JP2003164903A - アルミニウム箔地の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】箔圧延機での圧延性が良好で、高速箔圧延によ
るピンホールの発生が少なく、しかも箔地のマクロ筋の
少ないアルミニウム箔地を製造する方法を提供する。 【解決手段】 Fe:0.20-0.80%、Si:0.05-0.30%、Cu:0.0
03-0.1%、Mg≦0.01%を含み、Fe/Si=2-10で、Ti:0.005-
0.2、B:0.0001-0.05の１種以上を含有するＡｌ合金鋳塊
を、５００℃以上の温度で均質化処理し、３６０〜４６
０℃で熱間圧延を開始し、板厚１０〜１００ｍｍ段階の
熱間粗圧延において最低一回は１パスの圧下率を５０％
〜８５％、歪み速度以上２／ｓｅｃ、温度を３４０〜４
２０℃とし、熱間仕上圧延上り温度を２００〜３３０℃
とした熱間圧延を施し、1次冷間圧延を圧延率≧５０％
で行い、２５０〜４５０℃、０．５ｈ以上保持のバッチ
焼鈍を行い、２次冷間圧延を施す。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明が属する技術分野】本発明はアルミニウム箔地の
製造方法に関し、より詳しくは箔圧延機での圧延性が良
好で、高速箔圧延によるピンホールの発生が少なく、し
かも箔地のマクロ筋の少ないアルミニウム箔地を製造す
る方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】アルミニウム箔は５〜２００μｍ程度の
板厚を有し、主として食料品、薬品などの包装用として
利用されており、ポリエチレンやビニール、紙、樹脂な
どと張り合わされて使用されることが多い。従来、この
ような用途のアルミニウム箔にはＪＩＳ−１Ｎ３０、Ｊ
ＩＳ−１０５０、ＪＩＳ−１１００などの純アルミニウ
ム系合金が一般的に用いられており、アルミニウム溶湯
から半連続鋳造法によって鋳塊を鋳造し、均質化処理、
熱間圧延および冷間圧延によって０．４〜２．０ｍｍ程
度の厚さの板材とした後、中間焼鈍を施し、さらに冷間
圧延によって０．１５〜０．６０ｍｍ程度の厚さの板材
(箔地)とし、その後箔圧延によって５〜２００μｍ程度
の厚さまで箔圧延し、さらに焼鈍処理することが一般的
な製造方法である。なお、品質とコストの要求レベルに
応じて、前述の均質化処理、中間焼鈍などを省略するこ
ともある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上述のようにアルミニ
ウム箔は食料品、薬品などの包装用として利用されてい
るが、このような用途に使用されるアルミニウム箔は、
大気中の湿気や紫外線から内容物を遮断するという機能
が重要となってくる。しかし、箔は、その製造工程にお
いてピンホールと呼ばれる微小な孔が生じてしまい、こ
のピンホールの個数が多いとそこから侵入した外気や光
により内容物の品質を劣化させるということがある。こ
のため、ピンホールをいかに少なくするかが箔製造の重
要な課題となっている。近年では、生産性を高めるため
に、より高速な箔圧延が行われるようになり、それに伴
って、ピンホールの発生、特に厚さ１５μｍ以下の薄箔
におけるピンホールの発生の増加が問題となっている。
本発明は、厚さ１５μｍ以下の薄箔を高速箔圧延により
製造しても、ピンホールの発生の少ない箔地を提供する
ことを課題としたものである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】前述のような課題を解決
するべく本発明者が実験・検討を重ねた結果、合金の成
分組成を適切に選択すると同時に、板製造プロセス中に
おいて、均質化処理、熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍な
どの製造工程を適切に組合わせ、特に熱間圧延中におけ
る材料の再結晶挙動を制御することによって、前述の課
