CN105960474A - 罐盖用铝合金板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具备优异的成形性、且开罐性优异的罐盖用铝合金板及其制造方法，所述罐盖用铝合金板为经过薄壁化及高强度化的铝合金板。在本发明为一种罐盖用铝合金板及其制造方法，所述罐盖用铝合金板的特征在于：所述铝合金板含有Mg：3.8～5.5质量％、Fe：0.1～0.5质量％、Si：0.05～0.3质量％，且含有Mn：0.01～0.6质量％及Cu：0.01～0.3质量％中的一种或两种；并且余量由Al及不可避免的杂质构成的，其中，与板表面的轧制方向成直角的方向的平均晶粒宽度为20μm以下，板表面的最大长度为5μm以上的金属间化合物为150～600个/mm2，板表面的金属间化合物的最大长度为20μm以下。

Description

罐盖用铝合金板及其制造方法
技术领域
本发明涉及适合于饮料罐等罐盖用材料的罐盖用铝合金板及其制造方法。
背景技术
以往，尤其作为饮料用的包装容器，广泛使用包含有底圆筒状的主体部和盖部的两件式铝罐。
构成此种铝罐的罐盖利用以下所述的制造工序来制造。图2及图3为用于说明铝合金板的罐盖的制造工序和构成的图，参照这些图进行说明。在铝罐盖的制造工序中，首先，对作为原材的罐盖用铝合金板实施用于确保耐腐蚀性的铬酸盐处理等化成处理。之后，对实施了上述化成处理的罐盖用铝合金板的单面或者双面进行涂装及烘烤。接着，将涂装、烘烤后的上述罐盖用铝合金板1冲裁成规定的形状后进行壳体成形。壳体成形工序包括成形工序、再成形工序。在上述壳体成形后的罐盖用铝合金板1上成形用于与罐体卷封的卷封部(卷曲部)2(卷边成形工序)，制成罐盖(参照图2)。进行向该罐盖的卷封部2注入橡胶的复合加衬。之后，进行包括如下工序的转化成形：实施膜泡成形和钮扣成形的铆钉成形工序；实施开口部的凹槽加工的刻痕加工、实施凹凸和文字等的加工的条纹突起(ビード)·压花成形工序；以及实施附加拉环的立桩成形工序。最后，向罐体填充内容物后，对上述罐体和实施了上述成形加工的罐盖进行卷封，进行清洗和杀菌。
对于此种用于罐盖的铝合金板，要求不产生罐盖制造工序中的裂纹、龟裂等成形不良。另外，还要求：在成形为罐盖5并与罐体卷封后，即使利用杀菌工序的加热使内压上升也不会发生反转(翘曲)的耐压强度、不会因内压而使刻痕(score)7的加工部发生断裂(刻痕裂纹)。进而，还要求：在交付到消费者的手上后，在竖起(或拉起)拉环8进行开罐时拉环8不从铆钉部6脱离而能够正常且简单地开启的开罐性(参照图3)。
一直以来，关于此种铝罐，低成本化的要求强烈，因此对于罐盖也致力于薄壁化。作为与薄壁化对应的课题，存在罐盖的重要性能即耐压强度降低的问题。因此，在罐盖的薄壁化中开发出各种高耐压形状(例如全泡沫·端(full foam end)。此种高耐压形状盖例如大多将埋头孔部(罐盖槽部)3制成小R形状，使壳体成形比以往更严格。另外，存在因内压而使盖反转时容易产生龟裂的倾向。因此，对于作为材料的铝合金板，要求兼顾强度和成形性且不易破裂的特性，从而开发了各种铝合金板。
例如在专利文献1中公开了一种铝合金板，其是含有规定量的Mg、Mn、Si，并且单独或与B一起含有规定量的Ti，进而还含有规定量的Cu、Cr、Zn、Fe中的1种或2种以上的铝合金板，通过制成规定的晶体粒径、规定的金属间化合物分布，从而具有以往材料以上的强度，且即使成形为具有埋头孔部3的罐盖，在埋头孔部3也不会产生成形缺陷。
另外，在专利文献2中公开了一种铝合金板，其是含有规定量的Mg、Mn、Si、Cu、Fe、Ti的铝合金板，通过制成规定的织构，从而使强度各向异性小，并且由于在因内压使罐盖发生变形时发生均等地变形而不产生局部的应力集中，不易产生龟裂。
另外，在专利文献3中公开了一种铝合金板，其是含有规定量的Mg、Mn、Fe、Si、Ti的铝合金板，通过形成规定的金属间化合物分布，并且形成规定的最大局部伸长率、规定的最大屈服强度各向异性差，从而使铆钉成形性及开罐性均良好，而且在因内压使罐盖发生变形时不易产生龟裂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平5－302139号公报
