JP2012086250A - Aluminum alloy clad plate and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、芯材の両面に被覆された表皮材からなるアルミニウム合金クラッド材の製造方法に係り、特に、深絞り性及び応力腐食割れに優れたアルミニウム合金クラッド材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an aluminum alloy clad material comprising a skin material coated on both surfaces of a core material, and more particularly to a method for producing an aluminum alloy clad material excellent in deep drawability and stress corrosion cracking.
従来から、自動車等には、鋼板が用いられることが多いが、近年では、耐環境性の観点から、車両の軽量化を図るべく、一部の部品には、アルミニウム合金の使用されている。このようなアルミニウム合金板(アルミニウム合金)としては、JIS規格で規定するところの5000系のアルミニウム合金(Al−Mg系アルミニウム合金)が用いられている。このAl−Mg系アルミニウム合金は、Mgを他のアルミニウム合金に比べて、高濃度で含有しているので、鋼と同様の強度が得られ、かつ他のアルミニウム合金に比べて、成形性に優れている。 Conventionally, steel plates are often used for automobiles and the like, but in recent years, aluminum alloys have been used for some parts in order to reduce the weight of vehicles from the viewpoint of environmental resistance. As such an aluminum alloy plate (aluminum alloy), a 5000 series aluminum alloy (Al-Mg series aluminum alloy) as defined by JIS standards is used. Since this Al-Mg-based aluminum alloy contains Mg at a higher concentration than other aluminum alloys, the same strength as steel can be obtained, and the formability is superior to other aluminum alloys. ing.
しかしながら、Al−Mg系アルミニウム合金は、局部伸び(引張強さから破断までの伸び)が極めて小さいため、曲げ等の加工性が、鋼板に比べて劣ることがある。そこで、例えば、Mgを3.5〜10質量%含有したAl−Mg系アルミニウム合金(JIS規格5000系のアルミニウム合金)を芯材として、その両面に、Mnを0.8〜1.6%含有したAl−Mn系アルミニウム合金(JIS規格3000系のアルミニウム合金)を表皮材として熱間圧延により接合したアルミニウム合金合わせ板(アルミニウム合金クラッド材)が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 However, since the Al—Mg-based aluminum alloy has extremely small local elongation (elongation from tensile strength to fracture), workability such as bending may be inferior to that of a steel plate. Therefore, for example, Al—Mg-based aluminum alloy (JIS standard 5000-based aluminum alloy) containing 3.5 to 10% by mass of Mg is used as a core material, and Mn is contained on both sides of 0.8 to 1.6%. There has been proposed an aluminum alloy laminated plate (aluminum alloy clad material) in which the Al—Mn based aluminum alloy (JIS standard 3000 series aluminum alloy) is used as a skin material and joined by hot rolling (see, for example, Patent Document 1).
このようにして得られたアルミニウム合金クラッド材は、表皮材のAl−Mn系アルミニウム合金の局所伸びが、芯材のAl−Mg系アルミニウム合金の局所伸びに比べて大きいので、強度を確保しつつ局所伸びを向上させることができる。 The aluminum alloy clad material obtained in this way has the local elongation of the Al-Mn aluminum alloy as the skin material larger than the local elongation of the Al-Mg aluminum alloy as the core material. Local elongation can be improved.
ところで、Al−Mg系アルミニウム合金は、Mgの添加量(含有量)を増量させるに従って、深絞り性は向上するが、その背反として応力腐食割れが低下することがある。そこで、特許文献1に記載の如きアルミニウム合金クラッド材を適用することにより、応力腐食割れに対して強いAl−Mn系アルミニウム合金が表皮材として被覆されるので、一見このような課題は解決されたように思われる。 By the way, the Al-Mg-based aluminum alloy improves the deep drawability as the amount of Mg added (content) is increased, but stress corrosion cracking may decrease as a contradiction. Therefore, by applying an aluminum alloy clad material as described in Patent Document 1, an Al—Mn-based aluminum alloy that is resistant to stress corrosion cracking is coated as a skin material. Seems to be.
しかしながら、特許文献1に記載のアルミニウム合金クラッド材は、熱間圧延により表皮材と芯材が接合されたクラッド材であるため、表皮材と芯材の強度及び合金成分の違いにより、表皮材と芯材の密着度の確保が困難な場合がある。 However, since the aluminum alloy clad material described in Patent Document 1 is a clad material in which the skin material and the core material are joined by hot rolling, due to the difference in strength and alloy components between the skin material and the core material, It may be difficult to ensure the adhesion of the core material.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、表皮材と芯材との密着性を確保しつつ、深絞り性及び耐応力腐食割れを向上させることができるアルミニウム合金クラッド材の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and its object is to improve the deep drawability and stress corrosion cracking resistance while ensuring the adhesion between the skin material and the core material. Another object of the present invention is to provide a method for producing an aluminum alloy clad material.
