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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023016375
(43)【公開日】2023-02-02
(54)【発明の名称】アルミニウム合金板
(51)【国際特許分類】
C22C 21/00 20060101AFI20230126BHJP
C22F 1/04 20060101ALI20230126BHJP
C22F 1/00 20060101ALN20230126BHJP
【ＦＩ】
C22C21/00 N
C22C21/00 M
C22C21/00 L
C22F1/04 L
C22C21/00 C
C22F1/00 613
C22F1/00 623
C22F1/00 630A
C22F1/00 630H
C22F1/00 631A
C22F1/00 650A
C22F1/00 682
C22F1/00 683
C22F1/00 694B
C22F1/00 685Z
C22F1/00 691B
C22F1/00 691C
C22F1/00 694A
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021120642
(22)【出願日】2021-07-21
(71)【出願人】
【識別番号】000107538
【氏名又は名称】株式会社ＵＡＣＪ
(74)【代理人】
【識別番号】110000648
【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】村田 拓哉
(72)【発明者】
【氏名】布村 順司
(57)【要約】
【課題】塗膜や樹脂との密着性及び制振性に優れ、高い強度を有するアルミニウム合金板を提供する。
【解決手段】アルミニウム合金板１は、Ｆｅ：０．１０質量％以上３．０質量％以下及びＭｎ：０．１０質量％以上３．０質量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有する基材２と、基材２の少なくとも一方の面上に設けられた陽極酸化皮膜３と、を有している。アルミニウム合金板１は、１００℃以上３００℃以下の温度で０．５時間以上１０時間以下加熱した後におけるヤング率が７０ＧＰａ以上となり、０．２％耐力が１００ＭＰａ以上となり、減衰自由振動における減衰率が１．５×１０－３以上となる特性を有している。
【選択図】図１
【解決手段】アルミニウム合金板１は、Ｆｅ：０．１０質量％以上３．０質量％以下及びＭｎ：０．１０質量％以上３．０質量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有する基材２と、基材２の少なくとも一方の面上に設けられた陽極酸化皮膜３と、を有している。アルミニウム合金板１は、１００℃以上３００℃以下の温度で０．５時間以上１０時間以下加熱した後におけるヤング率が７０ＧＰａ以上となり、０．２％耐力が１００ＭＰａ以上となり、減衰自由振動における減衰率が１．５×１０－３以上となる特性を有している。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｆｅ：０．１０質量％以上３．０質量％以下及びＭｎ：０．１０質量％以上３．０質量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有する基材と、
前記基材の少なくとも一方の面上に設けられた陽極酸化皮膜と、を有し、
１００℃以上３００℃以下の温度で０．５時間以上１０時間以下加熱した後におけるヤング率が７０ＧＰａ以上となり、０．２％耐力が１００ＭＰａ以上となり、減衰自由振動における減衰率が１．５×１０－３以上となる特性を有している、アルミニウム合金板。
前記基材の少なくとも一方の面上に設けられた陽極酸化皮膜と、を有し、
１００℃以上３００℃以下の温度で０．５時間以上１０時間以下加熱した後におけるヤング率が７０ＧＰａ以上となり、０．２％耐力が１００ＭＰａ以上となり、減衰自由振動における減衰率が１．５×１０－３以上となる特性を有している、アルミニウム合金板。
【請求項2】
前記基材は、さらに、Ｓｉ：０．１０質量％以上０．４０質量％以下、Ｃｕ：０．００５質量％以上０．１００質量％以下、Ｃｒ：０．０１質量％以上１．００質量％以下及びＺｎ：０．０１質量％以上０．５０質量％以下からなる群より選択される１種または２種以上の元素を含有している、請求項１に記載のアルミニウム合金板。
【請求項3】
前記基材は、さらに、Ｔｉ、Ｂ及びＶからなる群より選択される１種または２種以上の元素を含有しており、これらの元素の含有量の合計が０．００５質量％以上０．５００質量％以下である、請求項１または２に記載のアルミニウム合金板。
【請求項4】
前記基材は、さらに、Ｎｉ：０．１０質量％以下を含有している、請求項１～３のいずれか１項に記載のアルミニウム合金板。
【請求項5】
前記陽極酸化皮膜の厚みは２μｍ以上である、請求項１～４のいずれか１項に記載の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、アルミニウム合金板に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車の車体には、従来、鉄鋼材が用いられている。車体には、防錆や意匠性の向上等を目的として塗装が施されている。しかし、近年の自動車の電動化の進展や更なる燃費向上の要求の高まりに対応するため、自動車の車体をさらに軽量化することが強く望まれている。そこで、自動車の車体に、鉄鋼材に替えてアルミニウム合金材が用いられるようになってきている。
【0003】
