(57)【要約】【課題】優れた脱脂性を確保しつつも、生産性に優れるとともにコストダウンを図ることが可能なアルミニウム合金材およびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係るＡｌ合金材１０は、Ｍｇ：０．２５〜１．６０質量％、Ｓｉ：０．３５〜１．６０質量％を含有するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金からなり、表面に酸化皮膜２を備え、前記酸化皮膜２に含有されているＭｇの元素濃度を[Ｍｇ]とし、Ａｌの元素濃度を[Ａｌ]とした場合における[Ｍｇ]/[Ａｌ]比が０．５以下、前記酸化皮膜２に含有されているＳｉの元素濃度を[Ｓｉ]とし、Ａｌの元素濃度を[Ａｌ]とした場合における[Ｓｉ]/[Ａｌ]比が０．０５以下、前記酸化皮膜２に含有されているＨ、Ｏ、Ｃ、Ｍｇ、Ｎ、Ｓｉ、Ｓ、ＺｎおよびＡｌ以外の各元素の元素濃度を[Ｘ]とし、Ａｌの元素濃度を[Ａｌ]とした場合における[Ｘ]/[Ａｌ]比が０．０５以下であ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】
Ｍｇ：０．２５〜１．６０質量％、Ｓｉ：０．３５〜１．６０質量％を含有するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金からなり、表面に酸化皮膜を備え、
前記酸化皮膜に含有されているＭｇの元素濃度を[Ｍｇ]とし、Ａｌの元素濃度を[Ａｌ]とした場合における[Ｍｇ]/[Ａｌ]比が０．５以下、
前記酸化皮膜に含有されているＳｉの元素濃度を[Ｓｉ]とし、Ａｌの元素濃度を[Ａｌ]とした場合における[Ｓｉ]/[Ａｌ]比が０．０５以下、
前記酸化皮膜に含有されているＨ、Ｏ、Ｃ、Ｍｇ、Ｎ、Ｓｉ、Ｓ、ＺｎおよびＡｌ以外の各元素の元素濃度を[Ｘ]とし、Ａｌの元素濃度を[Ａｌ]とした場合における[Ｘ]/[Ａｌ]比が０．０５以下である
ことを特徴とするアルミニウム合金材。
【請求項２】
前記酸化皮膜上に潤滑油皮膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金材。
【請求項３】
板材であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアルミニウム合金材。
【請求項４】
溶体化処理後、２０〜３０℃で４ヶ月放置した後の耐力が１１０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項３に記載のアルミニウム合金材。
【請求項５】
Ｍｇ：０．２５〜１．６０質量％、Ｓｉ：０．３５〜１．６０質量％を含有するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金からなるアルミニウム合金材を昇温速度２００℃／分以上で加熱する加熱工程と、
前記加熱したアルミニウム合金材を５１５〜５４５℃で０秒を超え３０秒以下保持する保持工程と、
前記保持工程後、前記アルミニウム合金材を冷却して焼入れを行う焼入れ工程と、
を含み、
前記焼入れ工程後、酸洗浄、アルカリ洗浄および化成処理のいずれも行わない
ことを特徴とするアルミニウム合金材の製造方法。
【請求項６】
前記焼入れ工程後、前記アルミニウム合金材に対して酸洗浄、アルカリ洗浄および化成処理のいずれも行わずに潤滑油を塗布し、潤滑油皮膜を形成する潤滑油皮膜形成工程を含むことを特徴とする請求項５に記載のアルミニウム合金材の製造方法。
【請求項７】
前記焼入れ工程における冷却速度が１００〜１８０℃／秒であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のアルミニウム合金材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、船舶、航空機などの輸送機用パネル、特に自動車用パネルに好適に使用されるアルミニウム合金材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、船舶、航空機などの輸送機産業、特に自動車産業では、近年、ＣＯ２排出規制などの地球環境問題から、部材の軽量化による燃費の向上が求められている。アルミニウム材料の比重は鉄材料の約１／３と軽いため、従来、鉄材料が使用されていた部材の置換材料としてアルミニウム材料が注目されている。自動車産業では、アルミニウム材料として、ＪＩＳ規定の５０００系合金（Ａｌ−Ｍｇ系合金）や６０００系合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金）などがその特性に応じて使用されている。
【０００３】
輸送機用パネル、特に自動車用パネルとしてアルミニウム材料を適用する場合、塗装均一性の観点から、塗装前に防錆油などの油分を除去する脱脂工程における脱脂の容易性、すなわちアルミニウム材料の脱脂性を向上させる必要がある。
【０００４】
ここで、マグネシウムを含有するアルミニウム合金材を大気中などの酸化性雰囲気で熱処理（加熱）すると、表面層近傍の母相に含まれるマグネシウムが優先的に酸化されるため、表面層近傍の母相中のマグネシウム濃度が低下する。表面層近傍の母相中のマグネシウム濃度が低下すると、濃度差を小さくするため、母相中でマグネシウム濃度が低下した表面層近傍に向かって深部からマグネシウムが拡散する。このような作用により、マグネシウムを含有するアルミニウム合金材を熱処理すると、表面に酸化マグネシウムを多く含む酸化皮膜が生成される。つまり、表面の酸化皮膜に酸化マグネシウムが高濃度に偏析する。
