳率が低くかつコイル内でばら
つきが少ないアルミニウム合金板の製造方法を開発した
ものである。

すなわち、本発明は、Ｓｉ０．５ｗｔ％以下、Ｆｅ０．
８ｗｔ％以下を含有し、又はこれにＣｕ０．５ｗｔ％以
下を含有したアルミニウム合金鋳塊を均質化処理後、熱
間粗圧延、熱間仕上げ圧延、冷間圧延および焼鈍を行い
成形用アルミニウム合金板を製造する方法において、熱
間粗圧延において少なくとも８０ｍ＋ｎ以下の板厚での
圧延の各圧延パスの圧下率が４０％以下でかつ最終パス
終了温度を３７０℃未満とし、熱間仕上げ圧延の終了温
度を３００℃未満とし、最終製品板厚までの冷間圧延率
が４０％以上である板厚で中間焼鈍を行うことを特徴と
するものである。

〔作　用〕

まず、本発明の合金組成を上記の如く限定した理由につ
いて説明する。

Ｓｉは製品強度を向上させ、さらにＬＤＲ等の成形性を
向上させる働きを有する。しかし、その量を０．５ｗ１
％を越えて添加しても成形性の向上は望めないばかりか
、耳率が０−９０°方向に大きくなり、さらにＡｌ−Ｆ
ｅ−３ｉ系の金属間化合物を生じ、アルマイト色調にむ
らが生じやすくなる。

Ｆｅは製品の焼鈍時に生じる再結晶粒を微細化する作用
を有しており、成形性の向上と肌荒れの防止に効果的で
ある。しかし、その量が０８ｗｔ％を越えると耳率が４
５°方向に大きくなる。

本合金の主たる元素はＦｅとＳｉであるが、それ以外に
Ｃｕを０５ｗｔ％以下添加した場合、耳率のばらつきの
減少、強度や成形性の向上に効果がある。

Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｕ以外に、０．５ｗ１％以下のＭｇを強
度向上環の目的で添加したり、０．５ｗ１％以下のＭｎ
、Ｚｎを耳率の安定化や成形性向上のために、０．３ｗ
１％以下のＣｒ５Ｚｒを結晶粒の安定化等のために、鋳
造組織微細化のために０、２ｗ１％以下のＴｉやＢを添
加しても、本発明の製造工程は影響を受けない。

上記以外の添加元素として、または不可避的不純物とし
て、それぞれ０．０５ｗ１％以下でかつ全部て０．ｌ５
ｗ１％以下てあれば、その元素は本発明に影響をおよほ
さないので添加されてもかまわない。

次に製造方法について説明を行う。

本発明に用いる合金鋳塊は通常の半連続鋳造法によれば
よい。鋳造時に幅方向に冷却速度差が生じ、幅方向でＦ
ｅ、Ｓｉの固溶量差が生じ、特性をばらつかせていたが
、本発明法によればこれを原因とするばらつきは生じな
い。

この鋳塊にまず均質化処理を施す。均質化処理は面前後
に熱間圧延前の加熱をかねて行ってもよいし、均質化処
理として熱間圧延の加熱の前に別に行ってもよい。なお
、均質化処理を行いその後面側し再加熱し熱間圧延を行
うと、圧延前の鋳塊表面の酸化皮膜が少なく表面品質の
向上に効果的である。また、均質化処理温度は５２０°
以上が望ましく、これ未満では製品耳率が大きくなる場
合がある。

熱間粗圧延は、少なくとも８０ｍｍ以下の板厚での圧延
の各圧延パスの圧下率を４０％以下でかつ最終パス終了
温度を３７０°Ｃ未満となるように行う。これは、ピッ
クアップレベルの向上および製品特性のコイル内ばらつ
きをなくすため行われる。圧延各パスの圧延率を下げ、
また終了温度を通常の４００℃付近よりも低くする効果
によりピックアップレベルは極めて向上する。

さて、上記の熱間粗圧延条件によって特性のコイル内は
らつきを防止できる理由について、以下に説明する。ま
ず、ピックアップであるが、前述のような理由で全体的
に向上するため、いずれの位置でも優れた特性となる。

グレインストリークおよびリビングマークに関しては、
本発明熱間圧延条件はこれらの特性を非常に悪化させる
条件である。これは、本熱間圧延条件は熱間粗圧延の最
終パス近傍で再結晶を生しない条件であるためである。