自動車に用いられるアルミニウム合金材としては、アルミニウム合金の中でも比較的強度の高いＡｌ－Ｍｇ系合金（例えば、特許文献１）や、Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系合金（例えば、特許文献２）からなる板材が多用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平８－１６５５３８号公報
【特許文献2】特開平１１－７１６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
自動車の走行中には、動力源から生じる振動や路面の凹凸による振動などの種々の振動が発生する。走行中の振動が車体等を介して車両の種々の部位に伝搬されると、振動に由来する問題が生じるおそれがある。そのため、車両に用いられるＡｌ－Ｍｇ系合金やＡｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系合金の制振性をさらに向上させることが望まれている。
【0006】
また、アルミニウム合金材をボディパネル等に用いる場合には、塗膜とアルミニウム合金材との密着性に優れていることが望ましい。塗膜との密着性を向上させる方法としては、例えば、アルミニウム合金材に陽極酸化処理を施し、アルミニウム合金材の表面に陽極酸化皮膜を設ける方法が考えられる。しかし、Ａｌ－Ｍｇ系合金やＡｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系合金からなるアルミニウム合金材の制振性を向上させるために化学成分を変更すると、合金中に存在する金属間化合物の種類等が変化し、アルミニウム合金材の表面に均一に表面処理を施すことが難しくなる場合がある。
【0007】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、塗膜や樹脂との密着性及び制振性に優れ、高い強度を有するアルミニウム合金板を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様は、Ｆｅ（鉄）：０．１０質量％以上３．０質量％以下及びＭｎ（マンガン）：０．１０質量％以上３．０質量％以下を含有し、残部がＡｌ（アルミニウム）及び不可避的不純物からなる化学成分を有する基材と、
前記基材の少なくとも一方の面上に設けられた陽極酸化皮膜と、を有し、
１００℃以上３００℃以下の温度で０．５時間以上１０時間以下加熱した後におけるヤング率が７０ＧＰａ以上となり、０．２％耐力が１００ＭＰａ以上となり、減衰自由振動における減衰率が１．５×１０－３以上となる特性を有している、アルミニウム合金板にある。
前記基材の少なくとも一方の面上に設けられた陽極酸化皮膜と、を有し、
１００℃以上３００℃以下の温度で０．５時間以上１０時間以下加熱した後におけるヤング率が７０ＧＰａ以上となり、０．２％耐力が１００ＭＰａ以上となり、減衰自由振動における減衰率が１．５×１０－３以上となる特性を有している、アルミニウム合金板にある。
【発明の効果】
【0009】
前記アルミニウム合金板は、前記特定の化学成分を有する基材と、前記基材の少なくとも一方の面上に設けられた陽極酸化皮膜と、を有している。前記アルミニウム合金板は、基材の化学成分を前記特定の範囲とすることにより、基材上に陽極酸化皮膜を均一に形成することができる。そして、前記アルミニウム合金板は、基材上に陽極酸化皮膜を設けることにより、塗膜や樹脂との密着性を向上させることができる。
【0010】
また、前記アルミニウム合金板は、少なくとも前記特定の化学成分を有していることにより、１００℃以上３００℃以下の温度で０．５時間以上１０時間以下加熱した後におけるヤング率、０．２％耐力及び減衰自由振動の減衰率をそれぞれ前記特定の範囲とすることができる。かかる特性を有するアルミニウム合金板は、例えば塗膜の焼付等のための熱処理を行った後に、高い強度及び優れた制振性を発現させることができる。
【0011】
以上のように、前記の態様によれば、塗膜や樹脂との密着性及び制振性に優れ、高い強度を有するアルミニウム合金板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
（アルミニウム合金板）
前記アルミニウム合金板は、基材と、基材の片面上または両面上に設けられた陽極酸化皮膜とを有している。
前記アルミニウム合金板は、基材と、基材の片面上または両面上に設けられた陽極酸化皮膜とを有している。
【0014】
［基材］
まず、前記アルミニウム合金板の基材の化学成分及びその限定理由について説明する。
まず、前記アルミニウム合金板の基材の化学成分及びその限定理由について説明する。
【0015】
・Ｆｅ（鉄）：０．１０質量％以上３．０質量％以下
基材は、必須成分として、０．１０質量％以上３．０質量％以下のＦｅを含有している。Ｆｅは、主に、Ａｌ母相中にＡｌ－Ｆｅ系金属間化合物等の第二相粒子として存在している。Ａｌ母相中のＡｌ－Ｆｅ系金属間化合物は、アルミニウム合金板の制振性を向上させるとともに、分散強化によりアルミニウム合金板の強度を向上させる作用を有している。また、Ｆｅの残部は、Ａｌ母相中に固溶した固溶元素として存在しており、アルミニウム合金板の強度を向上させる作用を有している。
基材は、必須成分として、０．１０質量％以上３．０質量％以下のＦｅを含有している。Ｆｅは、主に、Ａｌ母相中にＡｌ－Ｆｅ系金属間化合物等の第二相粒子として存在している。Ａｌ母相中のＡｌ－Ｆｅ系金属間化合物は、アルミニウム合金板の制振性を向上させるとともに、分散強化によりアルミニウム合金板の強度を向上させる作用を有している。また、Ｆｅの残部は、Ａｌ母相中に固溶した固溶元素として存在しており、アルミニウム合金板の強度を向上させる作用を有している。
【0016】
