特許 6585435 プレス成形性、塗装焼付け硬化性、曲げ性及びリサイクル性に優れた成形加工用アルミニウム合金板及びその製造方法

(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】6585435

(24)【登録日】2019年9月13日

(45)【発行日】2019年10月2日

(54)【発明の名称】プレス成形性、塗装焼付け硬化性、曲げ性及びリサイクル性に優れた成形加工用アルミニウム合金板及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22C 21/02 20060101AFI20190919BHJP

   C22F 1/043 20060101ALI20190919BHJP

   C22F 1/00 20060101ALN20190919BHJP

【ＦＩ】

   C22C21/02

   C22F1/043

   !C22F1/00 602

   !C22F1/00 613

   !C22F1/00 623

   !C22F1/00 630A

   !C22F1/00 630K

   !C22F1/00 631Z

   !C22F1/00 682

   !C22F1/00 683

   !C22F1/00 684C

   !C22F1/00 685Z

   !C22F1/00 686B

   !C22F1/00 691B

   !C22F1/00 691C

   !C22F1/00 692A

   !C22F1/00 692B

   !C22F1/00 694A

   !C22F1/00 694B

【請求項の数】2

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-175242(P2015-175242)

(22)【出願日】2015年9月5日

(65)【公開番号】特開2017-48451(P2017-48451A)

(43)【公開日】2017年3月9日

【審査請求日】2018年6月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000107538

【氏名又は名称】株式会社ＵＡＣＪ

(74)【代理人】

【識別番号】100155572

【弁理士】

【氏名又は名称】湯本 恵視

(72)【発明者】

【氏名】藤本一郎

(72)【発明者】

【氏名】松本恵介

(72)【発明者】

【氏名】竹田博貴

(72)【発明者】

【氏名】島田隆登志

(72)【発明者】

【氏名】日比野旭

(72)【発明者】

【氏名】佐賀誠

【審査官】 松本 陶子

(56)【参考文献】

【文献】 中国特許出願公開第１０４３７２２１０（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２４２９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２５７４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２９９２７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ ２１／０２

Ｃ２２Ｆ １／０４３

Ｃ２２Ｆ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｍｇ：０．３０〜０．８０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．８０〜１．４０ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．２０〜０．６５ｍａｓｓ％、Ｚｎ：０．４４〜０．６０ｍａｓｓ％、Ｆｅ：０．２５〜０．４０ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．１７〜０．２５ｍａｓｓ％を含有するとともに下記（１）〜（３）式を満たし、残部Ａｌ及び不純物からなるアルミニウム合金からなり、ランクフォード値（ｒ値）の異方性を示すΔｒが下記（４）及び（５）式を満たし、溶体化処理の３ヶ月後において、塗装焼付け処理を施した後の耐力が２００ＭＰａ以上であり、かつ、引張強度から耐力を差し引いた値が１１０ＭＰａ以上であり、ＪＩＳＨ７７０１：２００８に基づくヘミング試験における判定基準で規定される評点が０〜２点であることを特徴とするプレス成形性、塗装焼付け硬化性、曲げ性及びリサイクル性に優れた成形加工用アルミニウム合金板。
ＣＳｉ＋ＣＦｅ＋ＣＭｎ≦２．３０ （１）
ＣＳｉ／ＣＭｇ＜１．６０のとき、
｛１．６０−（ＣＳｉ／ＣＭｇ）｝／（ＣＭｇ^２）＋ＣＦｅ＋ＣＭｎ≦１．９０ （２）
ＣＳｉ／ＣＭｇ≧１．６０のとき、
｛０．１／（ＣＭｇ^２）｝＋ＣＦｅ＋ＣＭｎ≦１．７０ （３）
−０．５０≦Δｒ≦−０．０１ （４）
Δｒ＝１／２（ｒ０°＋ｒ９０°−２×ｒ４５°） （５）
ここで、ＣＳｉ、ＣＦｅ、ＣＭｎ、ＣＭｇは、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇの含有量をそれぞれ示し、ｒ０°は、アルミニウム合金板の圧延方向と平行方向のｒ値、ｒ９０°は、アルミニウム合金板の圧延方向と直角方向のｒ値、ｒ４５°は、アルミニウム合金板の圧延方向から４５°回転した方向のｒ値を示す。

