(57)【要約】      （修正有）【課題】絞り加工性、張り出し加工性及び曲げ加工性の全てが良好なエンジンマウントのケーシング用アルミニウム合金板の提供【解決手段】Ｍｇ：２．０〜４．０質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなり、圧延方向に平行方向の引張強さが１７０ＭＰａ以上であり、内側半径ゼロの９０度Ｖ字曲げ部の断面の頂点直下０．５ｍｍの位置Ｐのビッカース硬さが１１０以下であるアルミニウム合金板３。前記アルミニウム合金３は、必要に応じて、さらにＭｎ：０．５質量％以下、Ｃｒ：０．３５質量％以下、Ｚｒ：０．３５質量％以下のうち少なくとも１種を、Ｍｎ、Ｃｒ及びＺｒの合計で０．１〜０．６質量％含有することが好ましく、その表面結晶粒径が９５μｍ以下であることが望ましいエンジンマウントのケーシング用アルミニウム合金板３。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｇ：２．０〜４．０質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなり、圧延方向に平行方向の引張強さが１７０ＭＰａ以上であり、内側半径ゼロの９０度Ｖ字曲げ部の断面の頂点直下０．５ｍｍの位置のビッカース硬さが１１０以下であることを特徴とするエンジンマウントのケーシング用アルミニウム合金板。
【請求項２】
さらに、Ｍｎ：０．５質量％以下、Ｃｒ：０．３５質量％以下、Ｚｒ：０．３５質量％以下のうち少なくとも１種を、Ｍｎ、Ｃｒ及びＺｒの合計で０．１〜０．６質量％含有することを特徴とする請求項１に記載されたエンジンマウントのケーシング用アルミニウム合金板。
【請求項３】
表面の結晶粒径が９５μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載されたエンジンマウントのケーシング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、自動車のボディーにエンジンを懸架するエンジンマウントのケーシング（外筒）の製造に用いられるアルミニウム合金板に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンマウントは、エンジンをボディーに懸架するために使用される部材であり、特許文献１，２に示すように、弾性体（防振ゴム）が金属のケーシングの中に設置された構造のものが多く用いられている。
エンジンマウントのケーシングの素材として、従来はステンレス鋼が用いられてきたが、近年では、車体軽量化の一環としてアルミニウム材（アルミニウム合金板）の適用が望まれている。
【０００３】
エンジンマウントのケーシングは、一般的には回転体であり、縦断面が複雑な形状をしたものも多い。例えば段差部を介して連続する大径部と小径部、及び小径部の端部に形成された外フランジからなるケーシングの場合、これをアルミニウム合金板から製造するには、多段絞り加工後、縮管（縮径）加工、屈曲加工による段差部の形成、端部の伸びフランジ加工等をさらに行う必要がある。このため、エンジンマウントのケーシング用アルミニウム合金板には、これらの加工において割れを生じない良好な加工性と、エンジンの重量及び振動に耐える高い強度が必要とされる。
【０００４】
アルミニウム合金の中で５０００系（Ａｌ−Ｍｇ系）合金は、比較的加工性が優れ、強度が高く、かつ安価であり、製造過程で深絞り加工等を必要とする自動車部品用素材として有望である。例えば特許文献３，４には、主として自動車用外板の素材として開発されたＡｌ−Ｍｇ系合金板が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６０−１１８０４７号公報
【特許文献２】特開平６−９４０６８号公報
【特許文献３】特開２００８−６３６２３号公報
【特許文献４】特開２００８−２２３０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
