缶胴用アルミニウム合金板及びその製造方法、ならびに、缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板及びその製造方法
【課題】缶胴用として好適な、成形性及び強度に優れ、耳率が低いＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の缶胴用アルミニウム合金板及びその製造方法、ならびに、成形性及び塗装焼付処理後の強度に優れた缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】Ｓｉ０．５ｍａｓｓ％を超え１．５ｍａｓｓ％以下、Ｍｇ０．４ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ０．８ｍａｓｓ％を超え１．２ｍａｓｓ％以下、Ｃｕ０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％以下及びＭｎ０．０１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％未満を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金から構成され、２８０ＭＰａ以上３８０ＭＰａ以下の引張強さ、４４．０％ＩＡＣＳ以上５０．０％ＩＡＣＳ以下の導電率、２．０％以上４．５％以下の表面の金属間化合物の面積占有率及び−３％以上＋３％以下の耳率を有する缶胴用アルミニウム合金板及びその製造方法。
【解決手段】Ｓｉ０．５ｍａｓｓ％を超え１．５ｍａｓｓ％以下、Ｍｇ０．４ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ０．８ｍａｓｓ％を超え１．２ｍａｓｓ％以下、Ｃｕ０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％以下及びＭｎ０．０１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％未満を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金から構成され、２８０ＭＰａ以上３８０ＭＰａ以下の引張強さ、４４．０％ＩＡＣＳ以上５０．０％ＩＡＣＳ以下の導電率、２．０％以上４．５％以下の表面の金属間化合物の面積占有率及び−３％以上＋３％以下の耳率を有する缶胴用アルミニウム合金板及びその製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係る第１発明は、飲料缶胴に使用されるアルミニウム合金板に関し、詳細には、成形性及び塗装焼付処理後の強度に優れ、耳率が低いＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の缶胴用アルミニウム合金板及びその製造方法に関する。更に、本発明に係る第２発明は、第１発明の缶胴用アルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に被覆された樹脂フィルムを備える缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板に関し、成形性及び塗装焼付処理後の強度に優れた缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料缶等には、アルミニウム合金板に塗油を施し、カッピング、ＤＩ（Ｄｒａｗｉｎｇａｎｄ Ｉｒｏｎｉｎｇ：深絞りとしごき）成形を施して缶胴とし、トリミング、洗浄、乾燥、外面及び内面の塗装焼付処理、ネッキング、ならびに、フランジ加工を行い、これに飲料を充填し、缶蓋の巻き締めを行った２ピ−ス缶が多く用いられている。また、最近では、生産性向上及び作業環境改善を目的として、ＤＩ成形前のアルミニウム合金板に樹脂フィルムを被覆し、ＤＩ成形後の洗浄、乾燥、外面及び内面の塗装焼付処理工程を省略する方法がとられものもみられるようになった。前述のアルミニウム合金板はアルミニウム合金鋳塊を均質化処理後に熱間圧延を行い、必要に応じて焼鈍を施し、次いで冷間圧延を行うことで製造される。
【０００３】
近年、飲料缶のコストダウンの必要性から、飲料缶胴用アルミニウム合金板については薄肉化が進んでおり、前記アルミニウム合金板の高強度化が望まれている。具体的には、前記アルミニウム合金板を缶胴用材料として使用する際に、成形性が良好で、さらに塗装焼付処理後の強度が高いことが要求されている。
【０００４】
また、缶胴用アルミニウム合金板としては、耳率が低いことが重要である。耳率が高いと、ＤＩ成形後のトリミングしろが増すだけではなく、カッピング及びＤＩ成形時に耳部がピンチングを起こし、そのときに生じるアルミニウム片がＤＩ成形時に工具と素材の間に巻込まれ、破胴を引き起こす原因となる。
【０００５】
ここで、耳率とは、板材を円筒状に絞った際のカップ高さに対する耳の高さの割合を言う。この耳率を低く抑えるためには、熱間圧延終了後または中間焼鈍後のアルミニウム合金板再結晶組織において０−９０°耳成分である立方体方位を適度に発達させ、その後の冷間圧延で発達する４５°耳成分である圧延集合組織とのバランスを良好に保つ必要がある。
【０００６】
従来、飲料缶胴の用途には、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系のＪＩＳ３００４合金等の非熱処理型アルミニウム合金が用いられている。しかしながら、このＪＩＳ３００４合金では、塗装焼付処理時の加熱による強度低下が大きいという欠点があった。
【０００７】
そのため、時効硬化により塗装焼付処理後の強度に優れるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金を使用した缶胴用アルミニウム合金板とその製造方法が、例えば、特許文献１に提案されている。しかしながら、通常のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系のアルミニウム合金板を缶胴用に使用した場合、従来のＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系のアルミニウム合金板に比べて、塗装焼付け処理後の強度は優れるものの、０−９０°耳成分である立方体方位が強く耳率が高くなり過ぎることを本発明者らは知見した。このように、通常のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金板では、耳率が低い缶胴用としては未だ不十分であり改善の余地を残していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−１４９３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術における問題に鑑み、缶胴用として好適な成形性及び塗装焼付処理後の強度に優れ、耳率が低いＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の缶胴用アルミニウム合金板及びその製造方法、ならびに、成形性及び塗装焼付処理後の強度に優れた缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究の結果、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の熱処理型アルミニウム合金をベースに用い、従来の合金よりも塗装焼付処理後の強度に優れ、特にＦｅ含有量を適正化することにより、耳率が低い缶胴用アルミニウム合金板とその製造方法を見出し、本発明に係る第１発明を完成するに至った。更に、本発明者らは、この缶胴用アルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆することにより、成形性及び塗装焼付処理後の強度に優れた缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板及びその製造方法を見出し、本発明に係る第２発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明に係る第１発明は請求項１において、Ｓｉ：０．５ｍａｓｓ％を超え１．５ｍａｓｓ％以下、Ｍｇ：０．４ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ：０．８ｍａｓｓ％を超え１．２ｍａｓｓ％以下、Ｃｕ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％以下及びＭｎ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％未満を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金から構成され、２８０ＭＰａ以上３８０ＭＰａ以下の引張強さ、４４．０％ＩＡＣＳ以上５０．０％ＩＡＣＳ以下の導電率、２．０％以上４．５％以下の表面における金属間化合物の面積占有率及び−３％以上＋３％以下の耳率を有することを特徴とする缶胴用アルミニウム合金板とした。
【００１２】
本発明は請求項２において、請求項１に記載の缶胴用アルミニウム合金板の製造方法であって、アルミニウム合金の鋳塊に５００℃以上５８０℃以下で１時間以上４８時間以内の均質化処理を施す工程と、当該均質化処理工程後に前記鋳塊に熱間圧延を施す熱間圧延工程であって、熱間仕上げ圧延の終了温度を２００℃以上２８０℃未満とする熱間圧延工程と、当該熱間圧延工程後に圧延材に溶体化処理を施す溶体化処理工程であって、連続焼鈍炉を用いて５００℃以上５８０℃以下で２分間以内の保持後に１℃／秒以上の冷却速度で１００℃以下まで冷却する溶体化処理工程と、当該溶体化処理工程後に圧延材に冷間圧延を施す冷間圧延工程であって、８０％以上９０％以下の冷間圧延率にて最終板厚とする冷間圧延工程とを含むことを特徴とする缶胴用アルミニウム合金板の製造方法とした。
【００１３】
更に本発明は請求項３において、請求項１に記載の缶胴用アルミニウム合金板の製造方法であって、アルミニウム合金の鋳塊に５００℃以上５８０℃以下で１時間以上４８時間以内の均質化処理を施す工程と、当該均質化処理工程後に前記鋳塊に熱間圧延を施す熱間圧延工程であって、熱間仕上げ圧延の終了温度を２００℃以上２８０℃未満とする熱間圧延工程と、当該熱間圧延工程後に圧延材に第１の冷間圧延を施す第１の冷間圧延工程と、当該第１の冷間圧延工程後に圧延材に溶体化処理を施す溶体化処理工程であって、連続焼鈍炉を用いて５００℃以上５８０℃以下で２分間以内の保持後に１℃／秒以上の冷却速度で１００℃以下まで冷却する溶体化処理工程と、当該溶体化処理工程後に圧延材に第２の冷間圧延を施す第２の冷間圧延工程であって、３０％以上７０％以下の冷間圧延率にて最終板厚とする第２の冷間圧延工程とを含むことを特徴とする缶胴用アルミニウム合金板の製造方法とした。
