JPH10137861A

JPH10137861A - 絞りしごき加工法

Info

Publication number: JPH10137861A
Application number: JP8308780A
Authority: JP
Inventors: Akira Tajiri; 彰田尻
Original assignee: Sky Aluminium Co Ltd
Current assignee: Sky Aluminium Co Ltd
Priority date: 1996-11-05
Filing date: 1996-11-05
Publication date: 1998-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】アルミニウムＤＩ缶の製造など、絞りしごき
加工においてゴーリングの発生を防止し、特に３００４
合金以外の合金やＤＣ材のみならずＣＣ材についてもゴ
ーリングの発生を確実に防止し得るようにする。【解決手段】しごき加工における少なくとも最終段の
しごきパスのダイスとして、ダイス基材にＨｖ２５００
以上の硬質薄膜が被覆されかつ表面粗さＲａ０．０５μ
ｍ以下のダイスを用いる。特にその硬質薄膜としてダイ
ヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ膜）を用いる。また
その厚みを０．５〜２．５μｍの範囲内とする。さら
に、ダイス基材の硬さをＨＲｃ５８以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は２ピースアルミニ
ウム缶の缶胴（ＤＩ缶胴）の製造などに適用される絞り
しごき加工法に関するものであり、特に連続鋳造圧延を
適用して得られたアルミニウム合金圧延板を被加工材と
して絞りしごき加工を施すに適した絞りしごき加工法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属薄板に対して絞り加工（Ｄｒａｗｉ
ｎｇ）を施した後、必要に応じて再絞り加工（Ｒｅｄｒ
ａｗｉｎｇ）を施し、その後しごき加工（Ｉｒｏｎｉｎ
ｇ）を施すいわゆる絞りしごき加工（ＤＩ加工）は、従
来から２ピースアルミニウム缶の缶胴の製造などに多用
されている。

【０００３】一般に絞りしごき加工においては、しごき
加工時において被加工材表面の金属がしごきダイスに凝
着して、被加工材表面にしごき方向と平行に疵や変色模
様が生じること、すなわちゴーリングが生じることがあ
る。このようなゴーリングは、製品の外観品質を損な
い、特にアルミニウム缶の如く表面に塗装を施さずにア
ルミニウム素地を露出させて使用する用途では、致命的
な欠陥とされている。またゴーリングが激しい場合に
は、しごき加工中にそのゴーリング発生部分から材料破
断が生じて、作業を中断させざるを得なくなって作業能
率を低下させることもある。またこのようにしごき加工
中にゴーリングによって材料破断が生じた場合、破断し
た破片がしごきダイスや加工装置に損傷を与えることも
ある。そのため絞りしごき加工においては、しごき加工
時にゴーリングの発生を抑制することが強く望まれてい
る。

【０００４】ゴーリングの発生の防止策としては、従来
から、絞りしごき加工の前処理として潤滑油原液を被加
工材表面に塗油して潤滑性を良好にする方法、またしご
き加工時の潤滑油として種々のものを組合せて、油膜切
れが生じにくい適切な潤滑油を選定する方法、さらには
被加工材の表面の粗さを適切に調整して表面の保油性を
向上させる方法などが適用されている。

【０００５】ところで絞りしごき加工法を適用した製品
の代表例としてはアルミニウムＤＩ缶胴があるが、一般
にアルミニウムＤＩ缶胴用材料としては、Ａｌ−Ｍｎ−
Ｍｇ系合金である３００４合金もしくは３１０４合金が
用いられている。その理由としては、これらの合金の強
度が比較的高くかつ成形性に優れ、しごき加工時の加工
硬化が少ないなど、機械的性質に優れていることが挙げ
られるが、そればかりでなく、この種の合金では、従来
の一般的な圧延板製造プロセス、すなわちＤＣ鋳造法
（半連続鋳造法）により鋳造後、熱間圧延、冷間圧延を
施しかつ必要に応じて中間焼鈍を行なうプロセス（以下
“ＤＣプロセス”と記す）で圧延板を製造した場合、絞
りしごき加工においてゴーリングが発生しにくいことも
大きな理由となっている。すなわち、この種の合金のＤ
Ｃプロセスによる圧延板中にはＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系およ
びＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系の晶出化合物が数多く存在
するが、これらの晶出化合物が固体潤滑性を示すととも
に、しごきダイスに対してセルフクリーニングの作用を
もたらし、さらには表面の晶出化合物近傍に生じる凹部
が潤滑油溜りの機能を果たして保油性を向上させるなど
の作用によって、ゴーリングを抑制し得ることが知られ
ている。

【０００６】なお従来の絞りしごき加工用のダイスとし
ては、一般に合金工具鋼、高速度鋼、超硬合金等が用い
られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のようにＡｌ−Ｍ
ｎ−Ｍｇ系の３００４合金もしくは３１０４合金は、Ｄ
Ｉ缶胴用材料として強度や成形性が優れているのみなら
ず、しごき加工におけるゴーリングの発生防止にも有効
であるところから、従来からＤＩ缶胴に多用されている
が、それ以外のアルミニウム合金は、しごき加工におい
てゴーリングが発生しやすく、しごき加工性に劣るとこ
ろから、連続的に安定して高品質の缶胴を製造すること
は困難とされている。そのため３００４合金、３１０４
合金以外のアルミニウム合金は、強度や成形性（しごき
加工性以外の成形性）が優れていても、ＤＩ缶胴に適用
されていなかったのが実情である。

