JP2019518867A - 向上した成形性を有するアルミニウム合金及び関連方法 - Google Patents

Abstract

アルミニウムボトル用途のためのアルミニウム合金が開示され、このアルミニウム合金で形成されたボトルまたは缶等の高度に成形されたアルミニウム製品を製造する方法を含む。場合によっては、アルミニウム合金は、高温下での改善された高い歪み速度成形性及び改善されたイヤリングを有し、その結果仕損率が低下する。１つの非限定的な例において、開示される合金は、０．０３５以上の安定値を有し、εｓｔａｂｌｅ＝εＦ−εＳであり、εＳは加工硬化ステージＩＶが始まる時点での歪みを表し、εＦは拡散ネッキングが終了する時点での歪みを表す。場合によっては、開示される合金は、約−３．５％〜約２％のイヤリングバランス、及び５．５％以下の平均イヤリングを有する。【選択図】図１Ａ

Description

関連出願の参照
本出願は、２０１６年５月２日に出願され、向上した成形性を有するアルミニウム合金及び関連方法という名称の米国仮出願第６２／３３０，５５４号の利益を主張し、その内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本発明は、向上した成形性を有するアルミニウム合金と、ボトルまたは缶等の高度に成形されたアルミニウム製品を製造する方法とに関する。

アルミ缶またはボトル製造の現代的な方法の多くは、高度に成形可能なアルミニウム合金を必要とする。成形ボトルの場合、製造プロセスは、典型的には、絞り・しごき（ＤＷＩ）プロセスを使用してシリンダを最初に製造することを含む。次いで、得られたシリンダは、例えば一連のフルボディネッキングステップ、ブロー成形、もしくは他の機械的成形、またはこれらのプロセスの組み合わせを使用して、ボトル形状に形成される。係るプロセスまたはプロセスの組み合わせで使用される任意の合金に対する要求は複雑である。

一例として、ボトル容器製造システム（ＢＣＭＳ）を使用して、いくつかのネッキング及び仕上げ進行（ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ）によりボトルを形成することができる。ＢＣＭＳプロセスでは、ブリム圧延（ＢＲ）ステップは、カールがボトル上部のスレッドの上に形成される仕上げプロセスの最後のステップである。カールの分割（すなわち、ＢＲスプリット）は、ビジョンカメラ検査システム等の検査中に拒否されたボトル数の最大の一因の１つである。場合によっては、カメラ検査システムによって拒否されたボトルの９０％超はＢＲスプリットを有する。製造業者は、できるだけ低い、好ましくは１％未満の全仕損率を目指しているが、ＢＲスプリットのためにＢＣＭＳシステムに関する全仕損率は６０％以上であり得る。

カールを形成するには、図１Ａに示すように金属を外側に曲げ、それと同時に図１Ｂに示すように切断エッジの直径をわずかに拡大させる必要があるため、ＢＲステップにおけるカールの形成は難しい成形プロセスである。さらに、ＢＲステップは成形プロセスの最後のステップであるため、金属はすでに高度な変形状態にあって、歪み作用を受け入れるために残されている成形性は殆どない。

本特許で使用される「発明（ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」「その発明（ｔｈｅ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」、「この発明（ｔｈｉｓ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」、及び「本発明（ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」という用語は、この特許の主題の全て及び以下の特許請求の範囲を広く指すことを意図している。これらの用語を含む陳述は、本明細書に記載された主題を限定するものではなく、または以下の特許請求の範囲の意味もしくは範囲を限定するものではないと理解すべきである。この特許に包含される本発明の実施形態は、この概要ではなく、以下の特許請求の範囲によって規定される。この概要は、本発明の様々な実施形態のハイレベルな概観であり、以下の詳細な説明の項でさらに説明される概念のいくつかを紹介するものである。この概要は、特許請求される主題の重要または本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を決定するために単独で使用されることも意図していない。主題は、本特許の明細書全体の適切な部分、任意のまたは全ての図面、及び各請求項を参照することによって理解されるべきである。

高温での高い歪み速度成形性を示す合金が提供する。その合金は、ボトル及び缶を含む高度に成形されたアルミニウム製品を製造するために使用することができ、一方で割れの発生は低減される。開示された合金は、ボトル成形プロセスのための機械成形またはブロー成形の間に、高レベルの変形を維持することができ、ＤＷＩプロセス中に十分に機能する。

一例では、アルミニウム合金は、０．０２５（または２５％）以下、例えば０．０１５（もしくは１５％）以下、または０．０１０（もしくは１０％）以下のＢＲスプリットによる仕損率を有する。いくつかの例では、良好なイヤリングと安定した歪みとの組み合わせによって仕損率が低下する。ある特定の態様では、アルミニウム合金は０．０３５（または３．５％）以上の安定歪みε_{ｓｔａｂｌｅ}を有する。いくつかの例では、安定歪みε_{ｓｔａｂｌｅ}は、０．０４２（または４．２％）以上、０．０４５（または４．５％）以上、または０．０６０（または６．０％）以上である。いくつかの例では、アルミニウム合金は、−３．５％〜２．０％、例えば−３．０％〜２．０％、または−２．５％〜２．０％のイヤリングバランスを有する。いくつかの例では、アルミニウム合金は、５．５％以下、例えば５％未満の平均イヤリングを有する。

本発明の他の目的及び利点は、以下の詳細な説明から明らかになろう。

以下の図面の特徴及び構成要素は、本開示の一般的な原則を強調するために図示される。図面全体にわたって、対応する特徴及び構成要素は、一貫性及び明瞭性のために参照番号を一致させることによって指定することができる。

