JPH10265885A - フランジ幅のバラツキが小さいアルミニウム合金板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ネック径を小径化した場合に生ずるフランジ
幅のバラツキが小さい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】 フランジ幅のバラツキが小さいアルミニ
ウム合金板は、Ｍｎ：０．８５乃至１．５重量％、Ｍ
ｇ：０．５乃至１．５重量％、Ｆｅ：０．３乃至０．７
重量％、Ｓｉ：０．１乃至０．５重量％及びＣｕ：０．
１５乃至０．５０重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可
避的不純物からなる。上述の組成を有するアルミニウム
合金鋳塊を５９０乃至６３０℃の温度で均質化処理した
後冷却し、４５０乃至５５０℃の開始温度及び３００乃
至３５０℃の終了温度で熱間圧延する。次に、この熱間
圧延板を４００乃至６００℃の温度に加熱し、１０分間
以下保持した後冷却する連続焼鈍を行う。その後、焼鈍
後の熱間圧延板に対し、８３乃至８４.５％の圧延率で
冷間圧延を行うこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、飲料缶などに用い
られる２ピース缶の缶胴体に使用されるアルミニウム合
金板及びその製造方法に関し、特に、キャンエンドの材
料コスト低減のためにネック径を小径化した場合にもフ
ランジ幅のバラツキが小さいアルミニウム合金板及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＪＩＳ３００４合金は強度を
上げるために高圧延率で冷間圧延しても良好な成形性を
有しているため、アルミニウム缶の缶胴体としてＪＩＳ
３００４合金硬質板が広く使用されている。

【０００３】ＪＩＳ３００４合金は熱間圧延した後、焼
鈍を施し若しくは施さずに冷間加工を行って製品板厚に
するか（特開平３−９０５４９）、又は熱間圧延後、冷
間圧延し、更に中間焼鈍（ＣＡＬ）した後に最終の冷間
圧延を行う（特公昭６１−７４６５）ことにより製造さ
れる。素材の耳率は均質化処理、熱間圧延及び焼鈍後の
耳率並びに冷間圧延の圧延率によって決まる。一般的に
は、必要な強度を得るために、冷間圧延の圧延率を４０
％以上とし、缶胴体の素材耳率が大きくなると、絞りカ
ップの搬送不具合及びトリミングによる歩留低下等の問
題が発生してしまうため、耳率は４％以下としている。

【０００４】また、缶胴体はＤＩ加工後、トリミングさ
れ、洗浄、表面処理、塗装及び焼き付けを経て、ネッキ
ング加工及びフランジング加工が施される。内容物は、
フランジング加工された缶胴体に注入され、別途製造さ
れたキャンエンドを缶胴体の開口部に巻締めることによ
り密封される。

【０００５】近年では、キャンエンドの材料コスト削減
を目的として、キャンエンドの小径化が促進されてい
る。２１１径の缶胴体の場合、エンド径は主流である２
０６径から２０４又は２０４径に小径化され、これに伴
いネック径に関しても小径化が推進されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ネック
の小径化によりネッキング加工及びフランジング加工後
のフランジ幅のバラツキが発生し、キャンエンドとの巻
締め時に巻締め量の不足が発生するという問題点があ
る。また、フランジ幅のバラツキは、素材径と最終深絞
り径との比が高いほど、また缶胴径とネック径との比が
高くなるほど発生し易くなり、前者が２．１以上及び後
者が１．２以上のときにフランジ幅のバラツキが大きく
なり、巻締めに問題が生じる。

【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、ネック径を小径化した場合に生じやすいフ
ランジ幅のバラツキを低減することができるアルミニウ
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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るフランジ幅
のバラツキが小さいアルミニウム合金板は、Ｍｎ：０．
８５乃至１．５重量％、Ｍｇ：０．５乃至１．５重量
％、Ｆｅ：０．３乃至０．７重量％、Ｓｉ：０．１乃至
０．５重量％及びＣｕ：０．１５乃至０．５０重量％を
含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる組成を
有し、一次絞りカップの絞り比１.６７にて測定した４
５°方向の耳率が０.５乃至１.５％であることを特徴と
する。