【０００８】また最近では、アルミニウムＤＩ缶胴用の
アルミニウム合金板の製造プロセスとして、省エネル
ギ、環境保全、設備コストおよび製造コスト低減等の目
的から、従来の一般的なＤＣプロセスに代えて、連続鋳
造圧延法を適用した製造プロセス、すなわち連続鋳造圧
延後、通常は熱間圧延を行なうことなく冷間圧延を施
し、かつ必要に応じて中間焼鈍を施すプロセス（以下
“ＣＣプロセス”と記す）を用いることが望まれてい
る。すなわちＣＣプロセスの場合は、ＤＣプロセスで必
須の熱間圧延工程を省略することができるが、この熱間
圧延工程は大量の熱エネルギと電気エネルギを必要と
し、しかもこれらのエネルギを得るためには大量のＣＯ
₂が発生する。そこで熱間圧延を省略したＣＣプロセス
を適用することによって、エネルギコストの低減を図る
とともに熱延設備を不要として設備コストの低減を図
り、さらにはＣＯ₂ガスの発生をなくして環境保全も図
ることができるのである。

【０００９】しかるに前述の如くＤＣプロセスで製造し
た圧延板の場合にしごき加工におけるゴーリングの発生
が少ない３００４合金や３１０４合金であっても、ＣＣ
プロセスを適用した圧延板の場合には、しごき加工にお
いてゴーリングが発生しやすくなってしまう問題があ
る。すなわち一般にＣＣプロセスで製造したアルミニウ
ム合金圧延板は、合金元素の固溶量が多くまた晶出物の
粒径が小さいため、一般に強度が高くかつしごき加工性
以外の成形加工性は優れるものの、しごき加工性が劣っ
ていてゴーリングが発生しやすく、そのためたとえ３０
０４合金や３１０４合金であっても、ＣＣプロセスを適
用した圧延板をアルミニウムＤＩ缶胴に使用することは
ためらわれていたのが実情である。

【００１０】この発明は以上の事情を背景としてなされ
たもので、基本的にはしごき加工時におけるゴーリング
の発生を確実に抑制した絞りしごき加工法を提供するこ
とを目的とするものである。またこの発明は、従来から
ＤＩ缶胴に用いられている３００４合金、３１０４合金
以外のアルミニウム合金でもしごき加工時におけるゴー
リングの発生を抑制し、これによって３００４合金、３
１０４合金以外のアルミニウム合金をもアルミニウムＤ
Ｉ缶胴に使用し得るようにすることをも目的としてい
る。さらにこの発明は、ＣＣプロセスを適用して得られ
たアルミニウム合金圧延板を用いた場合にも、しごき加
工時におけるゴーリングの発生を抑制し、これによって
アルミニウムＤＩ缶胴用圧延板の製造にＣＣプロセスを
適用可能として、圧延板製造プロセスの省エネルギ化、
環境保全、コスト低減を図ることをも目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前述のような課題を解決
するべく本発明者等が種々実験・検討を重ねた結果、絞
りしごき加工に用いられるダイス、特にしごき加工用ダ
イスのうち少なくとも最終しごきパスのダイスとして、
超硬合金などの従来の一般的なダイス材料からなるダイ
ス基材の表面に、特定の硬さ（Ｈｖ２５００以上）でか
つ特定の表面粗さ（Ｒａ０．０５μｍ以下）の硬質薄
膜、とりわけダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ
膜）で代表される硬質薄膜を形成しておき、このような
ダイスを用いて絞りしごき加工を行なうことによってし
ごき加工時におけるゴーリングの発生を有効に抑制し得
ることを見出し、この発明をなすに至ったのである。

【００１２】具体的には、請求項１の発明は、金属素板
に対して絞り加工後、しごき加工を施す絞りしごき加工
法において、しごき加工における少なくとも最終段のし
ごきパスのダイスとして、ダイス基材における金属素板
に接する側の面にビッカース硬さ２５００以上の硬質薄
膜が被覆されかつその硬質薄膜の表面粗さＲａが０．０
５μｍ以下とされたダイスを用いることを特徴とするも
のである。

【００１３】また請求項２の発明の絞りしごき加工法
は、請求項１に記載の絞りしごき加工法において、前記
硬質薄膜として、ダイヤモンドライクカーボン膜を用い
たものである。

【００１４】さらに請求項３の発明の絞りしごき加工法
は、請求項１に記載の絞りしごき加工法において、前記
ダイヤモンドライクカーボン膜の厚みを０．５〜２．５
μｍの範囲内としたものである。

【００１５】そしてまた請求項４の発明の絞りしごき加
工法は、請求項１に記載の絞りしごき加工法において、
前記ダイス基材として、ロックウェル硬さが５８以上で
かつ表面粗さＲａを０．０５μｍ以下としたものを用い
るものである。

【００１６】また請求項５の発明の絞りしごき加工法
は、請求項１に記載の絞りしごき加工法において、前記
ダイスとして、入口半角をなす面と出口半角をなす面と
の交点、もしくは入口半角、出口半角をなす各面とベア
リング部との交点が、曲率半径０．１ｍｍ以上の湾曲面
で形成されているダイスを用いるものである。

【００１７】さらに請求項６の発明の絞りしごき加工法
は、請求項１に記載の絞りしごき加工法において、前記
金属素板として、アルミニウム合金溶湯を１００℃／秒
以上の冷却速度で厚さ５０ｍｍ以下の板に連続鋳造圧延
しさらに冷間圧延により最終板厚０．３５〜０．２ｍｍ
としたアルミニウム合金板を用いるものである。

