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技術 耐リジング性及びヘム曲げ性に優れたアルミニウム合金板及びその製造方法

出願人 株式会社UACJ
発明者 蔵本遼竹田博貴
出願日 2017年6月23日 (3年7ヶ月経過) 出願番号 2018-525140
公開日 2019年8月8日 (1年6ヶ月経過) 公開番号 WO2018-003709
状態 未査定
技術分野 非鉄金属または合金の熱処理
主要キーワード アルミニウム合金圧延材 SSマーク 冷却温度範囲 板材試料 筋状凹凸 鋳造工程後 自動車用ボディ LT面
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年8月8日)のものです。
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図面 (2)

課題・解決手段

本発明は、所定量のMg、Si、Mnを含有しつつ、0.005≦Mn+Cr≦0.080mass%の条件を満たすアルミニウム合金からなる成形加工用アルミニウム合金圧延材であって、板厚中央(t/2)の位置を中心とし、中心から±(t/8)の範囲の板厚におけるL−LT面結晶粒径d1が30〜80μmであり、板厚全体におけるL−ST面の結晶粒径d2が60μm以下であり、更に、板表面における結晶方位Cube方位面積率Cが10%以上である耐リジング性及びヘム曲げ性に優れたアルミニウム合金板に関する。

概要

背景

最近の地球温暖化抑制やエネルギーコスト低減等の要求を背景として、自動車の軽量化による燃費向上の要望が高まっている。この要望を受けて、自動車のボディパネルに適用される自動車用ボディシートも、従来の冷延鋼板からアルミニウム合金板が使用される傾向が増大しつつある。アルミニウム合金板は、従来の冷延鋼板とほぼ同等の強度を有しながら、比重が約1/3であり、自動車の軽量化に寄与することができる。また、自動車用途以外に、電子電気機器等のパネルシャーシの様な成形加工部品についても、最近ではアルミニウム合金板を用いることが多くなっている。そして、自動車用ボディシートのように、アルミニウム合金板はプレス加工を施して使用されることが多い。

一般に自動車ボディシート用のアルミニウム合金板材としては、Al−Mg系合金の他に、Al−Mg−Si系合金やAl−Mg−Si−Cu系合金が主に使用されている。Al−Mg−Si系合金とAl−Mg−Si−Cu系合金は時効性を有する合金であり、塗装焼付けの加熱工程を利用して塗装焼付前後で強度が向上する。つまり、塗装焼付前においては比較的強度が低く成形性が優れている一方、塗装焼付後の強度が高くなる利点を有するため、近年になって自動車材への適用が進んでいる。

また、自動車ボディシート用のアルミニウム合金板材としては、特に成形性と表面品質に優れていることが必要である。アルミニウム合金板材の成形性に関しては、一般にアウターパネルインナーパネルとを一体化させる際に、板の縁部にヘム曲げ加工を施すことが多い。ヘム曲げ加工は、曲げ半径極端に小さい180°曲げであるため、材料に対して極めて過酷な加工であるということができる。よって、自動車ボディシート用のアルミニウム合金板材には、成形性の中でも特にヘム曲げ性に優れていることが強く要求されている。

そして、アルミニウム合金板材の表面品質は、成形後の外観品質特徴付ける特性である。表面品質に関しては、Al−Mg−Si系合金及びAl−Mg−Si−Cu系合金が、Al−Mg系合金で問題になっているリューダースマークが発生し難いという長所を有している。しかし、これらのアルミニウム合金も、プレス成形後の板表面に筋状の凹凸が形成されるリジングマークが発生することがしばしば問題となる。

リジングマークとは、板に成形加工を施した際に、素材の板の製造工程における圧延方向と平行な方向に筋状に現れる微細凹凸模様である。リジングマークは、プレス成形条件が厳しくなった場合に特に発生し易い。近年の自動車ボディの形状複雑化や薄肉化の要求の高まりと共に、リジングマークの発生しない材料が強く要求されている。尚、本明細書において、成形加工時にリジングマークが発生し難い性質を「耐リジング性」というものとする。

このリジングマークの発生は、材料の再結晶挙動に深く関係していることから、その抑制のためには、板製造過程での金属組織制御が不可欠とされている。このようなことから、耐リジング性を向上させるための従来の技術としては、例えば、特許文献1〜5に記載されるように、板材熱間圧延工程中における再結晶状態を制御する観点、結晶方位を制御する観点、製品板結晶粒径を制御する観点からの提案がなされている。

また、ヘム曲げ性向上については、例えば特許文献6、7に記載されるように、結晶方位の観点からの提案がなされている。

概要

本発明は、所定量のMg、Si、Mnを含有しつつ、0.005≦Mn+Cr≦0.080mass%の条件を満たすアルミニウム合金からなる成形加工用アルミニウム合金圧延材であって、板厚中央(t/2)の位置を中心とし、中心から±(t/8)の範囲の板厚におけるL−LT面の結晶粒径d1が30〜80μmであり、板厚全体におけるL−ST面の結晶粒径d2が60μm以下であり、更に、板表面における結晶方位のCube方位面積率Cが10%以上である耐リジング性及びヘム曲げ性に優れたアルミニウム合金板に関する。

目的

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、耐リジング性に優れており、厳しい成形条件においてもリジングマークの発生を確実に抑制できると共に、ヘム曲げ性にも優れた成形加工用アルミニウム合金板を提供する

効果

実績

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請求項1

Mg:0.20〜1.50mass%、Si:0.30〜2.00mass%を含有し、更に、Mn:0.005〜0.080mass%、Cr:0.005〜0.080mass%の1種又は2種を含有し、0.005≦Mn+Cr≦0.080mass%を満たし、残部Al及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、アルミニウム合金板板厚tを有し、板厚中央(t/2)の位置を中心とし、前記中心から±(t/8)の範囲の板厚におけるL−LT面結晶粒径d1が30〜80μmであり、板厚全体におけるL−ST面の結晶粒径d2が60μm以下であり、板表面における結晶方位Cube方位面積率Cが10%以上であること、を特徴とする耐リジング性及びヘム曲げ性に優れたアルミニウム合金板。

請求項2

前記アルミニウム合金が、Zr:0.01〜0.40mass%、Fe:0.03〜1.00mass%、Ti:0.005〜0.300mass%、及び、Zn:0.03〜2.50mass%の1種又は2種以上を更に含有すると共に、Cu:1.50mass%以下に規制される、請求項1に記載の耐リジング性及びヘム曲げ性に優れたアルミニウム合金板。

請求項3

請求項1又は請求項2に記載の耐リジング性及びヘム曲げ性に優れたアルミニウム合金板の製造方法であって、前記アルミニウム合金を鋳造する鋳造工程と、鋳塊熱間圧延して熱間圧延板とする熱間圧延工程と、中間焼鈍を施さずに前記熱間圧延板を冷間圧延して冷間圧延板とする冷間圧延工程と、前記冷間圧延板を溶体化処理する溶体化処理工程とを備え、前記熱間圧延工程において、熱間圧延開始温度を300〜450℃とし、熱間圧延終了温度を200〜450℃とし、前記冷間圧延工程において、圧下率を50.0%以上として最終板厚の冷間圧延板とし、前記溶体化処理工程において、前記冷間圧延板を480〜590℃の温度で溶体化処理すること、を特徴とするアルミニウム合金板の製造方法。

請求項4

前記熱間圧延開始温度を300〜450℃とし、前記熱間圧延終了温度を200〜350℃とする、請求項3に記載の耐リジング性及びヘム曲げ性に優れたアルミニウム合金板の製造方法。