专利文献2：日本特开2001－152271号公报
专利文献3：日本特开2001－164347号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，近年来，罐盖的薄壁化要求进一步提高，通过不仅缩小罐盖形状而且还缩小罐盖的外径来确保耐压强度、促进进一步的薄壁化的举动正在积极地进行。就铝合金板而言，若形成此种薄壁，则尤其使铆钉成形变得严格，在成形时容易产生裂纹、缩颈。因此，铝合金板需要在确保薄壁化所需的强度、开罐性等特性的基础上提高铆钉成形性，但是，难以兼顾它们的成形性、特性。
例如，在专利文献1记载的铝合金板中，弯曲加工性优异，但是由于利用连续铸造法进行制作，因此一定程度大小的尺寸(例如最大长度5μm以上)的金属间化合物过少，并且在开罐时刻痕加工部不易断裂，容易产生刻痕离轨等开罐不良。
另外，在专利文献2记载的铝合金板的制造方法中，为了得到规定的织构而将最终冷轧前的初始晶体粒径设为250μm以下，但是在最终冷轧中晶粒仅在轧制方向伸长，因此上述初始晶体粒径不会小于上述设定值。此种晶体粒径为对成形性带来影响的重要因子。就上述初期晶体粒径而言，由于上限过大，因此对在经过薄壁化、高强度化的罐盖上的铆钉成形而言，成形性不充分。
另外，在专利文献3记载的铝合金板的制造方法中，将刚要进行最终冷轧之前的平均晶体粒径设为250μm以下，但是，与专利文献2同样，就上述平均晶体粒径而言，由于上限过大，因此对于在经过薄壁化、高强度化的罐盖上的铆钉成形而言，成形性不充分。
本发明鉴于上述问题点而完成，其目的在于提供一种罐盖用铝合金板及其制造方法，所述罐盖用铝合金板是经过薄壁化及高强度化的铝合金板，其具有优异的成形性，且开罐性优异。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明人等对铆钉成形时的裂纹、缩颈、表面粗糙之类的成形缺陷的发生行为进行了调查，结果得到以下的见解。即，上述成形缺陷在铆钉成形工序中尤其在纽扣成形时在铆钉成形部中心的周边部的、与铝合金板的轧制方向成直角的部位沿着轧制方向发生，而且与铝合金板的轧制方向成直角的方向的晶粒宽度越大，铆钉成形时的上述成形缺陷越容易发生。为此，本发明人等着眼于为了提高铆钉成形性而对与铝合金板的轧制方向成直角的方向的晶粒宽度进行控制的技术的思想。
即，本发明的罐盖用铝合金板，其特征在于，所述铝合金板含有Mg：3.8～5.5质量％、Fe：0.1～0.5质量％、Si：0.05～0.3质量％且含有Mn：0.01～0.6质量％及Cu：0.01～0.3质量％中的一种或两种、并且余量由Al及不可避免的杂质构成，其中，与板表面的轧制方向成直角的方向的平均晶粒宽度为20μm以下，板表面的最大长度为5μm以上的金属间化合物为150～600个/mm2，板表面的金属间化合物的最大长度为20μm以下。
这样，通过以规定范围含有Mg，并且以规定范围含有Mn、Cu中的一种或两种，从而可以适度提高罐盖用铝合金板的强度，并且即使是经过薄壁化的罐盖，也能确保耐压强度。另外，通过以规定范围含有Fe、Si，并且以规定范围含有Mn，从而可以使罐盖用铝合金板中适度分别Al－Fe(－Mn)系、Al－Fe(－Mn)－Si系、Mg－Si系金属间化合物。进而，通过将与板表面的轧制方向成直角的方向的平均晶粒宽度限制为规定范围，从而可以提高铆钉成形性。另外，通过将上述金属间化合物的分布状态限定为规定范围，从而可以保持罐盖的良好的开罐性，并且可以提高铆钉成形性。
本发明的罐盖用铝合金板还优选使与板表面的轧制方向成直角的方向的平均晶粒宽度为15μm以下。这样，通过将上述平均晶粒宽度限制得更小，从而可以进一步提高铆钉成形性。
