(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｍａｓｓ％で、
Ｍｇ：０．１〜１．５％未満、
Ｓｉ：０．２４〜２％、
Ｚｎ：２．５％超７％未満
を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなることを特徴とする、塗装焼付け硬化前のエリクセン値が１０．５以上、２％の引張歪を与えた後に１７０℃で２０分の熱処理を行った後の耐力が２１１〜２３５ＭＰａの塗装焼付け硬化およびプレス成形用アルミニウム合金板。
【請求項２】
ｍａｓｓ％で、
Ｃｕ：０．１〜２．５％
を、さらに含有することを特徴とする請求項１に記載の、塗装焼付け硬化前のエリクセン値が１０．５以上、２％の引張歪を与えた後に１７０℃で２０分の熱処理を行った後の耐力が２１１〜２３５ＭＰａの塗装焼付け硬化およびプレス成形用アルミニウム合金板。
【請求項３】
ｍａｓｓ％で、
Ｍｎ：０．０３〜１．５％、
Ｃｒ：０．０３〜０．５％、
Ｖ：０．０３〜０．５％、
Ｚｒ：０．０３〜０．５％、
Ｆｅ：０．０３〜０．５％、
Ｔｉ：０．００３〜０．２％、
Ｂ：０．００３〜０．２％
の１種または２種以上を、さらに含有することを特徴とする請求項１または２に記載の、塗装焼付け硬化前のエリクセン値が１０．５以上、２％の引張歪を与えた後に１７０℃で２０分の熱処理を行った後の耐力が２１１〜２３５ＭＰａの塗装焼付け硬化およびプレス成形用アルミニウム合金板。
【請求項４】
粒状潤滑機能付与剤：２〜１５質量％を含有する厚さ０．５〜５μｍのアルカリ可溶型潤滑樹脂皮膜を、両面又は片面の表面に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の、塗装焼付け硬化前のエリクセン値が１０．５以上、２％の引張歪を与えた後に１７０℃で２０分の熱処理を行った後の耐力が２１１〜２３５ＭＰａの塗装焼付け硬化およびプレス成形用アルミニウム合金板。
【請求項５】
前記アルカリ可溶型潤滑樹脂皮膜が、シリカ粒子：１〜３０質量％を、さらに含有することを特徴とする請求項４に記載の、塗装焼付け硬化前のエリクセン値が１０．５以上、２％の引張歪を与えた後に１７０℃で２０分の熱処理を行った後の耐力が２１１〜２３５ＭＰａの塗装焼付け硬化およびプレス成形用アルミニウム合金板。
【請求項６】
前記粒状潤滑機能付与剤が、ポリオレフィン系ワックス、フッ素系ワックス、パラフィン系ワックス、ステアリン酸系ワックスのうちの１種または２種以上からなることを特徴とする請求項４または５に記載の、塗装焼付け硬化前のエリクセン値が１０．５以上、２％の引張歪を与えた後に１７０℃で２０分の熱処理を行った後の耐力が２１１〜２３５ＭＰａの塗装焼付け硬化およびプレス成形用アルミニウム合金板。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアルミニウム合金板を製造するにあたり、溶体化処理後、４０〜１００℃に冷却して巻取り、０．１〜１０℃／ｈの冷却速度で冷却することを特徴とする、塗装焼付け硬化前のエリクセン値が１０．５以上、２％の引張歪を与えた後に１７０℃で２０分の熱処理を行った後の耐力が２１１〜２３５ＭＰａの塗装焼付け硬化およびプレス成形用合金板の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアルミニウム合金板を製造するにあたり、溶体化処理後、４０〜１００℃に冷却して巻取り、４０〜１００℃の温度で、１〜２０時間保持することを特徴とする、塗装焼付け硬化前のエリクセン値が１０．５以上、２％の引張歪を与えた後に１７０℃で２０分の熱処理を行った後の耐力が２１１〜２３５ＭＰａの塗装焼付け硬化およびプレス成形用アルミニウム合金板の製造方法。
【請求項９】
前記溶体化処理として、５００〜５８０℃の温度範囲で３００秒以下保持し、４０〜１００℃までの冷却速度を５℃／ｓ以上とすることを特徴とする請求項７または８に記載の、塗装焼付け硬化前のエリクセン値が１０．５以上、２％の引張歪を与えた後に１７０℃で２０分の熱処理を行った後の耐力が２１１〜２３５ＭＰａの塗装焼付け硬化およびプレス成形用アルミニウム合金板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗装焼付け時に析出硬化して降伏強度が著しく上昇する、すなわち、極めて優れた塗装焼付け硬化性（以下ＢＨ性）を有するとともに、プレス成形性にも極めて優れる、自動車ボディ材料等に好適な、塗装焼付け硬化およびプレス成形用アルミニウム合金板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の排出ガスを削減するために、燃費向上を目的とした車体の軽量化が検討されており、自動車ボディ材料を鋼板からアルミニウム合金板へ置換することが極めて有効な手段として注目されている。この用途には優れた強度およびプレス成形性が要求されるため、Ｍｇの固溶強化により強度および成形性を向上させた非熱処理型のＡｌ−Ｍｇ系合金と、塗装焼き付け時の析出硬化により高強度を得る熱処理型のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金が開発されている。
