JPWO2013168606A1 - アルミニウム合金箔及びその製造方法、成形包装体材料、二次電池、医薬品包装容器 - Google Patents

アルミニウム合金箔及びその製造方法、成形包装体材料、二次電池、医薬品包装容器 Download PDF

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Abstract

良好な成形性を有するアルミニウム合金箔を提供する。Ｆｅ：０．８〜２．０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．００２５〜０．２ｍａｓｓ％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金箔であり、上記アルミニウム合金箔は、アルミニウム合金箔表面の結晶方位における、Ｃｕｂｅ方位密度が５以上で、Ｒ方位密度が５０以下であり、上記アルミニウム合金箔の平均結晶粒径は７〜２０μｍである、アルミニウム合金箔を提供する。

Description

本発明は、高い成形性を有したアルミニウム合金箔及びその製造方法、成形包装体材料、二次電池、医薬品包装容器に関するものである。
医薬品を包装する成形包装体材料として知られるＰＴＰ（プレススルーパッケージ）は、容器と蓋材との組み合わせにより、包装する形態をとる場合が多い。容器は深絞り成形が要求され、通常のストリップ包装体では、容器はプラスティックフィルム、例えば、ポリプロピレンなどの樹脂フィルムを成形したものが用いられる。特に、保管する際に水蒸気バリヤー性が要求される内容物の錠剤等には、バリヤー性の高いアルミニウム箔と樹脂フィルムを片面もしくは両面に貼合した複合体として使用する場合も多い。近年、医薬品は様々な形態や大きさのものがあり、これを包装する包装体もそれらの形態に合せ、今までより深く成形する必要が出てきた。
一方、二次電池の成形包装体材料である外装材にも、水蒸気バリヤー性を付与させるために、アルミニウム合金箔の両面に樹脂フィルムを貼合した複合体の構成を持つ材料が用いられる。近年、シート状で薄型のリチウムイオン二次電池等の二次電池は、移動体通信機器、ノートブック型パソコン、ヘッドフォンステレオ、カムコーダー等のエレクトロニクス機器の小型軽量化に伴い、その駆動源として重宝されており、二次電池には、長時間の使用に耐える充電容量あるいは高出力が要求されている。そのため電池の電極、セパレーターで構成される素子の構造が複雑化・多層化したものとなり、より深い凹部成形等の苛酷な条件での成形が要求されるようになってきた。
特に、シート状で薄型のリチウムイオン二次電池の外装材には、成形凹部の四隅における肩部とコーナー部の半径Ｒをより小さくさせて、成形高さをより深くさせる角筒絞り成形が行われている。その結果、成形凹部内に格納することができる電極材の充填量が増えて、より電池容量を高めることができる。現在、リチウムイオン二次電池の外装材にはより高い成形性が求められ、外装材を構成するアルミニウム合金箔にも高い成形性が要求されている。
成形用の包装体１は、一般的に、図２に示すように、外装材本体８の片面には熱封緘層９が積層貼合され、他面には合成樹脂製フィルム１０が積層貼合された態様となっている。包装体１は、図１に示すように、正極集電体２等の積層体を収納するために、その中央部が凹部となり、周辺部が平坦部となるように成形されている。従って、外装材本体８、熱封緘層９及び合成樹脂製フィルム１０は、成形性の良好なものを採用する必要がある。
従来、外装材本体８としては、内容物の品質に悪影響を与えないように、水分や空気等が透過しにくく、成形性に優れた金属箔、特にアルミニウム合金箔が好適に用いられている。当該アルミニウム合金箔としては、主にＪＩＳ１１００、３００３、８０７９または８０２１で規定された組成等が用いられている。
例えば、外装材本体８として、厚さが２０〜６０μｍで、圧延方向に対する０度、４５度、９０度方向の伸びが全て１１％以上であるアルミニウム箔が提案されている（特許文献１）。また、同じく外装材本体８として、Ｆｅを０．８〜２．０％、Ｃｕを０．０２〜０．０５％、Ｓｉを０．０３〜０．１％を含有した耐食性に優れたアルミニウム合金箔が提案されている。（特許文献２）。
特開２００５−１６３０７７号公報 特許４７９９９０３号公報
しかしながら、上記文献記載の従来技術では、最近のＰＴＰやリチウムイオン二次電池等に使用される外装材のように高い成形高さが要求される特性を十分に満足することは困難であった。
第一に、特許文献１のアルミニウム合金箔では、深い凹部を形成させるような苛酷な角筒絞り成形を行うと、成形凹部の肩部周辺に亀裂やピンホールが生じるということがあった。つまり、アルミニウム合金箔に比較的浅い凹部の成形加工を施す場合は問題がないが、内容物の容量を増加させるためにアルミニウム合金箔を用いて包装体の中央部に深い凹部を成形すると、外装材本体の特に凹部と平坦部との境界部で亀裂等が生じやすくなり、水分や空気等が透過しやすく、内容物の品質に悪影響を与える包装体となってしまうという欠点があった。特に、二次電池外装材用途として使用する場合では、水分や空気が透過すると、電池内部の電解液との反応で弗化水素酸が生成され、電池内部が腐食され易い環境となってしまう。
さらに、特許文献１のアルミニウム合金箔では、成形性を向上させるために圧延方向に対する０度、４５度、９０度方向の伸び値を１１％以上にするものであるが、上記各圧延方向に対する引張強さに対して０．２％耐力の値が大きく、角筒絞り成形時にフランジ部からの材料の流入抵抗が増大するために、成形高さを向上させることができない。
第二に、特許文献２のアルミニウム合金箔では、耐食性と強度向上のために合金成分や金属間化合物の個数を制御しているが、これらの物性のみを制御するだけでは成形性を向上させるのに十分ではない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、上記課題を解決する良好な成形性を有するアルミニウム合金箔及びその製造方法、成形包装体材料、二次電池、医薬品包装容器の提供を目的とする。
本発明者は、成形包装材料として使用されるアルミニウム合金箔について検討したところ、成分を適切な範囲に規制して得られるアルミニウム合金箔、成形包装体材料、二次電池、医薬品包装容器が特に優れていることを知見し、更に上記アルミニウム合金箔の製造工程において鋳塊の均質化処理温度及び中間焼鈍温度、さらに熱間圧延後から中間焼鈍前までの冷間圧延率及び中間焼鈍後から最終箔厚にするまでの冷間圧延率を制御することで、上記優れたアルミニウム合金箔を安定かつ確実に得ることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明によれば、Ｆｅ：０．８〜２．０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．００２５〜０．２ｍａｓｓ％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金箔であり、上記アルミニウム合金箔は、上記アルミニウム合金箔表面の結晶方位における、Ｃｕｂｅ方位密度が５以上で、Ｒ方位密度が５０以下であり、上記アルミニウム合金箔の平均結晶粒径は、７〜２０μｍである、アルミニウム合金箔が提供される。
このアルミニウム合金箔によれば、アルミニウム合金箔の組成と表面の結晶方位における、Ｃｕｂｅ方位密度およびＲ方位密度と平均結晶粒径が特定の条件を満たすので、良好な成形性を有したアルミニウム合金箔が得られる。
