(57)【要約】【課題】ＤＩ成形を施し塗装焼付を行う飲料缶胴用に好適な、強度および成形性の優れた樹脂被覆アルミニウム合金板及びその製造方法を提供する。【解決手段】Ｍｇを０．４ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、Ｓｉを０．５ｍａｓｓ％より多く１．５ｍａｓｓ％以下、Ｃｕを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％以下及びＭｎを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％未満含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金から構成されるアルミニウム合金板と、当該アルミニウム合金板の表面に被覆された樹脂フィルムとを備え、２００℃で１０分間の熱処理を施した後の耐力が２６０ＭＰａ以上であることを特徴とする樹脂被覆アルミニウム合金板、ならびに、その製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｇを０．４ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、Ｓｉを０．５ｍａｓｓ％より多く１．５ｍａｓｓ％以下、Ｃｕを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％以下及びＭｎを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％未満含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金から構成されるアルミニウム合金板と、当該アルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に被覆された樹脂フィルムとを備え、２００℃で１０分間の熱処理を施した後の耐力が２６０ＭＰａ以上であることを特徴とする樹脂被覆アルミニウム合金板。
【請求項２】
前記Ａｌ合金が、Ｔｉを０．０００１％以上０．１％以下、或いは、Ｔｉを０．０００１％以上０．１％以下及びＢを０．０００１％以上０．０１％以下のいずれかを更に含有する、請求項１に記載の樹脂被覆アルミニウム合金板。
【請求項３】
前記樹脂フィルムがポリエステル系樹脂である、請求項１又は２に記載の樹脂被覆アルミニウム合金板。
【請求項４】
Ｍｇを０．４ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、Ｓｉを０．５ｍａｓｓ％より多く１．５ｍａｓｓ％以下、Ｃｕを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％以下及びＭｎを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％未満含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金の鋳塊に均質化処理を施す工程と、当該均質化処理工程後に熱間圧延を施す工程と、当該熱間圧延工程後に１パス以上の第１の冷間圧延を施す工程と、当該第１の冷間圧延工程後に溶体化処理を施す工程と、当該溶体化処理工程後に１パス以上の第２の冷間圧延を施す工程と、当該第２の冷間圧延工程において最終板厚としたアルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆する工程とを含み、前記第２の冷間圧延工程の各パスにおいて冷間圧延後のアルミニウム合金板の出側温度を１００℃未満としその少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆することを特徴とする樹脂被覆アルミニウム合金板の製造方法。
【請求項５】
Ｍｇを０．４ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、Ｓｉを０．５ｍａｓｓ％より多く１．５ｍａｓｓ％以下、Ｃｕを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％以下及びＭｎを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％未満含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金の鋳塊に均質化処理を施す工程と、当該均質化処理工程後に熱間圧延を施す工程と、当該熱間圧延工程後に１パス以上の第１の冷間圧延を施す工程と、当該第１の冷間圧延工程後に溶体化処理を施す工程と、当該溶体化処理工程後に１パス以上の第２の冷間圧延を施す工程と、当該第２の冷間圧延工程において最終板厚としたアルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆する工程とを含み、前記第２の冷間圧延工程の各パスにおいて冷間圧延後のアルミニウム合金板の出側温度を１００℃以上１４０℃以下とし２時間以内の間に１００℃未満まで冷却した後に、その少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆することを特徴とする樹脂被覆アルミニウム合金板の製造方法。
【請求項６】