【請求項2】

請求項１に記載の成形加工用アルミニウム合金板の製造方法であって、前記アルミニウム合金を鋳造する鋳造工程と、鋳塊を均質化処理する均質化処理工程と、均質化処理した鋳塊を熱間圧延する熱間圧延工程と、熱間圧延板の中間焼鈍工程と、中間焼鈍した圧延板を冷間圧延する冷間圧延工程と、冷間圧延板を溶体化処理する溶体化処理工程と、溶体化処理した圧延板を安定化処理する安定化処理工程とを含み、前記溶体化処理の温度が４８０℃以上で前記アルミニウム合金の融点未満であり、前記安定化処理工程が前記溶体化処理工程の終了後１時間以内に、圧延板を８０〜１２０℃の温度で１時間以上加熱保持することを特徴とするプレス成形性、塗装焼付け硬化性、曲げ性及びリサイクル性に優れた成形加工用アルミニウム合金板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば自動車ボディシート、ボディパネルのような各種自動車の部材・部品等の素材として使用される、プレス成形性、塗装焼付け硬化性、曲げ性及びリサイクル性に優れた成形加工用アルミニウム合金板に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、様々な分野において資源をリサイクルする要求が高まっている。ボーキサイトを還元して製造されるアルミニウム合金は莫大な電力を消費して製造されるため、省資源、低コスト化等の観点からリサイクルの推進が求められている。

【0003】

一般的にアルミニウム合金をリサイクルする場合、不純物は増加する傾向にある。例えば自動車ボディパネル材においては、機械締結に使用された鉄ネジなど分別困難な部品の混入が想定される。また、低コスト化の観点から不純物を多量に含有する品位の低いスクラップ材を使用する場合も考えられる。一方で、自動車ボディパネル材に要求されるプレス成形性や塗装焼付け硬化性、曲げ性等の厳しい要求特性を満足するために、特性低下の原因となり得る不純物元素の量を厳しく管理しているのが現状である。

【0004】

例えば特許文献１には、アルミニウム合金屑などを利用する対策などが提案されている。しかしながら、この特許文献１では、金属組織の制御による成形性の向上やベークハード性（ＢＨ性）の向上を目的とする溶体化処理後の安定化処理が未実施である。その結果、自動車ボディパネル等に対して現在要求されている高い材料特性の確保が困難であり実用化には至っていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１−２９３３６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は上記事情を背景としてなされたもので、例えば自動車ボディシート、ボディパネルのような各種自動車の部材・部品等の素材として使用され、プレス成形性、塗装焼付け硬化性、曲げ性に優れ、かつ、不純物元素の増加による特性低下を抑制することで、不純物元素の許容範囲を拡大したリサイクル性に優れる成形加工用アルミニウム合金板の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明者等が種々の実験と検討を重ねた結果、適切な合金組成と製造条件との組合せにより、後述するΔｒを所定の範囲とすることで、成形性が向上することを見出し、更に、自動車ボディパネル等の素材に要求される高い材料特性を確保できることをも見出し、本発明を完成するに至った。

【0008】

すなわち、本発明は請求項１において、Ｍｇ：０．３０〜０．８０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．８０〜１．４０ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．２０〜０．６５ｍａｓｓ％、Ｚｎ：０．４４〜０．６０ｍａｓｓ％、Ｆｅ：０．２５〜０．４０ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．１７〜０．２５ｍａｓｓ％を含有するとともに下記（１）〜（３）式を満たし、残部Ａｌ及び不純物からなるアルミニウム合金からなり、ランクフォード値（ｒ値）の異方性を示すΔｒが下記（４）及び（５）式を満たし、溶体化処理の１００日後において、塗装焼付け処理を施した後の耐力が２００ＭＰａ以上であり、かつ、引張強度から耐力を差し引いた値が１１０ＭＰａ以上であり、ＪＩＳＨ７７０１：２００８に基づくヘミング試験における判定基準で規定される評点が０〜２点であることを特徴とするプレス成形性、塗装焼付け硬化性、曲げ性及びリサイクル性に優れた成形加工用アルミニウム合金板とした。
更に、本発明は請求項２において、請求項１に記載の成形加工用アルミニウム合金板の製造方法であって、前記アルミニウム合金を鋳造する鋳造工程と、鋳塊を均質化処理する均質化処理工程と、均質化処理した鋳塊を熱間圧延する熱間圧延工程と、熱間圧延板の中間焼鈍工程と、中間焼鈍した圧延板を冷間圧延する冷間圧延工程と、冷間圧延板を溶体化処理する溶体化処理工程と、溶体化処理した圧延板を安定化処理する安定化処理工程とを含み、前記溶体化処理の温度が４８０℃以上で前記アルミニウム合金の融点未満であり、前記安定化処理工程が前記溶体化処理工程の終了後１時間以内に、圧延板を８０〜１２０℃の温度で１時間以上加熱保持することを特徴とするプレス成形性、塗装焼付け硬化性、曲げ性及びリサイクル性に優れた成形加工用アルミニウム合金板の製造方法とした。

