(57)【要約】【課題】本発明は、板厚を０．２ｍｍ程度に薄肉化した場合でも、飲料充填後の耐圧強度に不足がなく、リベット成形性及び開缶性にも優れ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、板厚中心部の組織として、図１に示すＳＥＭ−ＴＫＤ法にて測定された、傾角１５°以上の大傾角粒界を有する同一結晶粒内の結晶方位差を小さくして、板厚を０．２ｍｍ程度に薄肉化した場合でも、飲料充填後の耐圧強度に不足がなく、リベット成形性及び開缶性にも優れさせる。【選択図】図１
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【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方向と板厚方向を含む断面を観察面として、ＳＥＭ−ＴＫＤ法にてステップ数０．０２５μｍで測定したときの、傾角１５°以上の大傾角粒界を有した結晶粒内における、圧延方向に平行な線上の、「ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ」と定義される、隣接する測定点間の結晶方位差の平均が１．５°以下（但し０°を含まず）であり、かつ、前記結晶方位差が１．５°以上となる測定点の間隔が平均で４００ｎｍ以上である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、高強度と優れた成形性、及び優れた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】
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、金属間化合物（開缶性、成形性）、結晶粒径（成形性）、サブグレインあるいは集合組織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、缶蓋用５０００系アルミニウム合金板の前記組織制御のうち、板の内部組織におけるサブグレインの面積占有率を３乃至３０％に制御して、缶蓋を缶胴に巻き締める際の、カーリング性及び巻き締め性を向上させることが提案されている。
【０００８】
また、分析解析技術の発展として、非特許文献１では、缶蓋用５０００系アルミニウム合金板ではないが、Ｍｇ-２Ｇｄ-１Ｚｎ（at％）合金組織の結晶方位解析を、ＳＥＭ−ＴＫＤ法（Transmission Kikuchi Diffraction）により行い、結晶方位解析が可能になったことが記載されている。この非特許文献１では、前記合金の結晶粒の鮮明な結晶方位マップが掲載されている。
【０００９】
ＳＥＭ−ＴＫＤ法は、非特許文献２にて紹介されているように、材料のミクロ組織観察に汎用されている電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ法：Electron backscatter diffraction ）を改良したもので、透過電子後方散乱回折法、透過ＥＢＳＤ法、ｔ−ＥＢＳＤとも表現されている。
ここで、「透過ＥＢＳＤ」あるいは「ｔ−ＥＢＳＤ」は、Transmission Electron BackScattered Diffraction Patternの略である。
従来のＳＥＭ−ＥＢＳＤ法は、試料を反射した電子の回折によって形成される菊池パターンを解析しており、強加工材では菊池パターンが比較的不鮮明であり、結晶方位解析が十分にはできなかった。
これに対して、このＳＥＭ−ＴＫＤ法は、試料を、反射ではなく、透過した電子の回折によって形成される菊池パターンを解析しており、従来のＳＥＭ−ＥＢＳＤ法よりも、分解能が高くなり、微小な方位差も検出できるため、これまでは十分に解析できなかった結晶方位解析が詳細にできる。このため、本発明を含めて、このＳＥＭ−ＴＫＤ法を活用して、今まで制御ができていなかった結晶粒内の方位差を制御することができるようになり、非特許文献１、２などの通り、２０１２年以降、日本国内で、金属材料の結晶方位解析に普及し始めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−２２９０６６号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】日本金属学会2015年（第157回）秋期講演大会「ＳＥＭ−ＴＫＤ法の測定条件の検討と金属材料への適用」与田利花, 諸永友美, 大井一喜, 有賀康博
【非特許文献２】日本金属学会誌  第77巻  第７号（2013）268-275頁「透過ＥＢＳＤ法の評価と材料ミクロ組織観察への応用」鈴木清一
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の缶蓋用５０００系アルミニウム合金板には、缶蓋に成形する際のリベット成形性の向上には未だ課題があり、薄肉化した場合に高強度化すると、リベット成形性が低下し、優れたリベット成形性を得るには材料強度を低下させる必要がある、という課題が未だあった。
【００１３】
