JP3850542B2 - カーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はビール及び炭酸飲料等の缶に使用されるキャンエンドに好適なカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板及びその製造方法に関し、特に、カーリング工程におけるカール先端部のシワ及び内容物充填時の巻き締め部のシワの発生の抑制を図ったカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、ビール及び炭酸飲料等の缶に使用されるキャンエンドには軽量化によるコストダウンを主目的とした小径化及び材料板の薄肉化が急速に進められている。そこで、材料板の薄肉化に関して、耐圧強度を保持するため、高い材料強度を有すると共に、耐圧強度が高いキャンエンドの形状及びその加工方法が検討されている。この耐圧強度が高いキャンエンドの形状はフルフォームエンドと呼ばれ普及しつつあるものの、ベーシックエンドの加工時の絞り比が増加するため、カール先端部にシワが生じることがある。また、キャンボディとの巻き締め部の形状を大幅に変更するためには、大きな設備投資が必要となるため、材料板を薄肉化しても従来の形状で巻き締めを行っているので、巻き締め時にもシワが発生することがある。
【０００３】
このようなシワが存在すると、充填後の缶内圧が高い炭酸飲料等の内容物において、高温保管時の内圧の増加により、飲み口部付近で角出し現象といわれるキャンエンドの変形が発生する。これにより、飲み口部が破裂し、内容物が飛散したり漏れることがある。
【０００４】
この破裂を防止するため、製缶メーカでは、パネル部と呼ばれる中央部分よりもカウンタシンクと呼ばれる円周状に設けられた溝近傍部に優先的に変形を生じさせるためビードを設けている。しかし、このようなキャンエンドは、比較的内圧が低いビール及び窒素ガスを充填する非炭酸飲料用のキャンエンドには適しておらず、低内圧用キャンエンドにはビードを設けずに、高内圧用と低内圧用とを使い分けている。従来、どちらにも好適な材料は得られていない。
【０００５】
従来、キャンエンド用材料としてＪＩＳ５１８２等のアルミニウム合金鋳塊に対して、ＵＳＰ３，５０２，４４８号又は特公平３−３８３３１号公報に開示された方法によりアルミニウム合金板が製造されている。ＵＳＰ３，５０２，４４８号に記載されたアルミニウム合金板の製造方法においては、８５％以上の加工率で冷間圧延が行われた後に、焼鈍が施されている。この従来の製造方法によれば、製品板での加工硬化が小さいため、ビードに優先的に角出し変形を生じさせて高い強度を得ることができる。しかし、この従来技術においては、カール先端部及び巻き締め部のシワが発生しやすい。これは、一般的にシワの発生を抑制には耳率の低下及び強度異方性の低下が有効であるとされているが、この従来技術では、耳率及び強度異方性が高いためである。
【０００６】
一方、特公平３−３８３３１号公報に記載されたアルミニウム合金板の製造方法においては、アルミニウム合金板に順に熱間圧延、第１冷間圧延、中間焼鈍及び第２冷間圧延が施されている。この製造方法によれば、強度異方性を低下することができると共に、耳率を低下することもできる。これにより、シワ等の不具合の発生が低減されている。しかし、この従来技術をビードが設けられたフルフォームエンドに適用しようとすると、製品板での加工硬化が大きいため、キャンエンドが加工された後の角出し部位であるカウンタシンクの剛性が高く、ビードでの優先的な変形が低下し、ビード以外で角出し現象が生じて飲み口が破裂する可能性がある。また、強度異方性及び耳率はＵＳＰ３，５０２，４４８号によるアルミニウム合金板よりも良好であるものの、薄肉化しようとする場合、カーリング時及び巻き締め時の均一変形の行いやすさは十分なものではなく、十分にシワの発生を抑制することはできない。更に、加工硬化が大きいため、開缶性向上のために開口部に切れ目を形成するスコア加工の加工率の上昇及びその残部の薄肉化に伴ってスコア底部に微小割れが生じやすくなる。
【０００７】
また、容器に成形加工された際に容器の端部の強度が側壁の強度よりも高くなるアルミニウム合金板の製造方法が提案されている（特開平６−１０１００５号公報）。この公報に記載された製造方法では、最終冷間圧延の前に材料板に溶体化処理及び急冷が施されている。この方法によれば、容器に成形加工されたときに容器の端部の強度を高くすることはできるが、シワの発生を抑制することはできない。
【０００８】
耳率の低下及び強度異方性の低下のみでは十分にシワの発生を抑制することができないので、近時、材料板を均一に変形することが課題となってきている。この均一変形には材料板の十分な回復が必要であり、特にサブグレインの生成が効果を示すことが公知である。
【０００９】
熱間圧延と再結晶との関係に着目してシワの発生を抑制するアルミニウム合金板の製造方法が提案されている（特開平４−２２８５５１号公報、特開平６−１０８２１１号公報）。これらの公報に記載された従来の製造方法では、熱間圧延における圧下率を制御してアルミニウム合金板内の再結晶粒の割合を制御し、これにより耳率の低下を図っている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術ではサブグレインの生成を制御しキャンエンドに必要とされる特性を有するアルミニウム合金板は得られていない。ＵＳＰ３，５０２，４４８号に記載された製造方法では仕上げ焼鈍が施されているものの、サブグレインが十分には生成していない。また、シワ及びスコア加工時の微小割れを防止するために、特公平３−３８３３１号公報に記載された製造方法の後に比較的高温下での仕上げ焼鈍を施す場合には、必要強度の保持及び強度の制御が困難であると共に、工程の増加に伴いコストが上昇し、制作日数が増加するという問題点がある。
【００１１】
更に、現在のキャンエンドの多くには、プルタブがキャンエンドから離れないステイオンタブ（ＳＯＴ）方式が採用されている。しかし、このＳＯＴ方式のキャンエンドは、それまで主流であったプルタブがキャンエンドから離れるリングプル（ＲＰ）方式と比して、開缶に強い力が必要であり、開缶性の向上が必要とされている。開缶性の向上には前述のようにスコア残部の薄肉化が一般的に行われているが、スコア残部を薄肉化しようとすると、スコア加工時にスコア底部に微小な割れが生じる場合がある。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、キャンエンドに必要とされる強度を有し低コストでカーリング時及び巻き締め時のシワの発生が抑制されて各種のキャンエンドに適用することができ、好ましくはスコア加工性が良好なカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板は、フルフォームタイプのキャンエンドに使用されるアルミニウム合金板において、Ｍｇ：３．００乃至５．５０重量％、Ｍｎ：０．２０乃至０．６０重量％及びＦｅ：０．１０乃至０．６０重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる組成を有し、内部組織におけるサブグレインの面積占有率が３乃至３０％であり、耐力が２９０（Ｎ／ｍｍ ２ ）以上であることを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、アルミニウム合金板の組成及び内部組織におけるサブグレインの面積占有率を適切なものに規定しているので、カーリング時及び巻き締め時のシワの発生を防止することができる。これにより、ビードの有無に関わらず、種々のキャンエンドに適用することができる。
【００１５】
本発明に係るカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板の製造方法は、フルフォームタイプのキャンエンドに使用されるアルミニウム合金板の製造方法において、Ｍｇ：３．００乃至５．５０重量％、Ｍｎ：０．２０乃至０．６０重量％及びＦｅ：０．１０乃至０．６０重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる組成を有するアルミニウム合金鋳塊を均質化処理する均質化処理工程と、前記アルミニウム合金鋳塊を圧延率を９０％以上、圧延終了温度を３１０乃至３７０℃として熱間圧延する熱間圧延工程と、前記熱間圧延後の圧延板を圧延率が７５乃至９５％のタンデム圧延機による冷間圧延により製品板厚とし内部組織におけるサブグレインの面積占有率を３乃至３０％とする冷間圧延工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る他のカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板の製造方法は、フルフォームタイプのキャンエンドに使用されるアルミニウム合金板の製造方法において、Ｍｇ：３．００乃至５．５０重量％、Ｍｎ：０．２０乃至０．６０重量％及びＦｅ：０．１０乃至０．６０重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる組成を有するアルミニウム合金鋳塊を均質化処理する均質化処理工程と、前記アルミニウム合金鋳塊を熱間圧延する熱間圧延工程と、前記熱間圧延工程後の圧延板を冷間圧延する第１冷間圧延工程と、前記第１冷間圧延工程後の圧延板を中間焼鈍する中間焼鈍工程と、前記中間焼鈍後の圧延板を圧延率が５０乃至８０％のタンデム圧延機による冷間圧延により製品板厚とし内部組織におけるサブグレインの面積占有率を３乃至３０％とする第２冷間圧延工程とを有することを特徴とする。
【００１７】
なお、前記冷間圧延工程又は前記第２冷間圧延工程にタンデム圧延機が使用されることが望ましい。
【００１８】
本発明においては、熱間圧延後に適切な圧延率で冷間圧延し、冷間圧延中の発熱により動的な回復を進行させ、これにより、内部組織における面積占有率が３乃至３０％のサブグレインを生成させているので、キャンエンドに必要とされる強度を保持したままカーリング時及び巻き締め時のシワの発生が抑制されたアルミニウム合金板を製造することができる。更に、冷間圧延後に仕上げの焼鈍を施す必要がないので、低コストでアルミニウム合金板を製造することができる。
【００１９】
なお、前記アルミニウム合金板はＳｉ：０．０５乃至０．３０重量％を含有することが望ましい。更に、Ｃｒ：０．０３乃至０．３０重量％及びＣｕ：０．０３乃至０．２０重量％からなる群から選択された少なくとも１種の元素を含有することが望ましい。また、Ｔｉ：０．０１乃至０．１０重量％を含有してもよい。
【００２０】
これらの元素を含有することにより、耐圧強度及びスコア加工性が更に一層向上する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本願発明者等が前記課題を解決するため、冷間圧延後の熱処理による回復時に形成された回復組織によりシワの発生状況が変化することに着目し、現有材料を使用してアルミニウム合金板のカーリング性及び成形性について鋭意実験研究を重ねた。この結果、回復組織中のサブグレインの面積占有率が高いほど、カーリング性及び成形性が向上し、更にスコア加工性も向上することを見い出した。しかし、従来の製造方法で実施されている冷間圧延にはシングルの圧延機が使用されているため、サブグレインを生成させるにはこの冷間圧延後に比較的高温で仕上げ焼鈍を行う必要がある。冷間圧延の圧延率が高い材料板は高温での強度低下が著しいため、シングル圧延機を使用してキャンエンドに必要とされる強度を保持したままシワを制御することは困難である。本願発明者等が更に研究を重ねた結果、タンデム圧延機を使用して冷間圧延を行うことにより、圧延中の発熱により圧延中に動的な回復が進行し、冷間圧延後にサブグレインが生成していることに想到した。この場合には、従来の仕上げ焼鈍による静的な回復でサブグレインを生成させる場合と比して、低い温度で同程度のサブグレインを生成させることができる。従来の仕上げ焼鈍の温度を調節してサブグレインを生成させる場合には、前述のように、材料強度が著しく低下してキャンエンドに必要とされる耐圧強度が低下していた。この耐圧強度は角出し変形を生じさせる内部圧力に対する強度である。
