铝合金复合板以及铝合金复合结构构件的制作方法

本发明涉及铝合金复合板以及铝合金复合结构构件(以下，铝也称作al)。此处，复合板是指将铝合金层彼此相互层叠并通过轧制等而相互接合为一体而成的层叠板。

背景技术：

在汽车的车身、航空器的机身等、为了轻量化而将铝合金板用作原料的运输设备的结构构件中，用于高强度化的高合金化与向结构构件的成形性容易产生矛盾。

例如在结构构件用的7000系铝合金、超硬铝(al-5.5％zn-2.5％mg合金)等，作为用于实现高强度化的典型方法而增加zn、mg等高强度化元素量，但存在延展性降低而难以成形为结构构件的问题。此外，当如此实现高合金化时，也存在如下问题：耐腐蚀性降低，或者在保管中产生室温时效(时效硬化)而强度增加，向结构构件的成形性显著降低。此外，也存在轧制工序等中板的生产效率也降低的问题。

仅凭借所述7000系铝合金板、超硬铝板等的、铝合金板单体(单一的板、单板)的组成、组织，或者制法来解决这样的高强度化与成形性相矛盾的课题是非常困难的。

作为该问题的解決的方向，以往已知有将具有不同的组成、特性的铝合金层(板)彼此相互层叠2～4层而成的铝合金复合板(层叠板)。

其代表性例子为，在3000系铝合金的芯材上复合7000系铝合金的牺牲阳极材料、4000系铝合金的钎料而成的3层～4层构造的热交换器用铝合金硬钎焊片材。

此外，在专利文献1中，也提出了由将芯材设为用于高强度化的5000系铝合金材、将皮材设为用于提高耐腐蚀性的7000系铝合金材的复合材料构成的汽车燃料箱用铝合金材料。

此外，在专利文献2中，也提出了利用1000系、3000系、4000系、5000系、6000系、7000系等的铝合金的熔点差，通过使用了双辊的连续铸造，将铝合金彼此最大层叠4层并使之一体化而成的复合板的制造方法。

另外，在专利文献3中，也提出了当层叠多个铝合金层时，在这些铝合金层的层间夹设cu防腐蚀层，使该cu防腐蚀层的cu通过高温的热处理扩散至接合的铝合金层，由此提高复合板的耐腐蚀性。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-285391号公报

专利文献2：日本专利第5083862号公报

专利文献3：日本特开2013-95980号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

但是，在这些以往的铝合金复合板中，作为所述的运输设备的结构构件用，尚未发现解决所述的高强度化与成形性相矛盾的课题的铝合金复合板。因而，存在使用作运输设备的结构构件的铝合金复合板兼具高强度化与高成形性的技术性课题。

针对这样的课题，本发明的目的在于解决所述的高强度化与成形性相矛盾的课题，并提供兼具高强度化与高成形性的铝合金复合板以及铝合金复合结构构件。

用于解决课题的方案

为了实现该目的，本发明的铝合金复合板的主旨在于提供一种铝合金复合板，其层叠多个铝合金层而成，

层叠于该铝合金复合板的最表层侧的所述铝合金层的内侧的所述铝合金层各自包含mg：3～10质量％、zn：5～30质量％中的一种或者两种，

所述最表层侧的铝合金层由在3～10质量％的范围内包含mg、且将zn抑制为2质量％以下的组成构成，其中，所述2质量％以下包含0质量％，

这些铝合金层层叠为，使mg和zn中的任一者的含量互不相同的铝合金层彼此邻接并接合，合计层叠数为5～15层且整体的板厚为1～5mm，

所述铝合金复合板的mg与zn的各平均含量作为将所述层叠的各铝合金层的mg、zn的各含量平均化而成的值处于mg：2～8质量％、zn：3～20质量％的范围，

作为对所述铝合金复合板进行在保持500℃×4小时后以冷却速度80℃/秒冷却至室温的所述扩散热处理后、进一步实施120℃×24小时的人工时效硬化处理后的所述铝合金复合板的组织，将所述层叠的各铝合金层的晶粒直径平均化而成的平均晶粒直径为200μm以下，并且具有层叠的铝合金层彼此的mg与zn相互扩散而成的mg与zn的相互扩散区域，并且在该铝合金复合板的差示扫描热分析曲线中，吸热峰值为190℃以下的温度，并且放热峰值处于220～250℃的温度范围。

此外，用于实现所述目的的本发明的铝合金复合结构构件的主旨在于提供一种铝合金复合结构构件，其通过对上述铝合金复合板进行冲压成形而形成，在所述冲压成形后实施扩散热处理与人工时效处理，

作为该结构构件的组织，将层叠的所述各铝合金层的晶粒直径平均化而成的平均晶粒直径为200μm以下，并且具有层叠的所述铝合金层彼此的mg与zn相互扩散而成的mg与zn的相互扩散区域，

在该结构构件的差示扫描热分析曲线中，吸热峰值为190℃以下的温度，并且放热峰值处于220～250℃的温度范围。

发明效果

本发明为了使铝合金复合板兼具高强度化与高成形性，以所述的层数与板厚为前提，将相互复合的铝合金层设为包含大量mg、zn的特定的组成。由此，首先，提高原料复合板的延展性，确保向结构构件的冲压成形性。该原料阶段中的高强度化反而会阻碍冲压成形性，因此是不需要的。