【００１８】そしてまた請求項７の発明の絞りしごき加
工法は、請求項１に記載の絞りしごき加工法において、
前記金属素板として、Ｍｇ０．５〜２．０ｗｔ％、Ｍｎ
０．５〜１．８ｗｔ％、Ｆｅ０．１〜０．７ｗｔ％、Ｓ
ｉ０．０５〜０．５ｗｔ％、Ｃｕ０．０５〜０．５ｗｔ
％を含有しかつＴｉ０．００５〜０．２０ｗｔ％を単独
でもしくはＢ０．０００１〜０．０５ｗｔ％と組合せて
含有し、さらに必要に応じてＣｒ０．０５〜０．３ｗｔ
％、Ｚｎ０．１〜０．５ｗｔ％のうちの１種以上を含有
し、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなり、連続鋳
造圧延後、最終冷間圧延率４０％以上で冷間圧延を施し
て板厚０．３５〜０．２ｍｍの範囲内とし、かつ粒子径
が１０μｍを越える金属間化合物が存在しないアルミニ
ウム合金圧延板を用いるものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】一般にＤＩ缶胴の製造などの絞り
しごき加工においては、金属素板に対して絞り加工を施
した後、必要に応じて再絞り加工を施し、その後２段も
しくは３段以上のしごきパスでしごき加工を行なうのが
通常であるが、この発明の絞りしごき加工法では、絞り
加工用ダイス（再絞り加工用ダイスを含む）と、しごき
加工における各しごきパスに用いられるしごき加工用ダ
イスのうち、少なくともしごき加工の最終段のしごきパ
スに用いるしごき加工用ダイスとして、ダイス基材表面
（金属素板に接する側の面）に硬質薄膜を被覆したもの
を用いる。もちろん絞り加工用ダイスとしごき加工のす
べてのパスのダイスとして硬質薄膜を被覆したものを用
いることが最も望ましいが、ゴーリングは絞り加工より
もしごき加工で発生しやすく、またしごき加工の各パス
のうちでも通常最も加工度の大きい最終パスでゴーリン
グが発生しやすいから、この発明では少なくともしごき
加工の最終パスのしごきダイスとして硬質薄膜を被覆し
たものを用いることとした。

【００２０】ここで、ダイス基材に被覆される硬質薄膜
は、その硬さがＨｖ２５００以上であることが必要であ
る。すなわち本発明者等がダイスの材質とゴーリングの
発生との関係について多数回の実験を繰返したところ、
ダイスの表面硬さがゴーリングの発生に密接に関係して
おり、表面硬さがＨｖ２５００未満では、ＤＣプロセス
により得られた３００４合金圧延板以外のアルミニウム
合金圧延板においてダイス表面に対する被加工材の凝着
が生じやすく、その結果製品表面にゴーリングが生じや
すいこと、そして表面硬さをＨｖ２５００以上とするこ
とにより、ＤＣプロセスによる３００４合金圧延板以外
のアルミニウム合金圧延板でもゴーリングの発生を確実
に低減し得ることが判明した。そこでこの発明ではダイ
ス基材における被加工材に接する表面に被覆される硬質
薄膜の硬さをＨｖ２５００以上と規定した。

【００２１】このようなＨｖ２５００以上の硬さの硬質
薄膜としては、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＨｆＣ、ＺｒＣ、ＷＣ
等の炭化物、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄等の窒化物、ダ
イヤモンド皮膜、ダイヤモンドライクカーボン膜（以下
ＤＬＣ膜と記す）、あるいはこれらが混在した皮膜など
がある。これらのうちでも、特にＤＬＣ膜が最適であ
る。すなわちＤＬＣ膜は、単に硬質であるばかりでな
く、ダイヤモンド、カーボン、ポリマーの各成分が含有
されているため、自己潤滑性を有しており、しかもアモ
ルファス構造であるため、表面が極めて滑らかであっ
て、著しい平滑性が得られる。そしてこのようにＤＬＣ
膜は、Ｈｖ２５００以上と硬質であるに加えて、自己潤
滑性を有しかつ表面平滑性が優れているため、被加工材
との間の摩擦係数が低く、耐摩耗性に優れると同時に被
加工材がダイス表面に凝着するおそれが少なく、その結
果ゴーリングの発生を著しく低減することができるので
ある。なおＤＬＣ膜のほか、ＢＮ（窒化ホウ素）も自己
潤滑性を有しているため、ＤＬＣに比べれば若干劣るも
のの、他の硬質薄膜材と比較して優れた耐ゴーリング性
を示すことができる。

【００２２】これらの硬質薄膜をダイス基材上に被覆す
る方法としては、イオンプレーティングや種々のＣＶＤ
法、ＰＶＤ法がある。特にＤＬＣ膜を形成する方法とし
ては、グラファイトのスパッタリング、炭素のイオンビ
ーム蒸着、メタンのプラズマＣＶＤ等があるが、プラズ
マＣＶＤ法が一般的である。なお、同じ皮膜でも成膜方
法や処理温度などの成膜条件によって硬さが異なるのが
通常であるから、最適な成膜方法、条件を選択すること
が望ましい。

【００２３】前述のような硬質薄膜の表面粗さ、特に被
加工材と接する表面の粗さは、ＪＩＳＢ０６０１で
規定される中心線平均粗さＲａにして０．０５μｍ以下
に調整する必要がある。硬質薄膜の粗さＲａが０．０５
μｍを越えれば、しごき加工においてダイス表面に被加
工材の凝着が生じやすく、その結果製品表面にゴーリン
グが発生しやすくなる。すなわち、しごき加工時におい
てダイス表面が粗くかつ硬質であれば、被加工材の表面
が削り取られてその削り取られた被加工材がダイス表面
に凝着し、ゴーリングが発生しやすくなり、特に表面硬
さＨｖが２５００以上の場合表面の粗さがＲａ０．０５
μｍを越えればその傾向が顕著となる。したがってダイ
ス基材に被覆されている硬質薄膜の表面粗さＲａは０．
０５μｍ以下とする必要がある。

