JPH02117704A - キャンエンド用アルミニウム合金板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、キャンエンド用アルミニウム合金板の製造方
法に関し、さらに詳細には特に強度。

開缶性及び耐応力腐食割れ性を向上し、かつ薄肉化を可
使にしたキャンエンド用アルミニウム合金板の製造方法
に関する。

（従来の技術） 飲食缶として広く用いられているイージーオープン化は
、キャンボディ（缶胴）とキャンエンド（缶蓋）からな
り、キャンボディはしごき加工（ＤＩＪ＆形）によりカ
ップ状に加工され、キャンエンドは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た後、キ
ャンボディに巻締め接合される。キャンボディとしては
深絞り性及びＤＩ成形性に優れたＪ　Ｉ　５３００４合
金板又はティンフリースチール板が用いられ、キャンエ
ンドとしてはコーヒー、果汁用にはリベット成形性に優
れたＪＩＳ５０５２合金か用いられ、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Ｊ　Ｉ　５５０
８２合金板やＪ　Ｉ　Ｓ５１８２合金等が用いられてい
る。

ところで、近年アルミ化の需要が増大し、製造価格の低
減のため缶体の薄肉軽量化か進められており、これに伴
なって素材の高強度化が強く望まれている。

（発明か解決しようとする課題） しかし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
り強度か低下し、これに伴なって耐圧強度が４足するた
め、内圧のかかる炭酸飲わやビール用のキャンエンドて
は板厚０．３ｍｍ以下の薄肉化か困難であった。

そこで薄肉、高強度化を目的として各種の製造方法によ
り得られる合金板か提案されているが、これ等の合金板
は何れも強度を向上させたために、開缶操作時に開缶強
度か高すぎて開けにくいという問題かあった。開缶強度
を適止な範囲に下げるには、スコアの切込み汁さを深く
すれば良いわけであるか、この場合スコア加工を受けた
部分に微視的な割れか発生しやすくなるため、缶として
致命的な欠陥となる。また耐応力腐食割れ性が十分てな
く、内容物を充填した後、長時間保存すると応力腐食割
れが発生しやすいという欠点があった。これは内圧力に
よってエンド半径方向に引張応力が発生し、特にリベッ
ト成形部分は成形加工により塗膜の健全性か劣化してい
るために、内容物と接触して応力腐食割れを生し易い。

さらに１従来の合金板の製造方法において、単に冷間圧
延率を上封させて高強度にしようとすると、キャンエン
ド絞り成形時の耳率の増加、張出し性の低下をもたらす
ばかりでなく、塗装焼付は加熱時の強度低下か大きくな
り、Ｐｉ薄肉に必要な強度か得られないという問題が生
じた。

本発明はＬ記従来技術の問題点を解決して高強１■を有
し、薄肉化が可能で適正な開缶性及び優れた耐応力腐食
割れ性を有し、かつ低耳率てヘーギンタ加熱時の強度低
下が少ないキャンエンド用アルミニウム合金板の製造方
法を提供することを［１的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明者らはアルミニウム合金板に特にＭｇ、Ｃｕ、Ｍ
ｎを所定量添加することて合金板の強度を向トさせ、さ
らにＺｎを微量添加することで合金板より得られるキャ
ンエンドの開缶性を良好とし、さらにＣｒ又は／及びＺ
ｒを微量添加してキャンエンドの耐応力腐食割れ性を向
上させ、かつＥ記の添加元二ｋを含有するアルミニウム
合金鋳塊に適正な条件の中間焼鈍を施すことて得られた
合金板の板幅方向での結晶粒の平均幅を３０ｇｍ以下と
することにより１合金板の成形性を改善することかでき
ることを見い出し、この知見に基づき本発明を完成する
に至った。

すなわち本発明は（１）Ｍｇ３〜６　ｗ　ｔ％２Ｃｕ　
　０６０５〜０．５ｗｔ％、Ｚｎ　　０．０５〜０．５
ｗｔ％、Ｍｎ　　０．０５〜．０．７ｗｔ％を含有し４
．さらに、ＣｒとＺｒの何れかＢ４又は２種を合羽で０
．Ｏｊ〜０．３ｗｔ％含有し、残部としてＡｎと不ＮＴ
ｉｎ不純物とを含有するアルミニウム鋳塊に、均質化処
理、熱間圧延を施し、その後中間焼鈍処理として２℃／
ｓｅｃの加熱速度で４８０℃以上に加熱し、１０分間以
内保持した後２℃／　ｓ　ｅ　ｃ以上の冷却速度て冷却
し、次いて用上率５０〜９０％の冷間圧延を施すことを
特徴とするキャンエンド用アルミニウム合金板の製造方
法及び（２）冷間圧延を施した後に１２０〜１８０℃の
温度て時効処理を行う前記（ｌン記載のキャンエンド用
アルミニウム合金板の製造方法を提供するものである。

