(57)【要約】  【課題】  塗装焼付け後の強度は損なわずに曲げ加工性の向上と深絞り耳率を低減したアルミニウム合金圧延板を得る。  【解決手段】  Ｍｎ１．０〜１．５％、Ｍｇ０．２〜０．６％を含有し、Ｓｉ０．６％以下、Ｆｅ０．７％以下、Ｃｕ０．３０％以下、Ｚｎ０．２５％以下に規制され、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなるアルミニウム合金の鋳塊に、４５０〜６３０℃の範囲内の温度で１〜２４時間の均質化処理を施し、次いで熱間圧延を４００℃以上の温度で開始し３００℃以下で終了し、さらに３０％以上の圧延率で一次冷間圧延を施した後、連続焼鈍炉にて４００〜６３０℃の中間焼鈍を施し、最後に１５〜３０％の最終冷間圧延を施す。【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｎ１．０〜１．５％（ｍａｓｓ％、以下同じ）、Ｍｇ０．２〜０．６％を含有し、Ｓｉ０．６％以下、Ｆｅ０．７％以下、Ｃｕ０．３０％以下、Ｚｎ０．２５％以下に規制され、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなり、かつ、最終冷間圧延板の引張強さが１７５Ｎ／ｍｍ２以上であり、２２０℃以下での塗装焼付け処理後の引張強さが１６５Ｎ／ｍｍ２以上、平均結晶粒径３０μｍ以下、深絞り耳率６％以下であることを特徴とする、強度と曲げ加工性と低耳率に優れた塗装屋根材用アルミニウム合金圧延板。
【請求項２】
請求項１記載の化学組成を有するアルミニウム合金の鋳塊に、４５０〜６３０℃の範囲内の温度で１〜２４時間の均質化処理を施し、次いで熱間圧延を４００℃以上の温度で開始し３００℃以下で終了し、さらに３０％以上の圧延率で一次冷間圧延を施した後、平均加熱速度および平均冷却速度が３〜５０℃／ｓｅｃの連続焼鈍炉にて、焼鈍温度４００〜６３０℃で保持なしもしくは保持１分以下の中間焼鈍を施し、最後に１５〜３０％の冷間圧延を施し、これにより最終冷間圧延板の引張強さが１７５Ｎ／ｍｍ２以上であり、２２０℃以下での塗装焼付け処理後の引張強さが１６５Ｎ／ｍｍ２以上、平均結晶粒径３０μｍ以下、深絞り耳率６％以下であることを特徴とする、強度と曲げ加工性と低耳率に優れた塗装屋根材用アルミニウム合金圧延板の製造方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、塗装焼付け処理を施して使用される用途のアルミニウム合金圧延板、特に屋根材、あるいは建築内外装などの建材、各種電気機器・計測器の筐体、電気機器装置のパネルなどに使用されるアルミニウム合金圧延板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
塗装焼付け処理を施してから使用される塗装屋根材用アルミニウム合金圧延板は、板厚０．５〜１．０ｍｍ程度のＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金のＪＩＳＡ３００５Ｐ−Ｈ２４が多用されている。
【０００３】
これらの塗装にはアクリル樹脂やエポキシ樹脂やポリエステル樹脂等が用いられ、塗装焼付け処理はコイル状圧延板を巻き戻しながら１６０〜２２０℃の範囲で保持なし〜保持数秒の条件で連続的に行なわれ、さらにレベリング後所定の寸法に切断され、必要に応じて曲げ加工や深絞り加工（加工板と加工板のつなぎ部にかぶせるように取り付けられている通称キャップと呼んでいる部品）が施されてから施工される。
【０００４】