【0009】

上記（１）〜（５）式は以下の通りである。
ＣＳｉ＋ＣＦｅ＋ＣＭｎ≦２．３０ （１）
ＣＳｉ／ＣＭｇ＜１．６０のとき、
｛１．６０−（ＣＳｉ／ＣＭｇ）｝／（ＣＭｇ^２）＋ＣＦｅ＋ＣＭｎ≦１．９０ （２）
ＣＳｉ／ＣＭｇ≧１．６０のとき、
｛０．１／（ＣＭｇ^２）｝＋ＣＦｅ＋ＣＭｎ≦１．７０ （３）
−０．５０≦Δｒ≦−０．０１ （４）
Δｒ＝１／２（ｒ０°＋ｒ９０°−２×ｒ４５°） （５）
ここで、ＣＳｉ、ＣＦｅ、ＣＭｎ、ＣＭｇは、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇの含有量をそれぞれ示し、ｒ０°は、アルミニウム合金板の圧延方向と平行方向のｒ値、ｒ９０°は、アルミニウム合金板の圧延方向と直角方向のｒ値、ｒ４５°は、アルミニウム合金板の圧延方向から４５°回転した方向のｒ値を示す。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、例えば自動車ボディシート、ボディパネルのような各種自動車の部材・部品等の素材として使用され、プレス成形性、塗装焼付け硬化性、曲げ性に優れ、かつ、不純物元素の増加による特性低下を抑制することで、不純物元素の許容範囲を拡大したリサイクル性に優れる成形加工用アルミニウム合金板が得られる。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明の実施形態について詳細に説明する。

【0012】

１．合金組成
まず、アルミニウム合金板の素材であるアルミニウム合金組成及びその限定理由について説明する。
Ｍｇ：
Ｍｇは、Ｓｉと共同して強度向上に寄与する。Ｍｇ含有量が０．３０ｍａｓｓ％（以下、単に「％」と記す）未満では、塗装焼付時に析出硬化によって強度向上に寄与するＧ．Ｐ．ゾーンの生成量が少なくなり十分な強度向上が得られない。一方、Ｍｇ含有量が０．８０％を超えると、粗大なＭｇ−Ｓｉ系金属間化合物が生成され、プレス成形性、特に曲げ加工性が低下する。更に、Ｍｇ添加によるＭｇの固溶や金属間化合物の形成は集合組織にも影響を及ぼし、上記範囲外においては後述のΔｒが本発明で規定する範囲から逸脱する。従って、Ｍｇ含有量は０．３０〜０．８０％とする。Ｍｇ含有量は、好ましくは０．４０〜０．８０％である。

【0013】

Ｓｉ：
Ｓｉは、Ｍｇと共同して強度向上に寄与する。また、Ｓｉは鋳造時に金属Ｓｉの晶出物として生成され、その金属Ｓｉ粒子の周囲が加工によって変形されて溶体化処理の際に再結晶核の生成サイトとなるため、再結晶組織の微細化にも寄与する。Ｓｉ含有量が０．８０％未満では上記効果が十分に得られない。一方、Ｓｉ含有量が１．４０％を超えると多数の金属間化合物が生成して、プレス成形性、特に曲げ加工性の低下を招く。更に、Ｓｉ添加によるＳｉの固溶や金属間化合物の形成は集合組織にも影響を及ぼし、上記範囲外においては後述のΔｒが本発明で規定される範囲から逸脱する。従って、Ｓｉ含有量は０．８０〜１．４０％とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．８０〜１．２０％である。

【0014】

Ｍｎ：
Ｍｎは強度向上と、結晶粒の微細化及び組織の安定化に効果を発揮する元素である。Ｍｎ含有量が０．２０％以上とすることで、上記の効果を十分に得ることができる。また、Ｍｎ含有量を０．６５％以下とすることで、上記の効果を十分に維持しつつ、多数の金属間化合物の生成による成形性、特に曲げ加工性への悪影響を抑制することができる。更に、Ｍｎ添加による金属間化合物の形成は集合組織にも影響を及ぼし、Ｍｎ含有量を上記範囲内とすることによって、後述のΔｒを本発明で規定される範囲とすることができる。従って、Ｍｎ含有量は０．２０〜０．６５％とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．３０〜０．６０％である。

【0015】

Ｚｎ：
Ｚｎは時効性向上を通じて強度向上に寄与するとともに、表面処理性の向上に有効な元素である。Ｚｎ含有が０．４４％以上とすることで、上記の効果を十分に得ることができる。また、Ｚｎ含有量を０．６０％以下とすることで、成形性の低下を抑制することができる。更に、Ｚｎ添加によるＺｎの固溶は集合組織にも影響を及ぼし、Ｚｎ含有量を上記範囲内とすることによって、後述のΔｒを本発明で規定される範囲とすることができる。従って、Ｚｎ含有量は０．４４〜０．６０％とする。

