JP2009242830A - ボトル缶用アルミニウム合金板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】加工性および強度に優れ、ボトル缶の薄肉軽量化に適したボトル缶用アルミニウム合金板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】Ｃｕ：０．１５〜０．４質量％、Ｍｇ：０．８〜１．５質量％、Ｍｎ：０．７〜１．１質量％、Ｆｅ：０．４〜０．８質量％、Ｓｉ：０．１〜０．４質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物から構成されるボトル缶用アルミニウム合金板であって、アルミニウム合金板における２１０℃×１０分のベーキング処理後の０．２％耐力が２３０〜２７０Ｎ／ｍｍ2かつ、アルミニウム合金板に、さらに、４５％の冷間加工率で冷間加工を加え、この冷間加工を加えた後の圧延板における２１０℃×１０分のベーキング処理後の０．２％耐力から、前記冷間加工を加える前のアルミニウム合金板の０．２％耐力を引いた値が８〜２８Ｎ／ｍｍ2であることを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】Ｃｕ：０．１５〜０．４質量％、Ｍｇ：０．８〜１．５質量％、Ｍｎ：０．７〜１．１質量％、Ｆｅ：０．４〜０．８質量％、Ｓｉ：０．１〜０．４質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物から構成されるボトル缶用アルミニウム合金板であって、アルミニウム合金板における２１０℃×１０分のベーキング処理後の０．２％耐力が２３０〜２７０Ｎ／ｍｍ2かつ、アルミニウム合金板に、さらに、４５％の冷間加工率で冷間加工を加え、この冷間加工を加えた後の圧延板における２１０℃×１０分のベーキング処理後の０．２％耐力から、前記冷間加工を加える前のアルミニウム合金板の０．２％耐力を引いた値が８〜２８Ｎ／ｍｍ2であることを特徴とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金からなるボトル缶に使用されるアルミニウム合金板およびその製造方法に係り、特に、薄肉軽量化に適したボトル缶用アルミニウム合金板およびその製造方法に関する。
従来、飲料、食品用途に使用されるリシール機能を有する包装容器としては、図１に示すように、底部６と、胴体部２と、ネック部３、ネジ切り加工されたネジ部５およびカール部７を備えた開口部４と、が一体成形されたボトル缶（２ピースボトル缶）１や、胴体部２と、ネック部３、ネジ切り加工されたネジ部５およびカール部７を備えた開口部４と、が一体成形され、この一体成形された胴体部２に底部６を形成する底端壁が継がれたボトル缶（３ピースボトル缶）１が知られている。
これらの容器においてコスト競争力を高めるためには、薄肉軽量化を進めコストダウンを図ることが有効であるが、その際に、２ピースボトル缶では、その独自の成形プロセスおよび缶形状から、ボトム耐圧強度、缶胴座屈強度、ネジ部座屈強度の３点をバランスよく保つことが必要である。また、これに加え、ネック成形、カール成形において、キャッピング後のスローリークの原因となるシワ、スジ等の発生や、しごき成形時の割れの発生等を防止する必要がある。
そして、これらの必要性から、２ピースボトル缶に使用されるアルミニウム合金板として、種々のものが提案されている。例えば、特許文献１には、化学成分および第２相粒子のサイズ、個数密度を所定範囲に制御するとともに、２１０℃×１０分ベーキング処理後の耐力を２３０〜２６０Ｎ／ｍｍ2の範囲とすることを特徴とするアルミニウム合金板および製造方法が提案されている。
また、特許文献２には、化学成分を所定範囲に制御するとともに、Ｍｎ固溶量を０．１〜０．１７％の範囲に制御し、かつ、０．２％耐力を２６５Ｎ／ｍｍ2未満とすることを特徴とするアルミニウム合金板および製造方法が提案されている。
さらに、特許文献３には、化学成分を所定範囲に制御するとともに、成形カップにおける４５°耳率を２．５〜５．０％の範囲とし、かつ、２１０℃×１０分ベーキング処理後の耐力を２４５Ｎ／ｍｍ2以上とすることを特徴とするアルミニウム合金板および製造方法が提案されている。
なお、これら特許文献１〜３のいずれにおいても、材料の製造工程において、中間焼鈍を施すことなく、冷間圧延を行うことで所期の材料特性を得て、成形性（すなわち、加工性）および缶強度の確保を両立させている。
特開２００６−７７２７８号公報（段落００１２〜００３０）
特開２００６−７７３１０号公報（段落００１９〜００４０）
特開２００６−２９９３３０号公報（段落００１４〜００３４）
しかしながら、従来のアルミニウム合金板においては、以下に示すような問題がある。
前記のとおり、容器におけるコスト競争力を高めるために薄肉軽量化を進めていく上では、加工性および缶強度を高める必要があるが、製造工程における冷間圧延条件によっては、材料の加工硬化特性に変化が生じ、それが加工性や缶強度に影響をおよぼすこととなる。そのため、さらなる薄肉軽量化を進めるためには、ボトル缶用のアルミニウム合金板の特性および製造方法において、さらなる改善が必要とされる。
前記のとおり、容器におけるコスト競争力を高めるために薄肉軽量化を進めていく上では、加工性および缶強度を高める必要があるが、製造工程における冷間圧延条件によっては、材料の加工硬化特性に変化が生じ、それが加工性や缶強度に影響をおよぼすこととなる。そのため、さらなる薄肉軽量化を進めるためには、ボトル缶用のアルミニウム合金板の特性および製造方法において、さらなる改善が必要とされる。
また、特許文献１〜３のいずれにおいても、加工硬化特性には言及されておらず、また、特許文献中の実施例からも分かるとおり、いずれも板厚が０．４ｍｍ（特許文献１、２）または０．３６ｍｍ（特許文献３）と厚く、薄肉軽量化を進めていく上では限界がある。従って、２ピースボトル缶において薄肉軽量化を進めるに際して、材料面において、化学成分、粒子のサイズや固体密度、特定元素の固溶量、ベーキング後の耐力等を規定する従来技術では不十分であり、素材の加工硬化挙動（加工硬化特性）の最適化が必要となる。
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、加工性および強度に優れ、ボトル缶の薄肉軽量化に適したボトル缶用アルミニウム合金板およびその製造方法を提供することにある。
本願発明者らは、鋭意研究した結果、現在主流のホットコイル直通タイプ（中間焼鈍なし）による材料製造プロセスを前提に、２ピースボトル缶の製缶工程における加工性や、２ピースボトル缶の缶強度を向上させることで、２ピースボトル缶の薄肉軽量化を図ることができる材料を提供することを目的として、特に冷間圧延条件と、それに伴う加工硬化挙動（元板に対して加工を加えたときの強度上昇、ここでは０．２％耐力の上昇分）の最適化に着目した。これにより、前記目的を満足させるボトル缶用アルミニウム合金板（以下、適宜、アルミニウム合金板という）、および、その製造方法を見出し、本発明を成すに至った。
