JP2023131622A

JP2023131622A - 缶蓋用アルミニウム合金板

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Publication number: JP2023131622A
Application number: JP2022036491A
Authority: JP
Inventors: 智行工藤; Tomoyuki Kudo; 巧基竹澤; Koki Takezawa; 聖誠田添; Kiyonari Tazoe; 智太郎江崎; Tomotaro Ezaki
Original assignee: UACJ Corp
Current assignee: UACJ Corp
Priority date: 2022-03-09
Filing date: 2022-03-09
Publication date: 2023-09-22
Also published as: WO2023171576A1; WO2023171576A9

Abstract

【課題】缶材由来のスクラップ原料を配合しつつ、高強度及び高靭性を両立できる缶蓋用アルミニウム合金板を提供する。
【解決手段】本開示の一態様は、Ｓｉの含有量が０．１０質量％以上０．６０質量％以下であり、Ｆｅの含有量が０．２０質量％以上０．７０質量％以下であり、Ｃｕの含有量が０．１０質量％以上０．４０質量％以下であり、Ｍｎの含有量が０．５質量％以上１．２質量％以下であり、Ｍｇの含有量が１．１質量％以上４．０質量％以下であり、０．２％耐力σ_０．２、引張強度σ_Ｂ、及び０．２％耐力と引張強度との平均値σ_ｆｍが下記式（１）を満たす、缶蓋用アルミニウム合金板である。
σ_ｆｍ／（σ_０．２／σ_Ｂ）≧３５０ＭＰａ・・・（１）
【選択図】図３

Description

本開示は、缶蓋用アルミニウム合金板に関する。

近年、環境意識の高まりから製造工程においてＣＯ_２排出量の少ないアルミニウム合金板が求められている。アルミニウムの圧延工程においてＣＯ_２の排出に間接的に大きく寄与するのは鋳造工程におけるアルミニウム新地金の配合である。

アルミニウム新地金の製造は、その精錬工程において大きな電力を使用し、大量のＣＯ_２排出に繋がる。そのため、アルミニウム新地金の配合量を減らし、水平リサイクル率を上げることがアルミニウム合金板の製造にとってＣＯ_２排出量削減に繋がる。

一般的にアルミニウムスクラップを再溶解して鋳造した場合のＣＯ_２排出量は、アルミニウム新地金を製造する場合に対して約３０分の１まで抑えられると言われている。特に世界中で使用される飲料缶用アルミニウム合金板の生産量は非常に多く、その水平リサイクル率をさらに向上させることは環境負荷低減に大きな意味を持つ。

その中でも、５１８２アルミニウム合金（ＡＡ５１８２合金）で形成される缶蓋は、３１０４アルミニウム合金（ＡＡ３１０４合金）で形成される缶胴に比べて、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ等の成分規格上限が低く、３１０４アルミニウム合金を混合した缶材由来のスクラップを配合しにくい。

例えば、市中から発生する缶スクラップ（ＵＢＣ：ＵｓｅｄＢｅｖｅｒａｇｅＣａｎ）をそのまま配合すると、缶胴と缶蓋との重量比から３１０４アルミニウム合金の成分をより多く含むため、５１８２アルミニウム合金の成分上限を超えやすくなり、新地金で成分を希釈する必要が出てくる。

そのため、缶蓋用アルミニウム合金板は、缶胴用アルミニウム合金板に比べて新地金を多く使用して５１８２アルミニウム合金の成分に調整しており、リサイクル率が低い。したがって、缶蓋を３１０４アルミニウム合金が配合しやすい成分の合金に変更することにより、缶蓋の新地金使用率を大きく低減させることができる。

特許文献１－５ではリサイクル性に優れる３１０４アルミニウム合金の成分に比較的近づけた缶蓋用アルミニウム合金板が開発されている。

特開２００１－７３１０６号公報特開平９－０７０９２５号公報特開平１１－２６９５９４号公報特開２０００－１６０２７３号公報特開２０１６－１６０５１１号公報

缶蓋用の合金を３１０４アルミニウム合金に近い成分にする場合の課題として、缶蓋の耐圧及び材料の靭性の低下が挙げられる。缶蓋の耐圧とは、缶内部の圧力に対して缶蓋が反転するときの内圧値であり、外部環境の変化で缶の内圧が不慮に増加したときの抵抗値となる。

特にビールや炭酸飲料用途の陽圧缶は、高い耐圧が求められる。一般的に材料の強度が大きくなるほど、また、板厚が厚くなるほど耐圧は増加する。そのため、陽圧缶の蓋にはＭｇを多く含有した高強度の５１８２アルミニウム合金が使用される。

これに対し従来の３１０４アルミニウム合金を缶蓋に使用すると耐圧が大きく低下し、不意に缶内圧が増加したときに蓋が反転して内容物が漏洩するおそれが高くなる。また、耐圧を増加させるために板厚を厚くしすぎると、蓋重量の増加及び蓋原価の上昇を招く。

