JPH0225539A - 成形用アルミニウム合金硬質板およびその製造方法 - 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 この発明は主としてアルミニウム＆ｆｆｉ用材料として
使用される絞り成形もしくは再絞り成形用のアルミニウ
ム合金ｆＩＩＩ賀板およびその製造方法に関し、より詳
しくは塗装焼付は後の強度に優れ、しかも絞り成形性、
再絞り成形性にゆれた成形用アルミニウム合金硬質板お
よびその製造方法に関するものである。

従来の技術 絞り成形や再絞り成形を施して得られる食缶の材料とし
ては、最近ではスチールやブリキに代えてアルミニウム
合金を使用することが多くなっている。アルミニウム合
金は、食缶として使用した場合に、無味無臭無害で内容
物の味を損なわず、また軽量となる等の利点を有してい
る。

ところで従来の食九等に使用される絞り成形もしくは再
絞り成形用のアルミニウム合金としては、主としてＡｌ
−２，５％Ｍ９基合金であるＪＩＳ　５０５２合金Ｈ合
金材が用いられている。

発明が解決すべき問題点 従来の絞り成形用もしくは再絞り成形用のアルミニウム
系材料である月８５０５２合金８３８材は、スチールや
ブリキと比較すれば強度が充分ではなく、そのため強度
を補うべく肉厚を厚くする必要があり、したがって高コ
スト化を沼いてしまう。特に食缶の場合は一般に塗装焼
付は処理を行なう必要があり、前述の従来材では塗装焼
付は後の強度が低くなって一層の厚肉化が必要となって
いるのが現状である。そこでアルミニウム系の絞り成形
もしくは再絞り成形用の材料としては、塗装焼付は後の
強度が高く、しかも絞り成形性、再絞り成形性の優れた
材料の開発が強く望まれている。

この発明は以上の事情を背端としてなされたもので、従
来用いられていたＪＩＳ　５０５２合金Ｈ合金材よりも
塗装焼付は後の強度が高くかつ絞り成形性、再絞り成形
性に優れた成形用アルミニウム合金硬質板を提供するこ
とを目的とするしの′ｃ′ある。

問題点を解決するための手段 本発明＠等は前述の目的＠達成覆るべく鋭意実験検討を
委ねた結果、合金の成分組成を適切な範囲内にｌ！ｌ！
するとともに、圧延板の状態において比抵抗値を指標と
して表わされる合金元素の固溶状態を適切に制御するこ
とにより、塗装焼付は後の強度と絞り成形性、再絞り成
形性とがともに優れた成形用アルミニウム合金硬質板が
得られることを児出し、この発明をなすに至った。また
合金の製造過程において、鋳造時における冷却速度を速
めるとともに中間熱処理を急速昇温、急速冷Ｗとするこ
とにｊ；って、前述のような固溶状態を有するアルミニ
ウム合金硬賀板が得られること、したがって塗装焼付は
侵の強度と絞り成形性、再絞り成形性とがともに優れた
成形用アルミニウム合金硬質板が得られることを見出し
、この発明をな１に至った。

したがって請求項１の発明の成形用アルミニウム合金硬
質板は、Ｍｇ０．１〜２．０％、Ｍｎ０．ｆ〜２．５％
、　Ｆｅ　０．１〜２．５％を含有し、残部がＡｔ’お
よび不可避的不純物よりなり、しかも２０℃における比
抵抗値が４．５μΩ１以上であることを特徴とするもの
である。

また請求項２の発明の成形用アルミニウム合金硬質板は
、（重量！４Ｑ　０．Ｔ　〜２．０％、　Ｍｎ　０．ｔ
　〜２．５％。

１”ｅ　Ｑ、１〜２．５％を含有し、かつＣｕ０．０５
〜１．０％、　Ｚ　ｎ　０．１〜ｉ、０％の１梯または
２伸を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりな
り、しかも２０℃における比抵ＦＬ値が４．５μΩｃｍ
以上であることを特徴とするものである。