ＢＣＭＳプロセスのＢＲステップ中のアルミニウムボトルのカーリングの初期ステージを示している。

ＢＣＭＳプロセスのＢＲステップ中のアルミニウムボトルのカーリングの最終ステージを示している。

本開示の態様による２つの合金の応力−歪み関係を比較しているグラフである。

本開示の態様による図２の合金の加工硬化速度を比較しているグラフである。

本開示の態様による例示的なコイルを比較しているチャートである。

本発明の例の主題は、法定要件を満たすために、限定的に本明細書に記載されるが、この説明は必ずしも特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求される主題は、他の方法で具体化されてもよく、異なる要素またはステップを含んでいてもよく、他の既存または将来の技術と一緒に使用されてもよい。この説明は、個々のステップの順序または要素の配置が明示的に記載されている場合を除いて、様々なステップまたは要素の間（２つの間または３つの間）に任意の特定の順序または配置を意味するものと解釈されるべきではない。

この説明では、「シリーズ」等のアルミニウム産業指定によって識別される合金が参照される。アルミニウム及びその合金の命名及び識別に最も一般的に使用される番号指定システムの理解には、両方ともにＴｈｅ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎによって出版されている、「Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｎｄ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ」または「Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｒｄ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ Ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｆｏｒｍ ｏｆ Ｃａｓｔｉｎｇｓ ａｎｄ Ｉｎｇｏｔ」を参照されたい。

本明細書で言及されるアルミニウム合金は、合金の総重量に基づいた重量百分率（重量％）で元素組成について記載される。各合金のある特定の例では、残部はアルミニウムであり、不純物の合計に関する最大重量％は０．１５重量％である。本明細書で開示される全ての範囲は、その中に含まれる任意及び全ての部分範囲を包含する。例えば、「１〜１０」と記載された範囲は、最小値１と最大値１０との間の（及びそれらを含む）任意及び全ての部分範囲を含み、すなわち、１の最小値またはそれ以上、例えば１〜６．１で始まり、１０の最大値またはそれ以下、例えば５．５〜１０で終わる全ての部分範囲である。

本出願では、合金の調質または状態について言及する。最も一般的に使用される合金調質の理解のために、「Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ （ＡＮＳＩ） Ｈ３５ ｏｎ Ａｌｌｏｙ ａｎｄ Ｔｅｍｐｅｒ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ．」を参照されたい。Ｈ状態または調質は、歪み硬化後のアルミニウム合金を指す。

本明細書で使用される場合、「室温」の意味は、約１５℃〜約３０℃、例えば約１５℃、約１６℃、約１７℃、約１８℃、約１９℃、約２０℃、約２１℃、約２２℃、約２３℃、約２４℃、約２５℃、約２６℃、約２７℃、約２８℃、約２９℃、または約３０℃を含むことができる。

アルミニウムボトル用途のためのアルミニウム合金系が開示され、その合金は高温で所望の高い歪み速度成形性を示す。高い歪み速度成形性のために、開示される合金は、高度に成形された缶及びボトルを製造するための高速製造プロセスにおいて、高度に成形可能かつ使用可能である。

いくつかの例では、開示されるアルミニウム合金は、缶またはボトルを形成するために使用されるプロセス中に、減少したＢＲスプリットに起因して仕損率が低下する。図１Ａは、ＢＣＭＳプロセスのＢＲステップ中のアルミニウムボトルのカーリングの初期ステージを示している。図１Ｂは、ＢＣＭＳプロセスのＢＲステップ中のアルミニウムボトルのカーリングの最終ステージを示している。

特に、様々な例では、アルミニウム合金は、ＢＲスプリットに起因して、約０．０２５（もしくは２５％）以下、例えば約０．０１５（もしくは１５％）以下、または約０．０１０（もしくは１０％）以下の仕損率を有する。

アルミニウム合金はまた、以下でより詳細に記載されるように、安定歪み及び改善されたイヤリングを増加させた。アルミニウム合金の増加した安定歪み及び改善されたイヤリングは、減少したＢＲスプリットに起因する仕損率を低下させる。

安定歪みε_{ｓｔａｂｌｅ}は、ステージＩＶ加工硬化歪みε_ＩＶ、及び拡散ネッキングひずみε_ＤＦと関連がある。ある特定の態様では、開示されるアルミニウム合金は約０．０３５（または３．５％）以上の安定歪みε_{ｓｔａｂｌｅ}を有する。いくつかの非限定例では、安定歪みε_{ｓｔａｂｌｅ}は、約０．０４２（または４．２％）以上、約０．０４５（または４．５％）以上、または約０．０６０（または６．０％）以上である。

アルミニウム合金の安定歪みε_{ｓｔａｂｌｅ}は、その合金の工学的応力−歪み曲線の導関数から計算することができる。１つの非限定的な例として、図２は、合金Ａ及び合金Ｂに関する工学的応力−歪み曲線（加工硬化曲線）を示している。この非限定的な例では、合金Ａは、約０．１９３重量％のＳｉ、約０．４１６重量％のＦｅ、約０．０９６重量％のＣｕ、約０．８９５重量％のＭｎ、約０．９３８重量％のＭｇ、約０．０１２重量％のＣｒ、約０．０６０重量％のＺｎ、約０．０１２重量％のＴｉ、及び最高約０．１５重量％の不純物を含み、残りはＡｌの組成を有するアルミニウム合金である。合金Ｂは、約０．３０４重量％のＳｉ、約０．４９２重量％のＦｅ、約０．１２５重量％のＣｕ、約０．８８２重量％のＭｎ、約０．９６６重量％のＭｇ、約０．０１９重量％のＣｒ、約０．０７１重量％のＺｎ、約０．０２０重量％のＴｉ、及び最高約０．１５重量％の不純物を含み、残りはＡｌの組成を有するアルミニウム合金である。

