JPH0222446A - 高成形性アルミニウム合金硬質板の製造法 - 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） 本発明はアルミニウム合金硬質板の製造法に係り、更に
詳しくは、耳率が低く、成形性に優れ、特に飲料缶胴等
の材料に適するアルミニウム合金硬質板の製造法に関す
るものである。 （従来の技術） 従来より、ビール、炭酸飲料用等の飲料缶体や食缶缶体
用の材料としてはＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系の３００４合金硬
質材が用いられており、近年の缶軽量化では高強度高成
形性化の要望が強い。そのため、本発明者等は先に析出
硬化型の缶体用材料（以後、「キャンボディ」と呼ぶ）
を開発した（特公昭６１−７４６５号は力つ、しかし乍
ら、更に高強度高成形性化の要望が強くなってきている
。 また、その製造法としては、鋳塊を均熱した後、熱間圧
延されてコイル状に巻上げられ、その後、そのまま焼鈍
され或いは冷間圧延後に焼鈍され、更に製品板厚まで冷
間圧延される方法が一般的である。 ところで、従来、この焼鈍はバッチ炉で行なわれており
、−殻内には、加熱冷却速度４０℃／ｈｒ前後、加熱温
度３５０℃程度で数時間保持と云われている。 一方、最近では、生産性の向上を目的として、連続焼鈍
炉を使用する連続焼鈍技術（ＣＡＬ：コイルを巻きほど
きながら急速加熱し、短時間保持して冷却する焼鈍）が
用いられ始めており、例えば、特公昭６１−７４６５号
、同６２−３７７０５号、同６２−６７４Ｑ号、同６２
−１３４２１号等で提案されている。但し、現状では加
熱前のコイル温度は低温でなければならない。それは、
アルミニウム材の場合、ＣＡＬに必須のアキュムレータ
ーとしてゴムロールが使用されているためであり、ゴム
の性能上、コイル温度は１５０℃以下である必要がある
からである。 更に、そのために熱延コイルでは放冷し焼鈍する必要が
あり、時間及びエネルギーの無駄である。 （発明が解決しようとする課題） 前述の特公昭６１−７４６５号に開示されている析出硬
化型キャンボディ材は、高強度で、かつ高成形性を有す
るが、薄肉化に伴う成形性の低下に対しては更に高成形
性化が必要である。 すなわち、素材の薄肉化は絞り性、張出し性及び曲げ性
の低下を招き、キャンボディの成形工程において不具合
を生じ昌い。 また、生産性の向上を目的とした連続焼鈍の使用に対し
ては、前述の如く時間及びエネルギーの無駄がある。 本発明は、更なる高強度高成形性化の要請に応えるべく
なされたものであって、高強度であると共に耳率が低く
、特に成形性に優れたアルミニウム合金硬質板を、時間
及びエネルギーの無駄を少なくして製造し得る方法を提
供することを目的とするものである。 （課題を解決するための手段） 前記問題点を解決するため、本発明者等は、まず、成形
性と析出物の関係について詳しく調査した。 その結果、成形性の低下には２００℃以下において形成
される微細析出物が影響していることを見い出した。す
なわち、熱延後、放冷中に析出するものが成形性の低下
につながる。通常の熱延終了温度は３００℃前後であり
、放冷する時間を調べたところ、２０℃／ｈｒの冷却速
度であった。この冷却速度では２００℃から室温までに
約１０時間を要し、微細析出物の形成に充分なものであ
るから、成形性の低下をもたらしている９このため、熱
延後の放冷に伴う問題を解決する必要があることを確認
した。 一方、成形性の向上には少なくとも１５０℃以上で焼鈍
を開始する必要があるが、この時の問題はアキュムレー
ターのゴムロールの性能である。 本発明者等はアキュムレーターのロールに関し、特に熱
の影響について詳しく調査した結果、特殊な鋼製ロール
と形状を選定すると共に、その配置の検討により、高温
で焼鈍を開始できることを見い出した。 また、熱間圧延速度は焼鈍速度に比べて速いため、熱延
コイルを保温することが必要であることを考え、各種保
温炉を検討した。その結果、簡易な保温炉、例えば加熱
のないものにおいても充分に保温される（この場合、５
〜ｂ 速度となる）こと、好ましくは若干加熱することが好ま
しいことを確認した。更に２００〜３００℃に保温した
時に午じる析出物は成形性にとっては逆に好ましいこと
も見い出した。 以上の知見に基づき、本発明者等は、化学成分の調整並
びに熱延、焼鈍条件等について更に詳細に研究を重ね、
ここに優れた成形性と生産性を兼ねたアルミニウム合金
硬質板を製造し得る方法を発明したのである。 すなわち、本発明に係る高成形性アルミニウム合金硬質
板の製造法は、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｍｇ：０．５
〜３．０％及びＣｕ：０．０５〜０．５０％を含有し、
更にＦｅ：Ｑ、２〜０．７％、Ｓｉ：０．１〜０．５％
及びＺｎ：０．０５〜１．０％のうちの１種又は２種以
上を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなるＡｌ
金合金つき、５００〜６００℃の温度で１時間以上の均
質化熱処理を施して２８０℃以上で熱間圧延を終了し、
