(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｍｎ：０．８５〜１．１％、Ｍｇ：０．８５〜１．３５％、Ｓｉ：０．２〜０．４％、Ｆｅ：０．４１〜０．４５％、Ｃｕ：０．２〜０．３％、Ｚｎ０．１〜０．３％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１９０〜２２０ＭＰａ、耐力が１４５〜１７５ＭＰａであり、耳率３．０〜４．２％、かつ、０−１８０゜耳率と９０゜耳率との差が０．４％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】
質量％で、Ｍｎ：０．８５〜１．１％、Ｍｇ：０．８５〜１．３５％、Ｓｉ：０．２〜０．４％、Ｆｅ：０．４１〜０．４５％、Ｃｕ：０．２２〜０．２７％、Ｚｎ０．１〜０．３％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事を特徴とする請求項１に記載のキャップ用アルミニウム合金板。
【請求項３】
質量％で、Ｍｎ：０．８５〜１．１％、Ｍｇ：０．８５〜１．３５％、Ｓｉ：０．２〜０．４％、Ｆｅ：０．４１〜０．４５％、Ｃｕ：０．２〜０．３％、Ｚｎ０．１〜０．３％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キャップ用アルミニウム合金の鋳塊に、熱間圧延、冷間圧延、保持温度４２０〜５５０℃の範囲に３０秒以下保持する連続焼鈍による中間焼鈍を行い、冷間圧延後に２００〜２６０℃の安定化最終焼鈍を施し、最終冷間圧延率を２０〜３０％として、引張強さが１９０〜２２０ＭＰａ、耐力が１４５〜１７５ＭＰａであり、耳率が３．０〜４．２％、かつ、０−１８０゜耳率と９０゜耳率との差が０．４％以下であるアルミニウム合金板を得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。
【請求項４】
質量％で、Ｍｎ：０．８５〜１．１％、Ｍｇ：０．８５〜１．３５％、Ｓｉ：０．２〜０．４％、Ｆｅ：０．４１〜０．４５％、Ｃｕ：０．２２〜０．２７％、Ｚｎ０．１〜０．３％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キャップ用アルミニウム合金の鋳塊を用いることを特徴とする請求項３に記載の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、キャップ用アルミニウム合金板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にアルミニウムボトル缶の材料として用いられているのは、ＪＩＳ３００４（ＡＡ３００４）またはＪＩＳ３１０４（ＡＡ３１０４）等のＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系の合金であり、一方、それら合金からなるボトル缶に螺着されるキャップの材料として用いられるのは、ＡＡ５１５１等のＡｌ−Ｍｇ系の合金である。
一方、タブ付の蓋と缶胴を巻き締めてなるアルミニウム缶の材料として用いられるのは、缶胴については、ＪＩＳ３００４（ＡＡ３００４）またはＪＩＳ３１０４（ＡＡ３１０４）等のＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系の合金であり、タブおよび蓋については、ＪＩＳ５１８２（ＡＡ５１８２）等のＡｌ−Ｍｇ系の合金である。
【０００３】
使用済みアルミニウム缶（ＵＢＣ：Used Beverage Can）のリサイクルにおいては、一般的に、缶胴、キャップ、蓋、タブを分離することなく回収し、これらの合金を混合した状態で溶解処理するため、結果として得られるＵＢＣ再生塊は、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金となる。溶湯の処理においてＭｇは酸化、蒸発等により減少するため、得られるＵＢＣ再生塊は、ボトル缶用および缶胴用の原料に好適に利用できる化学成分となる。
