JP2745340B2 - アルミニウム２ピース缶体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はアルミニウム合金製の
２ピース缶の缶体の製造方法に関するものであり、特に
高強度を有しかつリサイクル容易なアルミニウム２ピー
ス缶缶体の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のようにアルミニウム２ピース缶の
缶体は、ＤＩ加工による缶胴（ＤＩ缶胴）と缶蓋（エン
ド）とによって組立てられ、また通常のイージーオープ
ンエンドの場合は缶蓋にタブが取付けられている。

【０００３】これらのうち、缶体の胴材としては、深絞
り性、しごき性、さらにはＤＩ加工−焼付塗装後のネッ
キング加工性、フランジング加工性等に優れていること
が要求され、一般にはＡｌ−Ｍｎ系の３００４合金Ｈ１
９材やＨ３９材が使用されている。近年の薄肉化の要求
に伴ない、胴材としてもより高強度化が要求されるよう
になっているが、従来の３００４合金缶胴材でも焼付塗
装後の耐力で 270Ｎ／mm² 以上の強度が得られるように
なっている。

【０００４】一方缶体の蓋材としては、ビールその他の
炭酸飲料用の缶体の蓋材、すなわち内圧が高くなる用途
の缶体の蓋材では、近年の薄肉化の傾向に伴ない、焼付
塗装後の耐力で 300Ｎ／mm² 以上の高強度が要求され、
そこで一般にはＡｌ−Ｍｇ系の５１８２合金が多用され
ており、このほか特に高強度が要求されない蓋材では５
０８２合金や５０５２合金も使用され、さらにＡｌ−Ｍ
ｎ系の３００４合金も使用されることがある。

【０００５】なおタブ材は、一般に焼付塗装を施さない
ため、特に高強度は要求されず、耐力 250Ｎ／mm² 以上
で曲げ性に優れていれば良く、５１８２合金、５０８２
合金、５０５２合金、３００４合金のいずれも上述の強
度は得られ、かつ低加工度であるため、曲げ性に対して
も特に問題はない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
アルミニウム２ピース缶体の胴材としてはＡｌ−Ｍｎ系
の３００４合金が一般的であり、蓋材としては内圧が加
わる用途ではＡｌ−Ｍｇ系の５１８２合金が主流であ
る。ところがこのように胴材に３００４合金、蓋材に５
１８２合金を用いた場合、使用後の缶体を回収して再溶
解して、再び２ピース缶体用の材料として用いる場合
（すなわちリサイクル時）に、再生前と同じ缶胴用３０
０４合金および缶蓋用５１８２合金を溶製するために
は、新たな純アルミ地金とＭｇ添加用の母合金、その他
若干の成分調整材料を添加して成分調整を行なわなけれ
ばならない不便がある。

【０００７】一方、最近では缶体のリサイクルを容易に
するため、缶胴と缶蓋とを同一成分組成の合金で構成す
る所謂ユニアロイ化の試みもなされているが、この場合
最も問題となるのは、内圧が加わる用途の缶体における
蓋材である。すなわち、缶胴のＤＩ加工に要求されるよ
うな良好な成形性を呈し得る成分組成の合金を用いて、
内圧が加わるような用途の缶体の蓋材に要求される高強
度を達成しようとした場合、蓋材としての成形性が著し
く低下してしまう。具体的には、３００４合金を缶胴、
缶蓋の両者に共用しようとする提案が既になされている
が、この場合、内圧が加わる用途の缶蓋に要求される焼
付塗装後の 300Ｎ／mm² 以上の強度を得るためにはＨ１
９相当以上の冷間加工が必要となり、蓋材としての成形
性が従来の５１８２合金と比較して著しく劣ってしまう
問題があった。したがって従来は実際にはユニアロイ化
を達成することは困難であった。

【０００８】また従来から、３００４合金の強度を向上
させるため、ＭｇやＣｕ等の強化用合金元素を増量して
高強度を達成することが提案されているが、これらの合
金元素を増量した場合、特に缶体の胴材としてはＤＩ加
工性を悪化させ、さらにはＤＩ加工後のフランジ部の加
工性（ネッキング成形性、フランジ成形性）を悪化させ
る等の問題が生じ、そのため単純にＭｇやＣｕを増量す
ることは不適当と考えられる。

【０００９】 この発明は以上の事情を背景としてなさ
れたもので、蓋材および胴材の強度および成形性を損な
うことなく、リサイクル容易なアルミニウム２ピース缶
体の製造方法を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前述のような課題を解決
するため、本発明者等が種々実験・検討を重ねた結果、
従来から缶体の胴材に使用されている３００４合金に対
してＣｕ，Ｍｇを増量した場合、蓋材としては中間焼鈍
に連続焼鈍を適用することによって蓋材に必要な強度が
得られ、また胴材としては中間焼鈍に高温・長時間の箱
型焼鈍を適用することによって胴材として必要な強度と
良好な成形性が得られること、そしてそればかりでな
く、鋳塊加熱段階で鋳塊断面の金属間化合物の分散状態
を蓋材、胴材のそれぞれに応じた適切な状態に個別に調
整し、最終的に得られる板の金属間化合物を適切に制御
することによって、蓋材、胴材として同じ成分組成の合
金を用いた場合でもそれぞれに応じた適切な性能が得ら
れることを見出し、この発明をなすに至った。

