(57)【要約】【課題】クラッド材の形態に加工することなく孔食および全面腐食を防止することができ、かつ強度、成形性および加工性に優れたアルミニウム合金と、そのアルミニウム合金からなるアルミニウム合金箔およびその製造方法と、そのアルミニウム合金箔を用いた容器を提供する。【解決手段】アルミニウム合金は、０．０１質量％以上０．５質量％以下のクロム、０．０１質量％以上０．５質量％以下のチタンおよび０．０１質量％以上０．５質量％以下のジルコニウムの少なくとも１種を含む。アルミニウム合金を３５０℃以上５８０℃以下の温度まで昇温し、昇温後直ちに、またはアルミニウム合金の鋳塊を３５０℃以上５８０℃以下の温度で１５時間以下保持した後、３５０℃以上５３０℃以下の開始温度で熱間圧延した後、冷間圧延し、その後、軟化処理することによりアルミニウム合金箔を製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロム、チタン、およびジルコニウムからなる群より選ばれた少なくとも１種を０．０１質量％以上０．５質量％以下含み、残部がアルミニウムと不可避不純物とからなる、アルミニウム合金。
【請求項２】
０．０００１質量％以上０．０３質量％以下の銅と、０．０００５質量％以上０．２質量％以下のシリコンと、０．５質量％以上４質量％以下のマンガンと、０．５質量％以上３質量％以下の鉄とを含む、請求項１に記載のアルミニウム合金。
【請求項３】
０．７質量％以上１．２質量％以下の鉄を含む、請求項１または２に記載のアルミニウム合金。
【請求項４】
請求項１に記載のアルミニウム合金からなり、前記アルミニウム合金は、厚さが５０μｍ以上２００μｍ以下であり、厚さをＸ（μｍ）としたとき、耐力ＹＳ（Ｎ／ｍｍ2）と厚さＸ（μｍ）との関係が不等式ＹＳ＞２８．７ｌｎ（Ｘ）−３０を満足し、かつ伸びＥｌ（％）と厚さＸ（μｍ）との関係が不等式Ｅｌ＞０．１５Ｘ＋３．５を満足するように選ばれた厚さと耐力と伸びとを有する、アルミニウム合金箔。
【請求項５】
アルミニウム合金の鋳塊を３５０℃以上５８０℃以下の温度まで昇温するステップと、
昇温後、前記アルミニウム合金の鋳塊を３５０℃以上５３０℃以下の開始温度で熱間圧延して板材を得るステップと、
熱間圧延後、前記板材を冷間圧延するステップと、
冷間圧延後、前記板材を軟化処理するステップと、
を備え、
前記軟化処理するステップは、前記板材を２７０℃以上３８０℃以下の温度で１時間以上２０時間以下保持することを含む、請求項４に記載のアルミニウム合金箔の製造方法。
【請求項６】
前記昇温するステップの後、前記アルミニウム合金の鋳塊を３５０℃以上５８０℃以下の温度で１５時間以下保持するステップをさらに備え、
前記保持するステップの後、前記熱間圧延して板材を得るステップを行なう、請求項５に記載のアルミニウム合金箔の製造方法。
【請求項７】
前記昇温するステップの後直ちに、前記熱間圧延して板材を得るステップを行なう、請求項５に記載のアルミニウム合金箔の製造方法。
【請求項８】
請求項４に記載のアルミニウム合金箔からなる、容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、耐食性に優れたアルミニウム合金、アルミニウム合金箔および容器とアルミニウム合金箔の製造方法に関し、特に、高い強度と成形性を良好にする十分な伸びとを有し、さらに優れた圧延性を示す、飲料や食品等の容器用、建材用、食品包材用、家庭用および装飾用のアルミニウム合金、アルミニウム合金箔とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金のうち、特に醤油や食塩を含有する弱酸性食品の容器用には、その耐食性と強度、また、成形性を高めるための十分な伸びを有することが要求されるため、通常厚さ５０〜２００μｍ程度のＪＩＳ（日本工業規格）呼称３００３、３００４および５０５２などのアルミニウム合金が用いられる。これらの合金の代表的な組成を表１に示す。