【0016】

Ｆｅ：
Ｆｅは、強度向上と結晶粒微細化に有効な元素である。Ｆｅ含有量が０．２５％以上とすることで、上記の効果を十分に得ることができる。また、Ｆｅ含有量を０．４０％以下とすることで、多数の金属間化合物の生成によるプレス成形性及び曲げ加工性の低下を抑制することができる。更に、Ｆｅ添加によるＦｅの固溶や金属間化合物の形成は集合組織にも影響を及ぼし、Ｆｅ含有量を上記範囲内とすることによって、後述のΔｒを本発明で規定される範囲とすることができる。従って、Ｆｅ含有量は０．２５〜０．４０％とする。Ｆｅ含有量は、好ましくは０．２５〜０．３５％である。

【0017】

Ｃｕ：
Ｃｕは、強度向上と成形性向上に有効な元素である。Ｃｕ含有量が０．１７％未満では、上記の効果を十分に得ることができない。一方、Ｃｕ含有量が０．２５％を超えると曲げ性が損なわれる。更に、Ｃｕ添加によるＣｕの固溶や金属間化合物の形成は集合組織にも影響を及ぼし、Ｃｕ含有量を上記範囲内とすることによって、後述のΔｒを本発明で規定する範囲とすることができる。従って、Ｃｕ含有量は０．１７〜０．２５％とする。

【0018】

また、強度向上や、結晶粒の微細化と組織の安定化を目的として、Ｃｒ、Ｚｒ及びＶから選択される１種以上を添加してもよい。Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖの各含有量は、０．０１〜０．４０％とするのが好ましい。これら各含有量を０．０１％以上とすることで、上記の効果を十分に得ることができる。また、これら各含有量を０．４０％以下とすることで、上記の効果を十分に維持しつつ、多数の金属間化合物の生成による成形性、特に曲げ加工性への悪影響を抑制することができる。従って、これら各含有量は０．０１〜０．４０％とするのが好ましく、０．０１〜０．２０％とするのがより好ましい。

【0019】

更に、鋳塊組織の微細化を通じて最終板の強度向上、肌荒れ防止、耐リジング性向上を目的としてＴｉを添加してもよい。Ｔｉ含有量は、０．００５〜０．３００％とするのが好ましい。Ｔｉ含有量を０．００５％以上とすることで、上記の効果を十分に得ることができる。また、Ｔｉ含有量を０．３００％以下とすることで、上記の効果を十分に維持しつつ、粗大な晶出物の生成を抑制することができる。従って、Ｔｉ含有量は０．００５〜０．３００％とするのが好ましく、０．００５〜０．１００％とするのがより好ましい。なお、ＴｉとともにＢを添加してもよく、これにより鋳塊組織の微細化と安定化の効果が一層顕著となる。上記含有量のＴｉとともにＢを添加する場合におけるＢの含有量は、１〜５００ｐｐｍ、好ましくは１〜２００ｐｐｍである。１ｐｐｍ未満では上記一層の顕著な効果が得られず、５００ｐｐｍを超えると粗大な晶出物が形成してしまう。

【0020】

また、高温時効促進元素又は室温時効抑制元素であるＡｇ、Ｉｎ、Ｃｄ、Ｂｅ及びＳｎの１種以上を微量添加してもよい。その場合には、これら元素の各含有量が０．３％以下、全体でも１．０％以下であれば、他の特性が損なわれることはない。また、鋳塊組織の微細化にはＳｃを微量添加してもよい。その場合には、Ｓｃ含有量が０．０１〜０．２０％であれば本発明の効果が損なわれることはない。なお、以上挙げた元素の他に不純物として、Ｎｉ、Ｂｉ等を各々０．０５％以下、全体として０．１５％以下含有していてもよい。

【0021】

２．アルミニウム合金における含有量の関係
次に、アルミニウム合金における含有量の関係を、下記の（１）〜（３）式に基づいて説明する。
ＣＳｉ＋ＣＦｅ＋ＣＭｎ≦２．３０ （１）
ＣＳｉ／ＣＭｇ＜１．６０のとき、
｛１．６０−（ＣＳｉ／ＣＭｇ）｝／（ＣＭｇ^２＋ＣＦｅ＋ＣＭｎ）≦１．９０ （２）
ＣＳｉ／ＣＭｇ≧１．６０のとき、
｛０．１／（ＣＭｇ^２）｝＋ＣＦｅ＋ＣＭｎ）≦１．７０ （３）
ここで、ＣＳｉ、ＣＦｅ、ＣＭｎ及びＣＭｇは、アルミニウム合金中のＳｉ、Ｆｅ、Ｍｎ及びＭｇの含有量をそれぞれ示す。

【0022】

まず、（１）式は良好な曲げ加工性を確保する観点から規定した式である。Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎは粗大な金属間化合物の形成に特に寄与する元素であり、上記の各添加元素の説明でも各々上限が設定されるが、３者の総和についても規制する必要がある。３者の総和を２．３（％）以下とすることによって、例えば、自動車ボディパネル等の利用に適した良好な曲げ加工性が確保される。なお、式（１）は、Ｓｉ、Ｆｅ及びＭｎの含有量の和と曲げ加工性の実験的関係から得られるものである。

