CN105008566B

CN105008566B - 罐体用铝合金板及其制造方法

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Publication number: CN105008566B
Application number: CN201480010295.9A
Authority: CN
Inventors: 横井洋; 岩村信吾
Original assignee: UACJ Corp
Current assignee: UACJ Corp
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2014-02-14
Publication date: 2017-07-25
Anticipated expiration: 2034-02-14
Also published as: HK1213300A1; CN105008566A; WO2014129385A1; JP6336434B2; JPWO2014129385A1

Abstract

一种罐体用铝合金板，含有Mg：1.0‑1.5％(质量％，以下相同)、Mn：0.8‑1.2％、Cu：0.20‑0.30％、Fe：0.25％‑0.60％、Si：0.20‑0.40％，余量为Al及不可避免的杂质组成的化学成分，其导电率为37.0‑40.0％IACS。另外，该罐体用铝合金板经多个道次的冷轧来制造，对冷轧的终轧道次之前的材料在150℃的温度下进行10小时的时效处理之后的抗拉强度σ_B(10)及屈服强度σ_0.2(10)与其在150℃的温度下进行1小时的时效处理之后的抗拉强度σ_B(1)及屈服强度σ_0.2(1)满足以下关系：σ_B(10)‑σ_B(1)≥5(MPa)，σ_0.2(10)‑σ_0.2(1)≥1(MPa)。

Description

罐体用铝合金板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种作为铝罐的主体部的材料来使用的罐体用铝合金板及其制造方法。

背景技术

在铝制的饮料罐的罐体中，存在通过在铝合金板上施加拉深和变薄拉深(DI，Drawing&Ironing)加工而成形的罐体。在通过DI加工而成形的罐体中，使用了在拉深加工或变薄拉深加工中成形性良好的3000系铝合金。

近年，从减少材料的使用量，降低运输成本，或者与铝罐以外的饮料容器的成本竞争力等观点出发，对罐体的薄壁化的要求更甚以往。为了实现罐体的薄壁化，有必要使原材料的铝合金板高强度化。作为这样的铝合金板，例如提出了在专利文献1中记载的铝合金板。

现有技术文献

专利文献

专利文献1日本特开2008-248289号公报

发明内容

本发明要解决的问题

但是，专利文献1的铝合金板，在其制造工序中，在均匀化处理后将铸块冷却后，经再次加热后进行了轧制。这样，为了使具有以往的成分范围的3000系铝合金高强度化，需要在制造工序中进行追加的热处理，因而难以降低制造成本。

鉴于以上背景，本发明的目的在于提供一种高强度且容易制造的罐体用铝合金板。

解决问题的手段

本发明的一个实施方式在于提供一种罐体用铝合金板，其特征在于，

含有Mg：1.0-1.5％(质量％，以下相同)、Mn：0.8-1.2％、Cu：0.20-0.30％、Fe：0.25％-0.60％、Si：0.20-0.40％，余量为Al及不可避免的杂质组成的化学成分，

其导电率为37.0-40.0％IACS，

并且，该罐体用铝合金板经多个道次的冷轧来制造，对冷轧的终轧道次之前的材料在150℃的温度下进行10小时的时效处理之后的抗拉强度σ_B(10)及屈服强度σ_0.2(10)与其在150℃的温度下进行1小时的时效处理之后的抗拉强度σ_B(1)及屈服强度σ_0.2(1)满足以下关系：

σ_B(10)-σ_B(1)≥5(MPa)，σ_0.2(10)-σ_0.2(1)≥1(MPa)。

另外，本发明的另一实施方式在于提供一种罐体用铝合金板的制备方法，其特征在于，包括：

制备含有Mg：1.0-1.5％(质量％，以下相同)、Mn：0.8-1.2％、Cu：0.20-0.30％、Fe：0.25％-0.60％、Si：0.20-0.40％，余量为Al及不可避免的杂质组成的化学成分的板坯，

对该板坯的两个轧制面及两个侧面进行铣面，

之后，对上述板坯进行在600-620℃下加热1-24小时的均匀化处理，

将上述均匀化处理后的上述板坯以40℃/小时以上的冷却速度冷却到500-550℃之后进行热粗轧，

接着，进行出口一侧温度为330-360℃的热精轧，得到热轧板，

进行将该热轧板以40℃/小时以下的冷却速度冷却到150℃的冷却处理或者将上述热轧板以300℃以上的温度保持1小时以上的保持处理中的任意一项，

之后，对温度为80℃以下的上述热轧板进行冷轧得到温度为140℃以上的中间冷轧板，

接着，将该中间冷轧板以120℃以上的温度保持2小时以上，

之后，进行压下率为48-56％的冷轧的终轧道次，得到冷轧的总压下率为87-90％且温度为150℃以上的冷轧板，

将该冷轧板以15-30℃/小时的冷却速度冷却到80℃。

发明效果

上述罐体用铝合金板具有上述特定的化学成分，上述特定范围的导电率和上述特定范围的时效特性。因此，上述罐体用铝合金板具有与以往的3000系铝合金同等的成形性，同时强度更高。

另外，通过使用上述罐体用铝合金板的制造方法，能够更容易制造出上述罐体用铝合金板，还能够期待进一步降低制造成本的效果。

附图说明

图1是实施例1中的用于测定底部起皱高度的再拉深杯的立体图。

图2是实施例1中的通过测定起皱高度而得到的起皱高度测定图。

具体实施方式

以下，对上述罐体用铝合金板进行详细说明。

<Mg>

上述罐体用铝合金板，含有1.0-1.5％的Mg。Mg固溶在铝中，通过固溶强化具有提高上述铝合金板的强度的作用。另外，通过Mg与Cu、Si共存，在冷轧的中途在温度为150℃前后的期间内，能够微细地析出Mg与Cu、Si的化合物。上述的铝合金板，由于这些微细析出物的析出强化，因此易于达到更高强度。

