(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄（Ｆｅ）：０．０３〜０．２％（重量％：以下同じ）、シリコン（Ｓｉ）：０．０２〜０．１％、銅（Ｃｕ）：０．０１〜０．０５％、クロム（Ｃｒ）：０．０２〜０．３％、チタン（Ｔｉ）：０．００５〜０．０３％を含み、残部が不可避的不純物を含むアルミニウムからなるとともに、各合金成分の間に下記式（１）なる関係を有することを特徴とする光輝用アルミニウム合金材料。
２Ｃｕ＋Ｃｒ−Ｆｅ−（Ｓｉ／３）−Ｔｉ≧０．０１・・・・・（１）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種容器や器物あるいは口紅などの化粧品のキャップ等に用いる光輝性に優れたアルミニウム合金材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、化粧品用や食品用等の各種容器や器物にはアルミニウム製の容器や器物が使用されている。アルミニウムは軽量で成形・加工性が良く、耐食性にも優れていることから、各種形状の容器や器物に使用されている。さらに、アルミニウム製容器や器物の装飾性を高めるために乾式研磨や各種化学研磨を施して、アルミニウムの持つ高輝度性を最大限に発揮させて利用している。
上記のようなアルミニウム合金材料に求められる性質は、先ず深絞り加工が可能なことである。さらに深絞り加工の際に耳の発生率が低いことが要求される。すなわち、展伸性に優れ加工途中で割れや亀裂、皺などの発生が無く、小さな力で複雑な形状に加工できることが望まれる。その上で、光輝処理した際に輝度が高いことが望まれる。
このような背景から、化粧品用や食品用等の各種容器にはJIS 1100番や1200番等の1000番系の純アルミニウムが使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
展伸用アルミニウム合金においてＦｅ，Ｓｉ，Ｔｉはアルミニウム材料の光輝性を変化させる元素として知られ、これら元素の含有量を低下させるほど光輝性が増すことが知られている。ところがこれら元素の含有量を低下させると、材料の成形性、すなわち深絞り性が低下し、深絞り加工時の耳率が大きくなってしまう難点がある。
したがって、これら元素の含有率は成形性が低下し過ぎないレベルに維持し、光輝性のみを高める方法が求められている。
本発明は、深絞り加工性に優れ、しかも化学研磨した際の光輝性にも優れたアルミニウム合金材料を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、純アルミニウム系合金の光輝性を高める方法を検討した結果、本発明のアルミニウム合金材料は、鉄（Ｆｅ）：０．０３〜０．２％（重量％：以下同じ）、シリコン（Ｓｉ）：０．０２〜０．１％、銅（Ｃｕ）：０．０１〜０．０５％、クロム（Ｃｒ）：０．０２〜０．３％、チタン（Ｔｉ）：０．００５〜０．０３％を含み、残部が不可避的不純物を含むアルミニウムからなるとともに、各合金成分の間に下記式（１）なる関係を有することを特徴とする光輝用アルミニウム合金材料とした。
２Ｃｕ＋Ｃｒ−Ｆｅ−（Ｓｉ／３）−Ｔｉ≧０．０１・・・・・（１）
本発明のアルミニウム合金材料は、鉄、シリコン、チタンの各元素の含有量を低めに抑え、深絞り加工性の向上と耳率の低減を図るとともに、クロムと銅の含有量をやや多めにして光輝性にも優れたアルミニウム合金材料とした。
【０００５】
また、本発明のアルミニウム合金材料は、材料強度及び深絞り性を考慮しつつ光輝性を促進する元素と光輝性を阻害する元素の割合を、上記式（１）で表される特定の範囲に設定することにより、より輝度の高いアルミニウム合金材料とすることができる。
さらに、上記式（１）の値は０．１〜０．３であることが好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明について詳細に説明する。
先ず、各元素の限定理由を説明する。
鉄（Ｆｅ）；ＦｅはＡｌＦｅ系、ＡｌＦｅＳｉ系などの金属間化合物を形成して、結晶粒の微細化に寄与する元素である。この金属間化合物の量や大きさなどを適正に制御することで、深絞り性、耳率などの加工性が適正になる。また、輝度を低下させる元素である。