【０００３】
【表１】
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【０００４】
これらの合金では、一般に、「孔食」と呼ばれる腐食現象が発生しやすい。一般に、アルミニウムやアルミニウム合金の表面は、強固な自然酸化被膜で覆われているので、耐食性に優れていることが知られている。しかし、この酸化被膜が何らかの原因で部分的に破れると、この部分のみで腐食が生じて深さ方向に腐食が進行する。この現象を孔食という。
【０００５】
この孔食を防止するために、たとえば、特開平３−２６１５４９号公報（特許文献１）には、表面に皮材として高純度のアルミニウム膜を形成したクラッド材が開示されている。また、特開昭６０−２２１５４６号公報（特許文献２）には、アルミニウム合金に亜鉛を添加することにより、孔食を防止する技術が開示されている。さらに、特開平１０−１８３２８３号公報（特許文献３）には、皮材として錫を含むアルミニウム合金を用いた、耐食性に優れたアルミニウム合金クラッド材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−２６１５４９号公報
【特許文献２】特開昭６０−２２１５４６号公報
【特許文献３】特開平１０−１８３２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、皮材として高純度アルミニウムを用いる場合には、高純度アルミニウムが軟らかすぎるため、成形時に微粉が発生しやすく、汚れの問題が起きる。
【０００８】
また、亜鉛や錫を添加すると、孔食を防止することはできるが、材料が全面腐食する。そのため、腐食される量が多く、食品などの容器には適してない。
【０００９】
さらに、食品容器としてクラッド材を使用することはコスト面から採算が合わない場合が多い。
【００１０】
また、飲料、食品用等の容器として用いるアルミニウム合金には、強度と成形性が必要とされるが、上述の公報に記載されたものでは、これらの特性を十分に満たすものは得られなかった。
【００１１】
容器用以外の、すなわち厚さ５０μｍ以下で使用される分野、たとえば、断熱材として使用される建材用、食品や薬品の劣化防止等を目的とした包材用、家庭用および装飾用のアルミニウム合金箔にも、高い耐食性と高い強度が要求される。しかし、上記のＪＩＳ呼称３００３、３００４および５０５２などのアルミニウム合金では、圧延時の加工硬化が大きく、厚さ５０μｍ以下の箔に圧延することは困難であった。特に、２０μｍ以下のアルミニウム合金箔を得ることは事実上不可能であった。
【００１２】
これらの薄箔には、表１に示す通常、ＪＩＳ呼称８０２１、８０７９のようなアルミニウム−鉄合金が用いられる。しかし、これらの合金は、アルミニウム−鉄系の金属間化合物の存在が耐食性の低下をもたらすとともに、十分な強度を得るための結晶粒の微細化を抑制する。したがって、これらのアルミニウム合金は、強度が不十分であり、決して満足のいくものではなかった。
【００１３】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、クラッド材の形態に加工することなく孔食および全面腐食を防止することができ、かつ強度、成形性および加工性に優れたアルミニウム合金と、そのアルミニウム合金からなるアルミニウム合金箔およびその製造方法と、そのアルミニウム合金箔を用いた容器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の課題を解決するために、本発明者らは種々検討した結果、弱酸性の環境では、銅とシリコンがアルミニウム合金の耐孔食性を極端に低下させる元素であり、亜鉛と錫がアルミニウム合金の全面腐食を起こす元素であることが判明した。したがって、それらのいずれかの元素がアルミニウム合金に添加されていると、アルミニウム合金の耐食性が低下する。
