(57)【要約】      （修正有）【課題】塩化物イオンを有する弱酸性または弱アルカリ性溶液のような高い腐食環境下でも高い耐孔食性を有するボトル缶用アルミニウム合金板を提供する。【解決手段】缶の胴体部材と蓋部材がネジ部により嵌合され、リシールが可能となるボトル缶のうち、その胴部に対する口部の絞り比が３０％以上であるボトル缶に用いられるアルミニウム板であって、Ｓｉ０．１〜０．３％、Ｆｅ０．３〜０．８％、Ｍｎ０．８〜１．４％、Ｍｇ１．４〜２．８％、Ｃｕ０．１〜０．３％を含み、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金板。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
缶の胴体部材と蓋部材がネジ部により嵌合され、リシールが可能となるボトル缶のうち、その胴部に対する口部の絞り比が３０％以上であるボトル缶に用いられるアルミニウム板であって、Ｓｉ０．１〜０．３％（ｍａｓｓ％、以下同じ）、Ｆｅ０．３〜０．８％、Ｍｎ０．８〜１．４％、Ｍｇ１．４〜２．８％、Ｃｕ０．１〜０．３％を含み、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金板で、塩化物イオンを有する弱酸性または弱アルカリ性溶液に対する高い耐孔食性を有することを特徴とするボトル缶用アルミニウム合金板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の対象となるボトル缶体は、一般に深絞り成形、もしくはＤＩ（絞り、しごき）成形により缶胴直線部を加工し、続いて、口絞り成形を行い飲み口の外径が５０ｍｍ以下で、キャップとの嵌合のためのねじ切り成形、飲み口部のカール成形が施されているものである。
ボトル缶体形状への成形は、一般に深絞り成形、もしくはＤＩ（絞り、しごき）成形により缶胴直線部を加工し、続いて、絞り比３０％以上の口絞り成形、キャップとの勘合のためのねじ切り成形、飲み口部のカール成形を施される。そのため、ボトル缶用途に使用されるアルミニウム材料には、上記の過酷な塑性変形を施されても、破壊もしくは損傷しないような成形性の良い材料が望まれている。
【背景技術】
【０００２】
該ボトル缶の内外面は塗装、塗膜等により、充填される内溶液とアルミニウムとの接触を保護されている。しかし、その塗装工程は、通常ＤＩ成形、洗浄後に行われ、続く口絞り、ねじ切り成形、カール成形等の過酷な成形を受けると、塗膜と金型との接触により塗膜欠陥が生じる危険性が高くなる。そのため、ボトル缶に用いるアルミニウム材料には、缶に充填する内溶液とアルミニウム材料が直接接触したとしても、アルミニウムが浸食されにくいような特性が望まれている。概ボトル缶に充填される溶液は各種存在するが、その中には高温および／または長期間接触すると、浸食を促進しやすいものも多数存在する。例えば、塩化物イオンを有する弱酸性または弱アルカリ性のスポーツドリンク等が挙げられる。
上記したボトル缶特有の塗装後の厳しい成形加工により塗膜欠陥が生成し、塩化物イオンを有する弱酸性または弱アルカリ性溶液にさらされた状態で、滅菌処理等の理由により高温・長時間放置されると、アルミニウム材料の孔食による溶出の可能性は高くなる。
【０００３】
このようなボトル缶用のアルミニウム合金材として下記のような技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−２５６３６６号公報
【特許文献２】特開２００３−８２４２９号公報
【特許文献３】特開２００３−３０６７５０号公報  しかし、上記のいずれにおいても、上記したボトル缶の塩化物イオンを有する弱酸性または弱アルカリ性溶液に対する孔食に関する配慮はなされていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明では、塩化物イオンを有する弱酸性または弱アルカリ性溶液のような高い腐食環境下でも高い耐孔食性を有するボトル缶用アルミニウム合金板を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、請求項１に示すように、  缶の胴体部材と蓋部材がネジ部により嵌合され、リシールが可能となるボトル缶のうち、その胴部に対する口部の絞り比が３０％以上であるボトル缶に用いられるアルミニウム板であって、Ｓｉ０．１〜０．３％（ｍａｓｓ％、以下同じ）、Ｆｅ０．３〜０．８％、Ｍｎ０．８〜１．４％、Ｍｇ１．４〜２．８％、Ｃｕ０．１〜０．３％を含み、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金板で、塩化物イオンを有する弱酸性または弱アルカリ性溶液に対する高い耐孔食性を有することを特徴とするボトル缶用アルミニウム合金板である。
【発明の効果】
【０００６】
塩化物イオンを有する弱酸性または弱アルカリ性溶液のような高い腐食環境下でも高い耐孔食性を有するアルミニウム合金板が安定的に得られるのでボトル缶特有の塗装後の厳しい成形加工により万一塗膜欠陥が生成しても、孔食が発生しないため、安心してボトル缶に使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
まず、本発明において、アルミニウム合金の成分限定理由について述べる。
【０００８】
Ｓｉは、鋳造時に生じたＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系の金属間化合物が、均質化処理を施すことにより、硬度の高いＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系の晶出物に変態され、ＤＩ加工時に成形性を向上させることができるが、その限定範囲を０．１〜０．３％としたのは、０．１％未満ではそれらの効果が十分得られず、０．３％を越えるとＭｇ２Ｓｉ析出物の析出量が過度に生じるため、高腐食環境での耐食性を害するためである。
【０００９】
