(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Mg:0.2 〜1.0%(質量%、以下同じ)、Si:0.5〜1.6%を、Mg/Si が1.2 以下の割合で含み、板厚が1.5mm 以下のAl-Mg-Si系アルミニウム合金圧延薄板の連続溶体化焼き入れ処理方法であって、前記アルミニウム合金圧延薄板のコイルを巻き戻しながら連続的に熱処理炉に通板して溶体化焼き入れ処理を行うに際し、前記熱処理炉において、薄板を500 〜590 ℃の温度範囲に5 秒以上保持する溶体化処理を行った後、直ちに平均冷却速度50℃/ 秒以上で120 ℃以下の温度まで水と空気との混合ミストを前記薄板に噴射あるいは噴霧して冷却する焼き入れ処理を行い、その後30分以内に、前記焼き入れ処理後に生じた薄板の局部的な歪みの矯正を、この歪み矯正後の薄板の耐力（σ0.2 ）の増加を抑制しつつ、施すことを特徴とする成形性と平坦度に優れたアルミニウム合金圧延薄板の連続溶体化焼き入れ処理方法。
【請求項２】
前記焼き入れ処理後に生じた薄板の局部的な歪みの矯正を、コイルを巻き取るまでの、連続溶体化焼き入れ処理工程中で行う請求項１に記載の成形性と平坦度に優れたアルミニウム合金圧延薄板の連続溶体化焼き入れ処理方法。
【請求項３】
前記アルミニウム合金圧延薄板が自動車パネル用である請求項１または２に記載の成形性と平坦度に優れたアルミニウム合金圧延薄板の連続溶体化焼き入れ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形性と平坦度に優れたアルミニウム合金圧延薄板の連続溶体化焼き入れ処理方法（以下、アルミニウムを単にAlと言う）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車用パネル材として用いられるAl合金板材は、非熱処理型のAl-Mg 系(AA 乃至JIS 5000系) Al合金が主であった。しかし、近年、更なる軽量化を目的とし、熱処理型のAl合金を用いて、成形加工後の焼付塗装工程における焼付硬化性を利用して、強度を向上させる方法が行われている。このような熱処理型Al合金としては、主として、AA乃至JIS 6000系に属するAl-Mg-Si系Al合金が用いられている。そして、このAl-Mg-Si系Al合金としては、欧米ではAA 6111 、6022、6016などのAl合金が実用に供されている。
【０００３】
Al合金板を自動車用パネル材とするためには、Al合金板材を所望パネル材形状にするための、深絞り、張出し、曲げ、伸びフランジなどの成形加工が施される。このため、Al合金板には、高い成形性が要求される。
【０００４】
したがって、熱処理型Al合金のAl-Mg-Si系Al合金板材では、要求される高成形性を得るために、常法による熱間圧延後、或いは更に冷間圧延後の、溶体化焼き入れ処理が必須および重要となる。即ち、この溶体化焼き入れ処理において、時効硬化反応を引き起こすために必要な合金元素の固溶体を得るとともに、連続的に引き続く焼入処理工程において、溶体化処理によって固溶した状態を室温まで強制的に凍結し、過飽和固溶体を得る。この結果、成形加工時の低耐力による成形性と、成形後の焼付塗装時に高耐力化する人工時効硬化性が確保される。
【０００５】
この特性を確保するためには、溶体化処理温度を高くするとともに、焼き入れ処理の際の冷却速度を極力速くすることが好ましい。したがって、この目的で、溶体化処理後の冷却速度を規定したプレス成形性用の6000系Al合金板の製造方法の発明も数多く提案されている。
【０００６】
しかし、薄板化および広幅化したAl合金板の連続的な溶体化処理および焼き入れ処理を行う場合、Al合金板の表面に局部的な歪みが生じやすくなるという新たな問題が生じる。
【０００７】
従来から、溶体化焼き入れ処理におけるAl合金板の全体形状の歪みや変形の問題に対し、焼き入れ処理後に、ローラーレベラーやテンションレベラー、あるいはストレッチやスキンパス軽圧下等の矯正処理を行うことによって、Al合金板の前記変形を除去することが、例えば、特開昭62-278256 号、特開昭64−11953 号、特開平2-122045号、特開平2-122055号など公報により公知である。
【０００８】