ここで、缶蓋成形工程について説明する。まず、素材を円板形状に打ち抜いた後に、絞り加工でシェルを成形し、次にコンバージョン成形にて、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。
このリベット成形後に、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３、４のスコア３の成形や、パネルの剛性を高めるための凹凸や文字の成形を行う。その後、ステイク工程として、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。
【００１４】
この際、タブを正常に固定するためには、ステイク後のリベット径の大きさを確保する必要があり、そのため、ボタン成形工程終了後の突起（ボタン）高さを十分に高く成形できるリベット成形性が素材に求められる。
【００１５】
これに対して、前記した従来の組織制御では、高強度化すると前記リベット成形性が低下し、優れたリベット成形性を得るには材料強度を低下させる必要があった。すなわち、従来の組織制御では、リベット成形性と高強度化とを両立させることには未だ限界があった。
【００１６】
また、前記ＳＥＭ−ＴＫＤ法も、缶蓋用アルミニウム合金板の結晶方位解析には未だ適用されておらず、リベット成形性と高強度化との両立の課題と、前記ＳＥＭ−ＴＫＤ法により解析される結晶方位との関係は、依然未知のままであった。
【００１７】
このような課題に対して、本発明は、十分な材料強度を有するにも関わらず、高いリベット成形性を有することができ、薄肉化した場合でも、飲料充填後の耐圧強度に不足がなく、リベット成形性及び開缶性にも優れ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】
【００１８】
前記課題を解決するための本発明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方向と板厚方向を含む断面を観察面として、ＳＥＭ−ＴＫＤ法にてステップ数０．０２５μｍで測定したときの、傾角１５°以上の大傾角粒界を有した結晶粒内における、圧延方向に平行な線上の、「ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ」と定義される、隣接する測定点間の結晶方位差の平均が１．５°以下（但し０°を含まず）であり、かつ、前記結晶方位差が１．５°以上となる測定点の間隔が平均で４００ｎｍ以上であることとする。
【００１９】
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】
【００２０】
本発明は、５０００系缶蓋用アルミニウム合金板の組織として、ＳＥＭ−ＴＫＤ法にて解析される、大傾角粒界を有する結晶粒内における前記結晶方位差を制御して、強度を保ったまま成形性を向上させる。
すなわち、前記板の板厚中心部の組織として、傾角１５°以上の大傾角粒界を有する結晶粒内の結晶方位差を、図１に示すＳＥＭ−ＴＫＤ法にて測定した際の、互いに隣接する前記測定点同士の結晶方位差の平均を小さくするとともに、前記結晶方位差が大きい測定点の平均距離（間隔）を大きくして、板厚を０．２ｍｍ程度に薄肉化した場合でも、飲料充填後の耐圧強度に不足がなく、リベット成形性及び開缶性にも優れさせる。
【００２１】
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、５０００系缶蓋用アルミニウム合金板の優れたリベット成形性と高強度とを両立させることができる。
本発明では、従来のように、リベット成形性を得るために、材料強度を低下させる必要が無く、十分な材料強度を有するにも関わらず、高いリベット成形性を有することができる。このため、板厚を０．２ｍｍ程度に薄肉化した場合でも、飲料充填後の耐圧強度に不足がなく、リベット成形性及び開缶性にも優れ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】
【００２２】
【図１】本発明で用いるＳＥＭ−ＴＫＤ法を示す概略図である。
【図２】ＳＥＭ−ＴＫＤ法で測定された結晶方位マップの模式図である。
【図３】アルミニウム合金板を成形してなる缶蓋の平面図である。
【図４】開缶性の評価時に使用する缶蓋のスコアの断面図である。
【図５】開缶性の評価時に使用する開缶荷重測定機の概要図である。図５（ａ）は開缶荷重測定機の斜視図である。図５（ｂ）は開缶荷重測定機の測定時の缶蓋付近の断面模式図である。図５（ｃ）は開缶荷重測定機に缶蓋を設置するときの缶蓋の向きを示す正面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
（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。
【００２５】
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及び不可避不純物からなるものとする。以下に、含有する各元素の意義につき、順に説明する。
