JPH01123054A - ベークハード型高強度キャン材及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は缶用アルミニウム合金板の製造に係り、更に詳
しくは、ビール、炭酸、果汁等の缶（ボディ、エンド）
材の薄肉化に耐えるベークハード型高強度キャン材及び
その製造法に関する。

（従来の技術及び解決しようとする問題点）アルミニウ
ム２ピース缶はボディとエンドとからなり、ビール、炭
酸、果汁用等の飲料缶として使用されている。

これらの缶材としては、ボディの成形は絞り及びしごき
加工（Ｄ−Ｉ加工）の主要成形からなり、その加工法か
ら、一般にボディ材にはＪＩＳ　　Ａ３００４硬質板が
多用されている。また、エンドの成形は多段絞り張出し
加工を主要成形とすることから、エンド材にはＡ３０５
２、Ａ３０８２硬質板が多用されている。

ところで、近年、この種の缶の薄肉軽量化が進められ、
そのために素材のアルミニウム合金板には高強度化が要
望されてきている。

か−る素材の高強度化方法としては種々の方法があるが
、一般的な高強度化方法、例えば固溶体強化法、加工硬
化法の方法では強度は高め得るものの、成形性の低下を
招き１問題であった。

この問題を解決するため、本発明看は、焼付塗装（ベー
キング）により硬化するベークハード型キャン材を開発
し、先に提案したところである（特開昭５８−１２６９
５２号、同５９−１５７２４９号）。これらは、高強度
材であるにも拘わらず加工性に僅れていることを特徴と
するものである。

しかし乍ら、ベーキング後の耐力は２８〜３０ｋｇ／ｒ
ａ！Ｉ２であり、この程度の強度ではさらなる薄肉高強
度化は困薙である。

一方、薄肉化に際しては、高強度のもとての成形性の確
保もさることながら、絞り加工時の耳発生が少ないこと
も重要である。

したがって、薄肉化に対処するには、高強度化。

高成形性、低耳化等の点で総合的に優れたキャン材であ
ることが必要であり、このような要望が強くなってきて
いる。

本発明は、上記従来技術の欠点を解消してキャン材の薄
肉化の要請に応え得るべくなされたものであって、先の
提案に係る特開昭５８−１２６９５２号による高強度材
を更に高強度化し、且つ高強度化に伴う加工性の低下及
び絞り後の耳高の問題を解決して、優れた品質のベーク
ハード型アルミニウムキャン材及びその製造法を提供す
ることを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため１本発明考は、先の提案による
方法において一層の高強度化を図るうえで問題となる点
を究明し、その対策を見出すべく鋭意研究を重ねた結果
、特にＣｕを多量添加して化学成分を調製すると共に中
間焼鈍及び仕上冷間圧延の各条件を規制することにより
、可能であることを見出したものである。

すなわち、本発明に係るベークハード型高強度キャン材
は、Ｃｕ：０．５〜０．８％、Ｍｎ：０．５〜２．０％
、Ｍｇ：１．３〜２．５％、Ｚｎ：０．２５〜１゜０％
、Ｆｅ：０．３〜０．７％及びＳｉ：０．２〜０．７％
を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミ
ニウム合金圧延板において、２００℃±１０℃×　２０
　ｗｉｎのベーキングにて耐力が３１〜３５ｋｇ／Ｉ１
ｍ”を有するものであることを特徴とするものである。

また、このベークハード型高強度キャン材の製造法に係
る本発明は、Ｃｕ：０．５〜０．８％、Ｍｎ：０．５〜
２．０％、Ｍｇ：１．３〜２．５％、Ｚｎ：０゜２５〜
１．０％、Ｆｅ：０．３〜Ｏ，’７％及びＳｉ：０゜２
〜０．７％を含み、残部がＡｎ及び不可避的不純物から
なるアルミニウム合金につき、均熱処理、熱間圧延及び
冷間圧延を施し、その後中間焼鈍を加熱速度１００℃／
ｗｉｎ以上、加熱温度４５０〜６００℃、保持時間１０
ｍｉｎ以内、冷却速度１００℃／ｈｒ以上の条件で行い
、次いで仕上冷間圧延を加工率２５〜５５％で行うこと
により、２００℃±１０℃×　２０　ｗｉｎのベーキン
グにて耐力３１〜３５ｋｇ／ａｍ２を得ることを特徴と
するものである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