このうち、Ａｌ−Ｍｇ系合金はプレス成形性が優れているため、自動車ボディ材料に多用されているが、製造コストが高く、また、プレス成形の際にストレッチャー−ストレイン模様が現れて表面品位を損なうという問題点がある。
【０００３】
一方、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金は、Ａｌ−Ｍｇ系合金よりも成形性に劣るという問題点があるが、製造性に優れるため製造コストが安く、またストレッチャー−ストレイン模様が出現し難く、さらに、ＢＨ性に優れるため、自動車ボディ等に適用し得る合金が開発されている。このようなＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金として、特開平５−７０９０７公報、特開平５−７０９０８号公報および特開平９−４１０６２号公報に、ＢＨ性に優れた成形加工用アルミニウム合金板およびその製造方法が開示されている。これらは、ＢＨ性を向上させるために、Ｍｇ−Ｓｉ系ＧＰゾーンを優先的に析出させ、Ｍｇ−Ｓｉ系クラスターの析出を抑制したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の高ＢＨ性を有するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金は、Ｍｇ−Ｓｉ系クラスターを優先的に析出させた合金板よりもプレス成形性が劣っている。これは、Ｍｇ−Ｓｉ系ＧＰゾーンはＢＨ性を向上させ、成形性を低下させるという性質が原因である。
一方、Ｍｇ−Ｓｉ系クラスターは、プレス成形性の向上には有効であるが、塗装焼き付け時にＭｇ−Ｓｉ系ＧＰゾーンの析出を抑制してＢＨ性を低下させる。
このように、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金のＭｇ−Ｓｉ系ＧＰゾーンおよびクラスターは、ＢＨ性とプレス成形性に対して相反する効果を有するため、ＢＨ性と成形性の両立には限界があった。本発明は、このような課題を克服し、ＢＨ性およびプレス成形性がともに優れ、自動車ボディ材料等に好適なアルミニウム合金板およびその製造方法を提供することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記の目的を達成するために、ＢＨ性とプレス成形性をともに向上させるＭｇ−Ｚｎ系ＧＰゾーンの活用によりＢＨ性とプレス成形性の両立が可能であると考え、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金へのＺｎ添加について詳細な検討を行った。その結果、ＢＨ性はＺｎの添加とともに向上し、また、プレス成形性はＺｎを添加しないものに比べてＺｎの添加量が２．５％までは低下し、それを超えると向上することを見出し、両特性共に向上可能なＺｎの添加範囲を特定するに至って本発明を完成させたもので、その要旨とするところは以下の通りである。
【０００６】
（１）ｍａｓｓ％で、Ｍｇ：０．１〜１．５％未満、Ｓｉ：０．２４〜２％、Ｚｎ：２．５％超７％未満を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなることを特徴とする、塗装焼付け硬化前のエリクセン値が１０．５以上、２％の引張歪を与えた後に１７０℃で２０分の熱処理を行った後の耐力が２１１〜２３５ＭＰａの塗装焼付け硬化およびプレス成形用アルミニウム合金板。
（２）ｍａｓｓ％で、Ｃｕ：０．１〜２．５％を、さらに含有することを特徴とする前記（１）に記載の塗装焼付け硬化前のエリクセン値が１０．５以上、２％の引張歪を与えた後に１７０℃で２０分の熱処理を行った後の耐力が２１１〜２３５ＭＰａの塗装焼付け硬化およびプレス成形用アルミニウム合金板。
【０００７】
（３）ｍａｓｓ％で、Ｍｎ：０．０３〜１．５％、Ｃｒ：０．０３〜０．５％、Ｖ：０．０３〜０．５％、Ｚｒ：０．０３〜０．５％、Ｆｅ：０．０３〜０．５％、Ｔｉ：０．００３〜０．２％、Ｂ：０．００３〜０．２％の１種または２種以上を、さらに含有することを特徴とする前記（１）または（２）に記載の、塗装焼付け硬化前のエリクセン値が１０．５以上、２％の引張歪を与えた後に１７０℃で２０分の熱処理を行った後の耐力が２１１〜２３５ＭＰａの塗装焼付け硬化およびプレス成形用アルミニウム合金板。
