JPS6289852A - 焼付硬化性に優れたアルミニウム合金板の製造法 - Google Patents

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】 ［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は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池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、６００９．６０１
０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
する効果があった。

しかして、最近になって、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−９ｉ−Ｃ
ｕ基合金において、調質処理後室温に放置した後、２０
０℃の温度で６０分赫持する高温長時間のベーキングを
行なって強度を向上させているが、１７５℃の温度で３
０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、あったとしても僅かに２　ｋｇ／ｅｔ
ａ２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
って効果が少ない。

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。

１発明が解決しようとする問題点１ 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倉）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、Ｍｇ　０．４〜１．５ｗ
ｔ％、Ｓｉ　０．３〜１．５ｗｔ％、Ｃｕ　０．２〜０
．８ｗｔ％ を含有し、さらに、 Ｔ　ｉ　０．００５〜０．１ｗｔ％、Ｂ　０．０００５
〜０，０３ｗｔ％、Ｍｎ　０．８ｗｔ％以下、Ｃｒ　０
．４ｗｔ％以下、Ｆｅ　０．５ｗｔ％、Ｚｒ　０．２ｗ
ｔ％以下、Ｖ　００１ｗｔ％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−８
ｉ−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
なって所望の板厚とし、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。

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。

Ｍｇ１．ｔＳｉ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．
５ｗＬ％を越えて含有されると成形性が悪くなる。

よって、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０．４〜１．５
ｗｔ％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Ｏｌ、３４％未満では強度が低く、また、１．５　
ｗｔ％を越えて含有されると成形性が悪くなる。

よって、成形性、強度およびベーキングによる強変向上
のバランスを図るために、Ｓｉ含有量は０．３〜１．５
ｕ＋ｔ％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．
２ｕ＋ｔ％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、０．８
Ｉｌｌｔ％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。よって、Ｃｕ含有量は０．２−０．８ｕ＋
ｔ％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、０．１１１１ｔ％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。よって、Ｔｉ含有量は０．００５〜０．１ｕｓｔ
％とする。

ＢはＴ１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０．０００５−し％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。よって、Ｂ含有量は０．０００５−０．０３
ｉｕＬ％とする。

なお、ＴｉおよｒｊＢはＡｌ　　Ｔｉ−Ｂの中間合金ま
たはＡｌ−Ｔｉ中間合金およびＡｌ−Ｂ中間合金によっ
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品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。よって、強度向上と成形性の
バランスからＭｎ含有量は０，８Ｉｌｌｔ％以下、Ｃｒ
含有量は０，４ｕ＋ｔ％以下、Ｆｅ含有量は０．５ｄ％
以下、Ｚｒ含有量は０．２ｗｔ％以下、■含有量は０．
ｈｔ％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、１ｕ＋ｔ
％以下とするか、または、Ｍｎ＋Ｃｒ十Ｚｒ十Ｖの合計
量を０．２田し％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％主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、晶出物の大きさか成形性に影
響し、晶出物のｔ長辺長さが１３１１ｍを越えると成形
性が低下し、従って、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］
、３＋＋＋ｍ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０．１１、ＩＩＬ％以下またはＭｎ＋Ｃｒ
＋Ｚｒ十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ってもよい
。

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って素材強度、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４１８０℃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、４
８０℃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。従って、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、３〜３
０秒程度とするのがよい。

次いで、１５０℃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すくなる。

よって、調質処理は、加熱速度１００℃／分以上で４８
０〜５８０℃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って
、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℃Ｘ３０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
あるものの従来上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。

従って、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１ 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、鋳造後の鋳塊を面間し、
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、冷間圧延を行なって
１．０＋ａｍ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１５０℃まで冷却する調質処理を行ない、次い
で、室温に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緒特性と従
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ｌ１ｌ（２００″Ｃ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Ｎ００
２は伸び、エリクセン値が低く、成形性の劣化が太きす
ぎる。

なお、Ｍｎ含有量０．８１１１ｔ％、Ｃｒ含有ｆｆｉ　
Ｏ０？！＋ｌｌＬ％、Ｚｒ含有量０．２ｗｔ％、■含有
量　０．　ｌ田ｔ％、Ｆｅ含有量０．５ｗｔ％をａｒｔ
％すると強度向上の効果はあるが、伸びお上びエリクセ
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０．１四ｔ％、Ｂ含有量が０．ＯＳ
社％では、ｔＵ大な晶出物が生成し、伸びやエリクセン
値か低下しており、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
出物の最長辺長さ力弓３ｍｍ以下であり、高成形性と１
７５’Ｃの温度で３０分保持するベーキングによる強度
向上とを併せ有している。

