(57)【要約】【課題】口径２８ｍｍの小口キャップと口径３８ｍｍの広口キャップとの間のキャップサイズに適した中口キャップ用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】質量％で、Ｍｇ：１．１〜１．５％、Ｃｕ：０．０３％以下、Ｍｎ：０．１０％以下、Ｃｒ：０．０４％以下、Ｚｎ：０．３％以下、Ｓｉ：０．３５％以下、Ｆｅ：０．４０％以下、Ｔｉ：０．２０％以下を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる組成を有し、引張強さが１８５〜２０５ＭＰａ、耐力が１５５〜１９５ＭＰａ、伸びが６〜１１％であり、絞り比２以下での耳率が２％以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｍｇ：１．１〜１．５％、Ｃｕ：０．０３％以下、Ｍｎ：０．１０％以下、Ｃｒ：０．０４％以下、Ｚｎ：０．３％以下、Ｓｉ：０．３５％以下、Ｆｅ：０．４０％以下、Ｔｉ：０．２０％以下を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる組成を有し、
引張強さが１８５〜２０５ＭＰａ、耐力が１５５〜１９５ＭＰａ、伸びが６〜１１％であり、絞り比２以下での耳率が２％以下であることを特徴とするキャップ用アルミニウム合金板。
【請求項２】
請求項１に記載のキャップ用アルミニウム合金板の製造方法であって、
スラブに熱間圧延、冷間圧延を行い、最終冷延率を５０〜８０％、最終板厚を０．２０〜０．２５ｍｍとし、最終冷延後に２０５〜２４５℃の最終調質焼鈍を行い、且つ、最終調質焼鈍前の引張強さを２３０〜２５０ＭＰａとすることを特徴とするキャップ用アルミニウム合金板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボトル缶のキャップ用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】
ねじ付きキャップは、ガラス瓶やプラスチック容器などのキャップとして広く利用されている。また、最近では、ねじ付きキャップを備えたアルミニウム合金製のボトル缶も開発されている。このようなボトル缶の材料としては、例えばＪＩＳ３００４（ＡＡ３００４）、ＪＩＳ３１０４（ＡＡ３１０４）等のＡｌ−Ｍｎ系のアルミニウム合金などが使用されている。一方、キャップの材料としては、例えばＪＩＳ５１５４等のＡｌ−Ｍｇ系のアルミニウム合金などが使用されている（例えば、特許文献１〜３を参照。）。
【０００３】
ボトル缶のキャップに要求される品質特性としては、耐圧性や、耐食性、低耳、シーリング性、防爆対応性、深絞り性など多岐に渡っており、且つ、これらの特性が安定していなければならない。例えば、ねじ付きキャップを備えたボトル缶の場合、キャップを開けた後に再びキャップを閉めておくことができるため、非常に便利である。しかしながら、中身が残った状態のままボトル缶を放置した場合、ボトル缶内に混入した雑菌が増殖することによって、ボトル缶内でガスが発生し、ボトル缶の内圧が上昇することがある。したがって、このような場合にキャップが外れて中身が飛び出すことがないよう、キャップのネジ部がボトル缶の内圧上昇に耐え得るだけの強度を有しておく必要がある。なお、ボトル缶の中身が炭酸飲料等の場合、ボトル缶内の圧力は通常０．２ＭＰａ程度であるが、使用環境や温度条件等によってはそれ以上の圧力が発生するとの知見もある。また、防爆対策として、キャップのナール部にスリットを形成し、このスリットからガスを放出させる構造も提案されている。
【０００４】
さらに、この種のキャップは大量生産されるため、製造時に材料の無駄が生じないことが望まれる。例えば、深絞り加工によりキャップを成形する際に、アルミニウム合金板の組成や製造条件等によって材料の無駄となる耳がどの程度発生するか、また、如何に低い耳率のまま良好な加工性と高い引張強さ等を確保できるかが重要な課題となる。
【特許文献１】特開２００５−２４６４号公報
【特許文献２】特開２００４−３５３０７９号公報
【特許文献３】特開２００５−１２６７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、現在のボトル缶は、口径２８ｍｍの小口サイズのものと口径３８ｍｍの広口サイズのものが主流となっている。しかしながら、小口サイズと広口サイズの間に位置するキャップサイズ（例えば口径３３ｍｍ）については、現在のところ提案されていない。そこで、このようなキャップサイズに適したキャップ材について検討を行ったところ、広口サイズよりも口径が小さくなる分、開栓トルクが小さくなるため、板厚を薄くして強度を低くできるものの、板厚を薄くすると圧延工程等の際に表面欠陥が生じやすくなるといった問題あった。