【００２４】ここで、前述のような各種の硬質薄膜のう
ちでもＤＬＣ膜やアモルファスＢＮ（αＢＮ）膜などの
場合は成膜したままで表面粗さＲａを０．０５μｍ以下
とすることができるが、その他の硬質薄膜の場合は、表
面粗さＲａを０．０５μｍ以下とするために成膜後にダ
イモンド粉末等で研磨するかまたはラッピング等の手段
を適用する必要がある。また前述のようにＤＬＣ膜やＢ
Ｎ膜は皮膜自体が自己潤滑性を有するため、表面粗さＲ
ａ０．０５μｍ以下で確実にゴーリングの発生を抑制で
きるが、自己潤滑性を持たない他の硬質薄膜の場合にお
いては、確実かつ充分にゴーリングの発生を抑制するた
めには表面粗さＲａを０．０２μｍ以下とすることが望
ましい。

【００２５】ダイス基材上に被覆される硬質薄膜の厚さ
は０．５〜５μｍの範囲内が適当である。硬質薄膜の厚
さが０．５μｍ未満では、摩耗した場合に基材から剥離
しやすくなり、一方５μｍを越えて厚くコーティングす
ることは、不経済であるばかりでなく、皮膜が脆くなっ
てかえって剥離しやすくなる。したがって充分な耐用寿
命を与えるためには、０．５〜５μｍの範囲内の膜厚が
望ましい。なおＤＬＣ膜の場合は特に０．５〜２．５μ
ｍの範囲内が適当である。

【００２６】さらに、硬質薄膜が被覆されるダイス基材
としては、ロックウェル硬さ（ＨＲｃ）で５８以上の硬
さを有する材料を用いることが望ましい。基材の硬さが
ＨＲｃ５８未満では軟質過ぎるため、その上に硬質薄膜
を被覆しても、硬質薄膜による低摩擦、耐摩耗性等の優
れた性能を発揮することができず、またしごき加工時の
高い面圧によってダイス基材自体の弾性変形量が大きく
なって硬質薄膜の変形も大きくなり、硬質薄膜に亀裂や
剥離が生じやすくなる。したがってダイス基材としては
ＨＲｃ５８以上の材料を選択することが望まれるが、よ
り好ましくはＨＲｃ６１以上の材料が適当である。具体
的なダイス基材の材料としては、合金工具鋼、高速度
鋼、超硬合金等があるが、このうちでも特に超硬合金が
好ましい。

【００２７】なおダイス基材に被覆される硬質薄膜の表
面粗さを前述のようにＲａ０．０５μｍ以下とするため
には、硬質薄膜を被覆する前のダイス基材の表面粗さ
を、研磨やラッピング等によってＲａ０．０５μｍ以下
に調整しておくことが望ましい。すなわち、硬質薄膜を
成膜した後の表面粗さは、成膜前の基材表面の粗さの影
響を受けるから、成膜前の基材表面の粗さが大きけれ
ば、成膜後の表面粗さも大きくなり、その後に表面粗さ
をＲａ０．０５μｍ以下に調整するために著しく大きな
労力と時間を要し、また均一な厚みで硬質薄膜を生成す
ることが困難となることがある。そこで硬質薄膜を形成
する前のダイス基材表面の粗さをＲａ０．０５μｍ以下
としておくことにより、これらの問題を防止することが
できるのである。

【００２８】なおダイス基材と硬質薄膜との間には、硬
質薄膜の密着性を向上させるため、中間層を設けても良
い。この中間層としては、ダイス基材および硬質薄膜の
材質に応じ、両者に対して密着性が良好な材料を適宜選
択すれば良く、例えばアルミニウム、シリコン、タング
ステン等の金属やその合金、あるいはこれらの金属の炭
化物、窒化物、酸化物等を用いることができる。このよ
うな中間層の厚みは特に限定されるものではないが、通
常は、１００ｎｍ〜１μｍ程度とすれば良い。中間層の
厚みが１００ｎｍ未満では硬質薄膜の密着性を向上させ
る効果が得られず、一方１μｍを越えればそれ以上密着
性は向上せず、経済性を損なうだけである。

【００２９】さらにこの発明の絞りしごき加工法におい
て使用するダイスとしては、入口半角と出口半角との間
にベアリング部を持たないダイスの場合は、入口半角を
なす面と出口半角をなす面との交点が曲率半径０．１ｍ
ｍ以上の滑らかな湾曲面となるような形状のものを用い
ることが望ましく、一方入口半角と出口半角との間にダ
イス中心軸線と実質的に平行なベアリング部を有するダ
イスの場合には、入口半角をなす面、出口半角をなす面
とベアリング部との交点がそれぞれ曲率半径０．１ｍｍ
以上の滑らかな湾曲面となるような形状のものを用いる
ことが望ましい。

