JPS60428B2 - 包装用Ａｌ合金板の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は包装用ＡＩ合金板の製造法に関し、．特にビー
ルや清涼飲料水等の糟蓋用等として優れた強度及び成形
性を有するＡＩ合金板を、葛生産性のもとで製造し得る
方法に関するものである。

前述の様な躍蓋用ＡＩ合金板に要求される特性としては
、■ 耐圧性、剛性、耐衝撃性等の強度が優れているこ
と、■ リベット加工等の成形性が良好であること、■
関鰹性が良好であること、等が挙げられる。

一方山合金の強度や成形性を改良する手段としては、添
加合金元素の種類や添加量を調整する研究が主流を占め
ており、添加合金元素としてはＭｇをはじめＺｎ、Ｃｕ
、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂ、Ｖ等が知られている（特関昭
４７一３３０１５号、同４８一１００３０８号、同５１
一４０１び号、同５１一４７５１び号、同５２一１４１
４０ｙ号等）。

ところがこれらの公知の山合金の場合は、Ｎ合金銭塊を
均熱及び熱延処理した後、少なくとも１回の中間嘘錨を
行なわなければ、満足な強度及び成形性は得られないと
されていた。

即ち添加合金元素の種類や量を如何に調整してみても、
前記諸特性を支配する良好な再結晶組織を確保する為に
は、中間焼錨が不可欠と考えられていた。しかし中間焼
錨実施の為には相当の設備とエネルギーが必要であるし
、また工程数の増加によって生産性も低下するから、中
間暁鎚工程を省略することができれば、設備面、運転経
費面及び生産性等のすべての面で極めて有利であると考
えられる。本発明者等は前述の様な事情のもとで、中間
焼錨をしなくとも壊れた諸性能を確保し得る様な包装用
ＡＩ合金板の製造法を確立すべく、添加合金元素の種類
や添加量及び灼熱処理条件や熱間圧延条件等について種
々研究を進めてきた。その結果、以下に示す如く製造条
件を特定することによって上記の目的が見事に達成され
ることを知り、滋に本発明を完成するに至った。即ち本
発明に係る包装用ＡＩ合金板の製造法とは、Ｍｇ：２〜
５．５％（重量％：以下同じ）Ｍｎ：０．０５〜０．８
％ Ｃｒ：０．０５〜０．４％ Ｃｕ：０．０１〜０．５％ を必須成分として含む他、 Ｔｉ：０．０１〜０．３％ Ｂ ：０．００１〜０．０５％ から選択される１種以上を含み、残部が実質的にＡＩか
らなるＡＩ基合金鋳塊を、４５０ｑｏ以上の温度で２４
時間以下の灼熱処理に付し、次いで終了板厚２．５肌超
６側以下のものを３００ｏ０以上の終了温度で得られる
様に熱間圧延し、その後中間焼鈍することなく５０％以
上の冷間圧延を施すところに要旨が存在する。

以下添加合金元素の種類、添加量及び均熱処理条件等を
定めた理由を追って本発明の構成及び作用効果を説明す
るが、下記は本発明を限定する性質のものではなく、前
・後記の趣旨に沿う範囲の変更はすべて本発明技術の範
鴫に含まれる。

まず添加合金元素について説明する。Ｍｇは包装用ＡＩ
合金材に要求される強度を確保するのに不可欠の元素で
あり、また熱間圧延工程における内部歪を大きくし熱間
圧延終了時の再結晶を促進する作用がある。

尚熱間圧延終了後の冷却過程でも再結晶は進行するが、
本明細書でいう熱間圧延終了時とは、この冷却過程を含
めた時間を意味する。従って合金材に要求される強度（
鎚の内圧等〉に応じて添加量を定めるが、Ｍｇが２％禾
満では上記効果が有意に発揮されず、一方５．５％を超
えると強度が高くなりすぎて成形性が低下するほか、熱
間圧延工程で端部割れ（所謂耳割れ）が発生し易くなり
、更には添加合金元素の固熔度を低下させる為ＡＩ−Ｍ
ｎ、ＡＩ−Ｍｎ−Ｃｒ、ＡＩ−Ｍｎ−Ｆｅ等の巨大化合
物が生成し易くなって成形性は急激に低下する。Ｍｎは
Ｍｇと同様強度を高めるのに有効な元素であり「その特
徴は、Ｍｇを多量添加した場合にみられる熱間圧延中の
耳割れや焼付等の悪影響を伴なうことなく、強度を更に
高め得る点にある。これらの効果を有意に発揮させる為
には少なくとも０．０５％以上添加する必要がある。し
かし多すぎると巨大化合物の発生が著しくなって成形性
が低下するので、０．８％以下に抑えるべきである。Ｃ
ｒもＭｈと同様に強度向上効果があり、０．０５％未満
ではその効果が有効に発揮されない。しかし多すぎると
Ｍｎの場合と同様巨大化合物が生成し易くなって成形性
が阻害されるので、０．４％以下に止める必要がある。
Ｃｕも同様に強度を高める作用を有するが、ＭｎやＣｒ
と違い、巨大化合物の生成による成形性低下という問題
を超こし‘こくし、利点がある。