Ｆｅの含有量が０．０３％未満では、結晶粒が微細化されず、耳率の低減が困難になる。Ｆｅの含有量が０．２％を越えると材質が脆くなり、加工性が悪くなって耳率が増すとともに、輝度の高いアルミニウム合金材料が得られなくなる。
従って、Ｆｅの適正な含有量は０．０３〜０．２％、より好ましくは０．０３〜０．０８％の範囲である。
【０００７】
シリコン（Ｓｉ）；シリコンはＡｌＦｅＳｉ系の金属間化合物を形成して、結晶粒の微細化に寄与する元素である。Ｆｅと同様この金属間化合物の量や大きさなどを適正に制御することで、深絞り性、耳率などの加工性が適正になる。また、輝度を低下させる元素でもある。
シリコンの含有量が０．０２％未満では、耳率が高くなる。シリコン含有量が０．１％を越えると材質が脆くなり、加工性が悪くなって耳率が増すとともに、輝度の高いアルミニウム合金材料が得られなくなる。
従って、シリコンの適正な含有量は０．０２〜０．１％、より好ましくは０．０４〜０．０８％の範囲である。
【０００８】
銅（Ｃｕ）；銅は材料の強度を高めると同時に、光輝性の向上にとって重要な元素である。銅は化学研磨処理における均一な溶解を助け、短時間の処理で安定して輝度の高いアルミニウム表面が得られる。
銅の含有量が０．０１％未満では、この作用効果が発揮されない。銅の含有量が０．０５％を越えると化学研磨処理でピットが形成され易くなり、表面が荒れて光輝性が低下してしまう。
従って、銅の適正な含有量は０．０１〜０．０５％、より好ましくは０．０２〜０．０５％の範囲である。
【０００９】
クロム（Ｃｒ）；クロムは化学研磨性の向上に有効な元素である。特に、銅と添加すると複合的に効果が大きくなる。また、クロムは結晶粒の微細化に寄与し、成形性を向上させる。この作用によりＦｅ含有量減少による成形性の低下を補うことができる。
クロムの含有量が０．０２％未満では光輝性の向上や成形性の向上効果が得られない。クロムの含有量が０．３％を越えると巨大金属間化合物が生成し、深絞り性が低下する。
従って、クロムの適正な含有量は０．０２〜０．３％、より好ましくは０．０５〜０．２％の範囲である。
【００１０】
チタン（Ｔｉ）；チタンはＡｌＴｉ系の金属間化合物を形成して、結晶粒の微細化に寄与する元素である。一方、光輝性の向上にとっては阻害元素となる。
チタンの含有量が０．００５％未満では結晶粒の微細化と耳率の低下の効果が認められない。チタンの含有量が０．０３％を越えると巨大金属間化合物が生成し、深絞り性が低下する。また、光輝性が極めて低い材料となる。
従って、チタンの適正な含有量は０．００５〜０．０３％、より好ましくは０．０１〜０．０２％の範囲である。
【００１１】
以上説明したとおり、本発明のアルミニウム合金材料では、添加するＣｕとＣｒは特に光輝処理工程での化学研磨処理の効果を高める役割を果たしている。また、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｔｉの添加量を低くして化学研磨処理による光輝性の向上を図っている。
さらに、これら添加元素の量を特定の関係に維持することにより、光輝性の向上の効果を最大限に発揮させている。
【００１２】
すなわち、ＣｕとＣｒは光輝性を向上させる元素としてプラス（＋）の評価をし、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｔｉは光輝性を阻害する元素としてマイナス（−）の評価をして、各元素の寄与率のウエイト付けをすると次のようになる。
２Ｃｕ＋Ｃｒ−Ｆｅ−（Ｓｉ／３）−Ｔｉ・・・・・（２）
すなわち、光輝性を向上させる元素と阻害する元素の効果の基準をそれぞれＣｒとＦｅにおくと、Ｃｕの効果はＣｒの２倍、Ｓｉの効果はＦｅの１／３倍、Ｔｉの効果はＦｅと同等であることが判明した。
【００１３】
次に、前記の適正組成範囲にある各種組成のアルミニウム合金材料について所定の化学研磨処理、陽極酸化処理を施した後、アルミニウム合金材料表面の輝度を測定して層別したところ、式（２）で示す値が０．０１以上の場合は輝度が高く、化粧品用容器として好ましいものとなることが判明した。とくに、式（２）の値が０．１〜０．３の場合が特に輝度が高くなることが判明した。したがって、添加元素の含有量の間には
２Ｃｕ＋Ｃｒ−Ｆｅ−（Ｓｉ／３）−Ｔｉ≧０．０１・・・・・（１）