【０００６】
そこで、本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、口径２８ｍｍの小口キャップと口径３８ｍｍの広口キャップとの間のキャップサイズに適した中口キャップ用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】
【０００７】
この目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、質量％で、Ｍｇ：１．１〜１．５％、Ｃｕ：０．０３％以下、Ｍｎ：０．１０％以下、Ｃｒ：０．０４％以下、Ｚｎ：０．３％以下、Ｓｉ：０．３５％以下、Ｆｅ：０．４０％以下、Ｔｉ：０．２０％以下を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる組成を有し、引張強さが１８５〜２０５ＭＰａ、耐力が１５５〜１９５ＭＰａ、伸びが６〜１１％であり、絞り比２以下での耳率が２％以下であることを特徴とするキャップ用アルミニウム合金板である。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のキャップ用アルミニウム合金板の製造方法であって、スラブに熱間圧延、冷間圧延を行い、最終冷延率を５０〜８０％、最終板厚を０．２０〜０．２５ｍｍとし、最終冷延後に２０５〜２４５℃の最終調質焼鈍を行い、且つ、最終調質焼鈍前の引張強さを２３０〜２５０ＭＰａとすることを特徴とするキャップ用アルミニウム合金板の製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば、口径２８ｍｍの小口キャップと口径３８ｍｍの広口キャップとの間のキャップサイズにおいて、特に優れた機械的性質や成形性を満足する中口キャップ用アルミニウム合金板及びその製造方法を提供することができる。さらに、機械的性質や成形性を満たした上で耳率を低くできることから、製造時の材料の無駄が少なくなり、大量生産した場合に低コスト化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を適用したキャップ用アルミニウム合金板及びその製造方法について詳細に説明する。
【００１１】
先ず、本発明を適用したキャップ用アルミニウム合金板について説明する。
本発明を適用したキャップ用アルミニウム合金板は、質量％で、Ｍｇ：１．１〜１．５％、Ｃｕ：０．０３％以下、Ｍｎ：０．１０％以下、Ｃｒ：０．０４％以下、Ｚｎ：０．３％以下、Ｓｉ：０．３５％以下、Ｆｅ：０．４０％以下、Ｔｉ：０．２０％以下を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる組成を有し、引張強さが１８５〜２０５ＭＰａ、耐力が１５５〜１９５ＭＰａ、伸びが６〜１１％であり、絞り比２以下での耳率が２％以下であることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明のキャップ用アルミニウム合金板では、上記構成を有することにより、口径２８ｍｍの小口キャップと口径３８ｍｍの広口キャップとの間のキャップサイズ（具体的には、口径３０〜３５ｍｍ、好ましくは口径３３ｍｍ）において、特に優れた機械的性質や成形性を満足することが可能である。（なお、このようなキャップサイズのものを、以下の説明では「中口キャップ」と呼ぶものとする。）
【００１３】
以下、本発明のキャップ用アルミニウム合金板に添加された各組成元素及びその添加量を規定した理由、並びに本発明のアルミニウム合金の特定事項について説明する。
【００１４】
（Ｍｇ：１．１〜１．５％）
Ｍｇは、アルミニウム合金の強度を向上させるのに必要な元素である。しかしながら、Ｍｇが１．１％未満であると、中口キャップ用としてアルミニウム合金の強度を向上させる効果が不十分となり、Ｍｇが１．５％を超えると、中口キャップ用としては加工性が劣化する。したがって、Ｍｇは、１．１〜１．５％の範囲で含有することが好ましく、より好ましくは１．２〜１．４％の範囲である。
【００１５】
（Ｃｕ：０．０３％以下）
Ｃｕは、アルミニウム合金の強度を向上させる元素である。しかしながら、Ｃｕが０．０３％を超えると、アルミニウム合金の耐食性が劣化する。したがって、Ｃｕは、０．０３％以下の範囲で添加することが好ましく、より好ましくは０．０１〜０．０２％の範囲である。
【００１６】
（Ｍｎ：０．１０％以下）