強度向上効果は０．０１％以上の添加で有効に発揮され
るが、０．５％を超えると耐食性が低下し包装用材料と
しては通さなくなる。Ｔｉ及びＢは、夫々単独で或はＴ
旧２等の形で同時添加が可能であり、鋳造時の内部組織
を均一且つ微細にする作用がある。これらの効果を有意
に発揮させる為にはＴｉで０．０１％以上、Ｂで０．０
０１％以上添加しなければならない。しかしＴｊが０．
３％或はＢが０．０５％で上記の効果は飽和状態に達し
へそれ以上添加することは不経済であるばかりでなく、
巨大化合物が生成して成形性が低下するので好ましくな
い。また上記の他Ｆｅ、Ｓｉ、Ｚｎ等のＮ又はＡＩ合金
に含まれる不純物元素については、通常の範囲で含まれ
ていても特に本発明の効果を阻害しない。本発明では上
記合金元素の添加を必須とするが、更に下記の均熱条件
及び熱間圧延条件を遵守しなければ本発明の目的を達成
することはできない。

即ちＡＩ合金銭塊の均熱処理に当っては、温度が４５０
ｑｏ以上、時間が２独時間以内という条件を採用しなけ
ればならない。その理由は以下に示す通りである。即ち
本発明では、後に詳述する如く熱間圧延終了温度を３０
０午○以上に設定してその時点で再結晶させるので、中
間暁錨をしなくとも良好な組織が得られる様になった点
に重要な特徴があるが、熱間圧延終了温度３００ｏｏ以
上という条件を安定して確保する為には、均熱温度を４
５０ｑｏ以上にすることが不可欠である。また４５０ｏ
ｏ未満の灼熱温度を採用すると均熱に［程で微細な析出
物が生成して再結晶を抑制し、熱間圧延終了時に再結晶
させるという本発明の目的が阻害される。また均熱時間
は銭塊の大きさによって適当に定めればよく、厚さ、長
さ及び中の大きいもの梶長時間にすればよい。しかし現
在製造可能な最大級の銭塊でも２鮒時間均熱すれば充分
に均質化でき、それ以上時間を延長しても熱エネルギー
が無駄に消費され且つ生産性が低下するだけであるので
、本発明では均熱時間を２卵時間以下と定めた。上言己
の条件で均熱処理した後は直ちに熱間圧延を行なうが、
その条件としては少なくとも終了板厚を２．５側超６脚
以下とし且つ終了温度を３００００以上にしなければな
らない。

即ち従来から実施されている山合金の製造法では、熱間
圧延したＡＩ合金板をその直後或は必要に応じて冷間圧
延した後中間暁鈍し、板材の機械的性質、結晶粒度及び
集合組織を調整することによって、前述の様な特性を得
ていたが、本発明では上言己の如く均熱から熱間圧延に
亘る夫々の条件を特定することによって、中間焼鈍の省
略が可‐能になった。