材料の靭性は蓋の成形性や開口性に影響する。材料の靭性が低いと、特に蓋のリベット部で成形割れが生じることがある。また、不意に缶内圧が増加したときにスコア部で亀裂が生じ、缶の内容物が漏洩するおそれが高くなる。

しかしながら、従来の３１０４アルミニウム合金の成分に比較的近づけた缶蓋用アルミニウム合金板は、上記２つの課題、すなわち材料の強度（蓋の耐圧）と靭性（成形性及び開口性）とのどちらか、もしくは両方を満足するものではない。

本開示の一局面は、缶材由来のスクラップ原料を配合しつつ、高強度及び高靭性を両立できる缶蓋用アルミニウム合金板を提供することを目的とする。

本開示の一態様は、ケイ素（Ｓｉ）の含有量が０．１０質量％以上０．６０質量％以下であり、鉄（Ｆｅ）の含有量が０．２０質量％以上０．７０質量％以下であり、銅（Ｃｕ）の含有量が０．１０質量％以上０．４０質量％以下であり、マンガン（Ｍｎ）の含有量が０．５質量％以上１．２質量％以下であり、マグネシウム（Ｍｇ）の含有量が１．１質量％以上４．０質量％以下であり、０．２％耐力σ_０．２、引張強度σ_Ｂ、及び０．２％耐力と引張強度との平均値σ_ｆｍが下記式（１）を満たす、缶蓋用アルミニウム合金板である。
σ_ｆｍ／（σ_０．２／σ_Ｂ）≧３５０ＭＰａ・・・（１）

このような構成によれば、缶材由来のスクラップ原料を配合しつつ、アルミニウム合金板の高強度及び高靭性を両立できる。すなわち、缶胴用の３１０４アルミニウム合金のスクラップを一定量配合でき、新地金使用率及びＣＯ_２排出量を削減できる。さらに、高耐圧が求められる陽圧缶蓋用途に使用し得る缶蓋用アルミニウム合金板が得られる。

図１Ａは、エリクセンカップの模式的な斜視図であり、図１Ｂは、エリクセンカップの模式的な平面図である。図２は、エリクセンカップの側壁高さの測定結果の一例を示すグラフである。図３は、実施例におけるｔ^２．２７×σ_ｆｍ／（σ_０．２／σ_Ｂ）と耐圧との関係を示すグラフである。

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１－１．構成］
＜組成＞
本開示の缶蓋用アルミニウム合金板（以下、単に「合金板」ともいう。）は、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）及びマグネシウム（Ｍｇ）を含む。

Ｓｉの含有量の下限としては、０．１０質量％であり、０．２０質量％が好ましい。Ｓｉの含有量が０．１０質量％未満であると、熱延及び溶体化処理後の冷間圧延の加工熱におけるＳｉの析出量が低下し、合金板の強度が不足するおそれがある。

また、ＪＩＳ－Ｈ－４０００：２０１４で規格される３１０４アルミニウム合金のＳｉ成分規格の平均値は、０．３０質量％であり、ＪＩＳ－Ｈ－４０００：２０１４で規格される５１８２アルミニウム合金のＳｉ成分規格の平均値は、０．１０質量％である。そのため、Ｓｉの含有量を０．２０質量％以上とすることで、３１０４アルミニウム合金のスクラップを多く配合できる。

Ｓｉの含有量の上限としては、０．６０質量％であり、０．４０質量％が好ましい。Ｓｉの含有量が０．６０質量％超であると、Ｍｇ_２Ｓｉ粒子が増加し、合金板の靭性が低下する。

Ｆｅの含有量の下限としては、０．２０質量％であり、０．３０質量％が好ましい。３１０４アルミニウム合金のＦｅ成分規格の平均値は、０．４０質量％であり、５１８２アルミニウム合金のＦｅ成分規格の平均値は、０．１８質量％である。そのため、Ｆｅの含有量を０．３０質量％以上とすることで、３１０４アルミニウム合金のスクラップを多く配合できる。

Ｆｅの含有量の上限としては、０．７０質量％である。Ｆｅの含有量が０．７０質量％超であると、Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｎ系、又はＡｌ－Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ系の金属間化合物（つまり第二相粒子）が増加する。その結果、亀裂の伝搬経路が生成され、合金板の靭性が低下する。

Ｃｕの含有量の下限としては、０．１０質量％であり、０．１１質量％が好ましく、０．２０質量％がさらに好ましい。Ｃｕの含有量が０．１０質量％未満であると、固溶又は析出によって強度を増加させるＣｕが不足し、合金板の平均強度が低下する。熱延及び溶体化処理後の冷間圧延の加工においてＣｕを析出させることで、合金板の強度が著しく増加する。