【００３０】この点について図１〜図４を参照して説明
すれば、図３はベアリング部３を有する従来のしごき加
工用ダイス１の一般的な例を示し、この場合は入口半角
θ₁をなすアプローチ部４とベアリング部３との交点６
およびベアリング部３と出口半角θ₂をなすリリース部
５との交点７は、図４に拡大して示すようにいずれもシ
ャープエッジとしているのが通常である。これは、従来
はこれらの交点６，７の形状をシャープエッジとするこ
とが良好なしごき性や加工製品の良好な表面品質を得る
ために重要であるとされ、摩耗等によって交点形状のシ
ャープさが失われれば、缶切れの発生あるいは黒筋や縦
傷等の外観不良の発生の原因になると考えられていた。
しかしながらこの発明の場合のようにダイスとして硬質
薄膜を被覆したものを用いた場合は、これらの交点の形
状がシャープエッジとなっていれば、逆に加工時の衝撃
や摩耗などによってシャープエッジの部分から薄膜が剥
離しやすくなるという好ましくない結果を招くことが判
明した。なお図３、図４ではベアリング部３を有するダ
イスについて示したが、ベアリング部３を持たないダイ
スの場合も、入口半角θ₁をなすアプローチ部４と出口
半角θ₂をなすリリース部５との交点をシャープエッジ
としておくことによって同様な問題が生じることが判明
した。そして本発明者等の実験によれば、図１に示すよ
うにベアリング部を持たない場合の入口半角θ₁をなす
アプローチ部４と出口半角θ₂をなすリリース部５との
交点Ｐ₁、あるいは図２に示すようにベアリング部３を
有する場合の入口半角θ₁をなすアプローチ部４とベア
リング部３との交点Ｐ₂、および出口半角θ₂をなすリ
リース部５とベアリング部３との交点Ｐ₃を、それぞれ
曲率半径が０．１ｍｍ以上の滑らかな湾曲面としておく
ことによってこのような問題を防止することができ、さ
らにこれらの交点を滑らかな形状としておいても、硬質
薄膜の硬さおよび表面粗さを前述のように調整しておけ
ば、缶切れや製品の外観不良の発生は抑制できることが
判明した。したがってこの発明の方法を適用する場合、
これらの交点の形状を曲率半径０．１ｍｍ以上の滑らか
な湾曲面としておくことが望ましい。

【００３１】この発明の絞り加工法に供されるアルミニ
ウム合金圧延板としては、連続鋳造圧延法（ＣＣプロセ
ス）によって製造された板が好適である。すなわち、既
に述べたようにＣＣプロセスを適用して熱間圧延工程を
省略することにより、エネルギコストの低減や設備コス
トの低減、さらにはＣＯ₂ガスの発生の削減による環境
保全を図ることが可能となるが、従来の一般的な絞りし
ごき加工法では、ＣＣプロセスによる板を使用した場
合、ゴーリングが発生しやすいという問題があった。こ
れに対し硬質薄膜を被覆したダイスを用いてその表面硬
さをＨｖ２５００以上、表面粗さＲａを０．０５μｍ以
下とすることによって、ＣＣプロセスによる板でもゴー
リングの発生を防止することが可能となったのであり、
したがってこの発明の方法による効果はＣＣプロセスに
よって得られた板の場合に最も有効となる。

【００３２】ここで、連続鋳造圧延における冷却速度は
１００℃／秒以上とすることが適当である。冷却速度が
１００℃／秒未満では鋳造速度が遅くなって生産性を阻
害する。また連続鋳造圧延板の厚みは５０ｍｍ以下が適
当である。連続鋳造圧延時の板厚が５０ｍｍを越えれ
ば、１００℃／秒以上の充分な冷却速度を得ることが困
難となり、またその後の冷間圧延での負担も大きくな
る。

【００３３】連続鋳造圧延板に対しては、冷間圧延を施
して最終板厚とすれば良いが、冷間圧延の中途あるいは
連続鋳造圧延と冷間圧延との間には、冷間圧延性を改善
するために必要に応じて中間焼鈍を行なっても良い。こ
の中間焼鈍の条件は特に限定されないが、例えばバッチ
炉を使用して３２０℃以上の温度で２時間以上の保持を
行なう方法、あるいは連続焼鈍を適用して到達温度４５
０℃以上で急速冷却を行なう方法を適用すれば良い。冷
間圧延における最終圧延率（冷間圧延の中途で中間焼鈍
を行なわない場合には連続鋳造圧延板の板厚から最終板
厚までの圧延率を意味し、冷間圧延の中途で中間焼鈍を
挟む場合は中間焼鈍後、最終板厚までの圧延率を意味す
る）は、４０％以上とすることが好ましい。すなわち、
最終圧延率が４０％未満では最終圧延板の強度を充分に
確保することが困難となり、４０％以上の最終圧延率に
よってＤＩ缶胴等として必要な強度を確保することが可
能となる。また冷間圧延による最終板厚は０．３５〜
０．２ｍｍの範囲内が適当である。最終板厚が０．３５
ｍｍを越えれば、ＤＩ缶等として充分な軽量化を図るこ
とが困難となり、一方０．２ｍｍより薄ければ、容器と
して必要な耐摩耗強度を確保できなくなるおそれがあ
る。

【００３４】さらに、この発明の絞りしごき加工法を適
用する対象となるアルミニウム合金の成分組成は特に限
定されるものではないが、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金とし
ては、例えばＭｇ０．５〜２．０ｗｔ％、Ｍｎ０．５〜
１．８ｗｔ％、Ｆｅ０．１〜０．７ｗｔ％、Ｓｉ０．０
５〜０．５ｗｔ％、Ｃｕ０．０５〜０．５ｗｔ％を含有
し、かつＴｉ０．００５〜０．２０ｗｔ％を単独でもし
くはＢ０．０００１〜０．０５ｗｔ％と組合せて含有
し、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなる合金を好
適に使用することができる。このようなＡｌ−Ｍｎ−Ｍ
ｇ系合金における成分組成は、ＤＩ缶胴等として充分な
強度と成形加工性、耐摩耗性、リサイクル性を確保する
ために定めたが、これ以外の成分組成の合金、例えば５
１８２合金についても、この発明の方法を適用すること
によってゴーリングを発生させることなくＤＩ缶胴等を
得ることができることはもちろんである。

