JPH0320458B2

JPH0320458B2 -

Info

Publication number: JPH0320458B2
Application number: JP61295466A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Sawada; Koichi Hatanaka; Masanobu Fukui
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1986-12-11
Filing date: 1986-12-11
Publication date: 1991-03-19
Also published as: JPS63149348A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明は包装用アルミニウム合金の製造方法に
関し、さらに詳しくは、成形性、耐圧性、開缶
性、耐孔蝕性に優れ、かつ、平均結晶粒度を微細
にすることにより、張り出し性、リベツト成形
性、絞り性等の成形性に優れ、さらに、焼付塗装
により硬化し、耐圧性、剛性を向上させることが
でき、開缶性にも優れ、腐蝕性の激しい内容物に
対して耐孔蝕性に優れた包装用アルミニウム合金
の製造方法に関する。［従来技術］一般に、キヤンエンド用アルミニウム合金板
は、アルミニウム合金板に塗装印刷を施した後、 (1) シエル加工。 (2) 多段張り出し加工。 (3) スコア加工。 (4) リベツト加工。等の加工が行なわれるが、この加工の中で最も重
要視される加工は多段張り出し加工であり、機械
的性質、金属間化合物の分布および結晶粒径等に
影響を受ける。また、成形されたキヤンエンドは、 (1) 耐圧性。 (2) 開缶性。 (3) タブ抜け性。 (4) 耐蝕性。等が要求され、特に、素材の薄肉化には耐圧性の
向上（高強度化）が必要である。そして、近年、コストダウンの観点から素材の
薄肉化、高強度化が進んでいるが、素材の薄肉化
および高強度化は成形性の低下を招来し、素材の
薄肉化には高成形性と高強度化が要求される。一方、生産性の向上のため成形スピードの高速
化が進み、さらに、加工性の低下につながつてい
る。しかし、従来から使用されている5052、
5058、5182等の素材では、塗装印刷後のベーキン
グにおいて強度が著しく低下するので、高強度と
するために固溶元素を含有させ、最終冷間圧延率
を上昇させることが必要である。この場合、伸びの低下および結晶粒の長径化を
招いて張り出し性等の成形性を低下させる。ま
た、開缶性の向上を目的として開缶のための蓋に
圧入されているスコアの形状の種々の検討がなさ
れているが、例えば、スコア加工部の残厚の減少
は開缶性の向上に効果は認められるものの、減少
し過ぎるとスコア部に亀裂が発生し、内容物の漏
れる原因となり、残圧の減少には限界がある。また、上記した従来使用されている、5052、
5082、5182等のアルミニウム合金では、内容物中
のC1イオンが数百ppm以上と多い場合等腐蝕性
の激しい場合等においては、アルミニウム合金の
保護酸化皮膜は容易に破壊され、局部的な溶解が
生じて孔蝕となり、容器として致命的な事故につ
ながる可能性があるので、その用途には自ずから
制限がある。特に缶胴としてブリキ、チンフリースチール
（TFS）、スチール等アルミニウム或いはアルミ
ニウム合金より電気的に貴な材料を用いる場合に
は、内容物自体の腐蝕作用の他にガルバニツク作
用が付加されるため、アルミニウム或いはアルミ
ニウム合金の材料に発生する孔蝕の進行速度は増
大されるところとなり、内容物によるアルミニウ
ム或いはアルミニウム合金の材料の用途制限はさ
らに厳しくなる。［発明が解決しようとする問題点］本発明は上記に説明した従来の包装用アルミニ
ウム合金の種々の問題点に鑑み、本発明者が鋭意
研究を行い、検討を重ねた結果、塗装印刷時のベ
ーキングにおいて強度が殆ど低下させず、また、
強度が向上するベークハード型であつて、最終冷
間圧延率を小さくすることが可能となり、かつ、
最終冷間圧延前の結晶粒が微細であるから、成形
性に優れ、さらに、高強度化に伴う開缶性の向上
および耐孔蝕性の向上を一挙に行うことができる
包装用アルミニウム合金の製造方法を開発したの
である。［問題点を解決するための手段］本発明に係る包装用アルミニウム合金の製造方
法の特徴とするところは、 Cu0.05〜1wt％、Mn0.3〜1.5wt％、 Mg0.3〜2.8wt％、Cr0.03〜0.3wt％を含有し、残部A1および不可避不純物からなる
アルミニウム合金を溶解、鋳造後、500℃〜600℃
の温度で均熱処理を行い、熱間圧延を行つた後、
400〜600℃の温度に100℃／分以上の加熱速度で
加熱し、加熱後直ちに、または、10分以内保持し
た後、100℃／時間以上の冷却速度で200℃の温度
まで冷却し、平均結晶粒25μ以下とすると共に焼
付硬化に寄与する成分を固溶状態に保ち、さら
に、30％以上の冷間圧延を行うことにあり、特に
成形性、耐圧性、開缶性、耐孔蝕性に優れた焼付
硬化型包装用アルミニウム合金の製造方法であ
る。本発明に係る包装用アルミニウム合金の製造方
法について以下詳細に説明する。先ず、本発明に係る包装用アルミニウム合金の
製造方法において使用するアルミニウム合金の含
有成分および含有割合について説明する。 CuはMgと共存して強度を高める効果を有する
