(57)【要約】【課題】本発明は、高強度、曲げ加工性、開缶性を兼備した缶蓋用アルミニウム合金板を提供することを目的とする。【解決手段】特定組成の５０００系アルミニウム合金板の、図１のように、圧延方向と略平行方向に向けて互いに間隔をあけて並んで延在する帯状組織として観察されるせん断変形組織の、互いに隣り合う前記せん断変形組織同士の前記間隔のばらつきを、各観察視野のせん断変形組織同士の平均間隔のうちの最大値と最小値との差として抑制し、高強度、曲げ加工性、開缶性を兼備させる。【選択図】図１
2017095765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｇ：３．８〜５．５質量％、Ｆｅ：０．１０〜０．５０質量％、Ｓｉ：０．０５〜０．３０質量％、Ｍｎ：０．０１〜０．６０質量％、Ｃｕ：０．０１〜０．３０質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金板であって、この板の板厚中心における圧延面と平行な面を観察したとき、圧延方向と略平行方向に向けて互いに間隔をあけて並びながら、前記圧延方向と略直角方向に亘って延在する、帯状組織として観察されるせん断変形組織において、この板の板厚中心における圧延面と平行な面を５０００倍のＳＥＭで４視野観察し、各視野内で観察可能な互いに隣り合う前記せん断変形組織同士の全間隔を平均化して１視野当たりの平均間隔を各々算出した際の、前記４視野における各平均間隔のうちの最大値と最小値との差を３００ｎｍ以下（但し、０ｎｍを含まず）として、互いに隣り合う前記せん断変形組織同士の間隔のばらつきを抑制したことを特徴とする、缶蓋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、缶蓋用アルミニウム合金板に関し、高強度、曲げ加工性、開缶性を兼備したイージーオープン缶蓋用アルミニウム合金板に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、飲料、食品用途に汎用される包装容器の１つとして、底と側壁が一体構造の有底円筒状の胴部（缶胴、キャンボディ）と、この胴部の開口部に封止されて上面となる円板状の蓋部（缶蓋、キャンエンド）とからなる２ピースのオールアルミ缶が周知である。
【０００３】
このようなアルミ缶の材料として、各々に要求される強度、成形性などの違いから、缶胴にはＡＡ乃至ＪＩＳ３０００系（Ａｌ−Ｍｎ系）のアルミニウム合金板、缶蓋にはＡＡ乃至ＪＩＳ５０００系（Ａｌ−Ｍｇ系）のアルミニウム合金板などが使い分けられて、汎用されている。
【０００４】
このうち、缶蓋用５０００系アルミニウム合金板に求められる重要な特性として、蓋加工に耐える成形性と、飲料充填後の缶の内圧に耐える耐圧強度、装着したタブによって正常かつ簡単に蓋が開けられるための開缶性などがあげられる。
【０００５】
近年、缶の低コスト化の観点から、これら缶蓋、すなわち缶蓋用５０００系アルミニウム合金板も、板厚を０．２ｍｍ程度に薄肉化することが求められている。このような薄肉化に対する課題としては、耐圧強度の低下、成形性の低下などが挙げられる。
このうち、耐圧強度の低下は、アルミニウム合金板の材料強度を高くすることで補うことができるが、このような高強度化に伴って、成形性が低下するという問題が生じる。このため、缶蓋用アルミニウム合金板を薄肉化するには、強度と成形性とを共に向上させることが必要である。
【０００６】
このため、缶蓋用５０００系アルミニウム合金板を薄肉化しても、材料強度を保ったまま成形性を向上させる技術として、従来から、合金元素の固溶量、金属間化合物、結晶粒径、サブグレインあるいは集合組織、析出物、せん断帯（剪断帯）などの組織制御などが種々行われてきた。
【０００７】
例えば、特許文献１には、炭酸飲料用、ビール用等の缶蓋用として、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｉからなる特定組成の５０００系アルミニウム合金板の組織制御として、製品板の固溶Ｍｎ量や最大長さ３μm以上の金属間化合物数を制御するとともに、製品板の圧延方向と平行の断面を貫通するせん断帯（剪断帯）の面積率を１％以下に抑制することが提案されている。
【０００８】
特許文献１で言うせん断帯とは、板を圧延する際に、板幅方向に垂直な面を光学顕微鏡や、ＳＥＭやＴＥＭで観察したとき、圧延方向に対して３５°〜４５°の角度を有して観察できる、板の一部の領域に変形が集中したもの（変形が局所化したもの）で、特許文献１では板厚を貫通したものをカウントしている。
【０００９】
特許文献１では、前記せん断帯について、冷間圧延で生じ、材料内部に幾何学的な配列を有して発達し、せん断帯内部の転位密度はマトリックス（均一変形領域）の転位密度よりも遥かに高く、変形方向によっては、せん断帯がすべり変形を阻害したり、材料内部に転位密度の粗密が生じ、強度異方性が顕著となるとしている。
