JPH059678A

JPH059678A - しごき加工性に優れたドローレスフイン用アルミニウム合金薄板の製造方法

Info

Publication number: JPH059678A
Application number: JP18915291A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Takeuchi; 宏明竹内; Shoichi Sakota; 正一迫田; Hiroshi Shibata; 浩柴田
Original assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Current assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Priority date: 1991-07-02
Filing date: 1991-07-02
Publication date: 1993-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】ルームエアコン用フィンとして使用されるし
ごき加工性に優れたドローレスフィン用アルミニウム合
金薄板の製造方法を提供する。【構成】Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎを所定量含有するＡｌ−Ｓ
ｉ−Ｆｅ−Ｍｎ合金鋳塊に均質化処理を施し、直ちに熱
間圧延を行うが、板厚１００mm以下から熱延上り板厚ま
でを７パス以上で、かつ熱延終了温度が２００℃以上と
なるように熱間圧延を行い、その後冷間圧延の前または
後に２００〜３５０℃×２Ｈｒ以上の析出処理を行い、
続いて冷間圧延（８０％以上）を行い、得られた薄板を
２５０〜３００℃で調質焼鈍して、薄板中に０．１μｍ
径以下の金属間化合物を５個／μｍ³以上分布させ、か
つ比抵抗値を３３．５ｎΩｍ以下とする薄板の製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は張り出し加工、しごき加
工、伸びフランジ加工を施してルームエアコン用フィン
として使用されるしごき加工性に優れたドローレスフィ
ン用アルミニウム合金薄板の製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術およびその課題】一般に空調用熱交換器のア
ルミニウム合金フィンは図１（イ）〜（ニ）に示すよう
に、プレート部（１）に熱交チューブを挿着するための
カラー部（２）を形成したものであり、プレート部形状
に応じて、フラットタイプ（イ）、ルーバータイプ
（ロ）、スリットタイプ（ハ）、コルゲートタイプ
（ニ）に区分される。またカラー部の成形方法はドロー
方式とドローレス方式に区分される。ドロー方式は図２
（イ）〜（ヘ）に示すように張り出し（イ）、絞り
（ロ）〜（ニ）、打ち抜き、バーリング（ホ）、リフレ
アー（ヘ）の工程からなり、張り出し加工が中心をなし
ている。従ってフィン材には優れた伸びが要求されてお
り、通常は厚さ０．１３ｍｍ以上の厚いフィンの製造に
用いられている。また、ドローレス方式は図３（イ）〜
（ニ）に示すように打ち抜き、穴拡げ（イ）、バーリン
グ（ロ）、しごき（ハ）、リフレアー（ニ）の工程から
なり、しごき加工が中心をなしている。従ってフィン材
にはしごき加工性に優れる事が要求され、通常０．１３
ｍｍ以下の薄いフィンの製造に用いられている。

