JP3808276B2 - アルミニウム合金箔地及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品、薬品及びその他の包装用材料等に使用されるアルミニウム合金の箔地に関し、特に箔圧延性が優れアルミニウム合金箔の薄箔化を可能にし、耐軟化強度特性が優れ製品箔の強度が良好で、箔圧延における生産性を向上することができるアルミニウム合金箔地及びその箔地を低コストで製造できるアルミニウム合金箔地の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のアルミニウム箔は、約5乃至200μmの板厚を有し、材質はJIS−1N30,JIS−1050,JIS−1100等の純アルミニウムである。このアルミニウム箔は、主として食品及び薬品等の包装用材料等として使用されており、ポリエチレン、ビニール、紙、又は樹脂等と張り合わされて使用されることが多い。また、包装される内容物によってはこれを大気中の湿気又は紫外線から完全に遮断する必要があるため、包装用材料としてのアルミニウム箔は、用途によって種々であるが主にピンホールが少なくかつ高強度という高品質のものが要求される。
【0003】
このアルミニウム箔は、軟質箔又は硬質箔に合成樹脂フィルムを貼り合わせてラミネート材にして使用するのが一般的であるが、ラミネート材はその製造工程において、170乃至230℃の温度に数分間保持する焼き付け及びベーキング処理が施されるため、アルミニウム箔が軟化する可能性がある。従って、焼付及びベーキング処理後の製品箔の強度を確保するために、ラミネート材を構成するアルミニウム箔には耐軟化強度が必要とされる。
【0004】
通常、アルミニウム合金箔は、アルミニウム溶湯を半連続鋳造法又は連続鋳造法によりスラブに鋳造し、このスラブに均質化処理、熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍及び冷間圧延を施して厚さ0.1乃至0.6mmの箔地(板材)を得、更にこの箔地を厚さ5乃至200μmの箔に圧延して製造される。この箔地から箔までの圧延を箔圧延と称している。なお、中間焼鈍は前述のようなアルミニウム合金箔に要求される種々の品質を実現するためと、冷間圧延工程において加工硬化が過剰となり箔地が極めて硬くなるか又は逆に冷間圧延工程において加工軟化が生じて箔圧延中に箔切れが頻発するという問題点を回避するためになされている。このように、箔切れが頻発すると生産性が低下し、アルミニウム合金箔の製造コストが増大する。
【0005】
而して、近時、アルミニウム箔の低コスト化と薄箔化が要求されている。このアルミニウム箔の低コスト化のためには、アルミニウム箔地の製造工程において、中間焼鈍を省略することが有効であるが、上述の如く、中間焼鈍を省略すると箔圧延時に過剰な加工硬化又は加工軟化が生じて箔切れが頻発し、アルミニウム箔の製造コストが全体では逆に増加してしまうという問題点がある。また、箔切れ等を生じることなく箔圧延ができた場合でも、製品箔の強度及び伸びが不足し、かつコイル内でばらつきが生じるため製品としての歩留まりを著しく悪化させるという問題点がある。
【0006】
また、箔圧延のパス数を減らすことも箔圧延における生産性を向上させ、低コスト化の効果がある。例えば、厚さ0.1乃至0.3mm程度の箔地から所望の箔厚の箔まで従来5パスで圧延していたものを4パス又は3パスで圧延する。しかし、圧延条件によって異なるが、箔圧延時には加工熱によって箔の温度が通常50乃至100℃程度上昇する。パス数が減ると1パスあたりの圧下率が増加するため加工熱が増加し加工軟化を促進してしまうという問題点がある。
【0007】
一方、薄箔化に伴いアルミニウム箔に要求される品質のうち特に箔の強度が高強度で均質なものが要求されている。家庭用に使用されるアルミニウム箔は、通常箔厚10乃至20μmであり、特に薄い箔では箔厚5乃至10μmである。前述の如く、これらのアルミニウム箔はラミネート材として使用されることが多いが、加工軟化しやすい条件で製造されたアルミニウム箔は、ラミネート材製造時に加工軟化して強度低下を生じ問題となる。
【0008】
