(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸亜鉛処理、カチオン電着塗装処理、塗装処理が施されて鋼板と併用されるAA5000系または6000系アルミニウム合金板であって、表面のオイルピット占有率が2%以下であることを特徴とする表面光沢度に優れた輸送機パネル材用アルミニウム合金板。
【請求項２】
前記オイルピット占有率が、Crメッキロールを用いた冷間圧延により制御されたものである請求項１に記載の表面光沢度に優れた輸送機パネル材用アルミニウム合金板。
【請求項３】
前記Crメッキロールにおける、Crメッキ厚みが2 〜20μm であり、ロール表面粗度Raが0.01〜0.5 μm である請求項２に記載の表面光沢度に優れた輸送機パネル材用アルミニウム合金板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面光沢度に優れた輸送機パネル材用アルミニウム合金板（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】
従来から、自動車、船舶あるいは車両などの輸送機のパネル材用として、AA5022やAA5023などの非熱処理型でAl-Mg 系のAA 5000 系、AA6111、AA6022、AA6016などの熱処理型でAl-Mg-Si系のAA 6000 系のAl合金板が使用されている。
【０００３】
しかし、従来の冷間圧延法で圧延、製造した、前記5000系乃至6000系のAl合金板は、輸送機のパネル材用として、特に鋼板とともに隣接した状態で併用した場合に、塗装後の表面状態で、鋼板との間に光沢差が生じるという問題がある。
そして、この鋼板との光沢差が大きく生じた場合、輸送機自体の外観性や商品価値を著しく低下させるという問題にもなる。
【０００４】
この点、従来から、Al合金板の表面品質を向上させるために、Crメッキしたロールを用いた冷間圧延技術が多数提案されている。例えば、特開平3-165906号や特開平10-263617 号公報には、純Al系のAA1000系Al合金の表面品質を向上させることが開示されている。
【０００５】
また、特開平9-57313 号公報には、Crメッキしたロールを用い、Al合金板の表面品質を阻害するロールコーティングを除去しやすいようにすることが開示されている。
【０００６】
更に、特開平10-99905号公報には、Crメッキ厚みが3 〜12μm であり、ロール表面粗度Raが0.2 〜0.7 μm であるCrメッキしたロールを用い、3004や5182などのAl合金板の、圧延方向と幅方向での光の反射特性の異方性( 光学的異方性) を少なくすることが開示されている。また、特開平10-328705 号公報には、Crメッキロールの、Crメッキ厚みを3 〜12μm 、ロール表面粗度Raを0.2 〜0.7 μm とし、Al合金板の圧延における、ロールからのCrメッキの微小剥離を抑制することも開示されている。
【０００７】
ただ、これらの従来技術は、Al合金板表面の光学的異方性や表面品質を問題とするものであり、本発明のように、輸送機のパネル材用5000系乃至6000系のAl合金板の、鋼板との、塗装後の光沢差を問題にしたものではない。したがって、輸送機のパネル材用として、鋼板と並んで併用した場合に、塗装後の表面状態で、鋼板との間に光沢差が出ることはやむを得ない。
【０００８】
一方、Al合金板の表面品質を向上させるために、Al合金板表面のオイルピットを少なくすることも、従来から提案されている。このオイルピットとは、圧延油を使用する冷間圧延工程で、Al合金板表面に発生する微細な凹部乃至亀裂として、光学顕微鏡などにより観察され、圧延面にランダムに存在するものである。
【０００９】
例えば、特開平8-99139 号公報には、3004Al合金缶体の白色などの塗装処理時に、このオイルピットに起因する黒筋模様が生じるのを防止するために、Al合金板表面に発生するオイルピットを、全表面積の7%以下とする、より具体的には、オイルピットの面積率を5.5 〜6.5%とすること (実施例) が開示されている。
【００１０】
また、特開平10-296307 号公報には、連続鋳造された純Al系のAA1000系Al合金板のエッチングや陽極酸化などの表面処理時に、このオイルピットに起因する縞模様が生じるのを防止するために、Al合金板表面に発生するオイルピットを、全表面積の5%以下とすべく、より具体的には、最終の冷間圧延の圧下率を60% 以上に制御して、オイルピットの面積率を2 〜4%とすること (実施例) が開示されている。なお、同公報では、オイルピットをAl合金板表面に発生する100 μm 程度の凹部乃至亀裂と規定しているが、100 μm というのは大き過ぎる値であり、オイルピットの大きさは10μm 程度であり、記載の誤りであろうと推察される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかして、これらオイルピットの制御技術も、表面処理時や塗装処理時における、Al合金板自体の表面品質を問題とするものであり、本発明のように、輸送機のパネル材用5000系乃至6000系のAl合金板の、鋼板との、塗装後の光沢差を問題にしたものではない。このため、輸送機のパネル材用として、鋼板と並んで併用した場合に、塗装後の表面状態で、鋼板との間に光沢差が出ることはやむを得ない。
