JPS62263954A - しごき加工用熱処理型アルミニウム合金板の製造法 - 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】 「発明の目的」 本発明はしごき加工用熱処理型アルミニウム合金板の製
造法に係り、しごき加工用熱処理型アルミニウム合金板
を安定した品質を確保して製造供給することのできる方
法を提供しようとするものである。

産業上の利用分野 缶ボディなどを製造するために用いられるしごき加工用
熱処理型アルミニウム合金板の製造技術。

従来の技術 しごき加工して製造されるＤＩ缶などに用いられるアル
ミニウム合金板は、強度としごき加工性に優れた３　０
０４　　Ｈ＋ｑ合金（非熱処理型）の板材が従来から使
われているが、近年製造コスト低減のため缶体および缶
蓋の薄肉化が要求され、この薄肉化のために前記した３
００４　　Ｈ＋ｑ合金による板材の具備しているしごき
加工性などの優れた特性を損うことなしに強度を高めた
合金板の開発がなされている。即ちＭｇ＋　Ｓｉｎ　Ｃ
ｕ等の時効元素を含有した合金板であって、このような
熱処理型の合金板は、溶体化処理、焼入れ後、冷間圧延
を経て製造され、その後人工時効または製缶メーカ−で
の塗装焼付は処理により強度の向上を得るものである。

発明が解決しようとする問題点 しかし上記のような従来の熱処理型アルミニウム合金板
においてはロット間に強度のバラツキがあり、同質の製
品を安定して得ることができない欠点を有する。このた
め強度バラツキの範囲を見越した安全率をもって製造し
準備することが必要であり、経済的に不利を招き、又、
生産性を阻害する傾向がある。

又、発明者等は上記したような従来のものの問題点を解
決すべく検討を行いたるところ、焼入れ後冷間圧延を経
て製造される、しごき加工用熱処理型アルミニウム合金
板のロフト間に強度のバラツキを来すのは該合金板の製
造過程において、焼入れ後、冷間圧延されるまでの被加
工材の放置期間が一定せず、このような放置期間の長短
によって該合金板のロット間に強度的バラツキの生ずる
ことを見出した。しかもこの放置期間を一定となるよう
に被加工材を管理することはその生産管理を煩雑とし、
生産性を阻害する。

「発明の構成」 問題点を解決するための手段 Ｓｉ　：　０．２〜０．８　ｗｔ％、Ｆｅ　：　０．２
〜０．７　ｗｔ％、Ｃｕ　：　０．１〜０．５　ｗｔ％
、Ｍｎ　：　０．５〜１．５　ｗｔ％、Ｍｇ　：　０．
５〜２．０　ｗｔ％、Ｔｉ　：　０．０１〜０．２　ｗ
ｔ％を含有し、残部がアルミニウムおよび不純物からな
るアルミニウム合金鋳塊を均質化処理後、熱間圧延し、
必要に応じ冷間圧延して得られる板材を常法によって溶
体化、焼入れ処理してから経過時間を略一定状態として
２〜１０％の歪み導入加工を施し、次いで任意の期間放
置し、２０％以上の加工率で最終冷間圧延を行い、必要
に応じて人工時効処理を行うことを特徴とする、しごき
加工用熱処理型アルミニウム合金板の製造法。

作用 焼入れ後直ちに、或いは一定時間を経過させるような経
過時間の一定条件下で歪加工を施すことにより該冷間加
工後の合金板強度が焼入れ後における放置時間の長短に
よる影響を少なくし、略−走化する。これは冷間加工さ
れるまでの被加工材放置期間中に該被加工材に生じた歪
が被加工材に含有されるＣｕ、　Ｓｉ、　Ｍｇ等の時効
元素によって形成されるＣＰゾーンの成長を抑止し、該
ＧＰゾーン成長抑止作用により被加工材放置期間中にお
ける強度変化を低減するものと思われる。

Ｓｉを０．２％以上、Ｃｕ　：　０．０５％以上、Ｍｇ
　：　０．５％以上を含有させることによって強度を高
め、Ｆｅを０．２％以上、Ｍｎを０．５％以上含有させ
ることで微細な第２相粒子を形成し、しごき加工時の焼
付き防止を図る。

Ｓｉを０．８％以下、Ｆｅ　：　０．７％以下、Ｃｕ　
：　０．５％以下、Ｍｇ　：　２．０％以下として成形
性劣化を避けしめ、Ｍｎを１．５％以下、Ｔｉを０．２
％以下とすることにより鋳造時における巨大晶出物の生
成を防止する。