特に、上記アルミニウム合金箔は、更に、上記アルミニウム合金箔における圧延方向に対する０度、４５度、９０度方向のそれぞれの引張強さＴＳと０．２％耐力ＹＳにおいて、４５度方向におけるＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が２００Ｎ／ｍｍ２以上であり、０度方向と４５度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の差の絶対値が３０Ｎ／ｍｍ２以下であり、４５度方向と９０度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の差の絶対値が３０Ｎ／ｍｍ２以下であることが好ましい。
このような規定により、本発明のアルミニウム合金箔は、アルミニウム合金箔の極限変形能が向上し、角筒絞り成形初期での微小クラック等の発生を抑制することができるために、成形高さを向上させることができる。また、角筒絞り成形時にフランジ部からの材料の流入抵抗が減少するために、成形高さを向上させることができる。
また、本発明によれば、上記のアルミニウム合金箔を備える成形包装体材料が提供されることが好ましい。この成形包装体材料によれば、上記の良好な成形性を有したアルミニウム合金箔を用いるため、成形高さを高くすることが可能となり、二次電池用外装材等の成形包装体材料としてより深い凹部成形をすることができる。その結果、成形凹部内に格納することができる量が増えて、より容量を高めることができる。
また、本発明によれば、上記の成形包装体材料を用いる二次電池が提供されることが好ましい。この二次電池によれば、上記の深い凹部成形を有した成形包装体材料を用いるため、二次電池外装材の成形凹部内に格納することができる電極材等の電池材の充填量が増えて、より電池容量を高めることができる等、二次電池の高性能化に寄与できる。
また、本発明によれば、上記の成形包装体材料を用いる医薬品包装容器が提供されることが好ましい。この医薬品包装容器によれば、上記の深い凹部成形を有した成形包装体材料を用いるため、医薬品包装容器の成形凹部内に格納することができるので医薬品の格納量や形状選択の自由度を更に向上させることができる。
また、本発明によれば、上記のアルミニウム合金箔の製造方法であって、Ｆｅ：０．８〜２．０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．００２５〜０．２ｍａｓｓ％、残部がＡｌ及び不可避的不純物から成るアルミニウム合金鋳塊を５００℃以上６２０℃以下で１時間以上の均質化保持をする工程と、該均質化保持後に、熱間圧延および冷間圧延を施す工程と、該冷間圧延の途中で、３００℃以上４５０℃以下で保持する中間焼鈍を施す工程と、該熱間圧延後から該中間焼鈍前までの冷間圧延率を８５％以下で冷間圧延を実施する工程と、該中間焼鈍後から最終箔厚にするまでの冷間圧延率を８０％以上９３％以下で冷間圧延を実施する工程と、該冷間圧延後に最終焼鈍を施して前記アルミニウム合金箔を得る工程と、を含む、方法が提供される。
このアルミニウム合金箔の製造方法によれば、特定の組成のアルミニウム合金鋳塊を特定の工程で処理するため、
(１)アルミニウム合金箔の平均結晶粒径、
(２)アルミニウム合金箔表面の結晶方位密度、
(３)圧延方向に対する０度、４５度、９０度方向の強度バランス
上記（１）−（３）の全てを満足することが出来、高い成形性を有したアルミニウム合金箔を確実に得ることができる。
本発明のアルミニウム合金箔は、平均結晶粒径、アルミニウム合金の所定の方位密度が最適に制御されているために、リチウムイオン二次電池や医薬品包装容器等のように高い成形性が要求される成形包装体材料に適したアルミニウム合金箔を提供することが出来る。
シート状で薄型のリチウムイオン二次電池の内部構造の一例を示した模式的断面図である。 二次電池の外装材の一般例を示した模式的断面図である。
（１）アルミニウム合金箔の組成
本実施形態において、アルミニウム合金箔に含まれるＦｅの含有量は、０．８〜２．０ｍａｓｓ％である。Ｆｅの含有量が０．８ｍａｓｓ％未満になると、引張強さＴＳ及び０．２％耐力ＹＳが共に低下するので、上記圧延方向に対する４５度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が小さくなり、アルミニウム合金箔の成形性が低下する。また、Ｆｅの含有量が２．０ｍａｓｓ％を超えると、鋳造時に巨大な金属間化合物が形成され易くなり、角筒絞り試験時における割れの起点となり易くなるので成形性が低下する。Ｆｅの含有量は、特に１．１ｍａｓｓ％以上、１．６ｍａｓｓ％以下が強度の観点からより好ましい。このＦｅの含有量は、例えば、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０ｍａｓｓ％であり、ここで例示した数値の何れか２つの値の間の範囲内であってもよい。
本実施形態において、アルミニウム合金箔に含まれるＳｉの含有量は、０．０５〜０．２ｍａｓｓ％である。Ｓｉの含有量が０．０５ｍａｓｓ％未満になると、引張強さＴＳ及び０．２％耐力ＹＳが低下するために、上記圧延方向に対する４５度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が小さくなり、成形性が低下する。また、高純度の地金（Ａｌ）を使用することにもなり経済的にも好ましくない。一方、Ｓｉの含有量が０．２ｍａｓｓ％を超えると、アルミニウム合金箔中の晶出物サイズが大きくなり、晶出物の個数が減少する。その結果、最終焼鈍後の平均結晶粒径が大きくなるために、成形時に不均一な成形が起こり易くなり、アルミニウム合金箔の成形性が低下する。Ｓｉの含有量は、特に０．０６ｍａｓｓ％以上、０．１ｍａｓｓ％以下が強度と平均結晶粒径の観点から好ましい。このＳｉの含有量は、例えば、０．０５、０．０６、０．０７、０．０８、０．０９、０．１０、０．１１、０．１２、０．１３、０．１４、０．１５、０．１６、０．１７、０．１８、０．１９、０．２０ｍａｓｓ％であり、ここで例示した数値の何れか２つの値の間の範囲内であってもよい。
本実施形態において、アルミニウム合金箔に含まれるＣｕの含有量は、０．００２５〜０．２ｍａｓｓ％である。Ｃｕは添加することで、アルミニウム合金箔の強度を向上させる。Ｃｕの含有量が０．００２５ｍａｓｓ％未満であると、引張強さＴＳと０．２％耐力ＹＳがそれぞれ低くなり、上記圧延方向に対する４５度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が小さくなり、アルミニウム合金箔の成形性が低下する。また、Ｃｕの含有量が０．２ｍａｓｓ％を超えると、アルミニウム合金箔表面のＣｕｂｅ方位密度が低下するために、アルミニウム合金箔の成形性が低下する。Ｃｕの含有量は、特に０．００５ｍａｓｓ％以上、０．０５ｍａｓｓ％以下が強度とアルミニウム合金箔表面の結晶方位の観点から好ましい。このＣｕの含有量は、例えば、０．００２５、０．０１００、０．０１５０、０．０２００、０．０２５０、０．０３００、０．０３５０、０．０４００、０．０５００、０．０６００、０．０７００、０．０８００、０．０９００、０．１０００、０．１１００、０．１２００、０．１３００、０．１４００、０．１５００、０．１６００、０．１７００、０．１８００、０．１９００、０．２０００ｍａｓｓ％であり、ここで例示した数値の何れか２つの値の間の範囲内であってもよい。