請求項5

前記熱間圧延開始温度を350〜450℃とし、前記熱間圧延終了温度を350℃を超えて450℃以下とする、請求項3に記載の耐リジング性及びヘム曲げ性に優れたアルミニウム合金板の製造方法。

請求項6

鋳造工程と熱間圧延工程との間に、鋳塊を480〜590℃の温度で0.5〜24時間均質化処理する均質化処理工程を更に備える、請求項3〜5のいずれか一項に記載の耐リジング性及びヘム曲げ性に優れたアルミニウム合金板の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、自動車ボディシートボディパネルのような各種自動車船舶航空機等の部材、部品、或いは、建築材料構造材料、各種機械器具家電製品やその部品等に好適に用いられるアルミニウム合金板に関する。特に、前記用途に好適な耐リジング性及びヘム曲げ性に優れたアルミニウム合金板及びその製造方法に関する。

背景技術

0002

最近の地球温暖化抑制やエネルギーコスト低減等の要求を背景として、自動車の軽量化による燃費向上の要望が高まっている。この要望を受けて、自動車のボディパネルに適用される自動車用ボディシートも、従来の冷延鋼板からアルミニウム合金板が使用される傾向が増大しつつある。アルミニウム合金板は、従来の冷延鋼板とほぼ同等の強度を有しながら、比重が約1/3であり、自動車の軽量化に寄与することができる。また、自動車用途以外に、電子電気機器等のパネルシャーシの様な成形加工部品についても、最近ではアルミニウム合金板を用いることが多くなっている。そして、自動車用ボディシートのように、アルミニウム合金板はプレス加工を施して使用されることが多い。

0003

一般に自動車ボディシート用のアルミニウム合金板材としては、Al−Mg系合金の他に、Al−Mg−Si系合金やAl−Mg−Si−Cu系合金が主に使用されている。Al−Mg−Si系合金とAl−Mg−Si−Cu系合金は時効性を有する合金であり、塗装焼付けの加熱工程を利用して塗装焼付前後で強度が向上する。つまり、塗装焼付前においては比較的強度が低く成形性が優れている一方、塗装焼付後の強度が高くなる利点を有するため、近年になって自動車材への適用が進んでいる。

0004

また、自動車ボディシート用のアルミニウム合金板材としては、特に成形性と表面品質に優れていることが必要である。アルミニウム合金板材の成形性に関しては、一般にアウターパネルインナーパネルとを一体化させる際に、板の縁部にヘム曲げ加工を施すことが多い。ヘム曲げ加工は、曲げ半径極端に小さい180°曲げであるため、材料に対して極めて過酷な加工であるということができる。よって、自動車ボディシート用のアルミニウム合金板材には、成形性の中でも特にヘム曲げ性に優れていることが強く要求されている。

0005

そして、アルミニウム合金板材の表面品質は、成形後の外観品質特徴付ける特性である。表面品質に関しては、Al−Mg−Si系合金及びAl−Mg−Si−Cu系合金が、Al−Mg系合金で問題になっているリューダースマークが発生し難いという長所を有している。しかし、これらのアルミニウム合金も、プレス成形後の板表面に筋状の凹凸が形成されるリジングマークが発生することがしばしば問題となる。

0006

リジングマークとは、板に成形加工を施した際に、素材の板の製造工程における圧延方向と平行な方向に筋状に現れる微細凹凸模様である。リジングマークは、プレス成形条件が厳しくなった場合に特に発生し易い。近年の自動車ボディの形状複雑化や薄肉化の要求の高まりと共に、リジングマークの発生しない材料が強く要求されている。尚、本明細書において、成形加工時にリジングマークが発生し難い性質を「耐リジング性」というものとする。

0007

このリジングマークの発生は、材料の再結晶挙動に深く関係していることから、その抑制のためには、板製造過程での金属組織制御が不可欠とされている。このようなことから、耐リジング性を向上させるための従来の技術としては、例えば、特許文献1〜5に記載されるように、板材熱間圧延工程中における再結晶状態を制御する観点、結晶方位を制御する観点、製品板結晶粒径を制御する観点からの提案がなされている。

0008

また、ヘム曲げ性向上については、例えば特許文献6、7に記載されるように、結晶方位の観点からの提案がなされている。

先行技術

0009

特許第2823797号公報
特許第3590685号公報
特開2009−263781号公報
特開2010−242215号公報
特開2014−234542号公報
特許第5113318号公報
特許第4939091号公報

発明が解決しようとする課題

0010

最近では、意匠性等の点から材質、特に表面外観品質の一層の向上が求められている。とりわけ、塗装焼付け工程での強度向上特性(ベークハード性)を有するAl−Mg−Si系合金板、及び、Al−Mg−Si−Cu系合金板においては、より優れた耐リジング性を備えることが強く要求されている。そして、耐リジング性と共に前述したヘム曲げ性等の成形性も具備することが当然に要求されている。しかしながら、前述した従来技術では、これらの要求性能を十分に満足させることは困難であった。

0011

特許文献1、2に記載されているアルミニウム合金板の製造方法では、熱間圧延の開始温度を350〜450℃の範囲としているため、熱間圧延中の粗大な結晶粒の形成はある程度抑制されるものの、その抑制効果が不十分であった。特に、板厚中央付近に粗大結晶粒が形成されてしまい、その結果、必ずしも十分な耐リジング性が得られないことが本発明者等の実験により判明している。

0012

また、特許文献3、4に記載されているアルミニウム合金板の製造方法では、リジングマークの原因となる結晶方位の近い結晶粒が圧延方向に群成した組織を解消するため、アルミニウム合金板の特定の結晶方位を制御している。この方法は、耐リジング性の向上に一定の効果はある。しかし、最近高まっている耐リジング性向上の更なる要求に対しては、その効果が不十分である。

0013

特許文献5では、結晶粒径を制御することで耐リジング性を向上させることが提案されている。しかしながら、この方法で製造されるアルミニウム合金板は曲げ性との両立についての検討が不十分であった。また、このアルミニウム合金板の製造方法は、通常の熱間圧延や冷間圧延に加えて、異周速圧延や複数の中間焼鈍処理を要求するもので、非常に複雑な製造工程が必要であった。

0014

特許文献6、7では、自動車ボディシート材として重要な特性であるヘム曲げ性をCube方位発達によって大きく向上させることが提案されている。しかしながら、結晶方位の制御による耐リジング性の改善とヘム曲げ性の向上は互いに相反する組織制御を必要とするものであり、その実現のためには、非常に複雑かつ高コストの製造工程を用いる必要がある。

0015

以上のように、従来のAl−Mg−Si系合金板、及び、Al−Mg−Si−Cu系合金板においては、耐リジング性及びヘム曲げ性の向上について十分な効果を有するものはなく、更に、これらの特性を両立させることも困難であった。また、最近ではこれらの問題の解消と共に、合金板材製造コスト抑制の要求への対応も課題となっている。自動車ボディシート材については、従来品よりも高性能でありながら低コストで製造する技術の開発が強く要求されている。この点、合金板材の低コスト化に向けた方策として、製造工程の一部を省略することが挙げられる。しかし、そのような安易な方策では、自動車ボディシート材に要求される耐リジング性、ヘム曲げ性及びベークハード性といった諸性能の低下を引き起こすため採用には至っていない。

