JP2005126764A - キャップ用アルミニウム合金板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 Mg、Fe、Mn及びCrを含有するとともに残部がAl及び不可避的不純物からなり、集合組織のキューブ方位密度が9以下であり、かつβファイバに属する各方位の最大方位密度が15以下であり、引張強度が190MPa以上290MPa以下の範囲であることを特徴とするキャップ用アルミニウム合金板を採用する。
【選択図】 なし
Description
本発明のキャップ用アルミニウム合金板は、Mg、Fe、Mn及びCrを含有するとともに残部がAl及び不可避的不純物からなり、集合組織のキューブ方位密度が9以下であり、かつβファイバに属する各方位の最大方位密度が15以下であり、引張強度が190MPa以上290MPa以下の範囲であることを特徴とする。
上記構成のキャップ用アルミニウム合金板を用いてキャップを製造することにより、円周部の縁部から耳が発生することがなく、トリミング工程が不要となる。即ち、キューブ方位密度を9以下にすることにより、アルミニウム合金の圧延方向に対して0°及び90°の方向に耳が発生することがない。また、βファイバに属する各方位の最大方位密度を15以下にすることにより、アルミニウム合金の圧延方向に対して±45°の方向に耳が発生することがない。
また、引張強度が上記の範囲なので、キャップの強度が十分なものとなり、キャップのスクリュー部に割れが生じる虞もない。
特に、圧下率を上記の範囲にすることで、引張強度とβファイバに属する各方位の最大方位密度を上記の範囲に設定することができる。また最終調質焼鈍を行うことで、アルミニウム合金板の強度の経時劣化を防止することができる。
本実施形態のキャップ用アルミニウム合金板は、Mg、Fe、Mn及びCrを含有するとともに残部がAl及び不可避的不純物からなり、合金を溶製してから鋳造した後に、熱間圧延、冷間圧延及び所定の圧下率で最終冷間圧延され、更に均質化処理及び最終調質焼き鈍しされて得られたものであり、個々の結晶方位が異方性を示すものの、その異方性の程度が小さい集合組織を有するものである。
キューブ方位は、結晶の〈100〉方向が圧延方向と平行になり、{001}面が圧延面に平行になる方位の略称である。アルミニウム合金板の組織中にこの方位成分を有する結晶が多くなってその方位密度が9を超えるものは、深絞り成形によるキャップ成形の際に、合金の圧延方向及び圧延方向に直交する方向に対応する位置に耳が発生してしまう。本発明では耳の発生を防ぐために、キューブ方位密度を9以下にした。これにより、圧延方向に対して0°、180°、±90°の方向で耳がほとんど発生しない。
βファイバは、結晶の〈110〉方向が板法線方向から圧延方向へ60°傾いた方向に平行する方位群の略称である。アルミニウム合金板の組織中にこの方位群成分を有する結晶が多くなって、その各方位の最大方位密度が15を超えるものは、深絞り成形によるキャップ成形の際に、圧延方向の±45°方向及び±135°方向に対応する位置に耳が発生してしまう。本発明ではこの耳の発生を防ぐために、βファイバの各方位の最大方位密度を15以下にした。これにより、圧延方向の±45°方向及び±135°方向で耳がほとんど発生しない。
引張強度が190MPa未満では、成型して得られたキャップの強度が不足するので好ましくない。また、引張強度が290MPaを超えると、成形性が低下し、キャップのスクリュー部の成形が困難になるので好ましくない。
伸びが2.0%未満では成形性が劣化し、キャップの成形が困難になるので好ましくない。
Mgはアルミニウム合金板の強度を向上させる。Mgが1.5%未満では引張強度が低下する。また、Mgが2.1質量%を超えると塑性加工性が低下する。
特に、Mg量は、キャップ用アルミニウム合金板の製造時の圧下率、均質化温度及び最終調質焼鈍温度との関係で調整することが好ましい。例えば、Mgを1.9質量%以上2.1質量%以下の範囲にした場合は、均質化温度を520℃以上590℃以下の範囲とし、圧下率を66.5%以上73.3%以下の範囲とし、最終調質焼鈍温度を200℃以上260℃以下の範囲とした場合に、キューブ方位密度及びβファイバに属する各方位の最大方位密度をより小さくすることができ、合金の異方性をより低減できる。
Feはアルミニウム合金板の強度を向上させる。しかし、Feが0.4質量%を超えると、鋳造時に粗大な化合物粒子が晶出し、塑性加工性及び成形性が劣化するので好ましくない。
MnとCrはどちらも再結晶粒を微細化させ、アルミニウム合金板の機械的性質、成形性を向上させる効果を有する。しかし、Mnが0.2質量%を超えると、βファイバに属する各方位の最大方位密度が高くなり、合金の異方性が増大するので好ましくない。またCrが0.2質量%を超えると、鋳造時に粗大な化合物粒子が晶出し、塑性加工性及び成形性が劣化するので好ましくない。
