JP5276368B2 - 耐食性および成形性に優れたアルミニウム合金板 - Google Patents

Description

本発明は、耐食性および成形性を必要とするプレス成形部品、例えばヒートインシュレーター等に適した耐食性および成形性に優れたアルミニウム合金板に関する。

自動車用のプレス成形部品には、Ａｌ−Ｆｅ系合金の適用も試みられているが、ヒートインシュレーター用の材料には、優れた成形性の他、耐食性も要求される。従来、Ａｌ−Ｆｅ系アルミニウム合金板について、圧延方向に対して０°方向、４５°方向および９０°方向の３方向の引張特性を改善することにより、高成形性を得ることが提案されている（特許文献１参照）。また、特定粒径のＡｌ−Ｆｅ系化合物の分散密度を特定範囲に制御することにより、改善された成形性をそなえ、ピンホールの発生数が少ないＡｌ−Ｆｅ系アルミニウム合金箔が提案されている（特許文献２参照）が、上記自動車用のプレス成形部品として必要とされる成形性および耐食性の両特性を得るには必ずしも十分ではない。
特許第３７９１３３７号公報 特開２００７−３０８８０５号公報

発明者らは、Ａｌ−Ｆｅ系合金の成形性および耐食性の両特性を改善するために、上記の提案をベースとして、Ａｌ−Ｆｅ系合金板の合金組成、板厚、マトリックス中に分散するＡｌ−Ｆｅ系化合物、３方向の引張特性などと成形性および耐食性の関係について多角的に試験、検討を行った結果、両特性を改善するためには、とくに、板厚、３方向の全伸びに加えて、Ａｌ−Ｆｅ系化合物の最大粒径と分散密度を制御することが必要であることを見出した。

本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、その目的は、とくに自動車用のプレス成形品に好適な成形性および耐食性に優れたＡｌ−Ｆｅ系のアルミニウム合金板を提供することにある。

上記の目的を達成するための請求項１による耐食性および成形性に優れたアルミニウム合金板は、Ｆｅ：１．３〜２．０％を含有し、さらにＭｎ：０．５％以下、Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｇ：０．３％以下、Ｃｕ：０．３％以下、Ｃｒ：０．１％以下、Ｚｎ：０．１％以下、Ｔｉ：０．１％以下のうち１種または２種以上を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる組成を有し、圧下率９０〜９８％の熱間粗圧延、熱間仕上げ圧延、冷間圧延、軟化熱処理することにより製造された板厚０．１ｍｍ以上のアルミニウム合金板であって、マトリックス中に分散するＡｌ−Ｆｅ系化合物の最大円相当径が１０μｍ以下、円相当径０．２〜１０μｍのＡｌ−Ｆｅ系化合物の分散密度が１×１０^４〜１×１０^６個／ｍｍ^２であり、冷間圧延方向に対して、０°方向、４５°方向、９０°方向の全伸びを［Ｌ］、板厚を［Ｔ］と表したとき、式：［Ｌ］≧５×ＬＮ［Ｔ］＋４０を満足することを特徴とする。以下の説明において、合金成分値は全て質量％として示す。

本発明によれば、とくに、ヒートインシュレーター等、自動車用のプレス成形品に好適な成形性および耐食性に優れたＡｌ−Ｆｅ系のアルミニウム合金板が提供される。

（合金組成）
本発明においては、必須成分としてはＦｅを含有するＡｌ−Ｆｅ系のアルミニウム合金が適用されるが、とくに、以下の合金成分を有するアルミニウム合金を適用することが好ましい。

Ｆｅ：Ａｌ−Ｆｅ系化合物を形成して、３方向の全伸びを最適化するために重要な元素である。Ｆｅの好ましい含有量は０．７〜２．０％の範囲であり、０．７％未満では、全伸び低くなるため成形性が劣化し、２．０％を超えると耐食性が劣化する。もしくは、全伸びが低くなるため成形性が劣化する。