エンジンマウントのケーシングの製造にあたっては、Ａｌ−Ｍｇ系合金板に対し、絞り加工後、複数工程にわたり種々の厳しい塑性加工が加えられるケースが想定される。このため、エンジンマウントのケーシング用Ａｌ−Ｍｇ系合金板は、絞り加工性のほか、張り出し加工性及び曲げ加工性も良好であることが望ましい。
一方、特許文献３に記載されたＡｌ−Ｍｇ系合金板は、絞り加工性及び張り出し加工性が優れるとされているが、曲げ加工性について考慮されていない。また、特許文献４に記載されたＡｌ−Ｍｇ系合金板は、絞り加工性が優れるとされているが、張り出し加工性及び曲げ加工性について考慮されていない。
【０００７】
本発明は、絞り加工性、張り出し加工性及び曲げ加工性の全てが良好で、エンジンマウントのケーシングの製造に適したＡｌ−Ｍｇ系合金板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るエンジンマウントのケーシング用アルミニウム合金板（Ａｌ−Ｍｇ系合金板）は、Ｍｇ：２．０〜４．０質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなり、圧延方向に平行方向の引張強さが１７０ＭＰａ以上であり、内側半径ゼロの９０度Ｖ字曲げ部の断面の頂点直下０．５ｍｍの位置のビッカース硬さが１１０以下であることを特徴とする。
上記アルミニウム合金板は、必要に応じて、さらにＭｎ：０．５質量％以下、Ｃｒ：０．３５質量％以下、Ｚｒ：０．３５質量％以下のうち少なくとも１種を、Ｍｎ、Ｃｒ及びＺｒの合計で０．１〜０．６質量％含有することができる。上記アルミニウム合金板は、表面の結晶粒径が９５μｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るアルミニウム合金板は、Ｖブロック法により内側半径ゼロの９０度Ｖ字曲げを行ったとき、曲げ部の断面の外側頂点直下０．５ｍｍの位置のビッカース硬さが１１０以下であり、加工硬化の進行が抑制されている。このため、本発明に係るアルミニウム合金板は、絞り加工性、張り出し加工性及び曲げ加工性（特に繰り返し曲げ加工性）の全てが良好で、多段絞り加工後にさらに厳しい塑性加工を加える必要がある場合でも、割れの発生なしにエンジンマウントのケーシングを製造することができる。
また、本発明に係るアルミニウム合金板は、圧延方向に平行方向の引張強さが１７０ＭＰａ以上であり、エンジンマウントのケーシングに必要な強度を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】加工硬化特性の測定試験の方法（Ｖブロック法）を説明する図であり、（ａ）はＶ字曲げ前の試験片等の側面図、（ｂ）はＶ字曲げ後の試験片等の側面図である。
【図２】加工硬化特性の測定試験の方法（測定箇所）を説明する図であり、（ａ）はＶ字曲げ後の試験片の正面図、（ｂ）は機械研磨後の試験片の側面図である。
【図３】繰り返し曲げ加工性の測定試験の方法を説明する図である。
【図４】繰り返し曲げ加工性の評価基準を説明する図（顕微鏡写真）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係るアルミニウム合金板（Ａｌ−Ｍｇ系合金板）について、より詳細に説明する。
＜アルミニウム合金の組成＞
本発明に係るアルミニウム合金は、Ｍｇ：２．０〜４．０質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなり、必要に応じて、さらにＭｎ：０．５質量％以下、Ｃｒ：０．３５質量％以下、Ｚｒ：０．３５質量％以下のうち少なくとも１種を、Ｍｎ、Ｃｒ及びＺｒの合計で０．１〜０．６質量％含有する。
Ｍｇは、アルミニウム合金板の強度と絞り加工性を向上させる作用を有する。しかし、Ｍｇ含有量が２．０質量％未満では強度が不足する。Ｍｇ含有量が２．３質量％以上になると絞り加工性が更に向上する。一方、４．０質量％を超えると加工硬化が進みやすく、特にアルミニウム合金板の繰り返し曲げ加工性が低下する。従って、Ｍｇ含有量は２．０〜４．０質量％とする。好ましくは、Ｍｇ含有量の下限値が２．３質量％、上限値が２．８質量％である。
【００１２】
Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒは、アルミニウム合金板の強度を向上させ、かつアルミニウム合金板の結晶粒の粗大化を防止する作用を有する。Ｍｎ、Ｃｒ及びＺｒの合計含有量が０．１質量％以下ではその効果が不足する。一方、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ含有量が個々にそれぞれ０．５質量％、０．３５質量％、０．３５質量％を超え、又はＭｎ、Ｃｒ、Ｚｒの合計含有量が０．６質量％を超えると、加工硬化が進みやすく、アルミニウム合金板の張り出し加工性及び曲げ加工性が低下する。従って、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒの含有量はそれぞれ０．５質量％以下、０．３５質量％以下、０．３５質量％以下とし、かつＭｎ、Ｃｒ及びＺｒの合計含有量は０．１〜０．６質量％とする。好ましくは、Ｃｒ含有量を０．１〜０．３５質量％とする。なお、Ｃｒ及びＺｒがアルミニウム合金板の加工硬化に及ぼす作用（強度アップ効果）は、同じ含有量で比較したときＭｎの約２倍である。
【００１３】
不可避不純物のうちＳｉは、０．３質量％を超えると、Ｍｇ−Ｓｉ系の粗大な金属間化合物が生成して、アルミニウム合金板の加工性が低下する。また、固溶Ｍｇ量が低下してアルミニウム合金板の強度が低下する。従って、Ｓｉ含有量は０．３質量％以下とする。
同じくＦｅは、０．４質量％を超えると、Ａｌ−Ｆｅ系の粗大な金属間化合物が生成して、アルミニウム合金板の加工性が低下する。従って、Ｆｅ含有量は０．４質量％以下とする。
Ｓｉ、Ｆｅ以外の不純物のうち、Ｃｕは０．１質量％以下とし、Ｚｎ、Ｔｉは０．２質量％以下、好ましくは０．１質量％以下とし、Ｂ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａはそれぞれ０．０５質量％以下、合計で０．１５質量％以下とする。
【００１４】
＜アルミニウム合金板の特性＞
本発明に係るアルミニウム合金板は、Ｖブロック法により内側半径ゼロの９０度Ｖ字曲げを行ったとき、曲げ部の断面の外側頂点直下０．５ｍｍの位置のビッカース硬さが１１０以下である。Ｖブロック法による厳しい曲げ加工にも関わらず、加工後のビッカース硬さが低く、これは、本発明に係るアルミニウム合金板において、加工硬化の進行が抑制されていることを意味する。エンジンマウントのケーシングの製造において、例えば、多段絞り加工後、さらに塑性加工を加える必要がある場合、加工硬化が大き過ぎないことが必要である。このビッカース硬さが１１０以下のとき、アルミニウム合金板は良好な張り出し加工性及び繰り返し曲げ加工性を示し、多段絞り加工後、例えば縮径加工、屈曲加工による段差部の形成、端部の伸びフランジ加工等を行う場合でも、加工硬化による割れの発生が防止される。
本発明に係るアルミニウム合金板は、圧延方向に平行方向の引張強さが１７０ＭＰａ以上とする。これにより、強度が高く軽量なエンジンマウントのケーシングを製造することができる。
【００１５】
＜アルミニウム合金板の結晶組織＞
本発明に係るアルミニウム合金板の平均結晶粒径（板表面）は９５μｍ以下であることが好ましい。平均結晶粒径が９５μｍ以下であることにより、曲げ加工においてしわの発生が抑えられる。平均結晶粒径を９５μｍ以下とするには、アルミニウム合金中のＭｎ、Ｃｒ、Ｚｒの合計含有量を０．１質量％以上とすることが好ましい。
【００１６】
＜アルミニウム合金板の製造方法＞
本発明に係るアルミニウム合金板の製造方法は、常法でよく、例えば、半連続鋳造（ＤＣ（ｄｉｒｅｃｔ  ｃｈｉｌｌ）鋳造）、均質化処理、熱間圧延、冷間圧延及び仕上げ焼鈍の各工程からなる。
均質化処理は４８０〜５５０℃の範囲内で行うことが好ましい。均質化処理温度が４８０℃より低いと、粗大なＭｇ−Ｓｉ系金属間化合物が析出し、それが加工時に割れの起点となる。一方、均質化処理温度が５５０℃より高いと、固溶Ｍｇが多くなり、加工硬化しやすく、加工性が低下する。均質化処理時間は、１〜２４時間の間で適宜選択すればよい。
【００１７】