しかしながら、多用されているＪＩＳＡ３００５Ｐ−Ｈ２４の塗装板の曲げ加工性は現状のほとんどのデザイン（板厚の１．５倍程度の内側曲げ半径で１８０°曲げ）では実用上問題のないレベルであるが、流行しつつある曲げ加工性の厳しいシャープなデザイン（板厚の０．５倍の内側曲げ半径で１８０°曲げ）では割れが生じる場合があり、さらなる曲げ加工性の向上が求められている。
【０００５】
また、多用されているＪＩＳＡ３００５Ｐ−Ｈ２４の塗装板の深絞り耳率は１０〜２０％と高すぎるためコーナー部に引張りと圧縮が発生することにより塗膜が剥がれ、剥がれた部分に手塗り修正を行ったり、不必要な耳高部の切除等でコスト高や施工遅れになってしまい、これまた深絞り耳率の低減（塗膜剥がれや耳高部の切除を防止するには耳率は６％以下）が求められている。
【０００６】
３０００系合金板を用いた屋根材用のアルミニウム合金展伸材を開示したものとして、例えば特許文献１が挙げられる。
【特許文献１】特開平１１−３４７６６５号公報
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の発明は、３０００系合金板を用いた屋根パネルの成型加工方法については詳細に開示されているものの、用いられた３０００系合金板の製造方法および性能については開示されていないため、これらの強度や曲げ加工性や深絞り耳率が上記要求を満たしているかどうかを知ることは困難である。
【０００８】
また、３０００系合金板を用いた塗装建材用のアルミニウム合金展伸材を開示したものとして、例えば特許文献２が挙げられる。
【特許文献２】特許第３２７４８０８号公報
【０００９】
しかしながら、特許文献２記載の発明は、３０００系合金板を用いた弗素樹脂のような高温焼付けを施す樹脂塗装建材用アルミニウム合金圧延板の製造方法と性能（耐力や１３５°曲げによる曲げ加工性など）を開示しているが、引張強さや１８０°曲げによる曲げ加工性や深絞り耳率が上記要求を満たしているかどうかを知ることはこれまた困難であり、さらにこの製造方法は最終焼鈍が必須のため高コストとなってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述のように、塗装焼付け処理を施して使用される塗装屋根材用アルミニウム合金圧延板として多用されているＪＩＳＡ３００５Ｐ−Ｈ２４は、さらなる曲げ加工性の向上と深絞り耳率の低減が求められている。
【００１１】
この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、塗装焼付け後の強度は損なわずに曲げ加工性の向上と深絞り耳率を低減したアルミニウム合金圧延板およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述のような課題を解決するため、本発明者らは鋭意実験・検討を重ねた結果、成分がＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金であっても、適切なプロセス条件を適用して適切な調質材とすることによって、塗装屋根材用圧延板としての課題を解決できることを見い出し、この発明をなすに至ったのである。
【００１３】
具体的には請求項１の、Ｍｎ１．０〜１．５％、Ｍｇ０．２〜０．６％を含有し、Ｓｉ０．６％以下、Ｆｅ０．７％以下、Ｃｕ０．３０％以下、Ｚｎ０．２５％以下に規制され、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなり、かつ、最終冷間圧延板の引張強さが１７５Ｎ／ｍｍ２以上であり、２２０℃以下での塗装焼付け処理後の引張強さが１６５Ｎ／ｍｍ２以上、平均結晶粒径３０μｍ以下、深絞り耳率６％以下であることを特徴とする、強度と曲げ加工性と低耳率に優れた塗装屋根材用アルミニウム合金圧延板である。