まず、本発明における化学成分の限定理由を説明する。

ＣｕはＡ　ｉ２−　Ｃｕ　−Ｍ　ｇ系のベークハード型
高強度材に必須の元素であり、Ｍｇと共に固溶しベーキ
ング時に微細なＡ　Ｑ−Ｃｕ　−Ｍｇ系析出物を生成し
て硬化させ、強度の向上に寄与する。Ｃｕ量が多いほど
その効果が大きいが、先に提案した高強度材ではＣｕが
０．５％を超えると耐食性が非常に劣化するために０．
５％以下に規制されていた。

しかし、本発明では、後述のＺｎの添加との組合せによ
りＣｕが０．５％以上であっても耐食性の劣化を防止す
ることができる。Ｃｕが０．５％未満では、ベーキング
後耐力３１〜３５ｋｇ／ａｍ”を得るためには高仕上冷
延率が必要となり、耳高となる。

また、０．８％を超えると造塊及び圧延時に割れ等が発
生し易くなる。したがって、Ｃｕ量は０．５〜０．８％
の範囲とする。

Ｍｎは強度の向上及びＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎの金属間化合物
生成による加工性の向上に効果がある元素である。しか
し、Ｍｎが０．５％未満ではその効果がなく、また２、
０％を超えるとＡ店−Ｆｅ＝Ｍｎの巨大金属間化合物を
生成し、逆に加工性の低下を促すことになる。したがっ
て、Ｍｎ量は０．５〜２．０％の範囲とする。

Ｍｇは前記Ｃｕと同様にベークハード型高強度材に必須
の元素であり、更にはＭｇ単独による固溶体強化に効果
がある元素である。しかし、Ｍｇが１．３％未満ではそ
の効果が少なく、また２、５％を超えるとＣｕ添加の場
合と同様に製造上の問題を招く。したがって、Ｍｇ量は
１．３−〜２．５％の範囲とする。

Ｚｎは耐食性の向上に効果があると共に、絞り及びしご
き加工並びにその後のフランジ加工で加工性の向上に効
果がある元素である。特−に耐食性については、Ｚｎの
添加は全面腐食型にし、前述の如＜Ｃｕ添加による耐食
性劣化を防止する働きを有する。しかし、Ｚｎが０．２
５％未満ではその効果が少なく、また１、０％を超える
と特に間顕はないもののコスト的に不利である。したが
って、Ｚｎ量は０．２５〜１．０％の範囲とする。

Ｆａは前記Ｍｎ添加との組合せにてＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎの
金属間化合物を形成し、加工性向上の効果がある元素で
ある。しかし、０．３％未満ではその効果が少なく、ま
た０、７％を超えるとＡｌ　−Ｆａ−Ｍｎの巨大な金属
間化合物を形成して加工性の低下を招く、シたがって、
Ｆｅ量は０．３〜０゜７％の範囲とする。

ＳｉはＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎの金属間化合物に相変態を生じ
させ、いわゆるＡｌ　　Ｆｓ　　Ｍｎ　　Ｓｉのα相を
形成させる。このα相は硬度が高く、特にしごき加工性
の向上に効果がある。しかし、Ｓｊが０．２％未満では
その効果が少なく、また０、７％を超えると熱間圧延時
に耳割れを生じ易くする。

したがって、Ｓｉ量は０．２〜０．７％の範囲とする。

なお、不純物としてＣｒ、Ｔｉ、Ｂ、Ｚｒ等々が含有し
得るが、不純物量は本発明の効果を阻害しない限度で許
容される６例えば、Ｃｒは０．３％以下、Ｔｉは０．２
％以下、Ｂは０．０５％以下、Ｚｒは０．１％以下に規
制するのが望ましい。

