JPS63149349A - 包装用アルミニウム合金板およびその製造法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は飲料または食品などを包装する金属缶に使用さ
れるＭ合金板およびその製造法に関する。

（従来の技術とその問題点） 飲料または食品などを包装する金属缶は缶胴と缶蓋から
なり、缶胴はＤＩ成形によシカツブ状に成形され、これ
に缶蓋がとりつけられ、通常缶蓋にはタブがリベット接
合される。

このようなことがら缶胴にはＤＩ成形性すなわち深絞り
性およびしごき加工性に優れたＭ、−Ｍｎ−Ｍｇ系の３
００ヰが用いられ、缶蓋にはタブをとりつけるためのリ
ベット成形性ならびにタブを開口する際に変形を生じな
いように引張シカに対抗できる耐力が要求されており、
これにはＭ−Ｍｇ系の５０５２または５０８２が用いら
れている。

近年金属缶の薄肉化が要求されるようになり、これに伴
ない合金板の高強度化が強く望まれているが、上記合金
は成形性はすぐれるものの強度的には不十分で、また上
記合金は加工硬化型合金のため最終工程の焼付塗装（以
下ベーキングと記す）時の加熱により強度が更に低下し
てしまう欠点がある。

（問題点を解決するための手段および作用）本発明はか
かる状況に鑑み、成形性を損わず且つ高強度の包装用ア
ルミニウム合金板およびその製造法を提供しようとする
もので、本発明の第一発明は、Ｓｉｎ、　５〜　Ｌ　５
ｗｔ％　（以下チと略記）、Ｍｇ０．５〜２−０％、Ｍ
ｎ０．０５〜１０％、Ｚｎ０．０５〜１０チ、Ｆｅ０．
１〜０．８チ、Ｔｉ　０．００１〜０．０５チを含有し
、更にＣｕ　０．１〜α５％、ＢａＯ００１〜０，００
１チのうちの１種または２種を含有し残部がＭからなる
包装用アルミニウム合金板である。

本発明の合金はＭ−Ｍｇ−８ｉ系の析出硬化型合金にＭ
ｎ、　Ｚｎ　、Ｔｉ　、Ｆｅ　、　Ｃｏ、　　Ｂなどの
成形性または／および強度の向上に寄与する合金元素が
添加されたものであり、特に缶成形後のベーキングによ
りｌｄｌ　−ｋＪｇ　−Ｓｉ系化合物を微細に析出させ
、従来の合金とは逆にベーキングにより強度が更に向上
するようになされたものである。

本発明の包装用アルミニウム合金板の合金成分の限定理
由を以下に説明する。

Ｓｌは０．５１未満ではＩＪ　−Ｍｇ　−Ｓｉ系化合物
を析出させて強化するのには量的に不十分であり、Ｌ５
チを超えると焼入感受性が高くなり溶体化処理後の冷却
過程において粗大なＩＪ、　−Ｍｇ　−Ｓｉ系化合物が
粒界に析出して靭性が劣化し成形性が低下する。

更には時効処理やベーキングでのＡＱ　−Ｍｇ　−Ｓｉ
系化合物の析出量が不足し十分な強度が得られなくなる
。

Ｍｇは０５％未満ではＡＱ−Ｍｇ　−Ｓｉ系化合物を析
出させて強化するのには量的に不十分であり、２．０チ
を超えると靭性が劣化し成形性が損われる。

Ｍｎは強度向上に寄与するが、０．０５％未満では十分
な効果が得られず、１０％を超えると焼入感受性が高く
なり強化作用が低減する。

Ｚｎは成形性の向上に寄与するが、α０５％未満では効
果が十分でなく、１０％を超えるとＭｇと結合するよう
になるためＡｔ−Ｍｇ−３１系化合物の析出が抑制され
強化作用が低減する。

Ｆａは強度および成形性の向上に寄与するが、０．１チ
未満では十分な効果が得られず、α８チを超えると巨大
なＩＪ　−Ｍｎ　−Ｆｅ系化合物が形成されて強度およ
び延性が低下する。

Ｔ１は結晶粒を微細化して成形性と強度の向上に寄与す
るが、０．　００１％未満では十分な効果が得られず、
０．０５％を超えると靭性が低下する。

Ｃｕは強度の向上に寄与するが、０．１％未満では十分
な効果が得られず、０．５％を超えるとＡｔ！　−Ｍｇ
−Ｃｕ系化合物が形成されるためｆｉＪｌ　−Ｍｇ　−
Ｓｉ系化合物の析出量が減じ強化作用が低減する。

ＢはＴ１と同様に結晶粒の微細化に寄与するが、０、　
Ｏ００１％未満では十分な効果が得られず、α００１チ
を超えると鋳塊に巨大なＴｉＢ雷化合物が生成して靭性
が低下する。

