特許 6483276 ７ＸＸＸ系合金の時効時間の低減

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6483276

(24)【登録日】2019年2月22日

(45)【発行日】2019年3月13日

(54)【発明の名称】７ＸＸＸ系合金の時効時間の低減

(51)【国際特許分類】

   C22F 1/053 20060101AFI20190304BHJP

   C22F 1/00 20060101ALN20190304BHJP

【ＦＩ】

   C22F1/053

   !C22F1/00 623

   !C22F1/00 602

   !C22F1/00 631Z

   !C22F1/00 630A

   !C22F1/00 630K

   !C22F1/00 686B

   !C22F1/00 691A

   !C22F1/00 691B

   !C22F1/00 691C

   !C22F1/00 692A

   !C22F1/00 692B

【請求項の数】19

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-547932(P2017-547932)

(86)(22)【出願日】2015年12月9日

(65)【公表番号】特表2017-536485(P2017-536485A)

(43)【公表日】2017年12月7日

(86)【国際出願番号】US2015064597

(87)【国際公開番号】WO2016094464

(87)【国際公開日】20160616

【審査請求日】2017年5月31日

(31)【優先権主張番号】62/089,288

(32)【優先日】2014年12月9日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】506110243

【氏名又は名称】ノベリス・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＮＯＶＥＬＩＳ ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100081422

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 光雄

(74)【代理人】

【識別番号】100088801

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 宗雄

(72)【発明者】

【氏名】ラジーブ・ジー・カマット

(72)【発明者】

【氏名】ハシェム・ムーサビ−アニジダン

(72)【発明者】

【氏名】ラフル・クルカルニ

(72)【発明者】

【氏名】マリオ・エイ・サルガド−オルドリカ

【審査官】 河野 一夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０６２２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０６２２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２５６１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４６２９５１７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０２１８６７９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｆ １／００ − ３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

７ｘｘｘアルミニウム合金板における降伏強度及び伸長を向上する方法であって、
ａ）前記アルミニウム合金板を４５０℃〜５１０℃の温度に急速加熱すること、
ｂ）上記工程ａ）で得られたアルミニウム合金板を前記４５０℃〜５１０℃の温度で、最大２０分間維持すること、
ｃ）１秒当たり５０℃超で、上記工程ｂ）で得られたアルミニウム合金板を室温に急速冷却すること、
ｄ）上記工程ｃ）で得られたアルミニウム合金板を５０℃〜１５０℃の間の温度に加熱すること、
ｅ）上記工程ｄ）で得られたアルミニウム合金板を前記５０℃〜１５０℃の間の温度で、０．５時間〜６時間の期間維持すること、を含む、前記方法。

【請求項2】

ｆ）上記工程ｅ）で得られたアルミニウム合金板を１５０℃〜２００℃の間の温度で加熱することと、
ｇ）上記工程ｆ）で得られたアルミニウム合金板を前記１５０℃〜２００℃の間の温度で、０．５〜６時間の期間維持することと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

工程ｇ）の後に、前記アルミニウム合金板を室温に冷却することをさらに含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

得られたアルミニウム合金板の降伏強度及び伸長を測定して、降伏強度及び伸長が向上したことを確認することをさらに含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記降伏強度が少なくとも４００ＭＰａである、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記伸長が少なくとも５％である、請求項４に記載の方法。

【請求項7】

前記７ｘｘｘアルミニウム合金板の７ｘｘｘアルミニウム合金が、７０７５、７０１０、７０４０、７０５０、７０５５、７１５０、７０８５、７０１６、７０２０、７０２１、７０２２、７０２９、または７０３９である、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。

【請求項8】

工程ｄ）を、加熱温度７０℃〜１２０℃にて実施し、工程ｅ）を、加熱温度７０℃〜１２０℃、維持時間１〜６時間にて実施する、請求項１または２に記載の方法。

【請求項9】

工程ｆ）を、加熱温度１５０℃〜１７５℃にて実施し、工程ｇ）を、加熱温度１５０℃〜１７５℃、維持時間１〜６時間にて実施する、請求項２に記載の方法。

【請求項10】

工程ｆ）を、加熱温度１８０℃にて実施し、工程ｇ）を、加熱温度１８０℃、維持時間０．５時間にて実施する、請求項２に記載の方法。

【請求項11】

工程ｄ）を、加熱温度１００℃〜１２０℃にて実施し、工程ｅ）を、加熱温度１００℃〜１２０℃、維持時間１時間にて実施する、請求項２に記載の方法。

【請求項12】

工程ｆ）を、加熱温度１５０℃にて実施し、工程ｇ）を、加熱温度１５０℃の温度、維持時間１時間にて実施する、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