Ａｌ－Ｆｅ系金属間化合物等の第二相粒子によってアルミニウム合金板の制振性が向上するメカニズムとしては、例えば、以下のようなメカニズムが考えられる。すなわち、外部からアルミニウム合金板に振動が加わると、Ａｌ母相と第二相粒子との界面において粘性流動が生じる。この粘性流動によって振動エネルギーが吸収される結果、振動が早期に減衰すると考えられる。
【0017】
基材中のＦｅの含有量を０．１０質量％以上とすることにより、アルミニウム合金板の強度及び制振性を向上させることができる。アルミニウム合金板の制振性をより向上させるとともに強度を高める観点からは、基材中のＦｅの含有量は、０．４０質量％以上であることが好ましく、１．０質量％以上であることがより好ましい。基材中のＦｅの含有量が０．１０質量％未満の場合には、基材中に形成されるＡｌ－Ｆｅ系金属間化合物等の第二相粒子の数が不足し、アルミニウム合金板の強度及び制振性の低下を招くおそれがある。
【0018】
また、基材中のＦｅの含有量を３．０質量％以下、好ましくは２．０質量％以下、より好ましくは１．７質量％以下とすることにより、基材上に均一な陽極酸化皮膜を容易に形成することができる。その結果、アルミニウム合金板と塗膜や樹脂との密着性を向上させることができる。基材中のＦｅの含有量が過度に多くなると、基材中に粗大なＡｌ－Ｆｅ系金属間化合物が形成されやすくなる。基材中に粗大なＡｌ－Ｆｅ系金属間化合物が存在すると、陽極酸化を形成する際に粗大なＡｌ－Ｆｅ系金属間化合物の周辺の反応が促進されやすくなり、基材上に陽極酸化皮膜を均一に形成することが難しくなるおそれがある。
【0019】
・Ｍｎ（マンガン）：０．１０質量％以上３．０質量％以下
基材は、必須成分として、０．１０質量％以上３．０質量％以下のＭｎを含有している。Ｍｎは、主に、Ａｌ母相中にＡｌ－Ｍｎ系金属間化合物等の第二相粒子として存在している。Ａｌ母相中のＡｌ－Ｍｎ系金属間化合物は、Ａｌ－Ｆｅ系金属間化合物と同様に、アルミニウム合金板の強度及び制振性を向上させる作用を有している。また、Ｍｎは、Ｆｅとともに基材中にＡｌ－Ｆｅ－Ｍｎ系金属間化合物を形成することができる。Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｎ系金属間化合物は、Ａｌ母相との電位差が小さいため、陽極酸化皮膜を形成する際の局部電池反応を抑制する作用を有している。陽極酸化皮膜を形成する際の局部電池反応を抑制することにより、基材上に均一な陽極酸化皮膜を容易に形成することができる。
基材は、必須成分として、０．１０質量％以上３．０質量％以下のＭｎを含有している。Ｍｎは、主に、Ａｌ母相中にＡｌ－Ｍｎ系金属間化合物等の第二相粒子として存在している。Ａｌ母相中のＡｌ－Ｍｎ系金属間化合物は、Ａｌ－Ｆｅ系金属間化合物と同様に、アルミニウム合金板の強度及び制振性を向上させる作用を有している。また、Ｍｎは、Ｆｅとともに基材中にＡｌ－Ｆｅ－Ｍｎ系金属間化合物を形成することができる。Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｎ系金属間化合物は、Ａｌ母相との電位差が小さいため、陽極酸化皮膜を形成する際の局部電池反応を抑制する作用を有している。陽極酸化皮膜を形成する際の局部電池反応を抑制することにより、基材上に均一な陽極酸化皮膜を容易に形成することができる。
【0020】
基材中のＭｎの含有量を０．１０質量％以上、好ましくは０．２０質量％以上、より好ましくは０．４０質量％以上とすることにより、アルミニウム合金板の強度及び制振性を向上させるとともに、基材上に均一な陽極酸化皮膜を容易に形成することができる。基材中のＭｎの含有量が０．１０質量％未満の場合には、基材中に形成されるＡｌ－Ｍｎ系金属間化合物等の第二相粒子の数が不足し、アルミニウム合金板の強度及び制振性の低下を招くおそれがある。
【0021】
また、基材中のＭｎの含有量を３．０質量％以下、好ましくは２．０質量％以下、より好ましくは１．０質量％以下とすることにより、基材上に陽極酸化皮膜を均一に形成することができる。その結果、アルミニウム合金板と塗膜や樹脂との密着性を向上させることができる。基材中のＭｎの含有量が過度に多くなると、基材中に粗大なＡｌ－Ｍｎ系金属間化合物が形成されやすくなる。粗大なＡｌ－Ｍｎ系金属間化合物は、Ａｌ－Ｆｅ系金属間化合物と同様に、陽極酸化皮膜を形成する際の反応を促進する作用を有している。そのため、この場合には、基材上に陽極酸化皮膜を均一に形成することが難しくなるおそれがある。
【0022】
基材は、必須成分としてのＦｅ及びＭｎに加えて、更に、Ｓｉ（シリコン）、Ｃｕ（銅）、Ｃｒ（クロム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｔｉ（チタン）、Ｂ（ホウ素）、Ｖ（バナジウム）及びＮｉ（ニッケル）からなる群より選択される１種または２種以上の元素を任意成分として含有していてもよい。
【0023】
・Ｓｉ：０．１０質量％以上０．４０質量％以下
基材は、任意成分として、０．１０質量％以上０．４０質量％以下のＳｉを含有していてもよい。Ｓｉは、基材中にＳｉ粒子等の第二相粒子を形成し、Ａｌ－Ｆｅ系金属間化合物等と同様にアルミニウム合金板の強度及び制振性を向上させる作用を有している。また、Ｓｉは、Ｍｎとともに基材中にＡｌ－Ｓｉ－Ｍｎ系金属間化合物を形成することができる。Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｎ系金属間化合物は、Ａｌ母相との電位差が小さいため、陽極酸化皮膜を形成する際の局部電池反応を抑制する作用を有している。陽極酸化皮膜を形成する際の局部電池反応を抑制することにより、基材上に均一な陽極酸化皮膜を容易に形成することができる。