従来、アルミニウム合金薄板の製造方法として、Fe:0.10〜0.50質量%、Si:0.05〜0.20質量%、Ti:0.05〜0.20質量%を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなる組成を有し、熱間圧延後に中間焼鈍を行うことなく冷間圧延することを可能としたアルミニウム合金薄板の製造方法が開示されている(特開昭57−123966号公報)。
【0009】
また、包装用アルミニウム合金箔として、Fe:0.7〜1.8質量%、Mn:0.1〜1.5質量%を含有し、残部がAl及び不可避的不純物である組成を有し、最終焼鈍後の平均結晶粒径が10〜50μmであるもの(特開昭62−250143号公報)、及びFe:0.7〜1.8質量%、Mn:0.1〜1.5質量%、Si:0.2〜0.5質量%を含有し、残部がAl及び不可避的不純物である組成を有し、最終焼鈍後の平均結晶粒径が10〜60μmであるもの(特開昭62−250144号公報)が開示されている。
【0010】
更に、焼き付け塗装後の軟化及び結晶粒の成長を防止し、箔の強度を高めて薄肉化を可能とするために、Fe:0.8〜2.0質量%を含むアルミニウム合金箔において、全体の面積の60%以上が平均サイズ0.3μm以上、1.5μm以下のサブグレインにより覆われたものとした薬品包装用アルミニウム合金箔が開示されている(特開平4−214833号公報)。
【0011】
更にまた、箔圧延性が優れたアルミニウム合金箔地の製造方法として、Feを0.2〜2.8質量%、Siを0.05〜0.3%含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金鋳塊を、均質化熱処理し、熱間圧延し、中間焼鈍することなく冷間圧延してアルミニウム合金箔地を製造する方法が開示されている(特開平11−217656号公報)。この従来技術においては、熱間圧延上がりの板厚を3mm以下とし、冷間圧延の少なくとも最終のパス上がり温度を100〜180℃に制御する。従って、この従来技術においては、箔圧延性が優れた箔地を、冷間圧延条件を制御して製造している。
【0012】
また、加工硬化を抑制して箔圧延性及びベーキング性を向上させるために、Feを0.5〜1.1質量%、Cuを0.01質量%未満及びTi、B、Zr等の結晶微細化剤を含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金で、Fe及びCuの固溶量を夫々25ppm以下、かつFe又はCuのいずれかの固溶量が8ppm以上としたアルミニウム合金箔地が提案されている(特開平6−293931号公報)。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来技術はいずれも以下に示す欠点を有する。即ち、特開昭57−123966号公報に開示された技術においては、中間焼鈍を行うことなく冷間圧延を可能とする方法を開示するものであり、冷間圧延により製造されるものは、板厚が0.1mm程度の薄板である。従って、この従来技術によれば、この程度の厚さのアルミニウム合金板は中間焼鈍なしに製造することができるものの、本発明のように、その後、5乃至200μmの厚さまで箔圧延される用途においては、箔圧延の過程で箔切れが生じてしまい、不向きである。即ち、この公報に開示された技術のみでは、箔圧延性が優れた箔地を低コストで製造することができない。
【0014】
また、特開昭62−250143号公報又は特開昭62−250144号公報に記載された従来技術は、Al−Fe−Mn系又はAl−Fe−Mn−Si系合金を対象とし、高Mn量の合金の結晶粒径を制御したものである。このため、箔厚が5〜20μmという極めて薄い箔を箔圧延しようとすると、加工硬化が大きく、良好な箔圧延をすることができない。従って、近時の薄箔化の要求を満足することができない。
【0015】
更に、特開平4−214833号公報に記載された従来技術は、焼き付け塗装を行う用途に適したアルミニウム合金箔であり、この焼き付け塗装時の軟化及び結晶粒成長を防止し、箔の強度を向上させて薄箔化を可能にしたものであるが、箔圧延性については何ら言及されておらず、近時の薄箔化の要求を満足できるものではない。
