(57)【要約】【課題】本発明の目的は、薄肉化または小径化を目的とする塑性加工時における被加工表面の傷つきが抑制された金属加工物を提供することである。【解決手段】本発明によれば、塑性加工により薄肉化または小径化して得られる金属加工物において、被加工表面の、加工方向に直交する方向に測定した算術平均粗さＲａ１と加工方向に測定した算術平均粗さＲａ２との比Ｒａ１／Ｒａ２が０．５〜１．５であることを特徴とする金属加工物が提供される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
塑性加工により薄肉化または小径化して得られる金属加工物において、
被加工表面の、加工方向に直交する方向に測定した算術平均粗さＲａ１と加工方向に測定した算術平均粗さＲａ２との比Ｒａ１／Ｒａ２が０．５〜１．５であることを特徴とする金属加工物。
【請求項２】
前記加工方向に直交する方向に測定した算術平均粗さＲａ１が０．０３０μｍ以下である、請求項１に記載の金属加工物。
【請求項３】
多角度分光測色計を使用し、被加工表面での反射光をＬＣＨ法により評価したとき、加工方向および加工方向に直交する方向に４５度で入射した入射光に対する正反射光を基準として、加工方向の正反射光に対して１５度の角度を有する反射光の明度Ｌ１５ｈ値と加工方向に直交する方向の正反射光に対して１５度の角度を有する反射光の明度Ｌ１５ｗ値との比Ｌ１５ｗ／Ｌ１５ｈが０．７〜１．３であり、且つ、前記加工方向の明度Ｌ１５ｈ値が５０より大きい、請求項１または２に記載の金属加工物。
【請求項４】
アルミニウム合金製である、請求項１〜３の何れかに記載の金属加工物。
【請求項５】
前記塑性加工が、しごき加工である、請求項１〜４の何れかに記載の金属加工物。
【請求項６】
絞りしごき加工により得られる絞りしごきブランク缶である、請求項１〜５の何れかに記載の金属加工物。
【請求項７】
アルミニウム合金製であり、且つ、絞りしごき加工により得られる絞りしごきブランク缶であって、
連続製缶した３５，０００缶以降において、胴部外面の周方向に測定した算術平均粗さＲａ１と胴部外面の高さ方向に測定したＲａ２の比Ｒａ１／Ｒａ２が０．５〜１．５であることを特徴とする、絞りしごきブランク缶。
【請求項８】
金属製の円板に絞り加工を施して得た絞り缶に、ダイヤモンド膜が設けられており且つ表面粗さＲａが０．１μｍ以下の加工面を有するしごき加工用ダイを使用して、絞りしごき加工を施して絞りしごきブランク缶を得ることを特徴とする絞りしごきブランク缶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば絞りしごきブランク缶等の金属加工物に関し、より詳細には、塑性加工時における被加工表面の傷つきが抑制された金属加工物に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料缶等に広く使用されているアルミニウム缶として、クーラント等の液体を使用する絞りしごき加工を行って製造される２ピースアルミニウム缶（ＤＩ缶）がある。アルミニウム缶は、一般的に工場で連続生産されるのであるが、製缶数が増えるにつれ、絞りしごき加工に用いるしごき加工用ダイに被加工部材の金属が焼き付いて凝着するという問題がある。金属が凝着したしごき加工用ダイを使い続けると、胴部外面にしごき方向に平行に、つまり缶高さ方向に細かな縦傷が付く。缶胴部外面に縦傷が付くと、胴部外面の鏡面性が低下する、見る方向によって鏡像の見え方が変わるなど外観が損なわれてしまう。そのため、凝着抑制技術の確立が求められている。
【０００３】
かかる要求に応える技術として、特許文献１には、しごき加工における少なくとも最終段のしごきパスのダイスとして、ダイス基材における金属素板に接する側の面にビッカース硬さ２５００以上の硬質薄膜が被覆されかつその硬質薄膜の表面粗さＲａが０．０５μｍ以下とされたダイスを用いる、絞りしごき加工法が提案されている。即ち、特許文献１の絞りしごき加工法では、平滑な硬質皮膜が設けられたダイスを用いてしごき加工を行うことで、ダイス表面への金属の凝着を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１３７８６１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者等が検討したところ、特許文献１に開示されているダイスの硬質皮膜はダイヤモンドライクカーボン等からできており、かかる硬質皮膜は、はがれやすく耐久性が低い、高い面圧がかかる条件下では凝着抑制効果が不十分である等の問題を有している。そのため、特許文献１の絞りしごき加工法は、加工条件が過酷な飲料缶等の製造に適用できず、適用分野が限られている。
【０００６】
また、本発明者等は以前、線状の加工痕等がついておらず平滑で光輝性に優れた缶について特許出願をした（特願２０１６−２０８５３２および特願２０１６−２０８５３３）。しかし、かかる缶は、主に、クーラントを使用しない所謂ドライ条件で絞りしごき加工を行って得られるものである。絞りしごき加工は、クーラントを使用するウェット条件で行うことがほとんどであり、ウェット条件下で絞りしごき加工を行う場合にも適用することができる凝着回避技術の確立が求められている。