本実施形態において、アルミニウム合金箔に含まれる不可避的不純物は、個々に０．０５ｍａｓｓ％以下、合計で０．１５ｍａｓｓ％以下である。特にＴｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｎ等などの不可避的不純物が、個々に０．０５ｍａｓｓ％、及び合計で０．１５ｍａｓｓ％を超えると、圧延時の硬化が大きく、圧延中の切れが生じ易くなる。
（２）アルミニウム合金箔の物性
本実施形態において、アルミニウム合金箔における最終焼鈍後の平均結晶粒径は７μｍ以上、２０μｍ以下である。好ましくは、１０μｍ以上、１８μｍ以下である。この平均結晶粒径は、例えば、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０μｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
なお、アルミニウム合金箔における平均結晶粒径は、公知の方法で測定することができ、例えば、切断法を用いて測定することができる。切断法は、ある線分内に何個結晶粒があるかを数え、線分をその個数で除した大きさを求める方法である。
最終焼鈍後におけるアルミニウム合金箔の平均結晶粒径は、添加する元素量や製造時の各種条件の影響を大きく受ける。特に、添加するＦｅとＳｉの量、中間焼鈍後から最終箔厚までの冷間圧延率及び最終焼鈍条件の影響を大きく受ける。上記記載の平均結晶粒径を得るためには、これらの添加元素量及び製造条件を適宜調整する必要がある。７μｍ未満ではアルミニウム合金箔の平均結晶粒径が細かすぎるために、引張強さＴＳよりも０．２％耐力ＹＳの増加量が大きくなるために、圧延方向に対する４５度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が減少し、アルミニウム合金箔の成形性が低下する。一方、アルミニウム合金箔の平均結晶粒径が２０μｍを超えると、板厚断面方向に占める結晶粒の個数が少ないために、変形の局在化が起こり易くなり、アルミニウム合金箔の成形性が低下する。
本実施形態において、アルミニウム合金箔は、最終焼鈍後に箔表面のＣｕｂｅ方位密度が５以上で、Ｒ方位密度が５０以下である。より好ましくは、最終焼鈍後に箔表面のＣｕｂｅ方位密度が７以上で、Ｒ方位密度が３０以下である。
なお、Ｃｕｂｅ方位密度及びＲ方位密度の数値は全てランダム結晶方位密度に対する倍数を表す。
Ｃｕｂｅ方位は｛００１｝＜１００＞を代表方位とし、Ｒ方位は｛１２３｝＜６３４＞を代表方位とした。アルミニウム合金箔表面の結晶方位密度の測定には、｛１００｝、｛１１０｝、｛１１１｝の不完全極点図を測定し、これらを元に三次元結晶方位解析（ＯＤＦ）を行なって調べた。またこれらの解析においては、アルミニウム粉末から作られたランダム結晶方位を有する試料を測定して得たデータを｛１００｝、｛１１０｝、｛１１１｝極点図の解析の際に使う規格化ファイルとし、これによりランダム方位を有する試料に対する倍数として各種方位密度を求めた。なお本発明において、結晶方位密度は全て三次元結晶方位解析（ＯＤＦ）に基づくものである。
アルミニウム合金箔表面におけるＣｕｂｅ方位密度が５未満、及びＲ方位密度が５０を超えると、角筒絞り成形時の初期に微小なクラック等が肩部に形成され易くなるために、アルミニウム合金箔の成形性が低下する。Ｃｕｂｅ方位密度は、例えば、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０以上であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。また、Ｒ方位密度は、例えば、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、１以下であり、ここで例示した数値の何れか２つの値の間の範囲内であってもよい。
本実施形態のアルミニウム合金箔は、角筒絞り成形の初期において、フランジ部からの材料の流入が殆ど無く、張出し成形によって肩部が形成される。特に、高い電池容量が要求されるリチウムイオン二次電池のように、肩部の半径Ｒが小さく成形される場合において、肩部には局部的に大変形になり、微小クラック等の欠陥が生じ易くなるので、この欠陥を起点として破断に至る事が多くなる。すなわち、肩部を形成する角筒絞り成形の初期においては、張出し成形時に形成される微小クラック等の発生を低減させることが、成形高さの向上に重要である。
アルミニウム合金箔表面上におけるＣｕｂｅ方位密度とＲ方位密度双方とを最適化することにより、アルミニウム合金箔の極限変形能が向上するために、局部張出し成形のようなアルミニウム合金箔表面に大きな歪みが生じる変形加工において、くびれに代表されるような塑性不安定を生じにくくさせる効果がある。その結果、肩部が形成される角筒絞り成形初期での微小クラック等の発生を抑制することができるために、成形高さを向上させることができる。
ここで、ＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の式の意義について述べる。（ＴＳ／ＹＳ）の値は、引張強さＴＳに対する０．２％耐力ＹＳの比であり、本発明者は、この値が所定の値より大きいほど均一な変形が得られる領域が多く、角筒絞り成形時にはフランジ部への材料が流入し易くなり、引張強さＴＳは高ければ高いほど、耐破断性が向上することを見出した。すなわち、本実施形態に使用されるアルミニウム合金箔へ望まれる機械的特性としては、適正化された範囲で引張強さＴＳが高く、０．２％耐力ＹＳが低い材料であることが好ましい。この（ＴＳ／ＹＳ）の値に耐破断力に対応する引張強さＴＳを掛け合わせた値であるＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）は、本実施形態における成形高さとの相関関係が非常に高く、角筒絞り成形試験における成形性を示す指標の一つとして用いることが出来る。アルミニウム合金箔における圧延方向に対する０度、４５度、９０度方向の中でも、角筒絞り成形時におけるコーナーフランジ部において、材料の流入がしにくい圧延方向に対する４５度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）が高ければ高いほど、アルミニウム合金箔の成形高さが良好となる。
本実施形態において、アルミニウム合金箔は、圧延方向に対する０度、４５度、９０度方向の引張強さＴＳと０．２％耐力ＹＳにおいて、圧延方向に対する４５度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が２００Ｎ／ｍｍ２以上を満たすことが好ましい。より好ましくは、２１０Ｎ／ｍｍ２以上である。圧延方向に対する４５度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値は、例えば、２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１５、２２０、２３０、２４０、２５０Ｎ／ｍｍ２であり、ここで例示した数値の何れか２つの値の間の範囲内であってもよい。
本実施形態のアルミニウム合金箔おける圧延方向に対する４５度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が２００Ｎ／ｍｍ２未満では、アルミニウム合金箔の成形性を向上させることが難しい。本実施形態のように板厚が薄い成形包装材料の角筒絞り成形試験においては、成形高さが高くなるに連れて、４隅のコーナーフランジ部では、縮みフランジ変形となるために材料の流入抵抗が大きくなり、材料が流入しにくくなる。特に、角筒絞り成形時におけるコーナーフランジ部では、直辺方向や短辺方向に当たる圧延方向に対する０度方向や９０度方向に対して、圧延方向に対する４５度方向の材料が流入しにくくなるので、圧延方向に対する４５度方向の材料流入量を増加させることが有効である。
