JPH06501057A - アルミニウム合金シート素材 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、容器端面や容器本体等の有用製品へ加工するのに適切な、低イアリン グ性と向上した強度とを有したアルミニウムシート素材の製造に関する。

発明の技術的背景 最近、改質しなくても容器本体と容器端面との両方の製造に適切な、アルミニウ ム合金を得る多大な努力がなされている。アルミニウム飲料容器は、一般に２個 構成として作られ、その一方は容器の側壁および底壁（この両者をまとめて容器 本体と呼ぶ）を形成し、他方は容器の頂部を形成する。周知の方法においては、 アルミニウムシートの円形板をカップ状に加工し、次いで次第に減少した内径を 有した一連のダイスにカップ状シートを通して側壁を引続き伸ばし薄くすること によってカップ状シートを絞り成形しシゴキ加工することによって、容器本体を 形成する。その結果、底部よりも側壁の方が薄い一体的本体が得られる。

容器本体の製造に用いられる一般的な合金は、Ａ　Ａ　３００４（アルミニウム 協会に登録された合金）である。この合金は、主にマグネシウム（Ｍｇ）とマン ガン（Ｍｎ）の濃度か低いので、絞り成形およびシ、ゴキ加工に適切な特性を有 している。

しかし、マグネシウム含有量の低いＡ　Ａ　３００４等の合金は、通常開放の容 易なリング引牛等を備えた容器端面の製作に使用するには不充分な強度を有して いる。従って、容器端面には、Ａ　Ａ　５０８２合金やＡ　Ａ　５ｔｓ２＝金等 の、マグネシウム濃度の高い合金が用いられている。合金ＡＡ３００４．５０８ ２゜５１８２および他の合金の主成分を表１に示す。

完成容器（端面を備えた本体）は、未火入れビールを収容する場合には少なくと も約５ｏｐｓｉの内圧に耐え、火入れビール、味付ソーダ水、あるいは同様の炭 酸化度合の高い飲料を収容する場合には少なくとも約９（ｌｐｓｆの内圧に耐え る必要がある。現在は、Ａ　Ａ　３００４本体合金とＡ　Ａ　５０８２端面素材 とから製作した容器は、約０．０Ｌ１６インチの厚さのアルミニウムシートから 製作した場合には、９０ｐｓｉの内圧に耐えることができる。薄いシートで作っ た容器は、厚いシートの物よりもシート材料使用量が少なく、従って製造コスト が低い。しかし、０．０ＬＬＤインチ等の薄い素材で作った容器は、９０ｐｓ１ の内圧に耐えるだけの強度を持たず、あるいは長距離輸送中のか酷な条件に耐え る程の強度を持たない。

また、絞り成形およびシゴキ加工に供されるアルミニウム合金シートは、イアリ ング率が低いことが望ましい。イアリング率（イアリングとも呼ぶ）とは、４５ ＠イアリング（耳形成）または４５″横揺れ組識を意味する。この値は、絞り成 形したカップ状シート内で突出している耳の高さから耳間の谷の高さを引算する ことにより測定される。この差を谷の高さで割算し、Ｉｏｏを掛けてイアリング 率を算出する。４５″イアリングは、ストリップの軸線に対して４５゜の角度で 測定する。このイアリングに起因して、胴部のリムが変形してスカラップ形の外 観になることが多い。

容器本体を完成する前にこのイアリングを除去しなければならないので、瘉材が 発生する。さらに、オルゼンカッブ試験により測定して約２％より高い過度のイ アリングは、絞り装置と干渉してしまう。イアリングが減少すると、瘉材が減少 し、製造工程を簡単化できる。

このイアリングを減少させるため、従来は冷間加工率（即ち、合金シートの冷間 圧延中の厚さ減少率）を下げる方法をとっていた。図１に示すように、Ａ　Ａ　 ５Ｇ１７合金を用いた場合には、冷間加工率が下がるにつれて、イアリングは減 少する。しかし、図１に示すように、冷間加工率が下がるにつれて、降伏強さも 減少する。従って、薄いあるいは強度の大きい素材を形成するために冷間加工を 増やすと、容認できない程に高率のイアリングが生じてしまう。逆に、冷間加工 を減少させることによってイアリングを減少させると、素材は厚く強度が比較的 低いものとなってしまう。

アルミニウム合金は、溶融合金を直接チル鋳造してインゴットとし、このインゴ ットを圧延してストリップ状にすることにより、あるいは連続ストリップ鋳造法 により製造できる。連続ストリップブロック鋳造装置については、米国特許第３ ，７０９，２８１号、第３．７４４．５４５号、第３．７４７．６６６号、第３ ．７５９．３１３号、第３．７７４．８７Ｑ号に記載されている。連続ブロック 鋳造法の種々の変形が存在するが、これらは全て一般に下記の段階を含む。

ノズルまたはディストリビュータ先端から、２つの組の逆方向回転するチルドブ ロック間に形成されたキャビティ内へ、溶融アルミニウム合金を注入する。合金 は、キャビティ内にある間に冷却し、凝固してアルミニウムシートを形成する。

次いでこのアルミニウムシートはローラー間を通過して、ストリップの厚さが減 少する。この段階は、熱間圧延と呼ばれる。

連続ストリップは、熱間圧延段階から出てくる時に、コイル状に巻かれ、冷却す る。冷却したコイルを次いで冷間圧延して、その厚さをさらに減少させる。各冷 間圧延パス間に中間焼なまし段階を有した幾つかのパスを実施して、ストリップ を冷間圧延する場合もある。

合金ストリップは、その最終厚さに達した時に、容器本体、 容器端面等の有用製品の製造に適切な形に切断できる。

工程の種々の段階で、スクラップ（プラントスクラップ）が生じる。

低イアリングのアルミニウム合金またはその製法については、幾つかの特許があ る。例えば、１９８０年１２月９日付のジョンギョス等による米国特許第４．２ ３８，２４８号には、低イアリングのアルミニウム合金の製法が開示されている 。