在此基础上，在冲压成形为结构构件后，使相互复合的铝合金层彼此所含的mg、zn通过扩散热处理在层叠的彼此的板的组织中扩散。并且，通过这样的元素的扩散，使由这些mg、zn或者cu等形成的新的复合析出物(时效析出物)在彼此的接合界面部析出，实现高强度化。关于这一点，所述复合的铝合金层的包含大量mg、zn等的特定的组成不仅是从延展性的观点考虑的，也是用于通过扩散热处理使通过所述元素的扩散而产生的复合析出物在彼此的接合界面部析出来实现高强度化的组成。

在本发明中，为了通过发现这样的元素的扩散机理而实现高强度化，以对成形有铝合金复合板的铝合金复合结构构件实施扩散热处理为前提。

并且，作为进行了所述扩散热处理或者在所述扩散热处理后进一步进行了人工时效处理(以下，也称作t6处理)的铝合金复合结构构件，此外，作为进一步进行了涂装烧结处理等人工时效(硬化)处理的铝合金复合结构构件，能够通过所述的人工时效处理提高屈服强度(强度)，确保必要的强度，涂装烧结硬化性、人工时效硬化处理性即硬烘烤性(以下，也称作bh性)优异。

在本发明中，为了保证这样的bh性所带来的高强度化(bh性)，作为实施了所述扩散热处理、接下来的人工时效硬化处理(t6处理)后的铝合金复合板(铝合金复合结构构件)的组织，使通过所述元素的扩散而产生的纳米(nm：1/1000μm)等级的复合析出物分散。

但是，这样的微小的析出物因所述元素的扩散在元素的浓度分布不同的铝合金复合板、铝合金复合结构构件中，难以通过通常的tem等直接测定。

因而，在本发明中，利用铝合金复合板、铝合金复合结构构件的差示扫描热分析曲线中的、吸热峰值与放热峰值的特征性产生温度区域，间接地规定存在所述微小的析出物的组织。

由此，本发明能够使在实施扩散热处理后用作结构构件的、铝合金复合板兼具高强度化与高成形性。

附图说明

图1是示出本发明的复合板的一方式的剖视图。

图2是示出本发明的复合板的其他方式的剖视图。

图3是示出实施例的发明例的dsc的说明图。

图4是示出实施例的比较例的dsc的说明图。

具体实施方式

使用图1、图2对用于实施本发明的铝合金复合板(以下，也简称为复合板)、以及将该复合板作为原料而成形的铝合金复合结构构件(以下，也简称为复合结构构件)的最佳方式进行说明。需要说明的是，图1、图2仅示出本发明的复合板的宽度方向或者轧制方向(长边方向)的一部分的截面，这样的截面构造遍及本发明的复合板的宽度方向或者轧制方向的整体均匀地(同样地)延伸。

此外，在以下的本发明实施方式的说明中，将复合前的板称作铝合金板，将对该板进行轧制复合并薄壁化后的复合板中的层称作铝合金层。

因而，针对复合板中的铝合金层的组成、层叠的方法等的规定意义也能够解读为复合前的铝合金板、铸锭的规定意义。

(复合板的层叠的方法)

本发明的复合板通过使在规定的范围内包含mg、zn中的1种或者2种的铝合金层彼此、且是mg和zn中的任一者的含量互不相同的铝合金层彼此相互层叠(复合)5～15层(张)而成。并且，本发明的复合板是这些层叠的复合板整体的板厚处于1～5mm的范围内的比较薄的铝合金复合板。

在本发明的复合板中，需要根据层叠时组合的铝合金层的彼此的组成来改变层叠的方法。使用图1、图2对这样的层叠的方法进行说明。

图1是将al-mg系的板(后述的表1的a等的铝合金层)作为最表层侧的所述铝合金层(双最外层、两个最外层)、分别在其内侧层叠al-zn系的板(后述的表1的d或者e等的铝合金层)、并在中心配置al-mg系的板(后述的表1等的a的铝合金层)而将它们合计层叠5层的例子。

图2是同样将al-mg系的板(后述的表1的a等的铝合金层)作为最表层侧的所述铝合金层(双最外层、两个最外层)、分别在其内侧层叠al-zn-mg系的板、并在中心配置al-mg系的板(后述的表1的a等的铝合金层)而将它们合计层叠5层的例子。

这些图1、图2均是将相互层叠的板设为在所述规定的范围内分别包含mg、zn中的1种或者2种的铝合金层彼此、且是至少mg或zn的含量互不相同的铝合金层彼此的本发明例。

这些组合的铝合金层中的、在所述规定含量范围内包含zn的图1的al-zn系、图2的al-zn-mg系的铝合金层的耐腐蚀性差，因此，为了确保复合板的耐腐蚀性，以使之成为复合板的内侧的方式进行层叠。在以使这些包含zn的铝合金层成为复合板的外侧(表面侧、表层侧)的方式进行层叠的情况下，由于zn的含量多，所以复合板乃至复合结构构件的耐腐蚀性降低。

因而，在这些图1、图2中，在复合板的最表层侧(两方的最外侧、两表面侧两表层侧)的铝合金层上层叠al-mg系等在所述含量范围(3～10质量％的范围)内包含mg的复合板。但是，在这样的al-mg系等的情况下，在除了包含mg之外还包含zn、cu的情况下，耐腐蚀性仍然降低，因此，需要设为不使耐腐蚀性大幅降低的分别将zn抑制为2质量％以下(包含0质量％)的铝合金层。