【００１４】
また、請求項２の、請求項１記載の化学組成を有するアルミニウム合金の鋳塊に、４５０〜６３０℃の範囲内の温度で１〜２４時間の均質化処理を施し、次いで熱間圧延を４００℃以上の温度で開始し３００℃以下で終了し、さらに３０％以上の圧延率で一次冷間圧延を施した後、平均加熱速度および平均冷却速度が３〜５０℃／ｓｅｃの連続焼鈍炉にて、焼鈍温度４００〜６３０℃で保持なしもしくは保持１分以下の中間焼鈍を施し、最後に１５〜３０％の冷間圧延を施し、これにより最終冷間圧延板の引張強さが１７５Ｎ／ｍｍ２以上であり、２２０℃以下での塗装焼付け処理後の引張強さが１６５Ｎ／ｍｍ２以上、平均結晶粒径３０μｍ以下、深絞り耳率６％以下であることを特徴とする、強度と曲げ加工性と低耳率に優れた塗装屋根材用アルミニウム合金圧延板の製造方法である。  
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金を用い、適切なプロセス条件を適用して適切な調質材とすることにより、強度は損なわずに曲げ加工性の向上と深絞り耳率の低減を図ることによって、よりシャープな曲げ加工のデザインが可能であるとともに工期の短縮、施工コストの低減ができる塗装屋根材用アルミニウム合金圧延板を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
先ずこの発明における成分組成の限定理由について説明する。
【００１７】
Ｍｎ：
Ｍｎは屋根材としての強度を確保するために必要な元素であり１．０％未満だと強度不足となり、一方１．５％を超えるとＡｌ-Ｍｎ-Ｆｅ系金属間化合物のサイズが大きくなって曲げ加工性が劣化する。そこでＭｎ量は１．０〜１．５％の範囲とする。
【００１８】
Ｍｇ：
Ｍｇも屋根材としての強度を確保するために必要な元素であり０．２％未満だと強度不足となり、０．６％を超えると加工硬化性が高まって曲げ加工性が劣化する。そこでＭｇ量は０．２〜０．６％の範囲とする。
【００１９】
Ｓｉ：
Ｓｉはアルミスクラップやアルミ地金などに含有される不純物元素であり、多すぎるとＡｌ-Ｓｉ系金属間化合物のサイズが大きくなって曲げ加工性が劣化する。そこでＳｉ量は０．６％以下に規制する。
【００２０】
Ｆｅ：
Ｆｅはアルミスクラップやアルミ地金などに含有される不純物元素であり、多すぎるとＡｌ-Ｆｅ-Ｍｎ系金属間化合物のサイズが大きくなって曲げ加工性が劣化する。そこでＦｅ量は０．７％以下に規制する。
【００２１】
Ｃｕ：
Ｃｕはアルミスクラップなどに含有される不純物元素であり、多すぎると糸状腐食が発生し耐食性が劣化する。そこでＣｕ量は０．３０％以下に規制する。
【００２２】
Ｚｎ：
Ｚｎは、アルミスクラップなどに含有される不純物元素であり、多すぎると孔食が発生し耐食性が劣化する。そこでＺｎ量は０．２５％以下に規制する。
【００２３】
上記以外のＣｒ、Ｖなどの不純物元素は各々０．１０％以下であれば、特に塗装屋根材用アルミニウム合金圧延板の性能を損なうことはない。
【００２４】
また、Ｔｉ及びＢは鋳塊の結晶粒を均一微細化させ鋳塊の割れ防止に有効な元素なので、Ｔｉ:０．００５〜０．１０％、B:０．０００１〜０．０１％程度添加するのが好ましい。各々下限未満ではその効果は十分に得られず、上限を超えると粗大な晶出物を形成し成形性を低下させる。
【００２５】
さらにこの発明では、圧延にて得られた最終冷間圧延板とそれを塗装焼付け処理した塗装板の特性値を規定しており、これらについて以下に説明する。
【００２６】
