JP2017171953A - 缶蓋用アルミニウム合金塗装板 - Google Patents

Abstract

【課題】、薄肉化および高強度化されたアルミニウム合金塗装板を高耐圧形状蓋に適用した場合であっても、優れた耐バックリング割れ性が得られる缶蓋用アルミニウム合金塗装板を提供する。【解決手段】缶蓋用アルミニウム合金塗装板１は、Ｍｇ：４．０〜５．５質量％、Ｍｎ：０．３８〜０．６０質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．２５質量％、Ｆｅ：０．１０〜０．５０質量％、Ｓｉ：０．０５〜０．３０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金板を基材として、その表面に塗膜を有し、アルミニウム合金板の圧延方向Ｘと板厚方向Ｙを含む断面ＡをＳＥＭで観察したときの、板表面Ｂから板厚方向Ｙにかけて板厚の１０％の領域Ｃにおける結晶方位が変化する間隔の平均値が４００ｎｍ以下であることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、飲料缶等の缶蓋用材料である缶蓋用アルミニウム合金塗装板に関する。

従来、特に飲料用の包装容器として、有底円筒状の胴部と蓋部からなる２ピースタイプのアルミニウム缶が広く使用されている。
このようなアルミニウム缶を構成する缶蓋は、次のような工程で製造される（図５参照）。先ず、素材となるアルミニウム合金板（基材）に、耐食性を確保するためのクロメート処理等の化成処理を施す。その後、前記化成処理を施したアルミニウム合金板の片面、或いは両面に塗装および焼付け（以下、適宜、塗装焼付けという）を行い缶蓋用アルミニウム合金塗装板１とする。次に、缶蓋用アルミニウム合金塗装板１を所定の形状にブランキングし（ブランキング工程）、その後、シェル成形を行う（シェル成形工程（フォーム工程およびリフォーム工程））。前記シェル成形された缶蓋用アルミニウム合金塗装板に、缶胴と巻締めするための巻締め部（カール部）２を成形して缶蓋とし（カーリング成形工程）、この缶蓋の巻締め部にラバーを注入するコンパウンドライニングを行う。その後、バブル成形およびボタン成形を施すリベット成形工程、開口部の溝加工を施すスコア加工、凹凸および文字等の加工を施すビード・エンボス成形工程、およびタブ付けを施すステイク成形工程を含めたコンバージョン成形を行う。最後に、缶胴に内容物を充填した後、前記缶胴と前記成形加工が施された缶蓋の巻締めを行い、洗浄および殺菌を行っている。

このような缶蓋用に使用されるアルミニウム合金塗装板には、缶蓋成形工程における割れ、亀裂等の成形不良が生じないことが要求される。また、缶蓋へ成形され、缶胴と巻き締めされたのち、殺菌工程の加熱によって内圧が上昇しても反転（バックリング）しないだけの耐圧強度や、内圧によってスコア加工部が破断（スコア割れ）しないことが要求される。さらに、消費者によって開缶されるまで密封性を保ち、内容液の変質や漏洩を発生させないことが重要である。

近年アルミニウム缶の蓋に対して低コスト化の要求が強く、薄肉化が志向されている。しかしながら、薄肉化に伴って缶蓋の重要な特性の１つである耐圧強度が低下してしまう問題がある。そのため、耐圧強度を確保するための高強度化の材料の開発や、カウンターシンク部３（図５参照）を、曲率半径Ｒの小さい形状（以下、適宜、小Ｒ形状という）とした高耐圧形状の蓋（以下、高耐圧形状蓋と称する）の開発が行われてきた。

例えば特許文献１には、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｆｅを所定量含有するアルミニウム合金鋳塊を製造して、均質化処理、熱間圧延（熱間圧延後に焼鈍を施す場合もあり）、冷間圧延（冷間圧延途中に焼鈍を施す場合もあり）、塗装焼付け工程を所定の方法で行う缶エンド用アルミニウム合金板の製造方法が開示されている。そして、この製造方法により、薄肉化してもバルジ圧に優れ、同時に耐圧が維持され、かつ成形性と開口性にも優れるアルミニウム合金板を製造することができるとされている。