【００１４】
本発明に係る第２発明は、請求項１に記載の缶胴用アルミニウム合金板と、その少なくとも一方の表面に被覆された樹脂フィルムを備えることを特徴とする缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板とした。
【００１５】
本発明は請求項５では、請求項２に記載の缶胴用アルミニウム合金板の製造方法において、前記冷間圧延工程後に、缶胴用アルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆する工程を更に含むことを特徴とする缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板の製造方法とした。
【００１６】
本発明は請求項６では、請求項３に記載の缶胴用アルミニウム合金板の製造方法において、前記第２の冷間圧延工程後に、缶胴用アルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆する工程を更に含むことを特徴とする缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板の製造方法とした。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、缶胴用として好適な成形性と塗装焼付処理後の強度に優れ、耳率が低い缶胴用アルミニウム合金板とその製造方法、ならびに、成形性及び塗装焼付処理後の強度に優れた缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板及びその製造方法が提供される。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
Ａ．缶胴用アルミニウム合金板
本発明に係る第１発明の缶胴用アルミニウム合金板は、所定の合金組成、引張強さ、導電率、金属間化合物の面積占有率及び耳率を有する。以下に、アルミニウム合金板について詳述する。
【００１９】
Ａ−１．Ａｌ合金の組成
Ａｌ合金は、Ｓｉ：０．５ｍａｓｓ％を超え１．５ｍａｓｓ％以下、Ｍｇ：０．４ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ：０．８ｍａｓｓ％を超え１．２ｍａｓｓ％以下、Ｃｕ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％以下及びＭｎ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％未満を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなる。以下において、「ｍａｓｓ％」を単に「％」と記す。各成分の限定理由について説明する。
【００２０】
Ｓｉ：Ｓｉ含有量は、０．５％を超え１．５％以下とする。ＳｉはＭｇとともにＭｇ−Ｓｉ系化合物の時効析出により強度を向上させる効果がある。また、ＳｉはＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系の金属間化合物を生成し、成形性の向上に寄与する。Ｓｉの含有量が０．５％以下では強度向上の効果が十分ではなく、１．５％を超えると強度が高くなり過ぎて成形性が低下する。
【００２１】
Ｍｇ：Ｍｇ含有量は、０．４％以上０．８％以下とする。ＭｇはＡｌマトリックス中に固溶し強度を高めるとともに、Ｓｉ及びＣｕとの共存によりＭｇ−Ｓｉ系化合物あるいはＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系化合物の時効析出による強度向上が図られる。Ｍｇの含有量が０．４％未満では強度を高める効果が十分ではなく、０．８％を超えると強度が高くなり過ぎるとともに、加工硬化性が高くなり過ぎて成形性が低下する。
【００２２】
Ｆｅ：Ｆｅ含有量は、０．８％を超え１．２％以下とする。Ｆｅは本発明において重要な元素である。すなわち、ＦｅはＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系の金属間化合物を生成し、熱間圧延工程後あるいは溶体化処理工程後の再結晶組織における０−９０°耳成分である立方体方位の発達を抑制する効果があり、耳率を低くするものである。また、前記金属間化合物の分布状態を均一化して、ＤＩ成形時の固体潤滑作用による成形性及び缶体表面性状の向上に寄与する。Ｆｅが０．８％以下では、低耳率や成形性向上の効果が不十分となり、また、コイル状のアルミニウム合金板において、巾方向で耳率などの特性にバラツキが生じる問題も招く。一方、１．２％を超えると耳率が高くなり過ぎるとともに、粗大な前記金属間化合物が生じて成形性を阻害する。
【００２３】
Ｃｕ：Ｃｕ含有量は、０．０１％以上０．４％以下とする。ＣｕはＭｇとの共存によりＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系化合物を析出させて強度を向上させる効果がある。Ｃｕの含有量が０．０１％未満では、強度を向上させる効果が不十分である。一方、０．４％を超えると、強度が高くなり過ぎて成形性を阻害するとともに耐食性が劣化する。
【００２４】
Ｍｎ：Ｍｎ含有量は、０．０１％以上０．１％未満とする。Ｍｎは強度向上に寄与するとともに、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物を生成し、成形性を向上させるのに有効な元素である。Ｍｎの含有量が０．０１％未満では、強度向上や成形性向上の効果が不十分である。一方、０．１％以上では、耳率が高くなり過ぎる。また、近年、Ｍｎは枯渇元素として危惧される元素の一つであり、省資源化の観点より積極的に添加しない方が好ましい。
【００２５】
一般のアルミニウム合金では、鋳造組織を微細化するためにＴｉ、或いは、Ｔｉ及びＢを微量添加することがあり、本発明においても微量のＴｉ、或いは、Ｔｉ及びＢを含有していてもよい。但し、Ｔｉの含有量が０．０００１％未満では、鋳造組織の微細化効果が得られず、０．１％を超えると粗大なＴｉＡｌ３晶出物が生じて成形性を阻害する。したがって、Ｔｉ含有量は０．０００１％以上０．１％以下の範囲内とすることが好ましい。また、結晶粒微細化効果向上のためにＴｉとともにＢを添加する場合、Ｂの含有量が０．０００１％未満では鋳造組織の微細化効果が得られず、０．０１％を超えるとＴｉＢ２の粗大粒子が混入して成形性を阻害する。従って、Ｂの含有量は０．０００１％以上０．０１％以下の範囲内とすることが好ましい。
【００２６】
なお、本発明において、Ｔｉ及びＢの他に、Ｃｒ、Ｚｎなどの不可避的不純物元素を、それぞれ０．１％以下でかつ合計で０．５％以下含有していてもよい。
【００２７】
本発明の缶胴用アルミニウム合金板は、前記組成のみならず、引張強さ、導電率、アルミニウム板表面の金属間化合物の面積占有率、耳率によっても規定される。以下に規定理由について説明する。
【００２８】
Ａ−２．引張強さ（２８０ＭＰａ以上３８０ＭＰａ以下）
引張強さは、アルミニウム合金板を缶胴材に使用する際、ＤＩ成形時の成形性及び塗装焼付処理後の缶胴材の耐圧強度に影響する。引張強さが２８０ＭＰａ未満では、耐圧強度が不足する。一方、引張強さが３８０ＭＰａを越えると、ＤＩ成形時の成形性が低下する。従って、本発明に係る缶胴用アルミニウム合金板では、引張強さを２８０ＭＰａ以上３８０ＭＰａ以下と規定する。
【００２９】
Ａ−２．導電率（４４．０％ＩＡＣＳ以上５０．０％ＩＡＣＳ以下）
導電率は、アルミニウム合金板の強度、すなわち缶体の強度及び成形性に影響する。導電率は、合金元素のＡｌマトリックス中への固溶量あるいは析出量に関係し、固溶量が多いほど導電率は低くなる。本発明においては、後述する溶体化処理によりＭｇ、Ｓｉ及びＣｕをＡｌマトリックス中に固溶させるが、これらの固溶量が多ければ缶体としての強度が確保され、さらに塗装焼付処理時の加熱により前記元素の化合物が析出物として析出し、塗装焼付処理後の強度が向上する。すなわち高い時効硬化性を得ることができる。導電率が５０．０％ＩＡＣＳを超えると、前記元素の固溶量が少ないために缶体としての強度が確保できず、また、塗装焼付処理後の強度上昇が少なく時効硬化性が劣る。さらに、前記元素の化合物からなる析出物量が多いためにＤＩ成形時の成形性の低下を招く。一方、導電率が４４．０％ＩＡＣＳ未満では、前記元素の固溶量が多くなるため、強度が高過ぎるとともに、加工硬化性が強くなり過ぎて成形性が低下する。従って、本発明に係る缶胴用アルミニウム合金板では、導電率を４４．０％ＩＡＣＳ以上５０．０％ＩＡＣＳ以下と規定する。
【００３０】
Ａ−３．アルミニウム合金板の表面における金属間化合物の面積占有率（２．０％以上４．５％以下）
金属間化合物の分布は、耳率及び成形性に影響する。金属間化合物の周囲はＡｌマトリックス中に比べて、圧延加工中にひずみが蓄積し易いため、その金属間化合物の周囲を核として比較的ランダムな方位の再結晶集合組織が発生する。すなわち、金属間化合物が多数存在すると、相対的に再結晶集合組織に占める０−９０°耳成分である立方体方位の割合が低下する。通常のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系のアルミニウム合金板では金属間化合物が少ないため、従来のＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系のアルミニウム合金板に比べて、再結晶集合組織における０−９０°耳成分である立方体方位が強くなってしまう。また、熱間圧延工程中は再結晶が繰返し進行する過程であり、金属間化合物は前述のようにその周囲に圧延加工中にひずみが蓄積し易くなるため、再結晶核の発生サイトとなる。すなわち、再結晶を促進する効果がある。この金属間化合物が少な過ぎると、コイル状のアルミニウム合金板の巾方向において、熱間圧延工程中の再結晶の進行が不均一となり、結果的にその後の再結晶集合組織が巾方向で不均一となる問題も生じる。これは、このまま最終板の巾方向における耳率のバラツキにも繋がるため、工業製品として好ましくない。また、金属間化合物はアルミニウム合金板中に均一に分布することで、ＤＩ成形時の固体潤滑作用による成形性及び缶体表面性状の向上にも寄与する。
【００３１】