（４）粒状潤滑機能付与剤：２〜１５質量％を含有する厚さ０．５〜５μｍのアルカリ可溶型潤滑樹脂皮膜を、両面又は片面の表面に有することを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の、塗装焼付け硬化前のエリクセン値が１０．５以上、２％の引張歪を与えた後に１７０℃で２０分の熱処理を行った後の耐力が２１１〜２３５ＭＰａの塗装焼付け硬化およびプレス成形用アルミニウム合金板。
【０００８】
（５）前記アルカリ可溶型潤滑樹脂皮膜が、シリカ粒子：１〜３０質量％を、さらに含有することを特徴とする前記（４）に記載の、塗装焼付け硬化前のエリクセン値が１０．５以上、２％の引張歪を与えた後に１７０℃で２０分の熱処理を行った後の耐力が２１１〜２３５ＭＰａの塗装焼付け硬化およびプレス成形用アルミニウム合金板。
（６）前記粒状潤滑機能付与剤が、ポリオレフィン系ワックス、フッ素系ワックス、パラフィン系ワックス、ステアリン酸系ワックスのうちの１種または２種以上からなることを特徴とする前記（４）または（５）に記載の、塗装焼付け硬化前のエリクセン値が１０．５以上、２％の引張歪を与えた後に１７０℃で２０分の熱処理を行った後の耐力が２１１〜２３５ＭＰａの塗装焼付け硬化およびプレス成形用アルミニウム合金板。
【０００９】
（７）前記（１）乃至（３）のいずれかに記載のアルミニウム合金板を製造するにあたり、溶体化処理後、４０〜１００℃に冷却して巻取り、０．１〜１０℃／ｈの冷却速度で冷却することを特徴とする、塗装焼付け硬化前のエリクセン値が１０．５以上、２％の引張歪を与えた後に１７０℃で２０分の熱処理を行った後の耐力が２１１〜２３５ＭＰａの塗装焼付け硬化およびプレス成形性用アルミニウム合金板の製造方法。
（８）前記（１）乃至（３）のいずれかに記載のアルミニウム合金板を製造するにあたり、溶体化処理後、４０〜１００℃に冷却して巻取り、４０〜１００℃の温度で、１〜２０時間保持することを特徴とする、塗装焼付け硬化前のエリクセン値が１０．５以上、２％の引張歪を与えた後に１７０℃で２０分の熱処理を行った後の耐力が２１１〜２３５ＭＰａの塗装焼付け硬化およびプレス成形用アルミニウム合金板の製造方法。
（９）前記溶体化処理として、５００〜５８０℃の温度範囲で３００秒以下保持し、４０〜１００℃までの冷却速度を５℃／ｓ以上とすることを特徴とする前記（７）または（８）に記載の、塗装焼付け硬化前のエリクセン値が１０．５以上、２％の引張歪を与えた後に１７０℃で２０分の熱処理を行った後の耐力が２１１〜２３５ＭＰａの塗装焼付け硬化およびプレス成形用アルミニウム合金板の製造方法にある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
発明者らは、上記の目的を達成するために、ＢＨ性とプレス成形性をともに向上させるＭｇ−Ｚｎ系ＧＰゾーンの活用によりＢＨ性とプレス成形性の両立が可能であると考え、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金へのＺｎ添加について詳細な検討を行った。その結果、ＢＨ性はＺｎの添加とともに向上し、プレス成形性は、Ｚｎを添加しないものに比べて、Ｚｎの添加量が２．５％までは低下し、それを超えると向上することを見出した。
【００１１】
Ｚｎの添加によるＢＨ性の向上は、Ｍｇ−Ｓｉ系ＧＰゾーンに加えてＭｇ−Ｚｎ系ＧＰゾーンが析出する効果であると考えられる。また、Ｚｎの添加量による成形性の変化は、Ｍｇ−Ｚｎ系ＧＰゾーンの析出量に起因するものであると考えられる。すなわち、２．５％未満のＺｎを添加量した場合には、Ｍｇ−Ｓｉ系およびＭｇ−Ｚｎ系ＧＰゾーンの析出によりＭｇ−Ｓｉ系クラスターの析出が抑制され、さらにＭｇ−Ｚｎ系ＧＰゾーンの析出量が少ないため、成形性が低下する。これに対し、Ｚｎ添加量が２．５％以上になると、Ｍｇ−Ｚｎ系ＧＰゾーンの析出が増加し、Ｍｇ−Ｓｉ系クラスターの析出抑制による成形性の低下を上回る効果を発揮するためプレス成形性が向上すると考えられる。
【００１２】
次に、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金のプレス成形性およびＢＨ性に及ぼす熱処理温度の影響について詳細な検討を行った。その結果、プレス成形性とＢＨ性を両立させるには、溶体化処理後に４０〜１００℃の温度範囲で巻取った後、徐冷またはこの温度範囲での熱処理を行い、室温近傍で放置することが必要であることがわかった。
