JPH057460B2

JPH057460B2 -

Info

Publication number: JPH057460B2
Application number: JP60210768A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Sasaki; Tomohiro Nishimura; Noboru Tanaka
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1985-09-24
Filing date: 1985-09-24
Publication date: 1993-01-28
Also published as: JPS6289852A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明は焼付硬化性に優れたアルミニウム合金
板の製造法に関し、さらに詳しくは、成形加工性
に優れ、かつ、成形加工後の塗装焼付け時の加熱
による焼付硬化性に優れたアルミニウム合金板の
製造法に関する。［従来技術］従来、自動車用部品等および他の用途に使用さ
れるアルミニウム合金材料に塗装した塗膜に強度
を保持させるために、塗装後加熱（ベーキング）
することが行なわれ、伴せて、この加熱を利用し
てアルミニウム合金材料の強度を向上させること
が行なわれている。このアルミニウム合金材料としては、6009、
6010が使用されており、そして、塗膜の焼付け条
件は200℃の高い温度で60〜90分保持するという
高温長時間処理のため、6009、6010は強度が向上
する効果があつた。しかして、最近になつて、省エネルギーおよび
ベーキング時のコストダウンのために、ベーキン
グ温度を下げ、かつ、加熱時間を短縮する傾向に
ある。例えば、特公昭59−039499号公報および特公昭
50−001910号公報には、Al−Mg−Si−Cu基合金
において、調質処理後室温に放置した後、200℃
の温度で60分保持する高温長時間のベーキングを
行なつて強度を向上させているが、175℃の温度
で30分保持する低温短時間のベーキングでは強度
向上は殆んど期待できず、あつたとしても僅かに
２Kg／mm²程度の上昇で効果はない。また、本発明者も先に出願を完了している“成
形性、焼付硬化性に優れたアルミニウム合金板お
よびその製造法”において、200℃の温度におい
て30分保持するという短かい時間に下げることが
できたが、調質処理後３日以上室温に放置した
後、175℃の温度で30分保持する低温短時間のベ
ーキングにおける強度向上は僅であつて効果が少
ない。そして、板厚を薄くし、製品の軽量化および塗
装焼付けのコストダウンのため、低温短時間の焼
付けで強度が向上し、かつ、成形性にも優れたア
ルミニウム合金板が強く要望されている。［発明が解決しようとする問題点］本発明は、上記に説明したように、従来におけ
るアルミニウム合金板の焼付硬化における種々の
問題点に鑑みなされたものであり、本発明者の鋭
意研究の結果、いままで行なわれていた200℃の
高温度に60〜90分保持するという高温長時間加熱
による強度向上効果を有し、さらに、175℃の温
度で30分間保持するという低温短時間のベーキン
グにより強度が向上するという成形性が優れ、か
つ、焼付硬化性の優れたアルミニウム合金板の製
造法を開発したのである。［問題点を解決するための手段］本発明に係る焼付硬化性に優れたアルミニウム
合金板の製造法の特徴とするところは、 Mg0.4〜1.5wt％、Si0.3〜1.5wt％、 Cu0.2〜0.8wt％を含有し、さらに、 Ti0.005〜0.1wt％、B0.0005〜0.03wt％、 Mn0.4wt％以下、Cr0.4wt％以下、 Fe0.3wt％以下、Zr0.2wt％以下、 V0.1wt％以下のうちから選んだ１種または２種以上を含有し、かつ、不可避不純物0.2wt％以下を含有し、残部が実質的にAlからなるAl−Mg−
Si−Cu基合金鋳塊を、バーニング温度以下の温
度で通常の均質化処理を行ない、熱間圧延および
冷間圧延を行なつて所望の板厚とし、調質処理と
して加熱速度100℃／分以上で480〜580℃に急速
加熱を行ない、この温度域に３秒以上保持した
後、100℃までの冷却速度を300℃／分以上で急冷
する熱処理を行ない、さらに、72時間以内に40〜
120℃の温度で８〜36時間の最終熱処理を行なう
ことにある。なお、必要に応じて熱間圧延と冷間圧延との間
で、荒焼鈍および／または中間焼鈍を行なつても
よい。本発明に係る焼付硬化性に優れたアルミニウム
