(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス成形用Al-Mg-Si系Al合金板であって、
このAl合金板表面の内、プレス成形においてパンチに当接する表面の粗度と、プレス成形においてダイスに当接する表面の粗度とが異なるように、少なくとも一方の面が粗面化されたものであり、
前記パンチに当接する表面の平板摺動試験による平均動摩擦係数をμP および前記ダイスに当接する表面の平板摺動試験による平均動摩擦係数をμDとした時、μP とμD との比（μP ／μD）が１を超えることを特徴とするプレス成形用Al-Mg-Si系Al合金板。
【請求項２】
前記パンチに当接する表面がAl合金板の片面側であり、前記ダイスに当接する表面がAl合金板のもう一方の片面側である請求項１に記載のプレス成形用Al-Mg-Si系Al合金板。
【請求項３】
前記μP とμD とが0.08〜0.20の範囲にある請求項１または２に記載のプレス成形用Al-Mg-Si系Al合金板。
【請求項４】
前記プレス成形が深絞り成形である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプレス成形用Al-Mg-Si系Al合金板。
【請求項５】
前記Al合金板がSi:0.2〜1.8%(mass%、以下同じ) 、Mg:0.2〜1.6%を含むAl-Mg-Si系Al合金からなる請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプレス成形用Al-Mg-Si系Al合金板。
【請求項６】
前記プレス成形されるAl合金板の耐力( σ0.2)が120N/mm2以上である請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプレス成形用Al-Mg-Si系Al合金板。
【請求項７】
円筒深絞り成形による限界絞り比(LDR) が1.9 以上である請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプレス成形用Al-Mg-Si系Al合金板。
【請求項８】
前記Al合金が、Zn:0.005〜1.0%、Cu:0.005〜1.5%、Ti:0.001〜0.1%、B:1 〜300ppmなどを必要により選択的に含み残部Alおよび不可避的不純物からなる請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプレス成形用Al-Mg-Si系Al合金板。
【請求項９】
前記Al合金板の塗装焼き付け後の耐力が150N/mm2以上である請求項１乃至８のいずれか１項に記載のプレス成形用Al-Mg-Si系Al合金板。
【請求項１０】
前記Al合金板が自動車パネル用である請求項１乃至９のいずれか１項に記載のプレス成形用Al-Mg-Si系Al合金板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス成形性に優れたパネル用Al合金板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車、船舶あるいは車両などの輸送機の外板や構造材あるいは部品用、また家電製品の構造材あるいは部品用、更には屋根材などの建築、構造物の部材用として、成形性に優れたAA乃至JIS 5000系や成形性や焼付硬化性に優れたAA乃至JIS 6000系（以下、単に5000系又は6000系と言う）のAl合金が使用されている。この中でも、特に、自動車のドアやフェンダーあるいはボンネットなどのパネル材或いはホイール等についても、前記材料特性やリサイクル性の点から、6000系のAl合金の使用が検討されている。
【０００３】
この6000系Al合金は、基本的にSi:0.2〜1.8%(mass%、以下同じ) 、Mg:0.2〜1.6%を含有するAl-Mg-Si系アルミニウム合金である。そして、この6000系Al合金は、プレス成形加工時には成形加工性を低耐力により確保するとともに、プレス成形後の焼付塗装時に時効硬化して耐力が向上し、必要な強度を確保できる。また、スクラップをAl合金溶解原料として再利用する際に、比較的合金量が少なく、元の6000系Al合金鋳塊を得やすい。したがって、従来から輸送機用として使用されてきたMg量などの合金量が多い5000系のAl合金に比して有利である。