【００１５】
また、マンガン、鉄、クロム、チタン、ジルコニウムは、アルミニウム合金の耐食性を損なうことなく強度を高め、また適切な含有率と加工方法を選択することにより、成形性を良好にするための十分な伸びと、薄い箔を得るための高い圧延性を付与できる元素であることも判明した。
【００１６】
これらの知見によって、耐食性、強度、成形性および圧延性に優れたアルミニウム合金の開発に成功した。
【００１７】
これらの知見によりなされた、この発明の１つの局面に従ったアルミニウム合金は、クロム、チタン、およびジルコニウムからなる群より選ばれた少なくとも１種を０．０１質量％以上０．５質量％以下含み、残部がアルミニウムと不可避不純物とからなる。
【００１８】
好ましくは、アルミニウム合金は、０．０００１質量％以上０．０３質量％以下の銅と、０．０００５質量％以上０．２質量％以下のシリコンと、１．０質量％以上３．０質量％以下のマンガンと、０．５質量％３質量％以下の鉄とを含む。
【００１９】
好ましくは、アルミニウム合金は、０．７質量％以上１．２質量％以下の鉄とを含み、残部がアルミニウムと不可避不純物とを含む。
【００２０】
この発明に従ったアルミニウム合金箔は、上述のいずれかの組成を有するアルミニウム合金からなり、アルミニウム合金は、厚さが５０μｍ以上２００μｍ以下であり、厚さをＸ（μｍ）としたとき、耐力ＹＳ（Ｎ／ｍｍ2）と厚さＸ（μｍ）との関係が不等式ＹＳ＞２８．７ｌｎ（Ｘ）−３０を満足し、かつ伸びＥｌ（％）と厚さＸ（μｍ）との関係が不等式Ｅｌ＞０．１５Ｘ＋３．５を満足するように選ばれた厚さと耐力と伸びとを有する。
【００２１】
また、この発明に従ったアルミニウム合金箔で上記の機械的特性を有するものの製造方法は、以下のステップを備える。
（ａ）  アルミニウム合金の鋳塊を３５０℃以上５８０℃以下の温度まで昇温するステップ。
（ｂ）  昇温後、アルミニウム合金の鋳塊を３５０℃以上５３０℃以下の開始温度で熱間圧延して板材を得るステップ。
（ｃ）  熱間圧延後、板材を冷間圧延するステップ。
（ｄ）  冷間圧延後、板材を軟化処理するステップ。
【００２２】
好ましくは、上記の製造方法は、昇温するステップの後、アルミニウム合金の鋳塊を３５０℃以上５８０℃以下の温度で１５時間以下保持するステップをさらに備え、この保持ステップの後、熱間圧延して板材を得るステップを行なう。
【００２３】
また、好ましくは、上記の製造方法において、昇温するステップの後直ちに、熱間圧延して板材を得るステップを行なう。
【００２４】
軟化処理するステップは、板材を２７０℃以上３８０℃以下の温度で１時間以上２０時間以下保持することによって行なわれるのが好ましい。
【００２５】
この発明に従ったより好ましいアルミニウム合金箔は、０．０００１質量％以上０．０１質量％以下の銅と、０．０００５質量％以上０．１質量％以下のシリコンと、１．０質量％以上３．０質量％以下のマンガンと、０．７質量％以上１．２質量％以下の鉄とを含み、残部がアルミニウムと不可避不純物とを含むアルミニウム合金からなり、厚さをＸ（μｍ）としたとき、耐力ＹＳ（Ｎ／ｍｍ2）と厚さＸ（μｍ）との関係が不等式ＹＳ＞２８．７ｌｎ（Ｘ）−３０を満足し、かつ伸びＥｌ（％）と厚さＸ（μｍ）との関係が不等式Ｅｌ＞０．１５Ｘ＋３．５を満足するように選ばれた厚さと耐力と伸びとを有する。
【００２６】
また、この発明に従った容器は、上述のアルミニウム合金箔からなる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の一つの実施例としてアルミニウム合金箔の厚さと耐力の関係を示す図である。
【図２】この発明の一つの実施例としてアルミニウム合金箔の厚さと伸びの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、それぞれの元素を添加した理由、その添加量の範囲、その製造方法の条件等について詳細に説明する。
