JPH02258944A

JPH02258944A - 耐孔食性に優れた缶容器蓋用アルニミウム合金圧延板

Info

Publication number: JPH02258944A
Application number: JP7655389A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Matsuura; 宏幸松浦; Kazuhiro Fukada; 深田　和博; Masafumi Mizouchi; 政文溝内; Yutaka Okuda; 裕奥田
Original assignee: Sky Aluminium Co Ltd
Current assignee: Sky Aluminium Co Ltd
Priority date: 1989-03-30
Filing date: 1989-03-30
Publication date: 1990-10-19
Also published as: JPH0569899B2

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、缶胴を鉄とする缶容器の蓋の材料に使用する
アルミニウム合金圧延板に関するものである。

（従来の技術）食品容器としての金属缶の組み合わせは、缶胴にアルミ
ニウム合金、缶蓋にもアルミニウム合金が使用される場
合、缶胴、缶蓋にブリキあるいはティンフリースチール
等の鉄が使用される場合、そして、缶胴に鉄、缶蓋にア
ルミニウム合金が使用される場合が一般的なものである
。

缶蓋として使用されるアルミニウム合金は、ひきちぎれ
性、成形性などにすぐれており、一方缶蓋として使用さ
れる鉄は缶蓋強度にすぐれている。しかし鉄蓋のひきち
ぎれ性は不良であるため、ＥＯＥ缶には使用できないな
ど用途が限定される。よって一般に、缶蓋用材料として
はＪＩＳ５０５２．５１８２に代表されるＡ、＆−Ｍｇ
合金が使用されている。

（発明が解決しようとする課題）缶胴、缶蓋すべてがアルミニウム合金からなる金属缶の
場合、塩分などの腐食成分を含んでいても何等問題はな
い、しかしながらコスト・強度面から鉄とアルミニウム
合金を組み合わせて使用する場合には孔食が発生するこ
とがある。すなわち、アルミニウム合金缶蓋の保護膜で
ある塗装が不充分であるか、成形により塗膜の損傷を受
けるか、Ｃｌ２−イオン濃度が高いか、あるいは溶存酸
素濃度が高いなどの腐食条件が厳しい場合、Ｆｅとｌの
電位差によるガルバニック作用により局部溶解・孔食を
発生し、穿孔を生ずる。

（課題を解決するための手段）本発明者等は上記に説明したアルミニウム合金使用上の
問題点を解決するために、鋭意研究の結果優れた耐食性
、特に耐孔食性を有する食品容器用アルミニウム合金圧
延板をＷｉ４発するに至った。本発明に係わる耐孔食性
に優れた容器蓋用アルミニウム合金は、Ｔｉ　：０．０５−１．０ｗｔ％およびＺｎ　：　０゜
１〜２．Ｑｗｔ％を含有し、残部がアルミニウム及び不
可避不純物からなり、缶胴を鉄とする缶容器蓋用アルミ
ニウム合金圧延板を第１の発明とし、Ｔｉ　：　０．０
５〜１．０ｗｔ％およびＺｎ：０．１〜２．０ｗｔ％を
含有し、更にＭｎ　：　２５ｗｔ％以下、Ｃｕ：１．０
ｗｔ％以下の一種または二種以上を含有し、残部がアル
ミニウム及び不可避不純物からなり、缶胴を鉄とする食
品容器蓋用アルミニウム合金圧延板を第２の発明とし、
Ｔｉ　：　０．０５〜１．０ｗｔ％およびＺｎ　：　０
゜１〜２．０ｗｔ％を含有し、更にＭｎ：２．５ｗｔ％
以下、Ｃｕ　：　１．０ｗｔ％以下の一種又は二種以上
、およびＭｇ＋０．０５〜５．０ｗｔ％を含有し、残部
がアルミニウム及び不可避不純物からなり、缶胴を鉄と
する食品容器蓋用アルミニウム合金圧延板を第３発明と
する３つの発明からなるものである。

