KR20010024776A

KR20010024776A - 에어로졸 캔용 알루미늄 합금

Info

Publication number: KR20010024776A
Application number: KR1020007006788A
Authority: KR
Inventors: 호프망쟝-뤼크; 쥬팽알렝
Original assignee: 삐가쓰 다니엘; 세발 소시에떼아노님
Priority date: 1998-01-22
Filing date: 1999-01-20
Publication date: 2001-03-26
Also published as: AU2060599A; PL341380A1; EP1064413A1; BR9907215A; CZ20002512A3; ATE216738T1; HUP0100376A2; WO1999037826A1; ES2175929T3; CN1288487A; CA2318389A1; FR2773819A1; FR2773819B1; HUP0100376A3; AR014420A1; DE69901341T2; DE69901341D1; EP1064413B1

Abstract

본 발명은 구리와 망간을 포함하는 합금에 관한 것으로, 합금 내의 Cu 및 Mn 조성은, 좌표축 중 가로축을 Mn 함유량(중량%)으로 하고 세로축을 Cu 함유량(중량%)으로 하는 좌표계에서 하기 표 1에 기재된 좌표점 A, B, C 및 D로 한정되는 다각형 ABCD 내에 포함되며, 나머지 조성은 Al 및 피할 수 없는 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

표 1

가로축(Mn %) 세로축(Cu %) A 0.075 0.65 B 0.50 0.65 C 0.35 0.4 D 0.25 0.4

Description

에어로졸 캔용 알루미늄 합금{ALUMINIUM ALLOY FOR AEROSOL HOUSING}

일본 특허 출원 제1-149939/89호에서는 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Cu 및 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Mn를 함유하는 알루미늄 합금을 개시하고 있다. 이들 합금은 슬러그(slug)를 출발 물질로 하여 충격 압출로 에어로졸 캔을 제조하는 데 적당하며, 이들 캔은 향상된 내점식성(耐占蝕性)을 갖는다.

현재의 기술 수준에 따르면, 슬러그는 열간 압연, 이어서 냉간 압연에 의해 스트립으로부터 얻어진다.

이어서, 당업자들에게 공지된 방법에 따라, 충격 압출된 캔을 전형적으로 탈지시키고, 내부를 바니시로 칠하고/칠하거나 외부를 인쇄한 다음, 오븐 내에서 처리하여 잉크를 소성시키고 바니시를 건조시킨 후, 최종적으로 원추형으로 성형한다.

출원인은 에어로졸 캔의 벽 두께를 감소시키기 위해서 향상된 기계적 특성을 갖는 알루미늄 합금을 찾고자 하는 노력을 하였다. 또한, 출원인은 합금, 바람직하게는 압연 단독보다는 오히려 연속 주조로 슬러그를 제조하는 데 적당한 합금, 보다 바람직하게는 충격 압출 처리만 된 캔보다는 충격 압출되고 이어서 연신된 에어로졸 캔을 제조하는 데 적당한 합금을 조사하였다.

본 발명은 알루미늄 합금, 특히 에어로졸 캔의 제조에 사용되는 알루미늄 합금의 기술 분야에 관한 것이다.

도 1은 가로축 Ox가 Al 합금 내의 Mn 중량%를 나타내고, 세로축 Oy가 Al 합금 내의 Cu 중량%를 나타내는 Ox-Oy 평면에 조성을 나타내는 디아그램을 도시한 것이다.

다각형 ABCD는 본 발명에 따른 알루미늄 합금 내의 Mn 및 Cu 조성의 범위를 결정한다.

다각형 EFGH는 본 발명에 따른 알루미늄 합금 내의 Mn 및 Cu 조성의 바람직한 범위를 결정한다.

도 2는 동일한 출발 물질의 슬러그로부터 얻어지는 에어로졸 캔에 있어서 디아그램의 좌향 A 부분에서는 높이 H(가로축)의 함수로서, 그리고 디아그램의 우향 B 부분에서는 바니시 및 잉크를 소성시키기 위한 열 처리 시간 t(가로축)의 함수로서 기계적 특성 Rm(세로축)의 변화를 정성적으로 예시한 것이다.

곡선 I는 충격 압출 공정에 해당하는 반면, 곡선 II는 제1 충격 압출 단계 F_Ⅱ, 이어서 제2 연신 단계 E_Ⅱ에 해당한다.

