JPS6160142B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は深絞り用アルミニウム合金薄板の製造
方法に関し、特に塗装・焼付け後に深絞り加工を
行なう部材に適用される深絞り用アルミニウム合
金薄板の製造方法に関するものである。 一般に、深絞り用アルミニウム合金圧延板に
は、 (1) 深絞り性が良好であること。 (2) 方向性が少なく、耳が殆んど発生しないこ
と。 (3) 耐蝕性に優れていること。 (4) 深絞り後のカツプに肌荒れが生じないこと。 (5) 適正な強度を有すること。 等の特性が要求されている。 しかしながら、このような深絞り用の圧延板の
中でも特に圧延板の状態（シート状）で塗装を施
した後に絞りを行なう様な用途に用いる場合、そ
の塗装後に施される焼付け処理時に従来の材料で
は歪が発生し、そのため焼付けライン内でのアル
ミニウムシートを支える支持体（ウイケツト）と
動的接触により、所謂、ウイケツトマークが発生
し易いという問題があつた。 又、省エネルギー、省資源から、これからアル
ミニウム素材の薄肉化が進展した場合、薄肉化に
より必然的にシートが変形し易くなるから、
増々、焼付け時の歪発生が問題となることが考え
られる。 さらに、各種容器の多様化（高級化、デザイン
性）及び歩留り向上の面から深絞り時の耳率が低
く、かつ、深絞り後の肉厚分布の均一な素材が一
層要求されている。 本発明は上記した深絞り用アルミニウム合金薄
板の数多くの問題点を解決することを目的として
なされたものである。 即ち、本発明は、Feを0.4〜0.7wt％、Siを
Fe／Si（重量比）で1.5〜2.5含むアルミニウム合
金鋳塊を、500℃以上の温度で均熱処理し、次い
で熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍を施した後、圧
延率15％以上で板厚0.5mm以下に仕上冷間圧延
し、深絞り耳が圧延方向に対し45゜方向に４ケ有
し、耳率が2.5以下としたアルミニウム合金薄板
に対して150〜250℃の温度で10分以上、又は、
250〜500℃の温度で10分以下の非再結晶焼鈍と歪
矯正とを行なうことを特徴とする深絞り用アルミ
ニウム合金薄板の製造方法である。 以下、本発明に係る深絞り用アルミニウム合金
薄板の製造方法について詳細に説明する。 以下本発明に係る深絞り用アルミニウム合金板
の製造方法（以下単に本発明に係る製造方法とい
うことがある。）についてさらに詳細に説明す
る。 一般に、アルミニウム合金の深絞り加工におい
て、深絞り耳を出来るだけ低くすることが従来よ
り要求されてきている。 これは先ず、歩留りからみて耳が高いとトリミ
ングにより欠円となるため必然的にトリミング量
が増加して歩留りが悪くなり、キヤツプにおいて
は塗装後に印刷が施される場合があり、耳が高い
素材では絞りにより印刷された模様、文字等が変
形してゆがむという問題が生じるためである。そ
して、通常耳率３％以下が所謂耳なし材と呼ばれ
ている。しかしながら、従来はキヤツプ、器物等
の深絞り用として単に耳率の低いことのみを要求
し、又、アルミニウム素材としても耳率の絶対値
を低くすることのみに注意がされてきた。 これらの問題に対して、本発明者は深絞り性が
良好であり、深絞り後の肉厚分布が均一であるた
めには、単に耳率が低いだけでなく、その内容が
重要であることを見出したのである。即ち、通常
アルミニウム合金板の深絞り耳には基本的に２つ
のタイプがあり、 (1) 圧延方向に対して45゜方向に４ケの耳がでる
もの。 (2) 圧延方向に対し０゜方向に２ケ、90゜方向に
２ケの合計４ケの耳がでるもの。 である。そして、製造条件の調整により、この２
つのタイプが組合されて耳の８ケ出るものもあ
る。 これら２つのタイプの耳は、圧延板の集合組織
により決まるものであり、圧延方位（123）
〔412〕、（110）〔112〕、（112）〔111〕が45゜方向
の
耳を発生させ、再結晶方位（100）〔001〕が、０
゜方向、90゜方向の耳を発生させるのである。 従つて、これらの各方位の比率を調整すること
により耳率をコントロールすることが可能となる
ものであるが、絞り等の成形は全て金属学的には
結晶内の辷り変形により行なわれ、この辷り変形
については、アルミニウムは面心立方晶であり、
辷り面としては｛111｝面となるため、これに近