【００２６】
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、成形性、特にリベット成形性が低下する。従って、Ｍｇの含有量は３．８〜５．５質量％、好ましくは３．８〜５．０質量％とする。
【００２７】
ここで、Ｍｇは、母相に固溶すると、大きな格子ひずみを生じるため、加工硬化特性が向上する。Ｍｇの固溶量が減ると、固溶していないＭｇは、Ｍｇ２ＳｉもしくはＭｇ２Ａｌ３の化合物として存在し、この化合物は、リベット成形時の割れやくびれの原因となって、リベット成形性を低下させる。
したがって、前記範囲で含有するＭｇについて、リベット成形性を保ったまま高強度化するためには、Ｍｇの固溶量（固溶割合）は高いほど良く、前記Ｍｇ含有量の８０％以上、好ましくは８８％以上とすることが好ましい。このＭｇの固溶量（固溶割合）の上限は特に定めないが９９％程度である。
【００２８】
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０．１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、リベット成形性が低下する。従って、Ｆｅの含有量は０．１０〜０．５０質量％、好ましくは０．１０〜０．３０質量％とする。
【００２９】
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の数密度や体積率が大きくなり、リベット成形性が低下する。従って、Ｓｉの含有量は０．０５〜０．３０質量％、好ましくは０．０５〜０．２０質量％とする。
【００３０】
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の数密度や体積率が大きくなり、リベット成形性が低下する。従って、Ｍｎの含有量は０．０１〜０．６０質量％、好ましくは０．３０〜０．５０質量％とする。
【００３１】
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、リベット成形性が低下する。従って、Ｃｕの含有量は０．０１〜０．３０質量％、好ましくは０．０５〜０．２０質量％とする。
【００３２】
不可避不純物
本発明に係るアルミニウム合金は、前記必須成分以外に、残部Ａｌと不可避不純物とからなる。不可避不純物は、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。
【００３３】
（アルミニウム合金板の組織）
本発明では、前記した合金組成とした上で、この缶蓋用アルミニウム合金板の組織における、ＳＥＭ−ＴＫＤ法による結晶方位解析に基づき、大傾角粒界を有する結晶粒内における前記結晶方位差を制御して、強度を保ったまま成形性を向上させる。
このために、缶蓋用アルミニウム合金板の板厚中心部（板厚中央位置）の組織として、傾角１５°以上の大傾角粒界を有した結晶粒内における、圧延方向に平行な線上の、「misorientation」と定義される、隣接する測定点間の結晶方位差を規定する。
ＳＥＭ−ＴＫＤ法による結晶方位解析によって、図２に模式図で示すような結晶方位マップが得られる。この図２の結晶方位マップは、その上下方向が板の圧延方向であり、その左右方向が板厚方向であり、板厚中心における、圧延方向と板厚方向とを含む、板の断面が観察面となっている。
図２に示す視野では、描いている各実線が傾角１５°以上の大傾角粒界であり、この大傾角粒界を有する結晶粒が、圧延方向（図の上下方向）に亘って延在するとともに、板厚方向（図２の左右方向）に隣接して並んでいる。
そして、一つの結晶粒であっても、例えば、図２に示す、中央部の結晶粒内の圧延方向に平行な一点鎖線上の、引出線で各々示す各結晶方位のように、その粒内の位置によって結晶方位が種々異なっており、結晶方位差がある。
この、一つの結晶粒内の位置による結晶方位差は、図２に示すように、ごくわずかであっても（大きくなくても）、リベット成形性などの特性に大きく影響することを、本発明者らは知見した。
【００３４】
このため、本発明では、この傾角１５°以上の大傾角粒界を有した結晶粒内における、前記圧延方向に平行な線上の、前記隣接する測定点間の結晶方位差の平均（°）、すなわち平均角度、および前記結晶方位差が１．５°以上となる測定点の間隔の平均（ｎｍ）を各々規定する。
具体的には、前記図２に示す結晶方位マップのように、板の板厚中心における圧延方向と板厚方向を含む断面を観察面として、前記図１に示す、ＳＥＭ−ＴＫＤ法によって、ステップ数０．０２５μｍで測定し、粒内の位置による、前記ごくわずかな結晶方位差あるいは結晶方位差の程度に着目して解析する。
そして、この測定により得られる、傾角１５°以上の大傾角粒界を有した結晶粒内において、前記圧延方向に平行な線上の、前記隣接する測定点間の結晶方位差の平均（misorientation）を、１．５°以下（但し０°を含まず）、好ましくは１.０°以下（但し０°を含まず）、より好ましくは０.７°以下（但し０°を含まず）と小さくする。ここで、前記「１．５°以下（但し０°を含まず）」とは「０°を超え、１．５°以下の範囲」と同じ意味である。