0016

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、耐リジング性に優れており、厳しい成形条件においてもリジングマークの発生を確実に抑制できると共に、ヘム曲げ性にも優れた成形加工用アルミニウム合金板を提供するものである。また、このような優れた性能を有する成形加工用アルミニウム合金板を、量産規模で確実かつ安定して低コストで生産可能な製造方法の提供も目的とするものである。

課題を解決するための手段

0017

本発明者等の検討によれば、アルミニウム合金板におけるリジングマークの発生原因としては、熱間圧延工程や冷間圧延工程で圧延方向に引き伸ばされた結晶粒によって形成されるバンド状組織(筋状組織)が挙げられる。よって、リジングマークの発生を抑制するためには、バンド状組織の形成を抑制するか、或いは、製品板を製造するまでにバンド状組織を分解することが必要となる。このバンド状組織の分解作用が期待できる工程としては、冷間圧延工程の後に行われる溶体化処理工程が考えられる。溶体化処理工程においては再結晶が進行するので、再結晶によって生じる再結晶粒がバンド状組織を分解することができる。

0018

本発明者等は、リジングマークの起源となるバンド状組織を効果的に分解する方法について検討を重ねた。その結果、再結晶によって生じる再結晶粒の粒径を粗大化させることで、バンド状組織の分解力が増大することを見出した。この粗大再結晶粒によりバンド状組織を分解することで、リジングマークの特性である圧延方向における強い直線性が大きく低減する、その結果、リジングマークの発生を抑制できると考えられる。

0019

そして、本発明者等が更に検討を重ねた結果、再結晶粒によるバンド状組織の分解効果を高める手法として、熱間圧延の際に形成されるバンド状組織を微細にすることを見出した。更に、熱間圧延工程で形成されるバンド状組織を微細にするためには、熱間圧延温度を低くすることが有効であることにも想到した。

0020

ここで、本発明者等によれば、熱間圧延温度を低くすることは、曲げ性の向上にも繋がる。つまり、低い温度での熱間圧延の後に十分な圧延率で冷間圧延を行うことで、圧延集合組織を発達させることができる。この発達した圧延集合組織は、溶体化処理の際にCube方位の発達に寄与することができる。上述したように、製品板のCube方位密度の向上は、曲げ性改善の可能性に繋がるので、熱間圧延温度を低くすることと曲げ性改善には関連性があるといえる。但し、一般に、このような集合組織制御は、製造工程の一部を限定することがあり、他の特性を同時に向上させる製造方法を構築することが難しくなる。

0021

即ち、集合組織制御は、加工と熱履歴の調整によりなされるものであり、加工と熱履歴とが相互に制限し合う可能性がある。本発明においては、集合組織制御と同時に溶体化処理の際に再結晶粒を粗大化させることが要求される。再結晶粒を粗大化するための粒径制御には、溶体化処理以外の熱処理(例えば、中間焼鈍の実施)による圧延にて蓄積されるひずみエネルギーの低減が必要になる可能性があるが、そのような熱処理はCube方位の発達に寄与する圧延集合組織の形成にとっては阻害要因となることがある。従って、Cube方位密度の向上による曲げ性改善と、再結晶粒径の粗大化による耐リジング性改善は、いずれも熱間圧延温度を低くすることで解決の可能性はあるものの、これまでのアルミニウム合金(Al−Mg−Si系合金やAl−Mg−Si−Cu系合金)ではそれらの両立は難しいと考えられる。

0022

そこで、本発明者等は、再結晶粒粗大化に基づく耐リジング性改善と、集合組織制御によるCube方位の発達に基づく曲げ性改善とを両立させるための手段について鋭意検討を重ねた。その結果、Al−Mg−Si系合金やAl−Mg−Si−Cu系合金における成分組成の観点からの検討も加えることとした。具体的には、アルミニウム合金の構成元素について、Mn量及びCr量規制することによって、耐リジング性改善と曲げ性改善との両立が可能となることを見出した。

0023

Al−Mg−Si系合金やAl−Mg−Si−Cu系合金において、Mn及びCrは結晶粒成長を抑制する元素である。このMn、Crを通常よりも少ない添加量に制限することで、溶体化処理時における再結晶粒径の粗大化を促進させ、バンド状組織を分解することで耐リジング性を改善できる。このMn及びCrの添加量を制限したAl−Mg−Si系合金やAl−Mg−Si−Cu系合金においては、熱間圧延及び冷間圧延により圧延集合組織を発達させる工程を選択することで、溶体化処理時にCube方位を発達させつつ、結晶粒径の粗大化も達成される。

0024

以上のように、本発明者等は、種々の実験と検討を重ねた結果、Al−Mg−Si系合金やAl−Mg−Si−Cu系合金においてMn量及びCr量を通常よりも少なく規制すると共に、その製造方法として、熱間圧延温度の制御、中間焼鈍の省略、十分な冷間圧延率の採用、溶体化処理の実施によって、最終板の結晶粒径と結晶方位を制御し、これにより耐リジング性及びヘム曲げ性を確実かつ顕著に向上させることを見出した。

0025

即ち、本発明は、Mg:0.20〜1.50mass%、Si:0.30〜2.00mass%を含有し、更に、Mn:0.005〜0.080mass%、Cr:0.005〜0.080mass%の1種又は2種を含有し、0.005≦Mn+Cr≦0.080mass%を満たし、残部Al及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、アルミニウム合金板は板厚tを有し、板厚中央(t/2)の位置を中心とし、前記中心から±(t/8)の範囲の板厚におけるL−LT面の結晶粒径d1が30〜80μmであり、板厚全体におけるL−ST面の結晶粒径d2が60μm以下であり、板表面における結晶方位のCube方位面積率Cが10%以上であること、を特徴とする耐リジング性及びヘム曲げ性に優れたアルミニウム合金板である。

0026

また、本発明のアルミニウム合金板を構成する前記アルミニウム合金が、Zr:0.01〜0.40mass%、Fe:0.03〜1.00mass%、Ti:0.005〜0.300mass%、及び、Zn:0.03〜2.50mass%の1種又は2種以上を更に含有すると共に、Cu:1.50mass%以下に規制されていても良い。

0027

そして、本発明は、上記本願発明に係るアルミニウム合金板の製造方法として、前記アルミニウム合金を鋳造する鋳造工程と、鋳塊を熱間圧延して熱間圧延板とする熱間圧延工程と、中間焼鈍を施さずに前記熱間圧延板を冷間圧延して冷間圧延板とする冷間圧延工程と、前記冷間圧延板を溶体化処理する溶体化処理工程とを備え、前記熱間圧延工程において、熱間圧延開始温度を300〜450℃とし、熱間圧延終了温度を200〜450℃とし、前記冷間圧延工程において、圧下率を50.0%以上として最終板厚の冷間圧延板とし、前記溶体化処理工程において、冷間圧延板を480〜590℃の温度で溶体化処理すること、を特徴とする耐リジング性及びヘム曲げ性に優れたアルミニウム合金板の製造方法とした。

0028

上記製造方法において、前記熱間圧延開始温度を300〜450℃とし、前記熱間圧延終了温度を200〜350℃としてもよい。また、上記製造方法において、前記熱間圧延開始温度を350〜450℃とし、前記熱間圧延終了温度を350℃を超えて450℃以下としてもよい。

