(57)【要約】【課題】口頸部開口端のカール加工性に優れたボトル型飲料缶用アルミニウム合金板を提供する。【解決手段】重量％でＳｉ：０．１〜０．５％、Ｆｅ：０．３〜０．７％、Ｃｕ：０．０５〜０．５％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｍｇ：０．４〜１．５％、Ｃｒ：０．００１〜０．０５％、Ｚｎ：０．０５〜０．５％、Ｔｉ：０．００１〜０．０５％を含有し、残部が不可避的不純物を含むＡｌからなる組成を有するアルミニウム合金を使用する。【選択図】　　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％でＳｉ：０．１〜０．５％、Ｆｅ：０．３〜０．７％、Ｃｕ：０．０５〜０．５％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｍｇ：０．４〜１．５％、Ｃｒ：０．００１〜０．０５％、Ｚｎ：０．０５〜０．５％、Ｔｉ：０．００１〜０．０５％を含有し、残部が不可避的不純物を含むＡｌからなる組成を有することを特徴とするボトル型飲料缶用アルミニウム合金板。
【請求項２】
前記アルミニウム合金の組成が、重量％でＳｉ：０．２〜０．３％、Ｆｅ：０．４〜０．５％、Ｃｕ：０．２〜０．３％、Ｍｎ：０．７〜１．１％、Ｍｇ：０．５〜０．８％、Ｃｒ：０．００１〜０．０５％、Ｚｎ：０．１〜０．２％、Ｔｉ：０．００１〜０．０５％を含有し、残部が不可避的不純物を含むＡｌからなることを特徴とする請求項１に記載のボトル型飲料缶用アルミニウム合金板。
【請求項３】
塗装焼付け後の耐力値が２２５〜２４０ＭＰａであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボトル型飲料缶用アルミニウム合金板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、胴部、肩部、口頸部が一体成形されたボトル型飲料缶用のアルミニウム合金板に係わり、特に口頸部開口端のカール加工性に優れたボトル型飲料缶用のアルミニウム合金板に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、飲料用アルミニウム缶は、アルミニウム合金板から絞り、しごき（　Ｄｅｅｐ　ｄｒａｗｉｎｇ　＆　Ｉｒｏｎｉｎｇ：ＤＩ）加工を行い、缶胴部と缶底部が一体の２ピース缶、あるいは缶胴部と缶底部が別の３ピース缶のいずれかであり、イージーオープンエンドと呼ばれる缶蓋の簡易開口部をプルタブ操作により開口する方式が主流であった。従来の飲料用アルミニウム缶において、缶蓋との巻き締め部となる缶胴部の開口端はネック加工による縮径の後、伸びフランジ加工が施される。そしてネッキング以降の加工は塗装焼き付けの後に行うため、フランジ加工性は材料の塗装焼き付け後の引張強度特性、特に耐力特性に大きく左右される。そのため飲料用アルミニウム缶用アルミニウム合金板の塗装焼き付け後の耐力特性は、その上限が所定以上のフランジ加工性が得られることにより、下限が所定以上の缶胴部の軸加重座屈強度が得られるように規定されていた。
【０００３】
最近缶入り飲料水などの需要増加に伴って、容器から直接引用することが容易で、キャップにより再密封（リシール）できるようなアルミニウム合金製のボトル型の飲料缶が開発され、その需要が急速に高まってきている。
ボトル型の飲料缶は図１に示すように、底部１６を有する円筒状の胴部１１の上部に、直径が減少する肩部１２を介して頸部１３が形成されている。頸部１３にはキャップ（図示省略）をねじ込むためのネジ部１４が形成されており、ネジ部１４の先端には口当たりを良くするためのカール部１５が形成されている。
【０００４】
図１に示すようなボトル型飲料缶の製造方法の概要を示せば図２の通りとなる。すなわち、例えば　ＪＩＳ　３００４合金のようなＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金のブランク材１に深絞り加工を施し、カップ２を形成する。
次いでカップ２にしごき加工を施して缶体３を形成する。
【０００５】
缶体３には縮径加工を施して肩部１２と頸部１３を形成し、口頸部開口端を外側へ伸びフランジ成形後、さらに縮みフランジ成形して折り返す「カール加工」と呼ばれる加工を施こす。この加工は従来の缶胴開口部のフランジ加工に比べてより一層厳しい加工となる。またボトル型飲料缶の胴部から口頸部にかけての縮径率は、従来の缶における胴部から缶蓋の巻き締め部への縮径率に比べて非常に高く、材料の加工硬化がより進んだ状態にあるといえる。
したがって、飲料用アルミニウム缶用のアルミニウム合金板の塗装焼き付け後の耐力特性の上限値は、従来の缶用材料の場合よりも低くすることが要求されるようになる。
【０００６】
一方、ボトル型飲料缶の口頸部には、キャップによる再密封を行うためのネジ部が設けてあり、缶の軸方向の荷重が付加された場合にこのネジ部が座屈変形する恐れがあるため、アルミニウム合金板の塗装焼き付け後の耐力特性の下限値はあまり低くするわけにはいかない。