【０００３】最近、省エネルギー、省資源の面から熱交
換器の軽量化が望まれ、アルミニウム合金フィンにおい
ても、薄肉軽量化が図られ、フィンの製造にもドローレ
ス方式が多用されるようになった。ドローレス方式フィ
ンの成形時に生じる成形不良としては、しごき工程で発
生するしごき割れ、リフレアー工程で発生する花割れ等
がある。特にしごき割れはしごき率が高くなるほど発生
しやすくなりカラー部の特定高さ以上の製品寸法が得ら
れない等の問題があった。またこれらの割れは何れもカ
ラー部と熱交チューブの密着性を損ない、熱交特性を低
下させるとともに成形フィンの外観を害するものであ
り、製品としての価値を下げる場合があるため、これら
の成形不良の低減が強く望まれている。またコルゲート
タイプでは張り出し加工が行われるため、強度と同時に
高い伸びが要求されるが、従来の通常の製造方法で製造
したアルミニウム合金薄板では十分な強度、伸びが得ら
れないばかりか、成形性の良好なものが得られないとい
う欠点があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
を解決するために検討を重ねた結果、熱間圧延のパスス
ケジュールおよび圧下量を適性に制御し、熱間圧延時の
回復、再結晶を抑制することにより、粗大な旧粒界を含
まない、均一微細な金属組織をもつアルミニウム合金薄
板が得られ、この合金板がドローレスフィン用硬質フィ
ン材として十分な強度と伸び値を有し、しかもしごき性
に優れることを見出したのである。また、上記問題点を
解決するためにさらに検討を重ねた結果、以下に示す知
見も見出したのである。すなわち、熱間圧延後の析出処
理によりフィン材を組織制御すれば成形性は向上するこ
とを見出したのである。従来のドローレスフィン用硬質
アルミニウム材を用いた場合は、ドローレスフィン成形
工程中のしごき工程において、予加工で形成された転位
組織がしごき加工時の加工発熱により回復するため、し
ごき率が大きい場合すなわち加工発熱量が大きい場合に
は回復サブグレインを不均一に生じ、材料の破断抵抗力
がしごき力を下回る結果、そこを起点としてしごき割れ
が発生することを知見した。そこで、この知見に基づ
き、しごき加工時に回復しにくい、すなわち高温強度の
高い材料について鋭意検討を行った結果、熱間圧延後、
析出処理を１回以上行うことにより、成形加工前のアル
ミニウム合金板のアルミマトリックス中に微細な金属間
化合物が均一に分散され、しごき加工時の加工発熱によ
る回復サブグレインの成長を妨げる効果が得られ、しご
き性が向上するという知見を得たのである。また、微細
な金属間化合物を均一に分散させておくことにより、素
板自体の伸び値も向上するという知見を得たのである。
さらに検討を重ねた結果、上記に加えアルミニウムマト
リックス中の固溶量を低減させることにより、しごき成
形時の加工硬化が抑制され、しごき力が低減される結
果、さらにしごき性が向上することを見出したのであ
る。

【０００５】すなわち、本発明は、Ｓｉ０．０１〜０．
１５重量％、Ｆｅ０．１０〜０．４０重量％、Ｍｎ０．
１０〜０．４０重量％、を含み、残部Ａｌと不可避的不
純物とからなる合金鋳塊に均質化処理を施した後、直ち
に熱間圧延を施し、その熱間圧延を板厚１００ｍｍから
熱間圧延上りの板厚となるまでの圧延を７パス以上とな
るような圧下率で、かつ熱間圧延終了温度が２００℃以
上となるように行い、続いて冷間圧延を行う前、あるい
は行った後に、２００〜３５０℃の温度で２時間以上保
持する析出処理を１回以上行い、その後圧下率８０％以
上の冷間圧延を行い、続いて得られた薄板に２５０〜３
００℃の温度で調質焼鈍を施すことにより、得られた薄
板の金属組織中に直径が０．１μｍ以下の微細な金属間
化合物を５個／μｍ³以上分布させ、かつ比抵抗値を３
３．５ｎΩｍ以下とすることを特徴とするしごき加工性
に優れたドローレスフィン用アルミニウム合金薄板の製
造方法である。

【０００６】

【作用】次に、合金組成を本発明の通り限定した理由を
説明する。本発明に係るアルミニウム合金板はＳｉ０．
０１〜０．１５重量％、Ｆｅ０．１０〜０．４０重量
％、Ｍｎ０．１０〜０．４０重量％を含み、残部Ａｌと
不可避的不純物とからなることを特徴とする。Ｓｉ、Ｆ
ｅおよびＭｎ成分には一部アルミニウムに固溶し、薄板
の強度を高める効果に加え、合金板中にＡｌ−Ｆｅ系、
Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系、Ａｌ−（Ｆｅ、Ｍｎ）−Ｓｉ系の
非常に硬い金属間化合物となって均一に分散し、しごき
加工における工具との焼き付きを防止し、しごき性を向
上する効果がある。さらにＭｎ成分には合金薄板の伸び
値を向上する効果がある。ここで、Ｓｉ添加量が０．０
１重量％未満、Ｆｅ添加量が０．１０重量％未満、Ｍｎ
添加量が０．１０重量％未満では所望の強度、伸びが得
られないばかりか金属間化合物の数および大きさが減少
するため焼き付きが多発し、しごき性が劣化するため好
ましくない。一方、Ｓｉ添加量が０．１５重量％より多
く、Ｆｅ添加量が０．４０重量％より多く、かつＭｎ添
加量が０．４０重量％より多くなると、しごき加工時に
加工硬化が促進され易くなるとともに、金属間化合物の
粗大化を生じて、しごき加工時、リフレアー加工時にそ
の金属間化合物が割れ起点となるため成形性が劣化す
る。したがって、Ｓｉ添加量は０．０１〜０．１５重量
％、Ｆｅ添加量は０．１０〜０．４０重量％、Ｍｎ添加
量は０．１０〜０．４０重量％であることが必要であ
る。本発明で金属間化合物の直径を０．１μｍ径以下と
規定したのは、径が０．１μｍを超えるとサブグレイン
粒界の移動を遅延する効果が小さくなり回復サブグレイ
ンが発生しやすくなるためである。さらに直径０．１μ
ｍ径以下の金属間化合物の分布を数密度にして５個／μ
ｍ³以上と規定したのは、５個／μｍ³未満では上記の
効果が得られにくく、したがってしごき性向上効果がな
いためである。なお、上記金属間化合物はマトリックス
中に不均一に分布しても効果が少なく望ましくは均一に
分散させた方が効果が高い。本発明は上記の微細金属間
化合物分布に加え、成形加工前の金属組織の比抵抗値を
３３．５ｎΩｍ以下とすることを特徴とする。これは加
工硬化性を支配する添加元素固溶量を比抵抗値で数値化
したものであり、固溶量の指標となる比抵抗値が３３．
５ｎΩｍを超える場合は、加工硬化し易くなって、しご
き加工時に割れが生じやすくなるためである。したがっ
て、比抵抗値が３３．５ｎΩｍ以下であることが必要で
ある。