对于层叠的层(后述的铸锭或者板的张数、层叠数)，为了发挥复合板的特性，越是多层则越有效果，因此需要形成为5层(5张)以上的层。当为4层以下时，即便深刻研究层叠的方法，在板厚为1～5mm的范围的比较薄的铝合金复合板中，在特性上与单体的板(单板)之间没有较大差别，将失去层叠的意义。另一方面，作为复合板的特性，若超过15层(15张)进行层叠，则虽然可以期待特性的进一步提高，但考虑到实用的制造工序中的生产率，则将变得既无效率又不现实，因此15层左右是上限。

(复合板的制造方法)

对实施扩散热处理之前的本发明的复合板的制造方法进行说明。

在通常的单体的板(单板)中，在所述7000系等中将mg添加至10质量％或者将zn添加至30质量％等而如本发明那样高合金化的情况下，延展性极度降低，产生轧制裂纹等而无法轧制。与此相对，在本发明中，形成为薄板彼此且是组成互不相同的薄板彼此的层叠板(层叠铸锭)，即便进行所述高合金化，延展性也高，因此，在进行薄板的复合之前包含冷轧，且能够热轧。即，也具有实施扩散热处理前的本发明的复合板能够通过通常的轧制工序而制造成轧制复合板的优点。

因此，在通过轧制形成复合板之前，将在规定的范围内包含mg、zn中的1种或者2种的铝合金铸锭或者板彼此、且是mg和zn中的任一者的含量互不相同的铝合金铸锭或者板彼此相互层叠(复合)5～15张。并且，与通常的轧制工序相同，能够在根据需要实施均质化热处理之后，进行热轧而形成复合板。

为了在所述板厚范围内进一步薄壁化，在此基础上，根据需要进行中间退火并冷轧。根据需要对这些轧制复合板实施调质(退火、固溶处理等热处理)，制造本发明的复合板。

此处，也可以将在使各铝合金铸锭分别单独地进行均质化热处理之后相互重叠层叠而成的铸锭再次加热至热轧温度后进行热轧。或者，也可以是在将各铝合金铸锭分别单独地进行均质化热处理后分别单独地进行热轧，进而根据需要分别单独地实施中间退火或者冷轧，在分别单独地形成为适当的板厚之后，对它们相互重叠层叠而成的板材进一步实施冷轧而形成复合板的工序。

之所以将本发明的复合板整体的板厚设为1～5mm的比较薄的范围是因为，该范围是在所述的运输设备的结构构件中通用的板厚范围。如果板厚不足1mm，则无法满足作为结构构件所需的刚性、强度、加工性、焊接性等必要特性。另一方面，在板厚超过5mm的情况下，向运输设备的结构构件的冲压成形变得困难，并且，由于重量增加，无法实现作为所述的运输设备的结构构件所需的轻量化。

根据所述轧制复合法，用于将最终的复合板整体的板厚设为1～5mm的所述铸锭的厚度(板厚)当然也取决于所层叠的张数(层数)、轧制率等，为50～200mm程度。此外，最终的复合板整体的板厚为1～5mm的情况下的、层叠的各合金层的厚度也取决于层叠的张数(层数)，为0.05～2.0mm(50～2000μm)程度。

此外，在以单体的形态实施均质化热处理、热轧或者冷轧之后，进行层叠并通过冷轧工序形成复合板的工艺的情况下，层叠阶段的各板材的厚度当然也取决于层叠的张数(层数)、轧制率等，为0.5～5.0mm程度。

(铝合金)

扩散热处理前的(向结构构件的成形前的)、复合板中的在所述最表层的内侧层叠的铝合金层的组成分别包含mg：3～10质量％、zn：5～30质量％中的1种或者2种。即，复合(层叠)前的铝合金板、铸锭、或者复合后的铝合金层的组成包含mg：3～10质量％、zn：5～30质量％中的1种或者2种。

此外，扩散热处理前的(向结构构件的成形前的)、所述铝合金复合板整体的mg与zn的各平均含量以将所述层叠的各铝合金层的mg、zn的各含量平均化而得的值计，为mg：2～8质量％、zn：3～20质量％的范围。

并且，将所述组成的铝合金层(板)彼此、且是至少mg和zn中的任一者的含量互不相同的铝合金层(板)彼此相互层叠，作为所述铝合金复合板整体分别在所述含量范围内包含mg与zn对于兼具成形性与强度而言是必要的。

(在最表层的内侧层叠的铝合金层的组成)

包含上述mg：3～10质量％、zn：5～30质量％中的1种或者2种的铝合金层也可以是al-zn系、al-mg系的2元系铝合金。此外，也可以是向这些2元系进一步添加zn、mg、cu、zr、ag的选择性添加元素而成的、al-zn-mg系、al-zn-cu系、al-mg-cu系等3元系、al-zn-cu-zr等4元系、al-zn-mg―cu-zr等5元系等。

将这些铝合金层以mg和zn中的任一者的含量互不相同的铝合金层彼此邻接地接合的方式相互组合层叠，以作为复合板整体在所述平均含量范围内包含mg与zn或者cu、zr、ag的选择性添加元素等的方式层叠规定张数。