【０００４】
一方、Al合金板をパネルとするためには、通常、プレス成形加工が施される。この際、高い深絞り性（限界絞り比(LDR) ）や高い形状凍結性を確保することが必要である。そして製品又は部材形状の複雑化に伴い、プレス成形加工条件は益々厳しいものとなっている。
【０００５】
しかし、6000系Al合金板は、従来プレス成形用に用いられている鋼板に比してプレス成形性が著しく劣り、従来用いられていた5000系Al合金板などに比してもプレス成形性が劣っている。例えば、6000系Al合金板は、板の圧延方向に対し45°または90°方向のr 値であるr45 および/ またはr90 が0.7 以下程度であるのに対し、5000系Al合金板はr45 および/ またはr90 が0.8 程度である。
【０００６】
したがって、6000系Al合金板が前記自動車のパネル材として用いられるためには、より高いプレス成形性、そして特にプレス成形の中でも、深絞り成形性の指標として、限界絞り比が高いことが必要である。そして、近年、前記深絞り成形における要求限界絞り深さは益々大きくなっており、1.9 以上の高いLDR が必要とされており、6000系ならずとも、5000系Al合金板でも成形性を向上させる必要がある。
【０００７】
そして、自動車の軽量化のためには、より薄肉化するとともに、より高い引張強さと高い耐力とを有するAl合金板が求められており、これらの高強度化は、前記深絞り成形性の問題（成形性の低下）を益々助長することにつながる。
【０００８】
このため、益々条件が厳しくなる前記プレス成形性をクリアーして、6000系Al合金板が自動車の前記パネルなどに適用されるために、プレス成形技術の側面からだけではなく、6000系Al合金板の素材側のプレス成形性を高める多大な努力が従来から払われている。
【０００９】
代表的な技術は、6000系Al合金板の化学成分組成を制御することである。例えば、特開昭64-65243号、特開平5-291834号、特開平7-228939号公報等に開示されている通り、6000系Al合金板の基本組成としてのSi( 過剰Si量) やMg量、あるいはMg2Si 等の析出物の量や形態を制御することが開示されている。また、Cuなどを添加して成形性を向上させることが、特開平6-2064号、特開平6-136478号、特開平8-109428号、特開平9-209068号、特開平9-202933号公報等で多数提案されている。
【００１０】
更に、Al合金板表面をショットダルやレーザーダルによるダル仕上げとしたロールで圧延してダル目をAl合金板表面に転写して粗面化し、成形加工の際の潤滑性を向上させ、成形性を向上させることが、特開昭61-46304号、特開昭63-180331 号、特開平8-168826号、特開平9-78169 号公報等で多数提案されている。
【００１１】
また、通常のAl合金板表面や前記粗面化したAl合金板表面に、予めワックスや樹脂などの液体又は固体潤滑剤や潤滑油を塗布したプレコート板とすることが、特開平7-90458 号、特開平7-126785号、特開平8-168826号公報等で多数提案されている。
【００１２】
そして、プレス成形方法の側でも、シワ押さえ力(BHF) を調整したり、高粘度油を用いる或いは潤滑油の塗布量を調整するなど、成形条件を調節して成形性を改善している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、6000系Al合金板の基本組成としてのSi（過剰Si量）やMg量、あるいはMg2Si 等の析出物の量や形態を制御する方法は、基本的にSiやMg量を下げて、低い耐力化を図るものであるが、前記焼付硬化性（高耐力化）の点から、低減できるSiやMg量に限界がある。
【００１４】
また、確かにCuを添加すると成形性は向上するものの、塗装後耐蝕性である耐糸さび性が劣化する。即ち、より具体的には、Cuを0.3%以上添加すると、Cuを添加しないものに比して、極端に耐糸さび性が劣化することが知られている。
【００１５】
更に、Al合金表面を粗面化したり、潤滑剤を塗布する方法は、成形性の向上に一定の効果があるものの、前記プレス成形の条件の厳しさに対応できるだけの成形性向上効果を有するものではない。
【００１６】