另外，含有Mg的铝合金，在冷轧、DI加工等冷加工中容易通过加工硬化大幅度提高强度。因此，上述铝合金板容易抑制DI加工中的拉深起皱或底部起皱。另外，由上述铝合金板形成的罐体，其罐壁强度即罐主体穿刺强度和抗弯强度也容易提高。

为了提高上述铝合金板的强度，Mg含量为1.0％以上，更优选为1.2％以上。在Mg含量为1.0％以上的情况下，上述铝合金板的强度足够高，能够更容易进行罐体的薄壁化。另外，在这种情况下，由于易于加强DI加工时的加工硬化，因此易于减少拉深起皱或底部起皱的产生。

在Mg含量不足1.0％的情况下，有可能会降低铝合金板的强度。另外，在这种情况下，DI加工时的加工硬化容易不足，有时容易产生拉深起皱或底部起皱。

虽然Mg含量越高越易于提高铝合金板的强度，但是在Mg含量超过1.5％的情况下，在将铝合金板冲压加工成杯状时在轧制方向上的制耳(0-180°制耳)有可能会变得过大。由此，在将冲压加工后或DI加工后的上述铝合金板搬运至下一道工序时有可能会容易产生搬运上的问题。

另外，在这种情况下，冷加工时的加工硬化有可能会变得过大。因此，可以认为，例如在DI加工时对上述铝合金板施加的力有可能会变得过大，根据不同情况在DI加工中上述铝合金板会断裂，或者会产生划痕。

另外，在这种情况下，在均匀化处理时向板坯表面扩散的Mg的量会增大。因此，在板坯表面形成的Mg氧化膜容易变厚，有可能会导致产生流痕等表面品质的低下。进一步的，在这种情况下，由于容易析出与基体的电位差较大的Mg₂Si相，因此有可能会降低铝合金板的耐腐蚀性。

如上所述，从提高强度和提高成形性、耐腐蚀性这两方面的观点出发，Mg含量为1.0-1.5％，更优选为1.2-1.5％。

<Mn>

上述罐体用铝合金板含有0.8-1.2％的Mn。Mn固溶在铝中，通过固溶强化具有提高上述铝合金板的强度的作用。另外，由于在涂装烧结工序等中的加热，在冷加工时生成的加工组织会发生回复，Mn具有延迟这种回复并抑制软化的作用。另外，Mn通过与Fe、Si共存，生成Al₆(Mn，Fe)的微细的结晶物、α相化合物(Al-Mn-Fe-Si系)，具有防止DI加工时上述铝合金板与模具烧结在一起的作用。

为了提高上述铝合金板的强度及易于得到防止烧结的效果，Mn含量为0.8％以上，更优选为1.0％以上。在Mn含量为0.8％以上的情况下，上述铝合金板的强度容易变得足够高。另外，在这种情况下，由于生成足够多的Al₆(Mn、Fe)的微细的结晶物、α相化合物(Al-Mn-Fe-Si系)，因此能够更确实地防止在DI加工时上述铝合金板与模具烧结在一起。

在Mn含量不足0.8％的情况下，除了有可能会降低铝合金板的强度以外，还有可能会降低防止烧结的效果。

为了提高DI加工等冷加工中的成形性，同时易于得到延迟冷加工后的回复的效果，Mn含量为1.2％以下。在Mn含量为1.2％以下的情况下，易于使铝合金中的Mn的固溶量足够多。由此，由于固溶Mn的效果，上述铝合金板能够延迟由在涂装烧结工序等中的加热导致的加工组织的回复，并易于抑制软化。

在Mn含量超过1.2％的情况下，Al₆(Mn，Fe)的结晶物容易变得粗大，有可能会降低DI加工中的成形性或DI加工的后续工序中的缩颈、翻边加工中的成形性。另外，在这种情况下，由于铝合金中的Mn含量过大，Mn容易在铝合金中结晶或析出。一旦Mn的结晶物或析出物增加，由于Mn的固溶量相对地减少，延迟冷加工后的回复的效果就会不充分。因此，可以认为有可能会引起空烧时的回复位点的增加，并且根据不同情况在制罐工序中强度会下降。另外，可以认为伴随着Mn的结晶或析出，Si或固溶限低的Fe易于结晶或析出，从而有可能会导致铝合金板强度的降低。

如上所述，从提高上述铝合金板的强度以及冷加工时的成形性和软化抑制效果这两方面的观点出发，Mn含量为0.8-1.2％，更优选为1.0-1.2％。

<Cu>

上述罐体用铝合金板，含有0.20-0.30％的Cu。Cu固溶在铝中，通过固溶强化具有提高上述铝合金板的强度的作用。另外，Cu通过与Mg共存，由于冷轧制时的加工发热等在温度为150℃前后的期间内，会生成Al-Mg-Cu系的微细析出物。上述铝合金板由于这些微细析出物的析出强化，因此易于得到更高强度。另外，Cu具有延迟由于在涂装烧结工序等中的加热而导致的加工组织的回复，并抑制软化的作用。

从提高上述铝合金板的强度的观点出发，Cu含量为0.20％以上。在这种情况下，通过固溶强化或析出强化，能够充分提高上述铝合金板的强度。

在Cu含量不足0.20％的情况下，通过析出强化来提高强度的效果有可能会不充分，铝合金板的强度有可能会变低。

虽然Cu含量越多越易于提高铝合金板的强度，但是在Cu含量超过0.30％的情况下，冷加工时的加工硬化恐会变得过大。因此，可以认为，在DI加工时需要加大施加到铝合金板的力，根据不同情况在DI加工中铝合金板会断裂，或者会产生划痕。另外，在Cu含量超过0.30％的情况下，有可能会降低铝合金板的耐腐蚀性。

