JPS6379936A - 耐食性に優れた包装用アルミニウム合金高強度板およびその製造方法 - Google Patents

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、含塩内容物によって腐食を起し易い食品缶材
、特に蓋材に使用して、この蓋を軟鋼板で作られた缶胴
と組合せて使用した時、ガルバニック腐食を起しにクク
、かつその他の腐食にも耐え得るような耐食性に優れて
いる包装用アルミニウム合金高強度板およびその製造方
法に関する。

［従来の技術］ 従来、含塩の飲料その他食品缶の蓋材には、ティンフリ
ー・スチール、ブリキ等の軟鋼板が多く使用されていた
。しかし軟鋼板は強度が高いために開口しにくく、とき
には手が切れるという問題がめった。一方、前記食品缶
の蓋材に開缶性のよいアルミニウム合金板を使用する場
合には、ＪＩＳ　　Ａ　　５０５２．５０８２等のＡＩ
−ＭＱ系アルミニウム合金板を用い、これに、十分な厚
みをもった樹脂塗膜を付加することによって、含塩内容
物によって前記アルミニウム合金板の蓋が腐食するのを
防止している。又、炭酸飲料およびビール等の塩分含有
量の少ない飲料缶の蓋材としては、Ａ　５０５２、Ａ３
０８２、Ａ３１８２等のＡ　Ｉ　−ＭＣＩ系アルアルミ
ニウム合金われている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記アルミニウム合金板に樹脂塗装を施して用いる場合
には、完全無欠な保護皮膜を用意することが工業生産に
おいて難しいという問題か潜在しているので、たとえ保
護皮膜か不完全でおってもそれ自体腐食しないようなア
ルミニウム合金板が要求されていた。

ところで缶における腐食には、材料自体の微視的金属組
織に関連する自己腐食と、缶蓋部材と缶胴部材が異種金
属であるときに、両材間に生じる接触電位差によって起
る巨視的なガルバニック腐食とがおる。

ガルバニック腐食は、缶胴部に軟鋼板を、缶蓋部にアル
ミニウム合金板を用いた場合に特に起る現象であり、し
たかって缶胴と缶蓋に同一の合金を用いない限り、この
ガルバニック腐食は完全には防止されない。缶胴と缶蓋
にティンフリースチール、ブリキなど軟鋼板を用いた缶
では、このガルバニック腐食は軽微では必るが、前記し
たように蓋の開口性に難点かある。また缶胴および缶蓋
にアルミニウム合金板を用いる場合でも、胴部にＪＩＳ
　　Ａ３００４、蓋部にＪＩＳ　　Ａ３０５２、Ａ　５
０Ｂ２等と異種のアルミニウム合金板を用いたものでは
、ガルバニック腐食を無視てきない。

１問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記包装用アルミニウム合金板における腐食
の問題を解決せんとするもので、その第１発明はＭＱ：
１．０〜３，５％、Ｓｉ：０．０５〜０．２０％、Ｆｅ
　：　０．０５〜０．５０％、Ｃｕ：０．１０〜１．０
％、Ｃｒ　：　０．０５〜０．３０％を含み、残部は実
質的にＡｌであるアルミニウム合金からなり、その０．
１％食塩水（２５℃）中における自然電極電位がＡＱＣ
＋電極を照合電極として、−７００〜−６３０ｍＶであ
ることを特徴とする耐食性に優れた包装用アルミニウム
合金板である。

上記合金成分は、（１）軟鋼板のガルバニック腐食を防
止すること、　（２）缶蓋材として必要十分な強度、成
形加工性を確保することを目標として選定されたもので
ある。

すなわち、ＭＣＩと３ｉとは強度を確保するために添加
される。ＭＣＩは１．０％より少ない添加では高強度蓋
材としての十分な強度が得られず、３．５％を越える添
加はガルバニック腐食抵抗を低下させる。Ｓｉは０．０
５％以上の添加により、ＭｇとＭＱ２Ｓｉなる微細化合
物を形成して、これにより強度を向上させる。しかしな
がら０．２０％を越えると水素過電圧が低下し、材料自
身の耐自己腐食性が低下する。

Ｆｅは０．０５％以上の添加で結晶の微細化と深絞り性
向上に効果があるが、０．０５％未満ではその効果がな
く、０．５０％を越えると水素過電圧が低下し、材料自
身の耐自己腐食性が低下する。

Ｃｕを添加する最大の理由は、アルミニウム合金板の自
然電極電位を軟鋼板のそれと同一水準に調整することで
おり、これによって軟鋼とのガルバニック腐食が防止さ
れる。この効果は０．１０％より少ない量では不十分で
、また１、０％を越える量では、食塩水中での耐自己腐
食性も低下するので、含塩食品用包装材として不適当で
ある。ざらにＣｕには強度と成形加工性を向上させる効
果があり、高強度エンド材としての特性をもたせる。