図２において、応力σはｙ軸に沿ってＭＰａで示され、歪みεはｘ軸に沿って示してある。導関数は、加工硬化曲線の応力値によって正規化され、パラメータＨで表され、それは、次のように表すことができ、

式中、εは歪みを表し、σは応力を表す。

図３は、正規化された導関数Ｈ値対真の歪みεのプロットを示している。図３を全体的に参照すると、各合金の開始ひずみε_ＳＸは加工硬化ステージＩＶが開始する際の歪みである。加工硬化ステージＩＶは、（加工硬化速度が急激に低下する）加工硬化ステージＩＩＩ後の合金に関して行われて、流動応力の（動的回復が、変形中に、加工硬化のバランスをとることができるときに）最終的な実際の飽和度へと導く、（欠陥の除去または再配列、主に変形中の結晶構造における転位によって蓄積エネルギーを放出する）さらなる動的回復を指す。開始歪みε_Ｓは、初期正規化加工硬化速度に平行な接線を描き、Ｈ＝０の線の切片をとることによって得られる。合金Ａ及び合金Ｂを特に参照すると、合金Ａの開始歪みε_ＳＸはε_Ｓ１で表され、合金Ｂの開始歪みε_ＳＸはε_Ｓ２で表される。図３に示すように、合金Ａの第１の接線５０２は、第１の真歪みε_Ｓ１で線Ｈ＝０と交わり、合金Ｂの第２の接線５０４は、第２の真歪みε_Ｓ２で線Ｈ＝０と交わる。

拡散ネッキング開始歪みε_ｄは、合金の拡散ネッキングが始まる歪みを表す。拡散ネッキングとは、合金の空間的伸長がシート厚さよりもはるかに大きく、歪みの硬化が、断面の減少に起因する弱化をもはや補償できないフェーズを指す。この拡散ネッキング開始歪みε_ｄは、Ｈ＝１での加工硬化速度曲線の切片から得られる。図３を参照すると、拡散ネッキング開始ひずみε_ｄは、合金Ａ及び合金Ｂの両方について同じであった。

図３を全体的に参照すると、拡散ネッキング終了歪みε_Ｆは、Ｈ＝０．５での加工硬化速度曲線の切片から得られる。特に合金Ａ及び合金Ｂを参照すると、拡散ネッキング終了歪みε_Ｆは、合金Ａ及び合金Ｂの両方について同じであった。

安定歪みε_{ｓｔａｂｌｅ}は、ステージＩＶ加工硬化歪みε_ＩＶと拡散ネッキング歪みε_ＤＦの合計である。言い換えれば、安定歪みは、
ε_{ｓｔａｂｌｅ＝}ε_ＩＶ＋ε_ＤＦ

ステージＩＶの加工硬化ひずみε_ＩＶは、加工硬化ステージＩＶにおける歪みであり、ε_ｄ−ε_ｓから計算できる。拡散ネッキング歪みε_ＤＦは、拡散ネッキング中の歪みであり、ε_Ｆ−ε_ｄから計算できる。したがって、ε_ＩＶとε_ＤＦの合計に等しい安定歪みε_{ｓｔａｂｌｅ}は、
ε_{ｓｔａｂｌｅ}＝ε_Ｆ−ε_ｓ
と表すこともできる。

合金Ａ及び合金Ｂを特に参照すると、合金Ａε_{ｓｔａｂｌｅ}＝ε_Ｆ−ε_ｓ１、及び合金Ｂε_{ｓｔａｂｌｅ}＝ε_Ｆ−ε_ｓ２である。したがって、一般に、
合金Ｂε_{ｓｔａｂｌｅ}＝ε_Ｆ−ε_Ｓ２＞合金Ａε_{ｓｔａｂｌｅ}＝ε_Ｆ−ε_Ｓ１である。

合金Ａ及び合金Ｂの両方をＢＣＭＳプロセスによりボトルに形成した。ＢＣＭＳプロセスの間、合金ＡはＢＲスプリットによる仕損率約６０％であり、合金ＢはＢＲスプリットによる仕損率約１３％であった。したがって、より大きなε_{ｓｔａｂｌｅ}値を有する合金Ｂは、ＢＲスプリットに起因する仕損率が低下した。

場合によっては、開示されるアルミニウム合金は、改善されたイヤリングも有し、それは平均イヤリング及びイヤリングバランスによって決まる。イヤリングは、加工中に、延伸されたアルミニウムプリフォームの上端における山と谷を有する波状エッジの形成である。イヤリングは、カップ周囲（０〜３６０度）のカップ側壁の高さを測定することによって計算される。平均イヤリングは以下の式によって計算される。
平均イヤリング（％）＝（山の高さ−谷の高さ）／カップの高さ

イヤリングバランスは以下の式によって計算される。
イヤリングバランス（％）＝（１８０度間隔での２つの高さの平均−４５度間隔での４つの高さの平均）／カップの高さ

様々な例では、アルミニウム合金は、約−３．５％〜約２．０％、例えば約−３．０％〜約２．０％、例えば約−２．５％〜約２．０％のイヤリングバランスを有する。様々な態様では、アルミニウム合金は、約５．５％以下、例えば５％未満の平均イヤリングを有する。

