JPH06172906A - 耐落下衝撃性に優れたアルミニウム合金板およびその製造方法 - Google Patents

耐落下衝撃性に優れたアルミニウム合金板およびその製造方法

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JPH06172906A
JPH06172906A JP35202392A JP35202392A JPH06172906A JP H06172906 A JPH06172906 A JP H06172906A JP 35202392 A JP35202392 A JP 35202392A JP 35202392 A JP35202392 A JP 35202392A JP H06172906 A JPH06172906 A JP H06172906A
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less
plate
intermetallic compound
aluminum alloy
impact resistance
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Shigeru Wajima
繁 輪島
Hiroaki Takeuchi
宏明 竹内
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Furukawa Aluminum Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャップや箔容器或いは簡易開放缶の蓋等の
材料として好適な耐落下衝撃性に優れたアルミニウム合
金板とその製造方法を提供する。 【構成】 Si0.20%(重量%以下同じ)以下、F
e0.80%以下、Cu0.15%以下、Mn0.20
〜1.50%を含み、必要に応じてさらにMg5%以
下、Cr1%以下、Zn1%以下のうちの1種または2
種以上を含み、残部Alと不可避的不純物とからなり、
金属組織的には、金属間化合物の大きさが最大径で20
μm以下で、かつその面積占有率が4%未満であること
を特徴とする耐落下衝撃性に優れたアルミニウム合金
板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス壜のキャップや
箔容器或いは簡易開放缶の蓋等の材料として用いられる
引き裂き性が良好で、かつ耐落下衝撃性に優れたアルミ
ニウム合金板およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術およびその課題】従来からガラス壜のキャ
ップや箔容器或いは簡易開放缶の蓋等の材料としてアル
ミニウムおよびアルミニウム合金が使用されている。こ
れらの用途に使用されるアルミニウムおよびアルミニウ
ム合金には開栓時或いは開放時にあらかじめ加工された
引き裂きライン(以下スコア線)に沿って、引き裂かれ
るか、引きちぎれ易いという特性を有することが要求さ
れる。例としてリングプルキャップに代表される炭酸飲
料缶用キャップ材について説明すると、このキャップ材
に要求される品質特性としては、 (1)キャップに成形する時に絞り加工性が良く、耳率
が良いこと。 (2)炭酸等の内圧がかかること、さらに殺菌処理等の
ために加熱されることから高い耐圧性を有すること。 (3)スコア線に沿って引きちぎるときに引き裂き強度
が低く、かつスコア線から脱線しないこと。 (4)ガラス等の容器とシーリング性が良いこと。 (5)耐食性が良好なこと。 (6)自動販売機等で販売するとき、自動販売機の貯蔵
ゾーンから取り出し口に落下するが、その際の衝撃でキ
ャップが開栓しないように耐落下衝撃性に優れているこ
と。 等が挙げられる。
【0003】上記の要求特性のうち、(1)〜(5)に
関しては、特開昭60ー145346号や特公平3ー4
1537号等で合金組成を調整するとともに圧延後の金
属間化合物の大きさとその面積占有率を規制することに
より、引き裂き性を良好にしたアルミニウム合金板が提
案されている。例えば上記特公平3ー41537号で
は、金属間化合物の大きさを30μm以下とし、その面
積占有率を4〜10%と規制することにより、引き裂き
性に優れたアルミニウム合金板が得られたとしている。
【0004】しかしながら(6)の耐落下衝撃性に関し
ては、これらの提案では触れられておらず、現在市場で
問題となっている自動販売機等での販売の際に、商品の
ストック位置から取り出し口までの落下による衝撃でキ
ャップが割れてしまい、飲料缶の内容物が漏れるという
問題に対する解決策は得られていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑みなされたもので、その目的とするところは、上
記要求特性の(1)〜(5)を満たし、かつ(6)の耐
落下衝撃性をも満たすアルミニウム合金板とその製造方
法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】即ち請求項1記載の発明
はSi0.20%以下、Fe0.80%以下、Cu0.