このため、特許文献１では、このせん断帯の面積率を１％以下と規制して、最大せん断応力が働いてすべり変形が開始しても、せん断帯がすべり変形の妨害とはならないようにして、強度異方性を抑制している。そして、これによって、内圧によって蓋が膨れた場合でも局部的な応力集中が生じず、薄肉化した場合にでも変形の際の亀裂を発生し難くなるとしている。
【００１０】
ちなみに、この特許文献１の前記せん断帯の観察法は、１２０℃で１週間熱処理し、せん断帯上にベータ相(Ａｌ３Ｍｇ２)を優先析出させ、その析出したベータ相をエッチングすることによって、せん断帯を間接的に観察している。また、せん断帯の面積率測定は、製品板の圧延方向と平行の断面で４００倍の倍率で光学顕微鏡観察することで、０．２ｍｍ２中での面積率を求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−３０３１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
缶蓋用５０００系アルミニウム合金板の成形性や耐圧性の要求は、前記した通り、薄肉化の中で、より高くなる一方である。
【００１３】
このような薄肉化の中での厳しい成形性や耐圧性を総合的に評価する指標として、図４にて後述する押し曲げ法（ローラ曲げ法）による曲げ加工性の評価がある。
この押し曲げ法は、他の巻つけ法、Ｖブロック法などの曲げ試験方法よりも厳しく、この押し曲げ法により評価される曲げ加工性が向上すれば、缶蓋用５０００系アルミニウム合金板の成形性が向上して薄肉化されても蓋加工に耐えて割れにくく、蓋加工による塗膜剥離などの塗膜欠陥が生じにくくなる。また、飲料充填後の内圧の変化による変形時にも亀裂が発生しにくくなり、缶に装着後の蓋としても耐圧性が増す。
【００１４】
ただ、従来の缶蓋用５０００系アルミニウム合金板には、リベット成形性などの個々の、あるいは個別の、特化した成形性の評価は良くても、前記押し曲げ法のような、成形性や耐圧性などの特性を総合的に評価する曲げ加工性が良いとは限らないという課題が未だある。
すなわち、このことは、従来の缶蓋用５０００系アルミニウム合金板が、高い材料強度を有することを前提として、成形性や耐圧性などの特性を、必ずしも総合的に兼備できていないという現実を意味する。
【００１５】
このような課題に対して、本発明は、高い材料強度を有するにも関わらず、前記押し曲げ法による曲げ加工性で代表される成形性や耐圧性に優れ、そして開缶性にも優れた（高強度、曲げ加工性、開缶性を兼備した）缶蓋用アルミニウム合金板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】
【００１６】
前記課題を解決するための本発明の、高強度、曲げ加工性、開缶性を兼備した缶蓋用アルミニウム合金板の要旨は、Ｍｇ：３．８〜５．５質量％、Ｆｅ：０．１０〜０．５０質量％、Ｓｉ：０．０５〜０．３０質量％、Ｍｎ：０．０１〜０．６０質量％、Ｃｕ：０．０１〜０．３０質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金板であって、この板の板厚中心における圧延面と平行な面を観察したとき、圧延方向と略平行方向に向けて互いに間隔をあけて並びながら、前記圧延方向と略直角方向に亘って延在する、帯状組織として観察されるせん断変形組織において、この板の板厚中心における圧延面と平行な面を５０００倍のＳＥＭで４視野観察し、各視野内で観察可能な互いに隣り合う前記せん断変形組織同士の全間隔を平均化して１視野当たりの平均間隔を各々算出した際の、前記４視野における各平均間隔のうちの最大値と最小値との差を３００ｎｍ以下（但し、０ｎｍを含まず）として、互いに隣り合う前記せん断変形組織同士の間隔のばらつきを抑制したことである。
【００１７】
上記のように本発明で規定する板の組織と特性は、缶蓋用アルミニウム合金板として、冷延板に塗装および塗装焼付け処理を施した後のアルミニウム合金板、あるいは、この板を成形した缶蓋の組織と特性として規定している。また、前記冷延板に、塗装焼付け処理を模擬した、後述する特定条件での熱処理を施した後の板の組織と特性であっても良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、缶蓋用アルミニウム合金板の組織として、この板の板厚中心における圧延面と平行な面において、圧延方向と略平行方向に向けて互いに間隔をあけて並んで、複数の結晶粒（粒界）をまたがっての前記圧延方向と略直角方向に亘って帯状に延在するせん断帯（剪断帯）組織と、ひとつの結晶粒内の局所的なせん断変形により生じた帯状に延在する組織とからなる、せん断変形組織（剪断変形組織）の間隔のばらつきを抑制して、曲げ加工性（成形性や耐圧性）を向上させる。
【００１９】