発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、深絞りによる成形性に耐えうる表皮材と芯材の密着性を確保するためには、両者の接合面を溶融状態(少なくとも半溶融状態)で接合することが好ましいと考えた。このような観点から、例えば、(1)Al−Mg系アルミニウム合金からなる芯材を準備し、この芯材に対して、表皮材となるMl−Mn系合金の溶湯で鋳包む方法、(2)ロール間にこれらの溶湯を順次流し込みキャスティングする方法も考えられる。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors have ensured that the joint surface between the two is in a molten state (at least in order to secure the adhesion between the skin material and the core material that can withstand the formability by deep drawing. It was considered preferable to join in a semi-molten state. From this point of view, for example, (1) A method of preparing a core material made of an Al—Mg-based aluminum alloy and casting the core material with a molten Ml—Mn-based alloy serving as a skin material, (2 ) A method of casting these molten metals sequentially between rolls and casting them is also conceivable.
しかしながら、一般的に、芯材のAl−Mg系アルミニウム合金の融点(568〜652℃程度)は、表皮材のAl−Mn系アルミニウム合金の融点(629℃〜657℃程度)よりも、低いため、(1)に示す方法では、溶融した表皮材に芯材を接触させた時点で、芯材が溶融してしまい、所望の形状に保つことができず、表皮材と芯材との成分が混在してしまう。(2)に示す方法の場合にも、(1)と同様の結果となり、さらに、芯材の両面に同じ加熱条件で表皮材を被覆することが難しい。このような結果、得られたクラッド材は、深絞り性及び耐応力腐食割れを向上させるような効果を充分に発現できないとの新たな知見を得た。 However, generally, the melting point (about 568 to 652 ° C.) of the Al—Mg-based aluminum alloy as the core material is lower than the melting point (about 629 ° C. to 657 ° C.) of the Al—Mn-based aluminum alloy as the skin material. In the method shown in (1), when the core material is brought into contact with the melted skin material, the core material is melted and cannot be maintained in a desired shape, and the components of the skin material and the core material are It will be mixed. In the case of the method shown in (2), the same result as in (1) is obtained, and furthermore, it is difficult to coat the skin material under the same heating conditions on both surfaces of the core material. As a result, a new finding was obtained that the obtained clad material could not sufficiently exhibit the effect of improving deep drawability and stress corrosion cracking resistance.
本発明は、このような知見に基づくものであり、本発明に係るアルミニウム合金クラッド材の製造方法は、Al−Mg系アルミニウム合金からなる芯材の両面に、Al−Mn系アルミニウム合金からなる表皮材を被覆したアルミニウム合金クラッド材の製造方法であって、該製造方法において、少なくとも対向した表面のAl−Mn系アルミニウム合金が固液共存状態にある一対の表皮材の間に、前記芯材となるAl−Mg系アルミニウム合金の溶湯を流し込むことにより前記芯材を鋳造することを特徴とする。 The present invention is based on such knowledge, and the method for producing an aluminum alloy clad material according to the present invention includes a skin made of an Al-Mn aluminum alloy on both surfaces of a core material made of an Al-Mg aluminum alloy. A method for producing an aluminum alloy clad material coated with a material, wherein in the production method, between the pair of skin materials in which at least the facing Al-Mn-based aluminum alloy is in a solid-liquid coexistence state, the core material and The core material is cast by pouring a molten Al-Mg aluminum alloy.
本発明によれば、芯材の接合面となる表皮材の表面が固液共存状態であり、この状態の表面に、芯材となるAl−Mg系アルミニウム合金の溶湯を流し込むことにより芯材を鋳造するので、芯材の両面と表皮材との間には、芯材のMg成分が表皮材の材料に拡散した密着性の高い拡散層が形成される。また、同時に、表皮材の表面にAl−Mg系アルミニウム合金の溶湯を接触させるので、両側の拡散層は略均質な状態にある。さらに、芯材の材料の融点に比べて、表皮材の材料の融点が高いので、芯材の材料となる溶湯を流し込んでも、表皮材は変形することなく、良好な接合状態のクラッド材を得ることができる。 According to the present invention, the surface of the skin material serving as the joint surface of the core material is in a solid-liquid coexistence state, and the core material is obtained by pouring a molten Al-Mg-based aluminum alloy serving as the core material into the surface in this state. Since casting is performed, a diffusion layer having high adhesion in which the Mg component of the core material diffuses into the material of the skin material is formed between both surfaces of the core material and the skin material. At the same time, since the molten Al-Mg aluminum alloy is brought into contact with the surface of the skin material, the diffusion layers on both sides are in a substantially homogeneous state. Furthermore, since the melting point of the skin material is higher than the melting point of the core material, even if a molten metal as the core material is poured, the skin material is not deformed and a clad material having a good bonded state is obtained. be able to.