【００２２】
更に、原料の組成とサブグレインの生成との関係について、Ｆｅ及びＭｎの添加によるＡｌ−Ｆｅ系又はＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系の晶出物の数が多いほど、またその大きさが大きいほど、サブグレインの生成速度が速く、また比較的低温でもサブグレインを生成させることができることが判明した。また、Ｍｇの添加により圧延前の素材の強度を高くするほど、同一圧延率において発熱温度が高くなることが判明した。
【００２３】
以下、本発明に係るカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板に含有される化学成分及びその組成限定理由について説明する。
【００２４】
Ｍｇ：３．００乃至５．５０重量％
Ｍｇはアルミニウム合金板の強度を向上させるために重要な元素である。Ｍｇ含有量が３．００重量％未満であると、ビール及び炭酸飲料等に使用されるキャンエンド用のアルミニウム合金板として十分な強度が得られない。一方、Ｍｇ含有量が５．５０重量％を超えると、強度が高すぎ成形性が低下する。従って、Ｍｇ含有量は３．００乃至５．５０重量％とする。
【００２５】
Ｍｎ：０．２０乃至０．６０重量％
Ｍｎはサブグレインの核となる微細晶出物の生成を促進しアルミニウム合金板の強度を向上させるために重要な元素である。また、薄肉化及び小径化により開缶性が低下することに対して、Ｍｎは開缶性を向上させる。Ｍｎ含有量が０．２０重量％未満であると、十分な強度及び開缶性を得ることができない。一方、Ｍｎ含有量が０．６０重量％を超えると、微細晶出物が過剰に生成してリベット張り出し性及びスコア加工性等の成形性が著しく低下する。従って、Ｍｎの含有量は０．２０乃至０．６０重量％とする。なお、リベット張り出し性とは、蓋部のタブとの結合部位の事前加工であるリベット加工の際の張り出し限界の程度をいう。
【００２６】
Ｆｅ：０．１０乃至０．６０重量％
Ｆｅはサブグレインの核となる微細晶出物の生成を促進しキャンエンドとして重要な特性である成形性を向上させる結晶粒微細化に大きな効果を示す元素である。また、開缶性を向上させるＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系晶出物の生成にも効果を有する。Ｆｅ含有量が０．１０重量％未満であると、結晶粒微細化及び開缶性の向上などの効果が不足する。一方、Ｆｅ含有量が０．６０重量％を超えると、巨大晶出物が生成されると共に、晶出物の生成数が多くなり過ぎてリベット張り出し性及びスコア加工性等の成形性が著しく低下する。従って、Ｆｅの含有量は０．１０乃至０．６０重量％とする。
【００２７】
Ｓｉ：０．０５乃至０．３０重量％
Ｓｉはキャンエンドとして重要な特性である開缶性を向上させるＭｇ−Ｓｉ系晶出物を生成し組織の安定化に効果を示す元素である。Ｓｉ含有量が０．０５重量％未満であると、開缶性向上等の効果が低い。一方、Ｓｉ含有量が０．３０重量％を超えると、晶出物が過剰に生成して成形性が低下しやすい。従って、Ｓｉの含有量は０．０５乃至０．３０重量％であることが望ましい。
【００２８】
Ｃｒ：０．０３乃至０．３０重量％
Ｃｒはアルミニウム合金板の強度を向上させる元素である。Ｃｒ含有量が０．０３重量％未満であると、強度向上の効果が低い。一方、Ｃｒ含有量が０．３０重量％を超えると、巨大晶出物が生成されると共に、晶出物の生成数が多くなって成形性が低下しやすい。従って、Ｃｒの含有量は０．０３乃至０．３０重量％であることが望ましい。
【００２９】
Ｃｕ：０．０３乃至０．２０重量％
Ｃｕはアルミニウム合金板の強度を向上させる元素である。Ｃｕ含有量が０．０３重量％未満であると、強度向上の効果が低い。一方、Ｃｕ含有量が０．２０重量％を超えると、キャンエンドとして重要な特性である耐食性が低下しやすいと共に、加工硬化が大きくなるため強度が高くなり過ぎて成形性が低下することがある。従って、Ｃｕの含有量は０．０３乃至０．２０重量％であることが望ましい。
【００３０】
Ｔｉ：０．０１乃至０．１０重量％
Ｔｉは鋳造組織の微細化及び組織の安定化に効果を有する元素である。Ｔｉ含有量が０．０１重量％未満であると、鋳造組織の微細化及び組織の安定化の効果が低く、成形性が低下しやすい。一方、Ｔｉ含有量が０．１０重量％を超えると、巨大晶出物が生成されて成形性が低下しやすい。従って、Ｔｉの含有量は０．０１乃至０．１０重量％であることが望ましい。
【００３１】
次に、上記組成のアルミニウム合金板の製造方法について説明する。本願第１発明においては、上述の組成を有するアルミニウム合金鋳塊に均質化処理を行い、更に熱間圧延及び冷間圧延を施して最終製品であるアルミニウム合金板を得る。以下に、各熱処理及び圧延における数値限定理由について説明する。
【００３２】
熱間圧延の圧延率：９０％以上
熱間圧延の圧延率が９０％未満であると、製品板において耳形状の安定化及び結晶粒微細化の効果が得られない。従って、熱間圧延の圧延率は９０％以上とする。
【００３３】
熱間圧延の終了温度：３１０乃至３７０℃
熱間圧延の終了温度が３１０℃未満であると、十分な再結晶粒が得られないため、耳率が高くなって安定して巻き締めを行うことができなくなると共に、強度が高くなり過ぎ、成形性が著しく低下して成形後の寸法不良が生じやすくなる。一方、熱間圧延の終了温度が３７０℃を越えると、再結晶粒が大きくなり過ぎるため、その後の冷間圧延後にサブグレインが生成しにくくなり、成形性が低下する。従って、熱間圧延の終了温度は３１０乃至３７０℃とする。
【００３４】
冷間圧延の圧延率：７５乃至９５％
中間焼鈍を施さない場合に、冷間圧延の圧延率が７５％未満であると、圧延中に動的な回復が生じにくいため、内部組織において適切なサブグレインの占有面積率を得られないと共に、キャンエンドに必要とされる強度を得ることができない。一方、冷間圧延の圧延率が９５％を超えると、耳率が著しく上昇し巻き締め時の安定性が低下すると共に、アルミニウム合金板の強度が高くなり過ぎて成形性が低下する。従って、冷間圧延の圧延率は７５乃至９５％とする。
【００３５】
なお、冷間圧延にはタンデム圧延機を使用することが望ましい。タンデム圧延機を使用することにより、シングルの圧延機と比して、１回の通板における圧延率を高くすることができる。これにより、１回の通板における発熱量が高くなるので、従来のように冷間圧延後に仕上げ焼鈍を施す場合と比して低温で、かつ連続的に回復を生じさせ、サブグレインを生成することができる。このように、冷間圧延により回復を生じさせて十分にサブグレインを生成することができるものであれば、圧延機はタンデム圧延機に限定されるものではない。
【００３６】
内部組織におけるサブグレインの面積占有率：３乃至３０％
内部組織におけるサブグレインの面積占有率が３％未満であると、均一変形によるカーリング時及び巻き締め時のシワの発生を抑制することができない。一方、サブグレインの面積占有率は高いほどシワの改善に効果を示す。しかし、現在の圧延技術でサブグレインの面積占有率が３０％を超えるようにするためには、冷間圧延時の発熱温度を高くする必要がある。このため、アルミニウム合金板の強度が著しく低下してしまい、サブグレインと強度とを制御することは困難である。従って、内部組織におけるサブグレインの面積占有率は３乃至３０％とする。
【００３７】
また、本願第２発明においては、上述の組成を有するアルミニウム合金鋳塊に均質化処理を行い、更に熱間圧延及び冷間圧延を施す。その後、中間焼鈍を行った後、仕上げの冷間圧延を施して最終製品であるアルミニウム合金板を得る。この場合、中間焼鈍後には完全な再結晶粒が形成されているものとする。また、中間焼鈍時の加熱冷却速度が速いほど微細な内部組織が得られ、成形性が向上する。従って、中間焼鈍として、バッチ式焼鈍よりも連続式焼鈍（ＣＡＬ）を行うことが望ましい。更に、中間焼鈍前の冷間圧延にはシングル又はタンデム等の圧延機を使用してもよいが、中間焼鈍後の仕上げの冷間圧延にはタンデム圧延機を使用することが望ましい。これは、前述のように、タンデム圧延機による冷間圧延により回復を生じさせてサブグレインを生成することができるからである。
【００３８】
次に、中間焼鈍後の冷間圧延率の数値限定理由について説明する。
【００３９】
冷間圧延の圧延率：５０乃至８０％
本願第２発明においては、中間焼鈍を行うことにより再結晶粒を微細にしているので、本願第１発明と比して、低い圧延率の冷間圧延で所望のサブグレインを得ることができる。しかし、中間焼鈍後の冷間圧延の圧延率が５０％未満であると、圧延時の発熱温度が低く回復が十分に起こらず、サブグレインが生成しにくい。また、キャンエンドに必要な強度が得られない。一方、圧延率が８０％を超えると、強度が高くなり過ぎて成形性が低下する。また、耳率及び強度異方性が不良となりカーリング時又は巻き締め時にシワが発生する。従って、中間焼鈍後の冷間圧延の圧延率は５０乃至８０％とする。
【００４０】
なお、本願第１発明と同様の理由から、内部組織におけるサブグレインの面積占有率は３乃至３０％とする。
【００４１】
本願第１及び第２発明において、仕上げの冷間圧延後にアルミニウム合金板に強度調整範囲の仕上げ焼鈍等の熱処理を施してもよい。このような熱処理によって特性が低下することはないためである。
【００４２】
また、前述の方法により製造されたアルミニウム合金板は内容物、形状及び蓋の種類に関わらず、キャンエンドとして使用可能であるが、本願第１発明により製造されたアルミニウム合金板は、特に炭酸飲料等用のビードが設けられるフルフォームエンドに好適であり、本願第２発明により製造されたアルミニウム合金板は、特にビール又は非炭酸飲料等用のビードが設けられないフルフォームエンドに好適である。
【００４３】
なお、アルミニウム合金板の耐力が２９０（Ｎ／ｍｍ2）未満であると、強度が低いために蓋材としての使用が困難となることがある。一方、強度が高くなるほど耐圧強度に関しては有利となるが、成形性が低下しやすくなると共に、カーリングシワが発生しやすくなる。
【００４４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、その特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。
【００４５】
第１実施例
先ず、下記表１に示す組成を有するアルミニウム合金鋳塊を均質化処理として５１０℃に４時間保持した。次に、このアルミニウム合金鋳塊に圧延率が９９％、終了温度が３３０℃の熱間圧延を施し、板厚を２．０ｍｍとした。次いで、この圧延板にタンデム圧延機により圧延率が８７％の冷間圧延を施し、板厚を０．２６ｍｍとした。
【００４６】
【表１】
【００４７】
冷間圧延によりアルミニウム合金板を作製した後、各実施例及び比較例について、内部組織におけるサブグレインの面積占有率を測定した。その後、２７０℃で２０秒間の焼付塗装相当の熱処理を施した。これは、実際のキャンエンド用アルミニウム合金板は焼付塗装後に成形加工されるので、これと同じ条件とするために行ったものである。そして、各実施例及び比較例について機械的性質を測定した。これらの結果を下記表２に示す。
【００４８】
【表２】
【００４９】
次に、各実施例及び比較例の熱処理後のアルミニウム合金板について、カーリング時及び巻き締め時のシワの発生、耐圧強度、ビード角出し率、リベット張り出し限界並びにスコア加工性について評価した。
【００５０】
カーリング時及び巻き締め時のシワの発生の評価について説明する。図１（ａ）乃至（ｃ）はキャンエンド製造のためのプレス加工を示す模式図である。先ず、図１（ａ）に示すように、熱処理後のアルミニウム合金板１から円板２ａを打抜く。次いで、図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、円板２ａの端部をプレス加工により湾曲させベーシックエンド２ｂを作製した。図２はカーリングを示す模式的断面図である。次いで、ベーシックエンド２ｂの先端部にカーラ３によりカーリングを施した。図３はカーリングによるシワを示す模式的底面図である。カーリング性が不良である場合には、図３に示すように、シワ１０ａが発生する。このシワ１０ａの有無を確認した。シワが全く発生しなかったものを◎、ややシワが生じたが良好であったものを○、シワが生じやや不良であったものを△、シワが発生し不良であったものを×として評価した。
