(57)【要約】      （修正有）【課題】ボトムしわ性に優れ、かつ耐熱軟化性に優れた飲料缶胴用アルミニウム合金板およびその製造方法を安定的に提供する。【解決手段】  重量比でＭｇ：０．８〜1．５％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｆｅ：０．３５〜０．５％、Ｓｉ：０．２０〜０．３５％、Ｃｕ：０．１〜０．３％、Ｔｉ：０．１％以下、Ｂ：０．０５％以下を含有し残部Ａｌと不可避的成分を含み、重量比でＭｎ固溶量が０．１２〜０．４０％、Ｃｕ固溶量が０．０７〜０．２％であり、材料特性として歪量に対する加工硬化指数の変化曲線のｎ値の最大値が０．１以上であり、導電率が３４．０〜３９．０％ＩＡＣＳを有し、素板の圧延方向における引張強度（ＢＢＴＳ）が３２０ＭＰａ以下、塗装焼付相当の熱処理後の圧延方向における耐力（ＡＢＹＳ）が２５０ＭＰａ以上で、かつ耐熱軟化性の指標としてＢＢＴＳ−ＡＢＹＳが５５ＭＰａ以下を具備する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量比でＭｇ：０．８〜1．５％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｆｅ：０．３５〜０．５％、Ｓｉ：０．２０〜０．３５％、Ｃｕ：０．１〜０．３％、Ｔｉ：０．１％以下、Ｂ：０．０５％以下を含有し、残部Ａｌと不可避的成分を含み、重量比でＭｎ固溶量が０．１２〜０．４０％、Ｃｕ固溶量が０．０７〜０．２０％であり、材料特性として歪量に対する加工硬化指数（ｎ値）の変化曲線の最大ｎ値が０．１以上であると共に導電率が３４．０〜３９．０％ＩＡＣＳであることを特徴とする飲料缶胴用アルミニウム合金板。
【請求項２】
素板の圧延方向における引張強度（ＢＢＴＳ）が３２０ＭＰａ以下であり、塗装焼付相当の熱処理後の圧延方向における耐力（ＡＢＹＳ）が２５０ＭＰａ以上であり、引張強度（ＢＢＴＳ）と塗装焼付相当の熱処理後の圧延方向における耐力（ＡＢＹＳ）との差であるＢＢＴＳ−ＡＢＹＳが５５ＭＰａ以下である請求項１に記載の飲料缶胴用アルミニウム合金板。
【請求項３】
重量比でＭｇ：０．８〜1．５％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｆｅ：０．３５〜０．５％、Ｓｉ：０．２０〜０．３５％、Ｃｕ：０．１〜０．３％、Ｔｉ：０．１％以下、Ｂ：０．０５％以下を含有し、残部Ａｌと不可避的成分を含むアルミニウム合金鋳塊を製造ならびに面削後、５５０〜６２０℃の温度域で均質化処理を施し、次いで、熱間圧延を施す際に、均質化処理後熱間粗圧延までの間、熱間粗圧延の開始温度として予め設定される温度域の上限以下の温度域における昇温速度ならびに冷却速度を４０℃／時間以上とし、熱間粗圧延を熱間粗圧延の開始温度として予め設定された温度域で行った後、熱間粗圧延の終了から熱間仕上圧延の開始までの滞在時間（ＨＲ−ＨＴ時間）を２０分以内として熱間仕上圧延を出側温度を３００〜３５０℃として行い、次いで、冷間圧延を最終パスの出側温度を１４０℃以上の温度とし、冷間圧延の最終圧延以外の圧延パスの出側温度を１１０℃以下として行った後、冷間圧延を行った後の冷却を８０℃までの冷却速度を１５〜３０℃／時間として行うことを特徴とする飲料缶胴用アルミニウム合金板の製造方法。
【請求項４】
熱間粗圧延の開始温度として予め設定される温度域が４００〜５００℃である請求項３記載の飲料缶胴用アルミニウム合金板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、缶底（ボトム）成形時ボトムしわ性に優れ、かつ塗装焼付後の耐熱軟化性に優れた飲料缶胴用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。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金からなる飲料缶の缶胴体としては、飲料缶胴用アルミニウム合金板に塗油を施し、カッピング、ＤＩ成形（Drawing  ＆  Ｉｒｏｎｉｎｇ ： 絞り−しごき）を施して缶胴とし、トリミング、洗浄、乾燥、外面および内面塗装焼付、ネッキングおよびフランジ加工を行い、これに飲料充填、缶蓋の巻き締めを行った２ピース缶が多く用いられている。前記の飲料缶胴用アルミニウム合金板は、アルミニウム合金鋳塊を均質化処理後に熱間圧延を行い、必要に応じて焼鈍処理を施し、次いで冷間圧延を行うことで製造される。通常はこれに加えて焼鈍、脱脂、洗浄、潤滑油塗布等の仕上処理が施される。
【０００３】
近年、飲料缶のコストダウンの必要性から、缶胴の薄肉化（ゲージダウン）ならびに缶蓋の小径化が進んでいる。缶胴体の薄肉化は缶底（ボトム）しわと呼ばれる外観の形状不良を発生し易くさせる。また、缶蓋の小径化については缶同士を積み重ねた時のスタッキング性を確保するため、これに対応した缶胴の缶底接地径の小径化が必要になるが、この缶底接地径の小径化もボトムしわ発生を促進させる。