Ｔｉを０．０１％以上とすることにより鋳造組織を微細
化し、板材の加工性を高める。

実施例 本発明者等は前述したような新しい知見に基づき焼入れ
後の放置期間が一定しなくてもロフト間の強度バラツキ
を最低状態とした合金板を得ることについて検討を重ね
た結果、焼入れ後の被加工材に２％以上の歪加工を施し
た場合にはその後の冷間圧延までの放置期間の長短に影
響されることがなくなり、ロフト間強度バラツキの小さ
い安定した、しごき加工用アルミニウム合金板を得るこ
とに成功した。

前述したような本発明における合金板の成分およびその
成分範囲（ｗｔ％：以下単に％という）の限定理由を説
明すると以下の如くである。

Ｓｉは、Ｍｇと共存することによって焼入れ処理後の塗
装焼付は時にＭｇ、ｓｔ　として析出して強度向上に寄
与するが、０．２％未満では効果が少なく充分な強度が
得られない。また、０．８％を超えると強度は更に増加
するが、曲げ加工性等の成形性が低下するため好ましく
ない。

Ｆｅは、Ｍｎとともに微細な第２相粒子を形成し、しご
き加工時の焼付き防止に効果があるが、０．２％未満で
はその作用が十分でなく、０．７％を超えると成形性が
劣下する。

Ｃｕの添加は、ＭｇｚＳｉの析出を密にし、強度向上に
寄与するが、０．０５％未満だとその効果は少なく、０
．５％を超えると強度は更に増加するが成形性は低下し
、耐食性も劣化する。

Ｍｎは、微細な第２相粒子を形成することによって、し
ごき加工時の耐焼付き性を高めるが、０．５％未満では
焼付きが発生するようになり、ダイスの寿命を短縮する
ばかりか製品の外観を損ねて商品価値を低下させる。ま
た、１．５％を超えるとその効果が飽和する半面、鋳造
時に巨大な晶出物が生成し成形性が劣化する。

、　　Ｍｇは、析出硬化および加工硬化によって製品に
必要な強度を与える主要な添加元素であり、０．５％未
満では十分な強度が得られず、また２、０％を超えると
強度は更に増加するが、成形性が低下する。

Ｔｉは、鋳造組織を微細化し、板材の加工性を高めるが
、０．０１％未満ではその効果が少なく、０．２％を超
えると鋳造時に巨大な晶出物を生成して加工性を低下さ
せる。

不純物としては、Ｚｎ、　Ｃｒ＋　Ｖ＋　Ｂ等が考えら
れるが、それぞれ単独では０．０５％以下、合計２．０
％以下であれば本合金板の特性を害するものではない。

上記の組成を有する鋳塊を通常の条件で均質化処理（４
５０〜ｂ 圧延（開始温度４５０〜６００℃、終了温度２５０〜４
５０℃）、必要に応じて冷間圧延を行なうことにより板
厚０．４〜２龍の圧延材が得られる。

更に、得られた圧延材に対して、時効元素であるＳｉ、
　Ｍｇ、　Ｃｕをマトリックス中に固溶させるための溶
体化処理、および固溶状態を常温まで持ちきたすための
焼入れを行なう。これは通常の連続熱処理炉が使用され
る。該溶体化処理および焼入れ条件について説明すると
以下の如くである。

溶体化処理温度は一般的なものであって、５００℃未満
のときは上記時効元素の固溶が十分に行えず、塗装焼付
けによる析出効果が少なくなるため満足する強度が得ら
れない。また６００℃を超えるとバーニングや膨れが発
生する。

溶体化処理時間は短時間であるほど連続熱処理炉での生
産性が向上し好ましい。保持時間無しでも十分な強度が
得られるが、より高強度が望まれる場合には保持時間を
とり、時効元素を完全に固溶させる必要がある。この場
合は５分以内の保持で十分効果があり、それ以上の保持
は強度向上はあるもののそれほど期待できず、また生産
性を低下させる。焼入れ後、一定時間を経過して前記歪
み導入加工を行なう場合には連続的に焼入れ処理して抽
出されたコイルをその直後または一定速度で一定距離走
行させてから連続して引張り加工を施すことにより実施
できる。

なお本発明方法が間欠的に処理されるラインにおいて実
施される場合には焼入れ処理後の標準経過時間に対し±
１０％、特に±５％程度経過時間範囲内で前記したよう
な歪み導入加工を実施することにより上記のように連続
的に処理した場合に準じた結果を得ることができる。

