JPH04214834A - 耐食性及びプレス成形性に優れたアルミニウム合金板、並びにその製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、耐食性とプレス成形
性に優れた特長を有する自動車車体等に好適なアルミニ
ウム合金板及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より自動車ボディ−シ−ト等の成形
加工用板材として表面処理冷延鋼板が多用されているが
、近年、自動車の燃費向上のための軽量化の要望が高ま
っており、その要望を満たすべく自動車ボディ−シ−ト
等にアルミニウム合金板が使用され始めてきている。

【０００３】自動車ボディ−シ−ト用アルミニウム合金
としては、焼付硬化性を目的とした熱処理型の６００９
，６０１０，６０１１（いずれもＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）
及び２０３６（Ａｌ−Ｃｕ系）があるが、これらは成形
性が必ずしも十分ではない。また、非熱処理型として０
．２〜０．５％のＭｎ添加を前提とした５１８２（Ａｌ
−Ｍｇ系）、及び製造法の改良によりプレス歪模様現出
を抑制した５１８２−ＳＳＦがあり、これらは熱処理型
よりやや成形性が優れているが、焼付硬化性がない。

【０００４】さらに、特開昭５７−１２０６４８及び特
開昭５３−１０３９１４に開示されているように、Ａｌ
−Ｍｇ系に若干の焼付硬化性を付与させるためにＣｕや
Ｚｎを添加した合金が開発されている。しかし、Ｃｕ添
加材は耐食性に問題があり、また、いずれも従来の表面
処理冷延鋼板よりも成形性が劣るため、さらなる成形性
の改善が達成されない限り、量産を前提とした成形加工
用板材として表面冷延鋼板の代替材となり得ないのが現
状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明はかかる事情
に鑑みてなされたものであって、自動車車体用材料とし
て十分な耐食性及びプレス成形性を有するアルミニウム
合金板及びその製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】本願発明者等は
、上記目的を達成するために種々検討を重ねた結果、化
学成分組成を適切に調整し、製造条件を適製正化するこ
とにより、プレス成形性及び耐食性を十分なものにする
ことが可能であることを見出し、本発明を完成するに至
った。特に、化学成分組成については、Ａｌ−Ｍｇ系合
金において一般的に再結晶抑制元素として添加している
Ｍｎ，Ｃｒを意図的に添加するレベルよりも低い含有量
とする代りに微量のＺｒをして伸びを向上させると共に
、耐食性に悪影響を及ぼすＣｕを意図的に添加するレベ
ルよりも低い含有量として耐食性を向上させた。

【０００７】すなわち、この発明に係る耐食性及びプレ
ス成形性に優れたアルミニウム合金板は、重量％で、Ｍ
ｇを３．０〜１０％、Ｓｉを０．０３〜０．４％、Ｆｅ
を０．０３〜０．４％、Ｔｉを０．００５〜０．１５％
、Ｂを０．０００２〜０．０５％、Ｚｒを０．００１〜
０．０９％の範囲で含有し、さらに０．１６％以下のＣ
ｕ、０．２０％以下のＺｎ、０．１０％未満のＭｎ、０
．０５％未満のＣｒ、０．０５％未満のＶを含有し、残
部がＡｌ及び不可避的不純物からなることを特徴とする
。この場合に、板厚中心部の平均粒径が５０μｍ以上で
あることが好ましい。

【０００８】また、この発明に係る耐食性及びプレス成
形性に優れたアルミニウム合金板の製造方法は、上記組
成のアルミニウム合金鋳塊に対して４８０〜５６０℃の
範囲内の温度で１段又は多段の均質化処理を施した後、
この鋳塊を熱間圧延及び冷間圧延することにより所望の
板厚とし、次いで３２０〜５６０℃の範囲内の温度で熱
処理することを特徴とする。この場合に、熱間圧延と冷
間圧延との間、又は冷間圧延と冷間圧延との間、又はそ
の両方で、３２０〜５６０℃の範囲内の温度における中
間焼鈍処理を１回又は２回以上実施することが好ましい
。この発明に係るアルミニウム合金においては、良好な
耐食性が得られると共に、プレス成形性と密接に関連す
る破断伸びが３５％以上とすることができる。以下、こ
の発明について詳細に説明する。なお、以下の説明にお
いて％表示は重量％を表わす。先ず、この発明に係るア
ルミニウム合金の成分組成の限定理由について説明する
。