【０００５】
例えば、マグネシウムを０．６質量％含有するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金の熱処理を行った場合、酸化皮膜の[Ｍｇ]/[Ａｌ]比は０．５〜１．０程度となり、酸化皮膜ではないアルミニウム合金中に含まれるマグネシウム濃度と比較して著しく多量のマグネシウムを含有することになる。なお、[Ｍｇ]は酸化皮膜に含有されているＭｇの元素濃度（原子％濃度）を表し、[Ａｌ]は酸化皮膜に含有されているＡｌの元素濃度（原子％濃度）を表す。酸化皮膜の[Ｍｇ]/[Ａｌ]比は、市販のアセトンで表面を洗浄後、ＨＯＲＩＢＡ社製マーカス型高周波グロー放電発光表面分析装置ＪＹ−５０００ＲＦ（ＧＤ−ＯＥＳ）を用い、最表面のマグネシウムの原子％濃度をアルミニウムの原子％濃度で除した値である。
【０００６】
前記した酸化皮膜は、プレス成形時に使用する潤滑油との親和力が強く、脱脂工程における除去（脱脂）を行い難くすることが明らかになっている。また、この酸化皮膜による潤滑油との親和力は、熱処理によって酸化皮膜が生成された直後よりも、大気中の水分によって酸化皮膜が変質した後の方が増大し、脱脂性がより低下することが明らかになっている。
【０００７】
そのため、従来は、溶体化処理によりアルミニウム合金材の表面に偏析した酸化マグネシウムを除去または無害化して脱脂性を向上させていた。
また、溶体化処理によらないで脱脂性を向上させる技術も開発されており、例えば特許文献１、２に記載されている。
【０００８】
特許文献１には、アルミニウム合金板の表面を酸洗浄またはアルカリ洗浄することによって、酸化皮膜を化学的に除去する旨が記載されている。
また、特許文献２には、酸化マグネシウムを多く含む酸化皮膜を硝酸ジルコニウム水溶液で表面処理して皮膜を形成する旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公平７−１１６６２９号公報
【特許文献２】特許第５７４５７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、本発明者らが、特許文献１、２に記載されている従来の技術について詳細に検討したところ、それぞれの技術について以下のような問題点が存在することが明らかになった。
【００１１】
まず、特許文献１に記載の技術は、アルミニウム合金材の溶体化処理後に酸洗浄またはアルカリ洗浄を行うことから、アルミニウム合金材を生産する際の生産工程数が増加するとともに洗浄に化学薬品を使用するので、生産性が悪く、薬剤コストを含めた生産コストが高い。
【００１２】
これに対し、特許文献２に記載の技術は、加熱工程後の冷却工程で使用する冷却液として硝酸ジルコニウム水溶液を用い、前記したように酸化皮膜を表面処理して皮膜を形成するので、生産工程数は抑えられるが、表面処理の際に化学薬品を使用するため、薬剤コストがかかる。
なお、特許文献２に記載の技術には、アルミニウム合金材の表面への硝酸ジルコニウム水溶液の当たり方や、アルミニウム合金材を冷却する際に吹き付けた硝酸ジルコニウム水溶液の滞留状態などによってアルミニウム合金材の表面に形成される皮膜量が部位によって変化し易く、皮膜量の均一性を確保することが難しい。アルミニウム合金材の表面の皮膜量が不均一になると、最終的に、塗装ムラを引き起こすことになる。
【００１３】
本発明は前記問題を解決すべく創案されたものであり、その課題は、優れた脱脂性を確保しつつも、生産性に優れるとともにコストダウンを図ることが可能なアルミニウム合金材およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決した本発明に係るアルミニウム合金材は、Ｍｇ：０．２５〜１．６０質量％、Ｓｉ：０．３５〜１．６０質量％を含有するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金からなり、表面に酸化皮膜を備え、前記酸化皮膜に含有されているＭｇの元素濃度を[Ｍｇ]とし、Ａｌの元素濃度を[Ａｌ]とした場合における[Ｍｇ]/[Ａｌ]比（以下、単に「酸化皮膜の[Ｍｇ]/[Ａｌ]比」などと呼称することがある）が０．５以下、前記酸化皮膜に含有されているＳｉの元素濃度を[Ｓｉ]とし、Ａｌの元素濃度を[Ａｌ]とした場合における[Ｓｉ]/[Ａｌ]比（以下、単に「酸化皮膜の[Ｓｉ]/[Ａｌ]比」などと呼称することがある）が０．０５以下、前記酸化皮膜に含有されているＨ、Ｏ、Ｃ、Ｍｇ、Ｎ、Ｓｉ、Ｓ、ＺｎおよびＡｌ以外の元素の各元素の元素濃度を[Ｘ]とし、Ａｌの元素濃度を[Ａｌ]とした場合における[Ｘ]/[Ａｌ]比（以下、単に「酸化皮膜の[Ｘ]/[Ａｌ]比」などと呼称することがある）が０．０５以下であることとした。
【００１５】
本発明に係るアルミニウム合金材は、酸化皮膜の[Ｍｇ]/[Ａｌ]比を０．５以下としている。つまり、本発明に係るアルミニウム合金材の酸化皮膜は酸化マグネシウムの偏析が抑制されている。そのため、本発明に係るアルミニウム合金材は、酸洗浄やアルカリ洗浄による酸化マグネシウムの除去、および、酸化マグネシウム上に表面処理皮膜を形成しなくても高い脱脂性を備えている。