合金板の製造法について以下詳細に説明する。先ず、本発明に係る焼付硬化性に優れたアルミ
ニウム合金板の製造法において使用するアルミニ
ウム合金の含有成分および成分割合について説明
する。 MgはSiと共同して強化を付与する元素であり、
含有量が0.4wt％未満では強度が低く、また、
1.5wt％を越えて含有されると成形性が悪くなる。
よつて、成形性、強度およびベーキングによる強
度向上のバランスを図るために、Mg含有量は0.4
〜1.5wt％とする。 SiはMgと共同して強化を付与する元素であり、
含有量が0.3wt％未満では強度が低く、また、
1.5wt％を越えて含有されると成形性が悪くなる。
よつて、成形性、強度およびベーキングによる強
度向上のバランスを図るために、Si含有量は0.3
〜1.5wt％とする。 Cuはその含有量に比例して強度およびベーキ
ングによる強度向上を大きくするという効果を付
与する元素であるが、耐蝕性を低下させる元素で
もあり、含有量が0.2wt％未満では耐蝕性は良好
であるが、強度およびベーキングによる強度向上
効果は小さく、また、0.8wt％を越えて含有され
ると強度およびベーキングによる強度向上効果は
大きいが、耐蝕性および成形性を低下させる。よ
つて、Cu含有量は0.2〜0.8wt％とする。 Tiは鋳塊の結晶粒を微細にし、かつ、成形性
を向上させる元素であり、含有量が0.005wt％未
満ではこのような効果は小さく、また、0.1wt％
を越えて含有されると粗大な晶出物を形成し、成
形性を低下させる。よつて、Ti含有量0.005〜
0.1wt％とする。ＢはTiと同様に鋳塊の結晶粒を微細化し、成
形性を向上させる元素であり、含有量が0.0005wt
％未満ではこのような効果が小さく、また、
0.03wt％を越えて含有されると粗大な晶出物を形
成し、成形性を低下させる。よつて、Ｂ含有量は
0.0005〜0.03wt％とする。なお、TiおよびＢはAl−Ti−Ｂの中間合金ま
たはAl−Ti中間合金およびAl−Ｂ中間合金によ
つて含有させることが望ましい。 Mn、Cr、Zr、Ｖは強度を向上させる効果があ
るが、含有量が増加すると粗大晶出物を生成し成
形性を低下させ、Feは強度向上効果は小さく、
粗大な晶出物を生成し成形性を低下させる。よつ
て、強度向上と成形性のバランスからMn含有量
は0.4wt％以下、Cr含有量は0.4wt％以下、Fe含
有量は0.3wt％以下、Zr含有量は0.2wt％以下、Ｖ
含有量は0.1wt％以下とし、このうちから選んだ
１種または２種以上を含有させるのがよい。特に、成形性と焼付硬化性を保持させるために
は、Mn、Cr、Zr、Ｖ、Feは単独で含有量を
0.1wt％以下とするか、または、Mn＋Cr＋Zr＋
Ｖの合計量を0.2wt％以下に制御するのがよい。不可避不純物は、焼付硬化性および成形性を害
さない程度で単独で0.2wt％までの含有は許容さ
れる。なお、本発明に係る焼付硬化性に優れたアルミ
ニウム合金板の製造法においては、晶出物の大き
さが成形性に影響し、晶出物の最長辺長さが13μ
ｍを越えると成形性が低下し、従つて、焼付硬化
性および成形性を併せ備える場合には、最終熱処
理後の晶出物の最長辺長さは13μｍ以下に制御す
る必要がある。次に、本発明に係る焼付硬化性に優れたアルミ
ニウム合金板の製造法における熱処理について説
明する。上記に説明した含有成分および成分割合のアル
ミニウム合金鋳塊の均質化処理は、低温短時間加
熱のベーキングにおいての強度向上に対する効果
が小さいので、バーニング温度以下の温度で行な
うのがよく、特に、成形性、焼付硬化性を有する
組成（Mn、Cr、Zr、ＶおよびFeは単独で0.1wt
％以下またはMn＋Cr＋Zr＋Ｖの合計量を0.2wt
％以下に制御する。）の均質化処理は、目的の温
度までの加熱速度は200℃／時以下とするか、ま
たは、２段以上の多段均質化処理を行なえばよ
い。続いて、熱間圧延および冷間圧延を行なうので
あるが、この条件は焼付硬化性におよぼす効果
は、均質化処理の場合と同じく小さいので特に限
定する必要はない。また、熱間圧延後に荒焼鈍お
よび中間焼鈍を行なつてもよい。調質処理は、急速加熱で高温短時間の加熱、続
いて、急速冷却を行なうことによつて素材強度、
高い成形性およびベーキング後の強度を向上させ
る処理であり、即ち、加熱速度100℃／分以上で
480〜580℃の高温に急速加熱して、この温度に３
秒以上保持するのであり、加熱温度が480℃未満
の温度では素材強度およびベーキング後の強度が
低く、また、590℃を越える温度ではバーニング
を発生して成形性が低下する。なお、480℃未満
