JPH042748A - アルミニウム圧延板の製造方法 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、建材や器物用等として陽極酸化処理されあ
るいは深絞り成形される純アルミニウム系圧延板の製造
方法に関する。

従来の技術 例えば、建材として用いられるアルミニウム圧延板には
、外観品質の向上、耐食性の付与等を目的として陽極酸
化処理によりアルマイト皮膜が形成される場合が多い。

また、器物等に用いられるアルミニウム圧延板には一般
に深絞り等の成形加工が施されることも多い。

従って、これら建材用、器物用等のアルミニウム圧延板
には、陽極酸化処理時に外観品質の悪化要因となるマク
ロ模様を生じないことや深絞り成形性の良いこと、深絞
り後の耳率が低くかつ肌荒れやフローラインを生成しな
いことなどの特性が要求される。

発明が解決しようとする課題 ところが、常法に従う熱間圧延、冷間圧延の順次的実施
によりアルミニウム圧延板を製作した場合、陽極酸化処
理後のマクロ模様や深絞り成形後のフローラインを生じ
易く、また深絞り成形後の耳率も高いというような欠点
があった。

この発明は、かかる欠点を解消するためになされたもの
であって、陽極酸化処理後のマクロ模様や深絞り成形後
のフローライン等の発生を防止しえかつ耳率も低いアル
ミニウム圧延板の製作提供を目的とする。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、発明者は圧延板の製造工程
について調査検討を重ねた結果、マクロ模様、フローラ
インの発生や耳率の大小が、熱間圧延上りの結晶粒の形
状と密接な相関にあることを見出した。即ち、第１図に
示すように、熱間圧延上りの被圧延材（１）の組織にお
いて、結晶粒（２）の板幅方向における短軸の長さａと
圧延方向における長軸の長さｂにつき、ａが４００μｍ
以下でかつ長軸の長さｂと短軸の長さａの比（以下「形
状パラメータ」という）ｂ／ａが４以下である場合には
、マクロ模様やフローラインの発生が抑制されかつ耳率
も低く、ａが４００μｍを超えあるいはｂ　／　ａが４
を超える場合にはマクロ模様等も顕著となり耳率も大き
くなることがわかった。

そこで、かかる知見に基き、発明者は短軸の長さａを４
００μｍ以下にかつ形状パラメータｂ　／　ａを４以下
に規定しうる工程を求めるべくさらに研究を重ねて、こ
の発明を完成しえたものである。

即ち、この発明は、Ｆ　ｅ　二０．　１〜０．８νｔ％
、Ｓｉ：０．５νｔ％以下を含有し、残部アルミニウム
及び不可避不純物からなるアルミニウム鋳塊に、６３０
〜ｂ 熱処理を施したの均熱処理を開始し、 この熱間圧延工程において被圧延材の温度が４５０℃以
上のときに板厚方向の剪断歪量の最大値が５０％以上で
ある歪を少なくとも１回被圧延材に付与し、その後引続
いて総圧下率７０％以下の熱間圧延を施したのち、熱間
圧延終了温度を３５０℃以下とすることを特徴とするア
ルミニウム圧延板の製造方法を要旨とする。また、前記
均熱処理に先立ち、６５０〜ｂ 時間以上の均質化処理を行い、その後５０℃／時間以下
の冷却速度で少なくとも５００℃まで冷却を行うものと
しても良い。あるいはさらに前記歪を付与したのち１分
以上保持するものとしても良い。

まず、本発明に用いるアルミニウム鋳塊において、Ｆｅ
は鋳造時にＡ、Ｑ−Ｆｅ系、ＡＱ−Ｆｅ−Ｓｉ系の金属
間化合物を生じ、これは再結晶の核となり再結晶粒を微
細化して、再結晶粒の短軸８５４００μｍ１形状パラメ
ータｂ　／　ａ≦４の条件を満足させる効果がある。ま
た、Ｓｉは再結晶の核となる上記ＡΩ−Ｆｅ−８ｉ系析
出物の促進に寄与するものである。しかしＦｅが０．　
１ｗｔ％未満では上記効果に乏しく、結晶粒が大きくな
って目標となる組織が得られない。一方Ｆｅが０．８ν
ｔ％超えると４５０耳率が高くなり易くなり、またＳｔ
が０．　５ｗｔ％を超えると、熱間圧延上りの結晶粒が
大きくなりマクロ模様を生じ易くなる等の欠点を派生す
る。