また、酸洗浄やアルカリ洗浄を行うと酸化皮膜中のＡｌが溶解して流出するため、酸化皮膜の[Ｓｉ]/[Ａｌ]比が高くなるが、本発明に係るアルミニウム合金材は、酸化皮膜の[Ｓｉ]/[Ａｌ]比を０．０５以下としている。これは、本発明に係るアルミニウム合金材は、酸洗浄やアルカリ洗浄を行っていないことを示している。つまり、本発明に係るアルミニウム合金材は、これらの洗浄処理を行うための生産工程を必要とせず、また、洗浄処理を行う化学薬品を使用しなかったことを示している。従って、本発明に係るアルミニウム合金材は、生産性に優れるとともにコストダウンを図ることができる。
さらに、本発明に係るアルミニウム合金材は、酸化皮膜の[Ｘ]/[Ａｌ]比を０．０５以下としている。これは、本発明に係るアルミニウム合金材は、酸化皮膜を硝酸ジルコニウム水溶液などで表面処理して皮膜を形成したものではないことを示している。つまり、本発明に係るアルミニウム合金材は、皮膜を形成するための化学薬品が不要であるから、当該化学薬品に関するコストを削減することができる。
【００１６】
本発明に係るアルミニウム合金材は、前記酸化皮膜上に潤滑油皮膜が形成されていることが好ましい。
このようにすると、本発明に係るアルミニウム合金材は、潤滑油皮膜が形成されているので、プレス加工などを行い易くすることができ、また、防錆することもできる。
【００１７】
本発明に係るアルミニウム合金材は、板材であることが好ましい。
このようにすると、本発明に係るアルミニウム合金材を輸送機用パネル、特に自動車用パネルとして好適に使用することができる。
【００１８】
本発明に係るアルミニウム合金材は、溶体化処理後、２０〜３０℃で４ヶ月放置した後の耐力が１１０ＭＰａ以上であることが好ましい。
このような特長を有する本発明に係るアルミニウム合金材は、十分な強度を備えているので、輸送機用パネル、特に自動車用パネルとしてより好適に使用することができる。
【００１９】
本発明に係るアルミニウム合金材の製造方法は、Ｍｇ：０．２５〜１．６０質量％、Ｓｉ：０．３５〜１．６０質量％を含有するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金からなるアルミニウム合金材を昇温速度２００℃／分以上で加熱する加熱工程と、前記加熱したアルミニウム合金材を５１５〜５４５℃で０秒を超え３０秒以下保持する保持工程と、前記保持工程後、前記アルミニウム合金材を冷却して焼入れを行う焼入れ工程と、を含み、前記焼入れ工程後、酸洗浄、アルカリ洗浄および化成処理のいずれも行わないこととしている。
【００２０】
本発明に係るアルミニウム合金材の製造方法は、加熱工程における昇温速度と、保持工程における保持温度および保持時間と、を前記したように特定の条件としているので、酸化皮膜の[Ｍｇ]/[Ａｌ]比を０．５以下とすることができる。つまり、酸化マグネシウムの偏析が抑制された酸化皮膜を有するアルミニウム合金材とすることができる。
また、焼入れ工程後、酸洗浄およびアルカリ洗浄を行わないので、酸化皮膜の[Ｓｉ]/[Ａｌ]比を０．０５以下とすることができる。
さらに、焼入れ工程後、化成処理を行わないので、酸化皮膜の[Ｘ]/[Ａｌ]比を０．０５以下とすることができる。
従って、本発明に係るアルミニウム合金材の製造方法によれば、前記した本発明に係るアルミニウム合金材を製造することができる。
【００２１】
本発明に係るアルミニウム合金材の製造方法は、前記焼入れ工程後、前記アルミニウム合金材に対して酸洗浄、アルカリ洗浄および化成処理のいずれも行わずに潤滑油を塗布し、潤滑油皮膜を形成する潤滑油皮膜形成工程を含むことが好ましい。
このようにすると、潤滑油皮膜が形成された本発明に係るアルミニウム合金材を製造することができる。
【００２２】
本発明に係るアルミニウム合金材の製造方法は、前記焼入れ工程における冷却速度が１００〜１８０℃／秒であることが好ましい。
焼入れ工程をこの範囲とすると、本発明に係るアルミニウム合金材の機械的特性をより優れたものとすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るアルミニウム合金材は、優れた脱脂性を確保しつつも、生産性に優れるとともにコストダウンを図ることができる。
本発明に係るアルミニウム合金材の製造方法は、生産性に優れるとともにコストダウンを図りつつも、優れた脱脂性を備えたアルミニウム合金材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係るアルミニウム合金材の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係るアルミニウム合金材の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明に係るアルミニウム合金材の製造方法の内容を説明するフローチャートである。
【図４】溶体化処理を行ったＡｌ合金材に対する処理内容を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、適宜図面を参照して本発明に係るアルミニウム（Ａｌ）合金材およびその製造方法について詳細に説明する。
【００２６】
［Ａｌ合金材の一実施形態］
