JPH055149A - 成形用アルミニウム合金硬質板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ Ａｌ缶の蓋に適した、高強度で強度異方性が
少なく、局部張り出し性、深絞り耳率、その他成形性に
優れ、しかも缶のリサイクルの容易化に寄与するＡｌ合
金硬質板を提供する。 ［構成］ Ｍｇ 0.5〜 3.0％、Ｍｎ 0.5〜 2.5％、Ｆｅ
0.1〜 2.5％、残部実質的にＡｌよりなり、比抵抗値が
4.5μΩcm以上、平均結晶粒径１００μｍ以下、６μｍ
以上の金属間化合物数１００個／ 0.2mm² 以下、１μｍ
以上の金属間化合物数２０００個／ 0.2mm² 以上のＡｌ
硬質板。さらに上記の他、ＣｕもしくはＺｎを含有して
も良い。またその製造方法も開示している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、主としてアルミニウ
ム缶用材料として用いられる成形用の高強度アルミニウ
ム合金硬質板およびその製造方法に関し、より詳しく
は、塗装焼付け後の強度が高くかつ局部張出し性に優
れ、かつ材料の異方性も少なく、しかも２ピース缶の蓋
材に用いた場合にリサイクル性にも優れたアルミニウム
合金板およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のようにアルミニウム２ピース缶の
缶体は、ＤＩ加工による缶胴（ＤＩ缶胴）と缶蓋（エン
ド）とによって組立てられ、また通常のイージーオープ
ンエンドの場合は缶蓋にタブが取付けられている。

【０００３】これらのうち、缶体の胴材としては、深絞
り性、しごき性、さらにはＤＩ加工−焼付塗装後のネッ
キング加工性、フランジング加工性等に優れていること
が要求され、一般にはＡｌ−Ｍｎ系の３００４合金Ｈ１
９材やＨ３９材が使用されている。近年の薄肉化の要求
に伴ない、胴材としてもより高強度化が要求されるよう
になっているが、従来の３００４合金缶胴材でも焼付塗
装後の耐力で２７０Ｎ／mm² 以上の強度が得られるよう
になっている。

【０００４】一方缶体の蓋材としては、ビールその他の
炭酸飲料用の缶体の蓋材、すなわち内圧が高くなる用途
の缶体の蓋材では、近年の薄肉化の傾向に伴ない、焼付
塗装後の耐力で３００Ｎ／mm² 以上の高強度が要求さ
れ、そこで一般にはＡｌ−Ｍｇ系の５１８２合金のＨ１
８材やＨ３８材が多用されており、このほか特に高強度
が要求されない蓋材では５０８２合金や５０５２合金も
使用され、さらに一部ではＡｌ−Ｍｎ系の３００４合金
も使用されることがある。

【０００５】なおタブ材は、特に高強度は要求されず、
耐力２５０Ｎ／mm² 以上で曲げ性に優れていれば良く、
５１８２合金、５０８２合金、５０５２合金、３００４
合金のいずれも上述の強度は得られ、かつ低加工度であ
るため、曲げ性に対しても特に問題はない。

【０００６】そのほか、深絞り缶や食缶用のＤＲＤ缶
（絞り−再絞り缶）には、５０５２合金のＨ１８材もし
くはＨ３８材、あるいは５０４２合金のＨ３８材が多用
されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年に至り、資源の再
利用および自然環境保護の観点から、アルミニウム缶に
ついても回収して再生使用する動き、すなわちリサイク
ル化の動きが強まっている。ところが、使用済みのアル
ミニウム缶を回収して再溶解する際には、缶の胴部と蓋
部とが混在したまま溶解して鋳塊（再生塊）を得ること
になる。そのため缶胴と缶蓋とが異なる成分組成の合金
で構成されている場合には、目的とする缶胴材または缶
蓋材を製造するためには成分調整を行なう必要があり、
そのためコスト増大を招かざるを得ない。

【０００８】例えば、前述のように従来のアルミニウム
２ピース缶の胴材としてはＡｌ−Ｍｎ系の３００４合金
が一般的であり、蓋材としては内圧が加わる用途ではＡ
ｌ−Ｍｇ系の５１８２合金が主流であるが、このように
３００４合金からなる胴材と５１８２合金からなる蓋材
を組合せたアルミニウム缶を回収して再溶解し、再び胴
材用３００４合金もしくは蓋材用５１８２合金を溶製す
るためには、新たな純アルミ地金やＭｇ添加用の母合
金、その他の合金成分調整用材料を添加して成分調整を
行なわなければならなかった。