本発明における金属間化合物は、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系、Ｍｇ−Ｓｉ系等の晶出物が挙げられる。本発明においては、金属間化合物の分布状態として板表面における金属間化合物の面積占有率を規定する。金属間化合物の面積占有率が２．０％未満では、前記効果が十分に得られず、再結晶後の０−９０°耳成分である立方体方位が強過ぎて、耳率（０−９０°耳）が高くなり過ぎるとともに、成形性も低下する。一方、金属間化合物の面積占有率が４．５％を超えると、相対的に再結晶後の０−９０°耳成分である立方体方位の割合が低下し過ぎて耳率（４５°耳）が高くなり過ぎるとともに、成形加工時の割れの起点が増えるため、成形性が低下する。従って、本発明に係る缶胴用アルミニウム合金板では、金属間化合物の面積占有率を２．０％以上４．５％以下と規定する。
【００３２】
Ａ−４．耳率（−３％以上＋３％以下）
耳の発生は、その後の成形加工時における成形性に影響する。前述の通り、耳率が高いと、ＤＩ成形後のトリミングしろが増すだけではなく、カッピング及びＤＩ成形時に耳部がピンチングを起こし、そのときに生じるアルミニウム片がＤＩ成形時に工具と素材の間に巻込まれ、破胴を引き起こす不具合が生じる。また、耳率を低く抑えるためには、熱間圧延終了後または中間焼鈍後のアルミニウム合金板再結晶組織において０−９０°耳成分である立方体方位を適度に発達させ、その後の冷間圧延で発達する４５°耳成分である圧延集合組織との良好なバランスを得る必要がある。耳率が−３％以上＋３％以下の範囲外では、上記不具合が生じる。従って、本発明に係る缶胴用アルミニウム合金板では、耳率を−３％以上＋３％以下と規定する。
【００３３】
Ｂ．缶胴用アルミニウム合金板の製造方法
次に、本発明に係る缶胴用アルミニウム合金板の製造方法について詳述する。まず、上述の合金組成を有するアルミニウム合金溶湯は、常法に従ってＤＣ鋳造（半連続鋳造）される。
【００３４】
Ｂ−１．均質化処理工程
ＤＣ鋳造により得られた鋳塊は、均質化処理が施される。均質化処理は、鋳塊の偏析を均質化する目的で行なわれる。本発明における均質化処理工程では、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕの固溶を促進させ、後工程の溶体化処理工程における溶体化を容易にする。均質化処理温度が５００℃未満では、前述のＭｇ、Ｓｉ、Ｃｕの固溶が不十分となるとともに、Ｍｇ−Ｓｉ系の粗大化合物が析出する。その結果、固溶しきれないこれら元素や粗大化合物により、後工程の溶体化処理工程において十分な溶体化効果が得られないため強度が不足する。一方、均質化処理温度が５８０℃を超えると、鋳塊内部に局部的な共晶溶融が生じるので好ましくない。均質化処理工程での保持時間については、１時間未満では鋳塊偏析を均質化することができず、４８時間を超えると生産性やコストの観点から好ましくない。したがって、均質化処理条件は、５００℃以上５８０℃以下の温度範囲で１時間以上４８時間以内の保持時間と規定する。好ましくは３時間以上６時間以内の保持時間である。
【００３５】
Ｂ−２．熱間圧延工程
均質化処理工程の後に引き続いて、鋳塊に熱間圧延が施される。熱間圧延工程は、リバース式の圧延機により粗圧延を行う工程と、その後に、シングルリバース式又はタンデム式の圧延機により、コイル状に巻き取るまでの仕上げ圧延を行う工程とからなる。本発明では、熱間仕上げ圧延の終了温度を規定する。熱間仕上げ圧延の終了温度が２８０℃以上では、熱間仕上げ圧延終了後の余熱により、Ｍｇ−Ｓｉ系化合物の析出が進行し、後工程の溶体化処理工程において固溶しきれずに十分な溶体化効果が得られないため強度が不足する。また、熱間仕上げ圧延の終了温度が２００℃未満では、極端に遅い圧延速度に設定する必要があり、生産性の点で好ましくない。したがって、熱間仕上げ圧延工程の終了温度は、２００℃以上２８０℃未満の温度範囲と規定する。なお、このような温度範囲は、潤滑油の使用量、クーラントと各圧下率の配分、圧延速度等を調整することによって達成される。また、熱間圧延上がりの板厚は、巻取性を考慮すると１０ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００３６】
Ｂ−３．溶体化処理工程
熱間圧延されたアルミニウム合金板は、後述する冷間圧延工程にかけられる。ここで、冷間圧延工程の途中の段階、或いは、冷間圧延工程の前段階において溶体化処理が施される。溶体化処理は合金中へのＭｇ、Ｓｉ及びＣｕの固溶促進のため、到達温度を５００℃以上５８０℃以下の温度範囲とした。５００℃未満ではＭｇ、Ｓｉ及びＣｕの固溶が十分に行われず強度が不足するとともに、塗装焼付処理時の時効硬化性が低下する。一方、５８０℃を超える温度ではバーニングによるＭｇの局部的な溶融が起こる。到達温度に到達した後の保持時間は、到達後直ちに冷却を開始してもよく、但し上限は２分間以内と規定する。２分間を超える保持を行っても、溶体化処理の効果が飽和してしまうため不経済となる。また、過度に長い時間の保持を行うと結晶粒の粗大化によって最終板の外観劣化、或いは、成形性が低下する等の不具合が発生する場合がある。
【００３７】
溶体化加熱後の冷却過程については、この過程でのＭｇ−Ｓｉ系化合物の析出を防止し、最終板の強度や時効硬化性を確保する見地から、１℃／秒以上の冷却速度で１００℃以下まで冷却する工程と規定する。上記溶体化処理方法は、溶体化効果や生産性の観点より急速加熱、急速冷却する連続焼鈍（ＣＡＬ）により実現できる。通常のバッチ式でのコイル単位の熱処理に比べて連続焼鈍の方が、コイル状の板を効率よく溶体化でき、結晶粒微細化による外観劣化の防止と成形性の向上及び、生産性の向上が望めるからである。
【００３８】
Ｂ−４．冷間圧延工程
上述のように、冷間圧延工程としては、その前段階において溶体化処理が施される態様（以下、「第１の態様」と記す）と、その途中の段階において溶体化処理が施される態様（以下、「第２の態様」と記す）が採用される。第２の態様では、溶体化処理工程の前の冷間圧延工程を第１の冷間圧延工程とし、溶体化処理工程の後の冷間圧延工程を第２の冷間圧延工程とする。第１の態様及び第２の態様ともに、最終板厚までの最終圧延率が高過ぎると強度が高くなり過ぎて成形性が低下するとともに、４５°耳成分である圧延集合組織が発達し過ぎて耳率が高くなる。一方、最終板厚までの最終圧延率が低過ぎると、十分な加工硬化が得られず強度が確保できないとともに、４５°耳成分である圧延集合組織が十分に発達せず耳率が高くなる。
【００３９】
なお、第２の態様では、溶体化処理工程前に第１の冷間圧延工程が施されるために、溶体化処理後の再結晶集合組織において０−９０°耳成分である立方体方位が第１の態様に比べて低くなるため、第１の態様に比べて、最終板厚までの最終圧延率を低くする。従って、第１の態様における冷間圧延工程では、最終板厚までの最終圧延率を８０％以上９０％以下と規定し、第２の態様における第２の冷間圧延工程では、最終板厚までの最終圧延率を３０％以上７０％以下と規定する。第１の態様における最終圧延率が８０％未満、第２の態様における最終圧延率が３０％未満では、強度が不足するとともに耳率が高くなる。一方、第１の態様における最終圧延率が９０％を超え、第２の態様における最終圧延率が７０％を超えると、強度が高くなり過ぎて成形性が低下するとともに、耳率が高くなる。
【００４０】
Ｃ．樹脂フィルムの被覆
本発明に係る第２発明は、第１発明の缶胴用アルミニウム合金板と、その少なくとも一方の表面に被覆された樹脂フィルムを備える缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板である。樹脂フィルムは、缶胴用アルミニウム合金板をＤＩ成形する前に、上記第１の態様では冷間圧延工程後に、上記第２の態様では第２の冷間圧延工程後に、アルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に被覆される。樹脂フィルムは、ビスフェノールＡなどの有害な環境ホルモンの放出の少ないポリエステル系樹脂が望ましい。ポリエステル系樹脂フィルムは、優れた加工性を有しているため、缶胴成形前のアルミニウム合金板に予め施すことが可能であり、ＤＩ成形性の向上も図られる。また、缶胴成形後に防食性の保護塗装を施す場合に比して、塗装工程の能率化及び簡略化が可能となり、生産性の向上の点からも望ましい。なお、ポリエステル系樹脂以外の樹脂フィルムとしては、ポリオレフィン系樹脂及びポリアミド系樹脂の１種又は２種以上を含んでいてもよい。
【００４１】
樹脂フィルムの厚さは、１０〜３０μｍとするのが好ましい。樹脂フィルムの厚さが１０μｍ未満では、薄過ぎて成形加工時に破損するおそれがある。一方、３０μｍを超えるとコスト高になってしまう。
【００４２】
樹脂フィルムの密着性を向上させるため、アルミニウム合金板に前処理を施すのが好ましい。前処理としては、化成処理や陽極酸化処理が挙げられる。化成処理又は陽極酸化処理によって化成皮膜又は陽極酸化皮膜を形成することで、樹脂フィルムの密着性向上が図られる。特に化成皮膜は、簡略な設備で形成できコスト的にも有利なため、工業上特に望ましい。化成皮膜は、リン酸亜鉛法、ベーマイト法、ＭＢＶ法又はＥＷ法（アルカリ−クロム酸塩系）、アロヂン法（クロム酸塩系、リン酸−クロム酸塩系）などの各化成処理により形成される。陽極酸化皮膜は、硫酸、シュウ酸、クロム酸、有機酸などの電解液を用いた陽極酸化処理により形成される。また、化成処理や陽極酸化処理の前処理として、アルミニウム合金板の表面にアルカリエッチング処理を施したり、酸処理を施してもよい。
【００４３】
樹脂フィルムの被覆方法としては、樹脂フィルムをその融点以上に加熱してアルミニウム合金板に熱圧着する方法が好適に用いられる。熱圧着温度が２００℃未満では十分な密着性が得られず、ＤＩ成形時に剥離が生じるおそれがある。一方、熱圧着温度が３００℃を超える温度では、樹脂フィルムが変質してしまう。したがって、樹脂フィルムを熱圧着する温度は、２００℃以上３００℃以下が好ましい。
【００４４】
Ｄ．塗装焼付処理
飲料缶等では、ＤＩ成形後に１５０℃以上２５０℃以下で３〜１０分間程度加熱する塗装焼付処理を行うのが通常である。前記溶体化処理によりＭｇ、Ｓｉ及びＣｕが十分に固溶されているため、塗装焼付処理によってＭｇ−Ｓｉ系化合物やＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系化合物の微細析出が起こり、時効硬化による強度の向上が図られる。
【実施例】
【００４５】
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【００４６】
実施例１〜１３及び比較例１〜１７
表１に示す組成のアルミニウム合金をＤＣ鋳造法により厚さ５００ｍｍの鋳塊とした。上記合金鋳塊に対して、均質化処理を施し、次いで熱間圧延を行った。熱間圧延後においては、第１の態様として、溶体化処理を施した後に冷間圧延を行う工程を製造工程ａとした。一方、第２の態様として、第１の冷間圧延を行った後に溶体化処理を施し、次いで第２の冷間圧延を行う工程を製造工程ｂとした。製造工程ａ、製造工程ｂともに、最終板厚０．２８ｍｍのアルミニウム合金板とした。表２に上記製造プロセスの条件を示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