そして、これら従来技術では、問題とするAl合金板の全体形状の変形の矯正処理後に、特定の条件下 (例えば60〜360 ℃) で熱処理 (焼鈍) を行って、矯正処理に伴う成形性の低下を抑制することを必須としている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来技術では、本発明で問題とする、薄板化および広幅化したAl合金板の、しかも、高速の通板速度で連続的に溶体化処理および焼き入れ処理を行う場合に生じるAl合金板の局部的な歪みの問題解決にはならない。
【００１０】
その理由は、まず、本発明で問題とするAl合金板の局部的な歪みと、これら従来技術で問題とするAl合金板の変形 (表現としては同じ歪みと称してはいるが) とでは、歪みの内容が全く異なる。
【００１１】
本発明で問題とするAl合金板の歪みとは、本発明条件下の連続熱処理工程で、Al合金板の表面に局部的かつ板の長手方向に連続的に生じる局部的な歪みである。これに対して、これら従来技術で問題とするAl合金板の変形は、本発明の局部的な歪みではなく、Al合金板の熱膨張- 収縮による反り、波うち、ねじれ等の板全体乃至板の全体形状の変形である。
【００１２】
即ち、本発明で言う局部的な歪みとは、図1 に模式的に示す通り、Al合金板1 の表面に局部的かつ板の長手方向に連続的に生じるクレーター状の凹凸 (凹み) 2 である。この本発明で言う局部的な歪みの発生要因は、未だ明らかではない。しかし、前記従来技術のAl合金板の全体的な変形のような、溶体化焼き入れ処理の際のAl合金板の熱膨張- 収縮による熱歪みだけではなく、前工程での圧延における板の局部的な歪み等の履歴や、薄板化および広幅化したAl合金板の高速での通板速度やライン張力、冷却手段や条件なども複雑に関与しているものと推考される。
【００１３】
そして、Al合金板に、本発明で言う局部的な歪みが生じた場合には、勿論、従来のAl合金板の前記全体的な変形と同様に、Al合金板の平坦度 (フラットネス) を著しく阻害する。
【００１４】
なお、前記従来技術で問題とするAl合金板の変形は、Al合金板の全体形状の変形であるため、ローラーレベラーやテンションレベラー、あるいはストレッチやスキンパス等のいずれの矯正手段を選択するにせよ、焼き入れ後のAl合金板の変形を矯正するためには、比較的高い圧下量や張力が必要となる。
【００１５】
この結果、これら従来技術では、焼き入れ後のAl合金板の矯正処理による強度、特に耐力値の大幅な増加と、成形性の大幅な低下が不可避であるという致命的な問題がある。
【００１６】
このため、これら従来技術では、前記各公報にも共通して記載されているように、Al合金板の矯正処理後に、特定の条件下 (例えば60〜360 ℃) で熱処理 (焼鈍) を行って、矯正処理に伴う成形性の低下を抑制することが必須となる。しかも、この熱処理だけでは成形性を十分に回復させることが難しい。また、この熱処理工程を付加することにより、製造工程が煩雑となって、経済的にも不利となる問題もある。
【００１７】
ちなみに、本発明が対象とする連続的な溶体化焼き入れ処理方法では、前記従来技術で問題とされている、反り、波うち、ねじれ等のAl合金板の全体的な変形は問題とはならない。
【００１８】
なぜなら、本発明のような連続熱処理工程において、これら従来技術で問題とするAl合金板の全体乃至板の全体形状の変形が生じた場合、工程での通板自体が困難となり、板の品質以前に、操業自体ができなくなる。したがって、本発明のような連続熱処理工程においては、これら従来技術で問題とするAl合金板の全体乃至板の全体形状の変形が生じないことが設備およびライン張力などの操業の基本条件として、既に解決済みの問題である。
【００１９】
このため、本発明の局部的な歪みの問題は、本発明が対象とする、薄板化および広幅化したAl合金板における、しかも高速化した連続的な溶体化焼き入れ処理に特有の問題と言うことができる。また、これら従来技術で問題とするAl合金板の全体形状の変形はバッチ式の溶体化焼き入れ処理に特有の問題とも言える。
【００２０】
したがって、本発明では、本発明の局部的な歪みが生じる (問題となる) 連続的な溶体化焼き入れ処理のみを対象とし、コイル状態でバッチ式に溶体化焼き入れを行ったり、切り板の状態でバッチ式に溶体化焼き入れを行うタイプの処理は対象外とする。なお、本発明で言う連続的な溶体化焼き入れ処理とは、熱間圧延上がり乃至冷間圧延上がりの圧延薄板コイルを巻き戻しながら、連続的に熱処理炉に通板して溶体化焼き入れ処理を行い、再び薄板コイルに巻き取る処理のことを言う。