如上所述，从提高上述铝合金板的强度和控制加工硬化这两方面的观点出发，并且从提高耐腐蚀性的观点出发，Cu含量为0.20-0.30％。

<Fe>

上述罐体用铝合金板含有0.25-0.60％的Fe。Fe通过与Mn、Si共存，生成Al₆(Mn，Fe)的微细结晶物、α相化合物(Al-Mn-Fe-Si系)，在DI加工时具有防止上述铝合金板与模具烧结的作用。

为了易于得到防止烧结的效果，同时提高成形性，Fe含量为0.25％以下，更优选为0.40％以上。在含有0.25％以上的Fe的情况下，由于上述Al₆(Mn，Fe)的微细结晶物、α相化合物(Al-Mn-Fe-Si系)生成的足够多，能够更确实地防止DI加工时的烧结。另外，通过生成上述金属间化合物，易于减小在将上述铝合金板冲压加工成杯状时在轧制方向上的制耳(0-180°制耳)。其结果是，易于减少在将冲压加工后或DI加工后的上述铝合金板搬运至下一道工序时的问题。另外，在含有0.25％以上的Fe的情况下，易于抑制缩颈工序中的起皱的产生。

在Fe含量不足0.25％的情况下，有可能难以得到防止烧结的效果。另外，在这种情况下，轧制方向上的制耳会变得过大，除了有可能会容易引起由此带来的搬运时的问题以外，在缩颈工序中也有可能容易发生起皱。另外，在Fe含量不足0.25％的情况下，由于需要在铝合金板的制造中使用纯度高的基体金属，因此有可能会导致成本上升。

另外，从控制上述金属间化合物的观点出发，Fe含量为0.60％以下。在Fe含量超过0.60％的情况下，与Mn之间容易生成粗大的金属间化合物。由于在成形加工时该金属间化合物会成为断裂的起点，因此不优选。

这样，为了同时满足DI加工时的成形性、成本以及防止烧结的效果，Fe含量为0.25-0.60％，更优选为0.40％-0.60％。

<Si>

上述罐体用铝合金板含有0.20-0.40％的Si。Si通过与Mn、Fe共存，生成α相化合物(Al-Mn-Fe-Si系)，具有在DI加工时防止上述铝合金板与模具烧结的作用。另外，Si通过与Mg、Cu共存，在冷轧的中途在温度为150℃前后的期间内，析出微细的金属间化合物，具有通过析出强化提高上述铝合金板的强度的作用。

为了提高强度，Si含量为0.20％以上。在含有0.20％以上的Si的情况下，由于析出足够多的与Mg、Cu的微细的金属间化合物，因此易于提高上述铝合金板的强度。

在Si含量不足0.20％的情况下，上述金属间化合物的析出有可能会不充分，有可能会降低铝合金板的强度。另外，在这种情况下，由于需要在铝合金板的制造中使用纯度高的基体金属，因此有可能会导致成本上升。

另外，虽然Si含量越多越易于得到防止烧结的效果，但是在超过0.40％的情况下，通过奥斯瓦尔德熟化容易析出粒径为0.1μm以上的Al-Mn-Si相。与此伴随，Si与Mg、Cu的微细的金属间化合物的析出有可能会不充分，从而有可能会降低铝合金板的强度。另外，在这种情况下，由于还容易降低Mn的固溶量，因此容易引起由于空烧等加热而导致的加工组织的回复，从而有可能会在制罐工序中降低强度。

另外，在Si含量超过0.40％的情况下，在进一步增多Mg含量的情况下，有可能会形成Mg₂Si相的粗大的结晶物。一旦形成此粗大的结晶物，就难以析出Si和Mg、Cu的微细的金属间化合物。由此，有可能会导致强度的低下和耐腐蚀性的低下，因此不优选。这样，为了同时满足上述铝合金板的强度、成本、防止烧结的效果和耐腐蚀性，Si含量为0.20-0.40％。

<导电率>

另外，上述罐体用铝合金板的导电率为37.0-40.0％IACS。导电率是作为Mn的固溶量的指标而利用的测定值，导电率越低表示Mn的固溶量越高。通过将上述铝合金板在25℃的温度条件下测定得到的导电率控制在上述特定的范围内，易于得到由于Mn的固溶强化而提高强度的效果，并且易于得到由于α相化合物等的析出而防止烧结的效果。

在导电率超过40.0％IACS的情况下，由于Mn的固溶量不充分，有可能会降低铝合金板的强度。另一方面，在导电率不足37.0％IACS的情况下，由于Mn的固溶量变大，虽然提高了铝合金板的强度，但是α相化合物的析出容易不充分，有可能难以得到防止烧结的效果。

例如可以通过调节热轧的开始温度、均匀化处理之后热轧开始之前的冷却条件来将导电率控制在上述特定的范围。

另外，在导电率在上述特定的范围的情况下，通过进一步控制Al-Mn-Si系析出物的密度及粒径，从而能够得到更显著的提高强度的效果。即，上述铝合金板优选含有10000个/mm³以下的0.1-2.0μm的Al-Mn-Si系析出物。Al-Mn-Si系析出物具有在冷加工时积累位错的作用。因此，上述铝合金板，通过含有控制为上述特定的密度及粒径的Al-Mn-Si系析出物，从而加工硬化以易于进一步提高强度。

