(57)【要約】      （修正有）【課題】アルミニウムボトル用途に有用な新規のアルミニウム合金系を含む組成物及び方法に関する。さらに、アルミニウム合金を含む、ボトルまたは缶などの高度に成形されたアルミニウム製品を生産する方法に関する。【解決手段】アルミニウム合金であって、約０．１５〜０．５０ｗｔ．％のＳｉ、約０．３５〜０．６５ｗｔ．％のＦｅ、約０．０５〜０．３０ｗｔ．％のＣｕ、約０．６０〜１．１０ｗｔ．％のＭｎ、約０．８０〜１．３０ｗｔ．％のＭｇ、約０．０００〜０．０８０ｗｔ．％のＣｒ、約０．０００〜０．５００ｗｔ．％のＺｎ、約０．０００〜０．０８０ｗｔ．％のＴｉ、最大０．１５ｗｔ．％の不純物を含み、残りは、Ａｌである、アルミニウム合金とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金であって、
約０．１５〜０．５０ｗｔ．％のＳｉ、
約０．３５〜０．６５ｗｔ．％のＦｅ、
約０．０５〜０．３０ｗｔ．％のＣｕ、
約０．６０〜１．１０ｗｔ．％のＭｎ、
約０．８０〜１．３０ｗｔ．％のＭｇ、
約０．０００〜０．０８０ｗｔ．％のＣｒ、
約０．０００〜０．５００ｗｔ．％のＺｎ、
約０．０００〜０．０８０ｗｔ．％のＴｉ、
最大０．１５ｗｔ．％の不純物を含み、残りは、Ａｌである、アルミニウム合金。
【請求項２】
約０．２０〜０．４０ｗｔ．％のＳｉ、
約０．４０〜０．６０ｗｔ．％のＦｅ、
約０．０８〜０．２０ｗｔ．％のＣｕ、
約０．７０〜１．００ｗｔ．％のＭｎ、
約０．８５〜１．２２ｗｔ．％のＭｇ、
約０．０００〜０．０７０ｗｔ．％のＣｒ、
約０．０００〜０．４００ｗｔ．％のＺｎ、
約０．０００〜０．０７０ｗｔ．％のＴｉ、
最大０．１５ｗｔ．％の不純物を含み、残りは、Ａｌである、請求項１に記載の合金。
【請求項３】
約０．２２〜０．３８ｗｔ．％のＳｉ、
約０．４２〜０．５８ｗｔ．％のＦｅ、
約０．１０〜０．１８ｗｔ．％のＣｕ、
約０．７５〜０．９８ｗｔ．％のＭｎ、
約０．９０〜１．１５ｗｔ．％のＭｇ、
約０．０００〜０．０６０ｗｔ．％のＣｒ、
約０．０００〜０．３００ｗｔ．％のＺｎ、
約０．０００〜０．０６０ｗｔ．％のＴｉ、
最大０．１５ｗｔ．％の不純物を含み、残りは、Ａｌである、請求項２に記載の合金。
【請求項４】
約０．２７〜０．３３ｗｔ．％のＳｉ、
約０．４６〜０．５４ｗｔ．％のＦｅ、
約０．１１〜０．１５ｗｔ．％のＣｕ、
約０．８０〜０．９４ｗｔ．％のＭｎ、
約０．９３〜１．０７ｗｔ．％のＭｇ、
約０．０００〜０．０５０ｗｔ．％のＣｒ、
約０．０００〜０．２５０ｗｔ．％のＺｎ、
約０．０００〜０．０５０ｗｔ．％のＴｉ、
最大約０．１５ｗｔ．％の不純物を含み、残りは、Ａｌとしてである、請求項３に記載の合金。
【請求項５】
約０．２５〜０．３５ｗｔ．％のＳｉ、
約０．４４〜０．５６ｗｔ．％のＦｅ、
約０．０９〜０．１６０ｗｔ．％のＣｕ、
約０．７８〜０．９４ｗｔ．％のＭｎ、
約０．９０〜１．１ｗｔ．％のＭｇ、
約０．０００〜０．０５０ｗｔ．％のＣｒ、
約０．０００〜０．２５０ｗｔ．％のＺｎ、
約０．０００〜０．０５０ｗｔ．％のＴｉ、
最大０．１５ｗｔ．％の不純物を含み、残りは、Ａｌである、請求項３に記載の合金。
【請求項６】
アルミニウム合金であって、
約０．１２〜０．２８ｗｔ．％のＳｉ、
約０．３２〜０．５２ｗｔ．％のＦｅ、
約０．０９〜０．１６ｗｔ．％のＣｕ、
約０．７８〜０．９６ｗｔ．％のＭｎ、
約０．９０〜１．１０ｗｔ．％のＭｇ、
約０．０００〜０．０５０ｗｔ．％のＣｒ、
約０．０００〜０．２５０ｗｔ．％のＺｎ、
約０．０００〜０．０５０ｗｔ．％のＴｉ、
最大０．１５ｗｔ．％の不純物を含み、残りは、Ａｌである、アルミニウム合金。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の組成を含む、成形アルミニウムボトル。
【請求項８】
アルミニウムインゴットを直接チル鋳造することと、
前記インゴットを均質化することと、
前記均質化されたインゴットを熱間圧延して、熱間圧延製品を形成することと、
約６０〜９０％の厚さ低減を生じさせる第１の冷間圧延ステップにおいて、前記熱間圧延製品を冷間圧延して、第１の冷間圧延製品を形成することと、
約１００〜３００℃の金属温度で約０．５〜４時間、前記第２の冷間圧延製品を安定化焼なましすることと、を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の前記アルミニウム合金を作製する方法。
【請求項９】
前記安定化焼なましが、約１２０〜２５０℃の金属温度で約１〜２時間である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記冷間圧延ステップが、第１の冷間圧延ステップであり、約１５〜３０％の厚さ低減を生じさせる第２の冷間圧延ステップにおいて、前記第１の冷間圧延製品を冷間圧延して、第２の冷間圧延製品を形成することをさらに含む、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の冷間圧延ステップの前に、約２９０〜５００℃の金属温度で約０．５〜４時間、前記第１の冷間圧延製品を再結晶焼なましすることをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記再結晶焼なましが、約３００〜４５０℃の金属温度で約１〜２時間である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも６０ｗｔ．％の再生含有量を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項１４】
