JP7549563B2 - Aluminum alloy coated plate for tub - Google Patents
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Description
本発明は、タブ用アルミニウム合金塗装板に関する。 The present invention relates to an aluminum alloy coated sheet for tubs.
飲料、食品用途に使用される包装容器の1つとして、飲料缶、缶詰等の食品缶が広く流通している。現在、これらの缶の蓋部(エンド)には、缶切り等の器具を使用せずに手で容易に開缶することのできるイージーオープンエンド(EOE)を用いた、いわゆるプルトップ(pull-top)方式が広く用いられており、タブが蓋本体から外れないステイオンタブ式(Stay-on tab,SOT)が、安全性及び環境問題の面から普及している。 As one type of packaging container used for beverages and food, beverage cans and food cans such as canned goods are widely distributed. Currently, the so-called pull-top type, which uses an easy-open end (EOE) that can be easily opened by hand without using a tool such as a can opener, is widely used for the lids (ends) of these cans. The stay-on tab (SOT) type, in which the tab does not come off the lid body, is becoming more popular due to safety and environmental concerns.
タブを形成するためのタブ材料には、成形性だけでなく、高い強度、繰り返し曲げ性及び高い耐タブ裂け性が要求される。一方、特に近年では、コストダウンの観点からタブの薄肉化が進められており、タブ折れ強度を確保するために、これまで以上の高い材料強度が必要とされている。また、薄肉化とそれに伴う高強度化により、特に耐タブ裂け性の低下が著しく、耐タブ裂け性の高い材料の要求が高まっている。 The tab material used to form the tabs is required to have not only formability but also high strength, repeated bending ability and high tab tear resistance. On the other hand, particularly in recent years, the thickness of tabs has been reduced in order to reduce costs, and a material strength higher than ever before is required to ensure the tab breaking strength. Furthermore, the reduction in thickness and the associated increase in strength have caused a significant decrease in tab tear resistance, and there is an increasing demand for materials with high tab tear resistance.
例えば、特許文献1には、所定量のSi、Fe、Cu、Mn、Mgを含み、FeとMnの含有量が所定の関係を満たし、さらに板厚中央部におけるAl-Fe-Mn系晶出物とMg-Si系晶出物の面積率の総和と、これらの晶出物の最大サイズを規定した包装容器タブ用アルミニウム合金板が記載されている。このようなアルミニウム合金板から成形されるタブは、開缶時にちぎれ及び裂けが発生しないとされている。 For example, Patent Document 1 describes an aluminum alloy sheet for packaging container tabs that contains specified amounts of Si, Fe, Cu, Mn, and Mg, where the Fe and Mn contents satisfy a specified relationship, and further specifies the sum of the area ratios of Al-Fe-Mn-based crystallized particles and Mg-Si-based crystallized particles in the center of the sheet thickness, and the maximum sizes of these crystallized particles. Tabs formed from such an aluminum alloy sheet are said to be free from tearing or cracking when the can is opened.
例えば、特許文献2には、所定量のMg、Cu、Fe、Si、Mnを含み、FeとMnの含有量が所定の関係を満たし、板厚中央部における最大長が1μm以上のAl-Fe-Mn系金属間化合物とMg-Si系金属間化合物の合計面積率を規定した包装容器タブ用アルミニウム合金板が記載されている。このようなアルミニウム合金板から成形されるタブは、薄肉化しても開缶時に裂け難く、繰返し曲げ性に優れるとされている。 For example, Patent Document 2 describes an aluminum alloy sheet for packaging container tabs that contains specified amounts of Mg, Cu, Fe, Si, and Mn, where the Fe and Mn contents satisfy a specified relationship, and specifies the total area ratio of Al-Fe-Mn intermetallic compounds and Mg-Si intermetallic compounds with a maximum length of 1 μm or more at the center of the sheet thickness. Tabs formed from such an aluminum alloy sheet are said to be resistant to tearing when opening a can, even when thinned, and to have excellent repeated bending properties.
例えば、特許文献3には、所定量のMg、Cu、Fe、Si、Mn、Crを含み、厚み方向における板中央から板表面までの全範囲においてCube方位密度がランダム方位試料の1.5倍以上の集合組織を有するタブ用アルミニウム合金板が記載されている。このようなアルミニウム合金板は、高い強度と優れた曲げ性を両立できるとされている。 For example, Patent Document 3 describes an aluminum alloy sheet for tabs that contains predetermined amounts of Mg, Cu, Fe, Si, Mn, and Cr and has a texture in which the Cube orientation density is 1.5 times or more that of a random orientation sample over the entire range from the center of the sheet in the thickness direction to the sheet surface. Such an aluminum alloy sheet is said to be able to achieve both high strength and excellent bendability.
しかし近年ではコストダウン、CO2削減、省資源化等の観点から、タブ用アルミニウム合金板の薄肉化は従来よりも更に進んだことにより、繰返し曲げで破断する部分の曲げ部表層にかかる曲げ応力は減少したため、従来課題であった繰返し曲げ性の確保は比較的容易となった。またタブ折れ強度に関しても素材の高強度化で対応可能な範囲である。一方で、薄肉化、高強度化が進んだことで、更なるタブ裂け性の向上が必要とされている。 However, in recent years, from the viewpoints of cost reduction, CO2 reduction, resource saving, etc., the thickness of aluminum alloy sheets for tabs has been further reduced than before, and the bending stress on the surface layer of the bent part where it breaks due to repeated bending has been reduced, making it relatively easy to ensure the repeated bending property, which was a problem in the past. In addition, the tab breaking strength can be addressed by increasing the strength of the material. On the other hand, the progress in thinning and high strength has made it necessary to further improve the tab breaking property.
従って、本発明は、薄肉化しても高い耐タブ裂け性を有するタブ用アルミニウム合金塗装板を提供することを目的とする。 Therefore, the object of the present invention is to provide an aluminum alloy coated sheet for tabs that has high resistance to tab cracking even when thinned.
本発明に係るタブ用アルミニウム合金塗装板は、Si:0.05質量%以上0.40質量%以下、Fe:0.05質量%以上0.50質量%以下、Cu:0.01質量%以上0.30質量%以下、Mn:0.1質量%以上0.6質量%以下、Mg:4.0質量%以上6.0質量%以下を含有し、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と、樹脂層とを備える。タブ用アルミニウム合金塗装板は、板厚中心から両厚さ方向にそれぞれ50nm厚の領域の組織について圧延面の法線方向から観察した時に、5万倍の透過型電子顕微鏡により撮影される画像において205×10-12m2の領域中に総計40個以上のサブグレインを有する。 The coated aluminum alloy sheet for tabs according to the present invention comprises an aluminum alloy sheet containing 0.05% by mass or more and 0.40% by mass or less of Si, 0.05% by mass or more and 0.50% by mass or less of Fe, 0.01% by mass or more and 0.30% by mass or less of Cu, 0.1% by mass or more and 0.6% by mass or less of Mn, 4.0% by mass or more and 6.0% by mass or less of Mg, with the balance being Al and inevitable impurities, and a resin layer. The coated aluminum alloy sheet for tabs has a total of 40 or more subgrains in an area of 205×10 −12 m 2 in an image taken with a 50,000x transmission electron microscope when the structure of a region 50 nm thick in each of the thickness directions from the center of the sheet thickness is observed from the normal direction of the rolled surface.