Ｍｇを０．４ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、Ｓｉを０．５ｍａｓｓ％より多く１．５ｍａｓｓ％以下、Ｃｕを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％以下及びＭｎを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％未満含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金の鋳塊に均質化処理を施す工程と、当該均質化処理工程後に熱間圧延を施す工程と、当該熱間圧延工程後に溶体化処理を施す工程と、当該溶体化処理工程後に１パス以上の冷間圧延を施す工程と、当該冷間圧延工程において最終板厚としたアルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆する工程とを含み、前記冷間圧延工程の各パスにおいて冷間圧延後のアルミニウム合金板の出側温度を１００℃未満としその少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆することを特徴とする樹脂被覆アルミニウム合金板の製造方法。
【請求項７】
Ｍｇを０．４ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、Ｓｉを０．５ｍａｓｓ％より多く１．５ｍａｓｓ％以下、Ｃｕを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％以下及びＭｎを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％未満含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金の鋳塊に均質化処理を施す工程と、当該均質化処理工程後に熱間圧延を施す工程と、当該熱間圧延工程後に溶体化処理を施す工程と、当該溶体化処理工程後に１パス以上の冷間圧延を施す工程と、当該冷間圧延工程において最終板厚としたアルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆する工程とを含み、前記冷間圧延工程の各パスにおいて冷間圧延後のアルミニウム合金板の出側温度を１００℃以上１４０℃以下とし２時間以内の間に１００℃未満まで冷却した後に、その少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆することを特徴とする樹脂被覆アルミニウム合金板の製造方法。
【請求項８】
前記Ａｌ合金が、Ｔｉを０．０００１％以上０．１％以下、或いは、Ｔｉを０．０００１％以上０．１％以下及びＢを０．０００１％以上０．０１％以下のいずれかを更に含有する、請求項４〜７のいずれか一項に記載の樹脂被覆アルミニウム合金板。
【請求項９】
前記樹脂フィルムが、ポリエステル系樹脂であることを特徴とする、請求項４〜８のいずれか一項に記載の樹脂被覆アルミニウム合金板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料缶胴などに好適に用いられる樹脂被覆アルミニウム合金板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料缶等には、アルミニウム合金板に塗油を施し、カッピング、ＤＩ（Ｄｒａｗｉｎｇａｎｄ  Ｉｒｏｎｉｎｇ：深絞りとしごき）成形を施して缶胴とし、トリミング、洗浄、乾燥、外面及び内面の塗装焼付処理、ネッキング、ならびに、フランジ加工を行い、これに飲料を充填し、缶蓋の巻き締めを行った２ピ−ス缶が多く用いられている。また、最近では、生産性向上及び作業環境改善を目的として、ＤＩ成形前のアルミニウム合金板に樹脂フィルムを被覆し、ＤＩ成形後の洗浄、乾燥、外面及び内面の塗装焼付処理工程を省略する方法がとられるようになっている。前述の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、必要に応じて焼鈍を施し、次いで冷間圧延を行うことで製造される。
【０００３】
近年、飲料缶のコストダウンの必要性から、飲料缶胴用アルミニウム合金板については薄肉化と高強度化が進んでいる。加えて、成形加工時には成形加工性が良好で、さらに塗装焼付処理時における加熱による強度低下がない等の特性が要求されている。
【０００４】
従来、飲料缶胴の用途には、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系のＪＩＳ３００４合金等の非熱処理型アルミニウム合金が用いられていた。しかしながら、ＪＩＳ３００４合金では塗装焼付処理時の加熱により強度低下が生じるという欠点があった。
【０００５】
このため、時効硬化により塗装焼付処理後の強度向上を図ることができるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金を使用した飲料缶胴用アルミニウム合金板とその製造方法が、例えば、特許文献１に提案されている。この製造方法では、アルミニウム合金板の必須元素としてのＭｇ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｚｎの各含有量を規定するとともに、最終の冷間圧延の温度、ならびに、中間焼鈍後から最終の冷間圧延前までの冷間圧延温度を規定することが記載されている。しかしながら、最終の冷間圧延温度が１００〜２００℃と高く、塗装焼付処理後の強度に優れるアルミニウム合金板を製造する点では未だ不十分であり改善の余地を残していた。
【０００６】