少なくとも７５ｗｔ．％の再生含有量を含む、請求項１３に記載のアルミニウム合金。
【請求項１５】
少なくとも８５ｗｔ．％の再生含有量を含む、請求項１４に記載のアルミニウム合金。
【請求項１６】
請求項８〜１２のいずれか一項に記載の前記方法によって作製されるアルミニウム合金。
【請求項１７】
請求項１６に記載の前記方法によって作製されるアルミニウム合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年１２月１９日に出願された米国特許仮出願第６２／０９４，３５８号の利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、新規のアルミニウム合金に関する。一態様において、本発明はさらに、そのアルミニウム合金を使用して、ボトルまたは缶などの高度に成形されたアルミニウム製品を生産する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
アルミニウム缶またはボトル製造の多くの現代的な方法は、高度に成形可能なアルミニウム合金を必要とする。成形ボトルの場合、製造プロセスは、典型的に、絞り加工及び壁しごき加工（ＤＷＩ）プロセスを使用して、シリンダをまず生産することを伴う。その後、得られたシリンダは、例えば、一連のフルボディネッキングステップ、ブロー成型、もしくは他の機械的な成形、またはこれらのプロセスの組み合わせを使用して、ボトル形状に形成される。このようなプロセスまたはプロセスの組み合わせで使用される任意の合金に対する要求は、複雑である。
【０００４】
ボトル成形プロセスに関する機械的な成形またはブロー成型中の高レベルの変形を耐えることができ、かつ出発の円筒状プレフォームを作製するのに使用されるＤＷＩプロセスにおいて、良好に機能する合金が必要とされている。
【０００５】
合金のさらなる要件は、機械的性能（例えば、最終的な成形製品におけるコラム強度、剛性、及び最小限のボトムドーム反転圧力）に関する目標を満たし、現世代のアルミニウムボトルよりも低い重量を有する、ボトルの生産を可能にしなければならないことである。設計の重要な修正をすることなくより低重量を実現する唯一の方法は、ボトルの壁厚を減らすことである。これは、機械的な性能要件を満たすことをよりいっそう挑戦的なものにする。
【０００６】
最終的な要件は、高速でボトルを形成する能力である。商業生産において高スループット（例えば、１分あたり１０００個のボトル）を実現するために、ボトルの成形は、極めて短時間で完了されなければならない。このため、高速かつ実行可能性のレベルで合金からプレフォームを作製するための方法が必要であり、例えば、現在の缶胴合金ＡＡ３１０４によって実証される。ＡＡ３１０４は、鋳造中に形成され、均質化及び圧延中に修正される高体積分率の粗い金属間粒子を含有する。これらの粒子は、ＤＷＩプロセス中、ダイ上のあらゆるアルミニウムまたは酸化アルミニウムの蓄積を除去する助けをする、ダイ洗浄で主要な役割を果たし、金属表面の外観及びさらにはシートの実行可能性の両方を改善させる。
【０００７】
上述の全ての要件を満たすことにおいて、本発明の合金及び方法の異なる実施形態は、以下の特定の化学組成及び特性を有する（全ての元素は、重量パーセント（ｗｔ．％）で表される）。
【発明の概要】
【０００８】
高温において高ひずみ速度の成形性を示す新規の合金が本明細書において提供される。本合金は、ボトル及び缶を含む、高度に成形されたアルミニウム製品を生産するために使用することができる。
【０００９】
一実施形態において、本明細書において記載されるアルミニウム合金は、約０．１５〜０．５０％のＳｉ、０．３５〜０．６５％のＦｅ、０．０５〜０．３０％のＣｕ、０．６０〜１．１０％のＭｎ、０．８０〜１．３０％のＭｇ、０．０００〜０．００８０％のＣｒ、０．０００〜０．５００％のＺｎ、０．０００〜０．０８０％のＴｉ、最大０．１５％の不純物を含み、残りはＡｌとしてである（全て重量百分率（ｗｔ．％））。また、本明細書において記載されるアルミニウム合金を含む製品（例えば、ボトル及び缶）が本明細書において提供される。
【００１０】
記載されるアルミニウム合金を生産する方法が本明細書においてさらに提供される。一実施形態において、本方法は、本明細書において記載されるように、アルミニウム合金を直接チル（ＤＣ）鋳造して、金属製品を形成することと、金属製品を均質化することと、金属製品を熱間圧延して金属シートを生産することと、（例えば、６０％〜９０％の厚さ除去によって）金属シートを冷間圧延することと、任意選択的に、圧延シートを再結晶焼なましすることと、焼なまされたシートを冷間圧延することと、圧延シートを安定化焼なましすることとを含む。本方法により得られた製品（例えば、ボトルまたは缶）も、本明細書において提供される。
【００１１】
本発明の他の目的及び利点は、以下の本発明の実施形態の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】３００ｎｍ超の平均幾何学的必要境界（ＧＮＢ）間隔を有する下部構造を示す、本発明の実施形態によるアルミニウム合金の走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）顕微鏡写真である。