なお、不純物として、Ｔｉ：０．１０ｖｔ％以下、Ｂ：
０．０２ｗｔ％以下、Ｍｇ　：　０．　２０ｗｔ％以下
、Ｚｎ：０．１０ｖｔ％以下、Ｃｕ：０゜２０ｗｔ％以
下、Ｍｎ　：　０．２０ｗｔ％以下、Ｃｒ：０．１０ｖ
ｔ％以下等の１種または２種以上の含有が許容される。

次に製造工程について説明すると、上記アルミニウム鋳
塊に、まず６３０〜ｂ 間以上の均熱処理を実施する。この均熱処理は、Ｆｅ、
Ｓｉを析出させ熱間圧延中の再結晶を促進させるために
行うものである。しかし、６３０℃を超える温度ではＦ
ｅ、Ｓｉの固溶量が多くなり、熱間圧延上りで目標とな
る組織が得られず最終焼鈍後の深絞り成形で４５″耳が
強くなる。一方、５００℃未満の温度、３時間未満の処
理時間では、熱間圧延中にＦ　ｅ　ＳＳ　ｉの析出が進
行するために、深絞り成形後に０−９００耳が強くなる
。特に好ましい均熱処理温度は５８０〜ｂ 上記均熱処理工程に先立ち、好ましくは、予め６５０〜
ｂ を行い、その後５０℃／時間以下の冷却速度で少なくと
も５００℃まで冷却を行っておくのが良い。この理由は
、不純物元素の偏析による組織差をなくし、また冷却時
にＦｅを析出させることによって、熱間圧延時の再結晶
を促進させることができるためである。しかし、６００
℃未満、８時間未満の均質化処理や５００℃に達しない
うちに冷却を終了した場合は、上記効果に乏しい。一方
、６５０℃を超える温度での均質化処理は材料中への水
素の進入等によるふくれ、きず等の問題を派生し、また
５０℃／時間を超える冷却速度での冷却は、Ｆｅ、Ｓｉ
の固溶量が多くなり過ぎて熱間圧延時の再結晶が遅延さ
れ、最終焼鈍後の深絞り成形で４５０耳が強くなる等の
問題を派生する。

前記均熱処理を終えたアルミニウム鋳塊は、温度の低下
しないうちに直ちにこれを熱間圧延する。この熱間圧延
は、通常、可逆式の圧延ロールに対して被圧延材を往復
パスさせることにより行う。この往復パスによる熱間圧
延の進行とともに被圧延板の温度は徐々に低下するが、
この発明では、熱間圧延工程において板厚方向の剪断歪
量の最大値が５０％以上である歪を付与する。ここで、
剪断歪について説明すると次のとおりである。即ち、第
２図に示す圧延の模式図において、圧延前の被圧延材（
１）の板厚をｔｌ、圧延後の板厚をｔ２、圧延前の板厚
方向に垂直な方向が圧延後のメタルフローによって傾い
た角度をθとすると、ｒ＝ｔ１／１２とおいて、 圧下歪：ε−ρｏｇ　　（１／（１−ｒ））剪断歪； γ−Ｄｏｇ　　（２ε（１−ｒ）’　ｔａｎθ／ｒ（２
−ｒ）） で表される。この圧下歪εと剪断歪γの板厚方向の分布
を第３図に示す。圧下歪εは一般に圧下率と同質のもの
であり、板厚減少率によって一義的に決まるが、剪断歪
は熱間圧延ロール（３）の径、ロール（３）と被圧延材
（１）の間の摩擦係数などで変化する。而して、この剪
断歪量が再結晶組織に大きな影響を及ぼしており、剪断
歪量の最大値が５０％未満では再結晶粒が大きくなりす
ぎて短軸ａ≦４００μｍの条件を満たすことができなく
なり、ひいてはマクロ模様、フローライン等を生じるよ
うになる。