また、本発明では、これと同時に、前記測定により得られる、前記結晶方位差が１．５°以上となる測定点の間隔を、平均で４００ｎｍ以上、好ましくは６００ｎｍ以上、と大きくする。
【００３５】
これによって、板厚を０．２ｍｍ程度に薄肉化した場合でも、飲料充填後の耐圧強度に不足がなく、リベット成形性及び開缶性にも優れさせる。
【００３６】
リベット成形性は、張出時に生じるせん断帯の抑制により、成形時の割れやくびれを抑制して、成形性を向上させることができる。
本発明では、前記板の同一結晶粒内における結晶方位差が小さく、また方位差が大きい箇所が少ない方が、リベット成形性の張出時に生じるせん断帯が抑制され、成形時の割れやくびれが抑制されて、リベット成形性が向上することを見出した。
【００３７】
したがって、互いに隣接する測定点同士の結晶方位差が平均で１．５°を超えた場合や、前記結晶方位差が１．５°以上となる測定点の間隔が平均で４００ｎｍ未満のいずれかの場合には、リベット成形性の張出時に生じるせん断帯が抑制されず、成形時の割れやくびれも抑制できなくなり、リベット成形性が向上しない。
【００３８】
このように、本発明は、従来は兼備させることが困難であった、リベット成形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、この板のリベット成形性とを、共に高いレベルとすることができる。
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、限界張出高さが１．５０ｍｍ以上の、高強度、高成形性とすることができる。板の限界張出高さが１．５０ｍｍ以上であれば、缶蓋の実成形時にも十分な高さの前記した突起（ボタン）を成形することができ、十分なリベット成形性を有している。
【００３９】
なお、このデータは、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特性として、後述する実施例の通り、塗装焼付け処理を模擬した、２６０℃×２０秒の熱処理後の０．２％耐力と、この板のリベット成形性の評価をφ６ｍｍの微小張出試験を行った際の限界張出高さとした場合の、強度と成形性との関係である。
【００４０】
（ＳＥＭ−ＴＫＤ法による結晶方位解析方法）
以下に、ＳＥＭ−ＴＫＤ法による結晶方位解析方法を説明する。
本発明では、前記非特許文献１に開示された方法と同じ条件で、缶蓋用５０００系アルミニウム合金板の板厚中心（板厚中央位置）における組織のＳＥＭ−ＴＫＤ法（Transmission Kikuchi Diffraction）による結晶方位解析を行う。
ＳＥＭ−ＴＫＤ法の測定原理を図１の概略図にて示す。
この図１の通り、缶蓋用５０００系アルミニウム合金板の板厚中心部から採取した薄膜試料（TEM Specimen）に、電子線（Primary Electron Beam）を入射させる。
そして、前記薄膜試料を透過した電子の回折によって形成される菊池パターンを、ＳＥＭ−ＥＢＳＤシステム（走査型電子顕微鏡−後方散乱電子回折［ＥＢＳＤ「Electron Back Scattering Diffraction」］の検出器（Detector）で捉える。
更に、前記菊池パターンを、ＳＥＭ−ＥＢＳＤ法と同様に、電子チャネリングパターン法（ＥＣＰ法）により、前記図２に示すような、結晶方位マップを作成して結晶方位解析を行う。
この結晶方位解析法の詳細は、神戸製鋼技報／Ｖｏｌ．５２  Ｎｏ．２（Ｓｅｐ．２００２）Ｐ６６−７０などに詳細に記載されている。
【００４１】
ＳＥＭ−ＴＫＤ法によれば、前記図２の結晶方位マップのように、圧延方向（図の上下方向）に亘って延在し、板厚方向（図２の左右方向）に、互いに隣接して並ぶ複数の傾角１５°以上の大傾角粒界を有する結晶粒自体や、その粒内の各部位において各々異なる結晶方位を、鮮明に認識、識別できる。
このため、傾角１５°以上の大傾角粒界を有する結晶粒内の、圧延方向に平行な線上の結晶方位を、一定の測定間隔にて連続して測定することができる。
これによって、前記結晶粒内の、圧延方向に平行な線上における各測定点の結晶方位差（misorientation）を各々測定でき、前記大傾角粒界を有した結晶粒内における、前記圧延方向に平行な線上の、隣接する測定点間（隣接する測定点同士）の結晶方位差（°）や、前記結晶方位差が１．５°以上となる測定点の間隔（ｎｍ）を解析することができる。
【００４２】
ここで、ＳＥＭ−ＴＫＤ法による前記観察面（解析面）は、缶蓋用５０００系アルミニウム合金板における板厚中心を観察面とする。
板厚中心の観察面とは、測定の再現性から、前記図２に示した板厚中心における圧延方向と板厚方向を含む断面（板幅方向に垂直な断面）において、好ましくは前記板厚中心を中央とした板厚方向（図２の左右方向）の長さが１０〜１５μｍに亘る広さの観察面とする。
結晶粒内の結晶方位差を測定する、前記大傾角粒界を有する結晶粒は、測定の再現性から、板厚方向に互いに並ぶ複数個の前記結晶粒とし、この結晶粒数は６個以上とする。そして、隣接する測定点同士の結晶方位差と、前記結晶方位差が１．５°以上となる測定点同士の間隔とを、各々平均化して、請求項１で規定する各平均（値）とする。
