JP2003277865A - Di缶用アルミニウム合金板 - Google Patents

Di缶用アルミニウム合金板

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JP2003277865A
JP2003277865A JP2002086899A JP2002086899A JP2003277865A JP 2003277865 A JP2003277865 A JP 2003277865A JP 2002086899 A JP2002086899 A JP 2002086899A JP 2002086899 A JP2002086899 A JP 2002086899A JP 2003277865 A JP2003277865 A JP 2003277865A
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JP
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aluminum alloy
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ironing
alloy sheet
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JP2002086899A
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Inventor
Kenji Kuroda
健司 黒田
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 DI加工等の成形性が優れていると共に、塗
装時の熱変形を防止し、真円度が高いDI缶を得ること
ができるDI缶用アルミニウム合金板を提供する。 【解決手段】 Mn:0.5乃至1.3質量%、Mg:
0.5乃至1.3質量%、Cu:0.1乃至0.3質量
%、Fe:0.2乃至0.6質量%、Si:0.1乃至
0.5質量%を含有し、更に必要に応じて、Zn:0.
05乃至1.0質量%及び/又はCr:0.001乃至
0.08質量%を含有し、残部がアルミニウム及び不可
避的不純物からなる組成を有する。そして、ベーキング
温度T(℃)が230乃至270℃の条件で、20分間
熱処理したときに、熱処理前後の引張り強さの変化ΔT
S(N/mm)が(1.1×T−230)以下であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、DI加工(絞り−
しごき加工)により成形される缶胴用の材料であるDI
缶用アルミニウム合金板に関し、塗装時の熱等により変
形することを防止したDI缶用アルミニウム合金板に関
する。
【0002】
【従来の技術】飲料用缶としてアルミニウム(合金)缶
が使用されるが、このアルミニウム缶は、アルミニウム
合金板をDI加工(絞り−しごき加工)することにより
製造されている。このようなアルミニウム缶としては、
2ピース缶と、ネジ付きの口部を有するボトル缶とがあ
るが、これらはいずれもDI加工が施されている。
【0003】2ピース缶は、アルミニウム合金板に対
し、深絞り加工及びしごき加工によるDI加工を施して
缶胴を成形した後、トリミングし、脱脂及び洗浄処理
し、更に塗装及び印刷を行った後焼き付け(ベーキン
グ)し、その後、缶胴の縁部をネッキング加工し、フラ
ンジ加工した後、別途成形した缶蓋(缶エンド)を缶胴
縁部に配置し、飲料を充填した後、シーミング加工する
ことにより飲料缶となる(特開2001−40461号
公報)。
【0004】一方、ボトル缶は、アルミニウム合金板の
両面に熱可塑性樹脂被膜層が形成され潤滑剤が塗布され
たものを打ち抜いてブランクを得、このブランクを絞り
加工してカップ状に成形し、次いで、このカップ状の成
形品に対し、再絞り加工とストレッチ加工又はしごき加
工(DI加工)を行って、胴部が小径化され、薄肉化さ
れた有底円筒状の缶を成形する。次いで、缶の底部側を
複数回絞り加工することにより、肩部と未開口の口部を
成形し、洗浄及びトリミング等の後に、缶胴部に印刷・
塗装工程を実施し、口部を開口してカール部及びネジ部
を形成し(ネジ・カール成形)、ネジ部の反対側の部分
に対しネックイン加工とフランジ加工を施し、シーマー
により、別途成形した底蓋を巻き締めすることによりボ
トル缶が得られる(特開2001−162344号公
報)。
【0005】このように、2ピース缶ではアルミニウム
合金板に、下地処理(クロメート等)を行なった後、樹
脂被覆(樹脂塗布又はフィルムラミネート)を行ない、
続いて円形のブランクに打抜き、カップ成形した後、絞
りしごき加工を施し、印刷・塗装、ネッキング、トリミ
ング等の処理を実施している。
【0006】また、ネジ付きの口部を有するボトル缶で
は、アルミニウム合金板に、下地処理(クロメート等)
を行なった後、樹脂被覆(樹脂塗布又はフィルムラミネ
ート)を行ない、続いて円形のブランクに打抜き、カッ
プ成形した後、絞りしごき加工を施し、トリミング、印
刷及び塗装を行ない、ネジ・カール成形後、ネックフラ
ンジ成形を実施している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、DI加
工直後には缶胴の水平方向断面が略真円状になっている
のが普通であるが、印刷塗装時及びラミネートフィルム
の密着性を向上させるための熱処理時に、缶胴は200
℃以上の温度まで加熱される。
【0008】このような230℃を超えるような高温に
おける熱処理を受けると、缶胴は、DI加工時の加工歪
及び残留応力が開放され、熱軟化が起きる。この場合
に、軟化しやすい材料では、軟化の度合いが顕著であ
り、缶の円周方向について軟化が不均一になるため、缶
胴の横断面が、真円ではなく、楕円となってしまうとい
う問題点がある。
【0009】近時、軽量化の要求から、アルミニウム缶
の板厚がますます薄くなってきており、熱軟化による缶
胴の形状不均一の現象が顕著になってきている。
【0010】この熱軟化による缶胴の変形を防止すべく
板厚を増せば重量の増加となり、また、板厚を増大させ
ずに材料自体の強度を増加させると、しごき成形時に破
断が生じたりするという不都合がある。
【0011】材料の薄肉化及び成形性を改善について
は、種々の技術が提案されているが、上述の塗装等の熱
処理に起因する変形を防止できる技術は未だ開発されて
いない。
【0012】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、DI加工等の成形性が優れていると共に、
塗装時の熱変形を防止し、真円度が高いDI缶を得るこ
とができるDI缶用アルミニウム合金板を提供すること
を目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明に係るDI缶用ア
ルミニウム合金板は、Mn:0.5乃至1.3質量%、
Mg:0.5乃至1.3質量%、Cu:0.1乃至0.