この製法によれば、３００４合金の溶融体、またはマンガンとマグネシウムの総 合濃度が２％から３．３％までの範囲内であり（特に記載なければ％は全で重量 ％である）マグネシウム：マンガン比が１．４　＋　１から４．４　：　１まで の範囲内である合金の溶融体を鋳造し、次いで４００℃から合金の液相線温度（ 即ち、合金の相が液体状態と固体／液体状態との間で変化する温度であり、この 場合には約６００℃）までの範囲の温度に２〜１５分保つ。次いで、３０Ｑ　” Ｃから非平衡固相線温度（即ち、合金の相か固体／液体状態と比較的固体の状態 との間で変化する温度）までの範囲の温度で熱間圧延し、コイル状に巻き、室温 に冷却する。第一冷間圧延によって、少なくとも５０％だけ厚さを減少させ、次 いで３５０℃から５００℃で９０秒未満の時間だけフラッシュ焼なましを実施す る。第二冷間圧延により、７５％までの厚さ減少が生じる。

１９７１年２月２日付のアンダーソン等による米国特許第３．５６０．２８９号 には、表１に示した組成のアルミニウム合金が開示されている。この場合には、 直接チル鋳造によってインゴットを鋳造し、８００°Ｆに加熱し、この温度に２ ４時間保つ。このインゴットを熱間圧延し、得られたストリップを７００°Ｆで 焼なましする。第一冷間圧延によって、厚さを少なくとも８５％減少させ、次い で６００°Ｆで焼なましする。

任意的には第二冷間圧延を実施してもよく、この段階により厚さを少なくとも３ ０％減少させて最終厚さにする。得られるシートは、イアリングが３％以下であ り、この値は良好な値であると記載されている。

上記のように、容器端面用の合金に必要とされる特性は、容器本体用の合金に必 要とされる特性と異なり、従って、再循環アルミニウム合金（即ち背面と本体と の組合せ）を溶融すると、容器本体と容器端面とのいずれかの製造に不満足な溶 融体が生じる。容器端面約２５％と容器本体約７５％からなる再循環アルミニウ ムの代表的な溶融体の成分の重量％を、表１に示す。容器本体と容器端面との両 方に適切な合金を、再循環アルミニウムから得るために努力がなされてきた。

再循環アルミニウム容器の処理方法が、１９８３年１０月２５日付のブレネッケ 等による米国特許第４．４１１．７０７号、１９８１年８月４日付のロバートソ ン等による米国特許第４．２８２，０４４号、１９８１年５月２６日付のロバー トソン等による米国特許第４，２６９，６３２号、１９８１年４月７日付のロバ ートソン等による米国特許第４，２６０．４１９号、１９８０年１１月２５日付 のニューフェルト等による米国特許第４゜２３５．８４８号に開示されている。

表１に示すように、全て、容器端面約２５重量％と容器本体的７５重量％との初 期溶融体を出発材料としている。次いで、全般に純アルミニウムの添加によって 、表１に示した組成の合金を形成するように初期溶融体を調節する。マンガンと マグネシウムの総合濃度は２．０％から３．３％の範囲内であり、マグネシウム ：マンガン比は１．４　：　１から４．．４　：　１の範囲内である。

上記の特許間の相違点は、所望組成への調節後に、合金を鋳造し加工する方法に ある。

米国特許第４，２３５，６４６号、第４，２６０．４１９号および第４，２８２ ．０４４号には、鋳造後に合金ストリップ（上記の組成を有する）を４００℃か ら６００℃の間の温度に２〜１５分間保つ、連続ストリップ鋳造法が開示されて いる。次いで、熱間圧延して厚さを少なくとも７０％減少させ、コイル状に巻き 、室温まで冷却する。このストリップを次に巻出し、１段階または２段階で冷間 圧延して最終厚さにする。冷間圧延を２段階で実施する場合には、第一段階で厚 さを少なくとも５０％減少させ、次いで３５０　”Ｃがら５００　”Ｃの間の温 度に合金を加熱し室温に冷却することによりフラッシュ焼なましを実施し、その 時間は９０秒未満である。２回目の冷間圧延で、厚さをさらに７５％以下だけ減 少させる。

米国特許第４．２６９，６３２号および第４．２６０，４１９号には、得られた 鋳造インゴットを５５０　”Ｃがら８００　”Ｃの間の温度に４〜６時間保ち次 に冷却する、上記の溶融体の直接チル鋳造法が開示されている。４５０　’Ｃ： がら５１０　”Ｃの間の温度にある開口に、このインゴットを熱間圧延して、厚 さを４０％〜９６％だけ減少させる。得られたストリップを再度熱間圧延して、 厚さをさらに７０％〜９Ｂ％だけ減少させる。このストリップをコイル状に巻き 、次いで２つの方法のいずれがで焼なます。即ち、３５０　”Ｃから５００　” Ｃの間の温度で３０〜９０秒フラッシュ焼なましするか、あるいは、３１５℃か ら４００　”Ｃの間の温度で２〜４時間焼なましする。焼なまし後に、ストリッ プを冷却し、１つまたはそれ以上の段階で冷間圧延し、厚さを合計約８９％だけ 減少させる。各冷間圧延段階後に、フラッシュ法または従来法により焼なます。

米国特許第４，４１１，７０７号には、連続チルロール鋳造法の変形を用いて上 記のスクラップ溶融体から容器端面を製造する方法が開示されている。この方法 では、６８２℃から７１０℃の溶融合金を、０．２３〜０．２８インチの厚さに 鋳造し、次に圧延して厚さを約２５％減少させる。得られたストリップを巻き、 室温に冷却し、次いで少なくとも２段階で冷間圧延する。第一段階で厚さを少な くとも６０％減少させ、第二段階で少なくとも８５％減少させる。２つの冷間圧 延段階の間で、４４０℃〜４８３℃で約２時間焼なます。必要ならば、さらに冷 間圧延／焼なまし段階を実施できる。