【０００７】次に本発明の製造方法について説明する。
本発明は、直径が０．１μｍ以下の微細な金属間化合物
の析出を促進すると共に、元素固溶量の低減を図ること
を目的としており、そのためにまず均質化処理後、熱間
圧延において板厚１００ｍｍから熱間圧延上りの板厚と
なるまでの圧延を７パス以上となるような軽圧下率で、
かつ熱間圧延終了温度を２００℃以上とするように熱間
圧延を行うことである。ここで７パス未満では、最終パ
ス終了後、微細な金属間化合物の析出が促進されず、固
溶量も低減されないために、しごき加工時に割れが生じ
やすくなる等の問題が起こる。また、７パス未満では、
１パス毎の圧下量が大きくなるため、パス毎に回復、再
結晶を繰り返す結果、最終パス終了後の熱間圧延板中に
旧粒界を多数生じる結果となり、これが冷間圧延後も残
留し不均一な金属組織となり、成形性の低下を招くため
である。また熱間圧延終了温度を２００℃以上としたの
は２００℃未満では金属間化合物の析出が難しくなるか
らである。尚熱間圧延上りの板厚は３〜１０ｍｍ程度で
ある。ここで、均質化処理は常法に基づき行えば良い
が、５００〜６２０℃で短時間、望ましくは３時間以内
の保持を行い、熱間圧延前の添加元素固溶量を高くすれ
ば熱間圧延時の回復、再結晶がより抑制されるため上記
の熱間圧延の効果が高い。さらに本発明では、直径０．
１μｍ以下の微細な金属間化合物の析出を促進すると共
に、固溶量の低減を図ることを目的として、熱間圧延
後、冷間圧延を行う前に、あるいは行った後に、２００
〜３５０℃の温度で２時間以上保持する析出処理を１回
以上行うことが必要である。ここで、析出処理温度が２
００℃未満では、その効果が不十分であり、３５０℃よ
り高い場合、金属間化合物が粗大化し、温度によっては
再結晶粒を生じて、これが割れの起点となるために、か
えって成形性が劣化してしまう。したがって、析出処理
温度は２００〜３５０℃であることが必要である。さら
に、熱間圧延後、冷間圧延を行う前に、あるいは行った
後、この析出処理を１回より多く行えば、それだけ直径
０．１μｍ以下の微細な金属間化合物の析出が促進され
ると共に、固溶量もより低減されることから、１回より
多く行うことが望ましい。続いて圧下率８０％以上の冷
間圧延を行うのは、８０％未満ではドローレスフィン用
フィン材として必要な強度が不足するためである。ま
た、得られた薄板に２５０〜３００℃の温度で調質焼鈍
を施すことにより、コルゲートタイプドローレスフィン
材として必要なコルゲート加工性（張出し性）が得られ
る。ここで、調質温度が２５０℃未満では十分な成形性
が得られず、３００℃より高い温度で調質焼鈍した場
合、再結晶粒を生じて、これが割れの起点となるため、
かえって成形性が劣化してしまう。したがって、得られ
た薄板を２５０〜３００℃の温度で調質焼鈍を施す必要
がある。