【００１１】

【００１２】 具体的には、請求項１の発明のアルミニ
ウム２ピース缶体の製造方法は、Ｍｇ０．８〜１．８ｗ
ｔ％、Ｃｕ０．３〜０．７ｗｔ％、Ｍｎ０．８〜１．４
ｗｔ％、Ｆｅ０．１〜０．７ｗｔ％、Ｓｉ０．１〜０．
５ｗｔ％を含有し、かつＭｎとＦｅの合計量が１．０〜
１．８ｗｔ％の範囲内にあり、残部がＡｌおよび不可避
的不純物よりなるアルミニウム合金をＤＣ鋳造法により
鋳造した後、鋳塊を５６０〜６３０℃で２時間以上加熱
して、鋳塊中の無析出物帯の領域が鋳塊断面の平均面積
率で４０％以上を占め、かつ析出物帯の析出物の平均径
が０．３〜０．８μｍの範囲内となるように調整し、そ
の後所要の板厚となるまで圧延してから１℃／ｓｅｃ以
上の昇温速度で５００〜６２０℃の温度域に加熱して直
ちにもしくは５分以内の保持後１℃／ｓｅｃ以上の降温
速度で冷却する中間焼鈍を行ない、その後圧延率４０％
以上の冷間圧延を施して、表面で観察した金属間化合物
の最大径が３０μｍ以下のアルミニウム合金圧延板から
なる蓋材を得、一方Ｍｇ０．８〜１．８ｗｔ％、Ｃｕ
０．３〜０．７ｗｔ％、Ｍｎ０．８〜１．４ｗｔ％、Ｆ
ｅ０．１〜０．７ｗｔ％、Ｓｉ０．１〜０．５ｗｔ％を
含有し、かつＭｎとＦｅの合計量が１．０〜１．８ｗｔ
％の範囲内にあり、残部がＡｌおよび不可避的不純物よ
りなるアルミニウム合金をＤＣ鋳造法により鋳造した
後、鋳塊を５３０〜６００℃で１５時間以下加熱して、
鋳塊中の無析出物帯の領域が鋳塊断面の平均面積率で４
０％未満となりかつ析出物帯の析出物の平均径が０．１
〜０．５μｍの範囲内となるように調整し、その後所要
の板厚となるまで圧延した後、６００℃／ｈｒ以下の昇
温速度で３７０〜５００℃の温度域に加熱して１時間以
上の保持後２０℃／ｈｒ以上の降温速度で２００℃以下
まで冷却する中間焼鈍を施し、その後圧延率６０％以上
の冷間圧延を施して、表面で観察した金属間化合物の最
大径が３０μｍ以下であって、しかも表面における１．
０μｍ以上の金属間化合物の数が０．２ｍｍ^２当り８０
０〜２０００個の範囲内にあるアルミニウム合金圧延板
からなる胴材を得、前記蓋材および胴材を組合せて缶体
を製造することを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】この発明においては重要なことは、製造プロセ
スにおける中間焼鈍の条件と、鋳塊加熱による鋳塊断面
における金属間化合物分散状態の調整、さらに最終板に
おける金属間化合物の状態であり、以下これらの作用に
ついてその順に説明する。

【００１４】先ず中間焼鈍に関しては、３００４合金を
べースとしてＣｕ量、Ｍｇ量を増量したこの発明で規定
する成分組成範囲（蓋材、胴材とも共通）の合金では、
蓋材向けとして急速加熱、急速冷却の連続焼鈍炉による
中間焼鈍を適用することにより、溶体化効果を期待する
ことができ、そのためその後の時効硬化によって、焼付
塗装後に蓋材に必要な耐力 300Ｎ／mm² 以上の強度を充
分に確保することが可能となる。特に蓋材の焼付塗装手
段として最近主流を占めている高温短時間（ 220〜 400
℃×５〜１８０秒）の連続焼付塗装ラインを用いる場合
でも中間焼鈍に連続焼鈍を適用しておけば、焼付塗装時
の強度低下が少なくなり、連続焼付塗装後の耐力で 300
Ｎ／mm² 以上を確保することができる。

【００１５】一方胴材に関しても、Ｃｕ，Ｍｇを増量し
たこの発明の成分組成範囲内の合金であれば、中間焼鈍
として急速加熱、急速冷却の連続焼鈍を適用した場合、
焼付塗装後の強度として胴材に必要な耐力 270Ｎ／mm²
以上を容易に得ることができ、かつ缶胴成形のためのＤ
Ｉ加工も可能である。しかしながらその場合、時効硬化
性が過大となってＤＩ加工後のフランジ部の加工時にフ
ランジ部に割れが発生したり成形荷重が大きくなって胴
部に座屈が生じたりする危険がある。そこで中間焼鈍に
箱型焼鈍炉を適用すれば、中間焼鈍から胴材の板厚まで
の冷間圧延率を60％以上と大きくすることができるた
め、フランジ部の加工時の強度上昇が少なくなってフラ
ンジ加工のための成形荷重が少なくて済み、さらには時
効硬化性も小さくなるため成形時の強度も低くなり、し
たがってフランジ部に割れが生じたり、缶胴部に座屈が
生じたりすることを防止できる。しかしながら箱型焼鈍
であっても、従来の一般的な条件、すなわち 350℃×２
時間程度の保持温度、保持時間では、ＣｕがＭｇと化合
して強度に寄与しない程度の大きさの金属間化合物に成
長してしまうため、強化成分であるＣｕ，Ｍｇの固溶量
が減少し、そのためＣｕを増量してもむしろ強度が低下
してしまう現象が生じ、胴材として必要な強度を確保で
きなくなることがある。そこでこの発明では、胴材につ
いては高温で長時間の保持（ 370℃以上、１時間以上）
の条件の箱型焼鈍炉による中間焼鈍を適用することによ
って、Ｃｕ，Ｍｇの固溶量を充分に維持し、胴材として
必要な強度を維持することが可能となった。すなわち、
胴材として必要な強度と良好な成形性（特にフランジ部
の成形性）とを同時に確保することが可能となった。

【００１６】次に鋳塊加熱による鋳塊段階での金属間化
合物の分散状態の調整、および最終板における金属間化
合物の制御について説明する。

【００１７】この発明で用いる合金のベースとしている
３００４合金は、５０００番系の合金と比較して金属間
化合物の数、大きさともに大きい。したがってこの金属
間化合物の分散を、胴材、蓋材のそれぞれに応じた適切
な状態とすることによって、各々の性能を充分に発揮す
ることが可能となった。

【００１８】すなわち先ず蓋材に関しては、その製造プ
ロセス中における鋳塊の段階で、鋳塊中の無析出物帯の
領域が平均面積率で鋳塊断面の40％以上を占め、しかも
析出物帯における析出物の平均径が 0.3〜 0.8μｍの範
囲内となるように、鋳塊加熱によって調整する。