したがって、本発明は、従来のように、優れた成形性を得るために材料強度を低下させる必要が無く、板厚を０．２ｍｍ程度に薄肉化した場合でも耐圧強度に不足がなく、高強度、曲げ加工性、開缶性を兼備した缶蓋用アルミニウム合金板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明アルミニウム合金板の組織を模式的に示す平面図である。
【図２】図1の部分拡大図である。
【図３】図1の組織を示す面が、板厚中心において圧延面と平行に延在する面であることを示す斜視図である。
【図４】曲げ加工性の試験装置の概要を示す正面図である。
【図５】開缶試験に用いた缶蓋の平面図である。
【図６】開缶試験に用いた缶蓋のスコア３の断面図である。
【図７】開缶時の荷重を測定する開缶荷重測定機の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係る缶蓋用アルミニウム合金板を実施するための形態について、以下に説明する。
【００２２】
アルミニウム合金組成
缶蓋用アルミニウム合金板は、前記した通り、缶蓋に求められる特性として、蓋加工に耐える成形性、飲料充填後の内圧に耐える耐圧強度、正常かつ簡単に開けられるための開缶性を満たす必要がある。
【００２３】
したがって、本発明に係る缶蓋用アルミニウム合金板の合金組成も、これらの要求特性を合金組成面から満たすために、Ｍｇ：３．８〜５．５質量％、Ｆｅ：０．１０〜０．５０質量％、Ｓｉ：０．０５〜０．３０質量％、Ｍｎ：０．０１〜０．６０質量％、Ｃｕ：０．０１〜０．３０質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるものとする。
なお、各元素の含有量の％表示は全て質量％の意味である。以下に、含有する各元素の意義につき、順に説明する。
【００２４】
Ｍｇ：３．８〜５．５質量％
Ｍｇは、アルミニウム合金板の強度を向上させる効果がある。Ｍｇの含有量が３．８質量％未満の場合、アルミニウム合金板の強度が不十分であり、缶蓋に成形したときの耐圧強度が不足する。一方、Ｍｇの含有量が５．５質量％を超える場合、アルミニウム合金板の強度が過剰となって、曲げ加工性が低下する。従って、Ｍｇの含有量は３．８〜５．５質量％とする。
【００２５】
Ｆｅ：０．１０〜０．５０質量％
Ｆｅは、アルミニウム合金板中にＡｌ−Ｆｅ（−Ｍｎ）系、Ａｌ−Ｆｅ（−Ｍｎ）−Ｓｉ系金属間化合物を形成し、缶蓋に成形したときのスコア部の引裂き性を高め、開缶性を向上させる効果がある。Ｆｅの含有量が０．１０質量％未満の場合、スコア部の引裂き性が向上せず、開缶時にスコア脱線（開缶時にスコア部以外に亀裂が伝播すること）や開缶力の増大によるタブ折れといった開缶不良が生じ易くなる。一方、Ｆｅの含有量が０．５０質量％を超える場合、アルミニウム合金板中の鋳造や熱延時に生成する金属間化合物の数密度や体積率が大きくなり、曲げ加工性が低下する。従って、Ｆｅの含有量は０．１０〜０．５０質量％とする。
【００２６】
Ｓｉ：０．０５〜０．３０質量％
Ｓｉは、アルミニウム合金板中にＭｇ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｆｅ（−Ｍｎ）−Ｓｉ系金属間化合物を形成し、缶蓋に成形したときのスコア部の引裂き性を高め、開缶性を向上させる効果がある。Ｓｉの含有量が０．０５質量％未満の場合、Ｆｅと同様に開缶性が向上しない。また、アルミニウム合金板の原材料に使用するアルミニウム地金の必要純度が高くなるため、コストが増大する。一方、Ｓｉの含有量が０．３０質量％を超える場合、アルミニウム合金板中の鋳造や熱延時に生成する金属間化合物が多くなり、曲げ加工性が低下する。従って、Ｓｉの含有量は０．０５〜０．３０質量％とする。
【００２７】
Ｍｎ：０．０１〜０．６０質量％
Ｍｎは、アルミニウム合金板の強度を向上させる効果があるとともに、アルミニウム合金板中にＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物を形成させ、缶蓋に成形したときのスコア部の引裂き性を高め、開缶性を向上させる効果がある。Ｍｎの含有量が０．０１質量％未満の場合、アルミニウム合金板の強度向上効果や缶蓋に成形したときの開缶性向上効果が得られない。一方、Ｍｎの含有量が０．６０質量％を超える場合、アルミニウム合金板中の鋳造や熱延時に生成する金属間化合物が多くなり、曲げ加工性が低下する。従って、Ｍｎの含有量は０．０１〜０．６０質量％とする。
【００２８】
Ｃｕ：０．０１〜０．３０質量％
Ｃｕは、アルミニウム合金板の強度を向上させる効果がある。また、固溶させることにより、加工硬化特性が向上する。Ｃｕの含有量が０．０１質量％末満の場合、母相への固溶量が少なく、強度が低下する。一方、Ｃｕの含有量が０．３０質量％を超える場合、アルミニウム合金板の強度が過剰となり、曲げ加工性が低下する。従って、Ｃｕの含有量は０．０１〜０．３０質量％とする。
【００２９】
不可避的不純物