なお、本発明でいう加工性とは、例えば、しごき成形性、ネック成形性等のことをいい、本発明でいう缶強度とは、例えば、ボトム耐圧強度（以下、適宜、単に耐圧強度という）、缶胴座屈強度、ネジ部座屈強度等のことをいう。また、本発明でいう加工硬化挙動（加工硬化特性）とは、低温で加工を行ったときの塑性ひずみの増加に伴う強度上昇をいう。具体的には、アルミニウム合金板に対し製缶加工を行った場合の側壁部やネック成形部の強度上昇の度合いを指す。
すなわち、前記課題を解決するため、本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板は、Ｃｕ：０．１５〜０．４質量％、Ｍｇ：０．８〜１．５質量％、Ｍｎ：０．７〜１．１質量％、Ｆｅ：０．４〜０．８質量％、Ｓｉ：０．１〜０．４質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物から構成されるボトル缶用アルミニウム合金板であって、前記ボトル缶用アルミニウム合金板における２１０℃×１０分のベーキング処理後の０．２％耐力が２３０〜２７０Ｎ／ｍｍ2かつ、前記ボトル缶用アルミニウム合金板に、さらに、４５％の冷間加工率で冷間加工を加え、この冷間加工を加えた圧延板に、２１０℃×１０分のベーキング処理を行ったときの０．２％耐力から、前記冷間加工を加える前の前記ボトル缶用アルミニウム合金板の０．２％耐力を引いた値（以下、適宜、０．２％耐力の増分という）が８〜２８Ｎ／ｍｍ2であることを特徴とする。
このような構成によれば、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、およびＳｉの各含有量を所定範囲に規定し、さらに、加工硬化特性を所定に規定することで、アルミニウム合金板の加工性および強度が向上する。
前記課題を解決するため、本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板の製造方法は、Ｃｕ：０．１５〜０．４質量％、Ｍｇ：０．８〜１．５質量％、Ｍｎ：０．７〜１．１質量％、Ｆｅ：０．４〜０．８質量％、Ｓｉ：０．１〜０．４質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物から構成されるアルミニウム合金を溶解、鋳造して鋳塊を作製する第１工程と、前記鋳塊を均質化熱処理する第２工程と、前記均質化熱処理された鋳塊を熱間圧延して圧延板を作製する第３工程と、前記圧延板を冷間圧延してアルミニウム合金板を作製する第４工程と、を含み、前記第４工程において、冷間加工率を８２〜８８％の範囲に制御するとともに、圧延速度をＶ（ｍ／ｍｉｎ）、最終パス加工率をＸ（％）としたとき、「５０≦Ｘ＋３．５×１０-3×Ｖ≦７１」の式を満足する条件で冷間圧延を行うことを特徴とする。
このような製造方法によれば、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、およびＳｉの各含有量を所定範囲に規定することで、アルミニウム合金板の加工性および強度が向上する。また、冷間加工率を８２〜８８％の範囲に制御することで、加工性が向上する。さらに、冷間圧延時の速度と最終パス加工率の関係を所定範囲に制御することで、アルミニウム合金板における２１０℃×１０分のベーキング処理後の０．２％耐力が適度となるとともに、０．２％耐力の増分が適度となり、強度が向上する。
また、本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板の製造方法は、前記冷間圧延を、圧延ローラ、板厚を測定する板厚計、圧延荷重を測定する荷重計、および、前記圧延ローラのロールギャップを調整する圧下機構をそれぞれ備える複数台の圧延スタンドと、前記圧下機構を制御する制御部と、この制御部の制御を調整する制御調整装置と、を有するタンデム圧延機で行うことが好ましい。
タンデム圧延機により冷間圧延を行うことで、１回の通板における圧延率を高くしやすく、そのため、コイルハンドリング時間の短縮、生産歩留まりの向上、エネルギー消費の減少等を図ることができる。
本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板によれば、加工性および強度が向上する。また、このボトル缶用アルミニウム合金板を用いることで、２ピースボトル缶における割れ、シワ、スジ等の発生を防止することができるとともに、缶強度を向上させることができ、また、耐圧強度、缶胴座屈強度、ネジ部座屈強度の３点をバランスよく保つことができる。そのため、このボトル缶用アルミニウム合金板を用いることで、２ピースボトル缶の薄肉軽量化を図ることができる。
本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板の製造方法によれば、冷間圧延時の冷間加工率を所定範囲に制御するとともに、冷間圧延時の速度と最終パス加工率の関係を所定範囲に制御して、材料の加工硬化挙動の最適化を図ることで、加工性および強度に優れるボトル缶用アルミニウム合金板を得ることができる。さらに、冷間圧延をタンデム圧延機で行うことで、コイルハンドリング時間の短縮、生産歩留まりの向上、エネルギー消費の減少等を図ることができ、冷間圧延を効率的、経済的に行うことができる。そのため、アルミニウム合金板の生産性の向上を図ることができる。
まず、本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板について説明する。
≪ボトル缶用アルミニウム合金板≫
アルミニウム合金板は、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｓｉを所定量含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、さらに、アルミニウム合金板の加工硬化特性を所定範囲に制御したものである。
以下、アルミニウム合金板の化学成分の限定理由およびアルミニウム合金板の加工硬化特性について説明する。
≪ボトル缶用アルミニウム合金板≫
アルミニウム合金板は、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｓｉを所定量含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、さらに、アルミニウム合金板の加工硬化特性を所定範囲に制御したものである。
以下、アルミニウム合金板の化学成分の限定理由およびアルミニウム合金板の加工硬化特性について説明する。
＜Ｃｕ：０．１５〜０．４質量％＞
Ｃｕは、アルミニウム合金板の強度に寄与する元素である。Ｃｕの含有量が０．１５質量％未満では、缶強度が不足する。一方、０．４質量％を超えると、加工硬化が大きすぎ、しごき成形時（しごき加工時）の割れ（ピンホール、ティアオフ等も含む）や、ネック成形時のシワ、スジ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。
したがって、Ｃｕの含有量は、０．１５〜０．４質量％とする。
Ｃｕは、アルミニウム合金板の強度に寄与する元素である。Ｃｕの含有量が０．１５質量％未満では、缶強度が不足する。一方、０．４質量％を超えると、加工硬化が大きすぎ、しごき成形時（しごき加工時）の割れ（ピンホール、ティアオフ等も含む）や、ネック成形時のシワ、スジ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。