１９７４年１月２２日付のセラツアー等による米国特許第３，７８７．２４８号 には、再循環アルミニウム容器の溶融体から、容器端面と容器本体の両方に適切 な合金を製造する方法が開示されている。この合金の組成を表１に示す。従来の 鋳造法のいずれをも用いてよく（但し直接チル鋳造が好ましいとされている）、 その後合金を８５０　’Ｆ−１１５０°′Ｆで２〜２４時間均質化する。次に少 なくとも２回熱間圧延し、その１回目で６５０’Ｆ〜９５０丁の温度で厚さを少 なくとも２０％減少させ、２回目で４００Ｔ〜８００丁で少なくとも２０％厚さ を減少させる。第三の圧延操作（冷間圧延に匹敵する）を４００　’Ｆ未満の温 度で実施し、厚さを少なくとも２０％減少させて最終厚さにする。次に、２００ 丁〜４５０丁で５秒より長い時間（好ましくは３０分から８時間）焼なます。単 一冷間圧延段階の代りに、アルミニウムストリップを２〜３回冷間圧延および焼 なましをして、最終厚さを得るようにしてもよい。

１９８２年３月９日付のジエフリー等による米国特許第４．３１８．７５５号に は、連続ストリップ鋳造法を用いて再循環容器から作られた容器本体に適切な、 表１に示す組成のアルミニウム合金が開示されている。ストリップ３８０　”０ 〜４５０℃で鋳造機から出て、熱間圧延され、厚さを７２％〜８２％減少する。

このストリップは１５０　’Ｃ〜２００　’Ｃで熱間圧延機から出て、巻かれる 。次いでストリップを冷間圧延によってその最終厚さにし、４００℃〜４２０℃ で２時間焼なますか、またはフラッシュ焼なましに供する。

アルミニウム合金シートは、イアリング率が低く、現在用いられている厚さより も薄くしかも良好な強度特性を有し、容器本体と容器端面との両方の製造に用い るのに適切であることが有用である。また、再循環アルミニウム容器から事実上 製造できる合金から、このようなシートを得ることが有用である。

発明の概要 本発明はアルミニウムシートを提供する。本発明のアルミニウムシートは、現在 用いられている厚さよりも薄い容器端面および容器本体の両方の製作に適切であ り、低いイアリング性を有し、少なくとも部分的に、再循環アルミニウムスクラ ップから形成することができる。

初期合金溶融体は、プラントスクラップ、容器スクラップおよび消費者スクラッ プ等のアルミニウムスクラップがら形成してもよい。次いでこの溶融体を調節し て、本発明の合金組成物を形成する。この組成物は、約１．９％から約２．８％ のマグネシウムと、約０．９％から約１．６％のマンガンとを含み、残りが本質 的にアルミニウムであることが好ましい。調整後の溶融体を、鋳造してストリッ プにし、熱間圧延して第一の厚さにすることが好ましい。この熱間圧延ストリッ プを焼なまし、次いで少なくとも１つのバスで冷間圧延して最終厚さにする。

本発明のアルミニウムシートは、イアリング性が低く、従来のシートを用いた場 合に可能な厚さよりも薄い厚さの容器端面および容器本体の両方の製作に適切で あるという技術的長所を有する。さらに本発明は、アルミニウムスクラップから アルミニウム合金素材を誘導できるという技術的長所を有する。

図面の簡単な説明 図１は、降伏強さと冷間加工の関係およびイアリングと冷間加工の関係を示す図 、 図２、図２ａは、本発明のアルミニウムシートの製作に有用な方法の実施例を示 すフローチャート、図３は、本発明のアルミニウムシートの強度およびイアリン グ特性に対する、マンガンおよびマグネシウム濃度変更効果を示した図、 図４は、従来の直接鋳造合金および本発明のブロック鋳造合金のイアリング率に 対する、冷間加圧の影響を示した図である。

発明の詳細な説明 本発明はアルミニウムストリップまたはシート素材を提供する。ここでシートと は、事実上厚さよりも大きな長さと巾を有したアルミニウムの鋳造片を意味し、 コイル、ストリップ、平坦素材、缶形板、蓋素材等を包含する。本発明のシート 素材は、イアリング率が低く、現在製作されているアルミニウムシートよりも薄 い厚さで向上した強度を有する。このシート素材は、少なくとも部分的に、再循 環アルミニウムスクラップから誘導され得る組成の合金から製作できる。このシ ート素材は、鋳造、熱間圧延、焼なまし、および冷間圧延を含む工程を用いて製 作できる。本発明のアルミニウムシートは、飲料容器本体、飲料容器端面等の深 絞り成形しシゴキ加工した物品の製作に用いるのに特に適切である。

本発明のアルミニウムシートの製造に特に適切なアルミニウム合金組成物は、好 ましくは少なくとも約０．９重量％のマンガン、さらに好ましくは約１．１重量 ％から約ｌｉｔ重量％のマンガン、最も好ましくは約１．１重量％から約１．２ 重量％のマンガンを含む。この合金組成物はさらに、約１．９重量％から２，８ 重量％のマグネシウム、好ましくは約２．０重量％から約２．６重量％のマグネ シウムを含む。以下に述べるように、これらの範囲内のさらに狭い範囲の実施例 が好ましい。

本発明のアルミニウム合金は、マンガンとマグネシウムに加えて、次の成分を含 むことが好ましい：約０．１３重量％から約０．２５重量％の珪素、さらに好ま しくは約０．１５重量％から約０．２０重量％の珪素、約０．１５重量％から約 ０゜２８重量％の銅、さらに好ましくは約０．２０重量％から約０．２５重量％ の銅、および約０．２５重量％から約０．４０重重量の鉄、さらに好ましくは約 ０．３０重量％から約０．３５重量％の鉄、残部は実質的にアルミニウム。

上記の成分は、アルミニウム合金の主要合金形成要素を構成する。これらの主要 アルミニウム合金形成剤に加えて、チタン、クロム、亜鉛等の他の要素を少量、 組成物中に含めてもよい。亜鉛の量は約０．１２重量％以下であり、チタンの量 は約０，０３重量％以下であり、全クロム量は約０．０５重量％以下であること が好ましい。他の不純物は、合計で約０．２重量％以下であり、または各々約０ ，０５重量％以下であることが好ましい。