いくつかの例では、アルミニウム合金は、熱間圧延の前には、約１．１インチ〜約２．１インチ、例えば約１．２インチ〜約２．０インチ、例えば約１．６インチ〜約２．０インチのスラブゲージを有する。ある特定の場合では、アルミニウム合金は、約０．１２インチ〜約０．２５インチ、例えば約０．１３インチ〜約０．２４インチ、例えば約０．１８インチ〜約０．２２インチのホットバンド（ＨＢ）ゲージを有する。ホットバンドとは、熱間圧延後のコイルを指す。

様々な例では、アルミニウム合金は、約１８５Ｍｐａ〜約２２５Ｍｐａ、例えば約１９０Ｍｐａ〜約２２０Ｍｐａの降伏強さ（ＹＳ）を有する。いくつかの例では、アルミニウム合金は、約２０５Ｍｐａ〜約２５０Ｍｐａ、例えば約２１０Ｍｐａ〜約２４０Ｍｐａの極限引張強さ（ＵＴＳ）を有する。様々な例において、図４に示すように、イヤリング、降伏強さ（ＹＳ）、極限引張強さ（ＵＴＳ）、及び安定歪みを利用して、ＢＲスプリットに起因する特定の仕損率を得ることができる。

非限定的な例として、図４は、５つの非限定的な例示的なアルミニウム合金コイルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、及び３１０４アルミニウム合金から形成されたＥのイヤリングバランス％、平均イヤリング％、ＹＳ、ＵＴＳ、安定歪み％、及び仕損率を比較している表である。合金は、最悪（最高）仕損率を有する合金（Ａコイル）から最良（最低）仕損率を有する合金（Ｅコイル）までの順でランク付けされる。

熱間圧延における歪みは以下の式によって計算される。
熱間圧延における歪み＝ｌｎ（熱間圧延前の入口ゲージ／熱間圧延後の出口ゲージ）

冷間圧延における歪みは以下の式によって計算される。
冷間圧延における歪み＝ｌｎ（冷間圧延前の入口ゲージ／冷間圧延後の出口ゲージ）

図４において、ＦＭ低下／ＣＭ低下の比としても知られている、熱間圧延における仕上げ圧延機による圧延低下率（ＦＭ低下歪み）対冷間圧延低下率（ＣＭ低下歪み）の比は、以下の式で計算される。
ＦＭ低下歪み／ＣＭ低下歪みの比＝ｌｎ（熱間圧延前の入口ゲージ／熱間圧延後の出口ゲージ／ｌｎ（冷間圧延前の入口ゲージ／冷間圧延後の出口ゲージ）

図４を参照すると、コイルＡは、−０．２％のイヤリングバランス、２．９％の平均イヤリング、１９９ＭｐａのＹＳ、２２６ＭｐａのＵＴＳ、３．２％の安定歪み、及び６５％の仕損率であった。コイルＢは、−４．６％のイヤリングバランス、６．３％の平均イヤリング、２０４ＭｐａのＹＳ、２２４ＭｐａのＵＴＳ、４．６％の安定歪み、及び２０％の仕損率であった。コイルＣは、−２．５％のイヤリングバランス、４．４％の平均イヤリング、１９１ＭｐａのＹＳ、２１６ＭｐａのＵＴＳ、６．２％の安定歪み、及び１３％の仕損率であった。コイルＤは、−１．２９％のイヤリングバランス、４．０％の平均イヤリング、１９５ＭｐａのＹＳ、２１８ＭｐａのＵＴＳ、４．９％の安定歪み、及び１１％の仕損率であった。コイルＥは、−１．９％のイヤリングバランス、４．６％の平均イヤリング、１９７ＭｐａのＹＳ、２１８ＭｐａのＵＴＳ、７．４％の安定歪み、及び２．６％の仕損率であった。一般的に、コイルＥは、上記の範囲内のイヤリング、降伏強さ、極限引張強さ、及び安定歪みの最良の組み合わせを有することから、コイルＥは最も良好な仕損率を有していた。

開示されるアルミニウム合金により、仕損率が１０％未満となり得るように、広範な本体ネッキングステージ後のＢＲスプリットに対する材料の抵抗性が改善された。このように、より高度に安定な歪みε_{ｓｔａｂｌｅ}及び改善されたイヤリングを有する合金は、仕損率が低い。

一例では、アルミニウム合金は、約０．１５重量％〜約０．５０重量％のＳｉ、約０．３５重量％〜約０．６５重量％のＦｅ、約０．０５重量％〜約０．３０重量％のＣｕ、約０．６０重量％〜約１．１０重量％のＭｎ、約０．８０重量％〜約１．３０重量％のＭｇ、約０．０００重量％〜約０．０８０重量％のＣｒ、約０．０００重量％〜約０．５００重量％のＺｎ、約０．０００重量％〜約０．０８０重量％のＴｉ、及び最高約０．１５重量％の不純物を含み、残りはＡｌである。いくつかの例では、アルミニウム合金は、約０．３０４重量％のＳｉ、約０．４９２重量％のＦｅ、約０．１２５重量％のＣｕ、約０．８８２重量％のＭｎ、約０．９６６重量％のＭｇ、約０．０１９重量％のＣｒ、約０．０７１重量％のＺｎ、約０．０２０重量％のＴｉ、及び最高約０．１５重量％の不純物を含み、残りはＡｌである。他の例では、アルミニウム合金は、約０．１９３重量％のＳｉ、約０．４１６重量％のＦｅ、約０．０９６重量％のＣｕ、約０．８９５重量％のＭｎ、約０．９３７重量％のＭｇ、約０．０１２重量％のＣｒ、約０．０６重量％のＺｎ、約０．０１２重量％のＴｉ、及び最高約０．１５重量％の不純物を含み、残りはＡｌである。アルミニウム合金の他の例は、２０１５年１２月１８日に出願され、「Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙ Ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｂｏｔｔｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｈｅｒｅｏｆ」という名称の米国特許出願第１４／９７４，６６１号において示されており、当該特許出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