【００４３】
また、測定の長さ（距離）は、測定の再現性から、前記結晶粒内の板の圧延方向（図２の上下方向）に長さ１０μｍ以上に亘って、測定間隔（ステップサイズ）を０．０２５μｍとして、例えば図２に記載した直線上（一点鎖線上）を連続的に測定する。
【００４４】
ＳＥＭ−ＴＫＤ法の測定装置は、例えば、前記非特許文献１と同じ、FESEM Carl Zeiss製Ultra55を用い、ＥＢＳＤシステム/検出器も、同じくOxford製Channel5を用いることができる。
更に、缶蓋用５０００系アルミニウム合金板における前記板厚中心から採取した試料を、薄膜試料にする作製は、ＴＥＭなどで用いる薄膜試料の作製方法として公知の、ＦＩＢ加工（集束イオンビーム加工：Focused Ion Beam）法を用いる。
【００４５】
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。
【００４６】
（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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
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、Ｍｇの固溶量が減り、前記均質化効果も低下して、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。
【００４９】
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。この際、均熱処理によって確保したＭｇの固溶量を減らさないように、Ｍｇの析出を抑えて熱間圧延を行うことが好ましい。このために、熱間粗圧延は、パス間における粗圧延板が最低となる温度を、好ましくは４５０℃以上とする。
【００５０】
この熱間粗圧延に続いて、終了温度を、好ましくは３００〜３６０℃とした熱間仕上圧延を、Ｍｇ−Ｓｉ系の化合物析出防止のために、遅滞なく、あるいは連続的に行って、熱延板とする。熱間仕上圧延の終了温度が３００℃未満では、圧延荷重が高くなって生産性が低下する。一方、加工組織を多く残さず再結晶組織とするために、熱間仕上圧延の終了温度を高くした場合、この温度が３６０℃を超えると、Ｍｇ−Ｓｉ系の化合物が析出しやすくなって固溶Ｍｇ量が低下する可能性がある。
【００５１】
冷間圧延および中間焼鈍：
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。１次冷間圧延、２次冷間圧延は、複数回の圧延に分けて、所定の圧延率まで圧延する。この際、前記２次冷延の最終圧延の際のロール径とロール温度によって、冷延板の大傾角粒界を有する結晶粒内の前記結晶方位差を本発明で規定する範囲に制御する。
【００５２】
先ず、前記１次冷延の総圧延率は、好ましくは５０％以上とする。総圧延率が５０％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、リベット成形性を含む成形性が悪くなる可能性がある。
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、Ｍｇの固溶量を増加させる。この中間焼鈍は連続焼鈍工程（設備）で行い、材料保持温度４５０℃〜５５０℃の範囲、保持時間が１０分以内の条件で行うことが好ましく、保持温度までの加熱速度及び前記保持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、保持温度が５５０℃を超える場合、保持時間が１０分間を超える場合、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る。このため、リベット成形性が低下する可能性がある。また、中間焼鈍の保持温度が４５０℃未満の場合、Ｍｇの固溶量が減り、やはり、リベット成形性が低下する可能性がある。
【００５３】
前記２次冷延の総圧延率は６０％以上とした上で、この２次冷延の最終圧延の際のロール径を、８００ｍｍ以下、より好ましくは４００ｍｍ以下の小径ロールとすることが好ましい。これと合わせて、２次冷延の最終圧延の際のロール温度を８０℃以上とすることが好ましい。
これにより、動的回復が促進され、具体的には、前記板の板厚中心部の組織として、傾角１５°以上の大傾角粒界を有する前記結晶粒内の互いに隣接する前記測定点同士の結晶方位差の平均を小さくして、前記結晶方位差が大きい測定点の平均間隔を大きくすることができる。
８０℃よりも低くなると動的回復量が少なくなり、結晶方位差の平均が大きくなりすぎ、また、前記結晶方位差が１．５°以上となる測定点の間隔の平均が小さくなりすぎる。温度の上限は特に設けないが、圧延機の制約上、１５０℃程度とする。
なお、このようなロール温度制御は、冷延に通常用いられるクーラントあるいは潤滑剤の使用により行う。
【００５４】