도 3은 스트립(3) 제조용 액상 금속(2)이 공급되는 연속 주형 장치 "4R"(1)의 단면도로서, 제조된 스트립(3)은 스탬핑하여 거의 동일한 두께의 슬러그(4)를 제조하는 데 사용된다.

도 4a 내지 도 4c는 초기 슬러그(4)(도 4a)를 압출된 블랭크(5)(도 4b)로 변형시키는 단계와, 블랭크(5)의 벽(7) 두께를 감소시키면서 연신시키므로써 상기 블랭크(5)를 에어로졸 캔(6)으로 변형시키는 단계를 포함하는, 본 발명에 따른 바람직한 공정을 개략적으로 도시한 것이다.

본 발명에 관한 상세한 설명

본 발명에 따른 알루미늄 합금은, 도 1에서 도시한 바와 같이 좌표점 E, F, G 및 H에 의해 한정되는 다각형 EFGH 내에서 유지되는 Cu 및 Mn 조성, 즉 하기 표 2에 나타낸 것과 같은 조성을 갖는 것이 바람직하다.

	가로축(Mn %)	세로축(Cu %)
E	0.25	0.6
F	0.45	0.6
G	0.4	0.5
H	0.3	0.5

본 발명에 따른 합금 조성물은, 첫째 도 3에서 예시한 바와 같이 연속 주물 스트립(3)으로부터 슬러그(4)를 얻는 경우와, 둘째 도 4a 내지 도 4c에서 개략적으로 도시한 바와 같이 제1 압출 단계, 이어서 제2 연신 단계로 상기 슬러그를 에어로졸 캔으로 변형시키는 경우에 특히 유리하다.

도 2는 기계적 특성(Rm)에 대한 본 발명의 공정상 이점을 예시한 것이다. 또한, 본 발명에 따른 합금은 열 처리(도 2의 B 부분) 및 이러한 열 처리로 인한 기계적 특성의 저하 작용에 대하여 표준 합금 또는 본 발명에 따르지 않은 합금보다 덜 민감하다는 점에 유의해야 한다.

따라서, 본 발명은 보다 양호한 기계적 특성과 그로 인한 보다 높은 내부 압력에 대한 저항성, 또는 무엇보다도 가장 중요하다고 생각되는 금속 사용량의 절감 효과를 가져오는 특성인 보다 얇은 벽 두께의 에어로졸 캔을 얻는 데 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 합금은 Cu 및 Mn 이외에도 다른 금속들, 0.005 중량% 내지 0.05 중량%의 Ti, 0.2 중량% 내지 0.5 중량%의 Fe, 및 0.2 중량% 미만의 Si를 포함할 수 있다.

티탄은 비교적 미세한 입자를 함유한 주물 스트립(3)을 얻는 데 사용된다.

Fe 및 Si 원소는 알루미늄 내에 존재하는 보통의 불순물이다. Fe 함량은, 그 함량이 0.2 중량%를 초과하는 경우 Fe가 입자의 크기를 감소시키는 데 도움을 주긴 하지만, 그 함량이 0.5 중량% 이상인 경우 Fe가 망간을 포획하므로써 망간의 작용을 소멸시키기 때문에 부작용을 갖는다.

Si는 단순히 불순물이므로, 그 함량은 0.2 중량% 미만이어야 하고, 그렇지 않은 경우에는 망간의 용해도가 보다 낮아져서 보다 큰 입자를 형성시킬 수 있다.

본 발명의 제2 목적은 본 발명에 따른 합금을, 연속 주물 스트립으로부터 얻어지는 상기 합금의 슬러그(4)를 충격 압출시켜서 제조한 에어졸 캔을 얻는 데 사용하는 방법에 있다.

바람직하게, 상기 제2 목적은 본 발명에 따른 합금을, 연속 주물 스트립으로부터 얻어지는 상기 합금의 슬러그(4)를 충격 압출시키고, 이어서 얻어진 블랭크(5)를 연신시켜서 제조한 에어로졸 캔을 얻는 데 사용하는 방법에 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 합금을 선택하는 것은 주물 스트립으로부터 얻어지는 슬러그의 경우에 특히 적당하고, 이들 슬러그를 충격 압출 단계, 이어서 연신 단계에 의해 에어로졸 캔으로 변형시키는 경우에 특히 유리하다.

