JPH06108194A

JPH06108194A - 絞り加工及び引抜き加工用の堅固な成形し得る等方性アルミニウム合金

Info

Publication number: JPH06108194A
Application number: JP24331392A
Authority: JP
Inventors: Reynaud Guy-Michel; ギイ−ミシエル・レイノー
Original assignee: Pechiney Rhenalu SAS
Current assignee: Constellium Issoire SAS
Priority date: 1992-09-11
Filing date: 1992-09-11
Publication date: 1994-04-19

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】下記組成（重量％）を有する、絞り加工及び
／又は引抜き加工のＡｌ基合金。Ｆｅ≦０．２５，Ｓｉ≦０．２５，Ｍｎ０．８〜１．
６，Ｍｇ０．７〜２．５，Ｃｕ０．２０〜０．６，Ｃｒ
０〜０．３５，Ｔｉ０〜０．１，Ｖ０〜０．１、他の元
素それぞれ≦０．０５、合計≦０．１５を含有し、残り
がＡｌであるか、Ｆｅ０．７〜１．５，Ｓｉ≦０．４，
Ｍｎ≦０．８，Ｍｇ１．５〜３，Ｃｕ０〜０．６，Ｃｒ
０〜０．３５，Ｔｉ０〜０．１，Ｖ０〜０．１、他の元
素それぞれ≦０．０５、合計≦０．１５を含有し、残り
がＡｌである合金。【効果】より軽く、強い引抜き加工した缶を、材料を
節約して、慣用の合金（３００４／３１０４）と同等の
生産プログラムに従って製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、高い機械的強度、良好な等方性
（低い耳指数）及び良好な冷間成形性を有する、絞り加
工及び／又は引抜き加工用アルミニウム基合金に関す
る。

【０００２】アルミニウム協会名称による３００４又は
３１０４合金が引抜き加工による缶体の製造に通常使用
されていることは知られている。

【０００３】現在の開発では、機械的により強く、所与
の用途に対して壁の厚さを低減し得、かつより等方性、
換言すれば合金の有用性を向上させるため絞り加工及び
／又は引抜き加工の場合に低い耳指数を有し、同時に冷
間成形性を十分に保持する合金が探求されている。前記
の慣用の合金では、最初と最後の２つの性質とが比較的
両立し難いからである。

【０００４】ＵＳ−Ａ−４３１８７５５号には、この型
の合金が記載されているが、それらの冷間加工状態の機
械的特性は比較的普通で、Ｒ：２８０〜３００ＭＰａ、
Ｅ０．２：２５０〜２８０ＭＰａ及び伸び率：２〜４％
であり、良好な等方性を保持しながら絞り加工及び引抜
き加工による許容し得る程度の成形性が保証されてい
る。

【０００５】本発明の高度の機械的特性、良好な等方性
及び良好な成形性を有するアルミニウム基合金は、２つ
の別個な種類に属し、（Ｉ）は慣用の３００４合金から
誘導されるものであり、（II）は本質的にＦｅ及びＭｇ
の添加物を含有する。

【０００６】本発明合金は、２つの基本的な分析上の特
徴、すなわちＦｅ含量は低いがＭｎ含量は慣用的である
こと及びＭｎ含量は低いがＦｅは高いことにより先行技
術とは区別される。その上に、Ｃｕ含量は比較的高いこ
とが好ましい。

【０００７】更に正確には、本発明合金は重量％で下記
組成を有する：（Ｉ）（II）Ｆｅ ≦０．２５０．７〜１．５Ｓｉ ≦０．２５ ≦０．４Ｍｎ０．８〜１．６ ≦０．８Ｍｇ０．７〜２．５１．５〜３Ｃｕ０〜０．６０〜０．６Ｃｒ０〜０．３５０〜０．３５Ｔｉ０〜０．１０〜０．１Ｖ０〜０．１０〜０．１不可避不純物それぞれ ≦０．０５重量％ ≦０．０５合計 ≦０．１５重量％ ≦０．１５Ａｌ残部残部組成物（Ｉ）では、０．２０重量％以上、更には０．２
５重量％以上のＣｕ含量が好ましい。同様に、０．２０
重量％以下、更には０．１５重量％未満のＦｅ含量が好
ましい。

【０００８】更に、一次化合物の粗析出物は後続の圧延
及び／又は絞り加工と引抜き加工の作業中有害であり、
欠陥を誘発するので、これらの粗析出物を避けるために
Ｍｎ、Ｆｅ及びＭｇの含量を制限するのが好ましいこと
が認められた。この場合、次の関係が認められる：％Ｍｎ＋０．９％Ｆｅ＋０．３％Ｍｇ≦１．９。