したがって、Ｃｕの含有量は、０．１５〜０．４質量％とする。
＜Ｍｇ：０．８〜１．５質量％＞
Ｍｇは、アルミニウム合金板の強度に寄与する元素である。Ｍｇの含有量が０．８質量％未満では、缶強度が不足する。一方、１．５質量％を超えると、加工硬化が大きすぎ、しごき成形時の割れ（ピンホール、ティアオフ等も含む）や、ネック成形時のシワ、スジ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。
したがって、Ｍｇの含有量は、０．８〜１．５質量％とする。
Ｍｇは、アルミニウム合金板の強度に寄与する元素である。Ｍｇの含有量が０．８質量％未満では、缶強度が不足する。一方、１．５質量％を超えると、加工硬化が大きすぎ、しごき成形時の割れ（ピンホール、ティアオフ等も含む）や、ネック成形時のシワ、スジ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。
したがって、Ｍｇの含有量は、０．８〜１．５質量％とする。
＜Ｍｎ：０．７〜１．１質量％＞
Ｍｎは、アルミニウム合金板の強度に寄与するとともに、金属間化合物を適正に分散させて、加工性を向上させるのに効果的な元素である。Ｍｎの含有量が０．７質量％未満では、缶強度が不足する。一方、１．１質量％を超えると、加工硬化が大きすぎ、しごき成形時の割れ（ピンホール、ティアオフ等も含む）が発生し、また、金属間化合物のサイズ、量ともに過度に増える結果となり、粗大な金属間化合物に起因するネック成形時のシワ、スジ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。
したがって、Ｍｎの含有量は、０．７〜１．１質量％とする。
Ｍｎは、アルミニウム合金板の強度に寄与するとともに、金属間化合物を適正に分散させて、加工性を向上させるのに効果的な元素である。Ｍｎの含有量が０．７質量％未満では、缶強度が不足する。一方、１．１質量％を超えると、加工硬化が大きすぎ、しごき成形時の割れ（ピンホール、ティアオフ等も含む）が発生し、また、金属間化合物のサイズ、量ともに過度に増える結果となり、粗大な金属間化合物に起因するネック成形時のシワ、スジ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。
したがって、Ｍｎの含有量は、０．７〜１．１質量％とする。
＜Ｆｅ：０．４〜０．８質量％＞
Ｆｅは、アルミニウム合金板の耳率を適正範囲にコントロールするとともに、金属間化合物を適正に分散させて、加工性を向上させるのに効果的な元素である。
Ｆｅの含有量が０．４質量％未満では、０−１８０°耳の発生が顕著となり、ネック成形時のシワの発生率が高まる。また、カップ成形時、しごき成形時における耳切れの発生により、ピンホール、ティアオフ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。一方、０．８質量％を超えると、金属間化合物のサイズ、量ともに過度に増える結果となり、粗大な金属間化合物に起因するネック成形時のシワ、スジ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。
したがって、Ｆｅの含有量は、０．４〜０．８質量％とする。
Ｆｅは、アルミニウム合金板の耳率を適正範囲にコントロールするとともに、金属間化合物を適正に分散させて、加工性を向上させるのに効果的な元素である。
Ｆｅの含有量が０．４質量％未満では、０−１８０°耳の発生が顕著となり、ネック成形時のシワの発生率が高まる。また、カップ成形時、しごき成形時における耳切れの発生により、ピンホール、ティアオフ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。一方、０．８質量％を超えると、金属間化合物のサイズ、量ともに過度に増える結果となり、粗大な金属間化合物に起因するネック成形時のシワ、スジ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。
したがって、Ｆｅの含有量は、０．４〜０．８質量％とする。
＜Ｓｉ：０．１〜０．４質量％＞
Ｓｉは、アルミニウム合金板の耳率を適正範囲にコントロールするとともに、金属間化合物を適正に分散させて、加工性を向上させるのに効果的な元素である。
Ｓｉの含有量が０．１質量％未満では、４５°耳の発生が顕著となり、ネック成形時のシワの発生率が高まる。また、カップ成形時、しごき成形時における耳切れの発生により、ピンホール、ティアオフ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。一方、０．４質量％を超えると、熱間圧延時の再結晶を阻害して結晶粒のばらつきを招き、カップ成形時、しごき成形時における耳切れの発生により、ピンホール、ティアオフ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。また、金属間化合物のサイズ、量ともに過度に増える結果となり、粗大な金属間化合物に起因するネック成形時のシワ、スジ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。
したがって、Ｓｉの含有量は、０．１〜０．４質量％とする。
Ｓｉは、アルミニウム合金板の耳率を適正範囲にコントロールするとともに、金属間化合物を適正に分散させて、加工性を向上させるのに効果的な元素である。
Ｓｉの含有量が０．１質量％未満では、４５°耳の発生が顕著となり、ネック成形時のシワの発生率が高まる。また、カップ成形時、しごき成形時における耳切れの発生により、ピンホール、ティアオフ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。一方、０．４質量％を超えると、熱間圧延時の再結晶を阻害して結晶粒のばらつきを招き、カップ成形時、しごき成形時における耳切れの発生により、ピンホール、ティアオフ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。また、金属間化合物のサイズ、量ともに過度に増える結果となり、粗大な金属間化合物に起因するネック成形時のシワ、スジ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。
したがって、Ｓｉの含有量は、０．１〜０．４質量％とする。
＜残部：Ａｌおよび不可避的不純物＞
アルミニウム合金板の成分は、前記の他、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるものである。なお、不可避的不純物として、例えば、Ｃｒ：０．１０質量％以下、Ｚｎ：０．５０質量％以下、Ｔｉ：０．１０質量％以下、Ｚｒ：０．１０質量％以下、Ｂ：０．０５質量％以下の含有は本発明の効果を妨げるものではなく、このような不可避的不純物の含有は許容される。
アルミニウム合金板の成分は、前記の他、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるものである。なお、不可避的不純物として、例えば、Ｃｒ：０．１０質量％以下、Ｚｎ：０．５０質量％以下、Ｔｉ：０．１０質量％以下、Ｚｒ：０．１０質量％以下、Ｂ：０．０５質量％以下の含有は本発明の効果を妨げるものではなく、このような不可避的不純物の含有は許容される。