【００５１】
図４（ａ）乃至（ｃ）は巻き締めを示す模式的断面図である。巻き締めにおいては、先ず、図４（ａ）に示すように、カーリングを施されたベーシックエンド２ｂの先端部を、ネック板厚及びフランジ形状が一定のアルミニウム製キャンボディ４の先端部に引っかけた。次いで、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、この先端部に巻き締め機５により巻き締めを施した。図５は巻き締めによるシワを示す模式的底面図である。巻き締め性が不良である場合には、図５に示すように、シワ１０ｂが発生する。このシワ１０ｂについてカーリング時に発生したシワと同様にして評価した。
【００５２】
また、スコア加工性については、加工率が７０％のスコア加工による微小割れの発生により評価した。全く微小割れが発生したものを◎、微小割れが発生しても良好であったものを○、微小割れが発生しやや不良であったものを△、微小割れが発生し不良であったものを×とした。
【００５３】
耐圧強度については、各アルミニウム合金板を蓋形状に成形した後、缶に取付けられたときに内側となる面に水圧を印加し、アルミニウム合金板が塑性変形するときの圧力を測定した。
【００５４】
また、ビード角出し率は、耐圧強度の測定時にビード部から優先的に塑性変形する割合である。
【００５５】
そして、リベット張り出し限界は、タブを取付けるためのリベットを加工する際に割れが発生しない限界の高さである。このリベット加工においては、３段階の張り出しを行った。これらの結果を下記表３に示す。
【００５６】
【表３】
【００５７】
上記表３に示すように、実施例１及び２においては、適切な組成を有するアルミニウム合金鋳塊から適切なサブグレインの面積占有率を有するアルミニウム合金板を製造したので、キャンエンドに必要とされる高い耐圧強度、ビードでの優先的な角出し性、リベット張り出し成形性及びスコア加工性を得ることができた。
【００５８】
一方、比較例３においては、Ｍｇ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、耐圧強度が低く、エンド材として十分な強度を得ることができなかった。比較例４においては、Ｍｇ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、巻締め時にシワが発生し、リベット張り出し限界が低かった。
【００５９】
比較例５においては、Ｍｎ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、耐圧強度が低かった。比較例６においては、Ｍｎ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、晶出物が過剰に生成してリベット張り出し限界が低く、スコア加工性が劣っていた。
【００６０】
比較例７においては、Ｆｅ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、結晶粒が大きくスコア加工性が劣っていた。比較例８においては、Ｆｅ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、リベット張り出し限界が低く、スコア加工性が劣っていた。
【００６１】
比較例９においては、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の下限未満であるので、カーリング時及び巻締め時にシワが発生し、角出し率が低かった。比較例１０においては、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の上限を超えているので、シワ及び成形性は良好であったが、耐圧強度が低く、エンド材として十分な強度を得ることができなかった。
【００６２】
第２実施例
下記表４に示す組成を有するアルミニウム合金鋳塊を使用して、第１実施例と同様にして、アルミニウム合金板を作製した。
【００６３】
【表４】
【００６４】
そして、第１実施例と同様にして、内部組織におけるサブグレインの面積占有率及び機械的性質を測定した。これらの結果を下記表５に示す。
【００６５】
【表５】
【００６６】
次いで、第１実施例と同様にして、各実施例及び比較例の熱処理後のアルミニウム合金板について、カーリング時及び巻き締め時のシワの発生、耐圧強度、ビード角出し率、リベット張り出し限界並びにスコア加工性について評価した。これらの結果を下記表６に示す。
【００６７】
【表６】
【００６８】
上記表６に示すように、実施例１１及び１２においては、適切な組成を有するアルミニウム合金鋳塊から適切なサブグレインの面積占有率を有するアルミニウム合金板を製造したので、キャンエンドに必要とされる高い耐圧強度、ビードでの優先的な角出し性、リベット張り出し成形性及びスコア加工性を得ることができた。
【００６９】
一方、比較例１３においては、Ｓｉ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、開缶性の低下が予想され、高純地金が必要となり大幅なコストアップにつながる。比較例１４においては、Ｓｉ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、カーリング時及び巻締め時にシワが発生し、リベット張り出し限界が低かった。
【００７０】
第３実施例
下記表７及び８に示す組成を有するアルミニウム合金鋳塊を使用して、第１実施例と同様にして、アルミニウム合金板を作製した。
【００７１】
【表７】
【００７２】
【表８】
【００７３】
そして、第１実施例と同様にして、内部組織におけるサブグレインの面積占有率及び機械的性質を測定した。これらの結果を下記表９及び１０に示す。
【００７４】
【表９】
【００７５】
【表１０】
【００７６】
次いで、第１実施例と同様にして、各実施例及び比較例の熱処理後のアルミニウム合金板について、カーリング時及び巻き締め時のシワの発生、耐圧強度、ビード角出し率、リベット張り出し限界並びにスコア加工性について評価した。これらの結果を下記表１１及び１２に示す。
【００７７】
【表１１】
【００７８】
【表１２】
【００７９】
上記表１１及び１２に示すように、実施例１５及び３４においては、適切な組成を有するアルミニウム合金鋳塊から適切なサブグレインの面積占有率を有するアルミニウム合金板を製造したので、キャンエンドに必要とされる高い耐圧強度、ビードでの優先的な角出し性、リベット張り出し成形性及びスコア加工性を得ることができた。
【００８０】
一方、比較例３５においては、Ｃｒ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、耐圧強度が低く、エンド材として十分な強度を得ることができなかった。比較例３６においては、Ｃｒ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、金属間化合物の増加により成形性が低下した。
【００８１】
比較例３７においては、Ｃｕ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、耐圧強度が低く、エンド材として十分な強度を得ることができなかった。比較例３８においては、Ｃｕ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、強度が高すぎて成形性が低かった。
【００８２】
比較例３９においては、Ｔｉ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、粗大結晶粒が生成し、成形性が低下した。比較例４０においては、Ｔｉ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、大きな金属間化合物が多数生成し、成形性が低下した。
【００８３】
第４実施例
先ず、上記表１に示す組成を有するアルミニウム合金鋳塊を均質化処理として５１０℃に４時間保持した。次に、このアルミニウム合金鋳塊に圧延率が９９％、終了温度が３３０℃の熱間圧延を施し、板厚を３．０ｍｍとした。次いで、この圧延板にタンデム圧延機により冷間圧延を施し、板厚を１．０ｍｍとした。その後、中間焼鈍としてＣＡＬにより熱処理を施した。そして、熱処理後の圧延板をタンデム圧延機により冷間圧延して、製品板厚０．２６ｍｍとした。なお、実施例４１及び４２並びに比較例４３乃至５０の組成は、順に実施例１及び２並びに比較例３乃至１０の組成と同様のものである。
【００８４】
次に、第１実施例と同様にして、内部組織におけるサブグレインの面積占有率及び機械的性質を測定した。これらの結果を下記表１３に示す。
【００８５】
【表１３】
【００８６】
次いで、第１実施例と同様にして、各実施例及び比較例の熱処理後のアルミニウム合金板について、カーリング時及び巻き締め時のシワの発生、耐圧強度、リベット張り出し限界並びにスコア加工性について評価した。これらの結果を下記表１４に示す。
【００８７】
【表１４】
【００８８】
上記表１４に示すように、実施例４１及び４２においては、適切な組成を有するアルミニウム合金鋳塊から適切なサブグレインの面積占有率を有するアルミニウム合金板を製造したので、キャンエンドに必要とされる高い耐圧強度、リベット張り出し成形性及びスコア加工性を得ることができた。
【００８９】
一方、比較例４３においては、Ｍｇ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、耐圧強度が低く、エンド材として十分な強度を得ることができなかった。比較例４４においては、Ｍｇ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、巻締め時にシワが発生し、リベット張り出し限界が低かった。
【００９０】
比較例４５においては、Ｍｎ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、耐圧強度が低かった。比較例４６においては、Ｍｎ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、晶出物が過剰に生成し、リベット張り出し限界が低く、スコア加工性が劣っていた。
【００９１】
比較例４７においては、Ｆｅ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、結晶粒が大きくスコア加工性が劣っていた。比較例４８においては、Ｆｅ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、リベット張り出し限界が低く、スコア加工性が劣っていた。
【００９２】
比較例４９においては、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の下限未満であるので、カーリング時及び巻締め時にシワが発生し、角出し率が低かった。比較例５０においては、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の上限を超えているので、シワ及び成形性は良好であるが、耐圧強度が低く、エンド材として十分な強度を得ることができなかった。
【００９３】
第５実施例
上記表４に示す組成を有するアルミニウム合金鋳塊を使用して、第４実施例と同様にして、アルミニウム合金板を作製した。なお、実施例５１及び５２並びに比較例５３及び５４の組成は、順に実施例１１及び１２並びに比較例１３及び１４の組成と同様のものである。
【００９４】
そして、第１実施例と同様にして、内部組織におけるサブグレインの面積占有率及び機械的性質を測定した。これらの結果を下記表１５に示す。
【００９５】
【表１５】
【００９６】
次いで、第１実施例と同様にして、各実施例及び比較例の熱処理後のアルミニウム合金板について、カーリング時及び巻き締め時のシワの発生、耐圧強度、リベット張り出し限界並びにスコア加工性について評価した。これらの結果を下記表１６に示す。
