(57)【要約】【課題】ボトム部の形状の安定性及び強度に優れるボトル缶材を得る。【解決手段】  質量％でＳｉ：０．２〜０．４％、Ｆｅ：０．２５〜０．５５％、Ｃｕ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：０．７〜１．２％、Ｍｇ：０．８〜１．４％、Ｚｎ：０．１０〜０．３％、Ｔｉ：０．０１〜０．１５％を含有し、残部が不可避的不純物を含むＡｌからなる組成を有し、且つベーキング後の耐力が２４５〜２７０ＭＰａ、且つ最大長が１μｍ以上の晶出物が、圧延板表面からみた面積率で２〜５％、１ｍｍ２当りの個数で４０００〜１００００個であるアルミニウム合金板を使用する。ボトム部の形状の安定性及び強度に優れるボトル缶材を得ることができる。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％でＳｉ：０．２〜０．４％、Ｆｅ：０．２５〜０．５５％、Ｃｕ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：０．７〜１．２％、Ｍｇ：０．８〜１．４％、Ｚｎ：０．１０〜０．３％、Ｔｉ：０．０１〜０．１５％を含有し、残部が不可避的不純物を含むＡｌからなる組成を有し、且つベーキング後の耐力が２４５〜２７０ＭＰａ、且つ最大長が１μｍ以上の晶出物が、圧延板表面からみた面積率で２〜５％、１ｍｍ２当りの個数で４０００〜１００００個であることを特徴とするボトム部の形状の安定性及び強度に優れるボトル缶用アルミニウム合金板。
【請求項２】
耳率が６％以下であることを特徴とする請求項１に記載のボトム部の形状の安定性及び強度に優れるボトル缶用アルミニウム合金板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、胴部、肩部、口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り、特にボトム部の形状の安定性及び強度に優れるボトル型飲料缶用のアルミニウム合金板に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、飲料用アルミニウム缶は、アルミニウム合金板に絞り、しごき加工を行うことによって製造され缶胴部と缶底部が一体の２ピース缶が一般的であり、さらに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タブ操作により開口する方式が主流であった。
これに対し最近は、缶入り飲料などの需要増加に伴って、キャップにより再密封可能なアルミニウム合金製のボトル型の飲料缶の需要が急速に高まってきている。  
従来の技術として、ボトル缶用アルミニウム板が開示されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２００２−２５６３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ボトル缶の場合、ＤＩ加工時に胴部に成形される部分よりネック部、ネジ部等に成形される部分の板厚を厚くしてネッキング加工時等の強度を確保する。このように胴部とネック部等との板厚差が大きいと、ＤＩ加工後パンチから缶体が抜けにくくなる。従ってパンチが缶体から抜け易いように、より優れたストリップ性が要求される。ストリップ性が悪いと、ボトム形状が不安定となる。例えば、ボトム部とその近傍の一部にへこみ、膨らみを生ずる。このようにへこみ、膨らみを生ずると、その凹凸の分だけボトル缶の寸法に誤差を生じ、形状異常となる。そのように寸法誤差を生じたままネック加工、ネジ加工等を施すと、ボトル高さ、ネック形状、ネジ形状に誤差を生じ、すなわち形状異常を発生させる。その結果キャッピング性が不十分であるとか、キャップが閉りにくいとかのキャッピング不良を発生させることになる。
【０００４】
また、ボトル缶に内容物を充填した後のキャッピング時には、上方からの強い抑え力でボトル缶を固定し、キャップ部にボトルネジ部に沿った形状のローラーを押し当て、ローラーを回転させてキャップにネジを形成してキャッピングをする。このキャッピング時の上方からの強い抑え力によってボトムが変形して、ボトルの高さが低くなったり形状異常を生ずると正常なキャッピングができなくなるので、ボトム部にある程度の強度が必要となる。
また、ネック加工、ネジ加工等の成形加工においてはボトム部を固定して成形加工を行うので、ボトム部の形状の安定性はボトル缶の成形加工、キャッピングに大変重要な要素となる。
以上の問題点に鑑み、本発明の課題はボトル缶の成形加工においてボトム部の変形が発生しにくくボトム部の形状の安定性を優れたものにすることができるアルミニウム合金板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の課題を解決するために本発明者らは、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇなどの含有量と晶出物の面積率と個数とを適正範囲に規制してＤＩ加工時の良好なストリップ性を確保し、その結果ボトム部の良好な形状の安定性を得ることができることを見出した。かつ前記の元素の含有量とベーキング後の耐力とを適正範囲に規制してボトム部の強度を確保し、各成形加工時におけるボトム部の良好な形状の安定性も得ることができるアルミニウム合金板を実現化できることを見い出し、本発明に至った。