本発明によれば、薄肉化しても高い耐タブ裂け性を有するタブ用アルミニウム合金塗装板を提供することができる。 The present invention provides an aluminum alloy coated sheet for tabs that has high resistance to tab cracking even when thinned.
以下、本発明の一実施形態に係るタブ用アルミニウム合金塗装板について説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具現化するための一例を例示するものであって、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係などは、説明を明確にするために誇張していることがある。本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。また組成物中の各成分の含有量は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。さらに本明細書に記載される数値範囲の上限及び下限は、当該数値を任意に選択して組み合わせることが可能である。 The following describes an aluminum alloy coated sheet for tabs according to one embodiment of the present invention. However, the embodiment shown below is merely an example for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment. The size and positional relationship of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. In this specification, the term "process" includes not only an independent process, but also a process that cannot be clearly distinguished from other processes, as long as the intended purpose of the process is achieved. Furthermore, the content of each component in the composition means the total amount of the multiple substances present in the composition, unless otherwise specified. Furthermore, the upper and lower limits of the numerical ranges described in this specification can be arbitrarily selected and combined.
ステイオンタブ式の蓋部は、図1Aに示すように、蓋材2とタブ1とで構成され、円板状の蓋材2(図1Aでは一部を欠いて示す)の略中心に形成されたリベット部21を、タブ1のリベット孔11にかしめることで、タブ1が蓋材2に取り付けられている。リベット孔11は、タブ1の長手方向中心より一端側に寄せた位置に形成され、他端側には指を掛け易いようにリング状の掛止部12が形成されている。また、タブ1は、図1Bに示すように、板材(アルミニウム合金板)を裁断した外周及び掛止部12の内周の縁を下面側に折り曲げて剛性を高め、かつ安全性を確保している。一方、リベット孔11及びその外側のU字型の孔(スリット)状のインナーランス14が形成された領域を1枚の平板状として、変形し易い構造としている。このようなタブ1の材料としては一般的に5182合金等のアルミニウム合金板が広く適用されている。アルミニウム合金板は、表面に塗装、焼付け後、所定の形状に裁断、成形されてタブ1に製造され、タブ1は別の板材を成形してなる蓋材2にリベットにより取り付けられる。蓋材2の、タブ1の前記一端側の延長上には、開缶後に飲み口を形成するための開口領域23がスコア25で囲まれて設けられている。このスコア25は開口領域23の周囲を完全には一周せず、一箇所(図1Aではタブ1が重なる領域)で不連続となるように形成されている。 As shown in FIG. 1A, the stay-on-tab type lid is composed of a lid material 2 and a tab 1. The rivet portion 21 formed at the approximate center of the disk-shaped lid material 2 (part of which is shown in FIG. 1A) is crimped into the rivet hole 11 of the tab 1, and the tab 1 is attached to the lid material 2. The rivet hole 11 is formed at a position closer to one end than the longitudinal center of the tab 1, and a ring-shaped hook portion 12 is formed at the other end so that a finger can be easily hooked. As shown in FIG. 1B, the tab 1 is made of a plate material (aluminum alloy plate) with a cut outer periphery and an inner periphery of the hook portion 12 bent downward to increase rigidity and ensure safety. On the other hand, the area where the rivet hole 11 and the U-shaped hole (slit)-like inner lance 14 are formed on the outer side of the plate is made into a flat plate, making it easily deformable. Generally, aluminum alloy plates such as 5182 alloy are widely used as the material for such tabs 1. The aluminum alloy plate is coated and baked on the surface, then cut and shaped into a specified shape to produce the tub 1, which is then attached by rivets to a lid 2 made by shaping another plate material. An opening area 23 for forming a drinking spout after opening the can is provided on the extension of the one end of the lid 2 from the tub 1, surrounded by scores 25. This score 25 does not go completely around the perimeter of the opening area 23, but is discontinuous at one point (the area where the tub 1 overlaps in FIG. 1A).
開缶においては、タブ1の掛止部12を上方に引っ張ると、図1Cに示すように、これが力点Eとなり、リベット部21近傍が支点Fとなって、リベット部21で固定された領域を残してタブ1が起こされる。詳しくは、タブ1は、インナーランス14で分割されるように、その内側の領域(リベット孔11周辺部)を蓋材2に固定されたまま、掛止部12等の外側の領域が起こされる。そして、タブ1の一端(掛止部12のリベット孔11を挟んだ反対側)が作用点Lとなって、てこの働きで強く下方に押し込まれ、この一端の直下の蓋材2の開口領域23の一部を共に押し下げる。そして、蓋材2は、この押し下げられた部分の近傍からスコア25に沿って亀裂が入り、開口領域23が一部を残して蓋材2の他の部分から切り離されて下方(缶の内部)に押し込まれて、蓋材2に飲み口(開口部)が形成される。開口領域23は蓋材2がスコア25の形成されていない部分で容易に折れ曲がって、蓋材2の他の部分とのつながりを保持し、タブ1はリベット孔11周辺部のインナーランス14の両端の間で容易に折れ曲がって、蓋材2の開口領域23外にあるリベット部21に結合している。このため、開口領域23とタブ1は、それぞれ缶本体(缶胴)から離れない。 In opening the can, when the hook portion 12 of the tab 1 is pulled upward, as shown in FIG. 1C, this becomes the force point E, and the vicinity of the rivet portion 21 becomes the fulcrum F, and the tab 1 is raised, leaving the area fixed by the rivet portion 21. In detail, the tab 1 is divided by the inner lance 14, and the outer area such as the hook portion 12 is raised while its inner area (the area around the rivet hole 11) is fixed to the lid material 2. Then, one end of the tab 1 (the opposite side of the hook portion 12 across the rivet hole 11) becomes the action point L, and is pushed strongly downward by the lever action, together with pushing down a part of the opening area 23 of the lid material 2 directly below this one end. Then, the lid material 2 cracks along the score 25 from the vicinity of this pushed down part, and the opening area 23 is separated from the other part of the lid material 2 leaving a part and pushed downward (inside the can), forming a drinking spout (opening) in the lid material 2. The opening region 23 easily bends where the lid material 2 does not have the score 25 formed, maintaining the connection with the other parts of the lid material 2, and the tab 1 easily bends between both ends of the inner lance 14 around the rivet hole 11, and is connected to the rivet part 21 outside the opening region 23 of the lid material 2. Therefore, the opening region 23 and the tab 1 do not separate from the can body (can body).
このように、タブは、開缶の際に、てことなり、強い外力が掛かる。このため、タブの強度が不足していると、図1Cに示す支点F-力点E間の中心近傍の掛止部12の細い部分や、インナーランス14周辺の細い部分でタブが折れ曲がって(図1C右下部の折れ部4参照)、容易に開缶することが出来なくなったり(タブ折れ)、さらにはちぎれたりする恐れがある。また、掛止部12等のインナーランス14の外側の領域が起こされる際に、その移動方向に沿ってインナーランス14の端部から裂ける(タブ裂け)恐れがある(図1C右下部の裂け部5参照)。 Thus, when the can is opened, the tab acts as a lever and is subjected to a strong external force. For this reason, if the tab is not strong enough, it may bend at the thin part of the hook 12 near the center between the fulcrum F and the force point E shown in Figure 1C or at the thin part around the inner lance 14 (see bent part 4 in the lower right of Figure 1C), making it difficult to open the can (tab bend) or even tearing off. In addition, when the outer area of the inner lance 14, such as the hook 12, is raised, it may tear from the end of the inner lance 14 along the direction of movement (tab tear) (see tear part 5 in the lower right of Figure 1C).