【図２】２．５μｍ超の平均ＧＮＢ間隔を有するＧＮＢ含有下部構造を示す、本発明の実施形態によるアルミニウム合金のＳＴＥＭ顕微鏡写真である。
【図３】８μｍ超の平均ＧＮＢ間隔を有するＧＮＢ含有下部構造を示す、本発明の実施形態によるアルミニウム合金のＳＴＥＭ顕微鏡写真である。
【図４】ＧＮＢを含まない下部構造を示す、本発明の実施形態によるアルミニウム合金のＳＴＥ顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
定義及び説明
本明細書において使用される「発明（ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」、「本発明（ｔｈｅ  ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」、「本発明（ｔｈｉｓ  ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」、及び「本発明（ｔｈｅ  ｐｒｅｓｅｎｔ  ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」は、本特許出願の対象及び以下の特許請求の範囲の全てに対して広範に関連することを意図する。これらの用語を含有する記述は、本明細書において記載される対象を限定しない、または以下の特許の特許請求の範囲の意味もしくは範囲を限定しないことを理解すべきである。
【００１４】
本明細書において使用する場合、「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、及び「その（ｔｈｅ）」の意味は、文脈が特に明白に示さない限り、単数及び複数の参照を含む。
【００１５】
合金テンパーまたは条件に対するこの適用において参照される。最も一般的に使用される合金テンパーの説明を理解するために、「Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  （ＡＮＳＩ）Ｈ３５  ｏｎ  Ａｌｌｏｙ  ａｎｄ  Ｔｅｍｐｅｒ  Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」を参照のこと。
【００１６】
以下のアルミニウム合金は、合金の総重量に基づく重量百分率（ｗｔ．％）において、その元素組成に関して記載される。各合金の特定の実施形態において、残りはアルミニウムであり、不純物の合計に関する最大ｗｔ．％は、０．１５％である。
【００１７】
アルミニウム合金系
一態様において、本発明は、アルミニウムボトル用途のための新規のアルミニウム合金系に関する。合金組成物は、高温で良好な高ひずみ速度の成形性を呈する。高ひずみ速度の成形性は、合金の元素組成によって実現される。
【００１８】
一態様において、本発明は、高度に成形された缶及びボトルを製造する際に使用するための高度に形成可能な合金を提供する。一態様において、本発明は、アルミニウムボトルを高速生産するために最適化された化学及び製造プロセスを提供する。
【００１９】
一実施形態において、アルミニウム合金は、
０．１５〜０．５０ｗｔ．％のＳｉ、
０．３５〜０．６５ｗｔ．％のＦｅ、
０．０５〜０．３０ｗｔ．％のＣｕ、
０．６０〜１．１０ｗｔ．％のＭｎ、
０．８０〜１．３０ｗｔ．％のＭｇ、
０．０００〜０．０８０ｗｔ．％のＣｒ、
０．０００〜０．５００ｗｔ．％のＺｎ、
０．０００〜０．０８０ｗｔ．％のＴｉ、及び
最大約０．１５ｗｔ．％の不純物を含み、残りは、Ａｌとしてである。
【００２０】
別の実施形態において、アルミニウム合金は、
０．２０〜０．４０ｗｔ．％のＳｉ、
０．４０〜０．６０ｗｔ．％のＦｅ、
０．０８〜０．２０ｗｔ．％のＣｕ、
０．７０〜１．００ｗｔ．％のＭｎ、
０．８５〜１．２２ｗｔ．％のＭｇ、
０．０００〜０．０７０ｗｔ．％のＣｒ、
０．０００〜０．４００ｗｔ．％のＺｎ、
０．０００〜０．０７０ｗｔ．％のＴｉ、
最大約０．１５ｗｔ．％の不純物を含み、残りは、Ａｌとしてである。
【００２１】
さらに別の実施形態において、アルミニウム合金は、
０．２２〜０．３８ｗｔ．％のＳｉ、
０．４２〜０．５８ｗｔ．％のＦｅ、
０．１０〜０．１８ｗｔ．％のＣｕ、
０．７５〜０．９８ｗｔ．％のＭｎ、
０．９０〜１．１５ｗｔ．％のＭｇ、
０．０００〜０．０６０ｗｔ．％のＣｒ、
０．０００〜０．３００ｗｔ．％のＺｎ、
０．０００〜０．０６０ｗｔ．％のＴｉ、
最大約０．１５ｗｔ．％の不純物を含み、残りは、Ａｌとしてである。
【００２２】
さらに別の実施形態において、アルミニウム合金は、
０．２７〜０．３３ｗｔ．％のＳｉ、
０．４６〜０．５４ｗｔ．％のＦｅ、
０．１１〜０．１５ｗｔ．％のＣｕ、
０．８０〜０．９４ｗｔ．％のＭｎ、
０．９３〜１．０７ｗｔ．％のＭｇ、
０．０００〜０．０５０ｗｔ．％のＣｒ、
０．０００〜０．２５０ｗｔ．％のＺｎ、
０．０００〜０．０５０ｗｔ．％のＴｉ、
最大約０．１５ｗｔ．％の不純物を含み、残りは、Ａｌとしてである。
【００２３】
さらに別の実施形態において、アルミニウム合金は、
０．２５〜０．３５ｗｔ．％のＳｉ、
０．４４〜０．５６ｗｔ．％のＦｅ、
０．０９〜０．１６ｗｔ．％のＣｕ、
０．７８〜０．９４ｗｔ．％のＭｎ、
０．９０〜１．１０ｗｔ．％のＭｇ、
０．０００〜０．０５０ｗｔ．％のＣｒ、
０．０００〜０．２５０ｗｔ．％のＺｎ、
０．０００〜０．０５０ｗｔ．％のＴｉ、
