(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗大結晶粒組織を有するアルミニウム素材であって、前記アルミニウム素材はＳｉ含有量が５００ｐｐｍ以下、Ｆｅ含有量が５００ｐｐｍ以下であって、残部が不可避不純物及びＡｌであり、当該素材表面の平均結晶粒径が２〜１００ｍｍであり、且つ、結晶粒の一部又は全部は、当該素材表面において結晶方位が連続的に変化していることを特徴とするアルミニウム素材。
【請求項２】
Ｓｉ含有量が５００ｐｐｍ以下、Ｆｅ含有量が５００ｐｐｍ以下であって、残部が不可避不純物及びＡｌであるアルミニウム鋳塊を塑性加工することにより箔状又は板状のアルミニウム材料を得る工程１、前記アルミニウム材料を１８０〜４３０℃で熱処理することにより一次再結晶粒を生成させる工程２、一次再結晶粒を４３０℃以上で熱処理することにより二次再結晶粒を生成させる工程３、二次再結晶粒を生成させたアルミニウム材料をエッチング処理する工程４を順に有する粗大結晶粒組織を有するアルミニウム素材の製造方法であって、
工程２と工程３の間で、箔状又は板状のアルミニウム材料の一部又は全部に、箔状又は板状の表面が連続的に湾曲するように応力を付加するとともに、
工程３と工程４の間で、前記湾曲させたアルミニウム材料を平滑な箔状又は板状に戻すことを特徴とする製造方法。
【請求項３】
前記アルミニウム材料をコイル状に巻き取ることにより応力を加える、請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記アルミニウム材料が湾曲するようにプレスすることにより応力を加える、請求項２に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粗大結晶粒組織を有するアルミニウム素材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム素材は、建材、インテリア材、電気機器のボディ材、自動車などの内装材として広く使用されている。従来、アルミニウム素材としての箔や板は、圧延や型付けによって模様を付与したり、研磨などの表面処理により鏡面やマット面に加工したり、着色したりすることにより意匠性を付与している。
【０００３】
近年、アルミニウム素材の結晶を制御して粗大な再結晶粒を成長させ、エッチング処理を経て再結晶粒どうしの結晶方位の差を光学的に発現させた、新たな意匠を有するアルミニウム素材の開発がなされている。このような技術を開示する特許文献としては、下記の特許文献１〜４が挙げられる。
【０００４】
特許文献１には、「アルミニウム部材に熱処理を施して結晶粒を粗大化させ、さらにエッチング処理を施して表面の汚れ等を取り除き、これにより結晶粒を浮かび上がらせ、この結晶粒模様により装飾性を高める方法を発明した。」ことが記載されている（特許文献１の［解決しようとする課題］欄）。
【０００５】
特許文献２には、アルミニウムやアルミニウム合金の押出材や板材の表面に結晶粒模様を発現させる表面処理方法として、「濃度１５〜２５００ｐｐｍの亜鉛イオンを含み液温４０〜６０℃，ｐＨ１２以上のアルカリ性水溶液に、平均結晶粒径が１ｍｍ以上のアルミニウム又はアルミニウム合金を５〜６０分浸漬処理することを特徴とするアルミニウム材料の表面処理方法。」が記載されている（特許文献２の［請求項１］）。
【０００６】
特許文献３には、特定組成を有する結晶粒組織模様発現用アルミニウム合金素材、及びそれをエッチング処理することにより、結晶粒組織模様が得られることが記載されている（特許文献３の特許請求の範囲、実施例１）。
【０００７】
特許文献４には、特定の結晶粒組織模様発現用アルミニウム素材、及びそれをエッチング処理することにより、結晶粒組織模様が得られることが記載されている（特許文献４の特許請求の範囲）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平３−２５７１９６号公報
【特許文献２】特開２００１−６４７８４号公報
【特許文献３】特開２００５−３２５４２０号公報
