(57)【要約】【課題】  連続鋳造圧延材において、高い伸び特性が要求されるフィンのドロー加工などを可能にする。【解決手段】  純アルミニウムからなる連続鋳造圧延材で、金属組織中に板表面から観察して最大長さが２．０μｍ以上でアスペクト比が３以上の金属間化合物が３０個／１００００（μｍ）２以上分布しているアルミニウム材。該アルミニウム材は、純アルミニウムからなる連続鋳造圧延材に、３０〜７０％の圧下率で冷間圧延し、さらに、５００℃〜６４０℃で１ｈｒ以上の高温析出処理後に冷間圧延を行った後、２２０〜３００℃で仕上げ焼鈍を行うことにより得られる。上記製造方法により、連続鋳造圧延材においても、仕上げ焼鈍後の伸びが２５％以上となり、フィンのドロー加工を良好に行うことができる。さらには、フィン以外に高い伸び加工性が要求される用途材に連続鋳造圧延材を用いることができる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
純アルミニウムからなる連続鋳造圧延材で、金属組織中に板表面から観察して最大長さが２．０μｍ以上でアスペクト比が３以上の金属間化合物が３０個／１００００（μｍ）２以上分布していることを特徴とする延性に優れたアルミニウム材。
【請求項２】
純アルミニウムからなる連続鋳造圧延材に、３０〜７０％の圧下率で冷間圧延し、さらに、５００℃〜６４０℃で１時間以上の高温析出処理後に冷間圧延を行った後、２２０〜３００℃で仕上げ焼鈍を行うことを特徴とする延性に優れたアルミニウム材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ドロ−フィン材などのように高い伸び加工性が要求される用途に好適なアルミニウム材およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器に用いられるプレートフィンでは、チューブが挿通されるカラー部をドロー成形やドローレス成形によって形成している（例えば特許文献１）。このような成形、特に張出し加工や紋り加工における成形性を確保するためには、成形中の材料の破断を防止するためには、材料として高い伸びが不可欠である。ただし、調質をＯ材にしてしまうと伸びは得られるが、再結晶粒界を起点としたカラー割れが発生するため、一般に調質にはＨ２２が使用されている。例えば、ＤＣ鋳造などによって得られるＪＩＳ  Ａ１０５０や１２００等の純アルミニウム系の材料では、Ｈ２２などの軟質処理を行うことによって適度な伸び（２５％以上）加工性を得ることができ、上記したドロー成形によるカラー部の形成を良好に行うことができる。
また、最近では、生産性の向上や組織の微細化を意図して連続鋳造圧延によりアルミニウム材を製造することが行われており、上記したプレートフィンなどへの採用も考慮されている。
【特許文献１】特開平５−２３０５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記１０５０や１２００で示される組成を有する連続鋳造圧延材では、Ｈ２２処理によっても伸びは最大でも２０％程度であり、２５％以上の伸びを必要とするプレートフィンのカラー成形には不適当であり、高い伸びが必要とされる成形加工では連続鋳造圧延材の使用は不可能であるとされていた。
このため、本願発明者等は、連続鋳造圧延材の伸び・エリクセン値改善の検討を行ったところ、歪を付与するために、ある程度の圧下率で冷間圧延後、合金成分であるＦｅの均一な析出を目的とした析出処理の導入を行うことにより伸びを大きく改善できることを確認し、本発明を完成するに至ったものである。
【０００４】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、連続鋳造圧延材であっても、プレートフィンなど、高い伸び加工性を要求される用途に使用可能なアルミニウム材および該アルミニウム材の製造方法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】
【０００５】
すなわち、上記課題を解決するため、本発明の延性に優れたアルミニウム材は、純アルミニウムからなる連続鋳造圧延材で、金属組織中に板表面から観察して最大長さが２．０μｍ以上でアスペクト比が３以上の金属間化合物が３０個／１００００（μｍ）２以上分布していることを特徴とする。
