JP6266905B2 - 缶ボディ用アルミニウム合金板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム缶の胴体部の材料として用いられる缶ボディ用アルミニウム合金板に関する。

アルミニウム製の飲料缶の缶ボディは、アルミニウム合金板をカップ成形し、その後、ＤＩ（Drawing ＆ Ironing）成形、トリミング、塗装・印刷、ネック成形の各工程を実施して製造されている。ＤＩ成形を経て製造される缶ボディには、絞り加工やしごき加工における成形性の良好な３０００系アルミニウム合金が使用されている。

近年、材料の使用量低減や、輸送コストの低減、あるいはアルミニウム缶以外の飲料容器とのコスト競争力などの観点から、缶ボディの薄肉化が従来にも増して求められている。しかしながら、缶ボディの薄肉化に伴い、ＤＩ成形時に缶胴が破断しやすくなるという問題がある。

ＤＩ成形時の缶胴の破断は、圧延方向と平行な方向に起点があることが多い。これは、圧延材特有の板面形態が圧延ロールの研削目に由来する高い異方性を有するため、ＤＩ成形時に潤滑油の油膜切れが起こりやすくなっていることが原因と考えられる。そのため、板面形態の制御を行い、缶胴の破断を抑制する技術の開発が望まれている。

一方、缶ボディ用アルミニウム合金板の板面形態の制御を行う例としては、特許文献１がある。特許文献１は、カップ成形時の問題を解決するものであって、圧延方向における粗さ曲線要素の平均長さと圧延直角方向における粗さ曲線要素の平均長さとの比を制御し、かつ、圧延方向の算術平均粗さと圧延直角方向の算術平均粗さとを特定の範囲に制御した缶胴用Ａｌ合金板の例が記載されている。特許文献１に記載の缶胴用Ａｌ合金板は、板面形態を上述のごとく制御することにより、カップ成形時の油膜切れを起こりにくくし、カップの楕円化を抑制することを図っている。

特開２０１１−２１４１０７号公報

しかしながら、特許文献１には、カップ成形後のＤＩ成形における破断の抑制に関する記載は全くなく、具体的な対策は示されていない。そのため、ＤＩ成形時の缶胴の破断の問題は未だ完全には解決できていない。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、ＤＩ成形時に破断しにくい缶ボディ用アルミニウム合金板を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、Ｍｇ：１．０〜１．５％（質量％、以下同じ）、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｃｕ：０．１５〜０．２５％、Ｆｅ：０．３０〜０．６％、Ｓｉ：０．２０〜０．４０％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる化学成分を有し、
圧延方向と平行方向の粗さ測定により得られる算術平均粗さＲａ_０、最大高さＲｙ_０及び、正基準レベルを０．１μｍ、負基準レベルを−０．１μｍとしたときのピークカウントＰｃ_０と、上記圧延方向と直角方向の粗さ測定により得られる算術平均粗さＲａ_９０、最大高さＲｙ_９０及び正基準レベルを０．１μｍ、負基準レベルを−０．１μｍとしたときのピークカウントＰｃ_９０とが下記式（１）〜式（９）を満足する表面粗さを、少なくとも一方の板表面が有していることを特徴とする缶ボディ用アルミニウム合金板にある。

０．２μｍ≦Ｒａ_０≦０．５μｍ ・・・（１）
０．２μｍ≦Ｒａ_９０≦０．５μｍ ・・・（２）
０．８≦Ｒａ_０／Ｒａ_９０≦１．２ ・・・（３）
１．５μｍ≦Ｒｙ_０≦３．０μｍ ・・・（４）
１．５μｍ≦Ｒｙ_９０≦３．０μｍ ・・・（５）
０．７≦Ｒｙ_０／Ｒｙ_９０≦１．３ ・・・（６）
１０ピークカウント／ｍｍ≦Ｐｃ_０≦２０ピークカウント／ｍｍ ・・・（７）
１０ピークカウント／ｍｍ≦Ｐｃ_９０≦２０ピークカウント／ｍｍ ・・・（８）
０．６≦Ｐｃ_０／Ｐｃ_９０≦１．５ ・・・（９）