また、３１０４アルミニウム合金のＣｕ成分規格の平均値は、０．１５質量％であり、５１８２アルミニウム合金のＣｕ成分規格の平均値は、０．０７５質量％である。そのため、Ｃｕの含有量を０．１１質量％以上とすることで、３１０４アルミニウム合金のスクラップを多く配合できる。

Ｃｕの含有量の上限としては、０．４０質量％である。Ｃｕの含有量が０．４０質量％超であると、合金板の靭性が低下する。

Ｍｎの含有量の下限としては、０．５質量％であり、０．７質量％が好ましく、０．８質量％がさらに好ましい。Ｍｎの含有量が０．５質量％未満であると、固溶又は析出によって強度を増加させるＭｎが不足し、合金板の平均強度が低下する。

また、３１０４アルミニウム合金のＭｎ成分規格の平均値は、１．１質量％であり、５１８２アルミニウム合金のＭｎ成分規格の平均値は、０．３５質量％である。そのため、Ｍｎの含有量を０．７質量％以上とすることで、３１０４アルミニウム合金のスクラップを多く配合できる。

Ｍｎの含有量の上限としては、１．２質量％であり、１．０質量％が好ましい。Ｍｎの含有量が１．２質量％超であると、Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｎ系、又はＡｌ－Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ系の金属間化合物（つまり第二相粒子）が増加する。その結果、亀裂の伝搬経路が生成され、合金板の靭性が低下する。

Ｍｇの含有量の下限としては、１．１質量％である。Ｍｇの含有量が１．１質量％未満であると、固溶によって強度を増加させるＭｇが不足し、合金板の平均強度が低下する。熱延及び溶体化処理後の冷間圧延の加工においてＭｇを析出させることで、合金板の強度が著しく増加する。

Ｍｇの含有量の上限としては、４．０質量％であり、３．０質量％が好ましい。３１０４アルミニウム合金のＭｇ成分規格の平均値は、１．０５質量％であり、５１８２アルミニウム合金のＭｇ成分規格の平均値は、４．５質量％である。そのため、Ｍｇの含有量を４．０質量％以下、さらに好ましくは３．０質量％以下とすることで、３１０４アルミニウム合金のスクラップを多く配合しつつ、Ｍｇ含有原料の追加配合量を低減できる。

合金板は、チタン（Ｔｉ）を含んでもよい。Ｔｉの含有量の上限としては、０．１０質量％が好ましい。Ｔｉを含むことで、合金板の鋳塊組織が微細化される。また、合金板は、亜鉛（Ｚｎ）を含んでもよい。Ｚｎの含有量の上限としては、０．２５質量％が好ましい。さらに、合金板は、クロム（Ｃｒ）を含んでもよい。Ｃｒの含有量の上限としては、０．１０質量％が好ましい。

合金板は、合金板の性能を著しく損なわない範囲で、不可避的不純物を含んでもよい。つまり、合金版は、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、及びＭｇをそれぞれ上述の範囲で含有し、残部がアルミニウム及び不可避的不純物からなる。不可避的不純物の上限としては、０．１５質量％が好ましい。

＜材料強度及び耐圧＞
本開示のアルミニウム合金板の０．２％耐力σ_０．２、引張強度σ_Ｂ、及び０．２％耐力と引張強度との平均値σ_ｆｍは、下記式（１）を満たす。
σ_ｆｍ／（σ_０．２／σ_Ｂ）≧３５０ＭＰａ・・・（１）

アルミニウム合金製の蓋の耐圧値は、経験的にアルミニウム合金板の材料強度（つまり式（１）の左辺）と板厚ｔとで表される下記式（３）の値Ｖと正の相関が強い。
Ｖ＝ｔ^２．２７×σ_ｆｍ／（σ_０．２／σ_Ｂ）・・・（３）

そのため、合金板の材料強度σ_ｆｍ／（σ_０．２／σ_Ｂ）の値が３５０ＭＰａ以上であることで、板厚を大きく増加させることなく、十分な耐圧値を有する蓋を成形することができる。

式（１）の左辺の下限（つまり式（１）の右辺の値）は、３７０ＭＰａがより好ましい。材料強度σ_ｆｍ／（σ_０．２／σ_Ｂ）を３７０ＭＰａ以上とすることで、蓋の耐圧値をさらに高められる。

式（１）及び式（３）における０．２％耐力σ_０．２及び引張強度σ_Ｂは、ＪＩＳ－Ｚ－２２４１：２０１１に規定されている方法で測定される。板厚ｔは、例えばマイクロゲージで測定される。

アルミニウム合金板の耐圧は、例えば以下の手順で測定される。アルミニウム合金板から成形したシェルを治具に固定し、内圧を付与する。徐々に内圧を増加させ、シェルが反転（つまりバックル）した際の内圧値を耐圧値とする。