【０００４】
図２を参照して以上のボトムしわ発生のメカニズムを説明する。
飲料缶缶胴体１の薄肉化によって缶側壁２から缶底チャイム部３への材料流入量が増加して座屈やくびれを生じ易くさせ、缶底チャイム部３に缶底（ボトム）しわ３ａ、…を発生させる。また、缶蓋（図示せず）の小径化によって缶底接地部４の径である缶底接地径の小径化が必要になり、この缶底接地径の小径化によっても缶底チャイム部３座屈現象が生じ易くなり、これによってもボトムしわ３ａ、…の発生が促進される。
【０００５】
以上の問題を解決するという要請に基づき特許文献１に記載の缶底成形性に優れた飲料缶胴用アルミニウム合金板およびその製造方法では、出側温度を制御した３パスからなる冷間圧延を行うことが提案された。しかし、この飲料缶胴用アルミニウム合金板およびその製造方法は、きわめて有効な手段ではあっても高い缶胴強度を有しかつボトムしわ性に優れた材料を得るために直接必要な条件を明らかにするものではなく、高精度かつ高効率な生産性の実現という点で更なる検討が必要であった。
【０００６】
一方、特許文献２では、伸び率が５．５％以上、加工硬化指数が０．０６以上、かつ、耐力が２９０Ｎ／mm２以下である旨ただ漫然と規定されるのみであって、飲料缶胴用アルミニウム合金板に求められる品質を実現する確実な手段としての検討は未だ不十分であって、高い缶胴強度を有しかつボトムしわ性に優れた材料を高精度かつ高効率で生産することを可能として、今後のさらなる缶胴の薄肉化と缶蓋の小径化に対応することを可能とするという要請には実質的に応え得るものではない。
【０００７】
また、特許文献３は、耳率に関し、熱間仕上圧延を、前記熱間粗圧延終了後ｔ秒｛ｔ＝２．８×１０４×ｅｘｐ(−０．０１２×Ｔ)（Ｔ：熱間粗圧延終了温度℃）｝以内に行い、熱間仕上圧延後室温まで冷却する間の再結晶過程で立方体方位優先の再結晶集合組織を十分に得ることによって耳率低減を達成することを精密に検討するものではあるが、ボトムしわ性及び耐熱軟化性を向上するという方向では十分な検討は行われていない。
【０００８】
また、特許文献４では、均熱処理の昇温速度及び冷却速度を鋳塊組織のデンドライト・アーム間隔に応じて規定し、Ａｌマトリックスの平均結晶粒径及びＭｎ固溶量を調整することによって耳率を制御するというアルミニウム系熱間圧延板を製造する方法が示されている。
しかし、特許文献４では、均熱処理の昇温速度及び冷却速度に関する検討が行われてはいるものの製造工程全体に渡って昇降温速度を管理してボトムしわ性及び耐熱軟化性をも向上するという検討は行われていない。
【特許文献１】特開２００１−２６２２６１号公報
【特許文献２】特開２００４−３００５３７号公報
【特許文献３】特開平１０−１９５６０８号公報
【特許文献４】特開２００３−３４２６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ボトムしわ性は、飲料缶胴用アルミニウム合金板の素板強度を下げて素板の伸び率を向上させることで改善されることが明らかになっている。伸び率を向上させるためには、冷間圧延後に焼鈍処理を施すことが有効であるが、コストアップになるとともに缶胴強度が低下する問題があった。今後、さらなる缶胴の薄肉化と缶蓋の小径化に対応するためには、ボトムしわ性に優れ、かつ耐熱軟化性に優れた高強度材料の開発が必要であった。
【００１０】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑み、ボトムしわ性に優れかつ高い缶胴強度が得られ、缶胴の更なる薄肉化が可能であって、高い生産精度及び生産性で生産できる表面品質の優れた飲料缶胴用アルミニウム合金板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らがボトムしわ発生要因について詳細に検討したところ、材料特性として加工硬化性が高いほど再絞り時の成形力が増加しボトム近傍の円周方向の圧縮応力を緩和しボトムしわを抑制する事を見出した。
さらに、鋭意研究を行った結果、本発明合金に示す所定量を含有したアルミニウム合金で均質化処理、熱間圧延条件をコントロールすることにより、材料の加工硬化現象、ならびに塗装焼付後におけるＡｌ-Ｃｕ系の金属間化合物の析出硬化現象が適切に生じるため、優れたボトムしわ性と耐熱軟化性を両立し得ることを見出し、研究を重ねて本発明を完成させるに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の飲料缶胴用アルミニウム合金板は、重量比でＭｇ：０．８〜1．５％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｆｅ：０．３５〜０．５％、Ｓｉ：０．２０〜０．３５％、Ｃｕ：０．１〜０．３％、Ｔｉ：０．１％以下、Ｂ：０．０５％以下を含有し、残部Ａｌと不可避的成分を含み、重量比でＭｎ固溶量が０．１２〜０．４０％、Ｃｕ固溶量が０．０７〜０．２０％であり、材料特性として歪量に対する加工硬化指数（ｎ値）の変化曲線の最大ｎ値が０．１以上であると共に導電率が３４．０〜３９．０％ＩＡＣＳであることを特徴とする。