なお、本実施形態におけるアルミニウム合金箔の圧延方向に対する０度、４５度、９０度方向の引張強さＴＳと０．２％耐力ＹＳに関する測定については、公知の方法を用いることができる。
本実施形態において、アルミニウム合金箔は、圧延方向に対する０度方向と４５度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の差の絶対値および、圧延方向に対する４５度方向と９０度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の差の絶対値がそれぞれ３０Ｎ／ｍｍ２以下を満たすことが好ましい。より好ましくは、１０Ｎ／ｍｍ２以下である。本実施形態のアルミニウム合金箔おける圧延方向に対する０度方向と４５度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の差の絶対値または、４５度方向と９０度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の差の絶対値は、例えば、３０、２５、２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、１、０Ｎ／ｍｍ２であり、ここで例示した数値の何れか２つの値の間の範囲内であってもよい。
角筒絞り成形時において、コーナーフランジ部では材料が流入しにくくなるので、圧延方向に対する４５度方向への材料流入量を特に増加させつつ、圧延方向に対する０度方向や９０度方向ともできるだけ材料流入量に絶対値の差がないことが好ましい。
そのためには、圧延方向に対する０度方向と４５度方向、圧延方向に対する４５度方向と９０度方向の材料流入量の差の絶対値をできるだけ小さくすることが、アルミニウム合金箔の成形性向上に大きな効果がある。圧延方向に対する０度方向と４５度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の差の絶対値および、圧延方向に対する４５度方向と圧延方向に対する９０度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の差の絶対値がそれぞれ３０Ｎ／ｍｍ２を超えると、角筒絞り成形時におけるフランジ部への材料流入バランスが悪くなるためにアルミニウム合金箔の成形性が低下する場合がある。
本実施形態において、アルミニウム合金箔の伸びは、平均結晶粒径や強度等を変化させることで適宜調整でき、高い値であるほどアルミニウム合金箔の成形性も良好となる。具体的には、アルミニウム合金箔における圧延方向に対する０度、４５度、９０度方向の伸び値が全て１７％以上であるとアルミニウム合金箔の成形性が良好になるので好ましい。より好ましくは、圧延方向に対する０度、４５度、９０度方向の伸び値が全て２０％以上である。
本実施形態において、アルミニウム合金箔の厚さは任意であり、用途や成形条件等に応じて適宜調整し得るが、一般的には１０〜１００μｍであることが好ましい。厚さが１０μｍ未満のアルミニウム合金箔を製造する場合、ピンホールの発生や圧延時の切れ等が発生し易くなり、生産効率が低下し易くなる。また、アルミニウム合金箔の厚さが１００μｍを超えると、包装体全体の厚さが厚くなりすぎて、得られる成形包装体の小型化が図りにくくなるため、好ましくない。
(３)アルミニウム合金箔の製造方法
本実施形態における、アルミニウム合金箔は、Ｆｅ：０．８〜２．０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．００２５〜０．２ｍａｓｓ％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金鋳塊を５００℃以上、６２０℃以下で１時間以上の均質化保持をする工程と、該均質化保持後に、熱間圧延および冷間圧延を施す工程と、該冷間圧延の途中で、３００℃以上４５０℃以下で保持する中間焼鈍を施す工程と、該熱間圧延後から中間焼鈍前までの冷間圧延率を８５％以下で冷間圧延を実施する工程と、該中間焼鈍後から最終箔厚にするまでの冷間圧延率を８０％以上、９３％以下で、冷間圧延を実施する工程と、該冷間圧延後に最終焼鈍を施して上記アルミニウム合金箔を得る工程によって製造される。以下、本実施形態におけるアルミニウム合金箔の製造方法について詳細に説明する。
本実施形態における、アルミニウム合金箔の製造方法は、上記組成を有するアルミニウム合金を溶解後、半連続鋳造法により鋳塊を得るのが好ましい。その後、アルミニウム合金鋳塊に対して、均質化処理を行う。この均質化処理は、５００℃以上、６２０℃以下で１時間以上で保持する。この均質化処理後に熱間圧延を開始する。均質化処理では、Ｆｅ系析出物のサイズを大きくした上に疎に分布させて、Ｆｅ固溶量を低下させる効果が期待できる。
均質化処理の条件が５００℃未満及び、１時間未満の保持時間の場合では、Ｆｅ系析出物が十分に粗大化しないため、Ｆｅ固溶量が高く、微細なＦｅ系の析出物も多いために０．２％耐力が高くなり、圧延方向に対する４５度方向の引張強さＴＳと０．２％耐力ＹＳにおいて、ＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が２００Ｎ／ｍｍ２未満となり、アルミニウム合金箔の成形性が低下するために好ましくない。また、鋳塊内に存在している鋳造時に形成された偏析を十分に解消させるにも不十分である。
均質化処理の温度が、６２０℃を超えると、局部的に鋳塊が溶融することがあり、製造上好ましくない。また、鋳造時に混入した極僅かの水素ガスが表面に出て材料表面に膨れを生じさせ易くなるため好ましくない。Ｆｅ系析出物のサイズを大きくさせて疎に分布させるための観点より、均質化処理温度については、５５０℃以上、６２０℃以下が好ましく、より好ましくは、５８０℃以上、６１５℃以下である。均質化処理の温度は、例えば、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６１５、６２０℃であり、ここで例示した数値の何れか２つの値の間の範囲内であってもよい。
また均質化の保持時間については、２時間以上が好ましく、より好ましいのは、５時間以上である。また均質化の保持時間は、例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５時間以上であり、ここで例示した数値の何れか２つの値の間の範囲内であってもよい。
上記均質化処理後には、アルミニウム合金鋳塊を４００℃以上、５００℃以下まで冷却してから熱間圧延を開始しても良い。この冷却の実施により、Ａｌ−Ｆｅ系析出物のサイズを成長させながらＦｅ固溶量を低下させることによって、アルミニウム合金箔の０．２％耐力を低下させることができる。熱間圧延の開始温度が４００℃未満では、微細なＡｌ−Ｆｅ系析出物の析出量が多くなりすぎて０．２％耐力が向上し、上記圧延方向に対する４５度方向の引張強さＴＳと０．２％耐力ＹＳにおいて、ＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が２００Ｎ／ｍｍ２未満となりアルミニウム合金箔の成形性が低下するために好ましくない。熱間圧延の開始温度が５００℃を超えると、アルミニウム合金箔に固溶しているＦｅ量が増加するために、０．２％耐力が高くなり、上記圧延方向に対する４５度方向の引張強さＴＳと０．２％耐力ＹＳにおいて、ＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が２００Ｎ／ｍｍ２未満となり、アルミニウム合金箔の成形性が低下するために好ましくない。熱間圧延の開始温度は、Ｆｅ系析出物のサイズを成長させるための観点より、より好ましくは４００℃以上、４５０℃以下である。熱間圧延の開始温度は、例えば、４００、４１０、４２５、４５０、４７５、５００℃であり、ここで例示した数値の何れか２つの値の間の範囲内であってもよい。
