(57)【要約】【課題】    ＤＩ加工等の成形性の確保を前提に、より高温化短時間化された高速化熱処理に対しても、塗装熱処理時の熱変形を防止し、熱処理後の缶強度を確保するとともに、真円度が高いボトル缶を得ることができる、高温特性に優れたボトル缶用アルミニウム合金冷延板を提供することを目的とする。【解決手段】    Ｍｎ：０．７〜１．５％、Ｍｇ：０．８〜１．７％、Ｆｅ：０．１〜０．７％、Ｓｉ：０．０５〜０．５％、Ｃｕ：０．１〜０．６％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、かつ、結晶粒組織を、板厚方向中央部の上面観察による結晶粒の平均アスペクト比が３以上の圧延方向に伸長させた組織とし、この組織の０．５μｍ以上の分散粒子観察における分散粒子の平均粒子サイズが５μｍ以下であり、更に、アルミニウムの液相と固相の固液共存温度範囲を示すΔＴが４０℃以下であることとし、成形性を阻害せずに、高温特性を向上させる。【選択図】    無し【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｎ：０．７〜１．５％（質量％、以下同じ）、Ｍｇ：０．８〜１．７％、Ｆｅ：０．１〜０．７％、Ｓｉ：０．０５〜０．５％、Ｃｕ：０．１〜０．６％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、かつ、結晶粒組織を、板厚方向中央部の上面観察による結晶粒の平均アスペクト比が３以上の圧延方向に伸長させた組織とし、この組織の０．５μｍ以上の分散粒子観察における分散粒子の平均粒子サイズが５μｍ以下であり、更に、アルミニウムの液相と固相の固液共存温度範囲を示すΔＴが４０℃以下であることを特徴とする、高温特性に優れたボトル缶用アルミニウム合金冷延板。
【請求項２】
前記アルミニウム合金冷延板が、更に、Ｃｒ：０．００１〜０．３％、Ｚｎ：０．０５〜１．０％から選択された一種または二種を含有する請求項１に記載の高温特性に優れたボトル缶用アルミニウム合金冷延板。
【請求項３】
前記アルミニウム合金冷延板が、更に、０．００５〜０．２％のＴｉを単独で、又は０．０００１〜０．０５％のＢと併せて含有する請求項１または２に記載の高温特性に優れたボトル缶用アルミニウム合金冷延板。
【請求項４】
前記アルミニウム合金冷延板を２９０℃×２０秒熱処理した時の、この熱処理前後でのアルミニウム合金冷延板の硬さ変化ΔHvが３０Hv以下であり、この熱処理後のアルミニウム合金冷延板の０．２％耐力が２１５ＭＰａ以上である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の高温特性に優れたボトル缶用アルミニウム合金冷延板。
【請求項５】
前記アルミニウム合金冷延板が、熱間圧延板を、途中で焼鈍することなく、最終の板厚まで冷間圧延されたものである請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高温特性に優れたボトル缶用アルミニウム合金冷延板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボトル缶（飲料缶）の缶胴材として、０．２ｍｍ以下（缶胴中央部の肉厚が薄いところでは120 〜130 μｍ程度）の板厚に薄肉化されて高温で熱処理された際にも、強度低下が少なく高強度が確保でき、かつ、変形もし難い、などの高温特性に優れたボトル缶用アルミニウム合金冷延板（ボトル缶用素材板）に関するものである。なお、本発明で言うアルミニウム冷延合金板とは、熱間圧延−冷間圧延を通じて圧延された圧延板（冷間圧延板）である。以下、アルミニウム合金をＡｌ合金とも言う。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム系飲料缶としては、缶胴体と缶蓋（缶エンド）とをシーミング加工することによって得られる２ピースアルミニウム缶が多用されている。前記缶胴体は、アルミニウム系冷間圧延板をＤＩ加工（深絞り加工及びしごき加工）し、所定のサイズにトリミングを施した後、脱脂・洗浄処理を行い、さらに塗装および印刷を行って焼付け（ベーキング）を行い、缶胴縁部をネッキング加工及びフランジ加工することによって製造されている。
【０００３】
前記缶胴体用の冷間圧延板としては、従来からＡｌ−Ｍｇ−Ｍｎ系合金であるＪＩＳ３００４合金、３１０４合金等の硬質板が広く用いられている。このＪＩＳ３００４合金、３１０４合金は、しごき加工性に優れており、強度を高めるために高圧延率で冷間圧延を施した場合でも比較的良好な成形性を示すことから、ＤＩ缶胴材として好適であるとされている。
【０００４】
一方、ボトル缶は、アルミニウム合金板の両面に熱可塑性樹脂被膜層が形成され、潤滑剤が塗布されたものを打ち抜いてブランクを得、このブランクを絞り加工してカップ状に成形し、次いで、このカップ状の成形品に対し、再絞り加工とストレッチ加工又はしごき加工（ＤＩ加工）を行って、胴部が小径化され、薄肉化された有底円筒状の缶を成形する。そして、缶の底部側を複数回絞り加工することにより、肩部と未開口の口部を成形し、洗浄及びトリミング等の後に、缶胴部に印刷・塗装工程を実施し、口部を開口してカール部及びネジ部を形成し（ネジ・カール成形）、ネジ部の反対側の部分に対しネックイン加工とフランジ加工を施し、シーマーにより、別途成形した底蓋を巻き締めすることによりボトル缶が得られる（特許文献１参照）。
【０００５】
このように、２ピース缶では、アルミニウム合金板に、下地処理（クロメート等）を行なった後、樹脂被覆（樹脂塗布又はフィルムラミネート）を行ない、続いて円形のブランクに打抜き、カップ成形した後、絞りしごき加工を施し、印刷・塗装、ネッキング、トリミング等の処理を実施している。
【０００６】
また、ネジ付きの口部を有するボトル缶では、アルミニウム合金板に、下地処理（クロメート等）を行なった後、樹脂被覆（樹脂塗布又はフィルムラミネート）を行ない、続いて円形のブランクに打抜き、カップ成形した後、絞りしごき加工を施し、トリミング、印刷及び塗装を行ない、ネジ・カール成形後、ネックフランジ成形を実施している。
【０００７】
ボトル缶の缶胴はＤＩ加工直後には缶胴の水平方向断面が略真円状になっているのが普通である。しかし、印刷塗装時及びラミネートフィルムの密着性を向上させるための熱処理時に、缶胴は２００℃以上の温度まで加熱される。
【０００８】
この際、缶胴自体は元の約０．３〜０．４ｍｍ程度の板厚の冷延板から、０．２ｍｍ以下の肉厚にまで、薄肉化されている。したがって、このような２００℃を超えるような高温における熱処理を受けると、缶胴は、ＤＩ加工時の加工歪及び残留応力が開放され、熱軟化が起きる。
【０００９】
この場合に、軟化しやすい材料では、軟化の度合いが顕著であり、缶の強度や硬度が著しく低下し、十分な缶強度を確保できなくなるという問題点がある。
【００１０】
また、缶の円周方向について軟化の度合いが不均一になるため、缶胴の横断面が、成形された真円ではなく、楕円となって変形してしまい、缶胴の形状が不均一となるという問題点がある。
【００１１】
近年では、缶軽量化の要求から、アルミニウム缶の板厚が０．２ｍｍ以下のレベルで、ますます薄くなってきており、上記熱軟化による、缶胴の強度や硬度の低下、缶胴の形状不均一化などの現象が顕著になってきている。