以下，对作为复合的铝合金层及复合板的组成的、各元素的含有或者限制的意义单独进行说明。需要说明的是，在作为复合板的组成的情况下，将各元素的含量从铝合金层的各元素的含量解读为层叠的各板(全部的板)的各个元素的含量的平均值。与含量相关的以下的％表示全部是指质量％。

mg：3～10％

必需的合金元素即mg与zn一并在复合板、复合结构构件的组织中形成簇(微小析出物)而使加工硬化特性提高。此外，在复合板、复合结构构件的组织、接合界面部形成时效析出物而使强度提高。在mg含量不足3％时强度不够，在超过10％时，产生铸造裂纹，并且复合板(铸锭)的轧制性降低，复合板的制造变得困难。

zn：5～30％

必需的合金元素即zn与mg一并在复合板、复合结构构件的组织中形成簇(微小析出物)而使加工硬化特性提高。此外，在复合板、复合结构构件的组织、接合界面部形成时效析出物而使强度提高。在zn含量不足5％时强度不够，强度与成形性的平衡性也降低。另一方面，在zn超过30％时，产生铸造裂纹，并且复合板(铸锭)的轧制性降低，复合板的制造变得困难。即便在能够制造的情况下，晶界析出物mgzn2增加而容易引起晶界腐蚀，耐腐蚀性显著劣化，成形性也降低。

cu、zr、ag中的1种或者2种以上

cu、zr、ag在作用效果上略微有所差异，但都是使复合板、复合结构构件的强度提高的等效元素，根据需要而含有。

cu除了具有强度提高效果之外还具有耐腐蚀性提高效果。zr因铸锭以及复合板的晶粒微小化而即便少量含有也具有强度提高效果，ag因形成于复合板、复合结构构件的组织、接合界面的时效析出物的微小化而即便少量含有也具有强度提高效果。但是，若这些cu、zr、ag的含量过多，则复合板的制造会变得困难，即便能够制造，也会产生耐scc性等耐腐蚀性反而降低、或者延展性、强度特性反而降低等各种问题。因而，在选择性地含有这些元素的情况下，设为cu：0.5～5质量％、zr：0.3质量％以下(但是不包含0％)、ag：0.8质量％以下(但是不包含0％)。

其他的元素：

这些记载以外的其他的元素是不可避免的杂质。作为熔解原料，除了使用纯铝锭以外，还假定(允许)因铝合金废料的使用而引起的这些杂质元素的混入等，从而允许含有这些杂质。具体而言，若采用fe：0.5％以下、si：0.5％以下、li：0.1％以下、mn：0.5％以下、cr：0.3％以下、sn：0.1％以下、ti：0.1％以下的、各自的含量，则不会使本发明所涉及的复合板的延展性、强度特性降低，从而允许含有上述元素。

(复合板整体的组成)

在本发明中，与所述铝合金层的组成一并地作为所述扩散热处理前的复合板整体的平均组成，规定mg与zn的平均含量。

该复合板整体的mg与zn的平均含量作为对所层叠的所述各铝合金层的mg、zn的各含量进行与所述的复合比例对应的加权而得的加权相加平均值而求出。并且，作为该加权相加平均值，也在mg：2～8质量％、zn：3～20质量％的范围内包含复合板整体的mg与zn的平均含量。

即，作为复合板整体的平均组成，由如下组成构成：在所述规定的平均含量范围内分别包含mg、zn中的1种或者2种，在此基础上，选择性地含有cu、zr、ag中的1种或者2种以上，剩余部分为铝以及不可避免的杂质。

此处，将复合板整体的mg与zn的平均含量设为对构成复合板的各铝合金层的各个铝合金的mg、zn的含量进行与该铝合金层的复合比例对应的加权而求出的加权相加平均值。需要说明的是，对于复合比例，例如在5层的铝合金复合板中，若各铝合金层具有均等的厚度，则各铝合金层的复合比例全部为20％。使用该复合比例，计算mg、zn的含量的加权相加平均值，将其设为复合板整体的mg与zn的平均含量。

作为该复合板整体的平均组成，在mg、zn的含量各自的平均含量过少而不足所述各下限值的情况下，作为对复合板实施500℃×4小时的扩散热处理后的组织，mg、zn等向相互层叠的板的组织的扩散不足。其结果是，通过该扩散而由这些mg、zn等形成的新的复合析出物(时效析出物)向相互的接合界面部的析出量不足。因此，mg与zn的浓度分别为30～70％的范围的mg与zn的相互扩散区域在所述板厚方向上的合计的厚度不足所述铝合金复合板的板厚的40％，无法使所述铝合金复合板高强度化。具体而言，作为对该铝合金复合板实施扩散热处理、人工时效处理而形成的铝合金复合结构构件的强度，无法具有400mpa以上的0.2％屈服强度。

另一方面，作为该复合板整体的平均组成，在mg、zn的含量各自的平均含量过多而超过所述各上限值的情况下，复合板的延展性显著降低。因而，冲压成形性降低到与所述结构构件用的7000系铝合金板、超硬铝板、2000系铝合金板、8000系铝合金板相同的水平，失去形成为复合板的意义。

本发明意图替代结构构件用的7000系、超硬铝(al-5.5％zn-2.5％mg合金)、2000系、8000系等的铝合金板。即，着眼于在作为成形原料的复合板的阶段，使这些高强度件的延展性大幅提高，并且，在成形为结构构件之后，通过扩散热处理、人工时效处理使之与上述以往的由单板构成的高强度件同等地高强度化。因此，最终的复合板的组成作为复合板整体的组成，需要为与所述结构构件用的7000系铝合金板、超硬铝板、2000系铝合金板、8000系铝合金板的组成相同或者与之近似的组成。

因而，从这样的观点出发，使本发明的复合板的组成接近以往的构造用的7000系、超硬铝、2000系、8000系等铝合金板的单板是有意义的。即，在mg：3～10质量％，zn：5～30质量％的范围内分别包含这些以往的铝合金板的主要元素即mg、zn中的1种或者2种是有意义的。