【００１９】ここで、鋳塊中の無析出物帯が40％を占め
るように調整することは、マトリックス中で金属間化合
物が存在しない部分を広くすることを意味し、これによ
って成形加工時の材料の流れの障害が少なくなる。また
析出物帯の析出物（金属間化合物）の平均粒径が 0.3〜
0.8μｍの範囲内であれば、これらの金属間化合物の存
在が材料の流れの障害となることが比較的少なくなる。
したがってこれらの無析出物帯の条件および析出物帯の
条件を適用することによって、良好な成形性を得ること
ができる。そしてこのような鋳塊断面における析出条件
は、鋳塊加熱を560〜 630℃で２時間以上行なうことに
よって達成できる。

【００２０】また蓋材の最終板については、表面におけ
る金属間化合物の最大径（最大長さ）が30μｍ以上を越
えれば、その大径の金属間化合物が曲げや張り出し時の
割れの起点となりやすく、局部的な伸びを要する加工に
は不適当となるから、最終板の金属間化合物の最大径は
30μｍ以下とする必要があり、特に20μｍ以下とするこ
とが好ましい。上述のように最終板の金属間化合物の最
大径を30μｍ以下とすることは、通常のＤＣ鋳造であれ
ばＦｅとＭｎの合計量を 1.8wt％以下とすることによっ
て達成できる。

【００２１】一方胴材に関しては、その製造プロセスに
おける鋳塊の段階で、鋳塊中の無析出物帯の領域が平均
面積率で鋳塊の40％未満となり、かつ析出物帯における
析出物の平均径が 0.1〜 0.5μｍの範囲内となるよう
に、鋳塊加熱によって調整する。ここで、胴材の製造プ
ロセスで適用している箱型焼鈍炉による中間焼鈍での再
結晶は、典型的なバイモーダルモデルに従うことが知ら
れており、この場合通常は 1μｍ以上の晶出物が核とな
り、微細析出物がピンニングする。このように晶出物を
核としてその周囲から発生する再結晶粒は通常はＲ方位
と称される方位の粒となるが、析出物帯が少なく、析出
物帯の析出物が微細であれば、Ｒ方位の再結晶の進行が
抑制されるため、胴材について鋳塊中の析出物帯面積率
を40％未満、析出物平均径 0.1〜 0.5μｍとすることに
よって、蓋材の場合のように鋳塊中の析出物帯面積率40
％以上、析出物平均径 0.3〜 0.8μｍとした場合と比較
して相対的に立方体方位（キューブ方位）を有する再結
晶粒の成長が速くなる。この立方体方位は、冷間圧延後
の深絞り耳を低くする作用があり、そのため深絞り耳が
過大となることなく中間焼鈍後の冷間圧延率を大きくす
ることができ、その結果箱型焼鈍炉による中間焼鈍後で
も強度が得られ、そのためのフランジ部の成形時の強度
を低く保ってフランジ部成形における成形荷重を下げる
ことが可能となり、ひいてはフランジ部成形において割
れや胴部の座屈が生じることを防止できる。そしてこの
ような胴材製造において鋳塊断面の析出条件は、 530〜
600℃の鋳塊加熱で１５時間以内の保持とすることによ
って得ることができる。

【００２２】また胴材の最終板についても、表面におい
て観察した金属間化合物の最大径（最大長さ）を30μｍ
以下とする必要がある。金属間化合物の最大径が30μｍ
を越えれば、その金属間化合物が成形時の割れの起点と
なり易い。そして最大径を30μｍ以下とすることによっ
て、蓋材の場合と同様に、フランジ部の成形時の割れを
防ぐことができ、かつ缶材の薄肉化に伴なって缶胴側壁
を 100μｍ程度の薄肉とした場合でも、金属間化合物が
ＤＩ加工における缶切れの起点となることを防止でき
る。このように胴材最終板の金属間化合物を30μｍ以下
にすることは、通常のＤＣ鋳造法においてＦｅとＭｎの
合計含有量を 1.8wt％以下とすることによって達成でき
る。

【００２３】また同じく胴材の最終板について、板表面
で観察した 1μｍ以上の金属間化合物の析出物の数を
0.2mm² 当り８００〜２０００個とすることが好まし
い。このようにすることによってＤＩ加工におけるしご
き加工性を良好にすることができる。なおこのような条
件は、ＦｅおよびＭｎの合計含有量が 1.0wt％以上では
通常のＤＣ鋳造法によって達成できる。

【００２４】そのほか、本願各発明の特徴、作用は次に
記載する成分限定理由や製造プロセスの説明からも明ら
かとなる。

【００２５】次にこの発明における成分限定理由を説明
する。

【００２６】 Ｍｇ：Ｍｇは強度向上に寄与し、また圧
延加工時に剪断帯を発達させて再結晶粒を微細化するに
寄与する。Ｍｇ量が０．８ｗｔ％未満では胴材としての
強度は得られるが、蓋材としては充分な強度が得られ
ず、一方Ｍｇ量が１．８ｗｔ％を越えれば蓋材としては
有効であるが、胴材としてはＤＩ成形におけるしごき加
工時に工具の焼付等を生じるおそれがあるから、Ｍｇ量
は０．８〜１．８ｗｔ％の範囲内とした。

【００２７】Ｃｕ：ＣｕもＭｇと同様に強度向上に寄与
する。特にＣｕ添加の場合はＧＰＢゾーンやＳ′相等の
時効析出による硬化が期待できるため、特に連続焼付塗
装ラインの如く 220〜 400℃の高温で焼付けする場合に
は、連続焼鈍による溶体化処理が効果的であり、焼付け
塗装後の強度低下を少なくするに有効である。Ｃｕ量が
0.3wt％未満では蓋材として必要な強度を得ることが困
難となり、一方Ｃｕ量が 0.7wt％を越えれば、溶体化後
に常温でも時効してしまうため安定した強度が得られ
ず、また時効硬化性が大き過ぎるため材料が硬化して成
形性が低下する。したがってＣｕ量は 0.3〜 0.7wt％の
範囲内とした。