另外，本发明的罐盖用铝合金板的制造方法，其特征在于，其是含有Mg：3.8～5.5质量％、Fe：0.1～0.5质量％、Si：0.05～0.3质量％且含有Mn：0.01～0.6质量％及Cu：0.01～0.3质量％中的一种或两种、并且余量由Al及不可避免的杂质构成的罐盖用铝合金板的制造方法，该制造方法包括：第一工序，利用半连续铸造法制作铝合金的铸块；第二工序，对上述第一工序中制作的铝合金铸块实施均质化热处理；第三工序，对上述第二工序中实施了均质化热处理的铸块进行热轧；第四工序，对上述第三工序中热轧后的铝合金轧制板进行冷轧；第五工序，对上述第四工序中冷轧后的铝合金轧制板进行退火；和第六工序，对上述第五工序中退火后的铝合金轧制板进行冷轧，其中，上述第四工序中的冷轧的总轧制率为50～80％、且最终道次的卷取温度为100℃以下，上述第五工序中的退火具有以100℃/min以上进行加热的工序、在380～550℃保持10分钟以内的工序、以及以100℃/min以上进行冷却的工序。
进而，上述第四工序中优选：以多道次进行冷轧，总轧制率为50～80％、且最终道次的前一道次的卷取温度为100～180℃，最终道次的卷取温度为100℃以下。
这样，通过在上述第四工序中将总轧制率、每个轧制道次的卷取温度限制在规定范围，从而利用上述第五工序的退火使再结晶粒变得微细，并且能够将与上述第六工序的冷轧后的轧制方向成直角的方向的平均晶粒宽度控制到较小。
发明效果
本发明的罐盖用铝合金板为经过薄壁化及高强度化后的铝合金板，其具有优异的成形性，且开罐性优异。另外，本发明的罐盖用铝合金板的制造方法可以制造薄壁且被高强度化、具备优异的成形性、且开罐性优异的铝合金板。
附图说明
图1为表示本发明的实施方式的罐盖用铝合金板的制造方法的制造工序S的流程图。
图2为表示铝合金板的罐盖的制造工序的剖面示意图。
图3为铝合金板的罐盖的俯视图。
图4A为用于对评价铆钉成形性的方法进行说明的评价用夹具的剖面示意图。
图4B为用于对评价铆钉成形性的方法进行说明的评价用夹具的剖面示意图。
图4C为用于对评价铆钉成形性的方法进行说明的评价用夹具的剖面示意图。
图5为在开罐性的评价时使用的罐盖的刻痕的剖视图。
图6A为在开罐性的评价时使用的开罐载荷测定机(Pop－Tear试验机)的概要图，图6A为开罐载荷测定机的立体图。
图6B为在开罐性的评价时使用的开罐载荷测定机(Pop－Tear试验机)的概要图，图6B为开罐载荷测定机的测定时的罐盖附近的剖面示意图。
图6C为在开罐性的评价时使用的开罐载荷测定机(Pop－Tear试验机)的概要图，图6C为表示在开罐载荷测定机设置罐盖时的罐盖的朝向的正面示意图。
具体实施方式
以下，对用于实现本发明的罐盖用铝合金板的实施方式进行说明。
〔关于合金成分〕
本发明的罐盖用铝合金板由如下的铝合金构成，所述铝合金含有Mg：3.8～5.5质量％、Fe：0.1～0.5质量％、Si：0.05～0.3质量％且含有Mn：0.01～0.6质量％及Cu：0.01～0.3质量％中的一种或两种、余量由Al及不可避免的杂质构成。
以下，对本发明的罐盖用铝合金板中所含的合金成分限定成上述范围的理由进行说明。
(Mg：3.8～5.5质量％)
Mg具有使铝合金板的强度提高的效果。在Mg的含量不足3.8质量％不足的情况下，铝合金板的强度不充分，成形为罐盖时的耐压强度不足。另一方面，在Mg的含量超过5.5质量％的情况下，铝合金板的强度过剩，对罐盖的成形性降低。因此，Mg的含量为3.8～5.5质量％。
(Fe：0.1～0.5质量％)
Fe在铝合金板中形成Al－Fe(－Mn)系、Al－Fe(－Mn)－Si系金属间化合物，具有提高成形为罐盖时的刻痕部的撕裂性、并且提高开罐性的效果。在Fe的含量不足0.1质量％的情况下，刻痕部的撕裂性降低，在开罐时容易因刻痕离轨、开罐力的增大而产生拉环折断之类的开罐不良。另一方面，在Fe的含量超过0.5质量％的情况下，铝合金板中的金属间化合物大，并且被过量地形成，使铆钉成形性降低。因此，Fe的含量为0.1～0.5质量％。
(Si：0.05～0.3质量％)
Si在铝合金板中形成Mg－Si系、Al－Fe(－Mn)－Si系金属间化合物，具有提高成形为罐盖时的刻痕部的撕裂性、并且提高开罐性的效果。在Si的含量不足0.05质量％的情况下，与Fe同样会使开罐性降低。另外，能够使用于铝合金板的原材料中的废料量减少，并且铝基体所需纯度变高，因此成本增大。另一方面，在Si的含量超过0.3质量％的情况下，铝合金板中的金属间化合物大，并且被过量地形成，使铆钉成形性降低。因此，Si的含量为0.05～0.3质量％。
(Mn：0.01～0.6质量％)