【００２９】
（１）  銅（Ｃｕ）：０．０００１質量％以上０．０３質量％以下
銅はアルミニウム合金内に微量に存在してもアルミニウム合金の耐食性を低下させる。そのため、銅の含有率は０．０３質量％以下とする。銅の含有率を０．０００１質量％以上としたのは、銅の含有率を０．０００１質量％未満としても、耐孔食性向上の効果は飽和する一方、コスト高になるためである。好ましくは、銅の含有率は０．０２質量％以下であり、さらに好ましくは０．０１質量％以下である。
【００３０】
（２）  シリコン（Ｓｉ）：０．０００５質量％以上０．２質量％以下
シリコンがアルミニウム合金中に存在すると、食塩水や弱酸性食品に対するアルミニウム合金の耐孔食性を大幅に低下させる。また、シリコンの含有率を小さくすると、アルミニウム合金の結晶粒径が小さくなる。これにより、アルミニウム合金の耐力、すなわち強度が大きくなるとともに、アルミニウム合金の伸び、すなわち成形性をも向上させることができる。これらの特性を発揮させるためには、シリコンの含有率を０．０００５質量％以上０．２質量％以下とする必要がある。シリコンの含有率を０．０００５質量％以上としたのは、シリコンの含有率を０．０００５質量％未満としても、上述の耐孔食性向上の効果や、成形性および強度の上昇の効果が飽和する一方、コスト高になるからである。好ましくは、シリコンの含有率は０．１質量％以下である。
【００３１】
（３）  マンガン（Ｍｎ）：０．５質量％以上４質量％以下
マンガンは、アルミニウム合金の耐食性を大きく低下させることなく、強度を向上させる元素である。マンガンの含有率が０．５質量％未満であると十分な強度が得られない。また、マンガンの含有率が４質量％を超えると、伸び、成形性が低下する。そのため、マンガンの含有率を０．５質量％以上４質量％以下にする必要がある。アルミニウム合金の耐食性、強度、成形性および圧延性を兼ね備えるためには、マンガンの含有率を１．０質量％以上３．０質量％以下とするのがさらに好ましい。
【００３２】
なお、アルミニウム合金に鉄を添加すると、アルミニウム−鉄の金属間化合物が形成される。このアルミニウム−鉄の金属間化合物の存在は耐食性の低下をもたらす。この場合、マンガンを添加すると、耐食性を低下させるアルミニウム−鉄の金属間化合物の形成を阻止することができる。言換えれば、アルミニウム合金に鉄とマンガンを添加することにより、アルミニウム−鉄−マンガンの金属間化合物を形成することによって耐食性の低下を防止することができる。
【００３３】
（４）  鉄（Ｆｅ）：０．５質量％以上３質量％以下
上述のマンガンを単独でアルミニウム合金に添加すると、マンガンはアルミニウム合金内に固溶するために、アルミニウム合金の軟化温度が大幅に上昇する。これにより再結晶温度も上昇し、再結晶粒が必要以上に大きくなる。再結晶粒が大きくなりすぎると、アルミニウム合金の伸びや耐力が低下するので、成形性および強度が低下するという問題がある。
【００３４】
アルミニウム合金に鉄を添加すると、アルミニウム内に固溶するマンガンの量が大幅に低減する。これにより、アルミニウム合金の再結晶温度を必要以上に上昇させることがないため、再結晶粒が微細化する。さらに、鉄は、アルミニウム−鉄−マンガンの金属間化合物を形成することによって、再結晶粒を微細化する。具体的には、再結晶粒の大きさは数μｍとなる。これにより、アルミニウム合金の伸びや耐力が大幅に向上するので、成形容器の成形性および強度が向上する。
【００３５】
さらに、マンガンが添加されているので、鉄を添加しても、アルミニウム合金の耐食性を大きく低下させることがない。また、微細でかつ硬度の高いアルミニウム−鉄−マンガンの金属間化合物は、容器を成形する際の耐焼付性および微粉の発生を大幅に減らすため、成形性をさらに向上させることができる。
