(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造圧延法によるアルミニウム合金板であって、その合金組成がＦｅ０．８ｗｔ％以下、Ｓｉ１．０ｗｔ％以下、Ｃｕ０．２ｗｔ％以下、さらにＢｅ０．０００２〜０．０１ｗｔ％、Ｓｎ０．００１〜０．１０ｗｔ％の１種もしくは２種を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物とからなることを特徴とする建材及び器物用アルミニウム合金板。
【請求項２】
アルミニウム合金板の連続鋳造圧延法による製造方法であり、Ｆｅ０．８ｗｔ％以下、Ｓｉ１．０ｗｔ％以下、Ｃｕ０．２ｗｔ％以下、さらにＢｅ０．０００２〜０．０１ｗｔ％、Ｓｎ０．００１〜０．１０ｗｔ％の１種もしくは２種を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物とからアルミニウム合金溶湯を可動鋳型間に供給して厚さ３０ｍｍ以下の鋳造板に連続鋳造し、これを冷間圧延し、さらに最終冷間圧延することを特徴とする建材及び器物用アミニウム合金板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建材及び器物用アルミニウム合金板とその製造方法であり、より詳しくは連続鋳造圧延法によって製造したＡｌ合金であって、Ａｌ合金組成の改良により陽極酸化処理後の外観の均一性を改善した建材及び器物用アルミニウム合金板とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に建材及び器物用アルミニウム合金板の製造方法としては、所定のアルミニウム合金溶湯を半連続鋳造法により鋳造したスラブを均質化熱処理後、熱間圧延及び冷間圧延（必要に応じて焼鈍）を施すか若しくはアルミニウム合金溶湯を可動鋳型（図１に示す水冷したドラム４、５又は図２に示す水冷したベルト８、９）間に連続的に供給して、板厚３０ｍｍ以下の鋳造板とし、その後これを冷間圧延（必要に応じその前、中、後に焼鈍を行う場合もある）して、所定の寸法の板材( 例えば板厚１〜３ｍｍ）とした後、建材の場合は防食、表面硬化、着色等を目的として陽極酸化処理（皮膜厚２０μｍ前後）を施し、又器物の場合は成形加工（深絞り、張出加工等）し、さらに陽極酸化処理（皮膜厚２０μｍ前後）を施して製品とするのが一般的である。
【０００３】
しかしながら、建材及び器物用アルミニウム合金板は、上記工程により板にした後、前記のごとく最終的に陽極酸化処理が施されるため、板の金属組織の均一性が表面品質に大きく影響を及ぼす。すなわち金属組織にばらつきがあると陽極酸化処理後の外観が帯状あるいは斑状に不均一となり外観不良となる。
【０００４】
この金属組織のばらつきを引き起こす原因の一つとして、鋳造組織の不均一が挙げられる。
例えば半連続鋳造法により鋳造されたスラブの鋳造組織は、一般に鋳肌から内部に移るに従いチル層、粗大セル層、微細セル層と組織が変化する。ここでチル層と粗大セル層を併せた部分は一般に額縁と呼ばれ不安定な金属組織となり表面品質に悪影響を及ぼすため、面削により削り落とすことが一般的である。
この方法によるアルミニウム合金板の製造は、このように面削したスラブを均質化熱処理および熱間圧延し、続いて冷間圧延（必要により焼鈍）して、所定の板としている。
【０００５】
また連続鋳造圧延法は、鋳塊の均質化熱処理および熱間圧延工程が省略され、歩留りおよびエネルギー効率の向上等において非常に有効な方法であるとともに、溶湯の冷却速度を早くすることができるため合金成分が強制固溶され易く、かつ、第２相粒子が微細になり易いので、一般に耐衝撃性、成形性及び疲労強度の優れたアルミニウム合金板が得られるメリットがある。
【０００６】
しかしながら、この連続鋳造圧延法は、その製造の基本原理から供給される溶湯に対し鋳型が連続的に移動するため、鋳造時の溶湯と可動鋳型の接触が不安定である。このために溶湯の冷却速度にばらつきを生じ易く、これが原因で鋳造板の鋳造組織が不均一となるという問題がある。