なお、溶体化処理条件においては、実施例１〜１３、比較例１〜１３及び１５〜１７が連続焼鈍炉によるもので、溶体化処理温度に到達後に保持時間を設けないで直ちに冷却速度１℃／秒以上で１００℃以下まで冷却し、実施例１３は溶体化処理温度に到達後に１分間の保持を行った。一方、比較例１４はバッチ式焼鈍炉によるもので、溶体化処理温度に到達後に、２時間の保持を行った。
【００５０】
上記のようにして作製したアルミニウム合金板について、引張強さ、導電率、アルミニウム板表面における金属間化合物の面積占有率、耳率を評価した。結果を表３に示す。
【００５１】
【表３】
【００５２】
また、上記の実施例及び比較例において作製したアルミニウム合金板を用いて、その両面に前処理としてアルカリエッチングを施し、更にアルカリエッチング面に化成処理としてリン酸クロメート処理を施して、Ｃｒ含有量１５ｍｇ／ｃｍ２の化成皮膜を形成した。次いで、化成処理を施したアルミニウム合金板の両面に、樹脂フィルムとして厚さ１５μｍのポリエステル系樹脂フィルムを２７０℃で熱圧着し、樹脂を被覆したアルミニウム合金板を作製した。このような缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板について、しごき成形性及び耐圧強度を評価した。これらの結果を表４に示す。
【００５３】
【表４】
【００５４】
以下に評価方法について説明する。
【００５５】
引張強さ
ＪＩＳ５号試験片を使用して、圧延方向と平行方向で引張試験を実施し、引張強さを測定した。引張強さが２８０ＭＰａ以上３８０ＭＰａ以下を合格（○）とし、２８０ＭＰａ未満或いは３８０ＭＰａを超えるものを不合格（×）とした。
【００５６】
導電率
渦電流導電率測定装置を用いて、銅を基準試料として測定した。導電率が４４．０％ＩＡＣＳ以上５０．０％ＩＡＣＳ以下を合格（○）とし、４４．０％ＩＡＣＳ未満或いは５０．０％ＩＡＣＳを越えるものを不合格（×）とした。
【００５７】
アルミニウム板表面における金属間化合物の面積占有率
アルミニウム板表面を鏡面まで研磨した後、光学顕微鏡によって４００倍の倍率で１０視野を写真撮影し、測定面積が０．５ｍｍ２の領域から、画像解析により１μｍ以上の大きさの金属間化合物の面積占有率を測定した。この際、金属間化合物としては、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系、Ｍｇ−Ｓｉ系の晶出物が観察されるが、これらの合計を採用した。アルミニウム板表面における金属間化合物の面積占有率が２．０％以上４．５％以下を合格（○）とし、２．０％未満或いは４．５％を越えるものを不合格（×）とした。
【００５８】
耳率
直径５７ｍｍのブランクを３３ｍｍのパンチで絞って絞り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、次式より耳率を算出した。
耳率（％）＝［｛（０°−１８０°耳の平均値）−（４５°耳の平均値）｝／（０°−１８０°耳及び４５°耳の平均値の最小値）］×１００
ここで、０°−１８０°耳とは、０°位置、９０°位置、１８０°位置及び２７０°位置の耳高さを意味し、４５°耳とは、４５°位置、１３５°位置、２２５°位置及び３１５°位置の耳高さを意味する。また、上記計算式では、０−１８０°耳の場合はプラス（＋）、４５°耳の場合はマイナス（−）で表記した。耳率が−３．０％以上＋３．０％以下を合格（○）とし、−３．０％未満或いは＋３．０％を超えるものを不合格（×）とした。
【００５９】
しごき成形性
樹脂被覆したアルミニウム合金板試料について、しごき成形性を評価した。第一しごき及び第二しごきのダイス内径を変化させることで、第三しごきのしごき率を変化させていき、成形できる最大のしごき率を限界しごき率とした。具体的には、しごき率（％）＝｛１−（第三しごき後の缶胴側壁厚さ）／（第二しごき後の缶胴側壁厚さ）｝×１００を求め、このしごき率の最大値を限界しごき率とした。限界しごき率が４６．５％以上を合格（○）とし、４６．５％未満を不合格（×）とした。
【００６０】
耐圧強度
樹脂被覆したアルミニウム合金板試料をＤＩ成形した缶に対し、２００℃で１０分間の塗装焼付処理相当の熱処理を施した。次いで、エアー式の耐圧試験機にてドーム成形したボトムがバックリングする圧力を測定して耐圧強度とした。耐圧強度が６．３ｋｇｆ／ｃｍ２以上のものを合格（○）とし、６．３ｋｇｆ／ｃｍ２未満のものを不合格（×）とした。
【００６１】
表３から明らかなように、実施例１〜１３では、アルミニウム合金板の引張強さ、導電率、アルミニウム板表面における金属間化合物の面積占有率及び耳率の全てが合格であった。また、表４から明らかなように、実施例１〜７ではしごき成形性及び耐圧強度が合格であった。
【００６２】
これに対して、比較例１では、アルミニウム合金板のＳｉ含有量が少な過ぎたため、引張強さ、導電率及び耐圧強度が不合格であった。
【００６３】
比較例２では、アルミニウム合金板のＳｉ含有量が多過ぎたため、引張強さ、導電率及びしごき成形性が不合格であった。
【００６４】
比較例３では、アルミニウム合金板のＭｇ含有量が少な過ぎたため、引張強さ、導電率及び耐圧強度が不合格であった。
【００６５】
比較例４では、アルミニウム合金板のＭｇ含有量が多過ぎたため、引張強さ、導電率及びしごき成形性が不合格であった。
【００６６】
比較例５では、アルミニウム合金板のＦｅ含有量が少な過ぎたため、金属間化合物の面積占有率及び耳率が不合格であった。
【００６７】
比較例６では、アルミニウム合金板のＦｅ含有量が多過ぎたため、金属間化合物の面積占有率及び耳率が不合格であった。
【００６８】
比較例７では、アルミニウム合金板のＣｕ含有量が少な過ぎたため、引張強さ、導電率及び耐圧強度が不合格であった。
【００６９】
比較例８では、アルミニウム合金板のＣｕ含有量が多過ぎたため、引張強さ、導電率及びしごき成形性が不合格であった。
【００７０】
比較例９では、アルミニウム合金板のＭｎ含有量が少な過ぎたため、引張強さ、導電率及び耐圧強度が不合格であった。
【００７１】
比較例１０では、アルミニウム合金板のＭｎ含有量が多過ぎたため、金属間化合物の面積占有率及び耳率が不合格であった。
【００７２】
比較例１１では、均質化処理温度が低過ぎたため、引張強さ、導電率及び耐圧強度が不合格であった。
【００７３】
比較例１２では、熱間仕上げ圧延の終了温度が高過ぎたため、引張強さ、導電率及び耐圧強度が不合格であった。
【００７４】
比較例１３では、溶体化処理温度が低過ぎたため、引張強さ、導電率及び耐圧強度が不合格であった。
【００７５】
比較例１４では、溶体化処理方式がバッチ焼鈍炉のため、保持時間が長過ぎて、かつ、冷却速度が遅過ぎたため、引張強さ、導電率及び耐圧強度が不合格であった。
【００７６】
比較例１５では、最終冷間圧延率が高過ぎたため、引張強さ及びしごき成形性が不合格であった。
【００７７】
比較例１６では、最終冷間圧延率が低過ぎたため、引張強さ及び耐圧強度が不合格であった。
【００７８】
比較例１７では、最終冷間圧延率が高過ぎたため、引張強さ、耳率及びしごき成形性が不合格であった。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明に係る缶胴用アルミニウム合金板及びその製造方法により、成形性及び塗装焼付処理後の強度に優れ、耳率の低い飲料缶胴が製造可能となる。更に、このような缶胴用アルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆した、成形性及び塗装焼付処理後の強度に優れた缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板及びその製造方法が提供される。
【技術分野】
【０００１】
本発明に係る第１発明は、飲料缶胴に使用されるアルミニウム合金板に関し、詳細には、成形性及び塗装焼付処理後の強度に優れ、耳率が低いＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の缶胴用アルミニウム合金板及びその製造方法に関する。更に、本発明に係る第２発明は、第１発明の缶胴用アルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に被覆された樹脂フィルムを備える缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板に関し、成形性及び塗装焼付処理後の強度に優れた缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料缶等には、アルミニウム合金板に塗油を施し、カッピング、ＤＩ（Ｄｒａｗｉｎｇａｎｄ Ｉｒｏｎｉｎｇ：深絞りとしごき）成形を施して缶胴とし、トリミング、洗浄、乾燥、外面及び内面の塗装焼付処理、ネッキング、ならびに、フランジ加工を行い、これに飲料を充填し、缶蓋の巻き締めを行った２ピ−ス缶が多く用いられている。また、最近では、生産性向上及び作業環境改善を目的として、ＤＩ成形前のアルミニウム合金板に樹脂フィルムを被覆し、ＤＩ成形後の洗浄、乾燥、外面及び内面の塗装焼付処理工程を省略する方法がとられものもみられるようになった。前述のアルミニウム合金板はアルミニウム合金鋳塊を均質化処理後に熱間圧延を行い、必要に応じて焼鈍を施し、次いで冷間圧延を行うことで製造される。
【０００３】
近年、飲料缶のコストダウンの必要性から、飲料缶胴用アルミニウム合金板については薄肉化が進んでおり、前記アルミニウム合金板の高強度化が望まれている。具体的には、前記アルミニウム合金板を缶胴用材料として使用する際に、成形性が良好で、さらに塗装焼付処理後の強度が高いことが要求されている。
【０００４】
また、缶胴用アルミニウム合金板としては、耳率が低いことが重要である。耳率が高いと、ＤＩ成形後のトリミングしろが増すだけではなく、カッピング及びＤＩ成形時に耳部がピンチングを起こし、そのときに生じるアルミニウム片がＤＩ成形時に工具と素材の間に巻込まれ、破胴を引き起こす原因となる。
【０００５】
ここで、耳率とは、板材を円筒状に絞った際のカップ高さに対する耳の高さの割合を言う。この耳率を低く抑えるためには、熱間圧延終了後または中間焼鈍後のアルミニウム合金板再結晶組織において０−９０°耳成分である立方体方位を適度に発達させ、その後の冷間圧延で発達する４５°耳成分である圧延集合組織とのバランスを良好に保つ必要がある。
【０００６】
従来、飲料缶胴の用途には、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系のＪＩＳ３００４合金等の非熱処理型アルミニウム合金が用いられている。しかしながら、このＪＩＳ３００４合金では、塗装焼付処理時の加熱による強度低下が大きいという欠点があった。