【0016】
更にまた、特開平11−217656号公報に開示された従来技術は、箔圧延性の向上と中間焼鈍の省略という双方の課題をもつものであるが、冷間圧延の最終のパス温度を100〜180℃に制御する必要があり、このため、冷間圧延設備にこれを可能とする設備を新たに付加する必要があり、設備の更新が必要であり、設備コストが著しく高くなるという難点がある。また、このような厳密な温度管理を強いられるということは、実操業により大量生産しようとする際に、極めて不利である。即ち、板幅サイズ、季節要因及び潤滑条件(温度、量)が種々変動した場合に、冷間圧延工程における上述の厳密な温度管理が極めて困難であり、またこのような温度管理ができないために、品質のバラツキが生じやすく、安定して薄箔用箔地を製造することができないという欠点がある。
【0017】
また、特開平6−293931号公報に開示された従来技術は、箔圧延性とベーキング性を向上させるものであるが、目的とするアルミニウム箔の特性を得るためには中間焼鈍の条件を細かく制御する必要があり、中間焼鈍を省略することができないばかりか、このような精密な制御を課されるため実際の製造に際しては生産性を阻害するという欠点がある。
【0018】
従って、従来技術では、優れた箔圧延性及び箔品質(薄箔化及び箔強度(耐軟化強度))と、低コストという双方の課題を同時に満足する箔地が得られず、その開発が強く要望されている。
【0019】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、箔圧延性及び製品箔の強度(耐軟化強度)が優れたアルミニウム合金箔地並びにこのアルミニウム合金箔地を中間焼鈍工程を省略して低コストで大量生産時にも安定して製造できる製造方法を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るアルミニウム合金箔地は、Fe:0.5乃至2.5質量%、Si:0.01乃至0.3質量%、Cu:0.002乃至0.05質量%及びMn:0.003乃至0.05質量%を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなる組成を有し、固溶Fe量が10乃至200ppm、添加Si量に対する固溶Si量の比が0.2乃至0.75、固溶Cu量と固溶Mn量の合計が500ppm以下であることを特徴とする。
【0022】
また、前記アルミニウム合金箔地において、単体で存在するSiの含有量(以下、単体Si量という)が600ppm以下であることが好ましい。
【0024】
本発明に係るアルミニウム合金箔地の製造方法は、Fe:0.5乃至2.5質量%、Si:0.01乃至0.3質量%、Cu:0.002乃至0.05質量%及びMn:0.003乃至0.05質量%を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなる組成を有するアルミニウム合金鋳塊を、450乃至600℃の均熱温度に、2乃至20時間保持して均質化処理を行う工程と、粗圧延開始温度を450乃至550℃、粗圧延終了温度を350乃至500℃として熱間圧延における粗圧延を行う工程と、仕上圧延終了温度を250℃以下又は290℃以上として熱間圧延における仕上圧延を行う工程とを有し、中間焼鈍をすることなく、固溶Fe量が10乃至200ppm、添加Si量に対する固溶Si量の比が0.2乃至0.75、固溶Cu量と固溶Mn量の合計が500ppm以下であるアルミニウム合金箔地を製造することを特徴とする。
【0025】
アルミニウム合金箔地中のFe量、Si量、固溶Fe量及び(固溶Si量/添加Si量)比を制御することにより、箔圧延中の過剰な加工硬化及び加工軟化を抑制し、良好な箔圧延性を得ることができる。また、ラミネート焼付処理時の加工軟化を抑制し優れた耐軟化強度特性を得、良好な製品箔の強度を得ることができる。更に、単体Si量を制御することにより、前記固溶Si量を制御することができる。更にまた、固溶Cu量と固溶Mn量の合計量を制御すればより効果的である。前述の固溶Fe量、添加Si量に対する固溶Si量の比及び固溶Cu量と固溶Mn量の合計量を制御する手段として、アルミニウム合金箔中の組成を制御する方法と、製造条件即ち均質化処理条件、粗圧延条件及び仕上圧延条件を制御する方法が有効である。
