JPS62230945A - 耐食性に優れた包装用アルミニウム合金板およびその製造方法 - 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、含塩内容物によって底金を起し易い愈品出４
，４、持に蓋材に使用して、この蓋を軟１狙反で作られ
た笛盾と組合せて使用した時、カルバニック腐食を起し
にくく、かつその他の腐食にも耐え１ｑるような耐食性
に漫れている包装用アルミニウム合金板およびその製造
方法に関する。

「従来の技術１ 従来、含塩の飲料その他食品缶の蓋祠には、ティンフリ
ー・スチール、ブリキ等の軟ｉ閃仮が多く使用されてい
た。しかし軟鋼板は強度が高いために開口しにくく、と
ぎには手が切れるという問題があった。一方、前記食品
缶の霜月に開缶性のよいアルミニウム合金板を使用する
場合には、ＪＩＳ　　Ａ　　５０５２．５０８２等のＡ
ｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金板を用い、これに、十分な
厚みをもった樹脂塗膜を句加することによって、含塩内
容物によって前記アルミニウム合金板の菩が腐食するの
を防止している。又、炭順飲料およびビール等の塩分含
有四の少ない飲料占のＭ）ｌＡとしては、Ａ　５０５２
、Ａ　５０８２、Ａ３１８２等のＡｌ−、〜１ｇ系アル
ミニウム合金が使われている。

Ｅ発明か解決しようとする問題点１ 上記アルミニウム合金板に樹脂塗装を施して用いる場合
には、完全無欠な保護皮膜を用意することが工業生産に
おいて難しいという問題が潜在しているので、たとえ保
護皮膜が不完全であってもそれ自体腐食しないようなア
ルミニウム合金板が要求されていた。

ところで缶における腐食には、材料自体の微視的金属組
織に関連する自己腐食と、缶蓋部材と缶胴部材が異種金
属でおるときに、両材間に生じる接加電位Ｋによって起
る巨視的なカルバニック腐食とがめる。

カルバニック腐食は、缶胴部に軟鋼板を、出品部にアル
ミニウム合金板を用いた場合に特に起る現象であり、し
たがって缶胴と缶蓋に同一の合金を用いない限り、この
ガルバニック腐食は完全には防止されない。缶胴と缶蓋
にティンフリースヂール、ブリキなど軟鋼板を用いた缶
では、このカルバニック腐食は軽微ではあるか、前記し
たように益の聞口姓に鈍点かある。また缶胴および缶蓋
にアルミニウム合金板を用いる場合でも、胴部にＪ　Ｉ
　Ｓ　　Ａ３００４、監部にＪＩＳ　　Ａ３０５２、Ａ
　５０８２等と異種のアルミニウム合金板を用いたもの
では、ガルバニック腐食を無視できない。

［問題点を解決するための手段３ 本発明は、上記包装用アルミニウム合金板にあける腐食
の問題を解決ｔ！／νとするもので、その第１発明はＭ
Ｃ１：０．４０〜２．０％、Ｓｉ：０．０５〜０．１０
％、Ｆ　ｅ　：　０．０５〜０．５０％、Ｎｌｌ　ｎ　
：　０．３０〜１．５％、Ｃｕ　：０．１０〜１．０％
を含み、残部は実質的にＡ１であるアルミニウム合金か
らなり、その０．１％食塩水（２５℃）中における自然
電極電位がＡＣＩＣＩを照合電電として、−７００−６
３０ｍＶでおることを特徴とする耐食性に優れた包装用
アルミニウム合金板である。

上記合金成分は、（１）軟鋼板のガルバニック腐食を防
止すること、（２）缶蓋材として必要十分な強度、成形
加工性を確保することを目標として選定されたものであ
る。

すなわら、〜１ｑとＳｉとは強度を確保するために添加
される。Ｍｇは０．４０％より少ない添加では十分な強
度が得られず、２．０％を越える添加はガルバニック腐
食抵抗性を低下させる。

Ｓｉは０．０５％以上の添加により、ＭｇとＭ　Ｃｌ　
２　Ｓ　ｉなる微細化合物を形成して、これにより強度
を向上させる。しかしながら０．１０％を越えると水素
過電圧が低下し、材料自身の耐自己腐食性か低下する。