基材は、任意成分として、０．１０質量％以上０．４０質量％以下のＳｉを含有していてもよい。Ｓｉは、基材中にＳｉ粒子等の第二相粒子を形成し、Ａｌ－Ｆｅ系金属間化合物等と同様にアルミニウム合金板の強度及び制振性を向上させる作用を有している。また、Ｓｉは、Ｍｎとともに基材中にＡｌ－Ｓｉ－Ｍｎ系金属間化合物を形成することができる。Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｎ系金属間化合物は、Ａｌ母相との電位差が小さいため、陽極酸化皮膜を形成する際の局部電池反応を抑制する作用を有している。陽極酸化皮膜を形成する際の局部電池反応を抑制することにより、基材上に均一な陽極酸化皮膜を容易に形成することができる。
【0024】
基材中のＳｉの含有量を０．１０質量％以上０．４０質量％以下、より好ましくは０．１５質量％以上０．３０質量％以下とすることにより、アルミニウム合金板の強度及び制振性をより向上させるとともに、基材上に陽極酸化皮膜をより均一に形成することができる。
【0025】
・Ｃｕ：０．００５質量％以上０．１００質量％以下
基材は、任意成分として、０．００５質量％以上０．１００質量％以下のＣｕを含有していてもよい。Ｃｕは、基材中にＡｌ－Ｃｕ系金属間化合物等の第二相粒子を形成し、Ａｌ－Ｆｅ系金属間化合物等と同様にアルミニウム合金板の強度及び制振性を向上させる作用を有している。しかし、Ａｌ－Ｃｕ系金属間化合物は、制振性を向上させる一方で、熱処理によってＡｌ母相の粒界に析出し、粒界腐食の原因となることがある。基材中のＣｕの含有量を０．００５質量％以上０．１００質量％以下、より好ましくは０．０１０質量％以上０．０７０質量％以下とすることにより、粒界腐食の発生を抑制しつつ、アルミニウム合金板の強度及び制振性をより向上させることができる。
基材は、任意成分として、０．００５質量％以上０．１００質量％以下のＣｕを含有していてもよい。Ｃｕは、基材中にＡｌ－Ｃｕ系金属間化合物等の第二相粒子を形成し、Ａｌ－Ｆｅ系金属間化合物等と同様にアルミニウム合金板の強度及び制振性を向上させる作用を有している。しかし、Ａｌ－Ｃｕ系金属間化合物は、制振性を向上させる一方で、熱処理によってＡｌ母相の粒界に析出し、粒界腐食の原因となることがある。基材中のＣｕの含有量を０．００５質量％以上０．１００質量％以下、より好ましくは０．０１０質量％以上０．０７０質量％以下とすることにより、粒界腐食の発生を抑制しつつ、アルミニウム合金板の強度及び制振性をより向上させることができる。
【0026】
・Ｃｒ：０．０１質量％以上１．００質量％以下
基材は、任意成分として、０．０１質量％以上１．００質量％以下のＣｒを含有していてもよい。Ｃｒは、基材中にＡｌ－Ｃｒ系金属間化合物等の第二相粒子を形成し、Ａｌ－Ｆｅ系金属間化合物等と同様にアルミニウム合金板の強度及び制振性を向上させる作用を有している。
基材は、任意成分として、０．０１質量％以上１．００質量％以下のＣｒを含有していてもよい。Ｃｒは、基材中にＡｌ－Ｃｒ系金属間化合物等の第二相粒子を形成し、Ａｌ－Ｆｅ系金属間化合物等と同様にアルミニウム合金板の強度及び制振性を向上させる作用を有している。
【0027】
一方、基材中のＣｒの含有量が過度に多くなると、基材中に粗大なＡｌ－Ｃｒ系金属間化合物が形成されやすくなる。粗大なＡｌ－Ｃｒ系金属間化合物は陽極酸化皮膜を形成する際の反応を促進する作用を有しているため、基材中に粗大なＡｌ－Ｃｒ系金属間化合物が過度に多く存在すると、基材上に陽極酸化皮膜を均一に形成することが難しくなるおそれがある。基材中のＣｒの含有量を０．０１質量％以上１．００質量％以下、より好ましくは０．１０質量％以上０．５０質量％以下とすることにより、アルミニウム合金板の強度及び制振性をより向上させるとともに、基材中への粗大なＡｌ－Ｃｒ系金属間化合物の形成を抑制し、基材上に陽極酸化皮膜をより均一に形成することができる。
【0028】
・Ｚｎ：０．０１質量％以上０．５０質量％以下
基材は、任意成分として、０．０１質量％以上０．５０質量％以下のＺｎを含有していてもよい。Ｚｎの一部は他の合金元素とともにＡｌ母相中に第二相粒子を形成し、アルミニウム合金板の強度及び制振性をより向上させる作用を有している。また、Ｚｎの残部はＡｌ母相中に固溶して基材の電位を卑化させることにより、陽極酸化皮膜を形成する際の反応性を向上させる作用を有している。しかし、Ｚｎの含有量が過度に多くなると、基材が腐食しやすくなるおそれがある。基材中のＺｎの含有量を０．０１質量％以上０．５０質量％以下、より好ましくは０．１０質量％以上０．４０質量％以下とすることにより、アルミニウム合金板の強度及び制振性をより向上させるとともに、基材の電位を適度に卑化させ、陽極酸化皮膜の形成をより促進することができる。
基材は、任意成分として、０．０１質量％以上０．５０質量％以下のＺｎを含有していてもよい。Ｚｎの一部は他の合金元素とともにＡｌ母相中に第二相粒子を形成し、アルミニウム合金板の強度及び制振性をより向上させる作用を有している。また、Ｚｎの残部はＡｌ母相中に固溶して基材の電位を卑化させることにより、陽極酸化皮膜を形成する際の反応性を向上させる作用を有している。しかし、Ｚｎの含有量が過度に多くなると、基材が腐食しやすくなるおそれがある。基材中のＺｎの含有量を０．０１質量％以上０．５０質量％以下、より好ましくは０．１０質量％以上０．４０質量％以下とすることにより、アルミニウム合金板の強度及び制振性をより向上させるとともに、基材の電位を適度に卑化させ、陽極酸化皮膜の形成をより促進することができる。
【0029】
・Ｔｉ、Ｂ及びＶ：合計０．００５質量％以上０．５００質量％以下