【００２１】
ここにおいて、本発明の局部的な歪みは、本発明が対象とする連続的な溶体化焼き入れ処理において、溶体化処理温度を高くするとともに、焼き入れ処理の際の冷却速度を速くした場合に、より生じやすくなる。また、Al合金板 (コイル) が薄板化するほど、この傾向が大きい。
【００２２】
実際、本発明者らの知見によれば、板厚が1.5mm を越えるような、比較的厚板のAl合金板 (コイル) の場合には、このようなAl合金板表面の局部的な歪みの問題は小さくなる。また、薄板化したAl合金板の場合でも、溶体化処理温度が500 ℃未満で焼き入れ開始温度が500 ℃未満のより低温の場合にも、同様にこの問題は小さくなる。
【００２３】
そして、この局部的な歪みの問題は、材料の面からも、時効硬化特性や成形性向上のために、Si:0.5〜1.6%とし、Mg/Si が1.2 以下の割合とした高Si量Al-Mg-Si系Al合金板において特に顕著となる。Si量を高めた場合には、焼き入れ処理時の冷却の際、冷却速度が遅いと、特に粒界へのSi析出による成形性の低下の問題が大きくなる。したがって、高Si量Al-Mg-Si系Al合金板では、焼き入れ処理時の冷却速度を特に速める必要があり、局部的な歪み発生の問題が大きくなる。
【００２４】
したがって、このような連続的な溶体化焼き入れ処理方法において、本発明で問題とする局部的な歪みによる平坦度低下の問題と材料特性である成形性の向上との問題を、同時に解決する手段は今までに無く、いずれかの特性が必然的に犠牲なり制約を受けてしまうのが実情であった。
【００２５】
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、連続熱処理炉において、Al合金板 (コイル) の薄肉化や広幅化により生じる、局部的な歪み改善と材料特性の向上との問題を同時に解決する、成形性と平坦度に優れたAl合金圧延薄板の連続溶体化焼き入れ処理方法を提供しようとするものである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明請求項1 の要旨は、 Mg:0.2 〜1.0%(質量%、以下同じ)、Si:0.5〜1.6%を、Mg/Si が1.2 以下の割合で含み、板厚が1.5mm 以下のAl-Mg-Si系アルミニウム合金圧延薄板の連続溶体化焼き入れ処理方法であって、前記アルミニウム合金圧延薄板のコイルを巻き戻しながら連続的に熱処理炉に通板して溶体化焼き入れ処理を行うに際し、前記熱処理炉において、薄板を500 〜590 ℃の温度範囲に5 秒以上保持する溶体化処理を行った後、直ちに平均冷却速度50℃/ 秒以上で120 ℃以下の温度まで水と空気との混合ミストを前記薄板に噴射あるいは噴霧して冷却する焼き入れ処理を行い、その後30分以内に、前記焼き入れ処理後に生じた薄板の局部的な歪みの矯正を、この歪み矯正後の薄板の耐力（σ0.2 ）の増加を抑制しつつ、施すことである。
【００２７】
前記要旨とすることにより、歪み矯正後の焼鈍処理を行わずとも、Al合金圧延薄板の成形性を確保した上で、本発明で問題とする局部的な歪みを防止することができる。
【００２８】
また、請求項2 のように、前記焼き入れ処理後に生じた板の局部的な歪みの矯正を、コイルを巻き取るまでの、連続溶体化焼き入れ処理工程中で行うことにより、焼き入れ処理後の局部的な歪み矯正までの時間的制約(30 分以内) を簡便に確保することができるとともに、連続的な溶体化焼き入れ処理方法の効率も低下させることがない。
【００２９】
更に、請求項1 または2 の方法によって処理されたAl合金圧延薄板は、請求項3 のように、自動車パネル用として好適である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
(Al 合金化学成分組成)
まず、本発明Al-Mg-Si系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-Mg-Si系Al合金は、自動車などの輸送機材のパネル材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、人工時効処理 (ベークハード) 前の耐力で 90N/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 (人工時効処理) 時に耐力が増加する焼付硬化性、あるいは、合金成分の量が少ないリサイクル性などの諸特性に優れていることが必要である。