【００１２】
更に、近年、缶の生産性向上の観点から、前記印刷塗装時及びラミネートフィルムの密着性を向上させるための熱処理が、例えば、２９０℃×２０秒と、より高温化、短時間化された高速化が進展している。このような傾向も、上記熱軟化による、缶胴の強度や硬度の低下や、缶胴の形状不均一化をより助長する。
【００１３】
これに対して、この熱軟化による缶胴の強度低下や変形を防止すべく、缶胴の板厚を増せば、缶重量の増加となり、また、板厚を増大させずにアルミニウム材料自体の強度を増加させると、前記しごき成形時に、破断が生じたりするという不都合がある。したがって、このような問題に対して、従来の胴缶材料や方法だけでは、対応できない。
【００１４】
上記熱軟化による缶胴の形状不均一化に対して、従来から、この塗装熱処理時の熱変形を防止し、真円度が高いＤＩ缶を得ることができるＤＩ缶用アルミニウム合金板が提案されてはいる（特許文献２）。具体的には、ＤＩ缶用アルミニウム合金板として、Ｍｎ：０．５乃至１．３質量％、Ｍｇ：０．５乃至１．３質量％、Ｃｕ：０．１乃至０．３質量％、Ｆｅ：０．２乃至０．６質量％、Ｓｉ：０．１乃至０．５質量％を含有するアルミニウム合金組成によって、ベーキング温度Ｔ（℃）が２３０乃至２７０℃の条件で、２０分間熱処理したときの、熱処理前後の引張り強さの変化ΔＴＳを小さくしようとするものである。
【００１５】
この他、缶への成形性向上のために、組織を制御することも、従来から多数提案されている。例えば、熱間圧延板のＭｎ固溶量及び結晶粒径を所定の範囲に制御し、熱間圧延板の耳率を安定して−３〜−６％にし、これを、その後、中間焼鈍することなく冷間圧延することによって、得られる冷間圧延板の耳率を安定して０〜２％にすることが提案されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００１−１６２３４４号公報（全文）
【特許文献２】特開２００３−２７７８６５号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】特開２００３−３４２６５７号公報（全文）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ただ、前記Ｍｎ固溶量及び結晶粒径など、従来からの耳率安定化のためのアルミニウム合金板の組織の冶金的な因子を制御するだけでは、塗装熱処理時の熱変形を防止することができない。
【００１７】
また、前記特許文献２のように、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｓｉなどのアルミニウム合金組成のみによっては、前記した熱軟化による缶胴の強度低下や変形を抑制することには大きな限界がある。
【００１８】
即ち、前記特許文献２は、その規定している乃至想定している、２３０乃至２７０℃×２０分間の熱処理に対しては有効かもしれない。しかしながら、これに対して、前記したように、２９０℃×２０秒と、より高温化短時間化された高速化熱処理に対しては、特に熱処理温度がより高温となり、また、缶胴がより薄肉化されているために、熱軟化による缶胴の強度低下や変形を防止できない。
【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、ＤＩ加工等の成形性の確保を前提に、より高温化短時間化された高速化熱処理に対しても、塗装熱処理時の熱変形を防止し、熱処理後の缶強度を確保するとともに、真円度が高いボトル缶を得ることができる、高温特性に優れたボトル缶用アルミニウム合金冷延板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】
【００２０】
この目的を達成するために、本発明の高温特性に優れたボトル缶用アルミニウム合金冷延板の要旨は、Ｍｎ：０．７〜１．５％（質量％、以下同じ）、Ｍｇ：０．８〜１．７％、Ｆｅ：０．１〜０．７％、Ｓｉ：０．０５〜０．５％、Ｃｕ：０．１〜０．６％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、かつ、結晶粒組織を、板厚方向中央部の上面観察による結晶粒の平均アスペクト比が３以上の圧延方向に伸長させた組織とし、この組織の０．５μｍ以上の分散粒子観察における分散粒子の平均粒子サイズが５μｍ以下であり、更に、アルミニウムの液相と固相の固液共存温度範囲を示すΔＴが４０℃以下であることとする。
【発明の効果】
【００２１】
ボトル缶のＤＩ缶胴については、主として製造コストの低減、及び軽量化の目的から、前記して通り、更なる薄肉化が求められている。この薄肉化を達成するためには、座屈強度の低下をきたさないように、材料であるアルミニウム合金冷延板の高強度化を図る必要がある。また、薄肉化を達成するためには、更に、ＤＩ成形時における耳率が低いことが強く求められる。ＤＩ成形時の耳率を低くすれば、ＤＩ成形時の歩留まりを高めることができ、さらには缶胴の耳切れに起因する缶胴破断を防止することができる。
【００２２】
このため、従来から、耳率を高度に安定化させるために、ボトル缶のＤＩ缶胴材料であるアルミニウム合金冷延板の特に組織の冶金的な因子を制御することが公知である。代表的には、結晶粒径の微細化制御、Ｍｇ2 Ｓｉなどの化合物の個数や大きさの制御、添加元素のミクロ的偏析抑制、Ｍｎなどの合金元素の固溶量制御、キューブ方位の制御、などである。
【００２３】
しかし、本発明の課題である、塗装熱処理時の熱変形を防止するための、材料であるアルミニウム合金冷延板の組織の冶金的な因子を制御する技術は未だ実質的に提案されていない。これは、塗装熱処理時の熱変形と相関する組織の冶金的な因子の知見が未だなされていないことによる。また、上記耳率安定化のための公知の組織の冶金的な因子を種々制御するだけでは、塗装熱処理時の熱変形を防止することができない。
【００２４】
これに対して、本発明では、数有る組織の冶金的な因子の内でも、結晶粒の形態と、分散粒子の平均粒子サイズなどの存在形態とが、熱処理後の缶強度や塗装熱処理時の熱変形と相関することを知見した。
【００２５】
また、これらの冶金的な因子は、耳率の安定化を阻害せず、却って、耳率を安定化させる作用もあるため、熱処理後の缶強度の確保や塗装熱処理時の熱変形を抑制した上で、ＤＩ加工等の成形性を確保することができる。言い換えると、熱処理後の缶強度の確保や塗装熱処理時の熱変形を抑制した上で、基本的な要求特性であるＤＩ加工等の成形性を確保した、アルミニウム合金冷延板とすることができる。
【００２６】
アルミニウム合金冷延板の結晶粒を、等軸粒ではなく、平均アスペクト比が３以上の、圧延方向に伸長させた組織に制御することによって、より高温化短時間化された高速化熱処理に対しての、塗装熱処理時の熱変形が抑制され、熱処理後の缶強度も確保できる。
【００２７】
そして、この効果を確実なものとするために、本発明では、更に、この組織における分散粒子を制御する。即ち、分散粒子の平均粒子サイズを５μｍ以下に微細化させるとともに、アルミニウムの液相と固相の固液共存温度範囲を示すΔＴが４０℃以下とする。
【００２８】