しかしながら、ＵＢＣの溶解、鋳造処理においてＭｎの除去は困難であるため、ボトルキャップ用のＡｌ−Ｍｇ系合金の原料として、ＵＢＣ再生塊は殆ど利用されていないのが現状である。
【０００４】
例えば、従来、Ａｌ−Ｍｇ−Ｍｎ系のアルミニウム合金からなり、飲料容器のねじ部に巻締められるボトル缶キャップ用のアルミニウム合金板として、重量％でＭｇ：０．８〜２．５％、Ｍｎ：０．３〜０．８％を含み、更にＣｕ：０．０１〜０．２４％、Ｚｎ：０．０１〜０．２５％、Ｓｉ：０．０１〜０．３％、Ｆｅ：０．０１〜０．５％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％のうち１種または２種以上を含み、残部Ａｌの組成を有するアルミニウム合金板が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３９３９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の実施例で提案されているアルミニウム合金板は、ねじ部の強度向上と開栓性を狙って元板の引張強さを２００〜３００ＭＰａ、空焼き後の板の引張強さを２００〜３００ＭＰａとするために合金成分を調整しているが、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎなどの主要元素の含有割合がいずれも少ないため、ＵＢＣ再生塊を利用できる組成としてみると、適用は難しかった。
【０００７】
また、キャップ材に求められる特性のひとつに、深絞り加工において耳率の低いことが挙げられる。これは、加工後にトリム除去を要する耳部を低減し、素材の歩留まりを向上させるため、およびキャップ側壁における文字印刷のゆがみを軽減するために求められる特性である。
ところで、キャップ用アルミニウム合金板の耳率が低い場合であっても、耳の形状によっては深絞り後の途中成形品の歪が大きくなり、その後の搬送、成形過程において不具合を生じる場合があった。
例えば、特許文献１に記載の技術において、耳率の低減を目指しているが、カップの開口部に発生する耳のうち、４５゜方向の４箇所、０゜方向、９０゜方向、１８０゜方向、２７０゜方向の４箇所に発生する耳の低減を想定している。
【０００８】
しかしながら、４５゜方向の４方耳、もしくは０−９０゜方向の４方耳ではなく、４５゜方向の４方耳と０−１８０゜方向の２方耳が合わさった６方耳を呈する場合、深絞り後の途中成形品の０−１８０゜方向の外径と、９０゜方向の外径との差が大きい楕円状となり、その後の搬送、成形過程において不具合を生じる問題があった。
これら種々の課題に鑑み、Ａｌ−Ｍｇ−Ｍｎ系のアルミニウム合金について、ＵＢＣ再生塊の利用を想定したキャップ用としての合金組成に鑑み、キャップ用として必要な強度と耐力を有した上に、更に上述の耳の問題に鑑みアルミニウム合金板の研究を行った結果、本願発明に到達した。
【０００９】
本発明は上述の事情に鑑みなされたもので、再生塊の利用に好適な組成であって、キャップ材として必要な引張強度と耐力を有し、低耳率とすることで素材の有効利用ができ、歩留まり向上に寄与し、かつ耳形状のバランスに優れることにより深絞り後の途中成形品の歪が小さく搬送性にも優れるキャップ用アルミニウム合金板とその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用した。
本発明のキャップ用アルミニウム合金板は、質量％で、Ｍｎ：０．８５〜１．１％、Ｍｇ：０．８５〜１．３５％、Ｓｉ：０．２〜０．４％、Ｆｅ：０．４１〜０．４５％、Ｃｕ：０．２〜０．３％、Ｚｎ：０．１〜０．３％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１９０〜２２０ＭＰａ、耐力が１４５〜１７５ＭＰａであり、耳率が３．０〜４．２％、かつ、０−１８０゜耳率と９０゜耳率との差が０．４％以下であることを特徴とする。
