JPH0338331B2

JPH0338331B2 -

Info

Publication number: JPH0338331B2
Application number: JP62122198A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kaneda; Takashi Inaba; Masayoshi Kasagi; Shigeo Hirose; Yoshimitsu Myaki
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1987-05-19
Filing date: 1987-05-19
Publication date: 1991-06-10
Also published as: JPS63286589A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は包装用のAl合金板の製造技術に係り、
より詳しくは、特にビール缶、炭酸飲料缶などの
各種缶において、その胴部（キヤンボデイ）と蓋
部（キヤンエシド）との巻締めを均一且つスムー
ズに行うことができる缶蓋材料のAl合金硬質板
及びその製造方法に関する。（従来の技術）ビール缶、炭酸飲料缶などのアルミニウム缶は
胴部と蓋部からなるが、その製造に当たつては、
缶胴２と缶蓋１とを別個に成形し、内容物６を充
填した後、２重巻締め等の巻締め加工（シーミン
グ）により密封して一体化されている（第５図及
び第６図参照）。従来より、この種のアルミニウム缶の材料とし
てはJIS5082、5182等のAl合金硬質板が使用され
ているが、近年、コストダウンの観点から缶蓋材
においても薄肉高強度化が進められ、また生産性
向上のために成形工程の高速化が進み、高強度化
に伴う加工性低下の問題が生じてきている。すなわち、薄肉高強度材は、一般にAl合金に
おける成分元素の調整と仕上冷間圧延率との組合
せにより得られ、上記Al合金は強度が非常に高
く、薄肉化には好適な合金である。しかし、強度
を高めて薄肉化を図ることは成形加工性の低下を
もたらしているため、缶蓋材の材料特性（特に成
形加工性）の改善が望まれているところである。
就中、缶蓋１と缶胴２の巻締め性は、内容物の密
封或いは食品衛生上重要であるが、上述の缶蓋材
の薄肉化、高強度化及び成形高速化が進むにつれ
てますます重視されるようになつている。この巻締め性は、缶胴材５に対する缶蓋材４の
カール部３の形状に大きく左右され、１つの蓋に
ついて円周方向の各部位が等しい形状を示すこと
が重要である。缶蓋材４のカール部形状が不均一
な場合には、スムーズに巻締めができず、巻締め
代８及びオーバーラツプ代７の不均一或いは巻締
めしわ等の不具合が発生することになる。この場
合、内容物が充填され、巻締め加工された缶には
６〜７Kgｆ／cm²の内圧が負荷されているため、圧
力の漏れ或いは内容物の漏れが発生する可能性が
ある。したがつて、巻締め加工が均一且つスムーズに
できるカーリング後の寸法安定性の優れたAl合
金硬質板の開発が要請されているのが現状であ
る。本発明は、かゝる要請に応えるべくなされたも
のであつて、強度を高めて薄肉化が可能で、か
つ、巻締め加工が均一でスムーズにできるカーリ
ング後の寸法安定性に優れた缶蓋用Al合金硬質
板及びその製造方法を提供することを目的とする
ものである。（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明者は、従来材
において缶蓋材のカール部形状が不均一な場合に
巻締め部に不具合が発生する点に鑑みて、このカ
ール部形状が不均一となる主要因を究明し並びに
その主要因をコントロールする方策を見い出すべ
く鈍意研究を重ねた結果、素材の冷間圧延方向に
対する0°、45°、90°方向の引張強さの差、すなわ
ち、強度異方性に大きく関係していることが判明
した。そこで、これに基づき素材の状態で強度異
方性の少ないAl合金硬質板について更に研究を
重ねたところ、Al合金の化学成分を規制すると
共にその製造プロセス条件、特に均質化熱処理及
び中間焼鈍後の冷間圧延の各条件をコントロール
することにより、強度異方性を特定の値以下に減
少させることが可能であることを見出したもので
ある。すなわち、本発明は、Mg：3.5〜5.5％及び
Mn：0.3〜0.7％を含有し、残部がAl及び不可避
的不純物からなるAl合金板であつて、強度異方
性が1.5Kgｆ／mm²以下であることを特徴とするカ
ーリング後の寸法安定性に優れた缶蓋用Al合金
硬質板を要旨とするものである。また、上記Al合金硬質板の製造方法に係る本
発明は、Mg：3.5〜5.5％及びMn：0.3〜0.7％を
含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなる
Al合金の鋳塊に450〜550℃の温度で均質化熱処
理を施し、次いで熱間圧延及び冷間圧延を行い、
中間焼鈍を施した後、圧延率45〜75％で且つ圧延
直後の温度が70〜80℃以下となる条件の冷間圧延
を行うことにより、強度異方性を1.5Kgｆ／mm²以
下にすることを特徴とするものである。以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明す
る。まず、本発明におけるAl合金の化学成分限定
理由について説明する。 Mg： Mgは強度を付与する重要な元素であり、少な
くとも3.5％以上添加しないと所望の高強度を確
保できず、缶蓋材として使用できなくなる。しか
し、5.5％を超えて過多に添加すると強度が高く
なりすぎて成形加工性が低下することになる。し
たがつて、Mg量は3.5〜5.5％の範囲とし、4.0〜
5.0％の範囲が特に好ましい。 Mn： Mnは固溶体強化による強度向上に大きな効果
を示す元素であり、低冷間圧延率でも高強度を得
ることが可能である。しかし、添加量が0.3％未
満では上記強度向上に若干寄与するものの、その
効果が少ない。また0.7％を超えて過多に添加す
ると強度が高くなりすぎて成形加工性が低下する
と共に、巨大晶出物が成形して加工上不具合を招
くことになる。したがつて、Mn量は0.3〜0.7％