本発明においては、マグネシウムとマンガンの量は、上記の範囲内で変化しても よく、その場合でも絞り成形およびシゴキ加工した容器本体の製造に適切な合金 が得られる。

しかし、これらの広い範囲内でマグネシウム、マンガン合金形成要素の成る好ま しい範囲が存在する。これらの好ましい合金を表２に示す。

表　２ Ｍｇ（重量％）Ｍｎ（重量％） 合金Ａ　２．６−２．８　０．９−１．０合金８　２．８−２．８　１．３−１ ．５合金Ｃ２，０−２，１１，５−Ｌ、Ｓ 合金Ｄ　１．９−２．３　０．９５−１．２合金Ｅ　２．３−２．８　０．９５ −１．２さらに好ましくは、合金りは約２．０から約２．１重量％のマグネシウ ムを含み、合金Ｅは約２．４５重量％から約２．５５重量％のマグネシウムを含 み、そしてこれらの合金は共に約１．１重量％から約１．２重量％のマンガンを 含むことが好ましい。

表２に示す合金は全て、絞り成形およびシゴキ加工した容器本体の製造に有用で あるが、合金りとＥが最も好ましい。その理由は、強度が高過ぎると、製造工程 の絞りおよびシゴキ加工段階で缶容器本体にしわが発生し易くなり、その結果ス クラップ量が増えるからである。

マグネシウム対マンガン比をこれらの範囲内でできるだけ低くすることが得策で あることが判明した。従って、マグネシウム対マンガン比は、好ましくは約３． ２　：１より低く、さらには好ましくは約２．２　：　１より低くする。マグネ シウム対マンガン比を下げる（即ち、マグネシウムに対するマンガンの量を増す 、またはマンガンに対するマグネシウムの量を減少させる）と、本発明の合金の 熱間圧延したストリップは、より多くの冷間加工に耐えることができ、従ってイ アリングを増すことなく強度を増し厚さを減少させることができる。

理論による拘束を意図する訳ではないが、マンガン濃度を０．１重量％増す毎に 、この合金から形成されたアルミニウムシートの降伏強さは約８８０ｐｓｉ　（ ４，５ＭＰａ）だけ高くなる。

加工中の冷間加工率を増すと、降伏強さは増すが、しかし合金杉板を絞り成形お よびシゴキ加工して飲料容器にする際に、イアリング率も増加する傾向がある。

図１は、ＡＡ５０１７合金についてこれらの関係を示したグラフである。本発明 の合金および方法から得られたストリップ素材は、合金中のマンガン量を増すこ とによって高い降伏強さを示し、しかも低いイアリング率を維持している。

本発明のアルミニウムシートの製作に用いられる合金は、主要成分を一緒に溶融 するか、またはスクラップアルミニウムの溶融体の組成を調整することによって 得ることができる。ここでスクラップアルミニウムとは、容器本体合金、例えば Ａ　Ａ　３Ｑ（１４と容器端面合金、例えばＡ　Ａ　５Ｑ８２やＡＡ５１８２と を約３＝１の重量比で含む、プラントスクラ・ノブ、容器スクラップおよび消費 者スクラップからなってもよいアルミニウムを意味している。前記のように、こ のようなスクラップ溶融体は、典型的には約０，８重量９６のマンガン含有量お よび約１．５重量％のマグネシウム含６１２を存している。本発明の組成物を得 るように調整するためには、未合金化アルミニウム、マンガン、マグネシウムま たはこれら３成分の組合せを添加することができる。

本発明のアルミニウムシートは、既知の方法、例えば直接チル鋳造、インゴット 鋳造またはブロック鋳造を用いて、アルミニウム合金組成物から製作できる。本 発明によれば、ブロック鋳造技法を使用することが好ましい。ブロック鋳造技法 を、図２、図２ａのフローチャートに示す。ブロック鋳造機は、米国特許第３， ７０９．２８１号、第３．７４４，５４５号、第３．７４７，８６６号、第３． ７５９．３１３号および第３，７７４．８７０号に開示される種類のものである ことが好ましい。

適切な合金組成物を形成した後に、好ましくは例えば１６ｍｍの先端を有したノ ズルから溶融体を鋳造する。対向した対をなす回転ブロックにより形成された鋳 造キャビティ内で、好ましくは約０．８インチ（２０ｍｍ）未満の厚さ、さらに 好ましくは約０，６から０．８インチ（約１５２ｍｍから２０ｍｍ）の厚さに、 溶融体を鋳造する。

この金属ストリップは、移動する間に冷却し、冷却ブロックに沿って凝固し、鋳 造キャビティから出る。この出口において冷却ブロックは鋳造ストリップから離 れ、冷却器に移動して冷却される。鋳造ストリップがチルブロック鋳造機の鋳造 キャビティを通過する際の冷却速度は、種々の工程および製品のパラメータによ り調節される。これらのパラメータとしては、鋳造されている材料の組成、スト リップ厚さ、チルブロックの材質、鋳造キャビティの長さ、鋳造速度およびチル ブロック冷却系の効率等が挙げられる。

鋳造ストリップはできるだけ薄いことが好ましく、この場合には引続くストリッ プ加工を少なくすること力（できる。

通常、最小ストリップ厚さを得るための制限要因＋１、鋳造機のディストリビュ ータ先端のサイズである。本発明の好適な実施例においては、約０．６から約０ ．８インチ（１５２ｍｍから２０ｍｍ）の厚さで、ストリップを鋳造する。但し 、それより薄いストリップを鋳造してもよい。

通常、鋳造ストリップは、約８５０　’Ｆから約１．１００°Ｆ（約４５０℃か ら５９５℃）の温度でブロック鋳造機から出る。鋳造機から出た鋳造ストリップ は、ホットミル内で熱間圧延操作に供される。

鋳造ストリップは、好ましくは約８８０丁から約１．０００丁（約４７０℃から ５４０℃）の範囲、より好ましくは約９００”Ｆから約９７５　”Ｆ　（約４８ ０℃から２５２℃）の範囲の温度の第一熱間圧延機に入る。この熱間圧延機によ り、好ましく　ｉｔ少なくとも約７０％、より好ましくは少なくとも約８０９６ た°【ナストリップの厚さを減少させる。ホ・ソトミル内での厚さ減少率は、で きるだけ高いことが好ましい。

