JPH07233456A - 成形性に優れたアルミニウム合金板の製造方法 - Google Patents

成形性に優れたアルミニウム合金板の製造方法

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JPH07233456A
JPH07233456A JP6051291A JP5129194A JPH07233456A JP H07233456 A JPH07233456 A JP H07233456A JP 6051291 A JP6051291 A JP 6051291A JP 5129194 A JP5129194 A JP 5129194A JP H07233456 A JPH07233456 A JP H07233456A
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aluminum alloy
temperature
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alloy sheet
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JP6051291A
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Takahiro Fujii
貴浩 藤井
Takahiro Tsubota
孝弘 坪田
Katsumi Koyama
克己 小山
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 DI缶胴材等に用いられるDI成形時のしご
き加工性、ベーキング後のフランジ成形性に優れたアル
ミニウム合金板の製造方法を提供する。 【構成】 Mn0.5〜1.5wt%、Mg0.5〜1.
5wt%、Cu0.05〜0.5wt%、Si0.1〜0.
7wt%、Fe0.3〜0.7wt%を含有し、残部Alと
不可避的不純物とからなるアルミニウム合金鋳塊に50
0〜600℃の温度で1時間以上保持する均質化処理を
施した後、熱間圧延を開始温度が500℃以上、終了温
度が240℃を超え、300℃未満となるように施し、
次いで冷間圧延を施した後、中間焼鈍処理を施し、さら
に圧延率75%以上の最終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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、炭酸飲料、ビール等の
飲料缶として用いられる2ピースアルミニウム缶の缶胴
材、即ちDI缶胴材等に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り、さらに詳し
くはDI成形時のしごき加工性、ベーキング後のネッキ
ング成形、フランジ成形およびシーミング成形の際の成
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。
【0002】
【従来の技術】炭酸飲料、ビール等の飲料缶として用い
られる2ピースアルミニウム缶の缶胴材用のアルミニウ
ム合金板は、近年薄肉化と高強度化が進められている。
このような用途には従来から種々のアルミニウム合金板
が用いられているが、特にAl−Mn−Mg系合金であ
るJIS3004合金板は、強度を高めるために高圧延
率の冷間圧延を施した場合でも、比較的良好な成形性を
示すところから、DI缶の胴材として多く用いられてい
る。このJIS3004合金板の製造方法としては、そ
の鋳塊に均質化処理を施してから、通常の方法で熱間圧
延を施し、次いで冷間圧延を施してから、または冷間圧
延を施さずに中間焼鈍処理を施し、さらに最終冷間圧延
を施し、最終冷間圧延後、最終焼鈍処理を施すか、また
は施さずに製品のアルミニウム合金板とすることが多
い。このような製造工程における中間焼鈍処理の方法と
しては、箱型焼鈍炉を用いたバッチ焼鈍法が一般的であ
ったが、近年は連続焼鈍炉の普及により、連続焼鈍炉を
用いた連続焼鈍法が多く行われるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、DI缶の胴
体の薄肉化が進むに連れて、DI成形時の缶胴材の元板
厚も薄肉化され、しごき加工性の低下に起因するDI成
形の際の缶胴体の破胴や、ベーキング後のネッキング成
形、フランジ成形およびシーミング成形の際の、被加工
部位の割れや缶胴体の挫屈が起こり易くなっている。特
に前記JIS3004合金板の製造方法において、中間
焼鈍処理をバッチ焼鈍法により施した場合には、DI成
形の際のしごき加工性が劣り、また連続焼鈍法により施
した場合には、ベーキング後のフランジ成形性が劣ると
いう問題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような状況
に鑑み鋭意検討の結果、DI成形の際のしごき加工性、
ベーキング後のフランジ成形性に優れたアルミニウム合
金板の製造方法を開発したものである。