これらの条件での２次冷延によって、大傾角粒界を有する結晶粒内の前記結晶方位差を本発明で規定する範囲に制御することができる。
その一方で、前記２次冷延の際のロール径とロール温度とが、上記好ましい範囲を外れた場合には、合金組成にもよるが、大傾角粒界を有する結晶粒内の前記結晶方位差を前記規定範囲に制御することができない可能性が高くなる。
【００５５】
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、ポリエステル系などの有機塗料を塗布し、ＰＭＴ（ＰｅａｋＭｅｔａｌＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：メタル到達温度）が２３０〜２８０℃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。
なお、本発明で、強度とリベット成形性の評価のための、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。
【００５６】
（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。
【００５７】
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）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。
【００５８】
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３、４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３に示す。
そして、別途ＤＩ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】
【００５９】
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。
【００６０】
（供試材アルミニウム合金板）
表１に示す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、パス間における粗圧延板が最低となる温度を４５０℃以上として熱間粗圧延を行い、続く熱間仕上げ圧延の終了温度を３３０℃として、板厚３ｍｍの熱間圧延板とした。
【００６１】
この熱間圧延板に対し、１次冷間圧延を施した。ただ、２次冷間圧延率を変更しつつ、各例とも同じ最終板厚とするために、圧延率を５０％以上の種々の圧延率で行った。
その後に、各例とも共通して、最高材料到達温度４５０℃で、保持時間が１分未満の条件で、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、前記保持温度までの加熱速度及び前記保持温度からの冷却速度は、いずれも共通して、１００℃／ｍｉｎ以上とした。
【００６２】
その後、２次冷間圧延を、表１に示す、圧延率（％）、ロール径（ｍｍ）で、圧延回数を２回として、また、２回目の最終の圧延において、表２に示すロール温度（℃）となるように、圧延を行った。この２次冷間圧延で、各例とも共通して、板厚０．２２ｍｍの缶蓋用アルミニウム合金板を作製した。
【００６３】
このように製造した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。これらの結果を表１に示す。
【００６４】
（Ｍｇ固溶量）
前記供試材のＭｇ固溶量（固溶割合）を、以下の要領で測定した。
すなわち、先ず、分解フラスコにフェノールを入れて加熱した後、測定対象となる前記各供試板（板厚中心部）から採取した試料を、この分解フラスコに移し入れて、熱フェノールにより、加熱分解する。次に、メッシュ（捕集粒子径）が０．１μｍ孔のメンブレンフィルターを用いてろ過し、ろ液をＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析装置内に導入し、ネブライザーで霧状にして小さなミストのみプラズマ内に吹き込み、Ｍｇの固溶量を測定した。なお、ろ液に０．１μｍ未満の析出物が含まれていたとしても、前記霧状にした際に大きなミストとして分析されずに排出されるため、分析値には０．１μｍ未満の析出物も含まれない。そして、このＭｇの固溶量の、この板のＭｇ含有量に対する割合（％）を計算した。この結果、各例ともこの板のＭｇ含有量に対する割合（％）は８８％以上であった。
【００６５】
（ＳＥＭ−ＴＫＤ法による結晶方位解析）
前記供試材の板厚中心の組織を、前記したＳＥＭ−ＴＫＤ法により、この板の板厚中心における圧延方向と板厚方向を含む断面を観察面として、ステップ数０．０２５μｍで測定した。
そして、傾角１５°以上の大傾角粒界を有した結晶粒内において、前記圧延方向に平行な線上の、「ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ」と定義される、隣接する測定点間の結晶方位差の平均（°）、前記結晶方位差が１．５°以上となる測定点の間隔の平均（ｎｍ）を測定した。ここで、解析ソフトには、EDAX社製のOIM Analysis ver.7.1.0を用いた。