本発明のキャップ用アルミニウム合金板において、質量％で、Ｍｎ：０．８５〜１．１％、Ｍｇ：０．８５〜１．３５％、Ｓｉ：０．２〜０．４％、Ｆｅ：０．４１〜０．４５％、Ｃｕ：０．２２〜０．２７％、Ｚｎ０．１〜０．３％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ことが好ましい。
【００１１】
本発明のキャップ用アルミニウム合金板の製造方法は、質量％で、Ｍｎ：０．８５〜１．１％、Ｍｇ：０．８５〜１．３５％、Ｓｉ：０．２〜０．４％、Ｆｅ：０．４１〜０．４５％、Ｃｕ：０．２〜０．３％、Ｚｎ０．１〜０．３％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キャップ用アルミニウム合金の鋳塊に、熱間圧延、冷間圧延、保持温度４２０〜５５０℃の範囲に３０秒以下保持する連続焼鈍による中間焼鈍を行い、冷間圧延後に２００〜２６０℃の安定化最終焼鈍を施し、最終冷間圧延率を２０〜３０％として、引張強さが１９０〜２２０ＭＰａ、耐力が１４５〜１７５ＭＰａであり、耳率が３．０〜４．２％、かつ、０−１８０゜耳率と９０゜耳率との差が０．４％以下であるアルミニウム合金板を得ることを特徴とする。
本発明のキャップ用アルミニウム合金板の製造方法において、質量％で、Ｍｎ：０．８５〜１．１％、Ｍｇ：０．８５〜１．３５％、Ｓｉ：０．２〜０．４％、Ｆｅ：０．４１〜０．４５％、Ｃｕ：０．２２〜０．２７％、Ｚｎ０．１〜０．３％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キャップ用アルミニウム合金の鋳塊を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＵＢＣ再生塊を好適に利用できる化学成分を有しているため、原料として従来は有効利用が難しかったＵＢＣ再生塊をキャップ用アルミニウム合金板用途として利用することができ、安価なキャップ用アルミニウム合金板を提供できる。
キャップ用アルミニウム合金板として必要な強度と耐力を有し、かつ、全体として低耳率な合金板として素材の歩留まりを確保し、かつ、０−１８０゜耳率と９０゜耳率との差による耳形状を好適な範囲に保つことにより良好な搬送性、および成形性を得ることができる。
本発明の製造方法によれば、ＵＢＣ再生塊を利用できる化学成分を有するアルミニウム合金を原料にすることができ、キャップ用アルミニウム合金板として必要な引張強さ、耐力、および耳率を有し、かつ０−１８０゜耳率と９０゜耳率との差による耳形状のバランスに優れるキャップ用アルミニウム合金板を提供できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本発明に係る製造方法を実施する際に、熱間圧延工程において用いる装置と工程を示す説明図。
【図２】本発明に係る製造方法の実施に用いる連続焼鈍装置の一例を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るキャップ用アルミニウム合金板の実施形態について説明する。
本実施形態のキャップ用アルミニウム合金板は、質量％で、Ｍｎ：０．８５〜１．１％、Ｍｇ：０．８５〜１．３５％、Ｓｉ：０．２〜０．４％、Ｆｅ：０．４〜０．６％、Ｃｕ：０．２〜０．３％、Ｚｎ０．１〜０．３％を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる組成のキャップ用アルミニウム合金板である。
【００１５】
また、本実施形態のアルミニウム合金板は、圧延ままの素材引張強度（ＡＳＴＳ）が１９０〜２２０ＭＰａ、耐力（ＹＳ）が１４５〜１７５ＭＰａであり、耳率が４．５％以下、かつ、０−１８０゜耳率と９０゜耳率との差が１％以下であることが好ましい。
【００１６】
［成分組成］