＜加工硬化特性＞
本発明においては、加工硬化特性を所定範囲に制御することで、加工硬化挙動を最適化する。
すなわち、アルミニウム合金板の加工硬化特性として、アルミニウム合金板における２１０℃×１０分のベーキング処理（熱処理）後の０．２％耐力を２３０〜２７０Ｎ／ｍｍ2とする。また、製造後のアルミニウム合金板に、さらに、４５％の冷間加工率で冷間加工を加え、この冷間加工を加えた圧延板に、２１０℃×１０分のベーキング処理を行ったときの０．２％耐力から、冷間加工を加える前のアルミニウム合金板の０．２％耐力を引いた値（０．２％耐力の増分）を８〜２８Ｎ／ｍｍ2とする。
本発明においては、加工硬化特性を所定範囲に制御することで、加工硬化挙動を最適化する。
すなわち、アルミニウム合金板の加工硬化特性として、アルミニウム合金板における２１０℃×１０分のベーキング処理（熱処理）後の０．２％耐力を２３０〜２７０Ｎ／ｍｍ2とする。また、製造後のアルミニウム合金板に、さらに、４５％の冷間加工率で冷間加工を加え、この冷間加工を加えた圧延板に、２１０℃×１０分のベーキング処理を行ったときの０．２％耐力から、冷間加工を加える前のアルミニウム合金板の０．２％耐力を引いた値（０．２％耐力の増分）を８〜２８Ｎ／ｍｍ2とする。
［２１０℃×１０分のベーキング処理後の０．２％耐力：２３０〜２７０Ｎ／ｍｍ2］
アルミニウム合金板における２１０℃×１０分のベーキング処理後の０．２％耐力が２３０Ｎ／ｍｍ2未満では、缶強度が不足する。一方、２７０Ｎ／ｍｍ2を超えると、強度が高すぎ、しごき成形時の割れ（ピンホール、ティアオフ等も含む）が発生し、また、ネック部の強度が上がりすぎ、ネック成形時のシワ、スジ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。
したがって、２１０℃×１０分ベーキング後の０．２％耐力は、２３０〜２７０Ｎ／ｍｍ2とする。
アルミニウム合金板における２１０℃×１０分のベーキング処理後の０．２％耐力が２３０Ｎ／ｍｍ2未満では、缶強度が不足する。一方、２７０Ｎ／ｍｍ2を超えると、強度が高すぎ、しごき成形時の割れ（ピンホール、ティアオフ等も含む）が発生し、また、ネック部の強度が上がりすぎ、ネック成形時のシワ、スジ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。
したがって、２１０℃×１０分ベーキング後の０．２％耐力は、２３０〜２７０Ｎ／ｍｍ2とする。
［０．２％耐力の増分：８〜２８Ｎ／ｍｍ2］
０．２％耐力の増分が８Ｎ／ｍｍ2未満では、製缶後、特にネジ部の強度が不足し、座屈強度（ネジ部座屈強度）の低下を招くため、商品としての機能を満たさない。一方、２８Ｎ／ｍｍ2を超えると、ネック部の強度が上がりすぎ、ネック成形時のシワ、スジ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。
したがって、０．２％耐力の増分は、８〜２８Ｎ／ｍｍ2とする。
０．２％耐力の増分が８Ｎ／ｍｍ2未満では、製缶後、特にネジ部の強度が不足し、座屈強度（ネジ部座屈強度）の低下を招くため、商品としての機能を満たさない。一方、２８Ｎ／ｍｍ2を超えると、ネック部の強度が上がりすぎ、ネック成形時のシワ、スジ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。
したがって、０．２％耐力の増分は、８〜２８Ｎ／ｍｍ2とする。
以上説明した本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板は、図１に示すような従来の一例のボトル缶１（ここでは、２ピースボトル缶）に好適に用いることができるとともに、従来の種々のアルミニウム合金板のラミネート材（不図示）にも好適な素材である。
次に、本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板の製造方法について説明する。
≪ボトル缶用アルミニウム合金板の製造方法≫
アルミニウム合金板の製造方法は、第１工程、第２工程、第３工程および第４工程を含むものである。
以下、各工程について説明する。
≪ボトル缶用アルミニウム合金板の製造方法≫
アルミニウム合金板の製造方法は、第１工程、第２工程、第３工程および第４工程を含むものである。
以下、各工程について説明する。
＜第１工程＞
第１工程は、アルミニウム合金を溶解、鋳造して鋳塊を作製する工程である。
ここで、アルミニウム合金の化学成分は、Ｃｕ：０．１５〜０．４質量％、Ｍｇ：０．８〜１．５質量％、Ｍｎ：０．７〜１．１質量％、Ｆｅ：０．４〜０．８質量％、Ｓｉ：０．１〜０．４質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物から構成されるものである。各化学成分の説明については、前記したとおりであるため、ここでは省略する。
第１工程は、アルミニウム合金を溶解、鋳造して鋳塊を作製する工程である。
ここで、アルミニウム合金の化学成分は、Ｃｕ：０．１５〜０．４質量％、Ｍｇ：０．８〜１．５質量％、Ｍｎ：０．７〜１．１質量％、Ｆｅ：０．４〜０．８質量％、Ｓｉ：０．１〜０．４質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物から構成されるものである。各化学成分の説明については、前記したとおりであるため、ここでは省略する。
＜第２工程＞
第２工程は、第１工程で作製された鋳塊を均質化熱処理する工程である。
均質化熱処理条件は、５７０〜６２０℃で２時間以上保持することが好ましい。均質化熱処理温度が５７０℃未満もしくは保持時間が２時間未満では、次工程の熱間圧延時の集合組織のばらつきを招き、後記するボトル缶の製造工程において、ＤＩ成形（しごき成形）の際の耳率のばらつきが増大しやすく、所定の缶寸法を得ることが困難となりやすい。また、未再結晶組織の残存により、ネック成形時のシワの発生、さらにはカール割れの発生を招きやすい。一方、６２０℃を超えると、鋳塊表面がバーニングを起こしやすく、アルミニウム合金板の製造自体が困難となりやすい。
第２工程は、第１工程で作製された鋳塊を均質化熱処理する工程である。
均質化熱処理条件は、５７０〜６２０℃で２時間以上保持することが好ましい。均質化熱処理温度が５７０℃未満もしくは保持時間が２時間未満では、次工程の熱間圧延時の集合組織のばらつきを招き、後記するボトル缶の製造工程において、ＤＩ成形（しごき成形）の際の耳率のばらつきが増大しやすく、所定の缶寸法を得ることが困難となりやすい。また、未再結晶組織の残存により、ネック成形時のシワの発生、さらにはカール割れの発生を招きやすい。一方、６２０℃を超えると、鋳塊表面がバーニングを起こしやすく、アルミニウム合金板の製造自体が困難となりやすい。
＜第３工程＞
第３工程は、第２工程で均質化熱処理された鋳塊を熱間圧延して圧延板を作製する工程である。
熱間圧延の条件は、熱間圧延の開始温度を４５０〜５５０℃、熱間圧延の巻き取り温度を３００℃以上とするのが好ましい。熱間圧延の開始温度が４５０℃未満では、圧延荷重が過大となりやすく、アルミニウム合金板を製作することが困難となりやすい。一方、５５０℃を超えると、表面酸化皮膜の成長を促進させて表面品質の低下を招きやすい。
