特表 2024-514929 高い形成性を有する５ＸＸＸアルミニウムシート

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-03

(54)【発明の名称】高い形成性を有する５ＸＸＸアルミニウムシート

(51)【国際特許分類】

   C22C 21/06 20060101AFI20240327BHJP

   C22F 1/047 20060101ALI20240327BHJP

   C22F 1/00 20060101ALN20240327BHJP

【ＦＩ】

C22C21/06

C22F1/047

C22F1/00 623

C22F1/00 630K

C22F1/00 606

C22F1/00 691B

C22F1/00 683

C22F1/00 682

C22F1/00 694B

C22F1/00 685Z

C22F1/00 686A

C22F1/00 694A

C22F1/00 694Z

C22F1/00 684B

C22F1/00 691A

C22F1/00 602

C22F1/00 691C

C22F1/00 630A

C22F1/00 630B

C22F1/00 613

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023564393

(86)(22)【出願日】2022-04-20

(85)【翻訳文提出日】2023-12-04

(86)【国際出願番号】 EP2022060442

(87)【国際公開番号】W WO2022223634

(87)【国際公開日】2022-10-27

(31)【優先権主張番号】2104165

(32)【優先日】2021-04-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】517422951

【氏名又は名称】コンステリウム ヌフ－ブリザック

【氏名又は名称原語表記】ＣＯＮＳＴＥＬＬＩＵＭ ＮＥＵＦ－ＢＲＩＳＡＣＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100080447

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 恵一

(72)【発明者】

【氏名】マッセ，ジャン－フィリップ

(72)【発明者】

【氏名】バスティアン，アラン

(72)【発明者】

【氏名】リブ，エルヴェ

(57)【要約】

本発明は、重量％でＭｇ：１．７～２．１、Ｍｎ：０．１～０．５、Ｆｅ：０．１０～０．２２、Ｓｉ：０．０５～０．２５、Ｃｕ ０．０１～０．２０、Ｃｒ 最大０．１、Ｚｎ 最大０．１５、Ｚｒ 最大０．１、Ｔｉ 最大０．０５重量％、残余はアルミニウムおよび各々最大０．０５で合計最大０．１５の不可避不純物を含む５ｘｘｘ系アルミニウムシート製のモノリシックのアルミニウムシートに関する。本発明によるモノリシックの５ｘｘｘ系アルミニウムシートの製造方法は、鋳造ステップ、予熱ステップ、４４０℃超の熱間粗圧延入口温度を用いて可逆式圧延機で熱間粗圧延するステップ、少なくとも２８０℃の熱間圧延出口温度を用いてインゴットを熱間仕上圧延するステップ、冷間圧延するステップを含む。本発明は、自動車製造のために有用である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

重量％で、１．７～２．１のＭｇ、０．１～０．５のＭｎ、０．１０～０．２２のＦｅ、０．０５～０．２５のＳｉ、０．０１～０．２０のＣｕ、最大０．１のＣｒ、最大０．１５のＺｎ、最大０．１のＺｒ、最大０．０５重量％のＴｉ、残余はアルミニウム、および、各々最大０．０５で合計最大０．１５の不可避不純物、を含む合金製の、モノリシックの５ｘｘｘ系アルミニウムシート。

【請求項2】

Ｆｅ含有量が、０．１２重量％～０．２０重量％である、請求項１に記載の５ｘｘｘ系アルミニウムシート。

【請求項3】

Ｃｒ含有量が、０．０１重量％～０．０３重量％である、請求項１または２に記載の５ｘｘｘ系アルミニウムシート。

【請求項4】

Ｔｉ含有量が、０．００５重量％～０．０４重量％である、請求項１から３のいずれか一つに記載の５ｘｘｘ系アルミニウムシート。

【請求項5】

Ｍｎ含有量が、最大０．４５％である、請求項１から４のいずれか一つに記載の５ｘｘｘ系アルミニウムシート。

【請求項6】

シートが、完全に再結晶化したＯ質別である、請求項１から５のいずれか一つに記載の５ｘｘｘ系アルミニウムシート。

【請求項7】

シートが、少なくとも０．６０５、好ましくは少なくとも０．６１０のランクフォード係数を有する、請求項６に記載の５ｘｘｘ系アルミニウムシート。

【請求項8】

少なくとも１３％、好ましくは少なくとも１４％また好ましくは少なくとも１５％の立方体集合組織の体積分率を有する、請求項６または７に記載の５ｘｘｘ系アルミニウムシート。

【請求項9】

最大１１．０％、好ましくは最大１０．０％のＲ集合組織の体積分率を有する、請求項６から８のいずれか一つに記載の５ｘｘｘ系アルミニウムシート。

【請求項10】

ＴＹＳ（ＬＴ）_Ｏと称される、ＬＴ方向におけるＴＹＳが、５０ＭＰａ～１００ＭＰａまた好ましくは６５ＭＰａ～９５ＭＰａである、請求項６から９のいずれか一つに記載の５ｘｘｘ系アルミニウムシート。