さらに、Al−Mg系アルミニウム合金は、Mgの添加により酸化物を形成しやすいが、Al−Mg系アルミニウム合金の溶湯を、直接的に表皮材の表面に接触させるので、界面には酸化物が形成され難く、接合性の高いアルミニウム合金クラッド材を得ることができる。このようにして、得られたアルミニウム系合金クラッド材(インゴット材)を圧延することにより得られる圧延材は、深絞り性が従来のものに比べて優れ、耐応力腐食割れも向上している。 In addition, Al—Mg-based aluminum alloys easily form oxides due to the addition of Mg. However, since the molten Al—Mg-based aluminum alloy is directly brought into contact with the surface of the skin material, oxides are present at the interface. An aluminum alloy clad material that is difficult to be formed and has high bondability can be obtained. In this way, the rolled material obtained by rolling the obtained aluminum-based alloy clad material (ingot material) is superior in deep drawability to conventional ones and also has improved stress corrosion cracking resistance.
ここで、本発明にいうAl−Mg系アルミニウム合金とは、JIS規格に規定するところの5000系アルミニウム合金の成分に相当する材料を意味し、本発明にいうAl−Mn系アルミニウム合金とは、JIS規格に規定するところの3000系アルミニウム合金の成分に相当する材料を意味する。 Here, the Al—Mg-based aluminum alloy referred to in the present invention means a material corresponding to a component of a 5000-based aluminum alloy defined in JIS standards, and the Al—Mn-based aluminum alloy referred to in the present invention is It means a material corresponding to the component of 3000 series aluminum alloy specified in JIS standard.
また、固液共存状態の表皮材とは、加熱して固相と液相とが共存する半溶融状態にした表皮材であってもよく、金属材料を溶解した後に、固相と液相とが共存する半凝固状態にした表皮材であってもよく、少なくとも表皮材の表面の温度条件が、固相線と液相線との間の温度を確保されていればよい。 In addition, the solid-liquid coexisting skin material may be a skin material that has been heated to a semi-molten state in which the solid phase and the liquid phase coexist, and after the metal material is dissolved, the solid phase and the liquid phase May be a semi-solidified skin material, and at least the temperature condition of the surface of the skin material should ensure a temperature between the solidus and liquidus.
しかしながら、より好ましい態様としては、前記表皮材となるAl−Mn系アルミニウム合金の溶湯を、対向する位置において流すことにより、対向した表面が前記固液共存状態にある一対の表皮材を鋳造する。 However, as a more preferred embodiment, a pair of skin materials whose opposite surfaces are in the solid-liquid coexistence state are cast by flowing a molten Al-Mn aluminum alloy serving as the skin material at opposing positions.
上述した、表皮材を加熱することにより半溶融状態にする場合には、表皮材の表面を固液共存状態に加熱後に、これらを対向配置して溶湯を流し込むことになり、煩雑な作業となるが、この態様によれば、より簡単に連続してアルミニウム合金クラッド材を製造することができる。 In the case where the skin material is made to be in a semi-molten state by heating, the surface of the skin material is heated to a solid-liquid coexistence state, and then the molten metal is poured by arranging them facing each other, which is a complicated operation. However, according to this aspect, the aluminum alloy clad material can be manufactured more easily and continuously.
また、より好ましい態様としては、前記Al−Mg系アルミニウム合金に含有するMgが、4.5〜5.5質量%の範囲内にあるアルミニウム合金を用い、前記Al−Mn系アルミニウム合金に含有するMnが、1.0〜3.0質量%の範囲内にあるアルミニウム合金を用いる。 Moreover, as a more preferable aspect, Mg contained in the Al—Mg-based aluminum alloy is an aluminum alloy in the range of 4.5 to 5.5% by mass, and contained in the Al—Mn-based aluminum alloy. An aluminum alloy having Mn in the range of 1.0 to 3.0% by mass is used.
