(57)【要約】    【課題】アルミニウム合金などの非金属の結晶組織の粗大化を抑えて非鉄金属の機械的特性を向上させることができる方法を提供する。    【解決手段】非鉄金属を所要温度で加熱して溶体化処理する工程と、溶体化処理した非鉄金属を水冷する工程と、水冷した非鉄金属を冷間圧延する工程と、冷間圧延した非鉄金属に通電してこれを急速に所要温度に加熱して焼鈍する工程と、焼鈍した非鉄金属を水冷する工程と、を有することを特徴とする。【選択図】  図  １
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非鉄金属の機械的特性を向上させる方法であって、
前記非鉄金属を所要温度で加熱して溶体化処理する工程と、
溶体化処理した非鉄金属を水冷する工程と、
水冷した非鉄金属を冷間圧延する工程と、
冷間圧延した非鉄金属に通電してこれを急速に所要温度に加熱して焼鈍する工程と、
焼鈍した非鉄金属を水冷する工程と、
を有することを特徴とする非鉄金属の機械的特性の向上方法。
【請求項２】
請求項１に記載の非鉄金属の機械的特性の向上方法において、
前記非鉄金属は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする非鉄金属の機械的特性の向上方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の非鉄金属の機械的特性の向上方法において、
前記非鉄金属が６０００系アルミニウム合金の場合には前記溶体化処理は５２０〜５５０℃の温度で加熱して行うことを特徴とする非鉄金属の機械的特性の向上方法。
【請求項４】
請求項１〜３のうち１項に記載の非鉄金属の機械的特性の向上方法において、
前記通電加熱は、非鉄金属を４８０〜５６０℃の温度で１〜３秒間加熱して行うことを特徴とする非鉄金属の機械的特性の向上方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非鉄金属の機械的特性を向上させる方法に関する。      
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、アルミニウム合金板の機械的特性を向上させる方法の一つとして、アルミニウム合金板を圧延加工した後、熱処理するいわゆる加工熱処理をしてその組織を微細化するようにしたものがある（例えば、非特許文献１）。
【非特許文献１】永田公二著  「ＪＲＣＭ ＮＥＷＳ」財団法人金属系材料研究開発センター発行  Ｎｏ．１９０（２００２．８）１−５
【０００３】
しかし、このように構成された従来の加工熱処理による非鉄金属の機械的特性の向上方法では、圧延加工によってアルミニウム合金板の結晶の微細化を行っても、その後、熱処理としてアルミニウム合金板を加熱して溶体化処理すると、アルミニウム合金板の結晶が粒状となって粗大化し、これに伴ってアルミニウム合金板の機械的特性が劣化する。そのため、溶体化処理したアルミニウム合金板を誘導加熱によって急速焼鈍してその結晶組織の粗大化を抑制することも提案されているが、この方法では大掛かりで高価な誘導加熱装置が必要になり、設備費が嵩むなどの問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、アルミニウム合金などの非鉄金属の結晶組織の粗大化を抑えて非鉄金属の機械的特性を向上させることができる方法を提供することにある。      
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために本発明における非鉄金属の機械的特性の向上方法は、非鉄金属の機械的特性を向上させる方法であって、前記非鉄金属を所要温度で加熱して溶体化処理する工程と、溶体化処理した非鉄金属を水冷する工程と、水冷した非鉄金属を冷間圧延する工程と、冷間圧延した非鉄金属に通電してこれを急速に所要温度に加熱して焼鈍する工程と、焼鈍した非鉄金属を水冷する工程と、を有することを特徴とする。
【０００６】
なお、本発明における非鉄金属としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金を挙げることができる。
またなお、本発明において溶体化処理とは、非鉄金属を加熱して溶体化することであり、溶体とは２つ以上の物質の均一な混合体で、機械的な方法で分離し得ないものをいう。
またなお、本発明において非鉄金属である６０００系アルミニウム合金を５２０〜５５０℃の温度で加熱して溶体化処理を行うと、引張り強度の向上など機械的特性を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００７】
以上の説明から明らかなように本発明は、非鉄金属の機械的特性を向上させる方法であって、前記非鉄金属を所要温度で加熱して溶体化処理する工程と、溶体化処理した非鉄金属を水冷する工程と、水冷した非鉄金属を冷間圧延する工程と、冷間圧延した非鉄金属に通電してこれを急速に所要温度に加熱して焼鈍する工程と、焼鈍した非鉄金属を水冷する工程と、を有するから、アルミニウム合金などの非金属の結晶組織の粗大化を抑えて非鉄金属の機械的特性を適確に向上させることができるなどの優れた実用的効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を適用してアルミニウム合金板の機械的特性を向上させる方法の実施例について図１〜図５に基づき詳細に説明する。本実施例に使用する通電加熱装置は、図２に示すように構成してあって、図示しないコンピュータからのゲート信号により、商用周波数６０Ｈｚ、電圧２００Ｖの電源１から供給した電力を、変圧器２によって電圧８Ｖ、電流２５００Ａに変更した後、一対の電極銅板３・３に入力して、一対の電極銅板３・３に取り付けたアルミニウム合金板を急速に通電加熱することができるようになっている。