Ｆｅを０．３〜０．８％としたのは、０．３％未満では、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系の晶出物の絶対量が少なすぎるため、DI成形性向上の効果が得られず、０．８％を越えると、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系の巨大な晶出物が発生して耐食性を劣化させてしまうためである。
【００１０】
ＭｎもＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系の晶出物の適度な分散により強度付与およびDI加工性を向上させるために添加するものであるが、その限定範囲を０．８〜１．４％としたのは、０．８％未満では所望の効果が得られず、１．４％を越えると、Ａｌ―Ｍｎ系及び又はＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系等の巨大な晶出物が形成され、耐食性を劣化させてしまうためである。
【００１１】
Ｍｇはアルミニウム材料中に単独に固溶して、強度を上げるために添加するものであるが、表面皮膜の成長を助長して耐食性を向上させる性質を有する。特に、本発明の対象となる塩化物イオンを含む弱酸性や弱アルカリ性を有する溶液下では、アルミニウムに孔食が発生しやすいため、浸食中の皮膜形成のしやすさが重要となる。その限定範囲を１．４〜２．８％としたのは、１．４％未満ではその効果が十分に満足されず、２．８％を越えるとその効果が飽和するし、強度が過剰に高くなりすぎてDI成形性および口絞り成形性が劣ってしまうためである。
【００１２】
Ｃｕは、ボトル缶をＤＩ加工した後のベーキング処理時に、材料軟化を抑制させる特性を有し、ボトル缶体強度に必要な強度を維持させるために添加するものであるが、その限定範囲を０．１〜０．３％としたのは、０．１％未満では所望の効果が得られず、０．３％を越えると、その効果が飽和するとともに成形性を低下させるし、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系の析出物が過度に生じることにより、耐食性を劣らせてしまうためである。
【００１３】
常法に従って、上記のような成分を有するアルミニウム合金鋳塊を作成し、この鋳塊の表面を面削、均質化処理を施した後、熱間圧延を施し、続いて焼鈍処理を施した後、冷間圧延をして、所望のアルミニウム合金板を作成する。なお前記、熱間圧延と冷間圧延との間の焼鈍処理は省略可能である。
【実施例】
【００１４】
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
【００１５】
表１に示す組成のアルミニウム合金を厚さ５００ｍｍの鋳塊に溶解鋳造し、５９０〜６３０℃で６時間の均質化処理を施し、常温まで冷却した鋳塊表面を片側５〜８ｍｍ程度面削した。面削後の鋳塊を４００〜５５０℃まで再加熱し、リバース式熱間粗圧延機を用い、1パス当たり圧延率１０〜３０％で１０〜３０パスの熱間粗圧延を施し、終了板厚２０〜３０ｍｍの熱間粗圧延板とした。続いて、4段タンデム式熱間仕上圧延機を用いて、終了板厚２〜４ｍｍかつ終了温度３００〜３５０℃になるように、熱間仕上圧延を行った。熱間圧延終了後、焼鈍処理を付与したアルミニウム板と、焼鈍処理を省略したアルミニウム板を製造した。焼鈍処理の条件は、１００℃／分以上の加熱速度で３５０℃〜５００℃の温度範囲に昇温し、前記温度範囲に０秒〜２分間保持したのち、１００℃／分以上の冷却速度で冷却した。その後、圧延率４０〜６０％で、総パス数を３パスで冷間圧延を施し、板厚０．４ｍｍまで最終冷間圧延（トータル圧延率８０〜９０％）を行い、アルミニウム合金板を得た。
【００１６】
このようにして得られたアルミニウム合金板について、缶の成形性、耐食性を調査した。
【００１７】
缶の成形性は、しごき成形性と口絞り成形性を評価した。しごき成形性は、内径の異なるダイスを用いて、連続して１００缶成形できる缶側壁の総しごき率を調べた。総しごき率が７０％を超えて成形可能である材料について「○（良好）」、総しごき率が６０％以上かつ７０％以下で１００缶成形できる材料を「△（やや悪い）」、総しごき率が６０％以上かつ７０％以下で１００缶成形できない材料については「×（不良）」とした。口絞り成形性は、絞り比３０％で口絞りした後の缶に、シワや割れ等の外観不良を生じない材料について「○（良好）」とし、外観不良が生じる材料を「×（不良）」とした。
【００１８】
耐食性は、缶側壁試験片を５０℃の０．１％ＮａＣｌ＋０．３％クエン酸の混合溶液に１週間浸漬し、孔食深さが全て２０μｍ未満のものは「良好（○）」、孔食深さが２０μｍを超えるものが含まれるものは「不良（×）」と判定した。
結果を合金組成と併せ表１に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１に示すように本発明に係るボトル缶用アルミニウム板の必要条件を満たす発明例にあっては、いずれもボトル缶の成形時に要求されるしごき性、口絞り性の加工成形性が良好になっており、耐食性も良好である。
【００２１】
それに対して、比較例においては、添加元素成分の含有量が本発明記載の範囲を逸するために、ボトル缶体に必要な特性が十分ではないという結果となった。すなわち、比較例１はＳｉ含有量が本発明の上限値を上回るため、耐食性が「×（不良）」となっている。比較例２はＦｅ含有量が本発明の上限値を上回るため、耐食性及びしごき性が「×（不良）」となっており、比較例３はＦｅ含有量が本発明の下限値を下回るため、しごき性が「△（やや不良）」となる。比較例４はＭｎ含有量が本発明の上限値を上回るため、しごき性が「×（不良）」となり、比較例５はＭｎ含有量が本発明の下限値を下回るため、しごき性が「△（やや不良）」、口絞り性が「×（不良）」となっている。比較例６はＭｇ含有量が本発明の上限値を上回るため、しごき性が「△（やや不良）」、口絞り性が「×（不良）」となっている。比較例７はＭｇ含有量が本発明の下限値を下回るため、耐食性が「×（不良）」となっている。比較例８はＣｕ含有量が本発明の上限値を上回るため、耐食性が「×（不良）」、しごき性が「△（やや不良）」、口絞り性が「×（不良）」となっている。