また、本発明の他の態様は、上記の態様の缶ボディ用アルミニウム合金板の製造方法であって、
上記化学成分を有するアルミニウム圧延板の板表面の表面粗さを調整する表面粗さ調整工程を有し、
該表面粗さ調整工程により、上記アルミニウム圧延板における圧延方向と平行方向の粗さ測定により得られる算術平均粗さＲａ_０、最大高さＲｙ_０及び、正基準レベルを０．１μｍ、負基準レベルを−０．１μｍとしたときのピークカウントＰｃ_０と、上記圧延方向と直角方向の粗さ測定により得られる算術平均粗さＲａ_９０、最大高さＲｙ_９０及び、正基準レベルを０．１μｍ、負基準レベルを−０．１μｍとしたときのピークカウントＰｃ_９０とが上記式（１）〜式（９）を満足する表面粗さとなるように、上記アルミニウム圧延板の少なくとも一方の板表面の表面粗さを調整することを特徴とする缶ボディ用アルミニウム合金板の製造方法にある。

上記缶ボディ用アルミニウム合金板は、上記特定の化学成分を有するとともに、圧延方向と平行方向の粗さ測定により得られる表面粗さの値と、圧延方向と直角方向の粗さ測定により得られる表面粗さの値とが上記式（１）〜式（９）を満足する表面粗さを、少なくとも一方の板表面が有している。

すなわち、上記缶ボディ用アルミニウム合金板は、算術平均粗さＲａ、最大高さＲｙ及びピークカウントＰｃの３種のパラメータを用いて板表面の形態を規定している。これらのパラメータにより規定された表面は、圧延板特有の板面形態（圧延痕）の影響が軽減され、いずれの方向においても同等の表面粗さを有するものとなりやすい。そのため、上記缶ボディ用アルミニウム合金板は、周方向のいずれの方向においても潤滑油を十分に多く保持し得るものとなりやすい。その結果、上記缶ボディ用アルミニウム合金板は、ＤＩ成形の際に、周方向のいずれの方向にも油膜切れを起こしにくく、均一に加工されやすいものとなる。

以上のように、上記缶ボディ用アルミニウム合金板は、圧延板特有の板面形態の異方性の影響を抑制でき、ＤＩ成形時に破断しにくいものとなる。

また、上記缶ボディ用アルミニウム合金板の製造方法によれば、上記缶ボディ用アルミニウム合金板を容易に製造することができる。

実施例における、試験材１の板表面の電子顕微鏡写真。 実施例における、試験材１０の板表面の電子顕微鏡写真。 実施例における、潤滑性評価方法の説明図。

上記缶ボディ用アルミニウム合金板について、以下に詳説する。

＜Ｍｇ＞
上記缶ボディ用アルミニウム合金板におけるＭｇの含有量は１．０〜１．５％である。Ｍｇはアルミニウムに固溶し、固溶強化によりアルミニウム合金板の強度を向上させる作用を有する。Ｍｇの含有量が１．０％以上の場合には、缶ボディ用アルミニウム合金板の強度が十分に高いものとなる。

Ｍｇの含有量が１．０％未満の場合には、アルミニウム合金板の強度が低下しやすくなる。一方、Ｍｇの含有量が１．５％を超える場合には強度が高くなりすぎ、ＤＩ成形が困難となるおそれがある。

＜Ｍｎ＞
上記缶ボディ用アルミニウム合金板におけるＭｎの含有量は０．８〜１．２％である。Ｍｎはアルミニウムに固溶し、固溶強化によりアルミニウム合金板の強度を高める作用を有する。また、Ｍｎは、ＦｅやＳｉと共存することによりα相化合物（Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系）を生成し、ＤＩ成形の際に缶ボディ用アルミニウム合金板とダイスとが焼き付くことを防止する作用を有する。

Ｍｎの含有量が上記特定の範囲である缶ボディ用アルミニウム合金板は、上述したように、強度が高く、ＤＩ成形の際に焼き付きを起こしにくくなる。また、この場合には、缶ボディ用アルミニウム合金板をカップ成形する際に、アルミニウム合金板の圧延方向と平行方向に形成される耳が過度に大きくなることを抑制しやすくなる。

Ｍｎの含有量が０．８％未満の場合には、上述の効果が不十分となるおそれがあり、好ましくない。一方、Ｍｎの含有量が１．２％を超える場合には、鋳造時にＦｅとの間に生成される初晶化合物が粗大なものとなりやすい。Ｆｅとの間に生成される粗大な初晶化合物は、ＤＩ成形時の割れやピンホールの発生、あるいはフランジ成形時の割れ等、生産性の低下や品質上の問題を招来するおそれがあり、好ましくない。