本発明に係るアルミニウム合金は、前記必須成分以外には、残部Ａｌと不可避的不純物とからなる。不可避的不純物は、Ｃｒが０．３質量％以下、Ｚｎが０．３質量％以下、Ｔｉが０．１質量％以下、Ｚｒが０．１質量％以下、Ｂが０．１質量％以下、その他の元素が各々０．０５質量％以下の範囲内で許容される。不可避的不純物の含有量がこの範囲内であれば、本発明に係るアルミニウム合金板の特性に影響しない。
【００３０】
せん断変形組織
本発明で規定するせん断変形組織について、実際のＳＥＭによる組織写真は目視では複雑な模様となって分りにくいので、模式的に簡略化して図１に示す。
この図１は、図３に斜視図で示す、平面視での板の板厚中心において圧延面と平行な、斜線を付した面、すなわちＳＥＭ観察面における組織である。
せん断変形組織は、図１の、板の板厚中心における圧延面と平行な面におけるＳＥＭ観察面では、圧延方向と略平行方向に向けて互いに間隔をあけて並びながら、前記圧延方向と略直角方向に亘って延在する、帯状あるいは筋状の模様として観察される。
このせん断変形組織は、板を冷間圧延する際に、板の一部の領域に変形が集中して（変形が局所化して）形成される局所変形部であり、冷間圧延率が大きくなると数が増加し、間隔が狭くなる。
【００３１】
本発明で規定するせん断変形組織は、せん断変形により生じた組織を意味し、複数の結晶粒にわたるものと、一つの結晶粒内で生じているものを、あわせて意味する。
すなわち、段落００１８で記載した通り、本発明で規定するせん断変形組織は、板の板厚中心における圧延面と平行な面において、圧延方向と略平行方向に向けて互いに間隔をあけて並んで、複数の結晶粒（粒界）をまたがっての前記圧延方向と略直角方向に亘って帯状に延在するせん断帯（剪断帯）組織と、ひとつの結晶粒内の局所的なせん断変形により生じた帯状に延在する組織とからなる。
【００３２】
これらせん断変形組織は、缶蓋用アルミニウム合金板の曲げ加工性に大きく影響し、特に、せん断変形組織同士の間隔のばらつきが、缶蓋用アルミニウム合金板の曲げ加工性に大きく影響する。
ここで、せん断変形組織の間隔も、勿論、缶蓋用アルミニウム合金板の曲げ加工性には大きく影響する。
しかし、缶蓋用アルミニウム合金板の、合金組成も含めた通常の製造条件、通常の圧延条件の範囲であれば、一定の範囲に収まる。そして、この一定の範囲に収まった中では、曲げ加工性への影響は小さく、本発明では特に制御対象としたり、規定したりはしない。
【００３３】
せん断変形組織同士の間隔のばらつき
これに対して、せん断変形組織同士の間隔のばらつきの方は、缶蓋用アルミニウム合金板の通常の成分と製造条件あるいは通常の圧延条件の範囲で大きく変動し、しかも、曲げ変形時の割れやしわの原因となり、缶蓋用アルミニウム合金板の曲げ加工性に大きく影響する。
したがって、本発明では、曲げ加工性向上の効果的な制御手段として、互いに隣り合う前記せん断変形組織同士の、圧延方向と略平行方向における間隔のばらつきを選択する。
すなわち、前記した合金組成とした上で、曲げ加工性を向上させるために、この缶蓋用アルミニウム合金板の組織として、前記せん断変形組織同士の間隔のばらつきを抑制する。
【００３４】
板のせん断変形組織の間隔のばらつきが大きいと、間隔が狭い箇所に変形が集中し、曲げ変形時に割れやしわが発生する。そこで、本発明は、せん断変形組織の間隔のばらつきを小さくすることにより、曲げ加工性を向上させる。
具体的には、平面視でこの板の板厚中心における圧延面と平行な面を、５０００倍のＳＥＭで４視野（４箇所）観察した際の、各視野内（１視野内）で観察可能な、前記互いに隣り合うせん断変形組織同士の全間隔を平均化して１視野当たりの平均間隔とする。
その上で、互いに隣り合う前記せん断変形組織同士の、板の圧延方向と略平行方向における間隔のばらつきを、前記４視野における前記各平均間隔のうちの最大値と最小値との差として、３００ｎｍ以下（但し、０ｎｍを含まず）に抑制する。
【００３５】
この互いに隣り合うせん断変形組織同士の、板の圧延方向と略平行方向における間隔のばらつきは、製造限界から実際問題として０ｎｍとはならないが、小さいほど、曲げ加工性の向上効果が高く、好ましくは２００ｎｍ以下、より好ましくは１００ｎｍ以下とする。
前記平均間隔のうちの最大値と最小値との差が３００ｎｍを超えた場合、板のせん断変形組織の間隔のばらつきが大き過ぎ、間隔が狭い箇所に変形が集中し、曲げ変形時に割れやしわが発生する。このため、曲げ加工性が著しく低下する。
【００３６】
せん断変形組織同士の間隔の測定
前記せん断変形組織同士の間隔を、図１と同じ模式図である図２に部分的に拡大して示す。
この図２のように、前記せん断変形組織同士の間隔は、四角印で示す、色や明るさが異なる、隣り合う境界同士（コントラスト同士）の間隔として測定できる。