さらに請求項３の発明の成形用アルミニウム合金硬質板
の製造方法は、Ｍ（Ｊ　０．１〜２．０％＋Ｍｎ０．１
〜２．５％、　Ｆｅ　０．ｉ　〜２．５％を含有し、残
部が八２および不可避的不純物よりなる合金を、５０℃
／露以上の冷汗速度で連続鋳造して板厚３〜１５市の連
続鋳造板とし、次いで、その連ａＭ造仮に１次席間圧延
を施した後、５００〜６２０℃の範囲内の温度に１０℃
／Ｓａ：以上の加熱速度で袢濡し直ちにもしくはその温
度で１２０％以下の保持を行なった１焚１０℃／露以上
の冷却速度で冷却する中間熱処理と、それに続く２次席
間圧延とを１回または２回以上行ない、Ｉ＆終の２次席
間圧延の圧延率を３０％以上として、２０℃での比抵抗
値が４．５μΩｃ（重量以上の圧延硬質板を得ることを
特徴とするものである。

そしてまｔ＝ｍ求項４の発明の成形用アルミニウム合金
硬質板の製造方法は、Ｍｑｏ、１〜２．０％。

Ｍ　ｎ　０．１〜２．５％、　ｌ”　ｅ　０．ｔ　〜２
．５％を含有し、かツＱｕ　０．０５〜１．０％、　ｚ
ｎ　０．１〜１．０％の１種または２＠を含有し、残部
がＡｌおよび不可避的不純物よりなる合金を、５０℃／
ＳｅＣ以上の冷却速度で連ｆ１鋳造して板厚３〜１５顯
の連続鋳造板とし、次いでその連続鋳造板に１次席間圧
延を施した後、５００〜６２０℃の範囲内の温度に１０
℃／ｓｅｃ以上の加熱速度で昇温し直ちにもしくはその
温度で１２０ＳｅＣ以下の保持を行なった後１０℃／５
ｅｃＪＸ上の冷却速度で冷ｆ！Ｊする中間熱処理と、そ
れに続く２次席間圧延とを１回または２回以上行ない、
最終の２次席間圧延の圧延率を２０％以上として、２０
℃での比抵抗値が４．５μΩｃｍ以上の圧延硬質板を得
ることを特徴と１−るものである。

作　　　用 本願各発明の成形用アルミニウム合金硬翼板における合
金元素は、主としてアルミニウム材料の強度を＾めると
ともに、塗装焼付は時における軟化を抑制するために添
加されるものであり、まず請求項１の発明の成形用アル
ミニウム合金硬質板における成分限定理由を説明する。

Ｍｇ： Ｍｇはアルミニウムマトリックス中に固溶し、加工硬化
特性を向上させるに有効な添加元素である。但し、この
発明の方法の場合は鋳造時の冷却速度を速めて、強制的
に他の成分、特にＦｅを固溶させているため、加工硬化
に対しては相乗的にそれぞれの元素が効いてくるから、
通常のＤＣ鋳造の場合のように４％も添加する必要はな
い。ここで、Ｍ９添加量が０．１％未満では９０％以上
の冷間圧延を行なっても塗装焼付は後に従来材である５
０５２合金Ｈ合金材と同程度の強度も得られず１、また
絞り成形、再絞り成形用材料として重要な方向性も４５
°耳が極めて強くなるため好ましくない。

方ＭＱ添加吊が２．０％を越えれば冷間圧延性が低下し
て、冷間圧延中に耳割れが発生し易くなり、歩留りが低
下するとともに操業上も問題が生じ易くなる。したがっ
てＭｇ添加吊は０．１〜２．０％の範囲内とした。

Ｍｎ： Ｍｎは強度向上に寄与するとともにＩｖ！Ｒ焼付は詩の
強度低下を抑制するのに有効な元素である。

またこの発明で用途としている再絞り用成形材では、カ
ップリューダースもしくはカゴメ模様と称されている剪
断模様が成形時に発生すれば、カッ、’Ｉ、ＩＪれや塗
膜剥離の原因となるから、このようなカップリューダー
スの発生は抑制しなければならないが、Ｍ「１の添加は
カップリューダースの抑制にし有効である。但しＭＯの
添加量が０．１％未満ではこの効果が得られず、一方２
．５％を越えれば冷間圧延性が極端に低下するとともに
鋳造性も極めて悪くなるから、Ｍｎの添加量は０．１〜
２．５％の範囲内とした。