意外にも、本明細書に示した他の工程段階に加えて、ホットミルを田るストリ・ ンプの温度が、できるだけ低０場合に、向上した性質のストリ・ツブ製品か得ら れること力（判１明した。所望の製品性質を得るためには、ホットミル内カ）ら の出口、温度は、約８６０　’Ｆ　（約３４５℃）以下、好ましくＣよ約６３０ °Ｆから約６６０丁（約３３０℃から３４５℃）であるべきである。但し、この 温度はできるだけ低いことが好ましいが、ホットミル内での厚さ減少率を上げる と、出口は高くなる。

ストリップを好ましくはホットミル出口温度に成る時間だけ保ち、巻き、次いで 焼なまず（熱処理としても知られる）。この焼なまし段階は、最終ストリップ素 材のイアリングを減少させるために重要である。好ましくは、コイル状のストリ ップを、好ましくは約８２０’Ｆから約８３０　’Ｆ　（約４３５℃から４４５ ℃）の温度で、少なくとも約３時間焼なます。コイル状ストリップを、約７７５ 　’Ｆから約８３０　’Ｆ　（約４１０℃から４４５℃）の温度で約３時間より 短い時間焼なましでもよい。焼なまし段階から出た時のコイル温度は、好ましく は約５００″Ｆ（約２６０℃）であり、次いで周囲温度に放冷する。

代りに、ストリップが、約１３．０００ボンドより高い質量等の充分な質量を有 する場合には、非常に密にストリップを巻いて徐々に周囲温度まで放冷すること によって、自己焼なましさせてもよい。この工程には２日またはそれ以上の時間 をかけてもよい。この工程は、ストリップの焼なましに特に熱を必要とせずエネ ルギーコストを低くできるから得策である。

焼なましだコイルが周囲温度まで冷えた後に、少なくとも１段階の冷間圧延バス で、好ましくは２段階の冷間圧延パスで、冷間圧延して最終厚さにする。第一冷 間圧延段階で、約４０％から約８０％程度厚さを減少させることが好ましい。

第一冷間圧延段階として、単一冷間圧延パスを実施してもよい。好ましくは、冷 間圧延パスを少なくと、２回実施し、第一パスで厚さを約４０％減少させ、第二 冷間圧延パスによりさらに約３５％から約７０％程度減少させる。第一冷間圧延 段階で少なくとも２回の冷間圧延バスを用いた冷間圧延を実施すると、より均一 な鋳造ストリップが得られることが判明した。

各冷間圧延バスから出た時のストリップの温度は、合金ストリップとローラーと の摩擦に起因して約１５０’Ｆから２００’Ｆ（約６５℃から９５℃）である。

第一冷間圧延段階の後に、ストリップを好ましくは約６５０″Ｆから約７００　 ”Ｆ　（約３４０℃から３７５℃）、さらに好ましくハ約６７０″Ｆカラ約６８ ０　’Ｆ　（約３５５℃から３６０℃）で、約３時間焼なます。この中間焼なま しにより、最終ストリップの二次成形適性とイアリング特性が改良される。

冷間圧延および焼なまされたストリップが周囲温度まで冷えた後に、第二冷間圧 延段階によりその厚さをさらに減少させる。最終冷間圧延段階は、製品のイアリ ングを調節するための有意義な要因である。最終冷間圧延段階で必要とされる厚 さ減少量、即ち最終冷間加工率により、第一冷間圧延段階で必要な厚さ減少量が 定まる。

好ましい最終冷間加工率は、降伏強さとイアリングとのバランスが最適になるよ うな点である。この点は、降伏強さとイアリング値の各々を冷間加工率に対して プロットすることにより、特定の合金組成物について容易に決定できる。最終冷 間圧延段階についてこの好ましい冷間加工率を決定すると、中間焼なまし段階中 のストリップの厚さと初期冷間圧延段階の冷間加工率を決定できる。

イアリングを最少にするのに必要な最終冷間加工率は、特定の合金の組成に依存 する。アルミニウム合金のマグネシウム含有量が高くなるにつれて、冷間加工率 も増すと思われる。本発明によれば、第二冷間圧延段階で厚さを、約３５％〜約 ７０％、好ましくは約４５％〜６５％、さらに好ましくは約４０％減少６０％だ け減少させて、例えば約０．０１１８インチ（０，２９ｍｍ）未満の最終厚さに する。この第二段階は、単一冷間圧延パス、または２回またはそれ以上のパスを 含むことができ、最終厚さは例えば０．０１０インチ（０，２５４ｍｍ）であっ てもよい。

この第二冷間圧延段階は好ましくは、冷間圧延工程中に水素圧延エマルジョンを 用いることにより冷間圧延ストリップを安定化させる処理を含むことができる。

油系エマルジョンを用いて冷間圧延中に可能な厚さ減少量は、エマルジョンの引 火点により制限される。減少量を増すと、摩擦が増し、そのためストリップの出 口温度が増す。温度がエマルジョンの引火点より高くなると、火災が発生する。

従って、発生する熱が油系エマルジョンの引火点より低いように、減少量を制限 しなければならない。

水素圧延エマルジョンを用いて冷間圧延中に安定化を実施する場合には、火災の 危険性が減少する。従って、油系エマルジョンを用いた場合に安全な温度よりも はるかに高い３００Ｔ〜３５０　’Ｆ　（約１４５℃〜１８０℃）の温度で、各 ／くスにおいてより一層厚さを減少できる。安定化により、冷間圧延中に機械的 性質が下がり、そのためその後の処理中にアルミニウムシートの強度は全く減少 することがなくなる。

最終冷間圧延パス後に、ストリップを引張レベリング段階に供して、さらに均一 な平坦性を達成してもよい。これは、ローラー間でストリップを引張るかまたは 伸張することにより実施できる。

本発明により製造されたアルミニウム合金シートは、数多くの用途に有用である 。用途しては、ケーブルの外装、ベネシャンブランド素材、および他の建築用製 品が挙げられるが、これらに制限されるものではない。本発明により製造された アルミニウムシートは、絞り成形およびシゴキ加工した容器本体および容器頂部 用に特に有用である。このアルミニウム合金シートから容器頂部を製作する際に は、中間焼なまし段階を実施しないことが好ましい。