最大約０．１５ｗｔ．％の不純物を含み、残りは、Ａｌとしてである。
【００２４】
さらに別の実施形態において、アルミニウム合金は、
０．１２〜０．２８ｗｔ．％のＳｉ、
０．３２〜０．５２ｗｔ．％のＦｅ、
０．０９〜０．１６ｗｔ．％のＣｕ、
０．７８〜０．９６ｗｔ．％のＭｎ、
０．９０〜１．１０ｗｔ．％のＭｇ、
０．０００〜０．０５０ｗｔ．％のＣｒ、
０．０００〜０．２５０ｗｔ．％のＺｎ、
０．０００〜０．０５０ｗｔ．％のＴｉ、
最大約０．１５ｗｔ．％の不純物を含み、残りは、Ａｌとしてである。
【００２５】
別の実施形態において、アルミニウム合金は、
０．２７〜０．３３ｗｔ．％のＳｉ、
０．４６〜０．５４ｗｔ．％のＦｅ、
０．１１〜０．１５ｗｔ．％のＣｕ、
０．８０〜０．９４ｗｔ．％のＭｎ、
０．９３〜１．０７ｗｔ．％のＭｇ、
０．０００〜０．０５０ｗｔ．％のＣｒ、
０．０００〜０．２５０ｗｔ．％のＺｎ、
０．０００〜０．０５０ｗｔ．％のＴｉ、
最大約０．１５ｗｔ．％の不純物を含み、残りは、Ａｌとしてである。一態様において、アルミニウム合金は、約０．２９６ｗｔ．％のＳｉ、約０．４９２ｗｔ．％のＦｅ、約０．１２９ｗｔ．％のＣｕ、約０．８７２ｗｔ．％のＭｎ、約０．９８５ｗｔ．％のＭｇ、約０．０２６ｗｔ．％のＣｒ、約０．１２５ｗｔ．％のＺｎ、約０．０１０のｗｔ．Ｔｉ、最大約０．１５ｗｔ．％の不純物を含み、残りは、Ａｌとしてである。
【００２６】
特定の態様において、開示された合金は、合金の総重量に基づいて、約０．１２％〜０．５０％（例えば、０．２０％〜０．４０％、０．２２％〜０．３８％、０．２５％〜０．３５％、０．２７％〜０．３３％、または０．１２％〜０．２８％）の量でシリコン（Ｓｉ）を含む。例えば、合金は、０．１２％、０．１３％、０．１４％、０．１５％、０．１６％、０．１７％、０．１８％、０．１９％、０．２０％、０．２１％、０．２２％、０．２３％、０．２４％、０．２５％、０．２６％、０．２７％、０．２８％、０．２９％、０．３０％、０．３１％、０．３２％、０．３３％、０．３４％、０．３５％、０．３６％、０．３７％、０．３８％、０．３９％、０．４０％、０．４１％、０．４２％、０．４３％、０．４４％、０．４５％、０．４６％、０．４７％、０．４８％、０．４９％、または０．５０％のＳｉを含むことができる。全ては、ｗｔ．％において表される。
【００２７】
特定の態様において、合金は、合金の総重量に基づいて、約０．３５％〜約０．６５％（例えば、０．４０％〜０．６０％、０．４２％〜０．５８％、０．４４％〜０．５６％、０．４６％〜０．５４％、または０．３２％〜０．５２％）の量で鉄（Ｆｅ）も含む。例えば、合金は、０．３５％、０．３６％、０．３７％、０．３８％、０．３９％、０．４０％、０．４１％、０．４２％、０．４３％、０．４４％、０．４５％、０．４６％、０．４７％、０．４８％、０．４９％、０．５０％、０．５１％、０．５２％、０．５３％、０．５４％、０．５５％、０．５６％、０．５７％、０．５８％、０．５９％、０．６０％の０．６１％、０．６２％、０．６３％、０．６４％、または０．６５％のＦｅを含むことができる。全ては、ｗｔ．％において表される。
【００２８】
特定の態様において、開示された合金は、合金の総重量に基づいて、約０．０５％〜約０．３０％（例えば、０．０８％〜０．２０％、０．１０％〜０．１８％、０．０９％〜０．１６％、０．１０％〜０．１６％、０．１０９％〜０．１６％、または、０．１１％〜０．１５％）の量で銅（Ｃｕ）を含む。例えば、合金は、０．０５％、０．０６％、０．０７％、０．０８％、０．０９％、０．１０％、０．１１％、０．１２％、０．１３％、０．１４％、０．１５％、０．１６％、０．１７％、０．１８％、０．１９％、０．２０％、０．２１％、０．２２％、０．２３％、０．２４％、０．２５％、０．２６％、０．２７％、０．２８％、０．２９％、または０．３０％のＣｕを含むことができる。全ては、ｗｔ．％において表される。
【００２９】
特定の実施形態において、開示された合金は、合金の総重量に基づいて、約０．６０％〜約１．１０％（例えば、約０．７０％〜１．００％、０．７５％〜０．９８％、０．７８％〜０．９４％、０．７８％〜０．９６％、または０．８０％〜０．９４％）の量でマンガン（Ｍｎ）を含む。例えば、合金は、０．６０％、０．６１％、０．６２％、０．６３％、０．６４％、０．６５％、０．６６％、０．６７％、０．６８％、０．６９％、０．７０％、０．７１％、０．７２％、０．７３％、０．７４％、０．７５％、０．７６％、０．７７％、０．７８％、０．７９％、０．８０％、０．８１％、０．８２％、０．８３％、０．８４％、０．８５％、０．８６％、０．８７％、０．８８％、０．８９％、０．９０％、０．９１％、０．９２％、０．９３％、０．９４％、０．９５％、０．９６％、０．９７％、０．９８％、０．９９％、１．００％、１．０１％、１．０２％、１．０３％、１．０４％、１．０５％、１．０６％、１．０７％、１．０８％、１．０９％、または１．１０％のＭｎを含むことができる。全ては、ｗｔ．％において表される。
【００３０】