以“ド本発明に使用する合金の含有元素の限定理由及び
本発明合金板の製造方法について説り１する。

Ｍｇは３〜６ｗｔ％とする。

Ｍｇは強度を付与する重要な元素て、その含有量か３　
ｗ　ｔ％未満では強度材ケ効果か不十分であり、６ｗｔ
％を越えると圧延性が悪くなるとどもに成形性か低下す
る６ Ｃｕは０゜０５〜・、０．５ｗｔ％とする。

Ｃｕは固溶Ｃｕどして強度に寄ｒｊ、するとともに、Ａ
立−Ｃｕ系又はＡ又−Ｃｕ−Ｍｇ系の微細析出物を形成
し、強度をさらに向上するも、その含有量が０．０５ｗ
ｔ％未満ではその効果が少なく、０．５ｗｔ％を越える
と圧延性が悪くなるとともに成形性と耐食性が低下する
。

Ｚｎは０．０５〜０．５ｗｔ％とする。

ＺｎはＡｎ−Ｍｇ−Ｚｎ系、Ｍｇ−Ｚｎ系、Ａ文−Ｃｕ
−Ｍｇ−Ｚｎ系の微細析出物を形成し、これらの析出物
は結晶粒界に優先的に分布するため、開缶時に結晶粒界
に沿って亀裂が伝播しやすくなるので、開缶強度を適正
な範囲に下げることかてきる。１ノかしその含有量か０
．０５ｗ＋。

％未満てはその効果か不十分であり０．５ｗｔ％を越え
るとこの効果か飽和するばかりか、耐食性が劣化する６ Ｍｎは０．０５〜０．７ｗｔ％とする。

Ｍｎは強度向上及び集合組織（力・ノブ耳）の安定化に
有効な元素であり、その含右丑か０．０５ｗｔ％未満で
は効果が１分ではなく、０．７ｗｔ％を越えると成形性
、特にリベット成形性を阻害するようになる。

ＣｒとＺｒは何れか１種又は２種を合計て０．０１〜０
．３ｗｔ％とする。

Ｃ「又／及びＺｒは耐応力腐食割れ性を向上させる作用
かあり、その合計含有量かＯ，０１ｗｔ％未満では効果
が十分でなく、０．３ｗｔ％を越えると成形性を劣化さ
せる。

なお不純物として含有されるＦｅ、Ｓｉは、それぞれ０
，５％ｗｔ以下ならば特に問題はない。

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。

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な常法
に従って鋳造するにのＰＬ造法としては半ｉ！Ｉ続鋳造
法が一般的であるか、省エネルギーや機械的性質の向上
等から薄板連続鋳造を行ってもよい。得られた鋳塊は灼
熱処理（均質化処理）を行う、この均熱処理条件は、中
間焼鈍時の結晶粒を微細化させるため、灼熱温度を４５
０〜５８０℃１均熱保持時間を４８時間以内とすること
か好ましい。

均熱処理後は熱間圧延を行うが、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４００〜５
００℃で熱間圧延を行えばよい。

この熱間圧延後に冷間圧延を行ったり又は行わないこと
もあるか、冷間圧延を行った場合には中間焼鈍時の再結
晶粒かより微細となり、リベット成形性を改にすること
かできる。

次に行う中間焼鈍は、ベーキング後の強度をさらに向上
させ、しかも最終冷間圧延以前のモ均再結晶粒径３０１
１ｍ以下にするために行い、加熱速度２℃／　ｓ　ｅ　
ｃ以１で加熱することか好ましい。

このようにすることにより中間焼鈍時の結晶粒を微細化
して最終板の板幅方向の結晶粒の平均幅を３０ｇｍ以ｒ
とすることかでき、リベ・・・ト成形性をｉ！に、ｉす
ることかできる。

ここで加熱速度が２℃／ｓｅｃ未満では中間焼鈍後の平
均再結晶粒径が３０１Ｌｍを越えリベット成形性の改善
は望めない。

また、中間焼鈍温度は４８０〜５８０℃にすることかＣ
ｕ、Ｍｇなどの固溶促進の点で望ましい。焼鈍温度４８
０℃未満では固溶か十分に行われず、また５８０℃を越
える温度てはこの効果は飽和してしまう。また保持時間
が１０分を越えたとしても固溶効果は飽和してしまうば
かりか再結晶粒が粗大化してしまうため好ましくない。