「ｅ： ＦｅはＭｎと同様に強制的に固溶させ、加工硬化性と耐
焼付は軟化性を向上させて、塗装焼付は後の高強度を得
るに極めて有効な元素である。なお「ｅの添加は、Ｍｎ
の固溶量を著しく減少させはするが、Ｍｎの固溶量の減
少は、逆に微細な析出物が生じることを意味するから、
加工硬化や焼付軟化抑制についても有効である。Ｆｅの
添加量が０．１％未満ではその効果が得られず、一方２
．５％を越えてＦｅ＠添加すれば、析出物が粗大化して
かえって塗８焼付は時に軟化してしまうことがある。し
たがって［ｅの添加量は０．１〜２．５％の範囲内とし
た。なおＦｅの添加量はこの範囲内でも符に１．３〜２
．０％の範囲内が好ましい。

以上のように請求項１の発明の成形用アルミニウム合金
硬質仮においては、必須合金成分としてＭｇ、Ｍｎ、Ｆ
ｅを添加し、Ｍｇの固溶による加１硬化と、遷移元素で
あるＦｅ、Ｍｎの強制固溶による加工硬化と塗装焼付は
時の軟化抑制を図り、さらに成形時のカップリューダー
ス発生抑１ｈｌｌや冷間圧延性を考慮している。

さらに請求項２の発明の成形用アルミニウム合金硬質板
では、上述のＭｇ、　Ｍｎ、　Ｆｅのほか、Ｃｕおよび
／またはｚｎを添加して、ＭＱ、Ｍｎ。

ＦｅによるｆｆＩ述の効果のほか、さらに塗装焼付は処
理時の時効硬化による塗装焼付は漫の強度向上を図って
いる。次に請求項２の発明の成形用アルミニウム合金硬
賞板におけるＣｕ、ｌｎの添加量限定理由を説明する。

Ｃｕ： Ｑｕは前述のように塗装焼付けｆｆｉ理時において時効
硬化を図り、これによる塗装焼付は後の板の強度向上を
図るに有効である。この効果は、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｑ系析
出物の析出過程で生じる。この効果を得るためには、少
なくとも０．０５％以上のＣｕの添加が必要である。一
方Ｃｕを１．０％以上添加した場合、時効効果は容易に
青られるものの、冷間圧延中に加工硬化しやずくなり、
加工性を損なう。したがってＣｕ＠添加する場合のＱｕ
添加Φは０．０５〜１．０％の範囲内とした。

ｚｎ： ｚｎもＭｇ、ＣＬＪとの相互作用によって時効硬化が期
待できることは良く知られており、この発明においても
ｌｎの添加は塗装焼付は処理時における時効硬化による
塗装焼付は後の板の強度向上を図っているａ　Ｚ　ｎが
０．１％未満ではその効果が得られず、一方１．０％を
越えてｌｎを添加すれば強度は向上するものの、加工硬
化性が強くなって絞り成形性、再絞り成形性が極端に損
なわれる。

したがってｚｎを添加する場合のｚｎ添加量は０．１〜
１．０％の範囲内とした。

以上の各成分の残部は、本願のいずれの発明においても
Ａｌおよび不可避的不純物とすれば良い。

なお通常のアルミニウム合金においては、鋳塊の結晶粒
微細化のためにＴｉ、あるいはＴｉおよび８を微ｍ添加
することがあり、この発明の成形用アルミニウム合金硬
質板においても、微量のＴｉ、もしくはＴ：およびＢを
含有していても良い。但し、Ｔｉを添加する場合、その
添加ｌが０．０１％未満ではＴｉ添加の効果が得られず
、０．５０％を越えれば初晶ＴｉＡｌ３が晶出して成形
性を害するから、Ｔｉは０．０１〜０．５０％の範囲内
とすることが好ましい。また下１とともに８を添加する
場合、Ｂの添加量が１ｐｐＨ未満ではＢ添加の効果がな
く、一方（重量０００ｐｐを越えれば、ＴｉＢ２の粗大
粒子が混入して成形性を害するから、Ｂは１ｐｐ（重量
〜１０００ｐｐｒａの範囲内とｔ　ルコトｔｆｉ　Ｏ？
ましい。

