(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＪＩＳで規定する１０００系アルミニウム合金の熱間圧延材であって、ファイバー組織とサブグレイン組織の混合組織からなり、２６０℃で２時間加熱後の０．２％耐力値が加熱前の０．２％耐力値の８５％以上であり、０Ｒ９０度曲げによって圧延方向と直交する方向に曲げ部を形成しても割れが発生しないことを特徴とする耐熱性および曲げ加工性に優れるアルミニウム合金材。
【請求項２】
ＪＩＳで規定する１０００系アルミニウム合金鋳塊に均質化処理を施し、次いで熱間粗圧延と熱間仕上圧延をこの順に施すアルミニウム合金材の製造方法であって、前記均質化処理を４５０〜６３０℃の温度で１〜１５時間施し、前記熱間仕上圧延を圧延終了温度が２３０〜２７０℃になるように施すことを特徴とする請求項１記載の耐熱性および曲げ加工性に優れるアルミニウム合金材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱性および曲げ加工性に優れる１０００系アルミニウム合金材およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マグネトロン用のフィン材や放熱板或いは電源ボックス用筐体などの曲げ加工性、熱放散性に優れ、かつ適度の強度を要求されるアルミニウム合金材としてはＪＩＳ  １１００合金またはＪＩＳ  １０５０合金などのＪＩＳ  １０００系アルミニウム合金（Ａｌが９９．００mass％以上）のＨ２４材が使用されている。前記Ｈ２４材は、通常、鋳塊を均質化処理し、次いで熱間粗圧延および熱間仕上圧延をこの順に施し、次いで圧延率２０〜６０％の冷間圧延および１６０〜２４０℃の加熱処理（調質）をこの順に施して製造されている。
【０００３】
ところで、近年、マグネトロンや電源ボックスは高容量化に伴って使用温度が上昇しており、そのため、そこに用いられている部材（フィン、放熱板、筐体など）は、使用中に耐力値が低下して、圧入により取付けられている部材は落下し、荷重が掛かる部材は変形するといったトラブルが発生している。
また前記従来のＨ２４材製部材は、粗大な再結晶粒組織からなるため曲げ加工部に肌荒れが生じ易いという問題がある。
本発明は、従来の１０００系アルミニウム合金に較べて、強度（特に耐力値）、耐熱性および曲げ加工性に優れるアルミニウム合金材およびその製造方法の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載発明は、ＪＩＳで規定する１０００系アルミニウム合金の熱間圧延材であって、ファイバー組織とサブグレイン組織の混合組織からなり、２６０℃で２時間加熱後の０．２％耐力値が加熱前の０．２％耐力値の８５％以上であり、０Ｒ９０度曲げによって圧延方向と直交する方向に曲げ部を形成しても割れが発生しないことを特徴とする耐熱性および曲げ加工性に優れるアルミニウム合金材である。
【０００５】
請求項２記載発明は、ＪＩＳで規定する１０００系アルミニウム合金鋳塊に均質化処理を施し、次いで熱間粗圧延と熱間仕上圧延をこの順に施すアルミニウム合金材の製造方法であって、前記均質化処理を４５０〜６３０℃の温度で１〜１５時間施し、前記熱間仕上圧延を圧延終了温度が２３０〜２７０℃になるように施すことを特徴とする請求項１記載の耐熱性および曲げ加工性に優れるアルミニウム合金材の製造方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明のアルミニウム合金材は、ＪＩＳで規定する１０００系アルミニウム合金の熱間圧延材であって、ファイバー組織とサブグレイン組織（微細な二次組織）の混合組織からなる。前記ファイバー組織は結晶粒が繊維状に伸びた加工組織であり、前記サブグレイン組織は隣り合う結晶粒の結晶方位差が小さい微細な亜結晶粒が集合した組織である。
【０００７】
このような混合組織からなる本発明のアルミニウム合金材は、ファイバー組織により強度が適度に保たれ、サブグレイン組織により耐熱性が良好に保たれ、粗大な再結晶粒が生成しないため曲げ加工部に肌荒れが生じ難く、さらにサブグレイン組織により曲げ加工時にファイバー組織の粒界に沿って伝播する亀裂の進行が阻止され割れの発生が防止される。
【０００８】
