JPH02145754A - 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、さらに詳しくは高強度でかつ成形性に優れ、
しかも高温塗装焼付は処理後の強度を向上させて薄肉化
を可能としたキャンエンド用アルミニウム合金板の製造
方法に関するものである。

［従来の技術］ 飲料缶として広く用いられてい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
なり、キャンボディはしごき加工（ＤＩ成形）によりカ
ップ状に加工され、キャンエンドは塗装焼付は処理を施
してから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
ＪＩＳ３００４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、果汁用等には
リベット成形性の優れたＪＩ３５０５２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更に強度の
高いＪＩＳ５０８２合金板やＪ　Ｉ　Ｓ　５１８２合金
板等が用いられている。

近年アルミニウム缶の需要が増大し、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。

（発明が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
り強度が低下し、これに伴って耐圧強度が不足するため
、内圧のかかる炭酸飲料やビール用のキャンエンドでは
板厚０．３ｍｍ以下の薄肉化が困難であった。

また、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（、塗装焼付は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。

一方、最近は、生産性向上を目的として、アルミコイル
を連続的に高温短時間塗装焼付けするコイルコーティン
グ設備（Ｃ，Ｐ、Ｃ，Ｌ　；　ｃｏｉｌｐｒｅｐｅｒａ
ｔＬｏｎ　ａｎｄ　ｃｏａｔｉｎｇ　１ｉｎｅ　）が設
置されるようになっている。このコイルコーティング設
備によるベーキング条件は２４０〜３００℃で数１０秒
程度であり、従来のシートコーティング（通常２００℃
程度で１０〜２０分）よりもかなり高い温度で処理され
ている。このため、このようなベーキング条件の高温化
に伴ない、従来合金板では強度の低下がさらに大きくな
り、このため薄肉化がますます困難となるという問題が
あった。

さらに上記のように従来材を高強度とするため単に冷間
圧延率、Ｍｇ含有量を増加させた場合、冷間圧延時およ
びその後のキャンエンドのリベット加工時にせん所帯が
発生し易くなり、成形性が劣化するという問題点が生じ
る。せん所帯は冷間圧延時の圧延板の圧延方向に平行な
板厚断面から見て、板面に対して約３０〜４０＠の傾斜
角度で交差し板面上に圧延方向に垂直な線状模様として
現われ、特にＭｇ含有量が多い場合あるいは、冷間圧延
率が高い場合には、板厚全体にせん所帯が成長するため
、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。

本発明は、以上の従来技術の問題点を解決して高強度で
かつ成形性に優れ、しかも高温塗装焼付は処理後の強度
を向上させて薄肉化を可能とする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目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究を行っ
た結果■従来の３０００系、５０００系等の非熱処理型
アルミニウム合金の替りに熱処理型アルミニウム合金特
に時効処理、ベーキング処理中に、Ｍｇ−５ｉ系金属間
化合物の析出硬化を起こすＡｊ２−Ｍｇ−Ｓｉ合金を用
い、さらにこの合金にＺｒを添加することにより高温ベ
ーキング後の強度が向上され、さらにＦｅ、Ｍｎ、Ｃｒ
の添加により成形性や異方性（耳率）が安定化されるこ
と、■またせん所帯は、３０００系、５０００系などの
非熱処理型合金の場合、合金中の固溶Ｍ　ｇ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、■６０００６０００系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、せん所帯が発生すること、
■しかし冷間圧延前に析出処理を行ない析出物をある程
度粗大化させることにより、せん所帯の形成が防止でき
、最終板の成形性を向上し得ることを見いだし、これら
の知見に基づきさらに検討を重ね本発明をなすに至った
。