工程ｇ）の後に、前記アルミニウム合金板を１８０℃の温度に加熱することと、前記アルミニウム合金板を１８０℃の温度で０．５時間の期間維持することと、をさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

７ｘｘｘアルミニウム合金板における降伏強度及び伸長を向上する方法であって、
ａ）前記アルミニウム合金板を４５０℃〜５１０℃の温度に急速加熱すること、
ｂ）上記工程ａ）で得られたアルミニウム合金板を前記４５０℃〜５１０℃の温度で、最大２０分間維持すること、
ｃ）１秒当たり５０℃超で、上記工程ｂ）で得られたアルミニウム合金板を室温に急速冷却すること、
ｄ）上記工程ｃ）で得られたアルミニウム合金板を１３０℃〜１５０℃の温度に加熱すること、
ｅ）上記工程ｄ）で得られたアルミニウム合金板を前記１３０℃〜１５０℃の温度で、１〜５時間の期間維持することを含む、前記方法。

【請求項15】

得られたアルミニウム合金板の降伏強度及び伸長を測定して、降伏強度及び伸長が向上したことを確認することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記降伏強度が少なくとも４００ＭＰａである、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記伸長が少なくとも５％である、請求項１５に記載の方法。

【請求項18】

前記７ｘｘｘアルミニウム合金板の７ｘｘｘアルミニウム合金が、７０７５、７０１０、７０４０、７０５０、７０５５、７１５０、７０８５、７０１６、７０２０、７０２１、７０２２、７０２９、または７０３９である、請求項１４〜１７のいずれかに記載の方法。

【請求項19】

前記アルミニウム合金板を、最終製品、半製品、成形部品、またはプレートに成形することをさらに含む、請求項１、２、または１４のいずれかに記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、７ｘｘｘ系合金の人工時効時間を低減するための方法を提供する。現在は、典型的な７ｘｘｘ系合金の人工時効時間は、２４時間にも及び得る。本発明は、時効時間の著しい低減及び生産性の上昇を可能にし、強度及び伸長の所望の特性を達成して、それにより、エネルギー、時間、及び費用を節約する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車車体構造は、主に鋼板で作製されてきた。しかしながら、より最近では、自動車産業において、より重い鋼板をより軽いアルミニウム板に置き換える傾向がある。

【0003】

しかしながら、自動車車体板として許容可能であるためには、アルミニウム合金は、例えば強度及び耐食性の必須の特徴を有しなければならないだけでなく、良好な延性及び靭性も呈しなければならない。

【0004】

自動車産業において使用されるアルミニウム合金のほとんどは、アルミニウム−マグネシウム、すなわち５ｘｘｘ系、及びアルミニウム−マグネシウム−ケイ素、すなわち６ｘｘｘ系の合金であった。自動車産業において、自動車構築に使用される高強度及び超高強度鋼の出現が見られてきた一方で、５ｘｘｘ及び６ｘｘｘ系合金はそれらの強度の最大限に到達した。しかしながら、アルミニウム−亜鉛、すなわち７ｘｘｘ系の合金は、５ｘｘｘまたは６ｘｘｘ合金よりも著しく高い強度を提供するため、高強度鋼に取って代わる優れた候補となる。７ｘｘｘ系合金の短所の１つは、ピーク強度を達成するために、過剰に長い人工時効時間（最大２４時間以上）を必要とすることである。対照的に、自動車産業は、典型的に３０分未満の塗料焼付け時間に馴染みがある。７ｘｘｘ系合金を自動車産業に成功裏に実装するためには、人工時効時間を低減する必要がある。

【0005】

したがって、時効時間、エネルギー、及び費用を低減しながら、強度及び延性の所望の特性を達成する、７ｘｘｘ合金を作製する改良された方法が必要である。

【発明の概要】

【0006】

本発明書の、網羅されている実施形態は、この概要ではなく、特許請求の範囲によって定義される。この概要は、本発明の様々な態様の高位の概要であり、下記の、発明を実施するための形態においてより詳細に記載される、概念のいくつかを紹介する。この概要は、特許請求される主題の主要または必須の特徴を特定することを意図しておらず、特許請求される主題の範囲を決定するために、単独で使用されることを意図しない。主題は、本明細書全体の適切な部分、いずれかまたは全ての図面、及び各請求項を参照して理解されるべきである。

【0007】

本発明は、先行技術における問題を解決し、７ｘｘｘ系合金の人工時効時間を低減する方法を提供する。現在は、典型的な７ｘｘｘ系合金の人工時効時間は、２４時間にも及び得る。本発明は、時効時間の著しい低減を可能にし、エネルギー、時間、費用、ならびに７ｘｘｘ合金のコイルまたは成形部品の工場及び倉庫の保管空間を節約する。