より低い仕損率を有するアルミニウム合金は、圧延と焼鈍プロセスとの組み合わせによって製造することができる。１つの例示的な方法は、鋳造（例えば直接冷却（ＤＣ）鋳造）、均質化、熱間圧延、冷間圧延（約６０〜９９％の厚さの減少）、任意の再結晶焼鈍（約２９０〜５００℃／０．５〜４時間）、さらなる冷間圧延（１５〜３０％の減少）、及び安定化焼鈍（約１００〜３００℃／０．５〜５時間）の連続ステップを含む。

別の例では、本明細書に記載のアルミニウム合金を作る方法は、直接冷却（ＤＣ）鋳造、均質化、熱間圧延、冷間圧延（約６０〜９９％の厚さの減少）、任意選択の再結晶焼鈍（約３００〜４５０℃／１〜２時間）、さらなる冷間圧延（約１５〜３０％の減少）、及び安定化焼鈍（約１２０〜２６０℃／１〜３時間）の連続ステップを含む。

当該合金の最終的な調質は、例えば、Ｈ２ｘ（中間焼鈍なし）またはＨ３ｘもしくはＨ１ｘ（中間焼鈍あり）のいずれかであり得る。したがって、当該合金の調質は、最終製品の要求事項に応じて変えることができる。

本明細書に記載の合金は、直接冷却（ＤＣ）プロセスを用いてインゴットに鋳造することができる。ＤＣ鋳造プロセスは、当業者に知られているようなアルミニウム産業で一般に使用されている規格に従って行う。任意選択的に、鋳造プロセスは、連続鋳造プロセスを含むことができる。連続鋳造には、双ロールキャスター、双ベルトキャスター、及びブロックキャスターが含まれ得るが、それらに限定されない。場合によっては、製品の所望の微細構造、機械的特性、及び物理的特性を達成するために、合金は連続鋳造法を使用して加工されない。

次いで、鋳造されたインゴットに、さらなる処理ステップを行って金属シートを形成することができる。いくつかの例では、さらなる処理ステップは、均質化ステップ、熱間圧延ステップ、冷間圧延ステップ、任意の再結晶焼鈍ステップ、第２の冷間圧延ステップ、及び安定化焼鈍ステップを金属インゴットに行うことを含む。

均質化ステップは、一段階均質化または二段階均質化を含むことができる。均質化ステップのいくつかの例では、本明細書に記載の合金組成物から調製されたインゴットを加熱してピーク金属温度（ＰＭＴ）を達成する一段階均質化が行われる。次いで、インゴットを、第１のステージ中のある時間、浸漬する（すなわち、示した温度に保持される）。均質化ステップの他の例では、調製したインゴットを加熱して第１の温度に到達させ、次いである時間浸漬させる二段階均質化が行われる。第２のステージでは、インゴットを第１のステージで使用した温度よりも低い温度に冷却し、次いで第２のステージ中にある時間浸漬することができる。

均質化に続いて、熱間圧延プロセスを行うことができる。いくつかの例では、インゴットは約５ｍｍ厚ゲージ以下に熱間圧延することができる。例えば、インゴットは、約４ｍｍ厚ゲージ以下、約３ｍｍ厚ゲージ以下、約２ｍｍ厚ゲージ以下、または約１ｍｍ厚ゲージ以下に熱間圧延することができる。

最終材料のテクスチャーの適切なバランスを得るために、熱間圧延速度及び温度は、熱間圧延された材料の完全な再結晶が熱間圧延機の出口での巻き取り中に達成されるように、制御することができる。

次いで、熱間圧延された製品を冷間圧延して最終ゲージ厚にすることができる。いくつかの例では、第１の冷間圧延ステップにより、約６０〜９９％（例えば、約５０〜８０％、約６０〜７０％、約５０〜９０％、または約６０〜８０％）厚さが減少する。例えば、第１の冷間圧延ステップにより、約６５％、約７０％、約７５％、約８０％、約８５％、約９０％、または約９９％厚さが減少する。いくつかの例では、第２の冷間圧延ステップにより、約１５〜３０％（例えば、約２０〜２５％、約１５〜２５％、約１５〜２０％、約２０〜３０％、または約２５〜３０％）厚さが減少する。例えば、第２の冷間圧延ステップにより、約１５％、２０％、２５％、または３０％厚さが減少する。

いくつかの例では、焼鈍ステップは（例えば初期冷間圧延後の）再結晶焼鈍である。一例では、再結晶焼鈍は約２９０〜５００℃の金属温度で約０．５〜４時間行われる。一例では、再結晶焼鈍は約３００〜４５０℃の金属温度である。一例では、再結晶化は約１〜２時間である。

再結晶焼鈍ステップは、室温から約２９０℃〜約５００℃の温度（例えば、約３００℃〜約４５０℃、約３２５℃〜約４２５℃、約３００℃〜約４００℃、約４００℃〜約５００℃、約３３０℃〜約４７０℃、約３７５℃〜約４５０℃、または約４５０℃〜約５００℃）で合金を加熱することを含み得る。