このようなアルミニウム合金板は、プレス成形性、特に張出成形性に優れ、しかも極めて高いＢＨ性が得られるが、Ｃｕの添加によりプレス成形性をさらに向上させることができる。また、溶体化処理温度から巻取りまでの冷却速度を制御して、結晶粒界への平衡相および中間相の析出を抑制することにより、曲げ性の低下を防止できる。
【００１３】
さらに、アルミニウム合金の深絞り性および型かじり性を向上させるには、表面に潤滑皮膜を塗布することが有効であるが、自動車用途等に適用する場合は、プレス成形後のアルカリ脱脂工程や洗浄工程において潤滑皮膜が溶解、離脱する脱膜型潤滑皮膜の塗布が望ましい。そこで発明者らは、脱膜型潤滑皮膜によるプレス成形性の向上およびアルカリ脱脂工程や洗浄工程における潤滑皮膜の溶解、離脱性について詳細に検討を行った。その結果、粒状の潤滑機能付与剤を含むアルカリ可溶型潤滑樹脂皮膜を一定膜厚範囲内でアルミニウム合金板表面に形成させることにより、自動車用途等に適用できる性能を得ることに成功した。
本発明のアルミニウム合金は、極めて優れたＢＨ性を発現させ、優れたプレス成形性を得るために、Ｍｇ−Ｓｉ系およびＭｇ−Ｚｎ系のＧＰゾーンを析出させたものである。また、これにＣｕを添加することにより、プレス成形性をさらに高めることができる。
【００１４】
まず、好適な成分組成範囲の限定理由について説明する。
Ｍｇは、本発明の基本となる合金元素であり、塗装焼付け時にＭｇ−Ｓｉ系ＧＰゾーンおよびＭｇ−Ｚｎ系η′相を生じて高ＢＨ性の発現に寄与し、またＭｇ−Ｚｎ系ＧＰゾーンを析出してプレス成形性を向上させるものである。この効果は、Ｍｇ量が０．１％未満では不十分であり、一方１．５％以上のＭｇを添加すると粗大なＭｇ2 ＳｉおよびＭｇＺｎ2 析出物を生じ、プレス成形性および曲げ性を劣化させ、さらには溶質量の減少によりＢＨ性が低下する。このことから、Ｍｇ量は０．１〜１．５％未満の範囲とした。
【００１５】
Ｓｉも、本発明の基本となる合金元素であり、塗装焼付け時にＭｇ−Ｓｉ系ＧＰゾーンを生じて高ＢＨ性の発現に寄与するものであるが、Ｓｉ量が０．１％未満ではこの効果は十分ではない。一方、Ｓｉ量が２％を超えると粗大なＭｇ2 Ｓｉ析出物を生じ、プレス成形性、曲げ性およびＢＨ性を損なう。従ってＳｉ量は、０．１〜２％の範囲とした。
【００１６】
Ｚｎも、本発明の基本となる合金元素であり、塗装焼付け時にＭｇ−Ｚｎ系η′相を生じて高ＢＨ性を発現し、巻取り時にＭｇ−Ｚｎ系ＧＰゾーンを析出してＢＨ性およびプレス成形性を向上させるものである。しかし、Ｚｎ量が２．５％未満ではこの効果が不十分である。一方、７％以上添加すると粗大なＭｇＺｎ2 析出物を生じ、プレス成形性、曲げ性およびＢＨ性を損なう。従って、Ｚｎ量は２．５超〜７％未満の範囲とした。
【００１７】
Ｃｕは、張出成形性を向上させる元素であり必要に応じさらに添加するるが、０．１％未満では効果が小さいため、０．１％を下限とする。一方、２．５％を超えると粗大なＣｕ系析出物を生じ、プレス成形性および曲げ性を低下させることから、上限を２．５％とした。
さらに必要に応じて、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｂの１種または２種以上を含有させてもよい。
Ｍｎは、強度の向上および結晶粒径の微細化に寄与する元素であるが、含有量が０．０３％未満では効果が小さく、１．５％を超えると粗大析出物が生成し、成形性を低下させる。従って、Ｍｎ量は０．０３〜１．５％の範囲とした。
【００１８】
Ｃｒは、強度向上と結晶粒の微細化に効果のある元素であるが、０．０３％未満では効果が十分に得られない。一方、０．５％を超えると粗大な析出物を生じて成形性を低下させる。したがって、０．０３〜０．５％の範囲とした。
ＶおよびＺｒも、強度向上と結晶粒の微細化に有効な元素であり、その含有量が０．０３％未満では十分な効果が得られず、０．５を超えると粗大な析出物を生じて成形性を低下させるため、それぞれ０．０３〜０．５％の範囲とした。
【００１９】
Ｆｅは、強度向上と鋳塊組織の微細化に有効な元素であり、その含有量が０．０３％未満では十分な効果が得られないため、下限とする。また、０．５％を超えればＡｌ−Ｆｅ系の粗大な晶出物を生じて成形性を低下させるため、０．０３〜０．５％とした。
ＴｉおよびＢも、強度向上と鋳塊組織の微細化に有効な元素であり、その含有量が０．００３％未満では十分な効果が得られず、０．２を超えると粗大な析出物を生じて成形性を低下させるため、それぞれ０．００３〜０．２％の範囲とした。
【００２０】