【請求項11】

Ｆｅ最大含有量が０．２０重量％であり、ランクフォード係数が少なくとも０．６１５である、請求項６から１０のいずれか一つに記載の５ｘｘｘ系アルミニウムシート。

【請求項12】

－ 請求項１から５のいずれか一つに記載の組成を有するインゴットを鋳造するステップ、
－ 典型的には４４０℃～５２０℃の温度で、インゴットを予熱するステップ、
－ ４４０℃超の熱間粗圧延入口温度を用いて、可逆式圧延機で熱間粗圧延するステップ、
－ 少なくとも２８０℃の熱間圧延出口温度を用いて、インゴットを熱間仕上圧延するステップ、
－ 冷間圧延シートを得るために冷間圧延するステップ、
を含む、請求項１から１１のいずれか一つに記載のモノリシックの５ｘｘｘ系アルミニウムシートの製造方法。

【請求項13】

熱間圧延後または冷間圧延中の焼鈍が実行されない、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

冷間圧延シートがさらに、少なくとも３２０℃、好ましくは少なくとも３４０℃また最高５００℃好ましくは最高４４０℃、最も好ましくは３６０℃～４００℃の温度にシートが達するように操作される連続焼鈍ラインを好ましくは用いて、完全に再結晶化した微細構造を持つＯ質別を得るために焼鈍される、請求項１２または１３に記載の方法。

【請求項15】

自動車製造用の、好ましくは自動車のインナーおよび／または補強材としての、請求項１から１１のいずれか一つに記載の５ｘｘｘ系アルミニウムシートの使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に自動車産業のために有用な、５ＸＸＸ系合金アルミニウムシートおよびそれらの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

通常、車のフードといった自動車部品は、主に２つの部分、つまり外側部分および内側部分で作られている。外側部分は、車の外側から見える部分であり、また内側部分は、例えばフードを開ける場合などを除いて見えない部分である。

【0003】

部品は、多くの要件を網羅する必要があり、その中には、歩行者の安全性および、塗装性能のための表面の品質がある。したがって、外側部分は通常、高い塗装外観品質を有するように開発される。内側部分または自動車のフードインナーは通常、塗装外観品質に関して同じ要件が適用されない。内側部分は通常、衝突の場合に備えて歩行者の安全性を考慮して開発され、それは詳細には使用時の低強度を意味する。これらの部分は通常エンジンの近くにあり、よって熱的安定性が必要である。内側部分はまた、表面処理を受けやすくすることも必要である。

【0004】

さまざまなアルミニウム合金が、自動車用途のために、シートまたはブランク材の形態で使用される。これらの合金の中で、ＡＡ６０１６－Ｔ４などの、ＡＡ６ＸＸＸアルミニウム合金系は、硬度、強度、形成およびさらには耐食性などの興味深い化学的特性および機械的特性を組み合わせることで知られている。

【0005】

歩行者の安全性向上のために、通常は表面品質の要件のない内側部分用である特定製品もまた開発されてきた。

【0006】

国際公開第２００６／０５６４８１号は、重量％で、０．８０≦Ｓｉ≦１．２０、０．１０≦Ｆｅ≦０．３０、０．０５≦Ｍｎ≦０．２０、０．１０≦Ｍｇ≦０．３０、Ｃｕ≦０．３０、Ｔｉ≦０．１５、各々最大０．０５で合計最大０．１５の他の元素、残りはＡｌという化学的組成を有し、Ｔ４質別状態において、少なくとも５０ＭＰａの降伏強度（Ｒｐ）、少なくとも２０％の一様伸び（Ａｕ）および少なくとも２２％の全伸び（Ａ８０）を有する、歩行者の安全性向上のための自動車用途のアルミニウム合金シートを開示している。

【0007】

国際公開第２０１８／０３３５３７号は、適度な強度レベルを有する、車両用途のためのアルミニウム合金を開示しており、製造されたストリップは、歩行者衝突用に使用され得るＴ４状態からの低い硬化傾向しか示さない。アルミニウム合金は、（重量パーセント単位で）以下の合金成分を含む：０．４重量％≦Ｓｉ≦０．５５重量％、０．１５重量％≦Ｆｅ≦０．２５重量％、Ｃｕ≦０．０６重量％、０．１５重量％≦Ｍｎ≦０．４重量％、０．３３重量％≦Ｍｇ≦０．４重量％、Ｃｒ≦０．０３重量％、０．０１重量％≦Ｔｉ≦０．１０重量％、残りは、Ａｌおよび個々に最大０．０５重量％、合計で最大０．１５重量％の不可避不純物。

【0008】

米国特許出願公開第２０１２／０２３４４３７号明細書は、第一のアルミニウム合金のシートメタルの少なくとも１つの第一の部品および第二のアルミニウム合金のシートメタルの少なくとも１つの第二の部品を有する車部品を開示しており、第一および第二のアルミニウム合金は、ＡｌＭｇＳｉタイプの合金であり、また第二のアルミニウム合金のシートメタルにおいて、固溶体における人工時効を成し遂げるために必要であるＭｇおよびＳｉの元素の本質的な部分は、人工時効を回避するためにＭｇ２Ｓｉおよび／またはＳｉの別の粒子の形態で存在している。

