(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｇを２〜３質量％含有し、残部が不可避不純物を含むＡｌからなるアルミニウム合金で、その表面における晶出物面積率が１〜３％でありかつ結晶粒径のアスペクト比が３以下であり、最終板の強度が耐力で１８０ＭＰａ以上であることを特徴とする精密せん断性に優れた電子部材用アルミニウム合金。
【請求項２】
さらに、０．５質量％以下のＭｎ、０．５質量％以下のＣｒ、０．５質量％以下のＣｕのうちの１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の精密せん断性に優れた電子部材用アルミニウム合金。
【請求項３】
さらに、Ｆｅ及びＳｉを含有し、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｎ及びＣｒの含有量の合計が０．３〜１．０質量％であることを特徴とする請求項１または２に記載の精密せん断性に優れたアルミニウム合金。
【請求項４】
さらに、０．１質量％以下のＴｉおよび／または０．０５質量％以下のＢを含有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の精密せん断性に優れたアルミニウム合金。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、精密せん断性に優れ、特に電子部材に用いることが好適なアルミニウム合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、家電製品、情報、事務機器、測定器等は電子化、小型化がめざましく、それに使われる部材も、従来に比べ小型化、複雑化、高精度化が望まれるようになってきた。このため、従来の単純なせん断加工に比べ、せん断加工面をせん断面のみで仕上げることが可能な精密せん断が使用されることが多くなってきた。例えば、プリンターのインクカートリッジ内の部品やパソコンのハードディスク内のスペイサー等にはアルミニウム合金を精密せん断加工で加工したものが使われているものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、精密せん断にて加工する場合においても、従来材料では、せん断面内に破断面が残留したり、せん断面が良好でも、だれやかえりが大きくなり、かえりがアルミニウム片として脱落して電子機器内でのトラブルの原因になったりする例がある。例えば精密せん断の１種にシェービングが挙げられるが、最初のブランキングした面があまりに悪すぎると、１回のシェービングでは全面せん断面にすることは難しくなる。また、かえりはせん断加工においては避けることができないが、ある程度はプレス後にかえり取り作業により軽減できる。しかし、あまりにも強固なかえりはかえり取り後にも残存し、前記問題を起こす可能性がある。
【０００４】
このため、この精密せん断に適したアルミニウム合金の研究を行い、優れた精密せん断性は、アルミニウム合金の晶出物、結晶粒のアスペクト比、強度を規定することにより実現できることを見いだし、さらに種々の研究を進めて本発明を完成させるに至った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｍｇを２〜３質量％含有し、残部が不可避不純物を含むＡｌからなるアルミニウム合金で、その表面における晶出物面積率が１〜３％でありかつ結晶粒径のアスペクト比が３以下であり、最終板の強度が耐力で１８０ＭＰａ以上であることを特徴とする精密せん断性に優れたアルミニウム合金であり、かかる本発明に係るアルミニウム合金は、精密せん断性に優れ、電子部材用途に好適に使用することができる。
【０００６】
ここで、Ｍｇは材料に強度を付与するための必要元素として添加するものであり、その量を２〜３％としたのは、Ｍｇが２％未満であると十分な強度を与えることができず、また、３％を越えると強度はそれだけ高くなるが、Ｍｇは高価であるため必要以上の強度上昇はコスト的に不利になるからである。なお、ここでのＭｇ添加量の表示は重量％によるものであり、以下、本明細書においては、特別に断らない限り、各元素の添加量は重量％により表示される。
【０００７】
また、本発明において、表面における晶出物面積率を１〜３％としたのは、１％未満であると、せん断面は良好になるが、だれ、かえりが大きくなりすぎて、かえりが機器内で脱落してトラブルの原因になるからであり、一方、３％を越えると、材料の局所的な延性（局部伸び）が悪くなり、精密せん断面に破断面が残りやすくなるからである。
【０００８】
