JPH0293049A - 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） 本発明はアルミニウム合金硬質板の製造方法。

さらに詳しくは高強度で、かつ成形性に優れ、飲料缶、
食缶などの金属缶の缶胴材および缶蓋材として好適な成
形性に優れた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） 従来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
らなるがこのイージーオープン缶は、まずキャンボディ
は板材を深絞り加工した後にしごき加工（Ｄ　ｌｌ１ｔ
形）を加えカップ状に製造される。他方キャンエンドは
板材にスコア加工とリベット成形（多段張出成形）を行
ってタブを取付は製造される。

以上のようにして製造されたキャンエンドをキャンボデ
ィに巻き締め接合することでイージーオープン缶が製造
される。

上記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コーヒー、果汁
用等には、リベット成形性の優れたＪ　Ｉ　５５０５２
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、さらに強度の高いＪ　Ｉ　５５０８２合金板やＪ
ＩＳ５１８２合金板等が用いられている。

ところで、食品用の缶詰容器（食缶）には、多種のもの
があるがそれらのうち缶胴、缶蓋共にアルミ合金を使用
することにより容器の軽量化、イージーオープン性の向
上を図ると共に、従来のスチール缶胴とアルミ缶蓋の組
み合せで問題となっていた接触腐食による孔食（ガルバ
ニックコロ−ジョン）の発生を防止し、さらに深絞り加
工により缶胴の成形を行うことを特徴とするオールアル
ミツーピースＤＲ缶の需要が増えてきている。そしてこ
の深絞り加工により成形される缶胴の製造には、製造ラ
インの簡略化および高速化による生産性向上を狙いとし
て予め塗装されたアルミニウム合金条が多用されている
。従来この種の用途に使用される材料としては、Ｊ　Ｉ
　５５０５２．５３５２等のＡ文−Ｍｇ系合金かある。

（発明が解決しようとする課題） ところて近年アルミ缶の需要が増大し、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。

しかしながら、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
するために、内圧のかかる炭酸飲料やビール用のキャン
ボディあるいは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。

そこで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
でなく、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。

さらに上記のように、従来材を高強度とするために単に
冷間圧延率、Ｍｇ含有量を上昇させた場合、冷間圧延時
およびその後の深絞り時の縮みフランジ加工あるいはキ
ャンエンドのリベット加工時にせん所帯が発生しやすく
な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みて、板面に対し
て約３０〜４０°の傾斜角度で交差した線状模様として
表われ、特にＭｇ量が高い場合あるいは冷間圧延率が高
い場合は板厚全体にせん所帯が成長するために圧延加工
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。

また、深絞り時に容器側壁部に垂直方向に対し、約３０
〜４０°の傾斜角度で交差した曲線群となって現われる
せん所帯すなわちカゴメ模様は容器の外観を損ない、商
品価値を低下させると共に、食缶のように塗膜を施した
後に絞り加工する場合には、塗膜剥離を生じ耐食性を劣
化させる恐れかある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らはかかる現状に鑑み、鋭意研究を行った結果
、■従来のＡ　ｌ　−Ｍ　ｎ　−Ｍ　ｇ系などの３００
０系、ＡｆＬ−Ｍｇ系などの５０００系の非熱処理型ア
ルミニウム合金の代りに熱処理型アルミニウム合金、特
に時効処理あるいはベーキング処理を施すことによりＭ
　ｇ　−Ｓ　ｉ基金属間化合物の析出効果を起こすＡＭ
−Ｍｇ−Ｓｉ系合金を用いることにより、缶用アルミニ
ウム合金板として十分な強度および良好な成形性が得ら
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Ｍｇ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
を起こ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新帝が発生すること
、■しかし冷間圧延前に析出処理を行い、析出物をある
程度粗大化させることにより、せん新帝の形成が防止で
き、最終板の成形性を向上せしめることを見出し、この
知見に基づき本発明をなすに至った。