＜Ｃｕ＞
上記缶ボディ用アルミニウム合金板におけるＣｕの含有量は０．１５〜０．２５％である。Ｃｕはアルミニウムに固溶し、固溶強化によりアルミニウム合金板の強度を向上させる作用を有する。また、Ｃｕは、Ｍｇと共存した状態で比較的低温（例えば１５０℃程度）での熱処理等を行うことにより、Ａｌ−Ｍｇ−Ｃｕ系化合物を生成する。缶ボディ用アルミニウム合金板は、これらの微細な析出物による析出強化のため、より強度の高いものとなりやすい。また、Ｃｕは、塗装焼付け工程等における加熱による加工組織の回復を遅延させ、軟化を抑制する作用を有する。

Ｃｕの含有量が０．１５％未満の場合には、上述の効果が不十分となるおそれがある。一方、Ｃｕの含有量が０．２５％を超える場合には、成形加工時の加工硬化が過度に大きくなり、成形性が低下するおそれがある。また、Ｃｕの含有量が０．２５％を超える場合には、アルミニウム合金板の耐食性が低下するおそれがある。

＜Ｆｅ＞
上記缶ボディ用アルミニウム合金板におけるＦｅの含有量は０．３０〜０．６％である。Ｆｅは、ＭｎやＳｉと共存することにより、Ａｌ_６（Ｍｎ，Ｆｅ）の微細な晶出物やα相化合物（Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系）を生成し、ＤＩ成形の際に缶ボディ用アルミニウム合金板とダイスとが焼き付くことを防止する作用を有する。また、Ｆｅは、Ｍｎと共存することにより、Ｍｎの固溶度を低下させ、再結晶温度を下げる作用を有する。そのため、ＦｅとＭｎとが共存する場合には、ＤＩ成形時などに破断が起こりにくくなる。

Ｆｅの含有量が０．３０％未満の場合には、ＤＩ成形時の焼き付き防止効果が不十分となるおそれがある。また、この場合には、アルミニウム合金板の結晶粒の微細化が不十分となるおそれがあり、これに伴い、アルミニウム合金板をカップ成形する際に、アルミニウム合金板の圧延方向と平行方向に形成される耳が過度に大きくなるおそれがある。一方、Ｆｅの含有量が０．６％を超える場合には、Ｍｎとの間に粗大な金属間化合物が生成されやすくなる。当該金属間化合物は、成形加工の際に破断の起点となり得るため、好ましくない。

＜Ｓｉ＞
上記缶ボディ用アルミニウム合金板におけるＳｉの含有量は０．２０〜０．４０％である。Ｓｉは、ＭｎやＦｅと共存することによりα相化合物（Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系）を生成し、ＤＩ成形の際に缶ボディ用アルミニウム合金板とダイスとが焼き付くことを防止する作用を有する。

また、Ｓｉは、Ｍｎとの間にＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ相化合物を生成し、これに伴ってＭｎの固溶量が低下する。これにより、カップ成形やＤＩ成形等の際に、缶ボディ用アルミニウム合金板が均一に変形しやすくなる。つまり、例えばカップ成形の際に形成される耳の大きさが、圧延方向に平行な方向と直角な方向との間で同等になりやすくなる。

Ｓｉの含有量が０．２０％未満の場合には、上述の効果が不十分となりやすい。一方、Ｓｉの含有量が０．４０％を超える場合には、Ｍｇ_２Ｓｉ相の粗大な晶出物が形成されるおそれがある。この粗大な晶出物が形成されると、ＳｉとＭｇやＣｕとの微細な金属間化合物が析出しにくくなる。これにより、強度低下や耐食性の低下を招来するおそれがあるため、好ましくない。

＜表面粗さ＞
・算術表面粗さＲａ
上記缶ボディ用アルミニウム合金板における表面粗さが調整された板表面は、圧延方向と平行方向の粗さ測定により得られる算術平均粗さＲａ_０と、圧延方向と直角方向の粗さ測定により得られる算術平均粗さＲａ_９０とが上記式（１）〜式（３）を満足する表面粗さを有している。これにより、圧延板特有の板面形態の異方性がＤＩ成形時の加工性に及ぼす影響を軽減しやすくなる。なお、Ｒａ_０及びＲａ_９０の値は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：１９９４に準拠した方法により測定した値である。

Ｒａ_０またはＲａ_９０のいずれか一方、あるいは双方が０．２μｍ未満となる場合には、ＤＩ成形の際に、ダイスとの接触部分から潤滑油が押し出されやすくなる。その結果、ＤＩ成形の際に油膜切れが発生しやすくなり、アルミニウム合金板が破断しやすくなったり、焼き付きが起こりやすくなったりするおそれがある。