【００２８】Ｍｎ：Ｍｎは強度向上に寄与するばかりで
なく、既に述べたような金属間化合物の適切な分散状態
を得るためにＦｅとともに重要な役割を果たす。ここで
金属間化合物の適切な分散状態の効果としては、例えば
蓋材の場合はＡｌマトリックス中における無析出物帯の
制御等によって成形性の向上に寄与し、また胴材の場合
は無析出物帯の制御等によって深絞り耳率の低下に寄与
するとともに、比較的大きい（ 1μｍ以上）金属間化合
物の分散により固体潤滑能を得てＤＩ成形のしごき加工
性の向上に寄与する等の効果をもたらす。蓋材、胴材の
いずれの場合でも、Ｍｎ量が 0.8wt％未満では金属間化
合物の適切な分散状態が得られず、一方Ｍｎ量が 1.4wt
％を越えればＦｅ量との関係で巨大晶出物を生成して成
形性を著しく低下させるおそれがある。したがってＭｎ
量は 0.8〜 1.4wt％の範囲内とした。

【００２９】Ｆｅ：Ｍｎと同様に金属間化合物の適切な
分散状態を得るために重要な役割を果たす。Ｆｅ量が
0.1wt％未満ではその効果が得られず、 0.7wt％を越え
れば成形性を劣化させるから、Ｆｅ量は 0.1〜 0.7wt％
の範囲内とした。

【００３０】Ｍｎ＋Ｆｅ：Ｍｎ量，Ｆｅ量は個別的には
前述の通りであるが、金属間化合物の生成には両者が並
存することが必要であるから、金属間化合物の適切な分
散状態を得るためには、両者の合計含有量も考慮する必
要がある。Ｍｎ＋Ｆｅの合計量が 1.0wt％未満では金属
間化合物の適切な分散状態が得られず、一方その合計量
が 1.8wt％を越えれば成形性を劣化させるから、Ｍｎ＋
Ｆｅの合計量を 1.0〜1.8wt％の範囲内とする必要があ
る。

【００３１】Ｓｉ：ＳｉはＭｇ₂ Ｓｉ等の微細析出物を
生成して強度向上に寄与するが、この発明の場合はＦｅ
およびＭｎの析出を促進させて金属間化合物の適切な分
散状態を得るに寄与する。Ｓｉ量が 0.1wt％未満ではそ
の効果が得られず、一方 0.5wt％を越えればその効果が
飽和する。またＦｅ／Ｓｉ比が小さい方が深絞り耳率は
小さくなり、特にＦｅ／Ｓｉ比を３以下に抑えることが
好ましく、Ｓｉ量が 0.1〜 0.5wt％であれば通常はこ
れを満たすことができる。したがってＳｉ量は0.1〜 0.
5wt％の範囲内とした。

【００３２】なお通常のアルミニウム合金においては、
鋳塊結晶粒微細化のため、Ｔｉ単独あるいはＴｉをＢと
組合せて微量添加することがあり、この発明でも微量の
Ｔｉ、あるいはＴｉおよびＢを添加することは許容され
る。但しＴｉを添加する場合その添加量が0.01wt％未満
では鋳塊結晶粒微細化の効果が得られず、一方 0.3wt％
を越えれば成形性を害するから、Ｔｉは0.01〜 0.3wt％
の範囲内とすることが好ましい。またＴｉとともにＢを
添加する場合、Ｂが1ppm未満ではその効果がなく、一方
500ppmを越えれば成形性を害するからＢは 1〜500ppmの
範囲内とすることが好ましい。

【００３３】またこのほか、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｖはいずれも
それぞれ 0.3wt％程度までであれば、この発明の効果を
失わずに強度向上に寄与する。またＺｎも 1.0wt％程度
までであれば、この発明の効果を失わずに強度向上に寄
与する。

【００３４】次にこの発明における製造プロセス、すな
わち蓋材の製造プロセスと胴材の製造プロセスをその順
番に説明する。

【００３５】先ず蓋材については、前述のような成分組
成を有するアルミニウム合金鋳塊を常法にしたがってＤ
Ｃ鋳造法（半連続鋳造法）によって鋳造する。

【００３６】次いでその鋳塊に対しては、均質化処理と
しての加熱を施した後、熱間圧延前の予備加熱を施す
か、または均質化を兼ねた熱間圧延前予備加熱を施す。
このような鋳塊加熱においては、既に述べたように金属
間化合物析出物が実質的に析出していない無析出物帯の
領域が、鋳塊断面の平均面積率で40％以上を占めるよ
う、換言すれば析出物帯の領域が鋳塊断面の平均面積率
で60％未満となるように、しかも析出物帯における析出
物の平均径が 0.3〜 0.8μｍの範囲内となるように調整
する。

【００３７】ここで、無析出物帯の面積率について若干
説明を加えれば、鋳塊加熱の昇温過程においては金属間
化合物が分散析出するが、その加熱を高温で長時間行な
うことによって析出物は次第にマトリックス中に溶け込
み、図１に模式的に示すように析出物が群状に残ってい
る領域、すなわち析出物帯１と、析出物がＡｌマトリッ
クス中に溶け込んで実質的に析出物が存在しなくなった
無析出物帯２とに分かれて行く。この発明では特に蓋材
の製造にあたって鋳塊加熱時の条件により上述の無析出
物帯の平均面積率を40％以上に制御し、かつ析出物帯に
おける析出物の平均粒径を 0.3〜 0.8μｍの範囲内に制
御するのである。そのためには、鋳塊加熱条件を 560〜
630℃で２時間以上とすることが好ましい。鋳塊加熱温
度が 560℃未満では、このような分布状態が得ることが
困難であり、鋳塊加熱時間が２時間未満でもこのような
分布状態が得難い。一方鋳塊加熱温度が 630℃を越えれ
ば鋳塊の局部的な融解が生じるおそれがある。なお鋳塊
加熱時間の上限は特に定めないが、通常は経済性の観点
から２４時間以内とする。