実施例２ 実施例１の第１表に示したＮ０１４の合金を通常の方法
により溶解、鋳造し、鋳塊の面前を行ない、加熱速度４
０℃／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った後、熱間圧延および冷間圧
延を行なって、１．０關厚さの板とし、この板を加熱速
度３００℃／分で４５０℃から５９０℃の温度に加熱し
、この温度に５〜９０秒保持する高温短時間加熱後、冷
却速度２００℃／分の急冷（水中に焼入れ）により１５
０℃まで（急冷の場合は水温まで）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４５０
℃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、１？Ｓ’ＣＸ３０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。

従って、調質処理は加熱温度が４８０〜５９０℃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３〜１２
０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。

実施例３ 実施例１の第１表の合金Ｎ０１５を通常の方法により溶
解、鋳造後鋳塊の面前を行ない、加熱速度ＩＳＯ℃／時
で加熱温度５３０と腰この温度に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．
Ｏｎ＋＋ｏとし、この板を加熱速度３００’Ｃ／分で４
５０℃から５９０℃の温度とし、この温度に９０秒以下
の高温短時間の調質処理後、冷却速度２００℃／分の急
冷（水中への焼入れ）を行なって１００℃の温度（急冷
の場合は水温まで）まで冷却し、室温に１日放置後、７
０″Ｃの温度で２４時間の最終熱処理を行なった後、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４５０
℃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、保持時間か０秒ではベー
キングによる効果か小さいか、５秒ではベーキング効果
か認められ、冷却速度か２０　Ｕ　’Ｃ／分では２００
℃×６（）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“ＣＸ３０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
」二があり、その向上率ばか大きいことがわかる。

従って、調質処理は加熱温度４８０〜５９０’Ｃて゛、
保持時間は３秒以上で、冷ノ、口速度は３００　’Ｃ／
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。

実施例４ 実施例１の第１表のＮｏ、４、Ｎ００５の合金を通常の
方法により溶解、鋳造した鋳塊を面前し、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１−０關の板厚とし、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℃／分の冷却連発で室温まで冷却し、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＠Ｓ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℃Ｘ６０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℃Ｘ３０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″Ｃ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。

従って、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。

［発明の効果１ 以」二説明したように、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北記の購成であるから
、装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’（：Ｘ６０分）および低温短時
間（１？５’ＣＸ３０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。

特許出願人　株式会社　神戸製鋼所 イＩ：Ｊ’ｌ／、オオオ　、５４１オ自手続補正占（自
発） 昭和６１年１１月１９日 昭和６０年特許願第２１０７６８号 ２、発明の名称 焼付便化性に浸れたアルミニウム合金板の製造法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　神戸市中央区脇浜町１丁目３番１８号名称　（＋
１９）　　株式会社　神戸製鋼所代表晋　　　牧　　冬
　彦　°゛′ ４、代理人 住所　東京都江東区南砂２丁目２番１５号藤和東陽町コ
ープ９０１号 ５　補正命令の日付　（自発） ６　補正の対象 （１）明細書の発明の詳細な説明の欄 ７　補正の内容 別紙の通り （＋）明細方第５頁１７〜１８行の［および２を「を行
ない、必要に応じ荒焼鈍および中間焼鈍を行ない、」と
補正する。

（２）明細書第９頁８〜９行、１１行のｒ１３ｍｍｊを
ｒ１３μｍ」と補正する。

（３）明細書第１１頁８行の「１５０℃袴ｒｔｏ。

’Ｃｌと補正する。

（４）明細書第１３頁２０行の「１５０℃」を「１００
℃」と補正する。

（５）明細書第１５頁１４行のｒ１３ｍｍ、’をｒ１３
μｍｌと補正する。

（６）明細書第１７頁第２表の［晶出物の最長辺長さく
ｍｍ）　Ｊを［晶出物の最長辺長さくμｍ）Ｊと補正す
る。

（７）明細書第１１頁８行行の「２００℃／分の」を「
２００℃／分〜」と補正する。

（８）明細書第１１頁８行行の「１５０℃」を「１００
℃」と補正する。

（９）明細書第２１頁９行の「２００℃／分の」を「２
００℃／分〜」と補正する。

（１０）明細書第２２頁１０行の「〜５９０℃」を「〜
５８０℃」と補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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％、Ｍｎ０．８ｗｔ％以下、Ｃｒ０．４ｗｔ％
   以下、Ｆｅ０．５ｗｔ％、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、かっ、 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−Ｓ
   ｉ−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
   なって所望の板厚とし、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。