JP2005002465A

JP2005002465A - 高強度キャップ用アルミニウム合金板及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005002465A
Application number: JP2003384230A
Authority: JP
Inventors: Takanori Sato; 隆憲里; Hiromi Goto; 博己後藤
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd
Current assignee: MA Aluminum Corp
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-11-13
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】耐圧性、耐食性、低耳、シーリング性、防爆対応性、深絞り性に優れる高強度キャップ用アルミニウム合金板及びその製造方法を得る。
【解決手段】重量％でＳｉ：０．０１〜０．６％、Ｆｅ：０．１〜０．７％、Ｃｕ：０．０１〜０．１５％、Ｍｎ：０．１〜１．０％、Ｍｇ：０．１〜１．０％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる組成を有し、引張強さが１７０〜２１４ＭＰａ、伸びが４％以上であり、耳率が３％以下であることを特徴とするキャップ用アルミニウム合金板を使用する。製造方法としては、熱間圧延、冷間圧延を行い、最終冷延率が３０超〜７０％であり、最終冷延後に１８０〜２５０℃の最終調質焼鈍を行うことが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、ねじ付きの高強度キャップ用アルミニウム合金板及びその製造方法に関する。

アルミニウム製ねじ付きキャップは、ガラス瓶やプラスチック容器のキャップにも使用されてきている。キャップ用アルミニウム合金としては例えば、Ａｌ−Ｍｇ系合金が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開平４−２６８０５４号公報

また、近年、胴体部と口部とスクリューキャップを備えてなるボトル形状のアルミニウム缶が開発されてきている。それに伴い、キャップ材もボトル缶用に適したものが望まれている。すなわち、開栓後、飲料を残して再栓した場合の、だ液などからの微生物による発酵で缶内圧が上り、再開封時にキャップが飛ぶことを防ぐ防爆キャップも開発されてきている。

容器の種類も径、深さの異なるもの、また、中身も炭酸、果汁など種類が増えてきており、それに伴いキャップの種類も多様化しつつある。よって、ねじ付きキャップに要求される品質特性としては、耐圧性、耐食性、低耳、シーリング性、防爆対応性、深絞り性など多岐に渡り、かつこれらの特性が安定していなければならない。しかし個々の用途に応じたキャップ素材を製造するとコストが上昇する。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、０.５〜０.８ＭＰａ程度の内圧での一般の耐圧性能を有する高強度キャップ材を主として対象とし、上記特性に優れ、どのようなキャップにも適用できる万能タイプのキャップ用アルミニウム合金板及びその製造方法を提供するものである。尚、このキャップ材は高内圧のガス抜きを、キャップとボトル口部の構造で主に行う防爆対応性のキャップ材としても用いることができる。更には、耐圧性能を必要としないキャップ材にも使用でき、キャップ材としての使用範囲は非常に広いものである。

また、一般にはアルミニウム高強度キャップ材としては５０００系合金が用いられる。５０００系合金よりも強度は低いが生産性の良い３０００系合金での高強度キャップ材を提供することを目的とする。さらにこのキャップ材はアルミニウム缶胴材と同じ３０００系に属する組成系であり、リサイクル性にも優れる。

上記目的を達成するための本発明のキャップ用アルミニウム合金板の請求項１記載の発明は、重量％でＳｉ：０．０１〜０．６％、Ｆｅ：０．１〜０．７％、Ｃｕ：０．０１〜０．１５％、Ｍｎ：０．１〜１．０％、Ｍｇ：０．１〜１．０％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる組成を有し、引張強さが１７０〜２１４ＭＰａ、伸びが４％以上、耳率が３％以下であることを特徴とする。
請求項２記載の高強度キャップ用アルミニウム合金板の発明は、請求項１記載の発明において、ベーキング前後の引張強さの変化が１０ＭＰａ以下であることを特徴とする。
請求項３記載のキャップ用アルミニウム合金板の製造方法の発明は、請求項１又は２記載のキャップ用アルミニウム合金板の製造方法において、熱間圧延、冷間圧延を行い、最終冷延率が３０超〜７０％であり、最終冷延後に１８０〜２５０℃の最終調質焼鈍を行うことを特徴とする。