すなわち本発明は、 （１）Ｓ　Ｌ　　０．５〜１．５ｗｔ％、　Ｍ　ｇ　０
．５〜２．０ｗｔ％、Ｚ　ｒ　０．０２〜０．１５ｗｔ
％を含有し、さらにＦｅ０．１〜０．６ｗｔ　　％、Ｍ
　ｎ　　０．０５〜１．ｏｗｔ　％、Ｃｒ０．０５〜０
．３ｗｔ％のうち少なくとも１種以上を含み、残部ＡＱ
と不可避不純物からなるアルミニウム合金鋳塊に、均質
化処理、熱間圧延を施しさらに４５０〜５８０℃の温度
で溶体化処理、引き続き１７０〜２２０℃の温度で１〜
２４ｈｒ保持の析出処理を行なった後に、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）冷間圧延を施したアルミニウム合金板に１００〜
２５０℃の温度で仕上焼鈍を施すことを特徴とする前記
（１）記載のキャンエンド用アルミニウム合金板の製造
方法を提供するものである。

本発明に係るキャンエンド用アルミニウム合金板につい
て各含有成分の作用とその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。

ＳＬは０．５ｗｔ％未満では時効処理やベーキングによ
りＡｊ２−Ｍｇ−３ｔ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、１．５ｗｔ％を超えると焼入感
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−３Ｌ系化合物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ＡＪ２−Ｍｇ−５Ｌ
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０．５ｗｔ％未満ではＭｇ−５Ｌ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％
を超えると靭性が劣化し成形性が損われる。

Ｚｒは０．０２〜０．１５ｗｔ％とする。

Ｚｒは上記ＡＡ−Ｍｇ−Ｓｉ系の析出硬化をさらに安定
化し、高温ベーキング後の強度をさらに改善するために
添加するが、０．０２ｗｔ％未満ではその効果が少なく
、逆に０．１５ｗｔ％を超えると粗大な金属間化合物と
なってリベット成形性を劣化させると共にＭ　ｇ　−Ｓ
　ｉ系化合物の析出核サイトとなり焼入れ感受性が高く
なってしまう。

Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒは少なくとも１種以上をそれぞれ０．
１〜０．６ｗｔ％、０．０５〜１．０ｗｔ％、０．０５
〜０．３ｗｔ％の範囲で含有するものとする。

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
に強度も向上する効果を有する。

含有量が各々０．１ｗｔ％、０．０５ｗｔ％、０．０５
ｗｔ％未満では上記効果が少な（、逆に各々０．６　、
１．０．０．３ｗｔ％を超えると粗大な金属間化合物を
形成して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％程度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。

先ず上記のような成分を含有するアルミニウム合金溶湯
を常法に従って製造する。この鋳造方法としては半連続
鋳造法が一般的であるが、省エネルギーや機械的性質の
向上環から薄板連続鋳造を行なってもよい、得られた鋳
塊は均熱処理（均質化処理）を行なう。この均熱処理条
件は、溶体化処理時の結晶粒を微細化させるため、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なうが、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４０
０〜５００℃で熱間圧延を行なえばよい。この熱間圧延
後に冷間圧延は行なわな（でもよい。

なお、冷間圧延を行なった場合には、溶体化処理時の再
結晶粒がより微細となりリベット成形性を改善すること
ができる。

次に行なう溶体化処理は合金中へのＭｇ、Ｓｔの固溶促
進のため、加熱温度を４５０〜５８０℃の範囲とする。

溶体化温度４５０”Ｃ以下では固溶が十分に行なわれず
、また５８０℃を超克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良いが、連続焼鈍法が耳
率制御、結晶粒微細化による成形性（リベット成形性）
の向上、及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速度は５℃／　ｓ　ｅ　ｃ以上
とすることが望ましい。

次に析出処理（時効処理）を１７０〜２１０℃で行なう
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１帯の発生、成長を抑制するためであり、
析出処理温度が１７０℃未満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１帯を発生し易（な
るため好ましくなく、２２０℃以上の温度ではせん１帯
は形成しないものの、強度が低下するため好ましくない
。また析出処理保持時間を１〜２４ｈ　ｒとするのはｌ
ｈｒ未満では上記の効果が不十分であり２４ｈｒを超え
るとこの効果が飽和してしまうためである。

