(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐力１６０±５Ｎ／ｍｍ２、抗張力２１０±５Ｎ／ｍｍ２のキャップ用アルミニウム合金板において、Ｍｇ：０．８０乃至１．５重量％、Ｍｎ：０．８０乃至１．３０重量％、Ｆｅ：０．２０乃至０．７０重量％、Ｓｉ：０．１０乃至０．５０重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる組成を有し、絞り比１．９２にて耳率が４５°方向耳で０．５乃至１．５％となることを特徴とするキャップ用アルミニウム合金板。
【請求項２】
耐力１６０±５Ｎ／ｍｍ２、抗張力２１０±５Ｎ／ｍｍ２のキャップ用アルミニウム合金板において、Ｍｇ：０．８０乃至１．５重量％、Ｍｎ：０．８０乃至１．３０重量％、Ｆｅ：０．２０乃至０．７０重量％、Ｓｉ：０．１０乃至０．５０重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる組成を有し、絞り比２未満で絞り成形した場合のキャップ側壁の偏肉量が最大で０．０３ｍｍ未満であることを特徴とするキャップ用アルミニウム合金板。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のキャップ用アルミニウム合金板を製造する方法において、Ｍｇ：０．８０乃至１．５重量％、Ｍｎ：０．８０乃至１．３０重量％、Ｆｅ：０．２０乃至０．７０重量％、Ｓｉ：０．１０乃至０．５０重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を均質化処理した後、熱間圧延及び冷間圧延を施し、その後中間焼鈍と圧延率５乃至２０％の冷間圧延を行なうことを特徴とするキャップ用アルミニウム合金板の製造方法。
【請求項４】
前記圧延率５乃至２０％の冷間圧延の後、２５０℃以下の温度で仕上げ焼鈍することを特徴とする請求項３に記載のキャップ用アルミニウム合金板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絞り成形加工により製造されるキャップ用のアルミニウム合金板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のキャップ用アルミニウム合金板、特に、強度を必要とするものは、ＪＩＳ３１０５、ＪＩＳ３００３、ＪＩＳ５０５２合金等が使用されている。通常、このキャップ材は、これらの組成を有する鋳塊を、均熱処理し、熱間圧延及び冷間圧延を施し、更に必要に応じて荒焼焼及び中間焼鈍を実施し、更に必要に応じて仕上げ焼鈍するという一連の工程により製造されている。
【０００３】
キャップ材の必要特性としては、必要強度を十分満たすことの他に、（１）耳率が低いこと、（２）引き裂き性が優れていること、（３）塗膜密着性が優れていることなどがある。
【０００４】
特に、耳率が低いことは、トリミング量が低減し、歩留まりが向上すると共に、仮に成形したキャップに生じる山谷差が０．３ｍｍ未満となれば、キャップ成形時に加工されるスプリットの妨げにならず、トリミング工程を省略してキャップを成形することができるといった生産性の向上につながる。更に、成形したキャップの側壁に生じる偏肉が小さくなるため、製品間の特性（開栓性等）のバラツキを小さくすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来からキャップ材として使用されているＪＩＳ３１０５及びＪＩＳ３００３アルミニウム合金材は、製造条件により低耳率材を作製することが可能であるが、これらのキャップ材はその含有成分の特性から中間焼鈍時の耳率が不安定となるため、安定した低耳率材を作製することが難しいといった問題がある。
【０００６】
また、ＪＩＳ５０５２アルミニウム合金材においては、絞り成形品で０−１８０°方向耳が強く形成され、製品の安定性が不足することによってハンドリング時にトラブルが生じやすい。このため、適正な強度と安定した低耳率のキャップ材の開発が要望されている。
【０００７】
そこで、絞り成形材の低耳率化に関する技術が提案されている（特開昭５２−１０５５０９号公報）。この公報に記載された絞り成形用アルミニウム合金板の製造方法においては、成分と製造条件のコントロールにより、絞り成形時に耳発生が極めて少ないアルミニウム合金板を得るものである。しかし、この方法により製造された実施例１のアルミニウム合金板は、高強度及び高耳率であり、キャップ用アルミニウム合金板の所要特性（耐力１６０±５Ｎ／ｍｍ2、抗張力２１０±５Ｎ／ｍｍ2、耳率０〜２％）からみて不適当である。また、同様にこの公報に記載された実施例２のアルミニウム合金板は、適正耳率及び強度であるものの、成分的に従来の３１０５成分と大差はなく、安定した低耳率材が得られないという問題点がある。