본 발명의 제3 목적은 연속 주물 스트립으로부터 얻어지는 본 발명 합금의 슬러그(4)를 충격 압출시키므로써, 상기 합금으로 제조한 에어로졸 캔을 제공하는 데 있다.

바람직하게, 상기 제3 목적은 연속 주물 스트립으로부터 얻어지는 본 발명 합금의 슬러그(4)를 충격 압출시키는 단계, 이어서 1 이상의 연신 단계를 수행하므로써, 상기 합금으로 제조한 에어로졸 캔을 사용하므로써 달성된다.

본 발명의 제1 목적에 따르면, 합금의 슬러그를 충격 압출시키거나, 또는 상기 합금의 슬러그를 충격 압출시키고, 이어서 연신시켜서 에어로졸 캔을 제조하는 데 사용되는 알루미늄 합금은, 구리 및 망간을 포함하며, 상기 합금 내의 Cu 및 Mn 조성은 가로축이 Mn 함량(중량 %)을 나타내고 세로축이 Cu 함량(중량 %)을 나타내는 좌표계에서 한정되는 다각형 ABCD 내에 존재하며, 좌표점 A, B, C 및 D는 하기 표 1과 같이 한정되고, 나머지 조성은 Al 및 피할 수 없는 불순물로 이루어진다.

	가로축(Mn %)	세로축(Cu %)
A	0.075	0.65
B	0.50	0.65
C	0.35	0.4
D	0.25	0.4

이러한 합금 조성은 연속 주조에 의해 제조된 스트립을 출발 물질로 하여 슬러그를 제조하는 데 특히 적당하다.

Mn 함량은 에어로졸 캔 상의 라커 및 바니시를 어닐링시킬 때 일어나는 금속 연화 작용을 감소시킬 수 있도록 구체적으로 선택된다. 출원인이 행한 시험에 의하면, 직선 AD에 의해 정해지는 한계치 이하의 Mn 함량은 과도하게 큰 입자를 갖는 슬러그를 형성하므로, 결국 최종 에어로졸이 원추형으로 성형될 때 주름이 형성된다. 또한, 직선 AD에 의해 정해지는 한계치 이상의 Mn 함량은, 특히 에어로졸 캔 벽의 두께를 감소시켜, 구체적으로 금속 비용을 감소시켜야 할 필요성을 고려해 볼 때, 불충분한 기계적 특성을 갖는 에어로졸을 형성하게 된다.

특히, Mn 함량이 0.2 중량% 내지 0.4 중량%인 경우, Mn의 강한 연화 억제 작용이 관측되는데, 이것은 기계적 특성을 현저하게 향상시킨다. 이러한 작용은, Cu를 함유하는 합금이 매우 빠르게 연화된다는 점에도 불구하고, Cu도 포함하는 합금의 경우에 특히 두드러진다. 이는 1050 알루미늄 합금(알루미늄 협회 정의)에 Mn 3%를 첨가하면, 강도를 15 MPa 만큼 증가시킬 수 있는 반면, Cu 0.5%를 함유하는 1050 합금에 동일한 Mn 3%를 첨가하면, 강도를 30 Mpa 만큼 증가시킨다는 사실로부터 이해할 수 있다. Cu와 Al 원소 간의 상당한 상승 작용이 확인되었다.

Mn이 고함량(전형적으로는 0.5% 이상)인 경우, 합금은 에어로졸 캔 상의 라커 또는 바니시를 어닐링하는 동안 거의 연화되지 않기 때문에, 보다 많은 Mn을 첨가한다고 할지라도 전혀 차이가 없고, 또한 일반적으로 Mn을 0.5 중량% 이상 첨가하면 단지 금속 구조를 열화시킬 따름이다.

구리 함량에 관한 시험에 의하면, Cu 함량을 0.65% 이하(직선 AD의 세로축)이지만 0.4%(직선 CD 세로축) 이상으로 하여 에어로졸 캔의 벽 두께를 감소시키기 위해 최종 에어로졸 캔에 높은 기계적 특성을 부여할 경우, 보다 높은 내식성을 얻을 수 있는 것으로 나타났다.