Mn具有使铝合金板的强度提高的效果，并且在铝合金板中形成Al－Fe－Mn系、Al－Fe－Mn－Si系金属间化合物，具有提高成形为罐盖时的刻痕部的撕裂性、使开罐性提高的效果。在Mn的含量不足0.01质量％时，无法充分得到上述效果。另一方面，在Mn的含量超过0.6质量％时，铝合金板中的金属间化合物大，并且被过量地形成，使铆钉成形性降低。因此，在含有Mn的情况下，Mn的含量为0.01～0.6质量％。优选为0.03～0.6质量％。
(Cu：0.01～0.3质量％)
Cu具有使铝合金板的强度提高的效果。在Cu的含量不足0.01质量％时，无法充分得到上述效果。另一方面，在Cu的含量超过0.3质量％时，铝合金板的强度过剩，对罐盖的成形性降低。因此，在含有Cu的情况下，Cu的含量为0.01～0.3质量％。优选为0.03～0.3质量％。
上述的Mn与Cu均具有使铝合金板的强度提高的效果，含有Mn：0.01～0.6质量％及Cu：0.01～0.3质量％中的一种或两种。
(其他成分)
作为其他成分，还可以根据需要含有选自Cr：0.001～0.3质量％、Zn：0.05～1.0质量％中的一种或两种。另外，出于铸块微细化的目的，可以单独或与B：0.0001～0.05质量％一起含有Ti：0.005～0.2质量％。
(余量：Al及不可避免的杂质)
在本发明的罐盖用铝合金板中，除上述成分外，余量由Al及不可避免的杂质构成。作为不可避免的杂质，可列举例如Zr、V、Ga、In、Sn、Ni等。若这些元素均为0.05质量％以下的含量，则允许在不妨碍本发明效果的前提下含有这些元素。
〔关于组织〕
本发明的罐盖用铝合金板中，与其板表面的轧制方向成直角的方向的平均晶粒宽度为20μm以下、优选为15μm以下。另外，板表面的最大长度为5μm以上的金属间化合物为150～600个/mm2，金属间化合物的最大长度为20μm以下。
以下，对本发明的罐盖用铝合金板的晶粒宽度、金属间化合物分布限定为上述范围的理由进行说明。
(平均晶粒宽度为20μm以下)
如上所述，在铆钉成形工序中，尤其在纽扣成形时在铆钉成形部中心的周边部的、与铝合金板的轧制方向成直角的部位沿着轧制方向会产生表面粗糙、缩颈、裂纹之类的成形缺陷。在铝合金板的与板表面的轧制方向成直角的方向的平均晶粒宽度超过20μm的情况下，在成形为经薄壁化后的罐盖的过程中，容易在铆钉成形时于上述部位产生成形缺陷。因此，与板表面的轧制方向成直角的方向的平均晶粒宽度为20μm以下、更优选为15μm以下。
在此，平均晶粒宽度利用以下说明的方法来测定。将铝合金板的表面研磨成镜面后，对表面进行电解蚀刻，并利用光学显微镜对晶粒组织拍摄照片。在该显微镜照片中，在与轧制方向成直角的方向，于照片上划出0.3mm以上的长度的线段(即，在照片上实际划出的线段为具有0.3mm乘以该照片的倍率求得的长度以上的长度的线段)，线段的长度除以被线段切割的晶粒的数量，从而求得每个晶粒的晶粒宽度。在多个部位重复进行同样的测定，求得其平均值，得到平均晶粒宽度。
(金属间化合物为150～600个/mm2)
通过使金属间化合物适度地分布到铝合金板中，从而具有提高成形为罐盖时的刻痕部的撕裂性、使开罐性提高的效果。在铝合金板的板表面中，最大长度为5μm以上的金属间化合物低于150个/mm2，刻痕部的撕裂性降低、开罐性变差。另一方面，在板表面中最大长度为5μm以上的金属间化合物超过600个/mm2的情况下，在铆钉成形时因金属间化合物而产生龟裂并且容易传播，成形性降低。因此，将板表面的最大长度为5μm以上的金属间化合物设为150～600个/mm2。进一步优选使板表面的最大长度为5μm以上的金属间化合物为200～450个/mm2，从而能够以更优异的平衡兼顾铆钉成形性和开罐性。
在此，金属间化合物利用以下说明的方法来测定。将铝合金板的表面研磨成镜面。在该经过镜面化后的面中，使用扫描型电子显微镜(SEM)，对组成图像(COMPO)进行拍摄。在该组成图像中，将以比母相白的对比度得到的粒子视为Al－Fe(－Mn)系、Al－Fe(－Mn)－Si系金属间化合物，并且将以比母相黑的对比度得到的粒子视为Mg－Si系金属间化合物。利用图像处理数出最大长度为5μm以上的金属间化合物的个数，并计算每1mm2的金属间化合物的个数(个数密度)。
(金属间化合物的最大长度为20μm以下)
