JPS59100252A - 成形性、焼付硬化性に優れたAl合金及びその製造法 - Google Patents

成形性、焼付硬化性に優れたAl合金及びその製造法

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JPS59100252A
JPS59100252A JP21098582A JP21098582A JPS59100252A JP S59100252 A JPS59100252 A JP S59100252A JP 21098582 A JP21098582 A JP 21098582A JP 21098582 A JP21098582 A JP 21098582A JP S59100252 A JPS59100252 A JP S59100252A
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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】 本発明は成形性、焼付硬化性に優れたAl合金及びその
製造法に関する。
従来、自動車部品等及びその他の用途に使用するAl合
金材料に、塗装した塗膜に強度を保持させよのに、塗装
後加熱(ベーキング)することがあり、併せて、この加
熱を利用してAl合金材料の強度を向上させることが行
われている。そのため、Al合金材として2002合金
及び2036合金が使用されるが、これらの合金の塗膜
の焼付条件は200℃の温度に90分保持するという高
温長時間を必要としていた。
しかして、最近では省エネルギー及びベーキングのコス
トダウンを図るために、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り、そして、成形性が良好
で、200℃以下の低温で、かつ、90分以下の短時間
で強度が向上するAl合金が要望されてきている。例え
ば、上気した2002合金や2036合金では75℃の
温度で30分の加熱のような低温短時間のベーキングで
は強度の向上は期待できない。
本発明は上記に説明したような従来技術の種々の問題点
に鑑み、本発明者の研究の結果なされたものであり、成
形性が良好で、かつ、175℃の温度で30分間の低温
短時間のベーキングで強度が向上するAl合金、即ち、
成形性、焼付硬化性に優れたAl合金、及びその製造法
を提供するものである。
本発明に係わる成形性、焼付硬化性に優れたAl合金、
及びその製造法は、(1)Cu1.5〜2.5wt%、
Mg0.5〜1.0wt%、Si0.3〜1.0wt%
、Ti0.005〜0.05wt%、B0.0005〜
0.03wt%を含み、Mu、Cr、V、Zrを単独で
0.04wt%以下、合計で0.09wt%以下、及び
、Feを0.25wt%以下に規制し、Si/Mgの重
量比が1.1以下である残部実質的にAlからなるAl
−Cu−Mg−Si系合金であって、晶質物の最低長辺
長さが13μm以下である成形性、焼付硬化性に優れた
Al合金を第1の発明とし、(2)Cu1.5〜2.5
wt%、Mg0.5〜1.0wt%、Si0.3〜1.
0wt%、Ti0.005〜0.5wt%、B0.00
05〜0.03wt%を含み、Mu、Cr、V、Zrを
単独で0.04wt%以下、合計で0.09wt%以下
、及び、Feを0.25wt%以下に規制し、Si/M
gの重量比が1.1以下である残部実質的にAlからな
るAl−Cu−Mg−Si系合金鋳塊を、加熱速度20
0℃/時以下で450〜530℃に加熱して均質化し、
熱間圧延後圧延率40%以上で冷間圧延し、最終熱処理
として、実体で加熱速度100℃/分以上で500〜5
50℃に急速加熱し、この温度域に5〜90秒保持した
後、150℃までの冷却速度を300℃/分以上として
急冷する熱処理を行い、晶出物の最長辺長さを13μm
以下とすることを特徴とする成形性、焼付硬化性に優れ
たAl合金板の製造法を第2の発明とし、(3)Cu1
.5〜2.5wt%、Mg0.5〜1.0wt%、Si
0.3〜1.0wt%、Ti0.005〜0.05wt
%、B0.0005〜0.03wt%を含み、Mu、C
r、V、Zrを単独で0.04wt%以下、合計で0.