3質量%、Fe:0.2乃至0.6質量%、Si:0.
1乃至0.5質量%を含有し、残部がアルミニウム及び
不可避的不純物からなる組成を有し、ベーキング温度T
(℃)が230乃至270℃の条件で、20分間熱処理
したときに、熱処理前後の引張り強さの変化ΔTS(N
/mm)が(1.1×T−230)以下であることを
特徴とする。
【0014】このDI缶用アルミニウム合金板におい
て、更に、Zn:0.05乃至1.0質量%及びCr:
0.001乃至0.08質量%からなる群から選択され
た少なくとも1種の元素を含有することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明について更に詳細に
説明する。先ず、本発明におけるDI缶用アルミニウム
合金板の組成について説明する。
【0016】Mn:0.5乃至1.3質量% Mnは、材料強度に寄与するとともに、Al−Fe−M
n−Si系金属間化合物を形成し、しごき加工において
ダイスへのアルミニウムのビルドアップ(凝着)を防止
する作用があり、0.5質量%より少ないとその効果が
小さく、成形性が低下する。また、Mnが0.5質量%
より少ないと強度が低下して塗装時等の熱処理により楕
円変形が生じやすくなる。一方、1.3質量%を超える
と、強度が高くなりすぎるため、Mnの含有量は0.5
乃至1.3質量%とする。
【0017】Mg:0.5乃至1.3質量% Mgは材料強度に寄与し、0.5質量%未満では必要と
する強度を得にくく、また、0.5質量%より少ない
と、強度が低下して塗装時等の熱処理により楕円変形が
生じやすくなる。一方、Mgが1.3質量%を超えると
加工硬化が大きくなり、成形性が低下する。このため、
Mgの含有量は0.5乃至1.3質量%とする。
【0018】Cu:0.1乃至0.3質量% CuはMgと同じく材料強度の向上に寄与し、0.1質
量%未満では十分な材料強度が得られず、また強度が低
下して塗装時等の熱処理により楕円変形が生じやすくな
る。一方、Cuが0.3質量%を超えると、強度が高く
なりすぎて、成形性が低下する。このため、Cuの含有
量は0.1乃至0.3質量%とする。
【0019】Fe:0.2乃至0.6質量% FeはMnと同様に金属間化合物を形成する。Feが
0.2質量%未満ではダイスへのビルドアップ防止に対
して効果が少なく、Feが0.6質量%を超えると粗大
な金属間化合物が形成され、しごき加工時の破断につな
がる。このため、Feの含有量は0.2乃至0.6質量
%とする。
【0020】Si:0.1乃至0.5質量% Siは鋳塊の均熱処理においてAl−Fe−Mn−Si
系金属間化合物を形成する。Siが0.1質量%未満で
は金属間化合物の形成が十分でなく、Siが0.5質量
%を超えると、MgSiによる強度上昇が大きくな
り、成形性の低下につながる。このため、Si含有量は
0.1乃至0.5質量%とする。
【0021】Zn:0.05乃至1.0質量% Znは0.05質量%以上含有することにより、金属間
化合物の適正な分布が得られるため、必要に応じて添加
される。しかし、Znが1.0質量%を超えると、粗大
な金属間化合物が形成され、しごき加工時の破断につな
がる。このため、Znを添加する場合は、Zn含有量は
0.05乃至1.0質量%とする。
【0022】Cr:0.001乃至0.08質量% Crはスクラップなどに不純物として含まれるため、不
純物レベルの0.001質量%未満にするためには、ス
クラップを使用することができなくなり、コストが上昇
する。一方、Cr量が0.08質量%以下では、本発明
のアルミニウム合金板の特性を阻害することがなく、
0.08質量%を超えると粗大な金属間化合物を形成
し、しごき加工時の破断を招く。このため、Crが存在
する場合は、Cr含有量は0.001乃至0.08質量
%とする。
【0023】なお、不純物として、Tiは0.05質量
%以下であれば本発明の効果に影響せず、許容される。
また、Zrも不純物として0.01質量%以下であれ
ば、許容される。
【0024】一方、本発明のDI缶用アルミニウム合金
板は、ベーキング温度T(℃)が230乃至270℃の
条件で、20分間熱処理したときに、熱処理前後の引張
り強さの変化ΔTS(N/mm)が(1.1×T−2
30)以下であることが必要である。しごき加工後のD
I缶が高温の熱処理を施されるときに缶口が楕円状に変
形するという不具合があり、熱処理によるアルミニウム
合金板の強度低下が大きいほど、楕円状に変形する程度
が大きくなる現象が見られる。これは高温になるほど、
オーブン内では缶全体が理想的に均一に加熱されず、缶
体の軟化が不均一になり、また軟化の程度が大きいこと
から、缶口が真円状を保つことができなくなるためであ
る。熱処理温度によって強度低下の程度は変化すること
から、各温度におけるΔTSと楕円変形状態を調べた結