ある特定の態様では、焼鈍ステップは（例えば最終冷間圧延後の）安定化焼鈍である。一例では、安定化焼鈍は約１００〜３００℃の金属温度で約０．５〜５時間である。別の例では、安定化焼鈍は約１２０〜２６０℃の金属温度で約１〜３時間である。さらなる例では、安定化焼鈍は約２４０℃の金属温度で約１時間である。

安定化焼鈍ステップは、室温から約１００℃〜約３００℃の温度（例えば、約１２０℃〜約２５０℃、約１２５℃〜約２００℃、約２００℃〜約３００℃、約１５０℃〜約２７５℃、約２２５℃〜約３００℃、または約１００℃〜約１７５℃）で合金を加熱することを含み得る。

本明細書に記載の合金及び方法を使用して、アルミニウム缶またはボトル等の高度に成形された金属物を調製することができる。上記の冷間圧延シートに、一連の従来の缶及びボトル作製プロセスを行ってプリフォームを製造することができる。次いで、プリフォームを焼鈍して焼鈍されたプリフォームを形成することができる。任意選択的に、プリフォームを、延伸及び絞り・しごき（ＤＷＩ）プロセスを使用してアルミニウム合金から調製し、缶及びボトルを、当業者に知られている他の成形プロセスに従って作製する。

成形されたアルミニウムボトルは、飲料、例えば、限定するものではないが清涼飲料、水、ビール、エネルギー飲料、及び他の飲料のために使用することができる。

「ＥＣ」（実施例の組み合わせ）として少なくともいくつかの明示的に列挙されたものを含む例示的な実施形態の集合は、本明細書に記載の概念に従った様々な実施形態のタイプに関する追加の説明を提供する。これらの実施例は、相互に排他的、包括的、または限定的であることを意味しておらず、本発明は、これらの例示的な実施形態に限定されず、むしろ、発行された特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内の全ての可能な修正及び変形を包含する。

ＥＣ１ アルミニウム合金インゴットを直接冷却鋳造することと、そのアルミニウム合金インゴットを均質化して、均質化されたアルミニウム合金インゴットを形成することと、その均質化されたアルミニウム合金インゴットを熱間圧延して熱間圧延されたアルミニウム合金製品を形成することと、その熱間圧延されたアルミニウム合金製品を冷間圧延ステップで冷間圧延して冷間圧延されたアルミニウム合金製品を形成することであって、その冷間圧延ステップが約６０〜９９％の厚さの減少を生じさせる、冷間圧延されたアルミニウム合金製品を形成することと、その冷間圧延されたアルミニウム合金製品を約１００〜３００℃の金属温度で約０．５〜５時間安定化焼鈍することと、を含み、その熱間圧延、その冷間圧延、及びその安定化焼鈍ステップにより、約−３．５％〜約２％のイヤリングバランスと、約５．５％以下の平均イヤリングと、約１８５Ｍｐａ〜約２２５Ｍｐａの降伏強さと、約２０５Ｍｐａ〜約２５０Ｍｐａの極限引張強さと、加工硬化ステージＩＶが始まる開始歪みε_Ｓと、拡散ネッキングが終了する終局歪みε_Ｆと、を含む、冷間圧延されたアルミニウム合金製品がもたらされ、ε_{ｓｔａｂｌｅ}が約０．０３５以上であり、ε_{ｓｔａｂｌｅ}＝ε_Ｆ−ε_Ｓであり、イヤリングバランスは、冷間圧延されたアルミニウム合金製品から形成されたカップの、カップの周囲の１８０°の位置で測定されたカップの２つの高さの平均値と、周囲の４５°の位置で測定されたカップの４つの高さの平均値との間の差であり、その差がカップの高さで割られ、その平均イヤリングが、山の高さと谷の高さとの間の差であり、その差がカップ高さで割られる、方法。

ＥＣ２ 冷間圧延が、第１の冷間圧延ステップであり、冷間圧延された製品が、第１の冷間圧延された製品であり、その方法が、第２の冷間圧延ステップで第１の冷間圧延された製品を圧延して第２の冷間圧延された製品を形成することをさらに含み、第２の冷間圧延が、約１５〜３０％の厚さの減少を生じさせる、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ３ 第２の冷間圧延ステップの前に、第１の冷間圧延された製品を再結晶焼鈍することをさらに含み、再結晶焼鈍の金属温度が、約０．５〜４時間、約２９０〜５００℃である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ４ 再結晶焼鈍の金属温度が、約１〜２時間、約３００〜４５０℃である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ５ 安定化焼鈍の金属温度が、約１〜３時間、約１２０〜２６０℃である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ６ 冷間圧延されたアルミニウム合金製品を成形して成形品を形成することをさらに含み、プリフォームを成形することがブリム圧延を含み、ブリム圧延ステップが、ブリム圧延スプリットに起因して約２５％以下の仕損率を含む成形品をもたらす、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ７ 仕損率が約１５％以下である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ８ 仕損率が約１０％以下である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ９ 成形品がアルミニウムボトルである、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ１０ 成形品がアルミニウム缶である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ１１ ε_{ｓｔａｂｌｅ}が約０．０４２以上である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ１２ ε_{ｓｔａｂｌｅ}が約０．０６０以上である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ１３ イヤリングバランスが約−３．０％〜約２％である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ１４ イヤリングバランスが約−２．５％〜約２％である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ１５ 平均イヤリングが約５．０％以下である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ１６ 降伏強さが約１９０Ｍｐａ〜約２２０Ｍｐａである、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ１７ 極限引張強さが約２１０Ｍｐａ〜約２４０Ｍｐａである、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ１８ 熱間圧延の前に、アルミニウム合金は約１．１インチ〜約２．１インチのスラブゲージを有する、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ１９ スラブゲージが約１．２インチ〜約２．０インチである、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ２０ スラブゲージが約１．６インチ〜約２．０インチである、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ２１ 熱間圧延されたアルミニウム合金製品が約０．１２インチ〜約０．２５インチのホットバンドゲージ（ＨＢ）を有する、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ２２ ＨＢゲージが約０．１３インチ〜約０．２４インチである、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ２３ ＨＢゲージが約０．１８インチ〜約０．２２インチである、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ２４ 冷間圧延されたアルミニウム合金製品が約０．５０〜約１．５５の熱間圧延歪み／冷間圧延歪みの比を有する、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ２５ 熱間圧延歪み／冷間圧延歪みの比が約０．６０〜約１．１５である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ２６ 熱間圧延歪み／冷間圧延歪みの比が約０．８０〜約１．０５である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ２７ 約−３．５％〜約２％のイヤリングバランスと、５．５％以下の平均イヤリングと、約１８５〜２２５Ｍｐａの降伏強さと、約２０５〜２５０Ｍｐａの極限引張強さと、加工硬化ステージＩＶが始まる開始歪みε_Ｓと、拡散ネッキングが終了する終局歪みε_Ｆと、を有する合金を含む、アルミニウムシートを含む成形製品であって、ε_{ｓｔａｂｌｅ}が０．０３５以上であり、ε_{ｓｔａｂｌｅ}＝ε_Ｆ−ε_Ｓであり、イヤリングバランスは、アルミニウムシートから形成されたカップの、そのカップの周囲の１８０°の位置で測定されたカップの２つの高さの平均値と、周囲の４５°の位置で測定されたカップの４つの高さの平均値との間の差であり、その差がカップの高さで割られ、その平均イヤリングが、山の高さと谷の高さとの間の差であり、その差がカップ高さで割られる、成形製品。