在铝合金板的板表面，即使在铝合金板中存在最大长度超过20μm的金属间化合物的情况下，成形性也会降低。因此，板表面的金属间化合物的最大长度为20μm以下。进一步优选使板表面的金属间化合物的最大长度为17μm以下，由此能够以更优异的平衡兼顾铆钉成形性和开罐性。
在此，在上述的观察到的金属间化合物中，以具有最大的最大长度的金属间化合物的最大长度作为该铝合金板的板表面的金属间化合物的最大长度。金属间化合物的最大长度是指：对金属间化合物的不定形形状，在直径的长度成最大的方位进行测定时的长度。
与板表面的轧制方向成直角的方向的平均晶粒宽度为20μm以下、板表面的最大长度为5μm以上的金属间化合物是150～600个/mm2、板表面的金属间化合物的最大长度为20μm以下的铝合金板的组织可通过以下方式来控制：在以上述铝合金组成中含有规定量的Mg、Fe、Si、Mn、Cu，并利用后述的铝合金板的制造方法来制造。
〔关于制造方法〕
本发明的罐盖用铝合金板的制造方法包括：第一工序，利用半连续铸造法制作具有上述组成的铸块；第二工序，对在上述第一工序中制作的铝合金铸块实施均质化热处理；第三工序，对上述第二工序中实施了均质化热处理的铸块进行热轧；第四工序，对上述第三工序中热轧后的铝合金轧制板在总轧制率50～80％、且最终道次的卷取温度设为100℃以下的条件下进行冷轧；第五工序，利用以100℃/min以上进行加热的工序、在380～550℃保持10分钟以内的工序、以及以100℃/min以上进行冷却的工序对上述第四工序中冷轧后的铝合金轧制板进行退火；和第六工序，对上述第五工序中退火后的铝合金轧制板进行冷轧。
更优选的制造方法为在上述第四工序中以多道次进行冷轧、总轧制率为50～80％、且最终道次的前一道次的卷取温度为100～180℃、最终道次的卷取温度为100℃以下的制造方法。
以下，对本发明的铝合金板的制造方法的各工序及制造条件范围的限定理由进行说明。图1为表示本发明的实施方式的罐盖用铝合金板的制造方法的制造工序S的流程图。
(第一工序：铸造工序S1)
第一工序：铸造工序S1为利用DC铸造法等半连续铸造法由将具有上述组成的铝合金熔化成的熔液铸造铝合金的工序。在本发明中，铝合金的铸块可以利用半连续铸造法来铸造。
(第二工序：均质化热处理工序S2、第三工序：热轧工序S3)
对铸造成的铸块，将铸块表层的成为不均匀组织的区域进行面切削而除去后，利用第二工序：均质化热处理工序S2实施均质化热处理。均质化热处理的条件并无特别限定，但优选在400～550℃的温度范围保持1～10小时。在均质化热处理后不进行冷却而续接第三工序：在热轧工序S3中进行热轧，制作热轧板。
(第四工序：冷轧工序S4)
第四工序：冷轧工序S4为将上述热轧板进行冷轧(粗轧)的工序，总轧制率为50～80％、且最终道次的卷取温度为100℃以下。在总轧制率不足50％的情况下，由轧制所致的蓄积应变不足，在下道工序的退火中无法得到小的再结晶粒，罐盖用铝合金板的上述平均晶粒宽度未落入规定的范围。另一方面，在总轧制率超过80％的情况下，轧制道次数变多，生产率降低。另外，在最终道次的卷取温度超过100℃的情况下，因冷轧结束后的自退火而使由轧制所致的蓄积应变降低，在下道工序的退火中无法得到小的再结晶粒，罐盖用铝合金板的上述平均晶粒宽度未落入规定的范围。因此，对上述热轧板进行冷轧的工序S4将总轧制率设为50～80％、且最终道次的卷取温度设为100℃以下。
即，在本发明的制造方法中，在进入退火工序S5之前的冷轧工序S4中，通过使总轧制率较高、且以较低的温度进行最终道次的卷取，从而使铝合金中蓄积应变，之后，通过进行退火工序，从而能够使平均晶粒宽度微细化。
进而，优选：以多道次进行上述冷轧，并且总轧制率为50～80％、且最终道次的前一道次的卷取温度为100～180℃、最终道次的卷取温度为100℃以下。通过使最终道次的前一道次的卷取温度为100～180℃，从而通过由自退火带来的适度回归来提高加工硬化性，并且能够进一步提高最终道次结束后的蓄积应变。由此，在下道工序的退火中能够减小再结晶粒，并且可以将罐盖用铝合金板的上述平均晶粒宽度控制得更小。在该最终道次的前一道次的卷取温度不足100℃的情况下，由上述的自退火所致的回归不足，无法得到效果。另一方面，在超过180℃的情况下，由上述的自退火导致过度回归，虽然得到加工硬化性的提高效果，但是，未提高最终道次结束后的蓄积应变量。因此，进一步优选：以多道次进行冷轧，并且将轧制率为50～80％、且最终道次的前一道次的卷取温度为100～180℃、最终道次的卷取温度为100℃以下。