本発明では、図３に示す、平面視での板の板厚中心において、圧延面（圧延表面）と平行な、斜線を付した面を組織観察面（測定面）として、５０００倍のＳＥＭで観察した際に、このＳＥＭの視野内で観察可能な、互いに隣り合うせん断組織帯同士の間隔を全て測定して平均化し、１視野当たりのせん断変形組織同士の平均間隔とする。
そして、前記ＳＥＭで４視野として、任意の間隔を設けた板の板幅方向中心部４箇所を観察した際の、これら４つの各視野における各平均間隔（１視野当たりの平均間隔）のうちで、最大値となる平均間隔と、最小値となる平均間隔との差を、せん断変形組織の間隔のばらつきとする。
【００３７】
これによって、本発明は、従来は兼備させることが困難であった、曲げ加工性と高強度化とを両立させることができる。すなわち、缶蓋用アルミニウム合金板の特性として、冷間圧延後に焼付塗装処理された後の缶蓋用アルミニウム合金板の０．２％耐力と、この板の曲げ加工性とを、共に高いレベルとすることができる。
より具体的には、後述する実施例の通り、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上であっても、高い曲げ加工性を有し、高強度、高成形性とすることができる。
【００３８】
曲げ加工試験
缶蓋用アルミニウム合金板の曲げ加工性の評価指標として、また、薄肉化の中での厳しい成形性や耐圧性を総合的に評価する評価指標として、図４にて後述する押し曲げ法（ローラ曲げ法）がある。この押し曲げ法は、板状試験片を、間隔をあけた二つの支持用回転ロール上に載置して、板の中央部に上方より押し金具で荷重を加えて下方に曲げ、鋭角のＶ字状に曲げ加工する。
【００３９】
この押し曲げ法は、曲げ加工試験の中でも厳しい試験方法であり、この押し曲げ法により評価される曲げ加工性が向上すれば、缶蓋用５０００系アルミニウム合金板の成形性が向上して薄肉化されても蓋加工に耐えて割れにくく、蓋加工による塗膜剥離などの塗膜欠陥が生じにくくなる。
また、飲料充填後の内圧の変化による変形時にも亀裂が発生しにくくなり、缶に装着後の蓋としても耐圧性が増す。
すなわち、この押し曲げ法によれば、従来の缶蓋用５０００系アルミニウム合金板が、高い材料強度を有することを前提として、成形性や耐圧性などの特性を総合的に兼備できているか否かを評価することができる。
言い換えると、リベット成形性などの個々の、あるいは個別の、特化した成形性の評価は良くても、この押し曲げ法による曲げ加工性が優れていないと、缶蓋用５０００系アルミニウム合金板として、成形性や耐圧性などの特性を兼備できているとは限らないということを意味する。
【００４０】
以上説明した、本発明で規定する板の組織そして特性は、前記した通り、缶蓋用アルミニウム合金板として、冷延板（冷延後の板）に塗装および塗装焼付け処理を施した後のアルミニウム合金板（プレコート板）の組織と特性か、この板を成形した缶蓋の組織と特性である。また、このような塗装や塗装焼付け処理を施さずとも、あるいは缶蓋に成形せずとも、冷延板に、塗装焼付け処理を模擬した、後述する特定条件での熱処理を施した後の、板の組織と特性であっても良い。これらの組織と特性とは、前記塗装焼付け処理と前記熱処理との条件が同じであれば、同じか、あるいは僅差により同じと見なすことができる組織と特性となる。
【００４１】
製造方法
次に、本発明における缶蓋用アルミニウム合金板の製造方法を説明する。
本発明のアルミニウム合金板の製造工程自体は、常法のように、前記組成のアルミニウム合金を溶解、鋳造して鋳塊とする鋳造工程と、鋳塊を熱処理により均質化する均質化熱処理工程と、均質化した鋳塊を熱間圧延して熱間圧延板とする熱間圧延工程と、熱間圧延板を冷間圧延する１次冷間圧延工程と、１次冷間圧延板を中間焼鈍する中間焼鈍工程と、中間焼鈍した板を冷間圧延する２次冷間圧延工程によって製造される。以下、工程順に説明する。
【００４２】
まず、アルミニウム合金を溶解し、ＤＣ鋳造法等の公知の半連続鋳造法により、前記組成のアルミニウム合金を鋳造する。ちなみに、連続（ＣＣ）鋳造は、金属間化合物のサイズが小さく、体積率も小さくなるので、開缶性が悪くなる(開缶荷重が高くなる)可能性があり、ＤＣ鋳造法を用いる方が好ましい。
【００４３】
均質化熱処理
次に、鋳塊表層の不均一な組織となる領域を面削にて除去した後、均質化熱処理を施す。これによって、内部応力を除去し、鋳造時に偏析した溶質元素を均質化し、鋳造時に晶出した金属間化合物を拡散固溶させて、組織が均質化される。このために、均質化熱処理は、４５０℃以上の温度で１時間以上保持することが好ましい。
【００４４】
均質化熱処理温度が４５０℃未満か保持時間が１時間未満の場合、前記均質化効果が低下して、機械的な特性や開缶性が低下する可能性がある。保持時間の上限は２０時間であり、これを超えても、均質化効果に大差なく、生産性が低下する可能性がある。
【００４５】
熱間圧延
この均質化熱処理後、鋳塊を冷却することなく続けて、あるいは所定の開始温度まで冷却して、まず熱間粗圧延し、さらに熱間仕上圧延により、所定の板厚のアルミニウム合金熱間圧延板とする。このとき、３００℃以上で仕上げ熱間圧延を終了することが好ましい。