【０００７】
従って、本発明の目的は、薄肉化または小径化を目的とする塑性加工時における被加工表面の傷つきが抑制された金属加工物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、塑性加工により薄肉化または小径化して得られる金属加工物において、被加工表面の、加工方向に直交する方向に測定した算術平均粗さＲａ１と加工方向に測定した算術平均粗さＲａ２との比Ｒａ１／Ｒａ２が０．５〜１．５であることを特徴とする金属加工物が提供される。
【０００９】
本発明の金属加工物においては、以下の態様が好適である。
（１）前記加工方向に直交する方向に測定した算術平均粗さＲａ１が０．０３０μｍ以下である。
（２）多角度分光測色計を使用し、被加工表面での反射光をＬＣＨ法により評価したとき、加工方向および加工方向に直交する方向に４５度で入射した入射光に対する正反射光を基準として、加工方向の正反射光に対して１５度の角度を有する反射光の明度Ｌ１５ｈ値と加工方向に直交する方向の正反射光に対して１５度の角度を有する反射光の明度Ｌ１５ｗ値との比Ｌ１５ｗ／Ｌ１５ｈが０．７〜１．３であり、且つ、前記加工方向の明度Ｌ１５ｈ値が５０より大きい。
（３）アルミニウム合金製である。
（４）前記塑性加工が、しごき加工である。
（５）絞りしごき加工により得られる絞りしごきブランク缶である。
【００１０】
また、本発明によれば、アルミニウム合金製であり、且つ、絞りしごき加工により得られる絞りしごきブランク缶であって、連続製缶した３５，０００缶以降の缶において、胴部外面の周方向に測定した算術平均粗さＲａ１と胴部外面の高さ方向に測定した算術平均粗さＲａ２の比Ｒａ１／Ｒａ２が０．５〜１．５であることを特徴とする絞りしごきブランク缶が提供される。
【００１１】
更にまた本発明によれば、金属製の円板に絞り加工を施して得た絞り缶に、ダイヤモンド膜が設けられており且つ表面粗さＲａが０．１μｍ以下の加工面を有するしごき加工用ダイを使用して、絞りしごき加工を施して絞りしごきブランク缶を得ることを特徴とする絞りしごきブランク缶の製造方法が提供される。
【００１２】
尚、絞りしごきブランク缶とは、絞りしごき加工により得られ、ネックイン加工等が施される前の成形体を意味する。また、被加工表面は、塑性加工により凝着原因の一つである摩耗粉が生じ得る表面を意味し、例えば絞りしごきブランク缶の場合は胴部外面を意味する。２本のロールの間に金属板を通過させる圧延加工により得られる圧延板の場合、表裏両面が被加工表面となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、絞りしごき加工により得られる絞りしごきブランク缶のように、薄肉化または小径化を目的とする塑性加工により得られる金属加工物である。本発明の金属加工物においては、被加工表面の表面粗さを加工方向と加工方向に直交する方向とで測定すると、両方で低い。これは、被加工表面に加工方向に延びる線状の加工痕が付いていないことを示しており、即ち、本発明の金属加工物では、塑性加工時、特に連続製缶の際の絞りしごき加工時における被加工表面の傷つきが抑制されていることを示している。
【００１４】
このように被加工表面の傷つきが抑制された金属加工物は、ダイヤモンド膜が設けられており且つ表面粗さＲａが０．１μｍ以下の加工面を有する金型を用いての塑性加工により、安定して連続生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一態様であるブランク缶の概略側断面図。
【図２】ブランク缶を製造するための打ち抜き加工及び絞り加工の概略を示す図。
【図３】図２の絞り加工後に実施される再絞りしごき加工の概略を示す図。
【図４】多角度分光測色計を用いた反射光の評価原理を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は金属加工物に関し、その一態様として、例えば絞りしごきブランク缶（以下、単にブランク缶と呼ぶ。）がある。ブランク缶は、後述するしごき加工により得られ、ネックイン加工等の後加工が行われる前の成形体であり、従って、図１に示すように極めてシンプルな形態を有している。以下、ブランク缶で以て本発明を詳細に説明する。
【００１７】
図１を参照して、１０で示す本態様のブランク缶は、全体として有底筒状形状を有しており、上端から下方に延びているストレートな胴部１と、胴部１の下端に連なる底部３とからなる。
【００１８】
本態様のブランク缶１０では被加工表面である胴部外面に、缶高さ方向に長い縦傷がほとんどついていない。かかるブランク缶は以下のようにして製造される。
＜ブランク缶の製造＞