【特許文献４】特開２００６−９７０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、粗大結晶粒組織模様を意匠として利用したアルミニウム素材であって、より改良された意匠性を有するアルミニウム素材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の製造方法によれば上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
即ち、本発明は下記の粗大結晶粒組織を有するアルミニウム素材及びその製造方法に関する。
１．  粗大結晶粒組織を有するアルミニウム素材であって、前記アルミニウム素材はＳｉ含有量が５００ｐｐｍ以下、Ｆｅ含有量が５００ｐｐｍ以下であって、残部が不可避不純物及びＡｌであり、当該素材表面の平均結晶粒径が２〜１００ｍｍであり、且つ、結晶粒の一部又は全部は、当該素材表面において結晶方位が連続的に変化していることを特徴とするアルミニウム素材。
２．  Ｓｉ含有量が５００ｐｐｍ以下、Ｆｅ含有量が５００ｐｐｍ以下であって、残部が不可避不純物及びＡｌであるアルミニウム鋳塊を塑性加工することにより箔状又は板状のアルミニウム材料を得る工程１、前記アルミニウム材料を１８０〜４３０℃で熱処理することにより一次再結晶粒を生成させる工程２、一次再結晶粒を４３０℃以上で熱処理することにより二次再結晶粒を生成させる工程３、二次再結晶粒を生成させたアルミニウム材料をエッチング処理する工程４を順に有する粗大結晶粒組織を有するアルミニウム素材の製造方法であって、
工程２と工程３の間で、箔状又は板状のアルミニウム材料の一部又は全部に、箔状又は板状の表面が連続的に湾曲するように応力を付加するとともに、
工程３と工程４の間で、前記湾曲させたアルミニウム材料を平滑な箔状又は板状に戻すことを特徴とする製造方法。
３．  前記アルミニウム材料をコイル状に巻き取ることにより応力を加える、上記項２に記載の製造方法。
４．  前記アルミニウム材料が湾曲するようにプレスすることにより応力を加える、上記項２に記載の製造方法。
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１２】
粗大結晶粒組織を有するアルミニウム素材
本発明の粗大結晶粒組織を有するアルミニウム素材（以下、「アルミニウム素材」）は、粗大結晶粒組織を有し、当該素材表面の平均結晶粒径が２〜１００ｍｍであり、且つ、結晶粒の一部又は全部は、当該素材表面において結晶方位が連続的に変化していることを特徴とする。上記特徴を有する本発明のアルミニウム素材は、とりわけ結晶粒の一部又は全部が、結晶粒中で結晶方位が連続的に変化しているため、各結晶粒中で結晶方位が一定な従来品のアルミニウム素材と比べて意匠性が改良されている。
【００１３】
本発明のアルミニウム素材は、その形状は限定的ではないが、箔状又は板状が好ましい。箔状又は板状のアルミニウム素材の厚さは限定されないが、０．０５〜５ｍｍが好ましく、０．１〜２ｍｍがより好ましい。
【００１４】
本発明のアルミニウム素材は、その表面に粗大結晶粒組織を有している。結晶粒は粗大結晶粒に限定されないが、表面の平均結晶粒径は２〜１００ｍｍであり、その中でも５〜５０ｍｍが好ましい。本明細書における平均結晶粒径の測定方法は目視法であり、図１に示すように、箔表面の圧延方向に対して直角な方向の結晶粒径を意味する。実務的には、板又は箔表面に一定長さ（例えば１０ｃｍ）の線分を引き、その線分上に存在する結晶粒の数から結晶粒径を求めることができる。特に必須ではないが、例えば板又は箔表面上で３０〜５０ｍｍ程度の間隔で３本程度の線分を引き、その平均値を求める場合には、測定位置に関わりなくほぼ同様な結果が得られる。
【００１５】