このようにボトル型飲料缶においては、従来のアルミニウム缶の主流であったＤＩ缶に比較して頸部に一段と厳しい塑性加工を施すため、素材にも一段と高い特性が要求される。
以上のような理由から、飲料用アルミニウム缶用のアルミニウム合金板の塗装焼き付け後の耐力特性は、従来の飲料缶用の材料に比べて低く抑え、しかも狭い範囲で厳密に管理されねばならない。
【０００７】
従来の飲料缶用のアルミニウム合金板材としては種々合金が提案されており、例えば良好な耳率と高い強度を有する飲料アルミニウム缶用のアルミニウム合金として、　重量％でＳｉ：０．１〜０．７％、Ｆｅ：０．１〜０．７％、Ｃｕ：０．０５〜０．３％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｍｇ：０．１〜２．０％を含有し、残部が不可避的不純物を含むＡｌからなる組成を有するアルミニウム合金が提案されている（特開昭５９−１６２２６１号公報参照）。
また、高強度を保持しつつ低耳率化、高成形性を可能とする飲料アルミニウム缶用のアルミニウム合金として、重量％でＣｕ：０．１０〜０．８０％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｍｇ：０．５〜２．０％及びＦｅ：０．２〜０．７％を含有し、残部が不可避的不純物を含むＡｌからなる組成を有するアルミニウム合金が提案されている（特開昭６３−２８２２４５号公報参照）。
さらには、耳率が低く成形性を向上させる飲料アルミニウム缶用のアルミニウム合金として、　重量％でＳｉ：０．０５〜０．５％、Ｆｅ：０．１〜０．７％、Ｃｕ：０．０５〜０．５％、Ｍｎ：０．５〜１．８％、Ｍｇ：０．５〜２．０％、Ｔｉ：０．００１〜０．２０％、Ｃｒ：０．０５〜０．３％、Ｚｎ：０．１０〜０．５％を含有し、残部が不可避的不純物を含むＡｌからなる組成を有するアルミニウム合金が提案されている（特開平６−１０１００２号公報参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこれら従来のアルミニウム合金では、塗装焼き付け後の耐力特性が低すぎたり、あるいは材料の強度を高めるあまり塗装焼き付け後の耐力特性の上限値が高すぎたりして、適正範囲に厳密に管理されているものは見当たらない。したがって、口頸部開口端のカール加工性に優れた缶材が得られず、口頸部開口端のカール加工の際にひび割れが発生して生産歩留まりが低下する問題点があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、重量％でＳｉ：０．１〜０．５％、Ｆｅ：０．３〜０．７％、Ｃｕ：０．０５〜０．５％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｍｇ：０．４〜１．５％、Ｃｒ：０．００１〜０．０５％、Ｚｎ：０．０５〜０．５％、Ｔｉ：０．００１〜０．０５％を含有し、残部が不可避的不純物を含むＡｌからなる組成を有するアルミニウム合金を、ボトル型飲料缶用の板材とした。
本発明のアルミニウム合金組成は、好ましくは重量％でＳｉ：０．２〜０．３％、Ｆｅ：０．４〜０．５％、Ｃｕ：０．２〜０．３％、Ｍｎ：０．７〜１．１％、Ｍｇ：０．５〜０．８％、Ｃｒ：０．００１〜０．０５％、Ｚｎ：０．１〜０．２％、Ｔｉ：０．００１〜０．０５％を含有し、残部が不可避的不純物を含むＡｌからなるものがよい。
【００１０】
このような組成のアルミニウム合金とし、塗装焼付け後の耐力値が２２５〜２４０ＭＰａとなるようにすれば、口頸部開口端のカール加工性に優れ、割れの発生がなく飲料缶の製造歩留まりを高めることが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
先ず本発明のアルミニウム合金の組成限定理由から説明する。
シリコン（Ｓｉ）は同時に含有されるＭｇとともに化合物を形成し、固溶硬化、析出硬化、分散硬化作用を及ぼすほか、Ａｌ、Ｍｎ、Ｆｅなどとも金属間化合物を形成して、しごき成型時にダイスに対する焼き付きを防止する効果を発揮する。Ｓｉ含有量が０．１％未満では、所望の潤滑性能を発揮できず、ダイスへの焼き付きを防止するのに不十分である。一方、Ｓｉ含有量が０．５％を越えると脆くなり加工性が劣化する。従ってＳｉの適正含有量は０．１〜０．５％、好ましくはＳｉ：０．２〜０．３％、と設定する。
【００１２】
鉄（Ｆｅ）及びクロム（Ｃｒ）は析出物の結晶微細化と、しごき成形加工時にダイスに対する焼き付きを防止する効果を発揮する。Ｆｅの場合には含有量が０．３％未満では所望の効果が得られず、一方、Ｆｅ含有量が０．７％を越えると脆くなり加工性が劣化する。従ってＦｅの適正含有量は０．３〜０．７％、好ましくはＦｅ：０．４〜０．５％と設定する。Ｃｒの場合には、Ｃｒ含有量が０．００１％未満では所望の効果が得られず、一方、Ｃｒ含有量が０．０５％を越えると脆くなり加工性が劣化する。従ってＣｒの適正含有量は０．００１〜０．０５％とする。
【００１３】