【０００９】そこで最近では缶胴と缶蓋とを同一成分組
成の合金で構成する所謂ユニアロイ化の試みがなされて
いるが、同一成分組成の合金で缶胴に要求される成形
性、特にＤＩ加工に必要なしごき性を得ると同時に、缶
蓋の成形に要求される成形性、特に良好な局部張り出し
性や深絞り耳率と、内圧が加わる用途で蓋材に要求され
る高強度とを得ることは極めて困難であった。したがっ
て従来は実際にはユニアロイ化を達成することは困難と
されていた。

【００１０】また従来から蓋材に使用されている５１８
２合金では強度異方性が大きく、そのため次のような問
題があった。すなわち５１８２合金圧延板では、強度は
Ｌ方向（圧延方向）、Ｃ方向（圧延方向に直交する方
向）、４５°方向（Ｌ方向、Ｃ方向に対し４５°の方
向）で異なり、一般にはＬ方向で最大、４５°方向で最
小となり、その差は耐力値で２０Ｎ／mm² に及ぶ。この
ように強度異方性が大きい板を缶蓋に用いれば、缶胴と
缶蓋を取付けた後に圧力を加えれば４５°方向からバッ
クリングが生じてしまうおそれがあり、また蓋の外形を
打抜く際に充分な真円度が得られなかったり、蓋にタブ
を取付けてリベット部を成形する際にリベット部に充分
な真円度が得られなかったりする問題があった。

【００１１】さらに蓋材については、既に述べたように
各種の成形性のうちでも特に良好な局部張り出し性を有
し、また深絞り耳率が低いことが望まれるが、従来の５
１８２合金はこの点でも未だ不充分であった。

【００１２】すなわち缶蓋にはタブの廻り止めや補強の
ためにいくつかのディンプルが形成されるのが通常であ
り、したがってディンプル形成のための局部張り出し成
形における成形性（局部張り出し性）が良好なことが要
求される。また深絞り耳率に関しては、缶蓋の外形を打
抜いた際に耳が高ければ、打抜き後の缶蓋を重ね合せる
時に高さが一定せず、安定性に欠け、また缶胴とのシー
ミング時のなじみが悪くなり、缶の密封性に問題が生じ
るおそれがあり、したがって深絞り耳率が低いことが要
求される。しかしながら５１８２合金では局部張り出し
性が充分に優れているとは言えず、また深絞り耳率の点
でも未だ不充分であった。

【００１３】この発明は以上の事情を背景としてなされ
たもので、アルミニウム缶用の蓋材として用いた場合に
缶のリサイクルが容易であって、しかも焼付塗装処理後
の強度は従来高強度蓋材として用いられていた５１８２
合金と同等以上であるにもかかわらず、５１８２合金よ
り強度異方性が格段に少なく、かつ局部張り出し性が良
好であってまた深絞り耳率も低く、その他の成形性にも
優れた成形用アルミニウム合金硬質板を提供することを
目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は前述の課題
を解決するべく鋭意実験・検討を重ねた結果、従来ＤＩ
缶胴材として用いられていた３００４合金をベースとし
て、成分組成を適切に調整するとともに、圧延板の状態
において比抵抗値を指標として表われるＭｎ，Ｆｅ等の
合金元素の固溶量と、結晶粒サイズおよび金属間化合物
サイズを適切に制御することにより、塗装焼付け後の強
度が高くかつ強度異方性が少なく、しかも局部張り出し
性が良好であるとともに深絞り耳率が低い成形用アルミ
ニウム合金硬質板が得られることを見出し、この発明を
なすに至った。

【００１５】またアルミニウム合金硬質板の製造過程に
おいて、鋳造時における冷却速度を速めるとともに中間
熱処理を急速昇温、急速冷却とすることによって、前述
のような固溶状態、結晶粒サイズ、金属間化合物サイズ
を有する硬質板が得られることを見出し、製造方法の発
明をなすに至ったのである。

【００１６】具体的には、請求項１の発明の成形用アル
ミニウム合金硬質板は、Ｍｇ 0.5〜3.0％、Ｍｎ 0.5〜
2.5％、Ｆｅ0.1〜 2.5％を含有し、残部がＡｌおよび不
可避的不純物よりなり、しかも２０℃における比抵抗値
が 4.5μΩcm以上であり、かつ圧延方向に対し直角な方
向の平均結晶粒径が１００μｍ以下であり、さらに板表
面における６μｍ以上の金属間化合物の数が 0.2mm² 当
り１００個以下でしかも１μｍ以上の金属間化合物の数
が 0.2mm² 当り２０００個以上であることを特徴とする
ものである。

【００１７】また請求項２の発明の成形用アルミニウム
合金硬質板は、請求項で規定している合金成分のほか、
さらにＣｕ0.05〜 1.0％、Ｚｎ 0.1〜 1.0％のうちの１
種または２種を含有し、かつ比抵抗値、平均結晶粒径、
金属間化合物数を請求項１と同様に規定したものであ
る。