【０００８】
キャップ材の引き裂き性についても、その引き裂き性の向上を図った高強度アルミニウム合金板の製造方法が提案されている（特開平５−７８７７１号公報）。これは、従来のキャップ材であるＪＩＳ３００３又はＪＩＳ３１０５の成分をベースに、Ｍｇ、Ｍｎ等の添加量を増やすことで高強度化を実現し、かつ含まれる金属間化合物の分布をコントロールすることで、従来材より引き裂き性に優れる材料を得るというものである。しかし、この公報に記載されたキャップ用アルミニウム合金材は、耳率が高いという欠点がある。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、強度及び引き裂き性が優れていると共に、耳率が低く、製造コストを低減することができるアルミニウム合金板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１のキャップ用アルミニウム合金板は、耐力１６０±５Ｎ／ｍｍ２、抗張力２１０±５Ｎ／ｍｍ２のキャップ用アルミニウム合金板において、Ｍｇ：０．８０乃至１．５重量％、Ｍｎ：０．８０乃至１．３０重量％、Ｆｅ：０．２０乃至０．７０重量％、Ｓｉ：０．１０乃至０．５０重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる組成を有し、絞り比１．９２にて耳率が４５°方向耳で０．５乃至１．５％となることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る第２のキャップ用アルミニウム合金板は、耐力１６０±５Ｎ／ｍｍ２、抗張力２１０±５Ｎ／ｍｍ２のキャップ用アルミニウム合金板において、Ｍｇ：０．８０乃至１．５重量％、Ｍｎ：０．８０乃至１．３０重量％、Ｆｅ：０．２０乃至０．７０重量％、Ｓｉ：０．１０乃至０．５０重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる組成を有し、絞り比２未満で絞り成形した場合のキャップ側壁の偏肉量が最大で０．０３ｍｍ未満であることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るキャップ用アルミニウム合金板の製造方法は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のキャップ用アルミニウム合金板を製造する方法において、Ｍｇ：０．８０乃至１．５重量％、Ｍｎ：０．８０乃至１．３０重量％、Ｆｅ：０．２０乃至０．７０重量％、Ｓｉ：０．１０乃至０．５０重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を均質化処理した後、熱間圧延及び冷間圧延を施し、その後中間焼鈍と圧延率５乃至２０％の冷間圧延を行ない、更に必要に応じて、２５０℃以下の温度で仕上げ焼鈍することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について更に詳細に説明する。本願発明者等は成分及び工程の最適化により、適正な強度と、安定した低耳率化を得るべく、種々実験研究を繰り返した結果、アルミニウム合金の成分の調整（特にＭｇ、Ｍｎの上下限値）と中間焼鈍後の冷延率とが適正な強度と低耳率化にとって重要であることを見出した。
【００１５】
以下、本発明のアルミニウム合金材の成分添加理由及び組成限定理由について説明する。先ず、本発明において使用するアルミニウム合金材の組成について説明する。
【００１６】
Ｍｇ：０．８０乃至１．５０重量％
Ｍｇはアルミニウム合金板に強度を付与するために重要な元素であり、本発明における必須成分である。高強度且つ低耳率化を実現するためは、少なくともＭｇを０．８０％以上添加しないと十分な強度を得ることができない。しかし、Ｍｇを１．５０重量％を超えて過剰に添加すると、強度が高すぎることによってキャップを容器にシーミングする際にスプリングバックによって十分な密封性が得られず、また開栓時のトルクが高くなり、キャップ性能として好ましくない。従って、Ｍｇの添加量は０．８０乃至１．５０重量％の範囲とする。
【００１７】