元素であり、かつ、アルミニウム合金を貴とする
ものであり、含有量が0.05wt％未満ではベークハ
ード効果は得られず、また、1wt％を越えて含有
されると含有された程のベークハード効果は期待
できず、かつ、粒界腐蝕感受性を増大させる。よ
つて、Cu含有量は0.05〜1wt％とする。 Mnはベークハード効果には直接影響を与えな
いが、強度の向上、結晶粒の微細化に効果があ
り、このMnはCuと同様にアルミニウム合金を電
気化学的に貴とし、さらに、耐蝕性を向上させ、
かつ、金属間化合物［Al₆（Mn、Fe）］等の作用
により開缶性を向上させる元素であり、含有量が
0.3wt％未満ではこれらの効果が充分でなく、ま
た、1.5wt％を越えて含有されると粗大な金属間
化合物を生成し、特にキヤンエンドのような多段
張り出し加工により割れ発生の起点となる。よつ
て、Mn含有量は0.3〜1.5wt％とする。 Mgは強度向上に有効な元素であり、特にベー
クハード効果を得るためには必須であり、含有量
が0.3wt％未満では薄肉化するための高強度が得
られず、また、2.8wt％を越えて含有されると腐
蝕減量が大きくなり、耐蝕性が低下する。よつ
て、Mg含有量は0.3〜2.8wt％とする。 CrはMnと同様に電気化学的に貴とし、さら
に、耐蝕性を向上させ、かつ、金属間化合物の作
用により開缶性を向上させるための非常に重要な
元素であり、含有量が0.03wt％未満ではこの効果
は認められず、また、0.3wt％を越えて含有され
ると金属間化合物のサイズの成長を招き、成形性
が劣化する。よつて、Cr含有量は0.03〜0.3wt％
とする。なお、上記以外に含有される元素は、通常市販
されている純アルミニウムに含有されている不純
物程度であれば、特に規制はないが、Siおよび
Feは少ないほど望ましく、ZnおよびTiはそれぞ
れ0.05wt％以下とすることが望ましい。次に、本発明に係る包装用アルミニウム合金の
製造方法について説明する。上記に説明した含有成分および含有割合のアル
ミニウム合金を通常の方法により溶解鋳造して鋳
塊とし、この鋳塊を500〜600℃の温度において均
熱処理するのであるが、この均熱処理は適正な熱
間圧延および張り出し性（特に小径の多段張り出
し性）を得るためのものであり、500℃未満の均
熱温度では熱間圧延時に耳割れが発生し易く、か
つ、微細析出物が多く生成し、張り出し性が低下
し、また、600℃を越える均熱温度ではバーニン
グおよびフクレを発生し、製品特性の加工性、表
面品質の低下につながる。よつて、均熱処理温度
は500〜600℃とする。その後の熱間圧延では特に限定的な条件はない
が、250℃以上の温度において熱間圧延を終了す
るのがよい。この熱間圧延後に冷間圧延は行つて
も行わなくてもよいのである。次に行う中間焼鈍であるが、これはベークハー
ド効果と成形性に優れた特性（微細結晶粒）を得
るために重要な工程であり、加熱温度を400〜600
℃とするのはベークハードに必要なMgとCuを固
溶するためであり、400℃未満の加熱温度では固
溶が充分のに行なわれず、その後のベークハード
効果が期待できず、また、600℃を越える加熱温
度ではこの効果は飽和してあまり期待できず、か
えつて、バーニング等を起こして特性の低下につ
ながる。よつて、加熱温度は400〜600℃とする。
この時の加熱速度は100／分以上とする必要があ
り、さらに加熱直後または10分以内保持後に100
℃／時間以上の冷却速度で200℃以下の温度まで
冷却する必要があり、これは成形性に有効な微細
結晶粒（25μｍ以下）とし、かつ、Mg、Cuを強
制固溶させることにあり、これらの範囲外におい
てはベークハード効果および微細結晶粒による高
成形性が得られない。なお、保持時間を10分以内
とするのは10分を越える時間保持してもベークハ
ード効果は向上せず、かえつて、結晶粒の成長と
エネルギーの無駄となり、また、200℃以下の温
度まで冷却するのはベーキングによる硬化を図る
ためである。［実施例］本発明に係る包装用アルミニウム合金の製造方
法の実施例を説明する。実験１第１表に示す含有成分および含有割合のアルミ
ニウム合金鋳塊を590℃×４時間の均熱処理と熱
間圧延により４mmの熱間圧延板とし、次いで、厚
さ１mmに冷間圧延し、中間焼鈍は500℃×０秒
（800℃／分昇降温）で行つた。次に、冷間圧延を
行つて厚さ0.33mmとした。なお、第１表における比較例の組成の場合は、
上記均熱処理条件（590℃×４時間）ではバーニ
ングを起こすため、均熱処理を510℃×４時間で
行つた。第２表に機械的性質（圧延まま、ベーキング
後）、中間焼鈍後の結晶粒径、多段張り出し成形
性、開缶試験結果、耐蝕性評価結果を示す。この第２表から、本発明に係る包装用アルミニ
ウム合金の製造方法によるアルミニウム合金（No.
１、No.２、No.３）は、Al−Cu−Mg系の微細析出
物によりベークハード現象を示し、ベーキングに
より引張強さが向上しており、また、結晶粒径は
本発明に係る包装用アルミニウム合金は全べて
25μｍ以下でなつており、多段張り出し性に優
れ、さらに、Mn、Crの共存により開缶性も優
れ、耐蝕性についても本発明に係る包装用アルミ
ニウム合金は非常に優れていることがわかる。比較例のNo.６はベーキング現象を示し、結晶粒
が小さく成形性もよいが、Crを含有していない
ので開缶性および耐蝕性に問題がある。