【００９７】
【表１６】
【００９８】
上記表１６に示すように、実施例５１及び５２においては、適切な組成を有するアルミニウム合金鋳塊から適切なサブグレインの面積占有率を有するアルミニウム合金板を製造したので、キャンエンドに必要とされる高い耐圧強度、リベット張り出し成形性及びスコア加工性を得ることができた。
【００９９】
一方、比較例５３においては、Ｓｉ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、スコア加工性が劣っていた。また、高純地金が必要となり大幅なコストアップにつながる。比較例５４においては、Ｓｉ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、巻締め時にシワが発生し、リベット張り出し限界が低かった。
【０１００】
第６実施例
上記表７及び８に示す組成を有するアルミニウム合金鋳塊を使用して、第４実施例と同様にして、アルミニウム合金板を作製した。なお、実施例５５乃至７４及び比較例７５乃至８０の組成は、順に実施例１５乃至３４及び比較例３５乃至４０の組成と同様のものである。
【０１０１】
そして、第１実施例と同様にして、内部組織におけるサブグレインの面積占有率及び機械的性質を測定した。これらの結果を下記表１７及び１８に示す。
【０１０２】
【表１７】
【０１０３】
【表１８】
【０１０４】
次いで、第１実施例と同様にして、各実施例及び比較例の熱処理後のアルミニウム合金板について、カーリング時及び巻き締め時のシワの発生、耐圧強度、リベット張り出し限界並びにスコア加工性について評価した。これらの結果を下記表１９及び２０に示す。
【０１０５】
【表１９】
【０１０６】
【表２０】
【０１０７】
上記表１９及び２０に示すように、実施例５５乃至７４においては、適切な組成を有するアルミニウム合金鋳塊から適切なサブグレインの面積占有率を有するアルミニウム合金板を製造したので、キャンエンドに必要とされる高い耐圧強度、ビードでの優先的な角出し性、リベット張り出し成形性及びスコア加工性を得ることができた。
【０１０８】
一方、比較例７５においては、Ｃｒ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、耐圧強度が低く、エンド材として十分な強度を得ることができなかった。比較例７６においては、Ｃｒ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、金属間化合物の増加により、強度が高くなりすぎて成形性が低下した。
【０１０９】
比較例７７においては、Ｃｕ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、耐圧強度が低く、エンド材として十分な強度を得ることができなかった。比較例７８においては、Ｃｕ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、強度が高すぎて成形性が低下した。
【０１１０】
比較例７９においては、Ｔｉ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、粗大結晶粒が生成し、成形性が低下した。比較例８０においては、Ｔｉ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、大きな金属間化合物が多数生成し、成形性が低下した。
【０１１１】
第７実施例
上記表７中の実施例２２と同様の組成を有するアルミニウム合金鋳塊を第１実施例と同様に均質化処理した。次に、このアルミニウム合金鋳塊に下記表２１に示す製造条件で熱間圧延及び冷間圧延を施すことによりアルミニウム合金板を製造した。なお、実施例８６及び比較例９３においては、冷間圧延後に２１０℃で２時間保持の仕上げ焼鈍を施した。また、比較例９４においては、熱間圧延により板厚を３．５ｍｍとし、圧延率が５０％の冷間圧延、中間焼鈍及び圧延率が６６％の冷間圧延を順次施した。
【０１１２】
【表２１】
【０１１３】
次いで、第１実施例と同様にして、各実施例及び比較例の熱処理後のアルミニウム合金板について、耐力、カーリング時及び巻き締め時のシワの発生、耐圧強度、ビード角出し率、リベット張り出し限界並びにスコア加工性について評価した。更に、耳率を測定した。これらの結果を下記表２２及び２３に示す。
【０１１４】
【表２２】
【０１１５】
【表２３】
【０１１６】
上記表２２及び２３に示すように、実施例８１乃至８６においては、適切な組成を有するアルミニウム合金鋳塊から適切なサブグレインの面積占有率を有するアルミニウム合金板を製造したので、耳率が低く、キャンエンドに必要とされる高い耐圧強度、ビードでの優先的な角出し性、リベット張り出し成形性及びスコア加工性を得ることができた。仕上げ焼鈍を施した実施例８６においても良好な結果を得ることができた。
【０１１７】
一方、比較例８７においては、冷間圧延にシングル圧延機を使用したので、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の下限未満となり、カーリング時及び巻き締め時にシワが発生した。
【０１１８】
比較例８８においては、熱間圧延率が本発明範囲の下限未満であるので、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の下限未満となり、耳率が高くなって巻き締め時にシワが発生した。
【０１１９】
比較例８９においては、熱間圧延終了温度が本発明範囲の上限を超えているので、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の下限未満となり、カーリング時及び巻き締め時にシワが発生した。
【０１２０】
比較例９０においては、熱間圧延終了温度が本発明範囲の下限未満であるので、耳率が高くなり、巻き締め時にシワが発生した。
【０１２１】
比較例９１においては、冷間圧延率が本発明範囲の下限未満であるので、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の下限未満となり、カーリング時及び巻き締め時にシワが発生した。
【０１２２】
比較例９２においては、冷間圧延率が本発明範囲の上限を超えているので、耳率が極めて高くリベット張り出し限界が小さいため、カーリング時及び巻き締め時にシワが発生した。
【０１２３】
比較例９３においては、仕上げ焼鈍を施したが、冷間圧延にシングル圧延機を使用したので、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の下限未満となり、巻き締め時にシワが発生した。
【０１２４】
比較例９４においては、冷間圧延工程中に中間焼鈍を施したが、冷間圧延にシングル圧延機を使用したので、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の下限未満となり、ビードの角出し率が低く、カーリング時及び巻き締め時にシワが発生した。
【０１２５】
第８実施例
上記表７中の実施例２２と同様の組成を有するアルミニウム合金鋳塊を第４実施例と同様に均質化処理した後、熱間圧延した。次に、このアルミニウム合金鋳塊に下記表２４に示す製造条件で第１冷間圧延、中間焼鈍及び第２冷間圧延を施すことによりアルミニウム合金板を製造した。なお、実施例１００においては、冷間圧延後に２１０℃で２時間保持の仕上げ焼鈍を施した。
【０１２６】
【表２４】
【０１２７】
次いで、第１実施例と同様にして、各実施例及び比較例の熱処理後のアルミニウム合金板について、耐力、カーリング時及び巻き締め時のシワの発生、耐圧強度、リベット張り出し限界並びにスコア加工性について評価した。更に、耳率を測定した。これらの結果を下記表２５及び２６に示す。
【０１２８】
【表２５】
【０１２９】
【表２６】
【０１３０】
上記表２５及び２６に示すように、実施例９５乃至１００においては、適切な組成を有するアルミニウム合金鋳塊から適切なサブグレインの面積占有率を有するアルミニウム合金板を製造したので、耳率が低く、キャンエンドに必要とされる高い耐圧強度、リベット張り出し成形性及びスコア加工性を得ることができた。
【０１３１】
一方、比較例１０１及び１０２においては、中間焼鈍後の冷間圧延にシングル圧延機を使用しているので、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の下限未満となり、カーリング時及び巻き締め時にシワが発生した。特に、比較例１０２においては、スコア加工性が不良であった。
【０１３２】
比較例１０３においては、中間焼鈍後の冷間圧延率が本発明範囲の下限未満であるので、耐圧強度が低いと共に、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の下限未満となり、巻き締め時にシワが発生した。
【０１３３】
比較例１０４においては、中間焼鈍後の冷間圧延率が本発明範囲の上限を超えているので、耐圧強度が過剰に高くなったため耳率が高くなり、寸法規格から外れた。
【０１３４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、アルミニウム合金板の組成及び内部組織におけるサブグレインの面積占有率が適切なものに規定されているので、カーリング時及び巻き締め時のシワの発生を防止することができる。従って、内容物に関わらず、種々のキャンエンドに適用することができる。また、本発明方法によれば、冷間圧延中の発熱により動的な回復を進行して内部組織における面積占有率が３乃至３０％のサブグレインが生成するので、強度を低下させることなくカーリング時及び巻き締め時のシワの発生が抑制されたアルミニウム合金板を製造することができる。また、仕上げ焼鈍を施す必要がないのでコストが低い。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）乃至（ｃ）はキャンエンド製造のためのプレス加工を示す模式図である。
【図２】カーリングを示す模式的断面図である。
【図３】カーリングによるシワを示す模式的底面図である。
【図４】（ａ）乃至（ｃ）は巻き締めを示す模式的断面図である。
【図５】巻き締めによるシワを示す模式的底面図である。
【符号の説明】
１；アルミニウム合金板
２ａ；円板
２ｂ；ベーシックエンド
３；カーラ
４；キャンボディ
５；巻き締め機
１０ａ、１０ｂ；シワ
【発明の属する技術分野】
本発明はビール及び炭酸飲料等の缶に使用されるキャンエンドに好適なカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板及びその製造方法に関し、特に、カーリング工程におけるカール先端部のシワ及び内容物充填時の巻き締め部のシワの発生の抑制を図ったカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、ビール及び炭酸飲料等の缶に使用されるキャンエンドには軽量化によるコストダウンを主目的とした小径化及び材料板の薄肉化が急速に進められている。そこで、材料板の薄肉化に関して、耐圧強度を保持するため、高い材料強度を有すると共に、耐圧強度が高いキャンエンドの形状及びその加工方法が検討されている。この耐圧強度が高いキャンエンドの形状はフルフォームエンドと呼ばれ普及しつつあるものの、ベーシックエンドの加工時の絞り比が増加するため、カール先端部にシワが生じることがある。また、キャンボディとの巻き締め部の形状を大幅に変更するためには、大きな設備投資が必要となるため、材料板を薄肉化しても従来の形状で巻き締めを行っているので、巻き締め時にもシワが発生することがある。
【０００３】
このようなシワが存在すると、充填後の缶内圧が高い炭酸飲料等の内容物において、高温保管時の内圧の増加により、飲み口部付近で角出し現象といわれるキャンエンドの変形が発生する。これにより、飲み口部が破裂し、内容物が飛散したり漏れることがある。
【０００４】