(第五工序：退火工序S5)
第五工序：退火工序S5为对上述冷轧板进行退火(中间退火)的工序，在使上述冷轧板再结晶并且尤其含有Cu的情况下，使Cu固溶，并且可以提高涂装·烘烤后的罐盖用铝合金板的强度。在加热速度不足100℃/min的情况下、，在保持温度超过550℃的情况下、在保持时间超过10分钟的情况下以及在冷却速度不足100℃/min的情况下，分别是退火工序S5结束后的再结晶粒变大，罐盖用铝合金板的上述平均晶粒宽度未落入规定的范围。另外，在保持温度不足380℃的情况下，在退火工序S5结束后的铝合金板残留加工组织，使罐盖用铝合金板的成形性变差。因此，上述对冷轧板进行退火的工序S5为具有以100℃/min以上进行加热的工序、在380～550℃保持10分钟以内的工序及以100℃/min以上进行冷却的工序的工序。这样，在退火工序S5中尤其使其骤升温、骤冷却，由此能够使平均晶粒宽度微细化。
(第六工序：冷轧工序S6)
第六工序：冷轧工序S6为对上述退火后的冷轧板再度进行冷轧的工序。在此，在总轧制率不足60％的情况下，存在由轧制所致的加工硬化变小、罐盖用铝合金板的强度降低、成形为罐盖时的耐压强度不足的风险。另一方面，在总轧制率超过85％的情况下，存在罐盖用铝合金板的强度过高而使成形性降低的风险。因此，总轧制率优选为60～85％。
〔罐盖的制造〕
对以上所述的罐盖用铝合金板，实施铬酸盐系、锆系(ジルコン系)等的表面处理，并涂布环氧系树脂、氯乙烯胶体系、聚酯系等的有机涂料，在PMT(金属到达温度)为230～280℃左右下进行烘烤处理后，成形为罐盖。
如以上说明的那样，根据本发明的罐盖用铝合金板，能够在铆钉成形时不产生成形缺陷地制造具备充分的耐压强度和开罐性、经薄壁化后的罐盖。而且，根据本发明的罐盖用铝合金板的制造方法，可以生产率良好地制造具有上述效果的罐盖用铝合金板。
实施例
以上，对本发明的实施方式进行了叙述，以下，将确认到本发明效果的实施例与不满足本发明的要件的比较例进行对比，并进行具体地说明。予以说明，本发明并不限定于该实施例。
(试验材1～33)
利用半连续铸造法(DC)铸造表1所示的Mg、Fe、Si、Mn、Cu的含量为本发明的组成的范围内的铝合金，对铸块表层进行面切削，制成板坯。对该板坯实施500℃×5小时的均质化热处理后，进行热轧，制成热轧板，对该热轧板以表1所示的本发明的制造条件依次进行冷轧(粗轧)、退火、冷轧，制作板厚0.215mm的罐盖用铝合金板(试验材1～16)。再制作：由表3所示规定的成分的含量处于本发明的组成的范围外的铝合金构成的铝合金板(试验材17～25)；在冷轧(粗轧)以后的制造条件处于本发明的制造条件的范围外的条件下制作的铝合金板(试验材26～32)；在利用连续铸造法(CC)进行铸造并实施530℃×6小时的均质化热处理后进行热轧、且在冷轧(粗轧)以后的制造条件处于本发明的制造条件的范围内的条件下制作的铝合金板(试验材33)，对后述项目进行比较评价。
〔评价项目〕
(平均晶粒宽度)
将以表1、表3的各条件制作的铝合金板的表面研磨成镜面后，对表面进行电解蚀刻，利用光学显微镜以100倍的倍率观察晶粒组织，并拍摄照片。使用该照片，利用直线交切法测定了平均晶粒宽度。即，在与轧制方向成直角的方向，于照片上划出0.3mm以上的长度的线段(即，照片上实际划出的线段为具有0.3mm乘以倍率100求得的长度即30mm以上的长度的线段)，线段的长度除以被线段切割的晶粒的数量，从而求得每个晶粒的晶粒宽度。改变部位重复进行同样的测定(5个部位)，将其平均值设为平均晶粒宽度。平均晶粒宽度的适性范围未20μm以下、更优选为15μm以下。
(金属间化合物)
