JPWO2015140833A1 - Dr缶ボディ用アルミニウム合金板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係るDR缶ボディ用アルミニウム合金板は、所定の合金組成のアルミニウム合金からなり、最終板が特定の方位密度(CubeO)の特徴を有し、更に、空焼き後において、所定の強度を有する。
まず、アルミニウム合金組成に関する各成分の限定理由について説明する。
Siの含有により、最終焼鈍時及び塗装焼付時にMg2Si系粒子が析出して強度上昇に寄与する。Si含有量が0.10mass%(以下、「%」と記す)未満ではこの効果は得られず、また、鋳造時に高純度の地金を用いなければならず原料コストが増加する。一方、0.60%を超えると析出粒子が増加するため、熱間圧延工程及び中間焼鈍工程において再結晶化が阻害される。その結果、Cube方位の形成が抑制され、最終板の耳率が悪化する。なお、Siの好ましい含有量は、0.20〜0.50%である。
Feの含有によりMnの固溶析出状態が制御され、Mn系晶出物が均一に分散することにより深絞り成形性が向上する。Fe含有量が0.10%未満ではこの効果は得られず、また鋳造時に高純度の地金を用いなければならず原料コストが増加する。一方、0.80%を超えると粗大なAl−Fe−Mn−Si系晶出物が増加し、PSNと呼ばれる晶出物周りの高転位密度領域における再結晶が支配的となる。その結果、Cube方位密度が低下し、最終板の耳率が悪化する。なお、Feの好ましい含有量は、0.30〜0.60%である。
Cuの含有により、最終焼鈍時及び塗装焼付時にAl−Cu−Mg系及びAl−Cu−Mg−Si系の粒子が析出して、強度上昇に寄与する。Cu含有量が0.05%未満ではこの効果は得られず、0.25%を超えると強度が高くなり過ぎて、深絞り成形性が悪化する。なお、Cuの好ましい含有量は、0.10〜0.25%である。
Mnの含有により、強度の上昇に寄与する。Mn含有量が0.80%未満では十分な強度を得ることはできない。一方、1.50%を超えると強度が高くなり過ぎて、深絞り成形性が悪化する。なお、Mnの好ましい含有量は、0.80〜1.10%である。
Mgの含有により、固溶による強度上昇に寄与する。また、SiとMg2Si系粒子の形成により、最終焼鈍時及び塗装焼付時の強度上昇にも寄与する。Mg含有量が0.80%未満ではこの効果は得られない。一方、1.30%を超えると強度が高くなり過ぎて、深絞り成形性が悪化する。なお、Mgの好ましい含有量は、0.90〜1.25%である。
次に、本発明に係るDR缶ボディ用アルミニウム合金板の方位密度の特徴について説明する。本発明では、最終板におけるCube方位密度(以下、「CubeO」と記す)をランダム方位密度に対して2.00倍以上とし、かつ、CubeOとS方位密度(以下、「SO」と記す)との比(CubeO/SO)を0.40〜1.00と規定する。
次に、本発明に係るDR缶ボディ用アルミニウム合金板の強度について説明する。本発明では、空焼き後において、180〜220MPaの耐力及び230MPa以上の引張強度を有するものと規定する。空焼き後の耐力が180MPa未満の場合は、DR缶ボディとして強度不足となる。一方、空焼き後の耐力が220MPaを超える場合は、深絞り成形時にしわが発生して表面品質が低下する。空焼き後の耐力は、190〜210MPaとするのが好ましい。また、空焼き後における引張強度が230MPa未満の場合は、限界絞り比が低下して深絞り性に劣る。なお、空焼き後における引張強度は、235MPa以上であるのが好ましい。ここで、空焼き後における引張強度の上限値は特に規定するものではないが、アルミニウム合金の組成及び製造条件によって自ずと決まり、本発明では上限値を255MPaとする。
次に、本発明に係るDR缶ボディ用アルミニウム合金板の更なる方位密度の特徴について説明する。本発明では、中間焼鈍板におけるCubeOをランダム方位密度に対して4.00倍以上とし、かつ、CubeOとR方位密度(以下、「RO」と記す)との比(CubeO/RO)を1.00以上と規定するのが好ましい。