特許文献２には、従来のＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系のアルミニウム合金を通常のＤＩ缶胴用材料として使用する場合、ＤＩ成形時の成形性向上のために伸び率を確保する目的で、アルミニウム合金板の回復が進むように冷間圧延後の温度を規定することが記載されている。
【０００７】
しかしながら、本発明のような樹脂被覆アルミニウム合金板においては、樹脂フィルムをアルミニウム合金板に被覆する際に加熱処理が施されることが多く、そのため冷間圧延後の温度による回復が進まなくとも、樹脂被覆の際の加熱により回復が進み、ＤＩ成形時の成形性は十分に確保できる。むしろ、ＤＩ成形時の成形性向上を目的としてアルミニウム合金板の回復が進むような温度に冷間圧延後の温度を制御した場合、塗装焼付処理前に時効し、本来の塗装焼付処理時の時効硬化による強度向上が不十分となる問題が生じてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−２６１４６６号公報
【特許文献２】特開２００４−３００５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本願発明は、上記従来技術における問題に鑑み、ＤＩ成形後に塗装焼付処理を施す飲料缶胴用に好適な、強度及び成形性に優れた樹脂被覆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】
【００１０】
発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究の結果、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の熱処理型アルミニウム合金を用い、溶体化処理を施した後の冷間圧延後の温度履歴を適正化することにより、強度及び成形性に優れ、更に従来の合金よりも塗装焼付処理後の強度に優れる樹脂被覆アルミニウム合金板とその製造方法を見出し、本願発明を完成するに至ったものである。
【００１１】
すなわち、本発明は請求項１において、Ｍｇを０．４ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、Ｓｉを０．５ｍａｓｓ％より多く１．５ｍａｓｓ％以下、Ｃｕを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％以下及びＭｎを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％未満含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金から構成されるアルミニウム合金板と、当該アルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に被覆された樹脂フィルムとを備え、２００℃で１０分間の熱処理を施した後の耐力が２６０ＭＰａ以上であることを特徴とする樹脂被覆アルミニウム合金板とした。
【００１２】
本発明は請求項２において、前記Ａｌ合金が、Ｔｉを０．０００１％以上０．１％以下、或いは、Ｔｉを０．０００１％以上０．１％以下及びＢを０．０００１％以上０．０１％以下のいずれかを更に含有するものとした。また、本発明は請求項３において、前記樹脂フィルムをポリエステル系樹脂とした。
【００１３】
本発明は請求項４において、Ｍｇを０．４ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、Ｓｉを０．５ｍａｓｓ％より多く１．５ｍａｓｓ％以下、Ｃｕを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％以下及びＭｎを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％未満含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金の鋳塊に均質化処理を施す工程と、当該均質化処理工程後に熱間圧延を施す工程と、当該熱間圧延工程後に１パス以上の第１の冷間圧延を施す工程と、当該第１の冷間圧延工程後に溶体化処理を施す工程と、当該溶体化処理工程後に１パス以上の第２の冷間圧延を施す工程と、当該第２の冷間圧延工程において最終板厚としたアルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆する工程とを含み、前記第２の冷間圧延工程の各パスにおいて冷間圧延後のアルミニウム合金板の出側温度を１００℃未満としその少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆することを特徴とする樹脂被覆アルミニウム合金板の製造方法とした。
【００１４】
本発明は請求項５において、Ｍｇを０．４ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、Ｓｉを０．５ｍａｓｓ％より多く１．５ｍａｓｓ％以下、Ｃｕを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％以下及びＭｎを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％未満含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金の鋳塊に均質化処理を施す工程と、当該均質化処理工程後に熱間圧延を施す工程と、当該熱間圧延工程後に１パス以上の第１の冷間圧延を施す工程と、当該第１の冷間圧延工程後に溶体化処理を施す工程と、当該溶体化処理工程後に１パス以上の第２の冷間圧延を施す工程と、当該第２の冷間圧延工程において最終板厚としたアルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆する工程とを含み、前記第２の冷間圧延工程の各パスにおいて冷間圧延後のアルミニウム合金板の出側温度を１００℃以上１４０℃以下とし２時間以内の間に１００℃未満まで冷却した後に、その少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆することを特徴とする樹脂被覆アルミニウム合金板の製造方法とした。