の加熱温度では加熱時間が３秒以下の保持ではベ
ーキング後の強度向上が少なく、30分の保持を行
なえばベーキング後の強度が向上する。従つて、
ベーキング後の強度向上を目的とするには長時間
保持するとよく、成形性とベーキングを併せ備え
させるには、３〜30秒程度とするのがよい。次いで、100℃までの冷却速度を300℃／分以上
で急冷するのであるが、100℃までの冷却速度が
300℃／分未満では成形性が低下し、および、ベ
ーキング後の強度向上が少なく、そして、100℃
までの冷却速度を300℃／分以上とすることによ
り成形性およびベーキング後の強度向上が大きく
なる。よつて、調質処理は、加熱速度100℃／分以上
で480〜580℃の温度に急速加熱し、保持時間を３
秒以上とし、100℃までの冷却速度を300℃／分以
上で行なうのである。この調質処理に続いて最終熱処理を行なうこと
によつて、従来の高温長時間のベーキング条件の
200℃の温度に60分の保持による強度向上効果を
有し、さらに、低温短時間のベーキング条件（例
えば、175℃×30分）でも強度向上効果を有する
ことができるのである。即ち、調質処理後、72時間以内に加熱速度およ
び冷却速度に関係なく、40〜120℃の温度に加熱
し、この温度に８〜36時間保持するのであるが、
40℃未満の温度では成形性は良く、従来の高温長
時間の200℃の温度で60分保持するベーキングに
よる強度向上効果はあるものの従来より低い低温
短時間加熱のベーキングによる強度向上効果は小
さく、また、120℃の温度を越えると従来の高温
長時間と従来よりも低い低温短時間での強度向上
効果は持ち合せているが、成形性を低下させる。この保持時間であるが、４時間未満では高温長
時間のベーキングによる強度向上効果はあるもの
の、低温短時間のベーキングでの強度向上効果は
小さく、48時間を越えると成形性の低下および低
温短時間のベーキングによる強度向上効果が小さ
い。従つて、調質処理後の最終熱処理は、調質処理
後72時間以内に40〜120℃の温度で８〜36時間行
なうのである。なお、最終熱処理後、レベラーまたはスキンパ
ス等により歪矯正を行なう時には、加工率は1.5
％以下とすることが成形性の低下防止という点で
望ましいものである。［実施例］本発明に係る焼付硬化性に優れたアルミニウム
合金板の製造法の実施例を説明する。実施例１第１表に示す含有成分および成分割合のアルミ
ニウム合金を通常の方法により、溶解、鋳造後の
鋳塊を面削し、加熱速度40℃／時で加熱温度530
℃の温度に４時間保持する均質化処理後、熱間圧
延、冷間圧延を行なつて1.0mm厚の板とし、この
板を加熱速度200℃／分で550℃の温度に10秒保持
し、800℃／分の冷却速度で100℃まで冷却する調
質処理を行ない、次いで、温度に１日放置し、70
℃の温度に24時間保持する最終熱処理を行ない、
室温に30日放置した後の本発明に係る焼付硬化性
に優れたアルミニウム合金板の製造法により製造
された合金および比較合金の諸特性と従来のベー
キング条件の200℃の温度に60分保持および従来
の低温短時間のベーキング条件の175℃の温度に
30分保持の耐力を第２表に示す。この第２表から明らかなように、本発明に係る
焼付硬化性に優れたアルミニウム合金板の製造法
により製造された合金のNo.１〜No.12は、比較合金
のNo.１〜No.８に比べて強度、成形性に優れ、さら
に、従来の高温長時間（200℃の温度に60分保持）
における焼付硬化性に加えて175℃の温度に30分
保持する低温短時間の焼付硬化性を兼ね備えたバ
ランスのよい材料であることがわかる。 Mg、Si、Cu含有量の少ない比較合金No.１で
は、強度およびベーキングによる強度向上が小さ
く、また、Mg、Si、Cuの含有量が多すぎる比較
合金No.２は伸び、エリクセン値が低く、成形性の
劣化が大きすぎる。なお、Mn含有量0.8wt％、Cr含有量0.4wt％、
Zr含有量0.2wt％、Ｖ含有量0.1wt％、Fe含有量
0.5wt％をwt％すると強度向上の効果はあるが、
伸びおよびエリクセン値の低下が大きく、成形性
の劣化が大きくなることがわかる。また、Ti含有量が0.1wt％、Ｂ含有量が0.05wt
％では、粗大な晶出物が生成し、伸びやエリクセ
ン値が低下しており、成形性の劣化が大きくな
る。本発明に係る焼付硬化性に優れたアルミニウム
合金板の製造法により製造されたNo.２、３、４、
10は、晶出物の最長辺長さが13μｍ以下であり、
高成形性と175℃の温度で30分保持するベーキン
グによる強度向上と併せ有している。