【００１８】一方請求項３の発明の製造方法は、請求項
１で規定した成形加工用アルミニウム合金硬質板の製造
方法に関するものであって、Ｍｇ 0.5〜 3.0％、Ｍｎ
0.5〜2.5％、Ｆｅ 0.1〜 2.5％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、５０℃／sec 以上
の冷却速度で連続鋳造して板厚３〜１５mmの連続鋳造板
とし、次いでその連続鋳造板に１次冷間圧延を施した
後、５００〜６２０℃の範囲内の温度に１０℃／sec 以
上の加熱速度で昇温し直ちにもしくはその範囲内の温度
で１２０sec 以下の保持を行なった後、１０℃／sec以
上の冷却速度で冷却する中間熱処理と、それに続く２次
冷間圧延とを１回または２回以上行ない、最終の２次冷
間圧延の圧延率を３０％以上とし、これにより２０℃に
おける比抵抗値が 4.5μΩcm以上であり、かつ圧延方向
に対し直角な方向の平均結晶粒径が１００μｍ以下であ
り、さらに板表面における６μｍ以上の金属間化合物の
数が0.2mm² 当り１００個以下でしかも１μｍ以上の金
属間化合物の数が 0.2mm² 当り２０００個以上であるア
ルミニウム合金硬質板を得ることを特徴とするものであ
る。

【００１９】また請求項４の発明の製造方法は、請求項
２で規定した成形用アルミニウム合金硬質板の製造方法
についてのものであって、請求項３中で規定している成
分元素のほか、さらにＣｕ0.05〜 1.0％、Ｚｎ 0.1〜
1.0％のうちの１種または２種以上を含有する合金につ
いて、請求項３で規定しているプロセスとほぼ同じプロ
セス（但し最終の２次冷間圧延の圧延率は２０％以上）
を適用するものである。

【００２０】

【作用】本願各発明の成形用アルミニウム合金硬質板に
おける合金元素は、主としてアルミニウム材料の強度を
高めるとともに、塗装焼付け時における軟化を抑制し、
併せて結晶粒サイズおよび金属間化合物サイズの適切な
制御を容易とするために添加されるものであり、まず請
求項１の発明の成形用アルミニウム合金硬質板における
成分限定理由を説明する。

【００２１】Ｍｇ：Ｍｇはアルミニウムマトリックス中
に固溶し、加工硬化特性を向上させるに有効な添加元素
である。但しこの発明の方法の場合は、鋳造時の冷却速
度を速めて、強制的に他の成分、特にＭｎ，Ｆｅを固溶
させているため、加工硬化に対しては相乗的にそれぞれ
の元素が効いてくるから、通常のＤＣ鋳造の場合のよう
に 4％も添加する必要はない。ここで、Ｍｇ添加量が
0.5％未満では塗装焼付け後に所要の高強度が得られ
ず、また再結晶粒が粗大となって成形性を害するととも
に成形時の肌荒れが生じ易くなる。一方Ｍｇ添加量が
3.0％を越えれば、冷間圧延性が低下して冷間圧延中に
耳割れが発生し易くなり、歩留りが低下するとともに操
業上も問題が生じ易くなる。したがってＭｇの添加量は
0.5〜 3.0％の範囲内とした。

【００２２】Ｍｎ：Ｍｎは強度向上に寄与するとともに
塗装焼付け時の強度低下を抑制するのに有効な元素であ
る。またこの発明で主用途としている蓋材では、ディン
プル部を形成するために局部的な張り出し成形を行な
う。このような局部張り出し成形箇所でリューダースマ
ークと称される剪断帯が発生すれば、割れ発生の原因と
なるから、このようなリューダースマークの発生は抑制
しなければならないが、Ｍｎの添加による微細な金属間
化合物の晶出はリューダースマークの抑制、ひいては局
部張り出し性の向上に有効であり、また強度の異方性を
少なくするにも有効である。但しＭｎの添加量が 0.5％
未満ではこの効果が得られず、一方 2.5％を越えれば冷
間圧延性が極端に低下するとともに鋳造性も極めて悪く
なるから、Ｍｎの添加量は 0.5〜 2.5％の範囲内とし
た。

【００２３】Ｆｅ：ＦｅはＭｎと同様に強制的に固溶さ
せ、加工硬化性と耐焼付け軟化性を向上させて、塗装焼
付け後の高強度を得るに極めて有効な元素である。なお
Ｆｅの添加は、Ｍｎの固溶量を著しく減少させはする
が、Ｍｎの固溶量の減少は、逆に微細な析出物が生じる
ことを意味するから、加工硬化や焼付け軟化抑制につい
ても有効である。Ｆｅの添加量が 0.1％未満ではその効
果が得られず、一方 2.5％を越えてＦｅを添加すれば、
析出物が粗大化してかえって塗装焼付け時に軟化してし
まうことがある。したがってＦｅの添加量は 0.1〜 2.5
％の範囲内とした。