【0023】

次に、（２）、（３）式は塗装焼付け処理後の耐力を確保する観点から規定した式である。ＳｉとＭｇは塗装焼付時の析出によって大きな強度向上に寄与する元素であるが、Ｆｅ、Ｍｎと金属間化合物を形成し易い。その結果、強度向上に寄与するＳｉ、Ｍｇがこの金属間化合物の形成に消費されるため、Ｆｅ、Ｍｎの添加に伴い強度向上効果が減少する。（２）式は、アルミニウム合金中のＭｇ含有量に対するＳｉ含有量の比が１．６０未満の場合を規定し、（３）式は、アルミニウム合金中のＭｇ含有量に対するＳｉ含有量の比が１．６０以上の場合を規定する。上述した各元素範囲を満たすとともに、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｎの添加量が上記（２）、（３）式を満足することで、例えば、自動車ボディパネル等の利用に適した塗装焼付け後の耐力を得ることができる。ここで、（２）式と（３）式は、上記のようにＣＳｉ／ＣＭｇを場合分けし、各場合におけるＳｉ、Ｍｇ、Ｆｅ及びＭｎの含有量と良好な塗装焼付け後耐力との実験で得られる関係を数値解析によって求めたものである。

【0024】

３．アルミニウム合金板の製造方法
次に、本発明に係る成形加工用アルミニウム合金板の製造方法について説明する。

【0025】

まず、前述のような合金組成を有するアルミニウム合金を常法に従って溶製し、溶湯を鋳造することで鋳塊を作製する。得られた鋳塊に対し、均質化処理、熱間圧延、中間焼鈍、冷間圧延、溶体化処理、安定化処理をこの順序で行う。本発明にて規定する材料特性を満足するための、各工程の好ましい条件を以下に説明する。

【0026】

鋳造工程：
鋳造工程では、ＤＣ鋳造法等の通常の鋳造法によって溶湯を鋳造して鋳塊を得る。

【0027】

均質化処理工程：
均質化処理は、添加元素の偏析をなくすことが主目的である。均質化処理温度は、４８０℃以上融点未満とするのが好ましい。均質化処理の温度が４８０℃未満では、偏析をなくす効果が十分に得られない。一方、処理温度が融点以上では、共晶融解が発生する。均質化処理の時間は添加元素量にもよるが、上記温度範囲内にて２０分〜２４時間とするのが好ましい。処理時間が２０分未満の場合は十分に偏析をなくすことが困難となる場合がある。一方、処理時間が２４時間を超える場合は製造コストが増加する。

【0028】

熱間圧延工程：
続く熱間圧延工程では、開始温度を４５０〜融点未満℃とするのが好ましい。開始温度が４５０℃未満では、変形抵抗が増加し生産効率が低下する。一方、開始温度が融点以上では、共晶融解が発生する。また、熱間圧延の終了温度は、２００〜４００℃とするのが好ましい。終了温度が２００℃未満では、変形抵抗が増加し生産効率が低下する。一方、終了温度が４００℃を超えると、析出物の粗大化が起こりその後の工程での溶体化が困難となる。

【0029】

中間焼鈍工程：
続く中間焼鈍は、添加元素の溶体化と再結晶を目的とする。中間焼鈍の保持温度は、４８０℃以上融点未満とするのが好ましい。この工程は、Ｍｇ_２Ｓｉ、単体Ｓｉ等をマトリックス中に固溶させ、これにより焼付硬化性を付与して塗装焼付後の強度向上を図るために重要である。また、この工程は、Ｍｇ_２Ｓｉ、単体Ｓｉ粒子等の固溶により第２相粒子の分布密度を低下させて、延性と曲げ性の向上にも寄与する。更に、この工程は、これに続く冷間圧延工程と溶体化処理工程とともに最終的に所要の結晶組織を得て、良好な成形性を得るためにも重要である。

【0030】

中間焼鈍の保持温度が４８０℃未満では、上記各効果が十分に得られない場合がある。一方、処理温度が融点以上では、共晶融解が起こる恐れがある。中間焼鈍の保持時間は、５分以下とするのが好ましい。保持時間が５分を超えると、生産性に欠ける。また、中間焼鈍の冷却中にＭｇ_２Ｓｉ、単体Ｓｉ等が粒界に多量に析出することを防止するため、１００℃／分以上の冷却速度で、保持温度から１５０℃以下の温度域まで冷却（焼入れ）するのが好ましい。なお、この中間焼鈍工程とその前工程である熱間圧延の間に、必要に応じて冷間圧延工程を設けてもよい。