また、特許文献２には、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｉを所定量含有し、かつ（Ｆｅ＋Ｍｎ）／Ｓｉが２０以下であるアルミニウム鋳塊を製造して、加熱処理、熱間圧延、冷間圧延、塗装焼付け工程を所定の方法で行う缶蓋用アルミニウム硬質板の製造方法が開示されている。そして、この製造方法により、集合組織を制御して強度異方性を下げることにより缶蓋の膨れによる亀裂の発生が少ないアルミニウム合金板を製造することができるとされている。

特開２０１０−５３３６７号公報 特開２００１−１５２２７１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のような高強度材をアルミニウム缶の蓋に用いると、次のような問題がある。例えば、温度の高い場所に缶を保存しておいた際等に、内圧によってカウンターシンク部が座屈した際に曲げ変形が加わり、さらにその部分が反転することで曲げ戻される。これにより、割れ（バックリング割れ）が生じ、内容物が漏れることがある。そのためバックリング時も割れが生じない材料が求められているが、特許文献１に記載の缶エンド用アルミニウム合金板では、耐圧を維持してバックリング割れを防止しているものの、耐バックリング割れ性のさらなる向上が望まれている。また、特許文献２に記載の缶蓋用アルミニウム硬質板では、板厚が０．２６ｍｍと比較的厚いことに加えて、カウンターシンク部等に小Ｒ形状を有する高耐圧形状蓋のバックリング割れの改善ができていない。そのため、近年の薄肉化および缶の高耐圧化の要求に答えられていない。

本発明は、前記問題点を鑑みてなされたものであり、薄肉化および高強度化されたアルミニウム合金塗装板を高耐圧形状蓋に適用した場合であっても、優れた耐バックリング割れ性が得られる缶蓋用アルミニウム合金塗装板を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明者らは薄肉化（例えば、０．２２ｍｍ以下）しても強度を損ねることなく耐バックリング割れ性を向上させる方法を種々検討し、缶蓋用アルミニウム合金塗装板の変形組織を制御する方法を見出した。すなわち、アルミニウム合金板（基材）は、中間焼鈍後の２次冷間圧延において板表層に変形組織が形成され、塗装焼付けによってある程度の焼鈍を受けた後も前記変形組織が残留する。本発明者らは、この板表層の変形組織が微細なほど耐バックリング割れ性が向上することを知見した。そこで、２次冷間圧延を適切な条件で行うことにより、板表層の変形組織を微細に制御する思想に至った。

すなわち、本発明に係る缶蓋用アルミニウム合金塗装板は、Ｍｇ：４．０〜５．５質量％、Ｍｎ：０．３８〜０．６０質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．２５質量％、Ｆｅ：０．１０〜０．５０質量％、Ｓｉ：０．０５〜０．３０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金板を基材として、その表面に塗膜を有し、前記アルミニウム合金板は、圧延方向と板厚方向を含む断面をＳＥＭで観察したときの、板表面から板厚方向にかけて板厚の１０％の領域における結晶方位が変化する間隔の平均値（以下、適宜、結晶方位が変化する間隔の平均値という）が４００ｎｍ以下であることとする。

このような構成によれば、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃｕを所定範囲で含有することにより、缶蓋用アルミニウム合金塗装板の強度を高く維持したまま、薄肉化された缶蓋でも耐圧強度を確保することができ、また、高耐圧形状蓋に適用した場合も耐バックリング割れ性を向上させることができる。また、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｓｉを所定範囲で含有することにより、開缶性が向上する。さらに、結晶方位が変化する間隔の平均値を所定範囲に限定することで、缶蓋用アルミニウム合金塗装板の強度を高く維持したまま、高耐圧形状蓋に適用した場合も耐バックリング割れ性を向上させることができる。

本発明に係る缶蓋用アルミニウム合金塗装板は、前記結晶方位が変化する間隔の平均値が２５０ｎｍ以下であることが好ましい。
このような構成によれば、耐バックリング割れ性をより向上させることができる。