さらに本願各発明の成形用アルミニウム合金硬質仮にお
いでは、前述のような各合金丸木を含有するほか、Ｒ終
圧延板の状態において２０℃〈室温）で測定した比抵抗
値が４．５μΩａ以上でなければならない。金属材料に
おける比抵抗値は固溶量に対応するが、本願各発明にお
いて固溶元素による耐焼付は軟化特性および時効硬化性
を有効にＩ能させるためには、固溶量の指標となる比抵
抗値＜Ｐ、２０℃）が４．５μΩ１である必要がある。

２０’Ｇ：での比抵抗値が４．５μΩ１未満では塗装焼
付は後に充分な強度を得ることができない。

次に前述のような成形用アルミニウム合金硬賞板を製造
する方法、すなわち請求項３、請求項４の発明の方法つ
いて説明する。

先ず前述のような成分（重量成を有する合金の溶湧を常
法にしたがって溶製し、薄板連続鋳造法（Ｎ続鋳造圧延
法）等のＭａ鋳造法によって板厚３〜１５、の板に連続
鋳造し、コイル状に巻取る。この連続鋳造時における冷
却速度は５０℃／Ｓｅ’ｅ以上の通り冷Ｗ速度とする必
要がある。本来、還移金属であるＦｅ、Ｍｎは、アルミ
ニウムに対し固溶しにクク、鋳造時の冷が速度が低い場
合には大半が晶出してしまうから、既に述べたようなＦ
ｅ、Ｍｎの強制固溶による効果を図るためには、５０℃
／Ｅ以上の冷却速度が必要どなるのである。筒部時の冷
ＦＡ速度が５０℃１５ａ：未満では、固溶量が不足ケる
ため塗装焼付は後の根の充分な強度向上が図れない。な
おｌ”ｅは、５０℃／Ｓに以上の冷Ｗ速度としてもある
程度は品出あるいは析出してしまう。しかしながら、こ
の発明の成分組成Ｒ囲内であれば、５０℃／ｓｅｃ以上
の速い冷却速度では晶出物や析出物は極めて微細なもの
となり、強度やカップリューダース抑制の点からは有利
に作用する。

上述のようにして青られた連続鋳造板は、引続いて、１
回または２回以上の中間熱５１！Ｌ埋（中間焼鈍）を挟
んで冷間圧延を行なう。すなわち、１次席間圧延によっ
て中間板厚とした後、中間熱処理を行ない、さらに最終
冷間圧延として２次席間圧延を行なって製品板厚に仕上
げるか、あるいは１次席間圧延の後、中間熱処理と２次
席間圧延とを繰返し、最終の２次席間圧延によって製品
板厚に仕上げる。この過程における中間熱処理は、固溶
したＱｕ、Ｚｎ、Ｍ（Ｊによる時効効果や遷移金属Ｆｅ
、Ｍｎによる耐焼付は軟化性の効果を損なうことなく圧
延性を改善し、かつまた方向性および絞り成形性、再絞
り成形性の改善を図ることを目的どするものである。こ
の中間熱処理においては、加熱中り稈温中）および冷部
中に析出が生じないように、加熱速度および冷却速度は
いずれも１０℃／気以上が必要であり、また完全に再結
晶した均一なｌ１ｌｌｌＪｉを腎るためには５００℃以
上の到達温度が必要となるが、６２０℃を越えれば共晶
訂融が発生して操業中に板切れを発生する危険があるか
ら、到達温度は５００〜６２０℃の範囲内とした。この
５００〜６２０℃の範囲内の温度での保持は極力短かい
方が析出が少ないので好ましいが、１２０ｓａｃｉＸ下
であれば許容される。このような１０℃／ｓｅｃ以上の
急速加熱、急速冷却でしかも保持なしもしくは１２０５
ＢＣ以下の短時間保持の中間熱処理は、連続焼鈍炉を用
いることによって達成できる。