以下、本実施形態のキャップ用アルミニウム合金板において限定する成分組成について説明する。なお、以下に記載する各元素の含有量は、特に規定しない限り質量％であり、また、特に規定しない限り上限と下限を含むものとする。従って、例えば０．８５〜１．１％との表記は０．８５％以上、１．１％以下を意味する。
【００１７】
「Ｍｎ」０．８５〜１．１％
Ｍｎは、本実施形態のキャップ用アルミニウム合金板において、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系金属間化合物を形成し、晶出相及び分散相となって分散硬化作用を発揮する。
Ｍｎの含有量が０．８５％未満であると、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系金属間化合物の量が少なくなりすぎて充分な硬化特性が得られなくなり、缶に成形した場合に耐圧強度が不足し、また原料として利用できるＵＢＣ再生塊の比率が低下する。さらに、中間焼鈍における再結晶後に０−９０°耳が発達しやすくなり、最終冷間圧延後の０−１８０°耳率と９０°耳率との差が大きくなる。Ｍｎの含有量が１．１％を越えると、加工性が低下する。
【００１８】
「Ｍｇ」０．８５〜１．３５％
Ｍｇは、本実施形態のキャップ用アルミニウム合金板において、固溶体強化作用を有し、圧延加工時に加工硬化性を高めるとともに、ＳｉやＣｕと共存することで分散硬化と析出硬化作用を発揮し、強度を向上させる。
Ｍｇの含有量が０．８５％未満であると、十分な強度が得られず、また原料として利用できるＵＢＣ再生塊の比率が低下する。Ｍｇの含有量が１．３５％を超えると、加工性が低下する。
従って、Ｍｇの含有量は、０．８５〜１．３５％の範囲内とすることが好ましい。
【００１９】
「Ｓｉ」０．２〜０．４％
Ｓｉは、本実施形態のキャップ用アルミニウム合金板において、同時に含有されるＭｇ等とともに金属間化合物を形成し、固溶硬化作用、分散硬化作用及び析出硬化作用で強度を向上させる効果を有する。
Ｓｉの含有量が０．２％未満であると、十分な強度が得られず、また原料として利用できるＵＢＣ再生塊の比率が低下する。Ｓｉの含有量が０．４％を越えると、加工性が低下する。
従って、Ｓｉの含有量は、０．２〜０．４％の範囲内とすることが好ましい。
【００２０】
「Ｆｅ」０．４〜０．６％
Ｆｅは、本実施形態のキャップ用アルミニウム合金板において、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系金属間化合物の析出量を増加させ、結晶の微細化に寄与する。
Ｆｅの含有量が０．４％未満であると、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系金属間化合物の析出量が少なくなり、また原料として利用できるＵＢＣ再生塊の比率が低下する。さらに、中間焼鈍における再結晶後に０−９０°耳が発達しやすくなり、最終冷間圧延後の０−１８０°耳率と９０°耳率との差が大きくなる。Ｆｅの含有量が０．６％を超えると、加工性が低下する。
従って、Ｆｅの含有量は、０．４〜０．６％の範囲内とすることが好ましい。
【００２１】
「Ｃｕ」０．２〜０．３％
Ｃｕは、本実施形態のキャップ用アルミニウム合金板において、Ｍｇと化合物を形成し、固溶硬化、析出硬化及び分散硬化の作用で強度を高める効果を有する。
Ｃｕの含有量が０．２％未満であると、充分な強度向上効果が得られなくなり、また、原料として利用できるＵＢＣ再生塊の比率が低下する。Ｃｕの含有量が０．４％を超えると加工性が低下する。
「Ｚｎ」０．１〜０．３％
Ｚｎは、本実施形態のキャップ用アルミニウム合金板において、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕの析出物を微細化する作用を有する。Ｚｎの含有量が０．１％未満では微細化の効果が十分得られなくなり、Ｚｎ含有量が０．３％を超えると加工性および耐食性が低下する。
【００２２】
[アルミニウム合金板の製造方法]