【０００８】

【実施例】

〔実施例１〕表１に示す組成の合金鋳塊を水冷鋳造により作製し、そ
の鋳塊（厚さ４００ｍｍ）を片面１０mmずつ両面面削
後、表２に示した条件で均質化処理を施した後、直ちに
熱間圧延を行い、厚さ６ｍｍの熱間圧延板を得た。熱延
板に冷間圧延を行う前に、あるいは行った後、表２に示
す条件下で析出処理を行い、続いて冷間圧延を行い厚さ
０．１１５ｍｍの薄板とした後、２５０〜３００℃の範
囲で調質焼鈍を施して引張強さが１４．０〜１５．５ｋ
ｇｆ／ｍｍ²のドローレスフィン用薄板を得た。このよ
うにして得られたフィン材の直径が０．１μｍ以下の微
細な金属間化合物の分布状態、比抵抗値および成形性の
評価結果を表３に示す。ここで、金属間化合物の分布状
態は、透過型電子顕微鏡を用いて金属間化合物の粒子径
およびその粒子の一定体積中の存在数を測定した。な
お、その粒子径は粒子の投影面積と等しい面積の円の直
径とした。電気比抵抗値については、ＪＩＳ規格に基づ
きダブルブリッジを用いて調質焼鈍後の薄板を測定し
た。しごき加工性は、ドローレスフィン実機により、直
径８．２９ｍｍの第２アイアニングダイスと直径８．２
４ｍｍの第２アイアニングポンチを用い、しごき率７８
％の苛酷条件でフィンカラー部を１６０個成形した時の
しごき割れ不良率で評価した。コルゲート加工性は、ド
ローレスフィン実機により、成形高さ１．３ｍｍのコル
ゲート板を用いてコルゲート部を１００個成形した時の
割れの有無により評価した。

【０００９】

【表１】

【００１０】

【表２】

【００１１】

【表３】

【００１２】表１，２，３から明らかなように本発明法
による合金板試料No．１〜７は従来法による合金板試料
No．１３に比べ、しごき性、コルゲート性に優れてい
る。これは、本発明法による合金板は従来法による合金
板試料No．１３に比べ、０．１μｍ以下の微細な金属間
化合物が数多く均一に存在しており、これらの微細金属
間化合物がしごき加工時に回復サブグレインの成長を抑
制する結果、しごき加工時の材料の破断抵抗を高めるた
めであり、それに加え、本発明法による合金板は従来法
による合金板に比べ成形加工前のアルミマトリックス中
の添加金属の固溶量がかなり低減され、しごき加工時の
加工硬化が抑制され、しごき力もかなり低減されている
ためである。図４は熱間圧延板の金属組織の顕微鏡写真
（２０，０００倍）で、（イ）は本発明法によるもの
（試料No．５）であり、（ロ）は比較法によるもの（試
料No．９）であり、（ハ）は従来法によるもの（試料N
o．１３）である。又図５（イ）、（ロ）、（ハ）は、
前記図４（イ）、（ロ）、（ハ）に対応する最終冷延調
質板の金属組織のマクロ写真である。従来法による合金
板（試料No．１３）は熱間圧延時に回復、再結晶が進行
し、熱間圧延板はかなり旧粒界を含む再結晶組織を呈す
る〔図４（ハ）〕のに対し、本発明法による合金板（試
料No．５）は回復、再結晶が抑制され、旧粒界が殆ど見
られない均一な加工組織を呈する〔図４（イ）〕。これ
が図５（イ）〜（ハ）に示すように最終冷延調質板のマ
クロ組織に顕著な差を生じる。すなわち従来法による合
金板図４（ハ）は旧粒界が顕著な組織を示すのに対して
本発明法による合金板図４（イ）は旧粒界が殆ど見られ
ない均一な加工組織であり、このため、より応力集中源
の少ない本発明法による合金板は従来法による合金板に
比べしごき加工時の不均一変形が小さく、しごき加工性
が向上するものと考えられる。これに対し、本発明法に
よる合金板の範囲からはずれる、すなわち熱間圧延時の
パス回数が少ない比較法による合金板試料No．８、No．
１０〜１２は、図４（ロ）、図５（ロ）に示すように従
来法による合金板と同様な再結晶組織を呈しており、し
ごき性も劣っている。さらに、本発明による合金板の範
囲からはずれる比較合金板試料No．８〜１２はしごき
性、コルゲート性のいずれかが劣化することがわかる。
すなわち、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｎ含有のいずれかが上限を超
える比較合金板試料No．９は、所定の製造条件で薄板を
作製しても加工前の固溶量を低減することができず、伸
び値は低下しないものの、しごき加工時に著しい加工硬
化を生じて割れが多発する。一方、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｎ含
有量のいずれかが下限未満の比較合金板試料No．１１、
１２は、微細金属間化合物が少なく、しごき加工時に回
復し易くなるため苛酷なしごき条件下ではしごき破断を
起こしやすい。また、析出処理温度が本発明範囲からは
ずれる比較合金板試料No．８、１０、１１はいずれも微
細な金属間化合物数が少なく、固溶量も多いため、しご
き性、コルゲート性の向上が見られない。