本発明に係る缶蓋用アルミニウム合金塗装板は、高強度であり、かつ耐バックリング割れ性に優れる。

実施形態に係る缶蓋用アルミニウム合金塗装板の斜視図である。 実施形態に係る缶蓋用アルミニウム合金塗装板の製造方法の流れを示すフローチャートである。 実施例における結晶方位が変化する間隔の平均値の算出方法について説明するための画像である。 実施例における結晶方位が変化する間隔の平均値の算出方法について説明するためのグラフである。 実施例における耐バックリング割れ性の評価試験について説明するための模式図である。 実施例における耐バックリング割れ性の評価試験について説明するための模式図である。 実施例における耐バックリング割れ性の評価試験における引張荷重−変位線図である。 缶蓋の一般的な製造工程を示す模式図である。

以下、本発明に係る缶蓋用アルミニウム合金塗装板を実現するための形態について説明する。但し、以下に示す形態は、本実施形態の技術思想を具現化するための缶蓋用アルミニウム合金塗装板を例示するものであって、以下に限定するものではない。また、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる例示に過ぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。

本発明に係る缶蓋用アルミニウム合金塗装板は、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｓｉを所定量含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金で形成されるアルミニウム合金板（基材）の表面に塗膜を有するものである。
以下、本発明に係る缶蓋用アルミニウム合金塗装板のアルミニウム合金板（基材）に含まれる合金成分の限定理由について説明する。なお、各成分の含有量は、アルミニウム合金板（基材）全体についての含有量である。

（Ｍｇ：４．０〜５．５質量％）
Ｍｇは、アルミニウム合金板の強度を向上させる効果がある。Ｍｇの含有量が４．０質量％未満の場合、アルミニウム合金板の強度が不十分であり、缶蓋に成形されたときの耐圧強度が不足する。一方、Ｍｇの含有量が５．５質量％を超える場合、アルミニウム合金板の強度が過剰となり、耐バックリング割れ性が低下する。したがって、Ｍｇの含有量は４．０〜５．５質量％とする。

（Ｍｎ：０．３８〜０．６０質量％）
Ｍｎは、アルミニウム合金板の強度を向上させる効果がある。さらにＭｎは、アルミニウム合金板中にＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物を形成させ、缶蓋に成形されたときのスコア部の引裂き性を高め、開缶性を向上させる効果がある。Ｍｎの含有量が０．３８質量％未満の場合、アルミニウム合金板の強度向上の効果や缶蓋に成形させたときの開缶性向上の効果が得られない。一方、Ｍｎの含有量が０．６０質量％を超える場合、アルミニウム合金板の強度が過剰となるとともに、アルミニウム合金板中の金属間化合物が大きく、また過剰に形成されるため、耐バックリング割れ性が低下する。したがって、Ｍｎの含有量は０．３８〜０．６０質量％とする。

（Ｃｕ：０．０５〜０．２５質量％）
Ｃｕは、アルミニウム合金板の強度を向上させる効果がある。Ｃｕの含有量が０．０５質量％未満の場合、アルミニウム合金板の強度が不十分であり、缶蓋に成形されたときの耐圧強度が不足する。一方、Ｃｕの含有量が０．２５質量％を超える場合、アルミニウム合金板の強度が過剰となり、耐バックリング割れ性が低下する。したがって、Ｃｕの含有量は０．０５〜０．２５質量％とする。

（Ｆｅ：０．１０〜０．５０質量％）
Ｆｅは、アルミニウム合金板中にＡｌ−Ｆｅ（−Ｍｎ）系、Ａｌ−Ｆｅ（−Ｍｎ）−Ｓｉ系金属間化合物を形成させ、缶蓋に成形されたときのスコア部の引裂き性を高め、開缶性を向上させる効果がある。Ｆｅの含有量が０．１０質量％未満の場合、スコア部の引裂き性が低下し、開缶時にスコア脱線や開缶力の増大といった開缶不良が生じ易くなる。一方、Ｆｅの含有量が０．５０質量％を超える場合、アルミニウム合金板中の金属間化合物が大きく、また過剰に形成されるため、耐バックリング割れ性が低下する。したがって、Ｆｅの含有量は０．１０〜０．５０質量％とする。