以下に、本発明で限定する事項について説明する。
Ｓｉ：０．０１〜０．６％
Ｓｉは深絞り性を向上させる。０．０１％未満では効果が小さく、０．６％を超えると逆に深絞り性が劣化し、ベーキング後の引張強さが１０ＭＰａを超えて高くなるおそれがある。よってＳｉの含有量は０．０１〜０．６％とする。好ましくは０．１〜０．３％である。
Ｆｅ：０．１〜０．７％
Ｆｅは強度を向上させる。０．１％未満では効果が小さく、０．７％を超えると深絞り性、耐食性が劣化する。よってＦｅの含有量は０．１〜０．７％とする。好ましくは０．３５〜０．５５％である。

Ｃｕ：０．０１〜０．１５％
Ｃｕは強度を向上させる。０．０１％未満では効果が小さく、０．１５％を超えると耐食性が劣化する。よってＣｕの含有量は０．０１〜０．１５％とする。
Ｍｎ：０．１〜１．０％
Ｍｎは強度を向上させる。０．１％未満では効果が小さく、１．０％を超えると強度が高くなりすぎる。よってＭｎの含有量は０．１〜１．０％とする。好ましくは０．３〜０．７％である。

Ｍｇ：０．１〜１．０％
Ｍｇは強度を向上させる。Ｍｇが０．１％未満では上記効果が不十分で、１．０％を超えると強度が高くなりすぎる。よってＭｇの含有量は０．１〜１．０％とする。好ましくは０．３〜０．７％である。
その他、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｔｉを添加すると、合金組織を微細化させたり、合金板の成形性を向上させることができる。この効果を発揮するためには、Ｃｒ：０．２％以下、Ｚｎ：０．４％以下、Ｔｉ：０．１％以下とする。

引張強さ：１７０〜２１４ＭＰａ
引張強さが１７０ＭＰａ未満では、耐圧性、シーリング性が不足し、２１４ＭＰａを超えると本発明対象のキャップ材としては強度が高くなりすぎる。よって引張強さは１７０〜２１４ＭＰａとする。好ましくは１９０〜２０５ＭＰａである。
伸び：４％以上
伸びが４％未満ではシーリング性、防爆対応性が劣化する。よって、伸びは４％以上とする。好ましくは６％以上である。

耳率：３％以下
本発明は耳率を３％以下に低く抑えながら上記引張強さにできる。耳率が３％を超えると材料ロスが多くなる。よって耳率は３％以下とする。好ましくは２％以下である。
ベーキング前後の引張強さの変化：１０ＭＰａ以下
多くの場合、アルミニウム板で主にキャップの天面となる部分に印刷のためキャップ用塗料を焼付塗装するが、本発明は焼付前後の引張強さの変化が小さいので、キャップ成形後に引張強さのバラツキの小さいキャップを得ることができる。よって、シーリング性、防爆対応性などの性能にバラツキの少ないキャップを得ることができる。従って、ベーキング前後の引張強さの変化を１０ＭＰａ以下とする。

最終冷間圧延率：３０超〜７０％
本発明は低い耳率を維持しながら引張強度を適度な値とすることができる。３０％以下では強度が不十分となり、７０％を超えると耳率が高くなる。例えば、板厚０．４５ｍｍから０．２５ｍｍにした場合の最終冷間圧延率は４４％で耳率が低い。冷間圧延率が高い方が引張強さが向上する。よって最終冷間圧延率は３０超〜７０％とする。好ましくは３０超〜５０％である。

最終調質焼鈍：１８０〜２５０℃
最終的には最終冷間圧延で目的の引張強さを得るが、最終冷間圧延後に、最終調質焼鈍（安定化焼鈍）を行う。１８０℃未満では、伸びが不足し、２５０℃を超えると素材強度が低下する。よって最終調質焼鈍は１８０〜２５０℃とする。好ましくは１９０〜２２０℃である。加熱方法はバッチ式でも急速加熱方式でもよい。加熱時間はバッチ式では１〜１０時間程度、急速加熱方式では１〜６０秒程度である。なお、ベーキング後の引張強さを１０ＭＰａを超えて高くしないためには、急速加熱方式の温度は低めがよい。

本発明のキャップ用アルミニウム合金板及びその製造方法によれば、耳率が低いままで、引張強さを適度な強度とし、しかも適当な伸びを確保して、これによって耐圧性、耐食性、低耳、シーリング性、防爆対応性、深絞り性に優れ、どのようなキャップにも適用できる万能タイプのキャップ用アルミニウム合金板を得ることができる。また、防爆対応性として、瓶またはボトルの内圧が上昇した時、キャップボトル口部との構造によってガス抜きをするタイプのキャップ材として適度な変形性能を有するキャップを得ることができる。