【００１３】〔実施例２〕表３に示す調質焼鈍前の本発明法合金板試料No．５およ
び比較法合金板試料No．９、１１を用いて、表４に示す
温度で調質焼鈍を行ない、引張試験およびドローレスフ
ィン実機による成形性試験を行った。その結果を表４に
併記する。なお、成形試験の条件は実施例１に記載した
条件と同条件である。

【００１４】

【表４】

【００１５】表４から明らかなように、本発明法合金板
試料No．５は２５０〜３００℃の調質焼鈍を施したこと
により、比較法合金板試料No．９、１１に比べてしごき
性が優れると共に、コルゲート性も良好である。また調
質焼鈍温度が本発明の範囲を外れる比較法合金試料No．
５′、５″はしごき性、コルゲート性が劣る。

【００１６】

【発明の効果】このように本発明法によって得られたフ
ィン材用アルミニウム合金薄板は、ドローレス方式フィ
ン成形におけるしごき性、コルゲート性に優れ、不良率
を著しく低減し得るという顕著な効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ）〜（ニ）はそれぞれ熱交換器のアルミニ
ウムフィンの形態を示す断面図であり、（イ）はフラッ
トタイプ、（ロ）はルーバータイプ、（ハ）はスリット
タイプ、（ニ）はコルゲートタイプである。

【図２】（イ）〜（ヘ）はドロー方式によるフィンの成
形方法を、それぞれ断面図で示す説明図。

【図３】（イ）〜（ニ）はドローレス方式によるフィン
の成形方法を、それぞれ断面図で示す説明図。

【図４】（イ）〜（ハ）は熱間圧延板の金属組織の顕微
鏡写真（イ）本発明法による合金板（ロ）比較法に
よる合金板（ハ）従来法による合金板。

【図５】（イ）〜（ハ）は最終圧延調質板の金属組織の
マクロ写真（イ）本発明法による合金板（ロ）比較
法による合金板（ハ）従来法による合金板。

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】Ｓｉ０．０１〜０．１５重量％、Ｆｅ
０．１０〜０．４０重量％、Ｍｎ０．１０〜０．４０重
量％を含み、残部Ａｌと不可避的不純物とからなる合金
鋳塊に均質化処理を施した後、直ちに熱間圧延を施し、
その熱間圧延を板厚１００ｍｍから熱間圧延上りの板厚
となるまでの圧延を７パス以上となるような圧下率で、
かつ熱間圧延終了温度が２００℃以上となるように行
い、続いて冷間圧延を行う前、あるいは行った後に、２
００〜３５０℃の温度で２時間以上保持する析出処理を
１回以上行い、その後圧下率８０％以上の冷間圧延を行
い、続いて得られた薄板に２５０〜３００℃の温度で調
質焼鈍を施すことにより、得られた薄板の金属組織中に
直径が０．１μｍ以下の微細な金属間化合物を５個／μ
ｍ³以上分布させ、かつ比抵抗値を３３．５ｎΩｍ以下
とすることを特徴とするしごき加工性に優れたドローレ
スフィン用アルミニウム合金薄板の製造方法。