い（110）、（112）、（123）等は比較的変形し易い
が、（100）面を持つものは辷り変形し難いという
問題があり、従つて、（110）、（112）、（123）面が
得られる45゜方向の耳を有するアルミニウム素材
が絞り性に優れているといえる。 さらに、この圧延方向に対し45゜方向の耳は同
じく０゜方向、90゜方向に耳に比して、耳の形状
が滑らかであり、これは絞り加工において円周方
向の変形が滑らかで比較的均一であり、特に圧延
方向に対して45゜方向の耳だけが４ケ発生し、耳
率2.5％以下となることによつて非常に均一な変
形をするものであるから、深絞り後の肉厚分布が
極めて均一のものが得られた。なお、上記のよう
に圧延方向に対し45゜及び０゜方向、90゜方向両
者で８ケの耳の出るものは、０゜方向、90゜方向
に４ケの耳が発生するものに比べて良好である
が、圧延方向に対して45゜方向に４ケの耳が出る
ものよりは若干劣る。 上記のような好ましい深絞り耳の形成状態とす
るためには、アルミニウム合金の含有成分、成分
割合及び製造条件の調整が必要となる。 先ず、本発明に係る製造方法において使用され
るアルミニウム合金の含有成分、成分割合につい
て説明すると、製造条件によりあまり影響を受け
ずに上記深絞り耳の状態とするためには、特に、
Fe、Siについては、Fe0.4〜0.7wt％で、かつ、
SiをFe／Si（重量比）で1.5〜2.5とする必要があ
る。 Feは強度を付与する元素であり、一方耐蝕性
の点からみると含有量は少ない程望ましいもので
あるが、含有量が0.4wt％未満では薄板とした時
の強度が不足し、さらに、中間焼鈍時の結晶粒度
が大きくなり肌荒れの傾向を示すようになり、か
つ、望ましい耳である圧延方向に対し45゜方向に
安定して得られ難くなり、又、0.7wt％を越えて
含有されると耐蝕性が劣化する。よつて、Fe含
有量は0.4〜0.7wt％とする。 SiはFeとの関係においてFe／Si＝1.5〜2.5（重
量比）とするのが望ましく、この比とすることに
よつて、深絞り耳が圧延方向に対し45゜方向に４
ケとなり、耳率が2.5％以下となるものである。
一方この比が2.5を越えると圧延方向に対し45゜
方向の深絞り耳が大きくなり過ぎ、耳率を2.5％
以下とできなくなり、又、この比が1.5未満では
圧延方向に対し０゜方向及び900゜方向の耳が優
勢となる傾向になり、やはり好ましくない。 なお、本発明に係る製造方法において使用する
アルミニウム合金には、鋳造組織の微細化のた
め、Ti≦0.05wt％、Ｂ≦0.01wt％、或いは強度の
一層の向上のためCu≦0.2wt％を補助的に含有さ
せることもできるが、本発明に係る製造方法に本
質的作用・効果を左右するものではない。又、そ
の他Mn、Mg、Zn、Cr等の元素は通常工業用ア
ルミニウム合金に含有される範囲においては特に
影響を与えない。 次に、本発明に係る製造方法における製造条件
について工程順に説明する。 先ず、上記に説明した本発明に係る製造方法に
おいて使用するアルミニウム合金を常法により溶
解し、鋳造するが、通常は半連続鋳造法で行なう
が、他の鋳造法でもよい。 次いで、アルミニウム合金鋳塊を500℃以上の
温度で均熱処理を行なう。そして、均熱処理から
冷間圧延までの工程においては主として、方向
性、機械的性質の制御のための条件を選択するも
ので、製品の板厚、機械的性質に応じて選択すれ
ばよい。従つて、均熱処理も、500℃以上の温度
で製品条件に応じて定めればよいが、均熱温度が
500℃未満では均熱時に非常に微細析出物が生成
し、後工程の中間焼鈍において結晶粒度を大きく
して肌荒れ傾向が大となり、又、圧延方向に対し
０゜方向、90゜方向の耳が発生する傾向が強くな
り過ぎ、圧延方向に対し45゜方向の耳の発生の調
整が難かしくなる。よつて、均熱処理は500℃以
上の温度で行なうのである。又、均熱処理におけ
る温度の上限は含有成分、成分割合の範囲の変化
や鋳塊内の偏析等による溶融温度の変化に対し
て、所謂、バーニング（鋳塊表面が高温のため溶
ける現象であり、熱間圧延中の割れの原因とな
る。）の起らない範囲とすればよく、又、保持時
間は鋳塊の大きさに応じて鋳造組織内の偏析等が
解消され、均一となる範囲とすれぱよいのであ
る。 この均熱処理に引き続いて常法に従つて熱間圧
延、冷間圧延、中間焼鈍が施される。 中間焼鈍を経て仕上冷間圧延を行なう。本来こ
の冷間圧延は板厚を精度よくコントロールするた