一方、Ｒａ_０またはＲａ_９０のいずれか一方、あるいは双方が０．５μｍを超える場合には、表面に形成された山部がダイスと接触しやすくなり、ＤＩ成形の際に金型との摩擦力が過度に大きくなりやすい。その結果、ＤＩ成形の際にアルミニウム合金板が破断しやすくなったり、焼き付きが起こりやすくなったりするおそれがある。

また、Ｒａ_０／Ｒａ_９０の値が０．８未満の場合、または１．２を超える場合には、圧延方向と平行方向の潤滑性と、直角方向の潤滑性との差が過度に大きくなる。これにより、アルミニウム合金板をカップ成形した後に、カップの側壁部分に潤滑性の高い領域と潤滑性の低い領域とが混在することとなる。その結果、ＤＩ成形において、カップの側壁が均一に加工されにくくなり、高速成形や缶壁の薄肉化時に、場合によっては破断を生じるおそれがある。

・最大高さＲｙ
上記缶ボディ用アルミニウム合金板における表面粗さが調整された板表面は、圧延方向と平行方向の粗さ測定により得られる最大高さＲｙ_０と、圧延方向と直角方向の粗さ測定により得られる最大高さＲｙ_９０とが上記式（４）〜式（６）を満足する表面粗さを有している。これにより、圧延板特有の板面形態の異方性がＤＩ成形時の加工性に及ぼす影響を軽減しやすくなる。なお、Ｒｙ_０及びＲｙ_９０の値は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：１９９４に準拠した方法により測定した値である。

Ｒｙ_０またはＲｙ_９０のいずれか一方、あるいは双方が１．５μｍ未満となる場合には、ＤＩ成形の際に、ダイスとの接触部分から潤滑油が押し出されやすくなる。その結果、ＤＩ成形の際に油膜切れが発生しやすくなり、アルミニウム合金板が破断しやすくなったり、焼き付きが起こりやすくなったりするおそれがある。

一方、Ｒｙ_０またはＲｙ_９０のいずれか一方、あるいは双方が３．０μｍを超える場合には、表面に形成された山部がダイスと接触しやすくなり、ＤＩ成形の際に金型との摩擦力が過度に大きくなりやすい。その結果、ＤＩ成形の際にアルミニウム合金板が破断しやすくなったり、焼き付きが起こりやすくなったりするおそれがある。

また、Ｒｙ_０／Ｒｙ_９０の値が０．７未満の場合、または１．３を超える場合には、圧延方向と平行方向の潤滑性と、直角方向の潤滑性との差が過度に大きくなる。そのため、アルミニウム合金板をカップ成形した後に、カップの側壁部分に潤滑性の高い領域と潤滑性の低い領域とが混在することとなる。その結果、ＤＩ成形において、カップの側壁が均一に加工されにくくなり、高速成形や缶壁の薄肉化時に、場合によっては破断を生じるおそれがある。

・ピークカウントＰｃ
上記缶ボディ用アルミニウム合金板における表面粗さが調整された板表面は、圧延方向と平行方向の粗さ測定により得られるピークカウントＰｃ_０と、圧延方向と直角方向の粗さ測定により得られるピークカウントＰｃ_９０とが上記式（７）〜式（９）を満足する表面粗さを有している。これにより、圧延板特有の板面形態の異方性がＤＩ成形時の加工性に及ぼす影響を軽減しやすくなる。

なお、ピークカウントＰｃは、粗さ曲線を測定方向に走査したときに、粗さ曲線が、その平均線から高さが０．１μｍ低い負基準レベルを下回った後、平均線から高さが０．１μｍ高い正基準レベルを上回った時点を１ピークカウントとして、評価長さ全体のピークカウント数を計数して得られる値である。

Ｐｃ_０またはＰｃ_９０のいずれか一方、あるいは双方が１０ピークカウント／ｍｍ未満となる場合には、表面の凹凸の個数が過度に少なくなるため、潤滑油が保持されにくくなるおそれがある。その結果、ＤＩ成形の際に油膜切れが発生しやすくなり、アルミニウム合金板が破断しやすくなったり、焼き付きが起こりやすくなったりするおそれがある。

一方、Ｐｃ_０またはＰｃ_９０のいずれか一方、あるいは双方が２０ピークカウント／ｍｍを超える場合には、ＤＩ成形の際に金型と接触する面積が増大し、摩擦力が過度に大きくなるおそれがある。その結果、ＤＩ成形の際に缶ボディ用アルミニウム合金板が破断しやすくなったり、焼き付きが起こりやすくなったりするおそれがある。