熱間圧延は、後続の冷間圧延において所定の加工率が得られるように、最終板厚が設定される。冷間圧延は、加工率が大きい方が仕上げ焼鈍後の結晶粒径が小さくなり、曲げ加工時にしわの発生が抑制されるため、加工率は５０％以上とする。
仕上げ焼鈍は３００〜４８０℃の範囲で行うことが好ましい。仕上げ焼鈍温度が３００℃より低いと、再結晶が不十分で加工時に割れが発生しやすく、４８０℃より高いと再結晶粒が粗大化し、繰り返し曲げ加工性が低下する（しわが発生）。仕上げ焼鈍時間は、１〜２４時間の間で適宜選択すればよい。
なお、この製造方法で製造されたアルミニウム合金板は焼鈍材（質別：Ｏ材）であり、板表面において再結晶粒の等軸晶（アスペクト比が１．２以下）が観察される。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の効果を確認した実施例を、本発明の要件を満たさない比較例と対比して具体的に説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
表１に示す組成のアルミニウム合金（ＳｉとＦｅは不可避不純物として含有）を溶解し、半連続鋳造法を用いて厚さ６００ｍｍの鋳塊を作製した。この鋳塊の表層を面削し、５１０℃×４時間（Ｎｏ．１〜１８）又は５５０℃×４時間（Ｎｏ．１９）の条件で均質化処理を施した後、熱間圧延を行い、板厚８．０ｍｍとした。続いて、熱間圧延材に対し冷間圧延を行い、板厚３．０ｍｍのアルミニウム合金板（コイル）として巻き取り、３６０℃×４時間の仕上げ焼鈍を行った。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
Ｎｏ．１〜１９の各アルミニウム合金板について、表面の結晶組織（平均結晶粒径、アスペクト比）、加工硬化特性、引張強さ、張り出し加工性、絞り加工性、及び曲げ加工性（繰り返し曲げ加工性）を、下記要領で測定した。その結果を表１に示す。
（平均結晶粒径）
表面の平均結晶粒径は、切片法で求めた。Ｎｏ．１〜１９の各アルミニウム合金板から試験片を切り出し、表面を機械研磨し、電解液でエッチングし、水洗・乾燥した後に、光学顕微鏡にて１００倍で表面の組織写真を撮影した（各試験片ごとに５視野）。切片法における測定ライン長さは一律０．９５ｍｍとし、測定ラインの数は各視野ごとに圧延平行方向及び圧延直角方向にそれぞれ３本ずつとした。圧延平行方向及び圧延直角方向とも、５視野の測定ライン長さの合計は０．９５×３×５ｍｍである。この測定ライン長さと３×５本の測定ラインが完全に横切った結晶粒の数から、圧延平行方向の平均結晶粒径Ａと、圧延直角方向の平均結晶粒径Ｂをそれぞれ求め、その平均値である（Ａ＋Ｂ）／２を表面の平均結晶粒径とした。
（アスペクト比）
表面の結晶粒のアスペクト比はＡ／Ｂで計算した。
【００２１】
（加工硬化特性）
Ｎｏ．１〜１９のアルミニウム合金板から、幅２０ｍｍ、長さ５０ｍｍの長方形の試験片を採取し（長さ方向が圧延平行方向）、図１（ａ），（ｂ）に示すように、曲げ線を圧延直角方向として、Ｖブロック法により内側半径ゼロの９０度Ｖ字曲げを行った。試験力は１９６０Ｎとした。図１において、１はパンチ、２はダイ、３は試験片であり、パンチ１は先端の角度が９０度、曲率半径がゼロ、ダイ２はＶ字の角度が９０度、下端の曲率半径がゼロである。続いて、Ｖ字曲げ後の試験片３の端面を機械研磨法で研磨し、当初の端面から幅方向内側に２〜３ｍｍ入った位置の断面（前記曲げ線に垂直な断面）を露出させ、平滑に仕上げた。図２（ａ）において、機械研磨後に露出した断面の位置を２点鎖線で示し、機械研磨法で研磨（除去）した材料を斜線で示す。続いて、前記断面のビッカース硬さを、ＪＩＳ−Ｚ２２４４（２００９）に準拠し、試験力を０．１Ｎとして測定した。測定箇所は、図２（ｂ）に示すように、Ｖ字曲げ及び機械研磨後の試験片３の外側頂点から鉛直方向に０．５ｍｍ内側に入った位置Ｐとした。
【００２２】
（引張強さ）
Ｎｏ．１〜１９のアルミニウム合金板から、長手方向が圧延平行方向となるようにＪＩＳ５号引張り試験片を採取し、ＪＩＳ−Ｚ２２４１（２０１１）に準拠して引張り試験を実施して、引張強さを測定した。
（張り出し加工性）