【００６６】
（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。
【００６７】
（リベット成形性）
リベット成形性は、前記バブル工程を模擬した試験にてリベット成形性を評価した。すなわち、前記供試材に対し、φ６ｍｍの微小張出試験を行い、くびれや割れが発生しない限界張出高さを求めた。限界張出高さの適正範囲は１．５０ｍｍ以上とした。アルミニウム合金板の限界張出高さが１．５０ｍｍ以上であれば、缶蓋の実成形時にも十分な高さの前記した突起（ボタン）を成形することができ、十分なリベット成形性を有している。
【００６８】
（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３は、開缶試験に用いた缶蓋の平面図である。
図４は、開缶試験に用いた缶蓋のスコア３の断面図である。
図５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。
図５（ａ）は開缶荷重測定機５の斜視図である。
図５（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５（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。
【００６９】
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５（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５（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２１Ｎ以下とした。
【００７０】
表１に示すように、発明例は、成分組成が発明範囲内であり、２次冷延が好ましい製造条件で製造されている。
このため、本発明で規定する通り、傾角１５°以上の大傾角粒界を有した結晶粒内において、前記圧延方向に平行な線上の、前記隣接する測定点間の結晶方位差の平均（平均角度）が１．５°以下であり、かつ、前記結晶方位差が１．５°以上となる測定点の間隔が平均で４００ｎｍ以上である。
【００７１】
この結果、発明例は、表１に示すように、０．２％耐力及び開缶荷重が適正で、リベット成形性が優れる。すなわち、成形性を保ったまま高強度化させており、リベット成形性と高強度化とを両立させることができている。具体的には、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上、かつ、限界張出高さが１．５０ｍｍ以上の高強度、高成形性とす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０.２２ｍｍ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。
【００７２】
一方、表１の比較例は、成分組成、板厚中心の組織のいずれかが本発明の規定範囲内でなく、表１の通り、０．２％耐力、開缶荷重及びリベット成形性のいずれかが適正値を満たさない。
比較例１７はＭｇが少なすぎる。
比較例１８はＭｇが多すぎる。
比較例１９はＦｅが少なすぎる。
比較例２０はＦｅが多すぎる。
比較例２１はＳｉが少なすぎる。
比較例２２はＳｉが多すぎる。
比較例２３はＭｎが少なすぎる。
比較例２４はＭｎが多すぎる。
比較例２５はＣｕが少なすぎる。
比較例２６はＣｕが多すぎる。
比較例２７、２８は２次冷延（最終圧延）のロール径が大きすぎる。
比較例２８、２９は２次冷延（最終圧延）のロール温度が低すぎる。
【００７３】
以上の結果から、０．２％耐力、開缶荷重及びリベット成形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。
【００７４】
【表１】
2017203201.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上、本発明は、従来のように、リベット成形性を得るために、材料強度を低下させる必要が無く、十分な材料強度を有するにも関わらず、高いリベット成形性を有することができる。このため、板厚を０．２ｍｍ程度に薄肉化した場合でも、飲料充填後の耐圧強度に不足がなく、リベット成形性及び開缶性にも優れた缶蓋用アルミニウム合金板を提供できる。
このため、缶蓋厚さが薄肉化、高強度化され、より厳しい使用条件での高いリベット成形性と高強度とが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】
【００７６】
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】
2017203201.tif 000004
【図２】
2017203201.tif 000005
【図３】
2017203201.tif 000006
【図４】
2017203201.tif 000007
【図５】
2017203201.tif 000008