JPH07252611A - 成形加工用Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 優れた深絞り性を発揮すると共に、焼付け塗
装硬化性にも優れたＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金板を提供す
る。 【構成】 Ｍｎ：０．５〜１．０重量％未満，Ｍｇ：
０．３〜０．８重量％未満を夫々含有し、残部Ａｌおよ
び不可避不純物からなるＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金を、連
続鋳造後鋳片温度を熱間圧延温度以上に保持して熱間圧
延し、その後冷間圧延によって所定の板厚としたもので
あり、且つ不溶性化合物粒の最大長さが２μｍ以下であ
ると共に、その体積分率を２．０％以下に抑制したもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、成形加工用Ａｌ−Ｍｎ
−Ｍｇ系合金板に関するものであり、特に優れた深絞り
性を発揮すると共に、焼付け塗装硬化性にも優れた成形
加工用Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金板に関するものである。
そして本発明の成形加工用Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金板
は、その優れた特性を生かして、飲・食用の缶材を初め
として様々の成形加工用途に利用することができる。

【０００２】

【従来の技術】例えば食料用缶や飲料用缶等として使用
される成形加工用Ａｌ合金板の製法として従来から一般
的に実施されているのは、半連続鋳造法等によって製造
した鋳塊に面削処理や均質化熱処理を施した後、熱間圧
延、冷間圧延、焼鈍等を順次行なう方法であり、この様
な工程を経て製造される従来の成形加工用Ａｌ合金板は
成形性が良好であると共に、ある程度の強度も備えてお
り、需要者の要求を一応満足していた。

【０００３】ところが近年における需要者の要求は一段
と厳しくなってきており、特に深絞り加工品の薄肉化傾
向が望まれる様になっている。こうした薄肉化傾向に対
応するためには、深絞り性を更に向上させると共に、優
れた焼付け塗装硬化性を達成することが有効であると考
えられる。

【０００４】一方、比較的新しいＡｌ合金板製造技術と
して、連続鋳造後直ちに圧延工程に送って熱間圧延およ
び冷間圧延を行なう手法（以下、連鋳・直送圧延法とい
うことがある）を採用し、面削や均質化熱処理を省略す
る方法が検討されている（例えば、特開昭５５−２７４
９７号、特公昭６２−５４１８２号等）。この方法によ
れば、面削や均質化熱処理の省略によるコストダウンが
図れると共に、鋳造工程で過飽和に固溶した固溶元素は
均質化熱処理時に析出するということも起こらなくなる
ために、固溶強化による高強度化も増進されるという利
点を得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした状況
の下になされたものであって、その目的は、優れた深絞
り性を発揮すると共に、焼付け塗装硬化性にも優れた成
形加工用Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金板を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成した本発
明のＡｌ合金板とは、Ｍｎ：０．５〜１．０重量％未
満，Ｍｇ：０．３〜０．８重量％未満を夫々含有し、残
部Ａｌおよび不可避不純物からなるＡｌ−Ｍｇ系合金
を、連続鋳造後鋳片温度を熱間圧延温度以上に保持して
熱間圧延し、その後冷間圧延によって所定の板厚とした
ものであり、且つ不溶性化合物粒の最大長さが２μｍ以
下であると共に、その体積分率を２．０％以下に抑制し
たものである点に要旨を有するものである。

【０００７】

【作用】本発明者らは、上記した様なＡｌ合金板を実現
すべく、その条件について様々な角度から検討した。そ
の結果、含有成分および成分割合を厳密に調整したＡｌ
−Ｍｎ−Ｍｇ系合金（以下、単にＡｌ合金と呼ぶことが
ある）を用い、前記した連鋳・直送圧延法を適用して製
造したものであり、且つ不溶性化合物粒の最大長さおよ
び体積分率を適切に調整する様にすれば、希望するＡｌ
合金板が得られることを見出し、本発明を完成した。ま
ず本発明で用いるＡｌ合金板の成分範囲限定理由は下記
の通りである。