ＥＣ２８ その成形製品がアルミニウムボトルである、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の成形製品。

ＥＣ２９ その成形製品がアルミニウム缶である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の成形製品。

ＥＣ３０ ε_{ｓｔａｂｌｅ}が約０．０４２以上である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の成形製品。

ＥＣ３１ ε_{ｓｔａｂｌｅ}が約０．０６０以上である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の成形製品。

ＥＣ３２ イヤリングバランスが約−３．０％〜約２％である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の成形製品。

ＥＣ３３ イヤリングバランスが約−２．５％〜約２％である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の成形製品。

ＥＣ３４ 平均イヤリングが約５．０％以下である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の成形製品。

ＥＣ３５ 降伏強さが約１９０Ｍｐａ〜約２２０Ｍｐａである、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の成形製品。

ＥＣ３６ 極限引張強さが約２１０Ｍｐａ〜約２４０Ｍｐａである、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の成形製品。

ＥＣ３７ アルミニウムシートが約１．１インチ〜約２．１インチのスラブゲージを有する、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の成形製品。

ＥＣ３８ スラブゲージが約１．２インチ〜約２．０インチである、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の成形製品。

ＥＣ３９ スラブゲージが約１．６インチ〜約２．０インチである、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の成形製品。

ＥＣ４０ アルミニウムシートが約０．１２インチ〜約０．２５インチのホットバンド（ＨＢ）ゲージを有する、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の成形製品。

ＥＣ４１ ＨＢゲージが約０．１３インチ〜約０．２４インチである、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の成形製品。

ＥＣ４２ ＨＢゲージが約０．１８インチ〜約０．２２インチである、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の成形製品。

ＥＣ４３ アルミニウムシートが約０．５０〜約１．５５の熱間圧延歪み／冷間圧延歪みの比を有する、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の成形製品。

ＥＣ４４ 熱間圧延歪み／冷間圧延歪みの比が約０．６０〜約１．１５である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の成形製品。

ＥＣ４５ 熱間圧延歪み／冷間圧延歪みの比が約０．８０〜約１．０５である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の成形製品。

ＥＣ４６ 任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の合金を作製する方法であって、アルミニウムインゴットを直接冷却鋳造することと、アルミニウムインゴットを均質化して、均質化されたインゴットを形成することと、均質化されたインゴットを熱間圧延して、熱間圧延された製品を形成することと、熱間圧延された製品を冷間圧延ステップで冷間圧延して冷間圧延された製品を形成することであって、冷間圧延ステップが約６０〜９９％の厚さの減少を生じさせる、冷間圧延されたアルミニウム合金製品を形成することと、冷間圧延された製品を、約１００〜３００℃の金属温度で約０．５〜５時間、安定化焼鈍することと、を含む、方法。

ＥＣ４７ 冷間圧延が、第１の冷間圧延ステップであり、冷間圧延された製品が、第１の冷間圧延された製品であり、その方法が、第２の冷間圧延ステップで第１の冷間圧延された製品を圧延して第２の冷間圧延された製品を形成することをさらに含み、第２の冷間圧延が、約１５〜３０％の厚さの減少を生じさせる、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ４８ 第２の冷間圧延ステップの前に、第１の冷間圧延された製品を再結晶焼鈍することをさらに含み、再結晶焼鈍の金属温度が、約０．５〜４時間、約２９０〜５００℃である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ４９ 再結晶焼鈍の金属温度が、約１〜２時間、約３００〜４５０℃である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ５０ 安定化焼鈍の金属温度が、約１〜３時間、約１２０〜２６０℃である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の方法。