【０００９】Ｍｇ：　　Ｍｇは本発明に係る合金におけ
る必須の基本成分であり、唯一の強化元素といっても過
言ではなく、適量合金されることにより合金の強度及び
成形性の向上に大きく寄与する。しかし、Ｍｇが３．０
％未満では十分な強度及び伸びが得られず、逆に１０％
を超えると熱間圧延時に割れが発生するようになり熱間
加工性が劣化する。従って、Ｍｇの含有量を３．０〜１
０％の範囲に規定する。

【００１０】Ｓｉ，Ｆｅ：　　Ｓｉ及びＦｅは不可避的
不純物として通常アルミニウム合金に含有されるもので
ある。そして、これらの含有量が０．４％を超えると成
形性に悪影響を及ぼす粗大な晶出物が生成されやすくな
るので、このような晶出物の生成を抑制する観点から、
これらの上限を０．４％とする。しかしながら、逆にこ
れらの含有量が少なすぎても成形性が劣化するので下限
を０．０３％とする。すなわち、Ｓｉ，Ｆｅいずれもそ
の含有量を０．０３〜０．４％の範囲とする。

【００１１】Ｔｉ，Ｂ：　　Ｔｉ及びＢはＴｉＢ２　等
として存在し、鋳塊の結晶粒を微細化して加工性等を改
善する効果を有するので、複合添加するするが極めて重
要である。しかしながら、これらを過剰に添加すると粗
大な晶出物を生成し、成形性を劣化させるのでＴｉ及び
Ｂの含有量を、夫々０．００５〜０．１５％、及び０．
０００２〜０．０５％の範囲に規定する。

【００１２】Ｚｒ：　　ＺｒはＡｌ３　Ｚｒとして析出
し、鋳塊のみならず熱処理時の結晶粒の粗大化を抑制し
て組織を均一にし、成形性向上にも寄与する。また同様
に結晶粒粗大化抑制効果を有するＭｎ，Ｃｒ，Ｖに比べ
て含有量が少量でも十分に効果を得られ、加えてＡｌ３
　ＺｒそのものがＭｎ，Ｃｒ，Ｖの化合物よりも微細で
ある。 従って、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｖと比較して成形性への悪影響が
極めて少ない。しかしながら、Ｚｒが過剰に含有される
とＭｎ，Ｃｒ，Ｖと同様に成形性を劣化させるので、そ
の含有量を０．００１〜０．０９％の範囲とする。

【００１３】Ｃｕ：　　従来Ｃｕは焼付軟化を抑制する
ためにＡｌ−Ｍｇ合金に添加されていたが、近年のよう
に省エネルギ−等の理由から焼付温度が１７０℃より低
くなってくると、その効果はないに等しい。そればかり
かＣｕは耐食性を大きく劣化させる作用を有し、逆に悪
影響を与えてしまうため、０．１６％を超えて含有する
ことは避けなければならない。従って、Ｃｕの含有量を
０．１６％以下に規定する。

【００１４】Ｚｎ：　　ＺｎもＣｕと同様、焼付軟化を
抑制するため添加されることがあるが、上述のように低
温焼付ではその効果がほとんどなく、逆に成形性への悪
影響が大きいため、０．２０％を超えて添加することは
避けなければならない。従って、Ｚｎの含有量を０．２
０％以下に規定する。