【００１３】
また、以上の本発明の飲料缶胴用アルミニウム合金板にあっては、素板の圧延方向における引張強度（ＢＢＴＳ）が３２０ＭＰａ以下であり、塗装焼付相当の熱処理後の圧延方向における耐力（ＡＢＹＳ）が２５０ＭＰａ以上に規定され、引張強度（ＢＢＴＳ）と塗装焼付相当の熱処理後の圧延方向における耐力（ＡＢＹＳ）との差であるＢＢＴＳ−ＡＢＹＳが５５ＭＰａ以下に規定される。
【００１４】
加えて、本発明の飲料缶胴用アルミニウム合金板の製造方法は、重量比でＭｇ：０．８〜1．５％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｆｅ：０．３５〜０．５％、Ｓｉ：０．２０〜０．３５％、Ｃｕ：０．１〜０．３％、Ｔｉ：０．１％以下、Ｂ：０．０５％以下を含有し、残部Ａｌと不可避的成分を含むアルミニウム合金鋳塊を製造ならびに面削後、５５０〜６２０℃の温度域で均質化処理を施し、次いで、熱間圧延を施す際に、均質化処理後熱間粗圧延までの間、熱間粗圧延の開始温度として予め設定される温度域の上限以下の温度域における昇温速度ならびに冷却速度を４０℃／時間以上とし、熱間粗圧延を熱間粗圧延の開始温度として予め設定された温度域で行った後、熱間粗圧延の終了から熱間仕上圧延の開始までの滞在時間（ＨＲ−ＨＴ時間）を２０分以内として熱間仕上圧延を出側温度を３００〜３５０℃として行い、次いで、冷間圧延を最終パスの出側温度を１４０℃以上の温度とし冷間圧延の最終圧延以外の圧延パスの出側温度を１１０℃以下に規定し、冷間圧延を行った後の冷却を８０℃までの冷却速度を１５〜３０℃／時間に管理して行うことを特徴とする。
【００１５】
また、以上の本発明の飲料缶胴用アルミニウム合金板の製造方法にあっては、熱間粗圧延の開始温度として予め設定される温度域が４００〜５００℃とされる。
【００１６】
［作用］
本発明の飲料缶胴用アルミニウム合金板では、ＭｎならびにＣｕの成分元素が所定量固溶され、かつ加工硬化指数（ｎ値）の変化曲線の最大ｎ値を０．１以上として加工硬化指数（ｎ値）を厳密な指標として規定し、これにより缶成形加工中の加工硬化性を一定以上に保持して優れたボトムしわ性と耐熱軟化性が両立された飲料缶胴用アルミニウム合金板の高精度な生産を可能とした。
【００１７】
また、本発明の飲料缶胴用アルミニウム合金板の製造方法によれば、本発明合金に示す所定量を含有したアルミニウム合金で均質化処理後熱間粗圧延までの間の特定の温度域における昇温または冷却速度を熱間粗圧延開始温度と連係して管理し、特定の温度域で熱間粗圧延を開始することにより、ＭｎならびにＣｕの成分元素が適切に固溶される結果、冷間圧延時あるいは缶成形時における材料の加工硬化現象、ならびに塗装焼付後におけるＡｌ-Ｃｕ系の金属間化合物の析出硬化現象が適切に生じるため、優れたボトムしわ性と耐熱軟化性を両立した本発明の飲料缶胴用アルミニウム合金板を製造し得る。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の飲料缶胴用アルミニウム合金板は、Ｍｎ固溶量が０．１２〜０．４０％、Ｃｕ固溶量が０．０７〜０．２％であり、かつ材料特性として歪量に対する加工硬化指数（ｎ値）の変化曲線のｎ値の最大値が０．１以上とされて優れたボトムしわ性と耐熱軟化性を具備する。
また、本発明の飲料缶胴用アルミニウム合金板の製造方法によれば、通常の飲料缶胴用アルミニウム合金板の製造方法における均質化処理および熱間圧延条件を規制することにより本発明の飲料缶胴用アルミニウム合金板を精度良く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の飲料缶胴用アルミニウム合金板に関して、合金組成の限定理由を示す。
【００２０】
［Ｍｇの成分範囲：０．８〜1．５％］
Ｍｇは、それ自体の固溶により缶胴体の強度向上に寄与し、ボトム部の高強度化ならびに加工硬化性の向上に有効である。０．８％未満では必要とされる強度を十分に得ることは難しく、さらに成形加工時に十分な加工硬化が起こらないため、ボトムしわが発生し易くなる。また、１．５％を超えて含有されると強度が高くなり過ぎるため、ＤＩ成形性とフランジ成形性が損なわれる。好ましい含有量は１．０〜１．４％である。
【００２１】
［Ｍｎの成分範囲：０．５〜１．５％］