【００２４】以上のように請求項１の発明の成形用アル
ミニウム合金硬質板においては、必須合金成分としてＭ
ｇ，Ｍｎ，Ｆｅを添加し、Ｍｇの固溶による加工硬化
と、遷移元素であるＭｎ，Ｆｅの強制固溶による加工硬
化と塗装焼付け時の軟化抑制を図り、さらに成形時のリ
ューダースマーク発生の抑制や強度異方性の低減、冷間
圧延性等を考慮している。

【００２５】さらに請求項２の発明の成形用アルミニウ
ム合金硬質板では、上述のＭｇ，Ｍｎ，Ｆｅのほか、Ｃ
ｕおよび／またはＺｎを添加して、Ｍｇ，Ｍｎ，Ｆｅに
よる前述の効果のほか、さらに塗装焼付け処理時の時効
硬化による塗装焼付け後の強度向上を図っている。次に
請求項２の発明の成形用アルミニウム合金硬質板におけ
るＣｕ，Ｚｎの添加量の限定理由を説明する。

【００２６】Ｃｕ：Ｃｕは前述のように塗装焼付け処理
時において時効硬化を図り、これによる塗装焼付け後の
板の強度向上を図るに有効である。この効果は、Ａｌ−
Ｃｕ−Ｍｇ系析出物の析出過程で生じる。この効果を得
るためには、少なくとも0.05％以上のＣｕの添加が必要
である。一方Ｃｕを 1.0％以上添加した場合、時効硬化
は容易に得られるものの、冷間圧延中に加工硬化しやす
くなり、加工性を損なう。したがってＣｕを添加する場
合のＣｕ添加量は0.05〜 1.0％の範囲内とした。

【００２７】Ｚｎ：ＺｎもＭｇ，Ｃｕとの相互作用によ
って時効硬化が期待できることは良く知られており、こ
の発明においてもＺｎの添加は塗装焼付け処理時におけ
る時効硬化による塗装焼付け後の板の強度向上を図って
いる。Ｚｎが 0.1％未満ではその効果が得られず、一方
1.0％を越えてＺｎを添加すれば、強度は向上するもの
の、加工硬化性が強くなって絞り成形性、再絞り成形性
が極端に損なわれる。したがってＺｎを添加する場合の
Ｚｎ添加量は 0.1〜 1.0％の範囲内とした。

【００２８】以上の各成分の残部は、基本的には、本願
のいずれの発明においてもＡｌおよび不可避的不純物と
すれば良いが、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｖは強度向上に寄与し、ま
たいずれも 0.3％程度までであればこの発明の効果を損
なわないから、それぞれ 0.3％程度までは許容される。

【００２９】なお通常のアルミニウム合金においては、
鋳塊の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あり、この発明の成形用アルミ
ニウム合金硬質板においても、微量のＴｉ、もしくはＴ
ｉおよびＢを含有していても良い。但し、Ｔｉを添加す
る場合、その添加量が0.01％未満ではＴｉ添加の効果が
得られず、0.50％を越えれば初晶ＴｉＡｌ₃が晶出して
成形性を害するから、Ｔｉは0.01〜0.50％の範囲内とす
ることが好ましい。またＴｉとともにＢを添加する場
合、Ｂの添加量が１ppm 未満ではＢ添加の効果がなく、
一方１０００ppmを越えれば、ＴｉＢ₂ の粗大粒子が混
入して成形性を害するから、Ｂは１〜１０００ppm の範
囲内とすることが好ましい。

【００３０】さらに本願各発明の成形用アルミニウム合
金硬質板においては、前述のような各合金元素を含有す
るほか、最終圧延板の状態において２０℃（室温）で測
定した比抵抗値が 4.5μΩcm以上であること、また結晶
粒サイズ条件として、圧延方向に対し直角な方向の平均
結晶粒径が１００μｍ以下であること、さらに金属間化
合物晶出物サイズ条件として、板表面における６μｍ以
上の金属間化合物晶出物の数が 0.2mm² 当り１００個以
下でしかも１μｍ以上の金属間化合物晶出物の数が 0.2
mm² 当り２０００個以上であることが必要である。

【００３１】金属材料における比抵抗値は固溶量に対応
するが、本願各発明において固溶元素、主としてＭｎ，
Ｆｅの固溶による耐焼付け軟化特性および時効硬化性を
有効に機能させるためには、固溶量の指標となる比抵抗
値（於２０℃）が 4.5μΩcm以上である必要がある。２
０℃での比抵抗値が 4.5μΩcm未満では塗装焼付け後に
充分な強度を得ることができない。