この破裂を防止するため、製缶メーカでは、パネル部と呼ばれる中央部分よりもカウンタシンクと呼ばれる円周状に設けられた溝近傍部に優先的に変形を生じさせるためビードを設けている。しかし、このようなキャンエンドは、比較的内圧が低いビール及び窒素ガスを充填する非炭酸飲料用のキャンエンドには適しておらず、低内圧用キャンエンドにはビードを設けずに、高内圧用と低内圧用とを使い分けている。従来、どちらにも好適な材料は得られていない。
【０００５】
従来、キャンエンド用材料としてＪＩＳ５１８２等のアルミニウム合金鋳塊に対して、ＵＳＰ３，５０２，４４８号又は特公平３−３８３３１号公報に開示された方法によりアルミニウム合金板が製造されている。ＵＳＰ３，５０２，４４８号に記載されたアルミニウム合金板の製造方法においては、８５％以上の加工率で冷間圧延が行われた後に、焼鈍が施されている。この従来の製造方法によれば、製品板での加工硬化が小さいため、ビードに優先的に角出し変形を生じさせて高い強度を得ることができる。しかし、この従来技術においては、カール先端部及び巻き締め部のシワが発生しやすい。これは、一般的にシワの発生を抑制には耳率の低下及び強度異方性の低下が有効であるとされているが、この従来技術では、耳率及び強度異方性が高いためである。
【０００６】
一方、特公平３−３８３３１号公報に記載されたアルミニウム合金板の製造方法においては、アルミニウム合金板に順に熱間圧延、第１冷間圧延、中間焼鈍及び第２冷間圧延が施されている。この製造方法によれば、強度異方性を低下することができると共に、耳率を低下することもできる。これにより、シワ等の不具合の発生が低減されている。しかし、この従来技術をビードが設けられたフルフォームエンドに適用しようとすると、製品板での加工硬化が大きいため、キャンエンドが加工された後の角出し部位であるカウンタシンクの剛性が高く、ビードでの優先的な変形が低下し、ビード以外で角出し現象が生じて飲み口が破裂する可能性がある。また、強度異方性及び耳率はＵＳＰ３，５０２，４４８号によるアルミニウム合金板よりも良好であるものの、薄肉化しようとする場合、カーリング時及び巻き締め時の均一変形の行いやすさは十分なものではなく、十分にシワの発生を抑制することはできない。更に、加工硬化が大きいため、開缶性向上のために開口部に切れ目を形成するスコア加工の加工率の上昇及びその残部の薄肉化に伴ってスコア底部に微小割れが生じやすくなる。
【０００７】
また、容器に成形加工された際に容器の端部の強度が側壁の強度よりも高くなるアルミニウム合金板の製造方法が提案されている（特開平６−１０１００５号公報）。この公報に記載された製造方法では、最終冷間圧延の前に材料板に溶体化処理及び急冷が施されている。この方法によれば、容器に成形加工されたときに容器の端部の強度を高くすることはできるが、シワの発生を抑制することはできない。
【０００８】
耳率の低下及び強度異方性の低下のみでは十分にシワの発生を抑制することができないので、近時、材料板を均一に変形することが課題となってきている。この均一変形には材料板の十分な回復が必要であり、特にサブグレインの生成が効果を示すことが公知である。
【０００９】
熱間圧延と再結晶との関係に着目してシワの発生を抑制するアルミニウム合金板の製造方法が提案されている（特開平４−２２８５５１号公報、特開平６−１０８２１１号公報）。これらの公報に記載された従来の製造方法では、熱間圧延における圧下率を制御してアルミニウム合金板内の再結晶粒の割合を制御し、これにより耳率の低下を図っている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術ではサブグレインの生成を制御しキャンエンドに必要とされる特性を有するアルミニウム合金板は得られていない。ＵＳＰ３，５０２，４４８号に記載された製造方法では仕上げ焼鈍が施されているものの、サブグレインが十分には生成していない。また、シワ及びスコア加工時の微小割れを防止するために、特公平３−３８３３１号公報に記載された製造方法の後に比較的高温下での仕上げ焼鈍を施す場合には、必要強度の保持及び強度の制御が困難であると共に、工程の増加に伴いコストが上昇し、制作日数が増加するという問題点がある。
【００１１】
更に、現在のキャンエンドの多くには、プルタブがキャンエンドから離れないステイオンタブ（ＳＯＴ）方式が採用されている。しかし、このＳＯＴ方式のキャンエンドは、それまで主流であったプルタブがキャンエンドから離れるリングプル（ＲＰ）方式と比して、開缶に強い力が必要であり、開缶性の向上が必要とされている。開缶性の向上には前述のようにスコア残部の薄肉化が一般的に行われているが、スコア残部を薄肉化しようとすると、スコア加工時にスコア底部に微小な割れが生じる場合がある。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、キャンエンドに必要とされる強度を有し低コストでカーリング時及び巻き締め時のシワの発生が抑制されて各種のキャンエンドに適用することができ、好ましくはスコア加工性が良好なカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板は、フルフォームタイプのキャンエンドに使用されるアルミニウム合金板において、Ｍｇ：３．００乃至５．５０重量％、Ｍｎ：０．２０乃至０．６０重量％及びＦｅ：０．１０乃至０．６０重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる組成を有し、内部組織におけるサブグレインの面積占有率が３乃至３０％であり、耐力が２９０（Ｎ／ｍｍ ２ ）以上であることを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、アルミニウム合金板の組成及び内部組織におけるサブグレインの面積占有率を適切なものに規定しているので、カーリング時及び巻き締め時のシワの発生を防止することができる。これにより、ビードの有無に関わらず、種々のキャンエンドに適用することができる。
【００１５】
本発明に係るカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板の製造方法は、フルフォームタイプのキャンエンドに使用されるアルミニウム合金板の製造方法において、Ｍｇ：３．００乃至５．５０重量％、Ｍｎ：０．２０乃至０．６０重量％及びＦｅ：０．１０乃至０．６０重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる組成を有するアルミニウム合金鋳塊を均質化処理する均質化処理工程と、前記アルミニウム合金鋳塊を圧延率を９０％以上、圧延終了温度を３１０乃至３７０℃として熱間圧延する熱間圧延工程と、前記熱間圧延後の圧延板を圧延率が７５乃至９５％のタンデム圧延機による冷間圧延により製品板厚とし内部組織におけるサブグレインの面積占有率を３乃至３０％とする冷間圧延工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る他のカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板の製造方法は、フルフォームタイプのキャンエンドに使用されるアルミニウム合金板の製造方法において、Ｍｇ：３．００乃至５．５０重量％、Ｍｎ：０．２０乃至０．６０重量％及びＦｅ：０．１０乃至０．６０重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる組成を有するアルミニウム合金鋳塊を均質化処理する均質化処理工程と、前記アルミニウム合金鋳塊を熱間圧延する熱間圧延工程と、前記熱間圧延工程後の圧延板を冷間圧延する第１冷間圧延工程と、前記第１冷間圧延工程後の圧延板を中間焼鈍する中間焼鈍工程と、前記中間焼鈍後の圧延板を圧延率が５０乃至８０％のタンデム圧延機による冷間圧延により製品板厚とし内部組織におけるサブグレインの面積占有率を３乃至３０％とする第２冷間圧延工程とを有することを特徴とする。
【００１７】
なお、前記冷間圧延工程又は前記第２冷間圧延工程にタンデム圧延機が使用されることが望ましい。
【００１８】
本発明においては、熱間圧延後に適切な圧延率で冷間圧延し、冷間圧延中の発熱により動的な回復を進行させ、これにより、内部組織における面積占有率が３乃至３０％のサブグレインを生成させているので、キャンエンドに必要とされる強度を保持したままカーリング時及び巻き締め時のシワの発生が抑制されたアルミニウム合金板を製造することができる。更に、冷間圧延後に仕上げの焼鈍を施す必要がないので、低コストでアルミニウム合金板を製造することができる。
【００１９】
なお、前記アルミニウム合金板はＳｉ：０．０５乃至０．３０重量％を含有することが望ましい。更に、Ｃｒ：０．０３乃至０．３０重量％及びＣｕ：０．０３乃至０．２０重量％からなる群から選択された少なくとも１種の元素を含有することが望ましい。また、Ｔｉ：０．０１乃至０．１０重量％を含有してもよい。
【００２０】
これらの元素を含有することにより、耐圧強度及びスコア加工性が更に一層向上する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本願発明者等が前記課題を解決するため、冷間圧延後の熱処理による回復時に形成された回復組織によりシワの発生状況が変化することに着目し、現有材料を使用してアルミニウム合金板のカーリング性及び成形性について鋭意実験研究を重ねた。この結果、回復組織中のサブグレインの面積占有率が高いほど、カーリング性及び成形性が向上し、更にスコア加工性も向上することを見い出した。しかし、従来の製造方法で実施されている冷間圧延にはシングルの圧延機が使用されているため、サブグレインを生成させるにはこの冷間圧延後に比較的高温で仕上げ焼鈍を行う必要がある。冷間圧延の圧延率が高い材料板は高温での強度低下が著しいため、シングル圧延機を使用してキャンエンドに必要とされる強度を保持したままシワを制御することは困難である。本願発明者等が更に研究を重ねた結果、タンデム圧延機を使用して冷間圧延を行うことにより、圧延中の発熱により圧延中に動的な回復が進行し、冷間圧延後にサブグレインが生成していることに想到した。この場合には、従来の仕上げ焼鈍による静的な回復でサブグレインを生成させる場合と比して、低い温度で同程度のサブグレインを生成させることができる。従来の仕上げ焼鈍の温度を調節してサブグレインを生成させる場合には、前述のように、材料強度が著しく低下してキャンエンドに必要とされる耐圧強度が低下していた。この耐圧強度は角出し変形を生じさせる内部圧力に対する強度である。
【００２２】
更に、原料の組成とサブグレインの生成との関係について、Ｆｅ及びＭｎの添加によるＡｌ−Ｆｅ系又はＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系の晶出物の数が多いほど、またその大きさが大きいほど、サブグレインの生成速度が速く、また比較的低温でもサブグレインを生成させることができることが判明した。また、Ｍｇの添加により圧延前の素材の強度を高くするほど、同一圧延率において発熱温度が高くなることが判明した。
【００２３】
以下、本発明に係るカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板に含有される化学成分及びその組成限定理由について説明する。
【００２４】
Ｍｇ：３．００乃至５．５０重量％
Ｍｇはアルミニウム合金板の強度を向上させるために重要な元素である。Ｍｇ含有量が３．００重量％未満であると、ビール及び炭酸飲料等に使用されるキャンエンド用のアルミニウム合金板として十分な強度が得られない。一方、Ｍｇ含有量が５．５０重量％を超えると、強度が高すぎ成形性が低下する。従って、Ｍｇ含有量は３．００乃至５．５０重量％とする。
【００２５】
Ｍｎ：０．２０乃至０．６０重量％
Ｍｎはサブグレインの核となる微細晶出物の生成を促進しアルミニウム合金板の強度を向上させるために重要な元素である。また、薄肉化及び小径化により開缶性が低下することに対して、Ｍｎは開缶性を向上させる。Ｍｎ含有量が０．２０重量％未満であると、十分な強度及び開缶性を得ることができない。一方、Ｍｎ含有量が０．６０重量％を超えると、微細晶出物が過剰に生成してリベット張り出し性及びスコア加工性等の成形性が著しく低下する。従って、Ｍｎの含有量は０．２０乃至０．６０重量％とする。なお、リベット張り出し性とは、蓋部のタブとの結合部位の事前加工であるリベット加工の際の張り出し限界の程度をいう。
