JPS6242025B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の分野］ 本発明は延伸に適したアルミニウム合金製品の
製造方法、特にロール間鋳造により得られる帯材
の製造方法に係る。 ［発明の背景］ アルミニウム帯材又はアルミニウム合金の帯材
を連続的に製造するための公知の方法では鋳造機
の２つの回転冷却ロール間に溶融状態の金属を導
入し、液体を凝固せしめて幅約2mに達し得る厚
さ５〜10mmの帯材を形成する。 前記の如き方法はフランス特許第1198006号に
記載されている。 前記の如き帯材は、深絞り及び延伸により、特
に飲料パツケージに用いられる容器を製造するた
めに特に有利であることが判明した。即ち、任意
に焼鈍処理を間挿した複数の冷間圧延工程又は熱
間圧延工程により帯材を厚み約300μｍに圧延
し、得られたシートを円板状に栽断し、雄型と雌
型とを組合せて作用させ、絞り成形によつて雄型
に沿つた壁を有するカツプ状材料を形成する。次
に、所謂延伸処理によつてカツプ状材料の寸法を
変化させ、壁の厚みを減少させる。 前記の如き成形では金属表面にかなりの力を作
用させる必要があり、このため、所謂“焼付き
（galling）”現象、即ち絞られる材料と処理器具
との間が焼付いて固着する現象が生じ易い。アル
ミニウム合金の場合、前記の如き焼付きにより器
具にアルミニウムの付着が生じる。この結果、次
第に製造容器に線状疵が発生して容器の機械的強
度の低下が生じ、時には延伸処理の際に破壊する
こともある。いずれにしても製品の美観が損なわ
れる。また、容器壁面の着色及び光沢にムラが生
じることも判明した。 ［従来の技術］ 前記の如き表面欠陥の発生を阻止しユーザーが
満足できる容器を与えるために多数の研究が続け
られてきた。例えば、一方では使用器具に関する
詳細な研究、即ち器具材料の性質、雄型と雌型と
の形状及び寸法及び許容誤差、絞り速度、潤滑状
態等が与える影響についてのより詳細な研究が進
められ、他方では処理される金属、特に金属の組
成、構造、機械的特性及び表面状態についての研
究が進められてきた。 前記の如き研究の結果としていくつかの特許発
明が成立した。それぞれの発明は前記の如き表面
の問題に対する解決方法を提案している。 ロール間鋳造により得られる容器製造用アルミ
ニウムシートの分野では特に以下の特許が知られ
ている。 米国特許第3930895号はアメリカアルミニウム
協会American Aluminium Association規格の合
金3004を使用したときに生じる焼付きの問題を扱
う。前記合金の組成は、Si0.3％、Fe0.5％、
Cu0.25％、Mn1〜1.5％、Mg0.8〜1.3％、Zn0.25
％で残りがAlから成る。該特許は、ロール間で
の連続鋳造によつて処理した場合２μｍ未満の寸
法のAl―Mn粒子が形成されこのような粒子は余
りにも小さいため器材から掃去され得ず器材に付
着することが問題の原因であること、及び、前記
の如き合金ご連続鋳造ではない従来の鋳造により
処理すれば粒子の寸法が15〜20μｍであり、器材
に付着しないことを指摘している。しかしなが
ら、特に均一な微細構造が得られるというロール
間連続鋳造の利点を利用するため、発明者はマン
ガン含量が２〜３％の範囲になるように合金3004
の組成を変更して問題の粒子のサイズを大きくす
ることを提案している。即ち、該特許に於いて
は、焼付き現象は、絞り形成される金属の微細構
造と関連していると考えられている。 米国特許第4111721号もまた合金3004及び3003
に於ける前記の如き焼付き現象を指摘しており、
これらを阻止するには同様にAl―Mn粒子及びAl
―Mn―Fe粒子の寸法増加が必要であると考えて
いる。しかし該特許は、組成レベルでの手直しの
みでなく好ましくは温度620℃にて16〜24時間の
熱処理を実施することを提案している。熱処理
は、粗鋳造帯材に対して行なつてもよく、又は最
初の一連の圧延工程を経た帯材に対して行なつて
もよいものである。 上記の如き方法では、焼付き現象の低減には成
功しても、この現象の発生を完全に阻止し容器表
面の着色及び光沢のムラを完全に無くすことはで
きない。 ［発明の構成］ 研究を重ねた結果、本願出願人は、前記の如き
欠陥が粗鋳造帯材の表面状態と関係があるとの結
論に達した。何故ならば、前記帯材に機械的洗浄
処理を施すと従来見られた着色及び光沢のムラが
完全に消滅したからである。しかしながら遺憾に
も、焼付き現象は相関的に増加し、容器の着色及