また、熱間圧延処理の巻き取り温度が３００℃未満では、アルミニウム合金板における再結晶が十分に生じなくなり、その結果、粗大な結晶粒の混在、材料強度の上昇を招きやすく、しごき成形性が低下しやすい。また、耳率が高くなってフランジ部の寸法不良を生じやすい。
第３工程は、第２工程で均質化熱処理された鋳塊を熱間圧延して圧延板を作製する工程である。
熱間圧延の条件は、熱間圧延の開始温度を４５０〜５５０℃、熱間圧延の巻き取り温度を３００℃以上とするのが好ましい。熱間圧延の開始温度が４５０℃未満では、圧延荷重が過大となりやすく、アルミニウム合金板を製作することが困難となりやすい。一方、５５０℃を超えると、表面酸化皮膜の成長を促進させて表面品質の低下を招きやすい。
また、熱間圧延処理の巻き取り温度が３００℃未満では、アルミニウム合金板における再結晶が十分に生じなくなり、その結果、粗大な結晶粒の混在、材料強度の上昇を招きやすく、しごき成形性が低下しやすい。また、耳率が高くなってフランジ部の寸法不良を生じやすい。
＜第４工程＞
第４工程は、第３工程で作製された圧延板を冷間圧延してアルミニウム合金板を作製する工程である。
第４工程は、第３工程で作製された圧延板を冷間圧延してアルミニウム合金板を作製する工程である。
冷間圧延は、冷間加工率（冷間圧延率）を８２〜８８％の範囲に制御するとともに、圧延速度をＶ（ｍ／ｍｉｎ）、最終パス加工率をＸ（％）としたとき、「５０≦Ｘ＋３．５×１０-3×Ｖ≦７１」の式を満足する条件で行う。
なお、ここでの冷間加工率とは、冷間圧延トータルの冷間加工率のことである。
なお、ここでの冷間加工率とは、冷間圧延トータルの冷間加工率のことである。
［冷間加工率：８２〜８８％の範囲］
冷間加工率が８２％未満では、０−１８０°耳の発生が顕著となり、ネック成形時のシワの発生率が高まる。また、カップ成形時、しごき成形時における０°方向の耳切れの発生により、ピンホール、ティアオフ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。一方、８８％を超えると、４５°耳の発生が顕著となり、ネック成形時のシワの発生率が高まる。また、しごき成形時における４５°方向の耳切れの発生により、ピンホール、ティアオフ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。
したがって、冷間加工率は、８２〜８８％の範囲とする。
冷間加工率が８２％未満では、０−１８０°耳の発生が顕著となり、ネック成形時のシワの発生率が高まる。また、カップ成形時、しごき成形時における０°方向の耳切れの発生により、ピンホール、ティアオフ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。一方、８８％を超えると、４５°耳の発生が顕著となり、ネック成形時のシワの発生率が高まる。また、しごき成形時における４５°方向の耳切れの発生により、ピンホール、ティアオフ等の発生率が高く、加工性に劣り、実用に適さない。
したがって、冷間加工率は、８２〜８８％の範囲とする。
［圧延速度をＶ（ｍ／ｍｉｎ）、最終パス加工率をＸ（％）としたとき、「５０≦Ｘ＋３．５×１０-3×Ｖ≦７１」の式を満足する］
「Ｘ＋３．５×１０-3×Ｖ」の値が５０未満では、材料の動的回復が不足し、前記したアルミニウム合金板の加工硬化特性における０．２％耐力の増分が８Ｎ／ｍｍ2に満たず、製缶後、特にネジ部の強度が不足し、座屈強度（ネジ部座屈強度）の低下を招くため、商品としての機能を満たさない。一方、７１を超えると、材料の動的回復が進みすぎ、アルミニウム合金板の２１０℃×１０分ベーキング後の０．２％耐力が２３０Ｎ／ｍｍ2に満たず、缶強度が不足する。
「Ｘ＋３．５×１０-3×Ｖ」の値が５０未満では、材料の動的回復が不足し、前記したアルミニウム合金板の加工硬化特性における０．２％耐力の増分が８Ｎ／ｍｍ2に満たず、製缶後、特にネジ部の強度が不足し、座屈強度（ネジ部座屈強度）の低下を招くため、商品としての機能を満たさない。一方、７１を超えると、材料の動的回復が進みすぎ、アルミニウム合金板の２１０℃×１０分ベーキング後の０．２％耐力が２３０Ｎ／ｍｍ2に満たず、缶強度が不足する。
なお、本発明でいう動的回復とは、圧延板を高温で変形させたときに増殖した転位が消滅しやすくなり、その結果ひずみ硬化が小さくなる現象で、これを、低温で変形した後、高温に上げたときに起こる回復（静的回復）と区別して動的回復と呼ぶ。本発明では、冷間圧延時の圧延速度と最終パスの加工率を規定しているが、これらが高いほど圧延時の発熱が促進される方向となり、動的回復は大きくなる傾向がある。動的回復が大きい場合、その次の加工工程における加工硬化量は大きくなり、動的回復が小さければその逆となる。なお、「その次の加工」とは、本発明においては、製缶加工のことであり、材料の動的回復が不足していると、缶側壁部の強度が十分に上がらず座屈強度が不足することになる。しかしながら、過度に動的回復が進むと、アルミニウム合金板そのものの強度が不足してしまうため、やはり缶強度が不足することになる。
したがって、「Ｘ＋３．５×１０-3×Ｖ」の値は、５０〜７１とする。
したがって、「Ｘ＋３．５×１０-3×Ｖ」の値は、５０〜７１とする。
なお、後記するように、本発明では、冷間圧延間の中間焼鈍は行わないが、中間焼鈍を施すことなく冷間加工率を８２〜８８％の範囲に制御することで、０．２％耐力の増分を２８Ｎ／ｍｍ2以下に制御することができる。
また、２１０℃×１０分のベーキング処理後の０．２％耐力を２７０Ｎ／ｍｍ2以下に制御するのは、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎ各元素の含有量を、前記したように、所定に規定することにより行う。いずれの元素も過度に添加すると、２７０Ｎ／ｍｍ2を超えることになる。
第４工程においては、冷間圧延間の中間焼鈍は行わない。
中間焼鈍を行うと、成形時の加工硬化が大きくなり、ネック成形時のシワ、スジ等の発生によりネック成形性が劣化するためであり、また、工程が増えることで、コストアップになるためである。また、中間焼鈍を行うと、０．２％耐力の増分が２８Ｎ／ｍｍ2を超えてしまう。なお、冷間圧延前に中間焼鈍を実施すると、０．２％耐力の増分が２８Ｎ／ｍｍ2を超えてしまう他、２１０℃×１０分のベーキング処理後の０．２％耐力が２７０Ｎ／ｍｍ2を超えてしまう。また、冷間圧延途中に中間焼鈍を行う場合は、耳の発生の仕方が異なり、冷間加工率が低くてもマイナス耳は発生しない。
中間焼鈍を行うと、成形時の加工硬化が大きくなり、ネック成形時のシワ、スジ等の発生によりネック成形性が劣化するためであり、また、工程が増えることで、コストアップになるためである。また、中間焼鈍を行うと、０．２％耐力の増分が２８Ｎ／ｍｍ2を超えてしまう。なお、冷間圧延前に中間焼鈍を実施すると、０．２％耐力の増分が２８Ｎ／ｍｍ2を超えてしまう他、２１０℃×１０分のベーキング処理後の０．２％耐力が２７０Ｎ／ｍｍ2を超えてしまう。また、冷間圧延途中に中間焼鈍を行う場合は、耳の発生の仕方が異なり、冷間加工率が低くてもマイナス耳は発生しない。
