JPH0346541B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は深絞り成形加工に好適なアルミニウム
合金薄板の製造方法に関する。 アルミニウム金属材の成形性、耐腐食性、軽量
性等に着目してアルミニウム製の缶がビール、ジ
ユース等の清涼飲料あるいはその他液体の容器と
して多量に使用されてきている。これ等のアルミ
ニウム製の缶は一般に深絞り加工後にしごき加工
して製造されるため、これに供されるアルミニウ
ム合金板は強度が高く且つ深絞りで生じる耳率が
低く、成形性に優れているとともに、生産性がよ
く、しかも安価な設備で製造でき、低コストで生
産できることが要求される。 金属多結晶体を圧延加工すると、滑り変形によ
つて集合組織が形成され、その結果深絞り成形を
行つた時に、大なり小なり耳が発生する。その耳
の発生は成形後切り代を増加させて素材歩留りを
低下させるとともに、耳の発生は成形加工のトラ
ブルの原因になつたり、表面の欠陥の原因にな
り、しかも深絞り加工で生じる耳は大きければ大
きい程搬送工程で障害となつて製缶作業上好まし
くないので、従来から種々耳の発生防止方法が提
案されていた。すなわちアルミニウム合金板によ
る製缶等の深絞りを含む成形工程では、如何に耳
の大きさ（高さ）を小さくする（通常耳率４％以
下）かが重要となる。 このような耳は被加工板の有する集合組織で定
まり、一般に冷延集合組織の形成された被加工板
を深絞りすると異方性が助長されて冷間圧延方向
に対して45°傾いた４方向すなわち45°方位への耳
が発現する。また強度を高めるために冷間加工率
を大きくした被加工板ほどこれらの耳の発現が強
調される。これに対し、再結晶率が大きく再結晶
集合組織の形成が大きい被加工板ほど熱間圧延方
向およびこれと直交する４方向へのいわゆる0°−
90°方位の耳の発現が大きい。 従つてこれらのことから、深絞り成形加工する
アルミニウム合金板は深絞りにより生じる耳が
45°方位および0°−90°方位に釣合つて発現するよ
うな集合組織を有し、且つ適正な強度を備えてい
ることが望まれている。ところで、このような耳
率の発生状態は、耳率に対する寄与の程度は異な
るものゝ、アルミニウム合金の組成、熱処理、熱
間圧延、冷間圧延、熱間圧延の終了温度等の種々
の加工条件に左右される。従つて、耳率は組成が
変われば以後の加工条件を変えないと低い耳率が
得られないのである。また勿論組成が同じでも、
熱処理条件あるいはまた熱間圧延条件が変われば
耳率の発生状態が変わる。このように加工条件が
一つでも変われば低い耳率を得るために、その加
工条件の変化に応じて低い耳率が得られるような
新しい加工条件の組合せを見出さなければならな
い。 上述の点に鑑み、本出願人は先にこれらを満足
するAl−Mn−Mg系のアルミニウム合金薄板の
製造方法を提案した。この方法を要約すれば次の
通りである。素材はAl−Mn−Mg系鋳塊である。