Ｆｅは０．０５％以上の添加で再結晶の微細化に効果が
あるが、０．５０％を越えると水素過電圧が低下し、（
Δ科白身の耐自己腐食性か低下する。

好ましくは０．３％以下である。□ Ｍｎはガルバニック腐食抵抗性を低下させずに強度を向
上させる効果を有し、〜１ｇとＳｉの添加だけでは不十
分な強度を補う１９割を持っている。ただし、０．３０
％より少ない量ではその効果か小さく、一方、１，５％
を越えて添加すると粗大化合物を形成し、これにより成
形加工性を低下させるので好ましくない。なお、Ｍ　ｎ
の粗大化合物の生成は、鋳造時に急冷することによって
抑制されることはよく知られており、このような特殊な
鋳造法を用いる場合には１．５％を越えて２．５％まで
Ｍｎを添加さゼることは容易であり、この場合の急冷凝
固による過剰Ｍｎの固溶体化は、本発明のアルミニウム
合金板に必要な特性を１昇る条件を満すものであるか、
１．５％を越えるＭｎをｈ！１極的に添加する利点はな
いのて〜１ｎの上限を１．５％とする。

Ｃｕを添加する最大の理由は、アルミニウム合金板の自
然心（か電位を軟鋼板のそれと同−水準に調整すること
であり、これによって軟鋼とのガルバニック腐食が防止
される。この効果は０．１％より少ない量では不十分で
、また１、０％を越える量では軟鋼板との自然電極電位
を逆方向に大きくすることになって、軟鋼板の方がガル
バニック腐食を起す恐れがあって好ましくない。また、
１．０％を越える多量のＣｕを含むアルミニウム合金板
は、食塩水中での耐自己腐食ｉ生も低下するので、含ｔ
２４１品用包装材として不適当である。ざらにＣＬＩに
は強度と成形加工性を向上させる効果もある。

次に、！’／’ｌ：鋼板との自然心（へ電位差によるア
ルミニウム合金板のカルバニック腐食の限界について説
明する。

自然電極電位に差のある２つの金属材を接触ざＵると、
その接触電位差と両金属間の回路抵抗によって定まる腐
食電流が流れることになる。

カルバニック腐食は、この腐食電流によるアノード溶解
によるもので、この溶解間△Ｗは、〕１ラデーの法則に
より、△Ｗ（ＭＣｍ２）　＝　９．３ｘ１０−５ｘ：腐
ｆｎ？”ｉ７’ｆｉ　（Ａ／’Ｃｍ２）　Ｘ時間（秒）
］によって計算される。この溶解四かある限度を越える
と、金属板に貫通孔を生じることになり、包装容器の実
用性か失われることになる。本発明者らの実験的解析に
よれば、アルミニウム合金板製イージーオープン型缶蓋
の場合に、Ｒ薄部（１００μｍ以下）を１年間で貫通さ
せないためには、至温での腐食電流を３μＡ／ｃｍ２以
下に制限すればよいことが判明した。

すなわち、軟鋼板製缶胴と組合せて用いるアルミニウム
合金製缶蓋材のガルバニック腐食を実用上有害とならな
い水準に抑制する条件として、面積比１：１の２種類の
上記材料量に流れる腐食電流を±３μＡ／ｃｍ’以下と
することが必要であり、そのためには両板間の自然電極
電位の差をヨ３０ｍ　Ｖになるように１整ずればよい。

本発明のアルミニウム合金板は、２５°ｃ、　　ｏ、ｉ
％食塩水中における自然電極電位が−７００〜−６３０
ｍＶであり、この特性は上記条件を）茜たすものである
。

第２琵明は上記アルミニウム合金板の製法であり、上記
組成のアルミニウム合金の鋳塊を均質化処理して熱間圧
延し、最終厚さの１．２倍以上の厚さの仮に冷間圧延し
た１ν、３００〜５８０℃で３時間以内の加熱をして熱
処理を施し、次いで最終冷間圧延を行なうことを特徴と
するものである。

上記均質化処理は４８０〜６２０　’Ｃで行ない、その
後の熱間圧延は４００〜５５０’Ｃで行なう。その後冷
間圧延をして熱処理を加える板厚は最終板の強度と不要
な相関をもつ。すなわち、最終板厚さの１．２倍以下で
は、包装容器材料として十分な強度が得られにくい。缶
蓋材として強度を高めるときは１．５倍以上とすること
が望ましい。なお、焼鈍は加工性向上のために行なうが
、最高温度は融点を越えない温度として５８０℃ｑ最低
温度は再結晶の進行から３００　’Ｃ１また時間は経済
上３時間以内とする必要がある。

