(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Ｃｒ光源を用いたＸ線回折により測定された集合組織として、Ｂｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位の方位密度の総和が前記板の表層よりも板厚中央位置を多くするとともに、γファイバーの方位密度の総和が前記板の板厚中央位置よりも前記板の表層を多くして、高強度、曲げ加工性、開缶性を兼備させる。【選択図】図１
2017222918.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、
Ｃｒ光源を用いたＸ線回折により測定された集合組織として、
前記板の板厚中央位置のＢｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位の方位密度の総和βcが２０以上、４０以下であるとともに、この方位密度の総和βcに対する、前記板の表層のＢｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位の方位密度の総和βsの比βs／βcが１．０未満であり、
かつ、前記板の表層のγファイバーの方位密度の総和γsが３以上、１０以下であるとともに、前記板の板厚中央位置のγファイバーの方位密度の総和γcに対する、前記板の表層のγファイバーの方位密度の総和γsの比γs／γcが１．０を超え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、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や内圧の変化により変形しても亀裂が発生しない耐割れ性（これらの特性を合わせて以後耐圧性という）、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、集合組織、あるいはサブグレイン、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、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｔｉを含有するＡｌ−Ｍｇ系缶蓋用アルミニウム合金板が記載されている。同文献には、このアルミニウム合金板が成形性、耐圧強度及び開缶性に優れると記載されている。
【０００８】
特許文献２には、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｉを含有するＡｌ−Ｍｇ系缶蓋用アルミニウム合金板が記載されている。同文献には、板厚方向１／４の部分の圧延集合組織成分のうちＣｕ方位、Ｓ方位及びＢｒａｓｓ方位の各方位密度の総和がランダム方位の５０倍以下であるとき、強度異方性が小さく、耳率が安定して低くなり、成形性及び開缶性に優れると記載されている。
【０００９】
特許文献３には、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕを含有する缶蓋用アルミニウム合金板の集合組織として、板表面の（２００）面からのＸ線回折強度Ｉ（２００）と（２２０）面からのＸ線回折強度Ｉ（２２０）との比、Ｉ（２００）／Ｉ（２２０）を０．６未満とすることが記載されている。同文献は、これによって、前記特許文献１、２の有する課題を解決して、缶蓋用Ａｌ−Ｍｇ系合金板の耐圧強度及び成形性を共に損なわずに、開缶性を向上（開缶荷重を低減）できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−１６４３４７公報
【特許文献２】特開２００２−１０５５７４号公報
【特許文献３】特開２０１５−１８９９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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。
【００１２】
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１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、曲げ角が９０°の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。
【００１３】
前記従来の缶蓋用５０００系アルミニウム合金板には、リベット成形性の評価は良くても、前記押し曲げ法によ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。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。
【００１４】
このような課題に対して、本発明は、缶蓋用５０００系アルミニウム合金板の強度を保ったままで、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】
【００１５】
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、
Ｃｒ光源を用いたＸ線回折により測定された集合組織として、
前記板の板厚中央位置のＢｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位の方位密度の総和βcが２０以上、４０以下であるとともに、この方位密度の総和βcに対する、前記板の表層のＢｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位の方位密度の総和βsの比βs／βcが１．０未満であり、
かつ、前記板の表層のγファイバーの方位密度の総和γsが３以上、１０以下であるとともに、前記板の板厚中央位置のγファイバーの方位密度の総和γcに対する、前記板の表層のγファイバーの方位密度の総和γsの比γs／γcが１．０を超えることとする。
【００１６】
上記のように本発明で規定する板の組織は、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であっても良い。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、缶蓋用アルミニウム合金板の特定の集合組織につき、板の表層と板厚中央位置（板厚中心位置）とを特定の範囲にバランスさせ、Ｂｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位の方位密度の総和として前記板の表層よりも板厚中央位置を多くするとともに、γファイバーの方位密度の総和として前記板の板厚中央位置よりも前記板の表層を多くする。
【００１８】
これによって、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】
【００１９】
【図１】曲げ加工性の試験装置の概要を示す正面図である。
【図２】開缶試験に用いた缶蓋の平面図である。
【図３】開缶試験に用いた缶蓋のスコア３の断面図である。
【図４】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】
【００２０】