【表】

【表】 上記工程によつて得た薄板は深絞り加工を行う
と耳率が小さく、且つ成形加工に耐える強度の充
分に大きなものであることが確認されている。 しかしこの方法は工程数が多く複雑であり、製
造コストが大巾に高くなることを避けられない欠
点があり、しかも仕掛り品の管理および工程管理
が複雑となつて多大の努力が強いられる欠点もあ
つた。 本発明は上述の欠点を解消するためになされた
ものであり、製造工程を簡略化し且つ製品の特性
を損わない成形加工用アルミニウム合金薄板の製
造方法の提供を目的とする。 この製造方法は幾多の試験の結果として、0.8
〜1.8重量％のMg、0.8〜1.8重量％のMn、0.15〜
0.30重量％のFe、および0.10〜0.30重量％のSiを
含有するいわゆるAl−Mg−Mn系アルミニウム
合金で特にFeとSiとの比率Fe／Siを0.5〜1.5とし
た素材を上述の如く圧延して形成せる薄板を使用
して深絞りした場合に耳率が小さくなること、お
よび上記素材の圧延工程における熱間圧延工程に
おいて温度を再結晶温度より多少低く設定するこ
とにより前述の工程における第１回目の冷間圧
延、部分焼鈍および第２回目の冷間圧延の３工程
を１回の冷間圧延工程にて代替できることを見出
し、これに着目して創案されたのである。 ここで使用されるアルミニウム合金鋳塊の組成
について説明すれば、 Mgが0.8％以下では容器として要求される適正
な強度を得られず、また1.8％を超えると加工割
れなどが発生して成形性が低下する。 Mnも0.8％以下では充分な強度を得られず、し
かも金属間化合物の形成量が少くなつて深絞り加
工時に焼付が生じ易くなる。1.8％を超えると鋳
造時に粗大な初期化合物が生成され、加工割れ等
の原因となるので好ましくない。 Feは0.15％以下では深絞り加工時に焼付が生じ
易くなり、0.30％を超えると45°方位の耳の生成
が助長されてしまう。 Siは0.10％以下では均質化処理時にMnを充分
に析出できず、焼鈍によりMnが析出して45°方位
の耳を生成する集合組織の形成が強くなる。0.30
％を超えると強度低下の原因となる。 上記組成に加え、0.30％までのCu、0.25％まで
のZn、0.10％までのTiそして鋳塊に不可避的に
混入する元素で一般的な通常の量程度のものは本
発明に悪影響を及ぼさないのでさしつかえない。 このようなことから合金組成が定められたので
ある。特に本発明の特徴として、Fe／Si比を0.5
〜1.5の範囲に設定すると耳率の減小に多大の効
果を与えることが見出されたのである。 しかしながらこの合金組成のAl−Mg−Mn系
合金鋳塊を使用して冷間圧延、部分焼鈍、冷間圧
延の３工程を１工程の冷間圧延にて代替しても耳
率を所期の目標値（４％以下）にすることができ
ない。このために本発明ではさらに熱間圧延工程
における温度を再結晶温度より多少低い温度とす
ることで工程省略の達成できることを見出したの
である。ここで、本発明の工程を要約すれば次の
通りである。

【表】 上記工程についてさらに説明すると、鋳塊は先
ず１段もしくは多段で加熱して均質化処理が行わ
れる。勿論これは最終製品の強度、靭性、深絞り
加工性の向上、耳率のバラツキ減少等のために行
われる。特に530℃〜580℃の範囲としたのは、こ
れら以下の場合に例えばMnの充分な析出が得ら
れず、その後の焼鈍時に連続再結晶を促進して
45°方位の耳の形成を増大させる傾向を示すから
である。 均質化熱処理に続く熱間圧延は繰返して述べる
が再結晶温度より多少低い250〜320℃の温度範囲
とし、板厚を５〜10mmまで圧延することが重要で
ある。この板厚値は、最終板厚を0.3〜0.6mm程度
とする場合であり、以後の加工率が関係してく
る。すなわち５mm以下では0°−90°方位の耳の発
生が、また10mm以上では45°方位の耳の発生が優
勢となる。再結晶温度より多少低い温度に設定し
たのは、終了時に圧延板の再結晶を防止し、焼鈍
時に再結晶を生ぜしめるための蓄積エネルギーを
充分に蓄えることを主眼とする。この蓄積エネル
ギーが小さいと焼鈍時に均一な再結晶が生じ難い
のである。これにより析出している粗大な粒子の
箇所における選択的な再結晶核が生成することが
防止される。一方、250℃以下では変形抗力が著
しく大きくなり、圧延困難となつて生産性を著し
く悪化させるので好ましくない。 次に加工率40％以上で冷間圧延し、適正な加工
歪を付与する。この加工率の設定は焼鈍時の再結
晶を引起す駆動エネルギーを考慮したものであ
り、40％以下ではそれ迄に析出した粒子の回りに
優先的に再結晶が発生して均一な再結晶が行い得
なくなる。この場合、深絞り加工で均一な塑性加
工ができず、耳率のバラツキとなつて現われ、好
ましくない。 焼鈍工程の条件は常法に従う。通常は300〜550
℃の温度範囲で30分〜12時間程度保持し、再結晶
を生ぜしめて加工歪および格子歪を解放する。こ
れにより0°−90°方位へ耳の発生する集合組織が
形成される。この際前段階での熱間圧延および冷
間圧延における上述の設定条件により適正且つ充
分な再結晶が行われ、最終冷間圧延による45°方
位の耳の発現と好ましく均合つた0°−90°方位の
耳の発現のための集合組織が形成できるのであ
る。 このように焼鈍された合金板を最終冷間圧延し
て望まれる厚さ（0.3〜0.6mm厚）の薄板とされ
る。この冷間圧延では製品薄板に充分な強度を与
えるために加工率60％以上で行われる。勿論過度
の加工率は深絞り加工等に際しての割れ等の原因
となり好ましくない。従つて90％程度に止めるこ
とが望ましい。この範囲内の加圧率で圧延した場
合、薄板を深絞りして生じる耳は0°−90°方位お
よび45°方位に関してほぼ均合いがとれ、４％以
下の耳率に抑えることが充分可能となる。 以上説明したように、本発明は少い工程数で所
望される強度および耳率の特性を有する薄板を製
造できる。しかも均質化熱処理の後の熱間圧延に
よつて作る板厚が５〜10ｍと設定されるため、設
備費の安価なシングルスタンド圧延機においても
容易に製造できるなど、工業的に多大な効果をあ
げられる。 次に本発明の製造方法の特徴および効果をさら
に明確とするため、実施例によるデータを示す。 実施例 １ FeとSiとの含有比率を変化させて調整した第
１表に示す合金組成の溶湯を、非金属介在物除去
の目的でフイルターにより濾過し、半連続鋳造法
により断面500mm×1050mmの鋳塊を得た。次にこ
の鋳塊を本発明の方法に基いて先ず550℃で10時
間保持し、均質化処理を施した。次に再結晶温度
により低い温度で熱間圧延し、６mm厚にまで圧延
した。この際の終了温度は280℃であつた。次に
この板を厚さ２mmまで冷間圧延した後、350℃に
て１時間保持して焼鈍した。然る後0.6mmまで冷
間圧延して薄板製品を得た。