Ｍｎは、アルミニウム合金の強度を向上させる元素である。しかしながら、Ｍｎが０．１０％を超えると、加工性が劣化する。したがって、Ｍｎは、０．１０％以下の範囲で含有することが好ましく、より好ましくは０．０３〜０．０７％の範囲である。
【００１７】
（Ｃｒ：０．０４％以下）
Ｃｒは、耳率を低減させる元素である。しかしながら、Ｃｒが０．０４％を超えると、アルミニウム合金の強度が高くなり過ぎてしまい、成形性が劣化する。したがって、Ｃｒは、０．０４％以下の範囲で添加することが好ましく、より好ましくは０．０２〜０．０３％の範囲である。
【００１８】
（Ｚｎ：０．３％以下）
Ｚｎは、結晶粒の微細化を図り、成形性を向上させる元素である。しかしながら、Ｚｎが０．３％を超えると、アルミニウム合金の強度が高くなり過ぎてしまい、成形性が劣化する。したがって、Ｚｎは、０．３％以下の範囲で添加することが好ましく、より好ましくは０．１〜０．２％の範囲である。
【００１９】
（Ｓｉ：０．３５％以下）
Ｓｉは、深絞り性を向上させる元素である。しかしながら、Ｓｉが０．３５％を超えると、逆に深絞り性が劣化する。したがって、Ｓｉは、０．３５％以下の範囲で添加することが好ましく、より好ましくは０．１５〜０．２５％の範囲である。
【００２０】
（Ｆｅ：０．４０％以下）
Ｆｅは、アルミニウム合金の強度を向上させる元素である。しかしながら、Ｆｅが０．４０％を超えると、深絞り性や耐食性が劣化する。したがって、Ｆｅは、０．４０％以下の範囲で添加することが好ましく、より好ましくは０．２〜０．３％の範囲である。
【００２１】
（Ｔｉ：０．２０％以下）
Ｔｉは、結晶粒の微細化を図り、成形性を向上させる元素である。しかしながら、Ｔｉが０．２０％を超えると、肌荒れ等によりアルミニウム合金の表面状態が劣化する。したがって、Ｔｉは、０．２０％以下の範囲で添加することが好ましく、より好ましくは０．０５〜０．１％の範囲である。
【００２２】
（機械的性質）
本発明のキャップ用アルミニウム合金板は、その引張強さが１８５〜２０５ＭＰａ、耐力が１５５〜１９５ＭＰａ、伸びが６〜１１％であることが好ましい。
引張強さは、１８５ＭＰａ未満になると、耐圧性やシーリング性が不足してしまい、２０５ＭＰａを超えると、中口キャップ用としては強度が高くなりすぎてしまう。したがって、引張強さは、１８５〜２０５ＭＰａの範囲であることが好ましく、より好ましくは、１９０〜２００ＭＰａの範囲である。
耐力は、１５５ＭＰａ未満になると、深絞り加工時にしわ等の外観不良が発生し易くなり、１９５ＭＰａを超えると、深絞り加工時に割れが生じ易くなる。したがって、耐力は、１５５〜１９５ＭＰａの範囲であることが好ましく、より好ましくは、１７０〜１８０ＭＰａの範囲である。
伸びは、６％未満になると、深絞り加工によるキャップの成形性が劣化してしまい、１１％を超えると、深絞り加工後のキャップ形状が安定しなくなる。したがって、伸びは、６〜１１％の範囲であることが好ましく、より好ましくは、８〜１０％の範囲である。
【００２３】
（深絞り試験）
本発明のアルミニウム合金板は、絞り比２以下での耳率が２％以下であることが好ましい。耳率を２％以下とすることによって、製造時の材料の無駄を少なくすることができる。なお、耳率は、ダイス径３３．７ｍｍ、ポンチ径３３ｍｍ、ポンチ肩Ｒ４ｍｍの金型を用い、ブランク径６５ｍｍ、絞り比２以下の条件で深絞り試験を行い、そのとき測定した耳の高さから算出した。
【００２４】
次に、本発明を適用したキャップ用アルミニウム合金板の製造方法について説明する。
本発明を適用したキャップ用アルミニウム合金板の製造方法は、上記組成成分を有するアルミニウム合金を用い、この種のアルミニウム合金を製造する場合に適用する常法を組み合わせることによって製造することができる。すなわち、溶湯からスラブを得た後、このスラブに熱間圧延加工と冷間圧延加工を複数回施し、これら圧延の前後に必要に応じて均質化処理と中間焼鈍を行い、中間焼鈍後に更に冷間圧延加工を複数回施した後、２０５〜２４５℃の最終調質焼鈍を行い、且つ、最終調質焼鈍前の引張強さを２３０〜２５０ＭＰａとすることを本発明の特徴とするものである。
【００２５】
上述したように、中口キャップの場合、広口キャップよりも口径が小さくなる分、開栓トルクが小さくなるため、板厚を薄くして強度を低くすることができる。しかしながら、板厚を薄くすると圧延工程等の際に表面欠陥が生じやすくなる。これに対して、本発明では、最終調質焼鈍前の元板の引張強さを２３０〜２５０ＭＰａとすることによって、そのような表面欠陥の発生を抑制することが可能である。一方、この引張強さが２３０ＭＰａ未満になると、その後の加工で疵やロールマーク等の表面欠陥が発生しやすく、歩留を低下させてしまう。また、この引張強さが２５０ＭＰａを超えると、適正な最終調質焼鈍温度の範囲内での強度が高くなり過ぎてしまうため好ましくない。
