JPS61110744A - 包装用ａ１合金板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、缶、キャップ或は箔容器等の包装用に適用さ
れる、深絞シ性及び再絞り性の優れ触１合金板及びその
製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

包装用Ａｌ合金板に要求される品質特性としては、 （１）強度が高いこと、 （２）絞シ加工性が良いこと、 （３）耳の発生が少ないこと、 （４）肌荒れが生じないこと、 （５）耐食性が良好であること、 等が挙げられる。

この種の用途には従来よ１）ＪＩＳ規格のＡｌ１００゜
Ａ３００３．Ａ３１０５．Ａ３０５２．ＡＡ５３５２．
Ａ３００４゜ＡＡ５０４２．Ａ３１８２等多数のＡｌ合
金が使用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが上記の様なＡｌ合金は、包装用材料として使用
するうえで次の様な欠点を有している。

Ａｌ１００　：耳率が高く且つそのばらつきも大きく、
更には強度も不十分である。特 に成形加、工後塗装・印刷を施す場合、通常は１８０〜
２００℃糧度の焼付 処理が行なわれるが、そのときの強 度低下が著しく、炭酸飲料の様にガ ス圧をかけて密封する場合に耐圧強 度が問題になる。

Ａ３００３　：結晶粒径が大きい為肌荒れを起こし易く
外観に問題がある。

Ａ３００４．Ａ３１０５．Ａ３０５２．ＡＡ５０４２゜
Ａ３１８２．ＡＡ５３５２　：何れもそこそこの強度を
有しておシ、耳の発生率も少なく絞 シ加工性も良好であるが、２〜３回 に亘って深絞〕加工を行ないトータ ル絞シ率が６０〜７０％にも達する 場合には加工割れを起こすことがあ る。また更に高強度が要求される場 合には冷間加工率を上げて加工硬化 を促進させたシ、或は強度向上元素 であるＭｇ量を増加することが考え られるが、前者の場合耳率が高くな るばかシでなく絞シ性も急激に悪化 し、また後者の方法ではＭｇ量を僅 かに増加しただけでも絞）性が著し く低下してしまう。

本発明・はこうした状況のもとで、従来の包装用Ａｌ合
金に指摘される前述の様な欠点を解消し、特に高強度で
深絞シ性および再校）性の優れたＡｌ合金板及びその製
法を提供しようとするものである。

〔問題点を解決する為の手段〕

本発明に係る包装用Ａｌ合金板とは、１〜６重量％（以
下単にチと略記する）のＭｇと０．１〜２チのＭｎを含
み、（Ｆｅ＋Ｃｒ）が０．４％以下で残部が実質的にＡ
ｌであるＡｌ合金を圧延してなり、圧延板表面からみた
金属間化合物の面積占有率を３．５％以下に抑えてなる
ところに要旨が存在する。また本発明に係る包装用Ａｌ
合金板の製法とは、上記化学成分を有するＡｌ合金を溶
解・鋳造し、４８０℃以上の温度で均熱処理した後熱間
圧延を行ない、次いで冷間圧延を行ない又は行なうこと
なく３００〜６・００℃の中間焼鈍に付し、更に加工率
３０〜８０％で仕上げ冷間圧延を行なうところに要旨を
有するものである。

〔作用〕

以下Ａｌ合金の化学成分や加工条件等を定めた理由を説
明しつつ夫々の作用を明確にする。

まず本発明では、合金元素として１〜６％α句と０．１
〜２％のＭｎを含み、且つ（Ｆｅ＋Ｃｒ）量が０．４％
以下に規制されたＡｌ合金を使用するが、これらの化学
成分を特定した理由は次の通シである。

Ｍｇ：１〜６チ Ａｌ合金板に十分な強度を与えるうえで欠くことのでき
ない元素であシ、目的達成の為には１チ以上含有させな
ければならない。しかし多過ぎると圧延性や成形性が低
下するので６チ以下に抑える必要がある。Ｍｇのよう好
ましい含有率は２〜６％である。

Ｍｎ：０．１〜２％ Ｍｇと同様機械的強度を高める為の必須成分であシ、特
にＭｇ量が多い場合はＭｇ単独のものに比べて焼付塗装
後の強度低下を抑える他圧延性を高める作用がある。こ
うした効果は０．１％以上含有させることによって有効
に発揮されるが、反面多過ぎるとＡｌ．（Ｍｎ、Ｆｅ）
やＡｌ６Ｍｎ等の金属間化合物の成長くよって絞シ加工
時に割れが発生し易くなるので２％以下に抑えなければ
ならない。