将以表1、表3的各条件制作的铝合金板的表面利用抛光研磨至恰好轧痕消失为止，成为镜面，在该形成镜面的面上利用扫描型电子显微镜(SEM)在加速电压15kV下以20个视野(合计面积0.75mm2以上)对倍率500倍的组成图像(COMPO)进行拍摄。在该组成图像内，将以比母相白的对比度得到的粒子视为Al－Fe(－Mn)系、Al－Fe(－Mn)－Si系金属间化合物，并且将以比母相黑的对比度得到的粒子视为Mg－Si系金属间化合物，利用图像处理数出最大长度为5μm以上的金属间化合物的个数，计算出每1mm2的个数(个数密度)。最大长度为5μm以上的金属间化合物的适合的个数密度为150～600个/mm2。另外，测定在观察到的全部视野中具有最大的最大长度的金属间化合物的最大长度。具有最大的最大长度的金属间化合物的最大长度的适合范围为20μm以下。金属间化合物的最大长度是指：对金属间化合物的不定形形状，在直径的长度成为最大的方位测定时的长度。
(0.2％屈服强度)
对以表1、表3的各条件制作的铝合金板，实施模拟涂装·烘烤工序的基于油浴的250℃×20秒的热处理。之后，依据JIS Z2241，按照拉伸方向与轧制方向平行的方式制作JIS5号拉伸试验片，进行拉伸试验，求出0.2％屈服强度。0.2％屈服强度的适应性范围为300～360MPa，若为该范围，则即使是经过薄壁化的罐盖，也不会使成形性降低，而满足耐压强度。
(铆钉成形性)
铆钉成形工序由以下工序构成：使罐盖中央部突出的膜泡工序、将上述突出部利用1～3工序缩径且制成陡峭的突起的纽扣工序、以及最后将组装拉环后压扁上述突起而铆接拉环的立桩工序。为了以使拉环在开罐时不脱离并且拉环在盖面上不旋转的方式将拉环正常地进行固定，需要确保立桩后的铆钉径的大小，因此，需要能够充分高地成形纽扣工序结束后的突起高度的铝合金板。在此，利用模拟膜泡工序、纽扣工序的试验，评价了铆钉成形性。
对以表1、表3的各条件制作的铝合金板，实施模拟涂装·烘烤工序的基于油浴的250℃×20秒的热处理后，进行相当于以下记载的膜泡工序、第一纽扣工序、第二纽扣工序的成形性的评价。
图4A、图4B及图4C为用于对评价铆钉成形性的方法进行说明的评价用夹具的剖面示意图。将组装了这些评价用夹具的模具安装到冲压机上。
使用在中央部分具有规定尺寸的圆柱状的空洞的上下模具，夹持评价对象的铝合金板的周围并进行固定。从空洞部的下侧将肩部以规定的R倒圆成形的规定尺寸的圆柱状的冲头上推。将冲头从下侧向上方推出规定的距离，进行铝合金板的胀形成形。目视判定在被成形的部分是否产生裂纹、缩颈，将未产生裂纹、缩颈的最大的上推距离设为极限成形高度(mm)。
最初，使用冲头的外径最大的图4A的膜泡工序的夹具，求出最大的上推距离即极限成形高度(mm)。之后，制作高度成形为该极限成形高度的90％的铝合金板。使用高度成形为其极限成形高度的90％的铝合金板，并且使用下道工序的图4B的第一纽扣工序的夹具，同样地进行成形，求出极限成形高度。
之后，使用图4B的第一纽扣工序的夹具，制作高度成形为其极限成形高度的90％的铝合金板。使用高度成形为其极限成形高度的90％的铝合金板，并且使用下道工序的图4C的第二纽扣工序的夹具，同样地进行成形，求得极限成形高度。
将该最后得到的图4C的第二纽扣工序中的极限成形高度(mm)作为铆钉成形性示于表2、表4。第二纽扣工序的极限成形高度的适当范围为1.40mm以上。
(开罐性)
图5为在开罐性的评价时使用的罐盖的刻痕7的剖视图。
图6A为测定开罐时的载荷的开罐载荷测定机(Pop－Tear试验机)的概要图。图6A为开罐载荷测定机9的立体图。图6B为开罐载荷测定机9的测定时的罐盖5附近的剖面示意图。图6C为表示在开罐载荷测定机9设置罐盖5时的罐盖5的朝向的正面示意图。对于罐盖5，按照使拉环8位于刻痕7的上方的方式，在开罐载荷测定机9设置罐盖5(图6C)。在罐盖5的拉环8卡挂卡定件10，制成卡定部11(图6B)。将卡定件10向水平方向拉伸，负载3N的拉伸载荷，并在该状态下使卡定件10静止后，使罐盖5沿X方向旋转，分别测定发生Pop、Tear时的载荷。