前記サブグレイン組織の占積率は、２０％未満では前記サブグレイン組織の効果が十分に得られなくなることがあり、８０％を超えると粗大な再結晶粒が生成して曲げ部に肌荒れが生じたりファイバー組織が減少して適度の強度が得られなくなったりすることがある。従ってサブグレイン組織の占積率は２０〜８０％に制御するのが望ましい。
【０００９】
請求項２記載発明は、前記アルミニウム合金材の製造方法であり、例えば、ＪＩＳ  １１００合金を溶解鋳造し、得られる鋳塊を均質化処理し、次いで熱間粗圧延および熱間仕上圧延をこの順に施す製造方法である。この方法では、従来のように熱間圧延後に冷間圧延および加熱処理を施さないことを特徴とする。前記冷間圧延および加熱処理を施したのでは、本発明の特徴である前記混合組織は得られない。
【００１０】
本発明において、前記均質化処理は鋳造組織に現れる偏析などを均質化するために行う。
前記均質化処理温度を４５０〜６３０℃に規定する理由は、４５０℃未満では鋳塊が十分に均質化されず、６３０℃を超えると鋳塊に変形や膨れが生じ、いずれの場合も曲げ加工性が低下するためである。望ましい均質化処理温度は５００〜６００℃である。均質化処理温度が４５０℃未満の場合は耐熱性も低下する。
一方、均質化処理時間を１〜１５時間に規定する理由は、１時間未満では鋳塊が十分に均質化されず曲げ加工性および耐熱性が低下し、１５時間を超えても均質化処理効果が飽和し、コスト的に不利になるだけのためである。望ましい処理時間は２〜６時間である。
【００１１】
本発明で、熱間仕上圧延での圧延終了温度を２３０〜２７０℃に規定する理由は、２３０℃未満では前記サブグレイン組織が減少して曲げ加工部に割れが生じ易くなり、２７０℃を超えると粗大な再結晶粒組織が生成して曲げ加工部に肌荒れが生じ易くなり、また耐熱性も低下するためである。
【００１２】
前記熱間粗圧延の圧延開始温度は３５０〜４５０℃が望ましく、前記圧延開始温度が３５０℃未満では後の熱間仕上圧延での圧延終了温度を２３０℃以上にするのが困難になり、４５０℃を超えると後の熱間仕上圧延での圧延終了温度を２７０℃以下にするのが困難になる。
【００１３】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
ＪＩＳ１０５０Ａｌ合金またはＪＩＳ１１００Ａｌ合金を溶解鋳造してそれぞれ厚さ５００ｍｍの鋳塊とし、これらを均質化処理後、リバース圧延機により熱間粗圧延し、引続きタンデム圧延機により熱間仕上圧延して厚さ３．０ｍｍの板材を製造した。均質化処理条件および熱間仕上圧延の圧延終了温度（圧延機出口温度）は本発明規定値内で種々に変化させた。
【００１４】
（比較例１）
均質化処理条件および熱間仕上圧延の圧延終了温度を、本発明規定値外とした他は、実施例１と同じ方法により板材を製造した。
【００１５】
（比較例２）
ＪＩＳ１０５０Ａｌ合金またはＪＩＳ１１００Ａｌ合金を溶解鋳造してそれぞれ厚さ５００ｍｍの鋳塊とし、これらを均質化処理後、リバース圧延機により熱間粗圧延し、引続きタンデム圧延機により熱間仕上圧延して厚さ４．６ｍｍの素板とし、この素板を冷間圧延後、２２０℃で２時間加熱処理して厚さ３．０ｍｍの板材を製造した。
【００１６】
実施例１および比較例１、２で製造した各々の板材から試験片を切り出して、（１）サブグレイン組織の占積率、（２）耐熱性、（３）曲げ加工性を下記方法により調べた。
【００１７】
（１）サブグレイン組織の占積率：バーカー法に準じて調べた。
即ち、各サンプルの表面を研削加工→電解研磨→エッチング処理（ＨＢＦ4 液使用）し、偏光式画像処理装置により結晶組織を観察し、５ｍｍ×５ｍｍの視野面積におけるサブグレイン組織の面積比率を調べた。
【００１８】
（２）耐熱性：各サンプルについて、２６０℃加熱における０．２％耐力値の経時変化を調べた。０．２％耐力値はＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準じて測定した。
【００１９】
（３）曲げ加工性：圧延方向と直交する方向と、圧延方向に平行な方向について曲げ部を形成する０Ｒ曲げ試験を行い、曲げ部の割れおよび肌荒れを目視にて観察した。
図３に示すように、アルミニウム合金板１の曲げ部２が圧延方向３と直交する場合を以下「直交方向」と呼び、図４に示すように曲げ部２が圧延方向３と平行になる場合を以下「平行方向」と呼ぶ。尚、図３、図４のθは曲げ角度である。