本態様のブランク缶は、主としてそれ自体公知の金属板を用いての成形加工により製造される。成形加工に供される金属板、例えばアルミニウム板は、純アルミニウムであってもよいし、アルミニウムと他の金属との合金、例えば、マグネシウムやマンガンなどを含むアルミニウム合金であってもよい。また、板材は鉄やチタン、マグネシウム等の他の金属ないし他の金属を主原料とする合金であってもよいし、ブリキ等のメッキ板でもよい。金属板は、アルミニウム合金製が好ましい。
【００１９】
金属板の表面は、樹脂被覆されていてもよく、例えば、ポリエチレンテレフタレートに代表されるポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂フィルムが積層されていてもよい。缶内面側の表面は、缶内面の耐腐食性等が高められるので樹脂被覆するか、あるいは成形加工後の缶内面にスプレー等の手段を用いて塗膜を形成することが好ましい。缶外面側の表面は、鏡面性が損なわれるので、樹脂被覆をしないか、するとしても１００ｎｍ未満の厚みとすることが好ましい。また、金属板の表面には、陽極酸化、化成処理等によって処理膜が形成されていてもよいが、鏡面性が損なわれるので形成しない方が好ましい。
【００２０】
上記のような金属板を用いての成形加工は、打ち抜き加工、絞り加工および再絞りしごき加工により行われる。図２は、この成形加工における打ち抜き加工及び絞り加工の概略を示す。図３には、再絞りしごき加工の概略が示されている。
【００２１】
図２を参照して、前述した金属素材からなる素板１１は、先ず、打ち抜き加工に付せられ、これにより、缶用の円板（ブランク）１３が得られる（図２（ａ）参照）。
かかる打ち抜き加工では、円板１３の直径に相当する外径を有する打ち抜き用パンチ１５と、素板１１を保持し且つ円板１３の直径に相当する開口を有するダイ１７が使用される。パンチ１５でダイ１７上に保持された素板１１を打ち抜くことにより、所定の大きさの円板１３が得られる。
【００２２】
得られた円板１３は、絞り加工に付せられ、これにより、ハイトの低い絞り缶（有底筒状体）１９が得られる（図２（ｂ）参照）。
かかる絞り加工においては、ダイ２１上に円板１３が保持される。円板１３の周囲はしわ押え用の治具２３によって保持されている。ダイ２１には、開口が形成されており、絞り用のパンチ２５を用いてダイ２１の開口内に円板１３を押し込むことにより、絞り缶１９が得られる。
【００２３】
上記のダイ２１の開口の上端のコーナー部（円板１３を保持している側）にアール（曲率部）が形成されており、円板１３が速やかに且つ折れることなく、ダイ２１の開口内に押し込まれるようになっている。パンチ２５の外径は、円板１３のほぼ厚みに相当する分だけ、ダイ２１の開口の径よりも小さく設定されている。よって、この絞り加工では、薄肉化はほとんど行われない。
【００２４】
次いで、上記で得られた絞り缶１９は、図３に示す再絞りしごき加工に付せられる。これにより、ハイトが高く且つ小径化されたブランク缶基体（ブランク缶）１０が成形される。
【００２５】
図３に示されている再絞りしごき加工では、リング形状のリドローダイ３１および複数のしごき加工用ダイ３３ａ〜３３ｃが、この順に配列されており、加工方向に対して最も下流側に位置しているしごき加工用ダイ３３ｃの下流側には、ガイドリング３５が配置され、さらに下流側には、底部成形を行う保持リング３７及び保持ロッド３７ａが、この順に設けられている。
上記のしごき加工用ダイ３３ａ〜３３ｃは、加工方向下流側にいくにしたがって段階的に小径となるような形状を有しており、薄肉化が行われるようになっている。
【００２６】
再絞りしごき加工に際しては、上記の絞り缶１９をリドローダイ３１上にホルダ４１により保持しておき、この状態で絞り缶１９の内部にしごき加工用のパンチ４３を挿入し、ダイ３１、３３ａ〜３３ｃの内面（加工面）に絞り缶１９の外面を圧接しながら、パンチ４３を加工方向に移動させることにより、再絞りしごき加工が行われ、絞り缶１９の側壁が薄肉化されていく。これにより、薄肉化され且つ薄肉化の程度に応じてハイトが高くなったブランク缶１０が得られることとなる。ウェット条件ではこの時、被加工表面に対して適宜クーラント等の液体が供給されて潤滑切れが発生しない様になっている。
【００２７】
また、上記のしごき加工用のパンチ４３の先端部は、前述したブランク缶１０の底部３に対応して先細りのテーパー形状を有している。保持リング３７は、加工方向に沿ってスライド可能に設けられており、リング内中央部には、保持ロッド３７ａが挿入されており、保持リング３７の内周面と保持ロッド３７ａの上端は、ブランク缶１０の底部に対応する形状を有している。
即ち、絞り缶１９は、しごき加工用パンチ４３により、上述したダイ３１、３３ａ〜３３ｃを通して押し出され、さらに、しごき加工された絞り缶１９の加工品の底部は、保持リング３７および保持ロッド３７ａに押し付けられ、これにより、所定の底部の形態が賦形され、ブランク缶１０が得られる。このようにしてブランク缶１０が成形されると、しごき加工用パンチ４３が加工方向上流側に移動し、得られたブランク缶１０をガイドリング３５が保持することでしごき加工用パンチ４３から引き抜かれ、ブランク缶１０が取り出される。