【０００７】
そのため、時効硬化により塗装焼付処理後の強度に優れるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金を使用した缶胴用アルミニウム合金板とその製造方法が、例えば、特許文献１に提案されている。しかしながら、通常のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系のアルミニウム合金板を缶胴用に使用した場合、従来のＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系のアルミニウム合金板に比べて、塗装焼付け処理後の強度は優れるものの、０−９０°耳成分である立方体方位が強く耳率が高くなり過ぎることを本発明者らは知見した。このように、通常のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金板では、耳率が低い缶胴用としては未だ不十分であり改善の余地を残していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−１４９３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術における問題に鑑み、缶胴用として好適な成形性及び塗装焼付処理後の強度に優れ、耳率が低いＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の缶胴用アルミニウム合金板及びその製造方法、ならびに、成形性及び塗装焼付処理後の強度に優れた缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究の結果、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の熱処理型アルミニウム合金をベースに用い、従来の合金よりも塗装焼付処理後の強度に優れ、特にＦｅ含有量を適正化することにより、耳率が低い缶胴用アルミニウム合金板とその製造方法を見出し、本発明に係る第１発明を完成するに至った。更に、本発明者らは、この缶胴用アルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆することにより、成形性及び塗装焼付処理後の強度に優れた缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板及びその製造方法を見出し、本発明に係る第２発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明に係る第１発明は請求項１において、Ｓｉ：０．５ｍａｓｓ％を超え１．５ｍａｓｓ％以下、Ｍｇ：０．４ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ：０．８ｍａｓｓ％を超え１．２ｍａｓｓ％以下、Ｃｕ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％以下及びＭｎ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％未満を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金から構成され、２８０ＭＰａ以上３８０ＭＰａ以下の引張強さ、４４．０％ＩＡＣＳ以上５０．０％ＩＡＣＳ以下の導電率、２．０％以上４．５％以下の表面における金属間化合物の面積占有率及び−３％以上＋３％以下の耳率を有することを特徴とする缶胴用アルミニウム合金板とした。
【００１２】
本発明は請求項２において、請求項１に記載の缶胴用アルミニウム合金板の製造方法であって、アルミニウム合金の鋳塊に５００℃以上５８０℃以下で１時間以上４８時間以内の均質化処理を施す工程と、当該均質化処理工程後に前記鋳塊に熱間圧延を施す熱間圧延工程であって、熱間仕上げ圧延の終了温度を２００℃以上２８０℃未満とする熱間圧延工程と、当該熱間圧延工程後に圧延材に溶体化処理を施す溶体化処理工程であって、連続焼鈍炉を用いて５００℃以上５８０℃以下で２分間以内の保持後に１℃／秒以上の冷却速度で１００℃以下まで冷却する溶体化処理工程と、当該溶体化処理工程後に圧延材に冷間圧延を施す冷間圧延工程であって、８０％以上９０％以下の冷間圧延率にて最終板厚とする冷間圧延工程とを含むことを特徴とする缶胴用アルミニウム合金板の製造方法とした。
【００１３】
更に本発明は請求項３において、請求項１に記載の缶胴用アルミニウム合金板の製造方法であって、アルミニウム合金の鋳塊に５００℃以上５８０℃以下で１時間以上４８時間以内の均質化処理を施す工程と、当該均質化処理工程後に前記鋳塊に熱間圧延を施す熱間圧延工程であって、熱間仕上げ圧延の終了温度を２００℃以上２８０℃未満とする熱間圧延工程と、当該熱間圧延工程後に圧延材に第１の冷間圧延を施す第１の冷間圧延工程と、当該第１の冷間圧延工程後に圧延材に溶体化処理を施す溶体化処理工程であって、連続焼鈍炉を用いて５００℃以上５８０℃以下で２分間以内の保持後に１℃／秒以上の冷却速度で１００℃以下まで冷却する溶体化処理工程と、当該溶体化処理工程後に圧延材に第２の冷間圧延を施す第２の冷間圧延工程であって、３０％以上７０％以下の冷間圧延率にて最終板厚とする第２の冷間圧延工程とを含むことを特徴とする缶胴用アルミニウム合金板の製造方法とした。
【００１４】
本発明に係る第２発明は、請求項１に記載の缶胴用アルミニウム合金板と、その少なくとも一方の表面に被覆された樹脂フィルムを備えることを特徴とする缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板とした。
【００１５】
本発明は請求項５では、請求項２に記載の缶胴用アルミニウム合金板の製造方法において、前記冷間圧延工程後に、缶胴用アルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆する工程を更に含むことを特徴とする缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板の製造方法とした。
【００１６】
本発明は請求項６では、請求項３に記載の缶胴用アルミニウム合金板の製造方法において、前記第２の冷間圧延工程後に、缶胴用アルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆する工程を更に含むことを特徴とする缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板の製造方法とした。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、缶胴用として好適な成形性と塗装焼付処理後の強度に優れ、耳率が低い缶胴用アルミニウム合金板とその製造方法、ならびに、成形性及び塗装焼付処理後の強度に優れた缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板及びその製造方法が提供される。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
Ａ．缶胴用アルミニウム合金板
本発明に係る第１発明の缶胴用アルミニウム合金板は、所定の合金組成、引張強さ、導電率、金属間化合物の面積占有率及び耳率を有する。以下に、アルミニウム合金板について詳述する。
【００１９】
Ａ−１．Ａｌ合金の組成
Ａｌ合金は、Ｓｉ：０．５ｍａｓｓ％を超え１．５ｍａｓｓ％以下、Ｍｇ：０．４ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ：０．８ｍａｓｓ％を超え１．２ｍａｓｓ％以下、Ｃｕ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％以下及びＭｎ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％未満を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなる。以下において、「ｍａｓｓ％」を単に「％」と記す。各成分の限定理由について説明する。
【００２０】
Ｓｉ：Ｓｉ含有量は、０．５％を超え１．５％以下とする。ＳｉはＭｇとともにＭｇ−Ｓｉ系化合物の時効析出により強度を向上させる効果がある。また、ＳｉはＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系の金属間化合物を生成し、成形性の向上に寄与する。Ｓｉの含有量が０．５％以下では強度向上の効果が十分ではなく、１．５％を超えると強度が高くなり過ぎて成形性が低下する。
【００２１】
Ｍｇ：Ｍｇ含有量は、０．４％以上０．８％以下とする。ＭｇはＡｌマトリックス中に固溶し強度を高めるとともに、Ｓｉ及びＣｕとの共存によりＭｇ−Ｓｉ系化合物あるいはＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系化合物の時効析出による強度向上が図られる。Ｍｇの含有量が０．４％未満では強度を高める効果が十分ではなく、０．８％を超えると強度が高くなり過ぎるとともに、加工硬化性が高くなり過ぎて成形性が低下する。
【００２２】
Ｆｅ：Ｆｅ含有量は、０．８％を超え１．２％以下とする。Ｆｅは本発明において重要な元素である。すなわち、ＦｅはＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系の金属間化合物を生成し、熱間圧延工程後あるいは溶体化処理工程後の再結晶組織における０−９０°耳成分である立方体方位の発達を抑制する効果があり、耳率を低くするものである。また、前記金属間化合物の分布状態を均一化して、ＤＩ成形時の固体潤滑作用による成形性及び缶体表面性状の向上に寄与する。Ｆｅが０．８％以下では、低耳率や成形性向上の効果が不十分となり、また、コイル状のアルミニウム合金板において、巾方向で耳率などの特性にバラツキが生じる問題も招く。一方、１．２％を超えると耳率が高くなり過ぎるとともに、粗大な前記金属間化合物が生じて成形性を阻害する。
【００２３】
Ｃｕ：Ｃｕ含有量は、０．０１％以上０．４％以下とする。ＣｕはＭｇとの共存によりＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系化合物を析出させて強度を向上させる効果がある。Ｃｕの含有量が０．０１％未満では、強度を向上させる効果が不十分である。一方、０．４％を超えると、強度が高くなり過ぎて成形性を阻害するとともに耐食性が劣化する。
【００２４】