本発明のキャップ用アルミニウム合金板は、上記組成に従って常法により製造することができる。
熱間圧延前に均質化処理は行わなくてもよいが、行った方が好ましく、４５０〜５９０℃が好ましい。均質化処理を行うことで耳率が安定化する。４５０℃未満では効果が小さく、５９０℃を超えると、材料の溶融の危険がある。
また、必要により、冷間圧延途中で中間焼鈍を行ってよい。通常、バッチ式の焼鈍であれば、３００〜４５０℃で１〜１０時間程度、急速加熱方式であれば４００〜５９０℃で１〜６０秒程度であればよい。なお、ベーキング後の引張強さを１０ＭＰａを超えて高くしないためには、急速加熱方式の温度は低めが良い。
さらに下地処理としてジルコニウム処理等を行ってよい。
本発明のキャップ材は製造方法が限定されるものではない。上記により得られたキャップ材は、絞り加工等により、キャップに成形される。

表１に示す組成のアルミニウム合金を溶製し、スラブに鋳造した。５６０℃×４時間の均質化処理を行い、熱間圧延で板厚６ｍｍとした。ついで冷間圧延、連続焼鈍炉（４６０℃）で中間焼鈍を行い、表２の最終冷延率で最終板厚０．２５ｍｍまで冷間圧延を行った。そして表２に示す条件で４ｈｒの調質焼鈍を行った。耐圧性は引張強さ、低耳は耳率、シーリング性、防爆対応性は引張強さ、伸びで評価した。耳率は直径６２ｍｍのブランクを３３.８ミリのポンチで絞って形成した絞りカップの耳高さから算出した。ベーキング後の引張強さは１９０℃×４ｈｒ加熱後の値である。

表１と表２に示す比較例１の試料はＭｎとＭｇを規定の範囲よりも多くした例であるが引張強さが２１４ＭＰａを超えて大きくなりすぎ、比較例２の試料はＭｎとＭｇを規定の範囲よりも少なくした例であるが引張強さが１７０ＭＰａを下回って小さくなりすぎた。表１と表２の比較例３の試料は最終冷間圧延率の値を７５％と高くしすぎた試料であるが引張強さが２１５ＭＰａを超えて高くなりすぎ、耳率が３.５％と高くなり、比較例４の試料は最終冷間圧延率の値を２５％と低くしすぎた試料であるが、耳率が３.６％と高くなり、引張強さが１７０ＭＰａを下回って不足する値となった。表１と表２の比較例５の試料は最終調質焼鈍の温度を２６０℃と高くしすぎた試料であるが引張強さが１７０ＭＰａを下回って小さくなりすぎ、比較例６の試料は最終調質焼鈍を行わない試料であるが引張強さが２１４ＭＰａを大きく上回る値となり、更にベーキング後の引張強さがベーキング前の引張強さから２１ＭＰａも低下するとともに、比較例７の試料は最終冷間圧延率の値を２８％と低くした試料であるが引張強さが１７０ＭＰａを下回って不足する結果となった。

表１と表２に示す結果からＭｎ：０．１〜１．０％の範囲、Ｍｇ：０．１〜１．０％の範囲であることが好ましく、Ｍｎ：０．２〜０．９％の範囲、Ｍｇ：０．２〜０．９％の範囲であることがより好ましいと考えられる。また、表１と表２に示す結果から、最終冷間圧延率は３０超〜７０％の範囲が好ましく、最終冷間圧延後に１８０〜２５０℃の最終調質焼鈍を行うことが好ましく、最終冷間圧延後に１８０〜２４０℃の最終調質焼鈍を行うことがより好ましいと考えられる。

Claims

重量％でＳｉ：０．０１〜０．６％、Ｆｅ：０．１〜０．７％、Ｃｕ：０．０１〜０．１５％、Ｍｎ：０．１〜１．０％、Ｍｇ：０．１〜１．０％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる組成を有し、引張強さが１７０〜２１４ＭＰａ、伸びが４％以上、耳率が３％以下であることを特徴とする高強度キャップ用アルミニウム合金板。
ベーキング前後の引張強さの変化が１０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１記載の高強度キャップ用アルミニウム合金板。
請求項１又は２記載の高強度キャップ用アルミニウム合金板の製造方法であって、熱間圧延、冷間圧延を行い、最終冷延率が３０超〜７０％であり、最終冷延後に１８０〜２５０℃の最終調質焼鈍を行うことを特徴とする高強度キャップ用アルミニウム合金板の製造方法。