【０００９】本発明に係るフランジ幅のバラツキが小さ
いアルミニウム合金板の製造方法は、Ｍｎ：０．８５乃
至１．５重量％、Ｍｇ：０．５乃至１．５重量％、Ｆ
ｅ：０．３乃至０．７重量％、Ｓｉ：０．１乃至０．５
重量％及びＣｕ：０．１５乃至０．５０重量％を含有
し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウ
ム合金鋳塊を５９０乃至６３０℃の温度で均質化処理し
冷却を行う熱処理工程と、前記熱処理工程後の鋳塊を、
４５０乃至５５０℃の開始温度及び３００乃至３５０℃
の終了温度で熱間圧延する熱間圧延工程と、前記熱間圧
延工程後の圧延板を、８３乃至８４．５％の圧延率で冷
間圧延する冷間圧延工程とを有することを特徴とする。

【００１０】この場合に、前記熱間圧延工程後の圧延板
を、４００乃至６００℃の温度に加熱し、この温度を１
０分間以下保持した後、冷却する連続焼鈍工程を有する
ことが好ましい。

【００１１】更に、１次絞りカップの絞り比を１．６７
として、４５°方向の耳発生で、その耳率が０．５乃至
１．５％であることが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】本願発明者等が前記課題を解決す
べく、実験研究を重ねた結果、アルミニウム合金板の組
成を規定すると共に、均質化処理、熱間圧延、連続焼鈍
及び冷間圧延の各条件を所定範囲内に管理すること並び
に冷間圧延後の素材の耳率を所定範囲内に規定すること
により、フランジ幅のバラツキが小さいアルミニウム合
金板を得ることができることを見い出した。

【００１３】以下、本発明に係るアルミニウム合金板の
成分添加理由及び組成限定理由について説明する。アル
ミニウム合金中の成分は、強度を高めると共に、耳率及
び成形性を制御するために添加する。

【００１４】Ｍｎ：０．８５乃至１．１５重量％ Ｍｎはアルミニウム合金板の強度上昇に寄与すると共
に、化合物であるＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ（α相）を適
正に分布させる作用があり、このため、しごき加工性の
向上に有効な成分である。アルミニウム合金中のＭｎ含
有量が０．８５重量％未満では、いずれの効果も少なく
なってしまう。一方、Ｍｎ含有量が１．１５重量％を超
えると、ＭｎＡｌ₆の初晶巨大金属化合物が晶出し、成
形性が低下する。従って、アルミニウム合金中のＭｎ含
有量は０．８５乃至１．１５重量％とする。

【００１５】Ｍｇ：０．５乃至１．５重量％ Ｍｇは単独で固溶強化によるアルミニウム合金板の強度
上昇に有効であると共に、アルミニウム合金板を連続焼
鈍した場合に、Ｃｕとの組み合わせによりＡｌ−Ｃｕ−
Ｍｇを析出させる。このため、Ｍｇは製缶時のベーキン
グによる軟化防止に有効な成分である。アルミニウム合
金中のＭｇ含有量が０．５重量％未満では、いずれの効
果も得られない。一方、Ｍｇ含有量が１．５重量％を超
えると、加工硬化が大きくなり、成形性が低下する。従
って、アルミニウム合金中のＭｇ含有量は０．５乃至
１．５重量％とする。

【００１６】Ｆｅ：０．３乃至０．７重量％ Ｆｅは結晶粒の微細化を促進し、化合物（α相）を適正
に分布させる作用を有する。このため、Ｆｅの添加によ
る成形性の向上に有効である。アルミニウム合金中のＦ
ｅ含有率が０．３重量％未満ではこの効果を得にくい。
一方、Ｆｅ含有量が０．７重量％を超えると、化合物の
粗大化により成形性が低下する。従って、アルミニウム
合金中のＦｅ含有量は０．３乃至０．７重量％とする。

【００１７】Ｓｉ：０．１乃至０．５重量％ Ｓｉは化合物であるα相を形成して、成形性を向上させ
る元素である。アルミニウム合金中のＳｉ含有量が、
０．１重量％未満ではこの効果が少ない。一方、Ｓｉ含
有量が０．５重量％を超える場合には、Ｍｇ₂Ｓｉによ
る強度上昇が大きくなり、成形性が低下してしまう。従
って、アルミニウム合金中のＳｉ含有量は０．１乃至
０．５重量％とする。

【００１８】Ｃｕ：０．１５乃至０．５重量％ Ｃｕはアルミニウム合金板の強度上昇に有効であると共
に、アルミニウム合金を連続焼鈍した場合に、Ｍｇとの
組み合わせによりＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇを析出させる。これ
により、Ｃｕの添加は製缶時のベーキングによるアルミ
ニウム合金の軟化防止に有効である。アルミニウム合金
中のＣｕ含有量が０．１５重量％未満ではこれらの効果
が得られない。一方、Ｃｕ含有量が０．５重量％を超え
ると、強度上昇が大きく、成形性を低下させてしまう。
従って、アルミニウム合金中のＣｕ含有量は０．１５乃
至０．５重量％とする。