【０００８】Ｍｎ：０．５〜１．０重量％未満 Ｍｎは、固溶強化による強度の向上、析出硬化による焼
付け塗装硬化性の向上等に有効な元素である。本発明者
らが検討したところによると、連鋳・直送圧延法を適用
することによってＭｎが過飽和に固溶するので、従来の
プロセスを適用する場合のＭｎ添加量（ＪＩＳ規格では
１．０〜１．５重量％）よりも少量の方が良いことを見
い出した。即ち、本発明のＡｌ合金では、Ｍｎの含有量
が０．５重量％未満ではその効果が発揮されず、１．０
重量％以上になるとしごき加工性が劣化する。尚Ｍｎの
より好ましい含有量は０．６〜０．９重量％であり、更
に好ましくは０．７〜０．８重量％の範囲である。

【０００９】Ｍｇ：０．３〜０．８重量％未満 ＭｇはＭｎと同様に、固溶強化による強度の向上、析出
硬化による焼付け塗装硬化性の向上等に有効な元素であ
る。本発明者らが検討したところによると、連鋳・直送
圧延法を適用することによってＭｇが過飽和に固溶する
ので、従来のプロセスを適用する場合のＭｇ添加量（Ｊ
ＩＳ規格では０．８〜１．３重量％）よりも少量の方が
良いことを見い出した。即ち、本発明のＡｌ合金では、
Ｍｇの含有量が０．３重量％未満ではその効果が発揮さ
れず、０．８重量％以上になるとしごき加工性が劣化す
る。尚Ｍｇのより好ましい含有量は０．４〜０．７重量
％であり、更に好ましくは０．５〜０．６重量％の範囲
である。

【００１０】本発明で用いるＡｌ合金は、ＭｎおよびＭ
ｇを基本成分とし、残部Ａｌおよび不可避不純物よりな
るものであるが、必要によってＣｕ，Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃ
ｒ，Ｚｒ，Ｚｎ等の元素を所定量含有させても良い。こ
れらの元素を含有させるときの成分範囲限定理由は下記
の通りである。

【００１１】Ｃｕ：０．３〜１．０重量％ Ｃｕは、Ｍｇと相互作用して焼付け塗装時にＡｌ−Ｃｕ
−Ｍｇ系の微細析出物の生成を助長して硬化を促進する
のに有効な元素である。連鋳・直送圧延法によれば、Ｃ
ｕを過飽和に固溶させることができるので、従来プロセ
スの場合のＣｕ添加量（ＪＩＳ規格では０．２５重量％
程度）よりも多量に添加することができ、焼付け塗装硬
化性を大いに向上させることができる。こうした効果を
発揮させるには、０．３重量％以上含有させる必要があ
るが、１．０重量％を超えて過剰に含有させると、耳率
が悪くなり、耐食性も低下する。尚Ｃｕの好ましい含有
量は０．５〜０．８重量％程度である。

【００１２】Ｆｅ：０．１〜０．８重量％ Ｆｅは、Ｍｎと反応してＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系の析出物を
生じ、肌あれの防止としごき加工性の向上に有効な元素
である。こうした効果を発揮させる為には、０．１重量
％含有させる必要があるが、０．８重量％を超えて過剰
に含有させると、鋳造時に不溶性化合物が巨大化して加
工性が大きく劣化する。尚Ｆｅのより好ましい含有量は
０．３〜０．６重量％程度である。

【００１３】Ｓｉ：０．３〜０．６重量％ Ｓｉは、Ｍｇと相互作用してＭｇ₂ Ｓｉ系の微細析出物
を生じ、硬化を促進するのに有効な元素である。本発明
のＡｌ合金は、連鋳・直送圧延法によって製造されるも
のであり、Ｓｉを過飽和に固溶させることができるの
で、従来プロセスの場合の添加量（ＪＩＳ規格では０．
３重量％程度）よりも多量に添加することができ、焼付
け塗装硬化性を大いに向上させることができる。こうし
た効果を発揮させるためには、０．３重量％以上含有さ
せる必要があるが、０．６重量％を超えて過剰に含有さ
せても、Ｓｉ単体として析出して成形性が却って低下す
る。尚Ｓｉのより好ましい含有量は０．４〜０．５重量
％程度である。