Ｍｎ：Ｍｎ含有量は、０．０１％以上０．１％未満とする。Ｍｎは強度向上に寄与するとともに、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物を生成し、成形性を向上させるのに有効な元素である。Ｍｎの含有量が０．０１％未満では、強度向上や成形性向上の効果が不十分である。一方、０．１％以上では、耳率が高くなり過ぎる。また、近年、Ｍｎは枯渇元素として危惧される元素の一つであり、省資源化の観点より積極的に添加しない方が好ましい。
【００２５】
一般のアルミニウム合金では、鋳造組織を微細化するためにＴｉ、或いは、Ｔｉ及びＢを微量添加することがあり、本発明においても微量のＴｉ、或いは、Ｔｉ及びＢを含有していてもよい。但し、Ｔｉの含有量が０．０００１％未満では、鋳造組織の微細化効果が得られず、０．１％を超えると粗大なＴｉＡｌ３晶出物が生じて成形性を阻害する。したがって、Ｔｉ含有量は０．０００１％以上０．１％以下の範囲内とすることが好ましい。また、結晶粒微細化効果向上のためにＴｉとともにＢを添加する場合、Ｂの含有量が０．０００１％未満では鋳造組織の微細化効果が得られず、０．０１％を超えるとＴｉＢ２の粗大粒子が混入して成形性を阻害する。従って、Ｂの含有量は０．０００１％以上０．０１％以下の範囲内とすることが好ましい。
【００２６】
なお、本発明において、Ｔｉ及びＢの他に、Ｃｒ、Ｚｎなどの不可避的不純物元素を、それぞれ０．１％以下でかつ合計で０．５％以下含有していてもよい。
【００２７】
本発明の缶胴用アルミニウム合金板は、前記組成のみならず、引張強さ、導電率、アルミニウム板表面の金属間化合物の面積占有率、耳率によっても規定される。以下に規定理由について説明する。
【００２８】
Ａ−２．引張強さ（２８０ＭＰａ以上３８０ＭＰａ以下）
引張強さは、アルミニウム合金板を缶胴材に使用する際、ＤＩ成形時の成形性及び塗装焼付処理後の缶胴材の耐圧強度に影響する。引張強さが２８０ＭＰａ未満では、耐圧強度が不足する。一方、引張強さが３８０ＭＰａを越えると、ＤＩ成形時の成形性が低下する。従って、本発明に係る缶胴用アルミニウム合金板では、引張強さを２８０ＭＰａ以上３８０ＭＰａ以下と規定する。
【００２９】
Ａ−２．導電率（４４．０％ＩＡＣＳ以上５０．０％ＩＡＣＳ以下）
導電率は、アルミニウム合金板の強度、すなわち缶体の強度及び成形性に影響する。導電率は、合金元素のＡｌマトリックス中への固溶量あるいは析出量に関係し、固溶量が多いほど導電率は低くなる。本発明においては、後述する溶体化処理によりＭｇ、Ｓｉ及びＣｕをＡｌマトリックス中に固溶させるが、これらの固溶量が多ければ缶体としての強度が確保され、さらに塗装焼付処理時の加熱により前記元素の化合物が析出物として析出し、塗装焼付処理後の強度が向上する。すなわち高い時効硬化性を得ることができる。導電率が５０．０％ＩＡＣＳを超えると、前記元素の固溶量が少ないために缶体としての強度が確保できず、また、塗装焼付処理後の強度上昇が少なく時効硬化性が劣る。さらに、前記元素の化合物からなる析出物量が多いためにＤＩ成形時の成形性の低下を招く。一方、導電率が４４．０％ＩＡＣＳ未満では、前記元素の固溶量が多くなるため、強度が高過ぎるとともに、加工硬化性が強くなり過ぎて成形性が低下する。従って、本発明に係る缶胴用アルミニウム合金板では、導電率を４４．０％ＩＡＣＳ以上５０．０％ＩＡＣＳ以下と規定する。
【００３０】
Ａ−３．アルミニウム合金板の表面における金属間化合物の面積占有率（２．０％以上４．５％以下）
金属間化合物の分布は、耳率及び成形性に影響する。金属間化合物の周囲はＡｌマトリックス中に比べて、圧延加工中にひずみが蓄積し易いため、その金属間化合物の周囲を核として比較的ランダムな方位の再結晶集合組織が発生する。すなわち、金属間化合物が多数存在すると、相対的に再結晶集合組織に占める０−９０°耳成分である立方体方位の割合が低下する。通常のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系のアルミニウム合金板では金属間化合物が少ないため、従来のＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系のアルミニウム合金板に比べて、再結晶集合組織における０−９０°耳成分である立方体方位が強くなってしまう。また、熱間圧延工程中は再結晶が繰返し進行する過程であり、金属間化合物は前述のようにその周囲に圧延加工中にひずみが蓄積し易くなるため、再結晶核の発生サイトとなる。すなわち、再結晶を促進する効果がある。この金属間化合物が少な過ぎると、コイル状のアルミニウム合金板の巾方向において、熱間圧延工程中の再結晶の進行が不均一となり、結果的にその後の再結晶集合組織が巾方向で不均一となる問題も生じる。これは、このまま最終板の巾方向における耳率のバラツキにも繋がるため、工業製品として好ましくない。また、金属間化合物はアルミニウム合金板中に均一に分布することで、ＤＩ成形時の固体潤滑作用による成形性及び缶体表面性状の向上にも寄与する。
【００３１】
本発明における金属間化合物は、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系、Ｍｇ−Ｓｉ系等の晶出物が挙げられる。本発明においては、金属間化合物の分布状態として板表面における金属間化合物の面積占有率を規定する。金属間化合物の面積占有率が２．０％未満では、前記効果が十分に得られず、再結晶後の０−９０°耳成分である立方体方位が強過ぎて、耳率（０−９０°耳）が高くなり過ぎるとともに、成形性も低下する。一方、金属間化合物の面積占有率が４．５％を超えると、相対的に再結晶後の０−９０°耳成分である立方体方位の割合が低下し過ぎて耳率（４５°耳）が高くなり過ぎるとともに、成形加工時の割れの起点が増えるため、成形性が低下する。従って、本発明に係る缶胴用アルミニウム合金板では、金属間化合物の面積占有率を２．０％以上４．５％以下と規定する。
【００３２】
Ａ−４．耳率（−３％以上＋３％以下）
耳の発生は、その後の成形加工時における成形性に影響する。前述の通り、耳率が高いと、ＤＩ成形後のトリミングしろが増すだけではなく、カッピング及びＤＩ成形時に耳部がピンチングを起こし、そのときに生じるアルミニウム片がＤＩ成形時に工具と素材の間に巻込まれ、破胴を引き起こす不具合が生じる。また、耳率を低く抑えるためには、熱間圧延終了後または中間焼鈍後のアルミニウム合金板再結晶組織において０−９０°耳成分である立方体方位を適度に発達させ、その後の冷間圧延で発達する４５°耳成分である圧延集合組織との良好なバランスを得る必要がある。耳率が−３％以上＋３％以下の範囲外では、上記不具合が生じる。従って、本発明に係る缶胴用アルミニウム合金板では、耳率を−３％以上＋３％以下と規定する。
【００３３】
Ｂ．缶胴用アルミニウム合金板の製造方法
次に、本発明に係る缶胴用アルミニウム合金板の製造方法について詳述する。まず、上述の合金組成を有するアルミニウム合金溶湯は、常法に従ってＤＣ鋳造（半連続鋳造）される。
【００３４】
Ｂ−１．均質化処理工程
ＤＣ鋳造により得られた鋳塊は、均質化処理が施される。均質化処理は、鋳塊の偏析を均質化する目的で行なわれる。本発明における均質化処理工程では、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕの固溶を促進させ、後工程の溶体化処理工程における溶体化を容易にする。均質化処理温度が５００℃未満では、前述のＭｇ、Ｓｉ、Ｃｕの固溶が不十分となるとともに、Ｍｇ−Ｓｉ系の粗大化合物が析出する。その結果、固溶しきれないこれら元素や粗大化合物により、後工程の溶体化処理工程において十分な溶体化効果が得られないため強度が不足する。一方、均質化処理温度が５８０℃を超えると、鋳塊内部に局部的な共晶溶融が生じるので好ましくない。均質化処理工程での保持時間については、１時間未満では鋳塊偏析を均質化することができず、４８時間を超えると生産性やコストの観点から好ましくない。したがって、均質化処理条件は、５００℃以上５８０℃以下の温度範囲で１時間以上４８時間以内の保持時間と規定する。好ましくは３時間以上６時間以内の保持時間である。
【００３５】
Ｂ−２．熱間圧延工程
均質化処理工程の後に引き続いて、鋳塊に熱間圧延が施される。熱間圧延工程は、リバース式の圧延機により粗圧延を行う工程と、その後に、シングルリバース式又はタンデム式の圧延機により、コイル状に巻き取るまでの仕上げ圧延を行う工程とからなる。本発明では、熱間仕上げ圧延の終了温度を規定する。熱間仕上げ圧延の終了温度が２８０℃以上では、熱間仕上げ圧延終了後の余熱により、Ｍｇ−Ｓｉ系化合物の析出が進行し、後工程の溶体化処理工程において固溶しきれずに十分な溶体化効果が得られないため強度が不足する。また、熱間仕上げ圧延の終了温度が２００℃未満では、極端に遅い圧延速度に設定する必要があり、生産性の点で好ましくない。したがって、熱間仕上げ圧延工程の終了温度は、２００℃以上２８０℃未満の温度範囲と規定する。なお、このような温度範囲は、潤滑油の使用量、クーラントと各圧下率の配分、圧延速度等を調整することによって達成される。また、熱間圧延上がりの板厚は、巻取性を考慮すると１０ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００３６】
Ｂ−３．溶体化処理工程
熱間圧延されたアルミニウム合金板は、後述する冷間圧延工程にかけられる。ここで、冷間圧延工程の途中の段階、或いは、冷間圧延工程の前段階において溶体化処理が施される。溶体化処理は合金中へのＭｇ、Ｓｉ及びＣｕの固溶促進のため、到達温度を５００℃以上５８０℃以下の温度範囲とした。５００℃未満ではＭｇ、Ｓｉ及びＣｕの固溶が十分に行われず強度が不足するとともに、塗装焼付処理時の時効硬化性が低下する。一方、５８０℃を超える温度ではバーニングによるＭｇの局部的な溶融が起こる。到達温度に到達した後の保持時間は、到達後直ちに冷却を開始してもよく、但し上限は２分間以内と規定する。２分間を超える保持を行っても、溶体化処理の効果が飽和してしまうため不経済となる。また、過度に長い時間の保持を行うと結晶粒の粗大化によって最終板の外観劣化、或いは、成形性が低下する等の不具合が発生する場合がある。
【００３７】
溶体化加熱後の冷却過程については、この過程でのＭｇ−Ｓｉ系化合物の析出を防止し、最終板の強度や時効硬化性を確保する見地から、１℃／秒以上の冷却速度で１００℃以下まで冷却する工程と規定する。上記溶体化処理方法は、溶体化効果や生産性の観点より急速加熱、急速冷却する連続焼鈍（ＣＡＬ）により実現できる。通常のバッチ式でのコイル単位の熱処理に比べて連続焼鈍の方が、コイル状の板を効率よく溶体化でき、結晶粒微細化による外観劣化の防止と成形性の向上及び、生産性の向上が望めるからである。
【００３８】
Ｂ−４．冷間圧延工程