【００３８】なお鋳塊断面の無析出物帯が占有する面積
率は、透過電子顕微鏡を用いて直接観察を行ない、１０
〜２０視野の無析出物帯を含む領域における無析出物帯
の占有率を直接調べる方法もあるが、次の方法が簡便で
かつ測定における個人差を排除することができる。すな
わち、測定すべき鋳塊の断面をダイヤモンドペースト研
磨あるいはマゴメット仕上研磨等によりミクロ研磨し、
ケラー氏液を約４０倍の純水で薄めたエッチング液を用
いて室温にて約６０〜８０秒浸漬エッチングし、水洗・
乾燥後、光学顕微鏡による断面組織像を画像解析装置を
用いて処理して、晶出物の部分を消すとともに無析出物
帯と析出物帯を２値化し、無析出物帯の占有率を面積率
で求める。このように光学顕微鏡による断面組織像を画
像処理装置で２値化処理した例を図２に示す。図２は図
１に示される断面組織像を処理した場合の例を示すもの
であり、白地の部分が無析出物帯２、網目を施した部分
が析出物帯１をそれぞれ示し、断面組織が２値化されて
いることが判る。

【００３９】上述のようにして鋳塊加熱により鋳塊断面
の無析出物帯の面積率および析出物帯の析出物平均粒径
を調整した後、常法にしたがって圧延し、中間板厚とす
る。この圧延は熱間圧延のみによって行なっても、ある
いは熱間圧延と冷間圧延とを組合せて行なっても良く、
さらには冷間圧延のみによって行なっても良い。

【００４０】圧延後の中間板厚の板に対しては、連続焼
鈍炉による中間焼鈍を行なう。この中間焼鈍は、昇温速
度 1℃／sec 以上で 500〜 620℃の範囲内の温度に加熱
して、保持なしもしくは５分以内の保持の後、 1℃／se
c 以上の降温速度で冷却する。この連続焼鈍炉による中
間焼鈍は、溶体化効果を得て、その後の時効硬化による
強度向上を図るために有効である。ここで、中間焼鈍の
昇温速度、降温速度が1℃／sec 未満の場合、また加熱
温度が 500℃未満では充分な溶体化効果が得られず、ま
た加熱温度が 620℃を越えれば局部的な溶融が生じるお
それがあり、さらに保持時間が５分を越えれば表面酸化
が生じるおそれがある。したがって各条件を前述のよう
に定めた。

【００４１】中間焼鈍後は最終冷間圧延を行なうが、こ
の最終冷間圧延は40％以上の圧延率で行なう必要があ
る。圧延率が40％未満では、強度が最小となる方向の焼
付塗装後の耐力で 300Ｎ／mm² 以上を得ることが困難と
なる。なお最終冷間圧延率の上限は特に定めないが、90
％を越えれば成形性を悪化させるから、40〜90％の範囲
内とすることが好ましい。

【００４２】最終冷間圧延により得られた最終板厚の圧
延板は、そのまま缶蓋の成形に供しても良いが、 100〜
200℃の範囲内の温度で３０分から１０時間程度の最終
焼鈍を施せば、時効析出を促進させて、塗装焼付処理に
よる強度低下を少なくすることができる。具体的には、
最終焼鈍を行なうことによって、塗装焼付処理後の耐力
を最大で20Ｎ／mm² 程度高めることができる。

【００４３】このようにして得られた蓋材の最終板にお
ける金属間化合物分散状態としては、既に述べたように
板表面で観察した金属間化合物の最大径が30μｍ以下、
より最適には20μｍ以下となっていることが望ましい。

【００４４】なお上述のような蓋材を用いてアルミニウ
ム２ピース缶体を製造するにあたっては、焼付塗装を行
なうのが通常である。この焼付塗装としては低温・長時
間（ 100〜 220℃×１０〜６０分）のバッチ式のものま
たは高温・短時間（ 220〜400℃×５〜１８０秒）の連
続焼付塗装が一般に適用されているが、前述のようにし
て得られたこの発明の蓋材の場合は、いずれの場合も焼
付塗装後の耐力として 300Ｎ／mm² 以上の強度が確実に
得られる。すなわち、従来の３００４合金の場合には、
低温・長時間の焼付塗装であれば中間焼鈍として連続焼
鈍を適用することによって耐力 300Ｎ／mm² を得ること
ができたが、 220℃以上の高温・短時間の焼付塗装では
急激な強度低下が生じ、耐力 300Ｎ／mm² 以上を確保す
ることができなかった。これに対しこの発明の蓋材の場
合は、 220℃以上の高温・短時間の焼付塗装でも急激な
耐力の低下は生じず、 300Ｎ／mm² 以上を確保すること
ができる。

【００４５】次に胴材の製造プロセスについて説明すれ
ば、この場合も蓋材と同様に所定の成分組成を有するア
ルミニウム合金鋳塊を常法にしたがってＤＣ鋳造法（半
連続鋳造法）によって鋳造する。

【００４６】次いでその鋳塊に対して、均質化処理とし
ての加熱を施した後、熱間圧延前予備加熱を施すか、ま
たは均質化を兼ねた熱間圧延前予備加熱を施す。このよ
うな鋳塊加熱においては、既に述べたように金属間化合
物析出物が実質的に析出していない無析出物帯の領域が
鋳塊断面の平均面積率で40％未満となるように、しかも
析出物帯における析出物の平均径が 0.1〜 0.5μｍの範
囲内となるように調整する。このような鋳塊中の金属間
化合物析出物分散状態は、 530〜 600℃の範囲内の温度
での１５時間以内の保持で得ることが可能である。

【００４７】鋳塊加熱後には、常法にしたがって圧延
し、中間板厚とする。この圧延は熱間圧延のみによって
行なっても、あるいは熱間圧延と冷間圧延とを組合せて
行なっても、さらには冷間圧延のみによって行なっても
良い。