’Ｍｎのよシ好ましい含有率は０．３〜１．５チの範囲
である。

（Ｆｅ＋Ｃｒ）：　０．４％以下 Ｆｅ及びＣｒは、Ｍｎ量によってその程度は異なるが、
Ａｌ６Ｆｅ％Ａｌ２Ｃｒｙ　、　Ａｌ１（Ｍｎ　、　Ｆ
ｅ　）、Ａｌ２（Ｃｒ、Ｆｅ）等の金属化合物を生成し
て絞シ加工時の割れ感受性を著しく高めるので、こうし
た問題を回避する為にはＦｅとＣｒの合計量を０．４チ
以下に抑えなければならない。特に２〜３回に亘って深
絞り加工を行ない、トータル絞）率が６０〜７０％にも
達するような場合には非常に重要である。尚飲料缶用ボ
ディー材の様にしどき加工が加えられる場合、Ｆｅによ
って形成される上記金属間化合物は潤滑効果を発揮する
ので用途によっては積極的に含有させることもあるが、
本発明合金では絞〕性および再絞り性を高めるためその
含有率は上記の理由から０．４チ以下に抑えるべきであ
る。またＦｅ＋Ｃｒの含有率を低レベルに抑えることに
よる他の効果として耐食性も高められる。

本発明で使用する合金の必須元素は以上の通）であ〕、
残部成分はＡｌ及び不可避不純物であるが、必要によっ
ては更に下記の様な元素を配合することによって性能を
更に改善することも有効である。

Ｓ　ｉ　：　０．２〜１％、Ｃｕ　：　０．２〜２．５
　’１６従来のＡｌ−Ｍｇ−Ｍｎ系合金には殆んどの場
合少量のＳｉやＣｕが含まれているが積極的に添加する
ことによシ物性はさらに改善される。即ちＳｔは絞シ性
を高める作用があシ、この効果は０．２チ以上含有させ
ることによって有効に発揮される。

しかしその効果は１チ程度で飽和状態に達するので、そ
れ以上の添加は全く無意味である。

またＣｕは合金の機械的強度及び絞シ性を高める働きが
ある他、溶体化処理によりＭｇと共に固溶し、ベーキン
グ時に微細なＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系析出物を生成して硬化
させる作用もあ）、こうした効果は０．２Ｊ以上含有さ
せるととくよって有効に発揮される。しかし多過ぎると
圧延性及び耐食性が低下するので２．５％以下に抑えな
ければならない。

Ｔｉ　：　０．０２〜０．２％、Ｂ：０．０００１〜０
．０３％Ｔｉ及びＢは何れも合金の結晶組織を微細化す
るばか）でなくセル組織も微細化し、絞シ性を高ｉる作
用がｈｂ、Ｔｉは０．０２５Ｊ以上、Ｂは０．０００１
．ｍ以上含有させることによってその効果が現われてく
る。しかしこれらの効果はＴｉで０．２％程度％Ｂで０
−０３ｔｓ程度で飽和状態に達しそれ以上の添加は無駄
である。

本発明の合金板は上記のＡｌＭｇ−Ｍｎ系合金を溶解・
鋳造した後、熱間及び冷間圧延するととによって得られ
るが、最終板材に求められる特性として、「圧延板表面
からみた金属間化合物の面積占有率が３．５−以下」と
いう要件が必須的に規定される。即ち本発明者等が多数
の実験データを整理して纒めたととるによると、絞シ成
形時に生ずる割れの発生原因は前述の如き種々の金属間
化合物の中でも粒大物の存在に″あシ、特に圧延板表面
からみた金属間化合物が粒大物の存在にあシ、金属間化
合物が粗大で且つ大量に含まれているときに割れが発生
し易くなることが確認された。そして金属間化合物の大
きさが０．５μｍ未満であれば割れ発生の起点となるこ
とはなく、マた金属間化合物の面積占有率が３．５％以
下であれば、割れ等を生ずることなく高レベルの絞シ成
形性を発揮し得ることが確認された。尚金属間化合物の
面積占有率とは、Ａｌマトリックス中において前述の如
き金属間化合物が占める面積の総和を言い、この占有率
は例えば粒子アナライザーを使用し、ＳＥＭ像をドツト
解析によ〕コンピュータ処理し、全視野に対する晶出物
の面積率を求める。またとの方法によシ、粒子の大きさ
および数の分布を簡単に知ることができる。

次に上記の様な要求特性を有する合金板を得る為の処理
乃至加工条件について工程順に説明する。

（Ｉ）溶解・鋳造条件 まず鋳造温度は６７０〜７５０℃の範囲が好ましり、鋳
塊の晶出物を微細化し深絞〕性を高めるうえでは高温の
方が好ましいが、前述のＡｌ−Ｍｇ−Ｍｎ系合金を処理
対象とする本発明では鋳造温度が７５０℃を超えると湯
洩れを生ずる恐れがでてくる。一方温度が低過ぎると鋳
造時に樋内で合金溶湯が凝固し歩留〕が低下するばか夛
でなく、初晶として巨大な金属間化合物が生成し深絞シ
性等を著しく阻害することがあるので６７０’Ｃ以上に
するのがよい。また鋳造時の冷却速度は、晶出物を微細
化するうえで速い方が好ましいのは当然であるが、通常
は１〜２０’Ｃ／秒の範囲から選定される。