关于这一点，本发明的复合板或者铝合金层可以为所述以往的铝合金板的组成，也可以包含被选择性包含的si、li。

(复合板的元素的相互扩散组织)

在本发明中，如以上那样将通过合金组成本身、合金组成的组合而使成形性提高的铝合金复合板冲压成形为其用途的结构构件，之后进行扩散热处理而实现高强度化。并非无法进行在实施该扩散热处理而实现高强度化之后的向结构构件的成形，但成形本身变得困难，需要大量的劳力。

通过该扩散热处理使复合后的铝合金层所含的mg、zn在层叠的(接合的)铝合金层彼此之间相互扩散。通过这样的元素的相互扩散，使由这些mg、zn等形成的zn-mg系的新的微小复合析出物(时效析出物)在彼此的接合界面部高密度地析出，进行界面部组织控制(纳米级的尺寸的微小析出物的超高密度分散)。由此，在实施扩散热处理之后，优选能够实现进一步实施人工时效处理后的复合板(结构构件)的高强度化。

因而，本发明的铝合金复合板的元素的相互扩散组织为连同铝合金层的平均晶粒直径一起在本申请技术方案中规定的那样的实施扩散热处理后的铝合金复合板的组织，实际上为成形铝合金复合板后的结构构件的组织。

将上述相互扩散组织在本发明中规定为，对该铝合金复合板实施扩散热处理的情况下的元素的相互扩散组织(mg与zn的相互扩散区域)或者平均晶粒直径，以便也能够识别为原料的铝合金复合板的组织。

即，为了即便在进行成形而形成结构构件后不实施扩散热处理，在原料的铝合金复合板的阶段仍能够识别、评价其组织，如后述的实施例那样，规定对该铝合金复合板尝试实施扩散热处理的情况下的、mg与zn的相互扩散区域、平均晶粒直径。

为了使铝合金层所含的mg、zn在层叠的铝合金层彼此之间相互扩散，作为前提，相互层叠的铝合金层需要是在规定的范围内分别包含mg、zn的1种或者2种的铝合金层彼此、且是至少mg和zn的含量互不相同的铝合金层彼此。

即，当为彼此相同的mg、zn的含量时，即便彼此的层的其他的元素的含量不同，也不会产生该mg与zn的接合的层彼此的相互扩散，无法使mg与zn的新的微小复合析出物(时效析出物)在彼此的接合界面部高密度地析出，无法实现高强度化。

形成为所述复合的铝合金层包含大量mg、zn的所述特定的组成、将相互层叠、接合的层设为至少mg和zn的含量互不相同的铝合金层彼此不仅是从延展性的观点出发的，也是用于通过扩散热处理使通过所述元素的扩散而产生的复合析出物在彼此的接合界面部析出从而实现高强度化的组成。

在本发明中，为了保证基于这样的机理的发现而实现的高强度化，作为实施扩散热处理后的铝合金复合板(或者结构构件)的板厚方向上的mg与zn的浓度分布，层叠的所述铝合金层的平均晶粒直径如后述那样均为200μm以下，并且具有层叠的铝合金层彼此的mg与zn相互扩散而成的mg与zn的相互扩散区域。

(平均晶粒直径)

将实施所述扩散热处理、接下来的人工时效硬化处理(t6处理)后的结构构件(或者复合板)的、层叠的所述各铝合金层(板厚中心部)的晶粒直径平均化而成的平均晶粒直径设为200μm以下的微小晶粒。换言之，不会因扩散热处理而导致粗大化。

即，在层叠的所述各铝合金层(板厚中心部)的晶粒直径的全部平均化而成的平均晶粒直径超过200μm的情况下，意味着层叠的铝合金层中的大多数的晶粒直径超过200μm而粗大化。

因此，对层叠铝合金层而成的复合板实施所述t6处理、进而实施涂装烧结处理后的铝合金复合结构构件无法具有400mpa以上的0.2％屈服强度。

在本发明的复合板的厚度、为了层叠而组合的各个铝合金层的厚度厚的情况下，每1层的铝合金层的平均晶粒直径对强度、成形性作出的贡献变小。但是，在本发明中，形成为将铝合金层彼此相互层叠(复合)5～15层(张)，且这些层叠的复合板整体的板厚为1～5mm的薄板，每1层的铝合金层的平均晶粒直径对强度、成形性作出的贡献显著变大。

(差示扫描热分析曲线、差示扫描热量分析曲线)

在本发明中，使通过扩散热处理使元素相互扩散而实现高强度化的铝合金复合结构构件的、进一步实施人工时效处理、涂装烧结处理后的bh性提高。因而，在本发明中，以对铝合金复合结构构件实施扩散热处理、人工时效处理、涂装烧结硬化处理为前提。

本发明为了保证这样的人工时效处理、涂装烧结硬化处理中的硬烘烤所实现的高强度化(bh性)，作为冶金的设计思想，旨在作为实施所述扩散热处理、接下来的人工时效硬化处理后的(t6处理后的)铝合金复合结构构件(铝合金复合板)的组织，使通过所述元素的扩散而产生的纳米(nm：1/1000μm)级的微小的复合析出物分散。

但是，这样的微小的析出物通过所述元素的扩散，在元素的浓度分布在板厚方向上不同的铝合金复合板、铝合金复合结构构件中，根据测定部位而所述微小的析出物的分布状态也不同，通过通常的tem等直接测定是非常困难的。此外，即便进行测定，也不明确该值是代表铝合金复合板、铝合金复合结构构件的值，还是与基于bh性的高强度化相关的值。