このような鋳造組織の不均一な鋳造板によって製造されたアルミニウム合金圧延板は、陽極酸化処理後の外観が不均一となり不良となる。
前記の連続鋳造圧延法によって製造された鋳造板の鋳造組織の不均一な部分を半連続鋳造法同様面削により落とすことは、板厚が３０ｍｍ以下程度で薄く工程的にも困難であり、また通常この組織変動は板厚内部でも数ｍｍの深さ若しくは場合によっては板厚中心部まで影響しているため、歩留まりを考えると現実的な方法ではない。
【０００７】
このように連続鋳造圧延法は、半連続鋳造法に比べ生産効率および特性の面からは魅力ある方法であるが、鋳造組織に不均一が生じ、この部分を除去することも困難であるため、最終的に陽極酸化処理を施して、その処理後の外観の均一性が厳しく要求される建材及び器物用のアルミニウム合金板への適用ができなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することである。具体的には連続鋳造圧延法により製造するＡｌ合金板であって、陽極酸化処理後の外観の均一性を改善し、この特性に優れた建材及び器物用アミニウム合金板とその製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための請求項１の発明は、連続鋳造圧延法によるアルミニウム合金板であって、その合金組成がＦｅ０．８ｗｔ％以下、Ｓｉ１．０ｗｔ％以下、Ｃｕ０．２ｗｔ％以下、さらにＢｅ０．０００２〜０．０１ｗｔ％、Ｓｎ０．００１〜０．１０ｗｔ％の１種もしくは２種を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物とからなることを特徴とする建材及び器物用アルミニウム合金板である。
【００１０】
また、請求項２の発明は、アルミニウム合金板の連続鋳造圧延法による製造方法であり、Ｆｅ０．８ｗｔ％以下、Ｓｉ１．０ｗｔ％以下、Ｃｕ０．２ｗｔ％以下、さらにＢｅ０．０００２〜０．０１ｗｔ％、Ｓｎ０．００１〜０．１０ｗｔ％の１種もしくは２種を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物とからアルミニウム合金溶湯を可動鋳型間に供給して厚さ３０ｍｍ以下の鋳造板に連続鋳造し、これを冷間圧延し、さらに最終冷間圧延することを特徴とする建材及び器物用アルミニウム合金板の製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明について、以下詳細に説明する。
請求項１の発明は、連続鋳造圧延法によって製造した所定の合金組成からなる陽極酸化処理後の均一性に優れた建材及び器物用アルミニウム合金板である。
本発明における建材及び器物用アルミニウム合金の組成について、以下説明する。
Ｆｅは０．８ｗｔ％以下の範囲とする。Ｆｅは、陽極酸化処理面の均一化の作用を有する。Ｆｅはアルミニウム合金中の他の元素と結びつきＡｌ−Ｆｅ系およびＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系の金属間化合物を形成する元素であり、これらの金属間化合物のうち１〜２０μｍの金属間化合物は、再結晶粒微細化の効果があるとともに、均一微細な陽極酸化処理面を形成する効果がある。しかし、０．８ｗｔ％を越える含有量では、２０μｍを越える粗大化合物の形成により陽極酸化処理面が不均一となる。
【００１２】
また、Ｓｉは１．０ｗｔ％以下の範囲とする。好ましくは０．５ｗｔ％以下、より好ましくは０．２ｗｔ％以下とする。Ｓｉは、通常不純物として含まれ、１．０ｗｔ％を越えると陽極酸化処理面において微視的なエッチング不足の斑点が散在する欠陥が出現しやすい傾向を示すので好ましくない。
Ｃｕは、０．２ｗｔ％以下の範囲とする。Ｃｕが０．２ｗｔ％を越えると耐蝕性が低下するからである。
【００１３】
Ｂｅは、０．０００２〜０．０１ｗｔ％とする。Ｂｅは通常、アルミニウム地金中に含有しない元素であるが、本発明者らが研究を重ねた結果、アルミニウム合金溶湯中の表面酸化を抑制する作用があり、連続鋳造の際に鋳造ノズルへの酸化物の付着を防止し、溶湯の巾方向の乱れをなくして、鋳造時の溶湯と鋳型の接触を安定化させる効果がある。Ｂｅの範囲を上記としたのは、０．０００２ｗｔ％未満では、上記の効果が得られず、０．０１ｗｔ％を越えると効果が飽和して無駄となるからである。