（Ｓｉ：０．０５〜０．３０質量％）
Ｓｉは、アルミニウム合金板中にＭｇ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｆｅ（−Ｍｎ）−Ｓｉ系金属間化合物を形成させ、缶蓋に成形されたときのスコア部の引裂き性を高め、開缶性を向上させる効果がある。Ｓｉの含有量が０．０５質量％未満の場合、スコア部の引裂き性が低下し、開缶時にスコア脱線や開缶力の増大といった開缶不良が生じ易くなる。一方、Ｓｉの含有量が０．３０質量％を超える場合、アルミニウム合金板中の金属間化合物が大きく、過剰に形成されるため、耐バックリング割れ性が低下する。したがってＳｉの含有量は０．０５〜０．３０質量％とする。

（残部：Ａｌおよび不可避的不純物）
アルミニウム合金板の残部は、Ａｌおよび不可避的不純物である。不可避的不純物として、例えば、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ等が本発明の効果を妨げない範囲で含有されていてもよい。詳細には、Ｃｒが０．３質量％以下、Ｚｎが０．３質量％以下、Ｔｉが０．１質量％以下、Ｚｒが０．１質量％以下、Ｂが０．１質量％以下、その他不純物が０．０５質量％以下であれば、本発明に係る缶蓋用アルミニウム合金塗装板の特性に影響しない。なお、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、その他不純物については、前記した所定の含有量を超えなければ、不可避的不純物として含有される場合だけではなく、積極的に添加される場合であっても、本発明の効果を妨げない。

（組織について）
図１に示すように、本発明に係る缶蓋用アルミニウム合金塗装板１は、アルミニウム合金板（基材）において、圧延方向Ｘと板厚方向Ｙを含む断面ＡをＳＥＭで観察したときの、板表面Ｂから板厚方向Ｙ（ここでは下方向）にかけて板厚の１０％の領域Ｃにおける結晶方位が変化する間隔の平均値が４００ｎｍ以下である。なお、圧延方向Ｘと板厚方向Ｙを含む断面Ａとは、アルミニウム合金板（基材）の側面であり、アルミニウム合金板（基材）の圧延方向Ｘと板厚方向Ｙとに平行な面のことである。また、板厚の１０％の領域Ｃは、説明を分かりやすくするため、誇張して図示している。
以下、本発明に係る缶蓋用アルミニウム合金塗装板のアルミニウム合金板（基材）組織の限定理由について説明する。

ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）によって観察されるチャネリングコントラスト像は、冷間圧延によってアルミニウム合金板中に形成された変形組織について、変形組織を形成する高密度転位壁を境界とした比較的小さな結晶方位差をグレイスケールの画素値の変化（灰色の濃淡）によって可視化したものである。よって、グレイスケールの画素値と板表面から板厚方向にかけての距離でグラフをかいた際の、上下のピークの数を計測し、計測長さで除すことで、結晶方位が変化する間隔、すなわち変形組織の発達程度を測定することができる。圧延方向と板厚方向を含む断面で、ＳＥＭを用いて観察した板表面から板厚方向にかけて板厚の１０％の領域における結晶方位が変化する間隔の平均値が４００ｎｍ以下の場合は変形組織が発達しているため、ひずみが分散して耐バックリング割れ性が向上する。一方、結晶方位が変化する間隔の平均値が４００ｎｍを超える場合、変形組織が十分に発達していないため、ひずみが集中して耐バックリング割れ性が低下する。したがって、結晶方位が変化する間隔の平均値は４００ｎｍ以下とする。

結晶方位が変化する間隔の平均値は、好ましくは２５０ｎｍ以下である。結晶方位が変化する間隔の平均値を２５０ｎｍ以下とすることで、耐バックリング割れ性をより向上させることができる。このような組織は、後記する製造方法にて制御される。