また、特にステイオンタブ式エンドにおいては、開口領域23が飲料缶の内部に十分に深く押し込まれないと飲料缶の中の飲料を取り出す(飲む)際の妨げになる。このため、タブ1(掛止部12)を垂直近傍まで起こして、さらにはそれ以上に大きく起こして(反対側へ倒して)開缶する。さらに開缶後は、起こしたタブ1が飲料缶の中の飲料を飲む際の妨げにならないように、図1Cの破線で示すように、タブ1を元に戻して(倒して)蓋材2の開口領域23のみを内部に押し込んだ状態にするのが一般的である。つまり、タブ1は、リベット孔11周辺部のインナーランス14の両端の近傍で、90°近傍さらにはそれ以上の角度に曲げられた後に元に戻される(曲げ戻しされる)。また1回の曲げおよび曲げ戻しだけでは十分に開口領域23が押し込まれない場合、再度タブ1を曲げおよび曲げ戻し動作を繰り返す必要があるため、タブ1は、少なくとも4回の変形に耐え、折り曲げ箇所(図1C右下部の破断部6参照)で破断しない成形性が求められる。この特性を繰り返し曲げ性と呼ぶ。 In particular, in the case of a stay-on-tab end, if the opening area 23 is not pushed deep enough into the beverage can, it will be an obstacle when taking out (drinking) the beverage in the beverage can. For this reason, the tab 1 (hooking portion 12) is raised to nearly vertical, and then raised even more (tilted to the opposite side) to open the can. After opening the can, it is common to return (tilt) the tab 1 to its original position so that only the opening area 23 of the lid material 2 is pushed inward, as shown by the dashed line in FIG. 1C, so that the raised tab 1 does not interfere with drinking the beverage in the beverage can. In other words, the tab 1 is bent to an angle of nearly 90° or more near both ends of the inner lance 14 around the rivet hole 11, and then returned to its original position (bent back). In addition, if the opening area 23 is not sufficiently pushed in by bending and bending back the tab 1 once, it is necessary to repeat the bending and bending back operations again, so the tab 1 is required to have formability that can withstand at least four deformations and does not break at the bending point (see the broken portion 6 in the lower right of FIG. 1C). This property is called repeated bending property.
以上のようにタブ材料には、成形性だけでなく、高い強度、繰り返し曲げ性及び高い耐タブ裂け性が要求される。一方、特に近年では、コストダウンの観点からタブの薄肉化が進められており、タブ折れ強度を確保するために、これまで以上の高い材料強度が必要とされている。また、薄肉化とそれに伴う高強度化により、特に耐タブ裂け性の低下が著しく、耐タブ裂け性の高い材料の要求が高まっている。 As described above, tab materials are required to have not only formability but also high strength, repeated bending ability and high tab tear resistance. On the other hand, particularly in recent years, the thickness of tabs has been reduced in order to reduce costs, and higher material strength than ever before is required to ensure the tab breaking strength. Furthermore, the reduction in thickness and the associated increase in strength have caused a significant decrease in tab tear resistance, and there is an increasing demand for materials with high tab tear resistance.
タブ用アルミニウム合金塗装板
本発明の一実施形態に係るタブ用アルミニウム合金塗装板は、アルミニウム合金板と、アルミニウム合金板の片面又は両面に設けられる樹脂層とを備える。タブ用アルミニウム合金塗装板は、塗装焼付け処理をした状態にて、板厚中心から両厚さ方向にそれぞれ50nm厚の領域(以下、板厚中心部ということがある。)の組織について圧延面の法線方向から観察した時に、5万倍の透過型電子顕微鏡により撮影される画像において205×10-12m2の領域中に総計40個以上のサブグレインを有する。
The coated aluminum alloy sheet for tabs according to one embodiment of the present invention comprises an aluminum alloy sheet and a resin layer provided on one or both sides of the aluminum alloy sheet. When the coated aluminum alloy sheet for tabs is subjected to a paint baking treatment and the structure of a region 50 nm thick from the center of the sheet thickness in both thickness directions (hereinafter sometimes referred to as the center of the sheet thickness) is observed from the normal direction of the rolled surface, the coated aluminum alloy sheet for tabs has a total of 40 or more subgrains in a region of 205× 10−12 m2 in an image taken with a 50,000x transmission electron microscope.
アルミニウム合金組成
タブ用アルミニウム合金塗装板を構成するアルミニウム合金板は、例えば、Al-Mg系合金からなる。Al-Mg系合金としては、例えば、一般的なJIS合金、例えば5182等が挙げられる。
Composition of Aluminum Alloy The aluminum alloy plate constituting the aluminum alloy coated plate for tabs is made of, for example, an Al-Mg alloy. Examples of the Al-Mg alloy include general JIS alloys such as 5182.
アルミニウム合金板は、具体的には、Si:0.05質量%以上0.40質量%以下、Fe:0.05質量%以上0.50質量%以下、Cu:0.01質量%以上0.30質量%以下、Mn:0.1質量%以上0.6質量%以下、Mg:4.0質量%以上6.0質量%以下を含有し、残部がAl及び不可避不純物からなる。以下、アルミニウム合金板に含まれる各成分の含有量と、含有量の限定の理由について説明する。 Specifically, the aluminum alloy plate contains Si: 0.05% to 0.40% by mass, Fe: 0.05% to 0.50% by mass, Cu: 0.01% to 0.30% by mass, Mn: 0.1% to 0.6% by mass, Mg: 4.0% to 6.0% by mass, and the remainder is Al and unavoidable impurities. The content of each component contained in the aluminum alloy plate and the reasons for the content limitations are explained below.
(Si:0.05質量%以上0.40質量%以下)
Si含有量が0.05質量%未満では、鋳造時に高純度のアルミニウム地金が必要となりコストが増大する。また、Si含有量が0.40質量%を超えると、鋳造や熱間圧延時に生成される金属間化合物が多数形成され、亀裂の発生や伝播が促進されるため、繰り返し曲げ性、耐タブ裂け性が低下する。Si含有量は、好ましくは0.30質量%以下であり、より好ましくは0.25質量%以下、さらに好ましくは0.20質量%以下である。また、Si含有量は、好ましくは0.06質量%以上である。
(Si: 0.05% by mass or more and 0.40% by mass or less)
If the Si content is less than 0.05% by mass, high-purity aluminum ingots are required during casting, which increases costs. If the Si content exceeds 0.40% by mass, the Si content is increased by 0.5% by mass, which is generated during casting and hot rolling. The Si content is preferably 0.30 mass% or less, and more preferably 0.50 mass% or less. The Si content is preferably 0.25 mass% or less, and more preferably 0.20 mass% or less. The Si content is preferably 0.06 mass% or more.