本発明に係るDR缶ボディ用アルミニウム合金板は、上記所定の組成のアルミニウム合金を鋳造する鋳造工程と;鋳塊を均質化処理する均質化処理工程と;均質化処理した鋳塊を熱間圧延する熱間圧延工程と;熱間圧延板の一次冷間圧延工程と;一次冷間圧延板を300〜450℃で焼鈍する中間焼鈍工程と;中間焼鈍板の二次冷間圧延工程と;を備える。
上記合金組成のアルミニウム合金を、半連続鋳造法によって鋳造し鋳塊を作成する。
均質化処理工程では、鋳造工程で鋳造した鋳塊を580〜620℃の温度で1〜12時間の熱処理を施すのが好ましい。処理温度が580度℃未満及び処理時間が1時間未満の場合は、均質化効果が不十分となる。また、熱間圧延工程中の析出粒子数が多くなるので、熱間圧延工程後の再結晶化が阻害される。その結果、熱間圧延板中に圧延組織が残存し、再結晶粒においてもCubeOが低下する。この熱間圧延板のCubeOは、中間焼鈍時のCube方位粒の核の一つとなるものであるため、低下させないことが重要である。また、処理温度が620℃を超えると鋳塊表面において酸化や膨れが生じ、表面品質の低下を招く。なお、処理時間が12時間を超えても効果の更なる向上が得られず、生産性を悪化させる。なお、均質化処理工程の温度は、580〜610℃とするのが更に好ましく、処理時間は1〜4時間とするのが更に好ましい。
均質化処理工程の後に、鋳塊を熱間圧延工程にかける。熱間圧延工程は、熱間粗圧延段階と熱間仕上圧延段階とからなる。熱間粗圧延段階では、開始温度を450〜610℃とし、終了温度を450〜550℃とするのが好ましい。開始温度が450℃未満の場合は、金属間化合物の析出が起こり、かつ、圧延板の温度が低下する。その結果、熱間仕上圧延上がりの組織において圧延組織が残存し、最終板の45度耳が発達してしまう。開始温度が610℃を超える場合は、圧延板の表面が酸化し、圧延中に圧延板表面に不具合が発生して品質が低下する。また、終了温度が450℃未満の場合は、1パス当たりの圧下量を低下させて変形抵抗を抑制する必要があるため、生産性が低下する。一方、終了温度が550℃を超える場合は、圧延板の表面に焼付きが発生して表面品質が低下する。熱間粗圧延段階と熱間仕上圧延段階における圧延時間は特に限定するものではないが、20分以内とするのが好ましい。なお、熱間粗圧延段階の開始温度を470〜580℃とし、終了温度を450〜530℃とするのが更に好ましい。
熱間圧延工程後に、熱間圧延板を一次冷間圧延工程にかける。一次冷間圧延工程の圧延率は、85〜95%とするのが好ましい。圧延率が85%未満の場合は、Cube方位の核生成サイトであるS方位の発達が不十分であり、圧延率が95%を超える場合は、晶出物周りの核生成であるPSNが顕著となり、二次冷間圧延で45度耳が発達し、耳率の悪化につながる。なお、一次冷間圧延工程の圧延率は、87〜93%とするのが更に好ましい。
一次冷間圧延後に、冷間圧延板は中間焼鈍工程にかけられる。中間焼鈍工程では、まず、200℃以上の温度域での平均昇温速度10〜100℃/時間をもって一次冷間圧延板が300〜450℃の焼鈍温度まで昇温され、次いで、この焼鈍温度で1〜4時間保持されるのが好ましい。このような中間焼鈍工程により、CubeOがランダム方位に対して4倍以上であり、かつ、CubeO/ROが1以上となる中間焼鈍板が得られる。
中間焼鈍工程後の中間焼鈍板は、二次冷間圧延工程にかけられる。二次冷間圧延工程の圧延率は、20〜40%とするのが好ましい。圧延率が20%未満の場合は、強度が不足する。その結果、缶体強度が得られず、また、深絞り成形時に割れが発生する。圧延率が40%を超える場合は、耐力が高くなり過ぎ、引張強度と耐力の比も小さくなる。その結果、深絞り成形時に割れやしわが発生する。圧延率が40%を超える場合は更に、圧延集合組織が発達することから、45度耳も強くなる。