具体的には、シェルの成形にはφ２０４Ｆｕｌｌｆｏｒｍ（Ｂ６４）形状シェル金型を用いる。内圧値の測定は、ＶＥＲＳＡＴＩＬＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社のバックル＆ミサイル測定機ＤＶ０３６Ｅを用いる。詳細には、専用の治具で成形したシェルを固定した後、プログラムにより内圧を上昇させ、シェルが反転した際の内圧値を読み取る。例えばおよそ１７５ｋＰａ／ｓの速度で内圧を上昇させ、およそ３５０ｋＰａから４００ｋＰａに達した時点で、１０ｋＰａ／ｓの速度で内圧を増加させる。

＜靭性＞
蓋の成形性、及びスコア部の開口に要する力（つまり開口力）には、アルミニウム合金板の靭性が影響することが知られている。

（繰り返し曲げ回数）
アルミニウム合金板の靭性の評価指標の一つとして、繰り返し曲げ試験がある。板厚が同じであれば繰り返し曲げ回数が多いほど、アルミニウム合金板は靭性に優れる。本開示のアルミニウム合金板は良好な繰り返し曲げ回数を達成し得る。

繰り返し曲げ試験は、以下の手順で行われる。例えば、幅１２．５ｍｍ、長さ２００ｍｍの短冊状の試験片を、曲げ稜線方向が合金板の圧延方向になるように加工する。この試験片の両端をチャックで固定し、荷重２００Ｎで張力をかける。この状態で、短冊長さ方向中心に配置した曲げＲ２．０ｍｍの治具を支点として片方のチャックを左右に９０°回転させることで繰り返し曲げを行い、試験片が破断するまでの曲げ回数を測定する。

曲げ回数は、左右どちらかに９０°曲げて、また元の０°位置に戻ってくること（つまり、９０°曲げ後、９０°曲げ戻し）を１回とカウントする。途中で破断した場合、その角度θ（０°－１８０°）を読み取り、下記式（４）で繰り返し曲げ回数Ｎを計算する。式（４）中、Ｎ_０は左右どちらかに９０°曲げて、また元の０°位置に戻ってきた回数（つまり、９０°曲げから９０°曲げ戻しへの一連の動作の実行回数）である。
Ｎ＝Ｎ_０＋Θ／１８０・・・（４）

繰り返し曲げ評価は、板厚が大きい程不利になるため基準となる板厚で補正して考える必要がある。そこで、板厚０．２４５ｍｍを基準として下記式（５）により規格化された繰り返し曲げ回数Ｎ_ｓを求める。ｔ（ｍｍ）は試験片の板厚である。
Ｎ_ｓ＝Ｎ×ｔ／０．２４５・・・（５）

（第二相粒子）
靭性は強度と第二相粒子の分布とが影響する。つまり、強度が大きいほど、また、第二相粒子の密度が高いほど、靭性が低下する。特にＭｇ、Ｓｉの含有量が高くなると、Ｍｇ_２Ｓｉ粒子が形成されやすくなる。その結果、Ｍｇ_２Ｓｉ粒子が亀裂の起点及び伝播経路となり靭性の低下に影響する。

本開示のアルミニウム合金板は、表層における板面と平行な断面において、面積が０．３μｍ^２以上のＭｇ_２Ｓｉ粒子の断面における総面積の割合が１．０％以下であることが好ましい。

Ｍｇ_２Ｓｉ粒子の面積割合は、以下の方法で測定できる。測定サンプルの表面のうち、測定を行う面（つまり、合金板の板面）を研磨する。研磨の深さは、測定サンプルの板厚の約１％とする。

研磨面（つまり、合金板の表層における板面と平行な断面）を、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察し、１０個の視野を得る。ＳＥＭの倍率は５００倍とし、１つの視野の範囲を０．４８ｍｍ^２として撮影を行い、ＣＯＭＰＯ（反射電子組成像）を取得する。

撮影したＣＯＭＰＯに対し、画像解析ソフトＩｍａｇｅＪにより解析を行う。具体的には、２５６階調での画像の輝度の最頻値をバックグラウンドの輝度とし、最頻値の輝度から３０減じた値よりも低い輝度の粒子をＭｇ_２Ｓｉ粒子と判定する。

判定されたＭｇ_２Ｓｉ粒子のうち、０．３μｍ^２以上の面積を持つ粒子の総面積を計算し、撮影面積で除することで、面積が０．３μｍ^２以上のＭｇ_２Ｓｉ粒子の断面における総面積の割合が算出される。

（耳率）
繰り返し曲げ回数には集合組織も影響し、ｃｕｂｅ方位の集積度が高いほど良好となる。ｃｕｂｅ方位の集積度は、図１Ａ及び図１Ｂに示すエリクセン試験によってアルミニウム合金板から成形されるエリクセンカップ１の耳形状に表れる。