次に、上記アルミニウム合金の製造条件について説明す
る。

上記化学成分を有するアルミニウム合金は常法により溶
解、鋳造し、得られた鋳塊に均熱処理及び熱間圧延を施
す。これらの条件は特に制限されないが、均熱処理は、
５００℃以上、好ましくは５５０℃以上で６１０℃以下
の温度で１時間以上保持する条件で行うのが望ましい。

また均熱処理直後に施す熱間圧延は１通常、巻取温度２
８０〜３５０℃で行うのが望ましい。

次いで中間焼鈍を含む冷間圧延を施す。中間焼鈍及び仕
上冷間圧延は本発明法において重要な工程であり、それ
らは特定の条件のもので行う必要がある。

まず、中間焼鈍では、加熱速度、加熱温度及び保持時間
、冷却速度が規制される。加熱速度が１００／ｓｉｎ未
満では再結晶組織の結晶粒の成長を招き、加工性の低下
を招くので好ましくない、また冷却速度が１００℃／ｈ
ｒ未満でも同様の結果を招くので好ましくない、加熱温
度はメタル温度が４５０℃未満ではＣｕの固溶が不充分
であり、６００℃を超えるとバーニング等が生じ１表面
上の問題が生じるので好ましくない。上記加熱温度での
保持時間は１０ｍｉｎを超えても大きな効果がなく、却
ってエネルギーの損失となる。したがって、加熱速度１
００℃／ｗｉｎ以上、加熱温度４５０〜６００℃、保持
時間１０ｍｉｎ以内、冷却速度１００℃／ｈｒ以上の条
件で行う。

更に、仕上冷間圧延においては、仕上冷延率が強度と耳
率に関係し、仕上冷延率が２５％未満では強度が不足し
、また５５％を超えると耳高となり、加工中にトラブル
を招くので好ましくない。

したがって、仕上冷延率は２５〜５５％の範囲とする。

以上の条件により製造されるアルミニウム合金圧延板は
、常法によりベーキング、成形加工等が施されるが、従
来よりも約１０％強度が高く、ベーキング後耐力３１〜
３５ｋｇ／ｍ＋ｉ″を有し、且つこの高強度においても
優れた成形性と低耳率を有するものである。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例） 第１表に示す化学成分を有するアルミニウム合金を常法
により溶解、鋳造して厚さ５０ｍｍの鋳造塊を得た。こ
の鋳造塊に５９０℃×５ｈｒの均熱処理を施した後、熱
間圧延により４ｍｍ厚とした。なお、第１表中の合金Ｎ
［Ｌ５、＆６はＣｕ或いはＭｇが多すぎるため、熱間圧
延割れが生じたので、以降の処理を行わなかった。

その後、冷間圧延により最終製品のベーキング後耐力が
３２ｋｇ／ａｍ”となるように所定の中間焼鈍位置（板
厚）にして、加熱・冷却速度１０００℃／ｌ１ｉｎ、メ
タル到達温度５２０℃で１秒保持する中間焼鈍を施し、
製品厚０．３０ｍｍに冷間圧延を行った。

得られたアルミニウム圧延板についてベーキング（２０
０℃×　２０ｍｉｎ）前後の機械的性質を調べると共に
、耳率、成形性（Ｌ、Ｄ、Ｒ，Ｌ、１．Ｒ１Ｅｒ値、フ
ランジ性）を評価し、耐圧強度を調べた。

その結果を第２表及び第３表に示す。

なお、耳率（％）はエリクセン試験機（３３φポンチ、
ブランク径５５φ）を使用して測定し、４％以下を良好
と評価した。

Ｌ、Ｄ、Ｒ（絞り可能限界）は、同様のエリクセン試験
機にてブランク径を変化させ、Ｌ、Ｄ、Ｒ＝（ブランク
径）／（ポンチ径）を求め、高いほど良好と評価した。

Ｌ、１．Ｒ（Ｌ、どき限界）は、ＤＩ試験機を使用し、
１回のしごき限界り、１．Ｒ＝（（ｔａ−ｔ）／ｌ、）
Ｘ１００（％）（ｔ：元厚、ｔｏ：Ｌごき加工後の厚さ
）を求め、高いほど良好と評価した。