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。
【００２１】
（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、成形性、耐圧性、開缶性を満たす必要がある。
【００２２】
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。以下に、含有する各元素の意義につき、順に説明する。
【００２３】
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％、好ましくは３．８〜５．０質量％とする。
【００２４】
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％、好ましくは０．１０〜０．３０質量％とする。
【００２５】
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、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％、好ましくは０．０５〜０．２０質量％とする。
【００２６】
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、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％、好ましくは０．３０〜０．５０質量％とする。
【００２７】
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％、好ましくは０．０５〜０．２０質量％とする。
【００２８】
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。
【００２９】
（アルミニウム合金板の集合組織）
本発明では、前記した合金組成とした上で、缶蓋用アルミニウム合金板の特定の集合組織につき、Ｂｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位の方位密度の総和として前記板の表層よりも板厚中央位置を多くするとともに、γファイバーの方位密度の総和として前記板の板厚中央位置よりも前記板の表層を多くする。
このように、特定の方位密度の総和を、板の表層と板厚中央位置（板厚中心位置）とでバランスさせるように制御することによって、強度を低下させることなく（強度を保ったまま）、曲げ加工性（成形性や耐圧性）を向上させる。
【００３０】
ここで、前記特定の集合組織とは、βファイバー（β繊維集合組織）としての、Ｂｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位の方位密度の総和と、｛１１１｝＜１１２＞や｛１１１｝＜１１０＞を含むγファイバー（γ繊維集合組織）の方位密度の総和とを選択する。
【００３１】
より具体的には、前記板の板厚中央位置のＢｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位の方位密度の総和βcを２０以上、４０以下とするとともに、この方位密度の総和βcに対する、前記板の表層のＢｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位の方位密度の総和βsの比βs／βcを１．０未満とする。
同時に、前記板の表層のγファイバーの方位密度の総和γsを３以上、１０以下とするとともに、前記板の板厚中央位置のγファイバーの方位密度の総和γcに対する、前記板の表層のγファイバーの方位密度の総和γsの比γs／γcが１．０を超えるものとする。
【００３２】
アルミニウム合金板において、圧延後の板の集合組織は、前記Ｂｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位を含むβファイバー（β繊維集合組織、β-fiber）や、｛１１１｝＜１１２＞や｛１１１｝＜１１０＞を含むγファイバー（γ繊維集合組織、γ-fiber）として存在していることが知られている。そして、βファイバー成分が、曲げ加工性には悪く、γファイバー成分は曲げ加工性には比較的良いことが、これまで分かっていた。
ただ、これまでは、これ以上の事実は認識できておらず、上記認識に基づいて、曲げ加工性に悪い前記βファイバー成分の集積度を低くするように製造条件を制御することが行われていたが、それでは、強度が低下してしまっていた。
【００３３】
このような状況に対して、Ｘ線回折（ＸＲＤ）による集合組織の測定時に、通常用いられるＣｕ光源ではなく、Ｃｒ光源を用いれば、板表層の集合組織の情報がより正確に得られることが明らかとなった。
本発明では、このような測定技術を利用し、曲げ加工性に大きく影響を及ぼす板表面の集合組織と、強度に影響を及ぼす板厚中央位置の集合組織との互いの関係に着目して調査した。
その結果、前記βファイバーやγファイバーについて、それぞれの板の表層と板厚中央位置での方位密度のバランスが、曲げ加工性に大きく影響し、これらを各々特定の範囲にバランスさせてやれば、強度を低下させずに、曲げ加工性を向上できることを知見した。
【００３４】
Ｂｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位の方位密度の総和
前記板の板厚中央位置のＢｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位の方位密度の総和βcが２０未満では、強度が低下する。一方、このβcが４０を超えると曲げ加工性が低下する。したがって、前記方位密度の総和βcは２０以上、４０以下の範囲とする。
【００３５】
また、この板厚中央位置のＢｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位の方位密度の総和βcに対する、前記板の表層のＢｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位の方位密度の総和βsの比βs／βcが１．０以上となると、曲げ加工性が低下する。したがって、前記方位密度の総和の比βs／βcは１．０未満とする。
【００３６】
γファイバーの方位密度の総和
同時に、前記板の表層のγファイバーの方位密度の総和γsが３未満では、曲げ加工性が低下する。一方、このγsが１０を超えると強度が低下する。したがって、前記板の表層のγファイバーの方位密度の総和γsは３以上、１０以下の範囲とする。
【００３７】
また、この板の板厚中央位置のγファイバーの方位密度の総和γcに対する、前記板の表層のγファイバーの方位密度の総和γsの比γs／γcが１．０以下になると、曲げ加工性が低下する。したがって、この板の表層のγファイバーの方位密度の総和γsに対する前記板の板厚中央位置のγファイバーの方位密度の総和γcの比γs／γcは１．０を超えるものとする。
【００３８】
ここで、前記曲げ加工性は、前記図１の押し曲げ法によって曲げた試験片の頂点部の割れや肌荒れの有無で評価する。このような評価からすると、前記曲げ加工性の向上のためには、前記割れや肌荒れの起点となりそうな、粗大な金属間化合物を抑制、制御して、曲げ性を向上させるのが通常である。そして、このような粗大な金属間化合物の存在状態は、前記合金組成や通常の製造方法で制御できる。