次に、本発明のアルミニウム合金板の好適な製造方法について詳しく説明する。本発明のアルミニウム合金は、常法に従って鋳造、熱間および冷間圧延、溶体化処理を施す。必要に応じて、冷間圧延中に中間焼鈍を施しても良い。溶体化処理後には、Ｍｇ−Ｓｉ系およびＭｇ−Ｚｎ系ＧＰゾーンを生成させるために、巻取り温度および冷却速度、あるいは熱処理条件を限定する。これにより、極めて優れたＢＨ性と張出成形性が得られる。また、溶体化処理後の冷却速度を限定することにより優れた曲げ性が得られる。
【００２１】
溶体化処理後の巻取り温度は、Ｍｇ−Ｓｉ系およびＭｇ−Ｚｎ系ＧＰゾーンが生成する温度範囲に限定する必要があり、４０℃未満ではＭｇ−Ｓｉ系およびＭｇ−Ｚｎ系のＧＰゾーンの生成が少なく、高ＢＨ性が得られないことから、４０℃を下限とした。また、１００℃を超えるとＭｇ−Ｓｉ系およびＭｇ−Ｚｎ系ＧＰゾーンを過剰に析出して耐力が増加し、プレス成形および曲げ性を低下させることから上限を１００℃とした。
【００２２】
巻取り後の冷却速度は、０．１℃／ｈよりも遅いとＭｇ−Ｓｉ系およびＭｇ−Ｚｎ系ＧＰゾーンの析出が進んで耐力が増加し、プレス成形および曲げ性を低下させるため下限とした。また、１０℃／ｈよりも速いとＭｇ−Ｓｉ系およびＭｇ−Ｚｎ系のＧＰゾーンの生成が不十分であり、ＢＨ性を低下させるため、１０℃／ｈを上限とした。
また、巻き取り後、徐冷せず、熱処理を施すことにより同様な効果が得られる。この熱処理温度は、巻き取り温度と同様の理由により、４０〜１００℃とする。保持時間は１時間以下では、Ｍｇ−Ｚｎ系ＧＰゾーンの生成が不十分であり、ＢＨ性を低下させる。また、保持時間が６０時間を超えるとＧＰゾーンの析出が進んで耐力が増加し、加工性を低下させる。従って、保持時間は１〜６０時間の範囲内から選択されるものとする。
【００２３】
溶体化処理は、４５０℃未満の温度では熱間圧延板に生じているＭｇ2ＳｉおよびＭｇＺｎ2が十分に固溶せず、粗大な析出物によりプレス成形性および曲げ性が低下し、さらに溶質量が少ないためＢＨ性が不十分である。一方、溶体化温度が５８０℃を越えると結晶粒界近傍で部分的に融解し、成形性および曲げ性が著しく劣化する。従って、溶体化処理温度は４５０〜５８０℃とした。また、保持時間は３００秒を超えると結晶粒径が大きくなり曲げ性を損なうため３００秒以下とした。さらに、溶体化処理後、巻取りまでの冷却速度を５℃／ｓ未満にすると、冷却中に結晶粒界に析出物を生じて曲げ性が低下する。そのため、溶体化処理温度からの冷却速度は５℃／ｓ以上とした。
【００２４】
さらに、このようなアルミニウム合金板の深絞り成形性および型かじり性を高めるために、表面に塗布するアルカリ可溶型潤滑被覆について以下に説明する。これは、膜厚を一定の条件とした粒状潤滑機能付与剤を含有するアルカリ可溶型潤滑樹脂皮膜である。
アルカリ液に溶解・脱膜するアルカリ溶解型潤滑皮膜には、ポリエチレングリコール系、ポリプロピレングリコール系、ポリビニルアルコール系、アクリル系、ポリエステル系などがあるが、アルカリ溶解可能とするために、樹脂水分散体または水溶性樹脂でなければならない。
【００２５】
ポリエチレングリコール系では、皮膜形成性の観点から、平均分子量３０００以上のポリエチレングリコールおよび変性ポリエチレングリコールが挙げられる。変性ポリエチレングリコールとしては、イソシアネート変性ポリエチレングリコール、エポキシ変性ポリエチレングリコール等が挙げられる。
ポリプロピレングリコール系では、皮膜形成性の観点から、平均分子量３０００以上のポリプロピレングリコールおよび変性ポリプロピレングリコールが挙げられる。変性ポリプロピレングリコールとしては、イソシアネート変性ポリプロピレングリコール、エポキシ変性ポリプロピレングリコール等が挙げられる。
ポリビニルアルコール系では、完全ケン化型ポリビニルアルコール、部分ケン化型ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール等が挙げられる。変性ポリビニルアルコールとしては、カルボキシル基変性ポリビニルアルコール、スルホン酸ポリビニルアルコール、アセトアセチル基ポリビニルアルコール等が挙げられる。
【００２６】
アクリル系としては、アクリル酸、メタアクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、マレイン酸、イタコン酸の共重合体が挙げられる。アクリル酸エステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎブチル、アクリル酸２エチルヘキシル、アクリル酸２ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピルなどがある。共重合体としては、スチレン、アクリルアミド、酢酸ビニル、アクリルニトリル、などが挙げられる。