結晶方位が変化する間隔の平均値の算出方法の一例について説明する。
アルミニウム合金板を、クロスセクション・ポリッシャー（ＪＥＯＬ製ＩＢ−０９０１０ＣＰ）を用いて加速電圧６．０ｋＶで４時間加工し、圧延方向と板厚方向を含む断面が観察出来るようにサンプルを作製する。その面において、ＦＥ−ＳＥＭ（ＪＥＯＬ製ＪＳＭ−７０００Ｆ型 電界放射型走査電子顕微鏡）を用い、板表面から板厚方向にかけて板厚の１０％の領域を、ＣＯＭＰＯモードにて加速電圧５ｋＶの条件で撮影し、チャネリングコントラスト像を得て、画像処理によって結晶方位が変化する間隔の平均値を測定する。具体的には、圧延方向と板厚方向を含む断面について、２０００倍のＳＥＭ写真を４視野撮影し、画像解析ソフト（Ｉｍａｇｅ Ｊ ｖｅｒ.１．４９）を用いて板表面から板厚方向にかけて板厚の１０％の領域の画素値を４８ｎｍ毎に算出し、グレイスケールの画素値と測定長さでグラフをかき、連続する４点間でスムージングを行う。その後、グラフの傾きが正から負、または負から正へと変化する数を計測して、板厚の１０％の長さで除した値を１測定ヶ所における結晶方位が変化する間隔とする。それを１視野当たり５ヶ所で行って平均する。そして、４視野の平均値を結晶方位が変化する間隔の平均値として算出する。
なお、ここでのスムージングとは、移動平均フィルタリングのことであり、グレイスケールの画素値の４点の測定点を一箇所ずつ厚み方向にずらしながら、グレイスケールの画素値の連続する４点の平均値を順次算出していくものであり、画素の濃度値の変化を滑らかにする処理である。

（塗膜）
アルミニウム合金板（基材）の表面の塗膜は、従来公知のものであり、例えば、エポキシ系塗料やポリエステル系塗料、塩ビゾル系塗料等を塗装焼付けすることで形成した塗膜が挙げられる。

次に、缶蓋用アルミニウム合金塗装板の製造方法の一例について説明する。
図２に示すように、缶蓋用アルミニウム合金塗装板の製造方法は、第１工程（鋳塊作製工程）Ｓ１０１と、第２工程（均質化熱処理工程）Ｓ１０２と、第３工程（熱間圧延工程）Ｓ１０３と、第４工程（１次冷間圧延工程）Ｓ１０４と、第５工程（中間焼鈍工程）Ｓ１０５と、第６工程（２次冷間圧延工程）Ｓ１０６と、第７工程（塗装焼付け工程）Ｓ１０７と、を含み、この順に行う。
以下、各工程について説明する。

（第１〜３工程：鋳造，均質化熱処理，熱間圧延）
第１工程Ｓ１０１は、前記説明した組成を有する鋳塊を半連続鋳造法にて作製する工程である。第２工程Ｓ１０２は、第１工程で作製されたアルミニウム合金鋳塊に均質化熱処理を施す工程である。第３工程Ｓ１０３は、第２工程で均質化熱処理を施された鋳塊を熱間圧延する工程である。

はじめに、ＤＣ鋳造法等の公知の半連続鋳造法によりアルミニウム合金を鋳造し（第１工程）、鋳塊表層の不均一な組織となる領域を面削にて除去した後、均質化熱処理を施す（第２工程）。均質化熱処理の条件は特に限定しないが、好ましくは４００〜５５０℃の温度範囲で１〜１０時間保持するとよい。均質化熱処理後、冷却することなく続けて熱間圧延を行い（第３工程）、熱間圧延板を作製する。

（第４工程：１次冷間圧延）
第４工程Ｓ１０４は、第３工程Ｓ１０３で熱間圧延されたアルミニウム合金圧延板を冷間圧延（１次冷間圧延）する工程である。
第４工程Ｓ１０４の冷間圧延では、中間焼鈍工程で確実に完全再結晶組織を得るため、総圧延率を５０％以上とすることが好ましい。総圧延率が５０％以上であれば、圧延による蓄積歪みが増大して次工程の焼鈍後に変形組織が残留しにくくなり、再結晶組織を得易い。

（第５工程：中間焼鈍）
第５工程Ｓ１０５は、第４工程Ｓ１０４で冷間圧延されたアルミニウム合金圧延板を焼鈍する工程である。

第５工程Ｓ１０５の焼鈍では、前記冷間圧延板の組織を再結晶させるとともに、Ｃｕを固溶させ、塗装焼付け後の缶蓋用アルミニウム合金塗装板の強度を高めることができる。

（第６工程：２次冷間圧延）
第６工程Ｓ１０６は、第５工程Ｓ１０５で焼鈍されたアルミニウム合金圧延板を、冷間圧延（２次冷間圧延）する工程である。第６工程Ｓ１０６は、パス数を３パス以下、ワークロール径をφ６００ｍｍ以下、２次冷間圧延における総圧延率を５０％以上とする条件で冷間圧延を行う。