この固液共存温度範囲△Ｔが大きいほど、Ａｌ（Ｆｅ、Ｍｎ）系金属間化合物などの分散粒子と、アルミニウムの液相との、固液共存温度範囲が大きい成分系である。つまり、鋳造条件による晶出物相の変動を受けやすく、その形態がばらつきやすい成分系であり、粗大な化合物粒子が生成しやすい組織となる。
【００２９】
逆に、この固液共存温度範囲△Ｔが小さいほど、分散粒子とアルミニウムの液相との、固液共存温度範囲が小さい成分系であり、金属間化合物の安定相と準安定相の生成のばらつきが小さく、かつ、化合物粒子が微細な組織であると言える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（Ａｌ合金冷延板組成）
先ず、本発明のＡｌ合金冷延板の好ましい化学成分組成（単位：質量％）について、各元素の限定理由を含めて、以下に説明する。
【００３１】
本発明の高温特性に優れたボトル缶用アルミニウム合金冷延板の組成は、Ｍｎ：０．７〜１．５％、Ｍｇ：０．８〜１．７％、Ｆｅ：０．１〜０．７％、Ｓｉ：０．０５〜０．５％、Ｃｕ：０．１〜０．６％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる組成とする。
【００３２】
但し、本発明では、主要構成元素（Ｍｎ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｉ）の成分バランスを、後述する通り、アルミニウムの固液共存温度範囲△Ｔが４０℃以下になるように成分設計する必要がある。
【００３３】
Ｍｎ：０．７〜１．５％。
Ｍｎは強度の向上に寄与し、さらには成形性の向上にも寄与する有効な元素である。特に本発明の缶胴材（冷間圧延板）では、ＤＩ成形時にしごき加工が行われるため、Ｍｎは極めて重要となる。
【００３４】
より詳細には、ＭｎはＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物（α相）などの種々のＭｎ系金属間化合物を形成する。そして前記α相が適正に分布しているほど、しごき加工性を向上できる。すなわちアルミニウム板のしごき加工においては、通常エマルジョンタイプの潤滑剤が用いられているが、前記α相の量が少ないと、エマルジョンタイプの潤滑剤を使用しても潤滑性が不足し、ゴーリングと称される擦り疵や焼付きなどの外観不良が発生する虞がある。従ってα相を生成し、しごき加工時の表面疵を防止するためにもＭｎは不可欠な元素である。
【００３５】
Ｍｎの含有量が少な過ぎると、上記効果が発揮されない。このため、Ｍｎの含有量は０．７％以上、好ましくは０．８％以上、好ましくは０．８５％以上、さらに好ましくは０．９％以上である。
【００３６】
一方、Ｍｎが過剰になると、ＭｎＡｌ6 の初晶巨大金属化合物が晶出し、成形性が低下する。それゆえ、Ｍｎ含有量の上限は１．５％、好ましくは１．３％、さらに好ましくは１．１％、さらに好ましくは１．０％とする。
【００３７】
Ｍｇ：０．８〜１．７％。
Ｍｇは強度を向上できる点で有効である。さらには後述するＣｕと共に含有させることによって、本発明の缶胴材（冷間圧延板）を最終焼鈍（仕上焼鈍ともいう。例えば、温度：１００〜１５０℃程度、時間：１〜２時間程度の焼鈍）し、その後に製缶してからベーキング（焼付印刷）する際に、軟化を抑制できる。即ち、Ｍｇ及びＣｕを両者含有すると、ベーキング（焼付印刷）を行う際にＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇが析出するため、ベーキング時の軟化を抑制できる。
【００３８】
Ｍｇの含有量が少な過ぎると上記効果が発揮されない。このため、Ｍｇの含有量は０．８％以上、好ましくは０．９％以上、さらに好ましくは１．０％以上とする。
【００３９】
一方、Ｍｇが過剰になると加工硬化が生じやすくなるため、成形性が低下する。このため、Ｍｇ含有量の上限は１．７％、好ましくは１．６％、さらに好ましくは１．３５％とする。
【００４０】
なお、ＭｇはＭｎの析出量及び固溶量にも影響を与える。すなわちＭｇが多いほどＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物（α相）の析出量が抑制されるため、Ｍｎ固溶量が多くなりやすい。このため、Ｍｎ固溶量との関係で、Ｍｇ含有量を決定することが好ましい。
【００４１】
Ｆｅ：０．１〜０．７％。
Ｆｅは結晶粒を微細化させる作用があり、さらには上述のＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物（α相）を生成するため、成形性の向上に寄与する。またＦｅは、Ｍｎの晶出や析出を促進し、アルミニウム基地中のＭｎ固溶量やＭｎ系金属間化合物（前記α相など）の分散状態を制御する点でも有用である。一方、Ｍｎの存在下でＦｅが過剰になると、巨大な初晶金属間化合物が発生しやすくなり、成形性を損なう虞がある。
【００４２】
従って、Ｆｅの含有量は、Ｍｎの含有量に応じて設定でき、ＦｅとＭｎとの好ましい質量比（Ｆｅ／Ｍｎ）は、例えば、０．１〜０．７の範囲、好ましくは０．２〜０．６の範囲、さらに好ましくは０．３〜０．５の範囲である。
【００４３】
なお、Ｍｎの含有量が上記範囲の場合、Ｆｅの下限含有量は０．１％以上、好ましくは０．２％以上、さらに好ましくは０．３％以上とする。また、Ｆｅの上限含有量は、０．７％以下、好ましくは０．６％以下、さらに好ましくは０．５％以下である。
【００４４】
Ｓｉ：０．０５〜０．５％。
Ｓｉは、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物（α相）を生成し、Ｍｎ系金属間化合物の分散状態を制御するために有用な元素である。α相が適正に分布している程、成形性を向上できる。
【００４５】
このため、Ｓｉの含有量は０．０５％以上、好ましくは０．１％以上、さらに好ましくは０．２％以上とする。一方、Ｓｉが過剰になると、時効硬化によって材料が硬くなり過ぎ、成形性が低下する。このため、Ｓｉ含有量の上限は０．５％、好ましくは０．４５％、さらに好ましくは０．４％とする。
【００４６】
Ｃｕ：０．１〜０．６％。
Ｃｕは、冷間圧延板の製缶時にベーキング（焼付印刷）を行うときに、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇが析出するとともに、Ｍｇと共に含有させることによって、軟化を抑制できる。このため、Ｃｕ含有の下限量は０．１％以上、好ましくは０．１５％以上、さらに好ましくは０．２％以上とする。一方、Ｃｕが過剰になると、時効硬化は容易に得られるものの、硬くなりすぎるために、成形性が低下し、さらには耐食性も劣化する。このため、Ｃｕ含有の上限量は０．６％、好ましくは０．５％、さらに好ましくは０．３５％とする。
【００４７】
Ｃｕの他に、同効の強度向上元素としては、Ｃｒ、Ｚｎなどが挙げられる。この点、Ｃｕに加えて、更に、Ｃｒ、Ｚｎの一種または二種を選択的に含有させることができる。
【００４８】
Ｃｒ：０．００１〜０．３％。
この際、Ｃｒの含有量は、強度向上効果の発揮のためには、０．００１％以上、好ましくは０．００２％以上とする。一方、Ｃｒが過剰になると、巨大晶出物が生成して成形性が低下する。このため、Ｃｒ含有量の上限は０．３％、好ましくは０．２５％とする。