(Fe:0.05質量%以上0.50質量%以下)
Fe含有量が0.05質量%未満では、鋳造時に高純度のアルミニウム地金が必要となりコストが増大する。一方、Fe含有量が0.50質量%を超えると、Al-Fe-Mn系金属間化合物が多くなり、亀裂の発生や伝播が促進されるため、繰り返し曲げ性、耐タブ裂け性が低下する。Fe含有量は、好ましくは0.10質量%以上であり、より好ましくは0.15質量%以上である。また、Fe含有量は、好ましくは0.40質量%以下であり、より好ましくは0.35質量%以下であり、さらに好ましくは0.30質量%以下、特に好ましくは0.25質量%以下である。
(Fe: 0.05% by mass or more and 0.50% by mass or less)
If the Fe content is less than 0.05% by mass, high-purity aluminum ingots are required during casting, which increases costs. On the other hand, if the Fe content exceeds 0.50% by mass, the Al-Fe-Mn-based metal The amount of intermetallic compounds increases, which promotes the generation and propagation of cracks, thereby decreasing the repeated bending property and tab crack resistance. The Fe content is preferably 0.10 mass % or more, and more preferably 0. The Fe content is preferably 0.40% by mass or less, more preferably 0.35% by mass or less, even more preferably 0.30% by mass or less, and particularly preferably It is 0.25 mass % or less.
(Cu:0.01質量%以上0.30質量%以下)
Cu含有量が0.01質量%未満では強度が不足し、タブ折れ強度が不足する。一方、Cu含有量が0.30質量%を超えると強度が過大となり、繰り返し曲げなどの曲げ変形等によりタブがちぎれ易くなる。Cu含有量は、好ましくは0.02質量%以上であり、より好ましくは0.03質量%以上である。また、Cu含有量は、好ましくは0.25質量%以下であり、より好ましくは0.20質量%以下であり、さらに好ましくは0.15質量%以下、特に好ましくは0.10質量%以下である。
(Cu: 0.01% by mass or more and 0.30% by mass or less)
If the Cu content is less than 0.01% by mass, the strength is insufficient, and the tab folding strength is insufficient. On the other hand, if the Cu content exceeds 0.30% by mass, the strength becomes too high, and the tab folding strength is insufficient due to bending deformation such as repeated bending. The tab becomes easily torn off. The Cu content is preferably 0.02 mass% or more, and more preferably 0.03 mass% or more. The Cu content is preferably 0.25 mass% or less. The content is preferably 0.20% by mass or less, more preferably 0.15% by mass or less, and particularly preferably 0.10% by mass or less.
(Mn:0.1質量%以上0.6質量%以下)
Mn含有量が0.1質量%未満では強度が不足し、タブ折れ強度が不足する。一方、Mn含有量が0.6質量%を超えると、強度が過大となり、またAl-Fe-Mn系金属間化合物が多くなるため、耐タブ裂け性が低下する。Mn含有量は、好ましくは0.2質量%以上である。また、Mn含有量は、好ましくは0.55質量%以下、より好ましくは0.45質量%以下、特に好ましくは0.35質量%以下である。
(Mn: 0.1% by mass or more and 0.6% by mass or less)
If the Mn content is less than 0.1 mass %, the strength is insufficient, and the tab breaking strength is insufficient. On the other hand, if the Mn content exceeds 0.6 mass %, the strength becomes too high, and the Al-Fe-Mn system The amount of intermetallic compounds increases, and therefore the tab crack resistance decreases. The Mn content is preferably 0.2 mass% or more. The Mn content is preferably 0.55 mass% or less, and more preferably 0.55 mass% or less. is 0.45 mass % or less, particularly preferably 0.35 mass % or less.
(Mg:4.0質量%以上6.0質量%以下)
Mg含有量が4.0質量%未満では強度が不足し、タブ折れ強度が不足する。一方、Mg含有量が6.0質量%を超えると強度が過大となり、成形性が低下する。また、Mgの含有量が増加するにつれ、強度とともに加工硬化能が向上するため、繰り返し曲げによりちぎれ易くなる。Mg含有量は、好ましくは4.5質量%以上である。また、Mg含有量は、好ましくは5.5質量%以下であり、より好ましくは5.0質量%以下である。
(Mg: 4.0 mass% or more and 6.0 mass% or less)
If the Mg content is less than 4.0% by mass, the strength is insufficient, resulting in insufficient tab folding strength. On the other hand, if the Mg content exceeds 6.0% by mass, the strength becomes excessively high, resulting in reduced moldability. As the Mg content increases, the strength and work hardening ability improve, so that the material is more likely to break due to repeated bending. The Mg content is preferably 4.5 mass% or more. The Mg content is preferably is 5.5 mass % or less, more preferably 5.0 mass % or less.
(Ti:0.1質量%以下)
アルミニウム合金板はTiを含んでいてよい。Tiは鋳塊組織の微細化を目的に、必要に応じて添加され、その効果は0.01質量%以上の添加により得られる。Ti含有量が0.1質量%を超えると粗大な化合物が形成されタブ裂け荷重が低下する恐れがある。従って、アルミニウム合金中のTi含有量は上記範囲内に制限されてよい。なお、Tiを添加する場合には、例えばTiとBの質量比を5:1とした鋳塊微細化剤(Al-Ti-B)を添加する。ワッフルあるいはロッドの形態で鋳造前の溶湯に添加するため、含有割合に応じたBも必然的に添加される。Ti含有量は、好ましくは0.08質量%以下であり、より好ましくは0.06質量%以下であってよい。
(Ti: 0.1% by mass or less)
The aluminum alloy sheet may contain Ti. Ti is added as necessary for the purpose of refining the ingot structure, and this effect is obtained by adding 0.01 mass % or more. If the Ti content exceeds 1 mass %, coarse compounds are formed, which may reduce the tab breaking load. Therefore, the Ti content in the aluminum alloy may be limited to the above range. For example, an ingot refiner (Al-Ti-B) with a mass ratio of Ti and B of 5:1 is added. Since it is added to the molten metal before casting in the form of a waffle or rod, depending on the content ratio, Inevitably, B is also added. The Ti content may be preferably 0.08 mass % or less, and more preferably 0.06 mass % or less.
(残部:Al及び不可避不純物)
アルミニウム合金板は、Al及び上記合金成分の他に、不可避不純物を含有していてよい。不可避不純物としては、例えば、Cr、Zn、Zr、B、V、Na、Ca、Ni、In、Sn、Gaなどが挙げられる。不可避不純物について許容される含有量は、Crについては、例えば、0.1質量%以下、好ましくは0.05質量%以下である。Zrについては、例えば、0.3質量%以下、好ましくは0.1質量%以下、より好ましくは0.05質量%以下である。その他の元素については、例えば、各0.05質量%以下かつ合計0.15質量%以下であってよい。前記範囲内であれば、不可避不純物として含有した場合に限らず、前記元素を添加する場合であっても、本発明の効果を妨げることが抑制される。
(balance: Al and inevitable impurities)
The aluminum alloy plate may contain inevitable impurities in addition to Al and the above alloy components. Examples of inevitable impurities include Cr, Zn, Zr, B, V, Na, Ca, Ni, In, Sn, and Ga. The allowable content of inevitable impurities is, for example, 0.1 mass% or less for Cr, preferably 0.05 mass% or less. For example, 0.3 mass% or less for Zr, preferably 0.1 mass% or less, more preferably 0.05 mass% or less. For other elements, for example, 0.05 mass% or less each and 0.15 mass% or less in total. If within the above range, the effects of the present invention are suppressed from being hindered even when the above elements are added, not limited to when they are contained as inevitable impurities.
タブ用アルミニウム合金塗装板を構成するアルミニウム合金板の板厚は、例えば0.18mm以上0.40mm以下であってよい。 The thickness of the aluminum alloy plate constituting the aluminum alloy coated plate for the tab may be, for example, 0.18 mm or more and 0.40 mm or less.