基材は、任意成分として、Ｔｉ、Ｂ及びＶからなる群より選択される１種または２種以上の元素を含有していてもよい。これらの元素は、前記アルミニウム合金板の製造過程において鋳塊の結晶粒を微細化する作用を有している。Ｔｉ、Ｂ及びＶの含有量の合計を前記特定の範囲とすることにより、鋳塊の結晶粒を微細化するとともに、基材中に形成される第二相粒子の大きさのばらつきを低減することができる。その結果、アルミニウム合金板の制振性のばらつきを低減することができる。また、第二相粒子の大きさのばらつきが小さくなることにより、陽極酸化皮膜を形成する際の反応性のばらつきを低減し、基材上に陽極酸化皮膜をより均一に形成することができる。これらの作用効果をより高める観点からは、Ｔｉ、Ｂ及びＶの含有量の合計は、０．２０質量％以下であることがより好ましい。
基材は、任意成分として、Ｔｉ、Ｂ及びＶからなる群より選択される１種または２種以上の元素を含有していてもよい。これらの元素は、前記アルミニウム合金板の製造過程において鋳塊の結晶粒を微細化する作用を有している。Ｔｉ、Ｂ及びＶの含有量の合計を前記特定の範囲とすることにより、鋳塊の結晶粒を微細化するとともに、基材中に形成される第二相粒子の大きさのばらつきを低減することができる。その結果、アルミニウム合金板の制振性のばらつきを低減することができる。また、第二相粒子の大きさのばらつきが小さくなることにより、陽極酸化皮膜を形成する際の反応性のばらつきを低減し、基材上に陽極酸化皮膜をより均一に形成することができる。これらの作用効果をより高める観点からは、Ｔｉ、Ｂ及びＶの含有量の合計は、０．２０質量％以下であることがより好ましい。
【0030】
・Ｎｉ：０．１０質量％以下
前記基材は、任意成分として、０．１０質量％以下のＮｉを含有していてもよい。Ｎｉは、基材中にＡｌ－Ｎｉ系金属間化合物等の第二相粒子を形成し、Ａｌ－Ｆｅ系金属間化合物等と同様にアルミニウム合金板の強度及び制振性を向上させる作用を有している。しかし、Ａｌ－Ｎｉ系金属間化合物は、制振性を向上させる一方で、腐食性物質に曝された際にカソードサイトとなり、腐食を促進させるおそれがある。また、Ａｌ－Ｎｉ系金属間化合物は、陽極酸化皮膜を形成する際に反応を促進する作用を有しているため、基材の表面に存在するＡｌ－Ｎｉ系金属間化合物の数が多くなると、基材上に陽極酸化皮膜を均一に形成することが難しくなるおそれがある。
前記基材は、任意成分として、０．１０質量％以下のＮｉを含有していてもよい。Ｎｉは、基材中にＡｌ－Ｎｉ系金属間化合物等の第二相粒子を形成し、Ａｌ－Ｆｅ系金属間化合物等と同様にアルミニウム合金板の強度及び制振性を向上させる作用を有している。しかし、Ａｌ－Ｎｉ系金属間化合物は、制振性を向上させる一方で、腐食性物質に曝された際にカソードサイトとなり、腐食を促進させるおそれがある。また、Ａｌ－Ｎｉ系金属間化合物は、陽極酸化皮膜を形成する際に反応を促進する作用を有しているため、基材の表面に存在するＡｌ－Ｎｉ系金属間化合物の数が多くなると、基材上に陽極酸化皮膜を均一に形成することが難しくなるおそれがある。
【0031】
基材中のＮｉの含有量を０．１０質量％以下、より好ましくは０．０５質量％以下とすることにより、腐食の発生を抑制しつつ、アルミニウム合金板の強度及び制振性をより向上させることができる。また、この場合には、基材上に均一な陽極酸化皮膜をより容易に形成することができる。
【0032】
・その他の元素
基材には、前述した元素の他に、製造過程において不可避的に混入する不可避的不純物が含まれる。不可避的不純物として含まれる元素には、例えば、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｐｂ（鉛）、Ｇａ（ガリウム）及びＳｎ（スズ）などがある。不可避的不純物としての各元素の含有量は、個々の元素について０．１質量％以下であり、かつ、不可避的不純物の含有量の合計が０．２質量％以下である。
基材には、前述した元素の他に、製造過程において不可避的に混入する不可避的不純物が含まれる。不可避的不純物として含まれる元素には、例えば、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｐｂ（鉛）、Ｇａ（ガリウム）及びＳｎ（スズ）などがある。不可避的不純物としての各元素の含有量は、個々の元素について０．１質量％以下であり、かつ、不可避的不純物の含有量の合計が０．２質量％以下である。
【0033】
［陽極酸化皮膜］
前記基材上には、陽極酸化皮膜が設けられている。前記アルミニウム合金板は、基材の化学成分を前記特定の範囲とすることにより、基材中にＡｌ－Ｆｅ系金属間化合物等の第二相粒子を形成することができる。そして、これらの第二相粒子により、アルミニウム合金板の強度及び制振性を向上させることができる。また、前記アルミニウム合金板において基材中に形成される第二相粒子は、陽極酸化処理におけるアルミニウム酸化物の溶解反応及び成長反応の妨げになりにくい。それ故、基材の化学成分を前記特定の範囲とすることにより、基材上に陽極酸化皮膜を均一に形成するとともに、第二相粒子によって加熱後のアルミニウム合金板の強度及び制振性を向上させることができる。
前記基材上には、陽極酸化皮膜が設けられている。前記アルミニウム合金板は、基材の化学成分を前記特定の範囲とすることにより、基材中にＡｌ－Ｆｅ系金属間化合物等の第二相粒子を形成することができる。そして、これらの第二相粒子により、アルミニウム合金板の強度及び制振性を向上させることができる。また、前記アルミニウム合金板において基材中に形成される第二相粒子は、陽極酸化処理におけるアルミニウム酸化物の溶解反応及び成長反応の妨げになりにくい。それ故、基材の化学成分を前記特定の範囲とすることにより、基材上に陽極酸化皮膜を均一に形成するとともに、第二相粒子によって加熱後のアルミニウム合金板の強度及び制振性を向上させることができる。
【0034】