【００１４】
Ｓｎは、０．００１〜０．１０ｗｔ％とする。Ｓｎは通常、アルミニウム地金中に含有しない元素であるが、本発明者らが研究を重ねた結果、Ｂｅと同様の効果に加えて、連続鋳造の際にアルミニウム合金溶湯と鋳型間の固着を防止する潤滑作用がある。
一般に連続鋳造の場合、アルミニウム合金溶湯が鋳型と接触して凝固すると、溶湯と連続的に移動する鋳型の間で固着が生じることがある。この固着部は冷却速度が変化すること、および鋳型表面のアルミコーテイング層を破壊することから、表面近傍の鋳造組織が不連続となり、コイル表面に縞模様等の不具合が生ずる。Ｓｎの添加は、この固着現象を防止し鋳造時の溶湯と鋳型の接触を安定化させる効果がある。
この固着防止には、Ｓｎが０．００１ｗｔ％未満では効果が少なく、また０．１０ｗｔ％を越えると効果が飽和して無駄である。よってＳｎは上記の範囲とする。
なお、ＢｅとＳｎは、どちらか１種でも上記効果が得られるが、２種とも添加したほうがより好ましい。
【００１５】
その他の不純物としては、通常のアルミニウム地金に含まれているＭｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ、Ｚｎ等があるが、これらは０．０５ｗｔ％未満である場合には特に問題はない。また、任意的な添加元素としてＴｉおよびＢの各０．１ｗｔ％以下の含有は、ＤＣ鋳造同様、鋳造時の凝固組織の微細化に有効である。
以上のような発明の構成とした建材及び器物用アルミニウム合金板は、陽極酸化処理で均一な表面が得られる。
【００１６】
請求項２の発明は、前記建材及び器物用アルミニウム合金板を連続鋳造圧延法によって製造する具体的な製造方法に関するものである。
即ち前記組成のアルミニウム合金溶湯を可動鋳型間に供給して厚さ３０ｍｍ以下の鋳造板に連続鋳造し、これを冷間圧延し、さらに最終冷間圧延することを特徴とする建材及び器物用アルミニウム合金板の製造方法である。
ここで、厚さ３０ｍｍ以下の鋳造板に連続鋳造する理由は、前にも述べたように連続鋳造圧延法では溶湯の冷却速度を早くすることができるため合金成分が強制固溶され易く、かつ、第２相粒子が微細になり易いためこれにより材料特性として各種メリットが得られるが、板厚が３０ｍｍを越えると強制固溶に十分な冷却速度が得られず、金属間化合物が粗大化するので好ましくない。また、板厚があまり厚いと下工程での圧延回数が多くなり経済的でない。したがって板厚は薄ければ薄いほど良いが、好ましくは１５ｍｍ以下、さらに好ましくは１０ｍｍ以下が良い。
【００１７】
なお、ここで対象としている連続鋳造圧延法における連続鋳造は、双ドラムを用いたハンター法、３C 法、双ベルトを用いたヘズレー法等が挙げられるが、本発明ではこれらのうちの特定の方法に何ら限定されるものではない。
なお、図１及び図２は、本発明における連続鋳造の一例を示すもので、それぞれ双ドラム４、５及び双ベルト８、９による可動鋳型装置で連続鋳造板６を製造する様子を示す説明図である。
まず所望の合金成分に調整されたアルミニウム合金溶湯３は、図示しない溶解保持炉からトラフを通じて一旦湯溜まり（通常ヘッドボックスなどと呼ばれている）１に溜められ、その後鋳造ノズル２を通って水冷された可動鋳型（ドラム４、５、ベルト８、９）へと導かれる。なお、６は鋳造板である。
【００１８】
上記のように鋳造された鋳造板６は、必要に応じてその直後で圧延が行われるか若しくはそのままコイルに巻取られる。さらにその後冷間圧延により所望のサイズまで圧延（必要に応じてその前、中、後において1 〜数回の焼鈍を行う）されて、建材及び器物用アルミニウム合金板とし、建材については更に陽極酸化処理を施し、また器物については成形加工（深絞り、張出加工等）を行った後、更に陽極酸化処理を施し最終製品とされる。
なお、上記の圧延の際、冷間圧延率や焼鈍条件は特に規定するものではなく、任意の条件が可能である。