上述のように、冷間圧延工程としては、その前段階において溶体化処理が施される態様（以下、「第１の態様」と記す）と、その途中の段階において溶体化処理が施される態様（以下、「第２の態様」と記す）が採用される。第２の態様では、溶体化処理工程の前の冷間圧延工程を第１の冷間圧延工程とし、溶体化処理工程の後の冷間圧延工程を第２の冷間圧延工程とする。第１の態様及び第２の態様ともに、最終板厚までの最終圧延率が高過ぎると強度が高くなり過ぎて成形性が低下するとともに、４５°耳成分である圧延集合組織が発達し過ぎて耳率が高くなる。一方、最終板厚までの最終圧延率が低過ぎると、十分な加工硬化が得られず強度が確保できないとともに、４５°耳成分である圧延集合組織が十分に発達せず耳率が高くなる。
【００３９】
なお、第２の態様では、溶体化処理工程前に第１の冷間圧延工程が施されるために、溶体化処理後の再結晶集合組織において０−９０°耳成分である立方体方位が第１の態様に比べて低くなるため、第１の態様に比べて、最終板厚までの最終圧延率を低くする。従って、第１の態様における冷間圧延工程では、最終板厚までの最終圧延率を８０％以上９０％以下と規定し、第２の態様における第２の冷間圧延工程では、最終板厚までの最終圧延率を３０％以上７０％以下と規定する。第１の態様における最終圧延率が８０％未満、第２の態様における最終圧延率が３０％未満では、強度が不足するとともに耳率が高くなる。一方、第１の態様における最終圧延率が９０％を超え、第２の態様における最終圧延率が７０％を超えると、強度が高くなり過ぎて成形性が低下するとともに、耳率が高くなる。
【００４０】
Ｃ．樹脂フィルムの被覆
本発明に係る第２発明は、第１発明の缶胴用アルミニウム合金板と、その少なくとも一方の表面に被覆された樹脂フィルムを備える缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板である。樹脂フィルムは、缶胴用アルミニウム合金板をＤＩ成形する前に、上記第１の態様では冷間圧延工程後に、上記第２の態様では第２の冷間圧延工程後に、アルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に被覆される。樹脂フィルムは、ビスフェノールＡなどの有害な環境ホルモンの放出の少ないポリエステル系樹脂が望ましい。ポリエステル系樹脂フィルムは、優れた加工性を有しているため、缶胴成形前のアルミニウム合金板に予め施すことが可能であり、ＤＩ成形性の向上も図られる。また、缶胴成形後に防食性の保護塗装を施す場合に比して、塗装工程の能率化及び簡略化が可能となり、生産性の向上の点からも望ましい。なお、ポリエステル系樹脂以外の樹脂フィルムとしては、ポリオレフィン系樹脂及びポリアミド系樹脂の１種又は２種以上を含んでいてもよい。
【００４１】
樹脂フィルムの厚さは、１０〜３０μｍとするのが好ましい。樹脂フィルムの厚さが１０μｍ未満では、薄過ぎて成形加工時に破損するおそれがある。一方、３０μｍを超えるとコスト高になってしまう。
【００４２】
樹脂フィルムの密着性を向上させるため、アルミニウム合金板に前処理を施すのが好ましい。前処理としては、化成処理や陽極酸化処理が挙げられる。化成処理又は陽極酸化処理によって化成皮膜又は陽極酸化皮膜を形成することで、樹脂フィルムの密着性向上が図られる。特に化成皮膜は、簡略な設備で形成できコスト的にも有利なため、工業上特に望ましい。化成皮膜は、リン酸亜鉛法、ベーマイト法、ＭＢＶ法又はＥＷ法（アルカリ−クロム酸塩系）、アロヂン法（クロム酸塩系、リン酸−クロム酸塩系）などの各化成処理により形成される。陽極酸化皮膜は、硫酸、シュウ酸、クロム酸、有機酸などの電解液を用いた陽極酸化処理により形成される。また、化成処理や陽極酸化処理の前処理として、アルミニウム合金板の表面にアルカリエッチング処理を施したり、酸処理を施してもよい。
【００４３】
樹脂フィルムの被覆方法としては、樹脂フィルムをその融点以上に加熱してアルミニウム合金板に熱圧着する方法が好適に用いられる。熱圧着温度が２００℃未満では十分な密着性が得られず、ＤＩ成形時に剥離が生じるおそれがある。一方、熱圧着温度が３００℃を超える温度では、樹脂フィルムが変質してしまう。したがって、樹脂フィルムを熱圧着する温度は、２００℃以上３００℃以下が好ましい。
【００４４】
Ｄ．塗装焼付処理
飲料缶等では、ＤＩ成形後に１５０℃以上２５０℃以下で３〜１０分間程度加熱する塗装焼付処理を行うのが通常である。前記溶体化処理によりＭｇ、Ｓｉ及びＣｕが十分に固溶されているため、塗装焼付処理によってＭｇ−Ｓｉ系化合物やＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系化合物の微細析出が起こり、時効硬化による強度の向上が図られる。
【実施例】
【００４５】
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【００４６】
実施例１〜１３及び比較例１〜１７
表１に示す組成のアルミニウム合金をＤＣ鋳造法により厚さ５００ｍｍの鋳塊とした。上記合金鋳塊に対して、均質化処理を施し、次いで熱間圧延を行った。熱間圧延後においては、第１の態様として、溶体化処理を施した後に冷間圧延を行う工程を製造工程ａとした。一方、第２の態様として、第１の冷間圧延を行った後に溶体化処理を施し、次いで第２の冷間圧延を行う工程を製造工程ｂとした。製造工程ａ、製造工程ｂともに、最終板厚０．２８ｍｍのアルミニウム合金板とした。表２に上記製造プロセスの条件を示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
なお、溶体化処理条件においては、実施例１〜１３、比較例１〜１３及び１５〜１７が連続焼鈍炉によるもので、溶体化処理温度に到達後に保持時間を設けないで直ちに冷却速度１℃／秒以上で１００℃以下まで冷却し、実施例１３は溶体化処理温度に到達後に１分間の保持を行った。一方、比較例１４はバッチ式焼鈍炉によるもので、溶体化処理温度に到達後に、２時間の保持を行った。
【００５０】
上記のようにして作製したアルミニウム合金板について、引張強さ、導電率、アルミニウム板表面における金属間化合物の面積占有率、耳率を評価した。結果を表３に示す。
【００５１】
【表３】
【００５２】
また、上記の実施例及び比較例において作製したアルミニウム合金板を用いて、その両面に前処理としてアルカリエッチングを施し、更にアルカリエッチング面に化成処理としてリン酸クロメート処理を施して、Ｃｒ含有量１５ｍｇ／ｃｍ２の化成皮膜を形成した。次いで、化成処理を施したアルミニウム合金板の両面に、樹脂フィルムとして厚さ１５μｍのポリエステル系樹脂フィルムを２７０℃で熱圧着し、樹脂を被覆したアルミニウム合金板を作製した。このような缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板について、しごき成形性及び耐圧強度を評価した。これらの結果を表４に示す。
【００５３】
【表４】
【００５４】
以下に評価方法について説明する。
【００５５】
引張強さ
ＪＩＳ５号試験片を使用して、圧延方向と平行方向で引張試験を実施し、引張強さを測定した。引張強さが２８０ＭＰａ以上３８０ＭＰａ以下を合格（○）とし、２８０ＭＰａ未満或いは３８０ＭＰａを超えるものを不合格（×）とした。
【００５６】
導電率
渦電流導電率測定装置を用いて、銅を基準試料として測定した。導電率が４４．０％ＩＡＣＳ以上５０．０％ＩＡＣＳ以下を合格（○）とし、４４．０％ＩＡＣＳ未満或いは５０．０％ＩＡＣＳを越えるものを不合格（×）とした。
【００５７】
アルミニウム板表面における金属間化合物の面積占有率
アルミニウム板表面を鏡面まで研磨した後、光学顕微鏡によって４００倍の倍率で１０視野を写真撮影し、測定面積が０．５ｍｍ２の領域から、画像解析により１μｍ以上の大きさの金属間化合物の面積占有率を測定した。この際、金属間化合物としては、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系、Ｍｇ−Ｓｉ系の晶出物が観察されるが、これらの合計を採用した。アルミニウム板表面における金属間化合物の面積占有率が２．０％以上４．５％以下を合格（○）とし、２．０％未満或いは４．５％を越えるものを不合格（×）とした。
【００５８】
耳率
直径５７ｍｍのブランクを３３ｍｍのパンチで絞って絞り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、次式より耳率を算出した。
耳率（％）＝［｛（０°−１８０°耳の平均値）−（４５°耳の平均値）｝／（０°−１８０°耳及び４５°耳の平均値の最小値）］×１００
ここで、０°−１８０°耳とは、０°位置、９０°位置、１８０°位置及び２７０°位置の耳高さを意味し、４５°耳とは、４５°位置、１３５°位置、２２５°位置及び３１５°位置の耳高さを意味する。また、上記計算式では、０−１８０°耳の場合はプラス（＋）、４５°耳の場合はマイナス（−）で表記した。耳率が−３．０％以上＋３．０％以下を合格（○）とし、−３．０％未満或いは＋３．０％を超えるものを不合格（×）とした。
【００５９】
しごき成形性
樹脂被覆したアルミニウム合金板試料について、しごき成形性を評価した。第一しごき及び第二しごきのダイス内径を変化させることで、第三しごきのしごき率を変化させていき、成形できる最大のしごき率を限界しごき率とした。具体的には、しごき率（％）＝｛１−（第三しごき後の缶胴側壁厚さ）／（第二しごき後の缶胴側壁厚さ）｝×１００を求め、このしごき率の最大値を限界しごき率とした。限界しごき率が４６．５％以上を合格（○）とし、４６．５％未満を不合格（×）とした。
【００６０】
耐圧強度
樹脂被覆したアルミニウム合金板試料をＤＩ成形した缶に対し、２００℃で１０分間の塗装焼付処理相当の熱処理を施した。次いで、エアー式の耐圧試験機にてドーム成形したボトムがバックリングする圧力を測定して耐圧強度とした。耐圧強度が６．３ｋｇｆ／ｃｍ２以上のものを合格（○）とし、６．３ｋｇｆ／ｃｍ２未満のものを不合格（×）とした。
【００６１】
表３から明らかなように、実施例１〜１３では、アルミニウム合金板の引張強さ、導電率、アルミニウム板表面における金属間化合物の面積占有率及び耳率の全てが合格であった。また、表４から明らかなように、実施例１〜７ではしごき成形性及び耐圧強度が合格であった。
【００６２】
これに対して、比較例１では、アルミニウム合金板のＳｉ含有量が少な過ぎたため、引張強さ、導電率及び耐圧強度が不合格であった。
【００６３】
比較例２では、アルミニウム合金板のＳｉ含有量が多過ぎたため、引張強さ、導電率及びしごき成形性が不合格であった。
【００６４】
比較例３では、アルミニウム合金板のＭｇ含有量が少な過ぎたため、引張強さ、導電率及び耐圧強度が不合格であった。
【００６５】
比較例４では、アルミニウム合金板のＭｇ含有量が多過ぎたため、引張強さ、導電率及びしごき成形性が不合格であった。
【００６６】
比較例５では、アルミニウム合金板のＦｅ含有量が少な過ぎたため、金属間化合物の面積占有率及び耳率が不合格であった。