【００２６】
Ｆｅ：０．１０乃至０．６０重量％
Ｆｅはサブグレインの核となる微細晶出物の生成を促進しキャンエンドとして重要な特性である成形性を向上させる結晶粒微細化に大きな効果を示す元素である。また、開缶性を向上させるＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系晶出物の生成にも効果を有する。Ｆｅ含有量が０．１０重量％未満であると、結晶粒微細化及び開缶性の向上などの効果が不足する。一方、Ｆｅ含有量が０．６０重量％を超えると、巨大晶出物が生成されると共に、晶出物の生成数が多くなり過ぎてリベット張り出し性及びスコア加工性等の成形性が著しく低下する。従って、Ｆｅの含有量は０．１０乃至０．６０重量％とする。
【００２７】
Ｓｉ：０．０５乃至０．３０重量％
Ｓｉはキャンエンドとして重要な特性である開缶性を向上させるＭｇ−Ｓｉ系晶出物を生成し組織の安定化に効果を示す元素である。Ｓｉ含有量が０．０５重量％未満であると、開缶性向上等の効果が低い。一方、Ｓｉ含有量が０．３０重量％を超えると、晶出物が過剰に生成して成形性が低下しやすい。従って、Ｓｉの含有量は０．０５乃至０．３０重量％であることが望ましい。
【００２８】
Ｃｒ：０．０３乃至０．３０重量％
Ｃｒはアルミニウム合金板の強度を向上させる元素である。Ｃｒ含有量が０．０３重量％未満であると、強度向上の効果が低い。一方、Ｃｒ含有量が０．３０重量％を超えると、巨大晶出物が生成されると共に、晶出物の生成数が多くなって成形性が低下しやすい。従って、Ｃｒの含有量は０．０３乃至０．３０重量％であることが望ましい。
【００２９】
Ｃｕ：０．０３乃至０．２０重量％
Ｃｕはアルミニウム合金板の強度を向上させる元素である。Ｃｕ含有量が０．０３重量％未満であると、強度向上の効果が低い。一方、Ｃｕ含有量が０．２０重量％を超えると、キャンエンドとして重要な特性である耐食性が低下しやすいと共に、加工硬化が大きくなるため強度が高くなり過ぎて成形性が低下することがある。従って、Ｃｕの含有量は０．０３乃至０．２０重量％であることが望ましい。
【００３０】
Ｔｉ：０．０１乃至０．１０重量％
Ｔｉは鋳造組織の微細化及び組織の安定化に効果を有する元素である。Ｔｉ含有量が０．０１重量％未満であると、鋳造組織の微細化及び組織の安定化の効果が低く、成形性が低下しやすい。一方、Ｔｉ含有量が０．１０重量％を超えると、巨大晶出物が生成されて成形性が低下しやすい。従って、Ｔｉの含有量は０．０１乃至０．１０重量％であることが望ましい。
【００３１】
次に、上記組成のアルミニウム合金板の製造方法について説明する。本願第１発明においては、上述の組成を有するアルミニウム合金鋳塊に均質化処理を行い、更に熱間圧延及び冷間圧延を施して最終製品であるアルミニウム合金板を得る。以下に、各熱処理及び圧延における数値限定理由について説明する。
【００３２】
熱間圧延の圧延率：９０％以上
熱間圧延の圧延率が９０％未満であると、製品板において耳形状の安定化及び結晶粒微細化の効果が得られない。従って、熱間圧延の圧延率は９０％以上とする。
【００３３】
熱間圧延の終了温度：３１０乃至３７０℃
熱間圧延の終了温度が３１０℃未満であると、十分な再結晶粒が得られないため、耳率が高くなって安定して巻き締めを行うことができなくなると共に、強度が高くなり過ぎ、成形性が著しく低下して成形後の寸法不良が生じやすくなる。一方、熱間圧延の終了温度が３７０℃を越えると、再結晶粒が大きくなり過ぎるため、その後の冷間圧延後にサブグレインが生成しにくくなり、成形性が低下する。従って、熱間圧延の終了温度は３１０乃至３７０℃とする。
【００３４】
冷間圧延の圧延率：７５乃至９５％
中間焼鈍を施さない場合に、冷間圧延の圧延率が７５％未満であると、圧延中に動的な回復が生じにくいため、内部組織において適切なサブグレインの占有面積率を得られないと共に、キャンエンドに必要とされる強度を得ることができない。一方、冷間圧延の圧延率が９５％を超えると、耳率が著しく上昇し巻き締め時の安定性が低下すると共に、アルミニウム合金板の強度が高くなり過ぎて成形性が低下する。従って、冷間圧延の圧延率は７５乃至９５％とする。
【００３５】
なお、冷間圧延にはタンデム圧延機を使用することが望ましい。タンデム圧延機を使用することにより、シングルの圧延機と比して、１回の通板における圧延率を高くすることができる。これにより、１回の通板における発熱量が高くなるので、従来のように冷間圧延後に仕上げ焼鈍を施す場合と比して低温で、かつ連続的に回復を生じさせ、サブグレインを生成することができる。このように、冷間圧延により回復を生じさせて十分にサブグレインを生成することができるものであれば、圧延機はタンデム圧延機に限定されるものではない。
【００３６】
内部組織におけるサブグレインの面積占有率：３乃至３０％
内部組織におけるサブグレインの面積占有率が３％未満であると、均一変形によるカーリング時及び巻き締め時のシワの発生を抑制することができない。一方、サブグレインの面積占有率は高いほどシワの改善に効果を示す。しかし、現在の圧延技術でサブグレインの面積占有率が３０％を超えるようにするためには、冷間圧延時の発熱温度を高くする必要がある。このため、アルミニウム合金板の強度が著しく低下してしまい、サブグレインと強度とを制御することは困難である。従って、内部組織におけるサブグレインの面積占有率は３乃至３０％とする。
【００３７】
また、本願第２発明においては、上述の組成を有するアルミニウム合金鋳塊に均質化処理を行い、更に熱間圧延及び冷間圧延を施す。その後、中間焼鈍を行った後、仕上げの冷間圧延を施して最終製品であるアルミニウム合金板を得る。この場合、中間焼鈍後には完全な再結晶粒が形成されているものとする。また、中間焼鈍時の加熱冷却速度が速いほど微細な内部組織が得られ、成形性が向上する。従って、中間焼鈍として、バッチ式焼鈍よりも連続式焼鈍（ＣＡＬ）を行うことが望ましい。更に、中間焼鈍前の冷間圧延にはシングル又はタンデム等の圧延機を使用してもよいが、中間焼鈍後の仕上げの冷間圧延にはタンデム圧延機を使用することが望ましい。これは、前述のように、タンデム圧延機による冷間圧延により回復を生じさせてサブグレインを生成することができるからである。
【００３８】
次に、中間焼鈍後の冷間圧延率の数値限定理由について説明する。
【００３９】
冷間圧延の圧延率：５０乃至８０％
本願第２発明においては、中間焼鈍を行うことにより再結晶粒を微細にしているので、本願第１発明と比して、低い圧延率の冷間圧延で所望のサブグレインを得ることができる。しかし、中間焼鈍後の冷間圧延の圧延率が５０％未満であると、圧延時の発熱温度が低く回復が十分に起こらず、サブグレインが生成しにくい。また、キャンエンドに必要な強度が得られない。一方、圧延率が８０％を超えると、強度が高くなり過ぎて成形性が低下する。また、耳率及び強度異方性が不良となりカーリング時又は巻き締め時にシワが発生する。従って、中間焼鈍後の冷間圧延の圧延率は５０乃至８０％とする。
【００４０】
なお、本願第１発明と同様の理由から、内部組織におけるサブグレインの面積占有率は３乃至３０％とする。
【００４１】
本願第１及び第２発明において、仕上げの冷間圧延後にアルミニウム合金板に強度調整範囲の仕上げ焼鈍等の熱処理を施してもよい。このような熱処理によって特性が低下することはないためである。
【００４２】
また、前述の方法により製造されたアルミニウム合金板は内容物、形状及び蓋の種類に関わらず、キャンエンドとして使用可能であるが、本願第１発明により製造されたアルミニウム合金板は、特に炭酸飲料等用のビードが設けられるフルフォームエンドに好適であり、本願第２発明により製造されたアルミニウム合金板は、特にビール又は非炭酸飲料等用のビードが設けられないフルフォームエンドに好適である。
【００４３】
なお、アルミニウム合金板の耐力が２９０（Ｎ／ｍｍ2）未満であると、強度が低いために蓋材としての使用が困難となることがある。一方、強度が高くなるほど耐圧強度に関しては有利となるが、成形性が低下しやすくなると共に、カーリングシワが発生しやすくなる。
【００４４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、その特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。
【００４５】
第１実施例
先ず、下記表１に示す組成を有するアルミニウム合金鋳塊を均質化処理として５１０℃に４時間保持した。次に、このアルミニウム合金鋳塊に圧延率が９９％、終了温度が３３０℃の熱間圧延を施し、板厚を２．０ｍｍとした。次いで、この圧延板にタンデム圧延機により圧延率が８７％の冷間圧延を施し、板厚を０．２６ｍｍとした。
【００４６】
【表１】
冷間圧延によりアルミニウム合金板を作製した後、各実施例及び比較例について、内部組織におけるサブグレインの面積占有率を測定した。その後、２７０℃で２０秒間の焼付塗装相当の熱処理を施した。これは、実際のキャンエンド用アルミニウム合金板は焼付塗装後に成形加工されるので、これと同じ条件とするために行ったものである。そして、各実施例及び比較例について機械的性質を測定した。これらの結果を下記表２に示す。
【００４８】
【表２】
次に、各実施例及び比較例の熱処理後のアルミニウム合金板について、カーリング時及び巻き締め時のシワの発生、耐圧強度、ビード角出し率、リベット張り出し限界並びにスコア加工性について評価した。
【００５０】
カーリング時及び巻き締め時のシワの発生の評価について説明する。図１（ａ）乃至（ｃ）はキャンエンド製造のためのプレス加工を示す模式図である。先ず、図１（ａ）に示すように、熱処理後のアルミニウム合金板１から円板２ａを打抜く。次いで、図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、円板２ａの端部をプレス加工により湾曲させベーシックエンド２ｂを作製した。図２はカーリングを示す模式的断面図である。次いで、ベーシックエンド２ｂの先端部にカーラ３によりカーリングを施した。図３はカーリングによるシワを示す模式的底面図である。カーリング性が不良である場合には、図３に示すように、シワ１０ａが発生する。このシワ１０ａの有無を確認した。シワが全く発生しなかったものを◎、ややシワが生じたが良好であったものを○、シワが生じやや不良であったものを△、シワが発生し不良であったものを×として評価した。
【００５１】
図４（ａ）乃至（ｃ）は巻き締めを示す模式的断面図である。巻き締めにおいては、先ず、図４（ａ）に示すように、カーリングを施されたベーシックエンド２ｂの先端部を、ネック板厚及びフランジ形状が一定のアルミニウム製キャンボディ４の先端部に引っかけた。次いで、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、この先端部に巻き締め機５により巻き締めを施した。図５は巻き締めによるシワを示す模式的底面図である。巻き締め性が不良である場合には、図５に示すように、シワ１０ｂが発生する。このシワ１０ｂについてカーリング時に発生したシワと同様にして評価した。
【００５２】
また、スコア加工性については、加工率が７０％のスコア加工による微小割れの発生により評価した。全く微小割れが発生したものを◎、微小割れが発生しても良好であったものを○、微小割れが発生しやや不良であったものを△、微小割れが発生し不良であったものを×とした。
【００５３】
耐圧強度については、各アルミニウム合金板を蓋形状に成形した後、缶に取付けられたときに内側となる面に水圧を印加し、アルミニウム合金板が塑性変形するときの圧力を測定した。
【００５４】
また、ビード角出し率は、耐圧強度の測定時にビード部から優先的に塑性変形する割合である。
【００５５】
そして、リベット張り出し限界は、タブを取付けるためのリベットを加工する際に割れが発生しない限界の高さである。このリベット加工においては、３段階の張り出しを行った。これらの結果を下記表３に示す。
【００５６】
【表３】