【００４６】
１次冷間圧延、中間焼鈍、２次冷間圧延
次いで、この熱間圧延板を、１次冷間圧延（１次冷延）、中間焼鈍、２次冷間圧延（２次冷延）して冷間圧延板（冷延板）とする。この冷延は、１次冷延、２次冷延ともに、必要な圧延回数の冷延を行う。
【００４７】
ここで、圧延回数とは、板が圧延される回数である。
【００４８】
１次冷間圧延
前記１次冷延の総圧延率（総圧下率）は、好ましくは６０％以上、９０％以下、より好ましくは、７０％以上、８５％以下とする。
総圧延率が６０％未満の場合、圧延による蓄積歪みが不足し、次工程の中間焼鈍にて再結晶粒径が大きくなり、曲げ加工性が悪くなってしまう可能性がある。
一方、総圧延率が９０％を超えると、圧延の回数が増加し、生産性が悪くなってしまう。
【００４９】
また、１次冷延では、最終パスの巻取り温度を、好ましくは１２０℃以上、より好ましくは１５０℃以上とする。巻取り温度が低いと、残存する転位密度のばらつきが大きくなり、曲げ加工性が悪くなってしまう。
【００５０】
中間焼鈍
この１次冷間圧延された冷間圧延板を、中間焼鈍して再結晶させるとともに、合金元素の固溶量を増加させることが好ましい。
この中間焼鈍は連続焼鈍工程（設備）で行い、板の最高到達温度４００℃以上、５５０℃以下で、最高到達温度での保持時間が６０ｓ以下のできるだけ短い時間で行うことが好ましく、最高到達温度までの加熱速度及び前記最高到達温度からの冷却速度を、いずれも１００℃／ｍｉｎ以上とすることが好ましい。
加熱速度が１００℃／ｍｉｎ未満の場合や、最高到達温度が５５０℃を超える場合、保持時間が６０ｓを超える場合、そして冷却速度が１００℃／ｍｉｎ未満の場合、それぞれ焼鈍工程終了後の再結晶粒が大きくなりやすい。このため、曲げ加工性が低下する可能性がある。また、中間焼鈍の最高到達温度が４００℃未満の場合、焼鈍工程終了後のアルミニウム合金板に加工組織が残留するとともに、合金元素の固溶量が減る可能性がある。
【００５１】
２次冷間圧延
続いて、前記中間焼鈍した冷延板を、再度、圧延回数が２回以上で２次冷延する。
この際に、全ての圧延において、１圧延当たりの圧延率（圧下率）を好ましくは３０％以上、より好ましくは４０％以上、さらに好ましくは４５％以上とする。
１圧延当たりの圧延率が小さいと、ひずみ浸透深さが浅くなり、板厚中心部の歪が小さくなる。このため、結晶粒によって導入される歪量が異なり、せん断変形組織の平均間隔のばらつきが大きくなる可能性がある。
【００５２】
以上の工程で製造した缶蓋用アルミニウム合金板は、クロメート系やジルコン系などの表面処理を施し、エポキシ系樹脂や塩ビゾル系、ポリエルテル系などの有機塗料を塗布し、ＰＭＴ（Ｐｅａｋ Ｍｅｔａｌ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：メタル到達温度）が２００〜２８０℃で塗装焼付け処理して、プレコート板とされた後、缶蓋へと成形される。本発明で、強度、曲げ加工性、開缶性の評価のための、塗装焼付け処理を模擬した、前記熱処理は、この塗装焼付け処理条件範囲より、再現性を持たせるために２６０℃×２０秒のワンポイントとして選択している。
【００５３】
（缶蓋の作製方法）
素材アルミニウム合金板（冷延板）から缶蓋を作製する公知の方法の一例を以下に説明する。
【００５４】
前記したように、予め塗装および焼付塗装処理された素材アルミニウム合金板（プレコート板）を円板形状に打ち抜いた（ブランキング加工した）ブランク材を、プレス機で絞り加工し、外周部のカール加工を施した後、カール部にシール用のコンパウンドを塗布してシェルを作る。
この後、コンバージョン成形として、以下の成形を行う。プレス機で、シェルの中央にタブを取り付けるための凸部を形成するリベット成形を行う。このリベット成形は、缶蓋中央部を張り出させるバブル成形工程と、この張出部（バブル）を１〜３工程で縮径しつつ急峻な突起とするボタン成形工程とで構成される。
【００５５】
次に、断面がＶ字形の刃先をした金型を押し付けて、飲み口部の溝である、図５、６のスコア３の成形、パネルの剛性を高めるための凹凸や文字の成形を行う。
更に、シェルの中央に加工した凸部に、別途成形したタブをかしめて一体化する（これをステイク工程という）。この一体化した缶蓋の平面図を図５に示す。
そして、別途成形され、開口部から内容物（飲料、食品）が充填された缶胴の開口部に、この缶蓋を巻き締めて封止される。
【実施例】
【００５６】
以上、本発明を実施するための形態について述べたが、以下に、本発明の効果を確認した実施例を、本発明の要件を満たさない比較例と対比して具体的に説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００５７】
供試材アルミニウム合金板