ここで、第４工程における冷間圧延は、タンデム圧延機で行うのが好ましい。タンデム圧延機を用いることで、シングルの圧延機と比較して、１回の通板における圧延率を高くすることができる。これにより、１回の通板における発熱量が安定して高くなり、コイルハンドリング時間の短縮、生産歩留まりの向上、エネルギー消費の減少等を図ることができる。そのため、冷間圧延を効率的、経済的に行うことができ、アルミニウム合金板の生産性が向上する。
次に、図２（ａ）、（ｂ）を参照し、タンデム圧延機の一例について説明する。
図２（ａ）、（ｂ）は、タンデム圧延機を概略的に示す模式図である。タンデム圧延機１００は、複数台（ここでは５台）の圧延スタンド１１〜１５が連続して配設されており、各圧延スタンド１１〜１５は、被圧延材７０を圧延する圧延ローラ２１〜２５と、被圧延材７０の板厚を測定する板厚計３１〜３５と、圧延荷重を測定する荷重計４１〜４５と、を備えている。また、ここでは、各圧延スタンド１１〜１５間には、被圧延材７０の張力を測定する張力計５１〜５６が配設されている。
図２（ａ）、（ｂ）は、タンデム圧延機を概略的に示す模式図である。タンデム圧延機１００は、複数台（ここでは５台）の圧延スタンド１１〜１５が連続して配設されており、各圧延スタンド１１〜１５は、被圧延材７０を圧延する圧延ローラ２１〜２５と、被圧延材７０の板厚を測定する板厚計３１〜３５と、圧延荷重を測定する荷重計４１〜４５と、を備えている。また、ここでは、各圧延スタンド１１〜１５間には、被圧延材７０の張力を測定する張力計５１〜５６が配設されている。
さらに、各圧延スタンド１１〜１５は、圧延ローラ２１〜２５のロールギャップを調整する圧下機構６１〜６５を備えており、タンデム圧延機１００には、各圧下機構６１〜６５を制御する制御部８０が設けられている。なお、制御部８０の制御は、制御調整装置９０により調整される。制御調整装置９０は、その機能として、圧延速度Ｖに応じて後記するチューニング率αを調整するゲイン調整手段９０ａを備えている。
タンデム圧延機１００では、図２（ｂ）中に矢印ａで示す方向に、巻き戻しリールから送り出された被圧延材７０が各圧延スタンド１１〜１５を通板して冷間圧延され、巻き取りリールに巻き取られる。その際、制御部８０により、圧延荷重の変化に伴う見かけ上のロールギャップ変化量に対して所定の比例ゲインとしてのチューニング率αでロールギャップが調整される。また、ゲイン調整手段９０ａにより、圧延速度Ｖとチューニング率αとを関連付けるテーブルを利用してチューニング率αが調整される。
なお、ここでは、タンデム圧延機として、５タンデムのものを例にして説明したが、タンデム圧延機としては、２タンデム、３タンデム、あるいは、４タンデムのものを使用してもよい。
なお、ここでは、タンデム圧延機として、５タンデムのものを例にして説明したが、タンデム圧延機としては、２タンデム、３タンデム、あるいは、４タンデムのものを使用してもよい。
本発明に係るアルミニウム合金板の製造方法は、前記説明したとおりであるが、本発明を行うにあたり、前記各工程に悪影響を与えない範囲において、前記各工程の間あるいは前後に、例えば、異物除去工程、洗浄工程、表面平滑化処理工程、歪み矯正処理工程等、他の工程を含めてもよい。
次に、図面を参照して、前記のアルミニウム合金板を用いたボトル缶の製造方法の一例について説明する。なお、図１は、従来の一例のボトル缶（ここでは、２ピースボトル缶）を模式的に示す斜視図、図３は、２ピースボトル缶の製造方法を示す模式図である。
本発明に係るアルミニウム合金板を、図１に示すような２ピースボトル缶１に適用する場合には、図３に示すように、まず、本発明に係るアルミニウム合金板Ａから、例えば、直径１６０ｍｍの大きさのブランクを打ち抜き、このブランクを、例えば、直径９４ｍｍポンチで絞り、カッピングを施して、９４ｍｍカップ径の絞りカップを製造する。次に、この絞りカップに対してＤＩ成形（しごき成形）を施して、胴体部２と底部６とを備えるＤＩ缶（しごき成形缶）を製造する。次に、しごき成形缶（胴体部２）の缶胴部端部２ａをトリミングにより整え、図示しない洗浄、印刷・焼付け（２１０℃で１０分間の熱処理）を施した後に、しごき成形缶（胴体部２）にダイネック加工等によりネッキングを施してネック部３を形成し、その開口した部位を開口部４とする。その後、この開口部４の近傍の外周にネジ成形を施してスクリューキャップ取り付け用のネジ部５を形成し、カール成形を施してカール部７を形成することで、２ピースボトル缶１を製造する。
なお、図３中のブランクの数値は、圧延方向を０°とした場合の方向の角度である。
なお、図３中のブランクの数値は、圧延方向を０°とした場合の方向の角度である。
さらに、本発明に係るアルミニウム合金板を、従来の一般的なラミネート材に適用する場合には、従来公知のラミネート材に適用されている各種の樹脂フィルムを、接着剤等を介して貼り合わせた後、その樹脂フィルムの融点以上で熱処理が施される工程等を経て、ラミネート材が作製される。
次に、本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板について、本発明の要件を満たす実施例と本発明の要件を満たさない比較例とを比較して具体的に説明する。
≪アルミニウム合金板の作製≫
表１の実施例１〜８および比較例１〜１６に示すような合金組成を備えたアルミニウム合金を溶解、鋳造し、次に均質化熱処理、続いて熱間粗圧延、熱間仕上げ圧延を順次行い、ホットコイルを製造した。
均質化熱処理の条件は、６００℃×４時間、熱間圧延の条件は、熱間圧延の開始温度を５１０℃、熱間圧延の巻き取り温度を３２０〜３４０℃とした。
表１の実施例１〜８および比較例１〜１６に示すような合金組成を備えたアルミニウム合金を溶解、鋳造し、次に均質化熱処理、続いて熱間粗圧延、熱間仕上げ圧延を順次行い、ホットコイルを製造した。
均質化熱処理の条件は、６００℃×４時間、熱間圧延の条件は、熱間圧延の開始温度を５１０℃、熱間圧延の巻き取り温度を３２０〜３４０℃とした。
次に、このホットコイルにタンデム式の冷間圧延機（タンデム圧延機）にて、表１に示す冷間加工率（トータルの冷間加工率）および「Ｘ＋３．５×１０-3×Ｖ」の値になるような圧延速度（Ｖ）、最終パス加工率（Ｘ）で冷間圧延を施し、板厚０．３４５ｍｍのアルミニウム合金板（実施例１〜６、比較例１〜１６）を製造した。
なお、板厚０．３４５ｍｍは、従来の板厚が０．３６０〜０．４０ｍｍ程度であるので、薄肉化された板厚といえる。
なお、板厚０．３４５ｍｍは、従来の板厚が０．３６０〜０．４０ｍｍ程度であるので、薄肉化された板厚といえる。
≪アルミニウム合金板の特性≫
そして、前記の実施例１〜８、比較例１〜１６のアルミニウム合金板について、製造後（すなわち、冷間圧延後）の０．２％耐力、２１０℃×１０分のベーキング処理（熱処理）後の０．２％耐力、および、製造後（冷間圧延後）のアルミニウム合金板に、さらに、４５％の冷間加工率で冷間加工を加え、この冷間加工を加えた圧延板に、２１０℃×１０分のベーキング処理を行ったときの０．２％耐力を以下の測定方法により求めた。また、０．２％耐力の増分を求めた。