【００１４】Ｃｒ：０．３重量％以下，Ｚｒ：０．３重
量％以下およびＺｎ：０．３重量％以下よりなる群から
選ばれる１種以上の元素（いずれも０重量％を含まな
い） これらの元素は、肌あれを防止するのに有効な元素であ
るが、過剰に添加されると不溶性化合物が巨大化して加
工性が却って低下するので、ＣｒおよびＺｒで０．３重
量％以下、Ｚｎで０．５重量％以下とする必要がある。

【００１５】尚必要によって含有される元素は、その効
果を発揮させるためには、少なくとも上記の下限値以上
の添加が必要であるが、本発明のＡｌ合金板は、上記の
ような元素が上記下限値に満たない程度に含まれること
を排除するものではなく、そのようなＡｌ合金板も本発
明の技術的範囲として含まれるものである。

【００１６】本発明のＡｌ合金板は、前記連鋳・直送圧
延法によって製造されることを基本的に想定したもので
あるが、この様に連続鋳造を実施することによって、不
溶性化合物である晶出物を微細化し、プレス成形性を向
上させるという効果が発揮される。また連続鋳造によれ
ば、Ｍｎ，Ｍｇ、および必要によって添加されるＣｕや
Ｓｉを過飽和に固溶させ、焼付け塗装硬化性を大きく向
上させるという効果も発揮される。但し、上記の様な効
果は、連続鋳造により移動帯板として直ちに熱間圧延す
る様な前記連鋳・直送圧延法を適用した場合だけに限ら
ず、連続鋳造された鋳片を、最終的に熱間圧延温度以上
となる様に（一旦熱間圧延温度未満になる場合も含む）
調整して熱間圧延しても発揮されるものであり、要する
に「連続鋳造後鋳片温度を熱間圧延以上に保持して」熱
間圧延をされればよい。

【００１７】尚本発明のＡｌ合金板を製造する際に適用
する連続鋳造法については、特に限定されるものではな
く、下記（１）〜（４）等に示す様な方法のいずれかを
も採用できる。 （１）固定式の水冷連鋳鋳型から板状に成形されて出て
くる連鋳片を、冷却水で直接水冷固化し、連続的に鋳造
する水冷式連続鋳造法。 （２）回転する一対の水冷ロール間に、溶湯を供給して
ロール間で冷却固化し、連続的に板に鋳造する双ロール
鋳造法。 （３）可動式の２つのベルト状の冷却部材の間に、溶湯
を供給してベルト間で冷却固化し、連続的に板に鋳造す
るベルト式連続鋳造法。 （４）可動式の２つのブロック状の冷却部材の間に、溶
湯を供給してブロック間で冷却固化し、連続的に板に鋳
造するブロック式連続鋳造法。

【００１８】ところで本発明における不溶性化合物と
は、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｃｒ等が過剰に含有される場合に晶出
する化合物であって、処理温度を高くしても合金中に固
溶せずに粒状に晶出する化合物をいうが、本発明におい
ては、この不溶性化合物粒の最大長さが２μｍ以下であ
ると共に、その体積分率を２．０％以下に抑制すること
が必要である。即ち、本発明のＡｌ合金板においては、
不溶性化合物粒の最大長さが２μｍを超えたり、その体
積分率が２．０％を超えると、成形性が大きく劣化し、
本発明の目的が達成されない。尚上記不溶性化合物粒の
最大長さは、成形性の観点から１．５μｍ以下であるこ
とが望ましく、１．０μｍ以下がより好ましい。また不
溶性化合物の体積分率は、１．２％以下が好ましく、
１．０％以下がより好ましい。