【0009】

歩行者の安全性を向上させるための他のアプローチは、クラッドシートまたは他のタイプの複合製品を提供することであった。

【0010】

欧州特許出願公開第２３２８７４８号明細書は、コア層および少なくとも１つのクラッド層を有する自動車用クラッドシート製品に関しており、コアは、重量％で以下の組成：Ｍｇ ０．４５～０．８、Ｓｉ ０．４５～０．７、Ｃｕ ０．０５～０．２５、Ｍｎ ０．０５～０．２、Ｆｅ 最大０．３５、他の元素（または不純物）はそれぞれが０．０５未満かつ合計が０．１５未満、残部はアルミニウム、の合金を含み、また少なくとも１つのクラッド層は重量％で以下の組成：Ｍｇ ０．３～０．７、Ｓｉ ０．３～０．７、Ｍｎ 最大０．１５、Ｆｅ 最大０．３５、他の元素（不純物）は各々０．０５未満かつ合計が０．１５未満、残部はアルミニウム、の合金を含む。しかしながら、クラッド製品は通常費用がかかり、モノリシック製品(クラッド材ではない)が好ましい。

【0011】

欧州特許出願公開第２１２１４１９号明細書は、フードシェルの外側パネルおよび内側パネルの間に配置され、外側パネルおよび／または内側パネルに接合された発泡体コアを組み込むことによって、車両フードの厚さおよび自動車との衝突時における歩行者頭部への衝撃の影響を実質的に低減する車両の薄い閉鎖パネル設計を提供するものである。

【0012】

国際公開第２０２０／１２０２６７号は、重量％でＳｉ：０．４～０．７、Ｍｇ：０．２～０．４、Ｍｎ：０．０５～０．３０、Ｆｅ：０．０３～０．４、Ｃｕ最大０．３、Ｃｒ最大０．０５、Ｚｎ最大０．１５、Ｔｉ最大０．１重量％、残りがアルミニウム、および各々最大０．０５かつ合計最大０．１５の不可避不純物を含む６ＸＸＸ系アルミニウム合金製インゴットを均質化するステップと、４２０℃未満の熱間粗圧延出口温度を用いて熱間粗圧延出口厚みまで可逆式圧延機で熱間粗圧延するステップと、インゴットを、３００℃未満の熱間圧延出口温度を用いてタンデム圧延機を用いて熱間圧延最終厚みになるまで熱間仕上圧延して熱間圧延最終厚みでコイリングするステップと、冷間圧延シートを得るために冷間圧延するステップとを含む、６ＸＸＸ系アルミニウムシートを製造するための方法を対象にしている。発明の方法にしたがって得られる製品は、それらが歩行者の安全性および表面品質のために求められる機械的特性を有するので、自動車フードインナー用に特に有用である。

【0013】

Ｔ４質別などの溶体化処理を必要としないＡＡ５ｘｘｘ合金は、興味深い代替案となり得る。

【0014】

欧州特許出願公開第０５９３０３４号明細書は、およそ３～１０重量％のＭｇおよび総量でおよそ０．３～２．０重量％のＦｅおよびＳｉで本質的に構成される、高強度レベルを有しかつ成形性に優れているアルミニウム合金シートを開示しており、アルミニウム合金シートは、潤滑性表面被覆を備え、かつ最大およそ０．１１の摺動抵抗を有する。それはまた、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、ＺｒおよびＴｉなどの、強化元素を含有し得る。

【0015】

国際公開第２０１１／０１１７４４号は、およそ２．５重量％～およそ７重量％のＭｇ；およそ０．０５重量％～およそ２重量％のＣｕ；およそ０．３重量％～およそ１．５重量％のＭｎ；任意では最大２．０重量％のＺｎ；任意では合計最大１．０重量％の添加剤、ここで添加剤はＺｒ、Ｃｒ、Ｖ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｂ、Ｃ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂｅ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｙから成るグループから選択される；そして残りはアルミニウムおよび不可避不純物、で本質的に構成される５ｘｘｘアルミニウム合金を開示している。

【0016】

国際公開第２０１６／０７７０４４号は、１．５重量％以上のＭｇ、０．８重量％以下のＣｕ、０．５重量％以下のＦｅ、０．４重量％以下のＭｎ、０．２～０．４重量％のＳｉ、０．５重量％以下のＺｎ、および０．２５重量％以下のＣｒを含み、残りはＡｌおよび不可避不純物であるアルミニウム合金を開示しており、該アルミニウム合金は、最終的な厚さまでの冷間圧延および４８０℃超の温度での溶体化を含むプロセスによって製造され、プロセスは特にＴ４質別を含む。

【0017】

国際公開第２０１８／００５４４２号は、０．１０～０．３０重量％のＦｅ、０．１０～０．３０重量％のＳｉ、０～０．２５重量％のＣｒ、２．０～３．０重量％のＭｇ、０．０５～０．１０重量％のＭｎ、０．０２～０．０６重量％のＣｕ、各不純物に関しては最大０．０５重量％、全不純物に関しては最大０．１５％の不可避不純物、および残余のアルミニウムを含む、アルミニウム合金を開示している。

【0018】

国際公開第９８／２４９４０号は、Ｓｉ ０．１０～０．２５％；Ｆｅ ０．１８～０．３０％；Ｃｕ 最大０．５％；Ｍｎ ０．４～０．７％；Ｍｇ ３．０～３．５％；Ｃｒ 最大０．２％；およびＴｉ 最大０．１％という組成を有するＡＡ５ＸＸＸ系のアルミニウム合金を開示している。

【0019】

国際公開第２００８／０１０３５２号は、Ｍｇ：２．０～３．３質量％、Ｍｎ：０．１～０．５質量％、およびＦｅ：０．２～１．０質量％を含有し、残部が不可避不純物およびＡｌである化学組成を有する高強度アルミニウム合金シートを開示している。