前記アルミニウム合金板においては、基材上に陽極酸化皮膜を設けることにより、基材の酸化を抑制するとともに、アルミニウム合金板の表面に微細な凹凸を形成し、アンカー効果により塗膜や樹脂との密着性を向上させることができる。塗膜や樹脂との密着性を向上させる効果をより高める観点からは、陽極酸化皮膜の厚みは、２μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることがより好ましく、１０μｍ以上であることがさらに好ましい。
【0035】
前記アルミニウム合金板における陽極酸化皮膜は、多数の細孔を備えたポーラス型の陽極酸化皮膜であることが好ましい。この場合には、アルミニウム合金板に塗装を施した際に、陽極酸化皮膜の細孔に塗膜が進入しやすくなる。これにより、塗膜や樹脂との密着性をさらに高めることができる。また、この場合には、陽極酸化皮膜の細孔に染料を封入することにより、アルミニウム合金板を着色することも可能である。
【0036】
［アルミニウム合金板の物性］
前記アルミニウム合金板は、１００℃以上３００℃以下の温度で０．５時間以上１０時間以下加熱した後におけるヤング率が７０ＧＰａ以上となり、０．２％耐力が１００ＭＰａ以上となり、減衰自由振動における減衰率が１．５×１０－３以上となる特性を有している。ヤング率及び減衰自由振動における減衰率の高いアルミニウム合金板は、外部から加わった振動を効率よく減衰させることができる。また、０．２％耐力の高いアルミニウム合金板は、自動車の車体等の最終製品の剛性を向上させることができる他、成形加工時の割れやしわの発生を抑制することもできる。
前記アルミニウム合金板は、１００℃以上３００℃以下の温度で０．５時間以上１０時間以下加熱した後におけるヤング率が７０ＧＰａ以上となり、０．２％耐力が１００ＭＰａ以上となり、減衰自由振動における減衰率が１．５×１０－３以上となる特性を有している。ヤング率及び減衰自由振動における減衰率の高いアルミニウム合金板は、外部から加わった振動を効率よく減衰させることができる。また、０．２％耐力の高いアルミニウム合金板は、自動車の車体等の最終製品の剛性を向上させることができる他、成形加工時の割れやしわの発生を抑制することもできる。
【0037】
それ故、前記特定の条件で加熱した後のヤング率、０．２％耐力及び減衰自由振動の減衰率がそれぞれ前記特定の範囲内であるアルミニウム合金板は、例えば塗装に行う焼付などの熱処理の後に、優れた制振性を発現させることができる。また、このような特性を有するアルミニウム合金板は、特に、自動車の車体に好適である。
【0038】
アルミニウム合金板の制振性をさらに向上させる観点からは、前記アルミニウム合金板は、１００℃以上３００℃以下の温度で０．５時間以上１０時間以下加熱した後における減衰自由振動の減衰率が２．０×１０－３以上であることがより好ましい。なお、減衰自由振動の減衰率の具体的な測定方法は、実施例において詳説する。
【0039】
［用途］
前記アルミニウム合金板は、前述したように、基材の化学成分を前記特定の範囲内にするとともに、基材上に陽極酸化皮膜を設けることにより、塗膜や樹脂との密着性を向上させるとともに、加熱後において優れた制振性を有している。それ故、前記アルミニウム合金板は、例えば自動車のボディパネル材などの、塗装焼付後に優れた制振性が求められる用途に好適である。
前記アルミニウム合金板は、前述したように、基材の化学成分を前記特定の範囲内にするとともに、基材上に陽極酸化皮膜を設けることにより、塗膜や樹脂との密着性を向上させるとともに、加熱後において優れた制振性を有している。それ故、前記アルミニウム合金板は、例えば自動車のボディパネル材などの、塗装焼付後に優れた制振性が求められる用途に好適である。
【0040】
塗装焼付等の際に前記アルミニウム合金板を加熱する場合には、加熱温度を３００℃以下とし、加熱時間を１０時間以下とすることが好ましい。アルミニウム合金板の加熱温度が過度に高い場合、及び、加熱時間が過度に長い場合には、前記アルミニウム合金板の強度の低下を招くおそれがある。
【0041】
（アルミニウム合金板の製造方法）
前記アルミニウム合金板を作製するに当たっては、前記特定の化学成分を有するアルミニウム合金からなる基材に冷間圧延を行って所望の厚みとした後、基材に陽極酸化処理を施して陽極酸化皮膜を形成すればよい。
前記アルミニウム合金板を作製するに当たっては、前記特定の化学成分を有するアルミニウム合金からなる基材に冷間圧延を行って所望の厚みとした後、基材に陽極酸化処理を施して陽極酸化皮膜を形成すればよい。
【0042】
基材の作製方法は特に限定されることはない。例えば、基材は、ＤＣ鋳造により前記特定の化学成分を有する鋳塊を作製した後、必要に応じて鋳塊を加熱して均質化処理を行い、次いで熱間圧延を行うことにより作製されていてもよい。
【0043】
ＤＣ鋳造における鋳造後の鋳塊の冷却速度は、０．１℃／秒以上１０００℃／秒以下の範囲であることが好ましい。均質化処理を行う場合には、鋳塊を５００℃以上６５０℃以下の温度で０．５時間以上保持すればよい。
【0044】
均質化処理を行わずに鋳塊に熱間圧延を行う場合、鋳塊の温度が３００℃以上５５０℃以下の範囲内である間に圧延を開始することが好ましい。また、均質化処理を行った後に鋳塊に熱間圧延を行う場合、鋳塊の温度が３００℃以上３８０℃未満の範囲内である間に圧延を開始することが好ましい。いずれの場合においても、熱間圧延完了時の基材の温度は、１００℃以上３８０℃未満であればよい。
【0045】
また、ＣＣ鋳造により作製した前記特定の化学成分を有する板材を基材として使用することもできる。ＣＣ鋳造における鋳造後の基材の冷却速度は、０．１℃／秒以上１０００℃／秒以下の範囲であることが好ましい。
【0046】