【００３２】また径が６μｍ以上の比較的大きな金属間
化合物は局部的な張り出し成形の際に割れの起点となり
やすく、そこで局部張り出し成形性を向上させるために
は６μｍ以上の金属間化合物を 0.2mm² 当り１００個以
下に規制する必要がある。一方６μｍより小さい比較的
微細な金属間化合物が多数存在すれば強度異方性を低減
することができると同時に、局部張り出し成形における
剪断帯の発生を防止して局部張り出し成形性の向上に寄
与し、さらには強度向上にも寄与する。但し実際上正し
くカウント可能なのは１μｍ以上の金属間化合物であ
り、したがって１μｍ以上の金属間化合物数を 0.2mm²
当り２０００個以上と規定した。なおこれらの金属間化
合物数は、画像解析装置を用いて調べれば良い。

【００３３】さらに結晶粒径については、１００μｍ以
上の粗大な結晶粒が存在すれば、一般に成形性が悪くな
るばかりでなく、成形時に肌荒れが発生し、外観不良と
なる。そこて平均結晶粒径を１００μｍ以下と規定し
た。なお圧延板では結晶粒が圧延方向に伸長しているか
ら、上記の１００μｍ以下の粒径規定は、圧延方向に対
し直角な方向での粒径を意味するものとした。

【００３４】次に前述のような成形用アルミニウム合金
硬質板を製造する方法、すなわち請求項３、請求項４の
発明の方法について説明する。

【００３５】先ず前述のような成分組成を有する合金の
溶湯を常法にしたがって溶製し、薄板連続鋳造法（連続
鋳造圧延法）等の連続鋳造法によって板厚 3〜15mmの板
に連続鋳造し、コイル状に巻取る。この連続鋳造時にお
ける冷却速度は５０℃／sec以上の速い冷却速度とする
必要がある。本来、遷移金属であるＭｎ，Ｆｅは、アル
ミニウムに対し固溶しにくく、鋳造時の冷却速度が低い
場合には大半が晶出してしまうから、既に述べたような
Ｍｎ，Ｆｅの強制固溶による効果を図るためには、５０
℃／sec 以上の冷却速度が必要となるのである。鋳造時
の冷却速度が５０℃／sec 未満では、固溶量が不足する
ため塗装焼付け後の板の充分な強度向上が図れない。な
おＦｅは、５０℃／sec 以上の冷却速度としてもある程
度は晶出あるいは析出してしまう。しかしながら、この
発明の成分組成範囲内であれば、５０℃／sec 以上の速
い速度では晶出物や析出物は極めて微細なものとなり、
強度向上やリューダースマーク抑制の点、さらには強度
異方性低減の点からは有利に作用する。

【００３６】上述のようにして得られた連続鋳造板は、
引続いて、１回または２回以上の中間熱処理（中間焼
鈍）を挟んで冷間圧延を行なう。すなわち、１次冷間圧
延によって中間板厚とした後、中間熱処理を行ない、さ
らに最終冷間圧延として２次冷間圧延を行なって製品板
厚に仕上げるか、あるいは１次冷間圧延の後、中間熱処
理と２次冷間圧延とを繰返し、最終の２次冷間圧延によ
って製品板厚に仕上げる。

【００３７】上述の過程における中間熱処理は、固溶し
たＣｕ，Ｚｎ，Ｍｇによる時効効果や遷移金属Ｆｅ，Ｍ
ｎによる耐焼付け軟化性の効果を損なうことなく圧延性
を改善し、かつまた深絞り耳率やその他成形性の改善を
図ることを目的とするものである。この中間熱処理にお
いては、加熱中（昇温中）および冷却中に析出が生じな
いように、加熱速度および冷却速度はいずれも１０℃／
sec 以上が必要であり、また完全に再結晶した均一な組
織を得るためには５００℃以上の到達温度が必要となる
が、６２０℃を越えれば共晶融解が発生して操業中に板
切れを発生する危険があるから、到達温度は５００〜６
２０℃の範囲内とした。この５００〜６２０℃の範囲内
の温度での保持は極力短い方が析出が少ないので好まし
いが、１２０sec 以下であれば許容される。このような
１０℃／sec 以上の急速加熱、急速冷却でしかも保持な
しもしくは１２０sec 以下の短時間保持の中間熱処理
は、連続焼鈍炉を用いることによって達成できる。また
このような急速加熱、急速冷却の連続焼鈍を適用するこ
とにより、再結晶粒は微細化され、成形性の向上にも寄
与する。