の範囲とする。なお、本発明に係るAl合金には製造上不純物
が随伴され得るが、その不純物量はできるだけ少
なく規制するのが好ましい。例えば、Siは0.3％
以下、Feは0.6％以下、Cuは1.0％以下、Crは0.3
％、Tiは0.2％以下、Znは0.3％以下、Zrは0.2％
以下とし、その他の不純物も本発明の効果を損わ
ない限度で許容される。次に本発明法の製造工程について説明する。まず、上記化学成分を有するAl合金は常法に
より溶解、鋳造されるが、得られた鋳塊について
は450〜550℃の温度で均質化熱処理を施す必要が
あり、その後、熱間圧延する。この均質化熱処理
での加熱温度が450℃未満の場合には均質化が不
充分になると共に熱間圧延時に耳割れが発生する
原因となり、また550℃を超えるとバーニングを
発生し、表面性状を劣化させるので、好ましくな
い。なお、熱間圧延の条件は特に制限されない。熱間圧延後は冷間圧延を行い、その後中間焼鈍
を施す。その場合、冷間圧延条件及び中間焼鈍条
件とも特に制限はされない。もつとも、中間焼鈍
に当たつては完全再結晶状態にあることが必須で
あり、結晶粒の観点からすればCAL（連続焼鈍
炉）の使用が好ましい。CAL条件としては、加
熱・冷却速度100℃／min以上、到達温度380〜
600℃で保持時間10分以内であることが望ましい。中間焼鈍後は冷間圧延（仕上圧延）を行う。冷
間圧延率は強度、結晶粒、耳率及び缶蓋材のカー
リング後の寸法安定性に影響を及ぼすので適切に
規制する必要がある。冷間圧延率が45％未満では
缶蓋材としての必要な強度が得られなくなると共
に、圧延方向に対して0°方向の強度が他の45°、
90°方向の強度に比べて高くなり、強度異方性も
大きくなるため、カール部形状が円周方向で不均
一となり、巻締め不具合が生じ易くなる。また、
強度向上のためには冷間圧延率を増大させる必要
があるものの、冷間圧延率が75％を超えると耳率
が高くなり、結晶粒形状が伸長となるので好まし
くなく、更には冷間圧延方向に対して90°方向の
強度が高くなり、カール部形状が円周方向で不均
一となり、巻締め不具合が生じ易くなるので、こ
の点からも好ましくない。したがつて、冷間圧延
率は45〜75％の範囲にする必要がある。更に、本発明においては、冷間圧延率を上記の
如く規制すると同時に冷間圧延直後の温度が一定
の温度範囲内となるように規制する必要がある。
すなわち、冷間圧延直後の温度については、通常
１回の冷間圧延時に発熱により冷延板が加熱され
る温度は70〜80℃であるが、この種のAl合金板
の冷間圧延は通常連続パス圧延等で複数回行われ
るため、場合によつては120℃を超えることがあ
る。その場合、熱影響により冷間圧延方向に対し
て45°方向の強度が著しく低下するので、本発明
においては冷間圧延直後の温度が70〜80℃となる
ように強制冷却等によりコントロールするもので
ある。なお、80℃を超えると強度が低下すると共
に上記強度異方性が大きくなり、カール部形状が
円周方向で不均一となつて巻締め不具合が生じ易
くなるので、好ましくない。以上の製造工程により得られる冷却板は強度異
方性が少なく、1.5Kgｆ／mm²以下にすることがで
きる。すなわち、前述の如く、冷間圧延された材
料の強度異方性とカール部形状の均一性との間に
は強い相関関係があり、本発明者の実験研究によ
れば、強度異方性（冷間圧延方向に対する0°、
45°、90°方向の強度差）が1.5Kgｆ／mm²を超えると
巻締め不具合が生じ易くなることが確認された。
したがつて、強度異方性は巻締め不具合の防止の
点から少ないほど良く、1.5Kgｆ／mm²以下、望ま
しくは1.0Kgｆ／mm²以下とする。なお、この強度
異方性を1.5Kgｆ／mm²以下に制御するには、上述
の条件のもとでの製造プロセスによればよいが、
特に中間焼鈍後の仕上冷間圧延時の冷間圧延率と
圧延時の温度コントロールを十分行うことが肝要
である。なお、上記本発明の諸効果は、仕上圧延後100
〜220℃に加熱する安定化処理を施しても失われ
ることがなく、またベーキングを施した場合にお
いても失われうことはない。（実施例）次に本発明の実施例を示す。実施例１第１表に示す化学成分（wt％）を有するAl合
金を常法により溶解、鋳造し、得られた鋳塊につ
いて500℃の温度で３時間保持する均質化熱処理
を施した。その後、熱間圧延により板厚５mmにし、これを
冷間圧延によつて供試材のNo.１は1.2mm、No.２及
びNo.３は1.0mm、No.４は0.9mm、No.５は0.8mmの板厚
にし、次いでCAL焼鈍（加熱冷却速度700℃／
min、到達温度450℃、保持時間２秒）を施した
後、強制冷却を伴う冷間圧延により製品厚さ0.3
mmとした。この時の最終冷間圧延直後の材料の温
度は70℃であつた。更に、得られた材料に対し、缶蓋材が塗装後成
形加工されることに鑑みて、200℃×20分のベー
キング処理を施し、塗装した場合の強度と同じに
した。ベーキング後の材料について機械的性質を調べ
ると共に、該材料を用いてカール部形状の冷間圧
延方向に対する均一性を調査するために引張強さ
の強度異方性及びベーシツクエンド成形後のカー
ル角度を測定し、また缶蓋材の主要成形の１つで
あるリベツト加工性について評価した。これらの
結果を第２表、第３表及び第１図に示す。なお、カール角度θは、第２図ａ，ｂ，ｃ，ｄ
の順に成形し、ベーシツクエンド成形した後のカ
ール部の角度θ（第３図参照）であり、このカー
ル角度θについてカール部の角度差の大きい値を
第２表に示した。また、リベツト加工性は6φ→
4φ→3.2φの多段絞り張り出しを実施した後に割
れの発生状況等により評価した。第２表及び第１図に示すとおり、本発明範囲内
の化学成分を有する本発明材No.２〜No.４は、いず
れも強度異方性が1.5Kgｆ／mm²以下で少なく、カ
ール角度も円周方向で均一であり、またリベツト
加工性も第３表に示す如く良好である。一方、
Mn量が少ない比較材No.１は、リベツト加工性は
優れているものの、強度異方性が大きく、カール
角度も不均一であり、またMn量が多い比較材No.
５は強度異方性が少なく、カール角度も均一では
あるが、リベツト加工性が劣つている。