【表】

【表】実施例２実施例１の第１表に示したNo.４の合金を通常の
方法により溶解、鋳造し、鋳塊の面削を行ない、
加熱速度40℃／時で加熱温度500℃とし、この温
度に６時間保持する均質化処理を行なつた後、熱
間圧延および冷間圧延を行なつて、1.0mm厚さの
板とし、この板を加熱速度300℃／分で475℃から
590℃の温度に加熱し、この温度での保持時間を
種々変更して加熱した後、200℃／分、800℃／分
の冷却速度で強制空冷を行なつて100℃の温度ま
で冷却し、或いは、それよりも遥かに冷却速度の
大きい水冷（水中に焼入れ）によつて水温まで冷
却し、室温に１日放置後100℃の温度に８時間の
最終熱処理後、室温に30日放置した後の特性を、
比較として従来の最終熱処理を行なわない場合の
特性と比較して第３表に示す。この第３表から明らかなように、調質処理温度
が475℃では従来の200℃×60分のベーキングによ
る耐力の向上があるが、175℃×30分ではその効
果が小さい。また、590℃ではバーニングにより
成形性（伸び、エリクセン値）が低く、保持時間
が０秒ではベーキングによる強度向上効果は小さ
いが、５秒では効果が認められ、さらに、冷却速
度が200℃／分では200℃×60分の高温長時間のベ
ーキングによる耐力の向上はあるが、175℃×30
分という低温短時間のベーキングでは耐力の向上
は小さいことがわかる。従つて、調質処理は加熱温度が480〜580℃で保
持時間は３秒以上とし、冷却速度を300℃／分以
上とする必要がある。なお、成形性を重視する場合には、保持時間を
３〜120秒、強度を重視する場合には30分という
長時間加熱を行なうのがよい。

【表】

【表】実施例３実施例１の第１表の合金No.５を通常の方法によ
り溶解、鋳造後鋳塊の面削を行ない、加熱速度
150℃／時で加熱温度530とし、この温度に４時間
保持する均質化処理を行ない、熱間圧延および冷
間圧延により板厚1.0mmとし、この板を475℃から
590℃の温度に加熱し、この温度での保持時間を
種々変更して加熱した後、200℃／分、800℃／分
の冷却速度で強制空冷を行なつて100℃の温度ま
で冷却し、或いは、それよりも遥かに冷却速度の
大きい水冷（水中に焼入れ）によつて水温まで冷
却し、室温に１日放置後、70℃の温度で24時間の
最終熱処理を行なつた後、室温に20日放置した後
の特性と、比較として従来の低温加熱を行なわな
い熱処理の特性とを第４表に示す。この第４表より明らかなように、調質処理温度
が475℃では従来の200℃×60分のベーキングによ
る耐力の向上があるが、175℃×30分ではその効
果が小さく、また、590℃の温度ではバーニング
により成形性（伸び、エリクセン値）低く、保持
時間が０秒ではベーキングによる効果が小さい
が、５秒ではベーキング効果が認められ、冷却速
度が200℃／分では200℃×60分の高温長時間のベ
ーキングによる耐力の向上はあるが、175℃×30
分の低温短時間のベーキングでは耐力の向上は小
さく、800℃／分では高温長時間は勿論低温短時
間のベーキングでも充分な耐力の向上があり、そ
の向上率はが大きいことがわかる。従つて、調質処理は加熱温度480〜580℃で、保
持時間は３秒以上で、冷却速度は300℃／分以上
とする必要がある。なお、成形性を重視する場合には保持時間は３
〜120秒、強度を重視する場合には30分と長時間
保持するのがよい。