本発明のアルミニウム素材は、その表面において、結晶粒の一部又は全部が、結晶粒中の結晶方位が連続的に変化している。つまり、一つの結晶粒を観察した場合に、結晶粒中で結晶方位が連続的に変化するものが含まれている。このような結晶方位が連続的に変化する結晶粒は結晶粒の全粒であっても良いし、一部であってもよい。図１で例示すると、一つの結晶粒中に黒色が濃い部分〜薄い部分という連続的な濃淡のグラデーションが観察される。これは、一つの結晶粒中で結晶方位が連続的に変化していることによって、目視した際に連続的な濃淡のグラデーションとして観察されることに基づく。なお、本明細書における結晶方位は、その結晶粒内の色調差から自明のことであるが、ＥＢＳＰ法（電子後方散乱回折像法）等によっても特定することができる。
【００１６】
粗大結晶粒組織を有するアルミニウム素材の製造方法
本発明のアルミニウム素材の製造方法は、アルミニウム鋳塊を塑性加工することにより箔状又は板状のアルミニウム材料を得る工程１、前記アルミニウム材料を１８０〜４３０℃で熱処理することにより一次再結晶粒を生成させる工程２、一次再結晶粒を４３０℃以上で熱処理することにより二次再結晶粒を生成させる工程３、二次再結晶粒を生成させたアルミニウム材料をエッチング処理する工程４を順に有する粗大結晶粒組織を有するアルミニウム素材の製造方法であって、
工程２と工程３の間で、箔状又は板状のアルミニウム材料の一部又は全部に、箔状又は板状の表面が連続的に湾曲するように応力を付加するとともに、
工程３と工程４の間で、前記湾曲させたアルミニウム材料を平滑な箔状又は板状に戻すことを特徴とする。
【００１７】
工程１ではアルミニウム鋳塊を塑性加工することにより箔状又は板状のアルミニウム材料を得る。
【００１８】
アルミニウム鋳塊としては限定されないが、Ｓｉ＝５００ｐｐｍ以下、Ｆｅ＝５００ｐｐｍ以下であって残部がＡｌのものが好ましい。この中でも、Ｓｉ＝３０ｐｐｍ、Ｆｅ＝２０ｐｐｍ、Ｃｕ＝５０ｐｐｍ及び残部がＡｌのものがより好ましい。このようなアルミニウム鋳塊は、規定組成に調整されたアルミニウム浴湯をいわゆるＤＣ（Direct Chill）法又はＣＣ（Continuous Casting）法等でスラブ、ビレット等の鋳塊に鋳造することにより得られる。鋳造された鋳塊は、必要に応じて加熱保持されて均質化処理される。均質化処理条件は、アルミニウム組成に応じて変化するが、４５０〜５５０℃、１〜２４時間の範囲から適宜選択する。なお、加熱は１段でも良く、２段でもよい。
【００１９】
アルミニウム鋳塊は、圧延、押出等により好ましくは箔状又は板状に熱間塑性加工する。このとき、均質化処理を行った場合には、冷却後、再度加熱して熱間塑性加工してもよい。熱間組成加工の後、圧延材の場合には目的厚さとなるように冷間圧延する。このような塑性加工により、厚さが０．０５〜５ｍｍ程度の箔状又は板状のアルミニウム材料となる。
【００２０】
工程２では、前記アルミニウム材料を１８０〜４３０℃で熱処理することにより一次再結晶粒を生成させる。熱処理時間は限定的ではないが、１〜５０時間程度である。
【００２１】
上記熱処理により平均結晶粒径１０〜２００μｍの一次再結晶粒が得られる。
【００２２】
本発明では、上記工程２と後続の工程３の間で、箔状又は板状のアルミニウム材料の一部又は全部に、箔状又は板状の表面が連続的に湾曲するように応力を付加する（つまり、加工歪を導入する）ことを特徴とする。ここで当該応力（圧縮応力及び／又は引張応力）を加えた状態で後続の二次再結晶粒の生成が進行すると、粗大な二次再結晶粒が得られる。本発明では、表面を連続的に湾曲させる領域は、当該アルミニウム材料の表面の一部でも全部でもよい。一部を湾曲させた場合には、当該一部に最終的に結晶方位の連続的な変化が生じる。また、全部を湾曲させた場合（例えばロール状湾曲）には、全面に最終的に結晶方位の連続的な変化が生じる。
【００２３】
応力の付加方向を箔状又は板状の表面において連続的に変化させる方法として、例えば、アルミニウム材料をコイル状に巻き取ることにより全面を湾曲させて応力を加える方法や、アルミニウム材料の表面が部分的に湾曲（例えば、波板状に湾曲）するようにプレスすることにより応力を加える方法が挙げられる。上記加工時、曲率半径により結晶の連続的な方位差の発生程度に差が現れる。つまり、小さい曲率にするほど連続的な方位差が強く現れる。この曲率を決めるのは、使用目的に応じればよい。