また、プレス成形方法の側の、シワ押さえ力(BHF) や高粘度油或いは潤滑油の塗布量の調整などの、成形条件の調整でも前記プレス成形の条件の厳しさに対応できるだけの成形性向上効果を有するものではない。
【００１７】
したがって、従来の特に6000系Al合金板では、プレス成形の条件の厳しさに対応できず、自動車のアウターパネルなどの成形用途では、効率を落として深絞り成形するか、割れを生じない成形高さを下げた形状に設計変更せざるを得ないのが実情であった。
【００１８】
本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、自動車の軽量化のために、より高い引張強さと高い耐力とを有するAl合金板であっても、そして、より厳しい深絞り成形などのプレス成形においても、高い限界絞り比を確保できるAl合金板を提供しようとするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の要旨は、プレス成形用Al-Mg-Si系Al合金板であって、このAl合金板表面の内、プレス成形においてパンチに当接する表面の粗度と、プレス成形においてダイスに当接する表面の粗度とが異なるように、少なくとも一方の面が粗面化されたものであり、前記パンチに当接する表面の平板摺動試験による平均動摩擦係数をμP および前記ダイスに当接する表面の平板摺動試験による平均動摩擦係数をμDとした時、μP とμD との比（μP ／μD）が１を超えることを特徴とするプレス成形に優れたAl-Mg-Si系Al合金板である。
【００２０】
前記要旨とすることにより、成形時のAl合金板の耐力（σ0.2)が120N/mm2以上の高強度であっても、十分大きい深絞り性を持ち、好ましくは、限界絞り比(LDR) を1.9mm 以上とできるAl合金板を提供することができる。
【００２１】
プレス成形において、Al合金板表面の摩擦係数が成形性に大きく影響することは勿論公知である。そして、一般的には、金型への成形材料の流れ込みやすさを向上させることを含め、潤滑油を塗布するなどして、この摩擦係数を低くすることが行われている。また、鋼板に限ると、工具と接触している部位で破断が起こる場合には、この部品の摩擦を逆に大きくすることで、成形性が向上することも知られている。
【００２２】
しかし、本発明者らは、Al合金板のプレス成形、特にAl合金板の深絞り成形において、成形の良否に関わる、パンチに当接するAl合金板表面の動摩擦係数と、ダイスに当接するAl合金板表面の動摩擦係数との挙動が異なることを知見した。そして、前記パンチに当接するAl合金板表面の動摩擦係数を、ダイスに当接するAl合金板表面の動摩擦係数よりも大とすることにより、Al合金板の深絞り成形性が向上することを知見して、本発明をなしたものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明における各要件の意義について、図を参照しつつ、以下に説明する。
【００２４】
(Al 合金板表面の平均動摩擦係数)
図１に深絞り加工における、深絞り変形中の素材及び深絞り加工に要する各部の概略図を示す。図において、11はAl合金板、12はパンチ、13はダイス、14はブランクホルダを示している。本発明では、パンチに当接する側のAl合金板表面11a の平均動摩擦係数をμP 、ダイスに当接する側11b のAl合金板表面の平均動摩擦係数をμD とした時、μP とμD との比（μP / μD ) が１を超えるものとする。μP / μD が１では従来のAl合金板と同じであり、μP / μD が1 未満の場合と同様に、Al合金板のプレス成形性、特にAl合金板の深絞り成形性の向上効果は無い。この点、μP / μD は１を超えるほど良い。具体的には、パンチ当接面、ダイス当接面のそれぞれの表面もしくはその両面を、粗面化するか、固形潤滑剤等を塗布することによって、表面の平均動摩擦係数を調整し、μP / μD を制御する。例えば、パンチ当接面のみを粗面化し1.15以上、ダイス当接面のみに防錆油を塗布し1.45以上、ダイス当接面のみに固形潤滑剤を塗布し2.15以上、ダイス当接面に固形潤滑剤を塗布しパンチ当接面を粗面化し2.5 以上、ダイス当接面に防錆油を塗布しパンチ当接面を粗面化し1.7 以上等のように、パンチとダイスとの当接面の接触状態を制御し、μP / μD を1 を超えるようにする。しかし、後述するAl合金板表面の平均動摩擦係数を制御できる手段の能力には自ずと限界がある。したがって、μP / μD の上限は、この能力により規定される。