以下、本実施形態に係るキャップ用アルミニウム合金板の製造方法の一例について説明する。
本実施形態に係るキャップ用アルミニウム合金板は、この種のアルミニウム合金を製造する場合に適用される溶解、鋳造、面削、均質化処理、均熱処理、熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍、最終冷間圧延を経て製造される。
前記均質化処理の温度は５６０〜６１０℃の範囲で行うことが好ましい。均質化処理の温度が５６０℃未満では微細析出物の低減が不十分であり、加工性が低下する。均質化処理温度が６１０℃を超えると鋳塊が溶融するおそれがある。
均熱処理の温度は５２０〜５５０℃の範囲で行うことが好ましい。均熱処理温度が５２０℃未満ではＭｎ固溶量が低下し易くなり、熱間圧延後の板材において０−９０゜耳を生成し易くなる。均熱処理の温度が５５０℃を超えると熱間圧延後の板材において表面品質が悪化する。なお、均質化処理と均熱処理は連続して行っても間欠的に行ってもよい。
【００２３】
「熱間圧延工程」
均熱処理の後、熱間粗圧延を行い、引き続き熱間仕上げ圧延を行う。熱間仕上げ圧延は、シングルミルのリバース式圧延機を使用して行うことが好ましい。
熱間圧延工程においては、図１に示すように、熱間粗圧延機２０を用いて板厚２０ｍｍ程度まで熱間粗圧延した後、熱間仕上圧延機３０を用いて板厚２〜７ｍｍまで熱間圧延することができる。
【００２４】
図１に示す熱間粗圧延機２０は、例えば上下のワークロール２１、２２、およびバックアップロール２３、２４と、複数の搬送ローラが配列された搬送路４を備え、搬送されてきたアルミニウム合金の板材５をワークロール２１、２２間を通過させて目的の厚さに圧延する装置である。図１において、ワークロール２１、２２の前後両側の搬送路４、６から繰り返しアルミニウム合金の板材５をワークロール２１、２２に供給して順次粗圧延することにより、熱間粗圧延機２０は板材５を必要な厚さまで圧延して板材７とすることができる。
【００２５】
図１に示す熱間仕上圧延機３０は、シングルミルのリバース式熱間仕上圧延機であり、例えば上下のワークロール３１、３２およびバックアップロール３３、３４と、これらロールの入り側に設置されたリール型の送出巻取装置３５と、出側に設置されたリール型の送出巻取装置３６とを具備してなる。この熱間仕上圧延機３０は、送出巻取装置３５から送り出してワークロール３１、３２間を通過させて熱間圧延した板材を送出巻取装置３６で巻き取る操作と、送出巻取装置３６から再度ワークロール３１、３２間を通過させて熱間圧延した板材を送出巻取装置３５で巻き取る操作を繰り返し必要回数行うとともに、圧延操作の度に徐々にワークロール３１、３２間の間隔を調節することにより、アルミニウム合金の板材を目的の板厚まで熱間仕上圧延する装置である。
【００２６】
前記均質化処理後、炉から取り出したスラブは通常直ちに熱間粗圧延を開始するが、スラブ温度が５００℃未満にならなければ、熱間粗圧延開始を遅延してもよい。熱間粗圧延のパス数は、鋳塊（スラブ）厚さ、仕上げ厚さ、スラブ幅、合金組成などに依存するが、十数パス〜二十数パスの範囲が一般的である。
熱間粗圧延は、圧延材が厚い間は、通常圧延機の前後に搬送テーブルが設置された１スタンド式粗圧延機（図１に示す熱間粗圧延機２０）を用いて圧延する。しかし、板が薄くなると、必要な搬送テーブル長が長くなり、板の自重によるたるみも大きくなり、板の冷却も生じ易くなる。そのため、搬送テーブルで保持するには、板厚が十数ｍｍ以上必要である。したがって、粗圧延機から仕上圧延機に板を送る際の最低板厚は、コイル重量や板幅に依存するが、工業的に用いられている重量・幅の場合、１６ｍｍ程度以上であることが好ましい。また、粗圧延機から仕上げ圧延機に送る際の板厚が厚すぎる場合には、仕上圧延機での圧延パス回数の増加を招き、生産性を低下させる。したがって、仕上げ圧延機に送る際の板厚の上限は４０ｍｍ以下であることが好ましい。上述の厚さ上限から下限の範囲内までアルミニウム合金の板材が薄くなった場合に、図１に示す構成のシングルミルのリバース式熱間仕上圧延機で熱間仕上げ圧延を行う。