かかる製法をとることによって、前記の自然電極電位の
水準を変動ざゼることなく、強度および成形１生をより
向上させる。

［実施例］ 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

実ｈｍ　ｉ９す１ 表１に示す８種類のアルミニウム合金をそれぞれ）８製
し、それらの鋳塊を５５０’Ｃて５時間均質化処理し、
４５０’Ｃて熱間圧延し、次いて冷間圧延して０．８１
１ｍの仮とした。そして、３５０″Ｃで２時間の中間焼
鈍に続いて仕上げ冷間圧延して０、３ｍｍの仮とした。

これらの合金板について、２５℃の０．１％食塩水中で
ＡＱＣ＋電極を照合電極として自然電極電位を測定した
。これらの１直を表１に示す。なお、表１には、参考例
として軟鋼板とティンフリースチールの自然電極電位も
イ耳°Ｕて示す。

自然電極電位の値は、６０分間連続測定して経時変化し
た範囲を示すものである。

表１ 表１から明らかなように、本発明に係るＮｏ。

１〜４の合金および比較例Ｎ０．５の合金は、自然電極
電位か参考１シリの軟鋼板、ティンフリースチールと比
べてほぼ同水準の値を有している。

これに対し、比較例Ｎ０．６はＣｕが多すぎるため、自
然電極電位か員になりすぎ、鋼板に対して生じた逆向き
の電位差か大きい。比較例のＮｏ、７とＮｏ、８は、Ａ
　５０５２、Ａ　５０８２相当の合金であって、従来か
ら広く飲料缶の蓋に用いられている合金であるが、鋼板
との電位差が５０ｍ以上と人さく、カルバニック１ｇ食
に対して好ましくないことか分る。

表１に示ＴＮＯ，ｌ〜８の合金板を０．１％食塩水、４
０℃，減圧５０ｃｍ）−１ｇ中に４週間浸漬させた後の
腐食減量及び孔食深ざを表２に示す。

表２ 表２から明らかなように、本発明に係るＮｏ。

１〜４の合金は、比較例Ｎ０．５〜８に比べて席食ｖＡ
量および孔食深ざともに小ざく、浸れた耐自己腐食性を
有している。

実、矩例２ 表１に示したＮＯ，’ｌ〜８の合金鋳塊を５００’Ｃて
５時間均質化連理し、５００℃で熱間圧延し、次いで中
間冷間圧延して０．８ｍ１ｌｌ厚ざの板とした後、５２
０’Ｃで３０秒の加熱をしてから強制的に空冷した。続
いて仕上げ冷間圧延をして０．３ｍｍの仮とした。

これらの薄板に缶蓋材として標準的な塗装と、その焼付
処理を実施した。焼付は条件は２０５℃×１０分×２回
であった。このようにして得た薄板について、それぞれ
機械的性質を測定した。

これらの結果を表３に示す。

また、これらアルミニウム合金板を軟鋼板と面積比１：
１で接続して２５℃の０．１％食塩水中に浸漬して、発
生した腐食電流を測定した。これらの値も表に併せて示
す。

表３ ＊　　２５℃、０，５％食塩水、減圧５０ｃｍＨｇ表３
から明らかなように、本発明に係るＮｏ。

１〜４のアルミニウム合金板は、比較例のＮｏ。

５〜８の従来の缶蓋材と同程度もしくはそれ以上の強度
エリクセン値を’ｒ：ｊ　シ、かつ比較例より小さい耳
率（深絞り異方性）を示している。

腐食電流では、比較例Ｎｏ、７、＼０．８は３μＡ／Ｃ
ｍ２を越えるような大ぎな腐食電流か流れるが、本発明
に係るＮｏ、１〜４では±１〜２μＡ／ｃｍ２とごく微
小な腐食電流しか流れず、したがってガルバニック腐食
が防止されることか明らかで必る。

次に上記アルミニ「クム合金、仮のそれぞれについて、
前記の食塩水（２５℃〉のｉ農度を０．５％に代えて、
自然電）か電位をＡｇＣｌ電）かを照合電極として）則
Ｔし、かつ面積比１：１て軟鋼板と接続して同食塩水中
に浸漬して腐食電流を測定した。ざらに同食塩水の温度
を１２１℃に高めて腐食電流を測定した。

以上の結果を表４に示す。

１ＩＩ１１２１℃、０．５％艮塩水 表４から、塩分潤度か高い揚台、本発明の＼０．３、Ｎ
０１４および比較例＼０．５、Ｎｏ、６か最適のものて
必ることか分るが、比較例、Ｎ０１５、ＮＯ，６１Ｊ：
表２の自己腐食陛から見て望ましくなく、表２、表３８
併せて見ると本発明の＼０．３、＼ｏ、４か最適成分て
必る。