（［Ｉ）均熱条件 均熱は４８０℃以上の温度で行なわなければならない。

即ち４８０℃未満では極めて微細なＡｌ６Ｍｎの析出物
が大量に生成して圧延板の再結晶時点くおける粒界移動
を抑制し、再結晶温度を高めるばかシでなく再結晶後の
結晶粒を粗大化し、更には再結晶後の集合組織に変化を
きたして深絞シ工程で圧延方向く対し４５度方向の耳が
発生し易くなる。従って方向性を制御し深絞）性を高め
るうえで４８０℃以上の均熱温度を採用するととが不可
欠の要件となる。尚均熱温度の上限はＭｇ量によって異
なるが、バーニングによるＭｇの局部的な溶解を回避す
る意味では５９０℃以下に抑えるのがよい。また好まし
い均熱所要時間は均熱温度に応じて適宜決めればよく、
一般的には１〜２４時間の範囲から選定される。

（２）熱間圧延 終了温度は２５０℃以上とするのがよ（，２５０℃未満
では方向性が大きくなる傾向が与られる。

また熱延終了板厚は方向性を小さくする意味で薄い方が
良いが、薄過ぎると強度不足になるので２〜６Ｍ程度が
最良である。

（５）中間焼鈍 この中間焼鈍は、上記熱間圧延をそのまま或は更に適度
の冷間圧延を施した後、再結晶によシ集合組織を形成し
深絞シ耳を小さくする他、結晶粒を微細且つ均一にする
うえで不可欠の工程であシ、バッチ焼鈍及び連続焼鈍の
如何を問うものではないが、温度は３００〜６００℃の
範囲から選定しなければならない。しかして３００℃未
満では再結晶が起こらず、一方６００℃を超えると再結
晶粒が成長し過ぎてしわ発生等の原因となる。尚絞シ性
の改善及び方向性の制御という趣旨からすれば、連続焼
鈍によシ急速加熱−急速冷却を行なう方が好ましい。

（マ）仕上げ冷間圧延 方向性を少なくし且つ強度を適正にコントロールする為
加工率を３０〜８０ｑＩｂの範囲に設定すべきであシ、
３０チ未満では十分な強度が得られず、一方８０％を超
えると方向性や深絞シ性に問題が出てくる。

以上本発明で採用される６理乃至加工条件を説明したが
、これらの工程のうち特に重要なのは（２）〜（マ）の
各工程であるので、本発明ではこれらの工程を実施する
際の条件を厳密に規定している。

〔実施例〕　　　　′ 実施例１ 第１表に示す化学成分の合金溶湯を使用し連続鋳造法（
鋳造温度７１０℃、冷却速度２〜８吻）によシ厚さ５５
ｍｍの鋳塊を製造した。次いで５９０℃で６時間均熱処
理した後、終了温度３００℃で終了板厚４ｍｍまで熱間
圧延し、更に０．７５ｍｍ厚まで冷間圧延した。その後
５１５℃で中間焼鈍（連続焼鈍炉使用・−・保持時間０
秒、７００℃／分にて急速加熱・急速冷却）を行ない、
更に厚さ０．３Ｍまで冷間圧延（加工率６０％）した。

得られた各合金板の冷間圧延のままの機械的性質及び２
００℃Ｘ２０分の加熱処理（通常の塗装焼付条件に相当
）後の機械的性質を調べたところ、第２表に示す結果を
得た。

また各合金板を下記の深絞シ試験に供し、併せて耳率（
４２チ絞シ率）も測定した。更に粒子アナ２イザーによ
シ各板材表面の金属間化合物の面積占有率を求め、第２
表に併記する結果を得た。

〈深絞）試験法〉 試験板　：板厚０．３ｍｍ、６０％冷間加工板（２００
℃×２０分加熱後） 絞シ工程ニブランク径（８３，３ｍｍφ）→１次絞シ（
５０ｍｍφ：４０％）−４２次絞、り（４０ｍｎＳ：２
０％）−＄３次絞Ｆ）　（Ｘｍｍφ）しわ押え： １次絞シー１０００ｋｇ ２次絞シ・・・シわが発生する値（最低値）と絞れなく
なる値（最大値）の平 拘置 ３次絞シ・・・しわ押えを変えることによ勺問題なく絞
シ得る値 潤滑油：ジョンソンワックス＃’７００（ジョンソン社
友）、５０チ水溶液 第１，２表からも明らかな様に、本発明の規定要件を満
たす合金板（？＆Ｌ１＃２）は、比較材（ｌＩ＆Ｌ２．
３）と比較した場合同一強度で優れた深絞シ性を有して
お〕、また従来材（Ｎ１５）Ｋ比べると強度及び深絞シ
性共に良好な結果が得られている。

