(57)【要約】【目的】車両の内板や外板等として装着されるボディーシート用アルミニウム合金板に係り、板材をプレス成形後に車体形状に組み立てる際、あるいはプレス前に板厚の異なる板を溶接してテーラードブランク材を作製する際のレーザ溶接性に優れたボディーシート用アルミニウム合金板に関するものである。【構成】Mg：2〜6wt%、Mn：0.05〜0.5wt%、Zr：0.12を超え0.20wt%未満、Ti：0.05〜0.25wt%、B：0.0010〜0.20wt%、Zr+Ti：0.20 wt%以上を含有し、残部Alおよび不可避的不純物とからなり、板厚が2 mm以下であることを特徴とするレーザ溶接性に優れたボディーシート用アルミニウム合金板。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Mg：2〜6wt%、Mn：0.05〜0.5wt%、Zr：0.12を超え0.20wt%未満、Ti：0.05〜0.25wt%、B：0.0010〜0.20wt%、Zr+Ti：0.20 wt%以上を含有し、残部Alおよび不可避的不純物とからなり、板厚が2 mm以下であることを特徴とするレーザ溶接性に優れたボディーシート用アルミニウム合金板。
【請求項２】
更にCu0.10を超え0.5wt%以下を含有することを特徴とする請求項１記載のレーザ溶接性に優れたボディーシート用アルミニウム合金板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両の内板や外板等として装着されるボディーシート用アルミニウム合金板に係り、板材をプレス成形後に車体形状に組み立てる際、あるいはプレス前に板厚の異なる板を溶接してテーラードブランク材を作製する際のレーザ溶接性に優れたボディーシート用アルミニウム合金板に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に装着される内板や外板の如きボディーシートは一般に鋼板が使用されているが、近時、車体の軽量化により燃費の向上を目的とした、軽量性に優れたアルミニウム合金板が提案されている。
このような用途に使用されるアルミニウム合金板としては、例えば、特開平9-137243号公報に、塗装焼付後の耐力、常温遅時効性、耐食性、プレス成形性に優れたアルミニウム合金板としてMg2.0〜3.0wt%、Cu0.30〜0.60 wt%、Si0.08〜0.15wt%、Ti0.005〜0.15wt%、B0.0002〜0.05 wt%を含有し、さらにMn0.05〜0.30 wt%、Cr0.05〜0.10 wt%、Zr0.05〜0.10wt%のうち1種または２種以上を含有するプレス成形後曲げ性に優れたアルミニウム合金板が開示されている。
【特許文献１】特開平9-137243号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
アルミニウム合金板をボディーシートとして使用するには、車両の形状に沿って各パーツ毎にプレス成形し、得られた各パーツ成形体を前もって車両外郭形状に組み立てておいたフレームに固定して車両のボディーを形成することが想定される。
車両のボディーが形成された後は、ボディーシート面上を塗装し、塗料を焼きつけて化粧塗装される。
【０００４】
前記フレームにパーツ成形体を固定するには、連続自動制御が可能で、しかも溶接後の冷却速度が遅く、その結果溶接個所の割れ発生の虞の少ないMIG溶接等のアーク溶接が有利であるが、このアーク溶接は溶融池面積が広く、板に対する軟化の影響範囲が広いという欠点がある。
しかも、このアーク溶接は溶接速度が遅く、したがって、生産性が低い。
【０００５】
これらの欠点を解消するためには溶接速度の速い生産性の良いレーザ溶接やレーザ・アークハイブリッド溶接が提案されている。しかし、現状の5000系アルミニウム板の場合は、レーザ溶接やレーザ・アークハイブリッド溶接の場合に、溶接部に割れが発生し易い問題点がある。
【０００６】
本発明の目的は、レーザ溶接しても溶接個所の割れ発生の虞の少ない車両のボディーシート用アルミニウム合金板を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