【００２６】
また、本発明を適用したキャップ用アルミニウム合金板の製造方法は、最後の中間焼鈍からの冷間圧延率（最終冷延率という。）を５０〜８０％とすることが好ましい。また、最終板厚を０．２０〜０．２５ｍｍとすることが好ましい。
具体的に、最終冷延率は、５０％未満になると強度が不十分となり、８０％を超えると耳率が高くなる。例えば、板厚０.６ｍｍから０.２５ｍｍに加工した場合の最終冷延率は５８％、板厚０.８ｍｍから０.２５ｍｍにした場合の最終冷延率は６９％であるが、どちらの場合においても耳率が低く、冷間圧延率が高い方が引張強さが向上する。したがって、最終冷延率は、５０〜８０％の範囲とすることが好ましく、６０〜７０％の範囲とすることがより好ましい。これにより、低い耳率を維持しながら引張強度を向上させることができる。
【００２７】
目的の引張強さは最終的には最終調質焼鈍で得ることができる。また、最終冷延後に最終調質焼鈍を行わないと伸びも出なくなる。具体的に、最終調質焼鈍は、２０５℃未満であると伸びが不足し、２４５℃を超えると素材強度が低下する。したがって、最終調質焼鈍は、２０５〜２４５℃の範囲で行うことが好ましく、２２０〜２３５℃の範囲で行うことがより好ましい。なお、加熱方法については、バッチ式でも急速加熱方式でもよい。加熱時間については、バッチ式では１〜１０時間程度、急速加熱方式では１〜６０秒程度である。なお、ベーキング前後の引張強さの変化を５ＭＰａ以下とするためには、急速加熱方式の温度は低めに設定する方がよい。
【００２８】
以上のように作製された本発明のアルミニウム合金板では、中口サイズ用のキャップ材として良好な機械的強度を有し、また、良好な伸びも有することから加工性にも優れ、さらに、これらの機械的性質を満たした上で耳率を低くできることから、製造時の材料の無駄が少なくなり、大量生産した場合に低コスト化を実現することができる。
【００２９】
なお、本発明のアルミニウム合金板は、高圧時にキャップとボトル口部との間でガス抜きを行う防爆対応型のキャップ材として使用できることは勿論、防爆対応型ほど耐圧性能を必要としないキャップ材にも使用でき、キャップ材としての使用範囲は非常に広いものである。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００３１】
本実施例では、先ず、質量％で、Ｍｇ：１．３５％、Ｃｕ：０．０１％、Ｍｎ：０．０５％、Ｃｒ：０．０２％、Ｚｎ：０．１５％、Ｓｉ：０．２０％、Ｆｅ：０．３０％、Ｔｉ：０．１０％を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金を溶製し、スラブに鋳造した。次に、５６０℃×４時間の均質化処理を行い、熱間圧延で板厚６ｍｍとした。次に、冷間圧延、連続焼鈍炉（４６０℃）で中間焼鈍を行い、最終冷延率を３０〜９０％の範囲で行い、最終板厚０．２５ｍｍまで冷間圧延を行った。最後に、２２０℃で４ｈｒの調質焼鈍を行い、Ｎｏ．１〜８のアルミニウム合金板を得た。
【００３２】
そして、これらＮｏ．１〜８のアルミニウム合金板について、最終調質焼鈍前の引張強さを測定すると共に、作製後に、耳率、引張強さ、耐力、伸びの各測定を行った。その測定結果を表１に示す。なお、耳率は、ダイス径３３．７ｍｍ、ポンチ径３３ｍｍ、ポンチ肩Ｒ４ｍｍの金型を用い、ブランク径６５ｍｍ、絞り比１．９７の条件で深絞り試験を行い、そのとき測定した耳の高さから算出した。
【００３３】
また、Ｎｏ．１〜８のアルミニウム合金板の表面観察を行った結果を表２に示す。なお、表面観察については、２名の専門検査員が白色灯を用いて板の両面を目視にて観察し、表面欠陥の有無を調べた。
【００３４】
【表１】
2008144218.tif 000002
【００３５】
表１に示すように、Ｎｏ．３〜６（実施例）のアルミニウム合金板は、何れも最終冷延率を５０〜８０％、最終調質焼鈍前の引張強さを２３０〜２５０ＭＰａの範囲としたものである。これらＮｏ．３〜６のアルミニウム合金板は、何れも引張強さが１８５〜２０５ＭＰａ、耐力が１５５〜１９５ＭＰａ、伸びが６〜１１％となり、中口キャップ用のキャップ材として良好な機械的性質を示した。また、耳率は何れも２％以下であった。したがって、Ｎｏ．３〜６のアルミニウム合金板では、上述した機械的性質を満たした上で耳率を低く抑えることが可能である。一方、Ｎｏ．１，２，７，８のアルミニウム合金板（比較例）は、最終冷延率が５０〜８０％、最終調質焼鈍前の引張強さが２３０〜２５０ＭＰａの範囲を外れたものであり、この場合、本発明の機械的性質を満たすことができず、耳率も低く抑えることができなかった。