0029

更に、上記製造方法において、鋳造工程と熱間圧延工程との間に、鋳塊を480〜590℃の温度で0.5〜24時間均質化処理する均質化処理工程を更に備えてもよい。

発明の効果

0030

本発明によれば、厳しい成形条件においてもリジングマークの発生を確実に抑制でき、かつ、ヘム曲げ性に優れたアルミニウム合金板を提供することができる。また、本発明に係るアルミニウム合金板の製造方法は、耐リジング性及びヘム曲げ性に優れたアルミニウム合金板を、従来の製造方法に比べてコスト低減しつつ製造可能である。

図面の簡単な説明

0031

本願発明における粒径d1、d2及びCube方位面積率Cの測定面の説明図である。

0032

以下、本発明に係る耐リジング性及びヘム曲げ性に優れたアルミニウム合金板及びその製造方法について詳細に説明する。以下の説明では、本発明に係るアルミニウム合金板を構成するアルミニウム合金の成分組成について説明し、アルミニウム合金板の結晶粒径制御と結晶方位制御について説明する。そして、かかる結晶粒径制御と結晶方位制御を行う工程を含むアルミニウム合金板の製造方法について説明する。尚、本願明細書において、合金の成分組成の説明に関して単に「%」と表記している場合は、「mass%」を意味する。

0033

1.アルミニウム合金の成分組成
本発明に係るアルミニウム合金板は、Al−Mg−Si系合金又はAl−Mg−Si−Cu系合金からなり、このアルミニウム合金の成分組成として、Mg:0.20〜1.50%、Si:0.30〜2.00%を含有し、更にMn:0.005〜0.080%、Cr:0.005〜0.080mass%のうち1種又は2種を含有し、0.005≦Mn+Cr≦0.08mass%を満たす。また、本発明のアルミニウム合金は、更に、Zr:0.01〜0.40%、Fe:0.03〜1.00%、Ti:0.005〜0.300%及びZn:0.03〜2.50%から選択される1種又は2種以上を更に含有し、Cu:1.50%以下に規制され、残部Al及び不可避的不純物からなるものも好適に用いられる。次に、上記各元素の限定理由について説明する。

0034

Mg:
Mgは、本発明で対象とするAl−Mg−Si系合金又はAl−Mg−Si−Cu系合金の基本となる合金元素であって、Siと共に強度向上に寄与する。Mg含有量は、0.20〜1.50%とする。Mg含有量が0.20%未満では、塗装焼付時における析出硬化によって強度向上に寄与するG.P.ゾーン生成量が少なくなるため、十分な強度向上の効果が得られない。一方、Mg含有量が1.50%を超えると、粗大なMg−Si系の金属間化合物が生成され、プレス成形性、主に曲げ加工性が低下する。特に最終板の曲げ加工性をより良好にするためには、Mg含有量は0.30〜0.90%とするのが好ましい。

0035

Si:
Siも、本発明で対象とするAl−Mg−Si系合金又はAl−Mg−Si−Cu系合金の基本となる合金元素であって、Mgと共に強度向上に寄与する。また、Siは、鋳造時に金属Si粒子晶出物として生成される。Si含有量は、0.30〜2.00%とする。Si含有量が0.30%未満では、上記効果が十分に得られない。一方、Si含有量が2.00%を超えると、粗大なSi粒子や粗大なMg−Si系金属間化合物が生成して、プレス成形性、特に曲げ加工性の低下を招く。また、プレス成形性と曲げ加工性とのより良好なバランスを得るためには、Si含有量は0.50〜1.30%とするのが好ましい。

0036

Mn、Cr:
Mn、Crは、強度向上と結晶粒組織の微細化及び安定化に寄与する。但し、本発明では、最終板の結晶粒径を制御する観点から、これら添加元素含有量を厳密に規制している。本発明で規定する結晶粒径を得るためには、Mn含有量は0.005〜0.080%、Cr含有量は0.005〜0.080%とする。MnとCrは共に0.005%未満であると量産安定性欠け、0.080%を超えると結晶粒径が微細になり本発明で規定する結晶粒径を得ることが困難となる。本発明では、Mn、Crのうち1種又は2種を含有する。

0037

そして、Mn、Crの含有量に関しては、更に、0.005≦Mn+Cr≦0.080%を満たすことが要求される。Mn量とCr量との合計量も、本発明で規定する結晶粒径を得るために規制が必要である。Mn+Crが0.005%より少ないと、結晶粒径が過度に粗大化してしまい、0.080%より多いと結晶粒径が微細になり過ぎてしまう。Mn+Crは、0.010%≦Mn+Cr≦0.050%を満たすことが好ましい。尚、Mn、Crは、材料中にヘム曲げ性や成形性を低下させる金属間化合物を形成するため、これらの含有量を低減することは、ヘム曲げ性や成形性の向上にも繋がる。

0038

Zr、Fe、Zn、Ti:
これらの元素は、強度向上、結晶粒微細化、時効性(焼付硬化性)の向上及び/又は表面処理性の向上に有効であり、これらいずれかの1種又は2種以上を含有するのが好ましい。これらの元素のうちZrは、上記の強度向上と結晶粒組織の微細化及び安定化に効果を発揮する。Zrの含有量が0.01%未満では、上記効果が十分に得られない。一方、Zrの含有量が0.40%を超えると、上記効果が飽和するだけでなく多数の金属間化合物が生成され、成形性、特にヘム曲げ性が低下するおそれがある。従って、Zrの含有量を0.01〜0.40%とするのが好ましい。また、Zrの含有量を0.01〜0.30%とするのがより好ましい。

0039

また、Feも、強度向上と結晶粒微細化に有効な元素である。Fe含有量が0.03%未満では上記効果が十分に得られない。一方、Fe含有量が1.00%を超えると、多数の金属間化合物が生成されて、プレス成形性と曲げ加工性が低下し、また溶体化処理後の結晶粒径が極度に微細化し、本発明で規定する結晶粒径を得ることが困難となる。従って、Fe含有量は0.03〜1.00%とするのが好ましい。尚、特に曲げ加工性の低下を最小限に抑制し、本発明で規定する結晶粒径を得やすくするためには、Fe含有量を0.05〜0.50%とするのがより好ましい。

0040

更に、Znは時効性の向上を通じて強度向上に寄与すると共に、表面処理性の向上に有効な元素である。Zn含有量が0.03%未満では上記効果が十分に得られない。一方、Zn含有量が2.50%を超えると成形性が低下する。従って、Zn含有量は、0.03〜2.50%とするのが好ましい。また、Zn含有量は、0.03〜1.00%とするのがより好ましい。

0041

Tiは、鋳塊組織の微細化の効果を発揮する。Ti含有量は、0.005〜0.300%とするのが好ましい。Ti含有量が0.005%未満では、上記効果が十分に得られない。一方、Ti含有量が0.300%を超えると、Ti添加の効果が飽和するだけでなく粗大な晶出物が生じるおそれがある。尚、Ti含有量は、0.005〜0.200%とするのがより好ましい。また、Tiと同時に500ppm以下のBを添加することによって、鋳塊組織の微細化と安定化の効果が一層顕著となる。

0042

Cu:
Cuは、強度向上と成形性向上のために添加しても良い元素である。但し、Cu含有量が1.50%を超えると、耐食性耐粒界腐食性耐糸錆性)が低下する。従って、Cu含有量は1.50%以下に規制するのが好ましい。また、より耐食性の改善を図りたい場合はCu含有量を1.00%以下に規制するのが好ましく、特に耐食性を重視する場合は、Cu含有量は0.05%以下に規制することが好ましい。

0043

以上の各元素の他には不可避的不純物としてB、Ca、Na等を各々0.05%未満、合計で0.15%未満であれば、本発明に係るアルミニウム合金板の特性に影響を与えないので含有していても良い。