ＪＩＳ−Ｚ２２４７（２００６）に準拠して、Ｎｏ．１〜１９のアルミニウム合金板から試験片を採取し、エリクセン試験を行い、エリクセン値を求めた。張り出し加工性の評価は、エリクセン値が９．５以上を◎（優）、９．０以上９．５未満を○（良）、９．０未満を×（不良）とした。
【００２３】
（絞り加工性）
Ｎｏ．１〜１９のアルミニウム合金板から種々のサイズの円板を打抜き、円筒深絞り試験を行って、限界絞り比（ＬＤＲ）を測定した。円筒絞り試験は、パンチ径が４０ｍｍ、しわ押さえ荷重が１トンで実施した。絞り加工性の評価は、ＬＤＲ１．９５以上を◎（優）、１．８５以上１．９５未満を○（良）、１．８５未満を×（不良）と評価した。
【００２４】
（曲げ加工性）
先に説明したエンジンマウントのケーシングの製造方法（多段絞り、縮径加工、屈曲加工、伸びフランジ加工）を想定して、繰り返し曲げを行ったときの曲げ加工性を評価した。Ｎｏ．１〜１９のアルミニウム合金板から、幅２０ｍｍ、長さ５０ｍｍの長方形の試験片を採取し（長さ方向が圧延平行方向）、この試験片４に対し、曲げ線を圧延直角方向として、Ｖブロック法により１回目の９０度Ｖ字曲げを行った。パンチの先端の曲率半径は６ｍｍとした。１回目の９０度Ｖ字曲げ後の試験片４を図３（ａ）に示す。続いて、図３（ｂ）に示すように試験片４を直線状に曲げ戻した後、図３（ｃ）に示すように、同じくＶブロック法により２回目の９０度Ｖ字曲げ（曲げの向きは１回目とは逆）を行った。パンチの先端の曲率半径は２ｍｍとした。
２回目の９０度Ｖ字曲げを行った試験片４（図３（ｃ））の外側頂点部分の表面を光学顕微鏡にて観察し、割れ及びしわの有無を調べ、曲げ加工性（繰り返し曲げ加工性）を評価した。評価基準は、図４（ａ）に示すように、割れが認められたものを×（不良）、図４（ｂ）に示すように、しわが認められたが割れが認められないものを○（良）、図４（ｃ）に示すように、目立つしわが認められないものを◎（優）とした。
【００２５】
表１に示すように、合金組成及び内側半径ゼロの９０度Ｖ字曲げ加工後の加工硬化特性（ビッカース硬さ）が本発明の規定を満たすＮｏ．１〜１２は、引張強さが１７０ＭＰａ以上で、張り出し加工性、絞り加工性及び繰り返し曲げ加工性の全てが◎又は○と評価された。また、Ｎｏ．１〜１２は表面組織が再結晶粒の等軸晶からなり、そのうち平均結晶粒径が９５μｍ以下のＮｏ．１〜９，１２は、繰り返し曲げ加工性が◎と評価された。
【００２６】
これに対し、合金組成又は内側半径ゼロの９０度Ｖ字曲げ加工後の加工硬化特性（ビッカース硬さ）が本発明の規定を満たさないＮｏ．１３〜１９は、引張強さが１７０ＭＰａ未満か、張り出し加工性、絞り加工性及び繰り返し曲げ加工性のいずれかが×と評価された。具体的には下記のとおりである。
Ｎｏ．１３は、Ｍｇ含有量が不足するため、引張強さが小さい。
Ｎｏ．１４は、Ｍｇ含有量が過剰で、内側半径ゼロの９０度Ｖ字曲げ加工後の加工硬化特性（ビッカース硬さ）が本発明の規定を満たさず、繰り返し曲げ加工性が×と評価された。
Ｎｏ．１５は、Ｃｒ含有量が過剰で、内側半径ゼロの９０度Ｖ字曲げ加工後の加工硬化特性（ビッカース硬さ）が本発明の規定を満たさず、繰り返し曲げ加工性が×と評価された。
【００２７】
Ｎｏ．１６は、Ｍｇ含有量が不足するため、引張強さが小さい。
Ｎｏ．１７は、Ｍｎ、Ｃｒ及びＺｒの合計含有量が過剰なため、張り出し加工性が×と評価された。
Ｎｏ．１８は、Ｍｎ含有量と、Ｍｎ、Ｃｒ及びＺｒの合計含有量が過剰で、内側半径ゼロの９０度Ｖ字曲げ加工後の加工硬化特性（ビッカース硬さ）が本発明の規定を満たさず張り出し加工性と繰り返し曲げ加工性が×と評価された。
Ｎｏ．１９は、均熱温度が５５０℃と比較的高かったため、内側半径ゼロの９０度Ｖ字曲げ加工後の加工硬化特性（ビッカース硬さ）が本発明の規定を満たさず、繰り返し曲げ加工性が×と評価された。
【符号の説明】
【００２８】
１  パンチ
２  ダイ
３，４  試験片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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