【０００９】
次に、上述の通電加熱装置などを用いてアルミニウム合金板の機械的特性を向上させる手順について述べる。図１に示すように、まず、アルミニウム合金板Ａ6061を50Ｌ×50W×5ｔ（単位ｍｍ）の形状に切り出し、続いて、切り出したアルミニウム合金板を適宜の慣用の溶体化装置（図示せず）により540℃の温度で8時間加熱して溶体化処理を行った後水冷する。次いで、水冷したアルミニウム合金板を適宜の慣用の冷間圧延装置（図示せず）により1段当たり0.3ｍｍの圧下量で圧延して圧下率90%の冷間圧延を行ってその厚さを０．5ｍｍにし，続いて、冷間圧延したアルミニウム合金板を470Ｌ×50W×0.5ｔ（単位ｍｍ）の形状に整える。次いで、この形状を整えたアルミニウム合金板を通電加熱装置の電極銅板３・３に取り付けた後、電圧８Ｖおよび電流２５００Ａを1〜2秒間印加して、そのアルミニウム合金板を最大温度620℃までに急速に加熱して焼鈍を行い、続いて、焼鈍したアルミニウム合金板を水冷する。この水冷により、余熱によるアルミニウム合金板での再結晶粒の成長と析出を停止する。
【００１０】
このようにしてアルミニウム合金板を通電加熱装置によって加熱する過程において、アルミニウム合金板の組織が変化する状態を図３に示す。まず加熱温度が470℃では数μｍと10μmほどの結晶が混在した微細組織(a)となった。そして、加熱温度が高くなるにつれて結晶の大きさが大きくなり、加熱温度が580℃では20μmほどの大きさに成長した結晶が多く存在する組織(b)になった。さらに、加熱温度が620℃では、20μmほどの大きさの均一な結晶で構成された組織(c)となった。なお、加熱温度が620℃の組織は、アルミニウム合金板を溶体化した後、温度170℃で8時間放置して人工時効させたT62処理材と同じ大きさの結晶から成る組織(d)に近かった。
【００１１】
次に、上述のようにして機械的特性を向上させたアルミニウム合金板の引張試験を行い、その引張強さ、および、通電加熱装置による加熱温度と破断伸びの関係を示すと、図４のようになる。図４からは次のことが分かる。すなわち、引張強さは加熱温度の上昇とともに低下し、加熱温度が420℃あたりで最小となり、加熱温度が420℃を越えると上昇に転じた。そして、加熱温度が550℃以上で、T62処理材、T42処理材と同等の引張強さを示した。
【００１２】
一方、伸びは加熱温度が380℃付近から増加をはじめ、加熱温度が440℃を超えると20%以上になった。そして、加熱温度が480℃付近から頭打ち傾向になったが、加熱温度が550℃以上ではO材、T42処理材と同等の伸びに達した。
【００１３】
ここで、T42処理材とは、４９５〜５０５℃の温度で溶体化処理を行い、続いて水冷し、その後室温で時効硬化処理をした材料である。 
また、O材とは、３４０〜４１０℃の温度に加熱した後空冷または炉冷して焼き鈍しを行った材料であって、溶体化処理をしていないものである。          
【００１４】
次に、上述のようにして機械的特性を向上させたアルミニウム合金板の成形性を評価するための深絞り試験を行った。この深絞り試験に当り、ポンチ直径Dp= 22.6ｍｍ、ポンチ肩半径Rp= 3.0ｍｍ、ダイス内径Dd= 24.0ｍｍおよびダイス肩半径Rd= 3.0ｍｍである深絞り試験装置を使用し、アルミニウム合金板の板厚t= 0.5ｍｍとし、潤滑剤にはアルミニウム深絞り用のPG-3740を用いた。
【００１５】
アルミニウム合金板を通電加熱装置によって加熱した時の温度と、この加熱温度に対応するアルミニウム合金板の限界絞り比の関係を図５に示す。この図５からは次のことが分かる。すなわち、限界絞り比は、上述のT62処理材では2.00であり、また上述のO材および上述のT42処理材では2.05であった、それに対し、加熱温度480〜560℃で加熱したアルミニウム合金板では2.10であり、O材およびT42処理材よりも高い限界深絞り比を示し、成形性が良好であった。
【００１６】
なお、上述の実施例では溶融アルミニウムが所定量で切り出されて製造されたアルミニウム合金板材を使用したが、通常使用される、溶融アルミニウムが連続で切り出されて製造されたアルミニウム合金板材は、そのライン速度が３０m/min(0.5m/sec)程度であるため、アルミニウム合金板材を長さ0.5〜1.0mの電極で挟んで通過させることにより、アルミニウム合金板材を1〜2秒間で所定温度に急速に通電加熱をすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
上述の実施例ではアルミニウム合金を対象としたが、マグネシウム、銅、チタンまたはこれらの合金に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例について説明するためのアルミニウム合金の加工熱処理条件、および、経過時間と温度の関係を示す関係図である。
【図２】図１に示す実施例に使用した通電加熱装置の模式図である。
【図３】アルミニウム合金板を通電加熱装置によって加熱した時に加熱温度の相異によりその組織が変化する状態を示す顕微鏡写真である。
【図４】機械的特性を向上させたアルミニウム合金板の引張試験の結果を示すグラフである。
【図５】機械的特性を向上させたアルミニウム合金板において通電加熱装置による加熱温度とその加熱温度に対応する限界絞り比の関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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