表１に示す、Ｎｏ．１〜２７の組成の各アルミニウム合金を半連続鋳造法（ＤＣ）にて鋳造し、各例とも共通して、鋳塊表層を面削してスラブを作製した。このスラブに、各例とも共通して、５００℃×４時間の均質化熱処理を施した後、この５００℃の温度で熱間粗圧延を開始し、続く熱間仕上げ圧延の終了温度を３３０℃として、所定の板厚の熱間圧延板とした。
【００５８】
この熱間圧延板に対し、各例とも、表１に示すように、１次冷間圧延の圧延率および最終パスの巻取り温度を種々変えて、１次冷間圧延し、板厚０．８５ｍｍの１次冷間圧延板とした。
この１次冷間圧延後に、各例とも共通して、板の最高到達温度４００℃で、保持時間が３０ｓ未満の条件で、連続焼鈍設備にて中間焼鈍を行った。この中間焼鈍の際の、前記最高到達温度までの加熱速度及び前記最高到達温度からの冷却速度は、各例とも共通して、１００℃／ｍｉｎ以上とした。
この中間焼鈍後、２次冷間圧延を、圧延回数２回から４回にて、各例とも表１に示すように、各圧延の圧延率を種々変えて順次行い、各例とも共通して、板厚０．２１５ｍｍの缶蓋用アルミニウム合金板を作製した。
【００５９】
このように製造した、表１のＮｏ．１〜２７のアルミニウム合金板を、塗装焼付け処理を模擬し、共通して、塗装はせずに、オイルバスによる２６０℃×２０秒の熱処理のみを施したものを、以下の組織や特性の測定、評価のための供試材とした。
【００６０】
せん断変形組織同士の平均間隔のばらつき
この供試材のせん断変形組織同士の平均間隔のばらつきを、前記した要領にて測定した。すなわち、前記供試材から測定用の試料を任意の４箇所から採取して、日本電子製のクロスセクションポリッシャを用いて断面加工を行い、図３の斜線を付した面（板の板厚中心における圧延面と平行な面）をＳＥＭ観察面として表面に出して、図１における前記互いに隣り合うせん断変形組織同士の平均間隔を、図２および前記した要領にて、５０００倍のＳＥＭで４視野、観察、測定した。
この際、１視野当たりの面積（測定面積）は、４視野とも同じ４５０μｍ２とした。
そして、これら４視野における各々の平均間隔のうちの最大値と最小値との差（ｎｍ）を求め、３００ｎｍ以下（０ｎｍを含まず）を合格とした。
これらの結果を表１に示す。
【００６１】
０．２％耐力
前記供試材を、引張方向が圧延方向と平行になるようにＪＩＳ−５号引張試験片を作製した。この試験片を用い、ＪＩＳ−Ｚ２２４１に準じて引張試験を行い、０．２％耐力を求めた。０．２％耐力の適正範囲は３００ＭＰａ以上であり、この範囲であれば、薄肉化された缶蓋であっても耐圧強度を満足する。
【００６２】
曲げ加工性
曲げ加工性は、前記供試材を、長さ８０ｍｍ、幅２５ｍｍの板状試験片に加工し、図４に示す押し曲げ法（ローラ曲げ法）により、前記板状試験片を、０．９５ｍｍの間隔をあけた二つの支持用回転ロール上に載置して、板の中央部に上方より先端部のＲが０．２ｍｍの押し金具で荷重を加えて下方に曲げ、先端の角度が１５°(図４では１０°から２０°の範囲で表示）の鋭角のＶ字状に曲げ加工した。
そして、先端部の表面を観察して、しわも割れも無いか、しわはあるが割れ（クラック）の入っていないものを、曲げ加工性が良好で、缶蓋用として使用できるとして〇と評価した。
また、しわがある上に幅が１５０μｍ以下のクラックも入っているものを、条件によっては缶蓋用として使用可として△と評価した。
更に、幅が１５０μｍ以上の大きなクラックが入っているものを、曲げ加工性が劣り、缶蓋用としては使用不可として×と評価した。
【００６３】
開缶荷重
前記供試材を、２０４径フルフォーム・エンド金型にてシェル成型、コンバージョン成形、タブのステイクを行った後に、開缶試験を行った。
図５は開缶試験に用いた缶蓋の平面図である。
図６は開缶試験に用いた缶蓋のスコア３の断面図である。
図７は開缶時の荷重を測定する開缶荷重測定機の概要図である。このうち、図７（ａ）は開缶荷重測定機５の斜視図である。図７（ｂ）は開缶荷重測定機５の測定時の缶蓋１付近の断面模式図である。図７（ｃ）は開缶荷重測定機５に缶蓋１を設置するときの缶蓋１の向きを示す正面模式図である。
【００６４】
具体的には、缶蓋１をスコア３に対してタブ４が上方となるように、開缶荷重測定機５に缶蓋１を設置する（図７（ｃ））。缶蓋１のタブ４に掛止具６を引っ掛けて、掛止部７とする（図７（ｂ））。掛止具６を水平方向へ引っ張って３Ｎの引張荷重を負荷し、その状態で掛止具６を静止させた後、缶蓋１をＸ方向に回転させた。ロードセルにて荷重を測定し、最も高い荷重を開缶荷重とした。開缶荷重の適正範囲は２２Ｎ以下とした。
【００６５】
表１に示すように、本発明の規定範囲内のＮｏ．１〜１４の実施例は、成分組成が発明範囲内であり、全て好ましい製造条件で製造されている。
このため、前記せん断変形組織同士の平均間隔のばらつきを、前記平均間隔のうちの最大値と最小値との差として３００ｎｍ以下（０ｎｍを含まず）に抑制できている。