【００２５】
μP / μD が１を超えることにより、即ち、パンチ側当接面11a の摩擦係数をダイス側当接面11b の摩擦係数に比して大きくすることにより、特に深絞りの成形限界が向上する理由は定かではないが、パンチ肩部分15（板の破断部となる）近傍におけるAl合金板11とパンチ12の摩擦力が増加するため、Al合金板11に生じる応力集中が緩和されるものと考えられる。換言すると、Al合金板11のフランジ部分16にあたる部分の絞り抵抗力F1が、パンチ肩部15にあたる部分の破断強度F2より小さい場合は、成形が可能であるが、逆にフランジ部分16にあたる部分の絞り抵抗力F1が、パンチ肩部15にあたる部分の破断強度F2より大きい場合は、Al合金板11は破断してしまうと考えられる。ここで、破断強度F2は、Al合金板自体の破断強度とAl合金板11とパンチ12間11a の摩擦抵抗が加わったものである。また、絞り抵抗F1は、フランジ部のAl合金板11の絞り抵抗に、Al合金板11とダイス13間11b の摩擦抵抗が加算された量である。
【００２６】
以上のことから、Al合金板11とパンチ12間11a の摩擦を大きくするほど破断強度F2が増加し、Al合金板11とダイス13間11b の摩擦を小さくするほど絞り抵抗F1が小さくなることになり、結果的に前述したように成形性が良くなると考えられる。なお、実際の深絞り加工においては、ブランクホルダ14が使われることが多い。この場合にはパンチ面側11a の摩擦を大きくすると、Al合金板11とブランクホルダ14間11c の摩擦も大きくなり、絞り抵抗F1が増大する。したがって、Al合金板11のパンチ12面側11a の摩擦の増大により成形性が向上するのは、Al合金板11とブランクホルダ14間11c の摩擦抵抗の増大を上回る場合に生じるものと考えられる。
【００２７】
また、Al合金板表面の平均動摩擦係数は、測定方法と測定条件により大きく異なる。このため、本発明ではAl合金板表面の平均動摩擦係数の測定方法と測定条件を具体的に規定する。ここで、平板摺動試験について、図２を参照しつつ説明する。摺動試験は、汎用されている平板摺動試験法とし、平面治具22、23を使用した。この平板治具22、23により板材21を上下から加圧力P1;0.3〜0.1kg/mm2 で挟み込み、板材21を摺動速度;300mm/minで、摺動距離150mm 引き抜く。この時に要する力P2を求めることにより平均動摩擦係数を算出する。なお、この際当接面には、プレス成形時の使用の状態に合わせて潤滑油の塗布を行う。具体的には、板材21の両面の粗面度が同じで、その摩擦係数がμ1 のとき、平板治具22、23の加圧力P1と引き抜き力P2との間には次式の関係が成立する。
μ1=(P2/P1)/2
したがって、パンチ側、ダイス側のそれぞれの当接面と同じ粗面度になるように平板21の両面を加工し、前述した摺動試験条件で、それぞれの面の摩擦係数を測定した。こうして求めた各当接面の摩擦係数の比をとることにより本発明におけるμP / μD とした。
【００２８】
そして、μP とμD の絶対値も、勿論プレス成形性に影響する。μP とμD とが小さすぎる場合には、工具とAl合金板表面との摩擦によるいわゆるネッキング（くびれ）の防止効果を弱め成形性を低下させる。一方、μP とμD とが大きすぎる場合には、ダイスに当接する側のAl合金板表面が、ダイス表面に対し滑りにくくなって、ダイスへの材料流入量が減少して、Al合金板の変形抵抗の増加をまねき、成形性を低下させる。したがって、μP とμD の絶対値はAl合金板の種類によっても異なるが、特に、6000系のAl合金板の場合、前記μP とμD とが0.08〜0.20の範囲にあることが好ましい。
【００２９】
Al合金板表面の平均動摩擦係数を制御する手段自体は、▲１▼Al合金板表面をショットダルやレーザーダルによるダル仕上げとしたロールで圧延してダル目をAl合金板表面に転写して粗面化する。▲２▼Al合金板表面や前記粗面化したAl合金板表面に、予めワックスや樹脂などの液体又は固体潤滑剤や潤滑油を塗布したプレコート板とする、▲３▼プレス成形時に、高粘度油を用いる或いは潤滑油の塗布量などの成形条件を調節する、などの従来公知の方法が、適宜適用可能である。