従って、剪断歪量の最大値は５０％以上でなければなら
ない。特に好ましくは剪断歪量の最大値を７０〜１５０
％の範囲に確保するのが良い。

板厚方向の剪断歪を増加する方法としては、圧延ロール
（３）の径を小さくするとか、ロール表面の視度を粗く
するとか、圧延油を減らす等の方法がある。従って、こ
れらの１あるいは２以上の方法を組合せて剪断歪の最大
値が５０％以上となるように圧延を行えば良い。また、
圧下率が大きいほど剪断歪も大きくなる傾向にある。な
お、第４図に剪断歪が小さい場合の圧延模式図を、第５
図にそのときの歪量の分布を示す。

上記のような最大５０％以上の歪の付与は被圧延材の温
度が４５０℃以上のうちに行わなければならない。被圧
延材の温度が４５０℃未満では材料の変形抵抗が高過ぎ
て剪断歪の最大値が５０％以上となるような変形を与え
ること自体ができなくなるからである。従って、少なく
とも４５０℃以上の温度を確保すべく、均熱処理を終え
た被圧延材は直ちにこれを熱間圧延工程に供する必要が
ある。また、上記歪の付与は熱間圧延工程中に少なくと
も１回行えば良い。

勿論２回以上付与することを妨げるものではない。

上記歪の付与を終えた被圧延材は、好ましくはこれを１
分以上保持するのが良い。この保持は固溶元素を析出さ
せて多数の再結晶を生じ易くし、もって再結晶の微細化
を図り、ひいてば耳率の低減等に効果がある。しかし、
１分未満の保持ではその効果がなく、保持を行う場合は
１分以上行うべきである。

次いで、被圧延材に総圧下率７０％以下の熱間圧延を施
す。歪の付与以後の熱間圧延の総圧下率が７０％以下に
規定されるのは、７０％を超えると熱間圧延上りの結晶
粒の形状パラメータｂ　／　ａが４以上となり、マクロ
模様が発生し易くなるからである。特に好ましくは０〜
５０％とするのが良い。かつこの熱間圧延の最終温度即
ち熱間圧延工程の終了時の温度は３５０℃以下に規定し
なければならない。終了温度が３５０℃を超えると再結
晶粒の成長が起こり、結晶粒の短軸の長さａが大きくな
りすぎて、アルマイト処理後のマクロ模様等が発生して
しまうからである。特に好ましくは３００℃以下の終了
温度とするのが良い。

上記により熱間圧延工程を経た被圧延材は、−船釣には
、次いでこれを冷間圧延したのち、必要に応じて最終焼
鈍してアルミニウム板となし、さらに陽極酸化処理や深
絞り成形等に供する。

実施例 溶解・鋳造した第１表に示す組成の各アルミニウム鋳塊
を面側し、次いで第２表に示す条件で均熱処理を行った
。なお、Ｎｏ９．１２の試料については、均熱処理に先
立ち、６３０℃×１０時間の均質化処理と４０℃／時間
の冷却速度による４８０℃までの冷却の各工程を実施し
た。

均熱処理後、直ちにアルミニウム鋳塊（厚さ２００ｍ＋
）に熱間圧延を実施した。熱間圧延はバス数１０回で行
った。熱間圧延ロールとしては、第２表に示すように、
＃１００、＃８０の研磨材を用いたディスク研磨、円筒
研磨により表面研磨したものを用いた。この熱間圧延工
程において、板厚方向の剪断歪の最大値を調べるととも
に、そのときの１バスにおける圧下歪とそのパスに入る
前の被圧延材の温度（第２表においてロール入側温度と
記す）を測定した。その後ＮＯ８、Ｉ２については１分
間の保持を行ったのち、他については保持を行うことな
くいずれも残りの熱間圧延を行い、最大剪断歪を生じた
パスの次のパスから最終パスまでの総圧下率と熱間圧延
終了時の被圧延材の温度を測定した。