次に、冷間圧延を圧延率３０％以上で行なうのは、加工
硬化により、素板の強度を向上させるためであり、圧延
率３０％未満ではキャンエンド用アルミニウム板の薄肉
化に十分な強度が得られないため好ましくないつ また本発明では、冷間圧延後に仕上焼鈍を行なってもよ
い。これは加工組織を回復させて成形性（張出し加工）
の向上を図るためであり、その仕上焼鈍温度は１００〜
２５０℃の範囲が好ましい。

このようにして得られた本発明合金板は続くベーキング
処理を高温で行っても強度の低下が少ないか又はむしろ
強度がベーキング前よりも向上し、薄肉用キャンエンド
材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表に示す組成のアルミニウム合金を溶解し、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冷間圧延を施し０．４〜
１．５ｍｍの板に圧延した後に同じ（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、
比較例４〜１６を実施し本発明アルミニウム合金板１〜
３、比較アルミニウム合金板４〜１６を製造した。

これらのアルミニウム合金板（最終板厚０．３ｍｍ）に
２８０℃で１０秒間のベーキング処理（Ｃ，Ｐ、Ｃ，Ｌ
、）を施した後エリクセン試験によりエリクセン値を測
定すると共に、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、１０
０００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％耐力を弓張試験により測定
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
製造された本発明アルミニウム合金板１〜３は、いづれ
も従来のＪ　Ｉ　Ｓ５１８２　（Ｎｏ。

１５）、５０５２　（Ｎｏ、１６）合金板に比べ、高強
度でかつ成形性も優れるのに対し、比較方法４〜１４で
製造された比較アルミニウム合金板４〜１４は、強度、
リベット成形性のいづれかが劣る。すなわち合金中のＭ
ｇあるいはＳｊ量が下限未満の合金板（Ｎｏ、４．５）
は、リベット成形性は良好であるものの、強度が不足す
る。またＳＬが上限を超えて添加された合金板（Ｎｏ、
６）は強度は十分であるが、リベット割れを多発する。

Ｚｒ量が下限未満の合金板（Ｎｏ、７）は高温ベーキン
グによる強度低下が太き（、Ｚｒが上限を超えて添加さ
れた合金板（Ｎｏ、８）は、強度が低くリベット成形性
も劣る。

溶体化温度が下限未満である合金板（Ｎｏ、９）はベー
キングによる析出硬化が望めず、またリベット割れが発
生する。冷間圧延率が下限未満である合金板（Ｎｏ、１
０）は、成形性は良好であるものの、強度が不足する。

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、１１゜１２）は、強度は十分であるがリベット
成形性が劣化する。一方析出処理温度が上限を超える合
金板（Ｎｏ、１３）は強度が不足すると共にリベット割
れを生じる。また析出処理を行なわない合金板（Ｎｏ、
１４）は十分な強度が得られない。

［発明の効果］ このように本発明方法によればキャンエンド用アルミニ
ウム合金板として、薄肉化に十分な強度と良好なリベッ
ト成形性が得られる。また、従来対応しきれなかったア
ルミコイルを連続的に高温短時間塗装焼付けするコイル
コーティング設備にも十分対応でき、生産性を高めるこ
とができる。

さらに、従来以上に薄肉化が図れるから製造コストの低
減に著しい効果を奏することはいうまでもない。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｉ０．５〜１．５ｗｔ％、Ｍｇ０．５〜２．０
   ｗｔ％、Ｚｒ０．０２〜０．１５ｗｔ％を含有し、さら
   にＦｅ０．１〜０．６ｗｔ％、Ｍｎ０．０５〜１．０ｗ
   ｔ％、Ｃｒ０．０５〜０．３ｗｔ％のうち少なくとも１
   種以上を含み、残部としてＡｌと不可避不純物とを有す
   るアルミニウム合金鋳塊に、均質化処理、熱間圧延を施
   しさらに４５０〜５８０℃の温度での溶体化処理、引き
   続き１７０〜２２０℃の温度で１〜２４ｈｒ保持の析出
   処理を行なった後、圧下率３０％以上の冷間圧延を施す
   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１００〜２５０℃の温度で
   仕上焼鈍を施す請求項（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。