銅（Ｃｕ）はＭｇと金属間化合物を形成し易く、固溶硬化、析出硬化、分散硬化作用に寄与する。また、缶の化成処理後の表面のムラを抑える。Ｃｕ含有量が０．０５％未満ではこれらの効果が乏しく、またＣｕ含有量が０．５％を越えると加工性が劣化する。従って、Ｃｕの適正な含有量は０．０５〜０．５％、好ましくはＣｕ：０．２〜０．３％に設定する。
マンガン（Ｍｎ）はＦｅ、Ｓｉ、Ａｌ等とともに金属間化合物を形成し易く、晶出相及び分散相となって分散効果作用を発揮するとともに、しごき成型加工時にダイスに対する焼き付きを防止する効果を発揮する。Ｍｎ含有量が０．５％未満では所望の硬化特性が得られず、一方、Ｍｎ含有量が１．５％を越えると脆くなり加工性が劣化する。従ってＭｎの適正含有量は０．５〜１．５％、好ましくはＭｎ：０．７〜１．１％と設定する。
マグネシウム（Ｍｇ）は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、前記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する。Ｍｇ含有量が０．４％未満ではこれらの作用効果が十分発揮されず、またＭｇ含有量が１．５％を越えると加工性が劣化し、特にカール加工性が低下する。従って、Ｍｇの適正含有量は０．４〜１．５％、好ましくは０．５〜０．８％に設定する。
【００１４】
亜鉛（Ｚｎ）は析出するＭｇ、Ｓｉ、Ｃｕの金属間化合物を微細化する作用を有し、さらに缶の化成処理後の表面を均質にする。Ｚｎ含有量が０．０５％未満では化成処理後に均質な表面が得られず、Ｚｎ含有量が０．５％を越えると加工性と耐食性が劣化する。従ってＺｎの適正な含有量は０．０５〜０．５％、好ましくはＺｎ：０．１〜０．２％とする。
チタン（Ｔｉ）は結晶粒を微細化し、加工性を改善する効果を発揮する。Ｔｉ含有量が０．００１％未満ではこれらの効果が発揮されず、また０．０５％を越えると粗大な化合物ができて加工性が劣化する。したがって、Ｔｉの適正な含有量は０．００１〜０．０５％とする。
【００１５】
塗装焼付け後の耐力が２２５ＭＰａ未満では、コラム強度（缶の軸方向の座屈強度）が不足し、塗装焼付け後の耐力が２４０ＭＰａを越えるとカール加工性が悪化し、加工時にカール割れが発生する。したがって、塗装焼き付け後の耐力は２２５〜２４０ＭＰａとする。
【００１６】
【実施例】
以下実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
素材として表１に示すアルミニウム合金を使用した。それぞれの合金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のスラブに鋳造した。ついで、６００℃に加熱して均質化処理を行った後、板厚６．５ｍｍまで熱間圧延し、引き続き板厚１．２ｍｍまで冷間圧延をした。
冷間圧延後の板材を連続焼鈍炉で３５０℃に加熱して第１段の中間焼鈍処理を行った後、冷間圧延を施して板厚１．０ｍｍまで冷間圧延した。
さらに、連続焼鈍炉で５５０℃に加熱して第２段の中間焼鈍処理を行った後、最終板厚０．４ｍｍまで冷間圧延を行ってボトル型飲料缶用のアルミニウム合金板を得た。
【００１７】
【表１】
2004010941.tif 000002
【００１８】
このようにして得られたアルミニウム合金板のブランク材を使用して、図２の工程図に従ってボトル型飲料缶に加工した。次いで、２１０℃×１０ｍｉｎの条件で塗装焼き付け相当の熱処理を行い、塗装焼き付け後の引張試験により耐力を測定した。また、缶全体の座屈試験を行ってコラム強度を求め、１７００Ｎ以上に○印を、１７００Ｎ未満に×印を付して評価した。
【００１９】
カール加工性は口頸部の開口端にカール加工を施し、目視で判定を行った。カール部に割れが全く認められなかった場合には○印を、カール部に微小なヒビ割れが認められた場合は△印を、強度なひび割れが認められた場合には×印を付した。
表面均質性はＤＩ加工後の化成処理後の表面を目視観察して均質なものには○印を、ムラがやや認められた場合には△印を、強度なムラが認められた場合には×印を付した。
これらの結果を表１に併記する。
【００２０】
【発明の効果】
本発明のアルミニウム合金板を使用すれば、コラム強度が高く、カール加工性も良く割れが発生しないボトル型飲料缶用アルミニウム合金板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象となるボトル型飲料缶の断面構造を示す図である。
【図２】図１に示すボトル型飲料缶の概略製造工程を示す図である。
【符号の説明】
１・・・・・ブランク材、２・・・・・カップ、３・・・・・缶体、１０・・・・・ボトル型飲料缶、１１・・・・・胴部、１２・・・・・肩部、１３・・・・・口頸部、１４・・・・・ネジ部、１５・・・・・カール部、１６・・・・・底部、３１・・・・・耳
【図１】
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【図２】
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