一方、本発明合金板において、食塩水の温度を１２１℃
としたとさ（こ流れる腐食電流は、５０〜２００　μＡ
／ｃｍ２に増加するが、比較例ＮＯ，７、＼０．８に比
べれば、はるかに小さく、食品缶の加熱滅菌処理におい
ても、本発明の合金板は、ガルバニック腐食に対してよ
り安全であることが明らかである。

なお、軟鋼板、ティンフリー・スヂールの２５℃１０，
５％食塩水中における自然電極電位１は、ぞれぞれ−６
２０〜−６４０１１１Ｖ　、　−６００〜−６２０ｍＶ
であり、１２０’Ｃ，０，５％食湯水中では更に員側に
変動している。

実施例３ 表５に示すＮｏ、９、Ｎｏ、１０の合金鋳塊を５８０’
Ｃテ１０　Ｍ間均質化処理ｂ、５００℃で熱間圧延し、
中間、冷間圧延で０．４５〜０．７５ｍｍの板厚とし、
それぞれ４５０℃で３分の中間焼鈍をしてから、仕上げ
冷間圧延をして０．３０ｍＩｎ厚さの板とした。

表５ これらの仮を葺イオとして標準的な塗装焼付連理に相当
覆る２０５゛′Ｃ×１（）分×２回の熱処理を加えた後
の）丹誠的・［４質を表６に腐食特性を表７に示づ。

表６ 表７ ”　　　２５℃、０．５％食塩水、減圧５０ＣＩＩＩＨ
Ｇ、照合Ｍｔｍ　：　ＡａＣｌ？ＩＪＩＩ１１２５℃、
０．５％食Ｉｆｆ水、減圧５０ｃｍ１１ｇ、軟鋼板と面
積比１．１で接続上記結果から明らかなとおり、仕上げ
冷間圧延ｍを変えた記号Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄはいずれも伸び
、エリクセン値が大きくなり、缶蓋、缶胴材として十分
な強度、成形性を示している。ｇ二た、自然電極電位、
腐食電流ともに冷間圧延量の影１ｎをほとんど受けず、
本発明の目的にかなう良い性質を示している。

［発明の効果］ 本発明に係るアルミニウム合金、板は、軟鋼板との接触
電位差によるガルバニック腐食が極めて少ないので食塩
を含む飲料その他の食品用スヂール缶の蓋材に好適で、
イージーオープンの蓋に変えることができる。又、−服
的耐食性も有効であるので、オールアルミニウム製缶の
缶胴および缶蓋に使用でき、良好な耐自己腐度裂および
成形性を有している。このとき、缶胴および缶Ｗ４’Ｊ
の合金か同系のアルミニウム合金（Ａ　Ｉ　−Ｍｑ−Ｍ
ｎ−Ｃｕ−Ｓｉ　＞となるので、空缶のリサイクルが容
易でおる。

ざらに、食品缶の缶胴などの深絞り容器にも使用可能で
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｍｇ：０．４０〜２．０％、Ｓｉ：０．０５〜０
   ．１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．３
   ０〜１．５％、Ｃｕ：０．１０〜１．０％を含み、残部
   は実質的にＡｌであるアルミニウム合金からなり、その
   ０．１％食塩水（２５℃）中における自然電極電位がＡ
   ｇＣｌを照合電極として、−７００〜−６３０ｍＶであ
   ることを特徴とする耐食性に優れた包装用アルミニウム
   合金板。
2. （２）Ｍｇ：０．４０〜２．０％、Ｓｉ：０．０５〜０
   ．１０％、Ｆｅ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．３
   ０〜１．５％、Ｃｕ：０．１０〜１．０％を含み、残部
   は実質的にＡｌであるアルミニウム合金の鋳塊を均質化
   処理して熱間圧延し、最終厚さの１．２倍以上の厚さの
   板に冷間圧延した後、３００〜５８０℃で３時間以内の
   加熱をして熱処理を施し、次いで最終冷間圧延を行なっ
   て、０．１％食塩水（２５℃）中における自然電極電位
   が ＡｇＣｌを照合電極として−７００〜−６３０ｍＶであ
   る板とすることを特徴とする耐食性に優れた包装用アル
   ミニウム合金板の製造方法。