ベーキングまたは安定化を実施する前に、圧延したままの合金シートは、約３８ ｋｓｉ　（２Ｏ２ＭＰａ）より高い、好ましくは約４２ｋｓｉ　（２９０ＭＰａ ）より高い、さらに好ましくは約４４ｋｓｉ（３０４ＭＰａ）より高い降伏強さ を有している。圧延したままの含金シートは、好ましくは約４８ｋｓｉ（３１８ ＭＰａ）より高い、さらに好ましくは約４８ｋｓｔ　（３３１ＭＰａ）より高い 引張強さを有していることが好ましい。

絞り成形およびシゴキ加工した容器本体を製造するには、アルミニウム合金シー トをほぼ円形の形板に切断する。これらの形板を次に、ダイスを用いて成形した カップを形成する。このカップを、次第に直径が減少する一連のダイスに通すこ とにより、絞り成形およびシゴキ加工して、容器本体を形成する。

典型的には、容器を絞り成形およびシゴキ加工した後に、洗浄して不純物を除去 する。洗浄後に、容器本体を典型的には乾燥器内に入れて水分を除去する。乾燥 器の温度は典型的には約４００　’Ｆ　（２０４℃）であり、容器を典型的には 約３．５分間乾燥器内にとどめる。乾燥段階後に、容器の内面にコーチングを施 し、外面に塗装する。コーチングおよび塗装後に、塗料および塗膜を硬化させる ために、容器を約４００　’Ｆ　（２０４℃）で約３．５分間再度ベーキングす る。

容器本体の強度測定に有用な方法は、容器のドーム強さの測定である。ドーム強 さは、容器底部のドームが降伏または変形するまでの、容器が耐え得る内圧であ る。約０．０１ｌＯイン千〜０．０１２３インチ（０，２１１ｍｍ　〜００．３ １　ｍｍ）の厚さの、本発明の合金シートから形成した容器は、少なくとも約９ ０ｐｓ１　（０，８２ＭＰａ）、さらに好ましくは少なくとも約９６ｐｓｉ　（ ０，６６ＭＰａ）、最も好ましくは少なくとも１００ｐｓｉ（０，６９ＭＰａ） の最小ドーム強さを有している。

ソーダや他の高炭酸化飲料に適切な、９０ｐｓｉ容器を製造するには、容器が上 記の最終ベーキング工程後に約３１１ｋｓｉ（２８２ＭＰａ）から約４２ｋｓｔ 　（２９０ＭＰａ）の間の降伏強さを維持していることが好ましい。

本発明によるアルミニウム合金シートは、好ましくはベーキング後に約３８ｋｓ ｉ　（２８２ＭＰａ）より高い、さらに好ましくはベーキング後に約４２ｋｓｉ 　（２９０ＭＰａ）から約４６ｋｓｉ　（３１８ＭＰａ）の引張強さを有してい る。

さらに、本発明の合金シートは、好ましくは約２％より低い、さらに好ましくは 約１．８％より低い、最も好ましくは約１．７％より低い４５″イアリング率を 有している。この低イアリング特性により、絞り成形およびシゴキ加工した容器 本体の製造が容易になり、絞り成形およびシゴキ加工に必要な労力が減少し、ま たプラントスクラップが減少する。

実施例 実施例１ 本発明のアルミニウムシートの製造の一例として、１．０重量％のマンガン濃度 および２．８重量％のマグネシウム濃度を有するように、スクラップアルミニウ ムから誘導された溶融体を調整した。得られた合金組成物を、連続チルブロック 鋳造機で１８ｍｍディストリビュータ先端からストリップとして鋳造した。出ロ 濃度６２０丁〜約６４０°Ｆ　（３２５℃〜３４０℃）で熱間圧延して、鋳造ス トリップの厚さ０．０８５インチ（２，１８ｍｍ）に減じた。この熱間圧延した ストリップを次に８２５　’Ｆ　（４４０”Ｃ）で約３時間焼なましく熱処理） した。

焼なまし後に、２段階冷間圧延を実施した。第一段階として、２回の冷間圧延バ スを実施し、第一バスによりストリップの厚さを０．０５５インチ（１，４０ｍ ｍ）に減じ、第二バスによりストリップの厚さを０．０１フインチ（０，４３ｍ ｍ）に減じた。次にこの冷間圧延したストリップに、８５０″Ｆ〜７゜Ｏ”Ｆ　 （３４０℃〜３７５℃）で中間焼なましを実施し、単一バスからなる第二段階で 冷間圧延して０．０１１０インチ（０，２８ｍｍ）の最終厚さにした。

得られたストリップの試験の結果、引張強さは４６．５がら５１．３ｋｊｓ（３ ２０ＭＰａから３５５１ＭＰａ）　、降伏強さは４３．８がら４Ｂ、８ｋｓｉ　 （３００ＭＰａから３２３ＭＰａ）　、伸び率は２％から４％であった。

４５°イアリング率は２．２％であり、ドーム強さは９７ｐｓｆであった。

実施例２ 本発明の方法には合金Ａから製作したシートの極限引張強さくＵＴＳ）　、引張 降伏強さくＹＴＳ）　オヨｌ：Ｊ”４５’　イアリング率に対する、最終冷間加 工率の増加の影響を示した試験結果は表３に示す通りであった。

表　３ 冷間加工を増すと、強度が増すが、イアリングも増加してしまう。一方、本発明 の方法により合金Ｃから製作したシートは、冷間加工を５５９６とした場合に、 約４８．７ｋｓｉ（３３６ＭＰａ）の引張強さ、約４６．ｌｋｓｉ（３１８ＭＰ ａ）の降伏強さ、および約１．７％の４５″イアリング率ををした。

実施例３ 図３に、本発明により製作したアルミニウム合金シートにおける極限引張強さく ＵＴＳ）、降伏強さおよびイアリング率に対するマンガンおよびマグネシウム量 の変化の効果を示す。