Ｍｎは、強度、耐熱軟化性の向上に寄与するとともに、固体潤滑作用を有する高硬度なＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系の金属間化合物（α相）の形成に寄与する。このα相は極めて高硬度な金属間化合物であり、ＤＩ成形性時に固体潤滑作用により、缶胴材の表面性状を向上させる効果を持つ。０．５％未満ではその効果は十分に得られないとともに、Ｍｎを所定量固溶させることができない。１．５％を超えると、強度が高くなりすぎると共に、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系の粗大な金属間化合物が過多に形成するため、ＤＩ成形性およびフランジ成形性が損なわれる。好ましい含有量は０．８〜１．２％である。
【００２２】
［Ｆｅの成分範囲：０．３５〜０．５％］
Ｆｅは、前記のＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系の金属間化合物の形成に寄与する。０．３５％未満ではＤＩ成形時、ダイスへの凝着を防止するのに必要な金属間化合物が十分に形成されない。０．５％を超えると材料強度が高くなり過ぎるため、ＤＩ成形性およびフランジ成形性が低下する。
【００２３】
［Ｓｉの成分範囲：０．２０〜０．３５％］
Ｓｉは、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系の金属間化合物に変態を起こさせ、固体潤滑作用を有するＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系の金属間化合物の形成に寄与する。これによって、ＤＩ成形時に潤滑不足によるダイス金型へ飲料缶胴用アルミニウム合金板が凝着する不具合を防止する。０．２％未満ではその効果は十分ではなく、缶胴材の表面性状が悪化して焼付不具合が生じる。一方で、０．３５％を超えると前記の金属間化合物が多数形成され、再結晶を阻害するため、熱間圧延後に十分な再結晶組織が得られず、その結果、材料強度が著しく上昇してＤＩ成形性が低下する。更にこの場合ｎ値が低下し、ボトムしわ性も低下する。また、耐熱軟化性も悪化する。好ましい成分範囲は０．２５〜０．３２％である。
【００２４】
［Ｃｕの成分範囲：０．１〜０．３％］
Ｃｕは、材料強度に寄与する元素であり、製缶時の塗装焼付工程において、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系析出物の生成による析出硬化によって強度向上を付与する。０．１％未満では所定量固溶させることができないとともに、十分な材料強度は得られない。０．３％を超えて含有されると、材料強度が高くなり過ぎるためＤＩ成形性が悪化する。また塗装焼付による軟化が少なすぎてフランジ成形性が低下する。好ましい含有量は０．１８〜０．２５％である。
【００２５】
ＴｉおよびＢの添加は、結晶粒微細化の効果をもたらす。Ｔｉは０．１％以下、Ｂは０．０５％以下に規制する。Ｔｉの含有量が０．１％を超えると、Ａｌ−Ｔｉ系の巨大な金属間化合物が生じるため、ＤＩ成形加工時に割れやピンホールを発生させて、ＤＩ成形性とフランジ成形性は低下する。
一方で、Ｂの含有量が０．０５％を超えると、Ｔｉ−Ｂ系の巨大な金属間化合物が形成され、成形加工時に割れやピンホールが発生し易くなる。
その他の不可避的不純物として、Ｚｎは０．３％以下、Ｃｒは０．３％以下、Ｚｒは０．１％以下、Ｖは０．１％以下であれば、本発明の効果を損なわない程度で許容できる。
【００２６】
以下に本発明の飲料缶胴用アルミニウム合金板の製造方法について説明する。
【００２７】
［均質化処理］
本発明の合金組成のアルミニウム合金を例えば水冷式半連続鋳造法によって鋳塊（スラブ）に製造する。これを面削した後、鋳塊の溶質原子の偏析を取り除くと共に微細な析出物を固溶させ再結晶しやすくさせるため均質化処理を施す。
均質化処理温度は５５０〜６２０℃に規制する。５５０℃未満では十分な均質化効果は得られず、熱間圧延後再結晶組織とすることができないためＤＩ成形性が低下する。６２０℃を超えると鋳造表面に膨れが生じ、さらには共晶部分が局所的に融解するため、表面品質が著しく低下する。このとき缶表面品質が損なわれる事は言うまでもないが、ＤＩ成形性やフランジ成形性にも悪影響を与える。均質化処理時間は１ｈ以上保持しないとその効果は十分でなく、ある程度の時間保持が必要である。
【００２８】
［均質化処理後熱間粗圧延までの間における昇温速度ならびに冷却速度（１）−熱間粗圧延の開始温度として予め設定される温度域の上限以下の温度域における昇温速度ならびに冷却速度］
均質化処理を施した後熱間圧延を施すが、その際、再加熱することなくそのまま熱間圧延を開始するか、一旦室温に冷却した後再加熱して熱間圧延を開始する処理のどちらでも良いものとする。この時、均質化処理後熱間粗圧延までの間、熱間粗圧延の開始温度として予め設定される温度域の上限以下の温度域における昇温速度ならびに冷却速度を４０℃／時間以上に規制して、これによって、Ｍｎの固溶量をコントロールする。すなわち昇温速度または冷却速度を遅くし、４０℃／時間未満とした場合には、Ｍｎ固溶量が増大し、熱間粗圧延の開始温度の上限を適切に設定してＭｎの過剰な固溶を防止しても、Ｍｎ固溶量が増加し固溶硬化によって材料強度が過剰に上昇するため、ＤＩ成形性およびフランジ成形性が低下する。