【００１５】
本発明は請求項６において、Ｍｇを０．４ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、Ｓｉを０．５ｍａｓｓ％より多く１．５ｍａｓｓ％以下、Ｃｕを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％以下及びＭｎを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％未満含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金の鋳塊に均質化処理を施す工程と、当該均質化処理工程後に熱間圧延を施す工程と、当該熱間圧延工程後に溶体化処理を施す工程と、当該溶体化処理工程後に１パス以上の冷間圧延を施す工程と、当該冷間圧延工程において最終板厚としたアルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆する工程とを含み、前記冷間圧延工程の各パスにおいて冷間圧延後のアルミニウム合金板の出側温度を１００℃未満としその少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆することを特徴とする樹脂被覆アルミニウム合金板の製造方法とした。
【００１６】
本発明は請求項７において、Ｍｇを０．４ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、Ｓｉを０．５ｍａｓｓ％より多く１．５ｍａｓｓ％以下、Ｃｕを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％以下及びＭｎを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％未満含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金の鋳塊に均質化処理を施す工程と、当該均質化処理工程後に熱間圧延を施す工程と、当該熱間圧延工程後に溶体化処理を施す工程と、当該溶体化処理工程後に１パス以上の冷間圧延を施す工程と、当該冷間圧延工程において最終板厚としたアルミニウム合金板の少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆する工程とを含み、前記冷間圧延工程の各パスにおいて冷間圧延後のアルミニウム合金板の出側温度を１００℃以上１４０℃以下とし２時間以内の間に１００℃未満まで冷却した後に、その少なくとも一方の表面に樹脂フィルムを被覆することを特徴とする樹脂被覆アルミニウム合金板の製造方法とした。
【００１７】
本発明は請求項８において、前記Ａｌ合金が、Ｔｉを０．０００１％以上０．１％以下、或いは、Ｔｉを０．０００１％以上０．１％以下及びＢを０．０００１％以上０．０１％以下のいずれかを更に含有するものとした。また、本発明は請求項９において、前記樹脂フィルムをポリエステル系樹脂とした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に用いるアルミニウム合金は、Ｍｇ、Ｓｉ及びＣｕを適量含有することにより、ＤＩ成形後の塗装焼付処理によりＭｇ−Ｓｉ系化合物やＭｇ−Ｃｕ系化合物をアルミニウム合金板中に微細析出させ、塗装焼付処理後における強度の優れた缶胴とすることができる。また、本発明では最終板厚まで冷間圧延を行い、その後樹脂フィルムを被覆したアルミニウム合金板に熱処理を施したときの耐力、ならびに、溶体化処理を施した後の冷間圧延後の温度履歴を規定することにより、ＤＩ成形時における成形性に優れ、塗装焼付処理後に所望の強度を具備する樹脂被覆アルミニウム合金板が得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
Ａ．樹脂被覆アルミニウム合金板
本発明に係る樹脂被覆アルミニウム合金板は、所定の合金組成を有するアルミニウム合金板とその表面に被覆された樹脂フィルムとを備え、熱処理後において所定の耐力を有する。以下に、樹脂被覆アルミニウム合金板について詳述する。
【００２０】
Ａ−１．Ａｌ合金の組成
Ａｌ合金は、Ｍｇを０．４ｍａｓｓ％以上０．８ｍａｓｓ％以下、Ｓｉを０．５ｍａｓｓ％より多く１．５ｍａｓｓ％以下、Ｃｕを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％以下及びＭｎを０．０１ｍａｓｓ％以上０．４ｍａｓｓ％未満含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなる。以下において、「ｍａｓｓ％」を単に「％」と記す。各成分の限定理由について説明する。
【００２１】