具体的には、エリクセンカップ１のアルミニウム合金板の圧延方向ＲＤに対して４５°方向の側壁高さＨ（つまり耳高さ）に対する、圧延方向ＲＤに対して０°／１８０°方向の相対的な側壁高さＨが大きいほどｃｕｂｅ方位の集積度が高いことが示唆される。すなわち、本開示のアルミニウム合金板はｃｕｂｅ方位の集積度が比較的大きく、０°／１８０°方向の側壁高さＨが高いものが含まれる。

４５°方向の側壁高さに対する０°／１８０°方向の相対的な側壁高さは、耳率（ＥａｒｉｎｇＢａｌａｎｃｅ）という指標で評価することができる。以下、耳率の測定手順について説明する。

耳率は、下記式（２）の左辺で表される。
（ｈ_０ｐ－ｈ_４５ｐ）／ｈ_ｖ×１００≧－７．０・・・（２）

式（２）中、ｈ_０ｐは、圧延方向に対し０°周辺の第１領域Ａ１及び１８０°周辺の第２領域Ａ２それぞれにおける側壁高さの最大値の平均値である。第１領域Ａ１は、例えば、圧延方向に対し０°±１１°の範囲である。第２領域Ａ２は、例えば、圧延方向に対し１８０°±１１°の範囲である。

ｈ_４５ｐは、圧延方向に対し４５°周辺の第３領域Ａ３、１３５°周辺の第４領域Ａ４、２２５°周辺の第５領域Ａ５、及び３１５°周辺の第６領域Ａ６それぞれにおける側壁高さの最大値の平均値である。

第３領域Ａ３は、例えば、圧延方向に対し４５°±２２°の範囲である。第４領域Ａ４は、例えば、圧延方向に対し１３５°±２２°の範囲である。第５領域Ａ５は、例えば、圧延方向に対し２２５°±２２°の範囲である。第６領域Ａ６は、例えば、圧延方向に対し３１５°±２２°の範囲である。

ｈ_ｖは、圧延方向に対し０°から４５°の第７領域Ａ７、４５°から１３５°の第８領域Ａ８、１３５°から１８０°の第９領域Ａ９、１８０°から２２５°の第１０領域Ａ１０、２２５°から３１５°の第１１領域Ａ１１、３１５°から３６０°の第１２領域Ａ１２それぞれにおける側壁高さの最小値の平均値である。

図２は、エリクセンカップの側壁高さの測定結果の一例を示すグラフである。図２に示される角度は、圧延方向に対する角度である。また、グラフの中心からの距離は側壁高さを示す。

図中のａ－ｄは、それぞれ、第３領域Ａ３から第６領域Ａ６における最大値である。ｅ，ｆは、それぞれ、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２における最大値である。ｇ－ｌは、それぞれ、第７領域Ａ７から第１２領域Ａ１２における最小値である。

エリクセンカップ１は、例えば、ブランク系５７ｍｍ、パンチ径３３ｍｍの条件で成形される。エリクセンカップの側壁高さは、例えば株式会社小坂研究所社製ＲｏｎｃｏｄｅｒＥＣ１５５０を使用して測定される。

具体的には、圧延方向を基準（０°／１８０°）にしてエリクセンカップの開口部に測定端子を置き、エリクセンカップを置いたテーブルを１周回転させて、周方向３６０°の開口部高さを測定する。

式（２）が満たされる、つまり、耳率が－７．０％以上であることで、ｃｕｂｅ方位の集積度が高くなる。その結果、合金板の繰り返し曲げ回数を大きくすることができる。

＜アルミニウム合金板の製造方法＞
本開示のアルミニウム合金板は、例えば、以下のように製造することができる。まず、本開示のアルミニウム合金板の組成を有するアルミニウム合金に対し、常法にしたがって半連続鋳造法（つまりＤＣ鋳造）を行い、鋳塊を製造する。

次に、鋳塊の表面を面削する。その後、鋳塊を均熱炉に投入して均質化処理を行う。均質化処理における温度は、例えば４７０℃以上６２０℃以下が好ましい。均質化処理の時間は、例えば１時間以上２０時間以下が好ましい。

均質化処理における温度が４００℃以上である場合、鋳塊組織の偏析を解消させやすい。さらに均質化処理における温度が４５０℃以上である場合、Ｍｇ_２Ｓｉ粒子を再固溶させ、合金板の強度及び靭性を向上させることができる。さらに均質化処理における温度が４９０℃以上、より好ましくは５５０℃以上であると、Ｍｇ_２Ｓｉ粒子の再固溶が促進され、合金板の強度及び靭性をさらに向上させることができる。一方、均質化処理における温度が６２０℃以下である場合、アルミニウム合金の局部融解が生じ難い。

均質化処理の時間が１時間以上である場合、スラブ全体の温度が均一になり、鋳塊組織の偏析も解消しやすく、Ｍｇ_２Ｓｉ粒子を再固溶させやすい。均質化処理時間が長いほど、Ｍｇ_２Ｓｉ粒子を再固溶させることができる。ただし、均質化処理の時間が２０時間を越えると、均質化処理の効果が飽和する。