本発明の第２発明は上記第１発明の包装用アルミニウム
合金板の製造法であって、前記限定のＭ合金を均質化処
理後熱間圧延または／および冷間圧延により最終板厚の
１６倍以上の厚さの板に加工し、これを４５０〜５８０
℃の温度で溶体化処理したのち冷間圧延により最終板厚
とすることを特徴とする製造法であり、最終板厚に冷間
圧延したあと必要に応じ１００〜２５０℃の温度で時効
処理が施される。

上記第２発明において、熱間圧延または／および冷間圧
延した上りの板厚を最終板厚のＬ６倍以上に限定した理
由は、Ｌ６倍未満ではそのあとの溶体化処理後の冷間圧
延で十分な加工硬化が得られずまた再結晶組織が残存し
て成形性が損われるためである。

上記の溶体化処理温度を４５０〜５８０℃に限定した理
由は４５０℃未満ではＭｇおよびＳｌが十分な量固溶せ
ず強度向上に寄与しなくなるためで、５８０℃を超える
と結晶粒が粗大化して成形時に肌荒れまたはルーパーラ
インが発生するためである。

最終板厚での時効処理温度を１００〜２５０℃に限定し
た理由は、１００Ｃ未満ではＡＡ　−Ｍｇ　−Ｓｉ系化
合物を均−且つ高密度に析出させるのが困難であり、２
５０℃を超えると上記化合物が粗大化して十分な強度が
得られなくなるためである。

上記の時効処理は、缶胴用合金板には硬化してＤ１成形
時に割れが発生するので施さず、強い成形加工をうける
ことのない缶蓋用合金板に施される。

このようにして、缶胴の強度は溶体化処理後の冷間加工
とＤＩ底成形よる加工硬化、ならびにベーキングによる
析出硬化によって付与され、缶蓋の強度は溶体化処理後
の冷間加工、ならびに時効処理とベーキングによる析出
硬化によって付与される。

缶蓋にとりつけられるタブ用の合金板は缶蓋用の合金板
と同じ工程により加工される。

（実施例） 以下に実施例により本発明の第一発明の詳細な説明する
。

はじめに缶胴用の合金板の実施例について説明する。

実施例−１ 第１表に示す組成のＭ合金を溶解し水冷鋳造法により厚
さ５００ｍｍのスラブに鋳造し、これを均質化処理して
から熱間圧延により厚さう、０簡の板に圧延し、次いで
冷間圧延により厚さ０．８　ｒｔａｎＯ板に圧延したあ
と、連続焼鈍炉により５２０℃・１０秒間の溶体化処理
を施し、空冷後冷間圧延により厚さ０．５咽の板に仕上
げた。

上記の厚さ０．５　ｍｍの板について限界絞り比（以下
ＬＤＲと記す）および限界しごき率を求め、更にＤＩ成
形体について２００℃・１０分間のベーキングを施して
耐圧強度を測定した。結果は第２表に示した。

なお、上記の各特性値は次の方法により求めた。

ＬＤＲ：　　エリクセン試験機にて直径３５閣のポンチ
を用いて絞り試験を行い亀裂発生に至る素板ブランク径
とポンチ径との比率で表示した。

限界しごき率：１２０ｓｐｍのストローク速度にて再絞
りから第一しどきに移行する段階でのりダクション（１
〜（第一しときでの缶胴側壁厚さ／再校りでの缶胴側壁
厚さ））ｘｌＯＯにより表示した。

耐圧強度：　成形された缶胴に窒素ガスを充填し缶底部
が挫屈するに至るガス圧力で表示した。

第１表 ２５：３００ヰ、２６：５０５２ 第２表 ２５　：　３０ｆｌ、２６：５０５２ 第２表よシ明らかなように本第１発明の合金板（１〜８
）は従来合金板（２５，２６）にくらべて、耐圧強度に
優れ、ＬＤＲおよび限界しごき率においても同等以上の
特性を有している。

比較合金（９〜２４）は合金元素の添加量が本第１発明
の限定範囲をはずれているために耐圧強度、ＬＤＲ，限
界しごき率の少くともいずれかの特性が劣っている。

次に缶蓋用合金板の実施例について説明する。

実施例−２ 第１表に示す組成の合金を実施例−１と同じ条件により
厚さ０．ｎ　順の板に仕上げ、この板に１８０℃−１０
時間の時効処理を行い次いで２００℃・５分のベーキン
グを施してのち、耐力およびリベット成形性を測定した
。

リベット成形性はストローク速度１５０　ｓｐｍ　Ｋて
リベット部の張出成形を行い張出部の亀裂、ネッキング
の有無で判定した。

結果は第５表に示した。

２５　：　３００１４．２６　：５０５２傘Ｏ：良好、
△：ネッキング発生、×：割れ発生第５表より明らかな
ように本第−発明の合金（１〜８）は従来合金（２５，
２６）にくらべて耐力が同等以上で、リベット成形性が
優れている。