【００３１】
以下、このAl合金の成分組成について説明する。前記要求諸特性を満足するためには、Al-Mg-Si系の6000系Al合金の成分規格 (AA 6111 、6022、6016などのAl合金、JIS 6101、6003、6151、6061、6N01、6063などのAl合金) に相当するものとして、基本的にMg:0.2〜1.0% (質量% 、以下同じ) 、Si:0.5〜1.6%を、Mg/Si が1.2 以下の割合で含有し、その他、Fe、Mn、Cr、Cu、Zn、Ti、B などを後述する量含むことを許容する。
【００３２】
しかし、6000系Al合金の各成分規格通りにならずとも、6000系Al合金の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、成分組成の変更は適宜許容される。
【００３３】
次に、各主要元素の含有量についての範囲と臨界的意義について説明する。
Mg:0.2〜1.0%。
Mgは人工時効時 (塗装焼付け処理など) により、Siとともに化合物相(Mg2 Si など) を形成して、また、Cu含有組成では更にCu、Alと化合物相を形成して、使用時の高強度 (耐力) 乃至焼き付け硬化性を付与するために必須の元素である。Mgの0.2%未満の含有では高強度 (耐力) 乃至焼き付け硬化性が得られないず、また、成形時に割れを生じる可能性もある。一方、1.0%を越えて含有されると、鋳造時および焼き入れ時に、粗大な粒子が晶出乃至析出して成形性を阻害する。したがって、Mgの含有量は0.2 〜1.0%の範囲とする。
【００３４】
Si:0.5〜1.6%。
SiもMgとともに、人工時効処理により、化合物相(Mg2 Si など) を形成して、使用時の高強度 (耐力) を付与するために必須の元素である。0.5%未満のSiの含有では十分な焼き付け硬化性と強度が得られない。一方、1.6%を越えて含有されると、鋳造時および焼き入れ時に粗大な粒子として析出して、成形性を阻害する。したがって、Siの含有量は0.5 〜1.6%の範囲とする。なお、人工時効処理時の化合物相の形成状態は、MgとSiの含有量の比にも大きく影響される。Mg/Si が1.2 を超えると、化合物相の形成 (Mg2 Siの析出など) が粗となり、強度向上の効果が小さくなる。したがって、Mg/Si は1.2 以下とする。
【００３５】
次に、Fe、Mn、Cr、Cu、Zn、Ti、B などは、スクラップなどの溶解材から混入されやすく、基本的に不純物ではあるが、含有される場合の効果もあるので、各々以下に記載する含有量は許容される。
【００３６】
Fe:0.01 〜0.3%、Mn:0.01 〜0.3%、Cr:0.01 〜0.3%。
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、成形性に寄与する。各々の下限未満の含有量では、この効果が得られず、一方、過剰な (上限を越える) 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、逆に、成形性を低下させる原因となる。このため、含有する場合のこれらの元素量は各々、Fe:0.01 〜0.3%、Mn:0.01 〜0.3%、Cr:0.01 〜0.3%とする。
【００３７】
Cu:0.005〜1.2%。
Cu は焼き付け加熱時にMg、Alと化合物相を形成して析出し、焼き付け硬化性を付与するとともに、T4調質時の固溶状態において、成形性を向上させる。Cuの含有量が0.005%未満では、これらの効果が無く、1.2%を越えると効果が飽和する。また、Cuの含有量が多くなると、塗装後の耐蝕性の内、特に耐糸さび性を劣化させる。したがって、含有する場合のCu量は0.005 〜1.2%とする。
【００３８】
Zn:1.0%以下。
Znは多量に含有されると耐蝕性が低下する。したがって、Zn含有量は1.0%以下のできるだけ少ない含有量とすることが好ましい。
【００３９】
Ti:0.0001 〜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。Tiの0.001%未満の含有では、この効果が得られず、一方、Tiを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、含有する場合のTi量は0.0001〜0.1%の範囲とすることが好ましい。
