JP2773874B2

JP2773874B2 - アルミニウム合金板の製造方法

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Publication number: JP2773874B2
Application number: JP63245751A
Authority: JP
Inventors: 正一迫田; 了東海林
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 1988-09-29
Filing date: 1988-09-29
Publication date: 1998-07-09
Anticipated expiration: 2013-07-09
Also published as: JPH0293049A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はアルミニウム合金硬質板の製造方法、さらに
詳しくは高強度で、かつ成形性に優れ、飲料缶、食缶な
どの金属缶の缶胴材および缶蓋材として好適な成形性に
優れたアルミニウム合金板の製造方法に関するものであ
る。

（従来の技術）従来飲料缶として広く用いられるイージーオープン缶
は、キャンボディ（缶胴）とキャンエンド（缶蓋）から
なるがこのイージーオープン缶は、まずキャンボディは
板材を深絞り加工した後にしごき加工（DI成形）を加え
カップ状に製造される。他方キャンエンドは板材にスコ
ア加工とリベット成形（多段張出成形）を行ってタブを
取付け製造される。

以上のようにして製造されたキャンエンドをキャンボ
ディに巻き締め接合することでイージーオープン缶が製
造される。

上記キャンボディとしては、深絞り性及びDI成形性に
優れたJIS3004合金板又はテインフリースチール板が用
いられ、キャンエンドとしてコーヒー、果汁用等には、
リベット成形性の優れたJIS5052合金板が用いられ、内
圧の発生する炭酸飲料やビール等には、さらに強度の高
いJIS5082合金板やJIS5182合金板等が用いられている。

ところで、食品用の缶詰容器（食缶）には、多種のも
のがあるがそれらのうち缶胴、缶蓋共にアルミ合金を使
用することにより容器の軽量化、イージーオープン性の
向上を図ると共に、従来のスチール缶胴とアルミ缶蓋の
組み合せで問題となっていた接触腐食による孔食（ガル
バニックコロージョン）の発生を防止し、さらに深絞り
加工により缶胴の成形を行うことを特徴とするオールア
ルミツーピースDR缶の需要が増えてきている。そしてこ
の深絞り加工により成形される缶胴の製造には、製造ラ
インの簡略化および高速化による生産性向上を狙いとし
て予め塗装されたアルミニウム合金条が多用されてい
る。従来この種の用途に使用される材料としては、JIS5
052、5352等のAl−Mg系合金がある。

（発明が解決しようとする課題）ところで近年アルミ缶の需要が増大し、製造価格の低
減のため缶体の薄肉軽量化が進められており、これに伴
って素材の高強度化が強く望まれている。

しかしながら、上記従来の合金板は成形性に優れてい
るものの、缶の塗装焼付け（以下ベーキングと称す）時
の加熱により強度が低下し、これに伴って耐圧強度が不
足するために、内圧のかかる炭酸飲料やビール用のキャ
ンボディあるいはキャンエンドでは板厚0.3mm以下の薄
肉化が困難であった。

そこで従来のアルミニウム合金について単に冷間圧延
率を上昇させたり、主合金含有元素であるMgを多く含有
させたりすることにより高強度にしようとすると、絞り
加工時の耳率の増加、深絞り性の低下をもたらすばかり
でなく、塗装焼付け加熱時の強度低下が大きくなり、薄
肉化に必要な強度が得られないという問題が生じた。

さらに上記のように、従来材を高強度とするために単
に冷間圧延率、Mg含有量を上昇させた場合、冷間圧延時
およびその後の深絞り時の縮みフランジ加工あるいはキ
ャンエンドのリベット加工時にせん断帯が発生しやすく
なるという問題点が生じる。せん断帯は冷間圧延時の圧
延板の圧延方向に平行な板厚断面からみて、板面に対し
て約30〜40゜の傾斜角度で交差した線状模様として表わ
れ、特にMg量が高い場合あるいは冷間圧延率が高い場合
は板厚全体にせん断帯が成長するために圧延加工時ある
いはその後のプレス加工時に、その部分から破断しそれ
以上の加工が不可能となる。