【００２９】
［均質化処理後熱間粗圧延までの間における昇温速度ならびに冷却速度（２）−熱間粗圧延の開始温度が４００〜５００℃の温度域に設定される場合の４００〜５００℃の温度域における昇温速度ならびに冷却速度］
この熱間粗圧延の開始温度として予め設定される温度域の上限以下の温度域は熱間粗圧延開始温度を４００〜５００℃に規制する場合には、５００℃以下の温度域であって、特に下限も併せて規定する場合には、４００〜５００℃の温度域である。この場合にはこの４００〜５００℃の温度域における昇温速度ならびに冷却速度を４０℃／時間以上に規制する。これにより、Ｍｎ系の金属間化合物の固溶析出をコントロールする。この場合に、熱間粗圧延の開始温度の上限を５００℃として適切に設定し、Ｍｎの過剰な固溶を防止しても、昇温速度ならびに冷却速度が４０℃／時間未満であると、Ｍｎ固溶量が増加し固溶硬化によって材料強度が過剰に上昇するため、ＤＩ成形性およびフランジ成形性が低下する。
【００３０】
［熱間粗圧延］
均質化処理後熱間圧延を施すにあたり、熱間粗圧延開始温度を４００〜５００℃に規制する。４００℃未満であると、本発明で規制する熱間圧延終了温度が得られず、再結晶組織が十分形成されないため、必要以上に材料強度が高くなり、ＤＩ成形性が低下する。５００℃を超えるとＭｎ系の金属間化合物が再固溶するため、Ｍｎ固溶量が増加し固溶硬化によって材料強度が上昇するため、ＤＩ成形性およびフランジ成形性が低下する。
【００３１】
［熱間粗圧延の終了から熱間仕上圧延の開始までの滞在時間（ＨＲ−ＨＴ時間）］
熱間粗圧延の終了から熱間仕上圧延の開始までの滞在時間を２０分以内に規制する。これにより、Ｍｎの固溶析出をコントロールする。２０分を超えると、Ｍｎ系の金属間化合物が多数形成されてＭｎの固溶量が低下する。
【００３２】
［熱間仕上圧延］
熱間仕上圧延の終了温度範囲を３００〜３５０℃に規制する。
３００℃未満であれば、再結晶組織が十分形成されず材料強度が異常に高くなるため、ＤＩ成形性が低下する。更に歪みを異常に蓄えているため加工硬化性（ｎ値）が低くボトムしわ性が悪い。更に耐熱軟化性も悪い。３５０℃を超えるとＭｎが析出し易くなるため、Ｍｎの固溶量が低下する。
【００３３】
［熱間圧延板の板厚］
熱間圧延板の板厚は２．５ｍｍ以下が好ましい。板厚が２．５ｍｍを超えると冷間圧延率が高くなり、必要以上に材料強度が上昇してＤＩ成形性が低下する。
【００３４】
［冷間圧延出側温度］
熱間圧延後冷間圧延を施す。最終冷間圧延の出側温度を１４０℃以上、それ以外の圧延パスの出側温度を１１０℃以下とする。最終冷間圧延の出側温度が１４０℃未満であると、途中パスの冷間圧延で形成された転位密度を減少させることができず、ボトムしわ性が低下する。一方で、途中パスの圧延の出側温度は１１０℃以下とすることにより、冷間圧延中に形成されるＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系やＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ−Ｓｉ系の金属間化合物の生成量を抑制しＣｕ固溶量を増加させる。１１０℃を超えると金属間化合物の生成が促進され、Ｃｕ固溶量が減少して塗装焼付後の析出硬化量が減少して耐熱軟化性が低下する。さらに冷間圧延中の析出した析出物により冷間圧延中の加工硬化量が増加し、素板強度が上昇する。そのためＤＩ成形性が悪化する。さらに、最終板の加工硬化性が低下するため、ボトムしわ性が低下する。
【００３５】
［最終冷間圧延の出側冷却速度］
最終冷間圧延出側の冷却速度について、冷却時８０℃までの冷却速度を１５〜３０℃／時間に規制する。これにより、Ｃｕの固溶量をコントロールする。１５℃／時間未満であると、Ａｌ−Ｃｕ系の金属間化合物が多数形成されてＣｕ固溶量が低下するため、塗装焼付後の析出硬化量が減少して耐熱軟化性が低下する。３０℃／時間を超えると、材料組織の回復が抑制されるため、ボトムしわ性が低下する。
【００３６】
［冷間圧延の合計圧延率］
冷間圧延の合計圧延率は７０％以上が望ましい。７０％未満では必要とされる材料強度を確保できない。
【００３７】
以下に本発明の飲料缶胴用アルミニウム合金板における諸特性の限定理由を示す。
【００３８】
次に、本発明の飲料缶胴用アルミニウム合金板について、素板の引張強度と空焼き後の耐力の限定理由について説明する。素板の引張強度は３２０ＭＰａ以下とする。３２０ＭＰａを超えると、成形荷重が高くなりすぎＤＩ成形性が低下する。塗装焼付後の耐力は２５０ＭＰａ以上とする。２５０ＭＰａ未満だと耐圧強度が不足し、アルミニウム缶として中身が充填された際、内圧変化に耐える強度を維持できず、缶底のドーム形状が反転するバックリング不具合が生じる。
【００３９】
［導電率：３４．０〜３９．０％ＩＡＣＳ］