【0008】

本発明は、板を約１８０℃の塗料焼付け条件に約３０分間晒した後に、所望の伸長を維持しながら、所望の強度を達成するという利点もまた提供する。

【0009】

本発明は、７ｘｘｘ系合金の人工時効の期間を低減するための最適な温度及び時間を提供する。異なる温度、これらの温度への曝露の期間、及び加熱工程の数が、強度及び延性の所望の機械的特性を実現しながら、低減した人工時効時間を達成するために提供される。

【0010】

一実施形態では、短い時効時間で所望の機械的特性を実現するために、１工程時効処理が使用される。

【0011】

別の実施形態では、短い時効時間で所望の機械的特性を実現するために、２工程時効処理が使用される。

【0012】

さらに別の実施形態では、短い時効時間で所望の機械的特性を実現するために、３工程時効処理が使用される。

【0013】

本発明は、７ｘｘｘ系合金について、現在用いられている約２４時間から、４時間未満または２時間未満に時効時間を低減する。現在使用される過剰に長い人工時効時間は、７ｘｘｘ系合金の生産における効率及び収率を低減し、７ｘｘｘ系合金を生産するのに必要なエネルギー消費を増加させ、自然時効７ｘｘｘ系合金のコイルまたは自動車プレス加工品によって占められる、より広い床面積を必要とする。さらに、典型的な予備時効の実践は、降伏強度における目立った上昇につながる。本発明は、自動車過程連鎖において一般的に使用される塗料焼付け操作と合わせて、特に溶体化熱処理の後の第１週以内に、予備時効後の強度の著しい上昇をもたらす。

【0014】

実施形態では、自動車の用途において、塗料焼付け工程は、第２のまたは第３の人工時効工程として組み込まれて、全体の時効周期時間を低減させ得る。

【0015】

本発明は、７ｘｘｘ板の時効周期時間を著しく低減し得る。これは、製造中のより高い生産性及びエネルギー使用の低減を意味する。本発明は、輸送産業の様々な態様における製造業者にとって特別に関心のある、時効周期時間を低減するために、顧客によってもまた使用され得、自動車、トラック、オートバイ、飛行機、宇宙船、自転車、貸車、及び船舶の製造業者を含むが、これらに限定されない。本発明は、自動車産業に特定の適用性を有する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】画定された期間及び温度での単一の加熱工程、及びその後の室温での自然時効の、降伏強度（ＭＰａ単位のＹ．Ｓ）及び伸長（ＥＬ％）における効果を示す。

【図2】画定された期間及び温度での２工程加熱後の、降伏強度（ＭＰａ単位のＹ．Ｓ）及び伸長（ＥＬ％）における二重時効反応を示す。

【図3】７０℃で６時間の第１の加熱工程、及びその後の１５０℃で１時間もしくは６時間、または１７５℃で１時間もしくは６時間の第２の加熱工程を有する、２工程時効処理の略図である。降伏強度及び伸長への効果が示される。

【図4】１００℃で１時間の第１の加熱工程、及びその後の１５０℃で１時間もしくは６時間、または１７５℃で１時間もしくは６時間の第２の加熱工程を有する、２工程時効処理の略図である。降伏強度及び伸長への効果が示される。

【図5】１００℃で６時間の第１の加熱工程、その後１５０℃で１時間もしくは６時間または１７５℃で１時間もしくは６時間の第２の加熱工程を有する、２工程時効処理の略図である。降伏強度及び伸長への効果が示される。

【図6】１２０℃で１時間の第１の加熱工程、及びその後の１５０℃で１時間もしくは６時間、または１７５℃で１時間もしくは６時間の第２の加熱工程を有する、２工程時効処理の略図である。降伏強度及び伸長への効果が示される。

【図7】１００℃で１時間の第１の加熱工程、及びその後の、従来の塗料焼付け条件である１８０℃で３０分間の第２の加熱工程を有する、２工程時効処理の略図である。降伏強度及び伸長への効果が示される。

【図8】１２０℃で１時間の第１の加熱工程、及びその後の、従来の塗料焼付け条件である１８０℃で３０分間の第２の加熱工程を有する、２工程時効処理の略図である。降伏強度及び伸長への効果が示される。

【図9】７０℃で６時間の第１の加熱工程、及びその後の、従来の塗料焼付け条件である１８０℃で３０分間の第２の加熱工程を有する、２工程時効処理の略図である。降伏強度及び伸長への効果が示される。

【図10】１１０℃で６時間の第１の加熱工程、及びその後の、従来の塗料焼付け条件である１８０℃で３０分間の第２の加熱工程を有する、２工程時効処理の略図である。降伏強度及び伸長への効果が示される。

【図11】１２５℃で６時間の第１の加熱工程、及びその後の、従来の塗料焼付け条件である１８０℃で３０分間の第２の加熱工程を有する、２工程時効処理の略図である。降伏強度及び伸長への効果が示される。