比較合金（９〜２４）は合金元素の添加量が本第１発明
の限定範囲をはずれているために耐力またはリベット成
形性のいずれかが劣っている。

次に本発明の第二発明を実施例により詳細に説明する。

はじめに缶胴用合金板の製造法について説明する。

実施例−５ 第１表の１＠４と同じ組成のＭ合金を溶解し、水冷鋳造
により厚さ５００間のスラブに鋳造し、これを均質化処
理してから熱間圧延により３．　Ｏｔｒａｎ。

板に圧延し、更に１部を冷間圧延して種々の板厚に圧延
し、次いでこれらの板を種々温度で溶体化処理してのち
、冷間圧延して厚さα３団の板に仕上げた。

上記の種々条件で製造された厚さ０．３膿の板について
ＬＤＲおよび限界しごき率を求め、更にＤ１成形体につ
いて２００℃・１０分間のベーキングを施して耐圧強度
を測定した。上記の各特性値は実施例−１と同じ方法で
測定した。結果は製造条件とともに第４表に示した。

第４表 第４表より明らかなように本第２発明により製造した合
金板（２７〜３１）は耐圧強度、ＬＤＲおよび限界しご
き率において高い値を有している。

これに対して比較合金板は、溶体化処理での板厚が薄い
もの（５２）や温度が低いもの（３５）は耐圧強度が低
く、また溶体化処理温度が高いもの（餌、３６）は結晶
粒が粗大化するためすべての特性が低く、また時効処理
を施した・もの（３５，３６）ｉ／；を強化したために
ＬＤＦ＋および限界しごき率が特に低くなっている。

次に缶蓋用合金板の製造法について実施例を示す。

実施例−４ 第１表のｍｑと同じ組成のＭ合金を実施例−５と同じ条
件により厚さα３咽の板に仕上げ、この板に種々条件で
時効処理を行い、更に２００℃・５分間のベーキングを
施した。

このようにして得られた種々の合金板について耐力とリ
ベット成形性を測定した。リペア）成形性は実施例−２
と同じ方法で測定した。結果は製造条件とともに第５表
に示した。

第５表 ＊　連続焼鈍炉により焼鈍時間は１０秒である。

＊＊Ｏ：良好、Ｘ：割れ発生 第５表より明らかなように本第二発明により製造した合
金板（５７〜ｌ１１）は耐力およびリベット成形性のい
ずれにも優れている。

比較合金板のうち、溶体化処理の板厚が薄いもの（４２
）、温度が低いもの（４３）時効処理温度が本第二発明
の限定範囲をはずれているもの（Ｌ１２．４６）はいず
れも耐力が低く、溶体化処理温度の高いもの（４４）は
リベット成形において割れを発生する。

（発明の効果ン 以上説明したように本発明によれば成形性に優れ且つ高
強度の包装用アルミニウム合金板が得られるので金属缶
などの成形品の薄肉化が計れて工業上顕著な効果を奏す
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｉ０．５〜１．５ｗｔ％、Ｍｇ０．５〜２．０
   ｗｔ％、Ｍｎ０．０５〜１．０ｗｔ％、Ｚｎ０．０５〜
   １．０ｗｔ％、Ｆｅ０．１〜０．８ｗｔ％、Ｔｉ０．０
   ０１〜０．０５ｗｔ％を含有し、更にＣｕ０．１〜０．
   ５ｗｔ％、Ｂ０．０００１〜０．００１ｗｔ％のうちの
   １種または２種を含有し残部がＡｌからなることを特徴
   とする包装用アルミニウム合金板。
2. （２）Ｓｉ０．５〜１．５ｗｔ％、Ｍｇ０．５〜２．０
   ｗｔ％、Ｍｎ０．０５〜１．０ｗｔ％、Ｚｎ０．０５〜
   １０ｗｔ％、Ｆｅ０．１〜０．８ｗｔ％、Ｔｉ０．００
   １〜０．０５ｗｔ％を含有し、更にＣｕ０．１〜０．５
   ｗｔ％、Ｂ０．０００１〜０．００１ｗｔ％のうちの１
   種または２種を含有し残部がＡｌからなる合金を均質化
   処理後熱間圧延または／および冷間圧延により最終板厚
   の１．６倍以上の厚さの板に加工し、これを４５０〜５
   ８０℃の温度で溶体化処理したのち最終板厚に冷間圧延
   することを特徴とする包装用アルミニウム合金板の製造
   法。
3. （３）最終板厚に冷間圧延したのち１００〜２５０℃の
   温度で時効処理することを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の包装用アルミニウム合金板の製造法。