JPH0756068B2 - 耳率が小さく強度と延性に優れたアルミニウム硬質板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、アルミニウム合金硬質板の製造方法に関す
る。

［従来の技術］ 飲料缶蓋に使用されるAA合金番号5052、5082、5182合金
板等は必要な強度を確保するために、最終の冷間圧延量
70％以上の硬質状態で使用されるが、アルミニウム合金
板は冷間圧延量が増すと加工硬化して強度が高まる一
方、絞り加工した缶蓋材に発生する45°方向の耳が大き
くなり、缶の製造上問題が生じる。従って必要十分な強
度を確保しつつ、発生する45°耳率を限度以下にするた
めに最終冷間圧延量の適正範囲が制限される。

特許第1,287,314号のアルミニウム合金硬質板の製造方
法では、再結晶処理後に冷間圧延率85％以下の仕上冷間
圧延を行なって、耳率の小さい硬質板を得ている。

缶蓋に使用されるこの種の合金は、従来鋳塊を均質化処
理した後熱間圧延で３〜5mm厚とし、冷間圧延−中間焼
鈍−最終冷間圧延して0.3〜0.4mm厚の硬質板とされる。
中間焼鈍する板厚は、最終硬質板に要求される十分高い
強度と限度以下の45°耳率を得るに必要十分な冷間圧延
量と硬質板の厚さの関係から決定される。

［発明が解決しようとする問題点］ 一般に、缶蓋材としてのアルミニウム合金硬質板は、必
要十分な強度を得るために加工度が80％以上の最終冷間
圧延が好ましく、このとき45°耳率は約５〜７％であっ
て、絞り加工する場合には材料歩留りの低下、加工時の
トラブルを招くため好ましくない。

他方、最終冷間圧延の加工度が75％より小さいと強度が
低いために材料板厚を厚くする必要が生じ、また合金成
分を変えて高い強度を得ることは加工性・耐食性などを
損う。

そこで、本発明は、前記のような問題点を解決して、高
い加工度の仕上冷間圧延を施すことによって、十分な強
度を有するとともに、他方絞り加工の際の耳率が小さ
く、また延性に優れたアルミニウム合金硬質板を製造す
る方法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明による、耳率が小さく強度と延性に優れたアルミ
ニウム合金硬質板の製造方法は、前記問題点を解決する
ための手段として、以下のとおりに構成される。

すなわち、本発明は下記（１）または（２）のいずれか
の組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を熱間圧延する
段階と、熱間圧延後、熱延板を再結晶させる段階と、再
結晶した熱延板を30％以下の加工度で予備的に冷間圧延
する段階と、これにより得られた冷延板を再結晶温度よ
り低い温度で焼鈍する段階と、更にこのように焼鈍され
た冷延板を75％以上の加工度で仕上冷間圧延する段階と
から成っている。

（１）.Mg:2.0〜6.0％を含み、残部は実質上Al。

（２）.Mg:2.0〜6.0％を含み、更にMn0.1〜0.7％、Cu:
0.01〜0.5％、Cr:0.01〜0.35％、Zr:0.01〜0.05％、V:
0.005〜0.12％、及びTi:0.05％以下の１種又は２種以上
を加えて含み、残部は実質上Al。

以下本発明を詳細に説明すると、使用材料の合金組成に
おける２〜６％のMgは硬質板の強度を支配するもので、
２％より少ないと強度が不十分で、６％を越えると圧延
加工困難であるとともに硬質板の加工性を低下させる。

0.1〜0.7％Mnは強度を付加的に高める効果があり0.01〜
0.05％Zr及び0.005〜0.12％Ｖは硬質板を塗装−焼付処
理したときの強度低下を小さくする。0.05％以下のTiは
鋳塊結晶粒を微細化し、材料特性を均一化させる。

Mn、Zr、Ｖはいずれも限度量より少量では効果が期待で
きず、またTiと共に限度を越える量の添加は粗大な金属
間化合物となって材料内に存在して硬質板の加工性を損
なう。

Cuは絞り加工性を向上させる、その量が0.01％より少な
いと効果が不十分であり、0.5％を越えると耐食性が低
下する。

Crは絞り加工性を害することなく強度増加に有効であ
る。

このような組成の合金は常法によって鋳造した後熱間圧
延に先立ってその鋳塊を均質化処理するのが望ましい。

鋳塊均質化処理は、造塊時に晶出する金属間化合物を微
細化することによって硬質板の加工性を向上させるもの
で、480〜540℃で３〜10時間行われる。

その後、鋳塊は通常のごとく500℃前後に加熱して熱間
圧延する。熱間圧延後の再結晶は300〜350℃の温度で１
時間程度の中間焼鈍を施すことによって達せられる。こ
の中間焼鈍によって、熱間圧延された材料の軟化再結晶
を完了させて硬質板の耳率を小さく安定化させることが
できるとともに合金成分、主に、Mgの析出を促して硬質
板の加工性を向上させる。温度が300℃より低温では不
十分であり、350℃を越えると再結晶した結晶粒が粗大
に成長し、この粗大再結晶粒組織は加工性を低下させる
危険があると同時に、特定方位の結晶粒が優先的に成長
して耳率に悪影響（硬質板の45°耳を大きくする）を及
ぼす。