【００１９】次に、上記組成のアルミニウム合金板の製
造方法について説明する。本発明においては、上述の組
成を有するアルミニウム合金鋳塊に均質化処理を行い、
更に熱間圧延及び冷間圧延を施して最終製品であるアル
ミニウム合金板を得る。なお、必要に応じて、熱間圧延
後に連続焼鈍を行う。以下に、各熱処理及び圧延におけ
る数値限定理由について説明する。

【００２０】均質化処理の温度：５９０乃至６３０℃ 本発明においては、先ず鋳塊に均質化処理を施すことに
より、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ晶出物からＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−
Ｓｉ系化合物（α相）への変態を促進し、しごき加工性
を向上させ、鋳塊中のフランジ幅のバラツキを減少させ
ることができる。均質化処理の温度が５９０℃未満で
は、析出物の大きさが十分でないため、析出物が再結晶
形成の核になりにくい。一方、均質化処理の温度が６３
０℃を超えると、炉内でバーニングを起こす虞がある。
従って、均質化処理の温度は５９０乃至６３０℃とす
る。なお、十分な均質化処理効果を得るために、前記温
度への保持時間は２時間以上が好ましい。

【００２１】熱間圧延の開始温度：４５０乃至５５０℃ 熱間圧延の開始温度を低温にすることにより、熱間圧延
時に再結晶の駆動力となる歪みをアルミニウム合金中に
積極的に導入し、結晶粒を微細化することができる。熱
間圧延の開始温度が５５０℃を超えるとその効果は少な
い。一方、熱間圧延の開始温度を４５０℃未満とする
と、粗圧延のパス数が増加し、生産性が劣化する。従っ
て、熱間圧延開始温度は４５０乃至５５０℃とする。

【００２２】熱間圧延の終了温度：３００乃至３５０℃ 熱間圧延の終了温度を３００℃未満とすると、熱間圧延
板全体を再結晶化することができない。一方、熱間圧延
の終了温度が３５０℃を超えると、熱間圧延板の結晶粒
が粗大化してしまう。従って、熱間圧延の終了温度は３
００乃至３５０℃とする。

【００２３】なお、熱間圧延の最終板厚は特に限定され
るものではないが、熱間圧延の最終板厚が２．５ｍｍを
超えると、この厚いアルミニウム合金を冷間圧延して所
定の製品板厚にするために、冷間圧延における圧延率が
高くなる。一方、熱間圧延の最終板厚を１．８ｍｍ未満
とすると、冷間圧延における圧延率が低くなりすぎ、所
望の強度が得られにくい。従って、熱間圧延の最終板厚
は１．８乃至２．５ｍｍであることが好ましい。

【００２４】連続焼鈍の加熱温度：４００乃至６００℃ Ｃｕ及びＭｇの固容量をコントロールして、適度な強度
及び成形性を得るために、熱間圧延後に連続焼鈍（ＣＡ
Ｌ）を行う場合がある。連続焼鈍の加熱温度を４００℃
未満とすると、Ｃｕ及びＭｇの固溶量が少なく、製缶時
のベーキング強度を得ることができない。一方、加熱温
度が６００℃を超えると、Ｃｕ及びＭｇの固溶量が多く
なり、成形性の低下につながる。従って、連続焼鈍の加
熱温度は４００乃至６００℃とする。

【００２５】なお、４００℃以上に加熱すると、表面酸
化が著しく進行するため、連続焼鈍温度における保持時
間は１０分間以下とする。

【００２６】なお、連続焼鈍の加速速度及び冷却速度は
特に限定されるものではないが、連続焼鈍の加熱速度及
び冷却速度が１００℃／分未満であると、Ｃｕ及びＭｇ
の固溶量の低下を招き、製品強度が低下することがあ
る。従って、連続焼鈍の加熱速度及び冷却速度は１００
℃／分以上であることが好ましい。

【００２７】冷間圧延の圧延率：８３乃至８４．５％ 熱間圧延板は必要に応じて連続焼鈍された後、冷間圧延
を施されて製品となる。この冷間圧延の圧延率は本発明
の目的を達成する上で重要な要素である。即ち、冷間圧
延率が冷間圧延後の素材の耳率に大きく影響し、この素
材の耳率がフランジ幅のバラツキと相関関係を有する。