因而，本发明根据铝合金复合板、铝合金复合结构构件的差示扫描热分析曲线(以下，也称作dsc)中的吸热峰值与放热峰值的特征性产生温度区域，间接地规定存在所述微小的析出物的组织。

由此，将本发明设为使实施扩散热处理后作为结构构件使用的铝合金复合板兼具高强度化与高成形性的所述冶金的设计思想实现的保证、目标。

本发明为了提高铝合金复合结构构件的bh性，在所述dsc中，如后述的实施例(表2的发明例2)的图3那样，设为吸热峰值为190℃以下的温度，并且放热峰值处于220～250℃的温度范围。

此外，在本发明中，也想要保证成形为复合结构构件前的原料铝合金复合板的、在复合结构构件的bh性。因此，根据对原料铝合金复合板实施模拟复合结构构件的所述扩散热处理与人工时效硬化处理的热处理时的、差示扫描热分析曲线中的吸热峰值与放热峰值的温度位置，从而保证bh性。

即，在对作为原料的铝合金复合板进行在保持500℃×4小时后以冷却速度80℃/秒冷却至室温的所述扩散热处理后，进一步实施120℃×24小时的人工时效硬化处理的、要点处的t6处理后的所述dsc中，吸热峰值为190℃以下的温度，并且放热峰值处于220～250℃的温度范围。

为了使在原料阶段的评价具有再现性，需要将对原料铝合金复合板实施的t6处理的条件设为如下要点，在进行保持500℃×4小时后以冷却速度80℃/秒冷却至室温的所述扩散热处理后，进一步实施120℃×24小时的人工时效硬化处理。

这样，若无法将所述扩散热处理与人工时效硬化处理的条件集中确定为一个，则根据所述扩散热处理与人工时效硬化处理的条件，所获得的差示扫描热分析曲线中的吸热峰值与放热峰值的温度位置较大地不同，不存在再现性。

如上所述，通过对dsc的吸热以及放热的峰值温度进行控制，能够获得bh性优异的原料铝合金复合板或者复合结构构件。

其原因推测为，通过将所述吸热峰值的峰值温度控制为上述190℃以下的温度范围，当进行人工时效处理或者涂装烧结处理时，扩散热处理后存在的析出物(亚稳定相)熔解，之后析出新的析出物(稳定相)，实现高强度化。

与此相对，如后述的实施例(表2的比较例18)的图4那样，推测为若所述吸热峰值的峰值温度高于上述190℃，则当人工时效硬化处理或者涂装烧结处理时，无法引起在扩散热处理后存在的析出物(亚稳定相)的熔解，该析出物直接粗大化，由此导致强度降低。

另外，这样的析出物粗大化而强度降低的趋势在对通常的7000系铝合金的单板进行人工时效处理的情况下随处可见。据此可知，本发明的dsc的峰值温度的控制所带来的bh性的提高效果与所述的以往的7000系铝合金的单板不同，在本发明的铝合金复合板、复合结构构件中为特有的趋势。

此外，如后述的实施例(表2的比较例18)的图4那样，若放热峰值的峰值温度高于250℃，则新的析出物的生长速度变慢，强度降低。另一方面，若放热峰值的峰值温度低于220℃，则新的析出物的生长速度迅速地粗大化，最终导致强度降低。

(扩散热处理)

对于复合结构构件(或者复合板)的组织，如上所述，为了将层叠的所述各铝合金层的晶粒直径平均化而成的平均晶粒直径设为200μm以下，并且具有用于保证高强度化的所述特定的厚度以上的mg与zn的相互扩散区域，需要以优选的条件对结构构件复合板进行扩散热处理。关于这一点，将结构构件(或者复合板)在热处理炉中加热，作为目标从以470℃～550℃的温度保持0.1～24小时的条件范围内选择，进行扩散热处理。

但是，当然根据层叠的铝合金层的组成、层叠数、层叠的组合，基于扩散热处理的铝合金层彼此的mg与zn的相互扩散、扩散热处理后的平均晶粒直径较大不同。

因此，根据层叠的铝合金层的所述条件，即便在所述条件范围内，有时也因温度过低或者保持时间过短而导致所述铝合金层彼此的mg与zn的相互扩散不足，mg与zn的相互扩散区域变薄(变小)，无法实现高强度化。

此外，反之，根据层叠的铝合金层的所述条件，即便在所述条件范围内，有时也因扩散热处理的温度过高或者保持时间过长而导致所述各铝合金层的平均晶粒直径粗大化，无法形成为200μm以下，最终无法实现高强度化。

因而，需要根据层叠的铝合金层的组成、层叠数、层叠的组合，如后述的实施例那样，求出(选择)扩散热处理的温度、时间的最佳条件，并进行精密地控制。

(人工时效处理)

为了使实施以上那样的扩散热处理后的复合结构构件(或者复合板)进一步实现高强度化，优选实施人工时效处理(人工时效硬化处理)。

关于该高强度化，在本发明中，将对复合板进行冲压成形而成的铝合金复合结构构件的高强度化的目标设为，作为人工时效处理后的强度而具有400mpa以上的0.2％屈服强度。

因此，根据所希望的强度、原料的复合板的强度或者从复合板的制造后到进行人工时效处理为止的室温时效的进展程度等，决定人工时效处理的温度、时间的条件。

另外，当例示优选的人工时效处理的条件时，若为1段的时效处理，则将100～150℃的时效处理进行12～36小时(包含过时效区域)。此外，在2段的工序中，从第1段的热处理温度处于70～100℃的范围且2小时以上、第2段的热处理温度处于100～170℃的范围且5小时以上的范围(包含过时效区域)中选择。