しかし、詳しくは後述するが、本発明法は、焼鈍条件に
よってグレインストリークおよびリビングマーク発生を
防止する方法であるので、グレインストリークやリビン
グマークが生じやすい熱間圧延条件であっても特性に影
響はなく、したがって本発明法では熱間圧延条件を原因
とするばらつきの発生は生じない。

肌荒れは最終製品の再結晶粒径が大きい場合に生じる現
象であり、最終冷間圧延率によりほとんど決定されてし
まう特性であり、熱間圧延条件の影響は実質的にはとん
と受けない。したがって熱間圧延条件によってばらつき
は発生しない。

最後に耳率であるが、本発明の熱間粗圧延条件を行うこ
とで耳率の幅、長平方向の耳率のばらつきをなくすこと
かできる。すなわち、従来は耳率は冷間圧延と焼鈍条件
によって低耳率とすることができると考えられており、
熱間粗圧延条件はピックアップ、グレインストリーク、
リビングマークと生産性によって決められてきた。そう
することで確かに幅、長手の中心部の耳率を低くするこ
とはできるが、コイル内の耳率の値に差が生じている。

そこで、発明者らが耳率のばらつきの発生機構について
詳細に検討を行ったところ、ばらつきの発生原因は熱間
粗圧延での最終圧延パスの近傍のパスでの再結晶挙動に
あることが分った。すなわち、熱間圧延におおいては圧
延パス中に動的な回復が生じ、再結晶開始前に板材中に
蓄積されている歪量が少ないことが原因で、熱間粗圧延
での圧延パスとパスとの間で生じる再結晶挙動は再結晶
するときの板の温度や固溶・析出状態の影響を非常にう
けやすいのである。そのため、鋳造によって生じる固溶
元素量の幅方向のばらつきや、熱間圧延中の幅、長手方
向の温度差によって再結晶挙動に差が生じ、これが耳率
のばらつきを生み出すのである。

さらに詳しく説明すると、熱間粗圧延の最終パスの近傍
で再結晶を生じさせることはグレインストリークやピン
グマークレベルの向上のために一般に行われているが、
板幅端部での温度は中心部より低いため、圧延パスとパ
スとの間で生じる再結晶が端部で完全に完了しない場合
が生じ、このような場合、完全に再結晶が完了している
板幅中心部と比較し端部では圧延集合組織が多く残存す
るため、４５°耳が強く生じるのである。また、たとえ
板の温度が全体的に高く熱間粗圧延の最終パスの近傍で
板金面に再結晶を生じたとしても、板材内の温度差や固
溶・析出状態の差があると、板幅端部の再結晶組織が立
方体方位を多く含んだものになり、これは板端部の耳率
を０−９０°耳とする。そして、このような耳率の差が
一旦生じた場合に、後の工程で差をなくすことは容易で
ない。

以上のように熱間粗圧延時に耳率のばらつきが生じ、そ
のばらつきが最終製品まで残存することに加え、熱間粗
圧延の最終圧延パス近傍で再結晶した場合に、最終焼鈍
時に生じる再結晶集合組織が焼鈍前の固溶量、析出状態
の影響をうけやすいこともコイル内の耳率のばらつきを
大きくしている原因となっている。

これは、熱間粗圧延の最終パス近傍の板厚で再結晶を生
じた場合、そこで再結晶集合組織が形成され、そこでの
板厚から焼鈍時の板厚までの加工量が少ないため、焼鈍
は圧延集合組織が十分に発達していない状態で行われる
ため、固溶・析出状態にわずかな違いがあれば形成され
る再結晶集合組織は大きく変化するのである。

さて、本発明の熱間粗圧延条件は上記検討にもとずいて
決定されたもので、少なくとも８０ｍｍの板厚で再結晶
を生じないように圧延することにより、耳率の幅方向の
差をなくす方法である。

すなわち、熱間粗圧延中に再結晶を生じなければ、熱間
圧延中に耳率の差が生じることはなく、さらに再結晶を
生じさせないことにより圧延集合組織を強く集積させる
ことで、固溶・析出状態が原因となって焼鈍時に生じる
耳率のばらつきをなくすことができるのである。

熱間粗圧延の開始温度は５２０℃以下が望ましい。これ
はピックアップレベルの向上のためである。そして、さ
らに４５０℃以下の温度が最も推奨される。熱間圧延開
始温度を４５０℃以下とすると熱間粗圧延の初期のパス
での再結晶を防止できるため、８０ｍｍよりも厚い板厚
から圧延集合組織が形成されることになり、焼鈍前の圧
延集合組織が強く集積されることになり耳率のばらつき
がより減じるためである。