【0005】即ち、本発明は、Mn0.5〜1.5wt
%、Mg0.5〜1.5wt%、Cu0.05〜0.5wt
%、Si0.1〜0.7wt%、Fe0.3〜0.7wt%
を含有し、残部Alと不可避的不純物とからなるアルミ
ニウム合金鋳塊に500〜600℃の温度で1時間以上
保持する均質化処理を施した後、熱間圧延を開始温度が
500℃以上、終了温度が240℃を超え、300℃未
満となるように施し、次いで冷間圧延を施した後、中間
焼鈍処理を施し、さらに圧延率75%以上の最終冷間圧
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
合金板の製造方法である。
【0006】本発明において、熱間圧延終了時の板厚は
3mmを超え、5mm未満とするのが望ましい。
【0007】また中間焼鈍処理の方法としては、連続焼
鈍炉を用いて、加熱速度100℃/分以上で400〜6
00℃の温度範囲まで加熱し、加熱後直ちに100℃以
下の温度まで急冷する方法が望ましい。この場合、40
0〜600℃の温度範囲に保持する時間は10分以下が
望ましく、10秒以下がさらに望ましい。また、加熱後
急冷する際の冷却速度は100℃/秒以上が望ましい。
【0008】また最終冷間圧延後、最終焼鈍処理を施す
場合は、150℃未満の温度で施すのが望ましい。
【0009】
【作用】まず本発明におけるアルミニウム合金の合金組
成の限定理由について説明する。Mnは強度向上に寄与
するとともに、Al−Fe−Mn系晶出物の生成による
しごき加工性の向上に効果の有る元素である。その含有
量を0.5〜1.5wt%と限定したのは、0.5wt%未
満ではその効果が十分ではなく、1.5wt%を超えると
強度が高くなり成形性が低下するためである。
【0010】Mgは強度向上に寄与する元素であり、特
にCuとの組み合わせによりベーキング時におけるAl
−Cu−Mg系析出物の析出による硬化を生じ、缶底部
の強度を向上させる。その含有量を0.5〜1.5wt%
と限定したのは、0.5wt%未満ではその効果が十分で
はなく、1.5wt%を超えると強度が高くなり成形性が
低下するためである。
【0011】CuはMgと同様にベーキング時における
Al−Cu−Mg系析出物の析出による硬化を生じ、缶
底部の強度を向上させる。その含有量を0.05〜0.
5wt%と限定したのは、0.05wt%未満ではその効果
が十分ではなく、0.5wt%を超えると強度が高くなり
成形性が低下するためである。
【0012】SiはAl−Fe−Mn系の晶出物に相変
態を生じさせ、α相(Al−Fe−Mn−Si系金属間
化合物)を形成させて晶出物の硬度を上昇させ、しごき
加工性の向上に効果を有する。その含有量を0.1〜
0.7wt%と限定したのは、0.1wt%未満ではその効
果が十分ではなく、0.7wt%を超えると晶出物が巨大
化し、逆にしごき加工性が低下するためである。
【0013】FeはMnとの関係でAl−Fe−Mn系
晶出物を形成し、しごき加工性の向上に効果を有する。
その含有量を0.3〜0.7wt%と限定したのは、0.
3wt%未満ではその効果が十分ではなく、0.7wt%を
超えると晶出物が巨大化し、逆にしごき加工性が低下す
るためである。
【0014】以上の添加元素の他に含有される不可避的
不純物は、通常市販の純アルミニウム地金に含有されて
いる程度の量であればとくに規制する必要はない。
【0015】次に、本発明の製造方法を前記のように限
定した理由について説明する。まず前記合金組成のアル
ミニウム合金鋳塊を均質化処理するが、この均質化処理
は、その後の熱間圧延性の向上、α相(Al−Fe−M
n−Si系金属間化合物)の形成によるしごき加工性の
向上およびしぼり加工時に発生する耳の抑制に効果があ
る。均質化処理温度が500℃未満ではいずれの効果も
小さく、600℃を超えるとバーニング等による板表面
の品質低下を招く。またこれらの効果を十分得るために
は保持時間を1時間以上とする必要がある。
【0016】均質化処理した後、熱間圧延を施すが、こ
の熱間圧延の開始温度を500℃以上としたのは、50
0℃未満では微細なα相が析出し、この微細なα相が、
後工程の焼鈍処理時に、耳率制御に寄与する立方体方位
の発生および成長を阻害するためである。尚微細なα相
(平均粒径1μm程度以下のもの)は400℃以上、5
00℃未満の温度で析出しやすいことが知られている。
熱間圧延の終了温度を240℃を超え、300℃未満と
したのは、240℃以下では板の表面状態が悪化するか
らであり、300℃未満とすれば熱間圧延終了時におい
ては未再結晶組織のままであり、また圧延集合組織(S
方位)が発達して後工程の焼鈍処理時において再結晶組
織を微細かつ均一にすることができ、かつ立方体方位の
発達を促進することができるため、耳率を低く抑えられ
るからである。
【0017】熱間圧延終了後、冷間圧延および中間焼鈍
処理を施した後、最終冷間圧延を施すが、この最終冷間
圧延の圧延率を75%以上としたのは、75%未満では
ベーキング後のフランジ成形性が劣るためである。