【００２７】
圧延機の両側に巻取装置があるシングルミルのリバース式熱間仕上圧延機（図１に示す熱間仕上圧延機３０）を使用することにより、熱間仕上板厚を小さくすることができる。
従って、以降の冷間圧延の圧下率を小さくできるので、冷間圧延のパス回数を削減でき、生産性を向上させることができる。これに対し、例えば、巻取装置が片方にだけ設置された熱間仕上圧延機を用いた場合、搬送テーブル上で保持できる板厚に最小値が存在するために、熱間圧延で圧延可能な最小板厚が増加することになる。このため、熱間圧延後の冷間圧下率が増加する。
【００２８】
熱間仕上げ圧延は、３パスで行うことが好ましく、開始温度を４００℃以上とし、かつ終了温度を３２０℃以上とし、全てのパスにおいて圧下率を６０％以下とすることが好ましい。これにより、各パスにおけるひずみの蓄積を低減し、熱間圧延後の板において０−９０゜耳の生成を抑制できる。
【００２９】
「冷間圧延および中間焼鈍」
熱間圧延の後、冷間圧延を行い、引き続き中間焼鈍を行う。中間焼鈍前の冷間圧延率は、均一な結晶粒を得るために３０％以上であることが好ましく、また、圧延中の破断防止の観点から冷間圧延率９０％未満であることが好ましい。
【００３０】
中間焼鈍工程は、前記冷間圧延後の板材に対し、図２に基本構成を示す連続焼鈍装置を用いて加熱速度１０℃／秒以上で加熱し、保持温度４２０〜５５０℃の範囲に３０秒以下保持し、冷却速度１０℃／秒以上の条件で冷却を行う。
この焼鈍工程により焼鈍後の耐力；ＹＳ（Yield Strength）を好適な範囲とすることができる。
焼鈍温度が４２０℃未満では、全体に均一な再結晶組織が得られず、また５５０℃を超える温度では板表面の酸化が著しくなり、表面品質が低下する。
【００３１】
図２に連続焼鈍装置（Continuous Annealing Line：略称ＣＡＬ）の基本構成例を示すが、この例の連続焼鈍装置４０は、供給ロール４１から長尺のアルミニウム合金の板材４２を引き出して緩衝装置４３を介し数１０ｍ〜１００ｍ程度の長い炉本体４４に供給し、この炉本体４４内で移動中に前記の条件で焼鈍し、焼鈍後に炉本体４４から引き出し、緩衝装置４６を介して巻取ロール４７に巻き取ることができる装置である。この連続焼鈍装置４０によれば、炉本体４４を通過するアルミニウム合金の板材４２を連続単体処理できるために、バッチ式の焼鈍炉よりもより正確な加熱条件と冷却条件で焼鈍処理を行うことができる。
そして、連続焼鈍装置４０ならば、アルミニウム合金の板材４２を供給ロール４１に巻き付けた状態のコイルの幅や径が異なっても、換言するとアルミニウム合金の板材４２の幅や厚さ、処理するべき長さが異なっていても、製造したい順番に焼鈍処理できるために、同一の大きさのコイルのみを焼鈍炉に搬入して焼鈍していたバッチ式の焼鈍炉の場合に比べて中間在庫の増加を抑えることができる。
【００３２】
「最終冷間圧延」
中間焼鈍を施した後、圧下率１０〜３５％の条件で最終板厚まで冷間圧延を施す。
最終冷間圧延における圧下率が１０％未満では、安定した圧延が困難となり、また強度も不十分となる。圧下率が３５％を超えると、耳率が高くなり、強度が過剰となる。
「安定化焼鈍」
最終冷間圧延を施して目的の板厚とした板に対し、延性を向上させつつ、強度を所望の範囲とするために２００〜２６０℃で安定化焼鈍を施す。この温度範囲で安定化焼鈍を施すことで、延性を向上させつつ、強度を所望の範囲に調整できる。
【００３３】
「キャップ用アルミニウム合金板の特性」
本実施形態で得られるアルミニウム合金板の引張強さは１９０〜２２０ＭＰａの範囲である。引張強さが１９０ＭＰａ未満では耐圧強度等のキャップとして必要な機械的特性が得られず、２２０ＭＰａを超える引張強さでは加工性が低下し、ボトル缶に被せてねじ部の成形を行う場合に、所望のねじ寸法を得るために必要な成形荷重が増大する。