焼入れ時の冷却速度は速いほど好ましいが、１００℃／
ｍｉｎ以上であればよく、１００℃／ｍｉｎ未満のとき
は冷却中に粗大なＭｇ、ｓｉ等が析出し、焼入れ後の固
溶量が減少するため、塗装焼付けによる強度向上が少な
くなる。

次に、焼入れ後直ちに又は一定時間経過後、２〜１０％
の歪み導入加工処理を行なう。この処理により、次工程
の冷間圧延までの放置期間中におけるＧＰゾーンの成長
を抑制し、品質の安定した製品を生産性を損うことなく
得ることができる。

歪み導入加工処理の手段として、連続焼鈍炉の出口に直
結したテンションレベラーを利用すると容易かつ安価に
実施できる。この処理における条件限定の理由を説明す
ると以下の如くである。

焼入れ後、歪み導入加工までの時間はこの間にもＧＰゾ
ーンの成長が起こるため、一定であることが必要である
。この時間が一定しないときには、焼入れ後、歪み導入
加工を行なっても製品強度のバラつきは大きくなる。時
間一定は上述の連続熱処理炉に直結したテンションレベ
ラーで達成できる。

Ｏ 本発明で使用する歪み量とは、〔板厚変化量〕／（加工
前の板厚）ｘｌＯＯ（％）で求められるものであって、
圧延加工でも引張加工でもいずれの方法でもよいが、生
産性を考慮した場合は引張加工の方が好ましい。この歪
量が２％未満ではＧＰゾーンの成長抑制効果が十分では
なく、冷間圧延までの放置期間の違いによる製品強度の
バラつきが大きくなる。約４％でＧＰゾーンの成長抑制
効果は飽和するが、上限を１０％としたのは、歪み導入
加工処理の手段として上述のテンションレペラーを採用
するときは、１０％の歪み量を超えると局部的な変形が
生じる恐れがあるためである。

尚、従来溶体化処理後の焼入れに続いて整直加工が行な
われているが、これは焼入れによる変形歪み（波打ち状
になる）の矯正および残留応力の除去を目的とし、０．
５〜１％程度の歪み量を与えるもので、この程度ではＧ
Ｐゾーンの成長を抑制する効果を発現させることはでき
ない。

更に、歪み導入加工処理後、加工硬化による強度の増大
を図るため、所定の板厚まで加工率２０％以上の冷間圧
延（圧延開始までの放置期間は任意である）を行なえば
、品質の安定したしごき加工用アルミニウム合金板が得
られる。ここで加工率２０％以上としたのは、これ未満
では加工硬化による強度の向上がそれほど期待できない
からである。

このようにして得られたアルミニウム合金冷延板は、焼
入れ後に歪み導入加工を行なわず、ＧＰゾーンが安定化
するまで放置期間を長くとった場合と比較すると、強度
的に劣るが、前述したような生産性においてはるかに勝
っている。尚、本合金冷延板を使用して製造したＤＩ缶
の強度は従来からの３００４　　Ｈ＋ｑ合金（非熱処理
型）の缶に比べると、高くなることはもちろんである。

更に高強度が必要なときは、上記冷延板に対して１００
〜２００℃で１〜５時間の人工時効処理を行なってもよ
い。

本発明によるものを製造例によって、より具体的に説明
すると以下の如くである。

製造例１ 次の第１表に示した組成のアルミニウム合金スラブを５
９０℃で３時間均質化処理し、次いで圧延開始温度５５
０℃、圧延終了温度３８０℃の条件で熱間圧延を行なっ
た後、加工率８８％の冷間圧延を経て板厚０．８ｆｉの
缶材用コイルを得た。

該コイルに対して連続熱処理炉を用いて、５７０℃で３
秒間の溶体化処理を行ない、続いて水焼入れして室温ま
で冷却し、焼入れ槽に連接して配置されたテンションレ
ベラーを用いて、０、■、２．４．８％の歪み量を与え
る歪み導入加工処理を行なった。次いで、所定時間室温
で放置（第１図では焼入れ完了時からの時間経過を示す
）した後、板厚０．３６ｎ＋まで冷間圧延した。これに
よって得られた板材の引張特性を測定した結果は第１図
に示す通りである。

又上記の板材について製缶メーカーでの塗装焼付は処理
による加熱をシュミレートするため、２０５℃で１０分
間の加熱条件に保持した。このときの引張特性について
測定した結果は第２図に示す通りである。