【0020】

米国特許出願公開第２００７／０２１７９４３号明細書は、２．０～８．０重量％のＭｇ、０．０６～０．２重量％のＳｉ、０．１～０．５重量％のＦｅ、０．１～０．５重量％のＭｎ、そしてＡｌおよび不可避不純物の残部から成るアルミニウム合金シートを開示している。

【0021】

国際公開第２００４／０９０１８４号は、以下の重量百分率での合金比率：２≦Ｍｇ≦５、Ｍｎ≦０．５、Ｃｒ≦０．３５、Ｓｉ≦０.４、Ｆｅ≦０．４、Ｃｕ≦０．３、Ｚｎ≦０．３、Ｔｉ≦０．１５、その他の元素は合計で０．１５以下および単独で０．０５を超えない、を有し、残余はＡｌである、アルミニウム合金を開示している。

【0022】

自動車部品としてのアルミニウム合金の使用の中に、補強材があり、それらは特定の位置に位置し、機械的特性の局部的向上を可能にする。インナーは、特定のケースでは、補強材とみなされる得る。電気自動車において、これらの補強材は、バッテリの周りに位置することもあり得る。

【0023】

特開平９－２７９２８１号公報は、耐蝕性に優れた缶蓋材用Ａｌ合金焼付塗装板を、その強度およびリベット等の成形性を損なうことなく製造するという、解決すべき課題を開示している。

【0024】

解決手段：このＡｌ合金焼付塗装板は、Ｍｇ２．０～３．０重量％未満、Ｍｎ０．２０～０．７０重量％、Ｃｕ０．０１～０．１５重量％、Ｆｅ０．３５重量％以下、Ｓｉ０．２０重量％以下を含み、かつＭｎ／Ｓｉ≧２.０を満たし、更にＣｒ０．１０重量％以下及びＴｉ０．０５重量％以下のうち１種又は２種を含み、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる組成を有する。次に、圧延方向と平行な断面の金属組織において、平均粒径１μｍ以上のＭｇ_２Ｓｉ化合物の面積分率が１.２％以下に調整され、Ｃｕを含む析出物のうち平均粒径０.１μｍ以上の析出物量がＣｕ換算量で０．４０％以下に調整される。

【0025】

特開平７－１９７１７６号公報は、開缶性に優れた食缶フルオープンエンド用Ａｌ合金板の製造を開示している。

【0026】

構成：この食缶フルオープンエンド用Ａｌ合金板は、Ｍｇ１．７０～２．７０％、Ｍｎ０．３０～０．６０％、Ｆｅ０．１０～０．３０％を必須成分として含み、必要に応じて更にＳｉ０．３０％以下、Ｔｉ０．２０％以下およびＣｕ０．２０％以下のうち１種又は２種以上を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる化学成分を有し、製品板表面から見た際、３～２０μｍのＡｌ－Ｆｅ－Ｍｎ系金属間化合物が面積占有率で０．３～１．０％であり、また開缶性に優れている。この化学成分を有するＡｌ合金鋳塊を４７０～５３０℃で均熱化処理した後、熱間圧延を施し、更に３０％以上の冷間圧延を施し、３６０～５４０℃の温度範囲で中間焼鈍を施した後、３０～８０％の冷間圧延を施して、焼鈍を施さずに強度を調整できる、対象のＡｌ合金板を製造する。

【0027】

特開２００２－２１２６６１号公報は、サイディング材などの建材に使用されるエンボスロール成形加工用アルミニウム合金板および同塗装板として、薄肉化の要求に応えるべく、エンボスロール成形時に割れが発生しにくくかつ腰が強いものを提供するという、解決すべき課題を開示している。

【0028】

解決手段：エンボスロール成形加工用アルミニウム合金板は、Ｍｇ１．３～２．３％を含有し、かつＳｉが０．３％以下、Ｆｅが０．３％以下に規制され、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなり、圧延方向に直角方向の伸びは２７％以上で引張強さは１４０Ｎ／ｍｍ^２以上の軟質材からなる。前記各成分のほか、エンボスロール成形加工用アルミニウム合金板は、Ｃｕ０．０６～０．３％、Ｍｎ０．０６～０．３％、およびＣｒ０．０６～０．３％のうちの１種以上を含む。エンボスロール成形加工用アルミニウム合金塗装板は、さらに前記アルミニウム合金板の表面に塗装を施すことによって得られる。

【0029】

国際公開第２０２０／１８５９２０号は、新規アルミニウム合金製造物およびこれらの合金を作製する方法を開示している。アルミニウム合金製造物は時効硬化性であり、高い強度および成形性を示し、リサイクルスクラップの使用を可能とする。アルミニウム合金は、クラッドアルミニウム合金製造物中のコアとして機能し得る。合金製造物は、自動車、輸送、および電子機器用途を含む多様な用途において使用され得る。

【0030】

国際公開第２００５／０８０６１９号は、連続的インラインプロセスでアルミニウム合金シートを製造する方法の提供を開示している。連続鋳造されたアルミニウム合金ストリップを、任意にはクエンチングし、熱間または温間で圧延し、焼鈍または熱処理をインラインで行い、任意にはクエンチングし、好ましくはコイリングし、所望のゲージに達するまで、必要に応じて追加の熱間、温間または冷間の圧延工程を有する。該プロセスは、所望の特性を有するＴ質別またはＯ質別のアルミニウム合金シートを、はるかにより短い時間で製造するために使用することができる。