【００４９】
Ｚｎ：０．０５〜１．０％。
また、Ｚｎを含有させると、Ａｌ−Ｍｇ−Ｚｎ系粒子が時効析出することによって強度を向上できる。この効果を発揮させるためには、Ｚｎ含有量は０．０５％以上、好ましくは０．０６％以上とする。一方、Ｚｎが過剰になると耐食性が低下する。このため、Ｚｎ含有量の上限は０．５％、好ましくは０．４５％とする。
【００５０】
Ｔｉ：０．００５〜０．２％。
Ｔｉは結晶粒微細化元素である。この効果を発揮させたい時には選択的に含有させる。その際のＴｉの含有量は０．００５％以上、好ましくは０．０１％以上、さらに好ましくは０．０１５％以上とする。なお、Ｔｉが過剰になると、巨大なＡｌ−Ｔｉ系金属間化合物が晶出して成形性を阻害する。したがって、Ｔｉ含有量の上限は０．２％、好ましくは０．１％、さらに好ましくは０．０５％とする。
【００５１】
前記Ｔｉは単独で含有させてもよいが、微量のＢと共に含有してもよい。Ｂと併用すると、結晶粒の微細化効果がさらに向上する。このために選択的含有させる際のＢの含有量は０．０００１％以上、好ましくは０．０００５％以上、さらに好ましくは０．０００８％以上とする。一方、Ｂが過剰になると、Ｔｉ−Ｂ系の粗大粒子が生成して成形性を低下させる。したがって、Ｂ含有量の上限は０．０５％、好ましくは０．０１％、さらに好ましくは０．００５％とする。
【００５２】
以上記載した元素以外は不可避的不純物であり、上記板特性を阻害しないために、含有量は基本的に少ない方が良いが、上記板特性を阻害しない範囲で、ＪＩＳ規格などで記載された、３０００系アルミニウム合金の各元素の上限値程度までの含有は許容される。
【００５３】
（Ａｌ合金冷延板組織）
次ぎに、本発明Ａｌ合金冷延板組織について、以下に説明する。
【００５４】
（結晶粒の平均アスペクト比）
前記した通り、アルミニウム合金冷延板の結晶粒を、通常の等軸粒ではなく、平均アスペクト比が３以上の、圧延方向に伸長させたものにすることによって、より高温化短時間化された高速化熱処理に対しての、塗装熱処理時の熱変形が抑制され、熱処理後の缶強度も確保できる。
【００５５】
即ち、アルミニウム合金冷延板の結晶粒を圧延方向への伸長粒とすることによって、しごき加工性を付与して、ＤＩ加工等の成形性を確保した上で、本発明で規定した、上記成分組成と、後述する固溶、析出状態組織のもとで、熱処理後の缶強度を確保できる。これによって、塗装熱処理時の熱変形も抑制される。
【００５６】
結晶粒の平均アスペクト比が３未満では、通常の等軸粒と大差なくなり、上記効果が不足するため、塗装熱処理時の熱変形抑制や、熱処理後の缶強度確保が達成できない。この点で、結晶粒の圧延方向への伸長は大きいほど良く、より好ましくは、結晶粒の平均アスペクト比は３．１以上である。
【００５７】
結晶粒のアスペクト比は、中間焼鈍を施さない工程では、熱延板の結晶粒組織、冷間圧延率および冷間圧延温度によって決まる。この点で、結晶粒の平均アスペクト比の上限は、熱間圧延や冷間圧延など、伸長粒とするための製造工程の能力限界から決定されるが、そのレベルは６程度である。
【００５８】
（平均アスペクト比測定方法）
結晶粒の平均アスペクト比は、板厚方向中央部の上面観察（偏光観察）によって測定される。調質処理後（ボトル缶成形前）の板の板厚方向中央部、圧延面上面を、機械研磨、電解研磨、およびバーカー液による陽極酸化処理後、偏光観察によって行う。
【００５９】
上記板の板厚方向中央部を上面から、結晶粒組織を光学顕微鏡により偏光観察したとき、結晶方位の違いによって白黒の違いがでる。この際の観察で、輪郭がはっきり観察できる、視野内の結晶粒を対象に、個々の結晶粒の圧延方向の最大長さと、板幅方向の最大長さを計測する。そして、この個々の結晶粒の（圧延方向の最大長さ）／（板幅方向の最大長さ）をアスペクト比として計算する。×１００倍の光学顕微鏡の観察で、測定する結晶粒を１００個として、それら結晶粒のアスペクト比の平均値によって、結晶粒の平均アスペクト比を求める。
【００６０】
更に、本発明において、アルミニウム合金冷延板組織における分散粒子を制御する点について説明する。前記した通り、上記伸長した結晶粒の効果発揮を確実なものとするために、本発明では、更に、この組織における分散粒子の平均粒子サイズを制御する。即ち、０．５μｍ以上の粒子観察における、分散粒子の平均粒子サイズを５μｍ以下に微細化させるとともに、アルミニウムの液相と固相の固液共存温度範囲を示すΔＴが４０℃以下とする。
【００６１】
（分散粒子の平均粒子サイズ）
アルミニウム合金冷延板組織における分散粒子は、上記Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物（α相）などの種々の金属間化合物であるが、この分散粒子の平均粒子サイズは細かいほど好ましい。
【００６２】
分散粒子の平均粒子サイズが５μｍを超えて、粗大な分散粒子（析出化合物）の割合が多くなると、回復・再結晶の核となりやすく、高温での軟化が大きくなり、高温熱処理で楕円変形や、強度低下を招きやすい。このため、上記伸長した結晶粒の効果発揮を相殺してしまうこととなる。
【００６３】
したがって、本発明では、０．５μｍ以上の粒子観察における分散粒子の平均粒子サイズを、５μｍ以下、好ましくは４．５μｍ以下とする。
【００６４】
ここで解析測定対象とする分散粒子は０．５μｍ以上のサイズ（重心直径）とする。０．５μｍ以上の粒子の存在が、上記した通り耐軟化特性に及ぼす影響度が大きく、０．５μｍ未満の粒子は、その影響度が小さいためである。また、０．５μｍ未満の小さな分散粒子は、観察もしにくく、本測定による測定ばらつきも大きくなることから、本発明の規定、測定対象からは外す。
【００６５】
（平均粒子サイズの測定）
０．５μｍ以上の粒子観察における分散粒子の平均粒子サイズは、板組織の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて行なう。より具体的には、板厚中央部、圧延面上面の試験材を鏡面研磨し、研磨面の組織を、５００倍または１０００倍のＳＥＭ（例えば日立製作所製：Ｓ４５００型電界放出型走査電子顕微鏡ＦＥ−ＳＥＭ：Field Emissionn Scanninng Electron Microscoppy）により、約２００μｍ×約１５０μｍ程度の大きさの各１０視野の組織を観察する。
【００６６】
この際、分散粒子相（金属間化合物相）を明瞭に観察するため、反射電子像の観察により観察する。黒い像がＡｌであり、異なったコントラストで分散粒子相が明瞭になる。これら分散粒子をトレースし、画像解析のソフトウエアとして、MEDIACYBERNETICS社製のImage-ProPlus を用いて、各分散粒子の平均サイズ（重心直径の平均値）を画像解析により求める。測定した分散粒子の数は、上記１０視野の組織観察における合計で２００個以上とし、その平均値で算出した。
【００６７】
（固液共存温度範囲△Ｔ）
図１に、Ａｌ−Ｍｇ−Ｍｎ系合金の状態図を模式的に示し、アルミニウムの液相線、固相線、そして主たる晶出物であるＡｌＭｎ系、Ａｌ（Ｆｅ、Ｍｎ）系化合物の晶出温度の関係を模式的に示す。図１において、Ａｌの液相線と固相線との間の温度範囲（温度差）が、本発明で言う固液共存温度範囲△Ｔである。