まず、本発明の一実施形態に係るＡｌ合金材について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＡｌ合金材１０の構成を模式的に示す断面図である。図１に示すように、Ａｌ合金材１０は、Ａｌ合金からなる基材１と、この基材１の表面に形成された酸化皮膜２と、を備える。ここで、基材１の表面とは、基材１の少なくとも一面を意味し、いわゆる片面、両面または複数の面が含まれる。
そして、本発明に係るＡｌ合金材１０は、酸化皮膜２に含有されているＭｇの元素濃度を[Ｍｇ]とし、Ａｌの元素濃度を[Ａｌ]とした場合における[Ｍｇ]/[Ａｌ]比を０．５以下としている。
また、本発明に係るＡｌ合金材１０は、酸化皮膜２に含有されているＳｉの元素濃度を[Ｓｉ]とし、Ａｌの元素濃度を[Ａｌ]とした場合における[Ｓｉ]/[Ａｌ]比を０．０５以下としている。
さらに、本発明に係るＡｌ合金材１０は、酸化皮膜２に含有されているＨ、Ｏ、Ｃ、Ｍｇ、Ｎ、Ｓｉ、Ｓ、ＺｎおよびＡｌ以外の元素の各元素の元素濃度を[Ｘ]とし、Ａｌの元素濃度を[Ａｌ]とした場合における[Ｘ]/[Ａｌ]比を０．０５以下としている。
【００２７】
（基材）
基材１は、Ｍｇ：０．２５〜１．６０質量％、Ｓｉ：０．３５〜１．６０質量％を含有するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金（ＪＩＳ規定の６０００系合金）からなる。
基材１は、コイル状またはシート状のアルミニウム板、鋳物または押し出し加工材であるが、板材とするのが好ましい。基材１を板材とすると、輸送機用パネル、特に自動車用パネルとして好適に使用することができる。
【００２８】
（Ｍｇ：０．２５〜１．６０質量％）
ＭｇはＡｌ合金材１０の強度に影響を与える。Ｍｇ量が０．２５質量％未満であると、例えば、塗装後加熱処理を施した後に、十分な強度が得られない。一方、Ｍｇ量が１．６０質量％を超えると、伸びが低くなり、成形性が低下する。そのため、Ｍｇ量は０．２５〜１．６０質量％とする。
【００２９】
（Ｓｉ：０．３５〜１．６０質量％）
ＳｉもＡｌ合金材１０の強度に影響を与える。Ｓｉ量が０．３５質量％未満であると、例えば、塗装後加熱処理を施した後に十分な強度が得られない。一方、Ｓｉ量が１．６０質量％を超えると、伸びが低くなり、成形性が低下する。そのため、Ｓｉ量は０．３５〜１．６０質量％とする。
【００３０】
（残部）
Ａｌ合金材１０の化学成分における残部はＡｌおよび不可避的不純物とすることができる。不可避的不純物としては、例えば、Ｎｉ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｖなどが挙げられる。不可避的不純物であるＮｉ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｖはそれぞれ０．０５質量％以下であれば本発明の効果は損なわれない。また、Ａｌ合金材１０は、例えば、Ｃｕ：０．８質量％以下、Ｆｅ：０．３質量％以下、Ｃｒ：０．３質量％以下、Ｍｎ：０．８質量％以下、Ｔｉ：０．１質量％以下、Ｚｒ：０．１５質量％以下であれば本発明の効果は損なわれない。そのため、Ａｌ合金材１０は、これらの元素をそれぞれ前記含有量以下で含有することができる。また、Ａｌ合金材１０は、本発明の効果を阻害しない範囲で本明細書にて説明した元素以外の元素などを積極的に含有させてもよい（つまり、これらの態様も本発明の技術的範囲に含まれる。）。
【００３１】
なお、本発明に係るＡｌ合金材１０の化学成分の調整は、例えば、Ａｌ合金を溶解する際に添加する元素の添加量を適宜調節することによって行うことができる。また、不可避的不純物の含有量の調整（規制）は、例えば、三層電解法により精錬した地金を使用したり、偏析法を利用してこれらを排除したりすることによって行うことができる。
【００３２】
（酸化皮膜）
Ａｌ合金材１０の表面には酸化皮膜２が形成されている。この酸化皮膜２は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムおよび珪素を含有している。
【００３３】
（酸化皮膜の[Ｍｇ]/[Ａｌ]比：０．５以下）
本発明では、Ａｌ合金材１０の酸化皮膜２に含有されているＭｇの元素濃度（原子％濃度）を[Ｍｇ]とし、Ａｌの元素濃度（原子％濃度）を[Ａｌ]とした場合における[Ｍｇ]/[Ａｌ]比を０．５以下としている。つまり、Ａｌ合金材１０の酸化皮膜２は酸化マグネシウムの偏析が抑制されている。そのため、Ａｌ合金材１０は、酸洗浄やアルカリ洗浄による酸化マグネシウムの除去、および、酸化マグネシウム上に表面処理皮膜を形成しなくても高い脱脂性を備えている。酸化皮膜２の[Ｍｇ]/[Ａｌ]比が０．５を超えると、脱脂性が低下する。酸化皮膜２の[Ｍｇ]/[Ａｌ]比は、より高い脱脂性をＡｌ合金材１０に付与する観点から、０．２以下とするのが好ましい。
【００３４】
なお、酸化皮膜２の[Ｍｇ]/[Ａｌ]比は、市販のアセトンでＡｌ合金材１０の表面を洗浄した後、ＨＯＲＩＢＡ社製マーカス型高周波グロー放電発光表面分析装置ＪＹ−５０００ＲＦ（ＧＤ−ＯＥＳ）を用い、最表面のＭｇの原子％濃度とＡｌの原子％濃度とを測定し、測定したＭｇの原子％濃度をＡｌの原子％濃度で除することによって求めた値である。