【０００９】同様に、高度の等方性を保持しながら、中
間焼鈍をしないで（最初の厚さ−最終の厚さ）／最初の
厚さで定義される冷間変形度を５０％より高いか、又は
６０％若しくは６５％より高くするためには、組成物
（Ｉ）に関して次の関係：％Ｍｎ−２．２５％Ｆｅ≧０．５０を考慮しなければならない。

【００１０】各含量の限界は以下の理由により決められ
る。

【００１１】Ｆｅ≧０．２５及び／又はＳｉ≧０．２５
である組成物（Ｉ）では、均質化又は加熱及び熱間圧延
後の顕微鏡写真組織に「白い帯（ｗｈｉｔｅｂａｎｄ
ｓ）」が出現し、これらのゾーンではＭｎ含量が低く、
従って材料の異方性が助長される。

【００１２】Ｍｎ及びＭｇの含量の下限は、十分な機械
的強度を得るために決められる。一方、１．６重量％を
越えるＭｎでは、圧延又は絞り加工及び／又は引抜き加
工時の成形性に関して有害な一次金属間粒子が現われ、
Ｍｇ≧２．５重量％では、引抜き加工中に欠陥、たとえ
ばダイ（リングとも呼ばれる）上への付着及び過度に高
い異方性が現われる。

【００１３】Ｃｕ含量は、食品缶詰製造基準（１９８７
年８月２７日制令）を満たすには０．６重量％以下に保
つが、コーティングの焼付けにより望ましい高度の機械
的特性を得るには０．２０重量％より高く、更には０．
２５重量％より高くすることが好ましい。

【００１４】Ｃｒ含量が０．３５重量％を超えると、損
傷のため成形性に有害な粗い一次金属間化合物が現われ
る。Ｔｉ及びＶの含量の上限はこれと同じ理由により決
められる。

【００１５】好ましい組成物は、１．２〜１．６重量％
のＭｎ、０．８〜１．２重量％のＭｇ、０．２〜０．６
重量％のＣｕ及び０．２５重量％までのＣｒを含有す
る。

【００１６】組成物（II）に関しては、Ｍｎ含量を好ま
しくは０．４０重量％以下、より好ましくは０．３５重
量％以下に保つ。同様に、Ｆｅ含量は好ましくは１．０
５重量％以上、より好ましくは１．１０重量％以上に保
つ。これらの２つの尺度は好ましくは組合せることもで
きる。

【００１７】組成物（II）における各含量の限界は次の
理由により決められる。

【００１８】Ｆｅ含量が０．７重量％以下では、異方性
の問題の増大（４５°の大きな耳）と引抜き加工時の付
着の欠陥が観察される。１．５重量％を超えると、圧延
及び絞り加工及び／又は引抜き加工の作業により粗い一
次相と損傷が現われる。

【００１９】Ｍｎ含量が０．８重量％を超えると、損傷
により圧延及び／又は絞り加工及び引抜き加工に対して
有害な粗い粒子が現われる。

【００２０】Ｍｇ含量が１．５重量％未満の場合、機械
的特性は不十分である。３重量％より大きい場合、異方
性が大き過ぎて引抜き加工中に付着型の欠陥が認められ
る。

【００２１】Ｃｕ含量は食品缶詰製造基準を満たすため
に０．６重量％以下に保つ。

【００２２】Ｃｒ含量が０．３５重量％を超えると、成
形性（損傷）に有害な一次析出物が現われる。Ｔｉ及び
Ｖの含量の上限はこれと同じ理由により決められる。

【００２３】好ましい組成物は１．１〜１．４重量％の
Ｆｅ、１．６〜２．５重量％のＭｇ及び０．２５重量％
までのＣｒを含有する。

【００２４】本発明合金の使用は３００４及び３１０４
合金と同様であって、合金（Ｉ）の中間焼鈍の必要性に
関して以外は、実施例に詳細に明らかにする通りであ
る。

【００２５】従って、製造プログラムは基本的に次の作
業から成り、これにより絞り加工及び引抜き加工の作業
に適するブランクを得る： − 一般に半連続的インゴット鋳造又は直接ストリップ
鋳造による、鋳造； − 均質化又は加熱； − 中間厚さへの熱間圧延； − 任意に中間焼鈍を伴う冷間圧延。

【００２６】冷間変形度が中間焼鈍を用いないでも５０
％、更には６０％若しくは６５％を越えるならば、製品
は良好な等方性を保持することに注目しなければならな
い。

【００２７】慣用の３００４合金と本発明合金（Ｉ）と
の基本的な相違は限定されたＦｅ及び／又はＳｉ含量に
あり、これにより熱間圧延製品（一般に３ｍｍより大き
い厚さを有するシート又はストリップ）は全く異なる顕
微鏡写真組織を有する。

【００２８】慣用の３００４合金は、樹枝状晶間ゾーン
に存する粗い一次金属間析出物と粒内二次析出物のほか
に、樹枝状晶間ゾーンに析出物のない微細な「白い帯」
を含む組織の存在を特徴とする。これに対して、本発明
合金は同様なミクロ組織を有するが「白い帯」は全く存
在しない。