【００６８】
このΔＴが広い（長い）成分系ほど、鋳造時の凝固・冷却過程での条件により、金属間化合物の安定相と準安定相の生成のばらつきが大きくなる傾向にある。その場合、これら晶出物に、金属間化合物の構成元素以外の元素が強制固溶された組織状態である。このため、ボトル缶胴での状態で、高温での軟化が大きくなり、高温熱処理で楕円変形や、強度低下を招きやすい。したがって、分散粒子の平均粒子サイズの粗大化と同様に、上記伸長した結晶粒の効果発揮を相殺してしまうこととなる。
【００６９】
また、ΔＴが広い（大きい）成分系ほど、液相中では、金属間化合物が急速に成長するため、粗大な化合物粒子分布となり易くなる。この結果、上記規定の分散粒子の平均粒子サイズを微細化できなくなる。このため、上記分散粒子の部分で説明した通り、粗大な粒子が回復・再結晶の核となって、熱処理によってボトル缶胴の軟化が大きくなり、楕円変形を起こしやすい。また、粗大な化合物の存在自体、缶表面の欠陥、ピンホールの原因になりやすい。
【００７０】
なお、上述の説明の通り、厳密には、ΔＴとして、Ａｌ−Ｍｎ系金属間化合物の晶出温度とＡｌの固相温度の範囲を規定する方法もあるが、本発明Ａｌ合金系では、Ａｌ合金系の融点と、Ａｌ−Ｍｎ系化合物の晶出温度とが４〜７℃程度しか変わらないため、正確な指標とはなり得ない事情がある。このため、測定評価上、ΔＴに十分な差（余裕）があり、正確な指標となり得る、Ａｌ液相温度と固相温度との範囲（温度差）で規定を行った。
【００７１】
このΔＴ（固液共存温度範囲）が狭い（小さい）ほど、分散粒子とアルミニウムの液相との、固液共存温度範囲が小さい成分系であり、金属間化合物の安定相と準安定相の生成のばらつきが小さく、かつ、化合物粒子が微細な組織となる。とこのため、ボトル缶胴での状態で、高温での耐軟化特性が大きくなり、高温熱処理で楕円変形や、強度低下を抑制できる。
【００７２】
後述する実施例の通り、△Ｔが大きくなるにつれて、分散粒子の平均粒子サイズも増大している。そして、特に、△Ｔが４０℃を超えた場合に、分散粒子の平均粒子サイズの粗大化傾向が大きくなる。従って、△Ｔは４０℃以下の小さい値ほど好ましく、より好ましくは３８℃以下、さらに好ましくは３６℃以下、さらに好ましくは３４℃以下、である。
【００７３】
（固液共存温度範囲△Ｔの算出）
△Ｔの算出は、示差熱分析により、対象となるアルミニウム合金冷延板（試験片）の融点と固相温度とを測定することにより、アルミニウムの液相が共存している温度範囲△Ｔを算出する。本発明アルミニウム合金系の範囲であれば、およそ６４５℃〜６６０℃あたりが融点であり、およそ６００℃〜６３０℃付近で検出される変化が固相温度である。
【００７４】
試験装置は、例えば、アルバック理工製ＴＧ／ＤＴＡ（ＴＧＤ７０００）を用いて、試験条件は以下の通りとする。
ヒートパターン：ＲＴ〜７００℃  〜ＲＴ：１０℃／分
雰囲気：Ａｒ（１００ｍｌ／分）
試料重量：約５００ｍｇ
リファレンス：アルミナ粉末
試料容器：アルミナ(マクロ型  ８×１０ｍｍ)
【００７５】
なお、示差熱分析以外に、計算状態図から△Ｔを求めても良いが、示差熱分析による方がより正確である。ただ、熱力学的な平衡状態図計算による△Ｔは、予め△Ｔが４０℃以下になるように合金設計をする場合には役立つ。図２に、後述する実施例表１の発明例Ｃ合金の計算状態図での△Ｔを例示する。
【００７６】
（ΔＴの制御）
このΔＴの制御は、後述する製造条件にもよるが、アルミニウムの固液共存温度範囲△Ｔが４０℃以下になるように基本的には、本発明における主要構成元素（Ｍｎ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｉ）の各成分バランスの設計によって行なう。
なお、各合金元素（成分）の一般的な傾向としては、Ｍｎ、Ｆｅなどは、含有量の規定範囲の中央値から、含有量が増加する、あるいは含有量が減少するとともに、△Ｔが大きくなる。また、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｓｉなどは含有量の増加により△Ｔが大きくなる傾向があり、本発明の含有量規定内では、全般に、これら合金元素が少ない方がΔＴが小さくなる。
【００７７】
ただ、ボトル缶用アルミニウム合金冷延板としては、要求される、強度、成形性等を満足するためには、単純に、上記各主要構成元素の含有量を下げにくい。      
【００７８】
更に、Ａｌ（Ｆｅ，Ｍｎ）系金属間化合物の晶出温度は、この他の前記選択的な添加元素や、不純物元素なども加えた、多元系の成分バランスによって変化する。したがって、このΔＴもこの他の前記選択的な添加元素や、不純物元素などによって大きく変化する。
【００７９】
特に、近年のように、缶材に使用される溶解原料に占める、缶材スクラップなどの比率は、地金に比して、年々増加しており、基本成分元素以外に混入される不可避的な不純物元素が多くなってきている。これらの不可避的な不純物元素としては、Ｚｒ、Ｂｉ，Ｓｎ、Ｇａ，Ｖ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃａ、Ｍｏ，Ｂｅ、Ｐｂ，Ｗなどである。これらの元素の含有量の総和（総量）は、従来は、０．０１％以下であったが、近年スクラップ配合率が高くなるにつれて、０．０１５％以上、０．０２％以上、場合によっては０．０５％、あるいは０．１％以上、不可避的に混入する。
【００８０】
したがって、このΔＴも、上記各主要構成元素の量や選択的な添加元素量が同じとしても、これらの不純物元素量が０．０１％を超えた場合には、この影響を受けて、大きく変化する。また、合金化元素の種類によっても、その影響度は異なり、しかも多成分系では各成分の相互作用によっても固液共存温度範囲は変化する。このため、これらの不可避的な不純物元素の量が高くなった場合には、その成分系の複雑さ故に、単純な含有量範囲、基本成分バランス（Ｍｇ／Ｍｎ比など）だけでは、固液共存温度範囲ΔＴを最適範囲とするための、成分設計を行うことが極めて難しい。
【００８１】
それゆえ、ΔＴの制御を行なう場合には、先ず、本発明における主要構成元素（Ｍｎ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｉ）や選択的な添加元素の各成分バランスの設計によって、ボトル缶用アルミニウム合金冷延板として、要求される、強度、成形性等を満足する合金設計を行なう。
【００８２】
その上で、液相温度及び固相温度などの計算手法として、前記図１のような熱力学的な平衡状態図計算を行い、アルミニウムの固液共存温度範囲△Ｔが４０℃以下になるように合金設計の修正を行なった上で、実際に、試験的に製造してみて、後述する量産的な製造条件の元で、アルミニウムの固液共存温度範囲△Ｔが４０℃以下になるか否かを予め検証する必要がある。
【００８３】
（製造方法）
本発明Ａｌ合金冷延板は、従来の均熱、熱延、冷延の製造工程を大きく変えることなく製造が可能である。但し、本発明規定の組織とし、かつ、ボトル缶成形のための基本的な材料特性（耳率、強度）や成形性、しごき加工性を阻害せずに確保するためには、上記個々の工程を最適条件範囲に限定するとともに、これらの工程を組み合わせる必要がある。