【００４０】
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。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、含有する場合のB 量は1 〜300ppmの範囲とすることが好ましい。
【００４１】
また、Ni、V 、Zr、Sc、Agなどの他の元素は、基本的に不純物であり、少ない方が望ましいが、板の特性を阻害しない範囲での含有は許容する。
【００４２】
(Al合金板の製造方法)
本発明におけるAl合金板は、本発明で規定するT4処理以外は、常法により製造が可能である。例えば、6000系Al合金成分規格範囲内に溶解調整されたAl合金溶湯を、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。
【００４３】
次いで、このAl合金鋳塊に均質化熱処理を施した後、熱間圧延、または必要により更に (必要により中間焼鈍後) 冷間圧延 (必要によりパス間で中間焼鈍) によりコイル状の所望Al合金薄板の形状に塑性加工される。そして、これら圧延薄板コイルは、本発明で規定するT4処理 (溶体化焼入れ処理) が行わる。
【００４４】
なお、熱間圧延後または冷間圧延途中の中間焼鈍は、板の異方性を抑制し、リジングと呼ばれる成形加工後の板表面に生じる凹凸状の表面欠陥を抑止するため、必要により行う。この中間焼鈍を行う場合、焼鈍温度は350 〜590 ℃の範囲とするのが好ましい。焼鈍温度が350 ℃未満ではリジング抑止効果が不十分であり、590 ℃を越えた場合には、局部溶融を起こして、却って成形性が低下する可能性がある。
【００４５】
連続溶体化焼入れ処理。
本発明で言う連続的な溶体化焼き入れ処理とは、前記した通り、本発明の局部的な歪みが問題となる、特に板厚が1.5mm 以下のAl合金圧延薄板コイルを巻き戻しながら、連続的に熱処理炉に通板して溶体化焼き入れ処理を行い、再び薄板コイルに巻き取る処理のことを言う。また、この連続的な溶体化焼き入れ処理において、前記板厚が1.5mm 以下の薄板に加えて、更に板幅が1300mm以上の広幅で、またライン (通板) 速度が10m/分以上の高速で通板する際には、より本発明の局部的な歪みが問題となるので、本発明を適用することがより好ましい。
【００４６】
一方、特に板厚が1.5mm を越えるような、また、加えて10m/分未満のライン速度、あるいは板幅が1300mm以下のような、比較的厚板で狭幅のAl合金板 (コイル) の場合には、このようなAl合金板表面の局部的な歪みの問題は小さくなり、本発明の適用は必要がない。
【００４７】
溶体化処理時の板の加熱速度。
熱処理炉における溶体化処理時の板の加熱速度は、成形性向上の観点から、200 ℃/ 分以上とすることが好ましい。200 ℃/ 分以上とすることにより、再結晶組織が微細になり、成形性が向上する。一方、加熱速度が200 ℃/ 分未満では、このような効果がなく、成形性が低下する可能性がある。
【００４８】
溶体化処理温度。
溶体化処理は、成形性向上の観点から、温度500 〜590 ℃の温度で、この温度範囲に5 秒以上の時間保持する。溶体化処理温度が500 ℃未満では、および保持時間が5 秒未満では、固溶元素であるMg、Si、Cuの溶体化が不十分となり、強度および成形性が低下する。一方、溶体化処理温度が590 ℃を越えた場合は、局部溶融を起こして、やはり成形性が低下する。
【００４９】
焼き入れ処理。
溶体化処理後の焼き入れ処理は、成形性向上の観点から、溶体化処理後直ちに、かつ平均冷却速度50℃/ 秒以上で120 ℃以下の温度まで冷却する。120 ℃以下の温度までの平均冷却速度が50℃/ 秒未満では、本発明のような高Si量Al-Mg-Si系Al合金板においては、冷却過程で、より顕著に結晶粒界へ金属間化合物が析出して、成長してしまう結果、成形性が著しく低下する。
【００５０】
