JP2005042195A - 耐胴切れ性に優れるボトル缶用アルミニウム合金板 - Google Patents
耐胴切れ性に優れるボトル缶用アルミニウム合金板 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】しごき加工時の耐胴切れ性に優れ、適度な強度のボトル缶材を得る。
【解決手段】 質量％でＳｉ：０．２〜０．４％、Ｆｅ：０．２５〜０．５５％、Ｃｕ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：０．７〜１．２％、Ｍｇ：０．８〜１．４％、Ｚｎ：０．１０〜０．３％、Ｔｉ：０．０１〜０．１５％を含有し、残部が不可避的不純物を含むＡｌからなる組成を有し、素材の伸びが２〜４．８％、ベーキング後の耐力が２４０〜２７０ＭＰａであるアルミニウム合金板を使用する。耳率を低くしたままで、しごき加工時の耐胴切れ性に優れ、適度な強度のボトル缶材を得ることができる。
【選択図】 なし
【解決手段】 質量％でＳｉ：０．２〜０．４％、Ｆｅ：０．２５〜０．５５％、Ｃｕ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：０．７〜１．２％、Ｍｇ：０．８〜１．４％、Ｚｎ：０．１０〜０．３％、Ｔｉ：０．０１〜０．１５％を含有し、残部が不可避的不純物を含むＡｌからなる組成を有し、素材の伸びが２〜４．８％、ベーキング後の耐力が２４０〜２７０ＭＰａであるアルミニウム合金板を使用する。耳率を低くしたままで、しごき加工時の耐胴切れ性に優れ、適度な強度のボトル缶材を得ることができる。
【選択図】 なし
Description
本発明は、胴部、肩部、口部が一体成形されたボトル型飲料缶用のアルミニウム合金板に係り、特に耐胴切れ性に優れるボトル型飲料缶用のアルミニウム合金板に係るものである。
従来、飲料用アルミニウム缶は、アルミニウム合金板に絞り、しごき加工を行うことによって製造され缶胴部と缶底部が一体の２ピース缶が一般的であり、さらにイージーオープンエンドと呼ばれる缶蓋の簡易開口部をタブ操作により開口する方式が主流であった。
これに対し最近では缶入り飲料などの需要増加に伴って、キャップにより再密封可能なアルミニウム合金製のボトル型の飲料缶の需要が急速に高まってきている。
従来の技術として、ボトル缶用アルミニウム板が開示されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開２００２−２５６３６６号公報
これに対し最近では缶入り飲料などの需要増加に伴って、キャップにより再密封可能なアルミニウム合金製のボトル型の飲料缶の需要が急速に高まってきている。
従来の技術として、ボトル缶用アルミニウム板が開示されている。（例えば、特許文献１参照。）
ボトル缶の場合、しごき加工時に胴部より口部の板厚を厚くしてネッキング加工、ネジ加工時の強度を確保する。このようにボトル缶はしごき加工中の胴部と口部の板厚差は従来缶に比べて大きくなるため、しごき加工中に胴切れを生じ易く、素材にはより優れた耐胴切れ性が要求される。加えてボトル缶の場合は上記のようにしごき加工後は胴部が薄くて缶としての強度が不足するため、ベーキング後の耐力で２４０〜２７０ＭＰａ、好ましくは２５１〜２６０ＭＰａが必要である。
このように本発明は合金組成、ベーキング後の耐力および伸びを適正範囲に規制して組み合せることによって耳率を低くしたままで、しごき加工時の耐胴切れ性に優れ、適度な強度のボトル缶材を得ることを目的とする。
このように本発明は合金組成、ベーキング後の耐力および伸びを適正範囲に規制して組み合せることによって耳率を低くしたままで、しごき加工時の耐胴切れ性に優れ、適度な強度のボトル缶材を得ることを目的とする。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、質量％でＳｉ：０．２〜０．４％、Ｆｅ：０．２５〜０．５５％、Ｃｕ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：０．７〜１．２％、Ｍｇ：０．８〜１．４％、Ｚｎ：０．１０〜０．３％、Ｔｉ：０．０１〜０．１５％を含有し、残部が不可避的不純物を含むＡｌからなる組成を有し、素材の伸びが２〜４．８％、ベーキング後の耐力が２４０〜２７０ＭＰａであるアルミニウム合金板を、ボトル缶用の板材とした。