Ｒ柊の冷間圧延（製品板厚に仕上げるＩζめの最終の２
次席間圧延）における圧延率は、Ｃｕ＃よび／′または
Ｚｎを実質的に含有していない請求項１の発明の成分組
成の合金では３０％以上、Ｃｕおよび／またはｚｎを含
有する請求項２の発明の成分組成の合金では２０％以上
とする必要がある。最終の冷間圧延圧延率がそれぞれ上
記の値未満では、従来材である月３５０５２合金■合金
材よりも高い塗装焼付は後の強度を得ることができない
。なおＲ終の冷間圧延における圧延率は、方向性のｌＩ
［ｌＪ御の点からは憧力小さいことが好ましいが、Ｃｕ
および／またはｌｎを実質的に含有しない場合、および
ＣＬＩおよび／またはｌｎを含有する場合のいずれにお
いても、５０％以下の圧延率で充分に従来材より高い塗
装焼付番プ債強度を得ることができる。

なお、中間熱処理の回数は、圧延性を考慮しで最少限の
回数とすれば良いが、方向性の点から少なくとも２回以
上行なうことが好ましく、このようにすることによって
耳の発生のないいわゆるノンイヤー材を得ることができ
る。

以上のような工程を経て傳られた成形用アルミニウム合
金硬質板は、主として食缶に使用される絞り成形用、再
絞り成形用の材料としての必要条件である塗装焼付は後
の強度が従来材であるＪＩＳ５０５２合金Ｈ３８材合金
優れ、しかもカップリューダースの発生もなく、絞り成
形性、再絞り成形性に優れ、従来よりも食缶等の薄肉化
、軽量化を図り得る成形用木材となる。

実施例 ［実施例１］ 第１表に示すような本願の請求項１の発明で規定してい
る成０ＩＩｉ成範囲内の符号Ａ〜Ｄの合金と、従来合金
であるＪＩＳ　５０５２合金の成分（重量（重量成の符
号Ｅの合金とについて、第２表に示すようなプロセスを
適用して、Ｒ終板厚０．２２．、の圧延板を得た。

ここで、第２表において合金Ａ、Ｃに対するプロセス条
件は本願の請求項３の発明のプロセス条件範囲内、合金
Ｂ、Ｄ、Ｅに対するプロセス条件はそのプロセス条件範
囲外である。口のようにして得られた各圧延板についで
、その比抵抗値、塗装焼付は処理（ベーキング）に相当
する２７０℃×２０ｓｅｃの加熱処理を施した後の纒械
的性貿、およびカップリューダース発生状況を含めた再
絞り成形性＠調べた結束を第３表に示す。

第３表に示すように、この発明のプロセス条件に従って
製造して、比抵抗値が４．５μΩＪ以りとなった成形用
アルミニウム合金硬質板（合金符号Ａ、Ｃ：本発明例）
では、従来例（５０５２合金）もしくは比較例による圧
延板と比較して、塗装焼付は処理後の強度は格段に優れ
、しかもカップリューダース発生状況を含めた再絞り成
形性にも優れた素材であることが明らかである。

［実施例２］ 第４表に示すような本願発明の請求項２の発明で規定し
ている成分組成範囲内の符号Ｆ−１の合金と、従来合金
であるＪＩＳ　５０５２合金の成分組成の符号Ｅの合金
とについて、第５表に示すようなプロセスを適用して、
Ｒ終板厚０．２２　ｒｍの圧延板を得た。ここで、第５
表にお【プる合金Ｆ、Ｈに対するプロセス条件は本願の
請求項４の光明のプロセス条件範囲内、合金Ｇ、１．Ｅ
に対するプロセス条件はそのプロセス条件範囲外である
。このようにして得られた各圧延板について、その比抵
抗値、塗装焼付は処理（ベーキング）に相当する２７０
℃×２０露の加熱処理後の機械的性質、およびカップリ
ューダースの発生状況を含めた再絞り成形性を調べた結
果を第６表に示す。