この中間焼鈍時にＺｎかＡｎ−Ｍｇ−Ｚｎ系、Ｍｇ−Ｚ
ｎ系、Ａｌ１−Ｃｕ−Ｍｇ−Ｚｒ系の金属間化１）物と
して、再結品粒界に析出し、前述の様に開缶性を良好な
ものとする。冷却速度は２℃／　ｓ　ｅ　ｃ以Ｉ−とす
ることにより、冷却過程ての粗大析出物成長によるＭｇ
、Ｃｕ固溶度の低下を防］１−できベーキング加熱時の
強度低下を防ぐことかできる。

続く最終冷１７ｉ圧延は薄肉キャンエンド材として心安
な強度を得るため、」、記中間焼鈍を施した後に行い、
圧下率は５０・−９０％とする。圧゛１率５０％未満て
は薄肉化に必塁な強度か（１られず。

圧下率が９０％を越えると十分な強度は得られるものの
キャンエンド成形時の耳及び強度異方性が大きくなり、
キャンエンド成形時の絞りしわの発生を招くため製品の
外観の劣化及び生産性の低下を生じることとなり好まし
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、２００℃程度の温度で数分間の塗装、焼付
け（ベーキング）した後、キャンエンドとして成形加工
される。このベーキング加熱時において前記Ａ交−Ｃｕ
系、Ａ文−Ｃｕ−Ｍ　ｇ　Ｚ　ｎ系の金属間化合物が均
一微細に析出し、強度か冷間圧延後よりもさらに向上す
る。

なお冷間圧延を終った段階て１２０〜１８０℃で１０時
間程度以下の人工時効処理を施すことにより、ベーキン
グ後の強度をより一層高めることが可能であり、特に強
度を要する場合にはこの人工時効処理を施すことが望ま
しい。

（実施例） 実施例１ 以下実施例に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１表に示す組成のアルミニウム合金Ｎｏ、１〜１０を
溶解し、半連続鋳造法により厚さ５００ｍｍの鋳塊とし
た。これを面削した後、５００″Ｃで５時間均質化処理
しこれを厚さ４ｍｍまで熱間圧延し続いて厚さ１．４ｍ
ｍまで冷間圧延した。

中間焼鈍はＮｏ、ｌ〜ｌＯについて連続焼鈍炉により加
熱速度２０″Ｃ／　Ｓ　ｅ　ｃて５１０″Ｃまで昇温し
、１０秒間保持した後冷却速度２０℃／　ｓ　ｅ　ｃで
冷却した。また試料Ｎｏ、１〜４については上記の中間
焼鈍条件による処理を施したものとは別に、下記の条件
にて中間焼鈍を施したものを作製した。

すなわち、ハツチ炉により加熱速度０．０１”（／　ｓ
　ｅ　ｃで３６０℃まて昇温し２時間保持後０．０１”
Ｃ／ｓｅｃで冷却した。この後、以上の試料に最終冷間
圧延を施し厚さ０．２７ｍｍの板に仕上げた。これ等に
ついて脱脂後２００℃、１０分間のベーキングを施して
から引張り試験によりベーキング後の耐力を測定した。

また外径６０　ｍ　ｍのキャンエンドに成形し耐圧強度
、リベット成形性、開缶強度および耐応力腐食割れ性を
評価した。その結果を第２表に示す。

なお耐圧強度は３５０ｍ１用キヤンボデーにキャンエン
ドな巻締接合した後、高圧Ｎ２ガスを圧入し、座屈に至
ったときの内圧力を測定して評価した。ビールや炭酸飲
料では５〜６Ｋｇ／ｃｍ２の内圧か発生するため、これ
に耐える耐圧強度として７Ｋｇｆ／ｃｍ２以上が要求さ
れている。

リベット成形性は三段階張出し加工により、外径３ｍｍ
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発生率で評価し
た。

また開缶強度は実用上２〜４Ｋｇｆの開缶強度か望まれ
ておりスコア残厚０．１５ｍｍの台形状スコア（低部幅
４０ｐｍ）加工を施した後、引張り試験機によりタブを
引き上げ、開缶に要した最大荷重により評価した。

耐応力腐食割れ性は３％クエン酸と０．１％廖化ナトリ
ウムを含有する炭酸水（内圧５．５にｇｆ／ｃｍ２，２
０℃）を缶に充填し、３０口間放置したときの１００個
についての耐応力腐食割れ発生率により評価した。