Ｍｎ：０．８０乃至１．３０重量％
Ｍｎの添加はアルミニウム合金材の強度を高めると共に、引き裂き性を向上させるＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系晶出物の生成に有効な元素である。このため、Ｍｎも本発明における重要な添加成分である。Ｍｎは、キャップ製品において必要な強度を得るために、少なくとも０．８０重量％以上添加する必要がある。しかし、Ｍｎを１．３０重量％を超えて過剰に添加すると、巨大な晶出物が生成し、絞り成形性が低下するので好ましくない。従って、Ｍｎの添加量は０．８０乃至１．３０重量％の範囲とする。
【００１８】
Ｆｅ：０．２０乃至０．７０重量％
Ｆｅの添加は開栓性を向上させる金属間化合物の生成に有効である。また、Ｆｅの添加は成形性を向上させる結晶粒微細化に著しい効果を奏する。しかし、Ｆｅの添加量が０．２０重量％未満ではその効果が十分発現されず、またＦｅが０．７０重量％を超えて過剰に添加されると、巨大な結晶物が生成し、成形性の低下を招く。従って、Ｆｅの添加量は０．２０乃至０．７０重量％の範囲とする。
【００１９】
Ｓｉ：０．１０乃至０．５０重量％
Ｓｉの添加は晶出物及び析出物の生成並びに結晶粒微細化に効果を奏する。十分な効果を得るためには、Ｓｉを０．１０重量％以上添加することが必要であるが、Ｓｉを０．５０重量％を超えて過剰に添加すると成形性の低下を招く。従って、Ｓｉの添加は０．１０乃至０．５０重量％の範囲とする。
【００２０】
その他の成分
Ｃｕは不可避的不純物として含有されることもあるが、Ｃｕの含有量が０．５重量％を超えると耐食性が低下するので、Ｃｕは０．５重量％以下とすることが好ましい。
【００２１】
また、Ｃｒ、Ｔｉ及びＺｎは不可避的不純物として含有されることもあるが、これらの元素を含有する場合には、夫々０．３０重量％以下であれば、本発明に係るアルミニウム合金板の特性に影響を与えないので、これらの元素は夫々０．３０重量％まで許容される。
【００２２】
次に、本発明に係るアルミニウム合金板の製造方法の各工程の条件について説明する。先ず、本発明においては、前記組成のアルミニウム合金の鋳塊を均質化処理する。この均質化処理は通常の条件で行えばよいが、その後の材料特性への影響及び再溶解を考慮すると、一般的に、５５０乃至６４０℃の範囲で均質化処理することが好ましい。
【００２３】
均質化処理後、熱間圧延を施すが、その後必要に応じて荒焼鈍を施してもよい。熱間圧延及び荒焼鈍の条件については特に規定しないが、前記荒焼鈍は製品としてのアルミニウム合金板の成形性を考慮すると、３５０乃至４５０℃でバッチ方式又はＣＡＬ方式で荒焼鈍することが好ましい。
【００２４】
熱間圧延及び荒焼鈍後、冷間圧延を施す。冷間圧延率については特に規定しないが、５０％以上した方が中間焼鈍時の組織が微細化し、成形性に良い効果をもたらすので好ましい。
【００２５】
中間焼鈍は、製品としてのアルミニウム合金板の成形性を向上させるために、微細な再結晶粒を得ることと、処理材の耳率を可及的に０％に近づけるために行う。このため、中間焼鈍温度は、バッチ方式の場合、３５０乃至４００℃、またＣＡＬ方式の場合、４００乃至５００℃が好ましい。バッチ方式とＣＡＬ方式とでは、より微細な組織を得られる点でＣＡＬ方式の方が好ましい。
【００２６】
中間焼鈍後に、圧延率５乃至２０％未満の冷間圧延を施す。圧延率が５％より低いとキャップとして十分な強度を得ることができない。また、圧延率が２０％を超えると材料強度が高くなりすぎると共に、製品耳率も高くなり、本発明の所望の特性（耳率：０．５〜１．５％）を得ることができない。なお、圧延率については、強度並びに耳率の安定性を考慮すると、好ましくは１０％以上２０％未満とする。
【００２７】
冷間圧延後、必要に応じて仕上げ焼鈍を施す。仕上げ焼鈍は製品板の強度を調整したり、また冷間圧延によって結晶粒界に絡まっていた転位を整理し、転位密度を減少させる。これにより、塗装焼き付け時に発生するウイケットマークを防止することができる。この仕上げ焼鈍工程の処理温度は、強度低下の防止及びウイケットマークへの効果を考慮すると２５０℃以下、好ましくは、１５０乃至２２０℃である。
【００２８】
このようにして製造されるアルミニウム合金板は、絞り比１．９２で成形された場合、耳率は４５゜方向耳で０．５乃至１．５％となり、また絞り比２未満のキャップ製品を製造する際には、周方向で生じる偏肉が最大で０．０３ｍｍ未満であり、トリミングを省略することができる。このため、キャップの周方向に生じる山谷差が０．３ｍｍ以下となる。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明のキャップ用アルミニウム合金板を製造し、その特性を比較例と比較した結果について説明する。