Ｍｇ：Ｍｇ含有量は、０．４％以上０．８％以下とする。ＭｇはＡｌマトリックス中に固溶し強度を高めるとともに、Ｓｉ及びＣｕとの共存によりＭｇ−Ｓｉ系化合物あるいはＭｇ−Ｃｕ系化合物を析出し、析出硬化による強度向上が図られる。本発明のように塗装焼付処理を施す用途においては、塗装焼付処理前の成形時には軟らかく、成形後の塗装焼付処理による加熱によりＭｇ−Ｓｉ系化合物やＭｇ−Ｃｕ系化合物が微細に析出し強度を高める。Ｍｇの含有量が０．４％未満では強度を高める効果が十分ではなく、０．８％を超えると強度が高くなり過ぎるとともに、加工硬化が強くなり過ぎて成形性が低下する。
【００２２】
Ｓｉ：Ｓｉ含有量は、０．５％より多く１．５％以下とする。ＳｉはＭｇとともにＭｇ−Ｓｉ系化合物を析出させて強度を向上させる効果がある。Ｓｉの含有量が０．５％以下では強度を向上させる効果が十分ではなく、１．５％を超えると強度が高くなり過ぎるとともに、Ｍｇ−Ｓｉ系化合物に加えて、化合物を形成しない単体のＳｉの析出が多くなり過ぎて成形性が低下する。
【００２３】
Ｃｕ：Ｃｕ含有量は、０．０１％以上０．４％以下とする。ＣｕはＭｇとの共存によりＭｇ−Ｃｕ系化合物を析出させて強度を向上させる効果がある。Ｃｕの含有量が０．０１％未満では、強度を向上させる効果が不十分である。一方、０．４％を超えると、強度が高くなり過ぎて成形性を阻害するとともに耐食性が劣化する。
【００２４】
Ｍｎ：Ｍｎ含有量は、０．０１％以上０．４％未満とする。Ｍｎは強度向上に寄与するとともに、再結晶粒の微細化により成形性を向上させるのに有効な元素である。Ｍｎの含有量が０．０１％未満では、強度向上や成形性向上の効果が不十分である。一方、０．４％以上では、晶析出物が多くなり過ぎて成形性を阻害するとともに、晶析出物を形成するためにＳｉが消費され、マトリックス中に固溶するＳｉ量が減少するため時効硬化による強度の向上が図れない。
【００２５】
一般のアルミニウム合金では、鋳造組織を微細化するためにＴｉ、或いは、Ｔｉ及びＢを微量添加することがあり、本発明においても微量のＴｉ、或いは、Ｔｉ及びＢを含有していてもよい。但し、Ｔｉの含有量が０．０００１％未満では、鋳造組織の微細化効果が得られず、０．１％を超えると粗大なＴｉＡｌ３晶出物が生じて成形性を阻害する。したがって、Ｔｉ含有量は０．０００１％以上０．１％以下の範囲内とすることが好ましい。また、結晶粒微細化効果向上のためにＴｉとともにＢを添加する場合、Ｂの含有量が０．０００１％未満では鋳造組織の微細化効果が得られず、０．０１％を超えるとＴｉＢ２の粗大粒子が混入して成形性を阻害する。従って、Ｂの含有量は０．０００１％以上０．０１％以下の範囲内とすることが好ましい。
【００２６】
なお、本発明において、Ｆｅが含有される場合は０．０１〜０．５％とする。０．５％を超えると、晶出物が多くなりすぎて成形性を阻害するとともに、晶析出物を形成するためにＳｉが消費され、マトリックス中に固溶するＳｉ量が減少するため時効硬化による強度の向上が不十分となるからである。Ｔｉ、Ｂ、及びＦｅの他に、Ｃｒ、Ｚｎなどの不可避的不純物元素を、それぞれ０．１％以下でかつ合計で０．５％以下含有していてもよい。
【００２７】
Ａ−２．樹脂フィルム
最終板厚まで冷間圧延を行ったアルミニウム合金板に、樹脂フィルムが被覆される。本発明に用いる樹脂フィルムは、ビスフェノールＡなどの有害な環境ホルモンの放出の少ないポリエステル系樹脂が望ましい。ポリエステル系樹脂フィルムは、優れた加工性を有しているため、缶胴成形前のアルミニウム合金板に予め施すことが可能であり、ＤＩ成形性の向上も期待できる。また、缶胴成形後に防食性の保護塗装を施す場合に比して、塗装工程の能率化及び簡略化が可能となり、生産性の向上の点からも望ましい。なお、本発明において、ポリエステル系樹脂以外の樹脂フィルムとしては、ポリオレフィン系樹脂及びポリアミド系樹脂の１種又は２種以上を含んでいてもよい。
樹脂フィルムの厚さは、１０〜３０μｍとするのが好ましい。樹脂フィルムの厚さが１０μｍ未満では、薄過ぎて成形加工時に破損するおそれがある。一方、３０μｍを超えるとコスト高になってしまう。
【００２８】
Ａ−３．熱処理後における耐力
本願発明の樹脂被覆アルミニウム合金板は、前記合金組成のみならず、熱処理を施した後の耐力によっても規定される。
【００２９】
樹脂被覆アルミニウム合金板を缶胴材として使用する際の缶体強度（耐圧強度）としては、樹脂被覆アルミニウム合金板に対して塗装焼付処理を施す際の熱処理条件に相当する２００℃で１０分間の熱処理を施した後の耐力が重要な指標となる。すなわち、樹脂被覆アルミニウム合金板にこのような熱処理を施したときの耐力が２６０ＭＰａ未満では、缶胴材の缶体強度が不足する。従って、本発明に係る樹脂被覆アルミニウム合金板では、２００℃で１０分間の熱処理を施した後における耐力を２６０ＭＰａ以上と規定する。
【００３０】
Ｂ．樹脂被覆アルミニウム合金板の製造方法
次に、本発明に係る樹脂被覆アルミニウム合金板の製造方法について詳述する。まず、上述の合金組成を有するアルミニウム合金溶湯は、常法に従ってＤＣ鋳造（半連続鋳造）される。
【００３１】
Ｂ−１．均質化処理工程