めに行なうが、同時に圧延集合組織の生成による
耳率の変化、加工硬化による強度の向上等に伴な
うものであり、従つて、冷間圧延率の調整が必要
となる。仕上冷間圧延率を15％以上とすること
は、仕上冷間圧延工程以前の処理工程ともからめ
て上記の良好な深絞り耳の形成に必要である。
又、この冷間圧延率は冷間圧延板の平担度の確保
及び強度の向上の点でも必要となる。 又、絞り加工の前に塗装が施される用途に使わ
れる場合、塗装後に焼付け（通常150〜250℃）が
行なわれるのでアルミニウム素材に回復現象が起
きて軟化するので深絞り性が向上する。 さらに、仕上冷間圧延による板厚を0.5mm以下
とするのは、もともと0.5mmより厚くても本発明
に係る製造方法は充分適用できるが、実質的に
0.5mmより厚くなると板厚が厚いこと自体絞りカ
ツプが強度（剛性）を有するようになるからであ
り、又、工業的にも板厚が厚くなると、プレス能
力、金型剪断加工等から実質的に0.5mmを越す場
合には軟質材が主になつてくる。そして、この場
合製品調質が軟質材（所謂Ｏ材）となり再結晶組
織となるので方向性を管理する場合の含有成分、
成分割合が本発明に係る製造方法におけるアルミ
ニウム合金と全く異にすることによる。よつて、
仕上冷間圧延による板厚は0.5mm以下とする。 このような各工程を経て、かつ、各工程におい
て説明したように、仕上冷間圧延により0.5mm以
下の板厚とした際に、アルミニウム合金板は深絞
り耳が圧延方向に対し45゜方向に４ケ有し、か
つ、耳率が2.5％以下となるものであり、このこ
とから、特に深絞り性に極めて優れているばかり
か、深絞り後の円周方向の肉厚が均一になるもの
である。 次いで、このように仕上冷間圧延を行なつて板
厚を0.5mm以下としたアルミニウム合金板を150〜
250℃で10分以上、又は250〜500℃で10分以下の
非再結晶焼鈍（調質）を歪矯正処理の前又は後に
行なう。これについて説明する。 即ち、焼付け時の歪発生に対して、種々試験の
結果、その原因が次に示すような事実にあること
が判明した。 (1) 従来のアルミニウム合金素材は、冷間圧延調
質を行なうものであるから、塗装前に一定の範
囲の強度であつたものが、塗装後の焼付け処理
により強度低下が著しく大きくなり、特にアル
ミニウム合金板の塑性変形のし易さを支配する
耐力（σ₀.₂）の低下が大きく、従つて、変形
し易くなるのである。 (2) 従来のアルミニウム合金素材は、歪矯正を行
なつたものでも、焼付け時に機械的性質の変化
（回復現象により軟化する）に伴なつて内部応
力のバランスが崩れるので歪が発生する。 従つて、上記した２つの問題点を解消するため
に、仕上冷間圧延後のアルミニウム合金板に塗装
後の焼付け処理の熱エネルギー相当以上の熱エネ
ルギーを予め冷間圧延板に与えておいて、さら
に、テンシヨンレベラー等による歪矯正処理を行
なうことにより、塗装後の焼付け時に歪が発生せ
ず、かつ、耐力の低下が非常に少ない圧延板を得
ることができる。 この場合に、焼付け時の熱エネルギー相等以上
のエネルギーを与える熱処理（ただし、非再結晶
焼鈍）と歪矯正の組合せは、その順序について熱
処理を先に行なう場合と、歪矯正を先に行なう場
合とがある。即ち、 (1) 熱処理（非再結晶焼鈍）を先に行なう場合
は、最終工程が歪矯正処理となるので歪の点で
は最も優れた工程といえるものであり、塗装時
にも均一に塗装が可能となるという優れた効果
がある。しかし、最終工程が歪矯正処理となる
ので、若干、矯正時に加工硬化するので焼付け
時に僅かにではあるが軟化することがあるが、
重大な影響を与えることはない。 (2) 歪矯正処理を先に行なう場合は、歪矯正後の
熱処理（非再結晶焼鈍）により或程度歪が発生
するが、この場合でも仕上熱処理（非再結晶焼
鈍）後にシートに切断するシヤーラインにおい
て、レベラーを使用することにより歪のないア
ルミニウム合金板が得られる。この歪矯正処理
を先に行なうことにより、強度の高い段階にお
いて矯正処理インを通過するので表面疵が生じ
難く、又、仕上熱熱理した状態で、一定の強度
に達するように処理するので焼付け時の軟化は
殆んどないのである。 このように、何れの方法を採用するかは適宜そ
の目的に応じて選択すればよい。 この熱処理（非再結晶焼鈍）は、加熱温度150
〜250℃の温度で10分以上保持してもよく、又、
250〜500℃の温度で10分以下再結晶しない処理条