また、Ｐｃ_０／Ｐｃ_９０の値が０．６未満の場合、または１．５を超える場合には、圧延方向と平行方向の潤滑性と、直角方向の潤滑性との間の差が過度に大きくなる。そのため、アルミニウム合金板をカップ成形した後に、カップの側壁部分に潤滑性の高い領域と潤滑性の低い領域とが混在することとなる。その結果、ＤＩ成形において、カップの側壁が均一に加工されにくくなり、高速成形や缶壁の薄肉化時に、場合によっては破断を生じるおそれがある。

次に、上記缶ボディ用アルミニウム合金板の製造方法について説明する。上記缶ボディ用アルミニウム合金板は、アルミニウム圧延板の少なくとも一方の板表面の表面粗さを調整する表面粗さ調整工程を実施することにより得ることができる。

アルミニウム圧延板は、従来公知の方法により得ることができる。つまり、例えば連続鋳造や半連続鋳造等によりアルミニウム合金の鋳塊を作製し、該鋳塊に熱間圧延あるいは冷間圧延を適宜組み合わせて施すことによりアルミニウム圧延板を得ることができる。

表面粗さ調整工程は、少なくとも一方のロール表面の表面粗さが調整された一対のロールを用いて上記アルミニウム圧延板を圧延することにより行うことが好ましい。この場合には、得られる缶ボディ用アルミニウム合金板の表面粗さを管理することが容易となる。すなわち、表面粗さ調整工程に用いるロールの表面の形状がアルミニウム圧延板の板表面に転写されるため、ロール表面の形状を管理すれば、得られる缶ボディ用アルミニウム合金板の全長において表面粗さを均一化させることができる。その結果、缶ボディ用アルミニウム合金板の品質を管理しやすくなり、安定した品質の缶ボディ用アルミニウム合金板を製造することができる。

また、上述のように転写という手法を用いる場合には、アルミニウム圧延板の圧延工程の一部を表面粗さ調整工程として兼用することができる。この場合には、缶ボディ用アルミニウム合金板の製造方法を簡略化することができ、また、生産性を向上させることができる。

表面粗さ調整工程に用いるロールにおけるロール表面の表面粗さは、例えば、サンドブラスト、放電加工、レーザダル加工、微粉末溶射等の種々の方法を用いて調整することができる。さらに、表面粗さ調整用のロールの表面にクロムめっき処理を行って表面粗さの調整を行ってもよい。これらの方法は、単独で用いてもよく、複数を組み合わせて用いてもよい。

また、表面粗さ調整工程は、上述した圧延機を用いた転写による方法の他に、機械的手段あるいは物理的手段を用いてアルミニウム圧延板の表面粗さを直接的に調整する方法により行ってもよい。機械的手段としては、アルミニウム圧延板の表面をエメリー紙等の研磨紙でこすったり、サンドブラスト等のブラスト加工により凹凸をつける方法等がある。また、物理的手段としては、スパッタリング等の手法により表面粗さを調整する方法等が挙げられる。これらの方法は、単独で用いてもよく、複数を組み合わせて用いてもよい。

（実施例１）
上記缶ボディ用アルミニウム合金板の実施例について、以下に説明する。

Ｍｇ：１．１％（質量％、以下同じ）、Ｍｎ：１．０％、Ｃｕ：０．２０％、Ｆｅ：０．４３％、Ｓｉ：０．２８％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アルミニウム合金をＤＣ鋳造により造塊し、スラブを得た。次いで、得られたスラブの両圧延面及び両側面を５ｍｍずつ面削した。その後、上記鋳塊を６０５℃で２時間加熱して均質化処理を行った。

均質化処理の後、鋳塊の温度が５２０℃の状態からリバース式の圧延機を用いて熱間粗圧延を開始し、次いで４タンデムの熱間仕上圧延機にて熱間仕上圧延を行った。熱間仕上圧延により得られた熱延板の板厚は２．４ｍｍであり、上がり温度は３３５℃であった。

得られた熱延板を室温まで徐冷した後、シングル圧延機を用いて４パスの冷間圧延を行った。ここで、冷間圧延の最終パスに用いるシングル圧延機に、ロール表面の表面粗さが表面粗さ調整工程用に調整された一対のロールを組み込むことにより、冷間圧延の最終パスを表面粗さ調整工程として利用した。以上により、両方の板表面の表面粗さが調整され、表１に示す表面粗さを具備した缶ボディ用アルミニウム圧延板（試験材１〜９）を得た。