熱間圧延時には、アルミニウム合金板をできるだけ再結晶させることが望ましいので、熱間圧延の終了温度は、２５０〜４００℃が好ましい。より確実に熱間圧延後のアルミニウム合金板を再結晶させることが必要な観点から、より好ましくは３００℃以上、４００℃以下であることが推奨される。熱間圧延の終了温度は、例えば、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０、３００、３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、３８０、３９０、４００℃であり、ここで例示した数値の何れか２つの値の間の範囲内であってもよい。さらに、上記熱間圧延後には、得られたアルミニウム合金板に対して冷間圧延を実施する。この冷間圧延は公知の方法で行うことができ、特には制限されない。
本実施形態における、アルミニウム合金箔の製造方法は、アルミニウム合金板に対して上記冷間圧延の途中において、中間焼鈍を３００℃以上４５０℃以下で行うことが必要である。中間焼鈍の温度は、アルミニウム合金板を再結晶させて圧延性を向上させる観点より、好ましくは３２０℃以上、４００℃以下である。中間焼鈍の温度は、例えば、３００、３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、３８０、３９０、４００、４１０、４２０、４３０、４４０、４５０℃であり、ここで例示した数値の何れか２つの値の間の範囲内であってもよい。
中間焼鈍の温度が３００℃未満では、最終焼鈍時に、アルミニウム合金箔の結晶粒が粗大化し易くなり、変形の均一性が阻害され、成形高さを低下させることがあるために好ましくない。
また、中間焼鈍の温度が４５０℃を超えると、Ｆｅ固溶量が増加するために、０．２％耐力が増加するため、上記圧延方向に対する４５度方向の引張強さＴＳと０．２％耐力ＹＳにおいて、ＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が２００Ｎ／ｍｍ２未満となり、得られるアルミニウム合金箔の成形性が低下するため好ましくない。
中間焼鈍を実施することにより、アルミニウム合金板を再結晶させることで圧延性を向上させることが目的である。中間焼鈍の実施時間は特に限定されないが、再結晶させるために１時間以上が好ましい。より好ましいのは、４時間以上である。中間焼鈍の実施時間は、例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５時間以上であり、ここで例示した数値の何れか２つの値の間の範囲内であってもよい。
また、冷間圧延の工程中に中間焼鈍を実施しない場合、熱間圧延後から最終箔厚にするまでの冷間圧延率が大きくなるので、最終焼鈍後のアルミニウム合金箔における結晶方位において、所望のＣｕｂｅ方位密度とＲ方位密度が得られずアルミニウム合金箔の成形性が低下するため好ましくない。
本実施形態における、アルミニウム合金箔の製造方法は、上記熱間圧延によって得られたアルミニウム合金板に対して、上記熱間圧延後から上記中間焼鈍前までの冷間圧延率を８５％以下で冷間圧延を実施する。熱間圧延後から中間焼鈍前までの冷間圧延率が８５％を超えて、冷間圧延を実施すると、最終焼鈍後のアルミニウム合金箔の再結晶集合組織において、所望のＣｕｂｅ方位密度とＲ方位密度が得られず、極限変形能が低下するため好ましくない。例えば、局部張出し成形のようなアルミニウム合金箔表面に大きな歪みが生じる変形加工において、くびれに代表されるような塑性不安定が生じ、アルミニウム合金箔の成形性が低下する場合がある。熱間圧延終了板厚や中間焼鈍実施後から最終箔厚にするまでの冷間圧延率との兼ね合いもあるが、熱間圧延後から中間焼鈍前までの冷間圧延率を低下させることが重要である。熱間圧延後から中間焼鈍前までの冷間圧延率は、例えば、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５％以下であり、ここで例示した数値の何れか２つの値の間の範囲内であってもよい。
本実施形態における、アルミニウム合金箔の製造方法は、上記中間焼鈍後から最終箔厚までの冷間圧延率を８０％以上、９３％以下で冷間圧延を実施する。中間焼鈍後から最終箔厚までの冷間圧延率は、最終焼鈍後のアルミニウム合金箔の平均結晶粒径、アルミニウム合金箔表面の結晶方位、圧延方向に対する０度、４５度、９０度方向の強度バランスに影響を与える。上記冷間圧延率が８０％未満では、最終焼鈍後のアルミニウム合金箔の結晶粒が大きくなり、アルミニウム合金箔の成形性が低下するため好ましくない。一方、上記冷間圧延率が９３％を超えると、最終焼鈍後の平均結晶粒径が微細化されるために、０．２％耐力ＹＳの増加量に影響をもたらし、アルミニウム合金箔における圧延方向に対する４５度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が小さくなるためにアルミニウム合金箔の成形性が低下するため好ましくない。さらに、中間焼鈍後から最終箔厚までの冷間圧延率が増加することで、最終焼鈍後のアルミニウム合金箔表面の所望のＣｕｂｅ方位密度とＲ方位密度を得るために、アルミニウム合金箔における圧延方向に対する０度、４５度、９０度の強度バランスにおいて、圧延方向に対する０度方向の強度が４５度方向や９０度方向よりも大きくなる。その結果、圧延方向に対する０度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値のみが大きくなり、圧延方向に対する０度方向と４５度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の差が大きくなるためにアルミニウム合金箔の成形性が低下するため好ましくない。中間焼鈍後から最終箔厚までの冷間圧延率は、例えば、８０．０、８１．０、８２．０、８３．０、８４．０、８５．０、８６．０、８７．０、８８．０、８９．０、９０．０、９１．０、９２．０、９３．０％であり、ここで例示した数値の何れか２つの値の間の範囲内であってもよい。
冷間圧延の終了後には、最終焼鈍を実施しアルミニウム合金箔を完全な軟質箔とすることが好ましい。最終焼鈍の条件は、完全に再結晶させつつ、圧延油を完全に揮発させる観点から２００〜４００℃で５時間以上が好ましい。より好ましいのは、２５０〜３５０℃で２０時間以上である。最終焼鈍の温度は、例えば、２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０、３００、３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、３８０、３９０、４００℃であり、ここで例示した数値の何れか２つの値の間の範囲内であってもよい。最終焼鈍の時間は、例えば、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０時間以上であり、ここで例示した数値の何れか２つの値の間の範囲内であってもよい。