此处，由本发明的铝合金复合板、结构构件规定的、所述的mg与zn的相互扩散区域、元素的相互扩散组织、进而为铝合金层的所述平均晶粒直径根据这样的条件范围的人工时效处理而几乎不变化。因而，由本发明的铝合金复合板、结构构件规定的、所述的mg与zn的相互扩散区域的所述厚度、铝合金层的所述平均晶粒直径的测定可以在所述扩散热处理后进行，也可以在该扩散热处理后进一步实施所述人工时效处理后进行。

(涂装烧结处理)

复合结构构件(或者复合板)的涂装烧结处理也可以为通常的条件范围，以160℃～210℃进行20～30分钟。

实施例

以下，举出实施例对本发明进行更具体的说明。

分别制造表1、2所示的、层叠各种多个铝合金层并且模拟复合结构构件而实施了所述的特定的t6处理的铝合金复合板。

并且，作为这些铝合金复合板的组织，测定将所述层叠的各铝合金层的晶粒直径平均化而成的平均晶粒直径(μm)、层叠的铝合金层彼此的mg与zn相互扩散而成的mg与zn的相互扩散区域的有无、所述dsc中的吸热峰值位置(℃)与放热峰值位置(℃)。

进而，测定并评价这些铝合金复合板的机械特性、bh性。

将这些结果示于表2。

铝合金复合板的具体制造如下所述。

对表1所示的合金组成的铝合金铸锭进行熔解、铸造，并单独地通过常用方法实施均质化热处理以及热轧、根据需要实施冷轧，以使复合比例全部为与层叠数相应的均等比例的方式分别制造将板厚调整为相同的1mm的板材。

将这些板材以表2所示的各个组合重叠层叠，将该层叠板材通过在进行400℃×30分钟的再加热后在该温度下开始热轧的轧制复合法形成为复合热轧板。

在各例子中，均对这些复合热轧板进一步实施400℃×1秒钟的中间退火并冷轧，形成表2所示的各复合板厚(各层的合计板厚)的复合板。

这些复合板整体的板厚为1～5mm的情况下的、层叠的各合金板的厚度处于0.1～2.0mm(100～2000μm)程度的范围。以使这些复合板的复合比例、如上述那样各铝合金层的厚度(复合比例)分别相等的方式进行制造。

在各例子中，均将这些复合板以平均升温速度4℃/分钟且在到达温度400℃下保持2小时后，实施以冷却速度20℃/秒冷却的热处理后，在室温下保持一周后(室温时效后)，通过后述的室温拉伸试验调查该制造的复合板的延伸率(％)，将结果示于表2。

进而，对于所述制造的铝合金复合板，假定(模拟)作为结构构件的使用，在保持500℃×4小时后实施以冷却速度80℃/秒冷却至室温的扩散热处理之后，同样地在室温下保持一周后，分别实施120℃×24小时的人工时效处理(t6处理)，从该t6处理后的铝合金复合板中选取试样。

在表2的铝合金复合板的栏中示出作为该铝合金复合板整体的、mg与zn的各平均含量、表1的板的合计层叠数、板厚、以及层叠的板的组合，所述组合按照从层叠的上侧向下侧的顺序示出表1所示的a～k的铝合金层(板)的类型。

例如，按照adada、bebeb、cfcfc等的顺序层叠5层、11层、13层的奇数层的复合板是指，表1的a、b、c等的铝合金层分别层叠于各复合板的两个外侧(最上侧与最下侧)，表1的d、e、f、g、h、i等的各铝合金层层叠于复合板的内侧。

平均组成

关于表2所记载的、铝合金复合板的平均组成即mg、zn的各含量，由于各铝合金层(板)的厚度均等，因此，各铝合金层的复合比例全部通过与层叠数相应的均等比例的加权相加平均值来计算出。

从这些t6处理后的铝合金复合板中提取试样，分别通过以下的方法测定该试样的平均组成即mg、zn的各含量、层叠的各铝合金层板厚中心部的平均晶粒直径、所述dsc特性、是否具有层叠的铝合金层彼此的mg与zn相互扩散而成的mg与zn的相互扩散区域。

平均晶粒直径

此外，测定所述t6处理后的试样中的、层叠的各铝合金层的平均晶粒直径。即，首先，针对层叠的全部的铝合金层的各板厚中心部处的、测定了所述mg与zn的浓度分布的相同截面，通过100倍的光学显微镜分别每次观察5个视角，分别测定晶粒直径。并且，根据这些测定结果，分别求出各铝合金层的每个板厚中心部的平均晶粒直径。进而，将这些各铝合金层的每个板厚中心部的平均晶粒直径在层叠的全部的铝合金层平均化，设为技术方案1所规定的“将层叠的各铝合金层的晶粒直径平均化而成的平均晶粒直径”(μm)。将该结果示于表2。

dsc

在试验装置：seikoinstruments制dsc220g；标准物质：铝；试样容器：铝；升温条件：15℃/min；环境：氩气(50ml/min)；试样重量：24.5～26.5mg的同一条件下分别进行dsc的测定，在将所获得的差示扫描热分析的曲线(μw)除以试样重量而标准化(μw/mg)后，在所述差示扫描热分析曲线中的190℃以下的温度范围、以及220～250℃的温度范围内，将差示扫描热分析的曲线为水平的区域设为0的基准等级，分别识别能够识别为从该基准等级分别具有最高的高度的峰值的吸热峰值与放热峰值。