本発明においては、最終冷間圧延板の引張強さは１７５Ｎ／ｍｍ２以上、２２０℃以下の塗装焼付け処理後の引張強さは１６５Ｎ／ｍｍ２以上・平均結晶粒径３０μｍ以下・深絞り耳率６％以下と規定している。その理由は次の通りである。
【００２７】
すなわち、前述の如く、多用されている塗装屋根材用圧延板はＪＩＳＡ３００５Ｐ−Ｈ２４であることから、ＪＩＳＡ３００５Ｐ−Ｈ２４の強度レベル以上を目標とすると塗装焼付け処理後の引張強さは１６５Ｎ／ｍｍ２以上となり、曲げ加工性向上のためには平均結晶粒径は３０μｍ以下が好ましく、深絞り耳率においては塗膜剥がれや耳高部の削除を不要とするには耳率は６％以下が必要である。ここで、深絞り耳率は、実施例に書いたのと同じ条件で、ブランク径６２．０ｍｍΦ、パンチ径３２．０ｍｍΦ、クリアランス２０〜４０％の範囲内、シワ押え圧２５０Ｋｇ（潤滑油を塗布）  の条件にて深絞り成形した後、耳率を求めた。耳率は４つの耳の高さの平均値（ｍｍ）と４つの谷の高さの平均値（ｍｍ）の差を４つの谷の高さの平均値（ｍｍ）で除して百分率（％）で表すこととする。
【００２８】
なお、実験によると最終冷間圧延率が比較的小さい１５〜３０％程度の場合、塗装焼付け処理による引張強さの低下代は約１０Ｎ／ｍｍ２以下であることから、本願発明では便宜上、最終冷間圧延板の引張強さは塗装焼付け処理後の引張強さの目標１６５Ｎ／ｍｍ２に塗装焼付け処理による引張強さの低下代１０Ｎ／ｍｍ２をプラスした１７５Ｎ／ｍｍ２以上であることを条件とした。
【００２９】
また、屋根材として多用されているＪＩＳＡ３００５Ｐ−Ｈ２４塗装焼付け処理板の曲げ加工性は、板厚の１．５倍程度の内側曲げ半径で１８０°曲げ加工しても塗膜も素地も割れは生じにくいが、それ未満の内側曲げ半径で曲げると塗膜も素地も割れが生じる場合があり、施工デザイン上の要求から板厚の０．５倍の内側曲げ半径で曲げても塗膜も素地も割れないことを本発明の目標条件とした。
【００３０】
また耐食性については引っかき傷付き試験片を用いた中性塩水噴霧試験２０００時間で糸状腐食や孔食が生じないこと、が塗装屋根材を含む塗装建材に要求される一般的な特性であるので本発明もこの特性を目標とした。
【００３１】
次にこの発明の塗装屋根材用アルミニウム合金圧延板の製造方法について説明する。
【００３２】
この発明の塗装屋根材用アルミニウム合金圧延板の製法上の特徴は、中間焼鈍を連続焼鈍炉で行い、再結晶粒の微細化による曲げ加工性の向上と立方体方位の適度な制御により深絞り耳率の低減化、さらに中間焼鈍後の最終冷間圧延率を小さく狭い範囲に規定することにより、目的とする強度と曲げ加工性と深絞り耳率を達成したものである。
【００３３】
先ず前述のようなアルミニウム合金を溶解し、常法に従ってＤＣ鋳造などによって鋳造する。
【００３４】
得られた鋳塊を均質化処理してから熱間圧延を施し、さらに一次冷間圧延を施した後中間焼鈍を施し、最後に最終冷間圧延を施して０．５〜１．０ｍｍ程度の製品板厚とする。
【００３５】
ここで、均質化処理は４５０〜６３０℃の範囲内の温度で１〜２４時間保持の条件とする。均質化処理温度が４５０℃未満では均質化が不足して中間焼鈍時の再結晶粒が粗大化し曲げ加工性が悪く、一方６３０℃を越えれば溶解する恐れがある。また保持時間が１時間未満では均質化が不足し、また２４時間を越える保持は均質化が飽和して経済的に無駄である。
【００３６】
上述のように均質化処理した後、直ちに熱間圧延を開始するが、その熱間圧延開始温度は４００℃以上とする。熱間圧延開始温度が４００℃未満では熱間加工性が悪く、熱間圧延中に割れが生じる恐れがある。なお、熱間圧延は均質化処理後の鋳塊を一旦室温まで下げてから４００℃以上に加熱して開始してもよい。