【００１５】Ｍｎ，Ｃｒ，Ｖ：　　これらの元素はＺｒ
と同様に、結晶粒粗大化を抑制する効果を有するが、Ｚ
ｒとは異なり、成形性を大きく劣化させるのでこれらの
含有量を少なくする必要がある。従って、Ｍｎ，Ｃｒ，
Ｖの含有量を夫々０．１０％未満、０．０５％未満、０
．０５％未満に規定する。

【００１６】上記元素の他、通常のアルミニウム合金と
同様、不可避的不純物が含有されるが、その量は本発明
の効果を損なわない程度の範囲で許容される。例えば、
Ｂｅ≦０．００１％、Ｎａ≦０．００１％、Ｋ≦０．０
０１％であればこれらの元素を含んでいても特性上の支
障はない。

【００１７】このような組成のアルミニウム合金をイン
ナ材でなく、アウタ材として用いる場合には、表面に生
じるプレス歪み模様が問題となる。このプレス歪み模様
は結晶粒径が小さい場合に発生しやすくなる。従って、
このようなプレス歪み模様をなくするために平均結晶粒
径を５０μｍ以上に制御することが必要がある。次に、
この発明の合金の製造条件について説明する。

【００１８】上記範囲に成分・組成が規定されたアルミ
ニウム合金を溶解・鋳造し、その鋳塊に対して４８０〜
５６０℃の範囲内の温度で１段又は多段の均質化熱処理
を施す。このような均質化処理を施すことにより、鋳造
時に晶出した共晶化合物の拡散固溶を促進し、局部的ミ
クロ偏析を軽減する。また、この処理により、最終製品
の結晶粒粗大化を抑制し、均一化を図るうえで重要な役
割を果たすＺｒの化合物を微細に析出させることができ
る。しかし、この処理の温度が４８０℃未満の場合には
上述したような効果が不十分であり、一方５６０℃を超
えると共晶融解が生じる。従って、均質化処理の温度を
４８０〜５６０℃とした。なお、この温度範囲内での保
持時間は特に規定されないが、上述した効果が十分に得
られかつ経済性を損ねない好ましい範囲は１〜７２時間
である。

【００１９】次いで、このような均質化処理が施された
鋳塊に対し、常法に従って所定の板厚を得るために熱間
圧延及び冷間圧延を行う。また、歪矯正及び表面粗度調
整のため、５％以下のスキンパス圧延を実施してもよい
。

【００２０】その後、このような圧延板材を３２０〜５
６０℃の範囲内の温度で熱処理する。これにより組織が
均一化され、結晶粒が調整され、さらに加工歪が除去さ
れ、結果としてプレス成形性を向上させることができる
。この際に、加熱温度が４４０℃未満では上述のような
効果を十分に得ることができない。逆に５６０℃を超え
ると結晶粒粗大化や共晶融解が生じるので５６０℃を超
える範囲は避けなければならない。なお、加熱及び冷却
速度については特に規定されない。また、保持時間につ
いては経済性の観点からは１０時間以内であることが好
ましいが、特性上特に限定されるものではない。なお、
アウタ−パネル材として用いる場合には、前述したよう
にプレスによる歪み模様が問題になるが、これを抑制す
るためには加熱温度が４５０℃以上であることが望まし
い。

【００２１】このような工程に加えて、生産性向上の観
点から、上述の熱間圧延と冷間圧延との間、又は冷間圧
延と冷間圧延との間、又はその両方で、１回又は２回以
上の中間焼鈍を施すことが望ましい。この中間焼鈍は、
冷間圧延の際に強圧下する場合のエッジ割れを防止し、
また、Ｍｇ化合物を析出させて再結晶核とし、組織を均
一化し、もって成形性を向上させる。これらの効果によ
り生産性を向上させることができる。この際の温度が３
２０℃未満ではその効果が十分ではなく、また５６０℃
を超えると共晶融解が生じるので、３２０〜５６０℃の
範囲で中間焼鈍を行う。なお、この中間焼鈍は必須のプ
ロセスではなく、省プロセスの観点からはこの中間焼鈍
を省略しても構わない。なお、このような熱処理が施さ
れた板材に対し、必要に応じて歪矯正の目的で４％以下
のストレッチング、レベリング、又はスキンパスを実施
してもよい。