図１に、表面粗さが調整された板表面の一例として、試験材１の板表面の電子顕微鏡写真を示す。図１に示すように、試験材１の板表面は、圧延方向（矢印Ｒ参照）を向いた筋状の圧延痕に加えて、略半球状を呈する多数の凸部が、圧延方向とは無関係に形成されている。これにより、試験材１は、上記式（１）〜式（９）を満足する表面粗さを有するものとなっている。

なお、表面粗さ調整工程において用いた、表面粗さ調整用の一対のロールは、ショットブラストを行った後、クロムめっき処理を施して作製した。また、上記ロールの表面粗さは、クロムめっき処理の条件を種々変更することにより調整した。

また、表１に示す試験材１０は、ショットブラスト等の表面粗さを調整する加工を施していない圧延ロールを冷間圧延の最終パスに用い、表面粗さ調整工程を実施しなかった例である。図２に、試験材１０の板表面の電子顕微鏡写真を示す。図２に示すように、試験材１０の板表面は、圧延方向（矢印Ｒ参照）を向いた筋状の圧延痕を有している。そのため、圧延板に特有の表面形態が表面粗さに大きく影響し、圧延方向と平行方向に測定した算術平均粗さＲａ_０等と、圧延方向と直角方向に測定した算術平均粗さＲａ_９０等との間の差が大きくなっている。

以上により得られた各試験材に対して、表面粗さの測定と、機械特性、潤滑性及びＤＩ成形性の評価とを、以下の方法により行った。

＜表面粗さ測定＞
表面粗さ測定器（テーラーホブソン社製、製品名「サートロニック３＋」）を用いて、試験材の板表面における断面曲線を取得した。断面曲線の取得は、スタイラス半径５μｍの触針を用いて行い、評価長さを４ｍｍとした。

次いで、データ処理ソフト（テーラーホブソン社製、製品名「タリプロファイル」）を用いて得られた断面曲線から粗さ曲線を抽出し、算術表面粗さＲａ、最大高さＲｙ、ピークカウントＰｃ及び粗さ曲線要素の平均長さＳｍを算出した。粗さ曲線の抽出は、ガウシアンフィルターを用い、カットオフ波長を０．８ｍｍとした条件で行った。なお、粗さ曲線要素の平均長さＳｍは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：１９９４に準拠した方法により算出した。

以上の手順による測定を、圧延方向に平行方向及び直角方向の各々について３回ずつ、測定位置を変えて行い、得られた算術表面粗さＲａ_０及びＲａ_９０、最大高さＲｙ_０及びＲｙ_９０、ピークカウントＰｃ_０及びＰｃ_９０、粗さ曲線要素の平均長さＳｍ_０及びＳｍ_９０の平均値を算出した。表１に、各試験材における３回の測定の平均値を示す。なお、Ｓｍ_０は圧延方向と平行方向の粗さ曲線から算出したＳｍの値の平均値であり、Ｓｍ_９０は圧延方向と平行方向の粗さ曲線から算出したＳｍの値の平均値である。

＜機械特性評価＞
試験材からＪＩＳ ５号試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠した金属材料引張試験方法により機械特性の評価を行った。得られた各試験材の引張強さ、０．２％耐力及び伸びを表２に示す。

＜潤滑性評価＞
上述の方法により得られた試験材を中性洗剤により脱脂し、乾燥させた。次いで、静電塗布により試験材の双方の板表面に脂肪酸エステルを主成分とする動粘度８２ｃＳｔの潤滑油を塗布した。潤滑油の塗布量は片面当たり３００ｍｇ／ｍ^２とした。

次いで、潤滑油を塗布した試験材から、長手方向と圧延方向とが平行になるように切り出した長方形状の試験片と、長手方向と圧延方向とが直角になるように切り出した試験片とを作製した。なお、試験片の寸法は、両者ともに幅３０ｍｍ、長さ２００ｍｍとした。

これらの試験片を用いて、カップ成形やＤＩ成形等において缶ボディ用アルミニウム合金板が金型から引き抜かれる際の動摩擦係数をモデル実験により評価した。図３にモデル実験の概要を示す。