作为评价用的罐盖，按照使刻痕7的截面成为图5的剖视图的方式成形具有图3的形状的罐盖5。利用开罐载荷测定机9测定了开罐载荷(Pop值、Tear值)。关于评价基准，考虑到能够简单地开启、并且不会发生意外的开罐，而将Pop值、Tear值均为15.0～20.0N的情况设为合格。将Pop值、Tear值中的任一者不足15.0N或超过20.0N的情况设为不合格。另外，在开罐途中断裂线从刻痕离轨的情况也成为开罐不良，因此将有刻痕离轨的情况设为不合格，并且将无刻痕离轨的情况设为合格。予以说明，对安装拉环的铆钉部，实施例的第二纽扣工序的成形高度设为1.40mm，比较例的第二纽扣工序的成形高度在第二纽扣工序的极限成形高度为1.40mm以上的情况下为1.40mm，在第二纽扣工序的极限成形高度不足1.40mm的情况设为各自的极限成形高度。
将实施例、比较例中使用的铝合金的组成、铝板的制造条件、评价结果示于表1～4中。在本发明的铝合金组成以外的组成、在本发明的制造条件以外的条件及未体现本发明效果的评价结果标记下划线来表示。予以说明，在表1和表3中，在构成铝合金的Mn或Cu的含量不足0.01质量％的情况下，表示为“－”。
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】
由表1、表2可知，使用本发明的组成的铝合金并以本发明的制造方法的条件制造的铝合金板(试验材1～16)均是平均晶粒宽度及金属间化合物的分布满足本发明的规定的铝合金板，均是在0.2％屈服强度、铆钉成形性及开罐性方面具有优异性能的铝合金板，并且均是薄壁且经过高强度化、具备优异的成形性且开罐性优异的铝合金板。
另一方面，由表3、表4可知，由与本发明的组成不同的铝合金构成的铝合金板(试验材17～25)为在0.2％屈服强度、铆钉成形性及开罐性中的任意1个以上的性能差的铝合金板。另外，利用与本发明的制造方法不同的条件的制造方法制作的铝合金板(试验材26～33)为在0.2％屈服强度、铆钉成形性及开罐性中的任意1个以上的性能差的铝合金板。予以说明，试验材27未发生再结晶，无法测定平均晶粒宽度，因此记载为“－”。
本申请要求以申请日为2014年2月6日的日本专利申请日本特愿第2014－021218号为基础申请的优先权。日本特愿第2014－021218号作为参照援引于本说明书中。
符号说明
1 罐盖用铝合金板
2 卷封部
3 埋头孔部
5 罐盖
6 铆钉部
7 刻痕
8 拉环
9 开罐载荷测定机

Claims (4)

1.一种罐盖用铝合金板，其特征在于，所述铝合金板含有Mg：3.8～5.5质量％、Fe：0.1～0.5质量％、Si：0.05～0.3质量％且含有Mn：0.01～0.6质量％及Cu：0.01～0.3质量％中的一种或两种，余量由Al及不可避免的杂质构成，其中，
与板表面的轧制方向成直角的方向的平均晶粒宽度为20μm以下，
板表面的最大长度为5μm以上的金属间化合物为150～600个/mm2，
板表面的金属间化合物的最大长度为20μm以下。
2.根据权利要求1所述的罐盖用铝合金板，其特征在于，所述与板表面的轧制方向成直角的方向的平均晶粒宽度为15μm以下。
3.一种罐盖用铝合金板的制造方法，其特征在于，其是如下的罐盖用铝合金板的制造方法，所述铝合金板含有Mg：3.8～5.5质量％、Fe：0.1～0.5质量％、Si：0.05～0.3质量％且含有Mn：0.01～0.6质量％及Cu：0.01～0.3质量％中的一种或两种，余量由Al及不可避免的杂质构成，该制造方法包括：
第一工序，利用半连续铸造法制作具有所述组成的铸块；
第二工序，对由所述第一工序制作的铝合金铸块实施均质化热处理；
第三工序，对由所述第二工序实施了均质化热处理的铸块进行热轧；
第四工序，对由所述第三工序热轧后的铝合金轧制板进行冷轧；
第五工序，对由所述第四工序冷轧后的铝合金轧制板进行退火；和
第六工序，对由所述第五工序退火后的铝合金轧制板进行冷轧，
所述第四工序中的冷轧的总轧制率为50～80％，且最终道次的卷取温度为100℃以下，所述第五工序中的退火具有以100℃/min以上进行加热的工序、在380～550℃保持10分钟以内的工序，以及以100℃/min以上进行冷却的工序。
4.根据权利要求3所述的罐盖用铝合金板的制造方法，其特征在于，在所述第四工序中，以多道次进行冷轧，总轧制率为50～80％、且最终道次的前一道次的卷取温度为100～180℃，最终道次的卷取温度为100℃以下。
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