なる関係を有するものが好ましいことが判明した。特に、式（２）の値が０．１〜０．３の場合には鏡面反射率が７５％以上となるので好ましい。
【００１４】
【作用】
本発明のアルミニウム合金材料は、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｔｉの添加量を低めに抑え、ＣｕとＣｒを適量添加して光輝処理工程での化学研磨処理性を向上させるようにしたものである。さらに、各合金元素の含有量を所定の関係式を満たす範囲に調整することにより、光輝性を一層高めるようにしたものである。
【００１５】
【実施例】
以下実施例を用いて説明する。
表１に示す組成の厚さ１．０ｍｍのアルミニウム合金板の深絞り性、耳率を評価した。さらに光輝性は１，０００番のエメリーで研磨し、次いで粒径０．３μｍのアルミナ粒子を用いて研磨した。
さらに９５℃のリン酸系化学研磨液（ラサ工業製、ラサブライト）で１．５分間の化学研磨処理を行った。
次いで水洗乾燥後、１５％、２５℃の硫酸中で１６Ｖの電解電圧で電解を行い、厚さ３μｍのアルマイト皮膜を形成した後に評価した。
【００１６】
（光輝性）
光輝性は銀鏡の反射率を１００とした相対的な鏡面反射率を測定した。また、各実施例につき、式（２）の値を計算した。式（２）の値と反射率との関係を図１に示す。
さらに、外観を目視観察して光沢と色味を含めた評価を行い、光輝性に特に優れるものを◎印、光輝性に優れるものを○印、やや着色が観察されるものを△印、光輝性に劣るものを×印に区分し、官能評価を行った。
（深絞り性）
厚さ１．０ｍｍのアルミニウム合金板を直径１０ｍｍ、深さ３５ｍｍのカップに深絞り加工し、試料１，０００個を検査し、割れや微小クラック、絞り性に起因する肉厚変化などの欠陥が観察されない場合に○印を、欠陥が観察された場合には×印を付して区分した。
（耳率）
上記深絞りカップの側壁高さを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。
（山高さ平均値−谷高さ平均値）／（谷高さ平均値）×１００
＝耳率・・・・・・（３）
耳率が１０％以下の場合には○印を、１０％を超える場合は×印を付した。
これらの結果を表１にまとめて併記した。
【００１７】
【表１】
0003953882.tif 000002
【００１８】
（比較例）
表２に示す組成の厚さ１．０ｍｍのアルミニウム合金板を、実施例と同様に加工して、実施例と同様にして評価した。また、式（２）の値も計算した。
それらの結果を表２及び図１にまとめて示した。
【００１９】
【表２】
0003953882.tif 000003
【００２０】
表１及び表２の結果から、本発明のアルミニウム合金材料を使用した場合はいずれも深絞り加工性に優れ、耳率も低くしかも光輝性にも優れていることがわかる。特に、式（２）の値が０．１以上０．３以下の場合は反射率が７５％以上で、格段に光輝性に優れたものとなることがわかる。
これに対して比較例の場合は適正な組成または式（２）の値を外れているので、いずれも耳率が１０％を越え、深絞り性も悪化して加工しにくいことがわかる。また、比較例１２，比較例１４及び比較例２０はＦｅ、Ｓｉ、Ｔｉ等の光輝性阻害元素の含有量が低いので、反射率は高くなるが加工性が悪化する。比較例１３，比較例１５及び比較例２１はＦｅ、Ｓｉ、Ｔｉ等の光輝性阻害元素の含有量が高過ぎるので、反射率が低くなっている。また、比較例１５，１７，１９においてはＳｉ，Ｃｕ，Ｃｒが許容含有量の上限を越え、やや着色を生じていた。比較例１６，１８はＣｕ，Ｃｒが許容含有量の下限を下回り、光輝性が低下している。
また、図１の結果から特定の組成範囲を有し、式（２）の値が０．０１以上になると反射率が７０％以上となり、光輝性に優れたものとなることが判る。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、深絞り加工性に優れ、しかも化学研磨した際の光輝性にも優れたアルミニウム合金材料が得られるので、化粧品用容器や食品用容器等装飾性を重視する用途に最適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  式（２）の値と反射率との関係を示す図である。
【図１】
0003953882.tif 000004