15%以下、Mn0.20〜1.50%を含み、残部A
lと不可避的不純物とからなり、金属組織的には、金属
間化合物の大きさが最大径で20μm以下で、かつその
面積占有率が4%未満であることを特徴とする耐落下衝
撃性に優れたアルミニウム合金板であり、請求項2記載
の発明はSi0.20%以下、Fe0.80%以下、C
u0.15%以下、Mn0.20〜1.50%を含み、
さらにMg5%以下、Cr1%以下、Zn1%以下のう
ちの1種または2種以上を含み、残部Alと不可避的不
純物とからなり、金属組織的には、金属間化合物の大き
さが最大径で20μm以下で、かつその面積占有率が4
%未満であることを特徴とする耐落下衝撃性に優れたア
ルミニウム合金板であり、請求項3記載の発明はSi
0.20%以下、Fe0.80%以下、Cu0.15%
以下、Mn0.20%〜1.50%を含み、残部Alと
不可避的不純物とからなる合金溶湯を、回転する一対の
対向する冷却鋳型の外周面間に連続的に供給して板厚2
〜15mmの鋳造板に鋳造し、得られた鋳造板に最終加
熱後の圧下率が70%以上となる冷間圧延を施すことを
特徴とする金属間化合物の大きさが最大径で20μm以
下で、かつその面積占有率が4%未満である耐落下衝撃
性に優れたアルミニウム合金板の製造方法であり、請求
項4記載の発明は、Si0.20%以下、Fe0.80
%以下、Cu0.15%以下、Mn0.20〜1.50
%を含み、さらにMg5%以下、Cr1%以下、Zn1
%以下のうちの1種または2種以上を含み、残部Alと
不可避的不純物とからなる合金溶湯を、回転する一対の
対向する冷却鋳型の外周面間に連続的に供給して板厚2
〜15mmの鋳造板に鋳造し、得られた鋳造板に最終加
熱後の圧下率が70%以上となる冷間圧延を施すことを
特徴とする金属間化合物の大きさが最大径で20μm以
下で、かつその面積占有率が4%未満である耐落下衝撃
性に優れたアルミニウム合金板の製造方法である。
【0007】
【作用】本発明に係るアルミニウム合金板の合金組成を
上記のように限定した理由について説明する。Siはア
ルミニウム合金の結晶粒を微細化する効果や耳率を低下
させる効果を有するものであるが、Si量を0.20%
以下と限定したのは、0.20%を超えると鋳造時に巨
大な結晶粒を作るため、ストリークと呼ばれる帯状の表
面模様が発生し最終製品の外観品質の低下を招く。さら
に耳率が4%以上に大きくなり、キャップ成形時のトリ
ミング除去等に支障をきたすためである。FeはAlや
Siと反応して金属間化合物を生成する重要な添加元素
である。しかしFe量が0.80%を超えると金属間化
合物が大きくなりすぎることと、更にはその面積占有率
が大きくなることから、アルミニウム合金板が切れ易
く、かつ脆くなり、結局強度低下となるので好ましくな
い。CuはAlと金属間化合物を形成するため、Siや
Feと同様な効果を有する元素である。しかしCu量が
0.15%を超えると粗大な金属間化合物を形成し、割
れ易い材料になってしまう他に、耐食性が低下する。M
nは強度や成形性を向上させる元素であり、FeやAl
と金属間化合物を形成する。Mn量が0.20%未満で
は成形性向上の効果が充分ではなく、1.50%を超え
ると鋳造時の初晶径が大きくなって絞り成形性が劣化す
る。
【0008】Mgは材料の強度に影響を与える元素であ
り、Alに固溶しやすいため5%以下の添加であれば金
属間化合物の形成に関係しなく、板の強度を中強度ある
いは高強度にすることができる。しかし5%を超えると
曲げ特性が劣化する。Zn、Crも強度を向上させる効
果があり、ともに1%以下の添加であれば、Mgと同様
に強度のみを向上させ、耐衝撃性を劣化させない。しか
し1%を超えて添加すると絞り加工性を安定することが
できない。
【0009】TiあるいはZrを含有する場合において
はそれぞれ0.05%以下であれば、本発明合金板の特
性を損なうことはない。またその他の元素も0.03%
以下の含有量であれば本発明に影響を与えない。
【0010】次に本発明合金板中の金属間化合物の大き
さを最大径で20μm以下、その面積占有率を4%未満
と限定した理由について説明する。本発明者らは、前記
引き裂き性と金属間化合物との関係を鋭意検討した結
果、割れが始まる時のクラックがアルミニウム合金中の
金属間化合物を伝播しながら切れていくことを発見し
た。即ち金属間化合物がある程度の大きさで、適当な量
だけ存在している場合に引き裂き性が良好となる。(特
公平3ー41537号参照) しかし引き裂き性が良好であれば、逆に僅かの衝撃で割
れを生じることになり、耐落下衝撃性は低下する事にな
る。従って本発明ではアルミニウム合金中の金属間化合
物の大きさを最大径で20μm以下、面積占有率を4%
未満と限定することによって金属間化合物の量を減ら
し、クラックの伝播を防ぎ、引き裂き性を維持しながら
耐落下衝撃性を向上させたものである。ここで金属間化
合物の最大径が20μmを超えると金属間化合物がクラ
ック伝播の原因となり、面積占有率が4%以上であると
金属間化合物の量が多すぎてやはりクラックが伝播しや
すくなるため上記のように限定したもである。
【0011】本発明アルミニウム合金板の製造方法とし
ては、所定の組成を有するアルミニウム合金溶湯を、回
転する一対の対向する冷却鋳型の外周面間に連続的に供
給して板厚2〜15mmの鋳造板に鋳造し、得られた鋳
造板に最終加熱後の圧下率が70%以上の冷間圧延を施
す方法が適当である。即ちこの方法では合金溶湯が急速
に冷却されるため、鋳造時に晶出する金属間化合物を微
細に分散させることができるためである。そして鋳造板