アルミニウム合金板の組織
本発明の一実施形態においては、前記の合金組成とした上で、中間焼鈍を行わずに冷間圧延した後に、塗装焼付け処理で熱処理された状態のアルミニウム合金板の組織が、板厚中心部の所定領域にサブグレインを40個以上有している。アルミニウム合金板の組織がサブグレインを所定数以上有する状態とすることで、強度を維持したままタブ裂け荷重を向上できるという従来は解決が困難であった課題を解決することができる。アルミニウム合金板が有するサブグレインは、板厚中心部の100nm厚みの組織について圧延面の法線方向から観察した時に、205×10-12m2を5万倍の透過型電子顕微鏡(TEM)で観察して計数される。
In one embodiment of the present invention, the aluminum alloy sheet has the above-mentioned alloy composition, and is cold-rolled without intermediate annealing, and then heat-treated by paint baking. The aluminum alloy sheet has a structure having 40 or more subgrains in a predetermined region in the center of the sheet thickness. By making the aluminum alloy sheet have a predetermined number of subgrains or more, it is possible to solve the problem that has been difficult to solve in the past, that is, the tab cracking load can be improved while maintaining strength. The subgrains of the aluminum alloy sheet are counted by observing 205×10 −12 m 2 with a transmission electron microscope (TEM) at 50,000 times magnification when observing a 100 nm-thick structure in the center of the sheet thickness from the normal direction of the rolled surface.
サブグレインは亜結晶粒とも称され、小さな不定形の粒であり、冷間圧延などにより転位が導入された材料(組織)が、与えられた温度、時間、ひずみのもと、エネルギーの低い構造になろうと回復を進めることによって生じる。 Subgrains, also called subcrystal grains, are small, irregular grains that are formed when a material (structure) into which dislocations have been introduced by cold rolling or other methods undergoes recovery to a lower energy structure under a given temperature, time, and strain.
すなわち、タブ用アルミニウム合金塗装板の場合、冷間圧延によって導入された転位セル壁、変形帯などの転位密集領域の転位が合体消滅と再配列することにより、シャープな境界をもつサブグレインが生じる。転位密集領域が多数形成されると、新たに移動してきた転位と合体消滅する確率が高くなり、加工硬化指数(n値)が低下するが、サブグレイン組織となることで加工硬化指数(n値)が向上する。加工硬化指数(n値)が向上すると応力集中部の塑性変形域が拡大し、耐タブ裂け性が向上する。このためサブグレインが多いほどタブ裂け荷重が向上する。 In other words, in the case of coated aluminum alloy sheets for tabs, subgrains with sharp boundaries are formed when dislocations in dislocation-dense regions such as dislocation cell walls and deformation bands introduced by cold rolling coalesce and disappear and rearrange. When many dislocation-dense regions are formed, the probability of them coalescing and annihilat- ing with newly arriving dislocations increases, lowering the work hardening exponent (n value), but the formation of a subgrain structure improves the work hardening exponent (n value). When the work hardening exponent (n value) is improved, the plastic deformation region in the stress concentration area expands, improving tab crack resistance. For this reason, the more subgrains there are, the higher the tab crack load.
観察されるサブグレインの一例を図2に示す。図2は、5万倍の倍率の透過型電子顕微鏡(TEM)画像の一例である。転位密集領域100とサブグレイン200が混在しており、サブグレイン200は、その境界である外縁形状がシャープ(鮮明で明確)な、内部に転位の少ない、小さな1つ1つの不定形の粒として結晶粒の中で識別される。 An example of an observed subgrain is shown in Figure 2. Figure 2 is an example of a transmission electron microscope (TEM) image at 50,000x magnification. Dislocation-dense regions 100 and subgrains 200 are mixed together, and the subgrains 200 are identified within the crystal grains as small, individual, irregular grains with a sharp (clear and distinct) outer edge shape that is the boundary and few dislocations inside.
このように透過型電子顕微鏡の観察視野において、個々のサブグレインの数を数えることができる。なお、所定の観察視野内に存在するサブグレインの数の代わりに、サブグレインの面積率を測定することも考えられるが、その場合はサブグレインのサイズが考慮されないため、粗大なサブグレイン組織である場合でも高いサブグレイン面積率が得られる。粗大なサブグレイン組織は微細なサブグレイン組織に比べ転位密度が低いため、強度が低くなりタブとして必要な強度が得られなくなる。 In this way, the number of individual subgrains can be counted in the observation field of the transmission electron microscope. It is also possible to measure the area ratio of the subgrains instead of the number of subgrains present in a given observation field, but in that case, the size of the subgrains is not taken into account, so a high subgrain area ratio can be obtained even in the case of a coarse subgrain structure. A coarse subgrain structure has a lower dislocation density than a fine subgrain structure, so the strength is low and the strength required for a tab cannot be obtained.
したがって、一実施形態において、サブグレインの大きさは、例えば円相当径として1000nm以下、好ましくは800nm以下、より好ましくは600nm以下である。サブグレインの円相当径の下限は例えば50nm以上である。円相当径は、サブグレインの境界長を測定し、境界長と同じ長さの円周長を有する円の直径として算出される。 Therefore, in one embodiment, the size of the subgrain is, for example, 1000 nm or less, preferably 800 nm or less, more preferably 600 nm or less, in terms of the equivalent circle diameter. The lower limit of the equivalent circle diameter of the subgrain is, for example, 50 nm or more. The equivalent circle diameter is calculated by measuring the boundary length of the subgrain and calculating it as the diameter of a circle having a circumference length equal to the boundary length.
一実施形態において、タブ用アルミニウム合金塗装板を構成するアルミニウム合金板の板厚中心部の所定領域におけるサブグレインの個数は、40個以上であってよく、好ましくは50個以上、より好ましくは60個以上である。サブグレインの個数の上限は、例えば600個以下、又は400個以下である。 In one embodiment, the number of subgrains in a predetermined region in the center of the thickness of the aluminum alloy plate constituting the aluminum alloy coated plate for tabs may be 40 or more, preferably 50 or more, and more preferably 60 or more. The upper limit of the number of subgrains is, for example, 600 or less, or 400 or less.
アルミニウム合金板の板厚中心部の所定領域におけるサブグレイン化が進行していない場合、サブグレインの個数が40個未満と少ない場合、アルミニウム合金板が高強度となるが、その一方で、優れた耐タブ裂け性とタブ折れ強度(高強度)とを両立することができない場合がある。すなわち、タブ用アルミニウム合金塗装板の高強度を維持したまま耐タブ裂け性を向上できない場合がある。 If subgrain formation is not advanced in a specific region in the center of the plate thickness of the aluminum alloy plate, and the number of subgrains is as small as less than 40, the aluminum alloy plate will have high strength, but on the other hand, it may not be possible to achieve both excellent tab crack resistance and tab breakage strength (high strength). In other words, it may not be possible to improve the tab crack resistance while maintaining the high strength of the aluminum alloy coated plate for tabs.