【００２９】従って、本発明合金は、インゴット段階か
らＡｌ基マトリックス中に一次及び二次析出物が非常に
均一に分布していることを特徴とする。

【００３０】図１，２及び３は、それぞれ熱間圧延粗製
状態における慣用の３００４合金（実施例０）並びに本
発明の実施例１（又は３）及び２で得られた合金の４０
０倍の倍率の顕微鏡写真である。

【００３１】図４は、慣用の３００４合金（太線）及び
本発明合金（細線）の、約９５μｍ幅を有する樹枝状晶
の横断面の樹枝状晶間ゾーンから計算した距離（μｍ）
の関数としての析出物の分布（体積％）を示すグラフで
ある。

【００３２】

【実施例】以下の実施例により、基準として採用した３
００４合金と比較して本発明について更に説明する。

【００３３】これらの実施例で、得られた材料の特性
を、牽引（横断方向）の機械的特性、下記定義のホーン
（ｈｏｒｎ）指数Ｘ４５／９０、及び下記定義のＬＤＲ
及びＬＩＲの数値によって示す。

【００３４】ホーン含量：

【００３５】

【数１】

【００３６】ここで、

【００３７】

【数２】

【００３８】であり、Ｈは圧延方向と角度αをなす方向
の円筒形成形加工品の高さであって、Ｈは

【００３９】

【数３】

【００４０】（ｎは極値の数＝２×耳の数である）によ
り定義される円筒形成形加工品の高さの平均値である。
ＮＦＡ規格５０−３０１，１９７６年６月参照。

【００４１】ＬＤＲ（ｌｉｍｉｔｉｎｇｄｒａｗｉｎ
ｇｒａｔｉｏ）は所定の絞り加工条件、即ち潤滑、ブ
ランク押え圧力、ポンチの形状（丸型）、シート（ブラ
ンク）の厚さ等の下に破壊が出現しない比、最大ブラン
クφ／ポンチφである。

【００４２】ＬＩＲ（ｌｉｍｉｔｉｎｇｉｒｏｎｉｎ
ｇｒａｔｉｏ）（％）は工具の形状（ダイ／ポン
チ）、潤滑、初期厚さ、通過数（一般に３）等の所定条
件下に欠陥が出現せずに円筒のポンチ上の引抜き加工を
可能にする比：ＬＩＲ＝１００（ｅ_o−ｅ_f）／ｅ_o の公称値であって、ｅ_oは壁の初期厚さであり、ｅ_fは
最終厚さである。

【００４３】次の実施例（１〜５）により、基準として
採用した合金３００４（実施例０）に対して本発明を説
明する。実施例１〜３は組成物（Ｉ）、実施例４及び５
は組成物（II）に関する。

【００４４】表１に示す化学組成を有する合金を１１０
０×３００×２６５０ｍｍ³の板に鋳造し、均質化又は
加熱し、皮むきし、３ｍｍの厚さまで熱間圧延し、任意
に中間焼鈍を行って０．３ｍｍの厚さに冷間圧延した。
条件の詳細を表２に記す（状態Ｈ１ｘ）。

【００４５】ワニスの焼付けのシミュレーションを２０
４℃に１０分間保持することにより行った（状態Ｈ２
８）。

【００４６】得られた結果を表３に示す。

【００４７】次のことが知見された： − 実施例１は高度の機械的特性と低い異方性を示し、
３００４に匹敵する成形性を有する。

【００４８】− 実施例２は良好な成形性と非常に高度
の機械的特性を示し、等方性は３００４よりも遥かに大
きい。

【００４９】− 実施例３は特に高い等方性を示し、機
械的強度と成形性の特性は３００４と同等である。

【００５０】− 実施例４及び５は、特に高度の機械的
特性を示し、等方性及び成形性は３００４と少くとも同
等である。

【００５１】本発明は引抜き加工した缶、特に飲料缶の
製造に主として使用され、より軽く及び／又はより強い
缶を、材料を非常に節約して、慣用の合金（３００４〜
３１０４）と全く類似の生産プログラムを用い、中間焼
鈍を避けることにより生産プログラムを簡易化して製造
することができる。