【００３６】
鉄の含有率が０．５質量％未満であれば、上述の特性を十分に発揮することができない。また、鉄の含有率が３質量％を超えると、アルミニウム−鉄−マンガンの金属間化合物が粗大化し、耐力や伸びなどの機械的特性が低下するとともに圧延性も低下する。そのため、鉄の含有率を０．５質量％以上３質量％以下とする必要がある。また、上述の特性を十分に発揮させるためには、鉄の含有率を０．７質量％以上１．２質量％以下とするのが好ましい。
【００３７】
（５）  クロム（Ｃｒ）：０．０１質量％以上０．５質量％以下
クロムは、アルミニウム合金の耐食性を大きく低下させることなく、アルミニウム合金の強度を向上させる。クロムの含有率が０．０１質量％未満では、強度を向上させる効果が十分に得られない。クロムの含有率が０．５質量％を超えると、成形性が低下する。そのため、クロムの含有率を０．０１質量％以上０．５質量％以下とする必要がある。優れた成形性を実現するためには、クロムの含有率を０．２５質量％以下とすることが好ましい。
【００３８】
（６）  チタン（Ｔｉ）：０．０１質量％以上０．５質量％以下
チタンは、アルミニウム合金の耐食性を大きく低下させることなく、アルミニウム合金の強度を向上させる。特に、チタンを添加すると、成形の欠陥となる、粗大なアルミニウム−鉄−マンガンの金属間化合物を微細化する。また、これにより、アルミニウム合金に靭性を与えることができる。チタンの含有率が０．０１質量％未満では、強度の向上や靭性の付与などの効果が十分に得られない。チタンの含有率が０．５質量％を超えると、成形性が低下する。そのため、チタンの含有率を０．０１質量％以上０．５質量％以下とする必要がある。また、上述の効果をさらに発揮させるためには、チタンの含有率を０．２５質量％以下とすることが好ましい。
【００３９】
（７）  ジルコニウム（Ｚｒ）：０．０１質量％以上０．５質量％以下
ジルコニウムもアルミニウム合金の耐食性を大きく低下させることなく、強度を向上させるが、この効果はクロムやチタンよりも顕著である。これは、ジルコニウムの添加が再結晶粒の微細化に非常に有効であるためであり、その結果、強度の向上と伸びの確保が両立できるとともに圧延性も低下しない。ジルコニウムの含有率が０．０１質量％未満であれば、上記の効果を発揮できず、０．５質量％を超えると伸びが低下し、成形性が悪くなる。優れた強度、伸びおよび圧延性を実現するためには、ジルコニウムの含有率を０．３５質量％以下とすることが好ましい。
【００４０】
以上のようにこの発明に従えば、アルミニウム内に上述のような添加元素を最適量添加するため、アルミニウム合金の再結晶組織が超微細化する。これにより、アルミニウム合金の強度と成形性を同時に改善することができるのが、この発明に従ったアルミニウム合金の特徴である。
【００４１】
なお、本発明のアルミニウム合金は、上記の特性や効果に影響を与えない程度の含有率で、バナジウム（Ｖ）、ニッケル（Ｎｉ）等の遷移元素、マグネシウム（Ｍｇ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、ビスマス（Ｂｉ）等の元素を含んでいてもよい。
【００４２】
（８）  アルミニウム合金箔の機械的特性
厚さをＸ（μｍ）としたとき、耐力ＹＳ（Ｎ／ｍｍ2）と厚さＸ（μｍ）との関係が不等式
ＹＳ＞２８．７ｌｎ（Ｘ）−３０
を満足する。
【００４３】
また、伸びＥｌ（％）と厚さＸ（μｍ）との関係が不等式
Ｅｌ＞０．１５Ｘ＋３．５
を満足する。上記の２つの不等式を満足するようにアルミニウム合金箔の厚さと耐力と伸びとが選ばれる。
【００４４】