【図12】１２５℃で２４時間（Ｔ６条件）の第１の加熱工程、及びその後の、従来の塗料焼付け条件である１８０℃で３０分間の第２の加熱工程を有する、２工程時効処理の略図である。第２の加熱工程は、第１の工程の直後または３時間後に生じた。降伏強度及び伸長への効果が示される。特性は、室温で測定された。

【図13】１００℃で１時間の第１の加熱工程、その後の１５０℃で１時間の第２の加熱工程、及び従来の塗料焼付け条件である１８０℃で３０分間の第３の加熱工程を有する、３工程時効処理の略図である。降伏強度及び伸長への効果が示される。

【図14】１２０℃で１時間の第１の加熱工程、その後の１５０℃で１時間の第２の加熱工程、及び従来の塗料焼付け条件である１８０℃で３０分間の第３の加熱工程を有する、３工程時効処理の略図である。降伏強度及び伸長への効果が示される。

【図15】１１０℃で６時間の第１の加熱工程、及びその後の室温への空気冷却（−−−−線）または５０℃の目標温度への１時間当たり３℃の速度での冷却（−−・−−・−−線）を有する、１工程時効処理の略図である。Ｔ４条件での、降伏強度及び伸長における効果が示される。

【図16】１２５℃で６時間の第１の加熱工程、及びその後の室温への空気冷却（−−−−線）または５０℃の目標温度への１時間当たり３℃の速度での冷却（−−・−−・−−線）を有する、１工程時効処理の略図である。Ｔ４条件での、降伏強度及び伸長における効果が示される。

【発明を実施するための形態】

【0017】

定義及び説明
本明細書で使用される場合、「発明」、「本発明」、「この発明」、「現在の発明」は、本特許出願及び下記の特許請求項の主題の全てを広く指すことが意図される。これらの用語を含む陳述は、本明細書に記載される主題を限定する、または下記の特許請求項の意味もしくは範囲を限定すると理解されるべきではない。

【0018】

本発明を実施する形態において、ＡＡ番号及び「系」等の他の関連する呼称によって特定される合金が参照される。アルミニウム及びその合金の命名及び特定において最も一般的に使用される番号呼称体系の理解には、いずれもＴｈｅ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ出版の『Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｎｄ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ』または『ＲｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎＲｅｃｏｒｄ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ Ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｆｏｒｍ ｏｆ Ｃａｓｔｉｎｇｓ ａｎｄ Ｉｎｇｏｔ』を参照されたい。

【0019】

本明細書で使用される場合、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、及び「その（ｔｈｅ）」の意味は、文脈が別途明確に述べない限り、単数及び複数の指示物を含む。

【0020】

本発明は、７ｘｘｘ合金を処置して、時効を加速させ、所望の強度及び延性を実現する処理を提供する。いくつかの実施形態では、溶体化熱処理（ＳＨＴ）の後、７ｘｘｘ合金板は、１つの時効工程において、１３０℃〜１５０℃の範囲の温度に１〜５時間の期間加熱される。他の実施形態では、ＳＨＴの後、７ｘｘｘ合金板は、第１の時効工程において、５０℃〜１２０℃の範囲の温度に０．５〜６時間の期間（または７０℃〜１２０℃に１〜６時間の期間）加熱され、合金板は、第２の時効工程において、１５０℃〜１７５℃の温度に１〜６時間の期間加熱される。あるいは、第１の加熱工程の後、合金板は、１８０℃の塗料焼付け温度に３０分間晒される。なおもさらなる実施形態では、ＳＨＴの後、７ｘｘｘ合金板は、１００℃〜１２０℃の温度で１時間の期間の第１の時効工程、１５０℃で１時間の期間の第２の工程、及び１８０℃の温度で３０分間の第３の工程を有する、３つの連続的な時効工程において加熱される。

【0021】

本出願における全ての挙げられる温度及び温度範囲は、範囲の上限及び加減に±５℃を含み得ることが理解されるべきである。したがって、例えば、第１の時効工程において上記に挙げられた７０℃〜１２０℃の範囲は、６５℃〜１２５℃、７０℃〜１２５℃、７５℃〜１２５℃、６５℃〜１２０℃、７５℃〜１２０℃、６５℃〜１１５℃、７０℃〜１１５℃、及び７５℃〜１１５℃もまた含む。

【0022】

研究室の窯で挙げられた温度に到達するのに、およそ２分間が必要とされた。産業設定における溶体化熱処理（ＣＡＳＨ）の直後に予備時効工程においてこの概念を使用することは、板が予備時効窯を通過する際に、板を比較的速く加熱することを意味する。その場合における所望の温度への加熱時間は、より速く１分間未満である。しかしながら、コイルに別々に２工程時効処理が用いられる場合、窯の構成及びその初期設定温度に応じて、コイルを所望の温度まで加熱するのにおそらく約６時間が必要である。