【0026】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、アルミニウム合金中の固溶Fe量、固溶Si量及び固溶Cu量と固溶Mn量の合計量を精緻に制御することにより、箔圧延時の加工軟化を抑制し、優れた箔圧延性及び箔強度を併せ持つアルミニウム合金箔地を、中間焼鈍処理をすることなく又は箔圧延パス数を減少させた条件で製造できることを知見した。本発明者等は、箔圧延時の加工軟化特性及び箔強度という特性に影響を及ぼす因子について鋭意研究を重ねた結果、前記加工軟化特性は添加成分の固溶量に支配的に影響されることを知見した。また従来、中間焼鈍処理を省略することにより、固溶Fe量及び固溶Si量の制御が十分になされなくなっていたことを知見した。
【0027】
ここで、本発明のアルミニウム合金においては、鋳造凝固時に生じる晶出物として最大粒径数ミクロン程度のAl−Fe系金属化合物があり、均質化熱処理及び熱間圧延中に生じる析出物として最大粒径がサブミクロンレベルのAl3Fe、α−AlFeSi及び単体Si等の微細析出物が存在する。これらの晶出物及び析出物の量は、鋳造、均質化熱処理及び熱間圧延工程の条件により変化しやすく、従ってマトリックス中の固溶Fe量及び固溶Si量も変化しやすい。
【0028】
以下本発明におけるアルミニウム合金箔地の成分及び各成分の固溶量の限定理由について説明する。
【0029】
固溶Fe量:10乃至200ppm
前記アルミニウム合金中に存在する固溶Fe量は、中間焼鈍処理を省略して製造したアルミニウム合金箔地における箔圧延時の加工軟化の抑制に大きく影響する。10ppm未満では前術の箔圧延時の加工軟化抑制効果が十分発揮されない。また、200ppmを超えると、逆に箔圧延時の加工硬化が大きくなってしまい箔圧延性を阻害する。従って、固溶Fe量は10乃至200ppmとする。より好ましくは、20乃至180ppmである。
【0030】
添加Si量に対する固溶Si量の比:0.2乃至0.75
析出Si量と固溶Si量のバランスは加工硬化と加工軟化のバランスに影響する。概して、析出Si量は加工硬化に寄与し固溶Si量は耐加工軟化性に寄与する。当然、添加Si量が増えれば固溶Si量も増える傾向にあるが、本発明者等は添加Si量に対する固溶Si量の比(固溶Si量/添加Si量)を制御することにより加工硬化と加工軟化のバランスを制御できることを見いだした。この比(固溶Si量/添加Si量)が0.2未満では、固溶Si量が不足するため加工軟化が過剰になり、箔圧延時の破断及び最終箔の耐軟化強度の低下が起こり好ましくない。一方、前記比が0.75を超えると、逆に加工硬化が過剰になり箔圧延性を阻害し所望の箔厚に圧延することが困難になる。従って、(固溶Si量/添加Si量)比は0.2乃至0.75、より好ましくは、0.21乃至0.7とする。
【0031】
なお、Feに関して固溶Fe量だけを規定した理由は、Fe添加量の大部分は鋳造時の晶出物として存在するため、固溶Fe量の差が箔特性に対して支配的になっているためである。
【0032】
この固溶Fe量は、熱フェノールによる残渣抽出法を行い、得られた溶液中のFe量をICP発光分析法により分析することにより測定できる。一方、固溶Si量は、熱フェノール法による金属間化合物中のSi量の測定に加え、塩酸溶解残渣法により単体Siだけを抽出する方法を組み合わせて測定する。即ち、熱フェノール残渣抽出法により晶出物及び析出物として存在しているAl3Fe及びAl−Fe−Si系金属間化合物中のSi量を残渣Si量として抽出し、他方、塩酸溶解残渣法により単体Si析出物だけを抽出し、これらの抽出物の量をICP発光分析法により夫々測定し、単体Si及び化合物Siの双方を含む全体のSi量から前記金属間化合物中のSi量及び前記単体Si量を引くことで、固溶Si量を求めることができる。なお、トータルの添加Si量の分析は、通常のX線分析法又はICP分析法等により行うことができる。
【0033】
Fe:0.5乃至2.5質量%