図中、合金Ｒ−１ｆｔ、　Ｒ−２２およびＵ−０３はＡ　Ａ　５０１７合金であ り、合金Ｃ−１０は本発明の合金Ａ（表２参照）である。

各合金中のマンガンおよびマグネシウム濃度を表４に示す。

表　４（重量％） Ｒ−１８Ｒ−２２Ｕ−０３Ｃ−１０ Ｍ　ｎ　Ｏ，７５０，７００，６７１，０５Ｍｇ　１．８５　１．８３　２．１ 　２．８マンガンとマグネシウムの濃度を、ＡＡ５０１７合金における量からＣ −１０合金における量に増加させると、引張強さと降伏強さの両方が増加するこ とか判る。また、イアリングもある程度増加するが、しかしイアリング率は、望 ましい限界である２％よりは高くならない。

実施例４ 下記の実施例により、本発明のアルミニウムシートから製作した容器が高強度を 有することを説明する。

本発明の方法により、■、０重量％のマンガンと２．８重量％のマグネシウムを 含む合金Ａを用いてアルミニウム合金シートを製造した。工程中に、これらのシ ートの幾つかを冷間圧延中に安定化処理し、他のシートには安定化処理しなかっ た。これらのシートを冷間圧延して３種類の厚さにし、２個構成のアルミニウム 飲料容器を製作し、これらについてドーム強さ試験を実施して、シール容器が耐 え得る最大内圧を測定した。結果を表５に示す。

表　５ 表５中、「３シグマ低」は、３標準偏差を示し、統計的に予測できる最低ドーム 強さを示す。

表５に示されるように、前記の好ましい方法を用いて本発明のアルミニウムシー トから製作した容器は、厚さが薄い場合でも、火入れビールおよび他の高炭酸化 飲料により発生する内圧に耐えるのに充分な強度を有している。

実施例５ 本発明のアルミニウムシートの製造の一例として、１．０重量％のマンガン濃度 と２．５重量％のマグネシウム濃度を有するように、スクラップアルミニウムか ら誘導された溶融体を調整した。得られた合金組成物を、連続チルプロ・ツク鋳 造機内でストリップとして鋳造した。出口温度を６２００Ｆ〜約８４０　’Ｆ（ ３２５℃〜３４０℃）として、熱間圧延することにより鋳造ストリップの厚さを 約０．０８５インチ（２，１６ｍｍ）に減じた。次いでこの熱間圧延ストリップ を、８２５　’Ｆ　（４４０℃）で約３時間焼なましく熱処理）した。

熱間圧延ストリップの冷間加工率を変え、結果を図４にプロットした。これらの 結果を、１．１％のマグネシウムと０．８％のマンガンを含む組成の直接鋳造合 金に対してプロットした。

図４から判かるように、本発明の合金に対する冷間加工率を約６２％未満にする と、イアリングは約１．８％未満になる。直接鋳造合金について４５°イアリン グを約１．８％未満にするには、８０％より高い冷間加工率が必要である。

実施例６ 従来の合金の２例、および本発明の合金の３例について、マンガンとマグネシウ ムの濃度を、表６に示す。例ＡはＡＡ　５０１７合金であり、例ＢはＡ　Ａ　３ １０４合金であり、例Ｃ，ＤおよびＥは本発明による合金である。

表７に、これらの組成物をブロック鋳造した結果を示す。

表７から判るように、ブロック鋳造に得られた５０１７および３１０４合金のシ ートは、飲料缶について最低平均９０ｐｓｉ座屈強さを満たすのに必要な最低値 ３８ｋｓｉより低いアフターベーキング降伏強さを有する。例りの合金は、すぐ れた強度を示す、缶本体の製造に有用である。本発明による例Ｃおよび例Ｅは、 安定化およびベーキング後に所望の機械的性質範囲内にあり、最も好ましい。

例Ａ”　１．８％　０．７％ 例Ｂ　”　１．４％　０．９％ 例Ｃ２，５％　１．０％ 例Ｄ　２．８％　１．０％ 例Ｅ　２．０％　１．０５％ 率先行技術 例Ａ　４５　４１　３９　４０　３５ 例８　５５　４１　３８　４０　３６ 例Ｃ４０４６４０−−−− 例Ｄ　４５　４９　４３　−−　−− 例Ｅ　５５　４５．５　４４　−−　−−安定化および　イアリング串 刺Ｄ　４７　４２．５　１．１１ 例Ｅ　４５　３ｇ、５　Ｌ、５ ＴＳ−引張強さくｋｓｉ） ＹＳ−降伏強さくｋｓｉ） 本発明の種々の実施例について詳細に説明したが、これらの実施例は種々の態様 に変形、応用が可能である。例えば、本発明のアルミニウム合金シートは、本発 明の方法以外の方法を用いて製作することもでき、また本発明合金以外の合金か ら誘導することも可能である。このような変形、応用も本発明の範囲内に入るも のである。

１０２０、シ０　４０　ラＯ必０　７０　δ０６０ン♀間力ｏＬ（＝ｈつ ピ１４じ巴５２氏 慌二：＝２亡二＝ゴ＝− ５♀字；；蔓；ｅゑ獣 国際調査報告 フロントページの続き （８１）指定図　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、　ＥＳ、　ＦＲ，ＧＢ、　ＧＲ，ＩＴ、　ＬＵ、　ＮＬ、　ＳＥ）、０Ａ （ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ、ＴＤ 、ＴＧ）、ＡＴ、ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　ＣＨ，Ｃ３，ＤＥ、 　ＤＫ。