このようにして得られた基材に冷間圧延を行うことにより、基材の厚みを所望の厚みまで減少させる。冷間圧延後の基材の厚みは、例えば、１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内から適宜設定すればよい。また、冷間圧延における総圧延率、つまり、冷間圧延前の基材の厚みに対する冷間圧延による基材の厚みの減少量の割合は、１０％以上９５％以下であることが好ましい。
【0047】
また、基材に冷間圧延を行う際に、必要に応じて、基材を加熱して焼鈍することもできる。焼鈍は、冷間圧延を行う前に行ってもよいし、冷間圧延の途中に行ってもよい。また、冷間圧延を行う前及び冷間圧延の途中の両方の時点で焼鈍を行ってもよい。焼鈍を行うに当たっては、バッチ式焼鈍炉を用いてもよいし、連続式焼鈍炉を用いてもよい。例えば、バッチ式焼鈍炉を用いて焼鈍を行う場合には、基材を２００℃以上３８０℃未満の温度に０．１時間以上１０時間以下保持することが好ましい。
【0048】
冷間圧延が完了した基材に陽極酸化処理を施すことにより、基材上に陽極酸化皮膜を形成し、前記アルミニウム合金板を得ることができる。陽極酸化処理においては、硫酸やシュウ酸、リン酸等の酸性の電解液中に前記基材と対極とを浸漬し、基材と対極との間に直流電流を流すことにより、アルミニウム酸化物の溶解反応と成長反応とが並行して進行する。これにより、基材上に、多数の細孔を備えたポーラス型の陽極酸化皮膜を形成することができる。
【0049】
陽極酸化皮膜の厚みは、基材に印加する電気量によってある程度制御することができる。基材に印加する電気量は、基材と対極との間に印加する電圧の大きさ、基材と対極との間に流れる電流の大きさ及び通電時間によって制御することができる。陽極酸化処理においては、例えば、基材と対極との間に印加する電圧を一定の値として電流を変化させてもよいし、基材と対極との間に印加する電流を一定の値として電圧を変化させてもよい。また、陽極酸化処理において、電圧及び電流の両方を変化させることもできる。また、基材上にポーラス型の陽極酸化皮膜を形成しようとする場合、陽極酸化皮膜に形成される細孔の径及び単位面積当たりの数は、電解液の種類によってある程度制御することができる。
【0050】
陽極酸化処理は、冷間圧延が完了してから、塗装が行われるまでの間であれば、いつ行ってもよい。例えば、コイル状に巻き取られた状態の基材を、コイルから引き出しつつ対極とともに電解液と接触させ、直流電流を流すことにより陽極酸化処理が行われてもよい。また、所望の大きさに切断された基材や、成形加工後の基材を対極とともに電解液と接触させ、直流電流を流すことにより陽極酸化処理が行われてもよい。
【実施例0051】
前記アルミニウム合金板の実施例を、図１～図３を参照しつつ説明する。図１に示すように、本例のアルミニウム合金板１は、Ｆｅ：０．１０質量％以上３．０質量％以下及びＭｎ：０．１０質量％以上３．０質量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有する基材２と、基材２の少なくとも一方の面上に設けられた陽極酸化皮膜３と、を有している。また、表１に示すように、本例のアルミニウム合金板１は、１００℃以上３００℃以下の温度で０．５時間以上１０時間以下加熱した後におけるヤング率が７０ＧＰａ以上となり、０．２％耐力が１００ＭＰａ以上となり、減衰自由振動における減衰率が１．５×１０－３以上となる特性を有している。
【0052】
本例のアルミニウム合金板１を作製するに当たっては、まず、ＤＣ鋳造により表１に示す化学成分を有する鋳塊を作製する。なお、表１における記号「Ｂａｌ．」は、当該元素が残部であることを示し、記号「－」は、当該元素が含まれていないことを示す。鋳塊の表面を面削して表面偏析層を除去した後、鋳塊を５２０℃の温度に１時間保持して均質化処理を行う。その後、鋳塊の温度が４６０℃である状態で熱間圧延を開始し、厚み３．０ｍｍの基材２を作製する。なお、熱間圧延完了時の基材２の温度は２８０℃とする。次いで、基材２に冷間圧延を行うことにより、基材２の厚みを１．０ｍｍとする。
【0053】
このようにして得られる基材２の片面をマスキングした後、基材２を対極とともに温度２０℃の１５質量％硫酸水溶液に浸漬する。そして、基材２をアノードとし、対極との間に電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２の直流電流を流すことにより、陽極酸化処理を行う。なお、陽極酸化処理における通電時間は、表１に示す通りである。これにより、基材２上にポーラス型の陽極酸化皮膜３を形成し、表１に示す試験材Ｓ１～試験材Ｓ３を得ることができる。電子顕微鏡を用いて各試験材の断面を観察し、陽極酸化皮膜３の厚みを計測した結果を表１に示す。
【0054】
なお、表１に示す試験材Ｒ１及び試験材Ｒ２は、試験材Ｓ１～試験材Ｓ３との比較のための試験材である。試験材Ｒ１は、基材の化学成分が表１に示すように変更されている以外は、試験材Ｓ１～試験材Ｓ３と同様の構成を有している。また、試験材Ｒ２は、基材の化学成分が表１に示すように変更されている。試験材Ｒ２については、基材に対して試験材Ｓ１～試験材Ｓ３と同様の条件で陽極酸化処理を行っても、基材上に陽極酸化皮膜を均一に形成することが難しい。それ故、試験材Ｒ２については、表１の陽極酸化皮膜の厚み欄に記号「－」を記載した。
【0055】
本例のアルミニウム合金板１の加熱後のヤング率、０．２％耐力及び減衰自由振動の減衰率の測定方法は以下の通りである。
【0056】
・ヤング率及び減衰率