導電率については、その範囲を３４．０〜３９．０％ＩＡＣＳに規制する。導電率は材料中の固溶元素量と相関する特性値であり、材料中に溶質元素が固溶されることで、固溶硬化による缶胴強度の向上効果と高加工硬化性（すなわちｎ値）と耐熱軟化性が得られる。３９．０％ＩＡＣＳを超えると、固溶元素量が少ないため、その効果は十分に得られず缶胴強度が向上しない。またボトムしわ性、耐熱軟化性も満足しない。一方で、３４．０％ＩＡＣＳ未満であると、必要以上に固溶硬化してＤＩ成形性、フランジ成形性が低下する。
【００４０】
［ＢＢＴＳ−ＡＢＹＳ：５５ＭＰａ以下］
耐熱軟化性の指標として、素板の圧延方向における引張強度（ＢＢＴＳ）と塗装焼付後の圧延方向における耐力（ＡＢＹＳ）の差（ＢＢＴＳ−ＡＢＹＳ）を５５ＭＰａ以下に規制する。５５ＭＰａを超えると、焼付（ベーキング）後、材料軟化量が必要以上に多いため、本願発明のように素板引張強さを低めに規定している場合には塗装焼付後強度が十分確保されず耐圧強度が不足して、アルミニウム缶として中身が充填された際、内圧変化に耐える強度を維持できない。
【００４１】
［ｎ値（加工硬化指数）の最大値］
均一塑性ひずみ全域において、図１に示される様に、歪量に対するｎ値の変化曲線を作成した際、そのｎ値の最大値が０．１以上であるものとする。これにより成形加工中の加工硬化性が高くなるため、成形力が向上してボトム部の周方向の圧縮歪が緩和されてボトムしわ性が向上する。０．１未満であるとその効果が十分に得られず、ボトムしわ性が低下する。
【００４２】
［Ｍｎ固溶量：０．１２〜０．４０％］
固溶Ｍｎは冷間圧延時の加工硬化による強度向上と、耐熱軟化性の向上、缶成形時の加工硬化性の向上によるボトムしわ性の改善に寄与する。０．１２％未満であると、その効果は十分ではなく加工硬化性が低いため、リドロー成形時にボトムしわが発生し易くなる。
また、缶体強度、耐熱軟化性が満足しない。０．４０％を超えると、加工硬化量が過剰になり、強度が上昇してＤＩ成形性が低下する。また、耐熱軟化性が必要以上に向上する結果としてフランジ成形性が低下する。
【００４３】
［Ｃｕ固溶量が０．０７〜０．２０％］
Ｃｕ固溶量は、塗装焼付後の強度低下を少なくするのに有効である。０．０７％未満であると、その効果は十分ではなく耐軟化性が低下する。０．２０％を超えると、材料強度が上昇してＤＩ成形性が低下する。また、耐熱軟化性が必要以上に向上する結果としてフランジ成形性が低下する。
【実施例１】
【００４４】
以下に本発明を実施例に基づき、詳細説明する。
表１の本発明のアルミニウム合金を常法により、溶解鋳造して厚さ５００ｍｍのスラブを製造する。このスラブを厚さ４８０ｍｍに面削し額縁組織を除去した後、６００℃×８時間で均質化処理し、室温まで冷却速度が４５℃／時間で冷却後、熱間粗圧延の開始温度まで、昇温速度が５０℃／時間で再加熱を行う。次いで熱間圧延を行う。熱間粗圧延の開始温度は４５０℃、熱間仕上圧延の終了温度は３３０℃で、熱間圧延板の板厚を２．０ｍｍとし、これをコイルに巻取って室温まで冷却する。次いで、冷間圧延を行い、最終冷間圧延の出側の冷却速度を３０℃／時間で施し、厚さ０．３ｍｍの飲料缶胴用アルミニウム合金板を製造する。冷間圧延は３パスとし合計圧延率を８５％とする。
【００４５】
（比較例１）
合金組成を本発明規定値外とした他は実施例１と同じ方法により、飲料缶胴用アルミニウム合金板を製造した。
【００４６】
実施例１で製造した各々のアルミニウム合金について（１）機械的特性、（２）耐熱軟化性、（３）導電率、（４）ｎ値、（５）ＤＩ成形性、（６）フランジ成形性、（７）ボトムしわ性、（８）耐圧強度、（９）Ｍｎの固溶量およびＣｕの固溶量の評価を行った。
【００４７】
（１）機械的特性は、製造した飲料缶胴用アルミニウム合金板の圧延方向における素板の引張強度と空焼き後の耐力を測定した。空焼きとは製缶時の塗装焼付（ベーキング）条件を想定したものであり、２０５℃×１０分で行った。
【００４８】
（２）耐熱軟化性の指標としてＢＢＴＳ−ＡＢＹＳが５５ＭＰａ以下であるものを良好(○)とし、５５ＭＰａを超えるものを不良（×）と判定した。
【００４９】
（３）導電率は２０℃の恒温室中で保持した後、渦電流法により測定した。
【００５０】
（４）ｎ値については圧延方向に平行な試験片（ＪＩＳ５号）を用い、均一塑性ひずみ全域において公称歪が０．０５％の間隔で公称応力を測定し、この引張試験の結果から真応力と真歪を計算した後、公称歪の前後１％を計算範囲として最小自乗法によってｎ値を求めた。次いで、計算したｎ値を用いて真歪に対するｎ値の変化曲線を作成し、最大ｎ値が０．１以上であるものを良好（○）とし、０．１未満のものを不良（×）とした。
【００５１】
（５）ＤＩ成形性は一般飲料用の缶胴（内径６６ｍｍΦ、側壁板厚１００μｍ、側壁先端板厚１５０μｍ）にＤＩ成形し、１００００缶の製缶で、割れおよび破断等が全く発生しないで連続製缶できたものを良好（○）とし、割れおよび破断が発生したものを不良（×）として判定した。更に連続製缶できても表面にゴーリングが発生したものは（△）とした。