在Al-Mn-Si系析出物的粒径不足0.1μm的情况下，由于在冷轧或冷加工(冲压加工、DI加工等)时难以引起位错的积累，因此难以得到提高强度的效果。另一方面，在Al-Mn-Si系析出物的粒径大于2.0μm的情况下，由于制罐工序中的加热容易引起加工组织的回复，因此难以得到提高强度的效果。

另外，在Al-Mn-Si系析出物的密度超过10000个/mm³的情况下，均匀化处理不充分，存在Al-Mn-Si系析出物偏析的可能性。因此，难以得到后述的耳率控制和制罐工序中的成形性控制所需的各向异性。另外，在Al-Mn-Si系析出物偏析的情况下，虽然通过化合物的相互关系在冷加工中会形成位错的积累，但是积累位错的析出物配置较密集的区域和配置较稀疏的区域会混在一起。因此，可以认为由加热导致的加工组织的回复会过大，有可能难以得到提高强度的效果。

<时效特性>

另外，上述罐体用铝合金板具有上述特定的时效特性。上述时效特性是作为由析出强化而提高强度的效果的指标而使用的值，主要是起因于Al-Cu-Mg系析出物的提高强度效果的指标。Al-Cu-Mg系析出物，具有在冲压加工中不伴随制耳率的变化，并且不用追加热处理等的工序就能容易地得到提高强度效果的性质。因此，通过利用该析出物能够容易地提高上述铝合金板的生产性。

在将冷轧的终轧道次之前的材料在150℃的温度下进行10小时的时效处理之后的抗拉强度σ_B(10)及屈服强度σ_0.2(10)和在150℃的温度下进行1小时的时效处理之后的抗拉强度σ_B(1)及屈服强度σ_0.2(1)满足σ_B(10)-σ_B(1)≥5(MPa)、σ_0.2(10)-σ_0.2(1)≥1(MPa)的关系的情况下，通过含有Al-Cu-Mg系析出物的各种的析出物，能够更加提高使用上述铝合金板制造的罐体的强度。

另外，上述罐体用铝合金板在轧制方向上的屈服强度优选为300MPa以上。在这种情况下，能够更加提高使用上述铝合金板制备的罐体的罐底耐压、抗弯强度和罐主体穿刺强度等各种强度。其结果是，通过使用上述铝合金板，容易使得到的罐体更加薄壁化。

另外，上述罐体用铝合金板的加工硬化指数优选为0.07以上。加工硬化指数的值可以通过在轧制方向上的拉伸试验得到。在加工硬化指数为0.07以上的情况下，能够更加减少使用上述铝合金板制造罐体时的起皱(冲压加工时的口部起皱、DI加工时的口部起皱及罐底部起皱)的产生。

即，在这种情况下，由于冷加工中的加工硬化变大，因此能够在材料强度较低的状态下开始冷加工。通过冷加工而产生的起皱，多数情况下是因为材料和模具等加工工具之间产生的力使材料产生了弯曲，材料强度越低越难以产生。因此，通过将加工硬化指数设置为0.07以上，能够在强度低的状态下进行冷加工，能够更加降低起皱的产生。

另外，坯件直径为55mm，且在拉深比为1.67的条件下进行拉深成形的成形杯，其通过下述式(1)计算出的制耳率R优选为4％以下。

R＝(M₄₅-V₄₅)/((M₄₅+V₄₅)/2)×100 (1)

在上述式(1)中，M₄₅是通过下述式(2)计算出的值，V₄₅是通过下述式(3)计算出的值。

M₄₅＝(A+B+C+D)/4 (2)

在上述式(2)中，A是45°(是以轧制方向作为0°时的角度，以下相同)的制耳高度，B是135°的制耳高度，C是225°的制耳高度，D是315°的制耳高度。

V₄₅＝(E+F+G+H)/4 (3)

在上述式(3)中，E是45°方向和135°方向之间的谷底的最低高度，F是135°方向和225°方向之间的谷底的最低高度，G是225°方向和315°方向之间的谷底的最低高度，H是315°方向和45°方向之间的谷底的最低高度。

在制耳率R超过4％的情况下，存在对铝合金板进行冲压加工后所形成的制耳部过大的情况。可以认为制耳部过大，是造成搬运中的不便，DI加工后切边高度不足，或者由缩颈工序中的翻边部的偏差导致的卷封不良等制罐工序中的各种的问题的原因，因此不优选。

制耳率R，可以通过热轧后的再结晶状态及冷轧的总压下率来控制。在热轧后的再结晶不充分的情况下，容易残留轧制织构。在这种情况下，由于通过之后的冷轧轧制织构会进一步生长，因此制耳率R容易变得过大。另外，虽然从提高铝合金板的强度的观点出发，优选较高的冷轧的总压下率，但是如果总压下率过高则有可能导致制耳率R过大。

接着，对上述罐体用铝合金板的制造方法进行详细说明。首先，铸造具有上述特定的化学成分的铝合金，制备板坯。作为板坯的铸造方法，可以采用连续铸造或半连续铸造等公知的方法。

接着，对上述板坯的两个轧制面及两个侧面进行铣面，去除板坯表层的不均匀部分。不均匀部分的厚度根据铝合金的化学成分不同而变化，但通常为5mm左右。在不均匀部分残留在板坯表面的情况下，残留的不均匀部分，有可能会成为引起表面品质低下和轧制时的制耳裂纹的原因，因此不优选。