【００４８】圧延後の中間板厚の板に対しては、箱型焼
鈍炉を用いたバッチ式の中間焼鈍を行なう。この箱型焼
鈍炉による中間焼鈍の条件としては、昇温速度600℃／h
r以下で加熱昇温して 370〜 500℃の範囲内の温度に１
時間以上保持し、20℃／hr以上の冷却速度で 200℃以下
まで冷却することが必要である。このような条件は、Ｃ
ｕ，Ｍｇの固溶量を充分に維持し、胴材として必要な強
度を得るに必要であり、昇温速度が 600℃／hr超、加熱
保持温度が 370℃未満、保持時間が１時間未満ではいず
れも充分な固溶量が得られず、また加熱保持温度が 500
℃を越えれば表面酸化が進行して不適当となり、さらに
冷却速度が20℃／hr未満では折角固溶したＣｕ，Ｍｇが
析出してしまって強度が低下する。

【００４９】中間焼鈍後は圧延率60％以上で最終冷間圧
延を行なう。このように最終冷間圧延を60％以上の圧延
率で行なうことによって、胴材のフランジ部の成形時に
おけるフランジ部の強度上昇を防止できるとともに、ネ
ッキング成形、フランジング成形における成形荷重を小
さくすることができる。なお最終冷間圧延率の上限は特
に定めないが、90％を越えれば成形性を悪化させるか
ら、90％以下とすることが好ましい。

【００５０】最終冷間圧延により得られた最終板厚の圧
延板は、そのまま缶胴の成形に供しても良いが、 100〜
200℃の範囲内の温度で３０分〜１０時間程度の最終焼
鈍を施しても良く、この場合には塗装焼付処理による強
度低下をより少なくすることができるとともに、材料に
伸びを持たせて深絞り性を良好にすることができる。

【００５１】このようにして得られた胴材の最終板にお
ける金属間化合物分散状態としては、既に述べたように
板表面で観察して金属間化合物の最大径を30μｍ以下と
し、また 1μｍ以上の金属間化合物の数を 0.2mm² 当り
８００〜２０００個の範囲内とすることが望ましい。

【００５２】なお胴材の最終板については、圧延後（最
終焼鈍を施す場合には最終焼鈍後）に潤滑油を再塗油
（リオイル）することが望ましい。すなわち、圧延後あ
るいは最終焼鈍後に潤滑油を50〜500mmg／ｍ² 程度再塗
油しておくことによって、ＤＩ成形における潤滑性が良
好となり、黒筋等のＤＩ成形時における焼付模様の発生
を少なくすることができる。

【００５３】以上のようにして得られた蓋材および胴材
は、それぞれ成形加工を施して組合せることにより２ピ
ース缶体とすれば良いが、その段階の具体的方法として
は従来公知の方法を適用すれば良い。

【００５４】なおタブ材については特に限定しないが、
前述の蓋材および胴材と同じ成分組成の合金を用いるこ
とができる。

【００５５】

【実施例】実施例１：蓋材としては、表１の合金Ａ〜Ｅ
を用いた。すなわち、表１のＡ〜Ｅの合金についてそれ
ぞれ常法にしたがってＤＣ鋳造し、得られた各鋳塊に対
して鋳塊加熱を施し、さらに熱間圧延を行なった後、一
部のものは冷間圧延を行なってから中間焼鈍を施し、最
終冷間圧延を行なって最終板厚 0.285mmに仕上げ、さら
に一部のものは最終焼鈍を施した。各工程の条件を表２
中の製造番号１〜７に示す。なお中間焼鈍はいずれも連
続焼鈍炉を用い、表２中に示す温度で保持なしとした。
この場合いずれも昇温速度、降温速度が 1℃／sec を大
幅に上廻っている。

【００５６】得られた蓋材に対して、連続塗装焼付に相
当する熱処理として、オイルバスによる 270℃×２０秒
の熱処理を施した。この熱処理後の耐力と、成形性評価
としてエリクセン値、局部伸び、曲げ性を調べた結果を
表３に示す。また鋳塊加熱直後の鋳塊断面の無析出物帯
の平均面積率と、同じく鋳塊加熱後の鋳塊断面における
析出物帯の金属間化合物平均径を調べ、さらに最終板に
おける金属間化合物の最大径を調べたので、その結果も
表３に示す。

【００５７】なお鋳塊断面の無析出物帯の平均面積率は
既に述べた方法によって調べた。また局部伸びは、リベ
ット成形、ディンプル成形、曲げ成形の総合評価を表わ
すものであって、図３に示すように、直径φ＝ 2mm、先
端曲率Ｒ＝ 1mmの球頭ポンチ５を用い、ダイス板６上に
試験材料板７を載置してプレス成形を行ない、かつポン
チ長さＬを 1.0mm〜 1.9mmまで 0.1mmごとに１０段階に
変化（この１０段階をポンチ長さの短い方から順にラン
ク１、ランク２、……ランク１０とする）させ、割れが
発生した段階の１段階手前のランクを表３中に記載し
た。したがってランクの数値が大きくなるほど局部伸び
は良好となる。また曲げ性は、図４に示すように試験材
料板７を曲げた場合に、例えば符号８で示すように割れ
が発生して完全に分離した場合を×印、従来蓋材（５１
８２合金）よりも亀裂が大きい場合は△印、従来蓋材と
同程度の場合を○印、それより亀裂の発生が少ない場合
を◎印とした。