【0031】

冷間圧延工程：
続く冷間圧延工程により、熱間圧延板を所望の板厚まで常法で圧延される。冷間圧延率を大きくすることで、結晶粒径が微細化し、曲げ性の改善や肌荒れ防止に効果を発揮するので、冷間圧延率は２５％以上とするのが好ましい。金属組織制御の観点からは、冷間圧延率の上限を制限する積極的な理由はないが、冷間圧延率を過度に大きくする場合、生産性の低下を招くため冷間圧延率は９０％以下とするのが好ましい。また、最終的に後述する所望のΔｒとなる結晶組織を安定して得る上においても、冷間圧延率を上記範囲にするのが望ましい。

【0032】

溶体化処理工程：
冷間圧延終了後は、冷間圧延板に溶体化処理を施す。溶体化処理の目的は中間焼鈍と同様であり、添加元素の固溶と再結晶化にある。また、この溶体化処理中の再結晶をもって最終的な結晶組織が決定される。溶体化処理温度は、４８０℃以上、好ましくは４９０℃以上で融点未満とする。溶体化処理温度が４８０℃未満の場合、室温時効の経時変化の抑制に対しては有利であるが、固溶量が少なくなって十分な焼付硬化性が得られなくなるとともに、延性と曲げ性も著しく悪化する。一方、溶体化中の共晶融解の発生を抑制するため融点未満とする。また、溶体化処理の保持時間は５分以下とするのが好ましい。保持時間が５分を超えると、生産性の低下を招く。更に、溶体化処理の保持後における冷却中にＭｇ_２Ｓｉや単体Ｓｉ等が粒界に多量に析出することを防止するため、１００℃／分以上の冷却速度で、保持温度から１５０℃以下の温度域まで冷却（焼入れ）するのが好ましい。なお、後述する実施例中にある溶体化処理の保持時間０秒とは、溶体化処理温度に到達後、直ちに冷却を行うことを意味する。

【0033】

安定化処理工程：
溶体化処理工程の終了後１時間以内に、圧延板を８０〜１２０℃の温度で１時間以上加熱保持する安定化処理を行う必要がある。この安定化処理は、塗装焼付け時に強度向上に寄与するＧ．Ｐ．ゾーンに移行し易いクラスターＩＩと言われる原子群を形成することを目的としており、塗装焼付け後の強度確保のために必要な処理である。溶体化処理工程の終了後１時間を超えて８０℃未満の温度域に保持された場合、クラスターＩＩと競合して塗装焼付け時の強度向上を妨げるクラスターＩが形成されるため、塗装焼付け後の強度が不足する。一方、加熱保持温度が１２０℃を超える場合には、クラスターＩＩが過度に成長して曲げ加工性や成形性が低下する。更に、加熱保持時間が１時間未満の場合には、クラスターＩＩの形成が不十分となり塗装焼付け後の強度が不足する。なお、加熱保持時間の上限は特に限定されるものではないが、生産効率の観点から２４時間以内とするのが好ましい。

【0034】

４．Δｒ
次に、アルミニウム合金におけるΔｒを下記の（４）、（５）式に基づいて説明する。
−０．５０≦Δｒ≦−０．０１ （４）
Δｒ＝１／２（ｒ０°＋ｒ９０°−２×ｒ４５°） （５）
ここで、ｒ０°は、アルミニウム合金板の圧延方向と平行方向のランクフォード値（ｒ値）、ｒ９０°は、アルミニウム合金板の圧延方向と直角方向のｒ値、ｒ４５°は、アルミニウム合金板の圧延方向から４５°回転した方向のｒ値を示す。

【0035】

ｒ値は、引張試験片に所定量、例えば１５％の引張変形を付与した場合における板幅方向の対数歪と板厚方向の対数歪との比、すなわち、ｒ＝（板幅方向の対数歪）／（板厚方向の対数歪）として定義される。また、Δｒはｒ値の異方性を示す指標である。

【0036】

アルミニウム合金の主方位はＣｕｂｅ方位｛００１｝＜１００＞であり、Ｃｕｂｅ方位が発達するとｒ０°、ｒ９０°に比べｒ４５°の値が低くなる傾向がある。その結果、上記（５）式からも分かるように、アルミニウム合金ではΔｒが正の値となるのが一般的である。本発明によれば、上述した様に合金組成と製造方法を限定することにより、Δｒが正の値とはならない通常とは態様が異なる結晶組織を安定して得ることができる。このように、Δｒを本発明で規定する範囲とすることで成形性の改善効果が得られ、不純物元素の増加による成形性の低下を相殺することが本発明の一つの特徴となっている。

【0037】

なお、例えば自動車ボディパネル用のアルミニウム合金板において、ｒ値の向上により成形性を改善する技術は既に公知であるが、合金組成と製造工程を厳密に規定することにより、例えばｒ値の制御に効果的な異周速圧延等の特殊な塑性加工を施すことなく、Δｒが負の値（ｒ値の向上ではない）となる結晶組織を有するアルミニウム合金板が得られ、成形性の改善効果が得られることは、本発明者らが初めて見出したものである。