本実施形態で得られるアルミニウム合金板の耐力は１４５〜１７５ＭＰａの範囲であることが好ましい。耐力が１４５ＭＰａ未満では耐圧強度等のキャップとして必要な機械的性質が得られない。耐力が１７５ＭＰａを超えるようでは加工性が低下し、ねじ部の成形に必要な荷重が高くなる。
本実施形態で得られるアルミニウム合金板の耳率は、４．５％以下であることが好ましい。耳率が４．５％を超えるようでは絞り成形時のトリム必要量が増大し、素材の歩留まりが低下する。
本実施形態で得られるアルミニウム合金板の０−１８０゜耳率と９０°耳率との差は、１％以下であることが好ましい。０−１８０゜耳率と９０°耳率との差が１％を超えるようでは深絞り後の途中成形品の楕円形状が著しくなり、搬送性と成形性が低下する。
【００３４】
以上のような各条件下でアルミニウム合金の鋳塊に圧延加工を施してアルミニウム合金板を製造することにより、ＵＢＣ再生塊を効率良く利用することができ、目的の引張強度（１９０〜２２０ＭＰａ）、目的の耐力（１４５〜１７５ＭＰａ）を有し、耳率が４．５％以下、かつ、０−１８０゜耳率と９０゜耳率の差が１％以下のアルミニウム合金板を得ることができる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態のキャップ用アルミニウム合金板によれば、成分組成を上述の範囲内とし、特にＵＢＣ再生塊を有効利用できるようにＭｎ量を規定した上で、上述のように望ましい引張強度、耐力を有し、耳率が低く、かつ、耳形状のバランスの優れるキャップ用アルミニウム合金板を提供できる。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例を示して、本発明のキャップ用アルミニウム合金板を更に詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものでは無い。
本実施例では、下記表１に示す各成分組成及び製造条件にて、以下の工程で
Ｎｏ.１〜Ｎｏ.１４のキャップ用アルミニウム合金板を作製し、後述の各項目について評価を行った。
【００３７】
［キャップ用アルミニウム合金板作製工程］
下記表１に示す成分を含有するアルミニウム合金を溶解し、この溶湯を常法により脱ガス、介在物除去を行い、半連続鋳造により厚さ５５０ｍｍ、幅１．５ｍ、長さ４．５ｍのスラブを複数鋳造した。次いで、５６５℃の温度で各スラブに７時間均質化処理を施した後、保持温度５４５℃、かつ、保持時間２時間の均熱化処理を施した。
続いて図１に示す熱間粗圧延装置で粗圧延した後、図１に示すシングルミルタイプのリバース式熱間仕上圧延機を使用して、開始温度４２０℃、各パスの圧下率４７〜５０％、終了温度３４０℃の条件で熱間仕上げ圧延を施し、仕上げ板厚２．８ｍｍの板材を得た。
この板材に対し、冷間圧延を施し、図２に示す連続焼鈍装置にて保持温度４２０℃、保持時間１秒の条件にて中間焼鈍を行った。
その後、中間焼鈍後の板材に、以下の表１に示す圧下率（最終冷延率）で最終冷間圧延を施し、以下の表１に示す板厚（ｍｍ）の板材を得た。
前記アルミニウム合金板の一部試料に対し、以下の表１に示す保持温度（℃）で保持時間４時間の安定化焼鈍を施し、キャップ用アルミニウム合金板を得た。
【００３８】
得られたキャップ用アルミニウム合金板に対して、以下の評価試験を実施した。
「耐圧強度」
得られたキャップ用アルミニウム合金板に常法にて塗装印刷を施し所望のキャップ形状に成形後、アルミニウムボトル缶に螺着し、その状態でボトル缶内に内圧を付与し、内圧により螺着したキャップが吹き飛ぶまで内圧を増大させた。キャップが吹き飛ぶ際の内圧を、耐圧強度として測定し、その測定結果が１．２ＭＰa未満の場合は×、１．２ＭＰa以上の場合は○として評価した。
【００３９】
「成形性」
得られたキャップ用アルミニウム合金板に常法にて塗装印刷を施し所望のキャップ形状に成形後、アルミニウムボトル缶に螺着した。その際、螺着したキャップのねじ部の各寸法が所望の値となるよう、成形荷重を調整した。その際の成形荷重を成形性の評価基準として測定し、その測定結果が１０００Ｎ以下の場合は○（成形性良好）、１０００Ｎを超える場合は×（成形性不良）として評価した。