図３に示すように、モデル実験における金型２は、板押さえ２１とダイ２２とから構成されており、両者の間に試験片１が狭持される。板押さえ２１における試験片１と接触する面２１０及びダイ２２における試験片１と接触する面２２０には、鏡面研磨が施されている。また、板押さえ２１及びダイ２２は、それぞれの中央部に、パンチ３が挿通される貫通穴２１１、２２１を有している。ダイ２２の貫通穴２２１の周縁部におけるパンチ３を迎える側の角部２２２は、曲率半径５．０ｍｍのＲ仕上げとしている。

試験片１は、その長手方向の両端が板押さえ及びダイの外方に突出するようにして金型２に狭持される。そして、一辺の長さが４０ｍｍの角筒状を呈するパンチ３を板押さえ２１側から貫通穴２１１、２２１に挿入し、図３に示すように試験片１を金型２から引き抜く。なお、パンチ３の先端面における外周端縁３１は、曲率半径５．０ｍｍのＲ仕上げとしている。

このようにして試験片１の引き抜きを行ったときの、板押さえ２１とダイ２２との間に印加される板押さえ力をＨ（Ｐａ）とし、試験片１が一定速度で引き抜かれている状態におけるパンチ３の加工力をＰ（Ｐａ）とすると、ＰとＨとの関係は、動摩擦係数μを用いて以下の式により表すことができる。
Ｐ＝Ａ＋２μＨ
但し、上式におけるＡは実験系固有の定数である。

すなわち、板押さえ力Ｈを種々の値に変更したときの加工力Ｐを測定することにより、上記式を用いてμの値を算出することができる。圧延方向と平行方向に引き抜かれる際の動摩擦係数μ_０、圧延方向と直角方向に引き抜かれる際の動摩擦係数μ_９０及びこれらの比μ_０／μ_９０を表３に示す。

＜ＤＩ成形性評価＞
各試験材から壁厚０．０９０ｍｍ狙いでＤＩ缶を１００缶ずつ製缶し、その時の製缶成功率を評価した。その結果を表３に示す。なお、表３中に示した記号のうち、Ａは全缶（１００缶）成功したことを示し、Ｂは１〜５缶破断したことを示し、Ｃは６缶以上破断したことを示す記号である。

表１〜表３より知られるように、算術平均粗さＲａ_０、Ｒａ_９０、最大高さＲｙ_０、Ｒｙ_９０及びピークカウントＰｃ_０、Ｐｃ_９０が各々上記特定の範囲にある試験材（試験材１〜２）は、良好なＤＩ成形性を示した。

一方、算術平均粗さＲａ_０、Ｒａ_９０、最大高さＲｙ_０、Ｒｙ_９０及びピークカウントＰｃ_０、Ｐｃ_９０が各々上記特定の範囲から外れている試験材（試験材３〜１０）は、ＤＩ成形時に破断が起こった。このことは、ＤＩ成形時の破断を抑制するためには、算術平均粗さＲａ、最大高さＲｙ及びピークカウントＰｃの３種のパラメータにより缶ボディ用アルミニウム合金板の表面形態を管理し、圧延材特有の表面形態の異方性の影響を低減する必要があることを示している。

また、試験材１及び２は、潤滑性評価における動摩擦係数μ_０及びμ_９０が各々０．１３以下であり、かつ、μ_０／μ_９０の値が０．７〜１．３である。そのため、高速成形や缶壁部の薄肉化をより容易に行うことができる。すなわち、動摩擦係数μ_０及びμ_９０が上記特定の範囲にある場合には、カップ成形やＤＩ成形等において、缶ボディ用アルミニウム合金板と金型との間に生じる摩擦が適正な範囲に維持されやすくなる。その結果、ＤＩ成形時に破断を起こしにくくなるとともに、ＤＩ成形後の板面の形態や、成形後のカップ壁部の壁厚分布を均一にしやすくなる。

１ 試験片
２ 金型
２１ 板押さえ
２２ ダイ
３ パンチ
Ｒ 圧延方向

Claims (5)