この態様にとよれば、深絞り性及び耐応力腐食割れに優れたアルミニウム合金クラッド材を好適に製造することができる。すなわち、芯材を構成するAl−Mg系アルミニウム合金に含有するMgの含有量が4.5質量%未満の場合には、深絞りの加工性が低下し、5.5質量%を超えた場合には、溶湯の流動性が低下するおそれがある。また、表皮材を構成するAl−Mn系アルミニウム合金に含有するMnが、1.0質量%未満の場合には、伸びが低下してしまい脆くなり、また、Mnが3.0質量%を超えてしまうと、結晶粒の粗大化を招き、成形性が低下するおそれがある。 According to this aspect, an aluminum alloy clad material excellent in deep drawability and stress corrosion cracking resistance can be suitably produced. That is, when the content of Mg contained in the Al-Mg-based aluminum alloy constituting the core material is less than 4.5% by mass, the workability of deep drawing decreases and exceeds 5.5% by mass. In such a case, the fluidity of the molten metal may be reduced. Further, when the Mn contained in the Al—Mn-based aluminum alloy constituting the skin material is less than 1.0% by mass, the elongation decreases and becomes brittle, and the Mn exceeds 3.0% by mass. If so, the crystal grains become coarse and the moldability may be reduced.
本発明によれば、表皮材と芯材との密着性を確保しつつ、アルミニウム合金クラッド材の深絞り性及び耐応力腐食割れを向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the deep drawability and stress corrosion cracking resistance of the aluminum alloy clad material while ensuring the adhesion between the skin material and the core material.
以下に、図面を参照して、本発明に係るアルミニウム合金クラッド材を好適に製造することができる実施形態に基づいて説明する。 Below, with reference to drawings, it explains based on the embodiment which can manufacture the aluminum alloy clad material concerning the present invention suitably.
図1は、本実施形態に係るアルミニウム合金クラッド材の表皮材を製造する工程を説明するための図であり、図2は、本実施形態に係るアルミニウム合金クラッド材の芯材の溶湯を流し込む工程を説明するための図であり、図3は、本実施形態に係るアルミニウム合金クラッド材の製造工程を説明するための図である。 FIG. 1 is a diagram for explaining a process of manufacturing a skin material of an aluminum alloy clad material according to the present embodiment, and FIG. 2 is a process of pouring a molten metal of the core material of the aluminum alloy clad material according to the present embodiment. FIG. 3 is a diagram for explaining a manufacturing process of the aluminum alloy clad material according to the present embodiment.
図1〜図3に示すように、アルミニウム合金クラッド材を製造する製造装置30であり、いわゆる、複合インゴットキャスティングを行うための装置である。製造装置30は、Al−Mn系アルミニウム合金の溶湯11aを供給する一対の第1の溶湯ノズル31,31と、Al−Mg系アルミニウム合金の溶湯12aを供給する第2の溶湯ノズル32とを備えている。これらのノズル31,32の上部には、溶湯を貯蔵するためのチャンバ(図示せず)と、このチャンバ内の溶湯を加熱及び溶湯の温度制御を行う加熱部(図示せず)と、ノズル31,32へ供給する溶湯の流量を調整するスロットル(図示せず)とが設けられている。
As shown in FIGS. 1-3, it is the
第1の溶湯ノズル31,31と第2の溶湯ノズル32との間には、分離板34,34が設けられており、Al−Mn系アルミニウム合金の溶湯11aと、Al−Mg系アルミニウム合金の溶湯12aとが混合しないようになっている。また、分離板34に、溶湯11a,12aの温度を調整するための温度調整装置(図示せず)を設けられている。