【0031】

国際公開第２００６／０２６３３０号は、例えば合金をスラブに鋳造するために連続鋳造機を使用した溶融アルミニウム合金から、アルミニウム車両用構造部品または部材を製造するための方法を開示している。該方法は、本質的に、２．７～３．６重量％のＭｇ、０．１～０．４重量％のＭｎ、０．０２～０．２重量％のＳｉ、０．０５～０．３０重量％のＦｅ、最大０．１重量％のＣｕ、最大０．２５重量％のＣｒ、最大０．２重量％のＺｎ、最大０．１５重量％のＴｉを含有し、残余がアルミニウム、不要成分、および不純物から成る溶融アルミニウム合金を提供することと、溶融アルミニウム合金を連続的に鋳造するためのベルト鋳造機、ブロック鋳造機またはロール鋳造機のような連続鋳造機を提供することとを含む。溶融アルミニウム合金は、スラブに鋳造され、スラブはシート製品に圧延され、次に、焼きなまされる。シートは、金属間粒子（Ａｌ－Ｆｅ、Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｎ、またはＭｇ２Ｓｉ）の改良された分布および改善された成形性を有する。然る後、シート製品は、自動車業界によって求められる十分な強度および成形性を備える車両用構造部品または部材に成形される。

【0032】

仏国特許出願公開第２８７８２５５号明細書は、重量％で、０．８０～１．２０のＳｉ、０．１０～０．３０のＦｅ、０．０５～０．２０のＭｎ、０．１０～０．３０のＭｇ、最大０．３０のＣｕ、最大０．１５のＴｉ、各々最大０．０５で合計最大０．１５の他の元素、残余はＡｌという化学的組成を有し、Ｔ４質別状態におけるものであり、少なくとも５０ＭＰａの降伏強度（Ｒｐ）、少なくとも２０％の一様伸び（Ａｕ）および少なくとも２２％の全伸び（Ａ８０）を有する、歩行者の安全性向上のための自動車用途のアルミニウム合金シートを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0033】

【特許文献1】国際公開第２００６／０５６４８１号

【特許文献2】国際公開第２０１８／０３３５３７号

【特許文献3】米国特許出願公開第２０１２／０２３４４３７号明細書

【特許文献4】欧州特許出願公開第２３２８７４８号明細書

【特許文献5】欧州特許出願公開第２１２１４１９号明細書

【特許文献6】国際公開第２０２０／１２０２６７号

【特許文献7】欧州特許出願公開第０５９３０３４号明細書

【特許文献8】国際公開第２０１１／０１１７４４号

【特許文献9】国際公開第２０１６／０７７０４４号

【特許文献10】国際公開第２０１８／００５４４２号

【特許文献11】国際公開第９８／２４９４０号

【特許文献12】国際公開第２００８／０１０３５２号

【特許文献13】米国特許出願公開第２００７／０２１７９４３号明細書

【特許文献14】国際公開第２００４／０９０１８４号

【特許文献15】特開平９－２７９２８１号公報

【特許文献16】特開平７－１９７１７６号公報

【特許文献17】特開２００２－２１２６６１号公報

【特許文献18】国際公開第２０２０／１８５９２０号

【特許文献19】国際公開第２００５／０８０６１９号

【特許文献20】国際公開第２００６／０２６３３０号

【特許文献21】仏国特許出願公開第２８７８２５５号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0034】

さまざまな基準、つまり、車の機械的特性のための制御された強度および、使用時の低強度に関連している歩行者の安全性、ならびに、形成性および熱的安定性の間の慎重なバランスを兼ね備える、改善されたモノリシックのアルミニウムシート製品が、自動車産業において必要である。

【課題を解決するための手段】

【0035】

本発明の第１の対象は、重量％で、
Ｍｇ：１．７～２．１、
Ｍｎ：０．１～０．５、
Ｆｅ：０．１０～０．２２、
Ｓｉ：０．０５～０．２５、
Ｃｕ ０．０１～０．２０、
Ｃｒ 最大０．１、
Ｚｎ 最大０．１５、
Ｚｒ 最大０．１、
Ｔｉ 最大０．０５重量％、
残余はアルミニウム、および、各々最大０．０５で合計最大０．１５の不可避不純物、
を含む、５ｘｘｘ系アルミニウムシート製のモノリシックのアルミニウムシートである。

【0036】

本発明の別の対象は、
－ 本発明による組成を有するインゴットを鋳造するステップ、
－ 典型的には４４０℃～５２０℃の温度で、インゴットを予熱するステップ、
－ ４４０℃超の熱間粗圧延入口温度を用いて、可逆式圧延機で熱間粗圧延するステップ、
－ 少なくとも２８０℃の熱間圧延出口温度を用いて、インゴットを熱間仕上圧延するステップ、
－ 冷間圧延シートを得るために冷間圧延するステップ、
を含む、本発明による、モノリシックの５ｘｘｘ系アルミニウムシートの製造方法である。