各試験材を表２に示す保持温度および保持時間で加熱して熱処理を行った後、試験材から、圧延方向と長手方向とが並行になるようにして縦８０ｍｍ、横８ｍｍの短冊状試験片を採取する。この試験片を自由共振式内部摩擦測定装置（日本テクノプラス株式会社製「ＪＥ－ＲＴ」）に取り付け、減衰法によりヤング率及び減衰率の測定を行う。本例において使用した測定装置４は、図２に示すように、駆動電極４１と、駆動電極４１に対面した振幅センサ４２とを有している。駆動電極４１と振幅センサ４２との間に試験片Ｓを水平に配置し、振動の節となる位置において細線４３により試験片Ｓを固定する。この状態で駆動電極４１に交流電流を流して試験片Ｓにクーロン力を作用させることにより、試験片Ｓを振動させることができる。そして、振幅センサ４２を用いて試験片Ｓの振幅を測定することにより、振動の波形を得ることができる。
各試験材を表２に示す保持温度および保持時間で加熱して熱処理を行った後、試験材から、圧延方向と長手方向とが並行になるようにして縦８０ｍｍ、横８ｍｍの短冊状試験片を採取する。この試験片を自由共振式内部摩擦測定装置（日本テクノプラス株式会社製「ＪＥ－ＲＴ」）に取り付け、減衰法によりヤング率及び減衰率の測定を行う。本例において使用した測定装置４は、図２に示すように、駆動電極４１と、駆動電極４１に対面した振幅センサ４２とを有している。駆動電極４１と振幅センサ４２との間に試験片Ｓを水平に配置し、振動の節となる位置において細線４３により試験片Ｓを固定する。この状態で駆動電極４１に交流電流を流して試験片Ｓにクーロン力を作用させることにより、試験片Ｓを振動させることができる。そして、振幅センサ４２を用いて試験片Ｓの振幅を測定することにより、振動の波形を得ることができる。
【0057】
本例では、駆動電極４１に交流電流を流して試験片Ｓを強制的に振動させた後、交流電流を止め、試験片Ｓを復元力により自由に振動させる。試験片Ｓの振動は、図３に示す波形のように、周期Ｔで周期的に振動しながら振幅が指数関数的に減衰する、いわゆる減衰自由振動となる。なお、減衰自由振動においては、大気による抵抗や、試験片内部の転位や粒界等に由来する内部摩擦等によって振動エネルギーの損失が生じるために振幅が指数関数的に減少すると考えられている。
【0058】
減衰率δの値の算出方法は以下の通りである、まず、減衰自由振動の波形から、ｎ周期目（但し、ｎは正の整数）及びｎ＋ｍ周期目（但し、ｍは２以上の整数）を任意に選択し、ｎ周期目の振幅ａnの値と、ｎ＋ｍ周期目の振幅ａn+mの値を取得する。減衰率δは、ｋ周期目の振幅ａkと、その次の周期の振幅ａk+1との比の値の自然対数ｌｎ（ａk／ａk+1）であるから、振幅ａnと、振幅ａn+mとの比の自然対数ｌｎ（ａn／ａn+m）は、下式のように展開することができる。
ｌｎ（ａn／ａn+m）＝ｌｎ｛（ａn／ａn+1）×（ａn+1／ａn+2）×・・・×（ａn+m-1／ａn+m）｝＝ｍδ
ｌｎ（ａn／ａn+m）＝ｌｎ｛（ａn／ａn+1）×（ａn+1／ａn+2）×・・・×（ａn+m-1／ａn+m）｝＝ｍδ
【0059】
従って、減衰率δの値は、ｎ周期目の振幅ａnの値と、ｎ＋ｍ周期目の振幅ａn+mの値を用いて下式のように表すことができる。
δ＝（１／ｍ）・ｌｎ（ａn／ａn+m）
δ＝（１／ｍ）・ｌｎ（ａn／ａn+m）
【0060】
表２に、各試験材における加熱後のヤング率及び減衰自由振動の減衰率を示す。なお、試験材Ｒ２については、減衰率を算出していないため、減衰率欄に記号「－」を記載した。
【0061】
・０．２％耐力
各試験材を表２に示す保持温度および保持時間で加熱して熱処理を行った後、試験材から、圧延方向と長手方向とが並行になるようにしてＪＩＳ５号試験片を採取する。この試験片を用い、ＪＩＳ Ｚ２２４１：２０１１に準拠した方法により引張試験を行う。そして、引張試験により得られた荷重－変位曲線に基づき、各試験材の０．２％耐力を算出する。表２に、各試験材の加熱後の０．２％耐力を示す。なお、試験材Ｒ２については、０．２％耐力を算出していないため、０．２％耐力欄に記号「－」を記載した。
各試験材を表２に示す保持温度および保持時間で加熱して熱処理を行った後、試験材から、圧延方向と長手方向とが並行になるようにしてＪＩＳ５号試験片を採取する。この試験片を用い、ＪＩＳ Ｚ２２４１：２０１１に準拠した方法により引張試験を行う。そして、引張試験により得られた荷重－変位曲線に基づき、各試験材の０．２％耐力を算出する。表２に、各試験材の加熱後の０．２％耐力を示す。なお、試験材Ｒ２については、０．２％耐力を算出していないため、０．２％耐力欄に記号「－」を記載した。
【0062】
【表1】
【0063】
【表2】
【0064】
表１に示すように、試験材Ｓ１～試験材Ｓ３は、前記特定の化学成分を有する基材２と、基材２上に設けられた陽極酸化皮膜３と、を有しているため、塗膜や樹脂との密着性に優れている。また、試験材Ｓ１～試験材Ｓ３は、表２に示す温度及び時間で熱処理を行った後に、ヤング率、０．２％耐力及び減衰自由振動の減衰率がそれぞれ前記特定の範囲内となる特性を有している。かかる特性を有するアルミニウム合金板は、例えば、塗装焼付等の加熱を行った後に高い強度及び優れた制振性を発揮させることができるため、自動車の車体用として好適である。
【0065】
試験材Ｒ１は、基材中のＦｅの含有量及びＭｎの含有量が前記特定の範囲よりも少ないため、基材中にＡｌ－Ｆｅ系金属間化合物やＡｌ－Ｍｎ系金属間化合物等の第二相粒子が形成されにくい。そのため、試験材Ｒ１は、加熱後のヤング率及び減衰率が低く、試験材Ｓ１に比べて制振性に劣る。
【0066】
試験材Ｒ２は、基材中のＦｅの含有量及びＭｎの含有量が前記特定の範囲よりも少ない上、Ｓｉの含有量が過度に多いため、陽極酸化処理において基材上に陽極酸化皮膜を均一に形成することが難しい。
【0067】
以上、本発明に係るアルミニウム合金板の具体的な構成の例を説明したが、本発明に係るアルミニウム合金板の具体的な構成は、実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。
【符号の説明】
【0068】
１ アルミニウム合金板
２ 基材
３ 陽極酸化皮膜
２ 基材
３ 陽極酸化皮膜
【図1】
【図2】
【図3】