また、耳率を６％以下とすることでネック加工工程以降のトリミング工程を少なくすることができる。
本発明のアルミニウム合金板によれば、質量％でＳｉ：０．２〜０．４％、Ｆｅ：０．２５〜０．５５％、Ｃｕ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：０．７〜１．２％、Ｍｇ：０．８〜１．４％、Ｚｎ：０．１０〜０．３％、Ｔｉ：０．０１〜０．１５％を含有し、残部が不可避的不純物を含むＡｌからなる組成を有し、素材の伸びが２〜４．８％、ベーキング後の耐力が２４０〜２７０ＭＰａであるので、該アルミニウム合金板を使用すれば、合金組成、ベーキング後の耐力および伸びを適正範囲に規制して組み合せることによって耳率を低くしたままで、しごき加工時の耐胴切れ性に優れ、適度な強度のボトル缶材を得ることができる。
まず本発明のアルミニウム合金の組成限定理由から説明する。
Ｓｉ：０．２〜０．４％
Ｓｉは同時に含有されるＭｇとともに化合物を形成し硬化作用を及ぼすほか、Ａｌ，Ｍｎ，Ｆｅなどとも金属間化合物を形成して、しごき成形時にダイスに対する焼き付きを防止する効果を発揮する。Ｓｉ含有量が０．２％未満では、所望の潤滑性能を発揮できず、ダイスへの焼き付きを防止するのに不十分である。一方、Ｓｉ含有量が０．４％を超えると脆くなり加工性が劣化する。したがってＳｉの適正含有量は０．２〜０．４％と設定する。
Ｓｉ：０．２〜０．４％
Ｓｉは同時に含有されるＭｇとともに化合物を形成し硬化作用を及ぼすほか、Ａｌ，Ｍｎ，Ｆｅなどとも金属間化合物を形成して、しごき成形時にダイスに対する焼き付きを防止する効果を発揮する。Ｓｉ含有量が０．２％未満では、所望の潤滑性能を発揮できず、ダイスへの焼き付きを防止するのに不十分である。一方、Ｓｉ含有量が０．４％を超えると脆くなり加工性が劣化する。したがってＳｉの適正含有量は０．２〜０．４％と設定する。
Ｆｅ：０．２５〜０．５５％
Ｆｅは結晶粒の微細化と、しごき成形加工時にダイスに対する焼き付きを防止する効果を発揮する。０．２５％未満では所望の効果が得られず、０．５５％を超えると脆くなり加工性が劣化する。したがってＦｅの適正含有量は０．２５〜０．５５％である。なお、同様の理由で下限を０．３５％、上限を０．５％とするのが望ましい。
Ｆｅは結晶粒の微細化と、しごき成形加工時にダイスに対する焼き付きを防止する効果を発揮する。０．２５％未満では所望の効果が得られず、０．５５％を超えると脆くなり加工性が劣化する。したがってＦｅの適正含有量は０．２５〜０．５５％である。なお、同様の理由で下限を０．３５％、上限を０．５％とするのが望ましい。
Ｃｕ：０．１５〜０．３５％
ＣｕはＭｇと金属間化合物を形成し易く、硬化作用に寄与する。０．１５％未満ではこれらの効果が乏しく、０．３５％を超えると加工性が劣化する。したがってＣｕ含有量は０．１５〜０．３５％に限定する。なお、同様の理由で下限を０．２％、上限を０．３％とするのが望ましい。
ＣｕはＭｇと金属間化合物を形成し易く、硬化作用に寄与する。０．１５％未満ではこれらの効果が乏しく、０．３５％を超えると加工性が劣化する。したがってＣｕ含有量は０．１５〜０．３５％に限定する。なお、同様の理由で下限を０．２％、上限を０．３％とするのが望ましい。
Ｍｎ：０．７〜１．２％
ＭｎはＦｅ、Ｓｉ、Ａｌ等とともに金属間化合物を形成し易く、しごき成形加工時にダイスに対する焼き付きを防止する効果を発揮する。０．７％未満では所望の硬化特性が得られず、１．２％を超えると脆くなり加工性が劣化する。したがってＭｎ含有量を０．７〜１．２％に限定する。なお、同様の理由で下限を０．８％、上限を１．１％とするのが望ましい。
ＭｎはＦｅ、Ｓｉ、Ａｌ等とともに金属間化合物を形成し易く、しごき成形加工時にダイスに対する焼き付きを防止する効果を発揮する。０．７％未満では所望の硬化特性が得られず、１．２％を超えると脆くなり加工性が劣化する。したがってＭｎ含有量を０．７〜１．２％に限定する。なお、同様の理由で下限を０．８％、上限を１．１％とするのが望ましい。