【表】実施例４実施例１の第１表のNo.４、No.５の合金を通常の
方法により溶解、鋳造した鋳塊を面削し、加熱速
度40℃／時で530℃に加熱し、この温度に６時間
保持する均質化処理後、熱間圧延および冷間圧延
により板厚1.8mmとし、この板を350℃の温度で３
時間の中間焼鈍を行ない、冷間圧延により1.0mm
の板厚とし、次いで、加熱速度200℃／分で520℃
の温度とし、この温度に15秒保持する高温短時間
の調質処理を行ない、600℃／分の冷却速度で室
温まで冷却し、室温に０〜96時間放置し、30〜
150℃の温度で４〜48時間の最終熱処理を行ない、
室温に30日放置後の特性およびベーキング特性を
第５表に示す。この第５表から明らかなように、調質処理後最
終熱処理までの室温放置時間は短かい程ベーキン
グ性は良好で、96時間では200℃×60分の高温長
時間のベーキング性は耐力の向上はあるが、175
℃×30分の低温短時間のベーキングでは耐力の向
上は少なく、最終熱処理温度は30℃では高温長時
間のベーキングで耐力の向上はあるが、低温短時
間のベーキングで耐力の向上が小さく、150℃で
は伸びが低下するが高温長時間および低温短時間
のベーキングによる向上が認められ、加熱時間が
４時間では高温長時間ベーキングで耐力の向上は
あるが、低温短時間のベーキングで耐力の向上は
少なく、48時間になると伸びが低く、低温短時間
ベーキングで耐力の向上がない。また、最終熱処
理を行なわないと高温長時間のベーキングによる
耐力の向上はあるが、低温短時間のベーキングに
よる耐力の向上はない。従つて、調質処理後の最終熱処理は、調質処理
後72時間以内に40〜120℃の温度で８〜36時間の
加熱を行なうのである。

【表】［発明の効果］以上説明したように、本発明に係る焼付硬化性
に優れたアルミニウム合金板の製造法は上記の構
成であるから、製造されたアルミニウム合金板は
成形性に優れ、かつ、高温長時間（200℃×60分）
および低温短時間（175℃×30分）の何れのベー
キングにおいても強度向上性を有する焼付硬化性
に優れた効果を奏するものである。

Claims

【特許請求の範囲】１ Mg0.4〜1.5wt％、Si0.3〜1.5wt％、 Cu0.2〜0.8wt％を含有し、さらに、 Ti0.005〜0.1wt％、B0.0005〜0.03wt％、 Mn0.4wt％以下、Cr0.4wt％以下、 Fe0.3wt％以下、Zr0.2wt％以下、 V0.1wt％以下のうちから選んだ１種または２種以上を含有し、かつ、不可避不純物0.2wt％以下を含有し、残部が実質的にAlからなるAl−Mg−
Si−Cu基合金鋳塊を、バーニング温度以下の温
度で通常の均質化処理を行ない、熱間圧延および
冷間圧延を行なつて所望の板厚とし、調質処理と
して加熱速度100℃／分以上で480〜580℃に急速
加熱を行ない、この温度に３秒以上保持した後、
100℃までの冷却速度を300℃／分以上で急冷する
熱処理を行ない、さらに、72時間以内に40〜120
℃の温度で８〜36時間の最終熱処理を行なうこと
を特徴とする焼付硬化性に優れたアルミニウム合
金板の製造法。