そして、前記の実施例１〜８、比較例１〜１６のアルミニウム合金板について、製造後（すなわち、冷間圧延後）の０．２％耐力、２１０℃×１０分のベーキング処理（熱処理）後の０．２％耐力、および、製造後（冷間圧延後）のアルミニウム合金板に、さらに、４５％の冷間加工率で冷間加工を加え、この冷間加工を加えた圧延板に、２１０℃×１０分のベーキング処理を行ったときの０．２％耐力を以下の測定方法により求めた。また、０．２％耐力の増分を求めた。
［冷間圧延後の０．２％耐力］
冷間圧延後のアルミニウム合金板からＪＩＳ５号試験片を圧延方向に採取し、この試験片を用いてＪＩＳＺ２２４１に準拠して引張試験を行い、引張強さを測定した。
冷間圧延後のアルミニウム合金板からＪＩＳ５号試験片を圧延方向に採取し、この試験片を用いてＪＩＳＺ２２４１に準拠して引張試験を行い、引張強さを測定した。
［２１０℃×１０分のベーキング処理後の０．２％耐力］
２１０℃で１０分のベーキング処理を施したアルミニウム合金板からＪＩＳ５号試験を採取し、この試験片を用いて、ＪＩＳＺ２２４１に準拠して引張試験を行い、ベーキング処理後の０．２％耐力を測定した。
２１０℃で１０分のベーキング処理を施したアルミニウム合金板からＪＩＳ５号試験を採取し、この試験片を用いて、ＪＩＳＺ２２４１に準拠して引張試験を行い、ベーキング処理後の０．２％耐力を測定した。
［４５％の冷間加工率で冷間加工を加え、この冷間加工を加えた後の圧延板における２１０℃×１０分のベーキング処理後の０．２％耐力］
冷間圧延後のアルミニウム合金板に４５％の冷間加工率で冷間加工を加えた後、この冷間加工を加えた圧延板に２１０℃×１０分のベーキング処理を施した。そして、このベーキング処理後の圧延板からＪＩＳ５号試験を採取し、この試験片を用いて、ＪＩＳＺ２２４１に準拠して引張試験を行い、０．２％耐力を測定した。
なお、この値と、前記冷間圧延後の０．２％耐力との差から、０．２％耐力の増分を求めた。
これらの結果を表１に示す。なお、表１中、本発明の構成を満たさないものについては、数値に下線を引いて示す。
冷間圧延後のアルミニウム合金板に４５％の冷間加工率で冷間加工を加えた後、この冷間加工を加えた圧延板に２１０℃×１０分のベーキング処理を施した。そして、このベーキング処理後の圧延板からＪＩＳ５号試験を採取し、この試験片を用いて、ＪＩＳＺ２２４１に準拠して引張試験を行い、０．２％耐力を測定した。
なお、この値と、前記冷間圧延後の０．２％耐力との差から、０．２％耐力の増分を求めた。
これらの結果を表１に示す。なお、表１中、本発明の構成を満たさないものについては、数値に下線を引いて示す。
≪ボトル缶作製法≫
次に、前記のアルミニウム合金板を使用して、以下の手順で２ピースボトル缶を製造した。
まず、アルミニウム合金板から外径１６０ｍｍのブランクを打ち抜き、このブランクを直径９４ｍｍのポンチで絞り、カッピングを施して、カップ径９４ｍｍの絞りカップを得た。この絞りカップに対してＤＩ成形（しごき成形）を施して、胴体部の内径が６６ｍｍのＤＩ缶（しごき成形缶）を得た。このしごき成形缶の胴体部端部をトリミングし、２１０℃で１０分のベーキング処理を行った後、さらに開口部の内径が４０ｍｍになるまでダイネック方式でネッキングを施して、ネッキング品を得た。このネッキング品のネック部にネジ・カール成形によりネジ部、カール部を形成して２ピースボトル缶とした。
次に、前記のアルミニウム合金板を使用して、以下の手順で２ピースボトル缶を製造した。
まず、アルミニウム合金板から外径１６０ｍｍのブランクを打ち抜き、このブランクを直径９４ｍｍのポンチで絞り、カッピングを施して、カップ径９４ｍｍの絞りカップを得た。この絞りカップに対してＤＩ成形（しごき成形）を施して、胴体部の内径が６６ｍｍのＤＩ缶（しごき成形缶）を得た。このしごき成形缶の胴体部端部をトリミングし、２１０℃で１０分のベーキング処理を行った後、さらに開口部の内径が４０ｍｍになるまでダイネック方式でネッキングを施して、ネッキング品を得た。このネッキング品のネック部にネジ・カール成形によりネジ部、カール部を形成して２ピースボトル缶とした。
≪評価方法≫
前記の成形プロセス中の缶、および、作製した缶を使用して、加工性の評価として、しごき成形性（しごき加工性）、および、ネック成形性、強度の評価として、耐圧強度、および、座屈強度（缶胴座屈強度、ネジ部座屈強度）の評価を以下の方法で行った。
前記の成形プロセス中の缶、および、作製した缶を使用して、加工性の評価として、しごき成形性（しごき加工性）、および、ネック成形性、強度の評価として、耐圧強度、および、座屈強度（缶胴座屈強度、ネジ部座屈強度）の評価を以下の方法で行った。
［しごき成形性］
前記ＤＩ成形において、１００００缶の連続成形を行い、そのときに発生したピンホールやティアオフの発生数でしごき成形性を評価した。即ち、ピンホールやティアオフの発生した缶数が、１００００缶あたり、３缶未満のものを、しごき成形性が良好「○」、発生した缶数が３缶以上のものを、しごき成形性が不良「×」とした。
前記ＤＩ成形において、１００００缶の連続成形を行い、そのときに発生したピンホールやティアオフの発生数でしごき成形性を評価した。即ち、ピンホールやティアオフの発生した缶数が、１００００缶あたり、３缶未満のものを、しごき成形性が良好「○」、発生した缶数が３缶以上のものを、しごき成形性が不良「×」とした。
［ネック成形性］
前記のネッキング品（サンプル数＝２０）において、シワやスジ状の欠陥の発生状況を確認することによって、ネック成形性を評価した。２０缶をネック成形した際、シワやスジ状の欠陥が見られなかったものを、ネック成形性が良好「○」、１缶でもシワやスジ状の欠陥が見られたものを、ネック成形性が不良「×」とした。
前記のネッキング品（サンプル数＝２０）において、シワやスジ状の欠陥の発生状況を確認することによって、ネック成形性を評価した。２０缶をネック成形した際、シワやスジ状の欠陥が見られなかったものを、ネック成形性が良好「○」、１缶でもシワやスジ状の欠陥が見られたものを、ネック成形性が不良「×」とした。
［耐圧強度］
前記の２ピースボトル缶（サンプル数＝１０）に内圧を負荷し、缶底がバックリングする直前の最大内圧を測定して、その平均値を耐圧強度とした。最大内圧の平均値が６８６ｋＰａ以上のものを、耐圧強度が良好「○」、６８６ｋＰａ未満のものを、耐圧強度が不良「×」とした。
前記の２ピースボトル缶（サンプル数＝１０）に内圧を負荷し、缶底がバックリングする直前の最大内圧を測定して、その平均値を耐圧強度とした。最大内圧の平均値が６８６ｋＰａ以上のものを、耐圧強度が良好「○」、６８６ｋＰａ未満のものを、耐圧強度が不良「×」とした。
［座屈強度］
前記の２ピースボトル缶（サンプル数＝１０）に軸方向の圧縮荷重を負荷し、ネック部または胴体部が座屈したときの荷重を測定して、その平均値を座屈強度とした。荷重の平均値が１９６０Ｎ以上のものを、座屈強度が良好「○」、１９６０Ｎ未満のものを、座屈強度が不良「×」とした。
これらの各試験結果を表２に示す。
前記の２ピースボトル缶（サンプル数＝１０）に軸方向の圧縮荷重を負荷し、ネック部または胴体部が座屈したときの荷重を測定して、その平均値を座屈強度とした。荷重の平均値が１９６０Ｎ以上のものを、座屈強度が良好「○」、１９６０Ｎ未満のものを、座屈強度が不良「×」とした。
これらの各試験結果を表２に示す。
表２に示すように、本発明の要件を満たす実施例１〜８においては、板厚が薄肉化されても、しごき成形性、ネック成形性、耐圧強度および座屈強度のいずれの評価項目も良好なものであった。