0044

尚、上記Zr、Fe、Zn、Tiの含有量は、それぞれ積極的に添加する場合の範囲として示したものである。従って、これらの元素に関しては、上記含有量の下限値未満の量を不純物として含有する場合を排除するものではない。特に、Feに関しては、通常のアルミニウム地金を用いる場合、通常、0.03%未満のFeが不可避的不純物として含有されている。

0045

2.アルミニウム合金板の結晶粒径制御と結晶方位制御
本発明に係るアルミニウム合金板においては、最終板であるアルミニウム合金板の結晶粒径と結晶方位を制御することも極めて重要となる。合金板の結晶粒径制御と結晶方位制御は、合金の成分組成の調整と共になされることで、最終板の耐リジング性とヘム曲げ性が確実かつ安定して向上する。以下、本発明に係るアルミニウム合金板を規定するための、粒径d1、d2、及びCube方位面積率Cについて、その測定位置を示す図1を参照しつつ詳細に説明する。

0046

2−1.結晶粒径制御と結晶方位制御の技術的意義
まず、アルミニウム合金板の結晶粒制御の技術的意義について説明する。本発明者等によると、リジングマーク発生に特に強い影響を与えるバンド状組織は、アルミニウム合金板の板厚方向の中央付近の領域に存在する。そこで、この領域の結晶粒径を適切なサイズまで大きく再結晶させることでバンド状組織の分解を促し、リジングマークの発生を防止する。ここで、板厚方向の中央付近の領域とは、板厚をtとして、板厚中央(t/2)の位置を中心とし、ここから厚さ方向に±(t/8)の範囲の領域をいうものとする(以下、この領域を「中央付近領域」と称する場合がある)。

0047

本発明者等の行った実験によれば、製造工程中で形成したバンド状組織を分解するためには、中央付近領域のL−LT面における結晶粒径d1を30μm以上とすることが要求される。結晶粒径d1が30μm未満の場合には、リジングマーク発生の原因であるバンド状組織を十分に分解することができず、リジングマークが発生してしまう。結晶粒径d1は、好ましくは45μm以上、更に好ましくは60μm以上とする。一方、結晶粒径d1が80μmを超えてしまうと伸びや成形性が大きく低下してしまうため、結晶粒径d1は80μm以下、好ましくは70μm以下とする。

0048

また、従来の知見では、最終板の結晶粒径を粗大にすることは、表面性状や成形性を悪化させることに繋がると考えられており、例えば、肌荒れオレンジピールと呼ばれるような表面性状に関わる問題を引き起こす場合がある。表面性状や成形性の悪化を抑制するためには、結晶粒径を微細化させることが有効であることが知られている。このため、本発明においても、肌荒れやオレンジピールが発生しない程度に板厚全体の所定面における結晶粒径を制御する必要がある。具体的には、板厚全体のL−ST面における結晶粒径d2を60μm以下とする。結晶粒径d2は、50μm以下とするのが好ましい。尚、この結晶粒径d2が10μm未満ではSSマークと呼ばれる表面性状の問題が発生しやすくなる場合があるので、10μmを下限値とするのが好ましい。

0049

本発明では、上述したアルミニウム合金板の結晶粒径制御と同時に結晶方位制御を要する。ヘム曲げ性の向上のためには、特にヘム曲げ性に影響の強い板表層の結晶方位を制御することが重要である。このためには、板表面における結晶方位のCube方位面積率Cを10%以上とする。Cube方位面積率Cは、15%以上とするのがより好ましい。尚、上限については、材料の異方性が強くなる結果、成形が困難となる場合があるため60%とするのが適切といえる。

0050

2−2.結晶粒径と結晶方位の測定方法
結晶粒径及び結晶方位の具体的な測定方法について説明する。まず、アルミニウム合金板の中央付近領域のL−LT面における結晶粒径d1については、中央付近領域の範囲内の任意のL−LT面まで苛性エッチング減厚した後に、機械研磨バフ研磨電解研磨を行なって測定面とする。次に、アルミニウム合金板の板厚全体のL−ST面における結晶粒径d2については、アルミニウム合金板の任意のL−ST面に対し、機械研磨、バフ研磨、電解研磨を行なって測定面とする。更に、板表面における結晶方位のCube方位面積率Cについては、アルミニウム合金板表面に対し機械研磨、バフ研磨、電解研磨を行なって測定面とする。

0051

具体的には、上記各測定面を走査電子顕微鏡付属後方散乱電子回折測定装置(SEM−EBSD)によって測定することで、集合組織方位データを取得する。次に、得られた方位データから、EBSD解析ソフト(TSL社製の「OIMAnalysis」)を使用して結晶粒径d1、d2を得る。ここで、ミスオリエンテーション5°以上の結晶境界線を結晶粒界とみなし、円相当として算出した直径を結晶粒径とする。また、同様に得られた方位データから、EBSD解析ソフトを使用して結晶方位面積率Cを測定する。Cube方位面積率Cは(001)<100>方位から15°以内の結晶方位をCube方位として計算する。各測定面における測定領域は、L−LT面の場合は1000μm×1000μm以上の面積、L−ST面の場合は1000μm×1000μm以上(又は全板厚)の面積とし、測定ステップ間隔は結晶粒径の1/10程度とするのが好ましい。また、いずれも3箇所以上測定して、その算術平均値をもってd1、d2及びCを決定するのが好ましい。

0052

以上説明した通り、本発明では、耐リジング性向上のために、溶体化処理における再結晶時の中央付近領域のL−LT面における結晶粒径d1を適切なサイズまで粗大化してバンド状組織を分解しつつ、板厚全体のL−ST面における結晶粒径d2を制御することで肌荒れ等を防止し、更に、板表面における結晶方位のCube方位面積率Cを制御することで、ヘム曲げ性を向上させている。本発明によれば、耐リジング性及び耐肌荒れ等の表面性状、並びに、ヘム曲げ性に優れたアルミニウム合金板を得ることが可能となる。

0053

尚、本発明のように、結晶粒径の制御によりリジングマークを防止できる板厚は特に制限されるものではなく、製品に要求される所定の板厚の最終圧延板に対して適用できる。これは、リジングマーク発生に強く影響するバンド状組織は、熱間圧延時から中央付近領域(板厚中心(t/2)を中心として厚さ方向に沿った±(t/8)の範囲にわたる領域)で形成され、かつ、この中央付近領域の全板厚tに対する割合は、圧延が進んで板厚が減少しても変化する割合ではないからである。もっとも、敢えて具体的に本発明に好適な板厚を示すならば、一般に0.5〜5.0mmのものが用いられる。

0054

3.本発明に係るアルミニウム合金板の製造方法
次に、本発明に係るアルミニウム合金板の製造方法について説明する。本発明では、最終板の材料組織に関して、結晶粒径及び結晶方位を制御するために、その製造過程中の熱間圧延、冷間圧延、溶体化処理を特定の条件で実施する必要がある。

0055

本発明で規定する結晶粒径d1、d2及びCube方位面積率Cを得るためには、溶体化処理時の再結晶粒径を、従来法で生じる再結晶粒径よりも粗大化させる必要がある。そのためには、アルミニウム合金の成分組成について、結晶粒成長抑制元素であるMn、Crの量を通常よりも低減することが有効である。Mn+Crの量が本発明で規定した範囲内とすることで、溶体化処理時に結晶粒径が適度に粗大化し、板厚の中央付近領域において30μm〜80μmの粒径d1を得ることが可能となる。