アルミニウム合金箔の強度と伸びは箔の厚さにより変化する。通常、材料の強度を高くすると伸びが小さくなり、伸びを大きくすると強度が低下する。また、箔の強度と伸びはその厚さの減少とともに低下する。このような関係に基づいて、本発明者らは、アルミニウム合金箔の機械的特性として耐力と厚さとの関係、伸びと厚さとの関係が上記の２つの不等式を満足すれば、容器用箔、建材用箔、食品包材用箔、家庭用および装飾用箔等に必要な強度と伸びを兼ね備えることができるという知見を得た。言換えれば、アルミニウム合金箔の機械的特性が上述の不等式の範囲内にないと、容器等の用途において良好な成形性と強度を維持することができない。
【００４５】
なお、本発明のアルミニウム合金箔の耐力は最大でも１６０Ｎ／ｍｍ2程度であり、伸びは３０％程度である。
【００４６】
（９）  アルミニウム合金箔の製造方法
（９−１）  アルミニウム合金の鋳塊の均質化処理温度：３５０℃以上５８０℃以下
マンガンを微細に析出させることにより、焼鈍時の粒成長を抑制し、再結晶粒を微細化するため、均質化処理温度を３５０℃以上５８０℃以下とする。鋳造状態のままで、あえて均質化処理を行なわなくてもよいが、その場合は次工程の熱間圧延工程で圧延割れ等の問題が生じる。このため、後工程の熱間圧延工程で割れが生じないように、その工程の前にアルミニウム合金の鋳塊を３５０℃以上に昇温させて均質化処理するのが望ましい。５８０℃を超える温度にアルミニウム合金の鋳塊を昇温させると、マンガンの析出密度が低下し、強度が低下する。好ましくは、均質化処理温度は３８０℃以上５００℃以下である。
【００４７】
（９−２）  均質化処理の保持時間：０時間以上１５時間以下
アルミニウム合金の鋳塊を３５０℃以上５８０℃以下の温度に昇温させた後、保持する時間は短い方が好ましい。上記の所定の温度にアルミニウム合金の鋳塊を昇温させた後、直ちに、熱間圧延を行なってもよく、すなわち均質化処理のための保持時間をほぼ０時間にしてもよい。また、均質化処理のための保持時間が１５時間を超えると、マンガンの析出密度が低下し、強度が下がる。好ましくは、均質化処理のための保持時間は１０時間以下である。
【００４８】
（９−３）  熱間圧延の開始温度：３５０℃以上５３０℃以下
熱間圧延後の冷間圧延の加工性と焼鈍後の結晶粒微細化のため、熱間圧延開始温度を３５０℃以上５３０℃以下とする。この開始温度が３５０℃より低くても、アルミニウム合金の特性としては特に問題はないが、熱間圧延時に割れが生じるため、３５０℃以上とする。開始温度が５３０℃を超えると、熱間圧延終了時の結晶粒が粗大化し、最終的に得られるアルミニウム合金箔において再結晶粒の微細化が不十分となり、強度が低下する。好ましくは、熱間圧延開始温度の範囲は３８０℃以上４８０℃以下である。
【００４９】
（９−４）  軟化処理条件：２７０℃以上３８０℃以下の温度で１時間以上２０時間以下
熱間圧延後、冷間圧延することによって得られたアルミニウム合金箔を軟化処理し、軟質箔とする。軟化処理の条件として軟化処理の温度が２７０℃未満、または保持時間が１時間未満では再結晶が十分に行なわれず、十分な伸びを得ることができない。逆に軟化処理の温度が３８０℃を超えると、または保持時間が２０時間を超えると、再結晶粒が粗大化し、強度と伸びが低下する。所望の伸びと強度を両立させる軟化処理として、アルミニウム合金箔を２７０℃以上３８０℃以下の温度で１時間以上２０時間以下行なうことが必要とされる。なお、軟化処理を行なう前に上記の（９−１）〜（９−３）の条件を外れた均質化処理、熱間圧延の工程を行なえば、軟化処理の条件を変化させても、所望の伸びと強度を兼ね備えたアルミニウム合金箔を得ることはできない。
【００５０】
（１０）  アルミニウム合金箔の厚み：５０μｍ以上２００μｍ以下
アルミニウム合金箔の厚みが５０μｍ未満であれば、食品などの容器としての強度を保てなくなる。また、厚みが２００μｍを超えると、成形が困難になる。そのため、アルミニウム合金箔の厚みを５０μｍ以上２００μｍ以下とする必要がある。さらに好ましくは、アルミニウム合金箔の厚みは５０μｍ以上１００μｍ以下である。