実施例２ 第３表に示す化学成分の合金溶湯を使用し、半連続鋳造
法（鋳造温度７２０℃、冷却速度２〜ｂ次いで５１０℃
で４時間均熱処理した後、終了温度３００℃で終了板厚
λ５鵬まで熱間圧延し、更ＫＯ，７５ｍｍ厚まで冷間圧
延した。その後５１５℃で中間焼鈍（連続焼鈍炉使用・
・・保持時間０秒、７００℃／分にて急速加熱・急速冷
却）を行ない、更に厚さ０．３　ｍｍまで冷間圧延（加
工率６０チ）した。

得られた各合金板の冷間圧延のままの機械的性質及び２
００℃×２０分の加熱処理後の機械的性質を測定すると
共に１実施例１と同様にして深絞プ試験及び金属間化合
物の面積占有率を測定し、第４表に示す結果を得た。

第３，４表からも明らかな様に、本発明の規定要件を充
足する合金板（Ｎ１６　、７　、９〜１１）は従来材に
比べて強度が高いにもかかわらず優れた深絞り性を示し
てお〕、マた比較材（Ｆ＆ｔ８　）と比べると同一強度
で高い深絞）性が得られている。

更に陽７の合金と陰９〜１１０合金（何れも本発明合金
）を比較すると、ＳＩ及びＣｕの添加効果を確認するこ
とができ、特にＮ１１ｌの合金（適量のＳｉとＣｕを含
むもの）ではベーキング時のベークハード効果によシ強
度が向上し、絞シ性も良くなっている。また階７と醜１
３を比較すると、Ｔｉ及びＢを適量ずつ配合することＫ
よりて深絞ル性を一段と改善し得ることが分かる。

実施例３ 第５表に示す化学成分の合金溶湯を使用し金型鋳造法（
温度７００℃、冷却速度２〜ｂによシ厚さ５０Ｍの鋳塊
を製造した。次いで５９０℃で６時間均熱処理した後、
終了温度３３０℃で終了板厚３ｍｍまで熱間圧延し、更
に０．７５ｍｍ厚まで冷間圧延した。その後３７０℃で
中間焼鈍（保持時間２　ｈｒｓ、昇・降温速度４０℃／
ｈｒ）を行ない、以下実施例１と同様にして冷間圧延（
加工率５０〜６０％）し、機械的性質等を調べた。

結果を第６表に示す。

第５．６表からも明らかな様に、ｔＶｈｌ　４０本発明
材は従来材（ｌｋｌ　７　）に比べて強度が高いにもか
かわらず絞ル性も優れている。また比較材（Ｎｌ１１５
．１６）と比較した場合、同一強度でも優れた深絞シ性
が得られている。

〔発明の効果〕

本発明は以上の様に構成されるが、要は構成元素の種類
と含有率を特定する他、特に圧延板表面からみた金属間
化合物の面積占有率を低レベルに抑えることによって、
強度及び深絞シ加工性の優れたＡｌ−Ｍｇ−Ｍｎ系の包
装用合金板を提供し得ることになった。しかもこの様な
合金板は本発明で規定する熱処理条件や圧延条件等を採
用することによって再現性良く製造することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｍｇ：１〜６重量％及びＭｎ：０．１〜２重量％
   を含み、（Ｆｅ＋Ｃｒ）が０．４重量％以下で残部が実
   質的にＡｌであるＡｌ合金を圧延してなり、圧延板表面
   からみた金属間化合物の面積占有率が３．５％以下であ
   ることを特徴とする、深絞り性及び再絞り性の優れた包
   装用Ａｌ合金板。
2. （２）Ｍｇ：１〜６重量％及びＭｎ：０．１〜２重量％
   を含み、（Ｆｅ＋Ｃｒ）が０．４重量％以下で残部が実
   質的にＡｌであるＡｌ合金を溶解・鋳造し、４８０℃以
   上の温度で均熱処理した後熱間圧延を行ない、次いで冷
   間圧延を行ない又は行なうことなく３００〜６００℃の
   中間焼鈍に付し、更に加工率３０〜８０％で仕上げ冷間
   圧延を行ない、圧延板表面からみた金属間化合物の面積
   占有率を３．５％以下とすることを特徴とする、深絞り
   性及び再絞り性の優れた包装用Ａｌ合金板の製造方法。