【0023】

様々な７ｘｘｘ合金が本処理において用いられ得、７０７５、７０１０、７０４０、７０５０、７０５５、７１５０、７０８５、７０１６、７０２０、７０２１、７０２２、７０２９、及び７０３９が挙げられるがこれらに限定されない。本出願において試験及び提示された７０７５合金試料は、２ｍｍゲージの圧延板であった。用いられた試験方法は、ＡＳＴＭ Ｂ５５７−１０：ＴＹＳ、ＵＴＳ、ｎ、ｒ、ＵＥ、全伸長、応力歪み曲線（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｓｔｍ．ｏｒｇ／ＤＡＴＡＢＡＳＥ．ＣＡＲＴ／ＨＩＳＴＯＲＩＣＡＬ／Ｂ５５７−１０．ｈｔｍ）に従い、当業者に既知である。

【0024】

本明細書で提供されるいくつかの実施形態では、７ｘｘｘ合金は室温から５０秒間で４８０℃の溶体化熱処理（ＳＨＴ）温度に加熱され、４８０℃で９０秒間維持され、次いで４５０℃に冷却され、次いで１秒当たり１５０℃超の冷却速度で室温に急速冷却される。次に、第１の工程時効が生じる。板は約２分間で選択された温度に加熱される。この２分間加熱工程は実験室規模の試料に適用され、産業規模における加熱は、当業者に一般的に既知のように追加的な時間を必要とし得ることに留意されたい。

【0025】

単一の時効工程の実施形態については、１または５時間の期間について１３０℃及び１５０℃の温度が試験された。

【0026】

２時効工程の実施形態については、７０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、及び１２５℃の第１の工程温度が試験された。これらの温度のうちのほとんどが、１または６時間の期間について試験された。いくつかの実施形態では、工程１の１または６時間の期間の後、次いで試料は１５０℃または１７５℃の目標温度に加熱され、１または６時間の期間維持された。他の実施形態では、工程１の１時間の期間または６時間の期間の後、次いで試料は、自動車産業における塗料焼付け条件で通常なされるように、１８０℃の温度に約３０分間加熱された。塗料焼付け温度条件は、本明細書で説明される場合、１８０℃の温度で約３０分間加熱することを意味する。

【0027】

３時効工程の実施形態については、１００℃及び１２０℃の第１の工程温度が１時間の期間について試験され、その後１時間の１５０℃の第２の工程温度、その後３０分間の１８０℃の第３の工程温度が続いた。

【0028】

７ｘｘｘアルミニウム合金板において所望の降伏強度及び伸長を達成するための、本発明のある方法は、概して、
ａ）板を４５０℃〜５１０℃の温度に急速加熱することと、
ｂ）板を４５０℃〜５１０℃で、最大２０分間維持することと、
ｃ）１秒当たり５０℃超で、板を室温に急速冷却することと、
ｄ）板を約５０℃〜１５０℃の間の温度に加熱することと、
ｅ）板を約５０℃〜１５０℃の間の温度で、約０．５〜６時間の期間維持することと、
ｆ）板を約１５０℃〜２００℃の間の温度に加熱することと、
ｇ）板を約１５０℃〜２００℃の間の温度で、約０．５〜６時間の期間維持することと、を含む。

【0029】

本発明の別の実施形態では、７ｘｘｘアルミニウム合金板において所望の降伏強度及び伸長を達成する方法は、
ａ）約４５０℃〜５１０℃の温度に急速加熱することと、
ｂ）板を４５０℃〜５１０℃で最大２０分間維持することと、
ｃ）１秒当たり５０℃超で、板を室温に急速冷却することと、
ｄ）約１１０℃〜約１２５℃の温度に加熱することと、
ｅ）板を約１１０℃〜約１２５℃の温度で約６時間の期間維持することと、
ｆ）板を約１８０℃の温度に加熱することと、
ｇ）板を約１８０℃の温度で約０．５時間の期間維持することと、を含む。

【0030】

本発明の別の実施形態では、７ｘｘｘアルミニウム合金板において所望の降伏強度及び伸長を達成する方法は、
ａ）約４５０℃〜５１０℃の温度に急速加熱すること、
ｂ）板を４５０℃〜５１０℃で最大２０分間維持すること、
ｃ）１秒当たり５０℃超で、板を室温に急速冷却すること、
ｄ）板を約１３０℃〜約１５０℃の温度に加熱すること、
ｅ）板を約１３０℃〜約１５０℃の温度で約１〜５時間の期間維持することを含む。