【００１２】
したがって、塗装後の表面状態で、鋼板との間に光沢差が出ないように、Al合金板の表面光沢を制御する技術は、これまで無かったのが実情である。
【００１３】
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、塗装後の表面状態で、鋼板との間に光沢差が出ないような、表面光沢度に優れた輸送機パネル材用Al合金板を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明輸送機パネル材用Al合金板の要旨は、リン酸亜鉛処理、カチオン電着塗装処理、塗装処理が施されて鋼板と併用されるAA5000系または6000系アルミニウム合金板であって、表面のオイルピット占有率を2%以下とすることである。
【００１５】
本発明者らは、上記AA5000系または6000系組成のAl合金板について、前記特開平8-99139 号公報や特開平10-296307 号公報のような、5.5 〜6.5%や2 〜4%のようなオイルピット占有率レベルではなく、オイルピット占有率を、更に2%以下のレベルとすることによって、塗装後の表面状態で、鋼板との間に光沢差が出ないようなAl合金板が得られることを知見した。
【００１６】
そして、AA5000系または6000系組成のAl合金板のオイルピット占有率を2%以下のレベルとするためには、請求項3 の要旨のように、Crメッキロールを用いた冷間圧延を行うことが好ましいことを知見した。
【００１７】
また更に、Crメッキロールを用いた冷間圧延を行う際には、請求項4 の要旨のように、Crメッキ厚みが2 〜20μm であり、ロール表面粗度Raが0.01〜0.5 μm とすることが、オイルピット占有率を2%以下とするために好ましいことも知見した。
【００１８】
そして、本発明Al合金板は、上記のように、塗装後の表面状態で、鋼板との間に光沢差が出ないため、本発明の請求項2 の要旨のように、輸送機パネル材として鋼板と併用されて好適である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
まず、本発明Al合金板における、表面のオイルピット占有率について説明する。本発明では、前記した通り、AA5000系または6000系組成のAl合金板のオイルピット占有率 (面積率) を2%以下とする。
【００２０】
オイルピット占有率が2%を越えた場合、塗装後の表面状態で、鋼板との間に光沢差が出るとともに、前記従来技術と同様に、Al合金板の表面品質自体も低下する。
【００２１】
また、本発明で言うオイルピットとは、前記従来技術と同様、圧延油を使用する冷間圧延工程で、AA5000系または6000系組成のAl合金板表面に発生し、圧延面にランダムに存在する凹部乃至亀裂であり、10μm 程度の微細な凹部乃至亀裂である。
【００２２】
そして、このオイルピットは、500 倍のSEM の画像解析により観察されるとともに、1 視野当たりのAl合金板表面積に対する、1 視野当たりのオイルピット面積の合計 (全オイルピット面積) の割合から、オイルピット占有率(%) が算出可能である。
【００２３】
更に、AA5000系または6000系組成のAl合金板のオイルピット占有率を2%以下のレベルとするためには、前記した通り、Crメッキロールを用いた冷間圧延を行い、Crメッキ厚みが2 〜20μm であり、Crメッキを施したロール表面粗度Raが0.01〜0.5 μm とすることが好ましい。
【００２４】
Crメッキ厚みが2 μm 未満では、Crメッキが不均一となり、また、メッキが剥離しやすくなって、圧延後のAl合金板に肌荒れが生じる可能性が高い。一方、Crメッキ厚みが20μm を越えた場合、メッキ割れが増加して、ロール表面に荒れが生じ、圧延後のAl合金板のオイルピットの数が増し、オイルピット占有率を2%以下のレベルとすることが困難となる。また、Al合金板の光沢度も低下する。
【００２５】
Crメッキを施したロールの表面粗度Raが0.01μm 未満では、圧延時のAl合金板の噛み込み不良またはスリップが生じる可能性が高い。一方、ロールの表面粗度Raが0.5 μm を越えた場合、圧延後のAl合金板のオイルピットの数が増し、オイルピット占有率を2%以下のレベルとすることが困難となる。また、Al合金板の光沢度も低下する。
【００２６】