【００５２】
（６）フランジ成形性はＤＩ成形した缶胴をトリミングならびに洗浄処理した後、２０５℃×１０分で加熱し、次いで、その開口端を４段のネッキング加工し、開口部径の内径（ｄ）を５７ｍｍに縮小し、角度９０°の円錐状の治具をフランジ割れが発生するまで押し込み、割れの発生した時の開口部の径（Ｄ）を測定し、開口部の径の増加率（Ｐ）について、Ｐ＝（（Ｄ−ｄ）／ｄ）×１００（％）より算出した。１５％以上のものを合格（○）、１５％以下のものを不合格（×）とした。
【００５３】
（７）ボトムしわ性はブランクからカップを絞り、その後、再絞り缶（ブランク径１４０ｍｍΦ、カップ径８７ｍｍΦ、再絞り径６６ｍｍΦ）について、缶底テーパー部の起状を形状測定器にて全周の測定を行い、その最大振幅にて評価した。その振幅が１８０μｍ以下を良好（○）とし、１８０μｍ以上を不良（×）と判定した。
【００５４】
（８）耐圧強度はＤＩ成形した缶胴を洗浄処理した後、２０５℃×１０分で加熱し、缶胴内部にエアー圧を掛けて缶底ドームが反転する圧力を測定した。反転圧力が６５０ｋＰａ以上のものを良好（○）とし、６５０ｋＰａ以下を不良（×）として判定した。これら調査結果を表２に示す。
【００５５】
（９）Ｍｎの固溶量およびＣｕの固溶量は、製造した飲料缶胴用アルミニウム合金板を熱フェノール溶液で溶解し、この試料溶液をろ過することで、残渣（化合物）とろ液（固溶体）をろ別分離させ、ろ別分離後、フェノールに溶け込んだ固溶体中のＭｎおよびＣｕをＩＣＰ発光分析法（誘導結合プラズマ発光分析）を用いて定量した。
【００５６】
表１に本発明例の合金組成を示す。
【００５７】
【表１】
2006291326.tif 000002
【００５８】
【表２】
2006291326.tif 000003
【００５９】
表２より明らかなように、合金組成が本発明の規定範囲内で、かつ製造条件が本発明を充足する実施例１の各飲料缶胴用アルミニウム合金板（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）は、いずれもＭｎの固溶量およびＣｕの固溶量が本発明の規定範囲にあり、ボトムしわ性に優れ、かつ飲料缶に要求される他の缶特性(ＤＩ成形性、フランジ成形性、耐圧強度)、機械的特性が良好であった。これに対して、合金組成が本発明規定外である比較例１の各飲料缶胴用アルミニウム合金板（Ｎｏ．５〜Ｎｏ．１４）は種々不具合が発生した。
【００６０】
Ｎｏ．５は、Ｍｇ量が多く、素板の引張強度が上昇したため、ＤＩ成形性とフランジ成形性が悪化した。
【００６１】
Ｎｏ．６は、Ｍｇ量が少ないため、空焼き後の耐力が本発明規定外となり、耐圧強度に劣る結果となった。さらに、導電率が低くｎ値の最大値が０．１を超える部分がなく、ボトムしわ性が低下した。
【００６２】
Ｎｏ．７は、Ｍｎ量が多く、素板の引張強度が高くなり過ぎるとともに粗大な金属間化合物が形成したため、ＤＩ成形性とフランジ成形性が低下した。
【００６３】
Ｎｏ．８は、Ｍｎ量が少ないため、固体潤滑作用を有する晶出物が少なくなり、しごきダイスに焼付きが発生して缶表面が荒れて成形不良となるとともに、Ｍｎの固溶量が少なく、ボトムしわ性が低下した。更に強度が低く耐圧強度が不足している。
【００６４】
Ｎｏ．９は、Ｆｅ量が多いため、粗大な晶出物を形成してＤＩ成形性およびフランジ成形性が低下した。
【００６５】
Ｎｏ．１０は、Ｆｅ量が少ないため、固体潤滑作用を有する晶出物が少なくなり、しごきダイスに焼付けが発生し、缶表面が荒れて成形不良となった。
【００６６】
Ｎｏ．１１は、Ｓｉ量が多いため、熱間圧延後再結晶組織とすることができず素材強度が異常に上昇している。そのためＤＩ成形性が悪い。またｎ値が低くボトムしわ性も悪い。熱軟化性も悪いがベースが高強度のため耐圧強度不足にはなっていなかった。
【００６７】
Ｎｏ．１２は、Ｓｉ量が少ないため、固体潤滑作用を有する晶出物が少なくなり、しごきダイスに焼付けが発生し、缶表面が荒れて成形不良となった。
【００６８】
Ｎｏ．１３は、Ｃｕ量が多いため、Ｃｕ固溶量が増大しＤＩ成形性およびフランジ成形性が低下した。
【００６９】
Ｎｏ．１４は、Ｃｕ量が少ないため、空焼き後の耐力が本発明規定外となり耐圧強度が劣る結果となった。さらに、Ｃｕの固溶量が少ないため、塗装焼付後の析出硬化量が減少して耐熱軟化性が低下するとともに、ｎ値の最大値が０．１を超える部分がなく導電率が高いためボトムしわが発生した。
【実施例２】
【００７０】
表１に示した本発明規定組成のアルミニウム合金Ａを常法により溶解鋳造して厚さ５００ｍｍの板状鋳塊（スラブ）とし厚さ４８０ｍｍに面削した後、均質化処理と熱間圧延を施す。次に、冷間圧延を行い厚さ０．３ｍｍの飲料缶胴用アルミニウム合金板を製造する。製造条件は本発明の規定値内で種々変化させるものとする。
【００７１】
（比較例２）