酸化皮膜２の[Ｍｇ]/[Ａｌ]比は、所定の条件の溶体化処理や当該溶体化処理を含む熱処理を行うことで０．５以下とすることができる。溶体化処理および熱処理の条件は後述する。
【００３５】
（酸化皮膜の[Ｓｉ]/[Ａｌ]比：０．０５以下）
酸洗浄やアルカリ洗浄を行うと酸化皮膜２中のＡｌが溶解して流出するため、酸化皮膜２の[Ｓｉ]/[Ａｌ]比が０．０５よりも高くなる。しかしながら、本発明では、Ａｌ合金材１０の酸化皮膜２に含有されているＳｉの元素濃度（原子％濃度）を[Ｓｉ]とし、Ａｌの元素濃度（原子％濃度）を[Ａｌ]とした場合における[Ｓｉ]/[Ａｌ]比を０．０５以下としている。これは、Ａｌ合金材１０が酸洗浄やアルカリ洗浄を行っていないことを示している。つまり、Ａｌ合金材１０は、これらの洗浄処理を行うための生産工程を必要とせず、また、洗浄処理を行う化学薬品を使用しないで製造されたことを示している。酸化皮膜２の[Ｓｉ]/[Ａｌ]比が０．０５よりも高い場合、生産工程数が増加したり、化学薬品を使用したりしているため、生産性が悪くコストが高い。
【００３６】
なお、酸化皮膜２の[Ｓｉ]/[Ａｌ]比は、市販のアセトンでＡｌ合金材１０の表面を洗浄した後、ＨＯＲＩＢＡ社製マーカス型高周波グロー放電発光表面分析装置ＪＹ−５０００ＲＦ（ＧＤ−ＯＥＳ）を用い、最表面のＳｉの原子％濃度とＡｌの原子％濃度とを測定し、測定したＳｉの原子％濃度をＡｌの原子％濃度で除することによって求めた値である。
酸化皮膜２の[Ｓｉ]/[Ａｌ]比は、前記したように、酸洗浄やアルカリ洗浄を行わないことで０．０５以下とすることができる。
【００３７】
（酸化皮膜の[Ｘ]/[Ａｌ]比：０．０５以下）
従来技術のように、酸化皮膜を硝酸ジルコニウム水溶液などの化学薬品で表面処理して化成処理皮膜を形成すると、Ｈ、Ｏ、Ｃ、Ｍｇ、Ｎ、Ｓｉ、Ｓ、ＺｎおよびＡｌ以外の元素の各元素の元素濃度を[Ｘ]（原子％濃度）とし、Ａｌの元素濃度を[Ａｌ]（原子％濃度）とした場合における[Ｘ]/[Ａｌ]比が０．０５よりも高くなる。なお、[Ｘ]/[Ａｌ]比は、前記元素ごとに算出した最大値である。前記したＨ、Ｏ、Ｃ、Ｍｇ、Ｎ、Ｓｉ、Ｓ、ＺｎおよびＡｌ以外の元素としては、例えば、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなどが挙げられる。
しかしながら、本発明では、Ａｌ合金材１０の酸化皮膜２の[Ｘ]/[Ａｌ]比を０．０５以下としている。これは、Ａｌ合金材１０は、酸化皮膜２を硝酸ジルコニウム水溶液などの化学薬品で表面処理して化成処理皮膜を形成したものではないことを示している。酸化皮膜２の[Ｘ]/[Ａｌ]比が０．０５よりも高い場合、化成処理を行うための化学薬品を使用しているため、薬剤コストがかかる。
【００３８】
酸化皮膜２の[Ｘ]/[Ａｌ]比は、市販のアセトンでＡｌ合金材１０の表面を洗浄した後、ＨＯＲＩＢＡ社製マーカス型高周波グロー放電発光表面分析装置ＪＹ−５０００ＲＦ（ＧＤ−ＯＥＳ）を用い、最表面のＨ、Ｏ、Ｃ、Ｍｇ、Ｎ、Ｓｉ、Ｓ、ＺｎおよびＡｌ以外の元素の原子％濃度とＡｌの原子％濃度とを測定し、測定した原子％濃度をＡｌの原子％濃度で除することによって求めた値である。
酸化皮膜２の[Ｘ]/[Ａｌ]比は、前記したように、化成処理を行わないことで０．０５以下とすることができる。
【００３９】
前記した酸化皮膜２の厚さは、例えば２５ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下であることがより好ましいが特に限定されるものではない。なお、酸化皮膜２の厚さは５ｎｍ以上であることが好ましい。
【００４０】
前記した酸化皮膜２を含むＡｌ合金材１０の厚さは、例えば０．７〜３．０ｍｍとすることが好ましいがこれに限定されるものではない。Ａｌ合金材１０の厚さをこの範囲とすると、輸送機用パネル、特に自動車用パネルとして好適に使用することができる。Ａｌ合金材１０の厚さは、より高い強度を得る観点から０．８ｍｍ以上とするのがより好ましく、製造コストや軽量化の観点から２．３ｍｍ以下とするのがさらに好ましい。
なお、Ａｌ合金材１０の厚さは、一般的に行われているように、熱間圧延および冷間圧延のうちの少なくとも一方の圧下率を適宜設定することで任意に調節することができる。
【００４１】
［Ａｌ合金材の他の実施形態］
（潤滑油皮膜）
次に、本発明の他の実施形態に係るＡｌ合金材２０について説明する。なお、Ａｌ合金材２０の説明において、図１を参照して説明したＡｌ合金材１０と同一の要素については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図２は、本発明の他の実施形態に係るＡｌ合金材の構成を模式的に示す断面図である。図２に示すように、Ａｌ合金材２０は、酸化皮膜２上に潤滑油皮膜３が形成されている点で、Ａｌ合金材１０と異なっている。従って、以下では潤滑油皮膜３について説明する。
【００４２】
Ａｌ合金材２０は、酸化皮膜２上に潤滑油皮膜３が形成されているので、Ａｌ合金材２０を用いてプレス加工などの成形加工を行う際に金型とのあいだで良好な潤滑性を得ることができる。そのため、摺動傷の発生などを防止することができる。また、酸化皮膜２上に潤滑油皮膜３を形成すると、防錆することもできる。
潤滑油皮膜３としては、例えば、エステル含有の鉱物油などを用いることができる。