【００３５】またこの発明の絞りしごき加工法に供され
るアルミニウム合金圧延板としては、その圧延板中に金
属間化合物として粒子径１０μｍを越えるもの（晶出
物、析出物）が存在しないことが好ましい。すなわち、
１０μｍを越える大きな金属間化合物粒子が存在すれ
ば、その粒子附近が成形加工時の破断の起点となりやす
く、例えばフランジ加工（缶開口端部の口拡げ加工）に
おいて端面の剥れが発生しやすくなる。

【００３６】なおこの発明の絞りしごき加工法におい
て、絞り加工、しごき加工での潤滑の方法は特に限定さ
れるものではなく、従来と同様な水溶性エマルジョンタ
イプのクーラントを用いれば良い。但しこの発明の場
合、加工時の摩擦係数が低くなることやダイスの耐凝着
性が向上することから、エマルジョンの濃度を下げた
り、エマルジョンに代えてソリューションタイプのクー
ラントを用いることもでき、この場合には製造後の洗浄
作業等の負担を軽減してコスト低減を図ることができ
る。

【００３７】

【実施例】

実施例１：表１の合金符号Ａ〜Ｃに示す各アルミニウム
合金について、ＤＣプロセスもしくはＣＣプロセスによ
って厚さ０．３０ｍｍの板とした。

【００３８】ここで、ＤＣプロセスとしては、半連続鋳
造法（ＤＣ鋳造法）によって厚さ５００ｍｍの鋳塊を
得、常法に従って熱間圧延して３．５ｍｍの熱延板と
し、さらに一次冷間圧延を行なって板厚０．７５ｍｍと
した後、中間焼鈍として、加熱速度２０℃／分で５２０
℃まで昇温し、冷却速度２０℃／分で冷却する連続焼鈍
を適用し、さらに最終冷間圧延として０．３０ｍｍまで
冷間圧延した。一方ＣＣプロセスとしては、冷却速度１
００℃／秒以上の冷却速度で連続鋳造圧延を行なって厚
さ６ｍｍの連続鋳造圧延板を得、さらに一次冷間圧延と
して０．７５ｍｍまで冷間圧延した後、中間焼鈍として
前記と同様な条件の連続焼鈍を適用し、最終冷間圧延と
して０．３０ｍｍ厚まで冷間圧延した。

【００３９】これらのアルミニウム合金板について、種
々のダイスを用いてＤＩ加工を施し、３５０ｍｌサイズ
のアルミニウム缶胴を２５０缶／分の速度で１０００缶
連続製缶する実験を行なった。ここで、ダイスとして
は、基材として超硬合金を用い、そのダイス基材に対し
て硬質薄膜を被覆していないダイス、および硬質薄膜と
してＤＬＣ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＢＮのいずれか
を被覆したダイスを用いた。また被覆ダイスを用いる場
合、絞りダイス、再絞りダイス、および３段のしごきダ
イスの全てに被覆ダイスを用いた。潤滑油としては水溶
性エマルジョンタイプのクーラントを用いたが、その濃
度は従来の一般的な濃度である４％より薄い２％とし
た。

【００４０】ＤＣプロセスによって得られたアルミニウ
ム合金圧延板を用いた場合の製缶結果を表２に示す。な
おダイス表面の硬さ（Ｈｖ）および表面粗さ（Ｒａ）を
調べたので、その結果も併せて表２中に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】表２において、Ｎｏ．１は３００４相当の
合金ＡのＤＣプロセス材（現行材）について、硬質薄膜
を被覆していない超硬合金ダイスを用いた比較例であ
り、この場合は３００４合金ＤＣプロセス材を用いてい
るため、ダイスの硬さがＨｖ２５００未満でもゴーリン
グは発生せず、良好なＤＩ加工性を示した。またＮｏ．
３は３００４合金よりも若干Ｍｇ量を高目とした合金Ｂ
のＤＣプロセス材について硬質薄膜を被覆していない超
硬合金ダイスを用いた比較例であり、この場合もゴーリ
ングは発生せず、良好なＤＩ加工性を示した。一方Ｎ
ｏ．５は５１８２相当の合金ＣのＤＣプロセス材につい
て、硬質薄膜を被覆しなかった超硬合金ダイスを用いた
比較例であり、この場合はゴーリングが発生してしまっ
た。

【００４４】一方、Ｎｏ．２、Ｎｏ．４、Ｎｏ．６、Ｎ
ｏ．７、Ｎｏ．１０は超硬合金基材に硬質薄膜を被覆し
かつ表面硬さがＨｖ２５００以上で表面粗さＲａ０．０
５μｍ以下としたダイスを用いた本発明例であるが、い
ずれの場合もゴーリングの発生はなく、良好なＤＩ加工
性を示した。これらのうち、特にＮｏ．６、Ｎｏ．７、
Ｎｏ．１０は、従来ゴーリングが発生しやすいとされて
いた５１８２相当の合金Ｃについての例であるが、これ
らの場合もゴーリングが発生しなかったことから、５１
８２合金についてもＤＩ缶用材料として活用できること
が判る。