一方、本発明の要件を満たさない比較例１〜１６においては、板厚が薄肉化されると、しごき成形性、ネック成形性、耐圧強度および座屈強度のうち少なくとも１項目以上が実施例と比較して劣る結果となった。
以下に、比較例の試験結果について説明する。
一方、本発明の要件を満たさない比較例１〜１６においては、板厚が薄肉化されると、しごき成形性、ネック成形性、耐圧強度および座屈強度のうち少なくとも１項目以上が実施例と比較して劣る結果となった。
以下に、比較例の試験結果について説明する。
比較例１は、Ｃｕが本発明の下限値未満であるため、ベーキング処理後の０．２％耐力が２３０Ｎ／ｍｍ2未満となり、缶強度が不足し、耐圧強度、座屈強度が劣った。比較例２は、Ｃｕが本発明の上限値を超えるため、加工硬化が大きすぎ、ベーキング処理後の０．２％耐力が２７０Ｎ／ｍｍ2を超え、しごき成形時の割れが生じ、しごき成形性が劣った。また、ネック成形性が劣った。
比較例３は、Ｍｇが本発明の下限値未満であるため、ベーキング処理後の０．２％耐力が２３０Ｎ／ｍｍ2未満となり、缶強度が不足し、耐圧強度、座屈強度が劣った。比較例４は、Ｍｇが本発明の上限値を超えるため、加工硬化が大きすぎ、ベーキング処理後の０．２％耐力が２７０Ｎ／ｍｍ2を超え、しごき成形時の割れが生じ、しごき成形性が劣った。また、ネック成形性が劣った。
比較例５は、Ｍｎが本発明の下限値未満であるため、ベーキング処理後の０．２％耐力が２３０Ｎ／ｍｍ2未満となり、缶強度が不足し、耐圧強度、座屈強度が劣った。比較例６は、Ｍｎが本発明の上限値を超えるため、加工硬化が大きすぎ、ベーキング処理後の０．２％耐力が２７０Ｎ／ｍｍ2を超え、しごき成形時の割れが生じ、しごき成形性が劣った。また、金属間化合物のサイズ、量ともに過度に増え、ネック成形性が劣った。
比較例７は、Ｆｅが本発明の下限値未満であるため、０−１８０°耳の発生が顕著となり、ネック成形性に劣った。また、カップ成形時、しごき成形時に耳切れが発生し、しごき成形性が劣った。比較例８は、Ｆｅが本発明の上限値を超えるため、金属間化合物のサイズ、量ともに過度に増え、ネック成形性が劣った。
比較例９は、Ｓｉが本発明の下限値未満であるため、４５°耳の発生が顕著となり、ネック成形性に劣った。また、カップ成形時、しごき成形時に耳切れが発生し、しごき成形性が劣った。比較例１０は、Ｓｉが本発明の上限値を超えるため、熱間圧延時の再結晶を阻害して結晶粒のばらつきを招き、しごき成形性が劣った。また、金属間化合物のサイズ、量ともに過度に増え、ネック成形性が劣った。
比較例１１は、冷間加工率が本発明の下限値未満であるため、０−１８０°耳の発生が顕著となり、ネック成形性に劣った。また、カップ成形時、しごき成形時に０°方向の耳切れが発生し、しごき成形性が劣った。比較例１２は、冷間加工率が本発明の上限値を超えるため、４５°耳の発生が顕著となり、ネック成形性に劣った。また、カップ成形時、しごき成形時に４５°方向の耳切れが発生し、しごき成形性が劣った。
比較例１３は、「Ｘ＋３．５×１０-3×Ｖ」の値が５０未満であるため、耐圧強度は満足したものの、材料の動的回復が不足し、０．２％耐力の増分が８Ｎ／ｍｍ2未満となり、座屈強度（ネジ部座屈強度）が劣った。比較例１４は、「Ｘ＋３．５×１０-3×Ｖ」の値が７１を超えため、材料の回復が進みすぎ、ベーキング処理後の０．２％耐力が２３０Ｎ／ｍｍ2未満となり、缶強度が不足し、耐圧強度、座屈強度が劣った。
比較例１５は、冷間圧延の途中に中間焼鈍を実施しているため、０．２％耐力の増分が２８Ｎ／ｍｍ2を超え、ネック成形性が劣った。なお、冷間圧延途中に中間焼鈍を行っているため、冷間加工率が低下しているが、この場合は、耳の発生の仕方が異なるため、マイナス耳は発生せず、しごき成形性は低下しない。比較例１６は、冷間圧延の直前に中間焼鈍を実施しているため、ベーキング処理後の０．２％耐力が２７０Ｎ／ｍｍ2を超え、加工硬化が大きすぎ、しごき成形時の割れが生じ、しごき成形性が劣った。また、ネック成形性が劣った。さらに、０．２％耐力の増分が２８Ｎ／ｍｍ2を超え、ネック成形性が劣った。
以上、本発明に係るボトル缶用アルミニウム合金板およびボトル缶用アルミニウム合金板の製造方法について最良の実施の形態および実施例を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されるものではない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて広く改変・変更等することができることはいうまでもない。
１ ボトル缶（２ピースボトル缶または３ピースボトル缶）
２ 胴体部
３ ネック部
４ 開口部
５ ネジ部
６ 底部
７ カール部
１００ タンデム圧延機
Ａ ボトル缶用アルミニウム合金板
２ 胴体部
３ ネック部
４ 開口部
５ ネジ部
６ 底部
７ カール部
１００ タンデム圧延機
Ａ ボトル缶用アルミニウム合金板
Claims (3)
- Ｃｕ：０．１５〜０．４質量％、Ｍｇ：０．８〜１．５質量％、Ｍｎ：０．７〜１．１質量％、Ｆｅ：０．４〜０．８質量％、Ｓｉ：０．１〜０．４質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物から構成されるボトル缶用アルミニウム合金板であって、
前記ボトル缶用アルミニウム合金板における２１０℃×１０分のベーキング処理後の０．２％耐力が２３０〜２７０Ｎ／ｍｍ2かつ、
前記ボトル缶用アルミニウム合金板に、さらに、４５％の冷間加工率で冷間加工を加え、この冷間加工を加えた圧延板に、２１０℃×１０分のベーキング処理を行ったときの０．２％耐力から、前記冷間加工を加える前の前記ボトル缶用アルミニウム合金板の０．２％耐力を引いた値が８〜２８Ｎ／ｍｍ2であることを特徴とするボトル缶用アルミニウム合金板。 - Ｃｕ：０．１５〜０．４質量％、Ｍｇ：０．８〜１．５質量％、Ｍｎ：０．７〜１．１質量％、Ｆｅ：０．４〜０．８質量％、Ｓｉ：０．１〜０．４質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物から構成されるアルミニウム合金を溶解、鋳造して鋳塊を作製する第１工程と、
前記鋳塊を均質化熱処理する第２工程と、
前記均質化熱処理された鋳塊を熱間圧延して圧延板を作製する第３工程と、
前記圧延板を冷間圧延してアルミニウム合金板を作製する第４工程と、を含み、
前記第４工程において、冷間加工率を８２〜８８％の範囲に制御するとともに、圧延速度をＶ（ｍ／ｍｉｎ）、最終パス加工率をＸ（％）としたとき、
５０≦Ｘ＋３．５×１０-3×Ｖ≦７１
の式を満足する条件で冷間圧延を行うことを特徴とするボトル缶用アルミニウム合金板の製造方法。 - 前記冷間圧延は、圧延ローラ、板厚を測定する板厚計、圧延荷重を測定する荷重計、および、前記圧延ローラのロールギャップを調整する圧下機構をそれぞれ備える複数台の圧延スタンドと、前記圧下機構を制御する制御部と、この制御部の制御を調整する制御調整装置と、を有するタンデム圧延機で行うことを特徴とする請求項２に記載のボトル缶用アルミニウム合金板の製造方法。
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