【００３８】最終の冷間圧延（製品板厚に仕上げるため
の最終の２次冷間圧延）における圧延率は、Ｃｕおよび
／またはＺｎを実質的に含有していない請求項１の発明
の成分組成の合金では３０％以上、Ｃｕおよび／または
Ｚｎを含有する請求項２の発明の成分組成の合金では２
０％以上とする必要がある。最終の冷間圧延率がそれぞ
れ上記の範囲未満では、塗装焼付け後の所要の強度を得
ることができない。一方最終の冷間圧延における圧延率
は、深絞り耳率を低減するためには極力小さいことが好
ましいので、通常は９０％以下とする。Ｃｕおよび／ま
たはＺｎを実質的に含有しない場合、およびＣｕおよび
／またはＺｎを含有する場合のいずれにおいても、９０
％以下の圧延率で充分に従来材より高い塗装焼付け後強
度を得ることができ、しかも９０％以下の圧延率であれ
ば実際上支障のない程度の深絞り耳率とすることができ
る。

【００３９】なお、中間熱処理の回数は、圧延性を考慮
して最少限の回数とすれば良いが、耳率の点から少なく
とも２回以上行なうことが好ましく、このようにするこ
とによって耳の発生のない所謂ノンイヤー材を得ること
ができる。

【００４０】なおまた、最終冷間圧延により得られた最
終板厚の圧延板はそのまま缶蓋等の用途に供しても良い
が、１００〜２００℃の範囲内の温度で３０分〜１０時
間程度の最終焼鈍を施しても良く、この場合には塗装焼
付処理による強度低下をより少なくすることができる。

【００４１】以上のような工程を経て得られた成形用ア
ルミニウム合金硬質板は、主としてイージーオープン缶
用の缶蓋に使用される材料としての必要条件である塗装
焼付け後の強度が、従来材であるＪＩＳ ５１８２合金
Ｈ３８材より優れ、しかも強度異方性も少なく、かつ深
絞り耳率が低いとともに局部張り出し性に優れ、従来よ
りも缶蓋の薄肉化、軽量化を図り得る成形用素材とな
る。また、従来から缶胴材として使用されている３００
４合金の成分組成に近い成分組成を有するため、２ピー
ス缶の缶蓋として使用するにあたっては、缶胴材と近い
成分組成とするかまたは缶胴材と同一の成分組成とする
ことによってアルミニウム缶のリサイクルを容易化する
ことができる。

【００４２】なお以上のような成形用アルミニウム合金
硬質板を缶蓋等に使用するにあたっては、焼付塗装処理
を施すのが通常であるが、この焼付塗装処理は一般には
１８０〜４００℃×５〜１８００sec 程度の条件で施さ
れる。

【００４３】

【実施例】

実施例１ 表１に示すような本願の請求項１の発明で規定している
成分組成範囲内の符号Ａ，Ｂの合金と、従来合金である
ＪＩＳ ５１８２合金に相当する成分組成の符号Ｃの合
金とについて、表２に示すようなプロセスを適用して、
最終板厚 0.3mmの圧延板を得た。ここで、表２において
製造プロセス番号１，３の条件は本願の請求項３の発明
のプロセス条件範囲内、製造プロセス番号２，４，５の
条件はそのプロセス条件範囲外である。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】実施例２ 表３に示すような本願発明の請求項２の発明で規定して
いる成分組成範囲内の符号Ｄ，Ｅの合金と、従来合金で
あるＪＩＳ ５１８２合金に相当する成分組成の符号Ｆ
の合金とについて、表４に示すようなプロセスを適用し
て、最終板厚0.3mmの圧延板を得た。ここで、表４にお
ける製造プロセス番号６，７，９の条件は本願の請求項
４の発明のプロセス条件範囲内、製造プロセス番号８，
１０，１１の条件はそのプロセス条件範囲外である。

【００４７】

【表３】

【００４８】

【表４】

【００４９】以上の各実施例により得られた各圧延板に
ついて、画像解析装置を用いて表面における６μｍ以上
の金属間化合物の数（ 0.2mm² 当り）と、１μｍ以上の
金属間化合物の数を調べ、また圧延方向に対し直角な方
向の平均結晶粒径を調べ、さらに２０℃における比抵抗
値を調べた。その結果を表５に示す。

【００５０】さらに、各実施例により得られた各圧延板
に対し、連続塗装焼付に相当する熱処理として、オイル
バスによる２７０℃×２０秒の熱処理を施した。この熱
処理後の板について、面内各方向の耐力を調べた。面内
各方向のうち耐力最大の方向（実際にはＬ方向）の耐力
値を表６に示すとともに、その耐力最大方向の耐力値と
耐力最小方向（実際には４５°方向）の耐力値との差を
表６中に示す。

【００５１】また、前記同様に２７０℃×２０秒の塗装
焼付相当熱処理程度の各圧延板について、耳率、エリク
セン値、成形時の肌荒れ性を調べるとともに、局部張り
出し試験を行なった。それらの結果を表６中に併せて示
す。