いくつかの実施形態において、開示された合金は、合金の総重量に基づいて、約０．８０％〜約１．３０％（例えば、０．８５％〜１．２２％、０．９０％〜１．１５％、０．９０％〜１．１０％、または、０．９３％〜１．０７％）の量でマグネシウム（Ｍｇ）を含む。例えば、合金は、０．８０％、０．８１％、０．８２％、０．８３％、０．８４％、０．８５％、０．８６％、０．８７％、０．８８％、０．８９％、０．９０％、０．９１％、０．９２％、０．９３％、０．９４％、０．９５％、０．９６％、０．９７％、０．９８％、０．９９％、１．００％、１．０１％、１．０２％、１．０３％、１．０４％、１．０５％、１．０６％、１．０７％、１．０８％、１．０９％、１．１０％、１．１１％、１．１２％、１．１３％、１．１４％、１．１５％、１．１６％、１．１７％、１．１８％、１．１９％、１．２０％、１．２１％、１．２２％、１．２３％、１．２４％、１．２５％、１．２６％、１．２７％、１．２８％、１．２９％、または１．３０のＭｇを含むことができる。全ては、ｗｔ．％において表される。
【００３１】
特定の態様において、合金は、合金の総重量に基づいて、最大約０．８０％（例えば、０％〜０．０５％、０％〜０．０６％、０％〜０．０７％、０％〜０．０８％、０．０３〜０．０６％、０．００５％〜０．０５％、または０．００１％〜０．０６％）の量でクロム（Ｃｒ）を含む。例えば、合金は、０．００１％、０．００２％、０．００３％、０．００４％、０．００５％、０．００６％、０．００７％、０．００８％、０．００９％、０．０１０％、０．０１１％、０．０１２％、０．０１３％、０．０１４％、０．０１５％、０．０１６％、０．０１７％、０．０１８％、０．０１９％、０．０２０％、０．０２１％、０．０２２％、０．０２３％、０．０２４％、０．０２５％、０．０２６％、０．０２７％、０．０２８％、０．０２９％、０．０３０％、０．０３１％、０．０３２％、０．０３３％、０．０３４％、０．０３５％、０．０３６％、０．０３７％、０．０３８％、０．０３９％、０．０４０％、０．０５％、０．０５１％、０．０５２％、０．０５３％、０．０５４％、０．０５５％、０．０５６％、０．０５７％、０．０５８％、０．０５９％、０．０６０％、０．０６５％、０．０７０％、０．０７５％、または０．０８％のＣｒを含むことができる。特定の態様において、Ｃｒは、合金中に存在しない（すなわち、０％）。全ては、ｗｔ．％において表される。
【００３２】
特定の態様において、本明細書において記載される合金は、合金の総重量に基づいて、最大約０．５％（例えば、０％〜０．２５％、０％〜０．２％、０％〜０．３０％、０％〜０．４０％、０．０１％〜０．３５％、または、０．０１％〜０．２５％）の量で亜鉛（Ｚｎ）を含む。例えば、合金は、０．００１％、０．００２％、０．００３％、０．００４％、０．００５％、０．００６％、０．００７％、０．００８％、０．００９％、０．０１％、０．０２％、０．０３％、０．０４％、０．０５％、０．０６％、０．０７％、０．０８％、０．０９％、０．１０％、０．１１％、０．１２％、０．１３％、０．１４％、０．１５％、０．１６％、０．１７％、０．１８％、０．１９％、０．２０％、０．２１％、０．２２％、０．２３％、０．２４％、０．２５％、０．２６％、０．２７％、０．２８％、０．２９％、０．３０％、０．３１％、０．３２％、０．３３％、０．３４％、０．３５％、０．３６％、０．３７％、０．３８％、０．３９％、０．４０％、０．４１％、０．４２％、０．４３％、０．４４％、０．４５％、０．４６％、０．４７％、０．４８％、０．４９％、または０．５０％のＺｎを含むことができる。特定の場合において、Ｚｎは、合金中に存在しない（すなわち、０％）。全ては、ｗｔ．％において表される。
【００３３】
特定の態様において、合金は、合金の総重量に基づいて、最大約０．０８％（例えば、０％〜０．０５％、０％〜０．０６％、０％〜０．０７％、０．０３〜０．０６％、０．００５％〜０．０５％、または０．００１％〜０．０６％）の量でチタン（Ｔｉ）を含む。例えば、合金は、０．００１％、０．００２％、０．００３％、０．００４％、０．００５％、０．００６％、０．００７％、０．００８％、０．００９％、０．０１％、０．０１１％、０．０１２％、０．０１３％、０．０１４％、０．０１５％、０．０１６％、０．０１７％、０．０１８％、０．０１９％、０．０２％、０．０２１％、０．０２２％、０．０２３％、０．０２４％、０．０２５％、０．０２６％、０．０２７％、０．０２８％、０．０２９％、０．０３％、０．０３１％、０．０３２％、０．０３３％、０．０３４％、０．０３５％、０．０３６％、０．０３７％、０．０３８％、０．０３９％、０．０４％、０．０５％、０．０５１％、０．０５２％、０．０５３％、０．０５４％、０．０５５％、０．０５６％、０．０５７％、０．０５８％、０．０５９％、０．０６％、０．０６５％、０．０７％、０．０７５％、または０．０８％のＴｉを含むことができる。特定の態様において、Ｔｉは、合金中に存在しない（すなわち、０％）。全ては、ｗｔ．％において表される。
【００３４】
任意選択的に、合金組成物は、ときとして不純物と呼ばれる他の微量元素を約０．１５％以下、０．１４％以下、０．１３％以下、０．１２％以下、０．１１％以下、０．１０％以下、０．０９％以下、０．０８％以下、０．０７％以下、０．０６％以下、０．０５％以下、０．０４％以下、０．０３％以下、０．０２％以下、または０．０１％以下の量でさらに含むことができる。これらの不純物は、Ｖ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｓｃ、Ｚｒ、Ｃａ、Ｈｆ、Ｓｒ、またはそれらの組み合わせを含んでもよいが、それらに限定されるものではない。特定の態様において、合金組成物は、不可避不純物のみを含む。特定の態様において、合金の残りの百分率は、アルミニウムである。全ては、ｗｔ．％において表される。