最終焼鈍の温度が２００℃未満では、完全に再結晶しないために所望の箔を得ることができない場合がある。また、最終焼鈍の温度が４００℃を超えると、焼鈍中に結晶が粗大化するためにアルミニウム合金箔の成形性が低下する場合があるために好ましくない。最終焼鈍時における保持時間が５時間未満では、箔圧延時の圧延油が十分に揮発しないために、箔の表面の濡れ性が低下する場合があり、特に本実施形態のアルミニウム合金箔を成形包装体材料とする場合、アルミニウム合金箔とラミネートする樹脂フィルムとの密着性が低下し易くなる場合がある。
最終焼鈍時の昇温速度は、特に限定しないが、５０℃／ｈｒ以下で実施することが望ましい。最終焼鈍時の昇温速度が５０℃／ｈｒを超えると、結晶粒の一部が粗大化するために、角筒絞り成形時に不均一な変形が起こり易くなり、アルミニウム合金箔の成形性が低下する場合がある。最終焼鈍時の昇温速度は、アルミニウム合金箔の平均結晶粒径のサイズの観点より、好ましくは、４０℃／ｈｒ以下である。最終焼鈍時の昇温速度は、例えば、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０℃／ｈｒ以下であり、ここで例示した数値の何れか２つの値の間の範囲内であってもよい。
＜成形包装体材料＞
本実施形態におけるアルミニウム合金箔は、成形包装体材料として好適に用いることができる。本明細書でいう成形包装体材料とは、本実施形態のアルミニウム合金箔を、例えば、二次電池用、ＰＴＰ用等の各種包装用に成形加工したものをいい、包装されるものとしては、医薬品、リチウムイオン二次電池材料（電極材、セパレータ、電解液等を含む。）等が挙げられる。
本実施形態における成形包装体材料は、本実施形態におけるアルミニウム合金箔を用いているので、二次電池や医薬品包装容器の成形包装体材料である外装材に好適に用いることができ、二次電池としての高性能化や医薬品の使用の自由度向上に寄与することができる。
以下、本実施形態おける成形包装体材料について図面を用いて詳細に説明する。以下の成形包装体材料おける実施形態は、例示であって、限定されない。
図１は、シート状で薄型のリチウムイオン二次電池の内部構造の一例を示した模式的断面図である。また、図２は、二次電池の外装材の一般例を示した模式的断面図である。
本実施形態における成形包装体材料１は、本実施形態におけるアルミニウム合金箔８単体又は本実施形態におけるアルミニウム合金箔８を含む複数層からなるものであってもよく、特に制限されるものではないが、複数層とする場合には、少なくとも構成要素としてアルミニウム合金箔を構成として備えていることが必要である。具体的には、図２に示されるように、合成樹脂製フィルム１０、アルミニウム合金箔８、熱封緘層９の順に積層されてなるものを例示することができるが積層構造は特に制限されるものではない。
合成樹脂製フィルム１０は、成形包装体材料１の成形性をより高めるため、或いは包装体の本体主要材料であるアルミニウム合金箔８を保護するため、或いは印刷を可能にするために、アルミニウム合金箔８の片面に積層貼着されるものである。このような合成樹脂製フィルム１０としては、ポリエステルフィルムやナイロンフィルム等が用いられる。本実施形態の成形包装体材料１は、二次電池や医薬品包装容器として用いることができ、特に、二次電池とする場合には、本実施形態の成形包装体材料１を二次電池外装材用として用いることができる。この場合は外装材内に収容する種々の電池部材の発熱や放熱処理等を行う必要があることから、合成樹脂製フィルム１０としては耐熱性ポリエステルフィルムを用いるのが好ましい。
熱封緘層９は、包装体の端部７を封緘するためのものである。熱封緘層９としては、従来公知の熱融着性合成樹脂を用いることができる。特に、本実施形態で用いるアルミニウム合金箔８との貼着性に優れており、内容物を保護できるものであれば何でも良く、例えば、無延伸ポリプロピレンフィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルムやマレイン酸変性ポリオレフィンを用いるのが好ましい。
本実施形態における成形包装体材料１を複数層とする場合には、本実施形態のアルミニウム合金箔８を用いるものであれば特に制限されるものではなく、成形性、接着性等、内容物の適性を満足するものであれば特に限定するものではない。例えば、常法に従ってアルミニウム合金箔８の片面に、無延伸ポリプロピレンフィルムを、接着性皮膜を介して載せ、圧着して、該アルミニウム合金箔８と該無延伸ポリプロピレンフィルムとを貼着した後、該アルミニウム合金箔８の他面に、接着剤塗布し、この上に合成樹脂製フィルム１０を載せて貼着することができる。
上記のアルミニウム合金箔８とポリプロピレンフィルムとの圧着は、一般的に加熱下で行われる。加熱条件は、特に限定しないが、１６０〜２４０℃程度である。また、圧着条件は、特に限定しないが、圧力０．５〜２ｋｇ／ｃｍ２であり、時間０．５〜３秒程度である。
また、合成樹脂製フィルム１０の接着剤としては、従来公知のものが用いられ、例えば、ウレタン系接着剤等が用いられる。
本実施形態における成形包装体材料は、公知の方法で成形することができ、成形方法は特に制限されるものではないが、特に深絞り成形に好適に使用することができる。ここで、本実施形態に係る成形包装体材料１を用いて、包装体を得る方法の一例としては、成形包装体材料１を所望の大きさに裁断して所望の形状にした包装材を得、この包装材に、中央部が凹部となり周辺部が平坦部となるように、且つ、熱封緘層９側が内面となるように、深絞り成形を施す。深絞り成形を施した包装材２枚を用いて、凹部同士が対向するようにし、且つ、周辺部の熱封緘層９同士が当接するようにして接着する。そして、一部を残し、他の周辺部を熱封緘して、包装体を得る。二次電池外装材用であれば、中央部に正極集電体２、正極３、隔離材４、負極５、負極集電体６を収納し更に電解質で含浸させることで二次電池を製造することができさらに、二次電池本体から延びているリード線を外部に出すようにして、袋の口を再度、熱封緘する等、公知の方法に従って製造することができる。
本実施形態における二次電池によれば、上記の良好な成形性を有したアルミニウム合金箔８を備える成形包装体材料１を用いるため、凹部を従来より深くする等のより深絞り成形の良好となり、収容量の多い二次電池用外装材を形成できるので、長時間の使用に耐える充電容量あるいは高出力な二次電池を得ることができる。
本実施形態における成形包装体材料１を用いて、医薬品包装容器を得る場合にも成形方法は、上述した方法を採用できる。例えば、ＰＴＰ用であれば、薬（錠剤、カプセルなど）を収納して医薬品包装容器として用いることができる。本発明の医薬品包装容器は公知の方法で製造でき、製造方法は特に制限されるものではない。
この医薬品包装容器によれば、上記の良好な成形性を有したアルミニウム合金箔８を備える成形包装体材料１を用いるため、角絞り成形等の苛酷な条件での深絞り成形が可能となり、成形包装体材料１の低減化が図れる。また、この医薬品包装容器によれば、アルミニウム合金箔の平均結晶粒径が小さいので、深絞り成形時に不均一な変形が起こり難く、成形体のコーナー部での割れも少ないため、外部からの水蒸気が成形包装体材料１内に侵入しにくくなり、保管する際に水蒸気バリヤー性が要求される内容物の錠剤等の長期の品質管理性にも優れている。
以上、本発明の説明を行ったが、本発明の要旨を逸脱しない限り、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