【００３０】
そして、パンチに当接する側のAl合金板表面と、ダイスに当接する側のAl合金板表面とは、Al合金板の同じ側の表面であっても、パンチに当接する表面がAl合金板の片面側であり、前記ダイスに当接する表面がAl合金板のもう一方の片面側であっても良い。即ち、Al合金板の同じ表面の平均動摩擦係数を、ダイスに当接する部分と、パンチに当接する部分で変えることにより、前記μP とμD との比（μP / μD ）が１を超えるものとしても良い。例えば、図４に示すように、パンチ31の中に小ダイス部33があり、ダイス32の中に小パンチ部34があるような深絞り成形においては、外側の領域b と内側の領域a とでは平均動摩擦係数の大小関係が逆転する。すなわち、本発明では、ダイスとはパンチとの相対的な移動関係より、Al合金板を受ける部材を意味し、パンチとはダイスとの相対的な移動関係によりAl合金板を押し出す側の部材を意味する。
【００３１】
次に、本発明Al合金における、化学成分組成について説明する。本発明のAl合金は、自動車、船舶などの輸送機材や構造材あるいは部品用としての特性を満足する必要がある。この内、特に自動車のパネル材やフレーム材としては、基本的に引張強度が200N/mm2以上および耐力で90〜130N/mm2以上を有してプレス成形性に優れることや、プレス成形後の塗装焼付後に好ましくは200N/mm2以上の耐力となる焼付硬化性、あるいはリサイクル性などの特性に優れていることが必要である。
【００３２】
したがって、本発明Al合金の化学成分組成は、5000系でも良いが、前記諸特性を満足するために、Al-Mg-Si系の6000系Al合金の成分規格(6101 、6003、6151、6061、6N01、6063など) に相当するものが好ましい。そして、基本的にSi:0.2〜1.8%(mass%、以下同じ) 、Mg:0.2〜1.6%を含有し、その他、好ましくは、Zn:0.005〜1.0%、Cu:0.005〜1.5%、Ti:0.001〜0.1%の一種または二種以上、B:1 〜300ppm、Be:0.1〜100ppmの一種または二種、Mn:1.0% 以下、Cr:0.3% 以下、Zr:0.15%以下、V:0.15% 以下の一種または二種以上を選択的に合計で0.01〜1.5%含む残部Alおよび不可避的不純物からなるAl合金とする。
【００３３】
しかし、6000系Al合金の各成分が規格通りにならずとも、前記基本的な特性を有してさえいれば、更なる特性の向上や他の特性を付加するための適宜成分組成の変更は許容される。この点、上記元素の成分範囲の変更や、より具体的な用途および要求特性に応じて、Fe、Ni、Sc、Agなどの他の元素を適宜含むことは許容される。以下に、6000系Al合金に基づき、含有元素の好ましい範囲と理由を説明する。
【００３４】
(Mg:0.2 〜1.6%)
MgはSiとともに、加工硬化量又は加工硬化指数n を確保するために必須の元素である。また、人工時効時( 成形、塗装後の焼き付け硬化処理など) により、Mg2Si として析出して、使用時の高強度( 耐力) を付与する元素である。Mgが0.2%未満の含有では加工硬化量又は加工硬化指数n が低下して、肩半径(Ra)が2.0mm 以下のビードが形成された金型でのプレス成形加工を受けた際にビード割れを生じる可能性がある。また、人工時効でも十分な強度が得られず、一方、1.6%を越えて含有されると、強度( 耐力) が高くなりすぎ、成形性を阻害する。したがって、Mgの含有量は0.2 〜1.6%の範囲とすることが好ましい。
【００３５】
( Si:0.2〜1.8%)
SiはMgとともに、加工硬化量または加工硬化指数n を確保するために必須の元素である。また、人工時効処理により、Mg2Si として析出して、使用時の高強度( 耐力) を付与する元素であるが、0.2%未満の含有では人工時効で十分な強度が得られず、一方、1.8%を越えて含有されると、伸びが低くなりすぎ成形性を阻害する。したがって、Siの含有量は0.2 〜1.8%の範囲とすることが好ましい。
【００３６】
(Zn:0.005 〜1.0%)