【００４５】これに対し、Ｎｏ．８、Ｎｏ．９は５１８
２合金相当の合金Ｃについて、硬質薄膜表面の硬さがＨ
ｖ２５００に満たなかったダイスを用いた比較例である
が、これらの場合には弱いゴーリングが発生してしまっ
た。

【００４６】さらに、ＣＣプロセスによって得られたア
ルミニウム合金圧延板を用いた場合の製缶結果を表３に
示す。なおダイス表面の硬さ（Ｈｖ）および表面粗さ
（Ｒａ）を調べたので、その結果も表３中に示す。

【００４７】

【表３】

【００４８】表３において、Ｎｏ．１１は３００４相当
の合金ＡのＣＣプロセス材について、硬質薄膜を被覆し
ていない超硬合金ダイスを用いた比較例であり、この場
合はダイス表面硬さがＨｖ２５００に満たないため、成
形途中で強いゴーリングにより缶切れが発生し、成形を
中断せざるを得なかった。またＮｏ．２１は３００４合
金よりも若干Ｍｇ量を高目とした合金ＢのＣＣプロセス
材について、硬質薄膜を被覆していない超硬合金ダイス
を用いた比較例であり、この場合もＮｏ．１１と同様で
あった。

【００４９】一方Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１３、Ｎｏ．１
５、Ｎｏ．２０、Ｎｏ．２２はいずれも超硬合金からな
るダイス基材に各種の硬質薄膜を被覆しかつ表面硬さが
Ｈｖ２５００以上、表面粗さがＲａ０．０５μｍ以下の
各条件を満たしたダイスを用いた本発明例であり、これ
らの場合はゴーリングは発生せず、良好なＤＩ加工性を
示し、またダイスへのアルミの凝着は全く認められなか
った。

【００５０】これに対しＮｏ．１８、Ｎｏ．１９は硬質
薄膜を被覆したものの、表面硬さがＨｖ２５００以上の
条件を満たさなかったダイスを用いた比較例であり、こ
の場合はゴーリングが発生し、またダイスに対するアル
ミの凝着が認められた。またＮｏ．１４、Ｎｏ．１６、
Ｎｏ．１７は、硬質薄膜を被覆したものの、表面粗さＲ
ａが０．０５μｍ以下の条件を満たさなかったダイスを
用いた比較例であり、この場合もゴーリングが発生し、
またダイスへのアルミの凝着が認められた。

【００５１】実施例２：実施例１のＮｏ．１、Ｎｏ．１
１、Ｎｏ．１２によって得られた缶胴を用いてフランジ
成形性の評価を行なった。評価方法としては、常法によ
るネッキング加工後、フランジ部の穴拡げ試験を行なっ
て評価した。すなわち、ＤＩ加工後、トリミング、洗浄
を行ない、さらに塗装焼付けを想定した２００℃×２０
分の加熱処理を行ない、４段ネッキング加工後、穴拡げ
試験を行ない、その穴拡げ試験において破断が生じるま
での穴拡げ径を測定した。その結果を表４に示す。また
同時に各例におけるアルミニウム合金圧延板中の１０μ
ｍを越える金属間化合物粒子の存在について調べたの
で、その結果も併せて表４中に示す。

【００５２】

【表４】

【００５３】Ｎｏ．１は３００４相当の合金ＡのＤＣ
材、すなわち現行材について、硬質薄膜で被覆しない超
硬合金ダイスを用いた比較例であり、一方Ｎｏ．１２は
同じ合金ＡのＣＣ材についてＨｖ２５００以上のＤＬＣ
膜で被覆したダイスを用いた本発明例であって、既に述
べたようにいずれの場合もゴーリングの発生はなかった
が、表４に示すように後者の場合は圧延板中に１０μｍ
を越える金属間化合物が存在せず、前者よりもフランジ
成形性が優れていることが判明した。なおＮｏ．１１は
同じ合金ＡのＣＣプロセス材について、硬質薄膜を被覆
していないダイスを用いた比較例であり、この場合はゴ
ーリングが発生しただけではなく、穴拡げ時にゴーリン
グ傷を起点として割れが発生して、フランジ成形性が劣
ることが判明した。

【００５４】実施例３：実施例１のＮｏ．１２と同一の
条件で、基材の材質を変えたダイスを用いて、前記同様
の連続製缶を行なった。その結果を、ダイス基材の硬さ
とともに表５に示す。

【００５５】

【表５】

【００５６】表５において、Ｎｏ．１２、Ｎｏ．２３、
Ｎｏ．２４はいずれも使用したダイス基材の硬さがＨＲ
ｃ５８以上の例であり、これらの場合にはダイスの薄膜
剥離は生じず、良好な成形性を示した。一方Ｎｏ．２
５、Ｎｏ．２６はダイス基材の硬さがＨＲｃ５８以上の
条件を満たさなかった例であり、この場合にはダイスの
一部に薄膜剥離が生じ、その部分でゴーリングが発生し
た。

【００５７】実施例４：実施例１のＮｏ．１２と同一の
条件で、ダイス形状を種々変化させて前記同様の連続製
缶を行なった。すなわち、ベアリング部を有するダイ
ス、ベアリング部を持たないダイスのそれぞれについ
て、入口半角をなす面と出口半角をなす面との交点形状
あるいは入口半角、出口半角をなす面とベアリング部と
の交点形状を、曲率半径０．３〜１．０ｍｍの滑らかな
形状、もしくはシャープエッジ形状に変化させて連続製
缶を行なった。その結果を表６に示す。