【0037】

本発明のさらに別の対象は、自動車製造用の、好ましくは自動車のインナーおよび／または補強材としての、本発明による５ｘｘｘ系アルミニウムシートの使用である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下で称されている全てのアルミニウム合金は、相反する記載の無いかぎり、アルミニウム協会が定期的に刊行する登録記録シリーズ（Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｒｄ Ｓｅｒｉｅｓ）内で定義している規則および呼称を用いて、表示されている。

【0039】

称されている冶金学的質別は、欧州規格ＥＮ－５１５を用いて呼称される。

【0040】

合金組成はすべて、重量％（ｗｔ．％）で提供される。

【0041】

特に指定がなければ、規格ＥＮ １２２５８（２０１２）の定義が適用される。

【0042】

引張り試験は、ＩＳＯ／ＤＩＳ ６８９２－１にしたがって行われた。

【0043】

ランクフォード係数、またの名をｒ値または異方性係数または垂直異方性または塑性ひずみ比は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １０１１３に準じて測定される。それは、単軸引張試験を受ける試料の一様伸び領域における、厚さ方向の真塑性ひずみε_ａに対する幅方向の真塑性ひずみε_ｂの率である。

【0044】

結晶学的組織は、３次元数学関数によって記述され得る。この関数は、業界では、方位密度関数（ＯＤＦ）として知られている。これは、ｇ±ｄｇ方位を持つ材料の体積分率ｄＶ／Ｖとして定義される。

【0045】

【数1】

式中、（φ_１、Φ、φ_２）は、方位ｇを記述するオイラー角である。

【0046】

各シートのＯＤＦは、従来の組織ゴニオメーターでのＸ線回折によって測定される４つの極点図からの球面調和関数の方法を利用して測定された。本発明に関しては、極点図の測定は、考慮される試料の全厚さにおいて実行された。同様に、統計的に代表する測定値を得るために、試料サイズは、結晶粒サイズに適合された。

【0047】

ＯＤＦにおける情報を単純化するために、特定の方位を有する微結晶の体積分率が計算される。そうするために、基準となる方位と、この方位の周りの最大ずれ角とが任意に定義される。ＯＤＦは次に、そのように定義された領域に統合され、それにより、全体積との関係におけるこの領域内の方位の相対体積を推定することが可能となる。本発明者は、得られる組織を記述するために「ｃｕｂｅ」、「Ｒ」、「Ｑ」および「ＣＨ」の方位の周りの１５°の公差を使用した。「ｃｕｂｅ」、「ｂｒａｓｓ」、「Ｑ」および「ＣＨ」の結晶方位は、当業者に知られているものであり、以下の表１中に説明されている。

【0048】

【表1】

【0049】

本発明者らは、さまざまな基準、つまり車の機械的特性のための制御された強度および、歩行者の安全性、ならびに、十分な表面品質の間の慎重なバランスを兼ね備える、改善された５ｘｘｘアルミニウム合金シートを発見した。本発明の方法によって得られる製品は、モノリシックであり、すなわちクラッド材ではなく、高い歩行者安全性特性および優れた絞り性などの優れた形成特性を兼ね備えるものである。

【0050】

Ｍｇ含有量は、１．７重量％～２．１重量％また好ましくは１．８重量％～２．０重量％である。

【0051】

Ｍｇは、当該合金の主な合金元素であり、強度改善に寄与する。Ｍｇ含有量が１．７％重量％未満であるとき、強度改善は不十分であり得る。一方、２．１重量％を超える含有量は、歩行者の安全性に有害な強度を結果的にもたらし得る。１．８重量％、または１．８２重量％または１．８５重量％のＭｇ最小含有量は、有利であり得る。２.０重量％、または１．９５重量％または１．９３重量％のＭｇ最大含有量は、有利であり得る。一実施形態において、Ｍｇ含有量は、１．８重量％～２．０重量％である。

【0052】

Ｍｎもまた、強度改善、結晶粒微細化および構造安定化のために効果的な元素である。Ｍｎ含有量は、０.１重量％～０.５重量％また好ましくは０.２重量％～０.５重量％、またより好ましくは０.３５重量％～０.４５重量％である。

【0053】

Ｍｎ含有量が０.１重量％未満であるとき、前述の効果は不十分である。一方、０.５重量％を超えるＭｎ含有量は、上述の効果の飽和を引き起こすだけでなく、形成性に悪影響をもたらし得る多数の金属間化合物の生成も引き起し得る。０.２重量％、または０．２６重量％または０．３０重量％または０．３２重量％または０．３５重量％のＭｎ最小含有量は、有利であり得る。０．５０重量％、または０．４８重量％または０．４５重量％のＭｎ最大含有量は、有利であり得る。一実施形態において、Ｍｎ含有量は、０.２重量％～０.５重量％である。

【0054】

Ｆｅの制御は、本発明のシートの所望の特性に達するために非常に重要である。Ｆｅ含有量は、０．１０重量％～０．２２重量％また好ましくは０．１２重量％～０．２０重量％である。

【0055】

本発明者らは、予想外に、０．２２重量％を超えるまたさらには０．２０重量％を超えるＦｅ含有量が、ランクフォード係数の低下をもたらし、それにより形成能が低下することを発見した。特定の理論に結びついていないとはいえ、本発明者らは、この挙動が、Ｆｅの立方体集合組織発達への影響に関係している可能性があると考える。０．１０重量％未満のＦｅ含有量が十分な効果を生み出さない可能性がある一方で、０．２２重量％を超えるＦｅ含有量は、立方体集合組織を十分には促進しない可能性がある。それゆえに、Ｆｅ含有量は、０.１０重量％～０．２２重量％また好ましくは０.１２重量％～０．２０重量％の範囲内に設定される。０.１３重量％、または０．１４重量％または、０．１５重量％のＦｅ最小含有量は、有利であり得る。０．２０重量％、または０．１９重量％、または０．１８重量％のＦｅ最大含有量は、有利であり得る。