之后，将上述板坯以600-620℃加热1-24小时进行均匀化处理。通过进行均匀化处理，使在板坯的铸造时结晶或偏析的Mn、Mg、Si、Fe等添加元素固溶。另外，通过均匀化处理，能够使Al₆(Mn，Fe)结晶物转变为α相化合物(Al-Mn-Fe-Si系化合物)。与Al₆(Mn，Fe)结晶物相比，α相化合物具有更优秀的防止烧结的效果，因此，通过在上述特定范围的温度下进行均匀化处理能够更加提高防止烧结的效果。为了使添加元素固溶，并生成α相化合物，优选进行高温且长时间的均匀化处理。

在均匀化处理的温度不足600℃的情况下，为了使进行的均匀化到达板坯的中心部，处理时间会变长，容易降低生产性。另一方面，在均匀化处理的温度超过620℃的情况下，在板坯的一部分上有可能会发生共晶熔化，有可能会降低板坯表面的品质。另外，在均匀化处理的处理时间不足1小时的情况下，均匀化不充分，有可能会导致得到的铝合金板的强度下降和防止烧结效果的下降等。均匀化处理的处理时间，通常在10小时以下就会达到充分均匀化的状态，即使超过24小时也难以得到与其相称的效果。

在均匀化处理之后，将上述板坯以40℃/小时以上的冷却速度冷却到500-550℃之后进行热轧。在热粗轧的开始温度不足500℃的情况下，由于会促进Al-Mn-Si系化合物的析出，Mn的固溶量会减少，有可能会降低得到的铝合金板的强度。另一方面，在热粗轧的开始温度超过550℃的情况下，由于会促进Mg的氧化，有可能会导致表面品质的降低。另外，通过长时间持续均匀化处理后的高温状态也会引起Al-Mn-Si系化合物的析出。因此，优选将冷却速度设置为40℃/小时以上，更优选在均匀化处理后尽早开始冷却。另外，为了将冷却速度设置为40℃/小时以上，可以采用水冷或喷淋冷却等冷却方法。

在热粗轧之后，将出口一侧温度设置为330-360℃进行热精轧制备热轧板。在热精轧的出口一侧温度不足330℃的情况下，再结晶有可能不充分。由此，在对得到的铝合金板进行冲压加工时，有可能会出现45°的制耳过大，或者制耳断裂，进而有可能会成为搬运时的不便的原因。另外，在这种情况下，在DI加工后的切边工序中有可能会发生制耳缺损等，进而有可能导致生产性的降低。另一方面，在出口一侧温度超过360℃的情况下，热轧中的原材料的一部分有可能会粘着在轧辊上。因此，有可能会引起热轧板的表面品质的降低、外观异常。

另外，热精轧例如可以使用3机架以上的串列式热轧机来进行。在这种情况下，优选将热精轧的压下率设置为88-94％。在该压下率不足88％的情况下，在热精轧中积累的应变量少，轧制结束后的再结晶有可能不充分。另一方面，在上述压下率超过94％的情况下，热轧中的原材料的一部分有可能会粘着在轧辊上，有可能会引起热轧板的表面品质的降低和外观异常。

接着，进行将热轧板以40℃/小时以下的冷却速度冷却到150℃的冷却处理或者将热轧板以300℃以上的温度保持1小时以上的保持处理中的任意一项。这些处理都具有使热轧板再结晶的作用。换言之，选择将热轧板以40℃/小时以下的冷却速度冷却到150℃的冷却处理或者将热轧板以300℃以上的温度保持1小时以上的保持处理中的任意一项，都能够使热轧板充分再结晶，易于将制耳率R控制在上述特定的范围内。在上述处理都不进行的情况下，热轧板的再结晶有可能会不充分，且难以控制制耳率R。

在进行上述任意一项处理之后，为了准确地进行冷轧时的温度控制将得到的热轧板冷却直至温度变为80℃以下。此时的冷却速度虽然没有特别限制，但是如果冷却过慢，那么到下一道工序之前的时间延长，因此有可能会导致生产性的恶化。因此，优选使用风扇冷却等强制性的冷却手段进行冷却。

之后，对温度为80℃以下的上述热压板进行冷轧，制备温度为140℃以上的中间冷轧板。由此，上述中间冷轧板含有在冷轧中析出的Al-Cu-Mg系化合物。Al-Cu-Mg系化合物是通过冷加工而被赋予加工应变，并且在温度为90℃以上的状态下开始析出的化合物，具有通过析出强化使得到的铝合金板的强度提高的作用。进一步的，Al-Cu-Mg系化合物由于具有积累通过之后的冷加工被赋予的加工应变量的性质，因此能够更加提高得到的铝合金板的强度。

为了使Al-Cu-Mg系化合物在上述中间冷轧板中充分析出，优选设置冷轧的中途道次以使中间冷轧板的温度为140℃以上。如果中间冷轧板的温度为140℃以上，那么能够使Al-Cu-Mg系化合物析出。在中间冷轧板的温度超过170℃的情况下，有可能会引起与强度降低有关的加工组织的回复。

接着，通过将得到中间冷轧板以120℃以上的温度保持2小时以上，从而能够在中间冷轧板中充分地时效析出Al-Cu-Mg系化合物。在上述中间冷轧板在120℃以上的保持时间超过10小时的情况下，会变得过时效，除了有可能会降低得到的铝合金板的强度以外，还会导致生产性的降低，因此不优选。

之后，对于得到的中间冷轧板，进行压下率为48-56％的冷轧的终轧道次。由此，得到冷轧的总压下率为87-90％且温度为150℃以上的冷轧板。通过将该冷轧板的温度设置为150℃以上，从而能够使得到的铝合金板的加工应变量适度回复，进而能够提高之后的冲压加工或DI加工等中的成形性。得到的冷轧板的温度没有上限，至少到190℃为止不会产生制品特性上的问题，可以更加提高成形性。