二次冷間圧延後に、二次冷間圧延板を焼鈍する最終焼鈍工程を更に備えるようにしてもよい。これにより、材料強度と延性を調整することができ、更なる成形性の向上を図ることが可能となる。最終焼鈍工程では、平均昇温速度10〜80℃/時間をもって140〜190℃の焼鈍温度まで昇温され、次いで当該焼鈍温度で2〜4時間保持される。
耳率は直径57mmのブランクを33mmのパンチで絞ってカップを成形した後、圧延方向に対してカップ高さを測定し、次式より算出した。
耳率(%)={(山高さ平均−谷高さ平均)/平均カップ高さ}×100
耳率については2.8%以下を合格(○)とし、それ以外を不合格(×)とした。表面品質については、しわ、膨れ、焼付、表面傷、表面酸化のいずれもが発生しなかったものを合格(○)とし、それ以外を不合格とした。深絞り性については、われが発生せずに連続してDR成形できた場合を合格(○)とし、それ以外を不合格とした。
Claims (7)
- Si:0.10〜0.60mass%、Fe:0.10〜0.80mass%、Cu:0.05〜0.25mass%、Mn:0.80〜1.50mass%、Mg:0.80〜1.30mass%を含有し、残部Al及び不可避不純物よりなるアルミニウム合金からなり、当該アルミニウム合金の鋳塊から少なくとも熱間圧延板と中間焼鈍板を経て最終板としたアルミニウム合金板であって、最終板におけるCube方位密度(CubeO)がランダム方位密度に対して2.00倍以上であり、かつ、CubeOとS方位密度(SO)との比(CubeO/SO)が0.40〜1.00であり、空焼き後において、180〜220MPaの耐力及び230MPa以上の引張強度を有することを特徴とするDR缶ボディ用アルミニウム合金板。
- 前記熱間圧延板の導電率が36.0〜43.0%IACSである、請求項1に記載のDR缶ボディ用アルミニウム合金板。
- 前記中間焼鈍板におけるCube方位密度(CubeO)がランダム方位密度に対して4.00倍以上であり、かつ、CubeOとR方位密度(RO)との比(CubeO/RO)が1.00以上である、請求項1又は2に記載のDR缶ボディ用アルミニウム合金板。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載のDR缶ボディ用アルミニウム合金板の製造方法であって、Si:0.10〜0.60mass%、Fe:0.10〜0.80mass%、Cu:0.05〜0.25mass%、Mn:0.80〜1.50mass%、Mg:0.80〜1.30mass%を含有し、残部Al及び不可避不純物よりなるアルミニウム合金を鋳造する鋳造工程と;鋳塊を均質化処理する均質化処理工程と;均質化処理した鋳塊を熱間圧延する熱間圧延工程と;熱間圧延板の一次冷間圧延工程と;一次冷間圧延板を焼鈍する中間焼鈍工程と;中間焼鈍板の二次冷間圧延工程と;を備えることを特徴とするDR缶ボディ用アルミニウム合金板の製造方法。
- 前記均質化処理工程において、鋳塊が580〜620℃で1〜12時間処理され、前記熱間圧延工程が、開始温度450〜610℃で終了温度450〜550℃の熱間粗圧延段階と終了温度330〜380℃の熱間仕上圧延段階とからなり、前記一次冷間圧延工程の圧延率が85〜95%であり、前記中間焼鈍工程において、一次冷間圧延板が200℃以上の温度域での平均昇温速度10〜100℃/時間をもって300〜450℃の焼鈍温度まで昇温され、次いで当該焼鈍温度で1〜4時間保持され、前記二次冷間圧延工程の圧延率が20〜40%である、請求項4に記載のDR缶ボディ用アルミニウム合金板の製造方法。
- 前記二次冷間圧延工程後において、二次冷間圧延板を焼鈍する最終焼鈍工程を更に備える、請求項4又は5に記載のDR缶ボディ用アルミニウム合金板の製造方法。
- 前記最終焼鈍工程において、二次冷間圧延板が200℃以上の温度域での平均昇温速度10〜80℃/時間をもって140〜190℃の焼鈍温度まで昇温され、次いで当該焼鈍温度で2〜4時間保持される、請求項6に記載のDR缶ボディ用アルミニウム合金板の製造方法。
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