さらに、第1の溶湯ノズル31,31の外側には、水冷ジャケット36,36が設けられており、第1の溶湯ノズル31から供給されたAl−Mn系アルミニウム合金の溶湯11aに冷却水Wを供給することにより、溶湯11aを冷却するようになっている。
Further,
水冷ジャケット36の壁面と、分離板34の壁面とは、鋳造時には鋳型として作用し、Al−Mn系アルミニウム合金の溶湯11aから表皮材を所定の厚さに鋳造することが可能となっている。
The wall surface of the
製造装置30の下部には、上下方向に昇降可能なシリンダ39が設けられており、その上部には、Al−Mn系アルミニウム合金及びAl−Mg系アルミニウム合金を受けるブロック37と、このブロック37をシリンダ39に固定するプレート38とを備えている。
A
このような装置30を用いて、本実施形態に係るアルミニウム合金クラッド材を製造する。具体的には、まず、図1に示すように、シリンダ39を上昇限に移動させ、水冷ジャケット36、分離板34、及びブロック37に形成された空間に、一対の第1の溶湯ノズル31、31からAl−Mn系アルミニウム合金の溶湯11aを供給する。
By using such an
これにより、ブロック37に隣接する部分には、溶湯11aが冷却されて、Al−Mn系アルミニウム合金の固相部11cが形成され、溶湯11aと固相部11cとの間には、Al−Mn系アルミニウム合金の固相と液相が共存した固液共存部11bが形成される。なお、この固液共存部11bの温度は、Al−Mn系アルミニウム合金の固相線の温度と、液相線の温度との間の温度である。
As a result, the
次に、図2に示すように、分離板34の下方に、表皮材となる表面11dに、固液共存部11bが形成されるように(表面11dが固液共存状態になるように)、シリンダ39を下降させ、溶湯11aを垂下させる。
Next, as shown in FIG. 2, a solid-
なお、この際に、水冷ジャケット36から冷却水Wを流し、溶湯11aを冷却する。このようにして、表皮材となるAl−Mn系アルミニウム合金の溶湯11aを、対向する位置において流すことにより、対向した表面11dが固液共存状態にある一対の表皮材を鋳造することができる。この表面11dは、半凝固状態であるので、表皮材の形状を保持するための自立面となる。
At this time, the cooling water W is allowed to flow from the
このような状態で、第2の溶湯ノズル32から、Al−Mg系アルミニウム合金の溶湯12aを供給する。これにより、ブロック37に隣接する部分には、溶湯12aが冷却されて、Al−Mg系アルミニウム合金の固相部12cが形成され、溶湯12aと固相部12cとの間には、Al−Mg系アルミニウム合金の固相と液相が共存した固液共存部12bが形成される。なお、この固液共存部12bの温度は、Al−Mg系アルミニウム合金の固相線の温度と、液相線の温度との間の温度である。
In such a state, the
このようにして、図2に示すように、少なくとも対向した表面11d,11dのAl−Mn系アルミニウム合金が固液共存状態にある一対の表皮材11の間に、芯材となるAl−Mg系アルミニウム合金の溶湯を流し込むことにより芯材12を鋳造される。
In this way, as shown in FIG. 2, at least the Al—Mn-based aluminum which is the core material between the pair of
さらに、図3に示すように、シリンダ39を下降させることにより、Al−Mg系アルミニウム合金からなる芯材12の両面に、Al−Mn系アルミニウム合金からなる表皮材11を被覆したアルミニウム合金クラッド材(インゴット材)10が連続して鋳造される。
Further, as shown in FIG. 3, by lowering the
このようにして、芯材12の接合面となる表皮材11の表面11dが固液共存状態であり、この状態の表面11dに、芯材12となるAl−Mg系アルミニウム合金の溶湯12aを流し込むことにより芯材12を鋳造するので、芯材12と表皮材11,11との間には、芯材のMg等の成分が表皮材11の表面層に拡散した密着性の高い拡散層12dが形成され、両側の拡散層12dは略均質な状態にある。
In this way, the
また、Al−Mg系アルミニウム合金は、Mgの添加により酸化物を形成しやすいが、直接Al−Mg系アルミニウム合金の溶湯12aを、直接的に表皮材11の表面11dに接触させるので、界面には酸化物が形成され難く、接合性の高いアルミニウム合金クラッド材10を得ることができる。
In addition, although Al—Mg-based aluminum alloy is easy to form an oxide by adding Mg, the Al—Mg-based aluminum
なお、実施形態では、Al−Mn系アルミニウム合金とは、JIS規格に規定するところの3000系アルミニウム合金の成分に相当する材料であり、Al−Mn系アルミニウム合金に含有するMnが、1.0〜3.0質量%の範囲内にあるアルミニウム合金を用いることが好ましい。 In the embodiment, the Al—Mn-based aluminum alloy is a material corresponding to a component of the 3000-based aluminum alloy specified in JIS standards, and the Mn contained in the Al—Mn-based aluminum alloy is 1.0. It is preferable to use an aluminum alloy in the range of ˜3.0% by mass.