120 ℃以下の温度まで冷却した後に、更に焼付硬化性を高めるために、50〜120 ℃の温度に1 〜48時間保持するような高温保持を行っても良い。50℃未満の温度や1 時間未満の保持時間では、焼付硬化性の向上効果が少ない。また、120 ℃を越える温度や48時間を越える保持時間では、効果が飽和するとともに、準安定相が析出して、T4の耐力が高くなり、成形性が低下する。更に、この高温保持を行う場合は、効果を高めるために、焼き入れ冷却温度を50〜120 ℃とし、このまま再加熱せず、あるいは室温まで冷却後、10分以内に、板を再加熱して前記高温保持を行うことが好ましい。
【００５１】
焼き入れ処理時の冷却手段。
焼き入れ処理時の冷却手段は、本発明で問題とする局部歪みの抑制のために、水と空気との混合ミストを板に噴射や噴霧する冷却手段が最適である。冷却手段を水の噴射や噴霧によった場合、より薄板でより広幅の板の場合のような条件が厳しい場合に、本発明で問題とする局部歪みを大きくしたり、前記従来技術で問題とするAl合金板の全体的な変形が生じる可能性がある。
【００５２】
これに対し、水と空気との混合ミストは、より薄板でより広幅の板の場合のような条件が厳しい場合に、冷却能を低下させずに、局部歪みが抑制することが可能である。したがって、焼き入れ処理後の板に対する、歪み矯正の負荷が減り、歪み矯正による耐力 (σ0.2)の増加を抑制することが可能となる。
【００５３】
水と空気との混合ミストにおける気液比、即ち空気の冷却水に対する混合割合は、Al合金板表面に歪みが発生することを抑制する混合ミストが得られる範囲ならば、混合ミストの水量密度との関係から適宜選択される。但し、気液比が小さすぎる (空気の冷却水に対する混合割合が少なすぎる) 場合には、スプレー水による冷却と大差なくなり、Al合金板表面に歪みが発生することを抑制できない。また、Al合金板表面の歪み発生を抑制するためには、板表面を均一冷却することが必要で、この点、気液混合ミストの平均粒径は50μm 以下が好ましい。
【００５４】
なお、前記した通り、冷却に際し、この混合ミストのみで冷却する場合のみではなく、混合ミストに加えて、スプレー水冷却や浸漬冷却等の水冷手段を付加して用いても良い。Al合金板表面の歪みの発生は、500 ℃以上の溶体化処理温度からの冷却の初期段階、即ち、Al合金板温度が高温状態での冷却の際に問題となるものである。したがって、この冷却の初期段階以降の、Al合金板表面の歪みの発生があまり問題とならない、板が比較的低温の状態での、所定温度乃至室温までの冷却を、混合ミストではなく、スプレー水冷却や浸漬冷却等の水冷手段によって代替しても、混合ミストと組み合わせても良い。
【００５５】
歪み矯正。
次に、焼き入れ処理後の板に対し、焼き入れ処理後30分以内に、本発明で問題とする局部歪みの矯正を施し、局部歪みをなくして、板の平坦度を確保する。これによって、耐力 (σ0.2)の増加を最低限に抑制した、局部歪みの矯正が可能となる。そして、この結果、前記従来技術のような、歪み矯正後の焼鈍処理が不要となる。
【００５６】
歪み矯正後の焼鈍処理を局部歪みの矯正が、焼き入れ処理後30分を越えて行われた場合、室温での時効硬化が進み、板の強度が高くなり、局部歪みの矯正効果が不十分となり、板の平坦度を確保できなくなる。また、局部歪みの矯正時の耐力 (σ0.2)の増加も大きくなり、成形性を阻害する。このため、前記従来技術のように、成形性回復のための、歪み矯正後の焼鈍処理が必須となってしまう。
【００５７】
局部歪みの矯正は、焼き入れ処理後の通板中の板に対し、コイルを巻き取るまでの、前記連続溶体化焼き入れ処理工程中 (インライン) で行うか、焼き入れ処理後オフラインで行う。ただ、前記した通り、局部歪みの矯正をインラインで行う方が、焼き入れ処理後の局部的な歪み矯正までの時間的制約(30 分以内) を簡便に確保することができるとともに、連続的な溶体化焼き入れ処理方法の効率も低下させることがないので好ましい。
【００５８】
また、局部的な歪み矯正の、前記120 ℃以下の温度とする焼き入れ (冷却) 温度との関係では、室温まで冷却された板に対して歪み矯正してもよく、また、焼入終了温度を60〜130 ℃の比較的高温に保持された板に対して歪み矯正してもよい。ただ、この板を高温保持する場合の保持温度の安定性を保つ観点からは、高温保持前に歪み矯正を行うことが好ましい。
【００５９】
なお、局部歪みの矯正手段は、ローラーレベラーやテンションレベラーあるいはストレッチやスキンパス等の公知の手段が適宜選択される。
【００６０】