【００２７】
ポリエステル系については、ポリエステルを構成する多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３ブチレングリコール、１，６ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリエチレングルコールなどが挙げられ、多塩基酸としては、無水フタル酸、イソフタル酸テレフタル酸、無水コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、イタコン酸、無水マレイン酸などが挙げられる。
【００２８】
本発明のアルミニウム合金板に被覆される潤滑樹脂皮膜の厚さは、０．５μｍ未満であると、プレス加工時の押圧による型かじりや傷の発生を防止できず、かつ摺動が加わるために要求される加工性を得ることができない。この効果は、厚さが５μｍまでは顕著であるが、これを超えても効果は変わらない。従って、潤滑樹脂被膜の厚さは０．５〜５μｍの範囲とする。また、本発明の潤滑樹脂皮膜は目的に応じて板の両面又は片面に被覆される。
【００２９】
粒状潤滑機能付与剤は表面の摩擦係数を低減することによりさらに潤滑性を付与し，かじり等を防止してプレス加工性、しごき加工性を向上する作用を有している。潤滑機能付与剤としては、得られる皮膜に潤滑性能を付与するものであればよいが、ポレオレフィン系（ポリエチレン，ポリプロピレン等）、フッ素系（ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン，ポリフッ化ビニル等）、パラフィン系、ステアリン酸系ワックスのうちの１種または２種以上からなるものが好ましい。
【００３０】
潤滑機能付与剤の添加量は、質量％で２％未満では要求される潤滑効果が得られず、１５％を越えると皮膜強度が低下したり、潤滑付与剤の剥離が発生するなどの問題があるため、２〜１５％が好ましい。
シリカは皮膜強度、合金板との密着性を向上させる場合に添加する。シリカ粒子は、水分散性コロイダルシリカ、粉砕シリカ、気相法シリカなどいずれのシリカ粒子であっても良い。皮膜の加工性、耐食性発現を考慮すると、１次粒子径は２〜３０ｎｍで、２次凝集粒子径は１００ｎｍ以下が好ましい。シリカの添加量としては質量％で１〜３０％が好ましい。１％未満では、下層との密着性向上効果が得られない。３０％を越えると皮膜の伸びが減少するため加工性が低下し型かじりが発生しやすくなる。
【００３１】
本発明のアルカリ可溶型潤滑樹脂皮膜中には上記以外に、意匠性を付与するための顔料や、導電性を付与する導電性添加剤、等を目的に応じて、皮膜性能を低下させない範囲内で添加することができる。
また、本発明において、さらなる耐食性や密着性を得るために下地にリン酸塩処理やクロメート処理を施してもかまわない。この場合のクロメート処理としては、電解型クロメート、反応型クロメートおよび塗布型クロメートのいずれの処理をあげることができる。クロメート皮膜は還元したクロム酸にシリカ、燐酸、親水性樹脂の中から少なくとも１種以上を含有したクロメート液を塗布、乾燥したものが好ましい。
【００３２】
リン酸塩の付着量としては、リン酸塩として０．５〜３．５ｇ／ｍ2 の範囲が好ましい。クロメートの付着量としては、金属クロム換算で５〜１５０ｍｇ／ｍ2 の範囲が好ましく、さらに好ましい範囲は１０〜５０ｍｇ／ｍ2 である。５ｍｇ／ｍ2 未満では優れた耐食性効果が得られず、１５０ｍｇ／ｍ2 を超えると成形時にクロメート皮膜の凝集破壊が起こるなど、加工性を劣化させる。さらに、目的に応じ下地に酸洗処理、アルカリ処理、電解還元処理、コバルトめっき処理、ニッケルめっき処理、シランカップリング処理無機シリケート処理を施してもかまわない。
【００３３】
潤滑樹脂皮膜の形成方法としては、樹脂成分および粒状潤滑機能付与剤を含む水溶液また水分散体をロールコーター塗装法、スプレー法など従来公知の方法で塗布・焼付乾燥して形成することができる。
本発明の潤滑被覆アルミニウム合金板は潤滑皮膜のさらに上層に潤滑油または潤滑防錆油を塗布することができる。ただし、塗布する潤滑油または潤滑防錆油は、本発明の潤滑皮膜を膨潤または溶解させないものが望ましい。
このようにして得られたアルミニウム合金板は、極めてプレス成形性に優れ、かつ塗装焼付後に高強度が得られるため、自動車ボディー材料等に好適である。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明を実施例で説明する。
（実施例１）