件で行なう何れの方法でもよい。 そして、150〜250℃×10分以上という熱処理
は、所謂、バツチ焼鈍法に相当し、これは焼鈍さ
れるアルミニウム合金板の量が大きいので加熱時
間は10分以上保持する必要があり、又、長時間保
持しても150〜250℃の温度範囲では再結晶しない
ので、問題はなく、又、250〜500℃×10分以下と
いう熱処理は、所謂、連続焼鈍法であり、アルミ
ニウム合金板１枚分の厚さを連続的に焼鈍するの
で短時間ですむように、250〜500℃の高温で行な
い、10分を越えると再結晶する可能性がでてくる
し、又、生産性も劣るので保持時間は10分以下と
する。 このような、２つの熱処理において、上限の高
い温度は再結晶を防止するために規定したもので
ある。そして、再結晶すると、先ず強度が大きく
低下し、さらに、集合組織が全く変化し、耳率が
他端に変化するので、この再結晶を防止しなけれ
ばならない。又、下限の低い温度はこの温度にな
らないと、焼付け時の熱エネルギーに相当する以
上の熱エネルギーを与えるこてとが困難となるの
である。又、連続焼鈍法では低温になると保時間
を長くしなければならなくなつて、生産性が著し
く劣るようになる。 次に本発明に係る深絞り用アルミニウム合金薄
板の組造方法について実施例を説明する。 実施例

【表】 第１表の含有成分、成分割合となるようにアル
ミニウム合金を溶製し、厚さ500mmに半連続鋳造
により鋳造した。 この鋳塊を、590℃×6hrで均熱処理を施した
後、熱間圧延を行ない、3.0mm厚のコイルとし
た。熱間圧延終了は345℃であり、次いで、冷間
圧延を行ない、さらに、仕上冷間圧延率が70％と
なるような厚さで、中間焼鈍を200℃×3hrで行な
い、仕上冷間圧延により0.24mmのアルミニウム合
金薄板とした。 次いで、３種類の工程に分けて処理を行ない、
夫々、No.１、No.２及びNo.３とする。 (1) No.１は、仕上冷間圧延後、そのまま焼付け処
理相当の熱処理を200℃×10分で行なつた。 (2) No.２は、仕上冷間圧延後、テンシヨンレベラ
ーラインで歪矯正処理後、焼付け処理相当の熱
処理を200℃×10分で行なつた。 (3) No.３は、仕上冷間圧延後に熱処理（非再結晶
焼鈍）を200℃×1.5hrで行ない、さらに、テン
シヨンレベラーラインで矯正処理後、焼付け処
理相当の熱処理を200℃×10分で行なつた。 このNo.１、No.２及びNo.３のうち、No.３を実際の
塗装焼付け処理として深絞りを行なつた（これが
本発明に係る製造方法である。）。 第２表にNo.１、No.２及びNo.３について、絞り試
験機による深絞り試験及び引張試験の結果を示
す。

【表】 No.１、No.２及びNo.３の何れも耳率は良好であ
り、又、焼付け処理後の絞り性は良好であるが、
焼付け前後の強度の変化が、No.１、No.２はσ_bで
2.9〜3.3Kg／mm²、σ₀.₂で3.4〜3.7Kg／mm²と大きい
のは対して、No.３においてはσ_b，σ₀.₂共に殆ん
ど変化していないことがわかる。 又、アルミニウム合金板の歪については、No.１
は矯正処理を行なつていないので肉眼でもはつき
りとわかる大きな歪を有しているがNo.２、No.３は
良好な平担度を示している。さらに、焼付け処理
によりNo.２は歪（変形）が発生するが、No.３は殆
ど歪の発生がないものである。 以上説明したように、本発明に係る深絞り用ア
ルミニウム合金薄板の組造方法は上記の構成を有
しているものであるから、特に焼鈍半硬質用とし
て、シート塗装後の焼付け時に歪の発生が少な
く、深絞り性に優れ、又、耐蝕性にも非常に優れ
たものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Feを0.4〜0.7wt％、SiをFe／Si（重量比）
   1.5〜2.5含むアルミニウム合金鋳塊を、500℃以
   上の温度で均熱処理し、次いで熱間圧延、冷間圧
   延、中間焼鈍を施した後、圧延率15％以上で板厚
   0.5mm以下に仕上冷間圧延し、深絞り耳が圧延方
   向に対し45゜方向に４ケ有し、耳率が2.5以下と
   したアルミニウム合金薄板に対して、150〜250℃
   の温度で10分以上、又は250〜500℃の温度で10分
   以下の非再結晶焼鈍と歪矯正とを行なうことを特
   徴とする深絞り用アルミニウム合金薄板の製造方
   法。