また、本発明の延性に優れたアルミニウム材の製造方法は、純アルミニウムからなる連続鋳造圧延材に、３０〜７０％の圧下率で冷間圧延し、さらに、５００℃〜６４０℃で１ｈｒ以上の高温析出処理後に冷間圧延を行った後、２２０〜３００℃で仕上げ焼鈍を行うことを特徴とする。
【０００６】
また、純アルミニウムには、その他にＦｅなどを不可避的に含有している。このＦｅの含有量は、例えば、０．２〜１．０％を例示することができる。
また、純アルミニウムの不可避不純物としては、Ｆｅ以外に、Ｓｉを示すことができ、Ｓｉ含有量としては０．２％以下を例示することができる。
その他の不純物量について本願発明は特に含有量を規制するものではないが、本発明の純アルミニウムとしては、Ａｌ純度が９９．０％以上であるのが望ましい。
本発明に係るアルミニウム材においては、金属間化合物の最大長さを制御することが重要であり、最大長さ２．０μｍ以上でアスペクト比が３以上の金属間化合物が３０個／１００００（μｍ）２以上で分布している場合に優れた延性を得ることができる。３０個／１００００（μｍ）２未満の場合は一部に過飽和に固溶しているＦｅが存在しているため延性が低下する。
【０００７】
純アルミニウムからなる本発明のアルミニウム材では、２５％以上の伸び特性を得ることができる。その結果、プレートフィンのドロー成形にも耐え得る成形性が得られる。したがって、本発明のアルミニウム材は、ドローフィン材に好適のものである。ただし、本発明のアルミニウム材の用途がこれに限定されるものではなく、高い伸び特性が要求される種々の用途材として用いることができる。
【０００８】
本発明のアルミニウム材の製造方法では、純アルミニウム材料を用いる。該純アルミニウム材料は、連続鋳造圧延によって製造される。連続鋳造圧延は、鋳造から熱間圧延に至る工程を独立して行う必要がなく、これら工程を連続して行うことを可能にするものである。本発明では、連続鋳造圧延は、双ロール法、ベルト法等の公知の方法により行うことができ、本発明としては特定の方法に限定されるものではない。ただし、連続鋳造圧延に際し、７０℃／秒以上の冷却速度で純アルミニウム連続鋳造圧延材を得るのが望ましい。これは、７０℃／秒未満の冷却速度であると、Ｆｅが固溶せず晶出してしまうため、その後に圧下後高温析出処理を行ってもＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物が析出しないためである。上記範囲の冷却速度で急速冷却された連続鋳造圧延材は、組織が微細化され、さらに高い強度を示す。
【０００９】
冷間圧延
上記により得られる連続鋳造圧延材は冷間圧延に供される。
（１）冷間圧延前半（圧下率３０〜７０％）
冷間圧延においては、その中途で後述する高温析出処理を行うものとし、高温析出処理に至るまでの冷間圧延では、合計の圧下率を３０〜７０％に規制している。
すなわち、連続鋳造後から高温析出処理に至るまでには必ず所定の圧下率での冷間圧延による圧下が必要である。圧下率が３０％未満であると、析出に必要な歪が得られず、その後の高温析出処理時に効率良くＦｅを析出させることが難しく、このため、Ｈ２２に調整したときに十分な伸びを得ることができない。したがって圧下率としては３０％以上が必要である。一方、７０％を越える圧下率で圧下を行うと高温析出処理後に冷間圧延を行っても、高温析出処理から最終板厚までの圧下量が少なすぎるため、Ｈ２２に調整した際に十分な伸びが得られない。したがって高温析出処理前の冷間圧延圧下率を３０〜７０％に限定する。さらに、実操業のことを考えると３０％未満の圧下率では高温析出処理時間を２４ｈｒ超行わないと十分な伸びが得られないため、好ましくは４０％以上の圧下率で冷間圧延を行う。また、上記上限を定めた理由と同様の理由により上限として６０％が適当である。
【００１０】
（２）高温析出処理（５００℃〜６４０℃）
連続鋳造圧延後、３０〜７０％の圧下率で冷間圧延したあとに、５００℃〜６４０℃の高温析出処理を行うことにより、Ｆｅの析出物が均一に析出し、最終冷間圧延後にＨ２２に調整すると２５％以上の、従来に得られなかった高い伸びを得ることができる。高温析出処理は連続鋳造圧延材では従来得られなかった高い伸びを得るには不可欠である。