【0031】

本発明の別の実施形態では、７ｘｘｘアルミニウム合金板において所望の降伏強度及び伸長を達成する方法は、
ａ）約４５０℃〜５１０℃の温度に急速加熱することと、
ｂ）板を４５０℃〜５１０℃で最大２０分間維持することと、
ｃ）１秒当たり５０℃超で、板を室温に急速冷却することと、
ｄ）板を約１００℃〜約１２０℃の温度に加熱することと、
ｅ）板を約１００℃〜約１２０℃の温度で約１時間の期間維持することと、
ｆ）板を約１５０℃の温度に加熱することと、
ｇ）板を約１５０℃の温度で約１時間の期間維持することと、
ｈ）板を約１８０℃の温度に加熱することと、
ｇ）板を約１８０℃の温度で約０．５時間の期間維持することと、を含む。

【0032】

以下の組成物、５．６８重量％のＺｎ、２．４５重量％のＭｇ、１．６３重量％のＣｕ、０．２１重量％のＣｒ、０．０８重量％のＳｉ、０．１２重量％のＦｅ、及び０．０４重量％のＭｎ、残りはＡｌを有する鋳塊が鋳造された。一滴当たり２つの鋳塊が鋳造された。鋳塊の寸法は以下３８０ｍｍ×１６５０ｍｍ×４１００ｍｍの通りであった。鋳塊は、２×１０ｍｍの深さで剥がれた。鋳塊は、以下の２段階処理において均質化された。それらはまず８時間で４６５℃まで加熱され、次いで４８０℃で１０時間浸漬された。

【0033】

圧延処理は産業規模で以下の通り実施された。鋳塊は、４２０℃＋／−１０℃（金属温度（ＭＴ））に０〜６時間の期間加熱された。連続的な高温圧延が３５０〜４００℃の温度範囲で実施された。高温圧延板の出口ゲージは１０．５ｍｍであった。次いで低温圧延が１０．５ｍｍから６．３ｍｍから４ｍｍから２．９ｍｍから最終的に最終ゲージの２ｍｍへ、間に中間焼鈍を実施せずに４つのパスで続いた。２つの鋳塊からの２つのコイルは同一の特性を示した。したがって、試験は板のうちの１つで実施された。本明細書に提示される溶体化熱処理及び時効実践を実行するために、この２ｍｍ圧延板から引張試料が採取された。

【0034】

ＡＡ７０４５合金は、４７０℃で２０分間の溶体化熱処理及び水急冷の後、単一の時効工程に晒された。単一の時効工程は、１３０℃〜１５０℃の範囲の温度で１〜５時間の期間である。実施形態では、少なくとも４００ＭＰａの降伏強度が実現された。実施形態では、少なくとも４７０の降伏強度が実現された。実施形態では、少なくとも５％の伸長が実現された。表１は、降伏強度（ＭＰａ単位のＹ．Ｓ）、極限引張強度（ＭＰａ単位のＲｍ）、均一伸長（％単位のＡｇ）、及び全伸長（％単位のＡ８０）における単一時効工程の効果を示す。

【表1】

【0035】

ＡＡ７０２２合金は、４７０℃で２０分間の溶体化熱処理及び水急冷の後、単一の時効工程に晒された。単一の時効工程は、１３０℃〜１５０℃の範囲の温度で１〜５時間の期間である（１２及び２４時間の期間が比較のために示される）。実施形態では、少なくとも４００ＭＰａの降伏強度が実現された。実施形態では、少なくとも４７０の降伏強度が実現された。実施形態では、少なくとも５％の伸長が実現された。表１は、降伏強度（ＭＰａ単位のＹ．Ｓ）、極限引張強度（ＭＰａ単位のＲｍ）、均一伸長（％単位のＡｇ）、及び全伸長（％単位のＡ８０）における単一時効工程の効果を示す。

【表2】

【0036】

図１は、単一の加熱工程及びその後の室温での自然時効の、降伏強度（ＭＰａ単位のＹ．Ｓ）及び伸長（ＥＬ％）における効果を示す。Ｔ６は、１２５℃で２４時間実施される溶体化熱処理の後の加熱処理である。溶体化熱処理及び急冷の後、該状態はＷ調質と称される。急冷と後続のＴ６加熱処理との間の遅延は「自然時効」期間と称される。図２は、画定された温度及び期間での２工程加熱後の、降伏強度（ＭＰａ単位のＹ．Ｓ）及び伸長（ＥＬ％）における二重時効反応を示す。

【0037】

一実験では、１２０℃に１時間加熱する第１の工程の後、試料は室温に冷却され、その後１５０℃または１７５℃での第２の加熱工程が、それぞれ６または１時間の期間生じた。これはそれぞれ５１０ＭＰａ及び４７９ＭＰａの最終降伏強度を、それぞれ１３．４％または１２．８％の伸長値と共にもたらした。したがって、第２の工程の加熱を開始する前に、第１の加熱工程の後に室温に冷却することの、認識できる効果は無いようである。