Feの含有量が0.5質量%未満では、均質化処理、熱間圧延及び冷間圧延の条件をいかなる条件としても、中間焼鈍処理を行うことなく前述の固溶量制御を行うことが難しく、箔圧延時の安定した加工硬化特性及び箔強度を得ることができない。また、2.5質量%を超えると、中間焼鈍処理を省略する工程ではいかなるプロセス条件下でも前記固溶量制御が難しく、加工硬化により箔圧延性が不安定になり、また耐食性に問題が生じる。従って、Fe含有量は0.5乃至2.5質量%とする。
【0034】
Si:0.01乃至0.3質量%
SiはFeと共に強度に寄与するが、0.01質量%未満ではその効果が得られず、0.3質量%を超えるとSi固溶量が増加するため加工硬化が過剰になり、箔にピンホールが多発する。従って、Si含有量は0.01乃至0.3質量%とする。
【0035】
以下に示す条件は、前記効果の安定化及び向上のためにより好ましい条件である。
【0036】
固溶Cu量と固溶Mn量の合計:500ppm以下
Cu及びMnの添加とその固溶量制御は、前述の箔圧延時の加工軟化抑制効果を更に安定化し促進する効果がある。固溶Cu及び固溶Mnは共に加工軟化抑制の効果があり、固溶Cu量と固溶Mn量の合計量が50ppm以上で、前記加工軟化抑制効果が安定的に発揮される。一方、固溶Cu量と固溶Mn量の合計量が500ppmを超えると、加工硬化が過剰になり箔圧延性を阻害する。従って、固溶Cu量と固溶Mn量の合計は500ppm以下とする。
【0037】
Cu:0.003乃至0.05質量%
Cuの添加は、固溶Cu量を増加させることにより箔圧延時の加工軟化を抑制し、加工硬化特性を更に安定化する効果がある。Cuが0.003質量%未満では、前記効果が得られない。一方、0.05質量%を超えると、固溶Cu量が前記上限値を超え加工硬化が過剰になり箔にピンホールが多発する。従って、Cuの添加量は0.003乃至0.05質量%とする。
【0038】
Mn:0.003乃至0.05質量%
MnもCuと同様に、固溶Mn量を増加させることにより箔圧延時の加工軟化を抑制し、加工硬化特性を更に安定化する。Mnが0.003質量%未満では、前記効果が得られない。一方、0.05質量%を超えると、固溶Mn量が前記上限値を超え加工硬化が過剰になり箔にピンホールが多発する。従って、Mnの添加量は0.003乃至0.05質量%とする。
【0039】
単体Si量:600ppm以下
単体Si量の制御は固溶Si量の安定化のために行う。単体Si量が600ppmを超えると固溶Si量が減少するため耐加工軟化特性の効果が現れない。従って、単体Si量は600ppm以下とする。より好ましくは400ppm以下であり、更に好ましくは300ppm以下である。単体Siの析出温度域は、Si量によって若干異なるが約400乃至150℃の範囲であるため熱間圧延工程で変動しやすく、単体Si量がなるべく少ない方が固溶Si量を安定制御しやすい。
【0040】
なお、前記成分の他に、鋳造時の凝固組織の結晶粒微細化を目的として、好ましくは本発明のアルミニウム合金にTiを0.005乃至0.05質量%及びBを0.005乃至0.05質量%程度添加することができる。
【0041】
次に、本発明のアルミニウム合金箔地の製造方法について説明する。本発明方法においては中間焼鈍処理を省略するため、前記固溶量は鋳造工程及び熱間圧延工程で制御せざるを得ないが、これは以下に示すような精緻な製造条件の制御によって達成することができる。
【0042】
前述の各成分の固溶量を本発明の範囲に制御するためには、中間焼鈍処理を省略し、かつ以下に示すような均質化処理条件及び熱間圧延条件の組み合わせにより製造することが好ましい。
【0043】
固溶量の制御方法は各成分により異なる。中間焼鈍処理を省略する場合、固溶Fe量は鋳造条件、均質化処理条件及び熱間圧延条件の組み合わせで決まり、固溶Si量は熱間圧延条件及びその終了温度の組み合わせで決まる。また、Cu及びMnを添加する場合は、固溶Cu量及び固溶Mn量は均質化処理条件及び熱間圧延条件の組み合わせで決まる。
【0044】