0056

但し、結晶粒成長抑制元素であるMn、Crの量を低減することは、溶体化処理前の熱間圧延の際、結晶粒が粗大化するおそれを生じさせる。特に、熱間圧延を再結晶温度以上で実施すると、再結晶により結晶粒径が過度に粗大になる。この点、上述したように、本発明者等は、溶体化処理の際に再結晶粒によってバンド状組織を効果的に分解するためには、熱間圧延の際に形成されるバンド状組織を微細にすることが好適であるとの知見を得ている。そこで、本発明では、熱間圧延温度を制限して熱間圧延中の再結晶を抑制し、熱間圧延中の粗大再結晶を防止している。

0057

そして、熱間圧延後は、中間焼鈍を実施せずに最終板厚まで冷間圧延することができる。中間焼鈍を実施しないので、圧延集合組織を十分に発達させて、本発明で規定するCube方位面積率Cを得ることができる。なお、熱間圧延の終了温度によって、所定の結晶粒径やCube方位密度、耐リジング性等の特性を得るために冷間圧延率は適切に制御する必要がある。

0058

以上述べた本発明に係るアルミニウム合金板の製造方法は、アルミニウム合金の成分組成の規制と、熱間圧延における熱間圧延温度の制御、中間焼鈍の省略、及び、冷間圧延率の制御に技術的な意義がある。従って、現在自動車ボディシート材の製造方法として一般的に用いられている工程、即ち、鋳造、均質化処理、熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延、溶体化処理の順序による工程と同等の工程数以下で実施することができる。これは自動車ボディシート材に対する低コスト化の観点からも良好な特徴である。

0059

以下、本発明で規定する上記d1、d2及びCを有するアルミニウム合金板を得るための代表的、かつ好適な製造方法について説明する。このアルミニウム合金板の製造方法は、溶製したアルミニウム合金溶湯を鋳造し、任意的に均質化処理を施し、次いで、熱間圧延、冷間圧延、溶体化処理をこの順序で行う。

0060

3−1.鋳造工程
前述の成分組成のアルミニウム合金を常法に従って溶製し、連続鋳造法(CC鋳造法)や半連続鋳造法(DC鋳造法)等の通常の鋳造法を適宜選択して鋳造する。

0061

3−2.均質化処理工程
鋳造工程で得られる鋳塊に対して、必要に応じて均質化処理を行なってもよい。均質化処理は、480〜590℃の温度で0.5〜24時間の加熱処理を施すのが好ましい。

0062

3−3.熱間圧延工程
均質化処理を行った後の鋳塊、或いは、均質化処理を行なわない場合には鋳造後の鋳塊に熱間圧延を実施する。均質化処理工程又は鋳造工程から熱間圧延開始までの過程においては、必要に応じて以下のいずれかの処理方法を適用することができる。

0063

即ち、均質化処理を行なった場合には、均質化処理後の冷却過程常温又は常温近くまで鋳塊を冷却した後、改めて熱間圧延の開始温度まで加熱して必要に応じて24h以下保持(予備加熱)し、この温度で熱間圧延を開始する方法がある。また、均質化処理後の冷却過程で熱間圧延の開始温度まで冷却して必要に応じて24h以下保持(予備加熱)し、この温度で熱間圧延を開始する方法がある。なお、いずれの予備加熱においても、保持時間の下限は特に限定するものではなく、所定温度に到達後に直ちに熱間圧延を開始しても良い。均質化処理後の冷却速度は、早い方が自動車ボディシート材として要求されるASYA、ASEL、及び、BHYS等の機械的特性が向上しやすいので好ましい。

0064

一方、均質化処理を行なわない場合には、鋳造工程後に常温又は常温近くまで冷却した後、改めて熱間圧延の開始温度まで加熱して24h以下保持し、この温度で熱間圧延を開始する方法がある。なお、保持時間の下限は特に限定するものではなく、所定温度に到達後に直ちに熱間圧延を開始しても良い。

0065

熱間圧延の基本的な内容は、一般的なアルミニウム合金の熱間圧延工程が採用される。但し、上記の通り本発明においては、熱間圧延工程での結晶粒が過度に粗大化することを抑制するために、熱間圧延条件を制限することが必須となる。ここで熱間圧延温度については、熱間圧延開始温度及び熱間圧延終了温度が規定される。そして、本発明においては、熱間圧延開始温度を300〜450℃とし、熱間圧延終了温度を200〜450℃とする。

0066

ここで、熱間圧延条件は下記A、B2つの条件に大別される。条件Aは、熱間圧延開始温度を300〜450℃とし、熱間圧延終了温度を200〜350℃とするものである。熱間圧延開始温度が300℃未満では、圧延が困難となり、又は、著しく生産性が低下することとなる。一方、熱間圧延開始温度が450℃を超えると、熱間圧延中に再結晶が起こりやすくなり、本発明で用いるMn、Crの量が少ないアルミニウム合金では過度に粗大な再結晶組織が形成され、製品板に強いリジングマークが発生する場合がある。更に、熱間圧延終了温度が200℃未満では、圧延が困難となる。一方、熱間圧延終了温度が350℃を超えると、再結晶して粗大な再結晶粒組織になる場合がある。以上のように、熱間圧延開始温度を300〜450℃とし、熱間圧延終了温度を200〜350℃とするのが好ましい。なお、条件Aでは、熱間圧延開始温度を300〜420℃とし、熱間圧延終了温度を200〜300℃とするのがより好ましい。

0067

条件Bは、熱間圧延開始温度を350〜450℃とし、熱間圧延終了温度を350℃を超え450℃以下とするものである。ここで、条件Bの熱間圧延終了温度は、条件Aにて粗大な再結晶粒組織が形成する場合があるとした温度域となっているが、条件Aで記載した熱間圧延終了温度の条件である350℃を超えても、その後の冷間圧延率を適切に制御することでリジングマークの原因となるバンド状組織を分解できることを知見して見出した条件である。

0068

条件Bでは、熱間圧延開始温度を350〜450℃として、条件Aに比べて下限値を高温に設定したことを特徴とする。これによって、均質化処理後又は鋳造後から熱間圧延までの冷却温度範囲を狭くすることができ省エネルギーとなる。なお、熱間圧延開始温度の上限値は、条件Aと同じく450℃とする。その理由も条件Aと同じで、450℃を超えると熱間圧延中に再結晶が起こりやすくなるからである。一方、熱間圧延終了温度については、350℃を超え450℃以下とする。この範囲は、条件Aで規定する範囲を超えるものである。熱間圧延開始温度を350℃以上とすることとあいまって、熱間圧延終了温度を狙いの温度に調節するのが容易になる。なお、熱間圧延終了温度を450℃以下とするのは、450℃を超えると熱間圧延中の再結晶粒が過度に粗大になり、その後の工程でバンド状組織を十分に分解することができないからである。以上のように、条件Bでは、熱間圧延開始温度を350〜450℃とし、熱間圧延終了温度を350℃を超え450℃以下とするのが好ましい。なお、条件Bでは、熱間圧延開始温度を370〜450℃とし、熱間圧延終了温度を350℃を超え420℃以下とするのがより好ましい。