09wt%以下、及び、Fe0.25wt%以下に規制
し、Si/Msの重量比が1.1以下である残部実質的
にAlからなるAl−Cu−Mg−Si系合金鋳塊を、
300〜400℃に1時間以上加熱保持し次いで450
〜530℃に加熱して均質化し、熱間圧延後圧延率40
%以上で冷間圧延し、最終熱処理として、実体で加熱速
度100℃/分以上で500〜555℃に急速加熱し、
この温度域に5〜90秒保持した後、150℃までの冷
却速度を300℃/分以上として急冷する熱処理を行い
、晶出物の最長辺長さを13μm以下とすることを特徴
とする成形性、焼付硬化性に優れたAl合金板の製造法
を第3の発明とする3つの発明よりなるものである。
本発明に係わる成形性、焼付硬化性に優れたAl合金及
びその製造法(以下単に本発明合金及び本発明の方法と
いうことがある。)について詳細に説明する。
先ず、本発明合金の含有成分及び成分割合について説明
する。
Cuはその含有量に比例して強度を高くするが、伸びを
低下させる元素であり、含有量が1.5wt%未満では
強度が低くなり、また、2.5wt%を越えて含有され
ると成形性が低下するものであり、ベーキング後の強度
はCu含有量が増えるに従ってその上昇率は少なくなる
。よって、素材の強度及び成形性とベーキング後の強度
上昇を図るには、Cu含有量は1.5〜2.5wt%と
する。
Mgは素材の強度及びベーキング後の強度は上昇させる
が一方では素材の成形性を低下させ、含有量が0.5w
t%未満では素材及びベーキング後の強度が低く、また
、1.5wt%を越えて含有されるとベーキング後の強
度は高くなるが素材の成形性が低くなる。よって、素材
の強度及び成形性とベーキン後の強度上昇を図るには、
Mg含有量は0.5〜1.0wt%とする。
Siは素材の強度及びベーキング後の強度を上昇させる
が、素材の成形性を低下させ、含有量が0.3wt%未
満では素材の成形性は高くなるが、強度及びベーキング
後の強度が低くなり、また、1.0wt%を越えて含有
されると強度及びベーキング後の強度は高くなるが、成
形性が低下する。よって、強度及び成形性とベーキング
後の強度上昇を図るには、Si含有量は0.3〜1.0
wt%とする。
Tiは成形性を向上させる元素であり、含有量が0.0
05wt%を越えて含有させるとその増加と共に成形性
を向上させるが、含有量が0.05wt%を越えると粗
大な晶出物を生成し成形性を低下させる。よって、Ti
含有量は0.005〜0.05wt%とする。
BはTiと同様に成形性向上のための元素であり、含有
量が0.0005wt%を越えることにより成形性が向
上するが、0.03wt%を越えて含有されると粗大な
晶出物を生成して成形性を低下させる。
よって、B含有量は0.0005〜0.03wt%とす
る。
なお、Ti及びBはAl−Ti−B中間合金により含有
させることが望ましい。
Mn、Cr、V、Zrは、単独で0.04wt%、また
、合計で0.09wt%を越えて含有されると強度は向
上するが、成形性を低下させるので、Mn、Cr、V、
Zr含有量は単独で0.04wt%以下、合計で0.0
9wt%以下に規制しなければならない。
Feは0.25wt%を越えて含有されると成形性を低
下させるので、Fe含有量は0.25wt%以下に規制
しなければならない。
なお、Znは0.5wt%以下に抑えるのが望ましい。
Si/Mgの重量比を1.1以下とするのは、素材及び
ベーキング後の強度向上と素材の成形性を良くするため
であり、そして、Si/Mgの重量比が1.1を越える
と素材及びベーキング後の強度は向上するが素材の成形
性を低下させる。よって、Si/Mgの重量比は1.1
以下とする。
以上説明した含有成分及び成分割合については後述する
実施例においても説明してある。
次に本発明の方法について説明する。
均質化処理は、均質化処理温度までの加熱速度が早過ぎ
ると、素材の成形性の低下が大きくなり、ベーキングに
よる強度向上が小さくなるので、加熱速度は200℃/
時以下としなければならず、そして、均質化処理温度は
450℃未満では素材の成形性の低下とベーキング後の
強度低下を来し、また、530℃を越える温度ではバー
ニングが生じるようになる。よって、均質化処理温度は
450〜530℃とする。
また、加熱速度が200℃/時以下で行えない時には加
熱速度に関係なく、300−400℃に1時間加熱保持
した後に、450−530℃で均質化処理を行なうと、
加熱速度が200℃/時以下のときと同等の成形性を得
ることができる。なお、450〜530℃での均質化処
理時間は1〜10時間程度が望ましい。
熱間圧延後に冷間圧延を行なうが、冷間圧延率が高くな
る程最終熱処理後の素材の成形性が向上するけれども、
圧延率が40%未満では素材の成形性が低下するので、
冷間圧延率は40%以上とする。
さらに、最終熱処理としては急速加熱、高温短時間の加
熱を行ない、続いて、急速冷却を行なうことによって、
素材の強度及び高い成形性とベーキング後の強度を向上
させることができる。即ち、実体を加熱速度100℃/
分以上で500〜555℃に急速加熱してこの温度に5