【００２４】
工程３では、工程２の後に加えた応力を保持しながら一次再結晶粒を４３０℃以上で熱処理することにより二次再結晶粒を生成させる。熱処理温度は４３０℃以上であればよく、上限値は５５０℃程度である。また、熱処理時間は温度により調整すればよいが、０．５時間〜４時間程度である。４時間を超える熱処理はエネルギー浪費であり不利である。
【００２５】
上記熱処理により平均結晶粒径２〜１００ｍｍの二次再結晶粒が得られる。
【００２６】
本発明では、上記工程３と後続の工程４の間で、前記湾曲させたアルミニウム材料を平滑な箔状又は板状に戻す。このように、二次再結晶粒を生成させた材料を元の平滑な箔状又は板状に戻すことにより、連続的に変化した結晶粒が得られる。元の平滑な箔状又は板状に戻す方法としては、ストレッチャーなどによる歪矯正や全面プレス・圧延などの手法が利用できる。
【００２７】
工程４では、二次再結晶粒を生成させた平滑なアルミニウム材料をエッチング処理する。当該エッチング処理すると結晶方位に応じて腐食溶解し、平均結晶粒径で２〜１００ｍｍの結晶粒組織模様が発現したアルミニウム素材が得られる。
【００２８】
エッチング処理は、水酸化ナトリウム溶液で表面の酸化膜を除去した後に水洗し、硝酸水溶液でデスマットし、水洗した後に、タッカー氏液（塩酸：硝酸：ふっ酸＝３：１：１）を用い、室温で２０秒間保持してエッチングし、水洗する方法等で再結晶粒を鮮明に発現できる。
【００２９】
このようにして結晶粒組織模様が発現されているアルミニウム素材は、インテリア部品や建材とされる。またカメラや電気機器の筐体等の成形体にプレス加工等で成形される。
所要の形状に成形された成形体はクリア塗装、ヘアライン加工等の後処理を付すこともできる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の粗大結晶粒組織を有するアルミニウム素材は、粗大結晶粒組織を有し、当該素材表面の平均結晶粒径が２〜１００ｍｍであり、且つ、結晶粒の一部又は全部は、当該素材表面において結晶方位が連続的に変化していることを特徴とする。上記特徴を有する本発明のアルミニウム素材は、とりわけ結晶粒の一部又は全部が結晶粒中で結晶方位が連続的に変化しているため、各結晶粒中で結晶方位が一定な従来品のアルミニウム素材と比べて意匠性が改良されている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施例１で作製した粗大結晶粒組織の写真コピーである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。但し本発明は実施例に限定されない。
【００３３】
実施例１（コイル巻取り）
アルミニウム鋳塊（Ｓｉ＝３０ｐｐｍ、Ｆｅ＝２０ｐｐｍ、Ｃｕ＝５０ｐｐｍ及び残部Ａｌ）を常法にて面削、熱間圧延、冷間圧延により１８０μｍの箔とした後、３５０℃で３時間の一次焼鈍を行って再結晶（一次再結晶）させた。
【００３４】
次いで材料を１０ｍｍφのロッドに巻き付けてコイル状にした状態で、昇温速度１０℃／分で６００℃まで昇温して１時間保持した（二次再結晶）。冷却後、当該コイルを平滑にした後、塩酸／硝酸＝１／１の溶液（４０℃）に３０秒浸漬し、結晶組織を出現させた。
【００３５】
作製した粗大結晶粒組織の写真コピーを図１に示す。
【００３６】
実施例２（湾曲プレス）
アルミニウム鋳塊（Ｓｉ＝３０ｐｐｍ、Ｆｅ＝２０ｐｐｍ、Ｃｕ＝５０ｐｐｍ及び残部Ａｌ）を常法にて面削、熱間圧延、冷間圧延により１８０μｍの箔とした後、３５０℃で３時間の一次焼鈍を行って再結晶（一次再結晶）させた。
【００３７】
次いで材料を波板プレス機にて、ＪＩＳ  Ｇ  ３３１６：波型２号（小波）に規定されたトタン板状に成形した状態で、昇温速度１０℃／分で６００℃まで昇温して１時間保持した（二次再結晶）。冷却後、当該トタン板状を平滑にした後、塩酸／硝酸＝１／１の溶液（４０℃）に３０秒浸漬し、結晶組織を出現させた。
【図１】
0005513800.tif 000002