そして、これら矯正手段によって、圧下および/ または張力を、インラインであれば、通板中の板に対し付加して局部歪みの矯正を行う。この際、板の成形性が低下しないように、矯正後の板の耐力 (σ0.2)の増加を抑制することが、勿論重要である。
【００６１】
この調質処理の後に、Al合金板表面の洗浄を適宜行い製品板とする。また、製品Al合金板をプレス成形されるまで保管する際の、耐食性を確保するために、Al合金板表面に防錆油や潤滑油を塗布することも有効である。
【００６２】
【実施例】
次に、本発明の実施例を説明する。表1 に示す組成のAl合金の鋳塊をDC鋳造法により溶製後、540 ℃×8 時間の範囲で均質化熱処理を施し、厚さ3.5mm まで熱間圧延した。そして更に、厚さ1.0mm 、幅1600mmの薄板まで冷間圧延した。この冷延薄板コイルを巻き戻しながら、連続熱処理炉に通板し、表2 、3 に示す加熱速度と温度 (保持時間10秒) で溶体化処理後、直ちに、表2 、3 に示す焼き入れ (冷却) 速度にて、室温までミスト冷却により焼入れ処理を行った。
【００６３】
そして、この溶体化焼入れ処理後の室温の板に対して、矯正までの時間を種々変えて、表2 、3 に示す条件で、8 段のローラーレベラーによる歪みの矯正を行って、再びコイルに巻き取った。表2 、3 には最入側と最出側のローラーのインターメッシュ量 (ローラーの板への押し込み量、mm) を示す。なお、表3 に示す発明例と比較例は、この歪み矯正後に再加熱してコイルに巻き取り、表3 に示す温度と保持時間の条件で高温保持した。
【００６４】
これらのコイルより供試材を採取し、これら溶体化焼入れ処理後および歪み矯正後のAl合金板の機械的な特性 (耐力) 、歪み矯正後の平坦度や加工性、および塗装焼き付け後の機械的な特性 (耐力) を評価した。これらの結果を表4 、5 に示す。
【００６５】
このうち、Al合金板の耐力 (σ0.2)は、JIS Z 2241法にて引張試験を行って測定した。なお、引張方向はLT= 圧延方向に対し90°方向とした。
【００６６】
また、Al合金板の歪み矯正後の平坦度の評価は、Al合金板表面の目視および軟砥石による研磨した際のAl合金板表面の目視により行い、表面が平滑であるものを〇、本発明で問題とする局部的な歪み (径が150mm 以下のクレーター状の凹み) が板の長手方向に認められるものを×として評価した。
【００６７】
そして、歪み矯正後の加工性は、Al合金板が長期間放置されて室温時効し、その後、自動車のアウターパネルとしてプレス成形されることを模擬して、前記溶体化焼入後室温で90日間放置後の供試材をブランク材として、大型プレス機を用いてプレス成形し、シワ押さえ力(BHF) が70トン以上で割れを生じずに成形可能であったものを◎、BHF が40〜60トン以上で割れを生じずに成形可能であったものを〇、BHF が40トン以下で割れを生じて成形不可であったものを×として評価した。
【００６８】
更に、Al合金板が同じく長期間放置されて室温時効し、その後、自動車のアウターパネルとして、プレス成形後、フラットヘム加工されることを模擬した曲げ試験を行った。即ち、前記溶体化焼入後室温で90日間放置後、ストレッチを行って5%の予歪みを与えた後、曲げ半径0.5mm にて180 度曲げ試験を行った。そして、試験後の試験片の曲げ部表面の割れの状況を目視観察した結果、曲げ部表面に凹部状の割れも肌あれも発生しなかったものを○とし、曲げ部表面に凹部が発生しており、この凹部の最底部に新生面が観察されたものを割れが発生したとして×とした。なお、前記凹部の最底部に新生面が観察されないものは肌あれが発生したと評価される。
【００６９】
また、塗装焼付硬化後に相当するAl板の耐力として、前記溶体化焼入後室温で90日間放置後のAl合金板を、ストレッチを行って2%の予歪みを与えた後、170 ℃×20分の加熱を行った後の耐力 (σ0.2)も測定した。
【００７０】
表1 〜5 から明らかな通り、本発明成分範囲内で、かつ、本発明溶体化焼き入れ処理条件範囲内、および焼き入れ後30分以内に歪み矯正した発明例No.1〜10、18〜22は、本発明で問題とする局部的な歪みが無く、平坦度に優れている。また、Al合金板の歪み矯正後の耐力増加が少なく、プレス成形性や曲げ加工性などの加工性に優れている。更に、焼き付け後の耐力も高い。また、歪みの矯正後に再加熱して高温保持した発明例No.18 〜22は、特に焼き付け後の耐力が高い。
【００７１】