1. Ｍｇ：１．０〜１．５％（質量％、以下同じ）、Ｍｎ：０．８〜１．２％、Ｃｕ：０．１５〜０．２５％、Ｆｅ：０．３０〜０．６％、Ｓｉ：０．２０〜０．４０％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる化学成分を有し、
   圧延方向と平行方向の粗さ測定により得られる算術平均粗さＲａ_０、最大高さＲｙ_０及び、正基準レベルを０．１μｍ、負基準レベルを−０．１μｍとしたときのピークカウントＰｃ_０と、上記圧延方向と直角方向の粗さ測定により得られる算術平均粗さＲａ_９０、最大高さＲｙ_９０及び正基準レベルを０．１μｍ、負基準レベルを−０．１μｍとしたときのピークカウントＰｃ_９０とが下記式（１）〜式（９）を満足する表面粗さを、少なくとも一方の板表面が有していることを特徴とする缶ボディ用アルミニウム合金板。
   ０．２μｍ≦Ｒａ_０≦０．５μｍ ・・・（１）
   ０．２μｍ≦Ｒａ_９０≦０．５μｍ ・・・（２）
   ０．８≦Ｒａ_０／Ｒａ_９０≦１．２ ・・・（３）
   １．５μｍ≦Ｒｙ_０≦３．０μｍ ・・・（４）
   １．５μｍ≦Ｒｙ_９０≦３．０μｍ ・・・（５）
   ０．７≦Ｒｙ_０／Ｒｙ_９０≦１．３ ・・・（６）
   １０ピークカウント／ｍｍ≦Ｐｃ_０≦２０ピークカウント／ｍｍ ・・・（７）
   １０ピークカウント／ｍｍ≦Ｐｃ_９０≦２０ピークカウント／ｍｍ ・・・（８）
   ０．６≦Ｐｃ_０／Ｐｃ_９０≦１．５ ・・・（９）
2. 上記算術平均粗さＲａ_０、上記最大高さＲｙ_０及び上記ピークカウントＰｃ_０と、上記算術平均粗さＲａ_９０、上記最大高さＲｙ_９０及び上記ピークカウントＰｃ_９０とが上記式（１）〜式（９）を満足する表面粗さを、双方の板表面が有していることを特徴とする請求項１に記載の缶ボディ用アルミニウム合金板。
3. 請求項１または２に記載の缶ボディ用アルミニウム合金板の製造方法であって、
   上記化学成分を備えたアルミニウム圧延板の板表面の表面粗さを調整する表面粗さ調整工程を有し、
   該表面粗さ調整工程により、上記アルミニウム圧延板における圧延方向と平行方向の粗さ測定により得られる算術平均粗さＲａ_０、最大高さＲｙ_０及び、正基準レベルを０．１μｍ、負基準レベルを−０．１μｍとしたときのピークカウントＰｃ_０と、上記圧延方向と直角方向の粗さ測定により得られる算術平均粗さＲａ_９０、最大高さＲｙ_９０及び、正基準レベルを０．１μｍ、負基準レベルを−０．１μｍとしたときのピークカウントＰｃ_９０とが下記式（１）〜式（９）を満足する表面粗さとなるように、上記アルミニウム圧延板の少なくとも一方の板表面の表面粗さを調整することを特徴とする缶ボディ用アルミニウム合金板の製造方法。
   ０．２μｍ≦Ｒａ_０≦０．５μｍ ・・・（１）
   ０．２μｍ≦Ｒａ_９０≦０．５μｍ ・・・（２）
   ０．８≦Ｒａ_０／Ｒａ_９０≦１．２ ・・・（３）
   １．５μｍ≦Ｒｙ_０≦３．０μｍ ・・・（４）
   １．５μｍ≦Ｒｙ_９０≦３．０μｍ ・・・（５）
   ０．７≦Ｒｙ_０／Ｒｙ_９０≦１．３ ・・・（６）
   １０ピークカウント／ｍｍ≦Ｐｃ_０≦２０ピークカウント／ｍｍ ・・・（７）
   １０ピークカウント／ｍｍ≦Ｐｃ_９０≦２０ピークカウント／ｍｍ ・・・（８）
   ０．６≦Ｐｃ_０／Ｐｃ_９０≦１．５ ・・・（９）
4. 上記表面粗さ調整工程により、上記算術平均粗さＲａ_０、上記最大高さＲｙ_０及び上記ピークカウントＰｃ_０と、上記算術平均粗さＲａ_９０、上記最大高さＲｙ_９０及び上記ピークカウントＰｃ_９０とが上記式（１）〜式（９）を満足する表面粗さとなるように、上記アルミニウム圧延板の双方の板表面の表面粗さを調整することを特徴とする請求項３に記載の缶ボディ用アルミニウム合金板の製造方法。
5. 上記表面粗さ調整工程は、少なくとも一方のロール表面の表面粗さが調整された一対のロールを用いて上記アルミニウム圧延板を圧延することにより行うことを特徴とする請求項３または４に記載の缶ボディ用アルミニウム合金板の製造方法。