【００２８】図１は横軸に素材板の耳率（％）をとり、
縦軸にフランジ幅のバラツキ（ｍｍ）をとって両者の関
係を示すグラフ図である。なお、素材板の耳率は一次絞
りカップの絞り比１.６７にて測定した値である。ま
た、フランジ幅のバラツキは、総絞り比が２.２で、ネ
ック絞り比が１.２６であるネッキング加工及びフラン
ジング加工した後、フランジ幅を全周にわたって測定し
たときの最大幅と最小幅との差である。図１に示すよう
に、フランジ幅のバラツキは素材板の耳率と相関関係が
あり、耳率が高くなるにつれフランジ幅のバラツキが大
きくなることが判明した。そして、図１からわかるよう
に、即ち、素材板の耳率を１.５％以下に規制すること
により、フランジ幅のバラツキを０.１ｍｍ以下に抑え
ることができる。本発明はこのような知見を得て完成さ
れたものであり、耳率を０．５乃至１．５％に規定す
る。耳率が１．５％を超えると、前述の如く、フランジ
幅のバラツキが大きくなる。一方、耳率が０．５％より
も低いと、圧延方向に対し０又は１８０°の耳が発生す
る。このため、耳率は０．５乃至１．５％にする。

【００２９】また、前述の如く、素材板の耳率は、冷間
圧延の圧延率に大きく影響されるため、耳率の範囲を前
述の範囲に規制するため、圧延率を８３乃至８４．５％
に規定する。

【００３０】圧延率が８４．５％を超えると、耳率が
１.５％よりも高くなり、フランジ幅のバラツキが大き
くなる。一方、冷間圧延の圧延率を８３％未満とする
と、ＤＩ缶として必要な缶底強度を得られず、また耳率
が０.５％よりも低くなるため、圧延方向に対して０又
は１８０°の耳が発生し、カップの搬送不具合及びＤＩ
加工において耳切れなどの問題が生じる。従って、冷間
圧延の圧延率は８３乃至８４．５％とする。

【００３１】なお、ＤＩ成形性には引っ張り強度と耐力
の比が１．０５以上及び伸び率が５％以上必要であるた
め、冷間圧延の終了温度は１３０℃以上であることが好
ましい。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の実施例について、その特許請
求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。

【００３３】先ず、下記表１に示す化学組成のアルミニ
ウム合金を鋳造した。

【００３４】

【表１】

【００３５】次に、下記表２に示す条件により、均質化
処理、熱間圧延、焼鈍及び冷間圧延を施して、アルミニ
ウム合金板を製造した。

【００３６】

【表２】

【００３７】次に、各実施例及び比較例のアルミニウム
合金板について、総絞り比を２.２として２１１径の缶
胴体をもつＤＩ缶を製造するＤＩ加工、トリミング、洗
浄、ベーキング及びネック径を２０２径までネッキング
加工した後、フランジング加工を施した。次いで、各実
施例及び比較例のアルミニウム合金板の耳率並びにフラ
ンジング加工後のフランジ幅のバラツキを測定した。な
お、フランジ幅のバラツキの測定においては、フランジ
幅を全周にわたって測定し最大値と最小値の差をフラン
ジ幅のバラツキとした。これらの評価結果を表３に示
す。

【００３８】

【表３】

【００３９】上記表３に示すように、実施例１乃至３に
おいては、均質化処理、熱間圧延、焼鈍及び冷間圧延の
条件が本発明で規定した範囲内であったため、素材の耳
率はどちらも適正な範囲となり、フランジ幅のバラツキ
も小さくすることができた。

【００４０】比較例４においては、均質化処理の温度が
本発明範囲の下限未満であるので、均質化処理時に細か
い析出物が多数発生し、熱間圧延後の再結晶の成長を阻
害し、冷間圧延後の耳率が高くなり、フランジ幅のバラ
ツキが大きくなり、巻締め時に不具合が生じた。比較例
５では、均質化処理の温度が本発明範囲の上限を超えた
ため、スラブがバーにングを起こし熱間圧延以降の工程
が実行不可能となった。このため、耳率等の測定も行え
なかった。

【００４１】比較例６においては、熱間圧延の開始温度
が本発明の下限未満であるので、熱間圧延中に歪みが多
く導入され圧延集合組織が残ったので、冷間圧延後の耳
率が高くなった。このため、フランジ幅のバラツキが大
きく、巻締め時に不具合が生じた。一方、比較例７で
は、熱間圧延の開始温度が本発明の上限を超えているの
で、熱間圧延終了温度が下がらず再結晶が発達した。こ
のため、冷間圧延後にマイナス耳が発生し、ＤＩ加工時
に胴切れが生じた。