本発明では少なくとも８０ｍｍ以下の板厚での圧延の各
圧延パスの圧下率を４０％以下で行うが、ここで各圧延
パスの圧下率とは１つの圧延パス前後の板厚をそれぞれ
ｔ、、、ｔｎ＋１とすると、（（ｔｎ−ｔｎ＋１）／１
ｎ）Ｘ１００　　（％）で表したものである。８０ｍま
での圧延条件は本発明では特に規定しないが、各パスの
圧延率を８０調を越えた板厚の圧延においても４０％以
下とした場合、８０閣よりも厚い板厚から圧延集合組織
が形成されることになり、焼鈍前の圧延集合組織が強く
集積されことになり、耳率のばらつきを減じるためによ
り効果的である。

８０ｍｍ以下の板厚での温度は４３０℃以下が推奨され
る。これは、ピックアップレベル向上と耳率の安定化の
ためであり、後者については各圧延パスのパス間で再結
晶が進行しないようにするためである。４３０℃を越え
た温度で圧延を行う場合には、各圧延パスの圧下量を３
０％以下とし、パスとパスとの間の時間を５分以内に行
えば問題ない。

８０＋ｎｍ以下の板厚での各パスの圧下率は常に４０％
以下でなければならない。４０％を越えた場合、圧延パ
スとパスとの間で再結晶を生じ耳率の幅方向のばらつき
を生み出す。

熱間粗圧延の終了温度は３７０℃未満と定める。

３７０°Ｃ以上ては熱間粗圧延終了後、熱間仕上げ圧延
を行うまでの間に板に再結晶が生じ、耳率のばらつきを
生じる。ここで熱間粗圧延終了温度を３７０℃未満とす
るには、熱間粗圧延開始温度を下げたり、粗圧延のパス
スケジュールを調整したり、圧延中のクーラントの量を
調整したり、水（クーラント水）や空気のスプレーによ
る強制的な冷却等を行えは、特に問題なく達成できる。

なお、ここて、熱間粗圧延て再結晶が生じていない状態
とは、再結晶率が４０％以下の状態をいうものである。

これは、熱間粗圧延の再結晶について問題としているの
は、圧延集合組織の集積が再結晶によって減じる効果に
ついてであり、再結晶率か４０％以下であるき、再結晶
粒の大部分は圧延集合組織と同じ方位を有する再結晶粒
であり、圧延集合組織の集積の減少はほとんど生じない
ためである。

熱間粗圧延の終了板厚は特に定めない。熱間仕上げ圧延
の終了板厚と圧延機の能力によって決めればよい。

熱間仕上げ圧延は終了温度が３００℃未満になるように
行う。３００°Ｃ以上で圧延が終了した場合、コイルの
冷却中に冷却されにくい中心部で再結晶を生じ、耳率の
コイル内ばらつきを引き起こすためである。

熱間仕上げ圧延の終了板厚は、本発明の冷間圧延条件を
実施できる板厚であればよく、特に定めないが、通常３
ｍｍ〜１５ｍｍ程度である。

熱間圧延を終了したコイルは冷間圧延・焼鈍を行うが、
本発明では、最終製品板厚までの冷間圧延率が４０％以
上である板厚で中間焼鈍を行うこととする。最終製品板
厚まて冷間圧延を行う途中で中間焼鈍を行い、さらに最
終製品板厚で最終焼鈍を行う理由は次の２つである。

まず、グレインストリーク、リビングマークの発生を防
止するためである。前述のように、本発明の熱間圧延条
件は圧延途中に再結晶を生じないため、通常のように冷
間圧延途中で焼鈍を行わず最終製品板厚まて冷間圧延を
行うとグレインストリーク、リビングマークが発生する
。

焼鈍を１回行うだけでは熱間圧延の影響はなくならない
が、２回焼鈍を行い、再結晶を２回させれば熱間圧延の
影響は見られなくなり、グレインストリーク、リビング
マークの発生を防止できる。