Ｍｇ：０．８〜１．４％
Ｍｇは固溶体強化作用を有し、圧延加工時に加工硬化性を高めるとともに、前記ＳｉやＣｕと共存することで分散析出硬化作用を発揮する。０．８％未満ではこれらの作用効果が十分発揮されず、１．４％を超えるとベーキング後の耐力が高くなりすぎて加工性が劣化する。したがってＭｇ含有量を０．８〜１．４％に限定する。なお、同様の理由で下限を０．９％、上限を１．３％とするのが望ましい。
Ｍｇは固溶体強化作用を有し、圧延加工時に加工硬化性を高めるとともに、前記ＳｉやＣｕと共存することで分散析出硬化作用を発揮する。０．８％未満ではこれらの作用効果が十分発揮されず、１．４％を超えるとベーキング後の耐力が高くなりすぎて加工性が劣化する。したがってＭｇ含有量を０．８〜１．４％に限定する。なお、同様の理由で下限を０．９％、上限を１．３％とするのが望ましい。
Ｚｎ：０．１０〜０．３％
Ｚｎは析出するＭｇ、Ｓｉ、Ｃｕの金属間化合物を微細化する作用を有する。０．１０％未満では上記作用が不十分で、０．３％を超えると加工性と耐食性が劣化する。したがってＺｎ含有量を０．１０〜０．３％に限定する。なお、同様の理由で下限を０．１５％、上限を０．２５％とするのが望ましい。
Ｚｎは析出するＭｇ、Ｓｉ、Ｃｕの金属間化合物を微細化する作用を有する。０．１０％未満では上記作用が不十分で、０．３％を超えると加工性と耐食性が劣化する。したがってＺｎ含有量を０．１０〜０．３％に限定する。なお、同様の理由で下限を０．１５％、上限を０．２５％とするのが望ましい。
Ｔｉ：０．０１〜０．１５％
Ｔｉは結晶粒を微細化し、加工性を改善する効果を発揮する。０．０１％未満ではこれらの効果が発揮されず、０．１５％を超えると粗大な化合物ができて加工性が劣化する。したがってＴｉ含有量を０．０１〜０．１５％に限定する。なお、同様の理由で下限を０．０１％、上限を０．１０％とするのが望ましい。
Ｔｉは結晶粒を微細化し、加工性を改善する効果を発揮する。０．０１％未満ではこれらの効果が発揮されず、０．１５％を超えると粗大な化合物ができて加工性が劣化する。したがってＴｉ含有量を０．０１〜０．１５％に限定する。なお、同様の理由で下限を０．０１％、上限を０．１０％とするのが望ましい。
前記した必須成分のほかに、不純物として質量％で、Ｚｒ：０．１％以下、Ｃｒ：０．１％以下を含んでもよい。
素材の伸び：２〜４．８％
素材の伸びが２％未満では絞り加工性が低下し、４．８％を超えると耐胴切れ性が低下する。本発明で規定した伸びと、ベーキング後の耐力とによって、ボトル缶の良好な成形性が確保できる。素材の伸びを４．８％以下に抑えるには最終冷延後に安定化焼鈍を行わないことが好ましい。
素材の伸びが２％未満では絞り加工性が低下し、４．８％を超えると耐胴切れ性が低下する。本発明で規定した伸びと、ベーキング後の耐力とによって、ボトル缶の良好な成形性が確保できる。素材の伸びを４．８％以下に抑えるには最終冷延後に安定化焼鈍を行わないことが好ましい。
ベーキング後の耐力：２４０〜２７０ＭＰａ
ベーキング後の耐力が２４０ＭＰａ未満ではボトル缶としての強度が確保できず、２７０ＭＰａを超えるとネック加工、ネジ加工、カール加工などの成形性が劣化する。好ましくは２５１〜２６０ＭＰａである。ベーキング後の耐力は素材製造時に溶体化処理（５００℃以上で連続焼鈍で行われる中間焼鈍）を行っていればベーキングによって素材に含まれる元素が金属間化合物の折出硬化により胴部の強度を確保する。また、素材製造時に溶体化処理を行わなければ析出硬化は生じないが、本発明ではベーキング後の耐力が２４０〜２７０ＭＰａとなっていればよい。上記連続焼鈍では、加熱速度１０〜２００℃／秒、保持温度５００〜５６０℃、保持時間１〜３０秒、冷却速度１０〜２００℃／秒を例示することができる。また、本発明の規定範囲の伸びとベーキング後の耐力とによってネック加工、ネジ加工、カール加工などの成形性も良好である。