均質化処理後、鋳塊を熱間圧延に供する。熱間圧延工程は、粗圧延工程と、仕上圧延工程とを有する。粗圧延工程では、リバース圧延によって、鋳塊を約数十ｍｍの厚さの板材に加工する。仕上圧延工程では、例えばタンデム圧延等によって、板材の厚さを約数ｍｍに落とすと共に、板材をコイル状に巻き取った熱延コイルを形成する。

仕上圧延の総圧下率が高いと、巻き取り後に再結晶組織となりｃｕｂｅ方位の集積度を高めることができる。仕上圧延の巻取温度が高いと、巻き取り後に再結晶組織となりｃｕｂｅ方位の集積度を高めることができる。

また、熱延コイルを溶体化処理し、Ｍｇなどを再固溶させることで高強度の合金板を得ることができる。例えば連続焼鈍炉を用いて目標実体温度４４０℃以上、３０秒以上の熱処理（つまり焼鈍）を実施し、その後、空冷などで強制冷却することで、合金板の強度を効果的に増加させることが可能である。

熱間圧延に続いて板材の冷間圧延を行う。冷間圧延では、製品板厚となるまで熱延コイルを圧延する。冷間圧延は、シングル圧延及びタンデム圧延のどちらであってもよい。シングル圧延による冷間圧延では２パス以上の複数回に分けて圧延を実施するとよい。

最終パス以外の途中パスにおける冷間圧延の上がり温度を１２０℃以上とすることで、Ｓｉ、Ｃｕ及びＭｇが微細析出し、時効硬化するため、合金板の強度を増加させることができる。さらに上がり温度を１３０℃以上とすることで、合金板の強度をより増加させることができる。

冷間圧延率（つまり狙いの総圧下率）は、８０％以上が好ましい。冷間圧延率が８０％以上である場合、合金板の強度を高められる。冷間圧延率が低いほど、ｃｕｂｅ方位が残存する。冷間圧延率は、９２％以下が好ましい。

冷間圧延率Ｒ（％）は、熱間圧延板の板厚ｔ_０（ｍｍ）、冷間圧延後の製品板厚ｔ_１（ｍｍ）を用いて、下記式（６）で求められる。
Ｒ＝（ｔ_０－ｔ_１）／ｔ_０×１００・・・（６）

製品板厚は所望の耐圧が得られるよう適宜選択することができる。上述の式（３）に示すように、板厚が増加するほど耐圧が向上する。製品板厚は、ｔ^２．２７×σ_ｆｍ／（σ_０．２／σ_Ｂ）≧１４の範囲で選択することが好ましい。上述のように、本開示のアルミニウム合金板によれば耐圧を高く保つための板厚の増加を抑えることができる。

また、本開示のアルミニウム合金板の作用効果を奏する限り、上述のアルミニウム合金板の製造方法において、例えば、冷間圧延の前後やパス間において、焼鈍を実施してもよい。

製品板厚まで冷間圧延したコイルに対し、塗装ラインなどでプレコートを実施する。冷間圧延されたコイルは、表面に対する脱脂、洗浄、化成処理が施され、さらに塗料が塗布された後、塗装焼付処理される。

化成処理では、クロメート系、ジルコニウム系等の薬液が用いられる。塗料は、エポキシ系、ポリエステル系等が用いられる。これらは用途に合わせて選択可能である。塗装焼付処理ではコイルの実体温度（ＰＭＴ：ＰｅａｋＭｅｔａｌＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）で２２０℃以上２７０℃以下、およそ３０秒以内の間、加熱される。このときＰＭＴが低いほど、材料の回復が抑制され、合金板の強度を高く維持することができる。

［１－２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）缶材由来のスクラップ原料を配合しつつ、アルミニウム合金板の高強度及び高靭性を両立できる。すなわち、缶胴用の３１０４アルミニウム合金のスクラップを一定量配合でき、新地金使用率及びＣＯ_２排出量を削減できる。さらに、高耐圧が求められる陽圧缶蓋用途に使用し得る缶蓋用アルミニウム合金板が得られる。

［２．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

（２ａ）本開示には、上記実施形態のアルミニウム合金板以外に、このアルミニウム合金板で構成される部材、及びこのアルミニウム合金板の製造方法等の種々の形態も含まれる。

（２ｂ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

［３．実施例］
以下に、本開示の効果を確認するために行った試験の内容とその評価とについて説明する。

＜アルミニウム合金板の製造＞
実施例及び比較例として、表１及び表２に示すＳ１－Ｓ２２のアルミニウム合金板を製造した。具体的な製造手順を以下に説明する。

まず、表３に示す合金番号１－１１の成分（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鋳塊を半連続鋳造法により製造した。鋳塊は、０．１０質量％以下のＴｉ、０．２５質量％以下のＺｎ、０．１０質量％以下のＣｒ、０．１５質量％以下の不可避的不純物を含む。