0069

3−4.冷間圧延工程
熱間圧延工程に続いて、熱間圧延板に冷間圧延を施して最終板厚(製品板厚)の冷間圧延板とする。上述の熱間圧延の条件A又は条件Bのそれぞれにおいて、望ましい冷間圧延率が異なる。上記熱間圧延の条件Aの場合には、冷間圧延工程での圧下率を50.0%以上、好ましくは66.0%以上とする。圧下率が50.0%未満の場合は、圧延中に形成される圧延集合組織が十分に発達せず、溶体化処理時に形成するCube方位面積率Cが不十分となる。圧下率の上限値は使用する設備にもよるが、生産性の観点から90%とする。なお、条件Aのうち熱間圧延終了温度が300℃〜350℃の材料については、冷間圧延率を76.5%以上とすることで、より確実にリジングマークを防止できる。理由については後述する熱間圧延の条件Bと同じである。

0070

上記熱間圧延の条件Bの場合には、熱間圧延終了温度が高く、回復により熱間圧延完了時点で蓄積されている歪みエネルギーが熱間圧延条件Aに比べて低い。Cube方位の形成に寄与する圧延集合組織を条件Aと同等レベルに発達させるためには条件Aに比べて高い冷間圧延率とする方式が採用される。また、冷間圧延率を高くすると材料組織内に内在する第二相粒子周辺での再結晶が促進され(粒子促進核生成)、バンド状組織の分解がより効果的に行われる。条件Bの熱間圧延終了温度は条件Aに比べて高く、熱間圧延中の粗大な再結晶粒が形成されやすくなっているが、冷間圧延率を高めてバンド状組織の分解力を高めることで耐リジング性が確保されることにもなる。条件Bの場合には、冷間圧延工程での圧下率を好ましくは76.5%以上、より好ましくは80.0%以上とする。圧下率を76.5%以上とすることで、圧延中に形成される圧延集合組織が十分に発達し、溶体化処理時に形成するCube方位面積率Cが十分となり、耐リジング性も十分となる。条件Bにおける圧下率の好適な上限値は使用する設備にもよるが、生産性の観点から90%とする。

0071

3−5.溶体化処理工程
冷間圧延に続いて、圧延板に溶体化処理を施す。溶体化処理における材料到達温度は、480〜590℃、好ましくは500〜590℃である。材料到達温度が480℃未満では、再結晶しない場合や、溶体化が不十分で目的に合った強度が得られない場合がある。一方、材料到達温度が590℃を超えると、板が溶融してしまい安定した製造が困難となる場合がある。溶体化処理の保持時間は特に限定されるものではないが、生産性の観点から0秒〜5分とするのが好ましく、0秒〜1分とするのがより好ましい。ここで、0秒とは、材料到達温度に達した後に直ちに冷却するものである。溶体化処理後の冷却については、保持温度から150℃までの温度域における冷却速度を100℃/分以上とするのが好ましく、これにより十分な成形性と焼付硬化性を得ることができる。尚、この冷却速度は300℃/分以上とするのがより好ましい。また、冷却速度の上限値は冷却装置冷却方法に依存するが、本発明では生産性と操作性の観点から10000℃/分とする。

0072

3−6.その他の工程
本発明においては、良好な焼付け硬化性を得るために、溶体化処理後直ちに予備時効処理を行うのが好ましい。予備時効処理条件は、温度50〜150℃で保持時間1〜100時間とするのが好ましい。但し、この予備時効処理は、結晶粒径や結晶方位に対して本質的な影響は与えるものではなく、従って本発明においては予備時効処理を行なわなくてもよい。

0073

以下に、本発明の実施例を比較例と共に説明する。
本発明において、その主要課題である耐リジング性及びヘム曲げ性の向上を達成する発明の構成は、上記した結晶粒径d1、d2及びCube方位面積率Cである。そこで、本実施例においては、合金の成分組成及び製造工程の条件を特定範囲に規定することにより、上記した発明の構成を制御している。また、肌荒れ性についても、d1、d2によって抑制されるものであることから、本実施例では肌荒れ性についても評価した。更に、これらの主要な課題の他、本実施例では機械的特性としての強度の評価も行った。強度は、本発明の課題として挙げられていないものの、自動車用ボディシート等において本来的に要求される特性だからである。
尚、以下の実施例は、本発明の効果を説明するためのものであり、実施例記載のプロセス及び条件が本発明の技術的範囲を制限するものではない。

0074

[アルミニウム合金板材の製造]
表1の合金符号A〜Sに示す各成分組成のアルミニウム合金を常法に従って溶解し、DC鋳造法によりスラブに鋳造した。次に、得られた各スラブに対して均質化処理を施した後、室温付近まで放冷した。そして、均質化処理後のスラブについて、熱間圧延、冷間圧延、及び、溶体化処理を行い板材試料とした。他にも均質化処理後に熱間圧延開始温度まで冷却を行い、そのまま熱間圧延、冷間圧延、及び、溶体化処理を行った板材試料も作製した。これらの製造工程について、表2で処理条件を示しつつ以下に説明する。

0075

0076

0077

鋳造した各スラブに530℃で8時間の条件で均質化処理を行った後、表2に示す各種条件で、均質化処理後の冷却、熱間圧延前の予備加熱、熱間圧延を順次行った。均質化処理後の冷却を「室温まで放冷」としたものは、均質化処理後に一旦室温まで冷却してから室温から熱間圧延開始温度まで再加熱を行い、その温度で2時間保持する予備加熱を行った。一方、「熱間開始温度まで冷却」としたものは、均質化処理後に熱間圧延開始温度まで冷却した後、その温度で10分間保持する予備加熱を行った。更に、いずれの予備加熱後においても、熱間圧延を表2に示す開始温度と終了温度で実施した。熱間圧延後の板厚を表2に示す。

0078

次に、熱間圧延板に対して、表2に示す冷間圧延率で冷間圧延を施し、最終板厚1.0mmの冷間圧延板を得た。また、製造プロセス番号25は、4mmの熱間圧延板に対し、2.0mmまで冷間圧延を施した後、連続焼鈍炉を用いて500℃で保持時間10秒の中間焼鈍を実施し、その後再度冷間圧延を施し最終板厚1.0mmの冷間圧延板を得た。

0079

そして、表2に示す条件で溶体化処理を実施した。溶体化処理には、連続焼鈍炉を用いた。その後、室温付近まで600〜1000℃/分の冷却速度で冷却後、直ちに80℃で5時間の予備時効処理を施した。この予備時効処理は機械的性質に影響するが、結晶粒径や結晶方位への影響はない。

0080

[結晶粒径及び結晶方位の測定]
以上のようにして得られた最終板厚1mmの各板材試料について、前述した方法で結晶粒径d1、d2及びCube方位面積率Cを測定した。本実施例においては、板材の幅方向中心部より50mm以内の領域からサンプルを採取し結晶粒径、Cube方位面積率Cを測定した。粒径d1の測定としては、板厚中心(t/2)から±0.05mmの厚さ位置のL−LT面を測定した。粒径d2の測定としては、上記採取サンプルのL−ST面を測定した。Cube方位面積率Cは、上記採取サンプルの表面を約60〜100μmの厚さ研磨したL−LT面について測定した。

0081

[耐リジング性・肌荒れ性の評価試験
各板材試料について、従来から行われている簡便な評価手法を用いて耐リジング性の評価を行った。具体的には、圧延方向に対して90°をなす方向に沿ってJIS5号試験片を採取した。この試験片に5%及び15%のストレッチをそれぞれ行い、表面に圧延方向に沿って生じた筋模様筋状凹凸模様)をリジングマークとして、その発生の有無を目視で判定した。5%ストレッチは通常のプレス成形を想定したひずみ量であり、15%ストレッチは特に成形の厳しい成形を想定したひずみ量である。○印は筋模様なし、×印は筋模様が強い状態を示す。また、同様にして肌荒れの有無も判定した。○印は肌荒れ発生なし、×印は表面性状として問題となる程度の肌荒れが発生したことを示す。結果を表3に示す。