タブ用アルミニウム合金塗装板は、強度と耐タブ裂け性に優れる。タブ用アルミニウム合金塗装板の板強度は、例えば、0.2%耐力として、例えば300MPa以上であってよく、好ましくは320MPa以上、より好ましくは330MPa以上、更に好ましくは340MPa以上である。タブ用アルミニウム合金塗装板の板強度の上限は0.2%耐力として、例えば390MPa以下である。また、タブ用アルミニウム合金塗装板の耐タブ裂け性は、例えば図3に模式的に示す方法で求まるタブ裂け模擬荷重によって評価することができる。図3に示す方法によるタブ裂け模擬荷重は、例えば65N以上であってよく、好ましくは67N以上、より好ましくは68N以上、更に好ましくは70Nであってもよい。また、タブ裂け模擬荷重の上限は、例えば100N以下程度である。0.2%耐力が300MPa以上であって、タブ裂け模擬荷重が65N以上であると、充分な強度を維持しつつ、タブ折れ、タブ裂け等を発生させることなく開缶動作が可能である。なお、タブ裂け模擬荷重の評価方法の詳細については後述する。 The aluminum alloy coated plate for tabs has excellent strength and tab crack resistance. The plate strength of the aluminum alloy coated plate for tabs may be, for example, 300 MPa or more as 0.2% proof stress, preferably 320 MPa or more, more preferably 330 MPa or more, and even more preferably 340 MPa or more. The upper limit of the plate strength of the aluminum alloy coated plate for tabs is, for example, 390 MPa or less as 0.2% proof stress. The tab crack resistance of the aluminum alloy coated plate for tabs can be evaluated by a tab crack simulation load obtained by, for example, the method shown in FIG. 3. The tab crack simulation load by the method shown in FIG. 3 may be, for example, 65 N or more, preferably 67 N or more, more preferably 68 N or more, and even more preferably 70 N. The upper limit of the tab crack simulation load is, for example, about 100 N or less. If the 0.2% yield strength is 300 MPa or more and the tab tearing simulated load is 65 N or more, the can can be opened without breaking or tearing the tab while maintaining sufficient strength. Details of the method for evaluating the tab tearing simulated load will be described later.
以上で説明したアルミニウム合金板の組織及び特性は、冷間圧延板(冷間圧延後の板)に塗装及び塗装焼付け処理を施した後のアルミニウム合金塗装板(プレコート板)の組織及び特性である。なお、このような組織及び特性は、塗装及び塗装焼付け処理を施さずとも、あるいはタブに成形せずとも、冷間圧延板に、塗装焼付け処理を模擬した特定条件での熱処理を施した後の、アルミニウム合金板の組織及び特性であってもよい。これらの組織及び特性は、塗装焼付け処理と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及び特性となる。 The structure and characteristics of the aluminum alloy plate described above are those of the aluminum alloy painted plate (precoated plate) after painting and paint baking treatments have been applied to the cold rolled plate (plate after cold rolling). Note that such structure and characteristics may also be those of the aluminum alloy plate after heat treatment under specific conditions simulating paint baking treatments has been applied to the cold rolled plate without painting and paint baking treatments or forming into a tab. These structures and characteristics are the same, or can be considered to be the same with only a slight difference, if the conditions for the paint baking treatment and the heat treatment are the same.
タブ用アルミニウム合金塗装板は、アルミニウム合金板の片面又は両面に設けられる樹脂層を備えるプレコート板であってよい。樹脂層は、エポキシ系、塩ビゾル系、ポリエステル系等の有機塗料を塗布した後、熱処理して形成される焼付け樹脂層であってよい。有機塗料が塗布されるアルミニウム合金板は、クロメート系、ジルコン系等の表面処理剤で表面処理又は化成処理された表面処理済みアルミニウム合金板であってよい。熱処理の温度は例えば、メタル到達温度(PMT:Peak Metal Temperature)が200℃以上290℃以下程度となる温度であってよい。樹脂層の厚みは、例えば0.5μm以上15μm以下程度であってよい。 The aluminum alloy coated sheet for tabs may be a precoated sheet having a resin layer provided on one or both sides of the aluminum alloy sheet. The resin layer may be a baked resin layer formed by applying an organic paint such as an epoxy-based, vinyl chloride-based, or polyester-based paint and then subjecting it to heat treatment. The aluminum alloy sheet to which the organic paint is applied may be a surface-treated aluminum alloy sheet that has been surface-treated or chemically treated with a surface treatment agent such as a chromate-based or zircon-based agent. The temperature of the heat treatment may be, for example, a temperature at which the peak metal temperature (PMT) is about 200°C or higher and 290°C or lower. The thickness of the resin layer may be, for example, about 0.5 μm or higher and 15 μm or lower.
製造方法
タブ用アルミニウム合金塗装板を構成するアルミニウム合金板の製造方法の一例について説明する。アルミニウム合金板の製造方法は、第1工程である鋳造工程と、第2工程である均質化熱処理工程と、第3工程である熱間圧延工程と、第4工程である冷間圧延工程とを含み、これらの工程をこの順に行うものである。
An example of a method for producing an aluminum alloy sheet constituting an aluminum alloy coated sheet for a tab will be described below. The method for producing an aluminum alloy sheet includes a casting step as a first step, a homogenization heat treatment step as a second step, a hot rolling step as a third step, and a cold rolling step as a fourth step, and these steps are carried out in this order.
(第1工程から第3工程:鋳造工程、均質化熱処理工程、熱間圧延工程)
第1工程は、目的の組成を有する鋳塊を半連続鋳造法にて作製する工程である。第2工程は、第1工程で作製されたアルミニウム合金の鋳塊に均質化熱処理を施す工程である。
(First to third steps: casting, homogenization heat treatment, hot rolling)
The first step is to produce an ingot having a target composition by a semi-continuous casting method, and the second step is to perform a homogenization heat treatment on the aluminum alloy ingot produced in the first step.
第1工程では、半連続鋳造法(DC(direct chill)鋳造)によりアルミニウム合金を鋳造して鋳塊を得る。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する工程と均質化熱処理を施す第2工程を行う。この均質化熱処理は、例えば400℃以上570℃以下の範囲で実施され、続く熱間圧延の予備加熱を兼ねる。 In the first step, an aluminum alloy is cast using a semi-continuous casting method (DC (direct chill) casting) to obtain an ingot. Next, in the second step, the area of the ingot surface that will become a non-uniform structure is removed by facing, and a homogenization heat treatment is performed. This homogenization heat treatment is performed, for example, in the range of 400°C to 570°C, and also serves as preheating for the subsequent hot rolling.
第3工程は、第2工程で均質化熱処理を施されたアルミニウム合金の鋳塊を熱間圧延する工程である。熱間圧延により得る熱間圧延板の板厚は、通常、冷間圧延して得られる製品板の板厚から冷間圧延による総圧延率を逆算して設定する。 The third step is hot rolling the aluminum alloy ingot that has been subjected to the homogenization heat treatment in the second step. The thickness of the hot-rolled plate obtained by hot rolling is usually set by calculating backwards the total rolling reduction ratio by cold rolling from the thickness of the product plate obtained by cold rolling.
熱間圧延の終了温度である巻き取り温度は、例えば300℃以上400℃以下であり、好ましくは320℃以上370℃以下である。巻き取り温度が300℃以上であると、熱間圧延板の再結晶率が向上して、塗装焼付け後のアルミニウム合金板合金塗装板のタブ裂け模擬荷重がより向上する。一方、巻取り温度が400℃以下であると、板表面に焼付きと呼ばれる表面欠陥が発生することが抑制され、板表面の性状が良化する。 The winding temperature, which is the end temperature of hot rolling, is, for example, 300°C to 400°C, and preferably 320°C to 370°C. When the winding temperature is 300°C or higher, the recrystallization rate of the hot-rolled sheet is improved, and the tab tearing simulated load of the aluminum alloy sheet after paint baking is further improved. On the other hand, when the winding temperature is 400°C or lower, the occurrence of a surface defect called seizure on the sheet surface is suppressed, and the properties of the sheet surface are improved.