上記表３に示すように、実施例１及び２においては、適切な組成を有するアルミニウム合金鋳塊から適切なサブグレインの面積占有率を有するアルミニウム合金板を製造したので、キャンエンドに必要とされる高い耐圧強度、ビードでの優先的な角出し性、リベット張り出し成形性及びスコア加工性を得ることができた。
【００５８】
一方、比較例３においては、Ｍｇ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、耐圧強度が低く、エンド材として十分な強度を得ることができなかった。比較例４においては、Ｍｇ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、巻締め時にシワが発生し、リベット張り出し限界が低かった。
【００５９】
比較例５においては、Ｍｎ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、耐圧強度が低かった。比較例６においては、Ｍｎ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、晶出物が過剰に生成してリベット張り出し限界が低く、スコア加工性が劣っていた。
【００６０】
比較例７においては、Ｆｅ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、結晶粒が大きくスコア加工性が劣っていた。比較例８においては、Ｆｅ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、リベット張り出し限界が低く、スコア加工性が劣っていた。
【００６１】
比較例９においては、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の下限未満であるので、カーリング時及び巻締め時にシワが発生し、角出し率が低かった。比較例１０においては、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の上限を超えているので、シワ及び成形性は良好であったが、耐圧強度が低く、エンド材として十分な強度を得ることができなかった。
【００６２】
第２実施例
下記表４に示す組成を有するアルミニウム合金鋳塊を使用して、第１実施例と同様にして、アルミニウム合金板を作製した。
【００６３】
【表４】
そして、第１実施例と同様にして、内部組織におけるサブグレインの面積占有率及び機械的性質を測定した。これらの結果を下記表５に示す。
【００６５】
【表５】
次いで、第１実施例と同様にして、各実施例及び比較例の熱処理後のアルミニウム合金板について、カーリング時及び巻き締め時のシワの発生、耐圧強度、ビード角出し率、リベット張り出し限界並びにスコア加工性について評価した。これらの結果を下記表６に示す。
【００６７】
【表６】
上記表６に示すように、実施例１１及び１２においては、適切な組成を有するアルミニウム合金鋳塊から適切なサブグレインの面積占有率を有するアルミニウム合金板を製造したので、キャンエンドに必要とされる高い耐圧強度、ビードでの優先的な角出し性、リベット張り出し成形性及びスコア加工性を得ることができた。
【００６９】
一方、比較例１３においては、Ｓｉ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、開缶性の低下が予想され、高純地金が必要となり大幅なコストアップにつながる。比較例１４においては、Ｓｉ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、カーリング時及び巻締め時にシワが発生し、リベット張り出し限界が低かった。
【００７０】
第３実施例
下記表７及び８に示す組成を有するアルミニウム合金鋳塊を使用して、第１実施例と同様にして、アルミニウム合金板を作製した。
【００７１】
【表７】
【表８】
そして、第１実施例と同様にして、内部組織におけるサブグレインの面積占有率及び機械的性質を測定した。これらの結果を下記表９及び１０に示す。
【００７４】
【表９】
【表１０】
次いで、第１実施例と同様にして、各実施例及び比較例の熱処理後のアルミニウム合金板について、カーリング時及び巻き締め時のシワの発生、耐圧強度、ビード角出し率、リベット張り出し限界並びにスコア加工性について評価した。これらの結果を下記表１１及び１２に示す。
【００７７】
【表１１】
【表１２】
上記表１１及び１２に示すように、実施例１５及び３４においては、適切な組成を有するアルミニウム合金鋳塊から適切なサブグレインの面積占有率を有するアルミニウム合金板を製造したので、キャンエンドに必要とされる高い耐圧強度、ビードでの優先的な角出し性、リベット張り出し成形性及びスコア加工性を得ることができた。
【００８０】
一方、比較例３５においては、Ｃｒ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、耐圧強度が低く、エンド材として十分な強度を得ることができなかった。比較例３６においては、Ｃｒ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、金属間化合物の増加により成形性が低下した。
【００８１】
比較例３７においては、Ｃｕ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、耐圧強度が低く、エンド材として十分な強度を得ることができなかった。比較例３８においては、Ｃｕ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、強度が高すぎて成形性が低かった。
【００８２】
比較例３９においては、Ｔｉ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、粗大結晶粒が生成し、成形性が低下した。比較例４０においては、Ｔｉ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、大きな金属間化合物が多数生成し、成形性が低下した。
【００８３】
第４実施例
先ず、上記表１に示す組成を有するアルミニウム合金鋳塊を均質化処理として５１０℃に４時間保持した。次に、このアルミニウム合金鋳塊に圧延率が９９％、終了温度が３３０℃の熱間圧延を施し、板厚を３．０ｍｍとした。次いで、この圧延板にタンデム圧延機により冷間圧延を施し、板厚を１．０ｍｍとした。その後、中間焼鈍としてＣＡＬにより熱処理を施した。そして、熱処理後の圧延板をタンデム圧延機により冷間圧延して、製品板厚０．２６ｍｍとした。なお、実施例４１及び４２並びに比較例４３乃至５０の組成は、順に実施例１及び２並びに比較例３乃至１０の組成と同様のものである。
【００８４】
次に、第１実施例と同様にして、内部組織におけるサブグレインの面積占有率及び機械的性質を測定した。これらの結果を下記表１３に示す。
【００８５】
【表１３】
次いで、第１実施例と同様にして、各実施例及び比較例の熱処理後のアルミニウム合金板について、カーリング時及び巻き締め時のシワの発生、耐圧強度、リベット張り出し限界並びにスコア加工性について評価した。これらの結果を下記表１４に示す。
【００８７】
【表１４】
上記表１４に示すように、実施例４１及び４２においては、適切な組成を有するアルミニウム合金鋳塊から適切なサブグレインの面積占有率を有するアルミニウム合金板を製造したので、キャンエンドに必要とされる高い耐圧強度、リベット張り出し成形性及びスコア加工性を得ることができた。
【００８９】
一方、比較例４３においては、Ｍｇ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、耐圧強度が低く、エンド材として十分な強度を得ることができなかった。比較例４４においては、Ｍｇ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、巻締め時にシワが発生し、リベット張り出し限界が低かった。
【００９０】
比較例４５においては、Ｍｎ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、耐圧強度が低かった。比較例４６においては、Ｍｎ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、晶出物が過剰に生成し、リベット張り出し限界が低く、スコア加工性が劣っていた。
【００９１】
比較例４７においては、Ｆｅ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、結晶粒が大きくスコア加工性が劣っていた。比較例４８においては、Ｆｅ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、リベット張り出し限界が低く、スコア加工性が劣っていた。
【００９２】
比較例４９においては、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の下限未満であるので、カーリング時及び巻締め時にシワが発生し、角出し率が低かった。比較例５０においては、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の上限を超えているので、シワ及び成形性は良好であるが、耐圧強度が低く、エンド材として十分な強度を得ることができなかった。
【００９３】
第５実施例
上記表４に示す組成を有するアルミニウム合金鋳塊を使用して、第４実施例と同様にして、アルミニウム合金板を作製した。なお、実施例５１及び５２並びに比較例５３及び５４の組成は、順に実施例１１及び１２並びに比較例１３及び１４の組成と同様のものである。
【００９４】
そして、第１実施例と同様にして、内部組織におけるサブグレインの面積占有率及び機械的性質を測定した。これらの結果を下記表１５に示す。
【００９５】
【表１５】
次いで、第１実施例と同様にして、各実施例及び比較例の熱処理後のアルミニウム合金板について、カーリング時及び巻き締め時のシワの発生、耐圧強度、リベット張り出し限界並びにスコア加工性について評価した。これらの結果を下記表１６に示す。
【００９７】
【表１６】
上記表１６に示すように、実施例５１及び５２においては、適切な組成を有するアルミニウム合金鋳塊から適切なサブグレインの面積占有率を有するアルミニウム合金板を製造したので、キャンエンドに必要とされる高い耐圧強度、リベット張り出し成形性及びスコア加工性を得ることができた。
【００９９】
一方、比較例５３においては、Ｓｉ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、スコア加工性が劣っていた。また、高純地金が必要となり大幅なコストアップにつながる。比較例５４においては、Ｓｉ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、巻締め時にシワが発生し、リベット張り出し限界が低かった。
【０１００】
第６実施例
上記表７及び８に示す組成を有するアルミニウム合金鋳塊を使用して、第４実施例と同様にして、アルミニウム合金板を作製した。なお、実施例５５乃至７４及び比較例７５乃至８０の組成は、順に実施例１５乃至３４及び比較例３５乃至４０の組成と同様のものである。
【０１０１】
そして、第１実施例と同様にして、内部組織におけるサブグレインの面積占有率及び機械的性質を測定した。これらの結果を下記表１７及び１８に示す。
【０１０２】
【表１７】
【表１８】
次いで、第１実施例と同様にして、各実施例及び比較例の熱処理後のアルミニウム合金板について、カーリング時及び巻き締め時のシワの発生、耐圧強度、リベット張り出し限界並びにスコア加工性について評価した。これらの結果を下記表１９及び２０に示す。
【０１０５】
【表１９】
【表２０】
上記表１９及び２０に示すように、実施例５５乃至７４においては、適切な組成を有するアルミニウム合金鋳塊から適切なサブグレインの面積占有率を有するアルミニウム合金板を製造したので、キャンエンドに必要とされる高い耐圧強度、ビードでの優先的な角出し性、リベット張り出し成形性及びスコア加工性を得ることができた。
【０１０８】