Ｅｒ値（ａｍ）はエリクセン試験Ａ法により求めた。

フランジ性は、２５０ｃｃＤＩ缶を作製し、ベーキング
（２００℃×　２０ｍｉｎ）を施した後、フランジ率＝
（（Ｄ−Ｄ、）／Ｄ、）Ｘ　１００（％）　（００：ネ
ック外径、Ｄ：成形後のフランジ外径）を求め、１２％
以上を合格と評価した６ 耐圧強度は、２５０ｃｃＤＩ缶を作製し、ベーキング（
２００℃×　２０　ｍｉｎ）を施した後、Ｎ２にて缶底
のバックリング圧力を測定して評価した６第２表及び第
３表より明らかなように、本発明材＆３、Ｎα４はいず
れもベーキング後耐力が高く、しかも耳率が４％以下の
低耳で且つ各種成形性が優れており、耐圧強度も高いの
で、薄肉化が可能である。

一方、比較材Ｎ（Ｌｌ、Ｎα２はＣｕが少ないため、ベ
ーキング後耐力３２　ｋｇ　／　ｍｍ”を得るには高冷
延率にする必要があり、そのため結晶粒伸長により成形
性が低下し、絞り耳も高くなっている。

また、比較材Ｎα４Ａ、４４Ｂは本発明範囲内の化学成
分を有する合金＆４について仕上冷延率を変えた例であ
り、仕上冷延率が高すぎると高強度は得られるものの耳
高で且ついずれかの成形性に劣り、また仕上冷延率が低
すぎるとベーキング後耐力が低く、耐圧強度も低い。ま
た、耐食性はＺｎが添加されることにより、Ｃｕ０．５
％以上においても良好であったが、０．８％を超えた比
較材Ｈａ　６が若干劣る傾向にあった。

【以下余白１ （発明の効果） 以上詳述したように１本発明によれば、従来材に比べて
特に高Ｃｕと同時にＺｎ添加を考慮して化学成分刹整を
図り、且つ中間焼鈍及び仕上冷延率を規制して製造する
ので１強度が高く、シかも成形性に優れたキャン材を得
ることができる。したがって、高強度による薄肉化の要
請に充分応えることが可能であり、コストダウンを図る
ことができる。

特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で（以下、同じ）、Ｃｕ：０．５〜０．８
   ％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｍｇ：１．３〜２．５％
   、Ｚｎ：０．２５〜１．０％、Ｆｅ：０．３〜０．７％
   及びＳｉ：０．２〜０．７％を含有し、残部がＡｌ及び
   不可避的不純物からなるアルミニウム合金圧延板におい
   て、２００℃±１０℃×２０ｍｉｎのベーキングにて耐
   力が３１〜３５ｋｇ／ｍｍ＾２を有するものであること
   を特徴とするベークハード型高強度キャン材。
2. （２）Ｃｕ：０．５〜０．８％、Ｍｎ０．５〜２．０％
   、Ｍｇ：１．３〜２．５％、Ｚｎ：０．２５〜１．０％
   、Ｆｅ：０．３〜０．７％及びＳｉ：０．２〜０．７％
   を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアル
   ミニウム合金につき、均熱処理、熱間圧延及び冷間圧延
   を施し、その後中間焼鈍を加熱速度１００℃／ｍｉｎ以
   上、加熱温度４５０〜６００℃、保持時間１０ｍｉｎ以
   内、冷却速度１００℃／ｈｒ以上の条件で行い、次いで
   仕上冷間圧延を加工率２５〜５５％で行うことにより、
   ２００℃±１０℃×２０ｍｉｎのベーキングにて耐力３
   １〜３５ｋｇ／ｍｍ＾２を得ることを特徴とするベーク
   ハード型高強度キャン材製造法。