第４表：実施例２の合金化学成分 （ｗｔ％） 第６表に示すように、この発明のプロセス条件に従って
製造して、比抵抗値が４．５μΩ１以上となった成形用
アルミニウム合金硬質板（合金符号Ｆ、Ｈ：本発明例）
で番よ、従来例（５０５２合金）もしくは比較例による
圧延板と比較して、塗装焼付は処理後の強度が格段に優
れ、しかもカップリコーダース発生状況も含めた再絞り
成形性が格段に優れていることが明らかである。

発明の効果 この発明の成形用アルミニウム合金硬質板は、従来材よ
りも強度、特に塗装焼付は後の強度に優れ、しかも絞り
成形性、再絞り成形性も優れており、したがって食缶等
に適用した場合の薄肉化を図ることができる。またこの
発明の製造方法によれば、上述のように優れた特性を有
する成形用アルミニウム合金＠！賀仮を実際的に得るこ
とができる。

なおこの発明の成形用アルミニウム合金硬質板は食缶等
の缶の絞り成形、再絞り成形胴材に適しているが、強度
、成形性に優れているところからｉＩ色等の蓋としても
使用することができ、この場合には缶胴、ｆｆ１ｆｉを
同一材料で一体化した缶が製造できるため、リサイクル
効率の点から極めて有利となる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）Ｍｇ０．１〜２．０％（重量％、以下同じ）、Ｍ
   ｎ０．１〜２．５％、Ｆｅ０．１〜２．５％を含有し、
   残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなり、しかも２０
   ℃における比抵抗値が４．５μΩｃｍ以上であることを
   特徴とする成形用アルミニウム合金硬質板。（２）Ｍｇ
   ０．１〜２．０％、Ｍｎ０．１〜２．５％、Ｆｅ０．１
   〜２．５％を含有し、かつＣｕ０．０５〜１．０％、Ｚ
   ｎ０．１〜１．０％の１種または２種を含有し、残部が
   Ａｌおよび不可避的不純物よりなり、しかも２０℃にお
   ける比抵抗値が４．５μΩｃｍ以上であることを特徴と
   する成形用アルミニウム合金硬質板。 （３）Ｍｇ０．１〜２．０％、Ｍｎ０．１〜２．５％、
   Ｆｅ０．１〜２．５％を含有し、残部がＡｌおよび不可
   避的不純物よりなる合金を、５０℃／ｓｅｃ以上の冷却
   速度で連続鋳造して板厚３〜１５ｍｍの連続鋳造板とし
   、次いで、その連続鋳造板に１次冷間圧延を施した後、
   ５００〜６２０℃の範囲内の温度に１０℃／ｓｅｃ以上
   の加熱速度で昇温し直ちにもしくはその温度で１２０ｓ
   ｅｃ以下の保持を行なつた後１０℃／ｓｅｃ以上の冷却
   速度で冷却する中間熱処理と、それに続く２次冷間圧延
   とを１回または２回以上行ない、最終の２次冷間圧延の
   圧延率を３０％以上として、２０℃での比抵抗値が４．
   ５μΩｃｍ以上の圧延硬質板を得ることを特徴とする成
   形用アルミニウム合金硬質板の製造方法。 （４）Ｍｇ０．１〜２．０％、Ｍｎ０．１〜２．５％、
   Ｆｅ０．１〜２．５％を含有し、かつＣｕ０．０５〜１
   ．０％、Ｚｎ０．１〜１．０％の１種または２種を含有
   し、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなる合金を、
   ５０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で連続鋳造して板厚３〜
   １５ｍｍの連続鋳造板とし、次いでその連続鋳造板に１
   次冷間圧延を施した後、５００〜６２０℃の範囲内の温
   度に１０℃／ｓｅｃ以上の加熱速度で昇温し直ちにもし
   くはその温度で１２０ｓｅｃ以下の保持を行なった後１
   ０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却する中間熱処理と、
   それに続く２次冷間圧延とを１回または２回以上行ない
   、最終の２次冷間圧延の圧延率を２０％以上として、２
   ０℃での比抵抗値が４．５μΩｃｍ以上の圧延硬質板を
   得ることを特徴とする成形用アルミニウム合金硬質板の
   製造方法。