び光沢のムラは確かに消滅した反面、今度は線状
疵の存在によつて容器の美観が損なわれることに
なつた。 本願出願人は、前記プロセスのメカニズムの解
明に努め、焼付き現象が帯材の表面状態と関わり
があり、絞り器材への異物付着を阻止するにはア
ルミニウムに被膜を設ける必要があることを見出
した。即ち、機械的洗浄で除去された製品の層の
一部を修復する必要があり、しかもその修復は着
色及び光沢のムラを生じないように行なわれなけ
ればならない。更に実験を重ねた結果、このよう
な層は、正確に設定した環境条件及び温度条件で
帯材を処理すれば形成し得ることを見出した。 本出願人の知見によれば、焼付き防止性を与え
るには、粗鋳造帯材を空気中で温度520〜550℃で
数時間加熱する必要がある。 これにより本出願人は、高温での長時間の熱処
理又は合金へのマンガン添加を要すること無く、
従来の合金3004を出発材料とし常用の熱処理条件
を用いて焼付きの問題と着色及び光沢のムラの問
題とを解決することに成功したものである。 従つて本発明は、延伸に適したアルミニウム合
金シートの製造方法であつて、 ａ 合金をロール間で鋳造して帯材を形成し、 ｂ 帯材の表面を機械的に洗浄し、 ｃ 帯材を空気中で加熱処理し、 ｄ 任意に焼鈍処理を間挿した一連の工程の圧延
操作により帯材を厚さ約300μｍのシートに圧
延し、 ｅ 得られたシートから深絞り用円板状シートを
栽断する、 各段階から成る。本発明方法の特徴は、帯材の
表面を機械的に洗浄し、次に空気中加熱により変
性することである。 従つて、使用される新規な手段は先ず、好まし
くは連続的な帯材の機械的洗浄手段である。この
ような洗浄手段は、帯材表面に付着た粒子と鋳造
の際に形成された厚い酸化物層とを殆んど除去す
ることができしかも除去される金属の厚みを最小
に制限し得るものであれば公知のいかなる装置で
も使用し得る。好ましくは例えば回転する金属毛
ブラシ又は混毛ブラシ（例えばナイロンと炭化タ
ングステン）を用いたブラツシングにより連続的
に行ない得る。帯材の進行方向に垂直な軸を有し
ており帯材幅よりやや長い円筒状固定ブラシを用
いて帯材の進行方向でブラツシングを行なうこと
ができる。また、帯材の進行方向に平行な軸を有
しており帯材の横断方向に往復する短い円筒状ブ
ラシを用いて行なつてもよい。この場合ブラシの
各往復毎の洗浄面は帯材幅を確実にカバーし、一
部がオーバーラツプするので帯材の全体にわたる
均一な洗浄が得られる。ブラシの回転速度はアル
ミニウムの表面を露出させるように調整される。
鋳造機の出口に於いては、金属がブラシ毛に粘着
すること無くブラツシングができる程十分に金属
の温度が低下している（Ｔ≦400℃）ので、上記
の如きブラツシングを鋳造機の出口で直接実施し
得る。 ブラツシングに代えて、可動源から射出される
加圧ガスジエツトを使用して表面洗浄を行なうこ
とも可能である。 既に１回の圧延工程を経た帯材が約2.7mmの厚
さを有しているときは、このような帯材に洗浄処
理を実施することも可能である。 製品の用途により帯材の片面又は両面を洗浄す
る。容器の場合、容器の外面を形成する表面の洗
浄のみが必要である。 前記の如き洗浄処理後に、空気中での高温熱処
理によつて帯材の表面に“焼付き防止”層を再生
する。この処理は、鋳造機の出口で洗浄され次に
巻回された帯材を温度520〜550℃で４〜８時間空
気中において加熱することにより行なう。処理温
度がより低いか又は処理時間がより短い場合、熱
処理後の帯材は洗浄しただけの粗帯材同様に延伸
の際に焼付きを生じ易い。逆に550℃より高温で
処理すると焼付きの見地からは優れた結果が得ら
れるが帯材に褐色層が形成される。このような層
は絞り及び延伸処理後の製品に於いて表面ムラ例
えば多少光る部分及び多少褐色を帯びた部分とし
て現われる。このため、製品の美観が損なわれ、
得られた容器は不合格品として廃却されることに
なる。 熱処理による帯材表面の変性は、流れ作業によ
り鋳造機の出口でブラツシングに続いて連続的に
行なつてもよい。しかしこの場合、炉道が極めて
長くない限り必然的に加熱時間が１〜10分間の程
度まで短縮される。従つて表面の適切な変性を達
成するには600〜620℃まで処理温度を上げる必要
がある。熱処理には電気炉の使用が好ましいが、
火炎炉又は調整雰囲気炉の使用も可能である。 炉の種類、炉の雰囲気中の湿気の多少、処理さ
れる合金の組成、特に合金のマグネシウム及びマ
ンガンの含有率に基いて処理条件を最適に調整す
る。 実験によれば、マグネシウム含有率が高い程、