潤滑油皮膜３の膜厚（塗布量）は、例えば、３０〜１５００ｍｇ／ｍ２とすることができるが、潤滑油皮膜３を形成する油の種類に応じ、成形加工を行う際の潤滑性が得られる範囲で適宜調節することができる。
潤滑油皮膜３は、例えば、刷毛塗り、バーコーター、ロールコーター、グラビアコーター、ダイコーター、ディップコーター、スプレーコーター、静電塗布などにより、基材１の酸化皮膜２上に前記した潤滑油皮膜３形成用の潤滑油を塗布することによって得ることができる。
【００４３】
（耐力）
以上に説明したＡｌ合金材１０、２０は、溶体化処理後、２０〜３０℃で４ヶ月放置した後の耐力が１１０ＭＰａ以上であることが好ましい。このようなＡｌ合金材１０およびＡｌ合金材２０とすると、長期間十分な強度を維持できるため、輸送機用パネル、特に自動車用パネルとして好適に用いることができる。
前記耐力は、焼入れ工程を所定の条件とすることで得ることができる。焼入れ工程の条件は後述する。
なお、耐力などの機械的特性は、例えば、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１：２０１１に準拠してＡｌ合金材の圧延平行方向を長手方向とするＪＩＳ５号試験片を作製し、金属材料引張試験を行うことによって求めることができる。
【００４４】
以上に説明したＡｌ合金材１０、２０は、所定の化学成分とし、酸化皮膜２の[Ｍｇ]/[Ａｌ]比、[Ｓｉ]/[Ａｌ]比および[Ｘ]/[Ａｌ]比をそれぞれ所定値以下としている。そのため、Ａｌ合金材１０、２０は、酸洗浄やアルカリ洗浄による酸化マグネシウムの除去、および、酸化マグネシウム上に表面処理皮膜を形成しなくても高い脱脂性を備えている。また、Ａｌ合金材１０およびＡｌ合金材２０は、前記したような高い脱脂性を備えるために生産工程を増加させる必要はなく、化学薬品も使用しないので、生産性に優れるとともにコストダウンを図ることができる。
【００４５】
［Ａｌ合金材の製造方法］
次に、本発明に係るＡｌ合金材の製造方法について説明する。
本製造方法は、前記したＡｌ合金材１０、２０を製造する製造方法である。
ここで、図３は、Ａｌ合金材１０、２０の製造方法の内容を説明するフローチャートである。図３に示すように、本製造方法は、加熱工程Ｓ１と、保持工程Ｓ２と、焼入れ工程Ｓ３と、を含んでいる。なお、加熱工程Ｓ１と保持工程Ｓ２とを行う処理は、溶体化処理と呼称されることがある。加熱工程１から焼入れ工程３を行う処理は、熱処理と呼称されることがある。本明細書において、熱処理は溶体化処理を包含するものである。
【００４６】
（加熱工程）
加熱工程Ｓ１は、鋳造・圧延（熱間圧延および冷間圧延の１種以上を含む）・鍛造・押出などの加工により製造した基材１を熱処理することによって、基材１中に析出した晶出物を溶体化する工程である。加熱工程Ｓ１は、従来公知の装置が用いられる。
加熱工程Ｓ１における昇温速度は２００℃／分以上である。昇温速度が２００℃／分未満であると、酸化皮膜２のマグネシウムの偏析量が多くなり、酸化皮膜２の[Ｍｇ]/[Ａｌ]比が０．５を超えてしまう。そのため、脱脂性が低下する。なお、昇温速度は３００℃／分以下とするのが好ましい。
【００４７】
（保持工程）
保持工程Ｓ２は、基材１の温度を一定温度に保持することによって、晶出物の溶体化を促進させる工程である。保持工程Ｓ２は、従来公知の装置が用いられる。
【００４８】
保持工程における保持温度は５１５〜５４５℃であり、好ましくは５３５〜５４５℃である。保持温度が５１５℃未満であると、溶体化処理が不十分となり、機械的特性が低下する。また、保持温度が５４５℃を超えると、酸化皮膜２のマグネシウムの偏析量が多くなり、酸化皮膜２の[Ｍｇ]/[Ａｌ]比が０．５を超えてしまう。そのため、脱脂性が低下する。また、保持時間は０を超え３０秒以下である。保持時間が３０秒を超えると、酸化皮膜２のマグネシウムの偏析量が多くなり、酸化皮膜２の[Ｍｇ]/[Ａｌ]比が０．５を超えてしまう。そのため、脱脂性が低下する。
【００４９】
（焼入れ工程）
焼入れ工程Ｓ３は、急速冷却によって基材１を固溶体化させる工程である。ここで、基材１の急速冷却方法は、空冷または水冷を行うことができる。焼入れ工程Ｓ３は、従来公知の装置が用いられる。一般的に行われる条件で急速冷却を行うことにより、溶体化処理後、２０〜３０℃で４ヶ月放置した後の耐力を１１０ＭＰａ以上とすることができる。
【００５０】
焼入れ工程Ｓ３における冷却速度は１００〜１８０℃／秒とするのが好ましい。冷却速度をこの範囲とすると、輸送機用パネル、特に自動車用パネルとしてより高い耐力を得ることができる。例えば、溶体化処理後、２０〜３０℃で４ヶ月放置した後の耐力を１１０ＭＰａ以上とすることができる。なお、さらに高い耐力を得る観点から、冷却速度は１２０〜１５０℃／秒とするのがより好ましい。このようにすると例えば、溶体化処理後、２０〜３０℃で４ヶ月放置した後の耐力を１１５ＭＰａ以上とすることも可能である。
【００５１】
そして、本製造方法では、焼入れ工程Ｓ３後、酸洗浄、アルカリ洗浄および化成処理のいずれも行わないこととする（熱処理を終了する）。つまり、酸洗浄およびアルカリ洗浄を行わないことによって、製造されたＡｌ合金材１０、２０の酸化皮膜２の[Ｓｉ]/[Ａｌ]比を０．０５以下とすることができる。また、化成処理を行わないことによって、製造されたＡｌ合金材１０、２０の酸化皮膜２の[Ｘ]/[Ａｌ]比を０．０５以下とすることができる。