〜90秒保持するのであるが、加熱速度が100℃/分
未満で、加熱温度が500℃未満では素材の強度及びベ
ーキング後の強度が低く、また、560℃を越えるとバ
ーニングを発生して成形性が低下してしまい、そして、
例えば、■■■x530℃で加熱時間が120秒の場合
では結晶量の粗大化により成形性が低下し、加熱温度4
75℃で加熱時間が60秒の場合はベーキング後の強度
が低くなる。続く150℃までの冷却速度については、
冷却速度が300℃/分未満では素材の成形性の低下及
びベーキング後の強度上昇率が小さく、300℃/分以
上になると、素材の強度及び成形性とベーキング後の強
度が向上する。また、加熱を従来のバッチ式の空気炉で
行なうと、加熱速度が遅く、保時時間も長いので、結晶
粒が粗大化して素材の成形性が悪くなる。よって、最終
熱処理は実体、即ち、被処理材自体で加熱速度100℃
/分以上で500〜555℃に急速加熱し、保時時間を
5〜90秒とし、150℃までの冷却速度を300℃/
分以上で行なうのである。
以上の工程を終了したときの素材の晶出物の大きさは、
最長辺の長さが13μmを越えると成形性が低下するの
で、最終的なAl合金板の晶出物は13μm以下とする
必要がある。
なお、最終熱処理後必要に応じて、レベラー、または、
スキンパス等で歪矯正を行なう際には加工率は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
本発明に係わる成形性、焼付硬化性に優れたAl合金及
びその製造法の実施例を説明する。
実施例1 第1表に、加熱速度40℃/時で加熱温度520℃に4
時間保持する均質化処理、熱間圧延後75%の冷間圧延
を行なった1mm厚の板を実体で加熱速度200℃/分
で530℃に30秒保持し、800℃/分の冷却速度で
150℃まで冷却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合金及び比較合金の諸性質を示す
この第1表及び第1表の続きから明らかであるが、本発
明合金No.1・3は比較合金に比べ、素材の強度及び
成形性とベーキング後の強度に優れているが、特に、比
較合金No.14、15(2002、2036)に比べ
ると本発明合金は素材の成形性に優れ、ベーキングによ
る強度の向上も優れている。
一方、Cu含有量が1.5wt%未満の比較合金No.
1では強度が低く、また、Cu含有量が2.5wt%を
越える比較合金No.2では成形性が劣化する。同様に
、Mg,Si含有量の低い比較合金No.3では強度が
低く、また、Mg、Si含有量が高過ぎる比較合金No
.4合金では成形性が劣化する。
Ti0.005wt%未満の含有量、また、0.05w
t%を越えて含有されている比較合金No.6、7葉素
材の成形性が低く、Bが0.0005wt%未満の含有
量、また、0.03wt%を越えて含有されている比較
合金No.7、8は成形性が低いし、比較合金No.9
〜12のようにMn、Cr、V及びZrが含有されると
強度は向上するが成形性が低く、Feが0.5%も含有
されているNo.13では素材の成形性が低下し、Si
/Mgの重量比が比較合金No.5のように1.4では
成形性が低下するのである。
次に、晶出物の最長辺長さについてみると、本発明合金
No.1〜3では8〜10μmであり、良好な成形性を
示しているが、Mn、Cr、V、Zr、Feを規定量以
上含有すると比較合金No.9〜15では15〜21μ
mの大きさとなっており、成形性が、劣化していること
がわかる。
実施例2 第2表に本発明合金No.1の均質化処理条件と材料特
性を示す。即ち、本発明合金No.1鋳塊を50〜40
0℃/時の加熱速度で、400〜575℃に4時間保持
する均質化と、加熱速度に関係なく350℃で1時間保
持後520℃で4時間保持する均質化との処理を行ない
、熱間圧延後77%の冷間圧延を行なった1mmの板を
実体が加熱速度200℃/分で530℃で30秒保持し
、150℃まで冷却速度700℃/分で冷却する最終熱
処理を行ない、室温に30日放置後の特性値である。
この第2表からわかるように、加熱速度が大きくなるに
つれて成形性が低下しており、400℃/時では成形性
の低下が大きいので、200℃/時以下とするのがよく
、均質化処理温度が高くなるにつれて成形性は向上する
が、575℃ではバーニングにより成形性は低下するよ
うになり、加熱速度が200℃/時以下で行なえない場
合には、300〜400℃に1時間以上加熱後、450
〜530℃まで昇温保持すると加熱速度200℃/時以
下の場合と同等の成形性を得られる。
実施例3 第3表に本発明合金No.1の最終冷間圧延率と成形性
の関係を示す。即ち、本発明合金No.1鋳塊を加熱速
度100℃/時で520℃に4時間保持する均質化処理
、熱間圧延、30〜75%の冷間圧延を行なった1mm
の板を実体が加熱速度200℃/分で530℃に15秒
保持後、冷却速度300℃/分で150℃まで冷却する
最終熱処理後、室温に30日放置した後の値である。
第3表から明らかなように、30%より冷間圧延率が高
くなるにつれて成形性は向上しており、30%以下では