【0056】

Ｓｉ含有量は、０．０５重量％～０．２５重量％、また好ましくは０．０８重量％～０．２０重量％である。Ｓｉの過度の添加は、形成性に悪影響をもたらし得る、より多くのＭｇ_２Ｓｉ相を生成する可能性がある。０．０９重量％、または０．１０重量％または０．１２重量％のＳｉ最小含有量は、有利であり得る。０．２０重量％、または０．１９重量％、または０．１８重量％のＳｉ最大含有量は、有利であり得る。

【0057】

Ｃｕ含有量は、０．０１重量％～０．２０重量％また好ましくは０．０２重量％～０．１５重量％である。固溶体状態のＣｕは形成性にとって有益であり得るので、０．０２重量％、または０．０３重量％、または０．０４重量％のＣｕ最小含有量は、有利であり得る。Ｃｕ含有相の形成は形成性に悪影響をもたらし得るので、０．１５重量％、または０．１０重量％または０．０８重量％のＣｕ最大含有量が、有利であり得る。一実施形態において、Ｃｕ含有量は、０．０４重量％～０．０８重量％である。

【0058】

Ｃｒ含有量は、最大０．１重量％、好ましくは最大０．０５重量％またより好ましくは最大０．０３重量％である。一実施形態において、いくらかのＣｒが、強度改善、結晶粒微細化および構造安定化のために、０．０１重量％～０．０４重量％、好ましくは０．０３重量％の含有量で添加され得る。別の実施形態において、Ｃｒ含有量は、０．０１重量％未満である。

【0059】

Ｚｎは、最大０．１５重量％まで、また好ましくは最大０．１０重量％まで、本発明の利点から逸脱することなく添加され得る。一実施形態において、Ｚｎは、不可避不純物の中に含まれる。

【0060】

Ｚｒは、最大０．１重量％まで、また好ましくは最大０．０５重量％まで、本発明の利点から逸脱することなく添加され得る。一実施形態において、Ｚｒは不可避不純物の中に含まれる。

【0061】

Ｔｉを含有する結晶粒微細化剤は、典型的には、最大０．０５重量％、また好ましくは０．００５～０．０４重量％、またさらにより好ましくは０．０１～０．０３重量％のＴｉ全含有量を用いて添加される。

【0062】

残余は、アルミニウムおよび各々最大０．０５重量％で合計最大０．１５重量％の不可避不純物である。

【0063】

本発明によると、インゴットは、本発明の５ｘｘｘ系アルミニウム合金を使って、鋳造、典型的には直接チル鋳造によって調製される。インゴットの厚みは好ましくは、少なくとも２５０ｍｍ、または少なくとも３５０ｍｍであり、また好ましくは、プロセスの生産性を向上させるために少なくとも４００ｍｍ、またはさらには少なくとも５００ｍｍ、または６００ｍｍの厚みを伴う非常に厚い寸法のインゴットである。好ましくはインゴットは、幅が１０００～２０００ｍｍ、また長さが２０００～８０００ｍｍである。好ましくはインゴットは、スカルピングされる。

【0064】

インゴットは次に、典型的には４４０℃～５２０℃の温度で予熱され、そして、典型的には１２～４０ｍｍの厚みに至るまでの粗圧延機としても知られている可逆式圧延機での第一の熱間圧延ステップおよび典型的には３～１２ｍｍの厚みに至るまでの仕上圧延機としても知られているタンデム圧延機での第二の熱間圧延ステップを用いた２つの連続するステップで熱間圧延されてシートが得られる。タンデム圧延機は、典型的には２、３、４または５つの、圧延機ロールを支持する、複数のケージが連続して（「タンデムで」）作動する圧延機である。本発明によると、可逆式圧延機での熱間粗圧延は、４４０℃超また好ましくは４６０℃超の熱間粗圧延入口温度を用いて行われる。可逆式圧延機での第一のステップは、１つのまたはさらには２つの連続して配置された可逆式圧延機で実行され得る。

【0065】

第二の熱間圧延ステップにおいて、熱間圧延出口温度である最終温度は、好ましくは、熱間仕上圧延後に得られる熱間圧延シートが少なくとも５０％の再結晶率また好ましくは少なくとも８０％の再結晶率を示すように、少なくとも２８０℃、好ましくは少なくとも３００℃また最も好ましくは少なくとも３３５℃であるべきである。

【0066】

冷間圧延が、アルミニウムシートの厚みをさらに薄くするために熱間圧延ステップの直後に行われる。本発明の方法では、十分な強度、形成性、表面品質および耐食性を得るために、熱間圧延後または冷間圧延中の焼鈍は必要ではない。好ましくは、熱間圧延後または冷間圧延中の焼鈍は実行されない。冷間圧延後すぐに得られたシートは、冷間圧延シートと呼ばれる。冷間圧延シートの厚みは、典型的には０．５～２.５ｍｍまた好ましくは０．７～２ｍｍである。