原料となるアルミニウム鋳塊の製造は、通常の半連続鋳造法(DC鋳造)又は連続鋳造法によって行い、その後均質化処理をして熱間圧延に供される。この均質化処理は、鋳塊の表面研削後に熱間圧延前の加熱を兼ねて行ってもいいし、熱間圧延の加熱前に均質化処理として別に行ってもよい。なお、予め均質化処理を行い、その後表面の不均一層を研削してから再加熱及び熱間圧延を行うと、鋳塊表面の酸化皮膜が少なくなるので表面品質が向上でき好ましい。
【0045】
均質化処理における均熱温度:450乃至600℃
均質化処理条件の制御は、固溶Fe量の制御に必要である。均熱温度が450℃未満だと析出物の析出が不十分となり、固溶Fe量が200ppmを超え加工硬化が過剰になる。また、Cu及びMn添加材の場合、固溶Cu量及び固溶Mn量が過剰になる。一方、均熱温度が600℃を超えると、固溶Fe量が10ppm未満となり加工軟化を生じやすくなる。また、Cu及びMn添加材の場合は固溶Cu量及び固溶Mn量が不足し好ましくない。従って、均熱温度は450乃至600℃とする。
【0046】
均質化処理における保持時間:2乃至20時間
保持時間が2時間未満だと、固溶Fe量が200ppmを超え加工硬化が過剰になる。また、Cu及びMn添加材の場合、固溶Cu量及び固溶Mn量が過剰になる。一方、保持時間が20時間を超えると、固溶Fe量が10ppm未満となり加工軟化を生じやすくなる。また、Cu及びMn添加材の場合は固溶Cu量及び固溶Mn量が不足し好ましくない。従って、保持時間は2乃至20時間とする。
【0047】
なお、固溶Fe量は初期状態である鋳塊での初期固溶量によっても変化する。初期固溶Fe量の制御は、鋳塊の凝固冷却速度を制御することによって行う。鋳塊のサイズによって異なるため、条件を厳密に規定することはできないが、凝固冷却速度を大きくすれば、初期固溶Fe量が増加する。但し、初期固溶Fe量が多すぎると、均質化処理及び熱間圧延で固溶Fe量を200ppm以下に制御することが困難になる。
【0048】
粗圧延開始温度:450乃至550℃
通常、熱間圧延工程は板厚10乃至50mmまで圧延する粗圧延工程と、タンデム圧延機によりコイルに圧延する仕上圧延工程とからなる。粗圧延の開始温度を制御することにより、Al3Fe及びAlFeSiの析出と、Al−Fe系金属間化合物中へのSiの混入を制御し、固溶Fe量と固溶Si量を制御することができる。また、Cu及びMnを添加する場合は、化合物中へのCu及びMnの混入を制御することによって固溶Cu量及び固溶Mn量を制御する効果も併せ持つ。450℃未満では、前記化合物の析出と前記化合物中へのSi、Cu及びMnの混入が不十分となり、固溶Fe量、固溶Si量、固溶Cu量及び固溶Mn量が過剰となる。一方、550℃を超えると、表面に焼き付きが生じ表面品質上好ましくない。従って、熱間圧延開始温度は450乃至550℃とする。
【0049】
粗圧延終了温度:350乃至500℃
粗圧延終了温度も粗圧延開始温度と同様にAl3Fe及びAlFeSiの析出と、Al−Fe系金属間化合物中へのSiの混入を制御し、固溶Fe量と固溶Si量を制御することができる。また、Cu及びMnを添加した場合は、化合物中へのCu及びMnの混入を制御することによって固溶Cu量及び固溶Mn量を制御する効果も併せ持つ。粗圧延終了温度が350℃未満では、前記化合物の析出と前記化合物中へのSi、Cu及びMnの混入が不十分となり、固溶Fe量、固溶Si量、固溶Cu量及び固溶Mn量が過剰となる。逆に500℃を超えると、固溶Fe量及び固溶Si量が不足し、加工軟化抑制の効果が不十分となる。また、Cu及びMnを添加する場合も固溶Cu量及び固溶Mn量が不足する。従って、熱間圧延終了温度は350乃至500℃とする。
【0050】
仕上圧延終了温度:250℃以下又は290℃以上
粗圧延温度と仕上圧延温度の組み合わせにより単体Si量を制御することができ、これにより固溶Si量を制御することができる。実際の圧延においては、コイルは熱容量が大きく外気に曝される表面積が比較的小さいため、仕上圧延終了後コイルはすぐには冷却されず、しばらくの間仕上圧延終了温度付近の温度範囲に保持される。仕上圧延終了温度が250℃を超え290℃未満の温度範囲にあるとき、単体Siが最も析出しやすくなり、かつ、この析出量が変動しやすい。仕上圧延終了温度が250℃以下では、前記温度範囲よりも低くなるため、単体Siの析出が過剰に起こらず固溶Si量が安定する。また、仕上圧延終了温度が290℃以上では、前記温度範囲よりも高くなり、かつコイル巻取り後も回復及び再結晶が進むため蓄積歪みが減少し、その後の冷却中における単体Siの析出量が少量に抑えられる。従って、仕上圧延終了温度は250℃以下又は290℃以上とする。