【００８４】
（均熱条件）
均熱温度は５５０〜６５０℃とする。均熱温度が低すぎると、均質化に時間がかかり過ぎて生産性が低下し、均熱温度が高すぎると、鋳塊表面に膨れが生じるため、前記範囲に均熱温度を設定する。好ましい均熱温度は、５８０℃以上（特に５９０℃以上）、６１５℃以下（特に６１０℃以下）である。
【００８５】
なお、均熱時間（均質化時間）は、鋳塊を均質化できれば短い程望ましく、例えば１２時間以下、好ましくは６時間以下とするのが望ましいが、均熱温度を５５０℃以上とする場合には均熱時間は６時間以上必要であり、均熱温度を５８０℃以上とする場合には均熱時間は５時間以上必要であり、均熱温度を５９０℃以上とする場合には均熱時間は４時間以上必要である。
【００８６】
均熱処理は、複数の段階に分けて行っても良い。その場合、上記均熱処理の昇温速度、均熱処理の温度（均質化温度）、及び冷却速度の制御は、いずれの段階で行ってもよく、全ての段階で行ってもよいが、少なくとも第１回目の段階で行うのが望ましい。
【００８７】
第１回目の均熱処理の温度を上記範囲に設定する場合、第２回目以降の均熱処理の温度は、第１回目の均熱処理温度よりも低くする場合が多い。第２回目以降の均熱処理の温度は、第１回目の均熱処理温度に比べて、例えば、１０〜１００℃程度、好ましくは５０〜１００℃程度低くする。
【００８８】
（熱延開始条件）
均熱処理終了後の鋳塊の取り扱いは、一旦冷却し、再加熱してから熱間粗圧延してもよく、あるいは過度に冷却することなく、そのまま熱間粗圧延してもよい。過度に冷却することなく、そのまま熱間粗圧延する場合、最終板組織の０．５μｍ以上の分散粒子観察における分散粒子の平均粒子サイズが５μｍ以下とし、更に、組織中における分散粒子固相とアルミニウムの液相との固液共存温度範囲を示すΔＴを４０℃以下としやすい。また、均熱処理後の鋳塊の自己発熱を利用することができ、生産時間や熱エネルギーを節約できるだけでなく、合金元素の析出物の数密度を小さくでき、耳率を低減できる。
【００８９】
なお、鋳塊を一旦冷却し、再加熱する場合には、３０℃／時間以上の速度で急速加熱するのが望ましい。この急速加熱によって、最終板組織の０．５μｍ以上の分散粒子観察における分散粒子の平均粒子サイズが５μｍ以下とし、更に、組織中における分散粒子固相とアルミニウムの液相との固液共存温度範囲を示すΔＴを４０℃以下としやすい。また、合金元素の析出物の数密度が高くなり過ぎるのを防止でき、耳率を低減できる。
【００９０】
（熱間粗圧延条件）
熱延を、粗圧延と仕上げ圧延とに分けて、かつ連続して実施するに際し、熱間粗圧延の終了温度が低くなり過ぎると、次工程の熱間仕上圧延で圧延温度が低くなってエッジ割れが生じやすくなる。また、熱間粗圧延の終了温度が低くなり過ぎると、仕上圧延後に再結晶するために必要となる自己熱が不足しやすくなるため、結晶粒径が小さくなり過ぎる。このため、熱間粗圧延の終了温度は４２０℃以上とすることが好ましい。更に好ましい終了温度は４３０℃以上（特に４４０℃以上）、４７０℃以下（特に４６０℃以下）である。
【００９１】
この熱間粗圧延の終了温度を４２０〜４８０℃程度にしておくためには、熱間粗圧延の開始温度を、例えば、４９０〜５５０℃程度、好ましくは４９５〜５４０℃程度、さらに好ましくは５００〜５３０℃程度にしておくのが望ましい。前記開始温度を５５０℃以下にしておけば、熱間圧延板の表面酸化を防止することもできる。更には、再結晶粒の粗大化を防止できるため、成形性をさらに高めることもできる。
【００９２】
熱間粗圧延が終了したアルミニウム合金板は、連続的など、速やかに熱間仕上圧延するのが望ましい。速やかに熱間仕上圧延することによって、熱間粗圧延で蓄積された歪みが回復してしまうのを防止でき、その後に得られる冷間圧延板の強度を高めることができる。熱間粗圧延が終了したアルミニウム合金板は、例えば、５分以内、好ましくは３分以内に熱間仕上圧延することが好ましい。
【００９３】
（熱間仕上圧延条件）
熱間仕上圧延の終了温度は３１０〜３５０℃とすることが好ましい。熱間仕上圧延工程は、板を所定の寸法に仕上げる工程であり、圧延終了後の組織は自己発熱によって再結晶組織になるため、その終了温度は再結晶組織に影響を与える。熱間仕上圧延の終了温度を３１０℃以上とすることで、続く冷間圧延条件と併せて、最終板組織を、平均アスペクト比が３以上の延方向に伸長させた組織としやすい。熱間仕上圧延の終了温度が３１０℃未満では、続く冷間圧延の冷延率を大きくしても、上記本発明組織になりにくい。
【００９４】
一方、３５０℃を越えると、最終板組織を、平均アスペクト比が３以上の圧延方向に伸長させた組織とし、かつ、粗大なＭｇ2 Ｓｉなど析出し、０．５μｍ以上の分散粒子観察における分散粒子の平均粒子サイズが５μｍ以下としにくくなる。従って、熱間仕上圧延の終了温度の下限は３１０℃以上、好ましくは３２０℃以上とする。また、上限は３５０℃以下、好ましくは、３４０℃以下とする。
【００９５】
(熱間仕上圧延機の種類)
熱間仕上圧延機としては、スタンド数が３以上のタンデム式熱間圧延機を使用する。スタンド数を３以上とすることによって、１スタンドあたりの圧延率を小さくでき、熱延板の表面性状を保ちつつ歪みを蓄積することができるため、冷間圧延板及びそのＤＩ成形体の強度をさらに高めることができる。
【００９６】
(熱間仕上圧延の総圧延率)
熱間仕上圧延の総圧延率は８０％以上にするのが望ましい。総圧延率は８０％以上とすることで、後述する冷間圧延と組み合わせて、最終板組織を、平均アスペクト比が３以上の圧延方向に伸長させた組織とし、かつ、０．５μｍ以上の分散粒子観察における分散粒子の平均粒子サイズが５μｍ以下としやすい。また、冷間圧延板及びそのＤＩ成形体の強度を高めることができる。
【００９７】
(熱間圧延板の板厚)
熱間 (仕上げ) 圧延終了後の合金板の板厚は、１．８〜３ｍｍ程度とするのが望ましい。板厚を１．８ｍｍ以上とすることによって、熱間圧延板の表面性状（焼付き、肌荒れなど）や板厚プロフィールの悪化を防止できる。一方、板厚が３ｍｍ以下とすることによって、冷間圧延板（通常、板厚：０．２８〜０．３５ｍｍ程度）を製造する際の圧延率が高くなりすぎるのを防止でき、ＤＩ成形後の耳率を抑制できる。
【００９８】
(冷間圧延)
冷間圧延工程では、中間焼鈍することなく、複数のパス数による謂わば直通で圧延し、合計の圧延率を７７〜９０％にするのが望ましい。中間焼鈍することなく、合計の圧延率を７７％以上とすることによって、最終板組織を、結晶粒の平均アスペクト比が３以上の圧延方向に伸長させた組織とし、かつ、０．５μｍ以上の分散粒子観察における分散粒子の平均粒子サイズが５μｍ以下とすることができる。また、缶の耐圧強度をより高めることができる。中間焼鈍を入れた場合、あるいは、合計の圧延率が低い場合、等軸粒になりやすく、伸長粒になりにくい。
【００９９】
一方、圧延率が９０％を超えると、結晶粒の平均アスペクト比は大きくできるものの、ＤＩ成形時のプラス耳が大きくなり過ぎ、また強度が強くなり過ぎるために、ＤＩ成形時にカッピング割れや缶底割れが生じる可能性が高い。
【０１００】
冷間圧延後の板厚は、ボトル缶への成形上、０．２８〜０．３５ｍｍ程度とする。
【０１０１】