すなわち本発明は、（１）Ｓｉ０．５〜１．５ｗｔ％、
Ｍ　ｇ　０．５〜２．Ｏｗ　ｔ％を含有し、さらにＦｅ
０．１−５−０，６ｗｔ％、Ｍ　ｎ　０．０５〜１．０
ｗｔ％、Ｃｒ０．０５〜０．３ｗｔ％のうち少なくとも
１種以上を含有し、残部として／ｌ及び不可避不純物を
有するアルミニウム合金鋳塊に均質化処理、熱間圧延を
施して得られた合金板に、４５０〜５８０℃の温度で溶
体化処理、引き続き１７０〜２２０℃の温度で１時間以
上、好ましくは１〜２４時間保持の析出処理を行った後
に、圧下率３０％以上の冷間圧延を施すことを特徴とす
る成形性に優れたアルミニウム合金板の製造方法（以下
、第１発明という）、（２）冷間圧延の後に、１００〜
２５０℃の温度で仕上焼鈍を施した前記（１）記載の成
形性に優れたアルミニウム合金板の製造方法（以下、第
２発明という）を提供するものである。

（作用） 本発明に係る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。

Ｓｉは含有量が０．５ｗｔ％未満では時効処理やベーキ
ングによりＡＱ−Ｍｇ−Ｓｉ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、含有量が１．５ｗｔ％を
越えると、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Ｍ　ｇ　−Ｓ　ｉ系合金が粒界に析出
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Ａ１−Ｍｇ−５ｉ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は含有量が０．５ｗｔ％未満ではＭｇ−５ｉ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％を越えると靭性が劣化し成形性が損われる。

Ｆ　ｅ　０．１〜０．６　ｗ　ｔ％、Ｍ　ｎ　０．０５
〜１．Ｏｗ　ｔ％、Ｃｒ　０．０５〜０．：ｌ　ｗ　ｔ
％は、少なくとも１種以上を上記範囲内で含有する。

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な低減させ、さら
に強度も向上させる効果を有する。含有量が各々０．１
ｗｔ％、０−０５ｗｔ％、０．０５ｗｔ％未満では上記
効果が少なく。

逆に各々０．６．１．０．’０．３ｗｔ％を越えて含有
されると粗大な金属間化合物を形成して絞り成形性ある
いは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％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。

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。この鋳造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
上等から薄板連続鋳造をギってもよい。得られた鋳塊は
均熱処理（均質化処理）を行う、この均熱処理条件は、
溶体化処理の結晶粒を微細化させるために、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４００
〜５００℃で熱間圧延を行えばよい。

次に溶体化処理を行うが、その前に冷間圧延を施しても
よい、冷間圧延を行うことにより、溶体化処理での結晶
粒をさらに微細化することができる。

溶体化処理は合金中へのＭｇ、Ｓｉの固溶促進のため、
加熱温度を４５０〜５８０℃の範囲とする。すなわち溶
体化温度が４５０℃未満ではＭｇ、Ｓｉの固溶か十分に
行われず、また５８０℃を越え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よいが、連続焼
鈍法が耳率制御、結晶粒微細化による成形性（深絞り性
、リベット成形性）の向上、およ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温度は５
℃／　ｓ　ｅ　ｃ以上とすることが望ましい。

次に析出処理を行うか、この析出処理を１７０〜２１０
℃で行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ｌ１ｌｆｒ帯の発生、成長を抑制す
るためであり、析出処理温度か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、せん新帝が発生し易くなるた
め好ましくなく、２１０℃を越える温度てはせん新帝は
形成されないものの、強度か低下するため好ましくない
、また時効保持時間を１〜２４時間とするのは１時間未
満では、上記の効果が不十分てあり、２４時間を越えて
もこの効果が飽和してしまうためである。

次に冷間圧延を行うが、冷間圧延を圧下率３０％以上で
行うのは、加工硬化により素板の強度を向上させるため
であり、圧下率３０％未満では素板の薄肉化に対応した
十分な強度が得られないため好ましくない。

次に第２発明では、冷間圧延後に仕上焼鈍を行う。これ
は加工組織を回復させて、成形性（絞り、張出し加工）
の向上を図るためであり、焼鈍温度が１００℃未満では
所望の成形性を確保することができず、一方２５０℃を
越えると、回復か進行しすぎるため、十分な強度か得ら
れず好ましくない。