一方、Al−Mg系アルミニウム合金は、JIS規格に規定するところの5000系アルミニウム合金の成分に相当する材料であり、Al−Mg系アルミニウム合金に含有するMgが、4.5〜5.5質量%の範囲内にあるものを用いることが好ましい。このような範囲の合金材料を用いることのより、深絞り性及び耐応力腐食割れに優れたアルミニウム合金クラッド材10を好適に製造することができる。
On the other hand, the Al—Mg-based aluminum alloy is a material corresponding to the component of the 5000-based aluminum alloy specified in JIS standards, and Mg contained in the Al—Mg-based aluminum alloy is 4.5 to 5.5 mass. It is preferable to use those within the range of%. By using an alloy material in such a range, the aluminum alloy clad
なお、アルミニウム合金クラッド材(インゴット材)10の表皮材の厚みは、全板厚の5〜10%の厚みの範囲内にあることが好ましい。このような範囲にすることにより、表皮材による耐応力腐食割れの効果を向上させ、芯材による深絞り性の効果を向上させることができる。このようなアルミニウム合金クラッド材は、分離板34と水冷ジャケット36との位置(間隔)を調整することにより製造することができる。
The thickness of the skin material of the aluminum alloy clad material (ingot material) 10 is preferably in the range of 5 to 10% of the total thickness. By setting it as such a range, the effect of the stress corrosion cracking resistance by a skin material can be improved, and the deep drawability effect by a core material can be improved. Such an aluminum alloy clad material can be manufactured by adjusting the position (interval) between the
さらに、鋳造されたアルミニウム合金クラッド材(インゴット材)10を圧延することにより、5000系アルミニウム合金からなる芯材の両面に、3000系アルミニウム合金からなる表皮材を被覆したアルミニウム合金クラッド材(圧延材)を得ることができる。この圧延材は、従来のものに比べて、深絞り性及び耐応力腐食割れに優れている。 Further, an aluminum alloy clad material (rolled material) in which a cast aluminum alloy clad material (ingot material) 10 is rolled to cover both surfaces of a core material made of a 5000 series aluminum alloy and a skin material made of a 3000 series aluminum alloy. ) Can be obtained. This rolled material is excellent in deep drawability and stress corrosion cracking resistance as compared with the conventional material.
以下に、本発明を実施例により説明する。以下の実施例は、上に示した本実施形態に沿って行われたものであるが、本発明を限定するものではない。 Hereinafter, the present invention will be described by way of examples. The following examples are carried out in accordance with the present embodiment shown above, but do not limit the present invention.
(実施例1)
図1に示す装置を用いたアルミニウム合金クラッド材を製造した。具体的には、Al−Mg系アルミニウム合金の溶湯としてMgを5.5質量%含有した溶湯(JIS規格:5023アルミニウム合金に相当)と、Al−Mn系アルミニウム合金の溶湯としてMnを1.0質量%含有した溶湯(JIS規格:3003アルミニウム合金に相当)を準備した。
Example 1
An aluminum alloy clad material was manufactured using the apparatus shown in FIG. Specifically, a molten metal containing 5.5% by mass of Mg as a molten Al-Mg aluminum alloy (JIS standard: equivalent to 5023 aluminum alloy) and 1.0 Mn as a molten Al-Mn aluminum alloy. A molten metal containing mass% (JIS standard: equivalent to 3003 aluminum alloy) was prepared.
次に、分離板の下方における表面が固液共存状態となるように、温度620℃のAl−Mn系アルミニウム合金の溶湯を流し、シリンダを下降させた。この状態で、温度580℃のAl−Mg系アルミニウム合金の溶湯を、対向した表面のAl−Mn系アルミニウム合金が固液共存状態にある一対の表皮材の間に、流し込んで、表皮材を芯材に接合させながら、これらを鋳造した。なお、Al−Mn系アルミニウム合金の表面温度は、液相線温度と固相線温度との間の温度であり、ここでは、610℃となるように、Al−Mn系アルミニウム合金の溶湯の温度を管理することにより調整した。 Next, a molten metal of Al—Mn based aluminum alloy at a temperature of 620 ° C. was poured to lower the cylinder so that the surface below the separation plate was in a solid-liquid coexistence state. In this state, a molten Al—Mg-based aluminum alloy at a temperature of 580 ° C. is poured between a pair of skin materials in which the Al—Mn-based aluminum alloy on the opposite surface is in a solid-liquid coexistence state, and the skin material is cored. These were cast while being joined to the material. The surface temperature of the Al—Mn-based aluminum alloy is a temperature between the liquidus temperature and the solidus temperature, and here, the temperature of the molten metal of the Al—Mn-based aluminum alloy so as to be 610 ° C. Adjusted by managing.
なお、表皮材の厚みは、全板厚の10%の厚みにした。このようにして得られた鋳造したアルミニウム合金クラッド材(インゴット材)を1mmに熱間圧延、冷間圧延することにより、Al−Mg系アルミニウム合金からなる芯材の両面に、Al−Mn系アルミニウム合金からなる表皮材を被覆したアルミニウム合金クラッド材(圧延材)を得た。 The thickness of the skin material was 10% of the total thickness. The cast aluminum alloy clad material (ingot material) thus obtained is hot-rolled to 1 mm and cold-rolled, so that Al—Mn-based aluminum is formed on both surfaces of the core material made of an Al—Mg-based aluminum alloy. An aluminum alloy clad material (rolled material) coated with an alloy skin material was obtained.