また、深絞り時に容器側壁部に垂直方向に対し、約30
〜40゜の傾斜角度で交差した曲線群となって現われるせ
ん断帯すなわちカゴメ模様は容器の外観を損ない、商品
価値を低下させると共に、食缶のように塗膜を施した後
に絞り加工する場合には、塗膜剥離を生じ耐食性を劣化
させる恐れがある。

（課題を解決するための手段）本発明者らはかかる現状に鑑み、鋭意研究を行った結
果、従来のAl−Mn−Mg系などの3000系、Al−Mg系など
の5000系の非熱処理型アルミニウム合金の代りに熱処理
型アルミニウム合金、特に時効処理あるいはベーキング
処理を施すことによりMg−Si系金属間化合物の析出効果
を起こすAl−Mg−Si系合金を用いることにより、缶用ア
ルミニウム合金板として十分な強度および良好な成形性
が得られること、またせん断帯は3000系、5000系など
の非熱処理型合金の場合、合金中の固溶Mg原子と冷間圧
延などにより導入された可動転位が、動的歪み時効を起
こして生じたものであり、これが冷間圧延中あるいはそ
の後のプレス加工時に板厚方向に発達し、破断に至るこ
と、6000系合金などの熱処理型合金においても時効初
期に生じる微細かつマトリックスと整合あるいは半整合
な析出相が、冷間圧延などにより導入された可動転位に
交切されることによりせん断帯が発生すること、しか
し冷間圧延前に析出処理を行い、析出物をある程度粗大
化させることにより、せん断帯の形成が防止でき、最終
至の成形性を向上せしめることを見出し、この知見に基
づき本発明をなすに至った。

すなわち本発明は、（１）Si0.5〜1.5wt％、Mg0.5〜
2.0wt％を含有し、さらにFe0.1〜0.6wt％、Mn0.05〜1.0
wt％、Cr0.05〜0.3wt％のうち少なくとも１種以上を含
有し、残部としてAl及び不可避不純物を有するアルミニ
ウム合金鋳塊に均質化処理、熱間圧延を程して得られた
合金板に、450〜580℃の温度で溶体化処理、引き続き17
0℃を越え220℃以下の温度で１時間以上、好ましくは１
〜24時間保持の析出処理を行った後に、圧下率30％以上
の冷間圧延を施すことを特徴とする成形性に優れた、缶
成形加工用アルミニウム合金板の製造方法（以下、第１
発明という）、（２）冷間圧延の後に、100〜250℃の温
度で仕上焼鈍を施した前記（１）記載の成形性に優れた
アルミニウム合金板の製造方法（以下、第２発明とい
う）を提供するものである。

（作用）本発明に係るアルミニウム合金板について、各含有成
分の作用と含有量を限定した理由を以下に述べる。

Siは0.5〜1.5wt％とする。

Siは含有量が0.5wt％未満では時効処理やベーキング
によりAl−Mg−Si系化合物を析出させて強化するには量
的に不十分であり、含有量が1.5wt％を越えると、焼入
感受性が高くなり溶体化処理後の冷却過程において粗大
なMg−Si系合金が粒界に析出して靭性が劣化し成形性が
低下する。さらには時効処理やベーキングでのAl−Mg−
Si系化合物の析出量が不足し十分な強度が得られなくな
る。

Mgは0.5〜2.0wt％とする。

Mgは含有量が0.5wt％未満ではMg−Si系化合物を析出
させて強化するには量的に不十分であり、2.0wt％を越
えると靭性が劣化し成形性が損われる。

Fe0.1〜0.6wt％、Mn0.05〜1.0wt％、Cr0.05〜0.3wt％
は、少なくとも１種以上を上記範囲内で含有する。

Fe、Mn、Crは結晶粒を微細化して成形性を改善し、集
合組織を安定化させてカップ耳率を低減させ、さらに強
度も向上させる効果を有する。含有量が各々0.1wt％、
0.05wt％、0.05wt％未満では上記効果が少なく、逆に各
々0.6、1.0、0.3wt％を越えて含有されると粗大な金属
間化合物を形成して絞り成形性あるいはリベット成形性
を劣化させる。