【0038】

５．塗装焼付け後の耐力
例えば自動車ボディパネル等では、成形後の塗装焼付け処理中において析出硬化により強度が向上する。塗装焼付けの条件にもよるが、その強度向上効果は経時の初期で最も大きく、経時に伴い減少していく傾向がある。本発明では、自動車ボディパネル向けのアルミニウム板での一般的な使用を想定し、溶体化処理の１００日後において、塗装焼付け処理を施した後の耐力が２００ＭＰａ以上と規定する。この条件を満足することで、実際の工業規模での生産に耐え得る材料となる。本発明においては、合金組成の限定及び製造方法のうち特に溶体化処理と安定化処理を制御することにより、この塗装焼付け処理後の耐力の特徴を確保している。なお、本発明では、１８０℃で１時間保持を塗装焼付け条件とした。

【0039】

６．引張強度―耐力
引張強度−耐力、すなわち、引張強度から耐力を差し引いた値は成形性の指標の一つとして用いられており、この数値が高い材料は、成形時の材料流入量が増加し成形性が改善される。本発明においては、この引張強度−耐力を１１０ＭＰａ以上に規定する。なお、この引張強度−耐力は、１２０ＭＰａ以上とするのがより好ましい。本発明では、合金組成の限定、ならびに、製造方法のうち特に溶体化処理条件を制御することにより、引張強度から耐力を差し引いた値が１１０ＭＰａ以上となることを確保している。

【実施例】

【0040】

以下に、本発明の実施例について説明する。なお、以下の実施例は、本発明の効果を説明するためのものであり、実施例記載のプロセス及び条件が本発明の技術的範囲を制限するものではない。

【0041】

まず、表１に示す本発明の成分組成範囲内の合金Ａ１〜Ａ６と、本発明の成分組成範囲外のＢ１〜Ｂ６をそれぞれ常法に従って溶製し、ＤＣ鋳造法によりスラブに鋳造した。

【0042】

【表1】

【0043】

得られた各スラブに対して、５４０℃で１０時間の均質化処理を行い室温まで冷却した後に再加熱し、開始温度５３０℃で終了温度２５０℃で熱間圧延を実施し厚さ３ｍｍの圧延板を得た。得られた熱間圧延板に、２ｍｍ厚さとなるまで冷間圧延を施した。次いで、冷間圧延板を塩浴炉中において５３０℃で５秒保持して中間焼鈍を行い、ファンを用いて３００℃／分の冷却速度で保持温度から室温まで強制空冷した。次いで、冷間圧延によって板厚１ｍｍとしてから、溶体化処理を行なった後にファンを用いて３００℃／分の冷却速度で溶体化処理温度から室温まで強制空冷した。次いで、強制空冷した圧延板に安定化処理を施して最終板を得た。なお、溶体化処理及び安定化処理については、表２に示す条件で実施した。

【0044】

【表2】

【0045】

得られたアルミニウム合金最終板のうち本発明で規定する範囲内である発明例１〜１１と、本発明で規定する範囲外の比較例１２〜２３について、以下に示す方法で各特性を評価した。評価結果を併せて表２に示す。また、表２には上述の（１）〜（３）式の左辺の計算結果、ならびに、（２）及び（３）式に関係するＳｉ／Ｍｇの値についても併せて示す。

【0046】

溶体化処理の１００日後において塗装焼付け処理を施した後の耐力（１００日後ＢＨＹＳ）：
上述のようにして作製した最終板を室温で１００日経時させた後、圧延方向に対して９０°方向のＪＩＳ５号試験片を採取し、１８０℃で１時間の塗装焼付けを模擬した熱処理を行った。この熱処理後に、ＪＩＳＺ２２４１に基づく室温引張試験を行い塗装焼付け処理後の耐力を測定した。

【0047】

溶体化処理の１００日後における＜引張強度−耐力＞（１００日後ＴＳ−ＹＳ）
上述のようにして作製した最終板を室温で１００日経時させた後、圧延方向に対して９０°方向のＪＩＳ５号試験片を採取し、ＪＩＳＺ２２４１に基づく室温引張試験を行い引張強度（ＴＳ）と耐力（ＹＳ）を測定し、その差を求めた。

【0048】

Δｒ：
上述のようにして作製した最終板から、圧延方向に対して０°、４５°、９０°の３方向からＪＩＳ５号試験片を採取し、公称ひずみ０％及び１５％のときの伸び、幅変位より３方向の各ｒ値を測定した後、（５）式に従ってΔｒを求めた。