【００５１】
なお、この発明において、銅の含有率を０．０３質量％以下とし、シリコンの含有率を０．２質量％以下とする方法としては、たとえば、純度９９．３質量％の普通地金に高品位の１次電解地金や偏析法、三層電解法による高純度アルミニウム地金を適宜成分調整用として添加する方法などが挙げられる。
【００５２】
以上のようにこの発明によれば、孔食および全面腐食のいずれも起こりにくく、かつ強度と伸びを同時に改善することができるアルミニウム合金を提供することができる。このアルミニウム合金をクラッド材の形態に加工しなくても、このままアルミニウム合金箔に加工し、容器に用いることにより、耐食性に優れ、かつ成形性および強度の高い容器を低コストで提供することができる。
【００５３】
また、本発明で開発されたアルミニウム合金からなる箔は、容器用としてのみならず、耐食性が要求される薄い箔の分野、すなわち、断熱材としての建材用、食品や薬品の劣化防止を目的とした包材用、家庭用および装飾用の分野にも十分な効果を発揮することができる。
【００５４】
さらに、このアルミニウム合金の組成は、箔地や箔の分野での使用に限らず、耐食性が要求されるさらに厚い板材の組成としても、あるいは粉末冶金用の組成としても十分な効果を発揮するものである。
【００５５】
以下、この発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００５６】
まず、さまざまな組成のアルミニウム合金（組成Ｎｏ．１〜２３）を通常の方法に従い、溶解鋳造することによってアルミニウム合金の鋳塊を準備した。なお、組成Ｎｏ．２４〜２６は、それぞれＪＩＳ呼称の３００３、３００４、５０５２の組成を有する。これらの組成を表２に示す。
【００５７】
【表２】
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【００５８】
これらの組成Ｎｏ．１〜２３のアルミニウム合金の鋳塊に均質化処理を温度４８０℃で５時間実施し、炉から鋳塊を取出した後、直ちに熱間圧延を開始し、厚さ３ｍｍの板材を得た。その後、この板材に冷間圧延加工を施すことにより、厚さ８５μｍの箔とし、さらに軟化処理として温度３００℃で１０時間焼鈍した。なお、組成Ｎｏ．２４〜２６の従来のアルミニウム合金の鋳塊は、通常の方法により厚さ８５μｍの軟質箔に加工した。
【００５９】
得られたアルミニウム合金箔の機械的性質（耐力および伸び）を測定するとともに、３質量％の食塩と２５質量％の醤油を含む温度５０℃の水溶液に３００時間浸して腐食状態を観察した。
【００６０】
また、これらのアルミニウム合金箔の組成Ｎｏ．１〜２６をそれぞれ用いて、直径が３０ｃｍのシートを１０００枚ずつ作製した。次に、複合ダイを用いてそれぞれのシートを加工することにより、食品用容器を１０００個ずつ作製した。それぞれの容器について、ピンホール検出器を用いて不良品を検出し、成形不良率を計算した。以上の測定結果を表３に示す。
【００６１】
【表３】
2011202283.tif 000005
【００６２】
表３より、この発明に従った組成Ｎｏ．４〜１４のアルミニウム合金箔は、従来のＪＩＳ呼称３００３、３００４および５０５２のアルミニウム合金（組成Ｎｏ．２４〜２６）より、耐力、伸び、耐食性および成形不良率のすべてにおいて優れていることがわかる。
【００６３】
また、本発明の範囲外の組成を有する組成Ｎｏ．１５〜２６のアルミニウム合金箔に対しても、本発明に従った組成Ｎｏ．４〜１４のアルミニウム合金箔は、耐力、伸び、耐食性および成形不良率の総合評価において優れていることがわかる。
【実施例２】
【００６４】
実施例１で準備した組成Ｎｏ．１と１１のアルミニウム合金の鋳塊を種々の製造条件で加工し、厚さ８５μｍの箔にした後、２８０〜３４０℃の温度範囲で軟化処理を施した。このときの製造条件と、これらの軟化処理後のアルミニウム合金箔の機械的性質と、実施例１に記載の方法で評価した成形不良率とを表４に示す。