【0067】

一実施形態において、冷間圧下率は、少なくとも４０％、または少なくとも５０％である。典型的には、冷間圧下率は最大７０％である。

【0068】

冷間圧下率の有利な実施形態は、改善された機械的特性、詳細には有利なランクフォード係数を得ることを可能にし得る。

【0069】

冷間圧延後、冷間圧延シートは、好ましくは連続焼鈍ラインにおいて、完全に再結晶化した微細構造を持つＯ質別を得るために好ましくは焼鈍される。好ましくは連続焼鈍ラインは、シートが、少なくとも３２０℃、好ましくは少なくとも３４０℃また最高５００℃または好ましくは最高４４０℃、最も好ましくは３６０℃～４００℃の温度に達するように操作される。

【0070】

典型的には、連続焼鈍ラインは、シートの加熱速度が少なくとも１０℃／秒であるように、また３４０℃を超える時間が５秒～２５秒であるように操作される。焼鈍後のコイリング温度は、好ましくは最高８５℃、好ましくは最高６５℃、またより好ましくは４０℃～６０℃である。

【0071】

代替的には、焼鈍は、最高４４０℃の温度でのバッチ焼鈍によって実行され得る。

【0072】

焼鈍の後、シートは、カットされてその最終形状に形成され、塗装されて焼付硬化され得る。

【0073】

別の実施形態において、熱処理が、Ｈ２Ｘ質別、好ましくはＨ２４質別を得るために行われる。

【0074】

Ｏ質別の本発明の５ｘｘｘ系アルミニウムシートは、少なくとも０．６０５、好ましくは少なくとも０．６１０のランクフォード係数を有する。Ｆｅ最大含有量が０．２０重量％の実施形態において、Ｏ質別の本発明のシートは、少なくとも０．６１５のランクフォード係数を有する。Ｏ質別の本発明の５ｘｘｘ系アルミニウムシートは、少なくとも１３％、好ましくは１３．０％、好ましくは少なくとも１４％、好ましくは１４．０％、好ましくは少なくとも１５％、また好ましくは少なくとも１５．０％の立方体集合組織の体積分率を有する。Ｏ質別の本発明の５ｘｘｘ系アルミニウムシートは、最大１１．０％、好ましくは最大１０．０％のＲ集合組織の体積分率を有する。Ｆｅ最大含有量が０．２０重量％の実施形態において、Ｏ質別での本発明のシートは、少なくとも１４％、好ましくは１４．０％、好ましくは少なくとも１５％また好ましくは１５．０％の立方体集合組織の体積分率を有する。Ｆｅ最大含有量が０．２０重量％の実施形態において、Ｏ質別の本発明のシートは、最大１０．０％のＲ集合組織の体積分率を有する。Ｏ質別の本発明の製品は、５０ＭＰａ～１００ＭＰａ、有利には６０ＭＰａ～９８ＭＰａまた好ましくは６５ＭＰａ～９５ＭＰａである、ＴＹＳ（ＬＴ）_Ｏと称される、ＬＴ方向におけるＴＹＳを好ましくは有する。

【0075】

Ｏ質別の本発明の製品は、焼付硬化（５％の伸張および１８５℃で２０分）の後に、９０ＭＰａ～１５０ＭＰａ、有利には９５ＭＰａ～１４０ＭＰａまた好ましくは１００ＭＰａ～１３５ＭＰａの、ＴＹＳ（ＬＴ）_ＢＨと称される、ＬＴ方向におけるＴＹＳを有する。

【0076】

自動車製造用の、本発明による５ｘｘｘ系アルミニウムシートの使用は、とりわけ使用時の低強度を要求する用途について、有利である。詳細には、歩行者の安全性の必要条件を満たす必要がある自動車のインナーおよび／または補強材好ましくはフードインナーとしての、本発明によるシートの使用は有利である。

【0077】

[実施例]
この実施例において、表２中に示された組成を有する合金を用いた複数のインゴットが、ＤＣ鋳造技術によって鋳造された。

【0078】

【表2】

【0079】

インゴットは、４９０℃で予熱され、そして表３中で示されたような開始温度を用いて熱間圧延された。

【0080】

【表3】

【0081】

熱間圧延後の熱間圧延ストリップの再結晶率は、５０％を超えていた。

【0082】

シートは、完全に再結晶化したＯ質別になるまで連続焼鈍ラインにおいて３８０℃で焼鈍されまた化成皮膜処理された。シートは、結晶粒が等軸であり、圧延された結晶粒に特有である細長い結晶粒がまったく残っていないので、図１中に示されたように完全に再結晶化している。

【0083】

機械的特性は、表４中に提供されている。

【0084】

Ｏ質別シートおよびそれらのＯ質別シートから焼付硬化（５％の伸張および１８５℃で２０分）されたシートの０．２％引張降伏強度ＴＹＳおよび極限引張強度ＵＴＳが、当業者に知られている方法を用いて、横断方向において決定された。引張試験は、ＩＳＯ／ＤＩＳ ６８９２－１にしたがって行われた。結果は、表４中に提供されている。

【0085】

【表4】

【0086】

ＩＳＯ １０１１３にしたがって測定されたランクフォード係数および予め特定された集合組織要素の体積分率が、入手可能なときは表５中に提供されている。

【0087】

【表5】

【図1】

【国際調査報告】