【0018】熱間圧延終了時の板厚を3mmを超え、5
mm未満とするのが望ましいのは、3mm以下では板の
表面状態が悪化するとともに、耳率の制御が不安定とな
り、5mm以上では熱間圧延後の冷間圧延率が増大し、
後工程での焼鈍処理時に立方体方位の発生が抑制され、
耳率が悪化するためである。
【0019】中間焼鈍処理を連続焼鈍炉を用いて施す場
合、加熱速度を100℃/分以上、加熱温度を400〜
600℃としたのは、加熱速度が100℃/分未満では
強度、成形性の向上に対する効果が少なく、加熱温度は
再結晶およびCu、Mgの固溶量に影響をおよぼすが、
400℃未満では再結晶が完了せず、600℃を超える
とバーニングによる表面不良を生じるためである。この
加熱温度における保持時間が10分以下が望ましく、1
0秒以下がさらに望ましいのは、保持時間が10分を超
える長時間になると表面に形成される酸化皮膜により冷
間圧延性や製品外観を損ねるためであり、上記温度到達
後直ちに冷却してもよい。加熱後の冷却速度を100℃
/秒以上とするのが望ましいのも同様な理由である。
【0020】最終焼鈍処理を施す場合、150℃未満の
温度で施すのが望ましいのは、150℃以上ではDI成
形、ネッキング成形およびフランジ成形の際の成形性が
低下するためである。
【0021】
【実施例】以下本発明を実施例に基づいて更に詳細に説
明する。表1に示す合金組成のアルミニウム合金鋳塊を
通常の溶製法により鋳造し、面削後600℃×6時間の
均質化処理を施した後、表2に示す条件で熱間圧延、冷
間圧延、中間焼鈍処理、最終冷間圧延および最終焼鈍処
理を施して各種アルミニウム合金素板を得た。なお最終
板厚は0.3mmとした。これらのアルミニウム合金素
板について機械的性質、耳率および限界しごき率を調
べ、またこれら素板にベーキング相当の熱処理(205
℃×10分)を施したアルミニウム合金板について機械
的性質を調べた。次に上記アルミニウム合金素板をDI
成形し、得られたDI缶(66mmφ×124mmh)
についてベーキングを行い、4段ネック加工後、頂角9
0°の押込みダイスにて圧縮試験を行い、拡管率を求
め、フランジ成形性を評価した。また缶強度である耐圧
強度は窒素封入試験により求めた。これらの結果を表3
に記した。評価基準としては耳率3%以下、熱処理後の
耐力270N/mm2 以上、限界しごき率50%以上、
4段ネック缶拡缶率15%以上、耐圧強度7kgf/c
2 以上であれば良好とした。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
【表3】
【0025】表3から明らかなように、本発明例No. 1
〜6は、いずれも耳率、熱処理後の耐力、限界しごき
率、フランジ成形性(4段ネック加工後の拡管率)が評
価基準を上回っている。これに対して、本発明の範囲外
の製造条件で製造された比較例No. 7〜9は本発明例よ
り特に耳率、フランジ成形性が劣っていることが判る。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように、本発明製造方法によ
れば、DI成形時のしごき加工性、ベーキング後のフラ
ンジ成形性に優れたアルミニウム合金板が得られ工業上
顕著な効果を奏するものである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Mn0.5〜1.5wt%、Mg0.5〜
    1.5wt%、Cu0.05〜0.5wt%、Si0.1〜
    0.7wt%、Fe0.3〜0.7wt%を含有し、残部A
    lと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金鋳塊に
    500〜600℃の温度で1時間以上保持する均質化処
    理を施した後、熱間圧延を開始温度が500℃以上、終
    了温度が240℃を超え、300℃未満となるように施
    し、次いで冷間圧延を施した後、中間焼鈍処理を施し、
    さらに圧延率75%以上の最終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. 【請求項2】 熱間圧延終了時の板厚が3mmを超え、
    5mm未満であることを特徴とする請求項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。
  3. 【請求項3】 中間焼鈍処理を、加熱速度100℃/分
    以上で400〜600℃の温度範囲まで加熱し、加熱後
    直ちに100℃以下の温度まで急冷する処理により施す
    ことを特徴とする請求項1および請求項2記載の成形性
    に優れたアルミニウム合金板の製造方法。
  4. 【請求項4】 最終冷間圧延を施した後、150℃未満
    の温度で最終焼鈍処理を施すことを特徴とする請求項1
    乃至請求項3記載の成形性に優れたアルミニウム合金板
    の製造方法。
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