本発明に係わる耐孔食性に優れた食品容器用アルミニウ
ム合金の各成分の限定理由を説明する。

Ｔｉ　：第１発明から第３発明のいずれにおいてもＴｉは耐孔食
性向上の基本元素である。従来微細化成分として考えら
れていたＴｉはＢと共にＴｉＢ２を形成して鋳塊結晶粒
微細化に効果がある。しかし、耐孔食性向上のためには
Ｔｉの他にＢがアルミニウム合金中に存在することは必
要でなく、むしろＴｉがＴｉＢ２として完全に固定され
ると、耐孔食性は向上しない、したがって、Ｂは全く添
加しないか、あるいは結晶微細化のために添加するにし
ても５０ｐｐｍ以下が好ましい。

Ｔｉは圧延板表面にこれと平行な濃縮層を作る。すなわ
ち、ＥＰＭＡ等の微小部分定量機器で圧延板表面を測定
すると、全体の平均含有量より２倍以上の高濃度傷析頒
域が圧延板表面と平行に存在するのが認められる。これ
がＴｉ濃縮層である。Ｔｉ濃縮層は、含有ＴｔによりＣ
ρ−含有液中の腐食速度を遅延させる働きと共に、腐食
進展方向を圧延面に平行な層状の方向に変えることによ
って孔食を起こり難くシ、腐食が圧延板の表面全体でゆ
っくり進行させる働きをもつ、Ｔ１がＴｉ濃１１ＪＩに
偏析した当然の結果として、Ｔｉ濃縮層に接してＴｉ濃
度が添加含有量よりも低い層状領域が存在する。このよ
うな相対的にＴｉ濃度の低い部分では腐食速度が速くな
り、Ｔｉ無添加合金とほぼ同等のレベルになる。しかし
ながら、Ｔｉ濃縮層が塩分などの腐食成分のバリヤーと
して働き、この結果耐孔食性は飛躍的に向上する。

Ｔｉ濃縮層と低Ｔｉ濃度層はＡＲ中のＴｉ固溶量の差異
により生じる。一方Ｔｉは鋳造時に初晶として晶出する
と、Ａｆｆとの巨大金属間化合物が生成され、多量の初
晶が生成される場合は、Ａρ境地中固溶Ｔｉ量は少なく
なり、Ｔｉ固溶量の差異が少なくなる。したがって、Ｔ
ｉ濃縮層を積極的に生成させるためには、連続鋳造法な
どの冷却速度が速い鋳造法を採用することが好ましい、
耐孔食性はＴｉ添加量とともに向上する。しかし、Ｔｉ
含有量が０．０５ｗｔ％未満では耐孔食性向上の効果は
弱い。一方、Ｔｉを１．０ｗｔ％を越える含有させた場
合圧延性・加工性を損なうため上限を１．０ｗｔ％とし
た。好ましくは、０．１５〜０．８０ｗｔ％のＴｉ含有
量範囲が耐孔食性にも優れ、加工性にも優れる。

Ｚｎ：Ｚｎは、孔食が起こり易い状況で使用されるアルミニウ
ムの腐食を孔食から全面腐食に変える作用がある。この
結果、孔食の発生数および最大孔食深さが少なくなるが
、孔食の成長速度は抑制されないことは既に知られてい
る０本発明者等はＴｉとＺｎの共存下における孔食挙動
を研究したところ、Ｔｉ濃縮層のバリヤー効果が高めら
れることが分かった。すなわち、孔食が、Ｔｉ濃ｍ屑を
貫通するに要する時間が長くなり２孔食の成長速度が遅
くなり、結果的には孔食はＴｉ単独添加の場合よりはる
かに抑制される。

この効果は、ＺｎＯ，１ｗｔ％以下では弱く、２．０ｗ
ｔ％以上添加すると飽和状態になり、一方成形性および
圧延性が低下するので、Ｚｎ含有量の下限をＯ，１ｗｔ
％、上限を２．０％とした。Ｚｎ含有量が０．６〜１．
５ｗｔ％の範囲内であると、Ｔｉ他の添加元素の含有量
を比較的少量にしつつ、耐孔食性にすぐれかつ成形性・
圧延性にもすぐれたアルミニウム合金が得られる。