【００３５】
合金特性
特定の実施形態において、本発明のアルミニウム合金は、以下の特性、極めて低いイヤリング（３％の最大平均イヤリングレベル）と、高い再生含有量（例えば、少なくとも６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８２％、または８５％）と、降伏強度２５〜３６ｋｓｉと、極めて低いダイストリッピング圧の印加を可能にする優れたダイ洗浄性能と、破損することなく広範囲のネック成形進行を可能にする優れた成形性と、最終的なボトルにおいて、マーキングが目立たない優れた仕上げ表面と、優れたコーティング接着性と、典型的な軸方向荷重（＞３００ｌｂ）及びドーム反転圧力（＞９０ｐｓｉ）を満たす高強度と、のうちの１つ以上を示し、ボトル作製プロセスの全体のスクラップ率は、１％未満の低さにすることができる。
【００３６】
特定の実施形態において、この方法によって作製されたアルミニウム合金コイルの下部構造は、幾何学的必要境界（ＧＮＢ）を含まない下部構造を有する。特定の実施形態において、下部構造は、１０ミクロンよりも大きい平均ＧＮＢ間隔を有するＧＮＢ含有下部構造を有する。特定の実施形態において、この方法によって作製された下部構造アルミニウム合金コイルは、３００ｎｍ超の平均ＧＮＢ間隔（例えば、図１）、２．５μｍ超の平均ＧＮＢ間隔（図２）、８μｍ超の平均ＧＮＢ間隔（例えば、図３）を有するＧＮＢ含有下部構造、またはＧＮＢを含まない下部構造（例えば、図４）を有する。
【００３７】
特定の実施形態において、合金シートは、極めて低いイヤリングを有する。特定の実施形態において、縁部、側部、及び中央（コイル幅に対する）からのイヤリングバランスは、１．５％未満（例えば、１．２５％未満、１％未満）である。特定の実施形態において、平均イヤリングは、４％未満である。例えば、平均イヤリングは、３．７５％未満、３．５％未満、３．２５％未満、３％未満、２．７５％未満、または２．５％未満である。
【００３８】
特定の実施形態において、合金シートは、高い再生含有量を有する。
【００３９】
合金を作製する方法
特定の態様において、開示された合金組成物は、開示された方法の製品である。本発明を限定する意図なく、アルミニウム合金の特性は、合金の調製中のミクロ構造の形成によって、部分的に決定される。特定の態様において、合金組成物を調製するための方法は、合金が所望の用途に対する適切な特性を有するかどうかに影響を及ぼす、またはさらにそれを決定する。
【００４０】
一態様において、本発明は、本明細書において記載されるアルミニウム合金を作製する方法を記載する。典型的に、缶胴ストックは、Ｈ１９テンパーにおいて顧客に提供される。アルミニウムボトル用途の場合、Ｈ１９合金はあまりにもろいために、典型的なＨ１９テンパーは、良好に作用しない。一態様において、アルミニウムボトルの成形に対する高い成形性要件を満たすために、発明の合金は、直接チル（ＤＣ）鋳造、均質化、熱間圧延、冷間圧延、再結晶焼なまし、冷間圧延、及び安定化焼なましによる、異なる方法で処理されなければならない。
【００４１】
一実施形態において、本明細書において記載されたアルミニウム合金を作製する方法は、
ＤＣ鋳造と、
均質化と、
熱間圧延と、
冷間圧延（６０〜９０％の厚さ低減）と、
任意選択的に、再結晶焼なまし（２９０〜５００℃／０．５〜４時間）と、
冷間圧延（１５〜３０％の低減）と、
安定化焼なまし（１００〜３００℃／０．５〜４時間）と、の連続的なステップを含む。
【００４２】
別の実施形態において、本明細書において記載されたアルミニウム合金を作製する方法は、
ＤＣ鋳造と、
均質化と、
熱間圧延と、
冷間圧延（６０〜９０％の厚さ低減）と、
任意選択的に、再結晶焼なまし（３００〜４５０℃／１〜２時間）と、
冷間圧延（１５〜３０％の低減）と、
安定化焼なまし（１２０〜２５０℃／１〜２時間）と、の連続的なステップを含む。
【００４３】
別の実施形態において、本明細書において記載されたアルミニウム合金を作製する方法は、アルミニウムインゴットを直接チル鋳造することと、インゴットを均質化することと、均質化されたインゴットを熱間圧延して、熱間圧延製品を形成することと、約６０〜９０％の厚さ低減を生じさせる第１の冷間圧延ステップにおいて熱間圧延製品を冷間圧延して、第１の冷間圧延製品を生産することとを含む。特定の実施形態において、本方法は、約１５〜３０％の厚さ低減を生じさせる第２の冷間圧延ステップにおいて、第１の冷間圧延製品を冷間圧延して、第２の冷間圧延製品を生産することをさらに含む。
【００４４】
２つの冷間圧延ステップを有する特定の実施形態において、本方法は、約２９０〜５００℃の金属温度で約０．５〜４時間、第１の冷間圧延製品を再結晶焼なましすることをさらに含む。特定の実施形態において、再結晶焼なましは、約３００〜４５０℃の金属温度である。特定の実施形態において、再結晶焼なましは、約１〜２時間である。
【００４５】
１または２回の冷間圧延ステップを有する特定の実施形態において、本方法は、１回の冷間圧延ステップが使用される場合、第１の冷間圧延製品を安定化焼なましすること、または２回の冷間圧延ステップが使用される場合、第２の冷間圧延製品を安定化焼なましすることをさらに含み、安定化焼なましは、約１００〜３００℃の金属温度で約０．５〜４時間である。特定の実施形態において、安定化焼なましは、約１２０〜２５０℃の金属温度である。特定の実施形態において、安定化焼なましは、約１〜２時間である。