【0038】

１時間もしくは６時間またはその間の何らかの期間、特定の目標温度で、第１の工程の加熱条件から第２の工程の加熱条件に直接移動することは、所望の強度及び伸長値（図２〜６）を達成するのに十分であるようである。

【0039】

結果は、第１の工程の加熱条件から３０分間の１８０℃の塗料焼付け温度に直接移動することもまた、所望の強度及び伸長値（図７〜１１）を達成するのに十分であることも実証する。

【0040】

さらに別の実施形態では、１００℃で１時間の第１の工程には、１５０°で１時間の第２の工程、及び最後に１８０°で３０分間の塗料焼付け条件が続き、１２．６％の伸長値を有する４９６ＭＰａの強度をもたらした（図１３）。さらに別の実施形態では、１２０℃で１時間の第１の工程には、１５０°で１時間の第２の工程、及び最後に１８０°で３０分間の塗料焼付け条件が続き、１２．６％の伸長値を有する４９３ＭＰａの強度をもたらした（図１４）。

【0041】

一実施形態では、予備時効及び塗料焼付け周期を組み合わせることにより、４００ＭＰａを超える７ｘｘｘ合金の強度水準が実現され得る。別の実施形態では、予備時効及び塗料焼付け周期を組み合わせることにより、４７０ＭＰａを超える７ｘｘｘ合金の強度水準が実現され得る。別の実施形態では、予備時効及び塗料焼付け周期を組み合わせることにより、５００ＭＰａを超える７ｘｘｘ合金の強度水準が実現され得る。

【0042】

一実施形態では、より低い温度での短い第１の工程の時効、及びその後のより高い温度での第２の工程の時効を有する、２工程時効処理は、５００ＭＰａを超える降伏強度をもたらす。

【0043】

別の実施形態では、低い温度の第１の工程の時効にて、第２の工程において高い強度を達成するためにより多くの時間が必要とされる。一実施形態では、予備時効及び塗料焼付け周期を組み合わせることにより、４７０ＭＰａまたは５００ＭＰａを超える７ｘｘｘ合金についての強度水準が実現され得る。例えば、７０℃で１時間の第１の工程は、１７５℃で６時間の第２の工程を必要とする。対照的に、１００℃または１２０℃での第１の工程の事項は、１７５℃での１時間の第２の工程の時効のみを必要とする。第１の工程のより長い期間は、強度を著しく変更しなかった。

【0044】

別の実施形態では、２つの工程のうちの１つがより長い期間実施される場合（例えば、１２０℃で６時間次いで１７５℃で１時間、または１２０℃で１時間次いで１５０℃で６時間、または１００℃で６時間次いで１７５℃で１時間、または１００℃で１時間次いで１５０℃で６時間）、第１の工程の時効の１００℃以上で、５００ＭＰａを超える強度水準を実現することが可能である。

【0045】

一実施形態では、第１の工程の時効が１００℃以上で実施される場合、１７５℃での第２の工程の事項のより長い期間は、過剰時効により強度を低減し得る。

【0046】

最高強度（５１７ＭＰａの降伏強度）は、１００℃での６時間の時効の第１の工程、及び１５０℃での６時間の第２の工程によって達成された（図５）。第１の工程の時効の時間を１時間に低減し、その後１５０℃で６時間の第２の工程が続くことは、５０９ＭＰａの降伏強度を生産した（図４）。

【0047】

さらに別の実施形態では、５００ＭＰａに近い強度水準は、１８０℃で約３０分間の塗料焼付け処理を有する２工程の短い時効処理に従うことによって実現され得る（３工程処理、図１３、１４）

【0048】

自然時効の最初の２週間は、強度における最も大きい効果を示した。１週間以上の自然時効は、ピーク強度水準をわずかに低減する（１０ＭＰａ未満で）ようである。

【0049】

７０℃、１００℃、１１０℃、及び１２５℃での予備時効は、自然時効反応の安定をもたらす。本効果は、予備時効のより長い期間、すなわち６時間でより顕著である（図１）。

【0050】

７０℃、１００℃、及び１２５℃での６時間の予備時効は、約１４％の全伸長を有する、５２０ＭＰａを超えるＴ６強度水準をもたらした（図１）。

【0051】

連続焼鈍溶解熱（ＣＡＳＨ）ライン構成においてかなり実践的である、現在の１１０℃及び１２５℃での６時間の予備時効は、自然時効の強度水準を４５０ＭＰａ超に上昇させた。