Znは人工時効時において、MgZn2 を微細かつ高密度に析出させ高い強度を実現させる。しかし、Znの0.005%未満の含有では人工時効で十分な強度が得られず、一方、1.0%を越えて含有されると、耐蝕性が顕著に低下する。したがって、Znの含有量は0.005 〜1.0%の範囲とすることが好ましい。
【００３７】
(Cu:0.005 〜1.5%)
Cuは人工時効時において、Mg2 Siを微細かつ高密度に析出させ高い強度を実現させる。しかし、Cuの0.005%未満の含有では人工時効で十分な強度が得られず、一方、1.5%を越えて含有されると、耐糸さび性などの耐蝕性及び溶接性が顕著に低下する。したがって、Cuの含有量は0.005 〜1.5%の範囲とすることが好ましい。
【００３８】
(Ti:0.001 〜0.1%)
Tiは鋳塊の結晶粒を微細化し、プレス成形性を向上させるために添加する元素である。しかし、Tiの0.001%未満の含有では、この効果が得られず、一方、Tiが0.1%を越えて含有すると、粗大な晶出物を形成し、成形性を低下させる。したがって、Tiの含有量は0.001 〜0.1%の範囲とすることが好ましい。
【００３９】
(B:1〜300ppm)
B はTiと同様、鋳塊の結晶粒を微細化し、プレス成形性を向上させるために添加する元素である。しかし、B の1ppm未満の含有では、この効果が得られず、一方、300ppmを越えて含有されると、やはり粗大な晶出物を形成し、成形性を低下させる。したがって、B の含有量は1 〜300ppmの範囲とすることが好ましい。
【００４０】
(Be:0.1 〜100ppm)
Beは空気中におけるAl溶湯の再酸化を防止するために含有させる元素である。しかし、0.1ppm未満の含有では、この効果が得られず、一方、100ppmを越えて含有されると、材料硬度が増大し、成形性を低下させる。したがって、Beの含有量は0.1 〜100ppmの範囲とすることが好ましい。
【００４１】
（Mn:1.0% 以下、Cr:0.3% 以下、Zr:0.15%以下、V:0.15% 以下)
これらの元素は均質化熱処理時およびその後の熱間圧延時に、Al20Cu2Mn3、Al12Mg2Cr 、Al3Zr 、Al2Mg3Zn3 などの分散粒子を生成する。これらの分散粒子は再結晶後の粒界移動を妨げる効果があるため、微細な結晶粒を得ることができる。しかし過剰な含有は溶解、鋳造時に粗大な金属間化合物を生成しやすく、成形時の破壊の起点となり、成形性を低下させる原因となる。また、Zrの過剰な含有はミクロ組織を針長状にしやすく、特定方向の破壊靭性および疲労特性、更には成形性を劣化させる。このため、これらの元素の含有量は各々、Mn:1.0% 以下、Cr:0.3% 以下、Zr:0.15%以下、V:0.15% 以下とする。
【００４２】
(Fe)
不純物として含まれるFeは、Al7Cu2Fe、Al12(Fe,Mn)3Cu2 、(Fe,Mn)Al6などの晶出物を生成する。これらの晶出物は、破壊靭性および疲労特性、更には成形性を劣化させる。特に、Feの含有量が0.5%を超えると顕著にこれらの特性が劣化するため、Feの含有量は0.5%以下とすることが好ましい。なお、鋳造中に生じる晶出物は、前記Fe系以外に、Al2Cu2Mg、Al2Cu2、Mg2Si などの可溶のものがあり、これらは溶体化処理および焼入で、Alマトリックス中に十分に再固溶させることが好ましい。その他、Niは0.05% 以下とすることが好ましい。
【００４３】
次に、本発明におけるAl合金板自体の製造方法について説明する。本発明のAl合金板は基本的に常法により製造可能であるが、成形性などの特性向上のための工程を付加しても良い。まず、本発明Al合金成分規格範囲内に溶解調整されたAl合金溶湯を、例えば、連続鋳造圧延法、半連続鋳造法（ＤＣ鋳造法）等の通常の溶解鋳造法を適宜選択して鋳造する。
【００４４】
次いで、このAl合金鋳塊に均質化熱処理を施し、熱間圧延を行う。熱間圧延の条件は、通常の通り、圧延開始温度を均質化熱処理温度(450〜540 ℃) 以下とするとともに、再結晶温度以下(280〜320 ℃) で圧延を終了する。但し、Al合金板の低コスト化のためには、熱間圧延後の中間焼鈍を省略して冷間圧延する。また場合によっては、中間焼鈍および冷間圧延を省略して、Al合金熱延板を製品板とする場合もある。
【００４５】