本発明における重大な特徴である熱間圧延終了時の再結
晶について、更に詳細な説明を加える。

内部歪を発生させる元素（Ｍｇ等）の少ないＡＩ合金或
は純ＡＩの場合、熱間圧延終了時に再結晶を完了させる
為には熱間圧延を非常な高温で行なわねばならない。し
かし終了板厚を薄くする程温度が低下するので、良好な
再結晶組織を有する薄肉の熱間圧延板を得ることは困難
である。即ち熱間圧延終了時に効果的な再結晶を行なう
為には、再結晶を引き起こす為の駆動歪とその歪を解放
する為の熱エネルギーの双方が不可欠であると考えられ
る。この点本発明では、ＡＩ合金成分中に所定量のＭｇ
を含有させ熱間圧延中の内部歪を大きくしているから、
これが駆動歪になり、比較的少ない熱エネルギーで再結
晶を行なうことができる。即ち格別の中間焼錨を行なわ
なくとも熱間圧延段階で十分な再結晶が可能になる。し
かしこの場合でも最少限の熱エネルギーは必要であり、
かかる観点から熱間圧延終了温度は３００℃以上に定め
た。また終了板厚については、厚肉になる程終了温度を
高温・一定に維持し易くなるが、圧延による内部歪が少
なくなって前記駆動歪が小さくなり、熱間圧延工程で再
結晶を完結させることが困難になる。しかもこれを通常
の包装用鍵材に通した板厚まで冷間圧延すると、加工硬
化によって強度が極端に高くなり、最終板材の成形性が
低下し、更には絞り耳も極端に大きくなる等の障害が表
われる。従ってこれらの障害が実質上現われない上限と
して熱間圧延終了後の板厚を６肋と定めた。一方終了板
厚が２．５肋以下になると、終了温度を３００午Ｃ以上
にすることが困難になる。殊に熱間圧延材として純ＡＩ
の様な高融点の材料を使用する場合は、均熱温度を高く
できるので、これに続く熱間圧延の開始温度及び終了温
度も高くできるが、本発明で使用する合金の様にＭ史等
の合金元素を相当量含むものでは融点が低いから、灼熱
温度を比較的低温にしなければならず、熱間圧延の開始
及び終了温度も低下してくる。その為熱間圧延終了板厚
が薄くなると圧延終了温度を３００ｏｏ以上に保持する
ことが困難になり、完全に再結晶した熱間圧延板が得ら
れ難くなる。従って本発明では、３００ｑｏ以上という
圧延終了温度を確保する為に、圧延終了板厚を２．５物
超に限定した。上記の灼熱及び熱間圧延条件を採用する
ことにより、熱間圧延終了時に十分な再結晶組織を有す
る圧延板が得られ、その後中間暁鈍することなく５０％
以上の冷間圧延を施すことによって、包装材として必要
な強度を有するＡＩ合金板が得られる。尚この仕上げ冷
間圧延後に、必要であれば安定化焼鈍（１００〜１５０
ｑｏ程度で１時間以上）を施し、機械的性質の調整或は
塗装・焼付時に生じる歪の防止等を図ることも可能であ
る。次にＭ合金を包装用糧材殊に蓋材として使用すると
きの成形性について説明する。

隣蓋の製造工程には浅絞り、リベット加工、関蟻の為の
溝付加工（通常スコア−加工という）、胴体への巻締め
等が含まれるが、そのうち成形上最も問題になるのは、
関礎時に必要なりング状取手即ちタブを取付ける為のり
ペット加工である。更にこのリベット加工自体数工程に
分れており、最も重要なのは張出加工性である。ところ
で包装用鰹蓋材には耐圧性及び剛性の点で極めて高い強
度が要求されるから、張出加工性はある程度低下せギる
を得ない。ここで張出加工性に影響を与える要因として
は合金内部の結晶粒度があり、これが微細且つ均一であ
る程張出加工性は良好になる。かかる観点から従来法を
みると、熱間圧延後中間暁錨までの冷間圧延率を大きく
しなければ微細な結晶粒が得られず、その為合計冷間圧
延量を多くしなければならないから生産性が低下し、更
には結晶粒の分布が不均一（泥粒）になって満足な張出
加工性が得られ難い。これに対し本発明では、熱間圧延
終了時に再結晶させることによって微細な結晶粒を得る
ことができ、且つ混粒のない均一な結晶組織が得られる
から、張出加工性の優れたＡＩ合金板を確実に得ること
ができる。尚先に述べた如く、必須合金元素として添加
したＴｉ及び／又はＢが結晶粒の微細化及び均一化を助
長していることも勿論である。また開躍性については、
主として合金の機械的性質に支配されるが、この点は従
来材と同等であり、また必要に応じて袷間圧延率及び仕
上げ調質焼鈍等により調整できる。