ＤＣ鋳造により得られた鋳塊は、均質化処理が施される。均質化処理は、鋳塊の偏析を均質化する目的で行なわれる。本発明における均質化処理工程では、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕの固溶を促進させ、後工程の溶体化処理工程における溶体化を容易にする。均質化処理条件は特に規定されるものではないが、均質化処理温度が５００℃未満では、前述のＭｇ、Ｓｉ、Ｃｕの固溶が不十分となるとともに、これら元素の粗大化合物が析出する。その結果、固溶しきれないこれら元素やその化合物により、後工程の溶体化処理工程において十分な溶体化効果が得られない。一方、均質化処理温度が５６０℃を超えると、鋳塊内部に局部的な共晶溶融が生じるので好ましくない。均質化処理工程での保持時間については、１時間未満では鋳塊偏析を均質化することができず、４８時間を超えるとコストの点で好ましくない。したがって、均質化処理条件は、５００℃以上５６０℃以下の温度範囲で、１時間以上４８時間以内、好ましくは３時間以上６時間以内の保持時間が好ましい。
【００３２】
Ｂ−２．熱間圧延工程
均質化処理工程の後に引き続いて、熱間圧延が施される。熱間圧延工程は、リバース式の圧延機により粗圧延を行う工程と、その後に、シングルリバース式又はタンデム式の圧延機により、コイル状に巻き取るまでの仕上げ圧延を行う工程とからなる。本発明では、設備や条件を特に規定するものではない。しかしながら、熱間圧延工程の終了温度が３００℃以上では、熱間圧延終了時において余熱によりＭｇ−Ｓｉ系化合物やＭｇ−Ｃｕ系化合物の粗大化合物が析出する。その結果、これら粗大化合物が後工程の溶体化処理工程において固溶しきれずに十分な溶体化効果が得られない。一方、熱延性を考慮すると２００℃以上とすることが好ましい。したがって、熱間圧延工程の終了温度は、２００℃以上３００℃以下とするのが好ましい。なお、このような温度範囲は、潤滑油の使用量、クーラントと各圧下率の配分、圧延速度等を調整することによって達成される。また、熱間圧延上がりの板厚は、巻取性を考慮すると１０ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００３３】
Ｂ−３．溶体化処理工程
熱間圧延されたアルミニウム合金板は、後述する冷間圧延工程にかけられる。ここで、冷間圧延工程の途中の段階、或いは、冷間圧延工程の前段階において溶体化処理が施される。溶体化処理方法は急速加熱、急速冷却する連続焼鈍が、コイル状の板を効率よく溶体化でき、結晶粒微細化による成形性向上の点と生産性向上の点から望ましい。溶体化処理条件を特に規定するものではないが、溶体化処理は合金中へのＭｇ、Ｓｉ及びＣｕの固溶促進のため、加熱温度を４５０℃以上５８０℃以下とするのが好ましい。４５０℃未満ではＭｇ、Ｓｉ及びＣｕの固溶が十分に行われず強度向上に寄与しなくなるとともに、塗装焼付処理時の時効硬化性が低下する。一方、５８０℃を超える温度ではバーニングによるＭｇの局部的な溶融が起こるとともに、強度が高くなり過ぎ成形性が低下してしまう。加熱保持時間は２分間以内が好ましい。２分間を超える保持を行っても、溶体化処理の効果が飽和してしまうため不経済となる。また、過度に長い時間の保持を行うと結晶粒の粗大化によって最終板の外観劣化、或いは、成形性が低下する等の不具合が発生する場合がある。溶体化加熱後の冷却過程でのＭｇ−Ｓｉ系化合物やＭｇ−Ｃｕ系化合物の析出を防止し最終板の強度を確保する見地から、１℃／秒以上の冷却速度で１００℃以下まで冷却することが好ましい。
【００３４】
Ｂ−４．冷間圧延工程
上述のように、冷間圧延工程としては、その途中の段階において溶体化処理が施される態様（以下、「第１の態様」と記す）と、その前段階において溶体化処理が施される態様（以下、「第２の態様」と記す）が採用される。第１の態様では、溶体化処理工程の前の冷間圧延工程を第１の冷間圧延工程とし、溶体化処理工程の後の冷間圧延工程を第２の冷間圧延工程とする。第１の態様では、第１及び第２の冷間圧延工程のそれぞれにおいて１パス以上の冷間圧延が行なわれる。第１の態様の第１及び第２の冷間圧延工程を合わせて、３パス程度の冷間圧延を行なうのが好ましい。一方、第２の態様では、溶体化処理工程後に１パス以上の冷間圧延工程が施される。第２の態様においても、全部で３パス程度の冷間圧延を行なうのが好ましい。
【００３５】
第１の態様における第１の冷間圧延工程では、各パスにおける冷間圧延の出側温度は
８０〜１４０℃である。８０℃未満では、圧延速度が異常に遅くなり生産性を阻害するため工業的に好ましくなく、１４０℃を超えるとＭｇ−Ｓｉ系化合物やＭｇ−Ｃｕ系化合物が析出し、後工程の溶体化処理工程において固溶しきれずに十分な溶体化効果が得られない。各パスにおける冷間圧延の出側温度が１００℃以上の場合には、２時間以内に１００℃未満まで冷却するのが好ましい。
【００３６】
次に、第１の態様における第２の冷間圧延工程、ならびに、第２の態様における冷間圧延工程では、各パスにおける冷間圧延後のアルミニウム合金板の出側温度が１００℃以上となると、冷間圧延後に前記Ｍｇ−Ｓｉ系化合物やＭｇ−Ｃｕ系化合物が析出してしまい、塗装焼付処理時の時効硬化性に劣り、十分な強度向上が図れない。また、成形前にこれら化合物の析出量が多くなると成形性が低下する場合もある。したがって、各パスにおける冷間圧延の出側温度は１００℃未満とする。但し、出側温度が１００℃以上１４０℃以下の場合には、１００℃未満に至るまでの冷却時間が２時間以内であれば、上記Ｍｇ−Ｓｉ系化合物やＭｇ−Ｃｕ系化合物の析出が抑制できる。一方、冷却時間が２時間を超えると、塗装焼付処理時の時効硬化性が劣り十分な強度向上が図れない。なお、各パスにおける冷間圧延の出側温度が８０℃未満では、圧延速度が異常に遅くなり生産性を阻害するため工業的に好ましくない。このため、本発明では、第１の態様における第２の冷間圧延工程、ならびに、第２の態様における冷間圧延工程では、各パスでの冷間圧延後のアルミニウム合金板の出側温度を１００℃未満とし、或いは、出側温度が１００℃以上１４０℃以下の場合は、１００℃未満に至るまでの冷却時間を２時間以内とする。このように冷間圧延後の出側温度を適性に制御することにより、前記Ｍｇ−Ｓｉ系化合物やＭｇ−Ｃｕ系化合物の析出を抑制することが可能となり、塗装焼付処理時の良好な時効硬化性と成形性を確保することができる。