例えば、上記実施形態では二次電池用又は医薬品包装用の成形包装体材料１としたが、特に限定する趣旨ではなく、他の包装用途に用いてもよい。たとえば、二次電池ではなく、一次電池の成形包装体材料に用いることもできる。このようにすれば、凹部を従来より深くする等のより深絞り成形が良好となり、収容量の多い一次電池用外装材を形成できるので、長時間の使用に耐える充電容量あるいは高出力な一次電池を得ることができる。
以下、本発明を実験例で示しさらに説明するが、本発明はこれら実験例に限定されるものではない。
表１に記載した組成を持つアルミニウム鋳塊を準備し、表１に記載した均質化処理、冷却、熱間圧延、冷間圧延、箔圧延及び最終焼鈍を施して、厚さ４０μｍのアルミニウム合金箔を得た。得られたアルミニウム合金箔の圧延方向に対する０度、４５度、９０度における引張強さＴＳ、０．２％耐力ＹＳ及び伸びを測定し、ＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値を算出した結果を表２に示した。さらにアルミニウム合金箔の平均結晶粒径とアルミニウム合金箔表面の結晶方位密度も同様に表２に示した。また実際の電池外装材を模擬したラミネート複合材を試作し、角筒絞り成形試験の結果も表２に示した。
アルミニウム合金箔の引張強さＴＳは、巾１０ｍｍの短冊状試料片を用い、チャック間距離５０ｍｍで、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎ．の速度で引張試験を行い、短冊状試料片にかかる最大荷重を測定し、元の試料の断面積で除した応力を引張強さとして計算した。また、０．２％耐力ＹＳは、荷重−伸び曲線図の初期の立ち上がりのほぼ直線で示される弾性域内のこの直線から０．２％の永久歪みの値から平行線を引き、上記曲線と交わった点、すなわち鋼材料などの降伏点に相当する点の値を求めた。また、伸びは、引張強さの場合と同様の測定方法で、短冊状試料片が破断したときのチャック間距離をＬ（ｍｍ）としたとき、〔（Ｌ−５０）／５０〕×１００で算出されるものである。
次に、実験例に係るアルミニウム合金箔を用いた成形包装体材料の深絞り性がどの程度であるかを試験するために、以下の実験を行った。実験例で得られた各アルミニウム合金箔の片面に、平均粒径６〜８μｍの無水マレイン酸変性ポリプロピレン１５重量部とトルエン８５重量部よりなるオルガノゾルを塗布し、２００℃で２０秒間の条件で乾燥し、厚さ２μｍの接着性皮膜を得た。次に、厚さ４０μｍのポリプロピレンフィルムを、温度２００℃、圧力２ｋｇ／ｃｍ２、時間１秒間の圧着条件で、接着性皮膜表面に圧着して貼着した。最後に、アルミニウム合金箔の他面（押出フィルムが貼着されていない面）に、厚さ２５μｍの２軸延伸ナイロンを、ウレタン系接着剤を介して貼着して成形包装体材料を得た。
上記成形包装材料から、１２０ｍｍ×１００ｍｍの大きさで切断し、角筒絞り成形試験のサンプルとした。長さ６０ｍｍ、幅４０ｍｍ、肩Ｒ及びコーナーＲが１．５ｍｍのポンチを用い、しわ抑え力を３００ｋｇｆにて、角筒絞り成形試験を実施した。成形高さは１．０ｍｍから０．５ｍｍ刻みで高くし、各成形高さにて５回の上記角筒絞り成形試験を行い、５回全てでピンホールやワレが発生しなかった最大成形高さを、表２に示した。
また、アルミニウム合金箔の平均結晶粒径を以下のようにして測定した。得られた各アルミニウム合金箔を、５℃以下の２０容量％過塩素酸＋８０容量％エタノール混合溶液を用い、電圧２０Ｖで電解研磨を行った後、水洗、乾燥後、２５℃以下の５０容量％燐酸＋４７容量％メタノール＋３容量％弗化水素酸の混合溶液中で、電圧２０Ｖで陽極酸化皮膜を形成させた後、光学顕微鏡で偏光をかけて、結晶粒を観察し、写真に撮影した。撮影された写真から、切断法にて、平均結晶粒径を測定した。切断法は、ある線分内に何個結晶粒があるかを数え、線分をその個数で除した大きさを求める方法である。各平均結晶粒径を表２に示した。
アルミニウム合金箔表面の結晶方位密度の測定には、Ｘ線回折装置を用い、Ｘ線回折のシェルツ反射法により、｛１００｝、｛１１０｝、｛１１１｝の不完全極点図を測定し、これらを元に三次元結晶方位解析（ＯＤＦ）を行なって調べた。またこれらの解析においては、アルミニウム粉末から作られたランダム結晶方位を有する試料を測定して得たデータを｛１００｝、｛１１０｝、｛１１１｝極点図の解析の際に使う規格化ファイルとし、これによりランダム方位を有する試料に対する倍数として各種方位密度を求めた。なお本実験例において、結晶方位密度は全て三次元結晶方位解析（ＯＤＦ）に基づくものである。
ここで、Ｃｕｂｅ方位は｛００１｝＜１００＞を代表方位とし、Ｒ方位は｛１２３｝＜６３４＞を代表方位とした。なお、通常は上記方位を中心に一定角度を持つ方位分散が存在するため、本実験例では、上記方位まわり１５°回転範囲の中にある最大方位密度をとり、それぞれ上記方位密度の代表値とした。
以上の結果から明らかなように、実験例１〜２１、２８、２９、及び３１に係るアルミニウム合金箔は、平均結晶粒径、アルミニウム合金箔の方位密度が制御されているために、実験例に係るアルミニウム合金箔２２〜２７、３０、３２〜３９に比べて、角筒絞り成形試験の成形高さが大きく、成形性に優れていることを示している。従って、実験例１〜２１、２８、２９、及び３１に係るアルミニウム合金箔を用いて得られた成形包装体材料は、深絞り成形が良好に行え、厚さの比較的厚い内容物を包装するのに適していることが分かる。また、実験例１〜２１に係るアルミニウム合金箔は、さらに、圧延方向に対する０度、４５度、９０度方向の強度バランスが最適に制御されているので、角筒絞り成形試験の成形高さがより大きく、成形性に優れていることを示している。一方、実験例２２〜２７、３０、３２〜３９に係るアルミニウム合金箔は、角筒絞り成形試験の成形高さが低く、成形性が良好でないことが明らかである。従って、実験例２２〜２７、３０、３２〜３９に係るアルミニウム合金箔を用いて得られた成形包装体材料は、深絞り成形が良好に行えず、厚さの比較的厚い内容物を包装するのに適していないことが分かる。
また、以上の結果から明らかなように、特定の組成のアルミニウム合金鋳塊を特定の工程で処理するため、実験例１〜２１に係るアルミニウム合金箔は、実験例に係るアルミニウム合金箔２２〜３９に比べて、角筒絞り成形試験の成形高さが大きく、成形性に優れていることを示している。従って、実験例１〜２１に係るアルミニウム合金箔を用いて得られた成形包装体材料は、深絞り成形が良好に行え、厚さの比較的厚い内容物を包装するのに適していることが分かる。
実験例２２では、添加Ｓｉ量が少ないので、４５度方向におけるＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が低く、角筒絞り試験時におけるフランジ部の材料が流入しにくいために、成形高さが向上しなかった。
実験例２３では、添加Ｓｉ量が多いので、４５度方向におけるＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が低い上に、平均結晶粒径も大きくなり、成形高さが向上しなかった。
実験例２４では、添加Ｆｅ量が少ないので、４５度方向におけるＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が低い上に、平均結晶粒径も大きくなり、成形高さが向上しなかった。
実験例２５では、添加Ｆｅ量が多いので、結晶粒が微細であるために、４５度方向におけるＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が低い上に、Ｒ方位密度が高くなり、成形高さが向上しなかった。