Ｃｒは耐応力腐食割れ性を向上させるか、０．０５％未
満ではその効果がほとんどなく、０．３０％を越えると
粗大化合物が析出して成形性が低下する。

次に、軟鋼板との自然電極電位差によるアルミニウム合
金板のガルバニック腐食の限界について説明する。

自然電極電位に差のおる２つの金属材を接触させると、
その接触電位差と両金属間の回路抵抗によって定まる腐
食電流が流れることになる。

ガルバニック腐食は、この腐食電流によるアノード溶解
によるものであり、この溶解量がある限度を越えると、
金属板に貫通孔を生じることになり、包装容器の実用性
が失われることになる。本発明者らの実験的解析によれ
ば、アルミニウム合金板製イージーオープン型缶蓋の場
合に、最薄部（ｉｏｏμｍ以下〉を１年間で貫通させな
いためには、室温での腐食電流を３μＡ／ｃｍ２以下に
制限すればよいことが判明した。

すなわち、軟鋼板製缶胴と組合せて用いるアルミニウム
合金製缶蓋材のガルバニック腐食を実用上有害とならな
い水準に抑制する条件として、面積比１：１の２種類の
上記材料間に流れる腐食電流を±３μＡ／ｃｍ２以下と
することが必要であり、そのためには画板間の自然電極
電位の差を±３０ｍ　Ｖになるように調整すればよい。

本発明のアルミニウム合金板は、２５℃、０．１％食塩
水中における自然電極電位が−７００〜−６３０ｍＶで
あり、この特性は上記条件を満たすものである。

第２発明は上記アルミニウム合金板の製法であり、上記
組成のアルミニウム合金の鋳塊を均質化処理して４００
〜５８０’Ｃで熱間圧延し、最終厚さの１．２倍以上の
厚さの板に冷間圧延した後、３００〜５８０℃で３時間
以内の加熱をして熱処理を施し、次いで最終冷間圧延を
行なうことを特徴とするものである。

上記均質化処理は４８０〜６２０’Ｃで行なう。その後
冷間圧延をして熱処理を加える板厚は最終板の強度と重
要な相関をもつ。すなわち、最終板厚さの１．２倍以下
では、包装容器材料として十分な強度が得られにくい。

缶蓋材として強度を高めるときは１．５倍以上とするこ
とが望ましい。なお、焼鈍は加工性向上のために行なう
が、最高温度は融点を越えない温度として５８０’Ｃ，
最低温度は再結晶の進行から３００℃１また時間は経済
上３時間以内とする必要がある。

かかる製法をとることによって、前記の自然電極電位の
水準を変動させることなく、強度および成形性をより向
上させる。

［実施例］ 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１ 表１に示す９種類のアルミニウム合金をそれぞれ溶製し
、それらの鋳塊を５５０℃で５時間均質化処理し、４５
０℃で熱間圧延し、次いで冷間圧延して０．８ｍｍの板
とした。そして、３５０℃て２時間の中間焼鈍に続いて
仕上げ冷間圧延して０．３ｍｍの板とした。これらの合
金板について、２５℃の０．１％食塩水中でＡＣＩＣＩ
電極を照合電極として自然電極電位を測定した。これら
の値を表１に示す。なお、表１には、参考例として軟鋼
板とティンフリースチールの自然電極電位も併せて示す
。

自然電極電位の値は、６０分間連続測定して経時変化し
た範囲を示すものである。

表１ 表１から明らかなように、本発明に係るＮｏ。

１〜４の合金および比較例ＮＯ，５，７の合金は、自然
電極電位が参考例の軟鋼板、ティンフリースチールと比
べてほぼ同水準の値を有している。

これに対し、比較例Ｎ０．６はＣｕが多すぎるため、自
然電極電位が貴になりすぎ、鋼板に対して生じた逆向き
の電位差が大きい。比較例のＮｏ、８とＮｏ、９は、Ａ
　５０５２、Ａ３０８２相当の合金であって、従来から
広く飲料缶の蓋に用いられている合金であるが、鋼板と
の電位差が５０ｍＶ以上と大きく、ガルバニック腐食に
対して好ましくないことが分る。

表１に示すＮｏ、１へ−９の９種類の合金板をｏ、ｉ％
食塩水、４０℃１減圧−５０ｃｍＨｇ中に４週間浸漬さ
せた後の腐食減量及び孔食深さを表２に示す。

表２ ４０℃、ｐｌ」３．０．１％食塩水、減圧−５０ｃｍＨ
ｇ、４週間浸漬表２から明らかなように、本発明に係る
Ｎｏ。

１〜４の合金は、比較例ＮＯ，５，６，８，９に比べて
腐食減量および孔食深さともに小さく、優れた耐自己腐
食性を有している。なお、比較例Ｎ０．７の合金は、耐
ガルバニック腐食および耐自己腐食性にすぐれでいるが
、機械的強度が低く、本発明の目的を達成し得ない。

実施例２ 表１に示したＮｏ、１〜９の合金鋳塊を５００’Ｃで５
時間均質化処理し、５００℃で熱間圧延し、次いで中間
冷間圧延して０．８ｍｍ厚さの板とした後、５００℃で
３０秒の加熱をしてから強制的に空冷した。続いて仕上
げ冷間圧延をして０．３ｍｍの板とした。