【００３０】
実施例１
下記表１に示す化学成分を有するアルミニウム合金鋳塊（実施例例、比較例）を均質化処理として６００℃で８時間保持した後、２．５ｍｍの厚さに熱間圧延した。次いで、０．２８ｍｍ厚さまで冷間圧延し、これをバッチ方式の焼鈍炉において３６０℃で４時間の中間焼鈍処理を行った。更に、冷間圧延により０．２３ｍｍ厚さとし、次いで２３０℃で４時間焼鈍して製品板とした。なお、従来材のＪＩＳ３１０５は調質をＨ３４タイプにするため、均熱処理及び熱間圧延した後、冷間圧延で０．４５ｍｍとし、その後中間焼鈍、冷間圧延及び仕上げ焼鈍によって０．２３ｍｍ（冷間圧延率４９％）の製品板とした。これらを通常のキャップの塗装焼き付け条件に相当する１９０℃の温度で１０分間加熱処理した後、材料特性（抗張力、耐力、伸び）、耳（耳率、山谷差）、成形性（限界絞り比）を調査した。
【００３１】
以下、その測定方法について説明する。引張試験は、供試材をＪＩＳ５号引張試験に加工した後、インストロン型試験機を使用し測定した。耳率については、供試材から直径７７ｍｍのブランクを採取し、直径４０ｍｍのポンチを使用し、しわ押さえ力３００ｋｇｆで潤滑油を塗布して円筒絞りカップ（絞り比１．９２）を作製した。その後、カップ円周部に発生した耳率を測定した。また、側壁の山谷差と偏肉については、直径５２ｍｍのブランクを採取し、直径２８ｍｍのポンチを使用し、しわ押さえ力２００ｋｇｆで潤滑油を塗布して成形したキャップ（絞り比１．８５）について、周方向に生じる山谷の最大差及び最大偏肉量によって評価した。
【００３２】
成形性の評価は、各材料の限界絞り比を求めることにより評価した。成形条件はポンチの直径を４０ｍｍ、ポンチの肩の曲率半径を３．０ｍｍ、ブランクの肩の半径を３．５ｍｍとし、潤滑油を塗布した材料で評価した。
【００３３】
下記表２は供試材の材料特性（抗張力、耐力、伸び）、耳（耳率、山谷差）、偏肉量及び成形性（限界絞り比）を示す。
【００３４】
【表１】
0003792001.tif 000002
【００３５】
【表２】
0003792001.tif 000003
【００３６】
本発明の実施例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５はいずれも適正強度（耐力：１６０±５Ｎ／ｍｍ2 抗張力：２１０±５Ｎ／ｍｍ2）を有し、耳率（０．５〜１．５％）も低い。また、キャップ成形品に生じる山谷の差が小さく、トリミングの省略が可能であり、最大偏肉量も小さい（０．０３ｍｍ未満）。
【００３７】
一方、比較例及び従来材は組成が本発明の範囲から外れているため、作製した板の強度及び耳率がキャップの適正値から外れ、また成形性が劣っている。
【００３８】
実施例２
前記表１の実施例Ｎｏ．１と同一組成のアルミニウム合金鋳塊を下記表３及び４に示す条件で均熱、熱間圧延、荒焼鈍、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延及び仕上げ焼鈍した。このようにして製造したアルミニウム合金板を、キャップの塗装焼き付け相当の加熱処理（１９０℃で１０分間）を行った後、材料特性（抗張力、耐力、伸び）、耳、偏肉、成形性（限界絞り比）を求めた。なお、各特性の評価方法については実施例１に示す方法で行った。
【００３９】
下記表５はこの評価結果を示す。本発明の製造条件により得られたアルミニウム合金板である実施例Ａ〜Ｄはいずれも適正強度を有し、且つ成形性が優れており、また絞り成形時に生じる山谷の差及び偏肉が小さい。これに対して比較例のアルミニウム合金板は、本発明条件を外れているため、成形性の劣化又は強度不良が生じ、また高い冷延率に伴い耳率不良が生じ、又は偏肉が大きいものであった。
【００４０】
【表３】
0003792001.tif 000004
【００４１】
【表４】
0003792001.tif 000005
【００４２】
【表５】
0003792001.tif 000006
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、強度及び引き裂き性が優れていると共に、耳率が低く、製造コストを低減することができるアルミニウム合金板を得ることができる。