果、ΔTSが(1.1×T−230)以下では楕円変形
を抑制できることが判明した。
【0025】
【実施例】以下、本発明に係るアルミニウム合金板の実
施例について、その特性を本発明の範囲から外れる比較
例と比較して説明する。下記表1及び表2に示す組成の
アルミニウム合金を溶製し、常法のDC鋳造方法により
600mm厚の鋳塊を得た。この鋳塊を均熱処理した
後、熱間圧延により、2.3mm厚のホットコイルを3
20℃の巻き取り温度で作製した。次いで、冷間圧延に
より厚さが0.6mmの薄板を得、連続焼鈍処理を施し
た後、更に0.31mmまで冷間圧延した。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】表1及び2において、ΔTSは、240℃
で熱処理したときの熱処理前後における引張り強さの変
化を示す。このとき、(1.1×T−230)(N/m
)は、34N/mmとなる。よって、比較例1
2,14,16,18〜20において、ΔTSが(1.
1×T−230)以下という本発明の範囲から外れる。
また、表1及び2における「しごき成形性」は以下のよ
うにして評価した。先ず、厚さが0.31mmの素材か
ら直径156mmのブランクを打ち抜き、カップ径92
mmのカップを成形し、再絞り加工、しごき加工、及び
トリミングにより胴径が66mm、高さが170mmの
DI缶を作製した。続いて、洗浄後、ベーキング温度T
が240℃になるように20分間熱処理し、口部の最大
径から最小径を減算した量を楕円量として求め、これを
N=10缶の平均値として評価した。なお、この楕円量
は、4mm以下とすることが必要である。楕円量が4m
mを超えると、後工程の搬送工程及びネッキング工程
で、転倒及びジャムが発生する。しごき成形性は、破断
が発生した缶が10000缶中、全く存在しなかったも
のを◎(極めて良好)、1缶以下であったものを○(良
好)、2乃至4缶であったものを△(概ね良好)、5缶
を超えたものを×(不良)として評価した。
【0029】この表1及び2に示すように、本発明の実
施例1乃至10においては、しごき成形性及びDI缶楕
円量共に良好であった。これに対し、比較例11乃至2
3においては、組成又はΔTSが本発明の範囲から外れ
るので、しごき成形性又はDI缶楕円量が劣るものであ
った。
【0030】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、組成及びΔTSを適切に設定したので、しごき成形
性が優れていると共に、本発明のDI缶用アルミニウム
合金板を使用することにより、DI加工したときのDI
缶の真円度が著しく向上する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Mn:0.5乃至1.3質量%、Mg:
    0.5乃至1.3質量%、Cu:0.1乃至0.3質量
    %、Fe:0.2乃至0.6質量%、Si:0.1乃至
    0.5質量%を含有し、残部がアルミニウム及び不可避
    的不純物からなる組成を有し、ベーキング温度T(℃)
    が230乃至270℃の条件で、20分間熱処理したと
    きに、熱処理前後の引張り強さの変化ΔTS(N/mm
    )が(1.1×T−230)以下であることを特徴と
    するDI缶用アルミニウム合金板。
  2. 【請求項2】 更に、Zn:0.05乃至1.0質量%
    及びCr:0.001乃至0.08質量%からなる群か
    ら選択された少なくとも1種の元素を含有することを特
    徴とする請求項1に記載のDI缶用アルミニウム合金
    板。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003293105A (ja) * 2002-03-29 2003-10-15 Mitsubishi Alum Co Ltd ボトル型飲料缶用アルミニウム合金板の製造方法
EP2281910A1 (en) 2005-03-25 2011-02-09 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Aluminium alloy sheet for bottle cans superior in high-temperature properties
JP2012140664A (ja) * 2010-12-28 2012-07-26 Mitsubishi Alum Co Ltd 表面性状が良好な高強度缶ボディ用板材の製造方法
CN104451276A (zh) * 2014-12-31 2015-03-25 东莞市东兴铝业有限公司 一种提高深冲压铝合金材料及其制备方法和应用

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