このブランク缶１０は、トリミング、ネックイン加工、巻き締め加工等の後加工に付されて使用に供される。
【００２８】
図３では、しごき加工用ダイが３個配置されており、３段でしごき加工が行われるようになっているが、このしごき加工用ダイの数は３個に限定されるものではなく、目的とする薄肉化や缶のハイトに応じて、適宜の数とすることができ、１個のダイで１段でのしごき加工とすることもできるし、２またはそれ以上の数のダイを配置して、複数段でのしごき加工とすることができる。勿論、しごき加工用ダイを複数個、加工方向に沿って配列し、しごき加工を多段で行う場合には、上記でも説明したように、加工方向下流側にいくにしたがい、その内径（加工径）が小さくなっている。
例えば、上記のようなしごき加工は、通常下記式で定義されるしごき率が５０％以下となるように、適宜の径及び数を有するしごき加工用ダイを用いて行われる。
しごき率（％）＝｛（しごき加工前の厚み−しごき加工後の厚み）／しごき加工前の厚み｝×１００
【００２９】
しごき加工は、クーラント等の液体を流しながらのウェット条件下で行うこともできるし、クーラント等を使用せずドライ条件下で行うこともできる。平滑な外面を容易に得ることができるという観点から、ウェット条件下でしごき加工を行うことが好適である。
【００３０】
後で詳述するが、再絞りしごき加工をウェット条件で行った場合、最終的に得られるブランク缶の胴部外面は、ドライ条件の場合に比べて白っぽい。これは、金型と被加工表面との間にクーラントが介在するため、胴部外面への金型表面の転写率が低く、胴部外面が粗面化し、全反射光における乱反射光の割合が高くなるからである。
【００３１】
本発明においては、しごき加工用ダイ３３ａ〜３３ｃとして、加工面（しごき加工される絞り缶１９の外面に接触する面）にダイヤモンド膜が設けられているものを用いること及びこのダイヤモンド膜は表面研磨により平滑度の高い面となっていることが必要である。勿論、３個以外の数のダイを配置してしごき加工を行う場合においても、少なくとも最終段のしごき加工用ダイは、かかるダイヤモンド膜を加工面に備えていることが必要である。
【００３２】
かかるダイヤモンド膜を備えたダイを用いてのしごき加工により、得られるブランク缶１０の外面にしごき方向に線状加工痕がつくことを有効に回避する。ダイヤモンド膜は化学的に安定で被加工部材の金属との反応性が低く、また、硬度が高いため耐久性にも優れているからである。ＤＬＣ膜でさえも、ダイヤモンド膜の硬度に及ばない。
【００３３】
従来広く採用されてきたしごき加工用ダイの表面を形成する素材として超硬合金があるが、被加工部材の金属は、表面の超硬合金に焼き付いて凝着する。凝着が生じたダイを使い続けると、缶高さ方向に長い縦傷が缶胴部外面に付き、いずれ破胴に至る。
例えば飲料缶製造工場で缶を連続して製造する場合では、表面が超硬合金製のしごき加工用ダイの場合、製缶速度等の条件にもよるが通常数時間ごとに凝着した金属を除去する作業が必要になる。ダイヤモンド膜であれば、作業頻度は各段に少なくなる。実際、後述の実施例に示されているように、研磨せずに同じ金型を使って連続製缶する場合、全体が超硬合金製の金型では製缶数が増えるにつれ胴部外面周方向の粗さが粗くなっていき、３５，０００缶以降では本発明の規定（Ｒａ１／Ｒａ２）を満たすブランク缶はできなかったが、ダイヤモンド膜を表面に設けた金型では、３５，０００缶以降でも製缶開始時の粗さと変わりがなく、最終的に１６０，０００缶を超えても製缶開始時の粗さと変わらなかった。
【００３４】
また、近年注目されている表面被膜としてダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ膜）があるが、ＤＬＣ膜は、ダイヤモンド膜に比べて不純物を多く含み結晶性が低い。そのため、ＤＬＣ膜は剥がれやすく耐久性が低い。更に、飲料缶の連続製造におけるしごき加工では、しごき加工用ダイに特に高い面圧が繰り返しかかるが、ＤＬＣ膜の場合、このような高面圧下では凝着抑制効果が低いこともわかっている。
【００３５】
ダイヤモンド膜は、通常使用される剛性基材からなるしごき加工用ダイ３３ａ〜３３ｃの少なくとも加工面に設けられる。かかる剛性基材としては、高い面圧を伴う過酷なしごき加工に耐え得る剛性を有し、且つダイヤモンド膜の成膜時の高温加熱に耐える耐熱性を有する材料が使用される。このような材料としては、例えば、タングステンカーバイド（ＷＣ）とコバルトなどの金属バインダーとの混合物を焼結して得られる所謂超硬合金や、炭化チタン（ＴｉＣ）などの金属炭化物や炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）などのチタン化合物とニッケルやコバルトなどの金属バインダーとの混合物を焼結して得られるサーメット、あるいは炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）といった硬質セラミックスなどを挙げることができる。
【００３６】