表１に示す成分のアルミニウム合金を通常の方法で溶解、鋳造、熱間圧延および冷間圧延し、厚さ１ｍｍの冷延板とした。これらの冷延板に５５０℃で１０秒保持する溶体化処理を施した後、７０℃まで２０℃／ｓの冷却速度で冷却して巻取り、さらに冷却速度１℃／ｈで室温近傍まで冷却した。その後、７日間室温に放置して、引張試験、成形試験および曲げ試験をＪＩＳに準拠して実施した。ＢＨ性は、２％の引張歪を与えた後に１７０℃で２０分の熱処理を行った後の耐力として評価した。成形性はエリクセン値で評価し、１０．５以上を良好とした。曲げ性は、０．５ｔの内側半径で１８０°曲げを行い、その外側部分の割れを観察して、割れがないものを○、割れが見られるものを×として評価した。試験結果を表２に示す。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
表２より、本発明のアルミニウム合金板Ｎｏ．１〜１１は、塗装焼付け後の耐力、成形性および曲げ性が良好である。一方、本発明以外の成分を有する比較例の合金Ｎｏ．１２はＭｇ量が、Ｎｏ．１４はＳｉ量が、Ｎｏ．１６はＺｎ量が本発明の範囲よりも少なく、Ｍｇ−Ｓｉ系およびＭｇ−Ｚｎ系ＧＰゾーンの析出が不十分であるため成形性およびＢＨ性が低い。また、Ｎｏ．１３はＭｇ量が本発明の範囲よりも多く、粗大なＭｇ2 ＳｉおよびＭｇＺｎ2 が析出しており、Ｎｏ．１５はＳｉ量が、Ｎｏ．１７はＺｎ量が多く、それぞれ、粗大なＭｇ2 Ｓｉ、ＭｇＺｎ2 が析出している。そのため、これらの合金は、成形性および曲げ性が不十分であり、また、溶質の固溶量が減少しているためＢＨ性が低下している。また、Ｎｏ．１８はＣｕ量が本発明の範囲よりも多いため、結晶粒界にＣｕ系の析出物を生じて成形性、曲げ性およびＢＨ性が低下している。Ｎｏ．１９〜２４の合金はＭｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｂの添加量が多いため、粗大な析出物を生じて成形性および曲げ性が低下している。
【００３７】
【表２】
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【００３８】
（実施例２）
表１の発明合金Ａ３に５５０℃で１０秒保持する溶体化処理を施して、２０℃／ｓの冷却速度で冷却し、表３に示す条件で巻取り、室温まで冷却した。その後、これらのアルミニウム合金を７日間室温に放置し、実施例１と同様の試験を行った結果を表４に示す。製造Ｎｏ．２５〜２８の製造条件は本発明の範囲内であり、ＢＨ性、成形性および曲げ性が良好である。
一方、製造Ｎｏ．２９は溶体化処理後の巻取り温度が低すぎるため、またＮｏ．３１は溶体化処理後の巻取り後の冷却速度が速すぎたため、Ｍｇ−Ｓｉ系クラスターを生じて耐力が上昇し、ＢＨ性および曲げ性が不十分である。逆に、製造Ｎｏ．３０は溶体化処理後の巻取り温度が高すぎるため、また製造Ｎｏ．３２は溶体化処理後の巻取り後の冷却速度が遅すぎるため、Ｍｇ−Ｓｉ系ＧＰゾーンの析出量が多くなり、耐力が上昇し、成形性および曲げ性が低下している。
【００３９】
【表３】
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【００４０】
【表４】
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【００４１】
（実施例３）
表１の発明合金Ａ３に５５０℃で１０秒保持する溶体化処理を施した後、２０℃／ｓの冷却速度で冷却し、表５に示す条件で巻取り、熱処理を施した。これらのアルミニウム合金を７日間室温に放置し、実施例１と同様の試験を行った結果を表６に示す。製造Ｎｏ．３３〜３６の製造条件は本発明の範囲内であり、ＢＨ性、、成形性および曲げ性が良好である。
一方、製造Ｎｏ．３７は熱処理温度が低すぎるため、また製造Ｎｏ．３９は熱処理時間が短すぎるため、Ｍｇ−Ｓｉ系クラスターを生じて耐力が上昇し、ＢＨ性および曲げ性が不十分である。逆に、製造Ｎｏ．３８は熱処理温度が高すぎるため、製造Ｎｏ．４０は熱処理時間が長すぎるため、Ｍｇ−Ｓｉ系ＧＰゾーンの析出量が多くなり、耐力が上昇して成形性および曲げ性が低下している。
【００４２】
【表５】
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【００４３】
【表６】
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【００４４】
（実施例４）
表１の発明合金Ａ３に表７に示した条件で溶体化処理を施した後冷却して、６０℃で巻き取り、１℃／ｈで冷却した。これらのアルミニウム合金を７日間室温に放置し、実施例１と同様の試験を行った結果を表８に示す。製造Ｎｏ．４１〜４４の製造条件は、本発明の範囲内であるため、ＢＨ性、成形性および曲げ性が良好である。