【００５８】

【表６】

【００５９】表６において、Ｎｏ．１２、Ｎｏ．２８、
Ｎｏ．２９は交点形状が曲率半径０．１ｍｍ以上の滑ら
かな湾曲面となっているダイスを用いた例であり、これ
らの場合はいずれも硬質薄膜の剥離が生じず、ゴーリン
グも発生せずに良好なＤＩ加工性を示した。一方Ｎｏ．
２７、Ｎｏ．３０は、交点形状をシャープエッジとした
ダイスを用いた例であり、これらの場合は硬質薄膜の一
部に剥離が生じ、その部分でゴーリングが発生してしま
った。

【００６０】

【発明の効果】この発明の方法によれば、絞りしごき加
工に使用される各ダイスのうち、少なくともしごき加工
の最終パスのしごき加工用ダイスとして、Ｈｖ２５００
以上の硬質薄膜が被覆されかつ表面粗さＲａが０．０５
μｍ以下とされたものを用いることによって、ゴーリン
グの発生を確実に防止することができ、特に従来からＤ
Ｉ缶胴材として多用されている３００４合金ＤＣ材や３
１０４合金ＤＣ材以外のアルミニウム合金板、例えば５
１８２合金ＤＣ材、あるいは３００４合金の連続鋳造圧
延材（ＣＣ材）についてもゴーリングの発生を招くこと
なく、絞りしごき加工を施すことができる。このように
この発明の方法によれば、従来は絞りしごき加工には不
適当とされていた材料についても絞りしごき加工が可能
となり、そのため従来よりも高強度の材料を用いてＤＩ
缶胴などの絞りしごき加工品の一層の高強度化、薄肉化
を図ることが可能となるとともに、絞りしごき加工品の
製造のために連続鋳造圧延材を使用することが可能とな
るため、圧延板製造時においてＤＣプロセスに代えて連
続鋳造圧延を適用することにより、省エネルギ、環境保
全、製造コストの低減などを図ることが可能となる。さ
らにこの発明の方法によれば、一回のしごき加工で成形
可能な限界しごき率が向上するため、従来アルミニウム
ＤＩ缶の製造のために３回のしごき加工を行なっていた
のに対し、この発明の方法の適用によって２回のしごき
加工でも安定した製缶が可能となって、ＤＩ加工コスト
低減、設備コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明で使用されるダイスの一例の要部を拡
大して示す断面図である。

【図２】この発明で使用されるダイスの他の例の要部を
拡大して示す断面図である。

【図３】従来の一般的なダイスを全体的に示す断面図で
ある。

【図４】図３に示される従来のダイスの要部を拡大して
示す断面図である。

【符号の説明】

３ベアリング部 θ₁ 入口半角 θ₂ 出口半角Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃ 交点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ２１Ｄ 37/01 Ｂ２１Ｄ 37/01 51/26 51/26 ＸＢ２２Ｄ 11/00 Ｂ２２Ｄ 11/00 ＥＣ２２Ｃ 21/06 Ｃ２２Ｃ 21/06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属素板に対して絞り加工後、しごき加
工を施す絞りしごき加工法において；しごき加工におけ
る少なくとも最終段のしごきパスのダイスとして、ダイ
ス基材における金属素板に接する側の面にビッカース硬
さ２５００以上の硬質薄膜が被覆されかつその硬質薄膜
の表面粗さＲａが０．０５μｍ以下とされたダイスを用
いることを特徴とする、絞りしごき加工法。
【請求項２】前記硬質薄膜として、ダイヤモンドライ
クカーボン膜を用いる、請求項１に記載の絞りしごき加
工法。
【請求項３】前記ダイヤモンドライクカーボン膜の厚
みを０．５〜２．５μｍの範囲内とした、請求項１に記
載の絞りしごき加工法。
【請求項４】前記ダイス基材として、ロックウェル硬
さが５８以上でかつ表面粗さＲａを０．０５μｍ以下と
したものを用いる、請求項１に記載の絞りしごき加工
法。
【請求項５】前記ダイスとして、入口半角をなす面と
出口半角をなす面との交点、もしくは入口半角、出口半
角をなす各面とベアリング部との交点が、曲率半径０．
１ｍｍ以上の湾曲面で形成されているダイスを用いる、
請求項１に記載の絞りしごき加工法。
【請求項６】前記金属素板として、アルミニウム合金
溶湯を１００℃／秒以上の冷却速度で厚さ５０ｍｍ以下
の板に連続鋳造圧延しさらに冷間圧延により最終板厚
０．３５〜０．２ｍｍとしたアルミニウム合金板を用い
る、請求項１に記載の絞りしごき加工法。
【請求項７】前記金属素板として、Ｍｇ０．５〜２．
０ｗｔ％、Ｍｎ０．５〜１．８ｗｔ％、Ｆｅ０．１〜
０．７ｗｔ％、Ｓｉ０．０５〜０．５ｗｔ％、Ｃｕ０．
０５〜０．５ｗｔ％を含有しかつＴｉ０．００５〜０．
２０ｗｔ％を単独でもしくはＢ０．０００１〜０．０５
ｗｔ％と組合せて含有し、さらに必要に応じてＣｒ０．
０５〜０．３ｗｔ％、Ｚｎ０．１〜０．５ｗｔ％のうち
の１種以上を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物
よりなり、連続鋳造圧延後、最終冷間圧延率４０％以上
で冷間圧延を施して板厚０．３５〜０．２ｍｍの範囲内
とし、かつ粒子径が１０μｍを越える金属間化合物が存
在しないアルミニウム合金圧延板を用いる、請求項１に
記載の絞りしごき加工法。