熱間圧延後の冷間圧延は、所望の製品板又は製品コイル厚みとするとともに、ミクロ結晶粒を45μｍ以下に微細化して、成形加工性を向上させる。このために、冷間圧延率を50% 以上とすることが好ましい。この冷間圧延率の圧延を、一回或いは複数のパスにて冷間圧延し、必要によりパス間に中間焼鈍を行う。
【００４６】
冷間圧延後のAl合金板は、最終的に溶体化処理および焼入れを行い、所望の板厚の製品板とする。溶体化焼入処理は、Al合金板の成形性や強度を最終的に決定するものであり、バッチ又は連続焼鈍炉を用いて、溶体化温度まで加熱、保持した後、室温又は適温まで急冷焼入する。この溶体化温度、保持時間、冷却速度等は、前記製品の要求特性に応じて適宜選択される。
【００４７】
この製品板は必要により、アルカリ、酸などの洗浄又は清浄化処理や、クロメートやZnメッキなどの表面処理が行われる。なお、低コスト化のために、前記中間焼鈍を省略するあるいは冷間圧延を省略することも可能である。
【００４８】
【実施例】
以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。
【００４９】
（実施例１）
表1 に示す、各化学成分組成を有するAl-Mg-Si系Al合金鋳塊(50mm 厚み) をDC鋳造法により溶製後、470 ℃×8 時間の範囲で均質化熱処理を施した。そして、圧延開始温度を460 ℃とするとともに、再結晶温度以下(300℃) で圧延を終了し、厚さ3.5mm まで熱間圧延した。次に500 ℃で中間焼鈍し、厚さ1.0mm まで冷間圧延率が71% の冷間圧延を施した。その後、530 ℃の範囲で溶体化処理した後焼入れしたAl合金板を作製した。なお、これらのAl合金板の耐力( σ0.2)は130 〜150N/mm2であり、塗装焼付硬化後の耐力は160 〜200N/mm2であった。そして、パンチ当接面に該当する表面のみを、ショットダルによるダル仕上げとしたロールで圧延してダル目をAl合金板表面に転写して粗面化し、供試材とした。
【００５０】
【表１】
0003676933.tif 000002
【００５１】
同様にして、両面をショットダルによるダル仕上げとしたロールで圧延してダル目をAl合金板表面に転写して粗面化した試料と、ダイス側当接面に相当する試料としてダル目を転写していないAl合金板のそれぞれを、平均摺動試験を行い、それぞれの面の平均動摩擦係数を、パンチに当接する表面およびダイスに当接する表面の平均動摩擦係数μP 、μD とした。平均摺動試験は前述したように、摺動速度;300mm/min、摺動距離;150mm、加圧力;0.3〜0.1kg/mm2 とし、潤滑材を用いない条件にて行った。これによって、それぞれの面の平均動摩擦係数を測定するとともに、μP / μD を求めた。μP / μD は、1.16であった。
【００５２】
そして、正八角形型のブランクに対し、その対辺の間隔をブランク材サイズと定義し、最小のブランク材サイズ( φ89mm) から1mm 間隔で順次ブランク材径を増大させて深絞り成形し、その際に割れを生じずに成形できた最大ブランク材径(d) を求めた。深絞り成形の条件は、肩R5.0mmで直径50.0mmφのパンチおよび肩R5.0mmで内径50.0mmφ( 外径220mm φ) のダイスを用い、ダイス─ブランクホルダ間の隙間を、ブランクと同じ厚さ(1mm) のシムにより一定に保った条件で深絞りの試験を行った。
【００５３】
（参考例１）
実施例１と同様にして作製したAl合金板の、ダイス当接面に相当する面にのみ固形潤滑剤としてワックスを含む樹脂を塗布し、供試材とした。なお、パンチ側当接面とダイス側当接面の平均動摩擦係数の比（μP / μD ）は、両面に固形潤滑剤を塗布した試料と、そうでない試料をそれぞれ、ダイス側当接面、パンチ側当接面とみたて、実施例１と同一条件で平板摺動試験により求めた。μP / μDは、2.16であった。そして、実施例1 と同様にして深絞り加工試験を行った。
【００５４】
（実施例２）
実施例１と同様にして作製したAl合金板の、パンチ当接面を実施例１と同様にショットダルによるダル仕上げとしたロールで圧延してダル目をAl合金板表面に転写して粗面化し、ダイス当接面に相当する面は、参考例１と同様に固形潤滑剤としてワックスを含む樹脂を塗布し、供試材とした。実施例１と同一条件で平板摺動試験により求めたμP / μD は、2.50であった。そして、実施例1 と同様にして深絞り加工試験を行った。
【００５５】
（参考例２）