【００４６】
合金が、約０．２５〜０．３５ｗｔ．％のＳｉ、約０．４４〜０．５６ｗｔ．％のＦｅ、約０．０９〜０．１６０ｗｔ．％のＣｕ、約０．７８〜０．９４ｗｔ．％のＭｎ、約０．９０〜１．１ｗｔ．％のＭｇ、約０．０００〜０．０５０ｗｔ．％のＣｒ、約０．０００〜０．２５０ｗｔ．％のＺｎ、約０．０００〜０．０５０ｗｔ．％のＴｉ、及び最大０．１５ｗｔ．％の不純物を含み、残りがＡｌである組成を有する特定の実施形態において、本明細書において記載されたアルミニウム合金を作製する方法は、アルミニウムインゴットを直接チル鋳造することと、インゴットを熱間圧延して、熱間圧延製品を形成することと、熱間圧延製品を、約６０〜９０％の厚さ低減を生じさせる冷間圧延して、冷間圧延製品を形成することと、約１００〜３００℃の金属温度で約０．５〜４時間、冷間圧延製品を安定化焼なましすることとを含む。特定の実施形態において、安定化焼なましは、１２０〜２５０℃の金属温度である。特定の実施形態において、安定化焼なましは、約１〜２時間である。
【００４７】
合金が、約０．１２〜０．２８ｗｔ．％のＳｉ、約０．３２〜０．５２ｗｔ．％のＦｅ、約０．０９〜０．１６ｗｔ．％のＣｕ、約０．７８〜０．９６ｗｔ．％のＭｎ、約０．９０〜１．１０ｗｔ．％のＭｇ、約０．０００〜０．０５０ｗｔ．％のＣｒ、約０．０００〜０．２５０ｗｔ．％のＺｎ、約０．０００〜０．０５０ｗｔ．％のＴｉ、及び最大０．１５ｗｔ．％の不純物を含み、残りがＡｌである組成を有する特定の他の実施形態において、本明細書において記載されたアルミニウム合金を作製する方法は、アルミニウムインゴットを直接チル鋳造することと、インゴットを均質化することと、インゴットを熱間圧延して、熱間圧延製品を形成することと、第１の冷間圧延ステップにおいて、熱間圧延製品を、熱間圧延製品において約６０〜９０％の厚さ低減を生じさせる、冷間圧延することと、約２９０〜５００℃の金属温度で約０．５〜４時間、冷間圧延製品を再結晶焼なましすることと、焼なましされた製品において約１５〜３０％の厚さ低減を生じさせる第２の冷間圧延ステップにおいて、焼なましされた製品を冷間圧延して、第２の冷間圧延製品を生産することと、約１００〜３００℃の金属温度で約０．５〜４時間、冷間圧延製品を安定化焼なましすることとを含む。特定の実施形態において、再結晶焼なましは、約３００〜４５０℃の金属温度である。特定の実施形態において、再結晶焼なましは、約１〜２時間である。特定の実施形態において、安定化焼なましは、１２０〜２５０℃の金属温度である。特定の実施形態において、安定化焼なましは、約１〜２時間である。
【００４８】
合金が、０．１２〜０．２８ｗｔ．％のＳｉ、約０．３２〜０．５２ｗｔ．％のＦｅ、約０．０９〜０．１６ｗｔ．％のＣｕ、約０．７８〜０．９６ｗｔ．％のＭｎ、約０．９０〜１．１０ｗｔ．％のＭｇ、約０．０００〜０．０５０ｗｔ．％のＣｒ、約０．０００〜０．２５０ｗｔ．％のＺｎ、約０．０００〜０．０５０ｗｔ．％のＴｉ、及び最大０．１５ｗｔ．％の不純物を含み、残りがＡｌである組成物を有する他の実施形態において、本明細書において記載されたアルミニウム合金を作製する方法は、アルミニウムインゴットを直接チル鋳造することと、インゴットを均質化することと、インゴットを熱間圧延して、熱間圧延製品を形成することと、熱間圧延製品において約６０〜９０％の厚さ低減を生じさせる第１の冷間圧延ステップにおいて、熱間圧延製品を冷間圧延して、第１の冷間圧延製品を形成することと、製品において約１５〜３０％の厚さ低減を生じさせる第２の冷間圧延ステップにおいて、第１の冷間圧延製品を冷間圧延することと、約１００〜３００℃の金属温度で約０．５〜４時間、第２の冷間圧延製品を安定化焼なましすることとを含む。特定の実施形態において、安定化焼なましは、約１２０〜２５０℃の金属温度である。特定の実施形態において、安定化焼なましは、約１〜２時間である。
【００４９】
合金の最終的なテンパーは、Ｈ２ｘ（インターアニーリングなし）、またはＨ３ｘもしくはＨ１ｘ（インターアニーリングを用いて）であり得る。圧延低減を組み合わせることにより、ボディ製造機における最適化されたイヤリング及び優れた性能を付与する。安定化焼なましサイクルは、破損することなく広範囲のネック成形を可能にする合金において、特有に作用する硬化特性及び成形性を引き出すように設計された。
【００５０】
鋳造
本明細書において記載される合金は、直接チル（ＤＣ）プロセスを使用してインゴットに鋳造することができる。ＤＣ鋳造プロセスは、当業者に既知のように、アルミニウム産業において一般的に使用される標準に従って実行される。任意選択的に、鋳造プロセスは、連続鋳造プロセスを含むことができる。連続鋳造は、対のロールキャスタ、対のベルトキャスタ、及びブロックキャスタを含んでもよいが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、製品の所望のミクロ構造、機械的特性、及び物理的特性を実現するために、合金は、連続鋳造法を使用して処理されない。
【００５１】
その後、鋳造インゴットにさらなる処理ステップを施し、金属シートを形成することができる。いくつかの実施形態において、さらなる処理ステップは、金属インゴットを、均質化サイクル、熱間圧延ステップ、冷間圧延ステップ、任意選択的な再結晶焼なましステップ、第２の冷間圧延ステップ、及び安定化焼なましステップを施すことを含む。
均質化
【００５２】