の板厚を2〜15mmと限定したのは、2mm未満では
溶湯の湯廻りが悪く健全な鋳造板を得ることが困難であ
り、15mmを超えると冷却速度が遅くなり金属間化合
物を微細化することができず、また厚過ぎてコイル状に
巻き取ることができないからである。最終加熱後の冷間
圧延は強度を出し、耐圧性と耐衝撃性を高めるために施
されるものであるが、その圧下率を70%以上と限定し
たのは、70%未満では充分な耐圧性と耐衝撃性が得ら
れないからである。ここで最終加熱とは、鋳造時の加熱
(中間焼鈍を施さない場合)、あるいは最終中間焼鈍時
の加熱を指すものである。また金属間化合物は加熱、冷
却の速度が速いほど成長しないため、途中工程での加熱
方式は連続焼鈍炉を使用する事が望ましい。尚、実際の
キャップ等の絞り材においては耳率が低くなくてはなら
ないが、耳率を低くするには、鋳造板からの製造工程条
件を適宜コントロールすることにより対応できる。
【0012】本発明アルミニウム合金板はリングプルキ
ャップやマキシキャップに限らず、PPキャップ(Pi
lfer−Proof cap)等の他の形状のキャッ
プや箔容器あるいは簡易開放缶等の蓋に適用しても同様
な効果が期待できる。
【0013】
【実施例】以下本発明を実施例により更に詳細に説明す
る。表1に示す合金組成のアルミニウム合金溶湯から連
続鋳造方式により板厚8mm、幅1000mmの鋳造板
を鋳造し、コイル状にした後、表2に示す工程で最終板
厚0.24mmまで冷間圧延した。その後、幅900m
m、長さ800mmの板に切断し、キャップ用塗料(関
西ペイント55ーL546)を両面に20mg/m2
190℃×10分焼き付けて塗装した。この塗装板に図
1に示すスコア形状をプレス加工し、リングプルキャッ
プに成形した後、250mlの内容物を入れた壜にシー
リングして1mの高さからの落下衝撃試験を実施した。
評価方法は落下衝撃試験によりキャップが割れて壜から
内容物が漏れた本数(落下割れ数)が多いほど耐落下衝
撃性が悪いとした。また同時にキャップ材のアルミニウ
ム合金中の金属間化合物の最大の直径と面積占有率を画
像処理システムにより測定した。それらの結果を表3に
示す。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【表3】 表3から明らかなように本発明例No. 1〜12はいずれ
も落下割れ数が皆無であり耐落下衝撃性が優れているこ
とが判る。これに対し合金組成あるいは製造工程が本発
明の範囲を外れる比較例No. 13〜19はいずれも落下
割れが多数発生しており、耐落下衝撃性が劣っているこ
とが判る。
【0017】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、耐落
下衝撃性に優れたアルミニウム合金板が得られ、キャッ
プおよび箔容器あるいは簡易開放缶の蓋等の材料として
好適であり、工業上顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】スコア形状の説明図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Si0.20%(重量%以下同じ)以
    下、Fe0.80%以下、Cu0.15%以下、Mn
    0.20〜1.50%を含み、残部Alと不可避的不純
    物とからなり、金属組織的には、金属間化合物の大きさ
    が最大径で20μm以下で、かつその面積占有率が4%
    未満であることを特徴とする耐落下衝撃性に優れたアル
    ミニウム合金板。
  2. 【請求項2】 Si0.20%以下、Fe0.80%以
    下、Cu0.15%以下、Mn0.20〜1.50%を
    含み、さらにMg5%以下、Cr1%以下、Zn1%以
    下のうちの1種または2種以上を含み、残部Alと不可
    避的不純物とからなり、金属組織的には、金属間化合物
    の大きさが最大径で20μm以下で、かつその面積占有
    率が4%未満であることを特徴とする耐落下衝撃性に優
    れたアルミニウム合金板。
  3. 【請求項3】 Si0.20%以下、Fe0.80%以
    下、Cu0.15%以下、Mn0.20%〜1.50%
    を含み、残部Alと不可避的不純物とからなる合金溶湯
    を、回転する一対の対向する冷却鋳型の外周面間に連続
    的に供給して板厚2〜15mmの鋳造板に鋳造し、得ら
    れた鋳造板に最終加熱後の圧下率が70%以上となる冷
    間圧延を施すことを特徴とする金属間化合物の大きさが
    最大径で20μm以下で、かつその面積占有率が4%未
    満である耐落下衝撃性に優れたアルミニウム合金板の製
    造方法。
  4. 【請求項4】 Si0.20%以下、Fe0.80%以
    下、Cu0.15%以下、Mn0.20〜1.50%を
    含み、さらにMg5%以下、Cr1%以下、Zn1%以
    下のうちの1種または2種以上を含み、残部Alと不可
    避的不純物とからなる合金溶湯を、回転する一対の対向
    する冷却鋳型の外周面間に連続的に供給して板厚2〜1
    5mmの鋳造板に鋳造し、得られた鋳造板に最終加熱後
    の圧下率が70%以上となる冷間圧延を施すことを特徴
    とする金属間化合物の大きさが最大径で20μm以下
    で、かつその面積占有率が4%未満である耐落下衝撃性
    に優れたアルミニウム合金板の製造方法。
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