また、上記のような剛性基材からなるしごき加工用ダイ（しごきダイス）の加工面に形成されるダイヤモンド膜としては、特に制限されないが、例えば下記式（１）：
ＩＤ／ＩＧ      （１）
式中、
ＩＤは、炭素膜表面のラマン分光スペクトルにおける１３３３±１０ｃｍ−１で
の最大ピーク強度であり、
ＩＧは、炭素膜表面のラマン分光スペクトルにおける１５００±１００ｃｍ−１
での最大ピーク強度である、
で表される強度比が１．０以上、好ましくは１．２以上である膜が好適である。
【００３７】
ピーク強度ＩＤは、膜中のダイヤモンド成分に由来し、ピーク強度ＩＧは、膜中のグラファイト成分に由来する。従って、上記のピーク強度比が大きいほど、グラファイトの含有量が少なく、よりダイヤモンド結晶に近い膜（高純度のダイヤモンド膜）ができている。
このようなダイヤモンド膜は、ビッカース硬度が８０００以上と著しく高硬度な膜であり、化学的安定性が高く、界面での被加工材との反応が抑制される。これにより、すべり性が良好となるため、過酷なしごき加工に対する耐性が極めて高い。ピーク強度比が上記範囲よりも小さいダイヤモンド膜は、グラファイト等のダイヤモンド成分以外の成分を多く含んでおり、すべり性が低く、また、しごき加工に対する耐性も低く、成形不良を生じ易い。
尚、ピーク強度比が過度に大きいと、膜が脆くなり、耐久性が損なわれる虞があるため、上記のピーク強度比は５以下であることが好ましい。
【００３８】
上記のようなピーク強度比を有するダイヤモンド膜は、プラズマＣＶＤ法、例えば熱フィラメントＣＶＤ、マイクロ波プラズマＣＶＤ、高周波プラズマＣＶＤ等の公知の方法で剛性基材の表面に成膜することにより作製される。
【００３９】
成膜に際しては、原料ガスとして、一般に、メタン、エタン、プロパン、アセチレン等の炭化水素ガスを水素ガスで１％程度に希釈したガスが使用され、この原料ガスには、膜質や成膜速度の調整のために、適宜、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素等のガスが少量混合されることもある。かかる原料ガスを使用し、上記剛性基材を７００〜１０００℃の高温に加熱し、マイクロ波や高周波等によりプラズマを発生させ、プラズマ中で原料ガスを分解して活性種を生成し、剛性基材上でダイヤモンド結晶を成長させることにより成膜が行われる。成膜に際しては、プラズマ中で解離した水素原子が、剛性基材上に生成したグラファイトやアモルファスカーボンを選択的にエッチングし、これにより、ダイヤモンド成分を多くし、膜のラマン分光スペクトルのピーク強度比を前述した範囲内とすることができる。
【００４０】
蒸着等の手段により形成されるダイヤモンド膜、特に上記のようなピーク強度比を有するダイヤモンド膜は、成膜に際してグラファイトやアモルファスカーボンのエッチングを伴うため、ダイヤモンド結晶が成長しやすく粗面である。ダイヤモンド膜は硬質であり、過酷なしごき加工に耐えるが、そのままダイヤモンド膜表面を研磨せずにしごき加工に付すると、破胴して成形ができないか、できたとしても缶胴部外面を平滑にすることができない。よって、ダイヤモンド膜は表面研磨により平滑度の高い面としておくことが大切である。
【００４１】
例えば、平滑な胴部外面を有するブランク缶を得るためには、ダイヤモンド膜の表面粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ−０６０１−１９９４）が０．１μｍ以下、特に０．０５μｍとなるように表面研磨が行われる。下限は、通常０．００５μｍである。
【００４２】
ダイヤモンド膜の表面研磨は、それ自体公知の方法で行うことができる。例えば、ダイヤモンド砥粒（砥石）を用いて、炭素膜の共削り加工を行う機械的な研磨方法でもよいし、化学作用を利用した研磨方法でもよい。これらの機械的および化学的手法を複合した研磨方法でもよい。
【００４３】
上記した打ち抜き加工、絞り加工および再絞りしごき加工によって胴部外面が平滑な本態様のブランク缶を得ることができる。
【００４４】
＜ブランク缶の表面＞
（表面粗さ）
再び図１に戻って、かくして得られる本態様のブランク缶１０では、連続製缶により得られたものであっても、その胴部１の外面の周方向、即ち加工方向に直交する方向に測定した算術平均粗さＲａ１と、高さ方向、即ち加工方向に測定した算術平均粗さＲａ２との比Ｒａ１／Ｒａ２が０．５〜１．５、好ましくは０．８〜１．２と１に近い値を示す。更に、胴部１の外面の周方向算術平均粗さＲａ１の値は、０．０３０μｍ以下が好ましい。
尚、胴部外面に細かな縦傷が付いていると、縦傷が付いていない場合と比べて、缶高さ方向の表面粗さＲａ２はあまり変わらないが、周方向の表面粗さＲａ１の値が大きくなり、その結果、比Ｒａ１／Ｒａ２も大きくなる。
【００４５】
胴部１の外面の最大高さ表面粗さＲｚ（ＪＩＳ−Ｂ−０６０１−２００１）もまた、算術平均粗さＲａと同じく、連続製缶により得られたものであっても、周方向Ｒｚ１と高さ方向Ｒｚ２との比Ｒｚ１／Ｒｚ２が１に近い値を示しており、具体的には、０．６〜１．４を示す。
【００４６】
（鏡面性）