さらに、表面における結晶粒径のアスペクト比が３以下としたのは、この値を越えると、やはり局部伸びが低下し、精密せん断面に破断面が残りやすくなるからである。ここで、本明細書におけるアスペクト比とは、圧延方向に平行な断面における結晶粒の縦横比である。
【０００９】
本発明に係わる合金は、例えば、Ｍｇを２〜３％含有するアルミニウム合金を、ＤＣ鋳造法により鋳造した後、４５０〜５５０℃、１〜１５時間の均質化処理を行った後、熱間圧延を開始し、熱間圧延終了温度を３２０〜３８０℃とし、さらに冷間圧延により３０％〜６０％の冷間圧延率を行うことにより得ることができる。最終焼鈍は、２２０℃以下で１〜１５時間の範囲でバッチ炉で施すか、３２０℃以下で６０秒以内の範囲でＣＡＬ（連続焼鈍炉）による焼鈍により行う。
【００１０】
ここで均質化温度を４５０℃〜５５０℃としたのは４５０℃未満では均質化に多大な時間がかかりコスト的に不利であり、５５０℃を超えると表面の酸化が激しくなり、また局部的に溶融を起こす危険性が高まり、表面品質が低下するからであり、均熱化時間は、１時間未満では均質化が十分に進まず、１５時間を超えると均質化の効果は飽和し、コストのみ上昇することとなるためである。
【００１１】
熱間圧延終了温度を３２０〜３８０℃にしたのは３２０℃未満では再結晶が十分に進まず、部分的に未再結晶粒が残存し、結果として最終的なアスペクト比が３を超えてしまうためであり、３８０℃以上では表面性状が悪化する場合があるからである。
【００１２】
また、熱間圧延終了後に冷間圧延により３０〜６０％の冷間圧延を施すのは、強度を付与するためであるが、３０％未満ではその効果が十分ではなく、６０％を超えると結晶粒のアスペクト比が３を超えてしまうおそれを生じる。
【００１３】
更に、最終焼鈍を施すのは適度な強度に調質するためであるが、温度が高くなり過ぎると、強度が低くなり、かえりが発生しやすくなる。
【００１４】
なお、本発明においては、さらに、Ｍｎを０．５％以下、Ｃｒを０．５％以下、Ｃｕを０．５％以下のうち１種または２種以上含むことが好ましい。
Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕのいずれか１種、あるいは、２種以上を添加することで合金の強度を高めることができるからであるが、一方、Ｍｎは０．５％を越えて添加すると晶出物が増加し、精密せん断面に破断面が残りやすくなり、Ｃｒは０．５％を越えて添加すると晶出物が増加し、精密せん断面に破断面が残りやすくなり、Ｃｕは０．５％を越えて添加すると鋳造割れが起こりやすいうえ、圧延加工性も低下するためでる。
【００１５】
また更に、本発明における、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、および、Ｃｒの含有量は合計で０．３〜１．０％とすることが好ましい。
本発明においては、Ｓｉ、Ｆｅは不純物として含まれるものであるが、Ｓｉ＋Ｆｅ＋Ｍｎ＋Ｃｒの量が０．３％未満であると晶出物面積率が小さくなりすぎ、だれ、かえりが大きくなり、また、１．０％を越えると晶出物が増加し、精密せん断面に破断面が残りやすくなるからである。
【００１６】
また更に、本発明の合金に、Ｔｉ０．１％以下、および／またはB０．０５％以下を添加しても良い。
本発明においては、Ｔｉ，Ｂを添加することにより、鋳造組織を微細化することができるが、それぞれ０．１％、０．０５％を越えて添加しても微細化効果は飽和しコスト的に不利であるばかりでなく、Ｔｉは粗大な晶出物が増加して精密せん断性を低下させる場合があるからである。
【００１７】
なお、本発明に係るアルミニウム合金は、その他の不純物元素が含まれても良いが、Ｚｒ、Ｖ、Ｚｎに関しては、それぞれ、０．１％、０．１％、１．０％以内とすることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
表１のＡ〜Ｈに示す組成のアルミニウム合金をＤＣ鋳造法により鋳造し、得られた鋳塊に下記の方法１〜４の加工を加えたサンプルを作成した。
【００１９】
（方法１）
表１のＡ〜Ｆの組成の合金ついて、得られた鋳塊をそれぞれ、５２０℃で１２ｈｒの均質化処理後、熱間圧延して厚さ５ｍｍの板材とした。この熱間圧延の終了時の板材温度は３２０℃であった。次に前記板材を冷間圧延により厚さ２．５ｍｍまで圧延した後最終焼鈍として２１０℃×２ｈｒの熱処理を行った。
【００２０】
（方法２）
表１のＢ組成の合金について鋳塊を５２０℃で１２ｈｒの均質化処理後、熱間圧延して厚さ８ｍｍの板材とした。この熱間圧延の終了時の板材温度は３４０℃であった。次に前記板材を冷間圧延により厚さ２．５ｍｍまで圧延した後最終焼鈍として２１０℃×２ｈｒの熱処理を行った。
【００２１】
（方法３）