상이한 알루미늄 합금로부터 슬러그를 제조하고, 이에 상응하여 압출 및 연신된 캔을 제조하였다. 얻어진 캔의 치수는 직경이 45 mm이고, 높이가 290 mm이며, 벽 두께가 0.28 mm이었다.

시험 9 내지 시험 12만이 본 발명에 적당하다.

시험 8과 시험 10을 비교해 보면, 기계적 특성의 최고 한도가 존재함이 명백하다. 즉, 다각형 ABCD 내의 Cu 및 Mn 조성에 해당하는 값 이상으로 Mn의 함량이 증가하면, 기계적 특성이 개선되지 않는다.

시험 번호	내식성 , 성형(압출 + 연신)
		입자 크기(㎛)	원추형 성형시 경향
1	Al 1050과 동일함	300	주름 형성
2	Al 1050과 동일함	50	주름 형성되지 않음
3	Al 1050과 동일함	30	주름 형성되지 않음
4	Al 1050과 동일함	40	주름 형성되지 않음
5	Al 1050과 동일함	40	주름 형성되지 않음
6	Al 1050과 동일함	220	주름이 형성되기 시작함
7	피팅	30	주름 형성되지 않음
8	Al 1050과 동일함	300	주름 형성
9	Al 1050과 동일함	70	주름 형성되지 않음
10	Al 1050과 동일함	120	주름 형성되지 않음
11	Al 1050과 동일함	135	주름 형성되지 않음
12	Al 1050과 동일함	120	주름 형성되지 않음

이들 비교 시험은, 본 발명의 합금의 범위가 Al 이외의 원소를 저함량으로 함유하는 알루미늄 합금, 즉 본 출원에 있어 기준 합금인 합금 1050(알루미늄 협회 정의)을 사용하여 얻은 것과 유사하게, 원추형을 성형시키는 동안 어떠한 주름도 없이 그리고 양호한 내식성을 갖고 있으면서, 라커 및 바니시를 소성시킨 후 에어로졸 캔에 높은 기계적 특성을 부여할 수 있기 때문에, 본 발명에 의한 범위 선택의 이점을 명백하게 보여 준다.

Claims

합금의 슬러그를 충격 압출시키거나, 또는 상기 슬러그를 충격 압출시키고, 이어서 연신시켜서 에어로졸 캔을 제조하는 데 구리 및 망간을 포함한 알루미늄 합금을 사용하는 방법으로서,

상기 합금 내의 Cu 및 Mn 조성은 가로축이 Mn 함량(중량 %)을 나타내고 세로축이 Cu 함량(중량 %)을 나타내는 좌표계에서 한정되는 다각형 ABCD 내에 존재하며, 좌표점 A , B , C 및 D는 하기 표 1과 같이 한정되고, 나머지 조성은 Al 및 피할 수 없는 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.

표 1

가로축(Mn %) 세로축(Cu %) A 0.075 0.65 B 0.50 0.65 C 0.35 0.4 D 0.25 0.4
제1항에 있어서, 합금 내의 Cu 및 Mn 조성은 하기 표 2에 기재된 좌표점 E, F, G 및 H에 의해 한정되는 다각형 EFGH 내에서 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.

표 2

가로축(Mn %) 세로축(Cu %) E 0.25 0.6 F 0.45 0.6 G 0.4 0.5 H 0.3 0.5
제1항 또는 제2항에 있어서, 0.005 중량% 내지 0.05 중량%의 Ti, 0.2 중량% 내지 0.5 중량%의 Fe 및 0.2 중량% 미만의 Si를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 기재된 합금을, 연속 주물 스트립으로부터 얻어지는 상기 합금의 슬러그를 충격 압출시켜서 제조한 에어로졸 캔을 얻는 데 사용하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 기재된 합금을, 연속 주물 스트립으로부터 얻어지는 상기 합금의 슬러그를 충격 압출시키고, 이어서 얻어진 블랭크를 연신시켜서 제조한 에어로졸 캔을 얻는 데 사용하는 방법.
연속 주물 스트립으로부터 얻어지는 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 기재된 합금의 슬러그를 충격 압출시켜서 얻은 합금 에어로졸.
연속 주물 스트립으로부터 얻어지는 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 기재된 합금의 슬러그를 충격 압출시키고, 1 이상의 연신 단계를 수행하여 얻은 합금 에어로졸.