このように本態様のブランク缶は、連続製缶により製造されたものであっても、平滑な胴部外面を有しており、即ち、胴部外面が鏡面のようになっている。
【００４７】
鏡面性は、具体的には、正反射率により評価することができる。鏡面性が高いと、正反射率が高く、乱反射による光の散乱が少ない。本発明では、多角度分光（マルチアングル）測色計を用い、４００〜８００ｎｍの波長の光を被加工表面に対して５度の角度で周方向に入射したとき、いずれの波長の入射光も正反射率が高く、好適には波長６８０±５０ｎｍにおいて７３〜９０％となっている。
【００４８】
更に、缶高さ方向に光を入射した以外は同様にして正反射率を測定したときもまた、いずれの波長の入射光も正反射率が高く、好適には波長６８０±５０ｎｍにおいて７３〜９０％となっている。このように、本発明では、周方向で測定した正反射率も缶高さ方向で測定した正反射率も高い値を示し、即ち、高い鏡面性を有しているだけでなく、その高い鏡面性が見る方向を変えても維持されている。
尚、胴部外面に加工痕が付いていると、缶高さ方向の正反射率はあまり変わらないが、周方向の正反射率が低下する。
【００４９】
鏡面性の有無は、上記した通り正反射率の観点から確認できるが、それ以外に、多角度分光（マルチアングル）測色計で被加工表面を測定し、乱反射光を観察することによっても確認することができる。
【００５０】
特に、缶胴外面等の曲面からなる被加工表面を、蛍光灯の下など入射光の光量が多い状況で目視観察すると、被加工表面に映る光源の鏡像が白く眩しく、被加工表面に傷が入っているか否かが眩しさに隠れて判断しづらいが、そうした場合でも、通常、乱反射の状態（光源の鏡像の周辺に映る像の明度など）を目視確認することにより鏡面性の有無を確認できる。このように極端に明るい環境での目視観察条件に対応する測定として、乱反射光を測定することには意味がある。
【００５１】
多角度分光測色計の原理を、図４を参照して説明する。図４において、所定の基板表面５１（ブランク缶の胴部外面に相当）に対して４５度方向に入射した光（入射光）の正反射光は、基板表面５１の垂線に対して軸対称かつ基板表面５１に対して４５度方向に反射する光である。様々な角度から被加工表面を目視することを想定し、正反射光に対してそれぞれ１５、３０、４５度の方向に反射した光の成分を測定する。尚、一般に、正反射光に対して４５度より大きい角度を有する乱反射光は少ないと言われている。
【００５２】
具体的には、被加工表面（ブランク缶では胴部外面）について、多角度分光測色計を用いて、ＬＣＨ法により、正反射光に対して上述した角度を有する反射光のＬ値（明度）を測定する。
【００５３】
ここで、ＬＣＨ法について説明する。色空間を表示する方法には、Ｌ＊ａ＊ｂ＊法（Ｌａｂ法とも呼ぶ）とＬＣＨ法が知られており、Ｌ＊ａ＊ｂ＊法は、色空間をデカルト座標（直交座標）で表示するのに対し、ＬＣＨ法は、極座標で表示する。ＬＣＨ法では、Ｌ、Ｃ及びｈにより色表示され、これらは以下の意味を有している。Ｌは明度（明るさ）を示し、数字が０に近いほど暗く、大きいほど明るいことを示す。一方、Ｃは彩度（鮮やかさ）を意味し、この数値が小さい場合には色が濁っており、この数値が大きい程色が鮮やかであることを示す。ｈは色相角度であり、０〜３６０の範囲の値である。０〜９０で赤、オレンジ、黄色、９０〜１８０で黄、黄緑、緑、１８０〜２７０で緑、シアン（青緑）、青、２６０〜３６０で青、紫、マゼンタを示す。
【００５４】
本発明では、缶高さ方向に４５度で入射した入射光に対する正反射光を基準として、この正反射光に対して１５〜４５度（１５度刻み）の角度を有する反射光のＬ値（明度）を測定し、更に、周方向に光を入射させた点以外は同様にして１５〜４５度（１５度刻み）の角度を有する反射光のＬ値（明度）を測定すると、いずれの角度の反射光においても、缶高さ方向と周方向でＬ値が近い値を示す。以下、正反射光に対して１５度の角度を有する反射光のことを、１５度反射光と呼ぶ。例えば、缶高さ方向の１５度反射光の明度Ｌ１５ｈ値と周方向の１５度反射光の明度Ｌ１５ｗ値との比Ｌ１５ｗ／Ｌ１５ｈは０．７〜１．３、好適には０．８〜１．２であり、１に近い値となる。このように、本発明においては、乱反射の仕方も缶高さ方向と周方向とで非常に似ており、被加工表面において、加工方向にも、加工方向に直交する方向にも傷が付いていない。
【００５５】
本態様のブランク缶は、金属板を用い、加工面に特定のダイヤモンド膜を有するしごきダイスを用いてしごき加工により製造される。絞りしごき加工時にウェット条件を採用した場合、先に述べた通り胴部外面に映る鏡像の乱反射成分の明度が高くなり、鏡像が白っぽく見える傾向にある。実際、再絞りしごき加工でウェット条件を採用すると、加工方向の１５度反射光の明度Ｌ１５ｈが大きい値を示し、好適には５０より大きい値となっており、より好適には５０より大きく１５０以下となっている。一般的には、ドライ条件を採用した場合、被加工表面への金型の転写率が高くなるため、より高い鏡面が得られ、乱反射成分である加工方向の１５度反射光の明度Ｌ１５ｈが５０以下となる。
【００５６】