表１のＡ組成の合金について鋳塊を５２０℃で１２ｈｒの均質化処理後、熱間圧延して厚さ５ｍｍの板材とした。この熱間圧延の終了時の板材温度は３６０℃であった。次に前記板材を冷間圧延により厚さ２．５ｍｍまで圧延した後最終焼鈍として２４０℃×２ｈｒの熱処理を行った。
【００２２】
（方法４）
表１のＡ組成の合金について鋳塊を５２０℃で１２ｈｒの均質化処理後、熱間圧延して厚さ５ｍｍの板材とした。この熱間圧延の終了時の板材温度は２５０℃であった。次に前記板材を冷間圧延により厚さ２．５ｍｍまで圧延した後最終焼鈍として２１０℃×２ｈｒの熱処理を行った。
【００２３】
得られた各サンプルについて、引張試験、組織観察、晶出物の画像解析、せん断金型による加工面の観察とかえりの発生状況の観察を行った結果を表２にまとめた。
引張試験はＪＩＳ５号ＴＰを用いて行った。組織観察は、バーカー法にて表面における結晶粒を２００倍で写真撮影し、その結晶粒任意の５０個について圧延方向と平行の長さを垂直な長さで割った値を計算し、平均をとったものをアスペクト比とした。また、表面における晶出物を４００倍にて写真撮影を行い、これを画像解析装置（Ｎｉｋｏｎ製ＬＵＺＥＸ  ３Ｕ）にて二値化を行い、晶出物面積率を算出した。測定面積は０．５ｍｍ2であった。せん断試験は、φ１５の円孔をブランキングし、この面を一回のシェービングで破面全体をせん断面とするようにした。パンチ径、ダイ径は、ブランキング工程（ピアス工程）は、それぞれ１４．７０ｍｍ、１４．９０ｍｍ、シェービング工程は１５．００ｍｍ、１５．０２ｍｍであった。プレス機は市販の５０トンクランクプレスにて行った。このときの破面全体に占めるせん断面の比率を投影機にて調査した。さらに、シェービング後に市販のブラシで軽くかえり取り作業した後、かえりの発生状況を実体顕微鏡にて観察した。表２におけるせん断面の評価は、せん断面比率が９９％以上の場合を○、９９％未満の場合を×で表示し、かえりの評価は、ブラシ研磨によりかえりが１０μｍ以下の場合は○、１０μｍを超える場合は×を表示した。
【００２４】
【表１】
0004399074.tif 000002
【００２５】
【表２】
0004399074.tif 000003
【００２６】
表２から、Ｍｇ含有率、表面における晶出物面積率、結晶粒径のアスペクト比が本発明範囲内にある１、２、３のサンプルは、いずれも良好な精密せん断性を示しているのに対し、Ｍｇ含有量が低いサンプル４は、耐力が小さく、かえりを生じている。
サンプル５は、Ｍｇ含有量が本発明範囲よりも高濃度となっているが、コスト上の問題を別とすれば、良好な精密せん断性を示している。
サンプル６〜８は、晶出物面積が本発明範囲よりも過大、あるいは、過少となっているため、せん断面に破断、あるいは、かえりを生じているが、サンプル６に関してはＣｒ量が０．５５と高濃度に過ぎたためであり、サンプル７、８に関しては、Ｆｅ＋Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ｃｒ量がそれぞれ、過大、過少であったためと考えられる。
また、結晶粒径のアスペクト比が本発明範囲より大きいサンプル９はせん断面の状態が良好でないという結果が得られ、サンプル１０では、最終焼鈍温度が高すぎたために耐力が低下し、かえりを生じており、サンプル１１では、熱間圧延終了温度が低すぎたために、アスペクト比が極めて大きくなり、大きな破断面を生じる結果となった。
【００２７】
以上より、本発明の条件を満たすアルミニウム合金は、精密せん断を行った場合、かえりを生じ難く、せん断面比率の高いせん断を行うことができる合金であるということができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の電子部材用アルミニウム合金は精密せん断性に優れ、工業上顕著な効果を奏するものである。なお、本発明は、上記説明から明らかな通り、更に下記第２〜第４の発明の態様を採ることにより、更に精密せん断特性を改良することが可能である。
【００２９】
（第２の発明）請求項１記載のアルミニウム合金において、さらにMnを０．５％以下、Ｃｒを０．５％以下、Ｃｕを０．５％以下のうち１種または２種以上含むことを特徴とする精密せん断性に優れた電子部材用アルミニウム合金。
【００３０】
（第３の発明）請求項１または第２の発明のアルミニウム合金において、Ｆｅ＋Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ｃｒが０．３〜１．０％であることを特徴とする精密せん断性に優れたアルミニウム合金。
【００３１】
（第４の発明）請求項１あるいは、第２、第３のアルミニウム合金においてＴｉ０．１％以下、および／またはB０．０５％以下含むことを特徴とする精密せん断性に優れたアルミニウム合金。