【００６７】
比較例６では、アルミニウム合金板のＦｅ含有量が多過ぎたため、金属間化合物の面積占有率及び耳率が不合格であった。
【００６８】
比較例７では、アルミニウム合金板のＣｕ含有量が少な過ぎたため、引張強さ、導電率及び耐圧強度が不合格であった。
【００６９】
比較例８では、アルミニウム合金板のＣｕ含有量が多過ぎたため、引張強さ、導電率及びしごき成形性が不合格であった。
【００７０】
比較例９では、アルミニウム合金板のＭｎ含有量が少な過ぎたため、引張強さ、導電率及び耐圧強度が不合格であった。
【００７１】
比較例１０では、アルミニウム合金板のＭｎ含有量が多過ぎたため、金属間化合物の面積占有率及び耳率が不合格であった。
【００７２】
比較例１１では、均質化処理温度が低過ぎたため、引張強さ、導電率及び耐圧強度が不合格であった。
【００７３】
比較例１２では、熱間仕上げ圧延の終了温度が高過ぎたため、引張強さ、導電率及び耐圧強度が不合格であった。
【００７４】
比較例１３では、溶体化処理温度が低過ぎたため、引張強さ、導電率及び耐圧強度が不合格であった。
【００７５】
比較例１４では、溶体化処理方式がバッチ焼鈍炉のため、保持時間が長過ぎて、かつ、冷却速度が遅過ぎたため、引張強さ、導電率及び耐圧強度が不合格であった。
【００７６】
比較例１５では、最終冷間圧延率が高過ぎたため、引張強さ及びしごき成形性が不合格であった。
【００７７】
比較例１６では、最終冷間圧延率が低過ぎたため、引張強さ及び耐圧強度が不合格であった。
【００７８】
比較例１７では、最終冷間圧延率が高過ぎたため、引張強さ、耳率及びしごき成形性が不合格であった。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明に係る缶胴用アルミニウム合金板及びその製造方法により、成形性及び塗装焼付処理後の強度に優れ、耳率の低い飲料缶胴が製造可能となる。更に、このような缶胴用アルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆した、成形性及び塗装焼付処理後の強度に優れた缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板及びその製造方法が提供される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ：０．５ｍａｓｓ％を超え１．５ｍａｓｓ％以下、Ｍｇ：０．４ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ：０．８ｍａｓｓ％を超え１．２ｍａｓｓ％以下、Ｃｕ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％以下及びＭｎ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％未満を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金から構成され、２８０ＭＰａ以上３８０ＭＰａ以下の引張強さ、４４．０％ＩＡＣＳ以上５０．０％ＩＡＣＳ以下の導電率、２．０％以上４．５％以下の表面における金属間化合物の面積占有率及び−３％以上＋３％以下の耳率を有することを特徴とする缶胴用アルミニウム合金板。
【請求項２】
請求項１に記載の缶胴用アルミニウム合金板の製造方法であって、アルミニウム合金の鋳塊に５００℃以上５８０℃以下で１時間以上４８時間以内の均質化処理を施す工程と、当該均質化処理工程後に前記鋳塊に熱間圧延を施す熱間圧延工程であって、熱間仕上げ圧延の終了温度を２００℃以上２８０℃未満とする熱間圧延工程と、当該熱間圧延工程後に圧延材に溶体化処理を施す溶体化処理工程であって、連続焼鈍炉を用いて５００℃以上５８０℃以下で２分間以内の保持後に１℃／秒以上の冷却速度で１００℃以下まで冷却する溶体化処理工程と、当該溶体化処理工程後に圧延材に冷間圧延を施す冷間圧延工程であって、８０％以上９０％以下の冷間圧延率にて最終板厚とする冷間圧延工程とを含むことを特徴とする缶胴用アルミニウム合金板の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の缶胴用アルミニウム合金板の製造方法であって、アルミニウム合金の鋳塊に５００℃以上５８０℃以下で１時間以上４８時間以内の均質化処理を施す工程と、当該均質化処理工程後に前記鋳塊に熱間圧延を施す熱間圧延工程であって、熱間仕上げ圧延の終了温度を２００℃以上２８０℃未満とする熱間圧延工程と、当該熱間圧延工程後に圧延材に第１の冷間圧延を施す第１の冷間圧延工程と、当該第１の冷間圧延工程後に圧延材に溶体化処理を施す溶体化処理工程であって、連続焼鈍炉を用いて５００℃以上５８０℃以下で２分間以内の保持後に１℃／秒以上の冷却速度で１００℃以下まで冷却する溶体化処理工程と、当該溶体化処理工程後に圧延材に第２の冷間圧延を施す第２の冷間圧延工程であって、３０％以上７０％以下の冷間圧延率にて最終板厚とする第２の冷間圧延工程とを含むことを特徴とする缶胴用アルミニウム合金板の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の缶胴用アルミニウム合金板と、その少なくとも一方の表面に被覆された樹脂フィルムを備えることを特徴とする缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板。
【請求項５】
請求項２に記載の缶胴用アルミニウム合金板の製造方法において、前記冷間圧延工程後に、缶胴用アルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆する工程を更に含むことを特徴とする缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板の製造方法。
【請求項６】
請求項３に記載の缶胴用アルミニウム合金板の製造方法において、前記第２の冷間圧延工程後に、缶胴用アルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆する工程を更に含むことを特徴とする缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板の製造方法。
【請求項１】
Ｓｉ：０．５ｍａｓｓ％を超え１．５ｍａｓｓ％以下、Ｍｇ：０．４ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ：０．８ｍａｓｓ％を超え１．２ｍａｓｓ％以下、Ｃｕ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％以下及びＭｎ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．１ｍａｓｓ％未満を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金から構成され、２８０ＭＰａ以上３８０ＭＰａ以下の引張強さ、４４．０％ＩＡＣＳ以上５０．０％ＩＡＣＳ以下の導電率、２．０％以上４．５％以下の表面における金属間化合物の面積占有率及び−３％以上＋３％以下の耳率を有することを特徴とする缶胴用アルミニウム合金板。
【請求項２】
請求項１に記載の缶胴用アルミニウム合金板の製造方法であって、アルミニウム合金の鋳塊に５００℃以上５８０℃以下で１時間以上４８時間以内の均質化処理を施す工程と、当該均質化処理工程後に前記鋳塊に熱間圧延を施す熱間圧延工程であって、熱間仕上げ圧延の終了温度を２００℃以上２８０℃未満とする熱間圧延工程と、当該熱間圧延工程後に圧延材に溶体化処理を施す溶体化処理工程であって、連続焼鈍炉を用いて５００℃以上５８０℃以下で２分間以内の保持後に１℃／秒以上の冷却速度で１００℃以下まで冷却する溶体化処理工程と、当該溶体化処理工程後に圧延材に冷間圧延を施す冷間圧延工程であって、８０％以上９０％以下の冷間圧延率にて最終板厚とする冷間圧延工程とを含むことを特徴とする缶胴用アルミニウム合金板の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の缶胴用アルミニウム合金板の製造方法であって、アルミニウム合金の鋳塊に５００℃以上５８０℃以下で１時間以上４８時間以内の均質化処理を施す工程と、当該均質化処理工程後に前記鋳塊に熱間圧延を施す熱間圧延工程であって、熱間仕上げ圧延の終了温度を２００℃以上２８０℃未満とする熱間圧延工程と、当該熱間圧延工程後に圧延材に第１の冷間圧延を施す第１の冷間圧延工程と、当該第１の冷間圧延工程後に圧延材に溶体化処理を施す溶体化処理工程であって、連続焼鈍炉を用いて５００℃以上５８０℃以下で２分間以内の保持後に１℃／秒以上の冷却速度で１００℃以下まで冷却する溶体化処理工程と、当該溶体化処理工程後に圧延材に第２の冷間圧延を施す第２の冷間圧延工程であって、３０％以上７０％以下の冷間圧延率にて最終板厚とする第２の冷間圧延工程とを含むことを特徴とする缶胴用アルミニウム合金板の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の缶胴用アルミニウム合金板と、その少なくとも一方の表面に被覆された樹脂フィルムを備えることを特徴とする缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板。
【請求項５】
請求項２に記載の缶胴用アルミニウム合金板の製造方法において、前記冷間圧延工程後に、缶胴用アルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆する工程を更に含むことを特徴とする缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板の製造方法。
【請求項６】
請求項３に記載の缶胴用アルミニウム合金板の製造方法において、前記第２の冷間圧延工程後に、缶胴用アルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆する工程を更に含むことを特徴とする缶胴用樹脂被覆アルミニウム合金板の製造方法。
【公開番号】特開２０１３−３６０８９（Ｐ２０１３−３６０８９Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７３７２４（Ｐ２０１１−１７３７２４）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００１０７５３８）古河スカイ株式会社 (572)
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００１０７５３８）古河スカイ株式会社 (572)
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