本明細書では、これまでブランク缶を例に挙げて本発明を説明してきたが、本発明はブランク缶に限定されず、塑性加工により薄肉化または小径化して得られ、上述した特徴を有する金属加工物である限り、種々の態様を採ることができる。
例えば、本発明の金属加工物は、金属板を圧延加工により薄肉化して得られる圧延材であってもよい。この場合、圧延ロールの回転方向が加工方向となり、圧延ロールと直接接触した面が被加工表面となる。対面する２つのロールの間に金属板を通過させて圧延する場合、圧延材の表裏両面が被加工表面となる。
また、本発明の金属加工物は、金属製の棒材を先細りの穴が開いたダイスに通して小径化することにより得られる伸線材であってもよい。
【実施例】
【００５７】
本発明を次の実施例で説明する。尚、以下の実験例において、表面粗さ、正反射率および明度は、以下の方法により測定した。
【００５８】
＜表面粗さＲａ＞
（株）東京精密製表面粗さ計（サーフコム２０００ＳＤ３）を使用し、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１に準拠し、算術平均粗さＲａを測定した。
【００５９】
＜５°正反射率＞
（株）島津製作所製分光光度計ＵＶ−３１００ＰＣを用いて、缶胴部外面において、加工方向（缶胴部高さ方向）及び周方向に５度で入射した入射光に対する正反射率を測定した。尚、圧延板を原材料とする缶胴部外面には、板材の圧延方向と加工方向が平行となる領域および圧延方向と加工方向が直交する領域があるが、測定の際は、両方の領域を測定対象として平均化した。
【００６０】
＜明度＞
ビデオジェット・エックスライト（株）製多角度分光測色計を使用し、アルミニウム缶の胴部外面での反射光をＬＣＨ法により評価した。具体的には、加工方向（缶胴部高さ方向）および缶胴部周方向に４５度で入射した入射光に対する正反射光を基準として、加工方向１５度反射光での明度Ｌ１５ｈと直交方向１５度反射光での明度Ｌ１５ｗを測定し、比Ｌ１５ｗ／Ｌ１５ｈを求めた。更に、同じ正反射光を基準として、加工方向３０度反射光での明度Ｌ３０ｈと直交方向３０度反射光での明度Ｌ３０ｗを測定し、比Ｌ３０ｗ／Ｌ３０ｈを求めた。更にまた、同じ正反射光を基準として、加工方向４５度反射光での明度Ｌ４５ｈと直交方向４５度反射光での明度Ｌ４５ｗを測定し、比Ｌ４５ｗ／Ｌ４５ｈを求めた。
正反射率の場合と同様明度の測定においても、板材の圧延方向と加工方向が平行となる領域および圧延方向と加工方向が直交する領域の両方を測定対象とし、平均化した。
【００６１】
＜実験例１＞
汎用プレスにて、板厚０．２９ｍｍのＡ３００４材からなるアルミニウム合金板を円形に打ち抜くと同時に絞り加工を行って有底筒状体（絞り缶）を成形した。その後、図３に示す手順に従って、絞りしごき加工によりブランク缶を作製した。打ち抜きの前にアルミニウム合金板にエステル系合成油を塗布した。絞りしごき加工においては、２００〜３００ｓｐｍ程度の速度で加工を行い、また、エマルジョン液のクーラントを供給するウェット条件とした。絞りしごき加工には、タングステンカーバイド（ＷＣ）とコバルトの金属バインダーとの混合物を焼結した超硬基材の表面にダイヤモンド膜が設けられており且つ表面粗さＲａが０．１μｍ以下であるしごき加工用ダイであって、少なくとも４０，０００缶以上の製缶に使用した後のダイを用いた。得られたブランク缶を、サンプル１−１および１−２とよぶ。表１に、サンプル１−１および１−２について、胴部外面の表面粗さを加工方向および加工方向に直交する周方向にそれぞれ測定して比を求めた結果を示した。
【００６２】
＜実験例２＞
絞りしごき加工に用いるしごき加工用ダイを、実生産で用いているダイ、即ち、少なくとも４０，０００缶以上の製缶に使用した後の超硬合金製ダイに替えた点以外は、実験例１と同様にしてブランクを得た。得られたブランク缶をサンプル１−３〜１−５と呼ぶ。作製されたサンプル１−３〜１−５は市場に出回っている物と同一である。表１に１−３〜１−５のサンプルについて、胴部外面の表面粗さを加工方向および加工方向に直交する周方向にそれぞれ測定して比を求めた結果を示した。
【表１】
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【００６３】
表１によると、加工方向に沿って測定した際の表面粗さＲａは、本発明と従来品とで差が小さい。しかしながら、加工方向と直交する周方向に沿って測定した際の表面粗さには差があり、本発明品では算術平均粗さＲａで０．０３０μｍを下回っている。そのため、周方向と加工方向との粗さの比をとると、従来品が１．５より大きく等方性が低いのに対して本発明品は１．５以下と高い等方性を示している。これは目視での傷の状況と一致しており、本発明品で金型への凝着が有効に回避され、被加工物への傷つきが抑制されたためである。
【００６４】
＜実験例３、４＞