【0049】

成形性（プレス成形性）：
プレス成形性としての成形性の評価として張出高さと限界絞り比を測定した。
張出高さは、上述のようにして作製した最終板に日東電工株式会社製の樹脂フィルム（ＳＰＶ−２２４）を貼り付けた後、潤滑材としてカストロール製Ｎｏ．７００を塗布し、しわ押さえ力１５ｔｏｎの条件でφ１００ｍｍ球頭張出試験を行なって測定した。張出高さが３４ｍｍ以上の場合を合格とし、３４ｍｍ未満を不合格とした。
限界絞り比は、上述のようにして作製した最終板をφ６０〜７０ｍｍの円板に加工した後、潤滑材としてカストロール製Ｎｏ．７００を塗布し、しわ押さえ力１５０ｋｇの条件でφ３２ｍｍのポンチにて絞り試験を行った。限界絞り比は、「絞り可能であった最大サンプル径」／「ポンチ径の比」として求めた。限界絞り比が１．９５以上の場合を合格とし、１．９５未満を不合格とした。

【0050】

曲げ性：
上述のようにして作製した最終板を室温で１００日経時させた後、圧延方向に対して９０°方向のＪＩＳ５号試験片を採取し、ＪＩＳＨ７７０１：２００８に基づくヘミング試験を実施した。なお、予歪は８％、プリヘミング時のポンチ先端半径は０．５ｍｍ、本ヘミング時の中板の厚さは１．０ｍｍとした。ヘミング試験後は外周部表面の観察を行い、外周部表面におけるＪＩＳＨ７７０１：２００８の判定基準で規定される評点が０〜２点のものを合格（○）とし、３〜４点のものを不合格（×）と判定した。

【0051】

合金組成及び製造条件が本発明で規定する範囲内である発明例１〜１１では、不純物元素を多量に含有する合金組成でありながら、溶体化処理の１００日後において塗装焼付け処理を施した際の耐力と、溶体化処理の１００日後における「引張強度―耐力」の値が高く、Δｒが負であるために張出高さ・限界絞り比も高く、更に、曲げ性も良好であり、例えば自動車ボディシートやボディパネルのような、プレス成形、塗装焼付け硬化、曲げを施される部材・部品等の素材として好適であった。

【0052】

これに対して、本発明で規定する範囲外である比較例１２〜２３では、溶体化処理の１００日後において塗装焼付け処理を施した際の耐力、溶体化処理の１００日後における「引張強度―耐力」、張出高さ・限界絞り比の少なくとも一つ以上の特性が不良であり、例えば自動車ボディパネル等で要求される高い材料特性を確保できなかった。

【0053】

具体的には、比較例１２では、溶体化処理温度が低かったため、１００日後ＢＨＹＳ、１００日後ＴＳ−ＹＳ、成形性（以下、「プレス成形性」と記す）が不合格であった。

【0054】

比較例１３では、溶体化処理から安定化処理開始までの時間が長かったため、１００日後ＢＨＹＳが不合格であった。

【0055】

比較例１４では、安定化処理の保持時間が短かったため、１００日後ＢＨＹＳが不合格であった。

【0056】

比較例１５では、安定化処理の温度が高かったため、プレス成形性、曲げ性が不合格であった。

【0057】

比較例１６、１７では、アルミニウム合金組成においてＳｉ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｎの関係が（２）式を満たさないため、１００日後ＢＨＹＳ、１００日後ＴＳ−ＹＳが不合格であった。

【0058】

比較例１８では、アルミニウム合金組成においてＭｇ、Ｆｅ、Ｍｎの関係が（３）式を満たさないため、１００日後ＢＨＹＳが不合格であった。

【0059】

比較例１９では、アルミニウム合金組成においてＳｉ、Ｆｅ、Ｍｎの関係が（１）式を満たさないため曲げ性が不合格であった。

【0060】

比較例２０、２１では、アルミニウム合金組成においてＳｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎが本発明で規定する範囲を外れたため（５）式による（４）式を満たさず、１００日後ＴＳ−ＹＳ、プレス成形性、曲げ性が不合格であった。

【0061】

比較例２２では、アルミニウム合金組成においてＳｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎが本発明で規定する範囲を外れたため（３）式、（４）式が満たされず、１００日後ＢＨＹＳ、１００日後ＴＳ−ＹＳ、プレス成形性、曲げ性が不合格であった。

【0062】

比較例２３では、アルミニウム合金組成においてＭｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕが本発明で規定する範囲を外れたためであったため（４）式が満たされず、プレス成形性、曲げ性が不合格であった。

【産業上の利用可能性】

【0063】

本発明に係る成形加工用アルミニウム合金板は、プレス成形性、塗装焼付け硬化性、曲げ性及びリサイクル性に優れ、例えば自動車ボディシート、ボディパネルのような各種自動車の部材・部品等の素材として好適に使用可能である。