(比較例1)
実施例1と同じように、アルミニウム合金クラッド材を製造した。実施例と相違する点は、Al−Mn系アルミニウム合金の溶湯の温度を管理することにより、表面温度を580℃にした、固相状態のAl−Mn系アルミニウム合金の表面に、実施例1と同じ条件で、Al−Mg系アルミニウム合金の溶湯を流し込んでインゴット材を製造した点である。
(Comparative Example 1)
In the same manner as in Example 1, an aluminum alloy clad material was produced. The difference from the example is that the surface temperature of the molten Al-Mn-based aluminum alloy is 580 ° C. by controlling the temperature of the Al—Mn-based aluminum alloy. The ingot material was manufactured by pouring a molten Al-Mg aluminum alloy under the same conditions.
(比較例2及び3)
比較例2は、実施例1の芯材に相当するMgを5.5質量%含有したアルミニウム合金材を製造した。比較例3は、実施例1の芯材に相当するMgを4.5質量%含有したアルミニウム合金材を製造した。なお、これらのアルミニウム合金材は、実施例1のアルミニウム合金クラッド材と同じ厚みである。
(Comparative Examples 2 and 3)
In Comparative Example 2, an aluminum alloy material containing 5.5% by mass of Mg corresponding to the core material of Example 1 was manufactured. In Comparative Example 3, an aluminum alloy material containing 4.5% by mass of Mg corresponding to the core material of Example 1 was manufactured. In addition, these aluminum alloy materials are the same thickness as the aluminum alloy clad material of Example 1.
<接合部分の顕微鏡観察>
実施例1及び比較例1の表皮材と芯材との接合部分を顕微鏡で観察した。この結果を、図4及び図5に示す。なお、図4(a)は、実施例1に係るアルミニウム合金クラッド材の接合状態を示した写真図であり、図4(b)は、比較例1に係るアルミニウム合金クラッド材の接合状態を示した写真図である。図5は、実施例1に係るアルミニウム合金クラッド材の接合部分の拡大写真図である。
<Microscopic observation of joint part>
The joint portion between the skin material and the core material of Example 1 and Comparative Example 1 was observed with a microscope. The results are shown in FIG. 4 and FIG. FIG. 4A is a photographic view showing the bonding state of the aluminum alloy cladding material according to Example 1, and FIG. 4B shows the bonding state of the aluminum alloy cladding material according to Comparative Example 1. FIG. FIG. 5 is an enlarged photograph of the joined portion of the aluminum alloy clad material according to the first embodiment.
<深絞り試験>
エリクセン試験機を用いて、実施例1及び比較例2、3の深絞り試験を実施した。具体的には、絞りスピード:20mm/min、しわ押さえ力:30kN、型:ブランクφ120mm、絞り型t=1.2、ポンチ径50mmの条件でそれぞれの材料に対して、深絞り試験を行い、深絞り加工ができる(破壊するまでの)絞り高さ(絞り深さ)を測定した。この結果を、図6に示す。
<Deep drawing test>
Using an Erichsen testing machine, the deep drawing tests of Example 1 and Comparative Examples 2 and 3 were performed. Specifically, a deep drawing test was performed on each material under the conditions of drawing speed: 20 mm / min, wrinkle holding force: 30 kN, mold: blank φ120 mm, drawing mold t = 1.2, punch diameter 50 mm, The drawing height (drawing depth) at which deep drawing can be performed (until breakage) was measured. The result is shown in FIG.
<応力腐食割れ試験>
実施例1及び比較例2、3の応力腐食割れ試験を実施した。具体的には、所定の塩水噴霧条件下で、ASTEMG39−99に準拠して3点曲げジグを用いて、繰り返し曲げ荷重を作用させた。この結果を、図7に示す。
<Stress corrosion cracking test>
The stress corrosion cracking test of Example 1 and Comparative Examples 2 and 3 was performed. Specifically, a bending load was repeatedly applied using a three-point bending jig in accordance with ASTME 39-99 under predetermined salt spray conditions. The result is shown in FIG.
〔結果及び考察〕
図4(a),(b)に示すように、実施例1のアルミニウム合金クラッド材では、表皮材であるAl−Mnアルミニウム合金と、芯材であるAl−Mgアルミニウム合金とは良好に接合されていたが、比較例1のアルミニウム合金クラッド材には、未接合部分があった。
[Results and discussion]
As shown in FIGS. 4A and 4B, in the aluminum alloy clad material of Example 1, the Al—Mn aluminum alloy that is the skin material and the Al—Mg aluminum alloy that is the core material are well bonded. However, the aluminum alloy clad material of Comparative Example 1 had an unjoined portion.