即ち、本発明は、Mg：2〜6wt%、Mn：0.05〜0.5wt%、Zr0.12を超え0.20wt%未満、Ti：0.05〜0.25wt%、B：0.0010〜0.20wt%、Zr+Ti：0.20wt%以上を含有し、残部Alおよび不可避的不純物とからなり、板厚が2mm以下であることを特徴とするレーザ溶接性に優れた車両のボディーシート用アルミニウム合金板である。そして更にCu：0.10を超え0.5wt%以下含有させることもできるボディーシート用アルミニウム合金板である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のボディーシート用アルミニウム合金板は、Mgを含有することによって絞り成形性に優れる。しかも、Zr、Tiおよび Bを含有することによって、レーザ溶接しても溶接個所に割れ発生の虞がないという効果を有する。また、Cuを更に含有することによって、焼付塗装処理で高い強度を付与(焼付硬化性)させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次ぎに各構成要件を説明する。
< Mg：2〜6wt%>
Mgは、合金板の強度を付与し、しかも絞り成形性を向上させる元素である。Mgの含有量が下限値未満では効果が少なく、また上限値を超えると耐SCC性が劣る。好ましくは、Mg：2.5〜4.5wt%である。
【００１０】
<Mn：0.05〜0.5wt%>
Mnは、アルミニウム合金板の再結晶粒微細化のために添加されるもので、下限値未満では効果が不十分で、上限値を超えると粗大な晶出物が形成され成形性が劣る。
【００１１】
<Zr：0.12を超え0.20wt%未満、Ti：0.05〜0.25wt%、B：0.0010〜0.20wt%、Zr+Ti：0.20wt%以上>
Zr、TiおよびBは同時に含有することによって、レーザ溶接の溶接個所の割れ発生を防止するための元素である。Zr、TiおよびB 、更にZr+Tiの含有量が下限値未満では効果少なく、また、Zr、TiおよびBが上限値を超えると鋳造時粗大な金属間化合物が晶出し、成形性が劣る。好ましくは、Zr：0.15wt%以上、Ti：0.10wt%以上、B：0.005wt%以上、Zr+Ti：0.25wt%以上、Zr+Ti：0.35wt%以下である。
【００１２】
<Cu：0.10を超え0.5：wt%以下>
Cuは、上記の組成のアルミニウム合金に更に含有させることにより、塗装焼付工程で更に高い強度を付与させるための元素である。Cuの含有量が下限値以下では効果少なく、また上限値を超えるとヘム加工性が劣る。
【００１３】
<不可避的不純物>
アルミニウム合金は、地金、返り材、母合金、金属元素等を使用して溶製する工程で、目的元素以外の種々の元素が混入するが、混入元素の混入量が低量である限り本発明の効果を損ねず、従って、そのような混入元素は本発明では不可避的不純物として扱うものである。即ち、SiおよびFe：0.6%以下、Cu：0.10 wt%以下、Cr：0.3wt%以下、Ni：0.1wt%以下、Zn：0.5wt%以下、Ga：0.1wt%以下、V：0.1wt%以下およびその他の元素各々0.1 wt%以下の含有は、本発明の効果を損ねず、その程度の混入元素は本発明では不可避的不純物である。
【００１４】
<板厚が2mm以下>
アルミニウム合金板の厚さは、レーザ溶接における溶接個所の割れ発生には重要な因子であって、厚さが厚く2mmを超えた板であれば、レーザ溶接後の冷却速度が遅く割れ発生は緩和されるから本発明の如き工夫は不要である。従って、本発明では厚さが薄く、板厚が2mm以下で割れ発生の起こりやすい範囲で、前記した組成とすることによって、割れ発生を確実に防止するものである。好ましくは、板厚が1.5mm以下、さらに好ましくは、1.0mm以下で一層の効果を発現できる。下限値は用途から看て0.5mm程度である。
【００１５】
本発明の実施の態様について説明する。