これらの薄板に缶詰材として標準的な塗装と、その焼付
処理を実施した。焼付（プ条件は２０５℃×１０分×２
回であった。このようにして得た薄板について、それぞ
れ機械的性質を測定した。

これらの結果を表３に示す。

また、これらアルミニウム合金板を軟鋼板と面積比１：
１で接続して２５℃の０．１％食塩水中に浸漬して、発
生した腐食電流を測定した。これらの値も表に併せて示
す。

表３ １Ｉ２５℃、ｐｌ」３．０．１％食塩水、減圧−５０ｃ
ｍＨＱ表３から明らかなように、本発明に係るＮｏ。

１〜４のアルミニウム合金板は、比較例のＮｏ。

８．９の従来の缶蓋材と同程度もしくはそれ以上の強度
エリクセン値を有し、かつ比較例と同程度の耳率（深絞
り異方性）を有している。

腐食電流では、比較例Ｎｏ、８、ＮＯ，９は３μＡ／Ｃ
ｍ２を越えるような大きな腐食電流が流れるが、本発明
に係るＮｏ、１〜４では±１〜２μＡ／ｃｍ’とごく微
小な腐食電流しか流れず、したがってガルバニック腐食
が防止されることが明らかである。

次に上記アルミニウム合金板のそれぞれについて、前記
の食塩水（２５℃）の濃度を０．５％に代えて、自然電
極電位をＡｇＣ１電極を照合電極として測定し、かつ面
積比１：１で軟鋼板と接続して同食塩水中に浸漬して腐
食電流を測定した。さらに同食塩水の温度を１２１℃に
高めて腐食電流を測定した。

以上の結果を表４に示す。

＝　１４− 表４ ＊　　　２５℃、ｐＨ４０，５％食塩水、５０ＣｍＨ（
＋減圧ｌｌ東１２１℃、ｐＨ４０，５％食塩水表４から
、塩分濃度が高い場合、本発明のＮｏ、２、Ｎｏ、３、
Ｎｏ、４および比較例Ｎｏ、５、Ｎｏ、６、Ｎｏ、７が
最適のものであることが分るが、比較例Ｎｏ、５、Ｎｏ
、６は表２の自己腐食性から児て望ましくなく、表２、
表３を併せて見ると本発明のＮＯ，３、Ｎｏ、４が最適
成分である。

一方、本発明合金板において、食塩水の温度を１２１℃
としたときに流れる腐食電流は、５０〜２００　μＡ／
Ｃｍ’に増加するが、比較例Ｎ０１８、Ｎｏ、９に比べ
れば、はるかに小さく、食品缶の加熱殺菌処理において
も、本発明の合金板は、ガルバニック腐食に対してより
安全であることが明らかである。

なあ、軟鋼板、ティンフリー・スチールの２５’Ｃ，０
，５％食塩水中における自然電極電位は、それぞれ−６
２０＝６４０ｍＶ１−６００〜−６２０ｍＶであり、１
２０℃、０．５％食塩水中では更に貴側に変動している
。

［発明の効果］ 本発明に係るアルミニウム合金板は、軟鋼板との接触電
位差によるガルバニック腐食が極めて少ないので食塩を
含む飲料その他の食品用スチール化の蓋材に好適で、イ
ージーオープンの蓋に変えることができる。又、一般的
耐食性も有効であるので、オールアルミニウム製缶の缶
胴および缶蓋に使用でき、良好な耐自己腐食性および成
形性を有している。このとき、缶胴および缶蓋材の合金
が同系のアルミニウム合金（Ａ　ｌ−Ｍｇ−Ｍｎ系）と
なるので、空缶のりサイクルが容易である。

さらに、食品缶の缶胴などの深絞り容器にも使用可能で
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｍｇ：１．０〜３．５％、Ｓｉ：０．０５〜０．
   ２０％、Ｆｅ：０．０５〜０．５０％、Ｃｕ：０．１０
   〜１．０％、Ｃｒ：０．０５〜０．３０％を含み、残部
   は実質的にＡｌであるアルミニウム合金からなり、その
   ０．１％食塩水（２５℃）中における自然電極電位がＡ
   ｇＣｌ電極を照合電極として、−７００〜−６３０ｍＶ
   であることを特徴とする耐食性に優れた包装用アルミニ
   ウム合金高強度板。
2. （２）Ｍｇ：１．０〜３．５％、Ｓｉ：０．０５〜０．
   ２０％、Ｆｅ：０．０５〜０．５０％、Ｃｕ：０．１０
   〜１．０％、Ｃｒ：０．０５〜０．３０％を含み、残部
   は実質的にＡｌであるアルミニウム合金の鋳塊を均質化
   処理して４００〜５８０℃で熱間圧延し、最終厚さの１
   ．２倍以上の厚さの板に冷間圧延した後、３００〜５８
   ０℃で３時間以内の加熱をして熱処理を施し、次いで最
   終冷間圧延を行なって、０．１％食塩水（２５℃）中に
   おける自然電極電位がＡｇＣｌ電極を照合電極として−
   ７００〜−６３０ｍＶである板とすることを特徴とする
   耐食性に優れた包装用アルミニウム合金高強度板の製造
   方法。