【００５２】

【表１】

【００５３】

【表２】

【００５４】

【表３】

【図面の簡単な説明】

【図１】慣用の３００４合金（実施例０）の金属組織を
示す顕微鏡写真である。

【図２】本発明合金（実施例１又は３）の金属組織を示
す顕微鏡写真である。

【図３】本発明合金（実施例２）の金属組織を示す顕微
鏡写真である。

【図４】慣用の３００４合金と本発明合金における析出
物の分布を示すグラフである。

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１２月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｆｅ≦０．２５重量％、Ｓｉ≦０．２５
重量％、Ｍｎ０．８〜１．６重量％、Ｍｇ０．７〜２．
５重量％、Ｃｕ０．２０〜０．６重量％、Ｃｒ０〜０．
３５重量％、Ｔｉ０〜０．１重量％、Ｖ０〜０．１重量
％、他の元素それぞれ≦０．０５重量％、合計≦０．１
５重量％を含有し、残りがＡｌであることを特徴とす
る、絞り加工及び／又は引抜き加工用Ａｌ基合金。
【請求項２】Ｆｅ含量が０．２０重量％未満であるこ
とを特徴とする、請求項１に記載の合金。
【請求項３】Ｆｅ含量が０．１５重量％未満であるこ
とを特徴とする、請求項１に記載の合金。
【請求項４】Ｃｕ含量が０．２５重量％より高いこと
を特徴とする、請求項１又は３の一項に記載の合金。
【請求項５】％Ｍｎ＋０．９％Ｆｅ＋０．３％Ｍｇ≦
１．９であることを特徴とする、請求項１〜４の一項に
記載の合金
【請求項６】Ｍｎ１．２〜１．６重量％、Ｍｇ０．８
〜１．２重量％、Ｃｕ０．２〜０．６重量％及びＣｒ
０．２５重量％以下を含有することを特徴とする、請求
項１〜５の一項に記載の合金。
【請求項７】％Ｍｎ−２．２５％Ｆｅ≧０．５０であ
ることを特徴とする、請求項１〜６の一項に記載の合
金。
【請求項８】均質化状態又は熱間圧延状態において、
その組織が均一に分布した一次及び二次析出物を含有す
るＡｌ基マトリックスから成り、白い帯は存在しないこ
とを特徴とする、請求項１〜７の一項に記載の合金。
【請求項９】Ｆｅ≦０．２５重量％、Ｓｉ≦０．２５
重量％、Ｍｎ０．８〜１．６重量％、Ｍｇ０．７〜２．
５重量％、Ｃｕ０〜０．６重量％、Ｃｒ０〜０．３５重
量％、Ｔｉ０〜０．１重量％、Ｖ０〜０．１重量％、他
の元素それぞれ≦０．０５重量％、合計≦０．１５重量
％を含有し、残りがＡｌである合金の鋳造、均質化又は
加熱、熱間圧延、中間焼鈍なしの冷間圧延から成るＡｌ
合金の圧延ストリップを得る方法であって、％Ｍｎ−２．２５％Ｆｅ≧０．５０であり、かつ冷間変形度が５０％より高いことを特徴と
する前記方法。
【請求項１０】Ｆｅ０．７〜１．５重量％、Ｓｉ≦
０．４重量％、Ｍｎ≦０．８重量％、Ｍｇ１．５〜３重
量％、Ｃｕ０〜０．６重量％、Ｃｒ０〜０．３５重量
％、Ｔｉ０〜０．１重量％、Ｖ０〜０．１重量％、他の
元素それぞれ≦０．０５重量％、合計≦０．１５重量％
を含有し、残りがＡｌであることを特徴とする、絞り加
工及び／又は引抜き加工用Ａｌ基合金。
【請求項１１】次式：％Ｍｎ＋０．９％Ｆｅ＋０．３％Ｍｇ≦１．９の関係が得られることを特徴とする、慣用の半連続鋳造
又は連続ストリップ鋳造方法により得られる、請求項１
０に記載の合金。
【請求項１２】Ｍｎ≦０．４０重量％であることを特
徴とする、請求項１０又は１１に記載の合金。
【請求項１３】Ｍｎ≦０．３５重量％であることを特
徴とする、請求項１２に記載の合金。
【請求項１４】Ｆｅ≧１．０５重量％であることを特
徴とする、請求項１０〜１３の一項に記載の合金。
【請求項１５】Ｆｅ≧１．１０重量％であることを特
徴とする、請求項１４に記載の合金。
【請求項１６】Ｆｅ１．１〜１．４重量％、Ｍｇ１．
６〜２．５重量％及びＣｒ０．２５重量％以下を含有す
ることを特徴とする、請求項９〜１５の一項に記載の合
金。
【請求項１７】Ｆｅ０．７〜１．５重量％、Ｓｉ０．
４重量％以下、Ｍｇ１．５〜３重量％、Ｃｕ０．６重量
％以下、Ｃｒ０．３５重量％以下、Ｔｉ０．１重量％以
下、Ｖ０．１重量％以下、不純物それぞれ０．０５重量
％以下、合計０．１５重量％以下を含有するＡｌ合金の
鋳造、均質化又は加熱、熱間圧延、中間焼鈍なしの冷間
圧延から成り、冷間変形度が５０％より高いことを特徴
とする、Ａｌ合金の圧延ストリップを得る方法。