２次冷間圧延において、ワークロール径をφ６００ｍｍ以下とし、かつ３パス以下で行うことで、板表層の変形組織が発達する。具体的には、板表層に微細な変形組織が形成されることで、曲げ加工時にせん断帯が多数導入され、ひずみが分散するため曲げ加工性が向上する。
ワークロール径は、板表層の微細な変形組織をより発達させるため、好ましくはφ４００ｍｍ以下である。また、パス数は、板表層の微細な変形組織をより発達させるため、好ましくは２パス以下である。
なお、パス数およびワークロール径について好ましい条件とすることで、板表層の結晶方位が変化する間隔の平均値が小さくなり、耐バックリング割れ性をより向上させることができる。

また、冷間圧延による加工硬化によりアルミニウム合金板の強度を適度に高めるため、また、結晶方位が変化する間隔の平均値を小さくするため、２次冷間圧延工程における総圧延率は５０％以上とする。総圧延率が５０％未満の場合、強度が低くなるとともに、結晶方位が変化する間隔の平均値が大きくなるため、耐バックリング割れ性が低下する恐れがある。なお、２次冷間圧延工程における総圧延率を８５％超としても結晶方位が変化する間隔の平均値の減少割合が飽和するため、２次冷間圧延工程における総圧延率は８５％以下とすることが好ましい。

（第７工程：塗装焼付け）
第７工程Ｓ１０７は、第６工程Ｓ１０６で２次冷間圧延されたアルミニウム合金圧延板（基材）に、塗装焼付け（表面処理）を施す工程である。
具体的には、２次冷間圧延後のアルミニウム合金圧延板に、例えば、クロメート系やジルコニウム系等の化成処理を施した後、塗装焼付けを行い、缶蓋用アルミニウム合金塗装板とする。塗装焼付けは、例えば、エポキシ系塗料やポリエステル系塗料、塩ビゾル系塗料等をアルミニウム合金圧延板（基材）の片面、或いは両面に塗布し、ＰＭＴ（Ｐｅａｋ Ｍｅｔａｌ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／メタル到達温度）を例えば２１０〜２７０℃として焼付け処理を行えばよい。

缶蓋用アルミニウム合金塗装板の製造方法は、以上説明したとおりであるが、缶蓋用アルミニウム合金塗装板の製造を行うにあたり、前記各工程に悪影響を与えない範囲において、前記各工程の間或いは前後に、他の工程を含めてもよい。例えば、板の表面の異物を除去する異物除去工程や、各工程で発生した不良品を除去する不良品除去工程等を含めてもよい。

以上説明したとおり、本発明に係る缶蓋用アルミニウム合金塗装板によれば、高強度かつ耐バックリング割れ性に優れることから、カウンターシンク部等を小Ｒ形状とした高強度かつ高耐圧形状の蓋へ成形された場合でも、バックリング時の割れが生じない缶蓋を得ることができる。そして、本発明の缶蓋用アルミニウム合金塗装板は、缶蓋用として用いることができるが、特に、ビール缶、炭酸を含む清涼飲料缶のような、缶内圧の高い陽圧缶蓋に好適に用いることができる。

以上、本発明を実施するための形態について述べてきたが、以下に、本発明の効果を確認した実施例を本発明の要件を満たさない比較例と対比して具体的に説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

（材料作製）
表１に示すＭｇ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｓｉの含有量が本発明の範囲内となるアルミニウム合金を半連続鋳造法（ＤＣ）にて鋳造し、鋳塊表層を面削してスラブを作製した。このスラブに５００℃×５時間の均質化熱処理を施した後、熱間圧延を行って熱間圧延板とした。この熱間圧延板に対し、総圧延率７０％の１次冷間圧延を行った後、８００℃／ｍｉｎで加熱し、５００℃に到達後すぐに１００℃まで平均１２００℃／ｍｉｎで冷却する焼鈍を施した。その後、表１の条件で２次冷間圧延を行い、板厚０．２２ｍｍのアルミニウム合金板（基材）を作製した（Ｎｏ．１〜１０）。さらに、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｓｉの含有量が本発明の範囲外となるアルミニウム合金板（基材）、および２次冷間圧延条件が不適切なアルミニウム合金板（基材）を作製した（Ｎｏ．１１〜２１）。これらアルミニウム合金板に塗装を模擬した、ＰＭＴ（Ｐｅａｋ Ｍｅｔａｌ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／メタル到達温度）２５０℃、加熱時間２０秒の熱処理を施して以下の算出および試験を行った。