本発明は概略以上の様に構成されており、その効果を要
約すれば下記の通りである。

■ 合金の成分組成、灼熱条件及び熱間圧延条件を特定
することにより中間蟻銘の省略を可能にしたから、中間
焼鈍に要する設備、熱エネルギーが不要になり、更には
工程数の減少によって生産性を大幅に高めることができ
る。

■ 得られる製品は優れた強度を有すると共に、微細且
つ均一な結晶組織を有しており優れた成形性（殊に張出
加工性）を発揮する。

従ってビールや清涼飲料用の確蓋をはじめとして、各種
の包装用材料として幅広く使用できる。次に本発明の実
施例を示す。

実施例 １ 第１表に示す成分組成のＡＩ合金錆塊（５０仇枕厚）を
５１０ｏｏで６時間協熱処理し、終了板厚３肌、終了温
度３２０ｑ０（実施例）又は２９０ｑｏ（比較例）で熱
間圧延して第２表の圧延板を得、夫々の再結晶組織を顕
微鏡により比較した。

尚比較例で得た熱間圧延板では圧延組織が観察されたの
で、更に３６０ｑｏで２時間焼鈍した後の再結晶組織も
併せて観察した。結果を第１図の図面代用顕微鏡写真に
示す。

第１表（残部：実質的にＡＺ） 第２表 （※更に暁鈍すると再結晶はするが混粒になる。

）第１図の写真からも明らかな様に、本発明で得た熱間
圧延板は微細で均一な結晶組織を有しているが、従来法
で得た圧延板は再結晶の為の中間焼錨を行なっても比較
的粗大な結晶組織しか得られず且つ不均一な混粒になっ
ている。上記で得た各圧延板を仕上げ冷間圧延して板厚
０．３５肋に調整し、機械的性質及びリベット加工性を
調べた。

結果を第３表に示す。第３表 ※１：リベット加工は実際より張出しの厳しい条件で行
ったものであり、不良率が低い程良いｏ※２：熱延板及
び中間暁鈍板の結晶粒度。

第３表からも明らかな様に、本発明で得たＮ合金板（実
施例）は、比較材の中間暁鈍前のものはもとより中間焼
鎚後のものと比べても結晶粒度が微細且つ均一であり、
優れたりペット加工性を有している。

尚抗張力や耐力については両者共殆んど差がない。実施
例 ２ 第４表に示す成分組成のＡＩ合金綾塊（６０仇吻厚）を
５１０℃で６時間均熱処理した後、終了板厚２．８伽、
終了温度３３０℃以上で熱間圧延して第５表の圧延板を
得、０．３５側厚まで冷間圧延した（実施例）。

また比較の為、同条件で均熱処理した銭塊を終了板厚２
．８肋、終了温度３００℃未満で熱間圧延した後、３６
０℃で３時間中間焼鈍して再結晶組織を得、これを同様
に０．３５側厚まで冷間圧延した（比較例）。第４表 （残部：実質的にＡＺ） 第５表 上記で得た各圧延板を２００℃で２０分間焼付熱処理し
た後、糟蓋製造時の類似加工試験を行なった。

結果を第６表に示す。

第６表 ※比較例で中間暁鈍をすることなく同様の試験に供した
ところ、不良率は１００％と極端に悪かった。

第６表の結果からも明らかな様に、本発明の要件を充足
する処理条件を採用して得た最終ＡＩ合金板は、中間暁
鎚を省略した場合でも従釆村と同等以上のリベット加工
性を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明で得たＡＩ合金板の再結晶組織を従釆
材と対比して示す図面代用顕微鏡写真である。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｍｇ：２〜５．５％（重量％：以下同じ）Ｍｎ：０
   ．０５〜０．８％Ｃｒ：０．０５〜０．４％ Ｃｕ：０．０１〜０．５％ を必須成分として含む他、 Ｔｉ：０．０１〜０．３％ Ｂ ：０．００１〜０．０５％ から選択される１種以上を含み、残部が実質的にＡｌか
   らなるＡｌ基合金鋳塊を、４５０℃以上の温度で２４時
   間以下の均熱処理に付し、次いで終了板厚２．５ｍｍ超
   ６ｍｍ以下のものを３００℃以上の終了温度で得られる
   様に熱間圧延し、その後中間焼鈍することなく５０％以
   上の冷間圧延を施すことを特徴とする包装用Ａｌ合金板
   の製造法。