【表】

【表】実施例２実施例１で用いた本発明範囲内の化学成分を有
する供試材No.２及びNo.４について、実施例１と同
じ条件により板厚５mmの熱延板を得た。その後、冷間圧延を行い、次いでCAL焼鈍
（実施例１と同一条件）を施した後、冷間圧延率
が40％、55％、70％及び85％の冷間圧延を強制冷
却の下で実施して製品厚さ0.3mmとした。この時
の最終冷間圧延直後の材料の温度は70℃であつ
た。更に、得られた材料に対し、缶蓋材が塗装後成
形加工されることに鑑みて、200℃×20分のベー
キング処理を施し、塗装した場合の強度と同じに
した。ベーキング後の材料について、実施例１の場合
と同様、機械的性質を調べると共に強度異方性及
びカール角度を測定し、更には耳率を調べた。こ
れらの結果を第４表に示す。同表より明らかなとおり、本発明範囲外の冷間
圧延率40％の場合、供試材No.２は強度異方性が
1.4Kgｆ／mm²であるが、強度が低く、実用上使用
できないし、また供試材No.４は強度異方性が大き
く、カール部角度差も大きい。また同様に本発明
範囲外の冷間圧延率85％の場合、いずれの供試材
も強度は高いものの、強度異方性及びカール部角
度差が大きく、更に耳率も高く、実用上問題があ
る。これらに対し、本発明範囲内の冷間圧延率55％
及び75％で冷間圧延を行つた本発明材はいずれも
強度が高く、しかも強度異方性、カール部角度差
ともに優れている。