【００３７】
また熱間圧延の終了温度は３００℃以下とする。熱間圧延終了温度が３００℃を越えると部分再結晶や完全再結晶が起こり、一次冷間圧延での圧延ひずみが不足して中間焼鈍時の再結晶粒が粗大化し曲げ加工性が劣化する。
【００３８】
熱間圧延後に施す一次冷間圧延は圧延率が３０％以上で行なう。一次冷間圧延率が３０％未満では冷間ひずみが不足して中間焼鈍時の再結晶粒が粗大化し曲げ加工性が劣化する。
【００３９】
さらに、前述の如く一次冷間圧延後に施す中間焼鈍は、平均加熱速度および平均冷却速度が３℃／ｓｅｃ〜５０℃／ｓｅｃの連続焼鈍炉にて、焼鈍温度４００〜６３０℃で保持なし、もしくは保持１分以下の条件で行う。その条件の範囲内であれば再結晶粒の微細化による曲げ加工性の向上と適度な立方体方位の制御により深絞り耳率の低減化を図ることができる。焼鈍温度が４００℃未満では再結晶化が不十分となり強度が向上しすぎて曲げ加工性は劣化し、深絞り耳率は高めに悪化する。一方、焼鈍温度が６３０℃を超えると共晶融解の恐れがあるので好ましくない。
【００４０】
また、中間焼鈍後に施す最終冷間圧延は圧延率１５〜３０％で行う。最終冷間圧延率が１５％未満では強度不足となり、３０％を超えると強度が向上しすぎて曲げ加工性が劣化するとともに深絞り耳率も高めとなり好ましくない。
【実施例１】
【００４１】
表１の合金番号１〜１１に示す合金を、常法にて溶解し、それぞれ、ＤＣ鋳造法にて厚さ４５０ｍｍ×幅１０８０ｍｍ×長さ２８００ｍｍの鋳塊に鋳造した。
【００４２】
【表１】
2006322035.tif 000002
【００４３】
得られた鋳塊に対し、表２の製造工程番号Ａ〜Ｉの条件を組み合わせて、表３に示す試料番号１Ａ〜１１Ｂの最終冷間圧延板（幅１０００ｍｍのコイル状）とした後、それを連続的に塗装焼付け処理して塗装板とした。
【００４４】
【表２】
2006322035.tif 000003
【００４５】
塗装方法は、脱脂処理液・化成処理液・塗料の選択により色々あるが、一般的な方法の一例として、コイルを巻き戻しながらの脱脂処理（硫酸系）→水洗→化成処理（リン酸クロメート）→両面にポリエステル樹脂５μｍの下塗り塗装→焼付け処理（２１５℃、保持なし、昇温および冷却速度は約１０℃／秒）→さらに、片面はポリエステル樹脂１５μｍの上塗り塗装、もう一方の片面はポリエステル樹脂１０μｍの上塗り塗装（実際に使用する面は下塗り５μｍ＋上塗り１５μｍの面）→焼付け処理（２１５℃、保持なし、昇温および冷却速度は約１０℃／秒）→レベリング→所定の寸法に切断  の工程で行なった。
【００４６】
各最終冷間圧延板及び塗装板について、ＪＩＳ５号引張試験片にて圧延方向に平行方向の引張強さを求めた。この場合の塗装板の引張強さは、硫酸にて塗料を剥離してから求めた。
【００４７】
また各塗装板は、圧延方向に対し直角方向（曲げ性の劣る方向）に切出したＪＩＳ３号曲げ試験片にて１８０°曲げ試験を実施した。１８０°曲げ試験は、板厚の０．５倍の内側曲げ半径にてポリエステル樹脂５μｍ＋ポリエステル樹脂１５μｍの面が外側になるような条件で行ない、曲げ加工性の評価は１０倍のルーペで観察し、塗膜も素地も割れが発生しなければ合格（○）、割れが発生したものは不合格（×）とした。
【００４８】
さらに各塗装板の平均結晶粒径は、圧延表面を鏡面研磨→１．８％ホウフッ化水素酸にて陽極酸化皮膜処理（１８℃、ＤＣ３０Ｖ×９０秒）→偏向顕微鏡にて結晶粒の撮影（写真倍率：２００倍、写真サイズ：７０ｍｍ×９０ｍｍ）→切断法により三方向（縦、横、斜め）の結晶粒径を求め、それを平均した。
【００４９】