また、鋳塊組織の微細化剤として通常添加されるTi、
Ｂは、それぞれ0.1wt％、0.02wt％以下の範囲で添加す
るのが好ましい。

さらにCuは0.5wt％以下の添加であれば、耐食性を損
わずに強度を向上するので添加してもよい。

その他の不純物は0.1wt％以下であれば特に問題はな
い。

次に本発明合金板の製造方法について説明する。

まず上記のような成分を含有するアルミニウム合金溶
湯を常法に従って鋳造する。この鋳造法としては半連続
鋳造法が一般的であるが、省エネルギーや機械的性質の
向上等から薄板連続通常をギってもよい。得られた鋳塊
は均熱処理（均質化処理）を行う。この均熱処理条件
は、溶体化処理の結晶粒を微細化させるために、均熱温
度を450〜600℃、均熱保持時間を48時間以内とすること
が好ましい。

均熱処理後は熱間圧延を行うが、この熱間圧延に関し
ては特に厳密に管理する必要はなく、常法に従って400
〜500℃で熱間圧延を行えばよい。

次に溶体化処理を行うが、その前に冷間圧延を施して
もよい。冷間圧延を行うことにより、溶体化処理での結
晶粒をさらに微細化することができる。

溶体化処理は合金中へのMg、Siの固溶促進のため、加
熱温度を450〜580℃の範囲とする。すなわち溶体化温度
が450℃未満ではMg、Siの固溶が十分に行われず、また5
80℃を越える温度ではバーニングによるMgの局部的な溶
解が起こるため好ましくない。溶体化処理方法は通常の
バッチ焼鈍後急速冷却する方法でも急速加熱、急速冷却
する連続焼鈍でもよいが、連続焼鈍法が耳率制御、結晶
粒微細化による成形性（深絞り性、リベット成形性）の
向上、および生産性の向上の点から望ましい。また溶体
化加熱後の冷却過程での析出物生成を防ぎ最終板の強度
を確保する見地から冷却温度は５℃/sec以上とすること
が望ましい。

次に析出処理を行うが、この析出処理を170℃を越え2
20℃以下で行うのは析出硬化による最終板の強度向上を
図ると共に、析出相を粗大化させ、冷間圧延時およびそ
の後のプレス加工時のせん断帯の発生、成長を抑制する
ためであり、析出処理温度が170℃以下では、微細な析
出相を多数生じ、強度は向上されるものの、せん断帯が
発生し易くなるため好ましくなく、220℃を越える温度
ではせん断帯は形成されないものの、強度が低下するた
め好ましくない。また時効保持時間を１〜24時間とする
のは１時間未満では、上記の効果が不十分であり、24時
間を越えてもこの効果が飽和してしまうためである。

次に冷間圧延を行うが、冷間圧延を圧下率30％以上で
行うのは、加工硬化により素板の強度を向上させるため
であり、圧下率30％未満では素板の薄肉化に対応した十
分な強度が得られないため好ましくない。

次に第２発明では、冷間圧延後に仕上焼鈍を行う。こ
れは加工組織を回復させて、成形性（絞り、張出し加
工）の向上を図るためであり、焼鈍温度が100℃未満で
は所望の成形性を確保することができず、一方250℃を
越えると、回復が進行しすぎるため、十分な強度が得ら
れず好ましくない。

このようにして得られた本発明合金板は、脱脂等の処
理を受けた後、キャンエンド成形前あるいはキャンボデ
ィ成形後に200℃程度の温度で数分間の塗装焼付け（ベ
ーキング）されるが、たとえ塗装焼付けされても強度の
低下が少ないか、またはむしろ強度がベーキング前より
も向上するため、キャンボディ、キャンエンド、食缶な
どの缶用として使用される成形用アルミニウム合金板と
して好適なものである。