第２の理由は耳率を低くするためである。本発明の熱間
圧延条件で圧延を行った板材は、焼鈍を行う前は圧延集
合組織が非常に強く発達している。そのため、焼鈍を行
ったときに、コイルの幅、長手に多少の組織差があって
もほとんとその影響を受けないため、耳率はコイル内て
ほぼ同じ値となるのである。しかし、圧延集合組織が強
く発達した状態で焼鈍を行うので、１回の焼鈍で耳率を
低くできず、４５°方向で強い耳が発生してしまう。こ
の状態でさらに冷間圧延を行い、最終焼鈍を行うことで
耳率を低くするのである。１回目の焼鈍により、コイル
内の耳率は一定でかつ組織の差がなくなるので、２回目
の焼鈍によって耳率のコイル内ばらつきが生じることは
ない。

本発明は上記の理由で焼鈍を２回行うが、最終焼鈍前の
最終冷間圧延率を４０％以上とする。

冷間圧延率が４０％未満の場合、焼鈍時の再結晶駆動力
が小さく、耳率が０−９０°方向に高い値を示し、さら
に再結晶粒径が大きくなり肌荒れが発生する。ここでの
最終冷間圧延率は大きいほど肌荒れ性が向上するので、
６０％以上が推奨される。

焼鈍条件であるが、完全に再結晶を生じる条件であれば
特に規定しない。通常、バッチ式の焼鈍であれば３００
°Ｃ〜４５０℃で０．５〜６時間程度であればよいし、
連続式の焼鈍であれば、４３０℃〜５８０℃で０．５〜
６０秒程度であればよい。

〔実施例〕

以下に実施例にもとづき本発明の詳細な説明する。

第１表の組成のアルミニウム合金を通常のＤＣ鋳造によ
り、厚さ５（１１１ｍｍ、幅！（１（１（１ｍｍの鋳塊
を各１〜４本鋳造した。

これを、第２表の均質化処理、面画、熱間粗圧延、熱間
仕上げ圧延の工程で熱間圧延コイルを作製した。ここで
１５０ｍｍまでの熱間粗圧延の各圧延パスの圧延量は３
０〜９０ｍｍであり、すべて同じとした。

得られた熱間圧延コイルを分割し、第３表の条件にて冷
間圧延、焼鈍を行い、０材コイルを作製した。

得られたコイルの長手方向の前、中、後部での、幅方向
の端部と中心部の６個所について、ピックアップ、グレ
インストリーク、リビングマーク、肌荒れおよび耳率の
特性について調べた。結果を第４表に示す。

ここでピックアップは板表面を目視でグレインストリー
クは板を王水でエツチング後目視で、リビングマーク、
肌荒れおよび耳率についてはブランク径６１１ｎ１１１
１ポンチ径３３ｍｍでカップを絞り、リビングマーク、
肌荒れについては目視で、耳率については０−９（１’
耳を十耳とし、４５°耳を耳として評価した。

第４表（その１） 第４表（その２） ピックアップレベル　◎、良好、○、可、△　悪い、Ｘ
　非常に悪いグレインストリーク　◎、良好、○、可、
△　悪い、Ｘ　非常に悪い耳率は０−９０°方向を牛耳
とし、４５°方向を耳で表示した。

第４表より本発明法を行ったものは、ピッニアツブ、グ
レインストリーク品質に優れ、絞そ加工においてリビン
グマークおよび肌荒れがＩじず、さらに耳率が低く、こ
れら特性のばら−きが少ないことが明らかである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明の製造方法によってピークアップ、
グレインストリーク等の表面品質番。

優れ、絞り加工においてリビングマークおよこ肌荒れが
生じず、さらに耳率が低く、それら牛、性のコイル内で
のばらつきが少ない成形用アノ」ミニラム合金板材の製
造が可能となる等工業」顕著な効果を奏するものである
。

第４表（その３）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｓｉ０．５ｗｔ％、以下、Ｆｅ０．８ｗｔ％以下を含
   有し、又はこれにＣｕ０．５ｗｔ％以下を含有したアル
   ミニウム合金鋳塊を均質化処理後、熱間粗圧延、熱間仕
   上げ圧延、冷間圧延および焼鈍を行い成形用アルミニウ
   ム合金板を製造する方法において、熱間粗圧延において
   少なくとも８０ｍｍ以下の板厚での圧延の各圧延パスの
   圧下率が４０％以下でかつ最終パス終了温度を３７０℃
   未満とし、熱間仕上げ圧延の終了温度を３００℃未満と
   し、最終製品板厚までの冷間圧延率が４０％以上である
   板厚で中間焼鈍を行うことを特徴とする成形用アルミニ
   ウム合金板の製造方法。