Ｍｎ：強度を高めるよう機能する。Ｍｎの好ましい含有量は０．５％以下の範囲であり、上限を超えると全伸び低くなるため成形性が劣化する。

Ｓｉ：不純物としてのＳｉはＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物を形成して、全伸びを低下させる。Ｓｉの好ましい含有量は０．３％以下の範囲であり、上限を超えると全伸び低くなるため成形性が劣化する。

Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｚｎ：強度を高めるよう機能する。好ましい含有量は、Ｍｇ：０．３％以下、Ｃｕ：０．３％以下、Ｃｒ：０．１％以下、Ｚｎ：０．１％以下の範囲であり、それぞれ上限を超えると耐食性が劣化する。もしくは、全伸びが低くなるため成形性が劣化する。

Ｔｉ：鋳造組織を微細化し、鋳造割れを防止するよう機能する。Ｔｉの好ましい含有量は０．１％以下の範囲であり、上限を超えると、全伸び低くなるため成形性が劣化する。

（Ａｌ−Ｆｅ系化合物の最大粒径（最大円相当径）および分散密度）
本発明に係るアルミニウム合金板においては、最終焼鈍後において、合金板のマトリックス中に分散するＡｌ−Ｆｅ系化合物の最大円相当径が１０μｍ以下、円相当径０．２〜１０μｍのＡｌ−Ｆｅ系化合物の分散密度が１×１０^４〜１×１０^６個／ｍｍ^２であることが望ましい。

Ａｌ−Ｆｅ系化合物の最大円相当径もしくは分散密度が上限を超えると耐食性が劣化し、または、３方向の全伸びが低くなるため成形性（とくに延性を必要とする張出成形性、伸びフランジ成形性）が劣化する。分散密度が下限未満では、全伸びが低くなるため成形性が劣化する。

Ａｌ−Ｆｅ系化合物の最大円相当径および分散密度は、光学顕微鏡および画像解析装置を用い、１ピクセル＝０．２μｍ未満の条件で合計１ｍｍ^２の範囲を測定して求める。

（３方向の全伸び）
本発明に係るアルミニウム合金板は、板厚が０．１ｍｍ以上、上限は１０ｍｍ程度であり、圧延方向に対して、０°方向、４５°方向、９０°方向の全伸びを［Ｌ］、板厚を［Ｔ］と表したとき、下記式を満足することが望ましい。全伸びは板厚により変化し、板厚が０．１ｍｍ未満では、十分な全伸びが得られないため成形性が劣化する。また、断面積が小さくなる（引張荷重が小さくなる）ため成形性（特に引張荷重を必要とする深絞成形性）が劣化する。
［Ｌ］≧５×ＬＮ［Ｔ］＋４０
ＬＮは自然対数であり、例えば、［Ｔ］が３．０ｍｍの場合には、５×ＬＮ３．０＋４０＝５×１．０９＋４０＝４５．４５となる。

全伸びは、ＪＩＳ ５号引張試験片（標点間距離５０ｍｍ）を用いて引張試験を行い、突合せ法により測定する。

本発明に係るアルミニウム合金板は、前記の組成を有するアルミニウム合金を常法により溶解、ＤＣ鋳造により造塊し、得られた鋳塊を、均質化処理、熱間圧延後、０．１ｍｍ以上の厚さに冷間圧延し、最後に軟化熱処理することにより製造されるが、前記のＡｌ−Ｆｅ系化合物の最大円相当径、Ａｌ−Ｆｅ系化合物の分散密度および冷間圧延の圧延方向に対して、０°方向、４５°方向、９０°方向の全伸びを得るためには、合金成分を前記のように特定するとともに、各製造工程をつぎのように特定し、これらを一連の工程として組み合わせて行うことが好ましい。