「耳率」
得られたキャップ用アルミニウム合金板に常法にて塗装印刷を施し、円筒深絞り試験に供した。円筒深絞り試験にはエリクセン試験機を用いた。加工条件はポンチ径；３３ｍｍ（平頭ポンチ）、絞り比；１．７５、しわ押さえ力；３ｋＮとした。このカップの側壁高さを、圧延方向に対する角度２°毎に全周にわたってデジタルマイクロメーターで測定し、次式により耳率を算出した。
（最高高さ−最低高さ）÷最低高さ×１００＝耳率（％）
【００４０】
「耳率差」
上記のカップ側壁高さの測定結果を用いて、次式により０−１８０°耳率および９０°耳率を算出し、それらの差として０−１８０°耳率と９０°耳率との差を算出した。
（０°高さと１８０°高さの平均値−最低高さ）÷最低高さ＝０−１８０°耳率（％）
（９０°高さと２７０°高さの平均値―最低高さ）÷最低高さ＝９０°耳率（％）
（０−１８０°耳率）−９０°耳率＝（０−１８０°耳率と９０°耳率との差）（％）
なお、０°高さ、９０°高さ、１８０°高さ、２７０°高さは、それぞれ圧延方向に対してなす角が０°、９０°、１８０°、２７０°におけるカップ側壁高さである。
「真円度」
上記のエリクセン試験機で成形したカップについて、搬送性の指標としてカップ側壁の真円度を測定した。真円度測定器は株式会社東京精密製「ロンコム３１Ｃ」を用いた。カップ底面側を測定器にて固定し、カップ外側の側壁部の底面から１０ｍｍの高さにおける真円度を測定した。真円度が１００μｍを超えるものは搬送において不具合を生じる場合があることから、真円度が１００μｍ以下を○（搬送性良好）、１００μｍを超える場合を×（搬送性不良）として評価した。
【００４１】
各実施例、比較例の組成成分、製造条件並びに評価試験結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
0006678431.tif 000002
【００４３】
表１、表２に示す試験結果から、本発明において望ましい条件、即ち、質量％で、Ｍｎ：０．８５〜１．１％、Ｍｇ：０．８５〜１．３５％、Ｓｉ：０．２〜０．４％、Ｆｅ：０．４〜０．６％、Ｃｕ：０．２〜０．３％、Ｚｎ０．１〜０．３％を含有し、残部が不可避不純物を含むＡｌからなる組成のキャップ用アルミニウム合金板であって、引張強さが１９０〜２２０ＭＰａ、耐力が１４５〜１７５ＭＰａであり、耳率が４．５％以下、かつ、０−１８０゜耳率と９０゜耳率との差が１％以下であるキャップ用アルミニウム合金板を提供できることがわかる。
【００４４】
これらに対し、
Ｎｏ.６〜９の試料はＵＢＣを使用しない従来の５１５１合金をベースに製造条件を変えた例であるが、いずれも耳率差が高くなり、また真円度が低下し搬送性が悪くなった。一部は成形性も悪い結果であった。
また、Ｎｏ.１０の試料はＭｇを少なくし過ぎた例であるがＴＳ、ＹＳともに小さくなり、耐圧強度が不足した。
Ｎｏ.１１の試料はＭｇを多くし過ぎた例であるがＴＳ、ＹＳともに高くなりすぎ、成型性に問題を生じた。
Ｎｏ.１２の試料は望ましい組成範囲の合金ではあるが、最終冷延率が低いため、耳率が大きくなり、ＴＳ、ＹＳともに高くなり過ぎ、成形性に問題を生じた。
Ｎｏ.１３の試料はＭｎを多くし過ぎた例であるがＴＳ、ＹＳともに高くなりすぎ、成型性に問題を生じた。
Ｎｏ.１４の試料はＭｎを少なくし過ぎた例であるがＴＳ、ＹＳともに小さくなり、耐圧強度が不足した。
【符号の説明】
【００４５】
４、６…搬送路、５、７…板材、２０…熱間粗圧延機、２１、２２…ワークロール、３０…熱間仕上圧延機、３１、３２…ワークロール、３５、３６…送出巻取装置、４０…連続焼鈍装置、４２…板材、４４…炉本体。
【図１】
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【図２】
0006678431.tif 000004