なお、Crメッキロールを用いない、通常の冷間圧延の場合、Al合金板のオイルピット占有率を2%以下のレベルとすることが難しく、また、オイルピット占有率を2%以下のレベルの場合、ロールとAl合金板とがスリップしやすくなり、冷間圧延自体が困難となる可能性がある。
【００２７】
また、前記特開平10-296307 号公報のように、例え最終の冷間圧延の圧下率を60% 以上と大きくしても、同公報が対象とする、純Al系のAl合金板におけるオイルピットの面積率をせいぜい2 〜4%とすることが限界である。このため、前記通常の冷間圧延の問題と合わせ、最終の冷間圧延の圧下率のみでは、本発明が対象とする、AA5000系または6000系組成のAl合金板のオイルピット占有率を2%以下のレベルとすることはできない。
【００２８】
次に、本発明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合金板は、AA5000系または6000系組成のAl合金板として、特に、自動車、船舶あるいは車両などの輸送機のパネル材としての、成形性や強度、あるいは耐食性など、基本的な諸特性を満足する必要がある。したがって、Al合金乃至組成の選択は、AA乃至JIS の5000系または6000系Al合金組成規格の中から、輸送機パネル材用途 (要求特性) に応じて、適宜行われる。
【００２９】
例えば、従来から輸送機のパネル材用として使用されている、AA5022やAA5023などの、強度や成形性に優れたAA 5000 系のAl合金板の圧延まま乃至調質材、あるいは、AA6111、AA6022、AA6016など、成形性や焼付硬化性に優れたAA 6000 系のAl合金板のT4調質材などが、好ましくは例示される。
【００３０】
因みに、AA 6000 系のAl合金板における好ましい化学成分組成について、以下に説明しておく。
Mg:0.2〜1.0%。
Mgは、焼付け塗装 (加熱) 時にSiと、およびCu含有組成ではCu、Alと化合物相 (時効析出物) を形成して析出し、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、必須の元素である。Mgの0.2%未満の含有では、十分な焼き付け硬化性 (高強度) を確保できない。一方、1.0%を越えて含有されると、鋳造時および焼き入れ処理時に粗大な粒子として、晶出乃至析出し、成形性が低下する。したがって、Mgの含有量は0.2 〜1.0%の範囲とすることが好ましい。
【００３１】
Si:0.5〜1.6%。
SiもMgとともに、焼付け塗装 (加熱) 時に、化合物相 (時効析出物) を形成して析出して、焼き付け硬化性を付与する、必須の元素である。Siが0.5%未満の含有では、十分な焼き付け硬化性 (高強度) を確保できない。一方、1.6%を越えて含有されると、鋳造時および焼き入れ処理時に粗大な粒子として、晶出乃至析出し、成形性が低下する。したがって、Siの含有量は0.5 〜1.6%の範囲とする。
【００３２】
Cu:0.05 〜1.2%。
Cuは、焼付け塗装 (加熱) 時に、Mg、Alと化合物相 (時効析出物) を形成して析出し、使用時の高強度 (耐力) 乃至焼き付け硬化性を付与する。また、T4などの溶体化および焼入れ処理の調質時の固溶状態において、成形性を向上させる効果を有する。これらの効果発揮のため、Cuは選択的に含有させる元素であるが、Cuが0.05% 未満では、これらの効果が小さくなる。一方、1.2%を越えて含有されると、これらの効果が飽和するとともに、塗装後の耐食性である、耐糸さび性が低下する。したがって、含有させる場合のCuの含有量は0.05〜1.2%とする。
【００３３】
Fe、Mn、Cr:0.3% 以下。
Fe、Mn、Crは、均質化熱処理時に分散粒子を形成し、結晶粒を微細化して、成形性を向上させる。これらの効果発揮のため、Fe、Mn、Crは、その一種または二種以上を選択的に含有させる元素であるが、過剰に含有させると、粗大な化合物を形成し、成形性を低下させる。このため、Fe、Mn、Crを含有させる場合には、各々上限を0.3%以下とする。
【００３４】
Ti:0.1% 以下、B:300ppm以下。
Ti:0.1% 、B:300ppmを各々越えて含有すると、粗大な晶出物を形成し、成形性を低下させる。但し、Ti、B には微量の含有で、鋳塊の結晶粒を微細化し、プレス成形性を向上させる効果もある。したがって、Ti:0.1% 以下、B:300ppm以下とする。
【００３５】
この他、Zn、Ni、V 、Zrなどの、その他の合金元素は、本発明Al合金板においては、一つの特性を向上しえたとしても、他の特性を劣化させることにつながる。この結果、Al合金板の前記諸特性の兼備を阻害することに繋がるので、不純物元素として、極力低く抑制することが望ましい。しかし、本発明では、6000系Al合金のリサイクルの観点から、溶解材として、6000系Al合金や、その他のAl合金スクラップ材や低純度Al地金を溶解材として使用することを許容するため、これら元素が必然的に含有される場合がある。したがって、これら元素が含まれる場合には、AA乃至JIS の規格 (上限) 程度含むことを許容する。