【００４２】比較例８においては、熱間圧延の終了温度
が本発明範囲の下限未満であるので、ホットコイルでの
再結晶が十分起こらず、その後の焼鈍によっても未再結
晶が残るため、冷間圧延後の耳率が高くなり、フランジ
幅のバラツキが大きくなり、巻締め加工を行うことが不
可能となった。一方、比較例９では、熱間圧延の終了温
度が本発明の上限を超えているので、再結晶粒が粗大に
なり、冷間圧延後にマイナス耳が発生し、ＤＩ加工時に
胴切れが発生した。

【００４３】比較例１０においては、焼鈍の温度が本発
明範囲の下限未満であるので、再結晶が十分には進行せ
ず、圧延集合組織が残り、冷間圧延後の耳率が高くな
り、フランジ幅のバラツキが大きくなり、巻締め時に不
具合が生じた。一方、比較例１１では、焼鈍の温度が本
発明の上限を超えているので、焼鈍時に再結晶が粗大化
し、冷間圧延後にマイナス耳が発生してＤＩ加工時に胴
切れが生じた。

【００４４】比較例１２においては、冷間圧延の圧延率
が本発明範囲の下限未満であるので、耳率が低くなり０
及び１８０°の方向に耳が発生し、ＤＩ加工時に耳切れ
による胴切れが発生した。一方、比較例１３では、冷間
圧延の圧延率が本発明範囲の上限を超えているので、耳
率が高くなり、フランジ幅のバラツキも大きくなり、巻
締め時に巻締め量が少ない部分が発生した。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
アルミニウム合金板の化学組成を適切なものに規定する
と共に、均質化処理、熱間圧延、焼鈍及び冷間圧延の条
件を規定しているので、素材板の耳率を適正な範囲にコ
ントロールすることができ、ＤＩ缶の総絞り比が高く、
ネック絞りの比が大きい場合にもフランジ幅のバラツキ
が小さいアルミニウム合金板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】素材板の耳率と、フランジ幅のバラツキとの関
係を示すグラフ図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８２ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８２ ６８３ ６８３ ６８５ ６８５Ｚ ６９１ ６９１Ｂ ６９４ ６９４Ｂ ６９４Ａ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｍｎ：０．８５乃至１．５重量％、Ｍ
   ｇ：０．５乃至１．５重量％、Ｆｅ：０．３乃至０．７
   重量％、Ｓｉ：０．１乃至０．５重量％及びＣｕ：０．
   １５乃至０．５０重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可
   避的不純物からなる組成を有し、一次絞りカップの絞り
   比１.６７にて測定した４５°方向の耳率が０.５乃至
   １.５％であることを特徴とするフランジ幅のバラツキ
   が小さいアルミニウム合金板。
2. 【請求項２】 Ｍｎ：０．８５乃至１．５重量％、Ｍ
   ｇ：０．５乃至１．５重量％、Ｆｅ：０．３乃至０．７
   重量％、Ｓｉ：０．１乃至０．５重量％及びＣｕ：０．
   １５乃至０．５０重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可
   避的不純物からなるアルミニウム合金鋳塊を５９０乃至
   ６３０℃の温度で均質化処理し冷却を行う熱処理工程
   と、前記熱処理工程後の鋳塊を、４５０乃至５５０℃の
   開始温度及び３００乃至３５０℃の終了温度で熱間圧延
   する熱間圧延工程と、前記熱間圧延工程後の圧延板を、
   ８３乃至８４．５％の圧延率で冷間圧延する冷間圧延工
   程とを有することを特徴とするフランジ幅のバラツキが
   小さいアルミニウム合金板の製造方法。
3. 【請求項３】 前記熱間圧延工程後の圧延板を、４００
   乃至６００℃の温度に加熱し、この温度を１０分間以下
   保持した後、冷却する連続焼鈍工程を有することを特徴
   とする請求項２に記載のフランジ幅のバラツキが小さい
   アルミニウム合金板の製造方法。
4. 【請求項４】 １次絞りカップの絞り比１．６７にて測
   定した４５°方向の耳率が０．５乃至１．５％であるこ
   とを特徴とする請求項２又は３に記載のフランジ幅のバ
   ラツキが小さいアルミニウム合金板の製造方法。