実験例２６では、添加Ｃｕ量が少ないので、４５度方向におけるＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が低くフランジ部の材料が流入しにくいために、成形高さが向上しなかった。
実験例２７では、添加Ｃｕ量が多いので、アルミニウム合金箔表面のＣｕｂｅ方位密度が低いために、成形高さが向上しなかった。
実験例２８では、均質化処理温度が低いので、４５度方向におけるＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が低く、角筒絞り試験時におけるフランジ部の材料が流入しにくいために、成形高さの向上が少なかった。
実験例２９では、均質化処理時の保持時間が短いので、４５度方向におけるＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が低く、角筒絞り試験時におけるフランジ部の材料が流入しにくいために、成形高さの向上が少なかった。
実験例３０では、中間焼鈍温度が低いので、４５度方向におけるＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が低い上に、平均結晶粒径も大きくなり、成形高さが向上しなかった。
実験例３１では、中間焼鈍温度が高いので、４５度方向におけるＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が低く、角筒絞り試験時におけるフランジ部の材料が流入しにくいために、成形高さの向上が少なかった。
実験例３２では、中間焼鈍を実施していないので、結晶粒が微細であるために、４５度方向におけるＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が低く、Ｃｕｂｅ方位密度が少なくＲ方位密度が高くなり、さらに０度方向と４５度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の差、 ４５度方向と９０度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の差も大きくなったので、成形高さが向上しなかった。
実験例３３では、熱間圧延後から中間焼鈍前までの冷間圧延率が大きいので、アルミニウム合金箔表面のＣｕｂｅ方位密度が少なく、角筒絞り試験の初期に微小なクラックが発生したので、成形高さが向上しなかった。
実験例３４では、中間焼鈍後から最終箔厚にするまでの冷間圧延率が少ないので、４５度方向におけるＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が低い上に、平均結晶粒径も大きくなり、成形高さが向上しなかった。
実験例３５では、中間焼鈍後から最終箔厚にするまでの冷間圧延率が大きいので、４５度方向におけるＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が低い上に、Ｃｕｂｅ方位密度が少なくＲ方位密度が高くなり、さらに０度方向と４５度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の差が大きくなったので、成形高さが向上しなかった。
実験例３６では、４５度方向におけるＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が低く、アルミニウム合金箔が再結晶しないために、成形高さが低下した。
実験例３７では、４５度方向におけるＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が低い上に、平均結晶粒径も大きくなり、成形高さが向上しなかった。
実験例３８では、４５度方向におけるＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が低い上に、平均結晶粒径も大きくなり、成形高さが向上しなかった。
実験例３９では、４５度方向におけるＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が低く、アルミニウム合金箔が再結晶しないために、成形高さが低下した。
１ 外装材（成形包装体材料）
２ 正極集電体
３ 正極
４ 隔離材（セパレーター）
５ 負極
６ 負極集電体
７ 外装材の端部
８ 外装材本体（アルミニウム合金箔）
９ 熱封緘層
１０ 合成樹脂製フィルム

Claims (7)

  1. Ｆｅ：０．８〜２．０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．００２５〜０．２ｍａｓｓ％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金箔であり、
    前記アルミニウム合金箔は、前記アルミニウム合金箔表面の結晶方位における、Ｃｕｂｅ方位密度が５以上で、Ｒ方位密度が５０以下であり、
    前記アルミニウム合金箔の平均結晶粒径は、７〜２０μｍである、
    アルミニウム合金箔。
  2. 前記アルミニウム合金箔は、前記アルミニウム合金箔における圧延方向に対する０度、４５度、９０度方向のそれぞれの引張強さＴＳと０．２％耐力ＹＳにおいて、
    ４５度方向におけるＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の値が２００Ｎ／ｍｍ２以上であり、
    ０度方向と４５度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の差の絶対値が３０Ｎ／ｍｍ２以下であり、
    ４５度方向と９０度方向のＴＳ×（ＴＳ／ＹＳ）の差の絶対値が３０Ｎ／ｍｍ２以下である、
    請求項１記載のアルミニウム合金箔。
  3. 請求項１または請求項２に記載のアルミニウム合金箔を備える成形包装体材料。
  4. 前記アルミニウム合金箔の一方の側に積層されてなる合成樹脂製フィルムと、
    前記アルミニウム合金箔の他方の側に積層されてなる熱封緘層と、
    をさらに備える、請求項３に記載の成形包装体材料。
  5. 請求項４に記載の成形包装体材料を用いる二次電池。
  6. 請求項４に記載の成形包装体材料を用いる医薬品包装容器。
  7. 請求項１または請求項２に記載のアルミニウム合金箔の製造方法であって、
    Ｆｅ：０．８〜２．０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．０５〜０．２ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．００２５〜０．２ｍａｓｓ％、残部がＡｌ及び不可避的不純物から成るアルミニウム合金鋳塊を５００℃以上、６２０℃以下で１時間以上の均質化保持をする工程と、
    該均質化保持後に、熱間圧延および冷間圧延を施す工程と、
    該冷間圧延の途中で、３００℃以上４５０℃以下で保持する中間焼鈍を施す工程と、
    該熱間圧延後から該中間焼鈍前までの冷間圧延率を８５％以下で冷間圧延を実施する工程と、
    該中間焼鈍後から最終箔厚にするまでの冷間圧延率を８０％以上９３％以下で冷間圧延を実施する工程と、
    該冷間圧延後に最終焼鈍を施して前記アルミニウム合金箔を得る工程と、
    を含む、方法。
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