【００３６】
なお、本発明のAl合金板自体は、前記Crメッキロールを用いた冷間圧延によるオイルピット占有率の制御以外は、溶解、鋳造、均質化熱処理、熱間圧延、中間焼鈍、冷間圧延、調質処理等の常法により製造が可能である。
【００３７】
【実施例】
次に、本発明の実施例を説明する。表1 に示す各成分組成のAl合金板を、AA5000系および6000系Al合金板の標準的な製造条件により、75mm幅の冷間圧延コイルを作成した。
【００３８】
但し、Al合金板の冷間圧延の最終パスは、表2 に示す条件のCrメッキ乃至表面粗度を施したワークロールを用い、各々オイルピット占有率の制御を行った。この際、その他の最終パス冷間圧延条件は全て同じとし、入り側板厚を1.34mm、圧下率25% 、圧延速度100m/ 分とし、動粘度3.8cSt/40 ℃のAl合金用の冷間圧延油を使用した。
【００３９】
この冷間圧延コイルからサンプルを採取し、AA5000系Al合金板については、510 ℃×10秒の最終焼鈍処理を、AA6000系Al合金板については、550 ℃×10秒の溶体化処理を行った。
【００４０】
これら、調質した各サンプルの板表面 (圧延面) のオイルピット占有率をSEM 観察により測定した。また、各サンプルの板表面の光沢度を、入射角度60度でのGloss 値で測定した。これらの結果を表2 に示す。なお、表2 のAl合金のNo. は表1 のAl合金のNo. に対応している。
【００４１】
そして、これらAl合金板の各サンプルと、別個に準備した自動車のパネル材に使用されるJIS G3133 低降伏点鋼板サンプルとを、自動車車体として組み合わせて使用されることを模擬して、隣同士に組み合わせた。
【００４２】
更に、Al合金板と鋼板とが同時に自動車車体塗装されることを模擬して、上記Al合金板と鋼板とを組み合わせたサンプルを、各サンプルとも同一条件でリン酸亜鉛処理、カチオン電着塗装処理、塗装処理を行った。
【００４３】
なお、リン酸亜鉛処理は、リン酸チタンのコロイド分散液による処理を行い、次いでフッ素を50ppm の低濃度含むリン酸亜鉛浴に浸漬してリン酸亜鉛皮膜を成形材表面に形成した。塗装処理は、全て同一条件で、カチオン電着塗装を行った後に170 ℃×20分の焼き付けを行い、2 コート2 ベーク塗装として、30μm 厚さの塗装皮膜および30μm 厚さのポリエステルメラミン系塗装皮膜を設けて、それぞれ170 ℃×20分の焼き付けを行った。
【００４４】
そして、これらAl合金板と鋼板とを組み合わせた塗装サンプルについて、▲１▼Al合金板自体の塗装後の鮮鋭性と、▲２▼隣り合う鋼板との色調差とを、目視で評価した。塗装Al合金板の鮮鋭性は、塗装サンプルの相対評価の3 段階( 〇、△、×) とし、隣り合う鋼板との色調差は、どの角度から見ても、色調差が目立たないものを〇、色調差が著しく目立つものを×、角度によって目立つものを△の3 段階とした。
【００４５】
表2 から明らかな通り、冷間圧延の最終パスを、好ましい条件範囲内のCrメッキと表面粗度のワークロールを用い、オイルピット占有率を２% 以下とした発明例A 〜Ｉは、Al合金板 (素板) の表面光沢度に優れている。そして、塗装後の表面鮮鋭性にも優れ、特徴的には、隣り合う塗装鋼板との色調差がない。
【００４６】
したがって、本発明のAl合金板は、特に自動車などの輸送機用のパネル材として、鋼板と併用して好適に用いることができることが分かる。
【００４７】
これに対し、比較例J 〜N は、冷間圧延の最終パスが、ワークロールのCrメッキと表面粗度の好ましい条件範囲などから外れるため、オイルピット占有率が２% を越えて大きくなっている。このため、Al合金板 (素板) の表面光沢度、塗装後の表面鮮鋭性が、発明例より劣り、特徴的には、隣り合う塗装鋼板との色調差が著しい。したがって、これら比較例のAl合金板では、鋼板と併用される輸送機パネル用としては不適である。
【００４８】
なお、比較例L は、ワークロールの表面粗度が小さ過ぎるために、冷間圧延時に噛みこみ不良が生じて、冷間圧延自体ができなかった例である。
【００４９】
以上の結果から、本発明要件の臨界的意義が裏付けられる。
【００５０】
【表１】
0004603134.tif 000002
【００５１】
【表２】
0004603134.tif 000003
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、塗装後の表面状態で、鋼板との間に光沢差が出ないような、表面光沢度に優れた輸送機パネル材用Al合金板を提供することができる。したがって、Al合金板の、鋼板と併用されるような、自動車、車両、船舶などの輸送機パネル材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。