【００１９】上記不溶性化合物粒の最大長さとは、例え
ば球状や円盤状の結晶であれば最大直径を与える様な切
断面を形成した時の最大直径であり、また略立方体や略
直方体の結晶であれば最も長い対角線の長さを指し、不
特定な形状の結晶であれば最も離れた表面上の２点間の
長さを言う。尚上記不溶性化合物粒の最大長さを測定す
るにあたっては、電子顕微鏡を用い顕微鏡視野で算出す
ればよい。

【００２０】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、本発明は下記実施例によって限定されるもの
ではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。

【００２１】

【実施例】表１に示す化学成分組成のＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ
系合金を、薄板連続鋳造法によって作成し、２０ｍｍの
移動帯板を得た。但し、表１中のＮｏ．２０のものは、
通常の方法で製造したＪＩＳ合金である。これらの移動
帯板を、鋳造後、直ちに熱間圧延して２ｍｍの板材とし
た。このときの熱間圧延の開始温度は４５０℃、および
終了温度は３５０℃とした。その後、冷間圧延で厚さ
０．８ｍｍとし、５３０℃で３０秒間の熱処理を塩浴炉
を用いて施し、更に冷間圧延で厚さ０．３ｍｍの厚さに
仕上げた。

【００２２】

【表１】

【００２３】仕上げた板材につき、しごき加工性を調査
すると共に、２００℃で３０分の熱処理後の耐力で焼付
け塗装硬化性を調査した。また走査型電子顕微鏡で不溶
性化合物粒を観察し、画像処理でその最大長さと体積分
率を評価した。その結果を、表２に示す。尚しごき加工
性は、しごき率７０％での成功率（％）を示し、この値
が６０％を超えるものがしごき加工性が良好であること
を意味する。

【００２４】

【表２】

【００２５】表２から明らかなように、本発明で規定す
る要件を満足する本発明材は、従来材（ＪＩＳ合金）に
比べて、しごき加工性、焼付け塗装硬化性のいずれも高
く、深絞り加工品の薄肉化に十分対応できるものであ
る。これに対し、連続鋳造によって製造されたものであ
るが、本発明で規定する他の要件を満たさない比較例の
ものは（Ｎｏ．７〜１９）、しごき加工性或は焼付け塗
装硬化性の少なくともいずれかが悪く、深絞り加工品の
薄肉化に対応できないことがわかる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、深
絞り加工性および焼付け塗装硬化性のいずれにもに優れ
た成形加工用Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金板が得られた。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｍｎ：０．５〜１．０重量％未満，Ｍ
   ｇ：０．３〜０．８重量％未満を夫々含有し、残部Ａｌ
   および不可避不純物からなるＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金
   を、連続鋳造後鋳片温度を熱間圧延温度以上に保持して
   熱間圧延し、その後冷間圧延によって所定の板厚とした
   ものであり、且つ不溶性化合物粒の最大長さが２μｍ以
   下であると共に、その体積分率を２．０％以下に抑制し
   たものであることを特徴とする成形加工用Ａｌ−Ｍｎ−
   Ｍｇ系合金板。
2. 【請求項２】 更に、Ｃｕ：０．３〜１．０重量％を含
   有するものである請求項１に記載のＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系
   合金板。
3. 【請求項３】 更に、Ｆｅ：０．１〜０．８重量％を含
   有するものである請求項１または２に記載のＡｌ−Ｍｎ
   −Ｍｇ系合金板。
4. 【請求項４】 更に、Ｓｉ：０．３〜０．６重量％を含
   有するものである請求項１〜３のいずれかに記載のＡｌ
   −Ｍｎ−Ｍｇ系合金板。
5. 【請求項５】 更に、Ｃｒ：０．３重量％以下（０重量
   ％を含まない），Ｚｒ：０．３重量％以下（０重量％を
   含まない）およびＺｎ：０．５重量％以下（０重量％を
   含まない）よりなる群から選ばれる１種以上を含有する
   ものである請求項１〜４のいずれかに記載のＡｌ−Ｍｎ
   −Ｍｇ系合金板。