Ｃｕ、Ｍｎ：Ｃｕ、ＭｎをＴｉ、Ｚｎに加えて、さらに添加すること
により、耐孔食性がさらに向上する。

Ｃｕは１合金のマトリックスそのものの電位を責にする
ため、缶蓋が缶胴のブリキの自然電極電位に近付き、耐
孔食性が向上する。Ｃｕを添加した場合、Ｔｉの添加は
少なくすることができ、板の圧延性および缶蓋の成形性
を向上することができる。Ｃｕを１．ｏｗｔ％以上を添
加した場合。

鋳造時に割れを発生しやすくなり、操業上好ましくない
ので、Ｃｕ添加量の上限を１．０ｗｔ％とする。Ｃｕの
添加量が０．０５ｗｔ％未満では耐孔食性向上効果が現
われないので、Ｃｕ添加量の下限は０．０５ｗｔ％が好
ましい。

Ｍｎは孔食の発生を助長するＦｅ系の晶出物あるいは析
出物の発生を防止しかつＭｎ系の晶出物は電位がアルミ
ニウム合金のマトリックスと非常に近いなめに、Ｍｎは
耐孔食性向上に効果がある。Ｍｎの添加量が０．０５ｗ
ｔ％以下ではＦｅ量が多い場合その悪影響を排除するこ
とができず、２．５ｗｔ％以上では効果はあるものの板
の圧延性および缶蓋の加工性を劣化するため、好ましい
下限を０．０５ｗｔ％、上限を２．５ｗｔ％としな。

なお、ＭｎもＣｕと同様にＴｉの添加量を少なくし、圧
延性および加工性を向上することに有効である。したが
って、発明のＴｉ、Ｃｕ、Ｍｎの添加量範囲内において
、耐孔食性と圧延性・加工性がバランスするようにこれ
ら元素の添加量を定めることが必要である。尚、Ｃｕ、
Ｍｎは強度向上にも有効な元素である。

Ｍｎ、Ｃｕを添加する第２、第３発明ではＴｉ含有量が
０．５％以下で耐孔食性と圧延性・加工性が良好にバラ
ンスした圧延板を得ることができる。

Ｍｇ：Ｍｇは、一般に、圧延性を劣化させることが少なく強度
を向上させるが耐孔食性を劣化させる。ところが、Ｔｉ
、Ｃｕ、ＭｎとともにＭｇを添加するとＭｇ添加による
悪影響を顕現させることなく強度向上が図ることができ
る。Ｍｇの添加量は強度向上の効果が現われる０、０５
ｗｔ％を好ましい下限とし、上限は圧延性上の操業リミ
ットである５、０ｗｔ％とした。

Ｃｒは焼付は時の軟化を遅らせるなど耐熱性向上のなめ
に添加してもよいが、Ｔｉと同時に添加した場合、初晶
の発生を促すので、０．２ｗｔ％以下に押さえる必要が
有る。上記元素の他、通常のアルミニウム合金と同様に
Ｆｅ、ＳＬが不可避不純物として含有される。これらは
、いずれも耐孔食性を劣化させるので少なければ少ない
ほど良い、しかし、Ｍｎが添加される第２、第３発明の
圧延板には総量０．５ｗｔ％までの不純物含有が許容さ
れる。

次に本発明に係わる耐孔食性に優れた食品容器用アルミ
ニウム合金圧延板の実施例について説明する。

実施例第１表に示す含有成分のアルミニウム合金を、実験室規
模で、４０ＩＩ１ｍｌ銅モールド、２ｈａまたは４０Ｉ
１ｍ鉄モールド、一方向凝固装置および小型連鋳装置を
用いて鋳造した。凝固速度は、小型連鋳造機〉一方向凝
固（凝固端より１５ｕ＋）　＞４０ｍｍ鉄モールド＞２
ｈａ鉄モールドの順であった。鋳造後、率に５５０℃×
１時間の均熱後、冷間圧延により、０．２８ｍｍ板厚の
アルミニウム合金板を作製しした。耐孔食性腐食試験は
、通常缶蓋で行なわれる塗装焼付は後の試験より厳しい
条件である塗装せずに焼付けに相当する熱処理（２００
℃×２０分、又は２７０℃×２０秒）のみを行なった状
態で行なった。一方の極に供試合金板を対極にブリキを
導線でつなぎ、試験液中に４０℃で２４時間浸漬した後
の供試合金板の孔食深さを測り、耐孔食性を比較した。