短時間低温で処理し得る。 従つて本発明方法は、合金3004のみでなく合金
3004よりマグネシウム含有率が高い合金、例えば
0.8％のMnと２％のMgを含む合金、又は合金
3004よりマグネシウム含有率の低い合金例えば
1.5％のMnと0.5％のMgとを含む合金にも適用さ
れ、好結果が得られることが判明した。 酸化性雰囲気中で前記の如き処理を行なうと、
機械的特性を改良するために必要な均質化が促進
される合金もあることは明らかである。 加熱により形成された被膜で被覆された帯材を
次に圧延処理して厚み300μｍのシートに形成す
る。 複数回の圧延パスの中間及び／又は終了後に焼
鈍処理を付加し得る。焼鈍処理の付加により被膜
の状態の実質的な変質は生じない。 得られたシートは極めて良好な延伸適性を有
し、良好な外観を示する。 ［実施例］ 以下、実施例により本発明方法の優れた効果を
明らかにする。 実施例 １ アルミニウムをベースとし、ケイ素0.2％、鉄
0.4％、マンガン1.01％及び銅0.09％を含有する
3004型アルミニウム合金をロール間で鋳造し、厚
さ７mmの帯浄とし、次の３種類の方法により処理
した。 ：公知方法。 ：鋳造機の出口で直接洗浄した後、605℃で５
分間帯材を加熱する段階を含む本発明方法。 ：鋳造機から取り出した後、帯材を2.7mmまで
圧延し、洗浄し、ロール状に巻き、温度540℃
で８時間熱処理する段階を含む本発明方法。 こうして得られた帯材の各々の厚さ0.34mmまで
圧延し、次いで切断し、型押し、３回延伸を実施
して直径63mm厚さ0.11mmの容器を連続して形成し
た。これらの容器の製造の各々において、次の個
数を測定した。 Ａ：線状疵のない容器の個数（外観が良好）。 Ｂ：破損を生じずに製造可能な容器の最大個数。 Ｃ：破損時に生じる１cm²当たりの線状疵の個数。 結果を第１表に示した。

【表】 実施例 ２ 実施例１の本発明方法による帯材の製造（及
び）において、それぞれ本発明に規定する熱処
理温度の限界値を使用して行なつた。得られた帯
剤からの容器の製造について得られた結果を測定
項目とともに下記第２表に示す。公知方法及び実
施例１と同条件の本発明方法により得られた結果
も併せて記載する。

【表】 実施例 ３ アルミニウムをベースとし、鉄0.8％、ケイ素
1.2％、クロム0.15％及びチタン0.02％を含有する
合金から、本発明に従つて帯材を製造した。熱処
理は、帯材のロールを520℃で８時間加熱するこ
とにより実施した。最終厚さ（0.34mm）に圧延
後、型押２回及び圧延３回により直径66mm及び壁
の厚さ0.11mmを有する容器に加工した。 実施例 ４ アルミニウムをベースとし、鉄0.3％、ケイ素
0.95％、マグネシウム1.10％、マンガン1.95％及
びチタン0.02％を含有する合金製品を使用し、実
施例３と同様に帯材を形成した。帯材の熱処理
は、10℃で５分間加熱することにより実施した。 実施例３及び４の処理を通して得られた特性を
第３表に示した。 実施例１〜４の結果から明らかなように、本発
明方法は製品の外観を改良すると共に型押及び深
絞り中の製品の廃棄率を低下させることが可能で
ある。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ａ 合金をロール間で鋳造して帯材を形成
   し、 ｂ 帯材の表面を機械的に洗浄し、 ｃ 帯材を空気中で加熱処理し、 ｄ 任意に焼鈍処理を間挿した一連の工程の圧延
   操作により帯材を厚さ約300μｍのシートに圧
   延し、 ｅ 得られたシートから深絞り用円板状シートを
   栽断する、 各段階から成る深絞りに適したアルミニウム合金
   シートの製造方法。 ２ 機械的洗浄を金属毛又は混毛を備えたブラシ
   を用いて行なうことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の方法。 ３ 空気中加熱を、巻回した帯材に対し温度520
   〜550℃で４〜８時間にわたり不連続的な工程で
   行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の方法。 ４ 空気中加熱を、温度600〜620℃で１〜10分
   間、連続的に行なうことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ５ 段階ａで得られた帯材を段階ｂの前に厚さ約
   2.7mmまで圧延することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。