【００２２】このようにして得られたアルミニウム合金
板は、破断伸びが３５％以上となり、また耐食性にも優
れている。従って、このようなアルミニウム合金板は自
動車ボディ−シ−ト用として好適である。

【００２３】

【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。 （実施例１）

【００２４】表１、表２に示すような成分・組成を有す
る合金を溶解−連続鋳造し、５１０℃で１０時間の均質
化処理を実施し、次いで鋳片を４５０℃に加熱して板厚
５ｍｍまで熱間圧延を行い、３５０℃で２時間の中間焼
鈍を施した。その後、冷間圧延により板厚２ｍｍとし、
再度３６０℃で１時間の中間焼鈍を行った後、冷間圧延
により板厚１ｍｍまで仕上げた。なお、熱間圧延の仕上
り温度は２８０℃であった。また、中間焼鈍は昇温・冷
却ともに５０℃／時間の徐加熱及び徐冷で行った。この
厚さ１ｍｍの板材を５１０℃まで１０℃／秒の速度で加
熱し、４０秒保持後、強制空冷により２０℃／秒の速度
で冷却した。

【００２５】このようにして製造した板材を２５℃で３
週間放置後、所定形状に切出し、引張試験（ＪＩＳ５号
，引張方向：圧延方向）及びコニカルカップ試験（ＪＩ
ＳＺ２２４９：試験工具２１型）を実施した。なお、コ
ニカルカップ試験はプレス成形のシミュレ−トとして行
い、張出しと深絞りとの複合成形性をＣＣＶ（ｍｍ）に
より評価した（ＣＣＶが小さいほど成形性に優れている
）。また、耐食性を評価するために、塗装焼付熱サイク
ルシミュレ−トとして１７０℃、２０分間の熱サイクル
を付与した後、塩水噴霧試験（ＪＩＳ　　Ｚ２３７１）
を９６時間行ってその腐食減量を測定した。これらの結
果も第１表に併記した。また、歪模様の有無も併記した
。

【００２６】なお、表１の合金番号１〜１１は本発明の
組成範囲内の実施例であり、表２の合金番号１２〜２２
はその範囲から外れる比較例である。また、比較例のう
ち合金番号２１、２２は夫々自動車ボディ−シ−ト用と
して実績のある５１８２合金及び６１１１に対応するも
のである。

【００２７】表１及び表２から明らかなように、実施例
である合金番号１〜１１は破断伸びが３６％以上と高く
、また腐食減量も０．００４ｍｇ／ｃｍ２　以下と極め
て少なく、比較例に比べて成形性及び耐食性に優れてい
ることが確認された。また比較例である合金番号１２〜
２２のうち、Ｃｕが多い合金番号１６、２２は特に腐食
が激しいことが示されている。さらにＺｒが多い合金番
号１５及びＢ，Ｔｉが多い合金番号１４は破断伸びが極
めて低いことが示されている。また、ＣＣＶについても
実施例では全て良好な値を示したが、比較例ではＣＣＶ
値の劣るものが存在した。特に破断伸びが低い合金番号
１４，１５ではＣＣＶ値が低い値となった。また、合金
番号１８〜２１では平均粒径が１６〜２４μｍと小さく
、歪模様が確認された。これに対し、実施例である合金
番号１〜１１、及び比較例の合金番号１２〜１７では平
均粒径が夫々５４〜６８μｍ及び５３〜７２μｍとなり
、歪模様は発生しなかった。なお、６１１１に対応する
合金番号２２では平均粒径が２０μｍ程度であったが歪
模様は確認されなかった。 （実施例２）