第4工程は、第3工程で熱間圧延された熱間圧延板を冷間圧延する工程である。第4工程では、熱間圧延板を、中間焼鈍を施すことなく冷間圧延して、所定の板厚のアルミニウム合金板に仕上げる。冷間圧延は、熱間圧延板が適切な荷重の範囲で製品板の板厚まで圧延されるように、所定の総圧延率となる複数回のパスを設定して行う。なお、パスとは、一対のワークロール間を板が1回通板して圧延されることをいう。 The fourth step is a step of cold rolling the hot-rolled sheet obtained in the third step. In the fourth step, the hot-rolled sheet is cold-rolled without intermediate annealing to finish it into an aluminum alloy sheet of a specified thickness. Cold rolling is performed by setting multiple passes that result in a specified total rolling ratio so that the hot-rolled sheet is rolled to the thickness of the product sheet within an appropriate load range. Note that a pass refers to the sheet being rolled by passing it between a pair of work rolls once.
冷間圧延の総圧延率は、85.0%以上95.0%以下とすることが好ましく、より好ましくは87.0%以上93.0%以下である。冷間圧延の総圧延率が85.0%以上95.0%以下であると、アルミニウム合金板の強度が充分に得られるほか、転位密度が高くなり、塗装焼付け処理後のサブグレイン化が促進され、本発明で規定する範囲のサブグレイン個数とすることができる。その結果、耐タブ裂け性が向上する傾向がある。 The total rolling ratio of the cold rolling is preferably 85.0% or more and 95.0% or less, and more preferably 87.0% or more and 93.0% or less. When the total rolling ratio of the cold rolling is 85.0% or more and 95.0% or less, the strength of the aluminum alloy sheet is sufficient, the dislocation density is high, the formation of subgrains after the paint baking process is promoted, and the number of subgrains can be set within the range specified in the present invention. As a result, the tab crack resistance tends to be improved.
冷間圧延の総圧延率を所定の範囲とすることに加えて、冷間圧延の最終圧延パスとその直前の圧延パスの通板間隔を0.33秒以内とすることが好ましい。上記通板間隔を0.33秒以内とすることで最終圧延パスでの動的回復がより促進され、前記転位密集領域においてサブグレインの形成がより促進され、次工程の塗装焼付時に従来よりも多くのサブグレインが形成される。なお、通板間隔の範囲は、好ましくは0.32秒以内、更に好ましくは0.31秒以内である。 In addition to keeping the total rolling reduction ratio of the cold rolling within a specified range, it is preferable to keep the sheet passing interval between the final rolling pass of the cold rolling and the rolling pass immediately before it within 0.33 seconds. By keeping the sheet passing interval within 0.33 seconds, dynamic recovery in the final rolling pass is further promoted, and the formation of subgrains in the dislocation-dense region is further promoted, so that more subgrains than before are formed during the next paint baking process. The sheet passing interval is preferably within 0.32 seconds, and more preferably within 0.31 seconds.
以上の工程で製造されるアルミニウム合金板には、クロメート系、ジルコン系などの表面処理剤で化成処理が施される。その後、エポキシ系樹脂、塩ビゾル系、ポリエルテル系などを含む有機塗料が塗布されて塗膜が形成される。形成された塗膜に対して、PMT(メタル到達温度)が200℃以上290℃以下程度で、塗装焼付け処理することで、プレコート板としてのタブ用アルミニウム合金塗装板が製造される。 The aluminum alloy plate produced by the above process is subjected to a chemical conversion treatment using a surface treatment agent such as a chromate or zircon type. After that, an organic paint containing an epoxy resin, a vinyl chloride sol type, or a polyester type is applied to form a coating. The coating is then painted and baked at a PMT (metal temperature) of 200°C to 290°C to produce a precoated aluminum alloy coated plate for tabs.
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
(供試材の作製)
表1に示す組成からなるアルミニウム合金を半連続鋳造法にて鋳造し、第1工程及び第2工程として示した方法で面削、均質化熱処理を行い、冷却すること無く、熱間圧延した。熱間圧延の終了温度を巻取り温度として300℃以上370℃以下とした。そして、得られた熱間圧延板を、中間焼鈍を施すこと無く、表1に示す条件で冷間圧延して板厚0.25mmの冷間圧延板としてアルミニウム合金板を得た。なお、表1に示す組成の残部はAlと不可避不純物である。また、冷延率は、冷間圧延における総圧延率であり、通板間隔は、冷間圧延における最終圧延パスとその直前の圧延パス間の所要時間である。
(Preparation of test material)
An aluminum alloy having the composition shown in Table 1 was cast by a semi-continuous casting method, and was subjected to facing and homogenization heat treatment by the methods shown as the first and second steps, and was hot rolled without cooling. The end temperature of the hot rolling was set to 300°C or more and 370°C or less as the coiling temperature. The obtained hot rolled sheet was cold rolled under the conditions shown in Table 1 without intermediate annealing to obtain an aluminum alloy sheet as a cold rolled sheet having a sheet thickness of 0.25 mm. The balance of the composition shown in Table 1 is Al and unavoidable impurities. The cold rolling rate is the total rolling rate in cold rolling, and the sheet passing interval is the required time between the final rolling pass and the rolling pass immediately before it in cold rolling.
続いて、得られたアルミニウム合金板に対し、化成処理を施した後、エポキシ系塗料を塗布し、連続焼付け炉により200℃以上290℃以下のPMTで焼付け処理した。なお焼付け温度及び焼付け時間は、No.1からNo.3のいずれの製造例においても同等とした。 Then, the obtained aluminum alloy plate was subjected to a chemical conversion treatment, and then coated with an epoxy-based paint and baked in a continuous baking furnace at a PMT of 200°C to 290°C. The baking temperature and baking time were the same for all manufacturing examples No. 1 to No. 3.
製造したアルミニウム合金塗装板を供試材とし、以下の方法でサブグレイン個数、0.2%耐力、及びタブ裂け模擬荷重(耐タブ裂け性)を測定した。その結果を表1に示す。 The produced aluminum alloy coated plate was used as a test material, and the number of subgrains, 0.2% yield strength, and tab tear resistance were measured using the following methods. The results are shown in Table 1.
サブグレインの個数
各供試材の板厚中心から両厚さ方向にそれぞれ50nm厚の領域の組織を圧延面の法線方向から5万倍の倍率の透過型電子顕微鏡(TEM)による観察によりサブグレインをカウントして、サブグレインの個数を算出した。
Number of subgrains The structure of a region 50 nm thick in both thickness directions from the center of the sheet thickness of each test material was observed with a transmission electron microscope (TEM) at a magnification of 50,000 times from the normal direction of the rolled surface, and the number of subgrains was counted to calculate the number of subgrains.