ベーキング後の耐力が２４０ＭＰａ未満ではボトル缶としての強度が確保できず、２７０ＭＰａを超えるとネック加工、ネジ加工、カール加工などの成形性が劣化する。好ましくは２５１〜２６０ＭＰａである。ベーキング後の耐力は素材製造時に溶体化処理（５００℃以上で連続焼鈍で行われる中間焼鈍）を行っていればベーキングによって素材に含まれる元素が金属間化合物の折出硬化により胴部の強度を確保する。また、素材製造時に溶体化処理を行わなければ析出硬化は生じないが、本発明ではベーキング後の耐力が２４０〜２７０ＭＰａとなっていればよい。上記連続焼鈍では、加熱速度１０〜２００℃／秒、保持温度５００〜５６０℃、保持時間１〜３０秒、冷却速度１０〜２００℃／秒を例示することができる。また、本発明の規定範囲の伸びとベーキング後の耐力とによってネック加工、ネジ加工、カール加工などの成形性も良好である。
耳率：６％以下
耳率が６％を超えるとネック加工工程以降のトリミング回数が増えるので好ましくない。耳率６％以下にするには最終冷延率を８８％以下とするのが望ましいが、製法は限定されない。耳率の好ましい範囲は３％以下である。本発明は耳率を６％以下に抑えながら上記の伸びとベーキング後の耐力を得ることができる。
耳率が６％を超えるとネック加工工程以降のトリミング回数が増えるので好ましくない。耳率６％以下にするには最終冷延率を８８％以下とするのが望ましいが、製法は限定されない。耳率の好ましい範囲は３％以下である。本発明は耳率を６％以下に抑えながら上記の伸びとベーキング後の耐力を得ることができる。
以下実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
素材として表１に示すアルミニウム合金を使用した。それぞれの合金の溶湯を常法により半連続鋳造によりスラブに鋳造した。ついで６００℃に加熱して均質化処理を行った後、板厚６．５ｍｍまで熱間圧延し、引き続き板厚０．４ｍｍまで冷間圧延をした。なお冷間圧延途中で１．２ｍｍ厚で３６０℃、１．０ｍｍ厚で５５０℃で連続焼鈍炉で中間焼鈍を施した。なお、比較例３では熱間圧延を４．０ｍｍまで行い、上記中間焼鈍を行わなかった。また、比較例１では、上記中間焼鈍を行ったが、最終冷延後にさらに１６０℃×２時間の安定化焼鈍を行った。その他の試験例では安定化焼鈍を行わなかった。
このようにして得られたアルミニウム合金板のブランク材を使用してボトル型飲料缶に加工した。耳率は直径６２ｍｍのブランクを３３．８ｍｍのポンチで絞って形成した絞りカップの耳高さから算出した。
ベーキング条件は、２１０℃、１０分である。
耐胴切れ性は１０００缶作製し、胴切れが発生しなかったものを○、１〜９缶胴切れがあったものを△、１０缶以上胴切れがあったものを×として評価した。
成形加工性はカール加工性で評価した。カール加工性は口部の開口端にカール加工を施し、目視で判定を行った。カール部に割れが認められなかった場合は○、強度なひび割れが認められた場合やトリミングを必要とした場合は×を付した。
缶強度の評価として、座屈試験を行ってコラム強度を求め、１８００Ｎ以上に○印を、１７００〜１８００Ｎ未満に△印を、１７００Ｎ未満に×印を付して評価した。
素材として表１に示すアルミニウム合金を使用した。それぞれの合金の溶湯を常法により半連続鋳造によりスラブに鋳造した。ついで６００℃に加熱して均質化処理を行った後、板厚６．５ｍｍまで熱間圧延し、引き続き板厚０．４ｍｍまで冷間圧延をした。なお冷間圧延途中で１．２ｍｍ厚で３６０℃、１．０ｍｍ厚で５５０℃で連続焼鈍炉で中間焼鈍を施した。なお、比較例３では熱間圧延を４．０ｍｍまで行い、上記中間焼鈍を行わなかった。また、比較例１では、上記中間焼鈍を行ったが、最終冷延後にさらに１６０℃×２時間の安定化焼鈍を行った。その他の試験例では安定化焼鈍を行わなかった。
このようにして得られたアルミニウム合金板のブランク材を使用してボトル型飲料缶に加工した。耳率は直径６２ｍｍのブランクを３３．８ｍｍのポンチで絞って形成した絞りカップの耳高さから算出した。
ベーキング条件は、２１０℃、１０分である。
耐胴切れ性は１０００缶作製し、胴切れが発生しなかったものを○、１〜９缶胴切れがあったものを△、１０缶以上胴切れがあったものを×として評価した。
成形加工性はカール加工性で評価した。カール加工性は口部の開口端にカール加工を施し、目視で判定を行った。カール部に割れが認められなかった場合は○、強度なひび割れが認められた場合やトリミングを必要とした場合は×を付した。