上記構成のキャップ用アルミニウム合金板を用いてキャップを製造することにより、円周部の縁部から耳が発生することがなく、トリミング工程が不要となる。即ち、キューブ方位密度を9以下にすることにより、アルミニウム合金の圧延方向に対して0°、180°及び±90°の方向に耳が発生することがない。また、βファイバに属する各方位の最大方位密度を15以下にすることにより、アルミニウム合金の圧延方向に対して±45°及び±135°の方向に耳が発生することがない。
このため、耳の発生しなくなることによって材料のロスが少なくなり、またトリミング工程が不要になって工程を省力化できる。
キャップ用アルミニウム合金板の製造方法は、Mg、Fe、Mn及びCrの所定量を含有するとともに残部がAl及び不可避的不純物からなる合金を、溶製してから鋳造した後に、450℃以上590℃以下の均質化温度で均質化処理を行い、続いて熱間圧延、冷間圧延、50%超80%以下の圧下率の最終冷間圧延を順次行った後、150℃以上300℃以下の焼鈍温度で最終調質焼鈍するという方法である。
均質化処理は、鋳造時に生じた合金元素のミクロ偏析を無くす効果を持つ。具体的には、均質化処理を行ったアルミニウム合金板は、諸特性のばらつきが小さくなる。均質化処理温度が450℃未満ではミクロ偏析が残存し、諸特性のばらつきが大きくなって、キャップ用アルミニウム合金板の品質が低下する。また均質化温度が590℃を超えると、局部的に溶融が生じる危険性がある。よって、本発明では均質化処理温度を450℃以上590℃以下とした。
尚、均質化処理温度を保持する保持時間は、3〜10時間の範囲が好ましい。
冷間圧延は、強度を高める効果があるが、圧延率の増加とともにβファイバの方位密度が増加し、結晶組織の異方性が増大する。圧下率が50%以下では合金の強度が不十分となり、圧下率が80%を超えると、異方性が高くなる。よって、本発明では圧下率を50%超80%以下とした。
最終調質焼鈍は、最終冷間圧下率に合わせて目標の機械的性質を得る役割を果たす。最終冷延後のアルミニウム合金板の強度は、室温で長期間放置すると若干低下する。また、塗装焼き付けを施した際に軟化が生じる。最終調質焼鈍はこのような強度の低下を防止する効果がある。最終調質焼鈍温度が150℃未満では、強度の低下防止の効果が不十分となり、300℃を超えると却って強度の低下が大きくなる。従って本発明では最終調質焼鈍温度を150℃以上300℃以下とした。
尚、最終調質焼鈍の加熱方式はバッチ式でも急速加熱方式でも良い。加熱時間はバッチ式では1〜15時間の範囲が良く、急速加熱方式では10〜120秒の範囲がよい。
また、Mgを1.5質量%以上1.7質量%以下の範囲にした場合には、均質化温度を520℃以上590℃以下の範囲とし、圧下率を66.5%以上73.3%以下の範囲とし、最終調質焼鈍温度を160℃以上220℃以下の範囲とすることが好ましい。
また、比較例2についてはMg含有率が低すぎたために、引張強度が低下し、βファイバ方位密度が増大した。
Claims (4)
- Mg、Fe、Mn及びCrを含有するとともに残部がAl及び不可避的不純物からなり、集合組織のキューブ方位密度が9以下であり、かつβファイバに属する各方位の最大方位密度が15以下であり、引張強度が190MPa以上290MPa以下の範囲であることを特徴とするキャップ用アルミニウム合金板。
- Mg、Fe、Mn及びCrの含有率がそれぞれ、Mg:1.5質量%以上2.1質量%以下、Fe:0.4質量%以下、Mn:0.2質量%以下、Cr:0.2質量%以下の範囲であり、残部がAl及び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項1に記載のキャップ用アルミニウム合金板。
- 伸び率が2.0%以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のキャップ用アルミニウム合金板。
- 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のキャップ用アルミニウム合金板の製造方法であり、
Mg、Fe、Mn及びCrを含有するとともに残部がAl及び不可避的不純物からなり、Mgが1.5質量%以上2.1質量%以下であり、Feが0.4質量%以下であり、Mn及びCrがそれぞれ0.2質量%以下の組成の合金を、溶製してから鋳造した後に、450℃以上590℃以下の均質化温度で均質化処理を行い、続いて熱間圧延、冷間圧延、50%超80%以下の圧下率の最終冷間圧延を順次行った後、150℃以上300℃以下の焼鈍温度で最終調質焼鈍を行うことを特徴とするキャップ用アルミニウム合金板の製造方法。
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