ＥＣ５１ 任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の成形製品を製造する方法であって、アルミニウムシートをプリフォームに成形することと、そのプリフォームを焼鈍することと、そのプリフォーム成形して成形製品を形成することであって、そのプリフォームを成形することがブリム圧延を含み、ブリム圧延中にプリム圧延スプリットに起因する仕損率が約２５％以下である、プリフォーム成形して成形製品を形成することと、を含む、方法。

ＥＣ５２ 仕損率が約１５％以下である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の製造方法。

ＥＣ５３ 仕損率が約１０％以下である、任意の前または後の実施例の組み合わせに記載の製造方法。

上記の態様は、単に本開示の原理に関する明確な理解のために記載された、単に実施可能な実施例である。本開示の趣旨及び原理から実質的に逸脱することなく、上記の実施例（複数可）に関しては多くの変形及び修正をなすことができる。係る修正及び変形の全てが、本明細書において、本開示の範囲内に含まれ、個々の態様または要素もしくはステップの組み合わせに対する全ての可能性のある請求項が、本開示によって裏付けられることが意図される。さらに、特定の用語は、本明細書ならびに以下の特許請求の範囲で使用されるが、それらは、包括的及び説明的な意味でのみ使用され、記載された発明または添付の特許請求の範囲を限定することを目的としていない。

Claims (20)

1. アルミニウム合金インゴットを鋳造することと、
   前記アルミニウム合金インゴットを均質化して、均質化されたアルミニウム合金インゴットを形成することと、
   前記均質化されたアルミニウム合金インゴットを熱間圧延して熱間圧延されたアルミニウム合金製品を形成することと、
   前記熱間圧延されたアルミニウム合金製品を冷間圧延ステップで冷間圧延して冷間圧延されたアルミニウム合金製品を形成することであって、前記冷間圧延ステップは約６０〜９９％の厚さの減少を生じさせる、冷間圧延されたアルミニウム合金製品を形成することと、
   前記冷間圧延されたアルミニウム合金製品を約１００〜３００℃の金属温度で約０．５〜５時間安定化焼鈍することと、を含む、方法であって、
   前記熱間圧延、前記冷間圧延、及び前記安定化焼鈍ステップにより、約−３．５％〜約２％のイヤリングバランスと、５．５％以下の平均イヤリングと、約１８５〜２２５Ｍｐａの降伏強さと、約２０５〜２５０Ｍｐａの極限引張強さと、加工硬化ステージＩＶが始まる開始歪みε_Ｓと、拡散ネッキングが終了する終局歪みε_Ｆと、を含む、前記冷間圧延されたアルミニウム合金製品がもたらされ、
   ε_{ｓｔａｂｌｅ}が０．０３５以上であり、ε_{ｓｔａｂｌｅ}＝ε_Ｆ−ε_Ｓであり、
   前記イヤリングバランスは、前記冷間圧延されたアルミニウム合金製品から形成されたカップの、前記カップの周囲の１８０°の位置で測定されたカップの２つの高さの平均値と、前記周囲の４５°の位置で測定された前記カップの４つの高さの平均値との間のイヤリングバランス差であり、前記イヤリングバランス差がカップの高さで割られ、
   前記平均イヤリングが、山の高さと谷の高さとの間の平均イヤリング差であり、前記平均イヤリング差が前記カップ高さで割られる、ことを特徴とする前記方法。
2. 前記冷間圧延が、第１の冷間圧延ステップであり、前記冷間圧延された製品が、第１の冷間圧延された製品であり、前記方法が、第２の冷間圧延ステップで前記第１の冷間圧延された製品を圧延して第２の冷間圧延された製品を形成することをさらに含み、前記第２の冷間圧延が、約１５〜３０％の厚さの減少を生じさせる、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２の冷間圧延ステップの前に、前記第１の冷間圧延された製品を再結晶焼鈍することをさらに含み、前記再結晶焼鈍の金属温度が、約０．５〜４時間、約２９０〜５００℃である、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記再結晶焼鈍の前記金属温度が、約１〜２時間、約３００〜４５０℃である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記安定化焼鈍の前記金属温度が、約１〜３時間、約１２０〜２６０℃である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記冷間圧延されたアルミニウム合金製品を成形して成形品を形成することをさらに含み、前記冷間圧延されたアルミニウム合金製品の成形が、ブリム圧延を含み、前記ブリム圧延ステップが、ブリム圧延スプリットに起因して２５％以下の仕損率を含む前記成形品をもたらす、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記仕損率が、１５％以下である、請求項６に記載の方法。
8. 前記仕損率が、１０％以下である、請求項６に記載の製造方法。
9. 前記ε_{ｓｔａｂｌｅ}が、０．０４２以上である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記ε_{ｓｔａｂｌｅ}が、０．０６０以上である、請求項９に記載の方法。
11. 前記イヤリングバランスが、約−３．０〜２％である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記イヤリングバランスが、約−２．５〜２％である、請求項１０に記載の方法。
13. 前記平均イヤリングが、５．０以下である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記降伏強さが、約１９０〜２２０ＭＰａである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記極限引張強さが、約２１０〜２４０ＭＰａである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
16. 熱間圧延の前に、前記アルミニウム合金インゴットが、約１．１〜２．１インチのスラブゲージを有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記熱間圧延されたアルミニウム合金製品が、約０．１２〜０．２５インチのホットバンド（ＨＢ）ゲージを有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記冷間圧延されたアルミニウム合金製品が、約０．５０〜１．５５の熱間圧延歪み／冷間圧延歪み比を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
19. 請求項１に記載の方法によって形成された成形品。
20. 前記成形品が、アルミニウムボトル及びアルミニウム缶のうちの少なくとも１つである、請求項１９に記載の成形品。

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