（結晶方位が変化する間隔の平均値）
結晶方位が変化する間隔の平均値の算出方法について、図３Ａ、図３Ｂを参照して説明する。なお、結晶方位が変化する間隔の平均値は、前記した「本発明に係る缶蓋用アルミニウム合金塗装板のアルミニウム合金板（基材）組織の限定理由」で説明した原理に基づき求めたものである。
表１の各条件で作製したアルミニウム合金板を、クロスセクション・ポリッシャー（ＪＥＯＬ製ＩＢ−０９０１０ＣＰ）を用いて加速電圧６．０ｋＶで４時間加工し、圧延方向と板厚方向を含む断面Ａが観察出来るようにサンプルを作製した。その面において、ＦＥ−ＳＥＭ（ＪＥＯＬ製ＪＳＭ−７０００Ｆ型 電界放射型走査電子顕微鏡）を用い、板表面Ｂから板厚方向にかけて板厚の１０％の領域５を、ＣＯＭＰＯモードにて加速電圧５ｋＶの条件で撮影し、チャネリングコントラスト像を得て、画像処理によって結晶方位が変化する間隔の平均値を測定した。具体的には、圧延方向と板厚方向を含む断面Ａについて、２０００倍のＳＥＭ写真を４視野撮影し、画像解析ソフト（Ｉｍａｇｅ Ｊ ｖｅｒ.１．４９）を用いて板表面から板厚方向にかけて板厚の１０％の領域（２２μｍ）の画素値を４８ｎｍ毎に算出し、グレイスケールの画素値と測定長さでグラフをかき、連続する４点間でスムージングを行った。その後、グラフの傾きが正から負、または負から正へと変化する数を計測して、板厚の１０％の長さで除した値を１測定ヶ所における結晶方位が変化する間隔とした。それを１視野当たり５ヶ所で行って平均した。そして、４視野の平均値を結晶方位が変化する間隔の平均値として算出し、表１に示した。この結晶方位が変化する間隔の平均値の適正な値は４００ｎｍ以下である。なお、スムージングについては、前記した結晶方位が変化する間隔の平均値の算出方法の一例で説明したとおりである。また、「板厚の１０％の領域５」は、粗大な晶出物（板厚の１％以上）を避けて任意で決めたものである。また、図３Ａ、図３Ｂは、表１のＮｏ．１０のアルミニウム合金板についてのものである。

［評価］
（０．２％耐力）
表１の各条件で作製したアルミニウム合金板を用いて引張方向が圧延方向と平行になるようにＪＩＳ−５号引張試験片を作製した。その後、ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１の規定に準じて引張試験を行い、オフセット法により０．２％耐力を求めた。０．２％耐力の適正範囲は３００〜３５５ＭＰａとし、この範囲であれば、薄肉化された高耐圧形状蓋であっても耐圧強度を満足する。したがって、３００〜３５５ＭＰａのものを合格とした。

（耐バックリング割れ性）
バックリング割れは内圧によってカウンターシンクが座屈し、その後の角出しによる曲げ変形、角出し周囲の反転による曲げ戻し変形によって板の表面に亀裂（クラック）が発生し、その亀裂が成長することによって生じる。そのため、耐バックリング割れ性の評価は、曲げ加工を行った後、曲げ戻しながら引っ張る方法で行った。曲げ戻し時の１次ピーク荷重が４．５０Ｎ以上であるものを合格とした。
サンプルサイズは、厚さ０．２２ｍｍ×幅１５ｍｍ×長さ５０ｍｍである。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃを参照し、以下に曲げ条件と曲げ戻し条件を示す。なお、図４Ａ、図４Ｂにおいて、符号１０は試験材、符号２０は曲げロール、符号２１は曲げ治具（パンチ）、符号Ｗはロール間距離、符号３０は亀裂（クラック）、符号Ｌは引張荷重である。