次に、鋳塊の４面を面削した。その後、鋳塊を炉に入れ、均質化処理を行った。均質化処理の温度は、表１に示す通りである。均質化処理後、炉から鋳塊を出し、すぐに熱間圧延を開始して圧延板とした。

得られた圧延板に対し、焼鈍を実施した。焼鈍の温度は表１に示す通りであり、時間は３０秒とした。焼鈍後、圧延板を空冷で室温まで冷却した。冷却後、圧延板に対し冷間圧延を実施した。冷間圧延における狙いの総圧下率は、表１に示す通りである。なお、冷間圧延後の製品板厚（つまり式（６）におけるｔ_１）はおよそ０．２４５±０．０１ｍｍの範囲とした。冷間圧延中及び最終冷間圧延後に、表１に示す上がり温度を付与した。

冷間圧延後、板面に塗料を塗布し、３０秒間の塗装焼付処理を実施した。塗装焼付時の実体温度（ＰＭＴ）は、表１に示すとおりである。塗装の焼付により、Ｓ１－Ｓ２２のアルミニウム合金板が得られた。

＜アルミニウム合金板の評価＞
（引張特性）
Ｓ１－Ｓ２２のアルミニウム合金板からＪＩＳ－Ｚ－２２４１：２０１１に規定される５号試験片を作成した。この試験片は、圧延方向に対して０°の角度をなす方向に延びる。この試験片について、ＪＩＳ－Ｚ－２２４１：２０１１に準拠して引張試験を行い、０．２％耐力及び引張強さを測定した。０．２％耐力σ_０．２及び引張強さσ_Ｂの測定結果と、０．２％耐力と引張強度との平均値σ_ｆｍを表１に示す。

Ｓ１－Ｓ２２のアルミニウム合金板において、マイクロゲージにより板厚を測定し、上述の式（３）の値Ｖ（＝ｔ^２．２７×σ_ｆｍ／（σ_０．２／σ_Ｂ））を計算した。値Ｖの計算結果と、σ_ｆｍ／（σ_０．２／σ_Ｂ）の値とを表２に示す。

（靭性）
Ｓ１－Ｓ２２のアルミニウム合金板において、実施形態において説明した測定方法により、面積が０．３μｍ^２以上のＭｇ_２Ｓｉ粒子の断面における総面積の割合（面積率）を算出した。測定結果を表２に示す。

Ｓ１－Ｓ２２のアルミニウム合金板において、実施形態において説明した測定方法及び式（２）の左辺から耳率を算出した。その結果を表２に示す。なお、表中の「－」は未測定を表す。

Ｓ１－Ｓ２２のアルミニウム合金板において、実施形態において説明した測定方法及び式（４）、（５）から繰り返し曲げ回数を算出した。その結果を表２に示す。なお、表中の「－」は未測定を表す。

（スクラップ配合率）
Ｓ１－Ｓ２２のアルミニウム合金板の組成に関し、３１０４アルミニウム合金のスクラップの可能配合率が５０質量％以上となるか否か判断した。その結果を表２に示す。

表２中、「≧５０」とされているアルミニウム合金板は、３１０４アルミニウム合金を５０質量％以上配合することが可能である。なお、３１０４アルミニウム合金のスクラップの可能配合率は、表４に基づいて判断される。

表４は、３１０４アルミニウム合金と５１８２アルミニウム合金との配合比率と、成分規格の平均値との対応を表している。表４の１行目は、３１０４アルミニウム合金の成分規格の平均値であり、２行目は、５１８２アルミニウム合金の成分規格の平均値である。

例えば、３１０４アルミニウム合金の配合割合が５０質量％の場合、Ｓｉの平均値は０．２０質量％、Ｆｅの平均値は０．２９質量％、Ｃｕの平均値は０．１１質量％、Ｍｎの平均値は、０．７質量％、Ｍｇの平均値は２．８質量％となる。

したがって、アルミニウム合金板の各成分の割合が上記のＳｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇの数値以上であるとき、３１０４アルミニウム合金板の可能配合率が５０質量％以上となる。３１０４アルミニウム合金の配合割合が大きくなるほど、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、及びＭｎの含有量は上がり、Ｍｇの含有量は下がる。Ｓ１、Ｓ１５－Ｓ２２のアルミニウム合金板は、３１０４アルミニウム合金のスクラップを５０質量％以上配合可能である。

（耐圧）
Ｓ１－Ｓ２２のアルミニウム合金板において、実施形態において説明した測定方法により耐圧を測定した。その結果を表２に示す。Ｓ１、Ｓ７－Ｓ９、Ｓ１５－Ｓ２２のアルミニウム合金板は、５５０ｋＰａ以上の高い耐圧を示した。