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、キャンエンド成形前あるいはキャンボディ
成形後に２００℃程度の温度で数分間の塗装焼付け（ベ
ーキング）されるが、たとえ塗装焼付けされても強度の
低下が少ないか、またはむしろ強度がベーキング前より
も向上するため、キャンボディ、キャンエンド、食缶な
どの缶用として使用される成形用アルミニウム合金板と
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Ａ文合金を溶解し、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０次
いでこの熱間圧延板に冷間圧延を施し、厚さ０．４〜１
．５ｍｍの板に圧延した後に、同じく第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１〜４、
比較方法５〜１５を実施し、本発明方法によるＡ１合金
板１〜４、比較方法によるＡ４１合金板５〜１５を作製
した。これらのＡ１合金板（最終板厚０．３ｍｍ）に２
００℃で１０分間のベーキング処理を施した後、直径３
３ｍｍ、肩部の曲率半径４．５ｍｍのポンチと、肩部の
曲率半径４．５ｍｍのダイスを用いる深絞り成形により
絞りカップを作製し、限界絞り比（Ｌ、Ｄ、Ｒ，）を測
定すると共に、カップ側壁部のカゴメ模様の有無を測定
した。またエリクセン試験により張出し性を評価すると
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１００００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
な引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表の結果から明らかなように、本発明方法１〜４に
よって製造された本発明Ａ見合金板１〜４はいずれも従
来のＪ　Ｉ　Ｓ５１８２　（Ｎｏ。

１２）、ＪＩＳ５０５２　（Ｎｏ、１３．１４）、Ｊ　
Ｉ　５３００４　（Ｎｏ、１５）合金板に比べ、高強度
で、かつ成形性に優れ、カゴメ模様の発生も見られない
のに対し、比較方法Ｎｏ、５〜１１で製造された比較Ａ
１合金板Ｎｏ、５〜１１はこれらの特性のうち少なくと
もいずれかの性質が劣ったものになっている。すなわち
、溶体化温度が下限未満である合金板Ｎｏ、５は、強度
か不足すると共にぜん所帯か発生しやすく、冷間圧延率
か下限未満である合金板Ｎｏ、６は成形性は良好である
ものの強度か不足している。また、析出処理温度あるい
は時間か下限未満である合金板Ｎｏ、７．８は、強度は
十分であるが、せん所帯を多発し成形性が劣化している
。また析出処理時間か上限を越える合金板Ｎ０８９は、
強度が不足すると共に成形性が劣化する。また合金中の
Ｍｇ、Ｓｉ量が下限未満の合金板Ｎｏ、ＩＯは、成形性
は良好であるものの強度か不足し、Ｓｉが上限を越えて
添加された合金板Ｎｏ、１１は、強度は十分であるが成
形性が著しく劣化する。

（発明の効果） このように本発明方法によれば強度及び成形性に優れた
アルミニウム合金板か得られ、これはキャンボディ、キ
ャンエンド、食缶などの缶用として好適に用いることが
できる。

特許出願人　古河アルミニウム工業株式会社代理人　弁
理士　飯　１）敏　三

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｉ０．５〜１．５ｗｔ％、Ｍｇ０．５〜２．０
   ｗｔ％を含有し、さらにＦｅ０．１〜０．６ｗｔ％、Ｍ
   ｎ０．０５〜１．０ｗｔ％、Ｃｒ０．０５〜０．３ｗｔ
   ％のうち少なくとも１種以上を含有し、残部としてＡｌ
   及び不可避不純物を有するアルミニウム合金鋳塊に均質
   化処理、熱間圧延を施して得られた合金板に、４５０〜
   ５８０℃の温度で溶体化処理、引き続き１７０〜２２０
   ℃の温度で１時間以上の析出処理を行った後に、圧下率
   ３０％以上の冷間圧延を施すことを特徴とする成形性に
   優れたアルミニウム合金板の製造方法。
2. （２）冷間圧延の後に、１００〜２５０℃の温度で仕上
   焼鈍を施す請求項（１）記載の成形性に優れたアルミニ
   ウム合金板の製造方法。