【0051】
熱間圧延終了後、板厚1.5乃至5mmの熱延板から板厚0.1乃至0.3mmの箔地まで冷間圧延を行う。このとき、中間焼鈍処理は省略する。
【0052】
【実施例】
以下に本発明の実施例を詳細に説明する。表1に示す組成のアルミニウム合金の鋳塊を、通常のDC鋳造法により鋳造した。その後、表2に示す製造条件に従い、均質化処理、表面研削及び熱間圧延前の加熱又は表面研削、均質化処理及び冷却(炉冷)を施し、熱間圧延及び冷間圧延を行い、板厚0.2mmの板材を得た。このとき、中間焼鈍工程は省略した。
【0053】
【表1】
【0054】
【表2】
【0055】
前述の方法で得た板材即ちアルミニウム合金箔地を使用し、各成分の固溶量並びに箔圧延性及び箔強度の評価を行った。以下、評価方法について説明する。
【0056】
最初に、各成分の固溶量の分析方法について説明する。前記板材について、熱フェノール抽出法及び塩酸溶解残渣法により、固溶Fe量、固溶Si量、単体Si量、固溶Cu量及び固溶Mn量を分析した。このとき、固溶Si量は前記方法により直接分析することができないため、下記の計算式により求めた。
【0057】
【数1】
固溶Si量=添加Si量−熱フェノール残渣中のSi量−塩酸溶解残渣法により求めた単体Si量
ここで、添加Si量はICP発光分析法により分析した。
例えば、実施例No.1では、
固溶Si量=700(添加量)−220(熱フェノール残渣)−5(単体Si)=475(ppm)
であり、従って、
固溶Si量/添加Si量=475/700=0.68
となる。
【0058】
【表3】
【0059】
箔圧延性及び箔強度の評価方法を以下に示す。前記表1乃至3に示したアルミニウム合金箔地に箔圧延を施した。4パスで厚さ12μmまで圧延し、更にダブリング圧延により箔厚6μmとした。箔圧延性は、12μm及び6μmまでの箔圧延における破断回数で評価した。また、箔厚6μmの箔のピンホール発生数を評価した。箔強度として耐軟化強度特性を評価した。箔の強度レベルはFe量及びSi量によって変化するため、耐軟化特性は焼鈍後の強度低下量により評価した。前述の箔厚12μmの箔(硬質箔)及びこの箔に160℃の温度に20分間保持する焼鈍処理を施した箔(軟質箔)について引張試験を行い、下記数式2に示すような前記硬質箔と前記軟質箔の強度差(ΔTS)を求め、この強度差により耐軟化特性を評価した。このΔTSの値が小さいほど、耐軟化特性が優れていることになる。以上の評価結果を表4に示した。
【0060】
【数2】
ΔTS=硬質箔強度−軟質箔強度
【0061】
【表4】
箔圧延性は1コイルあたりの箔圧延中の破断回数によって評価した。
◎:良好・・・・・破断回数 1回以下/コイル
○:可・・・・・・破断回数 2〜5回/コイル
△:悪い・・・・・破断回数 6〜10回/コイル
×:非常に悪い・・破断回数 11回以上/コイル
【0063】
前記表1乃至4における実施例No.5乃至7は本発明の実施例である。実施例No.5乃至7はCu及びMnの双方を含有し、実施例No.6は0.049質量%のMnを含有する。また、前記実施例No.5乃至7のFe量、Si量、固溶Fe量及び(固溶Si量/添加Si量)比も、請求項1で規定した条件を満たしている。そのため、表4に示すように、いずれも箔圧延性が優れ、ピンホール発生数が少なく、耐軟化強度特性が優れていた。
【0064】
これに対し、比較例No.8は、固溶Fe量が230ppmと多く、加工硬化が過剰になり箔圧延性が劣った。また、ピンホール発生数が多かった。これは、均質化処理温度、粗圧延開始温度及び粗圧延終了温度が低すぎたため、析出物が十分析出しなかったためと考えられる。
【0065】
また、比較例No.9は、(固溶Si量/添加Si量)比が0.15と低く、加工軟化を起こしたため箔圧延性及び耐軟化強度特性が極めて劣っていた。また、ピンホール発生数が多かった。これは、仕上圧延終了温度が275℃であったため単体Siの析出が過剰になり固溶Si量が不足したためと考えられる。