また、図5に示すように、実施例1の場合には、表皮材であるAl−Mnアルミニウム合金と、芯材であるAl−Mgアルミニウム合金との間において、芯材のMg成分が表皮材の表面層に拡散した拡散層が形成されていた。なお、このMgの元素拡散は、EPMAにより確認した。 Further, as shown in FIG. 5, in the case of Example 1, the Mg component of the core material is the skin material between the Al—Mn aluminum alloy that is the skin material and the Al—Mg aluminum alloy that is the core material. A diffusion layer was formed on the surface layer of the film. This elemental diffusion of Mg was confirmed by EPMA.
上述の如く、実施例1のアルミニウム合金クラッド材が良好に接合されていたのは、Al−Mn系アルミニウム合金が固液共存状態にある一対の表皮材の間に、芯材となるAl−Mg系アルミニウム合金の溶湯を流し込むことにより、拡散層が形成されたからであると考えられる。 As described above, the aluminum alloy clad material of Example 1 was satisfactorily bonded because Al—Mg serving as a core material was placed between a pair of skin materials in which an Al—Mn-based aluminum alloy is in a solid-liquid coexistence state. This is probably because a diffusion layer was formed by pouring a molten aluminum alloy.
また、図6に示すように、実施例1のアルミニウム合金クラッド材は、比較例2及び3のアルミニウム合金材に比べて、深絞り高さが高く、比較例2に比べて、約8%深絞り高さが高く、深絞り性が良いといえる。この理由は、表皮材に、Al−Mnアルミニウム合金を用いることにより、一様伸び(引張り強さまでの伸び)が向上したことによると考えられる。 Further, as shown in FIG. 6, the aluminum alloy clad material of Example 1 has a higher deep drawing height than the aluminum alloy materials of Comparative Examples 2 and 3, and is about 8% deeper than that of Comparative Example 2. It can be said that the drawing height is high and the deep drawing property is good. The reason for this is considered to be that uniform elongation (elongation to tensile strength) was improved by using an Al—Mn aluminum alloy for the skin material.
さらに、図7に示すように、実施例1のアルミニウム合金クラッド材は、100回の繰り返し荷重を作用させても応力腐食割れは発生せず、比較例2及び3は、30回以下で、応力腐食割れが発生した。この理由は、実施例1の場合、表皮材に、Al−Mnアルミニウム合金を用いることにより、応力腐食割れが向上したことによると考えられる。 Furthermore, as shown in FIG. 7, the aluminum alloy clad material of Example 1 does not generate stress corrosion cracking even when applied repeatedly 100 times, and Comparative Examples 2 and 3 are less than 30 times. Corrosion cracking occurred. In the case of Example 1, this reason is considered to be because the stress corrosion cracking was improved by using an Al—Mn aluminum alloy for the skin material.
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更があっても、それらは本発明に含まれるものである。 As mentioned above, although embodiment of this invention has been explained in full detail using drawing, a concrete structure is not limited to this embodiment, Even if there is a design change in the range which does not deviate from the gist of the present invention. These are included in the present invention.
10…アルミニウム合金クラッド材、11…表皮材,11a:溶湯(Al−Mnアルミニウム合金)、11b:固液共存部(Al−Mnアルミニウム合金)、11c:固相部(Al−Mnアルミニウム合金)、11d:固液共存状態の表面、12…芯材,12a:溶湯(Al−Mgアルミニウム合金)、12b:固液共存部(Al−Mgアルミニウム合金)、12c:固相部(Al−Mgアルミニウム合金)、30:アルミニウム合金クラッド材の製造装置、31:第1の溶湯ノズル、32:第2の溶湯ノズル、34:分離板、36:水冷ジャケット、37:ブロック、38:プレート、39:シリンダ、W:冷却水
DESCRIPTION OF
Claims (3)
該製造方法において、少なくとも対向した表面のAl−Mn系アルミニウム合金が固液共存状態にある一対の表皮材の間に、前記芯材となるAl−Mg系アルミニウム合金の溶湯を流し込むことにより前記芯材を鋳造することを特徴とするアルミニウム合金クラッド材の製造方法。 A method for producing an aluminum alloy clad material in which a skin material made of an Al-Mn aluminum alloy is coated on both surfaces of a core material made of an Al-Mg aluminum alloy,
In the manufacturing method, the core is obtained by pouring a molten Al-Mg aluminum alloy serving as the core material between a pair of skin materials in which at least the facing Al-Mn aluminum alloy is in a solid-liquid coexistence state. A method for producing an aluminum alloy clad material characterized by casting a material.
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