本発明合金板の溶製、鋳造、圧延は特に限定するものではなく常法で製造されるものである。即ち、鋳造法は厚さ500〜600mmの鋳塊を鋳込むDC法でも良く、また厚さ10mm以下で 鋳造するCC法でも良く限定されるものではない。厚さ2mm以下、好ましくは、0.5〜1.0mmに圧延されたアルミニウム合金板は、車両のルーフ、サイドパネル、ボンネット、トランク等の各パーツにプレス成形され、該パーツ同士が合わされてレーザ溶接され、或いは該パーツ同士が車両のフレームを支持芯として合わされてレーザ溶接される。また厚さの異なる板同士をレーザ溶接して所謂テーラードブランクとし、該テーラードブランクを車両の所要形状にプレス成形することもできる。また、レーザ溶接を先行させ、アーク溶接を後続として先行のレーザ溶接のビードの上からアーク溶接を走らせるレーザ・アークハイブリッド溶接でもよい。
【００１６】
このレーザ溶接は公知の炭酸ガスレーザー溶接、YAGレーザ溶接が使用できる。レーザ溶接に当たっては、パルス溶接、連続溶接等何れの方法でも良く、板同士の合わせ部を例えば大気中、必要に応じてHe、Ar、N、もしくはそれらの混合ガス等をアシストガスとして用いて溶接する。
溶接条件は板の厚さによって一様ではないが、出力、焦点はずし距離、溶接速度等を適宜定めて溶接する。例えば、溶接速度1〜4メートル/min、レーザ出力0.5〜5KW、集光径、周波数、雰囲気ガス等を適宜考慮して溶接することができるが、これらの条件が本発明を制限するものではない。
【００１７】
溶接され一体化された車両のボディーは塗装し焼付処理される。この焼付処理は160〜200℃×合計で30分〜1時間程度加熱処理してキュアリング強化される。
【実施例１】
【００１８】
各種組成のアルミニウム合金溶湯を溶製し、鋳造圧延して厚さ4.0mmおよび1.0mmの冷延板とした。Zrの添加はAl-Zr母合金、TiおよびBはTi 金属またはAl-TiもしくはAl-Ti-B母合金を使用した。冷延板の組成を表１に示す。
厚さ4.0mmの冷延板をバッチ焼鈍（330℃×２時間）した。また、1.0mmの冷延板は電磁誘導加熱装置で焼鈍(450℃×10秒)し、水焼入れした。
これらの板を用いて下記の測定をした。その結果を表２に示す。
【００１９】
<溶接性>
得られた板を共材で突合せ、下記条件でYAGレーザ溶接し、割れの有無を40倍の光学顕微鏡で確認した。割れ無しを○印、割れ有りを×で示す。
[YAGレーザ溶接]
溶接速度1.5メートル/min、
レーザ出力2Kw
周波数100Hz、
雰囲気ガスAr
【００２０】
【表１】
2005213528.tif 000002
【００２１】
【表２】
2005213528.tif 000003
【００２２】
表２の結果からB、Zr、TiおよびZr+Ti含有量の多い本発明合金（合金符号ABCD）を用いた本発明例（試料番号1,2,3,4,5）は、厚さの薄いアルミニウム合金板において、溶接速度の速いレーザ溶接を採用しても割れの発生が無く、レーザ溶接性に優れていることが判る。
【００２３】
一方、ZrおよびBの少ない比較合金（合金符号E）を用いた比較例（試料番号6）は板厚さが厚いので溶接割れが発生しないが、厚さの薄いアルミニウム合金板において、B、Zr、TiもしくはZr+Tiの少ない比較合金（合金符号E,F,G）を用いた比較例は、溶接速度が速く（試料番号7,8,9）ても遅く（試料番号10,11,12）てもYAGレーザ溶接で割れが発生することが判る。
【実施例２】
【００２４】
実施例１で作製した厚さ1mmの焼鈍および水焼入れアルミニウム合金板（合金符号BおよびD）の耐力と、プレス加工を想定して5%の予歪を付与した後190℃×30分加熱処理した前記アルミニウム合金板の耐力を測定した。
結果を表３に示す。
【００２５】
【表３】
2005213528.tif 000004
【００２６】
表３の結果からCuを含有する本発明例合金は、上述の効果に加えて、更に焼付硬化性に優れていることが判る。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本願発明に係るアルミニウム合金板は、板厚さが薄くてもレーザ溶接で溶接部に割れが発生しないから、生産性良好に車両用のボディーシートとして有効に使用できる可能性がある。