【００６５】
【表４】
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【００６６】
表４より、本発明に従った工程Ａ、Ｂ、ＣおよびＤで製造されたアルミニウム合金箔は、耐力、伸びおよび成形性で良好な結果を示したが、本発明の範囲外の工程Ｅ、Ｆ、ＧおよびＨで製造されたアルミニウム合金箔は、圧延工程において問題が生じたり、強度が低い等の問題点を有することがわかる。
【実施例３】
【００６７】
実施例１および２で採用した組成と工程の組合せで、それぞれ厚さの異なるアルミニウム合金箔を製造し、２８０〜３４０℃の温度範囲で軟化処理を施した。その後、それぞれのアルミニウム合金箔について機械的性質を測定した。その結果を表５に示す。
【００６８】
【表５】
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【００６９】
表５に示す結果から、本発明に従った組成と工程で製造したアルミニウム合金箔は、加工硬化し難いことから圧延加工性に優れ、いわゆる薄箔と称する１０μｍ程度の厚さまで問題なく圧延加工することができるとともに、それぞれの厚さにおいて耐力と伸びのバランスが優れていることがわかる。
【００７０】
図１は表５に示した各サンプルの厚さと耐力との関係、図２は表５に示した各サンプルの厚さと伸びの関係を示す。図１と図２において○印は本発明例のサンプルを示し、×印は比較例のサンプルを示し、△印は参考例のサンプルを示す。○印および△印の左側に添えられた数字、×印の右側に添えられた数字は、それぞれサンプルＮｏ．を示す。また、図１に示される曲線は、アルミニウム合金箔の厚さをＸ（μｍ）とした場合の式、耐力ＹＳ（Ｎ／ｍｍ2）＝２８．７ｌｎ（Ｘ）−３０で表わされる曲線に相当し、図２に示される直線は、アルミニウム合金箔の厚さをＸ（μｍ）とした場合の式、延びＥｌ（％）＝０．１５Ｘ＋３．５で表わされる直線に相当する。
【００７１】
図１と図２から、本発明例のサンプルＮｏ．４〜１２は、耐力と厚さの関係を示す不等式、ＹＳ＞２８．７ｌｎ（Ｘ）−３０と、伸びと厚さの関係を示す不等式、Ｅｌ＞０．１５Ｘ＋３．５を満足し、比較例のサンプルＮｏ．１３〜１８は上記の２つの不等式のいずれかを満足しないことがわかる。
【００７２】
また、従来、薄箔用として用いられてきた、ＪＩＳ呼称８０２１、８０７９のアルミニウム合金の耐力と伸びは、厚さ１０μｍでそれぞれ高々４０Ｎ／ｍｍ２、８％程度であり、しかも本発明のアルミニウム合金のような耐食性を全く示さないことから、本発明で開示されたアルミニウム合金は薄箔用としても非常に有効であることがわかる。
【００７３】
今回開示された実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は以上の実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものであることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
この発明に従ったアルミニウム合金、アルミニウム合金箔は、高い強度と成形性を良好にする十分な伸びとを有し、さらに優れた圧延性を示すので、飲料や食品等の容器用、建材用、食品包材用、家庭用および装飾用アルミニウム合金、またはアルミニウム合金箔に利用することができ、箔地や箔の分野での使用に限らず、耐食性が要求されるさらに厚い板材用としても、あるいは粉末冶金用としても本発明のアルミニウム合金の組成は十分に利用され得る。
【図１】
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【図２】
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