【0066】
また、比較例No.10は、Fe量が0.40質量%と少なく、更に(固溶Si量/添加Si量)比が0.80と高く、箔圧延性及び耐軟化強度特性が劣った。また、ピンホール発生数が多かった。
【0067】
また、比較例No.11は、Fe量が2.78質量%と多かったため、加工硬化が過剰になり箔圧延性が劣った。
【0068】
また、比較例No.12は、Si量が0.005質量%と少なかったため、加工軟化を起こし箔圧延性が劣った。また、耐軟化強度特性が極めて悪かった。更にピンホール発生数も多かった。
【0069】
また、比較例No.13は、Si量が0.41質量%と多く、また(固溶Si量/添加Si量)比が0.80と高かったため、箔圧延性が劣りピンホール発生数も多かった。
【0070】
また、比較例No.14は、Cu量及びMn量が多かったためピンホール発生数が多かった。
【0071】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、合金中の各成分の固溶量を制御することにより、箔圧延性及び箔強度が優れたアルミニウム合金箔地を得ることができる。即ち、アルミニウム合金箔地の組成、固溶Fe量及び(固溶Si量/添加Si量)比を本発明の特許請求の範囲に記載した範囲内に制御してアルミニウム合金箔地を製造することにより、この箔地を使用して箔圧延すれば、箔圧延中に加工軟化及び過剰な加工硬化を起こさず良好な箔圧延性を有し、耐軟化強度特性が優れているためラミネート材の焼付処理後も良好な箔強度を有するアルミニウム合金箔を製造することができる。更に、前記合金中の単体Si量、Cu量、Mn量及び固溶Cu量と固溶Mn量の合計量を適切に制御することにより、前述の効果を更に高めることができる。また、前記アルミニウム合金箔地を製造するにあたり、均質化処理条件、熱間圧延における粗圧延条件及び仕上圧延条件を、本発明の特許請求の範囲に記載した範囲に制御することによって、前記アルミニウム合金箔地を中間焼鈍工程を省略して製造することができる。これにより、より薄いアルミニウム合金箔をより低コストで製造することが可能となる。本発明のアルミニウム合金箔は、食品、薬品及びその他の包装用材料をはじめ広い用途に使用することができる。
Claims (3)
- Fe:0.5乃至2.5質量%、Si:0.01乃至0.3質量%、Cu:0.002乃至0.05質量%及びMn:0.003乃至0.05質量%を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなる組成を有し、固溶Fe量が10乃至200ppm、添加Si量に対する固溶Si量の比が0.2乃至0.75、固溶Cu量と固溶Mn量の合計が500ppm以下であることを特徴とするアルミニウム合金箔地。
- 単体で存在するSiの含有量が600ppm以下であることを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム合金箔地。
- Fe:0.5乃至2.5質量%、Si:0.01乃至0.3質量%、Cu:0.002至0.05質量%及びMn:0.003乃至0.05質量%を含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなる組成を有するアルミニウム合金鋳塊を、450乃至600℃の均熱温度に、2乃至20時間保持して均質化処理を行う工程と、粗圧延開始温度を450乃至550℃、粗圧延終了温度を350乃至500℃として熱間圧延における粗圧延を行う工程と、仕上圧延終了温度を250℃以下又は290℃以上として熱間圧延における仕上圧延を行う工程とを有し、中間焼鈍をすることなく、固溶Fe量が10乃至200ppm、添加Si量に対する固溶Si量の比が0.2乃至0.75、固溶Cu量と固溶Mn量の合計が500ppm以下であるアルミニウム合金箔地を製造することを特徴とするアルミニウム合金箔地の製造方法。
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