実施例１と同様にして作製したAl合金板の、ダイス当接面に相当する面にのみ防錆油を塗布し、供試材とした。実施例１と同一条件で平板摺動試験により求めたμP / μD は、1.47であった。そして、実施例1 と同様にして深絞り加工試験を行った。
【００５６】
（比較例１）
実施例１と同様にして作製したAl合金板の、パンチ当接面およびダイス当接面を実施例１と同様にショットダルによるダル仕上げとしたロールで圧延してダル目をAl合金板表面に転写して粗面化し、供試材とした。そして、実施例1 と同様にして深絞り加工試験を行った。
【００５７】
（比較例２）
実施例１と同様にして作製したAl合金板の、ダイス当接面のみを実施例１と同様にショットダルによるダル仕上げとしたロールで圧延してダル目をAl合金板表面に転写して粗面化し、供試材とした。実施例１と同一条件で平板摺動試験により求めたμP / μD は、0.86であった。そして、実施例1 と同様にして深絞り加工試験を行った。
【００５８】
（比較例３）
実施例１と同様にして作製したAl合金板の、パンチ当接面のみを実施例２と同様に固形潤滑剤としてワックスを含む樹脂を塗布し、供試材とした。実施例１と同一条件で平板摺動試験により求めたμP / μD は、0.46であった。そして、実施例１と同様にして深絞り加工試験を行った。
【００５９】
（比較例４）
実施例１と同様にして作製したAl合金板の、パンチ当接面およびダイス当接面に実施例２と同様に固形潤滑剤としてワックスを含む樹脂を塗布し、供試材とした。そして、実施例１と同様にして深絞り加工試験を行った。
【００６０】
（比較例５）
実施例１と同様にして作製したAl合金板の、パンチ当接面に相当する面にのみ実施例３と同様に防錆油を塗布し、供試材とした。実施例１と同一条件で平板摺動試験により求めたμP / μD は、0.68であった。そして、実施例１と同様にして深絞り加工試験を行った。
【００６１】
（比較例６）
実施例１と同様にして作製したAl合金板の、パンチ当接面およびダイス当接面に実施例３と同様に防錆油を塗布し、供試材とした。そして、実施例１と同様にして深絞り加工試験を行った。
【００６２】
以上の結果を表２にまとめて示す。
【００６３】
【表２】
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【００６４】
表２から、μP / μD が１又は１未満である比較例１〜６は、ブランク径が９５mmまで、かつ限界絞り比(LDR) が1.9mm 未満までしか深絞りできなかった。
【００６５】
平均動摩擦係数比μP / μD と成形限界ｄ／ｄ0との関係を図３に示す。図より従来技術である平均動摩擦係数比μP / μD が１の場合に比較して、本発明における平均動摩擦係数比μP / μD が１を超えると、成形限界ｄ／ｄ0は、ダイスとパンチの当接面の潤滑状態を変えた各制御方法それぞれで向上したことが確認できる。従って、ダイスとパンチの当接面の平均動摩擦係数比μP / μD を１より大きくすることにより、当接面の潤滑状態の制御方法によらず、成形限界が向上する効果を奏することが明らかである。
【００６６】
【発明の効果】
深絞り成形加工において、パンチに当接する表面の平均動摩擦係数μP とダイスに当接する表面の平均動摩擦係数μD の比( μP / μD ) を１より大きくすることにより、従来の成形限界以上での成形加工が可能となり、また、6000系Al合金の適用が可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】深絞り成形加工中における各部材を示す概略断面図である。
【図２】平板摺動試験を示す図である。
【図３】平均動摩擦係数比と成形限界との関係を示す図である。
【図４】他の深絞り成形加工例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１１  Al合金板
１２  パンチ
１３  ダイス
１４  ブランクホルダ
２１  板材
３１  パンチ
３２  ダイス
３３  小ダイス
３４  小パンチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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