それらの結果を第２表に示す。なお、熱間圧延上りの板
厚はいずれも７．８ｍとした。

上記により得た熱間圧延板につき、組織状態を調べ結晶
粒の短軸ａと形状パラメータｂ　／　ａを調査した。そ
の結果を第２表に示す。

その後、最終板厚１．２ｍまで冷間圧延したのち、圧延
板の一部を切出して硫酸法による陽極酸化処理を行った
。処理条件はＨ２ＳＯ４：１５％、液温：２０℃、電流
密度：１．２Ａ／ｄｍとした。また、残りの圧延板に対
しては３５０℃×２時間の最終焼鈍を実施したのち、ブ
ランク径６２Ｍｎで深絞り成形し、その時のフローライ
ンの発生状況と耳率を測定した。それらの結果を第２表
に併せて示す。

上記第２表の結果かられかるように、本発明実施品はい
ずれも結晶粒径における短軸の長さ８５４００μｍ、形
状パラメータｂ／ａ≦４の条件を満足しており、従って
アルマイト処理後のマクロ模様や深絞り成形後のフロー
ラインも発生しておらずかつ耳率も４％以下と低いこと
を確認しえた。

これに対し、板厚方向の最大剪断歪量が５０％未満のＮ
ｏ２、Ｎｏ４、最大剪断歪を与える圧延前の温度が４５
０℃未満であるＮｏ６、熱間圧延終了温度が３５０℃を
超えるＮｏ７はいずれも陽極酸化処理後のマクロ模様や
深絞り成形後のフローラインが発生しており、また耳率
も高いことがわかる。

発明の効果 この発明は上述の次第で、特定組成のアルミニウム鋳塊
と製造条件の組合せにより、熱間圧延上りの圧延板の結
晶組織を目標値の範囲内に納めることができる。従って
、ひいてはその後の陽極酸化処理を施した場合にもマク
ロ模様を生じることがなく外観品質に優れた建材等とな
しうるとともに、深絞り成形等に供した場合にはフロー
ラインの発生がないうえ低耳なものとなしえ、品質特性
に優れた器物等となしうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱間圧延上りの結晶粒の拡大模式図、第２図は
板厚方向の剪断歪について説明するための圧延の模式図
、第３図はそのときの圧下歪、剪断歪の分布を示すグラ
フ、第４図は剪断歪が小さい場合の圧延模式図、第５図
はそのときの圧下歪、剪断歪の分布を示すグラフである
。 （１）・・・被圧延材、（２）・・・結晶粒、（３）・
・・熱間圧延ロール、（ａ）・・・短軸の長さ、（ｂ）
・・・長軸の長さ。 以上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｆｅ：０．１〜０．８ｗｔ％、Ｓｉ：０．５ｗｔ
   ％以下を含有し、残部アルミニウム及び不可避不純物か
   らなるアルミニウム鋳塊に、６３０〜５００℃×３時間
   以上の均熱処理を施したのち、直ちに熱間圧延を開始し
   、この熱間圧延工程において被圧延材の温度が４５０℃
   以上のときに板厚方向の剪断歪量の最大値が５０％以上
   である歪を少なくとも１回被圧延材に付与し、その後引
   続いて総圧下率７０％以下の熱間圧延を施したのち、熱
   間圧延終了温度を３５０℃以下とすることを特徴とする
   アルミニウム圧延板の製造方法。
2. （２）前記均熱処理に先立ち、６５０〜６００℃×８時
   間以上の均質化処理を行い、その後５０℃／時間以下の
   冷却速度で少なくとも５００℃まで冷却を行う請求項１
   に記載のアルミニウム圧延板の製造方法。
3. （３）前記歪を付与したのち１分以上保持する請求項１
   または２に記載のアルミニウム圧延板の製造方法。