なお、第１の態様における第２の冷間圧延工程、ならびに、第２の態様における冷間圧延工程では、最終板厚までの最終圧延率を３０％以上とするのが好ましい。３０％未満では十分な加工硬化が得られず強度を確保できないからである。
【００３７】
Ｂ−５．前処理
樹脂フィルムの密着性を向上させるため、アルミニウム合金板に前処理を施すのが好ましい。前処理としては、化成処理や陽極酸化処理が挙げられる。化成処理又は陽極酸化処理によって化成皮膜又は陽極酸化皮膜を形成することで、樹脂フィルムの密着性向上が図られる。特に化成皮膜は、簡略な設備で形成できコスト的にも有利なため、工業上特に望ましい。化成皮膜は、リン酸亜鉛法、ベーマイト法、ＭＢＶ法又はＥＷ法（アルカリ−クロム酸塩系）、アロヂン法（クロム酸塩系、リン酸−クロム酸塩系）などの各化成処理により形成される。陽極酸化皮膜は、硫酸、シュウ酸、クロム酸、有機酸などの電解液を用いた陽極酸化処理により形成される。
【００３８】
Ｂ−６．樹脂フィルムの被覆
樹脂フィルムの被覆方法としては、樹脂フィルムをその融点以上に加熱してアルミニウム合金板に熱圧着する方法が好適に用いられる。熱圧着温度が２００℃未満では十分な密着性が得られず、ＤＩ成形時に剥離が生じるおそれがある。一方、熱圧着温度が３００℃を超える温度では、樹脂フィルムが変質してしまう。したがって、樹脂フィルムを熱圧着する温度は、２００℃以上３００℃以下が好ましい。
【００３９】
本発明においては、樹脂フィルムを熱圧着する際の加熱により、前記Ｍｇ−Ｓｉ系化合物やＭｇ−Ｃｕ系化合物の微細な析出物が生じる。しかしながら、前述のように第１の態様における第２の冷間圧延工程、ならびに、第２の態様における冷間圧延工程での出側温度や冷却時間を規定することにより、塗装焼付処理時の時効硬化性は損なわれない。なお、樹脂フィルムを被覆する際の加熱により、ＤＩ成形前にＭｇ−Ｓｉ系化合物やＭｇ−Ｃｕ系化合物の析出量が多少多くなっても、上述の通り樹脂フィルムを被覆することによってＤＩ成形時の成形性が向上するため、樹脂被覆アルミニウム合金板をＤＩ成形する際に成形性が損なわれることはない。
【００４０】
Ｂ−７．塗装焼付処理
飲料缶等では、ＤＩ成形後に１５０℃以上２５０℃以下で３〜１０分間程度加熱する塗装焼付処理を行うのが通常である。前記溶体化処理によりＭｇ、Ｓｉ及びＣｕが十分に固溶されているため、塗装焼付処理によってＭｇ−Ｓｉ系化合物やＭｇ−Ｃｕ系化合物の微細析出が起こり、時効硬化による強度の向上が図られる。
【実施例】
【００４１】
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【００４２】
実施例１〜１６及び比較例１７〜３４
表１に示す組成のアルミニウム合金をＤＣ鋳造法により厚さ５００ｍｍの鋳塊とした。なお、表１に示す組成において、成分の含有量が０．００１ｍａｓｓ％未満の場合は「−」と表記した。
【００４３】
【表１】
2011241433.tif 000002
【００４４】
製造工程ａ（第１の態様）
製造工程ａでは、上記合金鋳塊を５６０℃で６時間の均質化処理工程にかけた後に熱間圧延の終了温度を２８０℃とし、厚さ２ｍｍのアルミニウム合金板に圧延した。次いで、表２に示す第１の冷間圧延工程で１パス目とそれに続く２パス目の冷間圧延を施し、厚さ０．５６ｍｍのアルミニウム合金板に圧延した。次いで、連続焼鈍炉により表２に示す条件で溶体化処理を施した。次いで、溶体化処理を施したアルミニウム合金板を室温で空冷した後に、表２に示す第２の冷間圧延工程で３パス目の冷間圧延を施し、最終板厚０．２８ｍｍのアルミニウム合金板に圧延した。次いで、アルミニウム合金板の両面に前処理としてアルカリエッチングを施した。更に、アルカリエッチング面に化成処理としてリン酸クロメート処理を施して、Ｃｒ含有量１５ｍｇ／ｃｍ２の厚さの化成皮膜を形成した。最後に、化成処理を施したアルミニウム合金板の両面に、樹脂フィルムとして厚さ１５μｍのポリエステル系樹脂フィルムを２７０℃で熱圧着し、樹脂被覆アルミニウム合金板を作製した。
【００４５】
【表２】
2011241433.tif 000003
【００４６】
製造工程ｂ（第２の態様）
製造工程ｂでは、上記合金鋳塊を５６０℃で６時間の均質化処理工程にかけた後に熱間圧延の終了温度を２８０℃とし、厚さ２ｍｍのアルミニウム合金板に圧延した。次いで、連続焼鈍炉により表２に示す条件で溶体化処理を施した。次いで、溶体化処理を施したアルミニウム合金板を室温で空冷した後に、表２に示す冷間圧延工程で１パス目〜３パス目の冷間圧延を施し、最終板厚０．２８ｍｍのアルミニウム合金板に圧延した。次いで、アルミニウム合金板の両面に前処理としてアルカリエッチングを施した。更に、アルカリエッチング面に化成処理としてリン酸クロメート処理を施して、Ｃｒ含有量１５ｍｇ／ｃｍ２の厚さの化成皮膜を形成した。最後に、化成処理を施したアルミニウム合金板の両面に、樹脂フィルムとして厚さ１５μｍのポリエステル系樹脂フィルムを２７０℃で熱圧着し、樹脂被覆アルミニウム合金板を作製した。
【００４７】
製造工程ｃ
製造工程ｃは、本発明の比較例としての製造工程である。すなわち、最終板厚に冷間圧延を行うまでは製造工程ａと同様であるが、その後の樹脂フィルム被覆工程を備えていない。
【００４８】