0082

[ヘム曲げ性の評価試験]
また、各板材試料について、ヘム曲げ性を評価するためのヘミング試験を行った。ヘミング試験においては、溶体化処理を行った日から90日後において、圧延方向に対して90°方向のJIS5号試験片を採取した。ヘミング試験は、JISH7701に基づき実施した。予歪は8%、プリヘミング時のポンチ先端半径は0.5mm、本ヘミング時の中板の厚さは1.0mmとした。ヘミング試験後は外周部表面の観察を行い、JISH7701に記載される0〜2点を合格「○」とし、3〜4点を不合格「×」とした。

0083

強度評価試験]
最後に、機械的特性として強度の評価も行なった。上記のようにして製造された各板材試料について、溶体化処理を行った日から7日後において、圧延方向と平行な方向にJIS5号試験片を切り出し、引張試験により0.2%耐力(ASYS)と伸び(ASEL)を評価した。また、試験片を2%ストレッチした後に、塗装焼付け処理相当の加熱処理としてオイルバス中での170℃×20分の加熱処理を施した後の0.2%耐力値(BHYS)も測定した。成形性や強度の判断基準として、自動車ボディシート材として要求される基準に基づいて、ASYSが90MPa以上、ASELが25%以上、BHYSが160MPa以上を合格として「○」とし、それ以外は不合格として「×」とした。結果を表3に示す。

0084

本実施例で製造した各アルミニウム合金板材試料についての、結晶粒径及び結晶方位の測定結果と、耐リジング性・肌荒れ性・ヘム曲げ性・強度に関する評価結果を表3に示す。

0085

0086

表3の製造プロセス番号1〜19の例は、いずれも合金の成分組成がこの発明で規定する範囲内であって、かつ、溶体化処理後の結晶粒径d1、d2及びCube方位面積率Cが本発明で規定する範囲内にある。これらの例では、5%及び15%のストレッチではリジングマークが発生せず、また肌荒れも発生せず、いずれにおいても問題がないことが確認された。また、自動車ボディシート材として要求される機械的性質について、ASYA、ASEL、及び、BHYSのいずれもが十分に要求性能を満たすものであった。

0087

これに対して、表3の製造プロセス番号20、21では、熱間圧延開始温度が高く、熱間圧延中に進行した粗大再結晶を、その後の冷間圧延と溶体化処理での再結晶によって十分に分解できず耐リジング性が低下した。また、冷間圧延によっても十分に圧延集合組織が発達しなかったため、Cube方位面積率Cが10%を下回り、ヘム曲げ性に劣っていた。

0088

表3の製造プロセス番号22では、熱間圧延開始温度及び熱間圧延終了温度が共に高過ぎた。そのため、冷間圧延を高い圧下率で実施しても熱間圧延中に進行した粗大再結晶を、その後の冷間圧延と溶体化処理での再結晶によって十分に分解できず耐リジング性が低下した。

0089

表3の製造プロセス番号23では、板材試料の製造プロセスにおいて、冷間圧延率が低かったため、Cube方位面積率Cが本発明で規定する面積率(10%)の範囲外となった。その結果、ヘム曲げ性に劣っていた。尚、この板材試料は、熱間圧延の温度(開始温度及び終了温度)は適切に設定されており、結晶粒径d1、d2は本発明で規定する範囲内にあった。そのため、過酷なプレス成形を模擬した15%ストレッチでもリジングマークや肌荒れは発生しなかった。

0090

表3の製造プロセス番号24では、板材試料の製造プロセスにおいて、溶体化処理温度が低かったため、自動車ボディシート材として要求される機械的性質を満たさなかった。尚、合金の成分組成、熱間圧延の開始及び終了温度、ならびに、冷間圧下率については適切であったので、結晶粒径d1、d2及びCube方位面積率Cは本発明で規定する範囲内にあった。そのため、15%ストレッチでもリジングマークや肌荒れは発生せず、また十分なヘム曲げ性を得ることができた。

0091

表3の製造プロセス番号25では、板材試料の製造プロセスにおいて、冷間圧延工程の間で中間焼鈍を施したため、Cube方位面積率Cが本発明で規定する面積率よりも低かった。その結果、ヘム曲げ性に劣っていた。

0092

表3の製造プロセス番号26〜31では、いずれも合金の成分組成が本発明で規定する範囲外となる例である。製造プロセス番号26〜29では、Mn+Cr量が0.080%を超えていたため、溶体化処理後の結晶粒径d1が本発明で規定する範囲よりも小さくなった。これらの例については、熱間圧延の開始温度及び終了温度は本発明で規定する範囲内のため、5%ストレッチではリジングマークが発生しなかったが、過酷なプレス成形を模擬した15%ストレッチではリジングマークが発生した。また、製造プロセス番号30、31では、Mn+Cr量が0.005%未満であったので、溶体化処理後の結晶粒径d1及びd2が共に本発明で規定する範囲よりも大きくなっており、肌荒れが発生した。

0093

表3の製造プロセス番号32〜35は、必須の添加元素であるSi、Mgのいずれかが、本発明で規定する添加範囲に対して範囲未満、或いは、過剰に添加された合金である。これらの板材試料は、製造条件における操作条件を本発明の条件下とすることで、結晶粒径d1、d2及びCube方位面積率Cを具備していた。その結果、耐リジングマーク性、ヘム曲げ性及び耐肌荒れ性は合格であった。但し、伸び(ASEL)又は0.2%耐力(ASYA、BHYS)の少なくともいずれかについて、自動車ボディシート材としての機械的性質の基準を満たしていなかった。Si及びMgは必須の添加元素であることから、機械的性質も考慮した適切な添加量とすべきであることが分かる。但し、本願発明の主題事項は、Mn及びCrの添加量を規制しつつ、製造条件を適正にすることで、耐リジング性やヘム曲げ性を改善することにあり、この点では問題がない。

実施例

0094

一方、表3の製造プロセス番号36〜38の例では、必須元素(Si、Mg、Mn、Cr)の含有量は適正範囲内にあり、またその製造条件も本発明範囲を満たしているが、選択元素であるCu、Fe、Zn、Zr、Tiの少なくともいずれかを過剰に添加した例である。Si、Mg、Mn、Crの含有量が適正範囲内にあるため、結晶粒径d1、d2及びCube方位面積率Cを満たしており、耐リジングマーク性、ヘム曲げ性及び耐肌荒れ性は合格であった。しかしながら、選択元素が過剰に含有されているため、ASYA、ASEL、BHYSの少なくともいずれかが「×」となっており、自動車ボディシート材としての機械的性質を具備していない。よって、これら任意的添加元素を添加する場合には、その好適範囲を考慮した合金組成を適用すべきである。

0095

本発明に係るアルミニウム合金板は、厳しい成形条件においてもリジングマークの発生を確実に抑制でき、成形性についてはヘム曲げ性に優れる。また、本発明に係るアルミニウム合金板の製造方法は、量産規模で確実かつ安定して低コストでの生産を可能とする。本発明は、自動車のボディパネルに適用される自動車用ボディシート等の自動車用途の他、電子・電気機器等のパネル、シャーシの様な成形加工部品についても利用可能である。

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