【0052】

別の実施形態では、１１０℃で６時間または１２５℃で６時間の予備時効後に、１８０℃で３０分間の塗料焼付けを実行することは、５００ＭＰａ超の強度水準を生産した（図１０、１１）１１０℃の予備時効温度は、非常に良好な結果を生産するようである。さらなるコイル冷却に約８時間かかり得るとすれば、本処理は、再加熱窯温度をこの値よりも約１０℃高く設定することによって、ＣＡＳＨライン実践に組み込まれ得る。本処理は、コイル形態のＴ６またはＴ７調質の板を生産するのに必要とされる、窯における別々の長い人工時効周期を、本質的に排除する。コイルの典型的な産業規模の人工時効は、Ｔ６強度水準を達成するために、１２０℃〜１２５℃の範囲の温度での、加熱（最大１２時間）及び従来の時効時間（最大２４時間）の両方の時間のうちの相当量がかかる。コイルの温度は正確である必要があり、多コイル時効窯内の個々のコイルの温度を制御することは困難であり得る。本発明の実施形態は、予備時効または再加熱実践を選択すること、及び流路を短くすることによって、所望の調質及び特性のコイルを生産することを可能にし、時間、エネルギー、及び費用を節約もする。

【0053】

以下の実施例は、本発明をさらに例示する役割をするが、同時にそのいかなる限定も構成することはない。対照的に、本明細書の説明を読んだ後に、様々な実施形態、その修正及び等価物に、訴えが有され得、本発明の精神から逸脱せずに当業者に明らかになり得ることが明らかに理解されるべきである。以下の実施例において説明される研究の間、別途述べられない限り、従来の手順に従う。手順のうちのいくつかは、例示的な目的で下記に記載される。

【0054】

実施例１
１工程時効処理が、ＡＡ７０７５及びＡＡ７０２２合金板を使用して、様々な温度及び期間の加熱で試験された。結果は表１及び２に示される。高い強度水準及び所望の伸長パーセントが、２４時間以上かかり得る従来の技術よりも非常に速く達成された。

【0055】

実施例２
２工程時効処理が、ＡＡ７０７５合金板を使用して、様々な温度及び期間の加熱で試験された。結果は図２〜６に示される。高い強度水準及び所望の伸長パーセントが、２４時間以上かかり得る従来の技術よりも非常に速く達成された。

【0056】

実施例３
２工程時効処理が、ＡＡ７０７５合金板を使用して、様々な第１の工程の温度及び期間の加熱、ならびにその後の塗料焼付け条件である１８０℃で３０分間の第２の工程で試験された。結果は図２及び７〜１１に示される。高い強度水準及び所望の伸長パーセントが、２４時間以上かかり得る従来の技術よりも非常に速く達成された。

【0057】

実施例４
本実施例では、１２５℃で２４時間（Ｔ６条件）の第１の加熱工程に、従来の塗料焼付け条件である１８０℃で３０分間の第２の加熱工程が続いた。第２の加熱工程は、第１の工程に続いてまたは３時間後に生じた。強度及び伸長における結果は類似しており、塗料焼付け条件の前の３時間の遅延の効果は無く、かかる遅延は塗料バック特性にはいかなる効果も有しないことを意味する。結果は図１２に示される。図１２に提示される結果を図３〜１１の結果と比較すると、所望の水準の強度及び延性を実現するのに非常により短い時効時間が用いられ得、それによってエネルギー、経費、及び製造時間ならびに保管を節約し、したがって生産性を著しく上昇させることが気付かれる。

【0058】

実施例５
３工程の時効方法が本実施例において用いられた。第３の工程は、塗料焼付け条件、その後１００℃または１２０℃での１時間の曝露、及びその後の１５０℃での１時間で構成された。結果は、合計期間２．５時間の３つの加熱工程を使用することで、非常に高い水準の強度及び延性が実現されることを実証する。結果は図１３及び１４に示される。

【0059】

実施例６
本実施例は、１１０℃で６時間の第１の加熱工程、及びその後の室温への空気冷却（−−−−線）または５０℃の目標温度への１時間当たり３℃の速度での冷却（−−・−−・−−線）を有する、１工程時効処理を示す。結果は図１５及び１６に示され、図１６に示されるように１２５℃で６時間で得られるより優れた結果と共に、この単一の加熱工程は、高い強度水準、望ましくない伸長値を生産し得ることを実証する。非常に高い強度水準が、アルミニウム合金の自動板製造におけるコイル冷却処理に類似する、１時間当たり３℃の速度での５０℃への徐冷の後に得られた。

【0060】

上記に記述された全ての特許、出版物、及び要約書は、参照により本明細書にその全体が組み込まれる。本発明の様々な実施形態が、本発明の様々な目的の遂行において記載された。これらの実施形態は、本発明の原則の単なる例示であることが認識されるべきである。その多数の修正及び適用は、以下の特許請求項において定義される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく当業者に容易に明らかになり得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】