【００２８】次に、表１に示した合金のうち、合金番号
１０の組成を有する鋳塊を使用し、表３に示す製造条件
で合金板材を製造した。なお、第２表に特に記載されて
いない処理については実施例１の条件を採用した（圧延
条件等）。なお、表３中記号Ａ〜Ｄは本発明に係る製造
方法の範囲内の実施例であり、記号Ｅ〜Ｈはその範囲か
ら外れる比較例である。なお、表３中、中間焼鈍１は熱
間圧延と冷間圧延との間で行ったもので、加熱速度を５
０℃／時間、冷却速度を５０℃／時間とした。また、中
間焼鈍２は板厚を４ｍｍから２ｍｍにする際の冷間圧延
と２ｍｍから１ｍｍにする際の冷間圧延との間で行った
もので、加熱速度を５０℃／時間、冷却速度を５０℃／
時間とした。このようにして製造した板材について実施
例１と同様の評価試験を行った。その結果も表３に併記
する。

【００２９】表３から明らかなように、本発明の条件を
満足しない比較例は伸び及び成形性が著しく劣ることが
確認された。なお、製造条件Ｄではプレス時に歪模様が
現出するが、インナ−パネル用として用いれば何等問題
は発生しない。

【００３０】

【発明の効果】この発明によれば、耐食性及びプレス成
形性が従来のアルミニウム合金板よりも格段に優れた自
動車ボディ−シ−ト用として好適なアルミニウム合金板
及びその製造方法が提供される。従って、自動車車体の
軽量化を推進することが可能になるなど、地球環境汚染
防止の観点から価値が高い。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　重量％で、Ｍｇを３．０〜１０％、Ｓ
   ｉを０．０３〜０．４％、Ｆｅを０．０３〜０．４％、
   Ｔｉを０．００５〜０．１５％、Ｂを０．０００２〜０
   ．０５％、Ｚｒを０．００１〜０．０９％の範囲で含有
   し、さらに０．１６％以下のＣｕ、０．２０％以下のＺ
   ｎ、０．１０％未満のＭｎ、０．０５％未満のＣｒ、０
   ．０５％未満のＶを含有し、残部がＡｌ及び不可避的不
   純物からなることを特徴とする耐食性及びプレス成形性
   に優れた高強度アルミニウム合金板。
2. 【請求項２】　　板厚中心部の平均粒径が５０μｍ以上
   であることを特徴とする請求項１に記載の耐食性及びプ
   レス成形性に優れた高強度アルミニウム合金板。
3. 【請求項３】　　重量％で、Ｍｇを３．０〜１０％、Ｓ
   ｉを０．０３〜０．４％、Ｆｅを０．０３〜０．４％、
   Ｔｉを０．００５〜０．１５％、Ｂを０．０００２〜０
   ．０５％、Ｚｒを０．００１〜０．０９％の範囲で含有
   し、さらに０．１６％以下のＣｕ、０．２０％以下のＺ
   ｎ、０．１０％未満のＭｎ、０．０５％未満のＣｒ、０
   ．０５％未満のＶを含有し、残部がＡｌ及び不可避的不
   純物からなるアルミニウム合金鋳塊に対して４８０〜５
   ６０℃の範囲内の温度で１段又は多段の均質化処理を施
   した後、この鋳塊を熱間圧延及び冷間圧延することによ
   り所望の板厚とし、次いで３２０〜５６０℃の範囲内の
   温度で熱処理することを特徴とする耐食性及びプレス成
   形性に優れた高強度アルミニウム合金板の製造方法。
4. 【請求項４】　　熱間圧延と冷間圧延との間、又は冷間
   圧延と冷間圧延との間、又はその両方で、３２０〜５６
   ０℃の範囲内の温度における中間焼鈍処理を１回又は２
   回以上実施することを特徴とする請求項３に記載の耐食
   性及びプレス成形性に優れた高強度アルミニウム合金板
   の製造方法。