【０００６】
すなわち、ＤＩ加工時の良好なストリップ性を得るためには、合金組成を質量％でＳｉ：０．２〜０．４％、Ｆｅ：０．２５〜０．５５％、Ｃｕ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：０．７〜１．２％、Ｍｇ：０．８〜１．４％、Ｚｎ：０．１０〜０．３％、Ｔｉ：０．０１〜０．１５％を含有し、残部が不可避的不純物を含むＡｌからなる組成を有し、且つ最大長が１μｍ以上の晶出物が、圧延板表面からみた面積率で２〜５％で、１ｍｍ２当りの個数で４０００〜１００００個であるアルミニウム合金板を、ボトル缶用の板材とした。
【０００７】
また、各成形加工時におけるボトム部の良好な形状の安定性を確保できるようにボトム部の強度を確保するためには、上記と同じ合金組成とし、且つベーキング後の耐力が２４５〜２７０ＭＰａであるアルミニウム合金板を、ボトル缶用の板材とした。
【０００８】
また、耳率を６％以下とすることでネック加工工程以降のトリミング工程を少なくすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
すなわち、本発明のアルミニウム合金板によれば、合金組成を質量％でＳｉ：０．２〜０．４％、Ｆｅ：０．２５〜０．５５％、Ｃｕ：０．１５〜０．３５％、Ｍｎ：０．７〜１．２％、Ｍｇ：０．８〜１．４％、Ｚｎ：０．１０〜０．３％、Ｔｉ：０．０１〜０．１５％を含有し、残部が不可避的不純物を含むＡｌからなる組成を有し、且つ最大長が１μｍ以上の晶出物が、圧延板表面からみた面積率で２〜５％、１ｍｍ２当りの個数で４０００〜１００００個であるので、合金組成、ベーキング後の耐力および晶出物の分布を適正範囲に規制して組み合せることによって耳率を低くしたままで、ボトム部の形状の安定性及び強度に優れるボトル缶材を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
ま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。
Ｓｉ：０．２〜０．４％
Ｓｉは同時に含有されるＭｇとともに化合物を形成し硬化作用を及ぼすほか、Ａｌ、Ｍｎ、Ｆｅなどとも晶出物を形成して、ＤＩ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。Ｓｉ含有量が０．２％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０．４％を超えると脆くなりネック加工、ネジ加工等の加工性が劣化する。従ってＳｉの適正含有量は０．２〜０．４％と設定する。
【００１１】
Ｆｅ：０．２５〜０．５５％
Ｆｅは結晶粒の微細化と、ＤＩ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。０．２５％未満では晶出物の面積率、個数が低下し所望の効果が得られず、０．５５％を超えると晶出物の面積率、個数が増加して脆くなりネック加工、ネジ加工等の加工性が劣化する。したがってＦｅの適正含有量は０．２５〜０．５５％である。なお、同様の理由で下限を０．３５％、上限を０．５０％とするのが望ましい。
【００１２】
Ｃｕ：０．１５〜０．３５％
ＣｕはＭｇと金属間化合物を形成し易く、硬化作用に寄与する。０．１５％未満ではこれらの効果が乏しく、０．３５％を超えるとネック加工、ネジ加工等の加工性が劣化する。したがってＣｕ含有量０．１５〜０．３５％に限定する。なお、同様の理由で下限を０．２％、上限を０．３％とするのが望ましい。
【００１３】
Ｍｎ：０．７〜１．２％
ＭｎはＦｅ、Ｓｉ、Ａｌ等とともに晶出物を形成し易く、ＤＩ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。０．７％未満では所望の硬化特性が得られず、１．２％を超えると脆くなりネック加工、ネジ加工等の加工性が劣化する。したがってＭｎ含有量を０．７〜１．２％に限定する。なお、同様の理由で下限を０．８％、上限を１．１％とするのが望ましい。
【００１４】
Ｍｇ：０．８〜１．４％
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析出硬化作用を発揮する。０．８％未満ではこれらの作用効果が十分発揮されず、１．４％を超えるとベーキング後の耐力が高くなりすぎてネック加工、ネジ加工等の加工性が劣化する。したがってＭｇ含有量を０．８〜１．４％に限定する。なお、同様の理由で下限を０．９％、上限を１．３％とするのが望ましい。
【００１５】
Ｚｎ：０．１０〜０．３％
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する。