すなわち、４８０℃〜６２０℃の温度で２時間以上の均質化処理を行った後、２００℃以上均質化処理温度以下の温度で熱間粗圧延を開始し、９０〜９８％の圧下率で熱間粗圧延を終了し、その後直ちに熱間仕上げ圧延を行い、２００℃〜４００℃の温度で熱間仕上げ圧延を終了する。その後冷間圧延を行い、冷間圧延終了後、３００℃〜４５０℃の温度で軟化熱処理を行う。製造条件としてこれらの温度条件および熱間粗圧延の圧下率を管理、制御することにより、本発明の耐食性および成形性に優れたアルミニウム合金板を得ることができる。

以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。これらの実施例は、本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれに限定されるものではない。

実施例１、比較例１
表１に示す組成を有するアルミニウム合金をＤＣ鋳造により造塊し、５００℃で６ｈの均質化処理を行った後、直ちに熱間圧延を行い、板厚４．０ｍｍの熱間圧延板とした。その後、表２に示す板厚まで冷間圧延を行った後、３５０℃で１ｈの軟化処理を行った。なお、表１、表２において、本発明の条件を外れたものには下線を付した。

軟化処理されたアルミニウム合金板を試験材として、以下の方法でＡｌ−Ｆｅ系化合物の最大円相当径、Ａｌ−Ｆｅ系化合物の分散密度、全伸びおよび耐食性を評価した。評価結果を表２に示す。

Ａｌ−Ｆｅ系化合物の最大円相当径および分散密度：Ａｌ−Ｆｅ系化合物の最大円相当径および分散密度は光学顕微鏡および画像解析装置を用いて、１ピクセル＝０．１μｍの条件で合計１ｍｍ^２の範囲を測定した。
全伸び：全伸びはＪＩＳ ５号引張試験片（標点間距離５０ｍｍ）を用いて引張試験を行い、突合せ法により測定した。

耐食性：耐食性はＡＳＴＭ Ｇ ８５−Ａ３に従うＳＷＡＡＴ試験により調査し、試験期間４週間後に１ｃｍ^２当りの重量減少量を測定して評価した。耐食性試験片の寸法は５０ｍｍ×１２０ｍｍとし、重量減少量０．０１５ｇ／ｃｍ^２以下を合格（○）とし、０．０１５ｇ／ｃｍ^２を超えるものは不合格（×）とした。

表２にみられるように、本発明に従う試験材２〜３は、本発明で規定する全伸びの範囲を満たしており、優れた耐食性および成形性をそなえている。

これに対して、比較例の試験材５はＦｅ量が少なく、試験材６はＣｕ量、Ｃｒ量が多く、試験材７はＭｎ量、Ｓｉ量が多いため、全伸びが本発明の規定範囲を外れ、成形性が劣るものとなっている。また、Ａｌ−Ｆｅ系化合物の最大円相当径や分散密度が本発明の規定範囲を外れ、Ａｌ−Ｆｅ系化合物の最大円相当径、分散密度が大きい試験材６は耐食性が劣っている。試験材８は、板厚が小さいため、全伸びが本発明の規定範囲を外れ、成形性が劣っている。

Claims (1)

1. Ｆｅ：１．３〜２．０％（質量％、以下同じ）を含有し、さらにＭｎ：０．５％以下、Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｇ：０．３％以下、Ｃｕ：０．３％以下、Ｃｒ：０．１％以下、Ｚｎ：０．１％以下、Ｔｉ：０．１％以下のうち１種または２種以上を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる組成を有し、圧下率９０〜９８％の熱間粗圧延、熱間仕上げ圧延、冷間圧延、軟化熱処理することにより製造された板厚０．１ｍｍ以上のアルミニウム合金板であって、マトリックス中に分散するＡｌ−Ｆｅ系化合物の最大円相当径が１０μｍ以下、円相当径０．２〜１０μｍのＡｌ−Ｆｅ系化合物の分散密度が１×１０^４〜１×１０^６個／ｍｍ^２であり、冷間圧延方向に対して、０°方向、４５°方向、９０°方向の全伸びを［Ｌ］、板厚を［Ｔ］と表したとき、下記式を満足することを特徴とする耐食性および成形性に優れたアルミニウム合金板。
   ［Ｌ］≧５×ＬＮ［Ｔ］＋４０