中間焼鈍を急速焼鈍炉を用いて高温短時間で行なう場合
には、350℃をこえる温度に数分間加熱する。

もっとも、この再結晶は熱間圧延終了時の材料温度を前
記温度範囲に制御することによっても達することがで
き、中間焼鈍は、これを行なえば前記するように加工性
を向上させることができて好ましいが省略可能である。

熱間圧延終了時の材料温度制御は、熱間圧延開始時の材
料加熱温度、熱間圧延中の潤滑油による冷却、ロールへ
の伝熱、大気中への放熱、圧延により発生する加工熱、
等によって調整される。

本発明では、熱延された厚さで再結晶処理を施し、硬質
板の耳率を小さくする。

従来方法においては、冷延途中で中間焼鈍した場合、冷
間圧延集合組織と合金成分Mgの相互作用によって、中間
焼鈍後２％以上の90°方向耳率が得られない。しかし、
熱間圧延終了時に再結晶させると５〜６％の90°方向耳
率を容易に得られ、ひきつづき同じ加工度の最終冷間圧
延を加えた硬質板においては後記実施例において説明す
るように、小さい45°方向耳率が得られる。

再結晶処理後、施す30％以下の冷間圧延は材料内部に転
位と呼ばれる格子欠陥を導入するのが目的である。

引き続き行われる低温焼鈍は冷間圧延で導入された転位
上に合金成分であるMg、Mnなどを析出させるために行な
う。

この一連の処理によって材料の強度を支配する可動転位
は合金元素の析出によって移動が困難となって、材料強
度が上昇する。また、マトリックスに固溶していた合金
成分がより多く転位上に析出することによって、マトリ
ックスのアルミニウム純度が上り、材料が変形しやすく
なって延性が向上する。

予備的冷間圧延量が30％を超えると、導入される転位の
密度が高くなりすぎて、低温焼鈍での析出が微細に起り
すぎて好ましくない。

また、冷間圧延による結晶粒の方位回転が大きくなっ
て、低温焼鈍でその方位変化が回復することなく、むし
ろ強調、固定（安定化）され硬質板の耳率を悪化させる
ので好ましくない。

合金成分の転位上への析出を促す低温焼鈍は、再結晶温
度より低くなければならず、130℃〜250℃、最も好まし
くは180〜230℃で数時間保持するのがよい。

再結晶温度以上で焼鈍すると再結晶に伴なう結晶方位変
化が起って硬質板の耳率が悪化するほか、転位も消滅し
てしまうため強度向上効果がなくなる。保持する温度が
低ければ合金成分の析出に時間がかかる。最も析出速度
が大きいのは200〜210℃付近で、この温度では１時間程
度の保持で十分な強度と延性の向上効果が得られる。

低温焼鈍されたアルミニウム合金板はそのあと75％以上
の仕上冷間圧延によって最終硬質板とされる。85％をこ
える仕上冷間圧延は、硬質板の耳率を好ましい限度3.5
％以上にするので好ましくない。

なお、最終冷間圧延後に250℃以下で安定化処理を行な
うのが望ましい。この処理は硬質板の室温放置による自
然軟化を促進安定化させるとともに加工性を改善して、
より高度の加工を可能とする。

最終硬質板は、その後塗装、印刷等が施される。塗装等
の焼付処理として180〜210℃で10〜20分程度の熱処理の
効果を示す。

なお、耳率を特に問題としない場合、又は仕上圧延の加
工度が小さくて、45°耳が大きくならない（H14、H16）
場合には、再結晶処理の前に、冷間圧延を介在させるこ
とができる。

以下、本発明を実施例と比較例とにより具体的に説明す
る。

［実施例］ （１）．実施例１〜３、比較例１〜４ 各例共に、表１に示す組成の合金の鋳塊を通常の方法に
よって得て、これに525℃×10時間で均質化処理を行な
った。次いで熱間圧延で2.2mm厚の板とした後、実施例
１を除いて、この板に350℃×１時間で中間焼鈍を施し
た。なお、熱間圧延終了時の板温度は320℃であった。
実施例１は直接に、実施例２、３と比較例１は中間焼鈍
後に、それぞれ予備的冷間圧延を20％の加工度で行な
い、次いで下記表２に示すように、150〜350℃間の異な
る温度で低温焼鈍を行なった後、84％の加工度で仕上冷
間圧延を行なって硬質板を得た。