０．１０％未満では上記作用が不十分で、０．３％を超えるとネック加工、ネジ加工等の加工性と耐食性が劣化する。したがってＺｎ含有量を０．１０〜０．３％に限定する。なお、同様の理由で下限を０．１５％、上限を０．２５％とするのが望ましい。
【００１６】
Ｔｉ：０．０１〜０．１５％
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。０．０１％未満ではこれらの効果が発揮されず、０．１５％を超えると粗大な化合物ができてネック加工、ネジ加工等の加工性が劣化する。したがってＴｉ含有量を０．０１〜０．１５％に限定する。なお、同様の理由で下限を０．０１％、上限を０．１０％とするのが望ましい。
【００１７】
前記した必須成分のほかに、不純物として質量％でＺｒ：０．１％以下、Ｃｒ：０．１％以下を含んでもよい。
【００１８】
ベーキング後の耐力：２４５〜２７０ＭＰａ
本発明のベーキング後の耐力の範囲に規定することにより、ネック加工、ネジ加工、キャッピング時等にボトム部の良好な形状の安定性が得られる。
ベーキング後の耐力が２４５ＭＰａ未満ではボトム強度が不足してネック加工、ネジ加工、キャッピング時等にボトム部の良好な形状の安定性が得られず、２７０ＭＰａを超えるとネック加工、ネジ加工などの成形性が劣化する。好ましくは２５１〜２６５ＭＰａである。ベーキング後の耐力は素材製造時に溶体化処理（５００℃以上で連続焼鈍で行われる中間焼鈍）行っていればベーキングによって素材に含まれる元素が金属間化合物の析出硬化により胴部の強度を確保する。また、素材製造時に溶体化処理を行わなければ析出硬化は生じないが、本発明ではベーキング後の耐力が２４５〜２７０ＭＰａとなっていればよい。上記連続焼鈍では、加熱速度１０〜２００℃／秒、保持温度５００〜５６０℃、保持時間１〜３０秒、冷却速度１０〜２００℃／秒を例示することができる。
このようにベーキング後の耐力を適正範囲に規制することによって、ボトム部に必要な強度が得られ、成形加工におけるボトムの形状の安定性が確保できる。
【００１９】
板表面の晶出物（最大長１μｍ以上）：面積率２〜５％、１ｍｍ２当りの個数４０００〜１００００個
最大長が１μｍ以上の晶出物について、面積率２％未満、または１ｍｍ２あたりの個数４０００個未満ではＤＩ加工性が低下し、ストリップ性が劣化する。一方、面積率５％超、または１ｍｍ２あたりの個数１００００個超ではネック加工、ネジ加工などの成形性が劣化する。
このように板表面の晶出物を適正範囲に規制することによって、ＤＩ加工時の良好なストリップ性を確保し、その結果ボトム部の良好な形状の安定性を得ることができる。
【００２０】
耳率：６％以下
耳率が６％を超えるとネック加工工程以降のトリミング回数が増えるので好ましくない。耳率の好ましい範囲は３％以下である。耳率６％以下にするには最終冷延率を８８％以下とするのが望ましいが、製法は限定されない。
【実施例１】
【００２１】
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に示す組成（残Ａｌ＋不可避不純物）の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半連続鋳造によりスラブに鋳造した。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０．４ｍｍまで冷間圧延をした。冷間圧延途中で１．２ｍｍ厚で３６０℃、１．０ｍｍ厚で５５０℃にて連続焼鈍炉で中間焼鈍を施した。なお、比較材１では熱間圧延を４．０ｍｍまで行い上記中間焼鈍を行わなかった。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、ボトル型飲料缶に加工した。
耳率は直径６２ｍｍのブランクを３３．８ｍｍのポンチで絞って形成した絞りカップの耳高さから算出した。
ベーキング条件は、２１０℃、１０分である。
また、ベーキング後の試験材について、素材表面を０．１μｍＡｌ２Ｏ３研磨剤を用いて鏡面になるまで研磨し、ＥＰＭＡ（日本電子製ＪＸＡ−８８００型電子プローブマイクロアナライザー）を用い、加速電圧１５ｋＶ、照射電流５×１０−９Ａで組成像を撮影した。そして組成像をコントラストにより２値化し、アルミニウム母地より明るく見える晶出物を抽出し、その面積および最大長（最大弦長）を求めた。そして最大長が１μｍ以上の晶出物について、圧延板表面からみた面積率と、１ｍｍ２当りの個数とを測定した。
ボトム形状の安定性は１００缶作製し、最終的に全てキャッピングが正常に行われたものを○、１〜４缶不良品があったものを△、５缶以上不良品があったものを×として評価した。
ネジ加工性はネジ加工を行って割れが発生しなかったものを○、割れが発生したものを×として評価した。
トリミング性はネック加工後に耳の山と谷との差が０．７ｍｍ以下を○、０．７ｍｍを超えたものを×として評価した。
【００２２】
【表１】
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