ＥＳ、　ＦＩ、　ＧＢ、　ＨＵ、ＪＰ、　ＫＰ、　ＫＲ，ＬＫ、　ＬＵ、　ＭＣ ，ＭＧ、　ＭＮ、　ＭＷ、　ＮＬ、　Ｎｏ、　ＰＬ、　Ｒ○、ＳＤ、ＳＥ、ＳＯ

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. １．絞り成形およびシゴキ加工した容器本体の製造に適切なアルミニウム合金シ ートであり、約３８ｋｓｉより高い降伏強さと約２％より低い４５°イアリング 率を有していることを特徴とするアルミニウム合金シート。
2. ２．前記シートが、 ａ）約１．９重量％から約２．８重量％までのマグネシウム、および ｂ）約０．９重量％から約１．６重量％までのマンガンを含む合金組成物から形 成されたことを特徴とする請求の範囲第１項記載のアルミニウム合金シート。
3. ３．前記シートが、 ａ）約２．０重量％から約２．１重量％までのマグネシウム限および ｂ）約１．５重量％から約１．６重量％までのマンガンを含む合金組成物から形 成されたことを特徴とする請求の範囲第１項記載のアルミニウム合金シート。
4. ４．前記シートが、 ａ）約２．６重量％から約２．８重量％までのマグネシウム、および ｂ）約０．９重量％から約１．０重量％までのマンガンを含む合金組成物から形 成されたことを特徴とする請求の範囲第１項記載のアルミニウム合金シート。
5. ５．前記シートが、 ａ）約２．６重量％から約２．８重量％までのマグネシウム、および ｂ）約１．３重量％から約１．５重量％までのマンガンを含む合金組成物から形 成されたことを特徴とする請求の範囲第１項記載のアルミニウム合金シート。
6. ６．前記シートが、 ａ）約１．９重量％から約２．３重量％までのマグネシウム、および ｂ）約０．９５重量％から約１．２重量％までのマンガンを含む合金組成物から 形成されたことを特徴とする請求の範囲第１項記載のアルミニウム合金シート。
7. ７．前記シートが、 ａ）約２．０重量％から約２．１重量％までのマグネシウム、および ｂ）約１．１重量％から約１．２重量％までのマンガンを含む合金組成物から形 成されたことを特徴とする請求の範囲第１項記載のアルミニウム合金シート。
8. ８．前記シートが、 ａ）約２．３重量％から約２．６重量％までのマグネシウム、および ｂ）約０．９５重量％から約１．２重量％までのマンガンを含む合金組成物から 形成されたことを特徴とする請求の範囲第１項記載のアルミニウム合金シート。
9. ９．前記シートが、 ａ）約２．４５重量％から約２．５５重量％までのマグネシウム、および ｂ）約１．１重量％から約１．２重量％までのマンガンを含む合金組成物から形 成されたことを特徴とする請求の範囲第１項記載のアルミニウム合金シート。
10. １０．約３８ｋｓｉから約４２ｋｓｉまでの降伏強さを有していることを特徴と する請求の範囲第１項記載のアルミニウム合金シート。
11. １１．約１．８％より低い４５°イアリング率を有していることを特徴とする請 求の範囲第１項記載のアルミニウム合金シート。
12. １２．前記シートの少なくとも一部がアルミニウム容器スクラップから誘導され ることを特徴とする請求の範囲第１項記載のアルミニウム合金シート。
13. １３．約０．０１１５インチ未満の厚さを有していることを特徴とする請求の範 囲第１項記載のアルミニウム合金シート。
14. １４．少なくとも約２％の伸びを有していることを特徴とする請求の範囲第１項 記載のアルミニウム合金シート。
15. １５．少なくとも約４６ｋｓｉの圧延し放し引張強さ限有していること限特徴と する請求の範囲第１項記載のアルミニウム合金シート。
16. １６．アルミニウム合金シートにおいて、ａ）約２．０重量％から約２．８重量 ％までのマグネシウム、ｂ）約０．９重量％から約１．６重量％までのマンガン 、ｃ）約０．１３重量％から約０．２５重量％までの珪素、ｄ）約０．２５重量 ％から約０．４０重量％までの鉄、およびｅ）約０．１５重量％から約０．２８ 重量％までの銅を含むことを特徴とするアルミニウム合金シート。
17. １７．少なくとも約３８ｋｓｉの降伏強さと約２％よりも低い４５°イアリング 率とを有していることを特徴とする請求の範囲第１６項記載のアルミニウム合金 シート。
18. １８．アルミニウム容器本体およびアルミニウム容器端面に成形可能であること を特徴とする請求の範囲１６記載のアルミニウム合金シート。
19. １９．アルミニウム合金シートにおいて、ａ）約２重量％から約２．８重量％ま でのマグネシウム、ｂ）約０．９重量％から約１．６重量％までのマンガン、ｃ ）約０．１３重量％から約０．２０重量％までの珪素、ｄ）約０．２５重量％か ら約０．３５重量％までの鉄、およびｅ）約０．２０重量％から約０．２５重量 ％までの銅を含み、少なくとも約４２ｋｓｉの降伏強さと約１．８％より低い４ ５°イアリング率を有していることを特徴とするアルミニウム合金シート。
20. ２０．アルミニウム合金シートにおいて、ａ）約１．９重量％から約２．３重量 ％までのマグネシウム、ｂ）約０．９５重量％から約１．２重量％までのマンガ ン、ｃ）約０．１５重量％から約０．２５重量％までの珪素、ｄ）約０．３０重 量％から約０．４０重量％までの鉄、およびｅ）約０．１５重量％から約０．２ ８重量％までの銅を含み、約３８ｋｓ１から約４２Ｋｓｉまでのアフターべーキ ング降伏強さと約１．８％より低い４５°イアリング率を有していることを特徴 とするアルミニウム合金シート。
21. ２１．アルミニウム合金シートにおいて、ａ）約２．３重量％から約２．６重量 ％までのマグネシウム、ｂ）約０．９５重量％から約１．２重量％までのマンガ ン、ｃ）約０．１５重量％から約０．２５重量％までの珪素、ｄ）約０．３０重 量％から約０．４０重量％までの鉄、およびｅ）約０．１５重量％から約０．２ ８重量％までの鋼を含み、約３８ｋｓｉから約４２ｋｓｉまでのアフターべーキ ング降伏弦さと約１．８％より低い４５°イアリング率を有していることを特徴 とするアルミニウム合金シート。
22. ２２．ドームを有したアルミニウム容器において、該ドームが少なくとも約９０ ｐｓｉの強度限有し、該ドームが約０．０１２インチ未満の厚さを有しているこ とを特徴とするアルミニウム容器。
23. ２３．前記ドームが少なくとも約９４ｐｓｉの強度を有していることを特徴とす る請求の範囲第２２項記載のアルミニウム容器。
24. ２４．前記ドームが少なくとも約９７ｐｓｉの強度を有していることを特徴とす る請求の範囲第２２項記載のアルミニウム容器。