なお、冷間圧延工程では、圧延スタンドが２段以上直列に配置された、タンデム圧延機を使用することが望ましい。このようなタンデム圧延機を使用することにより、圧延スタンドが１段で、繰り返しパス（通板）を行なって所定板厚まで冷延するシングルの圧延機と比して、同じ合計冷延率でも、パス（通板）回数が少なくて済み、１回の通板における圧延率を高くすることができる。
【０１０２】
したがって、最終板組織を、結晶粒の平均アスペクト比が３以上の圧延方向に伸長させた組織が得やすくなる。
【０１０３】
また、従来のように、シングルの圧延機を用いた冷間圧延後に、仕上げ焼鈍を施す場合に比して、より低温で、かつ連続的に回復を生じさせ、サブグレインを生成することができる。但し、このように、冷間圧延により回復を生じさせて十分にサブグレインを生成することができるものであれば、圧延機はタンデム圧延機に限定されるものではない。
【０１０４】
但し、タンデム圧延機による冷延では、１回の通板における圧延率が高くなるために、１回の通板における発熱量が高くなる。この発熱量が高くなり過ぎた場合、０．５μｍ以上の分散粒子観察における分散粒子の平均粒子サイズが粗大化する可能性がある。
【０１０５】
このため、タンデム圧延機による冷延では、冷間圧延工程における冷間圧延直後のアルミニウム板の温度が最も上昇する際に、アルミニウム板を強制的に冷却し、冷間圧延後のアルミニウム板の温度が２００℃を超える温度に上昇しないようにすることが好ましい。
【０１０６】
このような冷間圧延時のアルミニウム板の強制的な冷却手段としては、通常使用される水を含まない圧延油を、水溶性油や水溶性潤滑剤などのエマルジョンタイプに変えて、このエマルジョン水溶液を用い、潤滑性能を低下させずに、冷却性能を強化させることが好ましい。
【０１０７】
冷間圧延後は、必要に応じて、再結晶温度よりも低い温度で仕上焼鈍（最終焼鈍）を行ってもよい。仕上焼鈍を行うと加工組織が回復し、ＤＩ成形性や缶底成形性が向上する。仕上焼鈍の温度は、例えば、１００〜１５０℃程度、特に１１５〜１５０℃程度にするのが望ましい。温度を１００℃以上とすることによって、加工組織を充分に回復させることができる。一方、温度が１５０℃以下とすることによって、固溶元素の過剰な析出を防止でき、ＤＩ成形性やフランジ成形性をさらに高めることができる。
【０１０８】
仕上焼鈍の時間は、４時間以下（特に１〜３時間程度）とするのが望ましい。長すぎる焼鈍を避けることによって、固溶元素の過剰な析出を防止でき、ＤＩ成形性をさらに高めることができる。
【０１０９】
但し、前記したタンデム圧延機による冷延では、より低温で、かつ連続的に回復を生じさせ、サブグレインを生成することができるために、仕上焼鈍が基本的には不要である。
【０１１０】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１１１】
アルミ地金の他に缶材スクラップなども溶解原料として用いて、下記表１に示すＡ〜Ｎの成分組成のＡｌ合金の溶湯を溶解し、ＤＣ鋳造法にて板厚６００ｍｍ、幅２１００ｍｍの鋳塊を製造した。なお、表１において「−」で示す元素含有量は検出限界以下であることを示す。
【０１１２】
この鋳塊には、表１に示す通り、発明例、比較例ともに、その他元素の総量として、不可避的な不純物元素、Ｚｒ、Ｂｉ，Ｓｎ、Ｇａ，Ｖ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃａ、Ｍｏ，Ｂｅ、Ｐｂ，Ｗを、これらの元素の含有量の総和で０．０３％以上含んでいる。
【０１１３】
このため、先ず、主要構成元素（Ｍｎ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｉ）や選択的な添加元素の各成分バランスの設計によって、ボトル缶用アルミニウム合金冷延板として要求される、強度、成形性等を満足する合金設計を行なった。その上で、ΔＴの制御を行なうべく、各例の熱力学的な平衡状態図計算を行って、アルミニウムの固液共存温度範囲△Ｔを計算し、合金設計乃至修正を行なった。そして、前記表１に示す、実際のＡ〜Ｎのアルミニウム合金成分組成とした。
【０１１４】
これら成分組成の鋳塊を表２に示す条件に従って、均熱処理を行なった。均熱処理は、１回目の均熱処理後に室温まで表２に示す冷却速度にて冷却した後、再加熱して２回目の均熱処理を行う、２回の均熱処理とした。
【０１１５】
ここで、１回目均熱条件の昇温速度は、実質上、特性に影響を及ぼす３００℃から最高温度までの昇温速度を指す。また、１回目均熱条件の冷却速度は、実質上、特性に影響を及ぼす“最高温度から３００℃までの冷却速度を指す。
この均熱処理後に、熱間粗圧延として、スタンド数が１個のリバース熱間粗圧延機、熱間仕上圧延機として、スタンド数が４個のタンデム式熱間圧延機を使用して、熱間圧延を行なった。その際、熱間粗圧延終了後に熱間仕上圧延を開始する時間は３分以内とした。そして、共通して熱間仕上圧延後の板厚を２．５ｍｍとしたアルミニウム合金熱間圧延板を製造した。
【０１１６】
得られた熱間圧延板を、中間焼鈍することなく、ロールスタンドが２段のタンデム圧延機により１回のみの通板で冷間圧延し、共通して、最終板厚０．３ｍｍのボトル缶胴用板材（冷間圧延板）を製造した。この際、タンデム圧延機による冷延では、冷間圧延直後のアルミニウム板の温度が２５０℃を超える温度に上昇しないように、エマルジョン水溶液を用い、アルミニウム板を強制的に冷却した。この冷間圧延後の仕上焼鈍（最終焼鈍）は行なわなかった。
【０１１７】
なお、比較例１０のみは、総冷延率は同じであるが、比較のために、ロールスタンドが１段のシングル圧延機で２回通板し、１回目と２回目とのパス間に、１５０℃×１時間の中間焼鈍を施した。
【０１１８】
冷延後のボトル缶胴用板材（コイル）から試験片を採取し、試験片の組織として、各々前記した測定方法で、結晶粒の平均アスペクト比、０．５μｍ以上の金属間化合物の平均サイズ（板厚中央部）、固液共存温度範囲ΔＴを示差熱分析により、調査した。これらの結果を表３に示す。
【０１１９】
また、試験片の高温特性として、室温での試験片表面の硬さと０．２％耐力、および、試験片を２９０℃×２０秒熱処理した時の表面の硬さと０．２％耐力を各々測定し、この熱処理前後での試験片表面の硬さ変化（硬さ減少量）ΔHv（Hv）を求めた。更に、成形後の缶胴のベークハード後の楕円変形量を測定した。これらの結果も表３に示す。
【０１２０】
（０．２％耐力測定）
０．２％耐力測定の引張試験はJIS Z 2201にしたがって行うとともに、試験片形状はJIS 5 号試験片で行い、試験片長手方向が圧延方向と一致するように作製した。また、クロスヘッド速度は5mm/分で、試験片が破断するまで一定の速度で行った。
【０１２１】
（硬さ測定）
冷延板試料の硬さ測定は、マイクロビッカース硬度計にて、１００ｇの荷重を加えて４箇所行い、硬さはそれらの平均値とした。
【０１２２】
（楕円変形評価）
楕円変形の評価は、後述するように、上記ボトル缶胴用板材をＤＩ成形したボトル缶胴を、洗浄後、缶の実体温度が３００℃に、３０秒で達する条件でベーキングした上で、楕円変形度を調査した。楕円変形度調査は、ボトル缶胴の口部の径を順に円周方向に調査し、その中での最大径から最小径を減算した量を楕円変形量（ｍｍ）として求め、これをＮ＝１０缶の平均値として評価した。なお、この楕円変形量は４ｍｍ以下を楕円変形性が合格と評価した。この楕円変形量が４ｍｍを超えると、缶製造工程における、後工程の搬送工程及びネッキング工程で、転倒及びジャムなどの不良が発生し、缶の連続的で効率的な製造を困難にする。