另外，通过将冷轧中的上述冷轧板的总压下率设置在上述特定范围内，能够充分增大加工硬化，进而能够提高上述铝合金板的强度。在总压下率不足87％的情况下，加工硬化会不充分，有可能会降低得到的铝合金板的强度。另一方面，在总压下率超过90％的情况下，由于有可能增加制耳率R，因此不优选。

上述冷轧板可以通过上述中间冷轧板的温度及冷轧的终轧道次中的压下率来控制终轧道次后的温度。即，在压下率不足48％的情况下，由于加工发热小，有可能会导致冷轧板的温度不足150℃。另一方面，在压下率超过56％的情况下，轧制后的轧制面的应变过大，有可能成为产生板裂，产生涂油不均，或者在制罐工序中的杯体成形时卡在通板上等问题的原因

这样，为了满足控制上述冷轧板的温度和减少轧制面应变这两方面的要求，冷轧的终轧道次的压下率为48-56％，更优选为50-54％。

之后，通过将上述冷轧板以15-30℃/小时的冷却速度冷却到80℃，能够得到上述罐体用铝合金板。通过以上述条件将上述冷轧板冷却，使Al-Cu-Mg系化合物时效析出，进而能够进一步增大上述铝合金板的加工硬化。另外，在这种情况下，由于引起了加工组织的回复，从而能够进一步提高之后的制罐工序中的成形性。在冷却速度不足15℃/小时的情况下，加工组织的回复容易过剩，而且，由于变得过时效有可能会降低得到的铝合金板的强度。另一方面，在冷却速度超过30℃/小时的情况下，加工组织的回复容易不充分，有可能会降低成形性。

通过以上方法制造的上述罐体用铝合金板，优选不进行拉伸校平直接供给向制罐工序。如上所述，上述罐体用铝合金板通过Al-Cu-Mg系化合物等的作用，在冷加工时产生的加工硬化变大。因此，在供给向制罐工序之前进行拉伸校平，有可能会意料外地提高向冲压加工或DI加工供给的原材料的强度，在这些工序中有可能会容易发生起皱。

实施例

实施例1

以下对上述罐体用铝合金板的实施例进行说明。

<制备板坯>

首先，通过DC铸造使用含有表1所示的化学成分的铝合金(合金No.1-No.9)制备板坯，接着，将该板坯的两个轧制面铣面10mm，将两个侧面铣面5mm。之后，对上述板坯以605℃加热2小时进行均匀化处理。均匀化处理后，将上述板坯以45℃/小时的冷却速度冷却到515℃，保持此温度2小时使板坯整体的温度均一化。

<热轧>

接着，从板坯的温度为515℃的状态开始，使用可逆式轧机开始对上述板坯的热粗轧，经过多个轧制道次在板厚为30mm的状态下结束热粗轧。热粗轧结束时的上述板坯的温度为465℃。热粗轧后，使用4机架串列式热精轧机，进行压下率为92％的热精轧制，由此，制备成板厚度为2.4mm的热轧板。热轧板的出口一侧温度为340℃。

<冷轧>

将按照上述得到的热轧板以25℃/小时的冷却速度冷却到150℃后，进一步通过风扇冷却冷却到55℃。之后，使用单机架轧机进行2道次的冷轧得到中间冷轧板。得到的中间冷轧板的板厚度为0.58mm，温度为155℃。

接着，将上述中间冷轧板，在温度为120℃以上的状态下保持140分钟。之后，使用单机架轧机，从上述中间冷轧板的温度为118℃的状态开始，进行压下率为53.4％的冷轧的终轧道次，得到冷轧板。得到的冷轧板的板厚度为0.27mm，温度为165℃。另外，冷轧中的总压下率为88.8％。

<终处理>

之后，将上述冷轧板以22℃/小时的冷却速度冷却到80℃，不进行拉伸校平，进行轧制油的清洗及润滑油的涂覆，得到表2及表3所示的铝合金板(试验材料No.1-No.9)。另外，润滑油的涂覆通过静电涂覆来进行，其涂覆量为100mg/m²。

表1

对按照上述得到的各试验材料，进行导电率测定及时效特性的评价，将其结果表示在表2中。另外，在时效特性的评价中，使用了以JIS(日本工业标准)Z2241为基准测定的轧制方向上的抗拉强度及屈服强度的值。具体来说，取冷轧的终轧道次之前的材料(中间冷轧板)，测定其在150℃的温度下进行10小时时效处理后的抗拉强度σ_B(10)及屈服强度σ_0.2(10)。同样的，取冷轧的终轧道次之前的材料(中间冷轧板)，测定其在150℃的温度下进行1小时时效处理后的抗拉强度σ_B(1)及屈服强度σ_0.2(1)。然后，计算出σ_B(10)与σ_B(1)之差及σ_0.2(10)与σ_0.2(1)之差。另外，使用导电率测定器(Foerster公司制造的“SIGMATEST 2.069”)测定导电率，测定时的试验材料的温度为25℃。

表2

在表3中，显示了通过以下的方法评价的各试验材料的机械性能及制耳率R。

<机械性能>

以JIS Z2241为基准进行轧制方向上的抗拉试验，测定各试验材料的抗拉强度σ_B及屈服强度σ_0.2。屈服强度σ_0.2的值优选为300MPa以上。对于屈服强度σ_0.2不足300MPa的试验材料，在表3中标有下划线。

另外，从此抗拉试验结果计算出加工硬化指数(n值)。n值优选为0.07以上。对于n值不足0.07的试验材料，在表3中标有下划线。

<制耳率R>

从各试验材料中采取直径为55mm的坯件，在拉深比为1.67的条件下进行拉深成形，成形为杯状。使用上述式(1)-式(3)计算出此杯的制耳率R。制耳率R优选为4％以下。对于制耳率R超过4％的试验材料，在表3中标有下划线。