曲げ条件：
材料強度試験機（ＩＮＳＴＲＯＮ製 ５９６５）、クロスヘッド速度：２０ｍｍ／ｍｉｎ、ロール曲げ、ロール間距離Ｗ：０．９５ｍｍ、曲げ治具（パンチ）の曲率半径Ｒ：０．２ｍｍ。

曲げ戻し引張条件：
材料強度試験機（ＩＮＳＴＲＯＮ製 ５９６５）、クロスヘッド速度：２０ｍｍ／ｍｉｎ、図４Ｃの引張荷重−変位線図における１次ピークの荷重で評価。

評価結果を表１に示す。なお、表１において、本発明の要件を満たさないもの、評価基準を満たさないものについては、数値に下線を引いて示す。

表１に示すように、実施例であるＮｏ．１〜１０は、本発明の要件を満足するため、全ての評価項目において合格であった。
一方、比較例であるＮｏ．１１〜２１は、本発明の要件を満たさないため、以下の結果となった。

Ｎｏ．１１は、Ｍｇ含有量が少ないため、強度が低く、耐バックリング割れ性に劣った。
Ｎｏ．１２は、Ｍｇ含有量が多いため、強度が高く、耐バックリング割れ性に劣った。
Ｎｏ．１３は、Ｍｎ含有量が少ないため、強度が低く、耐バックリング割れ性に劣った。
Ｎｏ．１４は、Ｍｎ含有量が多いため、強度が高く、また、粗大な金属間化合物が多く形成され、耐バックリング割れ性に劣った。
Ｎｏ．１５は、Ｃｕ含有量が少ないため、強度が低く、耐バックリング割れ性に劣った。
Ｎｏ．１６は、Ｃｕ含有量が多いため、強度が高く、耐バックリング割れ性に劣った。

Ｎｏ．１７は、Ｆｅ含有量が多いため、粗大な金属間化合物が多く形成され、耐バックリング割れ性に劣った。
Ｎｏ．１８は、Ｓｉ含有量が多いため、粗大な金属間化合物が多く形成され、耐バックリング割れ性に劣った。
Ｎｏ．１９は、２次冷間圧延でのワークロール径が大きいため、結晶方位が変化する間隔の平均値が大きくなり、耐バックリング割れ性に劣った。
Ｎｏ．２０は、２次冷間圧延でのパス数が多いため、結晶方位が変化する間隔の平均値が大きくなり、耐バックリング割れ性に劣った。
Ｎｏ．２１は、２次冷間圧延での総圧延率が小さいため、強度が低くなり、また、結晶方位が変化する間隔の平均値が大きくなり、耐バックリング割れ性に劣った。

以上、本発明について実施の形態および実施例を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されることなく、その権利範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈しなければならない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて広く改変・変更等することが可能であることはいうまでもない。

１ 缶蓋用アルミニウム合金塗装板
２ 巻締め部（カール部）
３ カウンターシンク部
５ 板厚の１０％の領域
１０ 試験材（アルミニウム合金板：基材）
２０ 曲げロール
２１ 曲げ治具（パンチ）
３０ 亀裂（クラック）
Ａ 圧延方向と板厚方向を含む断面
Ｂ 板表面
Ｃ 板厚の１０％の領域
Ｌ 引張荷重
Ｗ ロール間距離
Ｘ 圧延方向
Ｙ 板厚方向

Claims (2)

1. Ｍｇ：４．０〜５．５質量％、Ｍｎ：０．３８〜０．６０質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．２５質量％、Ｆｅ：０．１０〜０．５０質量％、Ｓｉ：０．０５〜０．３０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金板を基材として、その表面に塗膜を有し、
   前記アルミニウム合金板は、圧延方向と板厚方向を含む断面をＳＥＭで観察したときの、板表面から板厚方向にかけて板厚の１０％の領域における結晶方位が変化する間隔の平均値が４００ｎｍ以下であることを特徴とする缶蓋用アルミニウム合金塗装板。
2. 前記結晶方位が変化する間隔の平均値が２５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の缶蓋用アルミニウム合金塗装板。