前記のごとく本発明法により製造された建材及び器物用アルミニウム合金板は、後に記す実施例でも明らかなごとく、最終的に行われる陽極酸化処理で、均一な外観表面が得られる。
【００１９】
【実施例】
（実施例１）
表１に示した建材用アルミニウム合金溶湯を本発明例、比較例及び従来例として図１に示す双ドラム４、５を用いたハンター法によりそれぞれ板厚７ｍｍおよび１０ｍｍの鋳造板６コイルとした。
なお、上記以外の鋳造条件は以下のとおりである。
・離型剤      ：微粉カーボンを水に溶いた溶液
・鋳造板の板幅：１３００ｍｍ
・溶湯温度    ：７００℃
・鋳造速度    ：１０００ｍｍ／ｍｉｎ．
・冷却速度    ：３００〜７００℃／ｓｅｃ．
これら鋳造板コイルを常法にて冷間圧延し、これを表１に示した条件で中間焼鈍を行い、さらに冷間圧延を施して厚さ２ｍｍの建材用アルミニウム合金板を製造した。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
このようにして得られた板について、以下に示す処理条件で陽極酸化処理し、厚さ１５μｍの酸化皮膜を形成した。
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【００２２】
このようにして得られたサンプルについて、以下の方法で外観の均一性を評価した。
〔評価方法〕
外観を目視により観察し、処理後の外観の均一性が優れているもの◎、良好なもの○、やや劣っているもの△、劣っているもの×として判定を行った。
これらの試験結果を表１に併記した。
【００２３】
表１から明らかなように、本発明の範囲の建材用アルミニウム合金板は、陽極酸化処理後の外観の均一性に優れていることが確認された。
【００２４】
（実施例２）
表２に示した器物用アルミニウム合金溶湯を本発明例、比較例及び従来例として図１に示す双ドラム４、５を用いたハンター法によりそれぞれ板厚７ｍｍおよび１０ｍｍの鋳造板６コイルとした。
なお、上記以外の鋳造条件は、実施例１と同様である。
これら鋳造板コイルを表２に示した条件で、冷間圧延および一部中間焼鈍を行い、さらに冷間圧延を施して厚さ２ｍｍとした。この圧延板に更に４００℃で１０時間の最終焼鈍を施して器物用アルミニウム合金板を製造した。
【００２５】
【表２】
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【００２６】
これらの板について、深絞り加工を行って、深さ１００ｍｍ、直径２００ｍｍの鍋状とし、更に実施例１と同様の条件で陽極酸化処理を行い厚さ２０μｍの皮膜を形成した。
このようにして得られた器物の外観を実施例１と同様な基準で評価し、その結果を表２に併記した。
【００２７】
表２から明らかなように、本発明の範囲の器物用アルミニウム合金板は、陽極酸化処理後の外観の均一性に優れていることが確認された。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな如く、本発明によれば、連続鋳造圧延法で製造した建材及び器物用アルミニウム合金板は、陽極酸化処理後の外観の均一性に優れており、連続鋳造圧延法のメリットを充分に生かすことができる等工業上顕著な効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】双ドラムによる可動鋳型装置（ハンター法）で連続鋳造板を製造する一例を示す説明図である。
【図２】双ベルトによる可動鋳型装置（ヘズレー法）で連続鋳造板を製造する一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  湯溜まり（ヘッドボックス）
２  鋳造ノズル
３  溶湯
４、５  ドラム（可動鋳型）
６  鋳造板
８、９  ベルト（可動鋳型）
１０〜１３  ローラ
【図１】
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【図２】
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