接着，将各试验材料成形为DI罐，以205℃实施10分钟的空烧制备成罐状的试验体。使用此试验体，按照以下方法进行罐底耐压、DI成形性、翻边成形性的评价，将评价结果表示在表3中。

<罐底耐压>

将上述试验体(DI罐)的罐底形状设置为罐底接地直径为48mm，拱底深度为9.8mm，测定此时的罐底耐压。罐底耐压优选为600kPa以上。对于罐底耐压不足600kPa的试验材料，在表3中标有下划线。

<DI成形性>

用上述试验体以壁厚为0.105mm的目标分别制造100罐，对此时的制罐成功率和目视观察的外观进行评价。另外，在表3中，◎是表示所有罐(100罐)成形成功且没有外观不良的记号，○是表示虽然所有罐(100罐)成形成功但是有外观不良的记号，△是表示有1-5罐断裂的记号，×是表示有6罐以上断裂的记号。DI成形性优选所有罐成形成功且没有外观不良(以◎表示)。对于产生外观不良(以○表示)，或者产生断裂(以△及×表示)的试验材料，在表3中标有下划线。

<翻边成形性>

用上述试验体分别成形100罐之后，对制耳部进行切边，光滑模具缩颈成形为204口径规格。之后，在开口端部形成翻边厚度为157μm，翻边宽度为2.4mm的翻边，通过目视观察翻边端部有无裂纹。另外，在表3中，○表示所有罐(100罐)成功且没有翻边裂纹，×表示1罐以上产生翻边裂纹。翻边成形性优选所有罐成形成功且没有翻边裂纹(以○表示)。对于发生翻边裂纹(以×表示)的试验材料，在表3中标有下划线。

接着，用各实验材料分别制备图1所示的DI加工中途的再拉深杯1(未形成拱底)5罐。使用此再拉深杯1，通过以下方法对底部起皱高度进行评价，将评价结果表示在表3中。

<底部起皱高度>

如图1所示，使用真圆度仪2(株式会社Mitutoyo制造，型号EC-1010A)测定各个再拉深杯1的底缘外侧部分11的起皱12，得到起皱高度测定图。将起皱高度测定图的一例表示在图2中。该图是以点O为极点的极坐标系，以周向表示角度，以径向表示起皱12的凹凸程度。在得到的图中，对于相邻的峰部3和谷部4，将通过(从点O到峰部3的顶点的距离31的值–从点O到谷部4的顶点的距离41的值)计算出的值作为起皱高度H。算出底缘外侧部分11的整个圆周上的各个峰部3的起皱高度H，将其中的最大值作为最大起皱高度H_max。之后，对于由同一试验材料制备的5个罐分别计算其最大起皱高度H_max，并计算出其平均值，将该值作为底部起皱高度H_b表示在表3中。底部起皱高度H_b优选为200μm以下。对于底部起皱高度超过200μm的试验体，在表3中标有下划线。

表3

由表1可知，试验材料No.1-No.3由具有上述特定的化学成分的合金(合金No.1-No.3)形成。另外，由表2可知，试验材料No.1-No.3显示出上述特定范围的导电率，且具备上述特定的时效特性。因此，由表3可知，试验材料No.1-No.3的机械性能及成形性优异，同时使用该试验材料制备的试验体的制品特性也很优异。另一方面，如表1所示，试验材料No.4-No.9由于其化学成分中的至少一种添加元素在上述特定的范围外，因此如表3所示在机械特性等上有不足之处。

实施例2

本例是在使用实施例1中的合金No.1制备板坯之后，对制造条件进行各种变更之后制备上述罐体用铝合金板的例子。即，在本例中，使用表4所示的各种制造条件替换实施例1的制造条件(制造条件A-M)依次进行制备板坯、热轧、冷轧及终处理的各工序，制备如表5及表6所示的铝合金板(试验材料No.11-No.23)。

通过与实施例1相同的方法，进行各试验材料的导电率测定及时效特性评价，将其结果表示在表5中。

肯5

通过与实施例1相同的方法，对各试验材料的机械性能等进行评价，将其结果表示在表6中。

表6

在试验材料No.11-No.13中采用的制造条件(制造条件A-C)，在上述特定的范围内。另外，由表5可知，试验材料No.11-No.13显示出上述特定范围的导电率，且具备上述特定的时效特性。因此，由表6可知，试验材料No.11-No.13的机械性能及成形性优异，同时使用该试验材料制备的试验体的制品特性也很优异。

另外，根据本例的制造方法，对板坯进行均匀化处理后，不进行追加的热处理工序就能够制造出上述罐体用铝合金板。因此，能够更容易制造出上述罐体用铝合金板，同时还可以期待更加降低制造成本的效果。

试验材料No.14虽然是使用了在上述特定范围内的制造条件而制备的，但是由于进行了拉伸校平，引起了加工硬化，成形性变差。可以认为这是因为拉伸校平的矫正力过大，推测通过调节矫正力可以改善成形性。

如表4所示，试验材料No.15-No.23由于其制造条件的各项目中的至少一个项目在上述特定的范围外，因此如表6所示在机械性能等上有不足之处。

实施例3

本例是在实施例2中的热精轧之后，对得到的热轧板进行热处理而制成的铝合金板的例子。以下对本例的制造方法进行说明。

<制备板坯>

首先，使用实施例1中的合金No.1通过DC铸造制备板坯。接着，将该板坯的两个轧制面铣面10mm，将两个侧面铣面5mm。之后，将上述板坯以605℃加热2小时进行均匀化处理。均匀化处理后，将上述板坯以45℃/小时的冷却速度冷却到530℃，保持此温度2小时使板坯整体的温度均一化。