製造条件を本発明規定値外とした他は、実施例２と同じ方法により飲料缶胴用アルミニウム合金板を製造した。
【００７２】
実施例２または比較例２で得られた各々の飲料缶胴用アルミニウム合金板について、実施例１の場合と同じ方法により、諸特性を調査し良否を判定した。製造条件を表３に示し、調査結果を表４に示す。
【００７３】
【表３】
2006291326.tif 000004
【００７４】
【表４】
2006291326.tif 000005
【００７５】
表４より明らかなように、本発明実施例２の各飲料缶胴用アルミニウム合金板（Ｎｏ．１５〜Ｎｏ．２１）は、いずれもＭｎ固溶量およびＣｕ固溶量が本発明の規定範囲にあり、ボトムしわ性に優れ、かつ飲料缶に要求される他の缶特性(ＤＩ成形性、フランジ成形性、耐圧強度)、機械的特性が良好であった。これに対して、合金組成が本発明規定外である比較例２の各飲料缶胴用アルミニウム合金板（Ｎｏ．２２〜Ｎｏ．３５）は種々不具合が発生した。
【００７６】
Ｎｏ．２２は、均質化処理温度が高いため、鋳塊表面に膨れが生じ共晶部分が融解したため、表面品質が著しく低下して、ＤＩ成形性とフランジ成形性が悪化した。
【００７７】
Ｎｏ．２３は、均質化処理温度が低いため、熱間圧延後再結晶組織とすることができず素材強度が異常に上昇している。そのためＤＩ成形性が悪い。またｎ値が低くボトムしわ性も悪い。熱軟化性も悪いがベースが高強度のため耐圧強度不足にはなっていなかった。
【００７８】
Ｎｏ．２４およびＮｏ．２５は、均質化処理後、熱間圧延開始までの間の昇温速度および冷却速度が低いため、Ｍｎ固溶量が本発明規定外となったため、ｎ値の最大値が０．１を超える部分がなく、導電率が高いためボトムしわが発生した。
【００７９】
Ｎｏ．２６は、熱間粗圧延の開始温度が高いため、Ｍｎ固溶量が高く材料強度が高く耐熱軟化性も高くなりすぎＤＩ成形性およびフランジ成形性が低下した。
【００８０】
Ｎｏ．２７は、熱間粗圧延の開始温度が低いため、熱間仕上げ圧延の終了温度が低くなり再結晶組織が十分形成されず、ＤＩ成形性およびボトムしわ性、耐熱軟化性が悪化した。（ベースが高いため耐圧強度不足にはならなかった。）
【００８１】
Ｎｏ．２８は、熱間粗圧延の終了から熱間仕上圧延の開始までの滞在時間（ＨＲ−ＨＴ時間）が長いため、Ｍｎ固溶量が本発明規定外となり、ｎ値の最大値が０．１を超える部分がなく導電率が高いためボトムしわが発生した。更に耐圧強度が不足した。
【００８２】
Ｎｏ．２９は、熱間仕上圧延の終了温度が高いため、Ｍｎ固溶量が低下してｎ値の最大値が０．１を超える部分がなく、かつ導電率が高いためボトムしわ性が悪化した。更に耐圧強度が不足した。
【００８３】
Ｎｏ．３０は、熱間仕上圧延の終了温度が低いため、熱間圧延後再結晶組織とすることができず素材強度が異常に上昇している。そのためＤＩ成形性が悪い。またｎ値が低くボトムしわ性も悪い。熱軟化性も悪いがベースが高強度のため耐圧強度不足にはなっていなかった。
【００８４】
Ｎｏ．３１とＮｏ．３２は、冷間圧延の１パス目あるいは２パス目の出側温度が高いため、塗装焼付後の析出硬化量が減少して、Ｃｕ固溶量が減少するため、耐熱軟化性が低下するとともに耐圧強度が低下した。さらに、材料の加工硬化性が低下してｎ値の最大値が０．１を超える部分がなく導電率が高くなりボトムしわ性が悪化した。素板強度が高くＤＩ成形性が悪化した。
【００８５】
Ｎｏ．３３は、最終冷間圧延の出側温度が低いため、材料の回復が十分ではなくｎ値が低いためボトムしわ性が低下した。
【００８６】
Ｎｏ．３４は、最終冷間圧延の出側冷却速度が高いため、材料の回復が十分ではなくｎ値が低いためボトムしわ性が低下した。
【００８７】
Ｎｏ．３５は、最終冷間圧延の出側冷却速度が低いため、Ｃｕ固溶量が減少して塗装焼付後の析出硬化量が減少し耐熱軟化性ならびに耐圧強度が低下した。さらに、材料の加工硬化性が低下してｎ値の最大値が０．１を超える部分がなく導電率が高くなりボトムしわ性が悪化した。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、炭酸飲料用、ビール用および清涼飲料等の各種飲料缶の缶胴材として使用される飲料缶胴用アルミニウム合金板に関して、ボトムしわ性と耐熱軟化性に優れた飲料缶胴用アルミニウム合金板およびその製造方法として適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】均一塑性ひずみ領域全域における歪量に対する加工硬化指数（ｎ値）の変化曲線である。
【図２】ボトムしわが発生する部位（缶底チャイム部）を模式的に示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００９０】
１……飲料缶缶胴体、２……缶側壁、３……缶底チャイム部、４……缶底接地部。
【図１】
2006291326.tif 000006
【図２】
2006291326.tif 000007