均質化ステップは、一段階の均質化または二段階の均質化を伴うことができる。均質化ステップのいくつかの実施形態において、一段階の均質化が実行され、ここで、本明細書において記載される合金組成物から調製されたインゴットが加熱され、ピーク金属温度（ＰＭＴ）に達する。その後、第１のステージ中に、しばらくの間、インゴットを浸漬させる（すなわち、指示温度で保持される）。
【００５３】
均質化ステップのいくつかの実施形態において、二段階の均質化が実行され、ここで、本明細書において記載される合金組成から調製されたインゴットが加熱され、第１の温度に達し、その後しばらくの間浸漬させる。第２のステージにおいて、インゴットは、第１のステージにおいて使用された温度よりも低い温度に冷却され、その後、第２のステージ中に、しばらくの間浸漬させることができる。
【００５４】
熱間圧延
均質化後、熱間圧延プロセスを実行することができる。いくつかの実施形態において、インゴットは、５ｍｍ厚のゲージ以下に熱間圧延することができる。例えば、インゴットは、４ｍｍ厚のゲージ以下、３ｍｍ厚のゲージ以下、２ｍｍ厚のゲージ以下、または１ｍｍ厚のゲージ以下に熱間圧延することができる。
【００５５】
いくつかの実施形態において、最終的な材料におけるテクスチャの適切なバランスを得るために、熱間圧延材料の完全な再結晶が、コイリング中にタンデムミルの出口において実現されるように、熱間圧延速度及び温度を制御することができる。
【００５６】
冷間圧延
いくつかの実施形態において、その後、熱間圧延製品は、最終的なゲージ厚に冷間圧延することができる。いくつかの実施形態において、第１の冷間圧延ステップは、約６０〜９０％（例えば約５０〜８０％、約６０〜７０％、約５０〜９０％、または約６０〜８０％）の厚さにおける低減を生じさせる。例えば、第１の冷間圧延ステップは、約６５％、約７０％、約７５％、約８０％、約８５％、または約９０％の厚さにおける低減を生じさせる。いくつかの実施形態において、第２の冷間圧延ステップは、約１５〜３０％（例えば、約２０〜２５％、約１５〜２５％、約１５〜２０％、約２０〜３０％、または約２５〜３０％から）の厚さにおけるさらなる低減を生じさせる。例えば、第２の冷間圧延ステップは、約１５％、２０％、２５％、または３０％の厚さにおけるさらなる低減を生じさせる。
【００５７】
焼なまし
いくつかの実施形態において、焼なましステップは、再結晶焼なましである（例えば、最初の冷間圧延後）。一実施形態において、再結晶焼なましは、約２９０〜５００℃の金属温度で約０．５〜４時間である。一実施形態において、再結晶焼なましは、約３００〜４５０℃の金属温度である。一実施形態において、再結晶は、約１〜２時間である。
【００５８】
再結晶焼なましステップは、室温から、約２９０℃〜約５００℃（例えば、約３００℃〜約４５０℃、約３２５℃〜約４２５℃、約３００℃〜約４００℃、約４００℃〜約５００℃、約３３０℃〜約４７０℃、約３７５℃〜約４５０℃、または約４５０℃〜約５００℃）の温度へ合金を加熱することを含むことができる。
【００５９】
特定の態様において、焼なましステップは、安定化焼なましである（例えば、最終的な冷間圧延後）。一実施形態において、安定化焼なましは、約１００〜３００℃の金属温度で約０．５〜４時間である。一実施形態において、安定化焼なましは、約１２０〜２５０℃の金属温度で約１〜２時間である。
【００６０】
安定化焼なましステップは、室温から、約１００℃〜約３００℃（例えば、１２０℃〜約２５０℃、約１２５℃〜約２００℃、約２００℃〜約３００℃、約１５０℃〜約２７５℃、約２２５℃〜約３００℃、または約１００℃〜約１７５℃）の温度へ合金を加熱することを含むことができる。
【００６１】
高度に成形された金属対象物を調製する方法
本明細書において記載される方法は、高度に成形された金属対象物、例えばアルミニウム缶またはボトルを調製するために使用することができる。上記の冷間圧延シートに一連の従来の缶及びボトル作製プロセスを施し、プレフォームを生産することができる。その後、プレフォームを焼なましして、焼なまされたプレフォームを形成することができる。任意選択的に、プレフォームは、絞り加工及び壁しごき加工（ＤＷＩ）プロセスを使用してアルミニウム合金から調製され、缶及びボトルは、当業者に既知の他の成形プロセスに従って作製される。
【００６２】
本発明の成形アルミニウムボトルは、清涼飲料、水、ビール、栄養ドリンク、及び他の飲料を含むがこれらに限定されない飲料用に使用されてもよい。
【図１】
2019206757.tif 000002
【図２】
2019206757.tif 000003
【図３】
2019206757.tif 000004
【図４】
2019206757.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和1年6月12日(2019.6.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金であって、
約０．１５〜０．５０ｗｔ．％のＳｉ、
約０．３５〜０．６５ｗｔ．％のＦｅ、
約０．０５〜０．３０ｗｔ．％のＣｕ、
約０．６０〜１．１０ｗｔ．％のＭｎ、
約０．８０〜１．３０ｗｔ．％のＭｇ、
約０．０００〜０．０８０ｗｔ．％のＣｒ、
約０．０００〜０．５００ｗｔ．％のＺｎ、
約０．０００〜０．０８０ｗｔ．％のＴｉ、
最大０．１５ｗｔ．％の不純物を含み、残りは、Ａｌである、アルミニウム合金。
【外国語明細書】
2019206757000001.pdf