（実施例）次に本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明す
る。

第１表に示す組成のAl合金を溶解し、DC鋳造法により
厚さ500mmのスラブに鋳造し、これを均質化処理してか
ら熱間圧延により厚さ3mmの板に圧延した。次いでこの
熱間圧延板により冷間圧延を施し、厚さ0.4〜1.5mmの板
に圧延した後に、同じく第１表に示される条件で溶体化
処理、析出処理、最終冷間圧延および仕上焼鈍をそれぞ
れ施すことによって、本発明方法１〜３、比較方法４〜
14を実施し、本発明方法によるAl合金板１〜３、比較方
法によるAl合金板４〜14を作製した。これらのAl合金板
（最終板厚0.3mm）に200℃で10分間のベーキング処理を
施した後、直径33mm、肩部の曲率半径4.5mmのポンチ
と、肩部の曲率半径4.5mmのダイスを用いる深絞り成形
により絞りカップを作製し、限界絞り比（L.D.R.）を測
定すると共に、カップ側壁部のカゴメ模様の有無を測定
した。またエリクセン試験により張出し性を評価すると
共に、外径60mmのキャンエンドに形成し、リベット成形
性を評価した。リベット成形性は３段階張出加工により
外径3mm、高さ2.4mmのリベットを成形した後、タブを接
合し割れ発生率を測定し10000個成形したときの割れ不
良率で評価した。またベーキング前後の板の0.2％耐力
を引張試験により測定した。これらの結果を第２表に示
す。

第２表の結果から明らかなように、本発明方法１〜３
によって製造された本発明Al合金板１〜３はいずれも従
来のJIS5182（No.11）、JIS5052（No.12、13）、JIS300
4（No.14）合金板に比べ、高強度で、かつ成形性に優
れ、カゴメ模様の発生も見られないのに対し、比較方法
No.4〜10で製造された比較Al合金板No.4〜10はこれらの
特性のうち少なくともいずれかの性質が劣ったものにな
っている。すなわち、溶体化温度が下限未満である合金
板No.4は、強度が不足すると共にせん断帯異が発生しや
すく、冷間圧延率が下限未満である合金板No.5は成形性
は良好であるものの強度が不足している。また、析出処
理温度あるいは時間が下限未満である合金板No.6、７
は、強度は十分であるが、せん断帯を多発し成形性が劣
化している。また析出処理時間が上限を越える合金板N
o.8は、強度が不足すると共に成形性が劣化する。また
合金中のMg、Si量が下限未満の合金板No.9は、成形性は
良好であるものの強度が不足し、Siが上限を越えて添加
された合金板No.10は、強度は十分であるが成形性が著
しく劣化する。

（発明の効果）このように本発明方法によれば強度及び成形性に優れ
たアルミニウム合金板が得られ、これはキャンボディ、
キャンエンド、食缶などの缶用として好適に用いること
ができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ２２Ｆ 1/00 ６７３Ｃ２２Ｆ 1/00 ６７３６８４６８４Ｃ６８６６８６Ｂ６９１６９１Ｂ６９１Ｃ６９４６９４Ａ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Si0.5〜1.5wt％、Mg0.5〜2.0wt％を含有
し、さらにFe0.1〜0.6wt％、Mn0.05〜1.0wt％、Cr0.05
〜0.3wt％のうち少なくとも１種以上を含有し、残部と
してAl及び不可避不純物を有するアルミニウム合金鋳塊
に均質化処理、熱間圧延を施して得られた合金板に、45
0〜580℃の温度で溶体化処理、引き続き170℃を越え220
℃以下の温度で１時間以上の析出処理を行った後に、圧
下率30％以上の冷間圧延を施すことを特徴とする成形性
に優れた、缶成形加工用アルミニウム合金板の製造方
法。
【請求項２】冷間圧延の後に、100〜250℃の温度で仕上
焼鈍を施す請求項（１）記載の成形性に優れた、缶成形
加工用アルミニウム合金板の製造方法。