【００５２】
（潤滑油皮膜形成工程）
なお、本製造方法においては、加熱工程Ｓ１の前や、焼入れ工程Ｓ３の後に、前記した工程以外の工程を含めることができる。
例えば、図３に示すように、焼入れ工程Ｓ３の後に潤滑油皮膜形成工程Ｓ４を行うことができる。潤滑油皮膜形成工程Ｓ４は、Ａｌ合金材１０に対して酸洗浄、アルカリ洗浄および化成処理のいずれも行わずに潤滑油を塗布し、潤滑油皮膜３（図２参照）を形成する工程である。すなわち、潤滑油皮膜形成工程Ｓ４を行うことによって、Ａｌ合金材２０を製造するものである。酸洗浄、アルカリ洗浄および化成処理のいずれも行わない理由は、前記しているように、製造工程を省略化するとともに、薬剤等のコストを削減するためである。
潤滑油皮膜形成工程Ｓ４は、例えば、刷毛塗り、バーコーター、ロールコーター、グラビアコーター、ダイコーター、ディップコーター、スプレーコーターなどの従来公知の装置を用いて、基材１の酸化皮膜２上に前記した潤滑油皮膜３形成用の潤滑油を塗布することによって行うことができる。
【００５３】
（その他の工程）
また、加熱工程Ｓ１の前に行う工程として、例えば、溶体化処理が行われる基材を製造するための工程が挙げられる。このような工程としては、材料を溶解して化学成分を調整する溶解工程、溶解した材料（溶湯）からスラブやビレットなど鋳塊を鋳造したり、所定の形状の鋳物などを鋳造したりする鋳造工程、鋳塊に対して熱間加工、冷間加工、鍛造加工、押出加工などを行い、所定の形状に加工する加工工程などが挙げられる。これらの各工程は、それぞれの工程を行う一般的な設備にて、適宜の条件で行えばよい。
さらに、焼入れ工程Ｓ３の後に行う工程として、例えば、コイル状のＡｌ合金材１０、２０をシート状に切断する切断工程などを挙げることができる。
【実施例】
【００５４】
次に、本発明に係るアルミニウム合金材およびその製造方法について、本発明の要件を満たす実施例と、本発明の要件を満たさない比較例と、を対比させて具体的に説明する。
【００５５】
まず、表１のＮｏ．１〜１１に示すように、６０２２規格合金（Ｓｉ：０．８〜１．５質量％、Ｍｇ：０．４５〜０．７質量％、Ｃｕ：０．０１〜０．１１質量％、残部Ａｌおよび不可避的不純物）、６０１６規格合金（Ｓｉ：１．０〜１．５質量％、Ｍｇ：０．２５〜０．６質量％、Ｃｕ：０．２質量％、残部Ａｌおよび不可避的不純物）を用いて、厚さが１．０ｍｍのＡｌ合金板を作製した。次いで、このＡｌ合金板に対して、表１に示す条件で加熱、保持、焼入れを行った（つまり、溶体化処理を含む熱処理を行った）。
そして、熱処理を行ったＡｌ合金板に対して、エステル含有の鉱物油を０．３ｇ／ｍ２塗布して潤滑油皮膜を形成し（図４「塗油工程Ｓ５」）、４０℃、９０％ＲＨの湿潤環境に評価面を２４時間暴露した（図４「湿潤保管工程Ｓ６」）。なお、図４は、溶体化処理を行ったＡｌ合金材に対する処理内容を説明するワークフローである。
その後、日本ペイント・サーフケミカルズ社製の脱脂液サーフクリーナーＥＣ９０新液を用いて、４０℃、１２０秒の浸漬脱脂を行い（図４「脱脂工程Ｓ７」）、室温の水道水で３０秒間水洗して（図４「水洗工程Ｓ８」）、表１のＮｏ．１〜１１に係るＡｌ合金板を製造した。
【００５６】
【表１】
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【００５７】
Ａｌ合金板を乾燥させた後、Ｎｏ．１０に係るＡｌ合金板については、以下の条件で酸洗浄を行った。また、Ｎｏ．１１に係るＡｌ合金板については硝酸ジルコニウム水溶液を用いて以下の条件で酸化皮膜に対して表面処理を行い、Ｚｒ皮膜を形成した。
なお、Ｎｏ．１０に係るＡｌ合金板は、特許文献１に記載されている実施例相当品であり、Ｎｏ．１１に係るＡｌ合金板は、特許文献２に記載されている実施例相当品である。
つまり、Ｎｏ．１〜９に係るＡｌ合金板に対しては、酸洗浄、アルカリ洗浄および化成処理のいずれも行わずに潤滑油を塗布して潤滑油皮膜を形成し、その後脱脂処理により当該潤滑油皮膜を除去したものである。
【００５８】
（酸洗浄）
酸洗浄は、１〜６０％硝酸を用いて、２５〜７０℃、１〜６０秒のスプレー処理を行うことにより行った。
【００５９】
（表面処理：Ｚｒ皮膜）
表面処理は熱処理後、加温せずに常温である硝酸を添加してｐＨを２〜４に調整した濃度０．０５〜０．５ｇ／Ｌの硝酸ジルコニウム水溶液に５〜２０秒間浸漬して冷却した後、水洗・乾燥することにより行った。
【００６０】
このようにして製造したＮｏ．１〜１１に係るＡｌ合金板に関して、次のようにしてＡｌ合金板の表面の（つまり、酸化皮膜の）[Ｍｇ]/[Ａｌ]比と、[Ｓｉ]/[Ａｌ]比と、[Ｘ]/[Ａｌ]比と、を求めるとともに、脱脂性と、所定条件で放置した後の耐力と、を評価した。これらの結果を表２に示す。
【００６１】
（酸化皮膜の[Ｍｇ]/[Ａｌ]比）
酸化皮膜の[Ｍｇ]/[Ａｌ]比は、市販のアセトンでＡｌ合金材の表面を洗浄した後、ＨＯＲＩＢＡ社製マーカス型高周波グロー放電発光表面分析装置ＪＹ−５０００ＲＦ（ＧＤ−ＯＥＳ）を用いて最表面のＭｇの原子％濃度とＡｌの原子％濃度とを測定し、測定したＭｇの原子％濃度をＡｌの原子％濃度で除することによって求めた。なお、前記比において、酸化皮膜に含有されているＭｇの元素濃度（原子％濃度）を[Ｍｇ]とし、Ａｌの元素濃度（原子％濃度）を[Ａｌ]としている。