また各塗装板の深絞り耳率は、ブランク径６２．０ｍｍΦ、パンチ径３２．０ｍｍΦ、クリアランス２０〜４０％の範囲内、シワ押え圧２５０Ｋｇ（潤滑油を塗布）  の条件にて深絞り成形した後、耳率を求めた。耳率は４つの耳の高さの平均値（ｍｍ）と４つの谷の高さの平均値（ｍｍ）の差を４つの谷の高さの平均値（ｍｍ）で除して百分率（％）で表した。
【００５０】
さらに各塗装板の耐食性の評価は、ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１  塩水噴霧試験方法に準処し、試験片の調製はポリエステル樹脂５μｍ＋ポリエステル樹脂１５μｍの面に素地まで達する深さの引っかき傷（カッターナイフにてクロスカット）を入れ、中性塩水噴霧試験を２０００時間行ない、糸状腐食や孔食が発生しなければ合格（○）、糸状腐食や孔食が発生したものは不合格（×）とした。
【００５１】
それぞれの結果を表３に併せて示す。
【００５２】
【表３】
2006322035.tif 000004
【００５３】
表３において、試料番号１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２Ｂ、３Ｂの最終冷間圧延板および塗装板は、いずれも成分組成および製造工程の両者がこの発明で規定する条件を満たす発明例であり、最終冷間圧延板の引張強さは１７５Ｎ／ｍｍ２以上、塗装焼付け処理後の塗装板の引張強さはＪＩＳＡ３００５Ｐ−Ｈ２４並み以上の１６５Ｎ／ｍｍ２以上の高強度を有し、しかも曲げ加工性と低耳率と耐食性に優れた材料であることが明らかである。
【００５４】
一方、試料番号１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉの最終冷間圧延板および塗装板は、この発明で規定する成分組成条件を満たした合金であるが、製造工程条件がこの発明で規定する条件から外れた比較例である。
【００５５】
１Ｄは熱間圧延油の噴射量が少なかったため冷却不足となり熱間圧延終了温度が高まって再結晶が発生し、一次冷間圧延での圧延ひずみが不足して中間焼鈍時の再結晶粒が粗大化してしまい、塗装板の曲げ加工性が劣化してしまった。
また１Ｅは一次冷間圧延率が不足したため中間焼鈍で再結晶粒が粗大化して塗装板の曲げ加工性が劣化してしまった。
さらに１Ｆは中間焼鈍温度が低すぎたため再結晶化が不足（未再結晶組織）して塗装板の強度が向上しすぎて曲げ加工性は劣化し、深絞り耳率も高めに悪化してしまった。
また１Ｇは中間焼鈍がバッチ焼鈍のため再結晶粒が粗大化して塗装板の曲げ加工性は劣化し、深絞り耳率は高めに悪化してしまった。
さらに１Ｈは最終冷間圧延率が不足したため最終冷間圧延板および塗装板の引張強さが低下してしまった。
またさらに１Ｉは最終冷間圧延率が高すぎたため最終冷間圧延板および塗装板の引張強さが向上しすぎて曲げ加工性が劣化してしまった。
【００５６】
さらに、試料番号４Ｂ〜１１Ｂの最終冷間圧延板および塗装板は、この発明で規定する製造工程条件は満たしているが、成分組成条件を満たさない比較例である。
【００５７】
４ＢはＭｎ量が多すぎたためＡｌ-Ｍｎ-Ｆｅ系金属間化合物のサイズが、８ＢはＳｉ量が多すぎてＡｌ−Ｓｉ系金属間化合物のサイズが、９ＢはＦｅ量が多すぎてＡｌ-Ｆｅ-Ｍｎ系金属間化合物のサイズがそれぞれ大きくなり曲げ加工性は劣化してしまった。
また６ＢはＭｇ量が多すぎたため加工硬化性が高まり曲げ加工性は劣化してしまった。
５ＢはＭｎ量が、７ＢはＭｇがそれぞれ少なすぎたため最終冷間圧延板および塗装板の引張強さが低下してしまった。
また１０ＢはＣｕ量が多すぎたため塩水噴霧試験で糸状腐食が発生し、１１ＢはＺｎ量が多すぎたため孔食が発生し、両者の耐食性は劣化してしまった。