【００５２】なおここで肌荒れ性は、各板を缶蓋形状に
実際に成形して、目視観察により各部に肌荒れの発生が
認められなかった場合に○印を付し、肌荒れが認められ
た場合に×印を付した。

【００５３】また局部張り出し試験は、図１に示すよう
に、直径φ＝ 2mm、先端曲率Ｒ＝ 1mmのポンチ１を用
い、ダイス板２上に試験材料３を載置して局部張り出し
プレス成形を行ない、かつポンチ長さＬを 1.0mmから
1.9mmまで 0.1mm置きに１０段階に変化させ、割れが発
生した段階のポンチ長さより１段階短いポンチ長さを割
れの発生しない限界として表示した。例えばポンチ長さ
Ｌ＝ 1.5mmの段階で割れが発生した場合は 1.4mmと表示
した。したがってこの試験値の値が大きいほど局部張り
出し成形性は良好と言える。

【００５４】

【表５】

【００５５】

【表６】

【００５６】以上の各実施例において、製造プロセス番
号２の比較例の場合は、鋳造時の冷却速度が遅いことか
ら、最終板における６μｍ以上の大きな金属間化合物の
数が１００個を越え、そのため局部張り出し性が劣り、
また微細な１〜６μｍ未満の金属間化合物数も比較的少
ないためエリクセン値で表わさせる成形性も劣り、また
最終冷間圧延の圧延率が高いため耳率も大きくなった。

【００５７】また製造プロセス番号４の比較例の場合
は、中間熱処理がバッチ炉による徐昇温・徐冷であるた
め、充分な焼付塗装後の耐力（Ｌ方向耐力）が得られ
ず、また最終板における平均結晶粒が大きいとともに比
抵抗値が小さく（したがってＭｎ，Ｆｅの固溶量が少な
く）、そのため肌荒れ性、局部張り出し性も劣り、さら
には中間熱処理後の最終冷間圧延の圧延率も高いため耳
率も大きくなった。

【００５８】また製造プロセス番号８の比較例の場合
も、製造プロセス番号２の比較例と同様に、鋳造時の冷
却速度が遅いため、最終板における６μｍ以上の大きな
金属間化合物の数が多いと同時に１〜６μｍ未満の微細
な金属間化合物の数が少なく、そのため、エリクセン値
で表わされる成形性が劣るとともに、局部張り出し性も
劣っていた。

【００５９】さらに製造プロセス番号１０の比較例の場
合、鋳造時の冷却速度が遅く、かつ中間熱処理も徐昇
温、徐冷却でしかも最終冷間圧延率も大きく、この場合
は最終板における金属間化合物の条件、平均結晶粒サイ
ズ条件、比抵抗値（Ｍｎ，Ｆｅ固溶量）条件の全てがこ
の発明で規定する範囲内を満たさず、性能的にも全体的
に劣っていた。

【００６０】一方製造プロセス番号５は従来蓋材として
用いられていた５１８２合金相当の合金を用い、鋳造速
度が遅い従来の通常のプロセスを適用したものである
が、この場合は最終板における１〜６μｍ未満の微細な
金属間化合物数が少ないため、耐力値の方向による差が
著しく大きくて強度異方性が強く、かつエリクセン値で
表わされる成形性が若干劣り、またＭｇ量が多いため局
部張り出し性も劣っていた。

【００６１】また製造プロセス番号１１も従来の５１８
２合金相当の合金を用い、通常の鋳造冷却速度が遅いプ
ロセスを適用したものであるが、この場合も製造プロセ
ス番号５とほぼ同様な結果であった。

【００６２】これに対し製造プロセス番号１，３，６，
７，９の本発明例では、最終板における金属間化合物条
件、結晶粒サイズ条件、比抵抗値（Ｍｎ，Ｆｅ固溶量）
条件がすべてこの発明で規定する範囲を満たしており、
この場合は塗装焼付後の耐力値として充分な耐力値が得
られるとともに強度異方性も少なく、かつ耳率、肌荒れ
性、局部張り出し性も良好であり、またエリクセン値で
表わされる成形性も良好であった。