題を解決し得ることを見出し、この発明をなすに至っ
た。 【０００５】具体的には、請求項１記載の通り、Ｆｅ：
０．２０〜０．８０％、Ｓｉ：０．０５〜０．３０％、
Ｃｕ：０．００３〜０．１％、Ｍｇ：０．０１％以下を
含み、Ｆｅ／Ｓｉ＝２〜１０の関係を満たし、さらにＴ
ｉ：０．００５〜０．２、Ｂ：０．０００１〜０．０５
のうちから選ばれた１種または２種を含有し、残部がＡ
ｌおよび不可避的不純物よりなる合金を鋳塊にして、５
００℃以上の温度で均質化処理を行った後、３６０℃〜
４６０℃の温度範囲で熱間圧延を開始し、板厚１０〜１
００ｍｍ段階の熱間粗圧延において少なくとも一回は１
パスの圧下率を５０％〜８５％、この時の歪み速度を２
／ｓｅｃ以上、温度を３４０〜４２０℃とし、熱間仕上
圧延の上り温度を２００〜３３０℃とした熱間圧延を施
し、その後1次冷間圧延を圧延率５０％以上で行い、中
間焼鈍は２５０〜４５０℃、０．５ｈ以上保持のバッチ
焼鈍で行い、その後２次冷間圧延を施すことを特徴とす
るマクロ筋が少なく、高速の箔圧延を行ってもピンホー
ルの発生の少ないＡｌ−Ｆｅ系箔地の製造方法である。 【０００６】 【発明の実施の形態】本発明者等は、熱延段階の１０〜
１００ｍｍ板厚において再結晶が不充分であると、熱延
板に強いマクロ筋が形成され、このようなマクロ筋の強
い板を中間焼鈍すると、マクロ筋のところに対応して粗
大な結晶粒が生じる恐れがあり、このような著しく不均
一な結晶粒組織は耐ピンホール性に劣ることを見出し
た。このようなマクロ筋を抑制し、ピンホールの発生の
少ない箔地を提供する方法が本発明である。 【０００７】先ずこの発明の合金成分組成の限定理由に
ついて説明する。 【０００８】Ｆｅ：Ｆｅはこの発明で基本となる合金元
素であって、ＡｌとあるいはＡｌとＳｉと金属間化合物
を作り、結晶粒の微細化と強度向上に寄与する重要な元
素である。本発明においては０．２０〜０．８０％と多
めに添加することにより、Ｆｅの固溶と析出、金属間化
合物のサイズと分布をコントロールして、マトリクス中
にＦｅ系金属間化合物を多く分散させて、再結晶の核生
成サイトを増やし、これにより結晶粒の微細化を図り、
耐ピンホール性を向上させるものである。Ｆｅ量が０．
２％未満では結晶粒の微細化が困難となる。逆に０．８
％を越えると箔圧延性が劣る。 【０００９】Ｓｉ：Ｓｉはこの発明で基本となる合金元
素であって、Ａｌ・Ｆｅと金属間化合物を作り、結晶粒
の微細化に寄与する。また、ＳｉはＦｅの析出を促進
し、再結晶挙動に影響をおよぼす。Ｓｉ量が０．０５％
未満では、Ｆｅの析出が不充分となり、熱間圧延中に起
きる再結晶が遅延され、マクロ筋が形成されやすい。一
方、０．３％を越えるとＳｉの量が多すぎで、耐ピンホ
ール性が低下する。 【００１０】Ｆｅ／ＳｉＦｅとＳｉの比率Ｆｅ／Ｓｉが
２未満では微細な再結晶粒組織が得られないおそれがあ
り、、また１０を越えると箔圧延しにくくなると共にピ
ンホールが発生しやすくなるという問題がある。従っ
て、Ｆｅ／Ｓｉは２〜１０の範囲とする。 【００１１】Ｃｕ：Ｃｕはこの発明で基本となる合金元
素であって、特に強度向上、箔圧延中の材料軟化を防止
するための重要な元素である。ただし０．００３％以下
では、材料軟化を防ぐ効果がなく、０．１％越えると、
加工硬化が進みやすく、耐ピンホール性が低下する。 【００１２】Ｍｇ：Ｍｇは微量な含有でも箔と樹脂・ビ
ニールなどとの接着性を低下させる作用があるため、
０．０１％以下に規制する必要がある。 【００１３】Ｔｉ、Ｂ：通常のアルミニウム合金におい
ては、鋳塊結晶粒微細化のためにＴｉ、あるいはＴｉお
よびＢを微量添加することが行なわれており、この発明
においても微量のＴｉ、もしくはＴｉおよびＢを添加す
る。但しＴｉ量が０．００５％未満ではその効果が得ら
れず、０．２０％を越えれば巨大なＡｌ−Ｔｉ系金属間
化合物が晶出して耐ピンホール性が低下するため、Ｔｉ
量は０．００５〜０．２０％の範囲とした。またＴｉと