割れ、肌荒れとも、全く認められないものは良好（○）、少しでも認められたものは不良（×）と判定した。さらに前記判定結果に基づいて曲げ加工性を総合評価した。尚、曲げ角度θは、肌荒れ確認の場合は直交方向および平行方向とも１８０度、割れ確認の場合は直交方向は９０度、平行方向は１８０度とした。
【００２０】
結果を表１、２に示した。
なお、耐熱性については２６０℃×２時間加熱前後の０．２％耐力値の残存率δを下式から求め表１に示し、２６０℃加熱における０．２％耐力値の経時変化はその代表例を表２に示した。δ＝〔ｔ2 ／ｔ1 〕×１００％、但し、ｔ1 、ｔ2 はそれぞれ加熱処理前後の０．２％耐力値（ＭＰａ）である。さらに、表１には熱間粗圧延における圧延開始温度および粗大再結晶粒の有無を併記した。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
【表２】
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【００２３】
表１から明らかなように、本発明例のアルミニウム合金材は、いずれも２６０℃２時間加熱後の０．２％耐力値が加熱前の０．２％耐力値の８５％以上で耐熱性に優れ（耐力値残存率が高い）、曲げ加工部に割れも肌荒れも生じず、総合的にみて曲げ加工性に優れるものであった。これは、本発明例のアルミニウム合金材はファイバー組織とサブグレイン組織の混合組織からなるためである。
これに対し、比較例１のＮｏ．７は均質化処理温度が低かったため、Ｎｏ．１０は仕上圧延温度が高かったため粗大再結晶粒が生成し、いずれも耐熱性および曲げ加工性が低下した。またＮｏ．８は均質化処理温度が高く、Ｎｏ．９は仕上圧延温度が低かったためいずれも曲げ加工性が低下した。比較例２のＮｏ．１１、１２は、いずれも熱間仕上圧延後に冷間圧延および加熱処理を施したため粗大な再結晶粒が生成して耐熱性が低下し、さらに曲げ部に肌荒れが生じた。
【００２４】
２６０℃加熱における０．２％耐力値の経時変化については、表２から明らかなように、本発明例（実施例１）のＮｏ．２では２時間経過後は０．２％耐力値は全く低下せず、Ｎｏ．６では２時間経過後は０．２％耐力値は殆ど低下しなかった。これに対し、比較例２のＮｏ．１１、１２は０．２％耐力値が２４時間経過後に至るまで低下し続けた。尚、本発明例の他の材料もＮｏ．２、６と同じように０．２％耐力値は２時間加熱後は全く低下しないか、殆ど低下しなかった。
【００２５】
前記アルミニウム合金材の表面の顕微鏡写真を図１および図２に例示した。実施例１材（Ｎｏ．２）は図１に示すようにファイバー組織とサブグレイン組織がほぼ半々の混合組織からなり、従来の比較例２材（Ｎｏ．１１）は図２に示すように粗大な再結晶粒組織からなっている。
【００２６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明のアルミニウム合金材はＪＩＳ１０００系アルミニウム合金の熱間圧延材であって、ファイバー組織とサブグレイン組織の混合組織からなり、ファイバー組織により強度が適度に保たれ、サブグレイン組織により耐熱性が高度に保たれ、粗大な再結晶粒が生成しないため曲げ加工部に肌荒れが生じ難く、さらにサブグレイン組織により曲げ加工時にファイバー組織の粒界に沿って伝播する亀裂の進行を阻止され割れの発生が防止される。前記アルミニウム合金材は、鋳塊を所定条件で均質化処理後、所定の圧延終了温度で熱間仕上圧延することにより容易に製造できる。依って、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアルミニウム合金材の表面の顕微鏡写真である。
【図２】従来のアルミニウム合金材の表面の顕微鏡写真である。
【図３】曲げ部が圧延方向と直交する場合の０Ｒ曲げ試験の説明図である。
【図４】曲げ部が圧延方向と平行となる場合の０Ｒ曲げ試験の説明図である。
【符号の説明】
１  アルミニウム合金板
２  曲げ部
３  圧延方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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