この結果、Ｎｏ．１〜１４の実施例は、表１に示すように、０．２％耐力及び開缶荷重が適正で、曲げ加工性が優れる。すなわち、成形性を保ったまま高強度化させており、成形性と高強度化とを両立させることができている。従って、実施例のアルミニウム合金板は、板厚が０．２１５ｍｍと薄いが、イージーオープン缶蓋用として好適に使用し得る。
【００６６】
なお、前記実施例の中でも、前記せん断変形組織同士の平均間隔のばらつきが小さいほど、曲げ加工性に優れており、前記平均間隔のうちの最大値と最小値との差が１００ｎｍ以下の実施例（１、５、７〜９．１３、１４）は、１００ｎｍを超える実施例（２〜４、６、１０〜１２）よりも、曲げ加工性に優れることが分かる。この傾向は、後述する比較例でも同じである。
【００６７】
一方、表１のＮｏ．１５〜２７の比較例は、成分組成か、前記せん断変形組織同士の平均間隔のばらつき、のいずれかが本発明の規定範囲内でなく、下記のとおり、０．２％耐力、曲げ加工性、開缶荷重のいずれかが適正値を満たさない。
【００６８】
Ｎｏ．１５は、Ｍｇ含有量が下限未満で不足しており、好ましい製造条件で製造され、前記せん断変形組織同士の平均間隔のばらつきを満たし、曲げ加工性も良いものの、０．２％耐力が低すぎる。
Ｎｏ．１６は、Ｍｇ含有量が上限を超えて過剰なため、好ましい製造条件で製造され、前記せん断変形組織同士の平均間隔のばらつきを満たしているものの、強度が高すぎて曲げ加工性が悪く（曲げ加工試験で大きなクラックが生じ）、開缶試験を行わなかった。
Ｎｏ．１７は、Ｆｅ含有量が下限未満で不足するため、好ましい製造条件で製造され、前記せん断変形組織同士の平均間隔のばらつきを満たし、曲げ加工性も良いものの、開缶荷重が大きすぎる。
Ｎｏ．１８は、Ｆｅ含有量が上限を超えて過剰なため、好ましい製造条件で製造され、前記せん断変形組織同士の平均間隔のばらつきを満たしているものの、曲げ加工試験で大きな割れ（クラック）が生じ、開缶試験を行わなかった。
【００６９】
Ｎｏ．１９は、Ｓｉ含有量が下限未満で不足するため、好ましい製造条件で製造され、前記せん断変形組織同士の平均間隔のばらつきを満たし、曲げ加工性も良いものの、開缶荷重が大きすぎる。
Ｎｏ．２０は、Ｓｉ含有量が上限を超えて過剰なため、好ましい製造条件で製造され、前記せん断変形組織同士の平均間隔のばらつきを満たしているものの、曲げ加工試験で大きな割れ（クラック）が生じ、開缶試験を行わなかった。
Ｎｏ．２１は、Ｍｎ含有量が下限未満で不足するため、好ましい製造条件で製造され、前記せん断変形組織同士の平均間隔のばらつきを満たし、曲げ加工性も良いものの、０．２％耐力が低すぎる。
Ｎｏ．２２は、Ｍｎ含有量が上限を超えて過剰なため、好ましい製造条件で製造され、前記せん断変形組織同士の平均間隔のばらつきを満たしているものの、曲げ加工試験で大きな割れ（クラック）が生じ、開缶試験を行わなかった。
【００７０】
Ｎｏ．２３は、Ｃｕ含有量が下限未満で不足するため、０．２％耐力が低すぎる。
Ｎｏ．２４は、Ｃｕ含有量が上限を超えて過剰なため、好ましい製造条件で製造され、前記せん断変形組織同士の平均間隔のばらつきを満たしているものの、曲げ加工試験で大きな割れ（クラック）が生じ、開缶試験を行わなかった。
【００７１】
Ｎｏ．２５は、合金組成は本発明範囲内であるものの、１次冷延の圧延率が高すぎて、前記せん断変形組織同士の平均間隔のばらつきが３００ｎｍを超えており、曲げ加工性が悪い。
Ｎｏ．２６は、合金組成は本発明範囲内であるものの、１次冷延の最終パスの巻取り温度が低すぎて、前記せん断変形組織同士の平均間隔のばらつきが３００ｎｍを超えており、曲げ加工性が悪い。
Ｎｏ．２７は、合金組成は本発明範囲内であるものの、２次冷延における２、３パス目の圧延率が各々低すぎて、前記せん断変形組織同士の平均間隔のばらつきが３００ｎｍを超えており、曲げ加工性が悪い。
【００７２】
以上の結果から、高強度、曲げ加工性、開缶性を兼備するための、本発明の各要件や好ましい製造条件の意義が裏付けられる。
【００７３】
【表１】
2017095765.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上、本発明は、従来のように、成形性を得るために材料強度を低下させる必要が無く、高強度、曲げ加工性、開缶性を兼備した缶蓋用アルミニウム合金板を提供することができる。
このため、薄肉化、高強度化され、より厳しい条件での高い成形性と、開缶性も要求される缶蓋に用いられるアルミニウム合金板に最適である。
【符号の説明】
【００７５】
１ 缶蓋
２ リベット部
３ スコア
４ タブ
５ 開缶荷重測定機
６ 掛止具
７ 掛止部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2017095765.tif 000008
【図６】
2017095765.tif 000009
【図７】
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