試験液はクエン酸−クエン酸ナトリウムＮａＣＱ　　Ｃ
ｕ　ＣＱ　ｘ系成分でＰＨ２，９４〜３．０２、ＣＩ濃
度が５２５〜６２５ｐｐｍ、Ｃｕ”＋濃度が１．０４〜
１．１３ｐｐｍのものである。

表中、「加工性」は、圧延性と、製品圧延板の成形性を
総合して、◎非常に容易、○容易、×難の三段階で評価
した。また、Ｔｉ濃ｗＪ層数はＥＰＭＡ　（島津製作所
製８７０５型）で圧延板表面の深さ１００μｍ当たりの
層数を測定した値である。第１図にＴｉ濃縮層を示すＥ
ＰＭＡ写真（１０００倍）を示す。

本発明合金圧延板Ｎ０１１〜８のうち、Ｎ０１１〜３は
Ｍｎ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｆｅ。

Ｓｉは不純物である第１発明の実施例であり、Ｎｏ、４
〜５はＭｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｉが不純物である第２発明
の実施例であり、Ｎｏ、６〜８はＣｒ、Ｆｅ、Ｓｉが不
純物である第３発明の実施例である。

（以下余白）第１表から明らかなように、本発明に係わる合金圧延板
は１１００．５０５２．５０８２合金と比較して耐孔食
性に優れており、加工性は１１００．５０５２合金と同
等である。

また、本発明に係わる合金圧延板の孔食深さ、Ｔｉ濃縮
層数及び組成の関係をみると、Ｔｉ量が多く、Ｔｉ濃縮
層数が多い方が、孔食深さが浅くなっており（合金１〜
３）：Ｍｎ、Ｃｕの添加により一層孔食深さが浅くなっ
ている（合金５）ことが分かる。

なお、Ｔｉ添加量、Ｔｉの固溶量に影響する第３元素の
量、鋳造速度などを変化させて、Ｔｉ濃縮層を変化させ
たところ、Ｔｉｆｉ、１１層数は少なくとも片ｌ１ｌ（
塩分を含む溶液と接触する側）の表面から１００μｍで
８層以上あると耐孔食性が良好な結果が得られた。

表１中の合金６〜合金８はプロセスを従来法の範囲で調
整しても、ベーキング後の耐力で２０ｋｇｆ／ｍｍ２か
ら３９ｋｇｆ／ｍｍ’が可能となり、極めて高強度の缶
蓋が得られる。

（発明の効果）このように本発明の耐孔食性に優れた食品容器用アルミ
ニウム合金圧延板は耐孔食性が極めて良好であり、深い
孔食は発生しないため、食塩を含有した飲料、食品スチ
ール缶の塁には好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧延合金板のＴｉ濃縮層を示すＥ
ＰＭＡ金属組織写真（倍率１０００倍）である。

Claims

【特許請求の範囲】１、Ｔｉ：０．０５−１．０ｗｔ％およびＺｎ：０．１〜２．０ｗｔ％を含有し、残部がアルミニ
ウム及び不可避不純物からなり、缶胴を鉄とする缶容器
蓋用アルミニウム合金圧延板。２、Ｔｉ：０．０５〜１．０ｗｔ％およびＺｎ：０．１〜２．０ｗｔ％を含有し、更にＭｎ：２．
５ｗｔ％以下、Ｃｕ：１．０ｗｔ％以下の一種または二
種以上を含有し、残部がアルミニウム及び不可避不純物
からなり、缶胴を鉄とする缶容器蓋用アルミニウム合金
圧延板。３、Ｔｉ：０．０５〜１．０ｗｔ％およびＺｎ：０．１〜２．０ｗｔ％を含有し、更にＭｎ：２．
５ｗｔ％以下、Ｃｕ：１．０ｗｔ％以下の一種又は二種
以上、およびＭｇ：０．０５〜５．０ｗｔ％を含有し、
残部がアルミニウム及び不可避不純物からなり、缶胴を
鉄とする缶容器蓋用アルミニウム合金圧延板。