その理由を以下に説明する。冷却速度の速い連続鋳造法では冷却速度の遅いＤＣ鋳造法と比較するとＦｅが過飽和に固溶している。このような状態で冷間圧延を行ってもＨ２２に調整した際に十分な伸びを得ることができない。しかし、ある程度の圧下率で冷間圧延したあとに、高温でＦｅの析出処理を行うとＦｅが均一に析出し、従来にない高い伸びを得ることができることとなる。
【００１１】
上記の高温析出処理の温度としては５００℃以上の温度が必要であり、５００℃未満ではＦｅの析出が十分になされない。なお、Ｆｅを短時間で均一に析出させるためには、より高い温度が好ましいが、６４０℃を越えると局部的なブリスターが発生し、製品として外観を損ねるため、高温析出処理温度としては５００〜６４０℃が適当である。さらに、実操業のことを考えると５００℃未満の熱処理では熱処理時間を２４ｈｒ超行わないと十分な伸びが得られない。また、６４０℃超の熱処理では熱処理炉が短期間で傷んでしまう。これらの理由で高温析出処理の下限温度は、５５０℃が好ましく、上限温度は６３０℃が好ましく、さらに下限温度５７０℃、上限温度６１０℃が一層好ましい。
また、熱処理時間としては保持時間として少なくとも１時間は行わないと十分な伸びを得ることができないので、１時間以上が望ましい。また、熱処理の保持時間は長時間行えばより確実にＦｅの析出を促進させることができるが、２４時間を越える保持を行っても生産性の観点から不利である。したがって、高温析出処理の熱処理時間としては１〜２４時間が適当であり、さらに好ましくは２〜１０時間が適当である。
【００１２】
（３）冷間圧延後半
上記高温析出処理を行った後は、さらに冷間圧延を行って所望の最終厚さにする。この冷間圧延後半での圧下率は、本発明としては特に限定されない。ただし、冷間圧延後半での圧下量が不十分であると材料の伸びが十分に大きくならないため、冷間圧延後半での圧下率は、９０％以上とするのが望ましい。
【００１３】
仕上げ焼鈍（２２０〜３００℃）
上記冷間圧延後、仕上げの焼鈍を行うことによって材料が軟質化されて高い伸びを示す。この仕上げ焼鈍の加熱温度としては２２０〜３００℃が好ましい。２２０℃未満では焼鈍効果が十分に得られず、３００℃を越えると、再結晶し、これがカラー割れの起点となるため、上記範囲が好適なものとして示される。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明のアルミニウム材によれば、ＤＣ鋳造品と同等で従来の連続鋳造圧延に比べて高い伸び特性を有する。
また、本発明の製造方法によれば、連続鋳造後、３０〜７０％の圧下率で冷間圧延したあとに、５００℃〜６４０℃の高温析出処理を行うことにより、最終冷間圧延後の仕上げ焼鈍で、ＤＣ鋳造品と同レベルで従来の連続鋳造圧延材では得られなかった２５％以上の高い伸びを得ることができる。したがって、プレートフィンのドロー加工のように高い伸び成形性を必要とされる用途材においても良好に成形加工を行うことが可能となる。
そして、本発明のアルミニウム材は、高い伸び特性が要求される熱交換器のフィンなどに使用することができ、連続鋳造圧延材としてＤＣ鋳造品と同レベルの伸び・エリクセン値を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の一実施形態を説明する。
純アルミニウム系の材料を用意し、適宜の方法により溶解し、連続鋳造圧延に供する。連続鋳造圧延の際しては、双ロール法などの適宜の方法によって鋳造、圧延の一連の工程を連続して行う。該工程においては、好適には７０℃／秒以上の冷却速度で連続鋳造圧延する。
得られた連続鋳造圧延材は、ライン上にて、または他施設において冷間圧延に供する。
冷間圧延では、高温析出処理を挟むものとし、高温析出処理に至るまでに、合計で３０〜７０％の圧下率で冷間圧延を行う。この際のパス数は特に限定されない。
【００１６】
上記析出処理前の冷間圧延の後に、高温析出処理を行う。
高温析出処理では、５００〜６４０℃（好適には５５０℃〜６３０℃）で１〜２４時間（好適には２〜１０時間）の加熱を行い、主として連続鋳造圧延によって基地中に固溶しているＦｅを析出物として析出させる。