【００５８】

【表１】

【００５９】

【表２】

【００６０】

【表３】

【００６１】以上の表１〜表３に示されるように、製造
番号１により得られた蓋材は、製造プロセスはこの発明
の範囲内であるが、合金として従来の胴材に使用されて
いる３００４合金、すなわちＣｕ量がこの発明で規定す
る下限よりも少ない比較材を用いたものであり、この場
合は焼付塗装後の耐力 300Ｎ／mm² 以上を得るために最
終冷間圧延の圧延率を90.5％と高めざるを得ず、そのた
め成形性が劣ってしまった。製造番号２により得られた
蓋材は、製造プロセス、合金成分組成ともにこの発明の
範囲内であり、従来の蓋材（５１８２合金材：製造番号
７）と同程度の性能が得られた。製造番号３により得ら
れた蓋材も、製造プロセス、合金成分組成ともにこの発
明の範囲内のものであるが、最終焼鈍を行なって強度を
向上させているため、所要の強度を得るためには最終冷
間圧延率を小さくすることができ、そのため優れた成形
性が得られた。製造番号４による蓋材は、合金成分組成
はこの発明の範囲内であるが、製造プロセスがこの発明
の範囲から外れ、鋳塊の無析出物帯の面積率および析出
物帯の平均析出物径がこの発明の条件を満たさなかった
ものであり、この場合は成形性に、特に局部伸び、曲げ
性が劣っていた。製造番号５による蓋材は、Ｍｎ＋Ｆｅ
の合計量がこの発明で規定する下限よりも少ない比較材
を用い、製造プロセスはこの発明の範囲内としたもので
あり、この場合は所要の強度を得るために最終冷間圧延
率をやや大きくする必要があり、そのため成形性に劣っ
ていた。製造番号６による蓋材は、Ｍｎ＋Ｆｅの合計量
がこの発明で規定する上限よりも多い比較材を用い、製
造プロセスはこの発明の範囲内としたものであるが、こ
の場合は最終板での金属間化合物最大径が大きくなり、
割れが発生しやすくなって曲げ性が劣っていた。なお製
造番号７による蓋材は、従来から蓋材として使用されて
いる５１８２合金を用いて、連続焼鈍を適用した従来一
般のプロセスで製造したものである。

【００６２】なお蓋材の製造における中間焼鈍として、
箱型焼鈍炉を用いた比較プロセスも適用してみたが、い
ずれの合金でも塗装焼付後の耐力として 300Ｎ／mm² を
得ることはできなかった。

【００６３】一方胴材として、表１の合金符号Ａ〜Ｄに
示す各合金を用い、それぞれ常法にしたがってＤＣ鋳造
し、得られた鋳塊に対して鋳塊加熱を施し、さらに熱間
圧延を行なった後、中間板厚まで冷間圧延し、中間焼鈍
を行なってから最終焼鈍を施して板厚 0.3mmに仕上げ、
さらに最終焼鈍を施した。各工程の条件を表４に示す。
なお中間焼鈍として箱型焼鈍炉を適用した場合、いずれ
も、その昇温速度は 600℃／hr以下、降温速度は20℃
／hr以上である。

【００６４】上述の胴材製造過程における鋳塊加熱直後
の鋳塊断面の無析出物帯の平均面積率および析出物帯の
金属間化合物平均径を調べ、また最終板における表面の
金属間化合物最大径と 1μｍ以上の径の金属間化合物の
0.2mm² 当りの数を調べたので、その結果を表５に示
す。

【００６５】また前述のようにして得られた各胴材に対
して、バッチ式の塗装焼付に相当する 200℃×２０分の
熱処理を施した。この塗装焼付相当処理前の各胴材につ
いて、機械的性能として引張強さ、耐力、伸びを調べる
とともに、成形性評価として限界絞り比、しごき性、絞
り耳率を調べ、さらに上述の塗装焼付相当処理後の各蓋
材について、機械的性質として耐力を調べるとともに、
ネッキング荷重と口拡げ性を調べた。その結果を表６に
示す。

【００６６】なおここで限界絞り比については、径32mm
φのポンチを用い、絞り可能な限界のブランク径をＡmm
φとして、Ａ／３２の比で限界絞り比を表わした。また
耳率については、径32mmφのポンチを用い、プラグ径を
58mmφとして、クリアランス30％で絞り耳率を測定し
た。さらにネッキング荷重としては、口絞り率 4％とし
てＤＩ加工後の缶胴に対し口絞りを行ない、その口絞り
での最大荷重で表示した。さらに口拡げ性については、
図５に示すようにＤＩ加工後の缶胴１０に対し角部の曲
率半径Ｒが17mmのダイス１１を用いて口拡げを行ない、
破断せずに口拡げ可能であった最大口拡げ量（半径増大
距離）Ｐを調べ、その値が 5mm以上をＯＫとし、それ未
満で破断した場合にはその最大口拡げ量Ｐの値を表示し
た。

【００６７】

【表４】

【００６８】

【表５】

【００６９】

【表６】

【００７０】表４〜表６において、製造番号８により得
られた胴材は、従来から胴材として使用されている３０
０４合金を用いて、連続焼鈍炉を用いた従来の一般的な
製造プロセスで製造したものである。また製造番号９に
よる胴材は、合金成分組成はこの発明の範囲内である
が、鋳塊段階での無析出物帯が広く、かつ中間焼鈍に連
続焼鈍炉を用いた比較プロセスによるものであり、この
場合は強度は得られておりかつ耳率も低いが、時効性が
大きいためフランジ部の強度が高く、ネッキング荷重が
異常に高くなった。その結果、この製造番号９の胴材に
よる缶のみがボトムの座屈（１０缶中４缶に発生）、側
壁の座屈（１０缶中３缶発生）が生じた。さらに製造番
号１０の胴材は、合金成分組成はこの発明の範囲内であ
るが、鋳塊加熱後の無析出物帯が広くなった比較プロセ
スによるものであり、この場合は耳率が異常に高くなっ
た。また製造番号１１の胴材は、合金成分組成はこの発
明の範囲内であるが、製造プロセスにおける箱型焼鈍炉
での中間焼鈍温度が低く、塗装焼付相当処理後の強度と
して 290Ｎ／mm² を得ることができなかった。製造番号
１２の胴材は、この発明の成分組成範囲内の合金につい
てこの発明の条件範囲内のプロセスを適用したものであ
り、この場合には強度、成形性のすべての面で製造番号
８の従来材と同等かもしくはこれより良好となった。さ
らに製造番号１３による胴材は、Ｍｎ＋Ｆｅの合計量が
この発明で規定する下限よりも少ない比較合金を用いた
ものであり、この場合は最終板における 1μｍ以上の金
属間化合物の数が少なく、しごき性に劣っていた。そし
て製造番号１４による胴材は、Ｍｎ＋Ｆｅの合計量がこ
の発明で規定する上限よりも多い比較合金を用いたもの
であり、この場合は巨大晶出物が生じて、口拡げ時の割
れの発生の起点となり、口拡げ性が劣ることとなった。