成形性が低いので、冷間圧延率は40%以上とする必要
がある。
実施例4 第4表に本発明合金No.2の最終熱処理条件と材料特
性を示す。即ち、鋳塊を加熱速度100℃/時で520
℃で5時間保持する均質化処理、熱間圧延、70%の冷
間圧延を行なった1mmの板を実体で、加熱速度200
℃/分で475〜560℃で5〜120秒の高温短時間
加熱後、冷却速度200℃/分の急冷(水中への焼入れ
)により150℃まで(急冷の場合は水温まで)冷却し
、室温に30日放置した後の値である。なお、比較とし
て従来の空気炉による熱処理法での値も示す。
この第4表から明らかなように、従来の空気炉による熱
処理法と本発明の方法(高温短時間加熱法)を比較する
と、空気炉による熱処理法では強度は高いけれども成形
性が低い。また、本発明における最終熱処理についてみ
ると、500℃以下ではリューダスマークが発生してベ
ーキング後の強度の向上が少なく、560℃以上になる
とバーニングにより成形性が低下し、また、530℃で
120秒間保持すると再結晶粒の粗大化により成形性が
低下する。さらに、150℃までの冷却速度は200℃
/分以下では成形性が低く、ベーキング後の耐力の向上
が少ない。
従って、本発明の法法における最終熱処理の最適条件は
、加熱速度、100℃/分以上、加熱温度500〜55
5℃、保持時間、5〜90秒、かつ、150℃までの冷
却速度は300℃分以上である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Cu1.5〜2.5wt%、Ms0.5〜1.0
    wt%、Si0.3〜1.0wt%、Ti0.005〜
    0.5wt%、B0.0005〜0.03wt%を含み
    、Mu、Cr、V、Zrを単独で0.04wt%以下、
    合計で0.09wt%以下、及び、Feを0.25wt
    %以下に規制し、Si/Msの重量比が1.1以下であ
    る残部実質的にAlからなるAl−Cu−Ms−Si系
    合金であって、品出物の最長辺長さが13μm以下であ
    る成形性、焼付硬化性に優れたAl合金。
  2. (2)Cu1.5〜2.5wt%、Ms0.5〜1.0
    wt%、Si0.3〜1.0wt%、Ti0.005〜
    0.5wt%、B0.0005〜0.03wt%を含み
    、Mu、Cr、V、Zrを単独で0.04wt%以下、
    合計で0.09wt%以下、及び、Feを0.25wt
    %以下に規制し、Si/Msの重量比が1.1以下であ
    る残部実質的にAlからなるAl−Cu−Ms−Si系
    合金を鋳塊を、加熱速度200℃/時以下で450〜5
    30℃に加熱して均質化し、熱間圧延後圧延率40%以
    上で冷間圧延し、最終熱処理として、実体で加熱速度1
    00℃/分以上で500〜555℃に急速加熱し、この
    温度域に5〜90秒保持した後、150℃までの冷却速
    度を300/分以上として急冷する熱処理を行い、晶出
    物の最長辺長さを13μm以下とすることを特徴とする
    成形性、焼付硬化性に優れたAl合金の製造法。
  3. (3)Cu1.5〜2.5wt%、Mg0.5〜1.0
    wt%、Si0.3〜1.0wt%、Ti0.005〜
    0.5wt%、B0.0005〜0.03wt%を含み
    、Mu、Cr、V、Zrを単独で0.04wt%以下、
    合計で0.09wt%以下、及び、Feを0.25wt
    %以下に規制し、Si/Msの重量比が1.1以下であ
    る残部実質的にAlからなるAl−Cu−Mg−Si系
    合金鋳塊を、300〜400℃に1時間以上加熱保持し
    次いで450〜530℃に冷間圧延し、最終熱処理とし
    て、実体で加熱速度100℃/分以上で500〜550
    ℃に急速加熱し、この温度域に5〜90秒保持した後、
    150℃までの冷却速度を300℃/分以上として急礼
    する熱処理を行い、晶出物の最長辺長さを13μm以下
    とすることを特徴とする成形性、焼付硬化性に優れたA
    l合金の製造法。
JP21098582A 1982-12-01 1982-12-01 成形性、焼付硬化性に優れたAl合金及びその製造法 Granted JPS59100252A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61246341A (ja) * 1985-04-24 1986-11-01 Sky Alum Co Ltd 熱処理型アルミニウム合金圧延板軟質材
JPS6289852A (ja) * 1985-09-24 1987-04-24 Kobe Steel Ltd 焼付硬化性に優れたアルミニウム合金板の製造法
WO2012160720A1 (ja) * 2011-05-20 2012-11-29 住友軽金属工業株式会社 曲げ加工性に優れたアルミニウム合金材およびその製造方法

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