式（３）の値Ｖ（＝ｔ^２．２７×σ_ｆｍ／（σ_０．２／σ_Ｂ））と合金板の耐圧の関係とを表すグラフを図３に示す。図３から、値Ｖと耐圧との間に高い相関関係があることが確認された。したがって、式（１）の左辺のσ_ｆｍ／（σ_０．２／σ_Ｂ）の値が３５０ＭＰａ以上であれば、大きな板厚増加を伴うことなく、５５０ｋＰａ以上の高い耐圧を備えることができる。

均質化処理温度を高くしたＳ２０－Ｓ２２のアルミニウム合金板は、著しく高い耐圧を示した。また、Ｓ１のアルミニウム合金板は、熱延後の焼鈍温度が高いため、少ないＭｇ含有量でも高い強度及び耐圧が得られた。

いずれのアルミニウム合金も塗装焼付温度（ＰＭＴ）が低いほど強度が高くなった。例えば、Ｓ１５－Ｓ１７、Ｓ２０－Ｓ２２のアルミニウム合金板を比較すると、塗装焼付温度が低い実施例ほど耐圧が高い値を示した。

Ｓ１－Ｓ３、Ｓ６－Ｓ１４、Ｓ２０－Ｓ２２のアルミニウム合金は、Ｍｇ_２Ｓｉ粒子の面積率が小さく、１．０％以下であった。Ｓ１５－Ｓ２２のアルミニウム合金の中で、均質化処理温度を高くしたＳ２０－Ｓ２２のアルミニウム合金板は、特にＭｇ_２Ｓｉ粒子の面積率が小さかった。

そのため、Ｓ１８のアルミニウム合金板とＳ２１のアルミニウム合金板とを比較すると、Ｓ２１のアルミニウム合金の耐圧がＳ１８のアルミニウム合金板よりも５０ｋＰａ近く高いにも関わらず、繰り返し曲げ回数は同等以上であった。また、Ｓ８のアルミニウム合金板もＭｇ_２Ｓｉ粒子の面積率が小さいため、耐圧が高いにも関わらず、Ｓ１７のアルミニウム合金板よりも繰り返し曲げ回数が多かった。

１…エリクセンカップ。

Claims

ケイ素（Ｓｉ）の含有量が０．１０質量％以上０．６０質量％以下であり、
鉄（Ｆｅ）の含有量が０．２０質量％以上０．７０質量％以下であり、
銅（Ｃｕ）の含有量が０．１０質量％以上０．４０質量％以下であり、
マンガン（Ｍｎ）の含有量が０．５質量％以上１．２質量％以下であり、
マグネシウム（Ｍｇ）の含有量が１．１質量％以上４．０質量％以下であり、
０．２％耐力σ_０．２、引張強度σ_Ｂ、及び０．２％耐力と引張強度との平均値σ_ｆｍが下記式（１）を満たす、缶蓋用アルミニウム合金板。
σ_ｆｍ／（σ_０．２／σ_Ｂ）≧３５０ＭＰａ・・・（１）
請求項１に記載の缶蓋用アルミニウム合金板であって、
表層における板面と平行な断面において、面積が０．３μｍ^２以上のＭｇ_２Ｓｉ粒子の前記断面における総面積の割合が１．０％以下である、缶蓋用アルミニウム合金板。
請求項１又は請求項２に記載の缶蓋用アルミニウム合金板であって、
エリクセン試験によって成形されるエリクセンカップの周方向において、圧延方向に対し０°周辺の領域及び１８０°周辺の領域それぞれにおける側壁高さの最大値の平均値ｈ_０ｐと、前記圧延方向に対し４５°周辺の領域、１３５°周辺の領域、２２５°周辺の領域、及び３１５°周辺の領域それぞれにおける側壁高さの最大値の平均値ｈ_４５ｐと、前記圧延方向に対し０°から４５°の領域、４５°から１３５°の領域、１３５°から１８０°の領域、１８０°から２２５°の領域、２２５°から３１５°の領域、及び３１５°から３６０°の領域それぞれにおける側壁高さの最小値の平均値ｈ_ｖとが、下記式（２）を満たす、缶蓋用アルミニウム合金板。
（ｈ_０ｐ－ｈ_４５ｐ）／ｈ_ｖ×１００≧－７．０・・・（２）
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の缶蓋用アルミニウム合金板であって、
Ｓｉの含有量が０．２０質量％以上０．６０質量％以下であり、
Ｆｅの含有量が０．３０質量％以上０．７０質量％以下であり、
Ｃｕの含有量が０．１１質量％以上０．４０質量％以下であり、
Ｍｎの含有量が０．７質量％以上１．２質量％以下であり、
Ｍｇの含有量が１．１質量％以上３．０質量％以下である、缶蓋用アルミニウム合金板。