ともにＢを添加すれば鋳塊結晶粒微細化の効果が向上す
る。但しＴｉと併せてＢを添加する場合、Ｂ量が０．０
００１％未満ではその効果がなく、０．０５％を越えれ
ばＴｉ−Ｂ系の粗大粒子が混入して耐ピンホール性を劣
化させることからＢは０．０００１〜０．０５％の範囲
とした。 【００１４】そのほかのＭｎ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｖな
どの不純物元素は個々０．０５以下に規制すれば、本発
明の効果を妨げない。 【００１５】次に製造工程について説明する。本発明者
等は、中間焼鈍時の結晶粒度が、熱間圧延の工程と密接
な関係があることを見出した。すなわち、熱延段階の１
０〜１００ｍｍ板厚において再結晶が不充分であると、
熱延板に強いマクロ筋が形成される。このようなマクロ
筋の強い板を中間焼鈍すると、マクロ筋のところに対応
して、粗大な結晶粒が生じる恐れがあり、このような著
しく不均一な結晶粒組織は耐ピンホール性に劣ることが
判明した。そこで、以下のように製造条件を規定する。 【００１６】均質化処理：均質化処理は鋳造時に生じた
元素の偏析を無くすだけでなく、Ｆｅ、Ｓｉの固溶と析
出およびこれらの金属間化合物のサイズと分布を調整
し、耐ピンホール性の向上に効果がある。ただし５００
℃未満では上記の効果が不十分である。また、上限は特
に規制しないが、通常は共晶融解が起きない温度範囲６
３０℃以下とする。 【００１７】熱間圧延条件：熱間圧延は機械的性質、表
面品質、耐ピンホール性にとって重要な工程であり、そ
の条件を特定の範囲に限定することが必須である。熱間
圧延開始温度３６０℃より低い場合は熱間圧延中の再結
晶が抑制され、マクロ筋が形成されやすく、耐ピンホー
ル性が悪化する。一方４６０℃を越える温度で熱間圧延
開始する場合は、熱延中に形成された結晶粒が大きくな
り、耐ピンホールが低下する。したがって３６０〜４６
０℃の範囲に制御する。さらに耐ピンホール性の向上と
マクロ筋を低減するためには、熱間圧延中、特に１０ｍ
ｍ〜１００ｍｍ板厚の熱間粗圧延において、微細な再結
晶を起こさせることが重要であり、そのためにこの段階
における圧下率、歪み速度、温度などを適切に制御する
ことが不可欠である。圧下率が５０％未満では、微細な
再結晶粒が得られ難い。一方、８５％を越えると、圧延
負荷が大きく、しかも表面品質が低下する。従って１パ
スの圧下率は５０〜８５％とする。またこの時の歪み速
度が２／ｓｅｃ未満では、微細な再結晶粒が得られ難
い。従って歪み速度は２／ｓｅｃ以上とする。なお上限
は規制しないが、表面品質などを考慮して、通常２０／
ｓｅｃ以下に制御する。温度が３４０℃未満では、再結
晶の進行が不充分でマクロ筋が形成されやすい。一方、
４２０℃を越えると、微細な結晶粒が得られ難い。従っ
て、３４０〜４２０℃の温度範囲にする必要がある。熱
間圧延終了温度は、３３０℃を越える場合は不均一な粗
大結晶粒が形成される恐れがあり、２００℃未満では潤
滑不良や水腐食が発生する恐れがあることから、２００
〜３３０℃の範囲とした。 【００１８】中間焼鈍前の一次冷間圧延：５０％以上の
冷間圧延率は中間焼鈍時に微細な結晶粒を得るために必
要である。５０％未満では、冷間歪みの蓄積が不充分
で、中間焼鈍時の結晶粒が粗くなりやすく、耐ピンホー
ル性が低下する。 【００１９】中間焼鈍条件：材料を完全に再結晶させ、
適切な材料強度を調整するとともに、Ｆｅ、Ｓｉの析出
を促進し、耐ピンホール性の向上に不可欠の工程であ
る。中間焼鈍はバッチ炉で行う。２５０℃未満では再結
晶が進行し難く、完全再結晶になるまで時間がかかりす
ぎてコスト増を招く。逆に４５０℃を越える温度では、
結晶粒が粗大化するだけではなく、表面酸化皮膜が厚く
形成され、塗膜・フィルムとの密着性を低下させる恐れ
がある。酸化皮膜の形成を抑制するためには４３０℃以
下の温度で、且つ、不活性ガス雰囲気中の焼鈍が好まし
い。処理時間が０．５ｈ未満では、均一な再結晶組織が