【００３９】
この点、本発明でも、このような常法による粗大な金属間化合物の抑制を前提とする。ただ、本発明では、これに新たに加えて、缶蓋用アルミニウム合金板の前記特定の集合組織につき、板の表層と板厚中心とでバランスさせるように制御することで、前記割れや肌荒れを生じにくくさせ、前記曲げ加工性をより向上させるものである。
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。
【００４０】
Ｘ線回折法による集合組織の測定：
これらの板の表層と板厚中央位置との集合組織の方位分布密度（Orientation Density)の測定と算定は、供試材の表層（供試材の最表面からＸ線回折の侵入深さまでの領域）や、研磨して得た板厚中央位置に対して、通常用いられるＣｕ光源ではなく、Ｃｒ光源を用いたＸ線回折で行うことができる。
このＣｒ光源では、Ｘ線回折装置のＸ線管をＣｒ管（クロム管）とし、このＣｒ管からのクロムＫα線により、完全極点図又は不完全極点図（Pole Figure)を測定する。このＣｒ光源を用いれば、従来のＣｕ光源よりもＸ線の侵入深さが浅くなるため、最表層の情報を得ることができる。また、板厚中央まで研磨した後に測定すると、板厚中央部のみの情報が得られ、表層組織との差異を明確にすることができる。
【００４１】
本発明において規定する前記各方位の方位密度は、Ｃｒ光源を用いたＸ線回折法により、板の表層や板厚中央位置の、前記完全極点図又は不完全極点図を測定し、これから、結晶方位分布関数（Orientation Distribution Function : ODF）を用いて求められる。これにより得られた各方位の方位密度は、アルミニウム粉末を焼結した方位の配向がないランダムな集合組織を有する標準試料の方位密度に対する比として算出している。
【００４２】
これらＸ線回折と解析方法を用いた集合組織の具体的な測定、解析方法自体は公知であり、例えば、長島晋一編著「集合組織」、 丸善株式会社刊、 1984、 P8-44等に記載されている。
【００４３】
（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、前記図１の押し曲げ法（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。
【００４４】
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。
【００４５】
以上説明した、本発明で規定する板の組織は、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）の組織か、この板を成形した缶蓋の組織である。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、板の組織であっても良い。これらの組織とは、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。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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。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。
この熱間粗圧延に続いて、熱間仕上圧延を遅滞なく、あるいは連続的に行って、熱延板とする。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。
【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。
これらの１次や２次を含めて、冷延に使用するロールの表面粗度は、曲げ加工性に影響するので、好ましくはＲａ＝０．５μｍ以上、より好ましくは０．８μｍ以上、更に好ましくは１．０μｍ以上と粗くする。このロール粗度が大きいと、摩擦が大きくなり、圧延時に板の表層に導入されるせん断ひずみ量が増加するため、表層の｛111｝＜112＞や｛111｝＜110＞を含むγファイバー成分が増加し、曲げ加工性が向上する。ロール粗度の上限は特に定めないが、板の表面粗度をあまり粗くしないためには３．０μｍ以下とする。これらのロール粗度は、JIS B 0601-2001に準じて測定する。
【００５２】
従来は、１次、２次を含めて、冷延に使用するロールの表面粗度は、Ｒａを０．５μｍ未満として、細かくして、板の表面粗度をできるだけ細かくして、板の表面性状を良くするようにしていた。しかし、Ｒａを０．５μｍ未満と低くしすぎると、曲げ加工性が低下する。
【００５３】
前記１次冷延の総圧延率は、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上とする。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る可能性がある。
【００５４】
この１次冷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、保持温度が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る。このため、成形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。
【００５５】
前記２次冷延に際して、圧延回数は２パス以上とし、使用するロール粗度は、最終パス以外の全てのパスにて前記ロール粗度とすることが好ましい。ただ、最終パスのロール粗度は、製品の要求品質に合わせて調整し、Ｒａを０．５μｍ未満として良い。
また、１パス目の圧下代を、好ましくは０.３ｍｍ以上、より好ましくは０.４ｍｍ以上とする。この圧下代が低すぎると、曲げ加工性が低下する。１パス目の圧下代の上限は、特に定めないが、０.６ｍｍ程度である。
このように２次冷延の1パス目の圧下代を大きくすると、ロールの表面粗度を前記の通り大きくすることと合わせて、圧延時に板の表層に導入されるせん断ひずみ量が増加するため、板の表層の｛111｝＜112＞や｛111｝＜110＞を含むγファイバー成分が増加し、曲げ加工性が向上する。
【００５６】
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。
【００５７】
（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。
【００５８】
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。
【００５９】
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２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】
【００６０】
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。
【００６１】