その後、放冷することなく直ちに、或いは放冷すること
なく２００〜３００℃の温度範囲に１時間以上保持加熱
し、次に１５０℃以下に下げることなく、１００℃／ｌ
１ｌｉｎ以上の加熱冷却速度で４００〜６００℃に１０
分以内保持の急速焼鈍を行い、更に仕上冷延率７０％の
冷間圧延を施す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。 Ｍｎは強度の向上に効果があり、またＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ
系の金属間化合物の生成によるしごき加工性の向上に効
果がある元素である。しかし、Ｏ８５％未満ではその効
果が小さく、また２、０％を超える場合にはＡｌ−’Ｆ
ｅ−Ｍｎ系の巨大金属間化合物が形成され、加工性の低
下を促すので好ましくない。したがって、Ｍｎｊｌは０
．５〜２．０％の範囲とする。 ＭｇもＭｎと同様、強度向上に効果があり、特にＣｕと
の組合せにおいて、塗装印刷時のベーキングに際してＡ
ｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系の金属間化合物の析出硬化による強度
向上が著しい。しかし、０．５％未満ではその効果が小
さく、また３、０％を超える場合には造塊及び熱延時に
割れが生じ易くなると共にしごき加工時に焼付き易くな
り１、好ましくない。したがって、Ｍｇ量は０．５〜３
．０％の範囲とする。 ＣｕもＭｇと同様の効果を示し、０．０５％未満ではそ
の効果が小さく、また０、５０％を超える場合には造塊
及び熱延時に割れが生じ易くなり、耐食性も低下する。 したがって、Ｃｕ量は０．０５〜０．５０％の範囲とす
る。 ＦｅはＭｎとの組合せにてＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系の金属間
化合物を形成し、しごき加工性の向上に効果があるが、
０．２％未満ではその効果が少なく、０．７％を超える
場合には巨大な金属間化合物を形成して加工性の低下を
招く。したがって、Ｆｅ量は０．２〜０．７％の範囲と
する。 ＳｉはＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系の金属間化合物に相変態を生
じさせ、いわゆるＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−３ｉのα相を形成
させる元素である。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、０．１％未満では
その効果が少なく、また０、５％を超える場合には圧延
時に耳割れが生じ易くなる。したがって、Ｓｉ量は０．
１〜０．５％の範囲とする。 Ｚｎは絞り及びしごき加工並びにその後のフランジ成形
性の向上に効果があるが、０．０５％未満ではその効果
が少なく、しかし、１．０％を超える場合には特に問題
はないが、耐食性が低下する傾向となり、またコスト的
に不利である。したがって、Ｚｎ量は０．０５〜１．０
％の範囲とする。 但し、上記Ｆｅ、Ｓｉ及びＺｎはこれらのうち少なくと
も１種を含有させれば充分である。 なお、不純物としては本発明の効果を損なわない限度で
許容でき、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％以下であ
れば、特に問題はないゆ 次に本発明の製造法について説明する。 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、得られた鋳塊について熱間圧延前に均質化
熱処理を施すが、この均質化熱処理は５００℃以上の温
度で行う必要がある。５゜０℃未満では製品における特
性（絞り耳率、成形性）が劣るので好ましくない。なお
、保持時間は特に制限されないが、加熱温度が５５０℃
未満の場合はｌｈｒ以上、５５０°Ｃ以上の場合は保持
時間なしでもよいが、好ましくはｌｈｒ以上である。 引き続いて行われる熱間圧延では、特に圧延終了時の温
度が重要であり、材料特性では絞り耳率に影響を及ぼす
。圧延終了温度が２８０℃未満では、その後の焼鈍にお
いて形成される０−９０゜耳（立方体集合組！６）が不
足し、その後の冷延による４５″耳形成によっても結果
的には製品での低耳率が得られ難い。したがって、熱間
圧延は２８０”Ｃ以上で終了する必要がある。この場合
、コイル状で巻き上げることが次の熱処理の遂行上必要
である。なお、熱間圧延板厚は４ｍ＋ｍ以下が好ましい
。 次いで、熱延コイルに熱処理を施すが、これが本発明の
最大の特徴である。 すなわち、コイル状の熱延板（以下、ホットコイルとい
う）は、２８０℃以上（通常、３００〜３５０℃）で巻
上げられ、通常は放冷（或いはファン冷却）される、こ
の際、上記組成のホットコイルは２００℃以下の温度領
域にて熱延中に固溶されていた元素が析出してくる。こ
れら析出物はその後の熱処理においても固溶され難く、
製品板における成形性低下を招く。また、この放冷は熱
及び時間の無駄である。したがって、本発明では、ホッ
トコイルを２００°Ｃ以下、少なくとも１５０℃以下に