得られないおそれがある。保持時間の上限を規制しない
が、経済性を顧慮して通常は２４ｈ以内である。その
後、２次冷間圧延を施して、箔地とする。そして、この
箔地を箔圧延して箔製品とする。 【００２０】以上のようにして得られた箔地は、一般の
箔圧延だけでなく、最終箔圧延速度(最終パス）が４０
０ｍｐｍ以上の高速箔圧延で、厚さの薄い５．５〜７．
０μｍの薄箔に圧延するという過酷な条件においても、
ピンホールの発生の少ない箔を得ることができる耐ピン
ホール性に優れた箔地である。 【００２１】 【実施例】表１に示す本発明成分組成範囲内の合金記号
Ａ１〜Ａ３合金、および本発明成分組成範囲外の合金記
号Ｂ１の合金について、それぞれ常法に従ってＤＣ鋳造
法により鋳造し、得られた鋳塊に均質化処理を施してか
ら、熱間圧延を開始し、続いて冷間圧延を行い、途中に
バッチ方式で中間焼鈍を行って、冷間圧延して箔地を得
た。詳細な条件は表２、３に示す。 【００２２】 【表１】 【００２３】 【表２】 【００２４】 【表３】 【００２５】以上のように得られた箔地について、目視
によってマクロ筋の有無を判定した。なおマクロ筋の見
えないものを「良好」とした。さらにこの箔地を表４に
示す各厚さまで箔圧延を行い、得られた箔について、暗
室でも目視観察によってピンホールの数を調べた。その
結果を表４に示す。 【００２６】 【表４】 【００２７】１，２，３は本発明合金成分と本発明製造
方法であり、１，２，３はいずれもマクロ筋が弱く、ピ
ンホールの数が極端に少なく、耐ピンホール性が良好で
ある。これに対して、４は本発明合金成分であるが、製
造条件は本発明範囲から外れており、１０〜１００ｍｍ
板厚段階の粗熱延においてワン・パスの圧下率が小さ
く、材料温度も低いため、マクロ筋が強く、ピンホール
の数も多かった。また５は製造方法は本発明範囲内であ
るが、合金成分がＣｕ含有量が高く本発明範囲から外れ
ているため、本発明の方法で行っても、耐ピンホール性
が悪い。 【００２８】 【発明の効果】以上述べたように、本発明による箔地は
１５μｍ以下の薄さまで箔圧延した時、特に高速箔圧延
機により高速圧延を行った場合においてもピンホールの
発生が少なく、従って食品包装などの用途に使用した場
合でも高いバリヤー性を示すものである。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８２ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８２ ６８３ ６８３ ６８６ ６８６Ａ ６９１ ６９１Ｂ ６９４ ６９４Ａ ６９４Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 Ｆｅ：０．２０〜０．８０％、Ｓｉ：
   ０．０５〜０．３０％、Ｃｕ：０．００３〜０．１％、
   Ｍｇ：０．０１％以下を含み、Ｆｅ／Ｓｉ＝２〜１０の
   関係を満たし、さらにＴｉ：０．００５〜０．２、Ｂ：
   ０．０００１〜０．０５のうちから選ばれた１種または
   ２種を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりな
   る合金を鋳塊にして、５００℃以上の温度で均質化処理
   を行った後、３６０℃〜４６０℃の温度範囲で熱間圧延
   を開始し、板厚１０〜１００ｍｍ段階の熱間粗圧延にお
   いて少なくとも一回は１パスの圧下率を５０％〜８５
   ％、この時の歪み速度を２／ｓｅｃ以上、温度を３４０
   〜４２０℃とし、熱間仕上圧延の上り温度を２００〜３
   ３０℃とした熱間圧延を施し、その後1次冷間圧延を圧
   延率５０％以上で行い、中間焼鈍は２５０〜４５０℃、
   ０．５ｈ以上保持のバッチ焼鈍で行い、その後２次冷間
   圧延を施すことを特徴とするマクロ筋が少なく、高速の
   箔圧延を行ってもピンホールの発生の少ないＡｌ−Ｆｅ
   系箔地の製造方法。