他方、比較例２は、予備的冷間圧延を行なわずに210℃
×１時間の低温焼鈍を行なった後に、比較例３、４は予
備的冷間圧延と低温焼鈍を共に行なわずに直接に、それ
ぞれ表２に示す加工度で仕上冷間圧延を行なって硬質板
を得た。

以上のようにして製造した各例の硬質板の特性を表２に
併せて示す。

なお、特性値は、硬質紙に塗装焼付処理に相当する、20
5°×20分の短時間熱処理を施してから測定したもので
ある。

表２から明らかなように、各実施例による硬質板は、耳
率が小さいまま、強度、伸び、エリクセン値が向上して
いるので、成形用硬質板として好ましいものである。こ
れに対して各比較例によるものは、予備的冷間圧延、低
温焼鈍、仕上冷間圧延の一又は二以上の工程の条件が不
適切なため、強度、伸び、エリクセン値が低く、又は更
に耳率が大きいので、成形用材料として不適当である。

（２）．実施例４〜７、比較例５〜８ 各例共に表３に示す組成の合金鋳塊を常法により得て、
これに525℃×10時間の均質化処理を施した後、熱間圧
延して3mm厚さの板とした。

この熱延板に対し、表４に示すとおりの条件で中間焼鈍
を行なった後、比較例７を除いて10〜50％間の異なる加
工度で予備冷間圧延を行ない、次いで各例は180℃〜350
℃間の異なる温度で低温焼鈍を行ない、続いて80％の仕
上冷間圧延を行なって硬質板を得た。

各例によって得た硬質板について、205℃×10分で塗装
焼付け処理に相当の熱処理を施してから測定した特性値
を表４に併せて示す。

表４が示すように、実施例４、５、６、７によって得
た、これら硬質板は強度が高く、伸びが大きく、更に耳
率が小さい。これに対して、比較例５では予備的冷間圧
延の加工度が大きいため、高強度は得られるものの伸び
が小さく、また耳率が大きい。比較例６では、低温焼鈍
が材料合金Ｂの再結晶温度（325℃）より高温で行われ
たため、強度上昇効果が無く、伸び、耳率も改善されな
い。比較例８は低温焼鈍の温度が高すぎるため、再結晶
粒が粗大化し、強度、伸びを悪化させる結果となってい
る。

（３）．実施例８〜10、比較例９、10 各例共に、表５に示す組成の合金鋳塊を常法により得、
これを500℃×８時間で均質化処理した後、熱間圧延し
て1.7mm厚の板とした。この板厚で350℃×１時間の中間
焼鈍を施した後、各例ごとに表６に示す条件で、予備的
冷間圧延（比較例９を除く）と低温焼鈍を順次施し、続
いて仕上冷間を施して硬質板を得た。

以上のように、各例に従って製造した硬質板それぞれ
に、塗装焼付け処理に相当する、190°×20分の熱処理
を施してから、その特性値を測定した。各例による硬質
板の特性値は、表６に併せて示す。

表６から明らかなように、実施例８〜10によれば、硬質
板に強度、伸び、耳率の向上が認められる。これに対し
て、比較例９では予備的冷間圧延を行なわないため、強
度が低く、比較例10では低温焼鈍の温度が高すぎるた
め、耳率が大きい。また両比較例共に伸びの向上がな
い。

［発明の効果］ 本発明により、耳率が3.5％以下であり、しかも強度と
延性が向上したアルミニウム合金硬質板を製造すること
ができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Mg:2.0〜6.0％を含み、又はMg:2.0〜6.0％
   と共に、更にMn:0.1〜0.7％、Cu:0.01〜0.5％、Cr:0.01
   〜0.35％、Zr:0.01〜0.05％、V:0.005％〜0.12％、及び
   Ti:0.05％以下の１種あるいは２種以上を含み、残部が
   実質上Alであるアルミニウム合金鋳塊を熱間圧延する段
   階と、熱間圧延後再結晶させる段階と、以下順次に行な
   う、30％以下の加工度で予備的冷間圧延する段階と、再
   結晶温度より低い温度で焼鈍する段階と、75％以上の加
   工度で仕上冷間圧延する段階とから成る、耳率が小さく
   強度と延性に優れたアルミニウム合金硬質板の製造方
   法。
2. 【請求項２】仕上冷間圧延を75％以上、85％以下の加工
   度で行なう、特許請求の範囲第（１）項記載のアルミニ
   ウム合金硬質板の製造方法。