<热轧>

接着，从板坯的温度为530℃的状态开始，使用可逆式轧机开始上述板坯的热粗轧，经过多个轧制道次以板厚度为30mm的状态结束热粗轧。热粗轧结束时的上述板坯的温度为465℃。热粗轧后，使用4机架串列式热精轧机，进行压下率为91.3％的热精轧。由此，制备了板厚度为2.6mm的热轧板。热轧板的出口一侧温度为335℃。

<冷轧前的热处理>

对于按照上述得到的热轧板，进行以330℃的温度保持2小时的热处理后，通过风扇冷却冷却到75℃。之后，使用单机架轧机进行2道次的冷轧得到中间冷轧板。得到的中间冷轧板的板厚度为0.58mm，温度为160℃。

接着，将上述中间冷轧板在温度为120℃以上的状态下保持4.8小时。之后，使用单机架轧机，进行压下率为53.4％的冷轧的终轧道次，得到冷轧板。得到的冷轧板的板厚度为0.27mm，温度为172℃。另外，冷轧制中的总压下率为89.6％。

<终处理>

之后，将上述冷轧板以24℃/小时的冷却速度冷却到80℃，不进行拉伸校平，进行轧制油的洗净及润滑油的涂覆，得到表7及表8所示的铝合金板(试验材料No.24)。另外，润滑油的涂覆通过静电涂覆来进行，其涂覆量为100mg/m²。

通过与实施例1相同的方法，进行试验材料No.24的导电率测定及时效特性评价，将其结果表示在表7中。

表7

通过与实施例1相同的方法，对试验材料No.24的机械性能等进行评价，将其结果表示在表8中。

表8

由表7及表8可知，通过对热轧后的热轧板进行以300℃以上保持1小时以上的热处理，与将热轧板以40℃/小时以下的冷却速度冷却到150℃的情况相同，都能够得到机械性能与成形性优异的试验材料。另外，使用该试验材料制备的试验体的制品特性也很优异。

另外，在本例中所示的300℃以上且1小时以上的热处理可以在热轧后冷轧前的任何一个时间点进行。即，例如将热轧板以超过40℃/小时的冷却速度冷却后，可以再次加热热轧板进行上述热处理，也可以在制备热轧板后进行上述热处理。

Claims

1.一种罐体用铝合金板的制备方法，其特征在于，包括：

制备含有Mg：1.0-1.5质量％、Mn：0.8-1.2质量％、Cu：0.20-0.30质量％、Fe：0.25％-0.60质量％、Si：0.20-0.40质量％，余量为Al及不可避免的杂质组成的化学成分的板坯；

对所述板坯的两个轧制面及两个侧面进行铣面；

之后，对所述板坯进行在600-620℃下加热1-24小时的均匀化处理；

将所述均匀化处理后的所述板坯以40℃/小时以上的冷却速度冷却到500-550℃之后进行热粗轧；

接着，进行出口一侧温度为330-360℃的热精轧得到热轧板；

进行将所述热轧板以40℃/小时以下的冷却速度冷却到150℃的冷却处理或者将所述热轧板以300℃以上的温度保持1小时以上的保持处理中的任意一项；

之后，对温度为80℃以下的所述热轧板进行冷轧得到温度为140℃以上的中间冷轧板；

接着，将所述中间冷轧板以120℃以上的温度保持2小时以上；

之后，进行压下率为48-56％的冷轧的终轧道次，得到冷轧的总压下率为87-90％且温度为150℃以上的冷轧板；

将所述冷轧板以15-30℃/小时的冷却速度冷却到80℃。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所制备的罐体用铝合金板含有Mg：1.0-1.5质量％、Mn：0.8-1.2质量％、Cu：0.20-0.30质量％、Fe：0.25％-0.60质量％、Si：0.20-0.40质量％，余量为Al及不可避免的杂质组成的化学成分；

其导电率为37.0-40.0％IACS；

并且，所述罐体用铝合金板经多个道次的冷轧来制造，对冷轧的终轧道次之前的材料在150℃的温度下进行10小时的时效处理之后的抗拉强度σ_B(10)及屈服强度σ_0.2(10)与其在150℃的温度下进行1小时的时效处理之后的抗拉强度σ_B(1)及屈服强度σ_0.2(1)满足以下关系：

σ_B(10)-σ_B(1)≥5MPa，σ_0.2(10)-σ_0.2(1)≥1MPa。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述罐体用铝合金板在轧制方向上的屈服强度为300MPa以上。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述罐体用铝合金板的加工硬化指数为0.07以上。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通过下述式(1)计算出的在板件直径为55mm且拉深比为1.67的条件下进行拉深成形得到成形杯的制耳率R为4％以下，

R＝(M₄₅-V₄₅)/((M₄₅+V₄₅)/2)×100 (1)

在所述式(1)中，M₄₅是通过下述式(2)计算出的值，V₄₅是通过下述式(3)计算出的值，

M₄₅＝(A+B+C+D)/4 (2)

在所述式(2)中，将轧制方向作为0°时，A是45°的制耳高度，B是135°的制耳高度，C是225°的制耳高度，D是315°的制耳高度，

V₄₅＝(E+F+G+H)/4 (3)

在所述式(3)中，E是45°方向和135°方向之间的谷底的最低高度，F是135°方向和225°方向之间的谷底的最低高度，G是225°方向和315°方向之间的谷底的最低高度，H是315°方向和45°方向之间的谷底的最低高度。