（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、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。
【００６２】
この熱間圧延板に対し、表１に示す種々のロール粗度（μｍ）で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６０％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４００℃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。
【００６３】
その後、２次冷間圧延を、表１に示す、総圧延率（％）、１パス目のロール粗度（μｍ）、１パス目の圧下代（ｍｍ）で、圧延回数２回にて行った。ただし、発明例１３、比較例３１のみ、圧延回数を３回とした。なお、２パス目あるいは３パス目のロール粗度（μｍ）は、共通して０．３μｍとした。この２次冷間圧延で、各例とも共通して、板厚０.２ｍｍの缶蓋用アルミニウム合金板を作製した。
【００６４】
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２に示す。
【００６５】
（Ｘ線回折による集合組織の測定）
前記供試材の集合組織を、Ｃｒ光源を用いたＸ線回折により測定した。このとき、切り出した供試材をそのまま（酸化皮膜を除去せずに）測定することにより、先ず、表層の集合組織の情報を得て、次に、板厚中央位置まで研磨した後に測定することにより、板厚中央位置の集合組織の情報を得た。
そして、板厚中央位置のＢｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位の方位密度の総和βc、この方位密度の総和βcに対する規定する板の表層のＢｒａｓｓ方位、Ｓ方位、Ｃｏｐｐｅｒ方位の方位密度の総和βsの比βs／βcを測定、解析した。
また、規定する板の板厚中央位置のγファイバーの方位密度の総和γcと、この方位密度の総和γcに対する、前記板の表層のγファイバーの方位密度の総和γsの比γs／γcも測定、解析した。
【００６６】
これらの集合組織の測定は、前記Ｃｒ光源（ターゲット）を使用した、リガク社製Ｘ線回折装置RINT２１００を用い、ターゲット出力（管電圧−管電流）は４０ｋＶ−３０ｍＡの条件で行った。
【００６７】
０．２％耐力
前記供試材から、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。
【００６８】
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１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°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、肌荒れも割れも無いか、肌荒れはあるが割れ（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、肌荒れがある上に幅が１５０μｍ未満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。
【００６９】
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２は開缶試験に用いた缶蓋の平面図である。
図３は開缶試験に用いた缶蓋のスコア３の断面図である。
図４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４（ａ）は開缶荷重測定機５の斜視図である。図４（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４（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。
【００７０】
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４（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４（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。
【００７１】
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、全て好ましい製造条件で製造されている。
このため、表２に示すように、集合組織として、前記板厚中央位置の方位密度の総和βc、前記方位密度の総和の比βs／βc、前記板表面の方位密度の総和γs、前記方位密度の総和の比γs／γcを各々満足している。
この結果、発明例は、表２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０．２ｍｍ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、比較例１８〜２７は、表１に示すように、成分組成が本発明の規定範囲内でなく、全て好ましい製造条件で製造されているにも関わらず、表２に示すように、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。
比較例１８はＭｇが少なすぎる。
比較例１９はＭｇが多すぎる。
比較例２０はＦｅが少なすぎる。
比較例２１はＦｅが多すぎる。
比較例２２はＳｉが少なすぎる。
比較例２３はＳｉが多すぎる。
比較例２４はＭｎが少なすぎる。
比較例２５はＭｎが多すぎる。
比較例２６はＣｕが少なすぎる。
比較例２７はＣｕが多すぎる。
【００７３】
また、比較例２８〜３１は、表１に示すように、成分組成が本発明の規定範囲内だが、製造条件が好ましい範囲では無く、表２に示すように、集合組織として、前記板厚中央位置の方位密度の総和βc、前記方位密度の総和の比βs／βc、前記板表面の方位密度の総和γs、前記方位密度の総和の比γs／γcのいずれかが規定範囲から外れている。
この結果、これら比較例は、表２に示すように、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。
比較例２８は１次冷延のロール粗度が小さすぎる。
比較例２９は２次冷延の総圧延率が低すぎる。
比較例３０は２次冷延の１パス目のロール粗度が小さすぎる。
比較例３１は２次冷延の１パス目の圧下代が小さすぎる。
【００７４】
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。
【００７５】
【表１】
2017222918.tif 000003
【００７６】
【表２】
2017222918.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００７７】
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】
【００７８】
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】
2017222918.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
2017222918.tif 000008