【００６２】
（酸化皮膜の[Ｓｉ]/[Ａｌ]比）
酸化皮膜の[Ｓｉ]/[Ａｌ]比は、市販のアセトンでＡｌ合金材の表面を洗浄した後、ＨＯＲＩＢＡ社製マーカス型高周波グロー放電発光表面分析装置ＪＹ−５０００ＲＦ（ＧＤ−ＯＥＳ）を用いて最表面のＳｉの原子％濃度とＡｌの原子％濃度とを測定し、測定したＳｉの原子％濃度をＡｌの原子％濃度で除することによって求めた。なお、前記比において、酸化皮膜に含有されているＳｉの元素濃度（原子％濃度）を[Ｓｉ]とし、Ａｌの元素濃度（原子％濃度）を[Ａｌ]としている。
【００６３】
（酸化皮膜の[Ｘ]/[Ａｌ]比）
酸化皮膜の[Ｘ]/[Ａｌ]比は、市販のアセトンでＡｌ合金材の表面を洗浄した後、ＨＯＲＩＢＡ社製マーカス型高周波グロー放電発光表面分析装置ＪＹ−５０００ＲＦ（ＧＤ−ＯＥＳ）を用いて最表面のＨ、Ｏ、Ｃ、Ｍｇ、Ｎ、Ｓｉ、Ｓ、ＺｎおよびＡｌ以外の元素（Ｘ）の原子％濃度とＡｌの原子％濃度とを測定し、測定したＸの原子％濃度をＡｌの原子％濃度で除することによって求めた。なお、前記比において、酸化皮膜に含有されているＸの元素濃度（原子％濃度）を[Ｘ]とし、Ａｌの元素濃度（原子％濃度）を[Ａｌ]としている。なお、[Ｘ]/[Ａｌ]比は、元素ごとに算出した最大値である。
【００６４】
（脱脂性）
脱脂性は、前記した脱脂処理後の水濡れ性により評価した。３０秒の立てかけ放置した後に完全水濡れしたものを「◎」、一部水ハジキしたものを「○」、全面水ハジキしたものを「×」として評価した。なお、◎および○が合格であり、×が不合格である。
【００６５】
（所定条件で放置した後の耐力）
溶体化処理後、２０〜３０℃で４ヶ月放置した後の耐力（ＭＰａ）を測定した。耐力は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１：２０１１に準拠してＡｌ合金材の圧延平行方向を長手方向とするＪＩＳ５号試験片を作製し、金属材料引張試験を行うことによって求めた。
【００６６】
【表２】
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【００６７】
表１に示すように、実施例であるＮｏ．１〜５に係るＡｌ合金材は、酸洗浄やアルカリ洗浄していないため、表面層の（つまり、酸化皮膜の）[Ｓｉ]/[Ａｌ]比が０．０５以下であった。また、Ｎｏ．１〜５に係るＡｌ合金材は、硝酸ジルコニウム水溶液で表面処理を行っていないため、酸化皮膜の[Ｘ]/[Ａｌ]比が０．０５以下であった。従って、Ｎｏ．１〜５に係るＡｌ合金材は、前記した各処理を行うための生産工程数の増加や化学薬品を使用することによるコストがかからないものであった。それにも関わらず、Ｎｏ．１〜５に係るＡｌ合金材は、酸化皮膜の[Ｍｇ]/[Ａｌ]比が０．５以下であり、酸化マグネシウムが偏析していないことから、脱脂性が良好であった。これらの中でも、Ｎｏ．１、３、５に係るＡｌ合金材は、脱脂性が特に良好であった。
【００６８】
これに対し、比較例であるＮｏ．６〜９に係るＡｌ合金材は、酸化皮膜の[Ｍｇ]/[Ａｌ]比が０．５よりも高く、酸化マグネシウムが偏析していたことから、脱脂性が劣っていた。
【００６９】
また、比較例であるＮｏ．１０に係るＡｌ合金材は、酸洗浄を行ったため酸化皮膜の[Ｍｇ]/[Ａｌ]比が０．５以下となっており、酸化マグネシウムが偏析していなかった。そのため、Ｎｏ．１０に係るＡｌ合金材は脱脂性が良好であった。しかしながら、前記したように、Ｎｏ．１０に係るＡｌ合金材は酸洗浄を行ったため、当該処理を行うための生産工程数の増加や化学薬品を使用することによるコストがかかるものであった。なお、Ｎｏ．１０に係るＡｌ合金材は、酸洗浄を行ったため、酸化皮膜の[Ｓｉ]/[Ａｌ]比が０．０５よりも高くなった。
【００７０】
さらに、比較例であるＮｏ．１１に係るＡｌ合金材は、酸化皮膜の[Ｍｇ]/[Ａｌ]比が０．５よりも高かったが、皮膜処理を行っていたため、脱脂性は良好であった。しかしながら、前記したように、Ｎｏ．１１に係るＡｌ合金材は皮膜処理を行ったため、当該処理を行うための生産工程数の増加や化学薬品を使用することによるコストがかかるものであった。なお、このＮｏ．１１に係るＡｌ合金材は、酸化皮膜の[Ｘ]/[Ａｌ]比が０．０５よりも高くなっていた。
【００７１】
以上、本発明に係るアルミニウム合金材およびその製造方法について実施の形態および実施例を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されることなく、その権利範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて解釈しなければならない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて改変・変更等することができることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００７２】
１０、２０  アルミニウム合金材（Ａｌ合金）
１      基材
２      酸化皮膜
３      潤滑油皮膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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