【００７１】さらにタブ材としての性能を調べるため
に、表１の合金符号ＢおよびＥの合金について次のよう
に実験を行なった。

【００７２】すなわち、この発明で規定する成分組成範
囲内の合金符号Ｂの合金、およびタブ材として従来から
使用されている５１８２合金である合金符号Ｅの合金に
ついて、常法にしたがってＤＣ鋳造、均熱処理、熱間圧
延、一次冷間圧延を行ない、板厚 0.7mmの段階で中間焼
鈍として 550℃×保持なしの連続焼鈍を行ない、最終冷
間圧延によって板厚0.35mmに仕上げた。

【００７３】得られたタブ材について、塗装焼付相当処
理として 200℃×２０分の熱処理を施し、その塗装焼付
相当処理後の耐力を調べるとともに、曲げ性を調べた。
その結果、この発明の成分組成範囲内の符号Ｂの場合
も、従来合金Ｅと同じく 290Ｎ／mm² の耐力を有すると
ともに良好な曲げ性を有することが判明した。したがっ
てこの発明の成分組成範囲内の合金は、タブ材としても
特に問題はないことが明らかである。

【００７４】

【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、こ
の発明によるアルミニウム２ピース缶体は、蓋材と胴材
の合金成分組成が同じであって、所謂ユニアロイ化され
ているから、これをリサイクルするにあたっては缶体の
再溶解後の再生塊から蓋材、胴材のいずれをも得ること
ができ、したがって缶体のリサイクルが容易であり、し
かもそればかりでなく、蓋材、胴材ともにそれぞれに応
じて必要な強度、特に焼付塗装後の高い耐力と、優れた
成形性を有している。具体的には、蓋材としては、内圧
が加わる用途の缶体において要求される焼付塗装後の耐
力300Ｎ／mm² 以上の強度を確実かつ充分に確保するこ
とができると同時に、蓋材の成形性として要求される局
部伸び性や曲げ性に優れ、また胴材としては、焼付塗装
後の耐力として望まれる 290／Ｎmm²以上の強度を確実
かつ充分に確保することができると同時に、胴材の成形
性として要求されるＤＩ加工後の絞り性やしごき性、Ｄ
Ｉ加工後のフランジ部成形性も優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋳塊加熱後の鋳塊断面における無析出物帯を説
明するための鋳塊断面組織の模式図である。

【図２】図１の鋳塊断面組織について画像処理により２
値化した状態の模式図である。

【図３】実施例において局部伸びの評価を行なうための
プレス成形の態様を示す略解図である。

【図４】実施例において曲げ性の評価を行なうために試
料板を曲げた状態を示す模式的な断面図である。

【図５】実施例において口拡げ性の評価を行なうための
口拡げ加工時の状態を示す略解図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８５ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８５Ｚ ６８６ ６８６Ａ ６９１ ６９１Ａ ６９１Ｂ ６９１Ｃ ６９２ ６９２Ａ ６９４ ６９４Ａ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｍｇ０．８〜１．８ｗｔ％、Ｃｕ０．３
   〜０．７ｗｔ％、Ｍｎ０．８〜１．４ｗｔ％、Ｆｅ０．
   １〜０．７ｗｔ％、Ｓｉ０．１〜０．５ｗｔ％を含有
   し、かつＭｎとＦｅの合計量が１．０〜１．８ｗｔ％の
   範囲内にあり、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりな
   るアルミニウム合金をＤＣ鋳造法により鋳造した後、鋳
   塊を５６０〜６３０℃で２時間以上加熱して、鋳塊中の
   無析出物帯の領域が鋳塊断面の平均面積率で４０％以上
   を占め、かつ析出物帯の析出物の平均径が０．３〜０．
   ８μｍの範囲内となるように調整し、その後所要の板厚
   となるまで圧延してから１℃／ｓｅｃ以上の昇温速度で
   ５００〜６２０℃の温度域に加熱して直ちにもしくは５
   分以内の保持後１℃／ｓｅｃ以上の降温速度で冷却する
   中間焼鈍を行ない、その後圧延率４０％以上の冷間圧延
   を施して、表面で観察した金属間化合物の最大径が３０
   μｍ以下のアルミニウム合金圧延板からなる蓋材を得、
   一方Ｍｇ０．８〜１．８ｗｔ％、Ｃｕ０．３〜０．７ｗ
   ｔ％、Ｍｎ０．８〜１．４ｗｔ％、Ｆｅ０．１〜０．７
   ｗｔ％、Ｓｉ０．１〜０．５ｗｔ％を含有し、かつＭｎ
   とＦｅの合計量が１．０〜１．８ｗｔ％の範囲内にあ
   り、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなるアルミニ
   ウム合金をＤＣ鋳造法により鋳造した後、鋳塊を５３０
   〜６００℃で１５時間以下加熱して、鋳塊中の無析出物
   帯の領域が鋳塊断面の平均面積率で４０％未満となりか
   つ析出物帯の析出物の平均径が０．１〜０．５μｍの範
   囲内となるように調整し、その後所要の板厚となるまで
   圧延した後、６００℃／ｈｒ以下の昇温速度で３７０〜
   ５００℃の温度域に加熱して１時間以上の保持後２０℃
   ／ｈｒ以上の降温速度で２００℃以下まで冷却する中間
   焼鈍を施し、その後圧延率６０％以上の冷間圧延を施し
   て、表面で観察した金属間化合物の最大径が３０μｍ以
   下であって、しかも表面における１．０μｍ以上の金属
   間化合物の数が０．２ｍｍ^２当り８００〜２０００個の
   範囲内にあるアルミニウム合金圧延板からなる胴材を
   得、前記蓋材および胴材を組合せて缶体を製造すること
   を特徴とするアルミニウム２ピース缶体の製造方法。