缶強度の評価として、座屈試験を行ってコラム強度を求め、１８００Ｎ以上に○印を、１７００〜１８００Ｎ未満に△印を、１７００Ｎ未満に×印を付して評価した。
Claims (2)
- 質量％でＳｉ：０．２〜０．４％、Ｆｅ：０．２５〜０．５５％、Ｃｕ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：０．７〜１．２％、Ｍｇ：０．８〜１．４％、Ｚｎ：０．１０〜０．３％、Ｔｉ：０．０１〜０．１５％を含有し、残部が不可避的不純物を含むＡｌからなる組成を有し、素材の伸びが２〜４．８％、ベーキング後の耐力が２４０〜２７０ＭＰａであることを特徴とする耐胴切れ性に優れるボトル缶用アルミニウム合金板。
- 耳率が６％以下であることを特徴とする請求項１に記載の耐胴切れ性に優れるボトル缶用アルミニウム合金板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004200390A JP2005042195A (ja) | 2003-07-08 | 2004-07-07 | 耐胴切れ性に優れるボトル缶用アルミニウム合金板 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003193690 | 2003-07-08 | ||
| JP2004200390A JP2005042195A (ja) | 2003-07-08 | 2004-07-07 | 耐胴切れ性に優れるボトル缶用アルミニウム合金板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005042195A true JP2005042195A (ja) | 2005-02-17 |
Family
ID=34277225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004200390A Pending JP2005042195A (ja) | 2003-07-08 | 2004-07-07 | 耐胴切れ性に優れるボトル缶用アルミニウム合金板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005042195A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007162056A (ja) * | 2005-12-13 | 2007-06-28 | Mitsubishi Alum Co Ltd | ボトル型飲料缶用アルミニウム合金板 |
| JP2008057019A (ja) * | 2006-09-01 | 2008-03-13 | Universal Seikan Kk | 飲料缶用アルミニウム合金板およびそれを用いた容器 |
| CN109266888A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-01-25 | 东北轻合金有限责任公司 | 一种308合金铸锭的及其制备方法和应用 |
-
2004
- 2004-07-07 JP JP2004200390A patent/JP2005042195A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007162056A (ja) * | 2005-12-13 | 2007-06-28 | Mitsubishi Alum Co Ltd | ボトル型飲料缶用アルミニウム合金板 |
| JP2008057019A (ja) * | 2006-09-01 | 2008-03-13 | Universal Seikan Kk | 飲料缶用アルミニウム合金板およびそれを用いた容器 |
| CN109266888A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-01-25 | 东北轻合金有限责任公司 | 一种308合金铸锭的及其制备方法和应用 |
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