【表】

【表】実験２実施例１における中間焼鈍を370℃×２時間、
加熱、冷却速度40℃／時間で実施した場合の、
0.3mm厚さの機械的性質、中間焼鈍後の結晶粒径、
多段張り出し成形性、開缶試験結果および耐蝕性
評価結果を第３表に示す。この第３表からわかるように、中間焼鈍を従来
条件の370℃×２時間、加熱、冷却速度40℃／時
間で実施した場合、本発明に係る包装用アルミニ
ウム合金の製造方法において使用するアルミニウ
ム合金の含有成分および含有割合においても、ベ
ーキングによる軟化が大きく、高強度が得られ
ず、また、中間焼鈍後の結晶粒も25μｍ以上とな
り、現状の板厚では成形上問題はないが、薄肉化
した場合には問題がある。

【表】

【表】実験３第１表に示すNo.１合金について、中間焼鈍を第
４表に示す条件で実施し、0.3mmの厚さの機械的
性質、中間焼鈍後の結晶粒を第４表に示す。な
お、到達温度（加熱温度）における保持時間は０
秒である。この第４表から、到達温度（加熱温度）は400
℃以上が必要であり、バーニング等を考慮する
と、400〜600℃の加熱温度としなければならず、
また、加熱速度が100℃／分以下では微細な結晶
粒が得られず、冷却速度が100℃／時間（1.7℃／
分）以下ではベークハードに有効なCu、Mgが冷
却時に析出してベーキング時の硬化が得られな
い。

【表】［発明の効果］以上説明したように、本発明に係る包装用アル
ミニウム合金の製造方法は上記の構成であるか
ら、製造されたアルミニウム合金は、塗装印刷時
のベーキング工程でベークハード効果を利用して
高強度を保持し、かつ、結晶粒の微細化により張
り出し性、リベツト性、絞り性等の成形性に優
れ、さらに、開缶性、耐孔蝕性にも優れており、
そして、 (1) ベークハード効果および結晶粒の微細化によ
り、高強度で各種成形性に優れ、しかも開缶
性、耐蝕性に優れるため、通常の飲料缶の蓋お
よび胴（DRD缶）に最適である。 (2) 耐孔蝕性に優れるため食塩を含む飲料その他
の食品用オールスチール缶の蓋をイージーオー
プン型の蓋に最適なアルミニウム材に変えるこ
とができる。 (3) オールアルミニウム缶においても本発明に係
る包装用アルミニウム合金板はその蓋材として
良好な性質を有している。 (4) 食品缶の缶胴（DRD缶）にも使用可能であ
る。という効果を有しているものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は荷重と伸びの関係を示す図、第２図単
体の耐蝕性試験方法を示す図、第３図はブリキと
の組み合わせによる耐蝕性試験方法を示す図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１ Cu0.05〜1wt％、Mn0.3〜1.5wt％、 Mg0.3〜2.8wt％、Cr0.03〜0.3wt％を含有し、残部A1および不可避不純物からなる
アルミニウム合金を溶解、鋳造後、500℃〜600℃
の温度で均熱処理を行い、熱間圧延を行つた後、
400〜600℃の温度に100℃／分以上の加熱速度で
加熱し、加熱後直ちに、または、10分以内保持し
た後、100℃／時間以上の冷却速度で200℃以下の
温度まで冷却し、平均結晶粒25μ以下とすると共
に焼付硬化に寄与する成分を固溶状態に保ち、さ
らに、30％以上の冷間圧延を行うことを特徴とす
る成形性、耐圧性、開缶性、耐孔蝕性に優れた焼
付硬化型包装用アルミニウム合金の製造方法。