相互扩散区域

对于所述试样的mg与zn的相互扩散区域的测定，使用电子射线微量分析仪(epma)分别测定从复合板的宽度方向的任意的五处提取的5个试样各自的各板厚方向的截面中的板厚方向的mg与zn的浓度，根据在板厚方向上以1μm为单位测定的mg与zn的浓度，对实施所述扩散热处理前的铝合金层的mg与zn的各含量中的各最大量进行比较，判断是否在层叠的各铝合金层间分别具有分别处于30～70％的范围的mg与zn的相互扩散区域。

该结果是，发明例、比较例的各例均通过所述扩散热处理而在层叠的各铝合金层间分别具有所述mg与zn的相互扩散区域。

机械特性

此外，使用所述t6处理后的试样并通过拉伸试验测定0.2％屈服强度(mpa)。进而，为了对所述t6处理后的试样的bh性进行评价，也通过拉伸试验来测定对该试样实施模拟涂装烧结硬化处理的185℃×20分钟的热处理后的0.2％屈服强度(mpa)。将这些结果示于表2。

在各例中，对于拉伸试验，均将所述试样加工成jis5号试验片，以拉伸方向相对于轧制方向平行的方式进行室温拉伸试验，测定总延伸率(％)、0.2％屈服强度(mpa)。室温拉伸试验基于jis2241(1980)以室温20℃进行试验，在评分间距离为50mm且拉伸速度为5mm/分钟的条件下，以恒定的速度进行直至试验片断裂。所述制造后的(所述t6处理前的)复合板的总延伸率(％)也按照该要领进行测定。

在表2的发明例1～14中，层叠于铝合金复合板的内侧的所述铝合金层分别包含mg：3～10质量％、zn：5～30质量％中的1种或者2种，并且，所述最表层侧的铝合金层由在3～10质量％的范围内包含mg、且将zn抑制为2质量％以下(包含0质量％)的组成构成。

此外，这些铝合金层层叠为，mg和zn中的任一者的含量互不相同的铝合金层彼此邻接地接合，并且合计层叠数为5～15层且整体的板厚为1～5mm。

并且，所述铝合金复合板的mg与zn的各平均含量作为将所述层叠的各铝合金层的mg、zn的各含量平均化而成的值，处于mg：2～8质量％、zn：3～20质量％的范围。

另外，作为包含所述特定的条件下的扩散热处理的t6处理后的所述铝合金复合板的组织，将所述层叠的各铝合金层的晶粒直径平均化而成的平均晶粒直径为200μm以下，并且具有层叠的铝合金层彼此的mg与zn相互扩散而成的mg与zn的相互扩散区域。并且，在该铝合金复合板的dsc中，吸热峰值为190℃以下的温度，并且放热峰值处于220～250℃的温度范围。

其结果是，在各发明例中，所述制造后的(所述t6处理前的)复合板的延伸率为13％以上，示出高成形性。此外，模拟结构构件的热处理的t6处理后的0.2％屈服强度示出400mpa以上的高强度。此外，模拟涂装烧结处理的热处理后的0.2％屈服强度也变得更高，bh性也优异。

与此相对，在表2的比较例15～19中，不满足由本发明规定的平均晶粒直径、该铝合金复合板的dsc中的吸热峰值温度(位置)、放热峰值温度(位置)等要件。

其结果是，虽然延伸率高，但t6处理后的0.2％屈服强度过低，模拟涂装烧结处理的热处理后的0.2％屈服强度也过低，bh性也低劣。

在比较例15中，虽然层叠的铝合金层的组合与所述发明例相同，但是所述层叠数为ada这样的3层而过少。因此，层叠的所述铝合金层的平均晶粒直径超过200μm而变得过大，所述dsc中的吸热峰值超过190℃，放热峰值也超过250℃而脱离范围。

在比较例16、19中，层叠的铝合金层的组成为表1的j、k，脱离组成的规定，mg、zn的含量过少，即便作为平均组成，这些含量也过少。因此，所述dsc中的吸热峰值超过190℃而脱离范围。

在比较例17、18中，层叠的铝合金层不以mg和zn中的任一者的含量互不相同的铝合金层彼此邻接地接合的方式层叠，mg或zn的含量相同的d、a的铝合金层彼此邻接地接合。因此，所述dsc中的吸热峰值超过190℃而脱离范围。

在图3、4中将实施例表2的各例的dsc作为代表而示出。图3示出发明例2的dsc，图4示出比较例18的dsc。从这些dsc可知，图3的发明例2的吸热峰值如表2所示为规定上限值190℃以下的180℃，并且放热峰值为220～250℃的规定温度范围内的240℃。与此相对，图4的比较例18的吸热峰值如表2所示为超过规定上限值190℃的215℃，并且放热峰值为超过规定上限值250℃的252℃。

[表1]

[表2]

根据这些实施例，印证了用于形成为兼具高强度化与高成形性的铝合金复合板的本发明的各要件的意义。

参照特定的实施方式详细说明了本发明，但只要不脱离本发明的主旨与范围则能够施加变更、修正，这对本领域技术人员而言是显而易见的。

本申请基于2015年3月25日提出的日本专利申请(特愿2015-063101)，将其内容通过参照而援引于此。

工业上的可利用性

根据本发明，解决了以往的7000系铝合金等的单板的高强度等级下的与成形性的矛盾，能够提供兼具高强度化与高成形性的铝合金复合板或者成形该复合板的运输设备用的结构构件。