具体的には、前記供試材を機械研磨して、板厚中心から両厚さ方向に0.05mm(厚さ0.1mm)とした後、ツインジェット式電解研磨法にて厚さおよそ100nmの薄膜にし、この薄膜を透過型電子顕微鏡にて、圧延面の法線方向から、5万倍の倍率で205×10-12m2の領域を撮影した。撮影視野内で測定したサブグレインの数を合計しサブグレインの個数を算出した。なお、サブグレインの個数の上限は特に定めないが、その上限は通常400から600個程度である。 Specifically, the test material was mechanically polished to 0.05 mm (0.1 mm) from the center of the sheet thickness in both thickness directions, and then a thin film of approximately 100 nm was formed by a twin-jet electrolytic polishing method. This thin film was photographed with a transmission electron microscope at a magnification of 50,000 times from the normal direction of the rolled surface in an area of 205 × 10 -12 m 2. The number of subgrains measured within the photographed field of view was summed to calculate the number of subgrains. The upper limit of the number of subgrains is not particularly specified, but the upper limit is usually about 400 to 600.
0.2%耐力の測定
各供試材について、引張方向が圧延方向と平行になるJIS-5号引張試験片を作製し、JISZ2241の規定に準じて引張試験を行い、塗膜厚さを除した板厚を算出し0.2%耐力を求めた。0.2%耐力の適性範囲は300MPa以上であり、この範囲であれば薄肉化したタブであってもタブ折れ強度を満足する。なお、0.2%耐力の上限は特に定めないが、成形性等への悪影響を考慮するとその上限は通常390MPa程度である。
Measurement of 0.2% Yield Strength For each test material, a JIS-5 tensile test piece with the tensile direction parallel to the rolling direction was prepared, and a tensile test was performed according to the provisions of JIS Z2241 to calculate the plate thickness divided by the coating thickness to obtain the 0.2% yield strength. The appropriate range of 0.2% yield strength is 300 MPa or more, and within this range, even a thin-walled tab will satisfy the tab breaking strength. There is no particular upper limit for 0.2% yield strength, but considering the adverse effects on formability, the upper limit is usually about 390 MPa.
タブ裂け模擬荷重の測定
各供試材から図3Aに示す試験片を作製し、タブ裂けを模擬した引き裂き試験を実施し、タブ裂け模擬荷重を求めた。引き裂き試験は、図3Bに示すように、試験片の部位26と部位27を引張試験機の片側のチャックに挟み、部位28をもう片側のチャックに挟んで固定し、引張試験のチャック速度10mm/minで引き裂き試験を行った。試験片の穴の内径はどちらも2.0mmである。この引き裂き試験により、試験片の穴31及び32でそれぞれ亀裂が発生する際のピーク荷重を図4に示すとおり測定した。試験は同じ供試材から作製した試験片をそれぞれ用いて8回実施し、各試験で測定した2つのピーク荷重の最小の測定結果を抽出し平均した値をタブ裂け模擬荷重とした。なお引き裂き試験で穴31及び穴32が同時に裂ける場合があり、この場合は1回の試験で得られるピーク荷重が1つとなりピーク荷重も高くなる。本発明では引き裂き試験で得られるピーク荷重が1つの場合は試験結果から除外した。タブ裂け模擬荷重の適正範囲は65N以上とした。タブ裂け模擬荷重が65N以上であれば、開缶動作時にタブ裂けを発生させることなく開缶動作を完了することができ、耐タブ裂け性に優れる。
Measurement of tab tearing simulated load Test pieces shown in FIG. 3A were prepared from each test material, and a tearing test simulating tab tearing was performed to obtain the tab tearing simulated load. As shown in FIG. 3B, the tearing test was performed by clamping the parts 26 and 27 of the test piece in one chuck of a tensile tester, and clamping and fixing the part 28 in the other chuck, and performing the tearing test at a tensile test chuck speed of 10 mm/min. The inner diameter of the holes of the test piece was 2.0 mm for both. By this tearing test, the peak loads at which cracks occurred in the holes 31 and 32 of the test piece were measured as shown in FIG. 4. The test was performed eight times using test pieces prepared from the same test material, and the minimum measurement results of the two peak loads measured in each test were extracted and averaged to obtain the tab tearing simulated load. Note that in some cases, the holes 31 and 32 may tear simultaneously in the tearing test, in which case the peak load obtained in one test becomes one and the peak load becomes high. In the present invention, cases where only one peak load was obtained in the tear test were excluded from the test results. The appropriate range of the tab tearing simulated load was set to 65 N or more. If the tab tearing simulated load is 65 N or more, the can opening operation can be completed without causing tab tearing during the can opening operation, and the can has excellent tab tearing resistance.
表1に示すように、アルミニウム合金塗装板の組成が本発明の規定範囲内のNo.1からNo.3は、サブグレインの個数が本発明の規定範囲内にあるから、実施例に該当する。No.1からNo.3のいずれも、冷間圧延の最終パスとその直前のパスの通板間隔が0.33秒以内であり、タブ裂け模擬荷重(耐タブ裂け性)も合格値に達している。また図5に示すようにタブ裂け模擬荷重と通板間隔は概ね比例関係にあり、線形近似線の傾きからタブ裂け模擬荷重が65N以上となる通板間隔は0.33秒程度となると予想される。また図6に示すようにタブ裂け模擬荷重とサブグレインの個数とは概ね比例関係にあり、線形近似線の傾きからタブ裂け模擬荷重が65N以上となるサブグレインの個数は約40個以上と予想される。 As shown in Table 1, No. 1 to No. 3, in which the composition of the aluminum alloy coated plate is within the range specified by the present invention, correspond to examples because the number of subgrains is within the range specified by the present invention. In all of No. 1 to No. 3, the sheet passing interval between the final pass of cold rolling and the pass immediately before is within 0.33 seconds, and the tab cracking simulated load (tab cracking resistance) also reaches the acceptable value. As shown in Figure 5, the tab cracking simulated load and the sheet passing interval are approximately proportional to each other, and the slope of the linear approximation line indicates that the sheet passing interval at which the tab cracking simulated load is 65N or more is expected to be about 0.33 seconds. As shown in Figure 6, the tab cracking simulated load and the number of subgrains are approximately proportional to each other, and the slope of the linear approximation line indicates that the number of subgrains at which the tab cracking simulated load is 65N or more is expected to be about 40 or more.
1 タブ
2 蓋材
11 リベット穴
14 インナーランス
21 リベット部
100 転位密集領域
200 サブグレイン
1 Tab 2 Lid 11 Rivet hole 14 Inner lance 21 Rivet portion 100 Dislocation dense region 200 Subgrain
Claims (2)
板厚中心から両厚さ方向にそれぞれ50nm厚の領域の組織について圧延面の法線方向から観察した時に、5万倍の透過型電子顕微鏡により撮影される画像において205×10-12m2の領域中に総計40個以上のサブグレインを有するタブ用アルミニウム合金塗装板。 An aluminum alloy plate comprising: Si: 0.05% by mass or more and 0.40% by mass or less; Fe: 0.05% by mass or more and 0.50% by mass or less; Cu: 0.01% by mass or more and 0.30% by mass or less; Mn: 0.1% by mass or more and 0.6% by mass or less; Mg: 4.0% by mass or more and 6.0% by mass or less; and the balance being Al and inevitable impurities; and a resin layer;
An aluminum alloy coated sheet for tabs having a total of 40 or more subgrains in an area of 205 x 10-12 m2 in an image taken with a transmission electron microscope at 50,000 magnification, when observing the structure of a region 50 nm thick from the center of the sheet thickness in both thickness directions from the normal direction of the rolled surface.
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