一方、比較例７５においては、Ｃｒ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、耐圧強度が低く、エンド材として十分な強度を得ることができなかった。比較例７６においては、Ｃｒ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、金属間化合物の増加により、強度が高くなりすぎて成形性が低下した。
【０１０９】
比較例７７においては、Ｃｕ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、耐圧強度が低く、エンド材として十分な強度を得ることができなかった。比較例７８においては、Ｃｕ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、強度が高すぎて成形性が低下した。
【０１１０】
比較例７９においては、Ｔｉ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、粗大結晶粒が生成し、成形性が低下した。比較例８０においては、Ｔｉ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、大きな金属間化合物が多数生成し、成形性が低下した。
【０１１１】
第７実施例
上記表７中の実施例２２と同様の組成を有するアルミニウム合金鋳塊を第１実施例と同様に均質化処理した。次に、このアルミニウム合金鋳塊に下記表２１に示す製造条件で熱間圧延及び冷間圧延を施すことによりアルミニウム合金板を製造した。なお、実施例８６及び比較例９３においては、冷間圧延後に２１０℃で２時間保持の仕上げ焼鈍を施した。また、比較例９４においては、熱間圧延により板厚を３．５ｍｍとし、圧延率が５０％の冷間圧延、中間焼鈍及び圧延率が６６％の冷間圧延を順次施した。
【０１１２】
【表２１】
次いで、第１実施例と同様にして、各実施例及び比較例の熱処理後のアルミニウム合金板について、耐力、カーリング時及び巻き締め時のシワの発生、耐圧強度、ビード角出し率、リベット張り出し限界並びにスコア加工性について評価した。更に、耳率を測定した。これらの結果を下記表２２及び２３に示す。
【０１１４】
【表２２】
【表２３】
上記表２２及び２３に示すように、実施例８１乃至８６においては、適切な組成を有するアルミニウム合金鋳塊から適切なサブグレインの面積占有率を有するアルミニウム合金板を製造したので、耳率が低く、キャンエンドに必要とされる高い耐圧強度、ビードでの優先的な角出し性、リベット張り出し成形性及びスコア加工性を得ることができた。仕上げ焼鈍を施した実施例８６においても良好な結果を得ることができた。
【０１１７】
一方、比較例８７においては、冷間圧延にシングル圧延機を使用したので、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の下限未満となり、カーリング時及び巻き締め時にシワが発生した。
【０１１８】
比較例８８においては、熱間圧延率が本発明範囲の下限未満であるので、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の下限未満となり、耳率が高くなって巻き締め時にシワが発生した。
【０１１９】
比較例８９においては、熱間圧延終了温度が本発明範囲の上限を超えているので、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の下限未満となり、カーリング時及び巻き締め時にシワが発生した。
【０１２０】
比較例９０においては、熱間圧延終了温度が本発明範囲の下限未満であるので、耳率が高くなり、巻き締め時にシワが発生した。
【０１２１】
比較例９１においては、冷間圧延率が本発明範囲の下限未満であるので、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の下限未満となり、カーリング時及び巻き締め時にシワが発生した。
【０１２２】
比較例９２においては、冷間圧延率が本発明範囲の上限を超えているので、耳率が極めて高くリベット張り出し限界が小さいため、カーリング時及び巻き締め時にシワが発生した。
【０１２３】
比較例９３においては、仕上げ焼鈍を施したが、冷間圧延にシングル圧延機を使用したので、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の下限未満となり、巻き締め時にシワが発生した。
【０１２４】
比較例９４においては、冷間圧延工程中に中間焼鈍を施したが、冷間圧延にシングル圧延機を使用したので、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の下限未満となり、ビードの角出し率が低く、カーリング時及び巻き締め時にシワが発生した。
【０１２５】
第８実施例
上記表７中の実施例２２と同様の組成を有するアルミニウム合金鋳塊を第４実施例と同様に均質化処理した後、熱間圧延した。次に、このアルミニウム合金鋳塊に下記表２４に示す製造条件で第１冷間圧延、中間焼鈍及び第２冷間圧延を施すことによりアルミニウム合金板を製造した。なお、実施例１００においては、冷間圧延後に２１０℃で２時間保持の仕上げ焼鈍を施した。
【０１２６】
【表２４】
次いで、第１実施例と同様にして、各実施例及び比較例の熱処理後のアルミニウム合金板について、耐力、カーリング時及び巻き締め時のシワの発生、耐圧強度、リベット張り出し限界並びにスコア加工性について評価した。更に、耳率を測定した。これらの結果を下記表２５及び２６に示す。
【０１２８】
【表２５】
【表２６】
上記表２５及び２６に示すように、実施例９５乃至１００においては、適切な組成を有するアルミニウム合金鋳塊から適切なサブグレインの面積占有率を有するアルミニウム合金板を製造したので、耳率が低く、キャンエンドに必要とされる高い耐圧強度、リベット張り出し成形性及びスコア加工性を得ることができた。
【０１３１】
一方、比較例１０１及び１０２においては、中間焼鈍後の冷間圧延にシングル圧延機を使用しているので、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の下限未満となり、カーリング時及び巻き締め時にシワが発生した。特に、比較例１０２においては、スコア加工性が不良であった。
【０１３２】
比較例１０３においては、中間焼鈍後の冷間圧延率が本発明範囲の下限未満であるので、耐圧強度が低いと共に、サブグレインの面積占有率が本発明範囲の下限未満となり、巻き締め時にシワが発生した。
【０１３３】
比較例１０４においては、中間焼鈍後の冷間圧延率が本発明範囲の上限を超えているので、耐圧強度が過剰に高くなったため耳率が高くなり、寸法規格から外れた。
【０１３４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、アルミニウム合金板の組成及び内部組織におけるサブグレインの面積占有率が適切なものに規定されているので、カーリング時及び巻き締め時のシワの発生を防止することができる。従って、内容物に関わらず、種々のキャンエンドに適用することができる。また、本発明方法によれば、冷間圧延中の発熱により動的な回復を進行して内部組織における面積占有率が３乃至３０％のサブグレインが生成するので、強度を低下させることなくカーリング時及び巻き締め時のシワの発生が抑制されたアルミニウム合金板を製造することができる。また、仕上げ焼鈍を施す必要がないのでコストが低い。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）乃至（ｃ）はキャンエンド製造のためのプレス加工を示す模式図である。
【図２】カーリングを示す模式的断面図である。
【図３】カーリングによるシワを示す模式的底面図である。
【図４】（ａ）乃至（ｃ）は巻き締めを示す模式的断面図である。
【図５】巻き締めによるシワを示す模式的底面図である。
【符号の説明】
１；アルミニウム合金板
２ａ；円板
２ｂ；ベーシックエンド
３；カーラ
４；キャンボディ
５；巻き締め機
１０ａ、１０ｂ；シワ
Claims (9)
- フルフォームタイプのキャンエンドに使用されるアルミニウム合金板において、Ｍｇ：３．００乃至５．５０重量％、Ｍｎ：０．２０乃至０．６０重量％及びＦｅ：０．１０乃至０．６０重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる組成を有し、内部組織におけるサブグレインの面積占有率が３乃至３０％であり、耐力が２９０（Ｎ／ｍｍ ２ ）以上であることを特徴とするカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板。
- Ｓｉ：０．０５乃至０．３０重量％を含有することを特徴とする請求項１に記載のカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板。
- Ｃｒ：０．０３乃至０．３０重量％及びＣｕ：０．０３乃至０．２０重量％からなる群から選択された少なくとも１種の元素を含有することを特徴とする請求項２に記載のカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板。
- Ｔｉ：０．０１乃至０．１０重量％を含有することを特徴とする請求項２又は３に記載のカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板。
- フルフォームタイプのキャンエンドに使用されるアルミニウム合金板の製造方法において、Ｍｇ：３．００乃至５．５０重量％、Ｍｎ：０．２０乃至０．６０重量％及びＦｅ：０．１０乃至０．６０重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる組成を有するアルミニウム合金鋳塊を均質化処理する均質化処理工程と、前記アルミニウム合金鋳塊を圧延率を９０％以上、圧延終了温度を３１０乃至３７０℃として熱間圧延する熱間圧延工程と、前記熱間圧延後の圧延板を圧延率が７５乃至９５％のタンデム圧延機による冷間圧延により製品板厚とし内部組織におけるサブグレインの面積占有率を３乃至３０％とする冷間圧延工程とを有することを特徴とするカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板の製造方法。
- フルフォームタイプのキャンエンドに使用されるアルミニウム合金板の製造方法において、Ｍｇ：３．００乃至５．５０重量％、Ｍｎ：０．２０乃至０．６０重量％及びＦｅ：０．１０乃至０．６０重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる組成を有するアルミニウム合金鋳塊を均質化処理する均質化処理工程と、前記アルミニウム合金鋳塊を熱間圧延する熱間圧延工程と、前記熱間圧延工程後の圧延板を冷間圧延する第１冷間圧延工程と、前記第１冷間圧延工程後の圧延板を中間焼鈍する中間焼鈍工程と、前記中間焼鈍後の圧延板を圧延率が５０乃至８０％のタンデム圧延機による冷間圧延により製品板厚とし内部組織におけるサブグレインの面積占有率を３乃至３０％とする第２冷間圧延工程とを有することを特徴とするカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板の製造方法。
- Ｓｉ：０．０５乃至０．３０重量％を含有することを特徴とする請求項５又は６に記載のカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板の製造方法。
- Ｃｒ：０．０３乃至０．３０重量％及びＣｕ：０．０３乃至０．２０重量％からなる群から選択された少なくとも１種の元素を含有することを特徴とする請求項７に記載のカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板の製造方法。
- Ｔｉ：０．０１乃至０．１０重量％を含有することを特徴とする請求項７又は８に記載のカーリング性及び巻き締め性が優れたアルミニウム合金板の製造方法。
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