【０１２３】
更に、ボトル缶胴用板材が基本的に満たすべき成形性として、耳率とＤＩ（しごき）成形性（成形時の割れ発生回数）を測定、評価した。これらの結果も表３に示す。
【０１２４】
（耳率）
耳率は、このボトル缶胴用板材からブランクを採取し、潤滑油［Ｄ．Ａ．Ｓｔｕａｒｔ社製、ナルコ１４７］を塗布した上で、エリクセン試験機によって、４０％深絞り試験、カップ状に成形して調査した。試験条件は、ブランクの直径＝６６．７ｍｍ、ポンチの直径＝４０ｍｍ、ダイス側肩部のＲを２．０ｍｍ、ポンチの肩Ｒ＝３．０ｍｍ、しわ押さえ圧＝４００ｋｇｆで行なった。
【０１２５】
このように得られたカップの開口周縁部の８方向（圧延方向を０°として、０°方向、４５°方向、９０°方向、１３５°方向、１８０°方向、２２５°方向、２７０°方向、及び３１５°方向）に生じる山谷の形状を測定し、平均耳率を算出した。
【０１２６】
平均耳率の算出方法は、図３に基づいて説明する。図３は、ボトル缶胴用板材をＤＩ成形することによって得られるカップの展開図である。この展開図では、圧延方向を０°として、０°、９０°、１８０°、及び２７０°方向に生じる耳の高さ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４；マイナス耳と称する）を測定し、４５°、１３５°、２２５°、及び３１５°方向に生じる耳の高さ（Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４；プラス耳と称する）を測定する。なお各高さＹ１〜Ｙ４，Ｔ１〜Ｔ４は、カップの底部からの高さである。そして各測定値から、次式に基づいて平均耳率を算出する。
平均耳率（％）＝［｛（Ｙ１＋Ｙ２＋Ｙ３＋Ｙ４）−（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）｝／｛１／２×（Ｙ１＋Ｙ２＋Ｙ３＋Ｙ４＋Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）｝］×１００
【０１２７】
なお本発明の対象としている冷間圧延板では、平均耳率を０近くにした場合、４つのプラス耳（Ｙ１〜Ｙ４）並びに９０°方向及び２７０°方向の２つのマイナス耳（図３のＴ２、Ｔ４）の発達は抑制されるものの、０°方向及び１８０°方向の２つのマイナス耳（図３のＴ１、Ｔ３）の発達は抑制されにくい。そして単に平均耳率の絶対値を小さくした場合には、例えば、平均耳率を−２〜２％（絶対値では２％以下）にした場合には、平均耳率を−２以上０％未満としても、マイナス耳（図３のＴ１、Ｔ３）の抑制が不十分なために、絞り成形のシワ押さえ圧が、この２つのマイナス耳（図３のＴ１、Ｔ３）に集中し、耳立ち、耳切れなどが発生して生産に不具合が生じるのに対して、平均耳率を０〜２％（プラス側）にした場合には、残りの２つのマイナス耳（図３のＴ１、Ｔ３）も十分に抑制できるために、耳切れに起因する缶胴破壊を防止できる。なお、本発明においては、＋０％〜＋３．５％を許容範囲とした。
【０１２８】
（ＤＩ成形性）
前記ボトル缶胴用板材（板厚が０．３ｍｍ）から、直径１５６ｍｍのブランクを打ち抜き、カップ径９２ｍｍのカップを成形し、再絞り加工、しごき加工、及びトリミングにより、製缶速度３００缶／分の速さで、ボトル缶用ＤＩ缶胴（内径６６ｍｍφ、高さが１７０ｍｍ、側壁板厚１０３μｍ、側壁先端部板厚１６５μｍ、最終第３しごき率４０％）を製造した。成形缶５万缶あたりの胴割れの発生個数を求め、ＤＩ成形性を評価した。全く存在しなかったものを◎（極めて良好）、１缶以下であったものを○（良好）、２乃至４缶であったものを△（概ね良好）、５缶を超えたものを×（不良）として評価した。
【０１２９】
表３から明らかなように、発明例１〜６は、本発明成分組成を有し、かつ、結晶粒の平均アスペクト比が３以上、０．５μｍ以上の分散粒子の平均粒子サイズが５μｍ以下、アルミニウムの液相と固相の固液共存温度範囲を示すΔＴが４０℃以下である組織を有する。
【０１３０】
この結果、発明例１〜６は、表３から明らかなように、２９０℃×２０秒熱処理後（ベークハード後）の、硬さ変化ΔHvが３０Hv以下であり、かつ、０．２％耐力が２７０ＭＰａ以上であり、硬度低下や強度低下が少なく、高温特性に優れている。
【０１３１】
更に、発明例１〜６は、耳率とＤＩ成形性にも優れている。したがって、本発明における高温特性の改良が、ボトル缶胴用板材が基本的に満たすべき成形性を阻害していないことが分かる。
【０１３２】
これに対して、比較例７〜１０は、本発明成分組成ではあるものの、均熱処理や熱間圧延の条件が前記好ましい条件から外れるために、結晶粒の平均アスペクト比、０．５μｍ以上の分散粒子の平均粒子サイズ、ΔＴのいずれかか本発明の規定を外れる組織となっている。この結果、上記発明例に比して、硬度低下や強度低下が大きく、高温特性が劣っている。
【０１３３】
比較例７は２回目の均熱温度が低過ぎる。また、熱間仕上げ圧延終了温度が低過ぎる。
比較例８は熱間仕上げ圧延終了温度が低過ぎる。
比較例９は熱間仕上げ圧延終了温度が低過ぎる。
比較例１０は冷間圧延途中で中間焼鈍を施した。
【０１３４】
比較例１１〜２０は、好ましい製造条件で製造されている。しかし、合金組成が本発明成分組成から外れる。このため、結晶粒の平均アスペクト比、０．５μｍ以上の分散粒子の平均粒子サイズ、ΔＴのいずれかが本発明の規定を外れる組織となっている。この結果、上記発明例に比して、硬度低下や強度低下が大きく、高温特性が劣っている。また、成形性も低くなっている。
【０１３５】
以上の結果から、本発明の各要件の臨界的な意義が分かる。
【０１３６】
【表１】
2006265702.tif 000002
【０１３７】
【表２】
2006265702.tif 000003
【０１３８】
【表３】
2006265702.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
以上説明したように、本発明は、ＤＩ加工等の成形性の確保を前提に、より高温化短時間化された高速化熱処理に対しても、塗装熱処理時の熱変形を防止し、熱処理後の缶強度を確保するとともに、真円度が高いボトル缶を得ることができる、高温特性に優れたボトル缶用アルミニウム合金冷延板を提供できる。したがって、ボトル缶のような、薄肉で熱処理されても、強度低下や変形が無いことが求められ、しかも成形性はそのまま維持する必要がある、厳しい要求特性用途に好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】本発明で規定するΔＴを示す模式的な状態図である。
【図２】ΔＴを計算により求めるための計算状態図である。
【図３】板材をＤＩ成形することによって得られるカップの展開図である。
【図１】
2006265702.tif 000005
【図２】
2006265702.tif 000006
【図３】
2006265702.tif 000007