一方、Ｎｏ．４５は溶体化処理温度が低すぎ、Ｍｇ2 ＳｉおよびＭｇＺｎ2 の溶解が不十分であるため溶質元素の固溶量が少なく、ＢＨ性が不十分である。さらに、析出物により、成形性および曲げ性が低下している。逆にＮｏ．４６は溶体化処理温度が高すぎるために結晶粒界で部分的に溶解し、成形性および曲げ性が低下している。また、Ｎｏ．４７は溶体化処理温度での保持時間が長すぎるために結晶粒径が粗大化し、成形性および曲げ性が低下している。Ｎｏ．４８は、溶体化処理後、巻取り温度までの冷却速度が遅いため、冷却中に結晶粒界にＭｇ2 ＳｉおよびＭｇＺｎ2 を生じて、曲げ性が低下している。ま
た、溶質の固溶量が少ないため成形性およびＢＨ性が不十分である。
【００４５】
【表７】
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【００４６】
【表８】
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【００４７】
（実施例５）
表１の発明合金Ａ１に５５０℃で０．５ｍｉｎ保持する溶体化処理を施し、２０℃／ｓで冷却して６０℃で巻き取り、冷却速度１℃／ｈで室温近傍まで冷却した。このアルミニウム合金の表面には、基本的にクロメート未処理としたが、一部水準について、クロム還元率（Ｃｒ（ＶＩ）／全Ｃｒ）＝０．４のクロム酸にコロイダルシリカを加えた塗布型クロメート液をロールコータにてクロム付着量が金属クロム換算で２０ｍｇ／ｍ2 となるよう塗布し、加熱乾燥させクロメート皮膜を形成させた。
【００４８】
次に、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、アクリル樹脂の水溶液または水分散体に、ポリエチレンワックス、ポリテトラフルオロエチレンワックス、合成パラフィンワックス、ステアリン酸カルシウムワックス、およびコロイダルシリカを表９に示す組成で混合し、バーコーター塗装して１８０℃の加熱炉を用いて合金板到達温度８０℃で焼付乾燥し潤滑樹脂皮膜を形成させた。
なお、加工性評価の比較材として、上記のアルミニウム合金板にジョンソンワックス＃１２２を塗布したものを用いた。これらのサンプルに対して深絞り性、型かじり性、加工後の樹脂カス発生状況および脱脂性の評価を行った。深絞り性は、円筒深絞り試験をポンチ直径５０ｍｍ、ポンチ肩半径５ｍｍの条件で実施し、限界絞り比（ＬＤＲ）で評価した。
【００４９】
型かじり性および加工後の樹脂カス発生状況は、円筒ポンチの油圧成形試験機により、ポンチ直径４０ｍｍ、ポンチ肩半径４ｍｍ、ダイス直径４３ｍｍ、ダイス肩半径４ｍｍ、シワ押さえ力１ｔｏｎで成形試験を行って評価した。
型かじり性は側壁の外観を目視し、次の指標に依って評価した。
◎：成形可能で、合金板表面の欠陥無し
○：成形可能で、合金板表面の欠陥無し，摺動面わずかに変色
△：成形可能で、合金板表面にわずかにかじり疵発生
×：成形可能で、合金板表面に線状かじり疵多数発生
【００５０】
また、加工後の樹脂カス発生状況を次の指標で評価した。
◎：カス発生無し
○：極わずかに樹脂カス発生
△：少し樹脂カス発生
×：樹脂カス多数発生
【００５１】
脱脂性は、ＦＣ−４３５８脱脂液（日本パーカライジング製、ｐＨ＝１０．５に調整、温度７０℃）を試験片に８秒間スプレーした後水洗し、乾燥後の皮膜残存率を赤外分光分析にて測定し、次の指標で評価した。
◎：皮膜残存無し
○：皮膜残存５％以下
△：皮膜残存５％超１０％以下
×：皮膜残存１０％超
【００５２】
試験結果を表９に示す。Ｎｏ．４９〜６９の本発明の範囲内にあるアルカリ可溶型潤滑被覆アルミニウム合金板はいずれも、深絞り性および型かじり性に優れ、加工後に樹脂カスが発生し難く、脱脂性に優れている。一方、比較例Ｎｏ．７０は膜厚が薄いため、型かじり性が不十分である。Ｎｏ．７１は粒状潤滑機能付与剤の含有量が少ないため、型かじり性が不十分である。一方、Ｎｏ．７２は粒状潤滑機能付与剤の含有量が多いため、加工後に樹脂カスが発生している。
【００５３】
【表９】
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【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、極めて優れた塗装焼付け硬化性を有し、プレス成形および曲げなどの加工性にも優れた、自動車ボディ材料などに好適なアルミニウム合金板およびその製造方法を提供できる。本発明合金の適用により自動車重量の著しい軽量化が可能であり、産業上の価値のみならず、温室効果ガス排出量削減への貢献も極めて高い。