下げることなく、熱処理を行うようにしたものである。 この点、従来及び最近の熱処理炉では、前述の如く熱処
理前に温度を下げる必要があるという問題があるが、本
発明では、ホットコイルを１．５０℃以下に下げること
なく連続焼鈍炉に装入し、連続的に加熱する熱処理を施
すので、そのような問題がない。 そのためには、熱間圧延後放冷することなく直ちに（こ
の場合、１５０℃以下にならない）連続焼鈍炉に装入す
るか、或いは放冷することなくホットコイルを保温加熱
し１５０℃以下に下げることなく連続焼鈍炉に装入する
必要がある。後者の場合、保温加熱温度が２００℃以下
では前記の如く成形性の低下を招き、また３００℃を超
えると比較的大きな析出物が形成され、これもまた成形
性の低下を促す。したがって、２００〜３００℃の温度
範囲に保持加熱することが必要であり、１時間以上の保
持にて成形性の向上を得ることができる。 次に、急速焼鈍、すなわち、急速加熱冷却焼鈍を施すが
、炉装入時に１５０’Ｃ以下になると成形性の低下を招
くので、前述のアキュムレーターのロール等の改善によ
り１５０℃以下に下げることなく焼鈍を行う。この急速
加熱冷却焼鈍は結晶粒の微細化、生産性向上及び析出硬
化に必須である。 加熱冷却速度が１００℃／ｍｉｎ未満ではいずれに対し
ても逆効果である。また、４００℃未満の加熱では短時
間による再結晶が難しく、しかし６００℃を超える場合
にはバーニングが生じ易くなる。 更に保持時間が１０＋＋＋ｉｎを超える場合にはいずれ
に対しても好ましくない。したがって、最終工程の焼鈍
は、１００℃／ｓｉｎ以上の昇降温速度で、４００〜６
０ｏ℃の温度ｉｃ１０ｍｉｎ以内保持する条件とする。 更に、冷却されたコイルは冷間圧延にて製品とされる。 この冷間圧延は加工硬化による強度向上に効果があるが
、仕上圧延率が７０％未満では強度不足となるので、仕
上圧延率は７０％以上とする。 なお、その後、必要に応じて安定化焼鈍を施すことがあ
り、これは包装容器を成形する際に張出し性が要求され
る場合である。この焼鈍条件は特に制限されず、例えば
、焼鈍温度１００〜２００℃でｌｈｒ以上保持する。 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鋳塊に
５８０℃Ｘ６ｈｒの均質化熱処理を施し、熱間圧延（終
了温度２５０℃と３００℃目標の２種類）にて板厚２．
５ｍｍを得た。その後、第２表に示す条件で熱処理を施
し、製品板厚０．４ｍｍとした。なお、焼鈍前板温の保
持は２時間である。 得られた製品について、圧延上り強度及びベーキング（
２００℃Ｘ　２０＋１ｉｎ）後強度を調べると共に、耳
率の測定、成形性を評価した。材料特性を第３表に示す
。 なお、耳率の測定、Ｅｒ値及びＬＤＲの調査にはエリク
セン試験機を使用し、耳率は３３φポンチ、ブランク径
５５φ（絞り率４０％）にて求めた。 Ｅｒ値はエリクセン試験Ａ法により求めた。またＬＤＲ
は、３３φポンチを用い、ブランク径を変化させ、次式 により求めた。更に曲げ性は９０’曲げ、曲げ半径３Ｒ
にて行った。

【以下余白】

第３表より１本発明例Ｎα２は、高強度（ベーキング後
耐力２８ｋｇｆ／■”以上）、低耳（耳率３％以下）で
優れた成形性が得られている。これに対し、圧延終了温
度が低い比較例Ｎα１は高耳で成形性が不十分である。 焼鈍前温度が高い比較例Ｎｏ　３と低い比較例はいずれ
も成形性が不十分である。また加熱冷却速度が遅い比較
例Ｎα５は強度不足であり、生産性が低い。また焼鈍温
度が高い比較例魔６は高耳率で成形性が劣っている。 （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、アルミニウム合
金の化学成分を適切に調整すると共に、均質化熱処理、
熱間圧延、焼鈍前加熱、焼鈍更には冷間圧延の各条件を
関連させて規制するので、高強度、低耳で、特に優れた
成形性を有するアルミニウム合金硬質板が時間及びエネ
ルギーの無駄なく得られる。したがって、本発明は缶の
軽量化及び板製造の生産性向上に寄与するところが大き
い。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量％で（以下、同じ）、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｍ
   ｇ：０．５〜３．０％及びＣｕ：０．０５〜０．５０％
   を含有し、更にＦｅ：０．２〜０．７％、Ｓｉ：０．１
   〜０．５％及びＺｎ：０．０５〜１．０％のうちの１種
   又は２種以上を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物か
   らなるＡｌ合金につき、５００〜６００℃の温度で１時
   間以上の均質化熱処理を施して２８０℃以上で熱間圧延
   を終了し、その後、放冷することなく直ちに、或いは放
   冷することなく２００〜３００℃の温度範囲に１時間以
   上保持加熱し、次に１５０℃以下に下げることなく、１
   ００℃／ｍｉｎ以上の加熱冷却速度で４００〜６００℃
   に１０分以内保持の急速焼鈍を行い、更に仕上冷延率７
   ０％の冷間圧延を施すことを特徴とする高成形性アルミ
   ニウム合金硬質板の製造法。