【表】

【表】比較例実施例１で用いた本発明範囲内の化学成分を有
する供試材No.２及びNo.４について、実施例１と同
じ条件により板厚５mmの熱延板を得た。その後、冷間圧延により供試材No.２は1.0mm、
No.４は0.9mmの板厚にし、次いでCAL焼鈍（実施
例１と同一条件）を施した後、冷間圧延にて連続
パス圧延を行い、製品厚さ0.3mmとした。この時
の最終冷間圧延直後の温度は130℃であつた。更に、得られた材料に対し、缶蓋材が塗装後成
形加工されることに鑑みて、200℃×20分のベー
キング処理を施し、塗装した場合の強度と同じに
した。なお、上記CAL（中間焼鈍）時の板厚を２
種類にしたのは製品での強度を一定にするために
実施したものであり、各板厚を有する材料とも0°
方向のベーキング後の機械的性質は同等である。ベーキング後の材料について、実施例１の場合
と同様、機械的性質を調べると共に強度異方性及
びカール角度を測定した。これらの結果を第５表
及び第４図に示す。なお、同表及び同図には、同
一の供試材No.２及びNo.４についての実施例１
（CAL後に強制冷却冷間圧延を行つたもの）の結
果を併記する。第５表及び第４図より明らかなとおり、本例に
より得られた連続パス圧延材は、最終冷間圧延直
後の温度が80℃でないため、実施例１で得られた
強制冷却圧延材（最終冷間圧延直度の温度が70
℃）に比べて強度異方性が大きく、またカール部
の角度が円周方向で一層不均一となつている。

【表】

【表】（発明の効果）以上詳述したように、本発明によれば、Al合
金の化学成分を調整すると共に、その製造工程に
おいて均質化熱処理及び中間燒鈍後の冷間圧延の
各条件を規制することにより、冷間圧延方向に対
する0°、45°、90°方向の強度差である強度異方性
を可及的に小さくし、1.5Kgｆ／mm²以下にコント
ロールするので、高強度を保持しつつ缶蓋材のカ
ール部形状を円周方向で均一にでき、巻締めの不
具合を防止することが可能である。したがつて、
薄肉高強度化に充分対応できる優れたカーリング
後の寸法安定性の缶蓋用Al合金硬質板を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例で得られた缶蓋材
のカール部の圧延方向に対する円周方向部位にお
けるカール角度を示す図、第２図ａ，ｂ，ｃ及び
ｄはカール形状を測定するための加工工程図、第
３図はカール角度θを示す説明図、第４図は他の
実施例で得られた缶蓋材のカール部の圧延方向に
対する円周方向部位におけるカール角度を示す
図、第５図は缶蓋と缶胴との巻締め加工により得
られた二重巻締め部の一部切欠き斜視図、第６図
は第５図に示した巻締め部の要部の断面図であ
る。１……缶蓋、２……缶胴、３……カール部、４
……缶蓋材、５……缶胴材、６……内容物、７…
…オーバーラツプ代、８……巻締め代。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％で（以下、同じ）、Mg：3.5〜5.5％及
びMn：0.3〜0.7％を含有し、残部がAl及び不可
避的不純物からなるAl合金板であつて、強度異
方性が1.5Kgｆ／mm²以下であることを特徴とする
カーリング後の寸法安定性に優れた缶蓋用Al合
金硬質板。２ Mg：3.5〜5.5％及びMn：0.3〜0.7％を含有
し、残部がAl及び不可避的不純物からなるAl合
金の鋳塊に450〜550℃の温度で均質化熱処理を施
し、次いで熱間圧延及び冷間圧延を行い、中間焼
鈍を施した後、圧延率45〜75％で且つ圧延直後の
温度が70〜80℃となる条件の冷間圧延を行うこと
により、強度異方性を1.5Kgｆ／mm²以下にするこ
とを特徴とするカーリング後の寸法安定性に優れ
た缶蓋用Al合金硬質板の製造方法。