つぎに、鏡面性を評価するべく、５°正反射率を測定した。具体的には、実験例３では、実験例１と同様にしてブランク缶を製造した。実験例４では、実験例２と同様にしてブランク缶を製造した。実験例３で作成したブランク缶を、サンプル２−１と呼ぶ。実験例４で作成したブランク缶をサンプル２−２，２−３と呼ぶ。サンプル２−１は本発明品であり、サンプル２−２、２−３は従来品である。表２に２−１〜２−３のサンプルについて、胴部外面の５°正反射率を加工方向および加工方向に直交する周方向にそれぞれ測定した結果を示した。
【表２】
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【００６５】
表２によると、加工方向に沿って正反射率を測定すると、本発明と従来品とで大きな差は見られない。しかしながら、直交方向に沿って正反射率を測定すると、本発明と従来品との間に差が生じている。具体的には、従来品であるサンプル２−２、２−３では直交方向の反射率が加工方向の測定値と比べて大きく下がっている。対して、本発明である２−１では直交方向と加工方向とで反射率に差がなくいずれも７３％を超える高い値を示している。
【００６６】
＜実験例５，６＞
さらに、多角度分光測色計により乱反射光を測定した。具体的には、実験例５では、実験例１と同様にしてブランク缶を製造した。実験例６では、実験例２と同様にしてブランク缶を製造した。実験例５で作成したブランク缶を、サンプル３−１と呼ぶ。実験例６で作成したブランク缶をサンプル３−２，３−３と呼ぶ。サンプル３−１は本発明品であり、サンプル３−２、３−３は従来品である。表３に３−１〜３−３のサンプルについて、胴部外面の加工方向および直交方向に測定した明度Ｌ値およびそれらの比を示した。
【表３】
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【００６７】
表３によると、本発明と従来品とで加工方向に沿った測定では大きな差は見られない。また、正反射からの角度（偏角度）１５°において、本発明も従来品も、加工方向のＬ値が５０を超えている。このことは、サンプル３−１〜３−３がドライ条件ではなくウェット条件下での加工により得られたことを示している。直交方向の測定結果を見ると、本発明は従来品に比べてＬ値が低い。これは、傷つきが有効に抑制されたため、傷による表面の粗面化が抑制され乱反射光が減少したためである。そのため、直交方向と加工方向とで比をとると本発明品は１に近く０．７〜１．３の範囲に収まっている。
偏角度３０°、４５°においても、偏角度１５°の場合と同様に、本発明では缶高さ方向と周方向でＬ値が近い値を示したが、従来品では、直交方向のＬ値が高かった。
【００６８】
＜実験例７，８＞
表面がダイヤモンド膜からなり平滑なしごきダイスが、凝着抑制能力を発揮するか否かを確認する実験を行った。具体的には、実験例７では、未使用のしごき加工用ダイを使用する点および連続生産をする点以外は実験例１と同様にしてブランク缶を製缶した。得られたブランク缶は全てサンプル４−１と呼ぶ。サンプル４−１について、実験例１と同様にして表面粗さＲａを測定し、製缶数と得られたブランク缶の胴部外面の粗さの推移を確認した。また、実験例８では、実際に少なくとも４０，０００缶以上の製缶に使用した後の超硬合金製金型に対して凝着除去作業を施し、かかる金型を用いて実験例７と同様にブランク缶を連続生産した。得られたブランク缶は全て、サンプル４−２と呼ぶ。サンプル４−２についても、サンプル４−１と同様にして、製缶数と得られたブランク缶の胴部外面の粗さの推移を測定した。表４にサンプル４−１〜４−２について、胴部外面の直交方向の算術平均粗さＲａ１と、直交方向と加工方向との算術表面粗さの比Ｒａ１／Ｒａ２を示した。比は、任意の加工数近辺で無作為に取得した２缶の平均値である。例えば、サンプル４−１の加工数５千缶の欄に記載されているＲａ１の値「０．０２０」は、実験例７において連続生産した５０００±１００缶の中から無作為に取得した２缶の平均値を表している。
【表４】
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【００６９】
表４によると、加工数２千缶程度ではサンプル４−１と４−２とで直交方向表面粗さＲａ１も比Ｒａ１／Ｒａ２も大きな差はない。その後、超硬合金製金型を用いている実験例８（サンプル４−２）では加工数を重ねていくごとに直交方向の表面粗さが大きくなり、比Ｒａ１／Ｒａ２が増大する。個体によってバラツキはあるものの、３５，０００缶以降は表面粗さＲａ１が０．０３０μｍを超えるようになり、比Ｒａ１／Ｒａ２も１．５より大きくなる。これは、金型への被加工物の凝着により、加工物に対して加工方向に傷がついていることを意味している。表面がダイヤモンド膜でコートされている金型を用いている実験例７では１６０，０００缶時点でも直交方向の表面粗さＲａ１及び比Ｒａ１／Ｒａ２のいずれもが開始当初と変わらず、金型への被加工物の凝着および、凝着による加工物への傷つきも有効に抑制されていた。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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