これに対し、比較例No.11 、12 (表1 の合金6 、7)は、本発明溶体化焼き入れ処理条件範囲内で、かつ焼き入れ後30分以内に歪み矯正しているので、本発明で問題とする局部的な歪みは無く、平坦度に優れている。しかし、各々、Si量、Mg量が本発明の上限を越えているので、プレス成形性や曲げ加工性などの加工性に劣る。
【００７２】
また、Si量が本発明の下限を下回る比較例No.13(表1 の合金8)は、本発明溶体化焼き入れ処理条件範囲内で、焼き入れ後30分以内に歪み矯正したので、平坦度には優れているものの、プレス成形性に劣る。
【００７３】
更に、比較例No.14 は、本発明成分範囲内だが、焼き入れ後30分を越えて歪み矯正している。このため、本発明で問題とする局部的な歪みが生じており、平坦度が劣る。また、溶体化焼き入れ処理の冷却速度が本発明の下限を下回り、プレス成形性や曲げ加工性などの加工性に劣り、塗装焼き付け後の耐力も低い。
【００７４】
また、比較例No.15 は、本発明成分範囲内だが、溶体化温度が本発明の下限を下回り、プレス成形性や曲げ加工性などの加工性に劣り、塗装焼き付け後の耐力も低い。
【００７５】
また、本発明成分範囲内で、本発明溶体化焼き入れ処理条件範囲内だが、焼き入れ後30分を越えて歪み矯正している比較例No.16 、17は、本発明で問題とする局部的な歪みが生じており、平坦度が劣る。また、歪み矯正時のインターメッシュ量および/ または引っ張り力が大きくなるため、歪み矯正後の耐力増加が大きくなっており、プレス成形性や曲げ加工性などの加工性にも劣る。
【００７６】
そして表3 、5 において、比較例No.23 は、本発明成分範囲内および発明溶体化焼き入れ処理条件範囲内で、焼き入れ後30分以内に歪み矯正したので、平坦度には優れている。しかし、歪み矯正後の高温保持温度が高すぎるため、成形までの長期間の保管中に室温時効が生じ、耐力が高くなっており、プレス成形性や曲げ加工性などの加工性にも劣る。
【００７７】
また、本発明成分範囲内で、本発明溶体化焼き入れ処理条件範囲内だが、焼き入れ後30分を越えて歪み矯正している比較例No.24 は、本発明で問題とする局部的な歪みが生じており、平坦度が劣る。また、歪み矯正時のインターメッシュ量および/ または引っ張り力が大きくなるため、歪み矯正後の耐力増加が大きくなっており、プレス成形性や曲げ加工性などの加工性にも劣る。
【００７８】
更に、比較例No.25 は、本発明成分範囲内で、焼き入れ後30分以内に歪み矯正したので、平坦度には優れている。しかし、溶体化焼き入れ処理の冷却速度が本発明の下限を下回り、プレス成形性や曲げ加工性などの加工性に劣り、塗装焼き付け後の耐力も低い。
【００７９】
したがって、これらの結果から、本発明における各規定の臨界的意義が裏付けられる。
【００８０】
【表１】
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【００８１】
【表２】
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【００８２】
【表３】
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【００８３】
【表４】
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【００８４】
【表５】
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【００８５】
【発明の効果】
本発明によれば、連続熱処理炉において、ライン速度の高速化や、Al合金板 (コイル) の薄肉化や広幅化により生じる、局部的な歪み改善と材料特性の向上との問題を同時に解決する、成形性と平坦度に優れたAl合金圧延薄板の連続溶体化焼き入れ処理方法を提供することができる。したがって、Al合金板の自動車、車両、船舶などの輸送機材用への用途の拡大を図ることができる点で、多大な工業的な価値を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で言うAl合金板の局部的な歪みを示す説明図である。
【符号の説明】
1:Al合金板、2:局部的な歪み (クレーター状の凹凸 )
【図１】
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