【表】 ここで、第１表中合金番号１〜６は本発明の特
徴の１つであるFe／Si比が0.5〜1.5の範囲にある
合金であり、合金番号７〜11はこの範囲に含まれ
ない合金であつて、１〜６のグループとの比較の
ために使用された。 このようにして得た0.6mm厚の薄板について機
械的性質を測定し、また深絞りにおける耳率の測
定を行つた。この結果を第２表に示す。尚、深絞
り耳率の測定条件はポンチ径50mmφ、絞り率52
％、ダイクリヤランス19％、しわ押え荷重1000Kg
である。

【表】

【表】 この第２表の結果からFe／Si比率が0.5〜1.0の
範囲にある場合耳率を確実に４％以下に抑えられ
るが、この範囲を外れた場合には４％以内に抑え
ることのできないことが示される。すなわち
Fe／Si比率が耳率に極めて大きく影響し、これ
を選定することで耳率を小さくし得るということ
が明らかである。またこれは特にその他の機械的
性質には影響しないことも判る。 実施例 ２ 次に熱間圧延時の温度すなわち終了温度ならび
に冷間圧延における加工率を変化させることによ
り、本発明の特徴の１つである熱間圧延の温度条
件ならびに冷間圧延における加工率の効果を調べ
た。 これに利用した合金は第１表の番号４で示され
るものであり、同様にして得た鋳塊を570℃で10
時間保持して均質化熱処理し、次に終了温度350
℃、325℃、300℃、280℃、250℃のそれぞれに関
しての圧延により６mm厚の試料を得、それぞれ35
％および60％の加工率での冷間圧延、400℃１時
間の焼鈍を行い、そして0.60mm厚まで最終冷間圧
延した。これにより得た各試料の機械的性質およ
び耳率を前述と同様に測定した結果を第３表に示
す。

【表】

【表】 第３表の結果から、圧延終了温度をある程度低
くした方が耳率を小さくできる傾向が認められ
た。すなわちこれは通常の如く高温で行うと充分
な蓄積エネルギーが蓄えられず、再結晶温度より
多少低くしてこの蓄積エネルギーを高めることが
後続の焼鈍時の再結晶に好影響を与え、45°方位
および0°−90°方位の耳の発生バランスに好結果
を及ぼすという本発明の特徴の効果を示してい
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 0.8〜1.8重量％のMg、0.8〜1.8重量％のMn、
   0.15〜0.30重量％のFeおよび0.10〜0.30重量％の
   Siを含有し、この中でFeとSiの含有量の比
   （Fe／Si）が0.5〜1.5になされていて、且つCuが
   0.3重量％まで、Znが0.25％重量まで、Tiが0.10
   重量％までの含有量になされたAl−Mg−Mn系
   アルミニウム合金鋳塊を、530〜580℃の温度に２
   〜24時間保持する均質化熱処理を行い、その後熱
   間圧延温度として再結晶温度よりも低く、且つ終
   了温度を250〜320℃の温度範囲になした熱間圧延
   を施すに際し、その時の終了板厚を５〜10mmと
   し、次いで冷間圧延を圧延率40％以上で行い、次
   いで300〜550℃、30分以上の焼鈍を施した後に、
   仕上げ冷間圧延を圧延率60％以上で行うことを特
   徴とする深絞り用アルミニウム合金薄板の製造方
   法。