【００６３】

【発明の効果】前述の実施例からも明らかなように、こ
の発明による成形用アルミニウム合金硬質板は、内圧が
加わる用途の２ピースアルミニウム缶の蓋材として充分
な焼付塗装後耐力を有すると同時に、強度異方性が小さ
く、かつ局部張り出し性に優れるとともに、深絞り耳率
も小さく、その他肌荒れ性やエリクセン値等の成形性に
も優れており、したがって蓋材に最適であり、しかも胴
材として従来から使用されている３００４合金の成分組
成に近いため、蓋材を胴材と同一成分組成としてアルミ
ニウム缶をユニアロイ化するかまたは少なくとも蓋材を
胴材に近い成分組成とすることができ、そのためアルミ
ニウム缶のリサイクルのために再溶解する際にも成分調
整の必要が少なく、低コストでリサイクルを行なうこと
ができる。さらには、アルミニウム缶のリサイクル時に
は鉄缶が混入することがあるが、この発明の硬質板では
特に性能の低下を招くことなくＦｅの 2.5％までの含有
が許容されるため、鉄が混入した場合でも通常はそのま
まで蓋材としても特に支障はなく、したがってこの点か
らもアルミニウム缶のリサイクルの容易化に寄与するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例において局部張り出し成形性の評価を行
なうためのプレス成形の態様を示す略解図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 Ｍｇ 0.5〜 3.0％（重量％、以下同
   じ）、Ｍｎ 0.5〜 2.5％、Ｆｅ 0.1〜 2.5％を含有し、
   残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなり、しかも２０
   ℃における比抵抗値が4.5μΩcm以上であり、かつ圧延
   方向に対し直角な方向の平均結晶粒径が１００μｍ以下
   であり、さらに板表面における６μｍ以上の金属間化合
   物の数が 0.2mm² 当り１００個以下でしかも１μｍ以上
   の金属間化合物の数が 0.2mm² 当り２０００個以上であ
   ることを特徴とする成形用アルミニウム合金硬質板。 【請求項２】 Ｍｇ 0.5〜 3.0％、Ｍｎ 0.5〜 2.5％、
   Ｆｅ 0.1〜 2.5％を含有し、かつＣｕ0.05〜 1.0％、Ｚ
   ｎ 0.1〜 1.0％のうちの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り、しかも２０℃に
   おける比抵抗値が 4.5μΩcm以上であり、かつ圧延方向
   に対し直角な方向の平均結晶粒径が１００μｍ以下であ
   り、さらに板表面における６μｍ以上の金属間化合物の
   数が0.2mm² 当り１００個以下でしかも１μｍ以上の金
   属間化合物の数が 0.2mm² 当り２０００個以上であるこ
   とを特徴とする成形用アルミニウム合金硬質板。 【請求項３】 Ｍｇ 0.5〜 3.0％、Ｍｎ 0.5〜 2.5％、
   Ｆｅ 0.1〜 2.5％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、５０℃／sec 以上の冷却速度で
   連続鋳造して板厚３〜１５mmの連続鋳造板とし、次いで
   その連続鋳造板に１次冷間圧延を施した後、５００〜６
   ２０℃の範囲内の温度に１０℃／sec以上の加熱速度で
   昇温し直ちにもしくはその範囲内の温度で１２０sec 以
   下の保持を行なった後、１０℃／sec 以上の冷却速度で
   冷却する中間熱処理と、それに続く２次冷間圧延とを１
   回または２回以上行ない、最終の２次冷間圧延の圧延率
   を３０％以上とし、これにより２０℃における比抵抗値
   が 4.5μΩcm以上であり、かつ圧延方向に対し直角な方
   向の平均結晶粒径が１００μｍ以下であり、さらに板表
   面における６μｍ以上の金属間化合物の数が 0.2mm² 当
   り１００個以下でしかも１μｍ以上の金属間化合物の数
   が 0.2mm² 当り２０００個以上であるアルミニウム合金
   硬質板を得ることを特徴とする、成形用アルミニウム合
   金硬質板の製造方法。 【請求項４】 Ｍｇ 0.5〜 3.0％、Ｍｎ 0.5〜 2.5％、
   Ｆｅ 0.1〜 2.5％を含有し、かつＣｕ0.05〜 1.0％、Ｚ
   ｎ 0.1〜 1.0％のうちの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、５０℃／
   sec以上の冷却速度で連続鋳造して板厚３〜１５mmの連
   続鋳造板とし、次いでその連続鋳造板に１次冷間圧延を
   施した後、５００〜６２０℃の範囲内の温度に１０℃／
   sec 以上の加熱速度で昇温し直ちにもしくはその範囲内
   の温度で１２０sec 以下の保持を行なった後、１０℃／
   sec 以上の冷却速度で冷却する中間熱処理と、それに続
   く２次冷間圧延とを１回または２回以上行ない、最終の
   ２次冷間圧延の圧延率を２０％以上とし、これにより２
   ０℃における比抵抗値が 4.5μΩcm以上であり、かつ圧
   延方向に対し直角な方向の平均結晶粒径が１００μｍ以
   下であり、さらに板表面における６μｍ以上の金属間化
   合物の数が 0.2mm² 当り１００個以下でしかも１μｍ以
   上の金属間化合物の数が 0.2mm² 当り２０００個以上で
   あるアルミニウム合金硬質板を得ることを特徴とする、
   成形用アルミニウム合金硬質板の製造方法。