即ち上記したような第１図および第２図によるときは、
本発明によるものが２％以上の歪み量による歪み導入加
工を行なうことにより前記したようなＧＰゾーンの成長
抑制効果が適切に発現されて放置期間の長短による影響
が少なくなり、従って煩雑な放置期間の管理を不要とな
すことができることを理解し得る。

製造例２ 第２表に示した組成の各種アルミニウム合金スラブを製
造例１と同じ条件で均質化処理、熱間圧延及び冷間圧延
を行ない、板厚０．８　ｖ＊の缶材用コイルを得た。こ
れらのコイルに対して連続熱処理炉を用いて、５８０℃
に加熱直後に水焼入れを行ない、直ちに焼入れ槽に連接
して配置されたテンションレベラーにて３％の歪み導入
加工を行なった。次いで室温にて１日放置した後、板厚
０．３６ｎまで冷間圧延した。

得られた各種アルミニウム合金板、及び比較材として板
厚０．３６Ｉｉｌの３００４　　ＨＩ９合金板（従来材
）に対して、該合金板からブランクを打ち抜き、ポンチ
とダイスでカップ状に予め成形した後、第３図に示すよ
うにリトロ−ダイ　（１）上にカップ（１０）を置いて
パンチ（２）で成形すると共に第１〜第３のしごきダイ
（１１）　　（１２）　　（１３）でしごき加工し、ボ
トムフォーマ−（４）で底面を成形する設備により、次
の第３表に示した条件でＤＩ成形試験を実施した。

又このときのＤＩ成形試験結果および得られた缶体の強
度および耐食性試験結果は次の第４表に示す如くである
。

即ち第４表の結果によるときは、本発明方法で作製した
アルミニウム合金板は、従来材と同等のしごき加工性及
び耐食性を有し、塗装焼付は後の缶体強度は従来材より
向上していることがわかる。

「発明の効果」 以上説明したような本発明によるときは、しごき加工用
熱処理型アルミニウム合金板の製造に当たり、溶体化処
理、焼入れ後直ちに或いは一定時間を経過せしめる経過
時間を略一定状態とした条件下で２〜１０％の歪み導入
加工を付加することにより冷間加工前の放置期間変動に
原因した冷間圧延後の合金板材における各特性のバラツ
キ発生を有効に低減、防止することができるものであっ
て、焼入れ後の放置期間がロフト毎に異なることの多い
現場操業においてその管理に煩わされることがなくなり
、仕掛品の減少、生産日数の短縮を図り、品質レベルの
安定による歩留り向上、合理的なしごき加工材の安定供
給を得しめるなとの効果を有し、工業的にその効果の大
きい発明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の技術的内容を示すものであって、第１図
は室温放置期間と機械的性質の変化関係を示した図表、
第２図は２０５℃Ｘ　１０ｍ１ｎの加熱材について機械
的性質と放置期間の関係を示した図表、第３図は本発明
の製造例における加工設備の概要についての説明図であ
る。 然してこの図面において、（１）はりドローグイ、（２
）はパンチ、（１ｏ）はカップ、（１１）〜（１３）は
しごきダイを示すものである。 特　許　出　願　人　　　日本軽金属株式会社発　　　
　明　　　　者　　　　沖　　　　　　義　　大同　　
　　　　　　　　　　　　小　　菅　　張　　弓同　　
　　　　　　　　　　　　石　　井　　秀　　彦第　　
／　　国 第　　２　　国

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｓｉ：０．２〜０．８ｗｔ％、Ｆｅ：０．２〜０．７ｗ
   ｔ％、Ｃｕ：０．１〜０．５ｗｔ％、Ｍｎ：０．５〜１
   ．５ｗｔ％、Ｍｇ：０．５〜２．０ｗｔ％、Ｔｉ：０．
   ０１〜０．２ｗｔ％を含有し、残部がアルミニウムおよ
   び不純物からなるアルミニウム合金鋳塊を均質化処理後
   、熱間圧延し、必要に応じ冷間圧延して得られる板材を
   常法によって溶体化、焼入れ処理してから経過時間を略
   一定状態として２〜１０％の歪み導入加工を施し、次い
   で任意の期間放置し、２０％以上の加工率で最終冷間圧
   延を行い、必要に応じて人工時効処理を行うことを特徴
   とする、しごき加工用熱処理型アルミニウム合金板の製
   造法。