第１表、２表の結果から明らかなように、本発明合金板
Ｎ０２１〜４は従来合金板Ｎｏ、９．１０に比べ素板の
強度及び耐圧強度が優れ同等のリベット成形割れの発生
率及び開缶強度を示す。

これに対し、本発明合金板の組成範囲から外れる比較合
金Ｎｏ、５〜８では耐圧強度、リベット成形割れの発生
率又は開缶強度の何れか一つ以−Ｅが劣ることかわかる
。また本発明合金組成範囲内で加熱及び冷却速度５℃／
　ｓ　ｅ　ｃ以上の中間焼鈍すなわち連続焼鈍を施した
合金板Ｎｏ、１〜４は加熱及び冷却速度５９Ｃ／ｓｅｃ
未溝の中間焼鈍すなわちバッチ式焼鈍を施した比較合金
板Ｎｏ、１’〜４に比べ素板の強度及び耐圧強度が優れ
平均粒径３０ｇｍ以下の微細な結晶粒を呈し、リベット
成形性が良好である。

実施例２ 第１表に示すＮｏ、４合金について中間焼鈍を第３表に
示す条件で実施した厚さ０．２７ｍｍの最終冷間圧延板
のベーキング後の機械的性質と中間焼鈍後の結晶粒の平
均粒径を第３表に示す。なお到達温度における保持時間
は１０ｓｅｃとした。

／ この第３表の結果から明らかなように、本発明の合金板
Ｂ、Ｃは高強度で微細な結晶粒か得られ、張出し性も良
好である。これに対し１本発明合金板の製造条件から外
れる比較合金板Ａ、Ｄでは強度、結晶粒、張出し性のい
ずれかが劣ることがわかる。すなわち加熱速度が２℃／
　ｓ　ｅ　ｃ未満ではベーキング時の効果を生じず強度
が低下する。また結晶粒径が３０ｇｍ以上となり張出し
性か劣る。冷却性が速度か２℃／ｓｅｃ未満では冷却時
に粗大な析出物が成長しＭｇ、Ｃｕの固溶度か低くなる
ためベーキング後の強度が低下する。

実施例３ 第１表に示すＮｏ、１合金について５２０Ｘ′１Ｏｓｅ
ｃ（加熱及び冷却速度ｌＯ℃／　ｓ　ｅ　ｃ　）の中間
焼鈍を施した後、第４表に示す圧下率で最終冷間圧延を
施した０、２７ｍｍの冷間圧延板に時効熱処理を施した
もの及び施さないもの各々についてベーキング後の機械
的性質、耳率を測定した結果を第４表に示す。

この第４表の結果から明らかなように、最終冷間圧延時
の川下率か５０％未満である比較合金板は、薄肉化する
のに十分な強度が得られず、また川下率が９０％を越え
る比較合金板Ｈは、強度は十分であるが耳率か高くなる
とともに張出し性が低下する。これに対し本発明合金Ｅ
、Ｆ、Ｇ、Ｈは高強度で耳率も低く張出し性も良好であ
る。また第４表から１２０〜１９０℃の時効処理を施し
た合金板Ｇは強度、張出し性が改善されることがわかる
。

（発明の効果） 本発明によれば、耐応力腐食割れ性に優れ、高強度を有
する薄肉下の可能なキャンエンド用合金板を得ることか
できる。この合金板から製造されたキャンエンドは適正
な開缶性を有し、かつ優れた耐応力腐食割れ性を有する
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｍｇ３〜６ｗｔ％、Ｃｕ０．０５〜０．５ｗｔ％
   、Ｚｎ０．０５〜０．５ｗｔ％、Ｍｎ０．０５〜０．７
   ｗｔ％を含有し、さらに、ＣｒとＺｒの何れか１種又は
   ２種を合計で０．０１〜０．３ｗｔ％含み、残部として
   Ａｌと不可避不純物とを有するアルミニウム鋳塊に、均
   質化処理、熱間圧延を施し、その後として２℃／ｓｅｃ
   以上の加熱速度で４８０℃以上に加熱し、１０分間以内
   保持した後２℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却し、次い
   で圧下率５０〜９０％の冷間圧延を施すことを特徴とす
   るキャンエンド用アルミニウム合金板の製造方法。
2. （２）冷間圧延を施した後に１２０〜１８０℃の温度で
   時効処理を行う請求項１記載のキャンエンド用アルミニ
   ウム合金板の製造方法。