製造工程ａ、ｃでの第１及び第２の冷間圧延工程における各パスの出側温度、ならびに、製造工程ｂでの冷間圧延工程における各パスの出側温度を表２に示した。更に、製造工程ａ、ｃでの第１及び第２の冷間圧延工程における出側温度が１００℃以上の場合、ならびに、製造工程ｂでの冷間圧延工程における各パスの出側温度が１００℃以上の場合には、１００℃未満までの冷却時間も表２に示した。なお、表２において、冷間圧延の出側温度が１００℃未満の場合は、１００℃未満までの冷却は行なわないので冷却時間を「−」で表した。
【００４９】
上記のようにして作製した樹脂被覆アルミニウム合金板試料について、熱処理後の強度、しごき成形性及び耐圧強度を下記のように評価した。結果を表３に示す。
【００５０】
【表３】
2011241433.tif 000004
【００５１】
熱処理後の耐力
上記のようにして作製した樹脂被覆アルミニウム合金板試料に、２００℃で１０分間の塗装焼付処理相当の熱処理を施した。次いで、ＪＩＳ５号試験方法の引張試験に基づいて、熱処理後の樹脂被覆アルミニウム合金板試料の耐力を測定した。耐力が２６０ＭＰａ以上を合格（○）とし、２６０ＭＰａ未満を不合格（×）とした。
【００５２】
しごき成形性
ＤＩ成形性の代替評価として、しごき成形性を評価した。樹脂被覆アルミニウム合金板試料について、第一しごき及び第二しごきのダイス内径を変化させることで、第三しごきのしごき率を変化させていき、成形できる最大のしごき率を限界しごき率とした。具体的には、しごき率（％）＝｛１−（第三しごき後の缶胴側壁厚さ）／（第二しごき後の缶胴側壁厚さ）｝×１００を求め、このしごき率の最大値を限界しごき率とした。限界しごき率が４６．５％以上を合格（○）とし、４６．５％未満を不合格（×）とした。
【００５３】
熱処理後の耐圧強度
樹脂被覆アルミニウム合金板試料をＤＩ成形した缶に対し、２００℃で１０分間の塗装焼付処理相当の熱処理を施した。次いで、エアー式の耐圧試験機にてドーム成形したボトムがバックリングする圧力を測定して耐圧強度とした。耐圧強度が６．３ｋｇｆ／ｃｍ２以上のものを合格（○）とし、６．３ｋｇｆ／ｃｍ２未満のものを不合格（×）とした。
【００５４】
表３から明らかなように、実施例１〜１６では、熱処理後の耐力、しごき成形性及び熱処理後の耐圧強度の全てが合格であった。
【００５５】
これに対して、比較例１７では、アルミニウム合金板のＭｇ含有量が少な過ぎたため、熱処理後の耐力と熱処理後の耐圧強度が不合格であった。
比較例１８では、アルミニウム合金板のＭｇ含有量が多過ぎたため、しごき成形性が不合格であった。
比較例１９では、アルミニウム合金板のＳｉ含有量が少な過ぎたため、熱処理後の耐力と熱処理後の耐圧強度が不合格であった。
比較例２０では、アルミニウム合金板のＳｉ含有量が多過ぎたため、しごき成形性が不合格であった。
比較例２１では、アルミニウム合金板のＣｕ含有量が少な過ぎたため、熱処理後の耐力と熱処理後の耐圧強度が不合格であった。
比較例２２では、アルミニウム合金板のＣｕ含有量が多過ぎたため、しごき成形性が不合格であった。
比較例２３では、アルミニウム合金板のＭｎ含有量が少な過ぎたため、熱処理後の耐力と熱処理後の耐圧強度が不合格であった。
比較例２４では、アルミニウム合金板のＭｎ含有量が多過ぎたため、しごき成形性が不合格であった。
比較例２５では、アルミニウム合金板のＴｉ含有量が多過ぎたため、粗大な晶出物が生成し、しごき成形性が不合格であった。
比較例２６では、アルミニウム合金板のＢ含有量が多過ぎたため、粗大な晶出物が生成し、しごき成形性が不合格であった。
比較例２７では、第２の冷間圧延工程での３パス目の冷間圧延における出側温度が１４０℃を超え、１００℃までの冷却時間が２時間を超えたため時効硬化性が劣り、熱処理後の耐力と熱処理後の耐圧強度が不合格であった。
比較例２８では、第２の冷間圧延工程での３パス目の冷間圧延における出側温度が１４０℃以下であるが、１００℃までの冷却時間が２時間を越えたため時効硬化性が劣り、熱処理後の耐力と熱処理後の耐圧強度が不合格であった。
比較例２９では、冷間圧延工程での１パス目の冷間圧延における出側温度が１４０℃を超え、１００℃までの冷却時間が２時間を超えたため時効硬化性が劣り、熱処理後の耐力と熱処理後の耐圧強度が不合格であった。
比較例３０では、冷間圧延工程での２パス目の冷間圧延における出側温度が１４０℃を超え、１００℃までの冷却時間が２時間を超えたため時効硬化性が劣り、熱処理後の耐力と熱処理後の耐圧強度が不合格であった。
比較例３１では、冷間圧延工程での３パス目の冷間圧延における出側温度が１４０℃を超え、１００℃までの冷却時間が２時間を超えたため時効硬化性が劣り、熱処理後の耐力と熱処理後の耐圧強度が不合格であった。
比較例３２では、冷間圧延工程での１〜３パス目の冷間圧延における出側温度が１４０℃以下であるが、３パス目における１００℃までの冷却時間が２時間を越えたため時効硬化性が劣り、熱処理後の耐力と熱処理後の耐圧強度が不合格であった。
比較例３３では、冷間圧延工程での１〜３パス目の冷間圧延における出側温度が１４０℃を超え、１００℃までの冷却時間がそれぞれ２時間を超えたため時効硬化性が劣り、熱処理後の耐力と熱処理後の耐圧強度が不合格であった。
比較例３４では、樹脂フィルムを被覆しなかったため、しごき成形性が不合格であった。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係る樹脂被覆アルミニウム合金板及びその製造方法により、塗装焼付処理後の強度と成形性に優れた飲料缶胴が製造可能となる。