その後は、さらに冷間圧延を行って最終板厚とする。この冷間圧延での圧下率は特に限定されないが、通常は９０％以上の圧下率で圧延される。
【００１７】
このアルミニウム材に対し、２２０〜３００℃で、例えば１〜２４時間の加熱を行って仕上げ焼鈍を行って、材料を軟化させる。この仕上げ焼鈍によってアルミニウム材の伸びは２５％以上を示す。
【００１８】
次に、該アルミニウム材１をプレートフィンとするために、カラー部５を形成する工程を図１に基づいて説明する。
アルミニウム材１の所望の箇所にカラー部用に張り出し加工を行い、該張り出し部分１ａに対しさらに数次の絞り加工を行うドロー加工を行う。この絞りが行われた張り出し部分１ｂに孔２を開けるピアス加工を行ってカラー粗部３を形成する。このカラー粗部３にはさらにフレア加工を行って所望のカラー部５を形成する。これら一連の工程では、上記アルミニウム材１の伸び特性が良好であることから破断などを招くことなく成形を行うことができる。
【００１９】
このような成形を経て得られるプレートフィン材１０は、図２に示すように、カラー部５の高さによって間隔を規制するようにして多数を積層し、前記孔２にチューブ２０を挿通して固定されている。なお、チューブ２０の固定に際しては、チューブ２０を、孔２の内径よりも多少外径が小さい形状にしておき、積層したプレートフィン１０の孔２内にチューブ２０を挿入した状態で、チューブ２０をプラグ（図示しない）などで拡径してチューブ２０の外周部をカラー部５に押付けることでプレートフィン１０とチューブ２０との固定を行っている。
【００２０】
なお、本発明は、発明の範囲を逸脱しない範囲においては変更可能であり、上記実施形態に限定されない。
例えば、上記実施形態では、本発明の製造方法により得られる高い伸び加工性を有するアルミニウム材をプレートフィン材に用いる場合について説明したが、本発明としては、上記アルミニウム材の用途がプレートフィンに限定されるものではなく、伸び加工性が要求される種々の用途に用いることができる。
【実施例１】
【００２１】
Ｓｉ：０．１％、Ｆｅ：０．７％、残部Ａｌおよび不可避不純物よりなる純アルミニウム材を、表１に示す冷却速度によって双ロール法の連続鋳造圧延によって製造した。板厚７．２ｍｍに製造された上記純アルミニウム材を、表１に示す圧下率で高温析出処理前の冷間圧延を行い、次いで、表１に示す温度、時間で高温析出処理を行い、その後、表１に示す圧下率で０．１ｍｍの最終板厚まで冷間圧延した後、仕上げ焼鈍（２５０℃、６時間加熱）により調質を行った供試材を作製した。なお、比較のため、上記析出前の冷間圧延、高温析出処理を行うことなく最終板厚とし、上記仕上げ焼鈍を行った供試材を作製した。
金属間化合物の分布は板表面を走査型電子顕微鏡を用いて板表面から観察を行い、金属間化合物の最大長さ、アスペクト比（最大長さ／最小長さ）および一定面積における存在数を測定した。
上記各供試材について、引張強度と伸びを測定し、その結果を表１に示した。
【００２２】
その後、上記各供試材に対し、ドロー加工法によりフィン径９．４０ｍｍ、フィンピッチ（カラー部高さ）１．８〜３．０ｍｍの条件でフィンプレス加工を行い、成形性評価を行った。成形性評価は各フィンピッチにおいて成形したフィンを観察し、カラー部に亀裂または破断を生じずに良好に成形できたものを○、材料に少しでも亀裂または破断が生じたものを×とした。
【００２３】
上記成形性の評価結果を表１に示した。
表１より明らかなように本発明例はドロー加工方法においては所定の強度を得ながらも、高い伸びを有し、高い成形性が得られている。
一方、本発明範囲外の製造方法を採用した比較例は、成形性が悪くドロー加工法に適したものではなかった。
【００２４】
【表１】
2006057111.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態を説明する工程図である。
【図２】同じくプレートフィン材およびチューブを示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  アルミニウム材
２  孔
５  カラー部
１０  プレートフィン材
【図１】
2006057111.tif 000003
【図２】
2006057111.tif 000004