JPH08325664A - 絞り加工用高強度熱処理型アルミニウム合金板およびその製造方法 - Google Patents
絞り加工用高強度熱処理型アルミニウム合金板およびその製造方法Info
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- JPH08325664A JPH08325664A JP15389995A JP15389995A JPH08325664A JP H08325664 A JPH08325664 A JP H08325664A JP 15389995 A JP15389995 A JP 15389995A JP 15389995 A JP15389995 A JP 15389995A JP H08325664 A JPH08325664 A JP H08325664A
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- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 DI缶胴、DRD缶胴、缶蓋等に使用される
絞り加工用Al合金板として、高強度を有すると同時
に、絞り加工性、しごき加工性等の缶成形性が優れるも
のを提供する。 【構成】 請求項1:Zn3〜6%、Mg0.5〜3
%、Mn0.5%超1.5%以下、残部実質的にAlな
るAl合金板。 請求項2:上記のほか、Cu0.1〜
2.5%を含むAl合金板。 請求項3:請求項1の合
金を所定の板厚に仕上げた後、450〜550℃で5分
以下の短時間溶体化処理を施し、30%超75%以下の
最終冷間圧延を施す。 請求項4:請求項2の合金につ
いて、所定の板厚まで仕上げた後、450〜540℃で
5分以下の短時間溶体化処理を施し、前記同様の最終冷
間圧延を施す。
絞り加工用Al合金板として、高強度を有すると同時
に、絞り加工性、しごき加工性等の缶成形性が優れるも
のを提供する。 【構成】 請求項1:Zn3〜6%、Mg0.5〜3
%、Mn0.5%超1.5%以下、残部実質的にAlな
るAl合金板。 請求項2:上記のほか、Cu0.1〜
2.5%を含むAl合金板。 請求項3:請求項1の合
金を所定の板厚に仕上げた後、450〜550℃で5分
以下の短時間溶体化処理を施し、30%超75%以下の
最終冷間圧延を施す。 請求項4:請求項2の合金につ
いて、所定の板厚まで仕上げた後、450〜540℃で
5分以下の短時間溶体化処理を施し、前記同様の最終冷
間圧延を施す。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は高強度が要求される絞
り加工用の熱処理型アルミニウム合金板およびその製造
方法に関し、特にアルミニウム2ピースDI缶の缶胴材
や缶蓋材あるいは食缶(DRD缶)などの主として容器
材料として使用される絞り加工用アルミニウム合金板お
よびその製造方法に関するものである。
り加工用の熱処理型アルミニウム合金板およびその製造
方法に関し、特にアルミニウム2ピースDI缶の缶胴材
や缶蓋材あるいは食缶(DRD缶)などの主として容器
材料として使用される絞り加工用アルミニウム合金板お
よびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】絞り加工が施されて用いられるアルミニ
ウム容器としては、DI加工(絞り−しごき加工)が施
されて成形される2ピースDI缶や、DRD加工(絞り
−再絞り加工)が施されて成形されるDRD缶(食
缶)、そのほか各種の深絞り缶がある。これらのアルミ
ニウム缶のうち最も代表的なDI缶の製造方法として
は、缶胴素材に対して深絞り加工、しごき加工によるD
I加工を施して缶胴形状を得た後、所定のサイズにトリ
ミングを施してから塗装焼付け処理を施し、その後缶胴
縁部に対してネッキング加工(口絞り加工)、フランジ
加工(口拡げ加工)を行ない、さらに別に成形した缶蓋
(缶エンド)を合せてシーミング加工(巻締め加工)を
行なうのが通常である。このようにDI缶などの製造に
は多種類の加工が施されるところから、深絞り性、しご
き性、口絞り性、口拡げ性、張出性などの種々の加工性
と強度とのバランスから、その材料が選択、検討されて
いる。
ウム容器としては、DI加工(絞り−しごき加工)が施
されて成形される2ピースDI缶や、DRD加工(絞り
−再絞り加工)が施されて成形されるDRD缶(食
缶)、そのほか各種の深絞り缶がある。これらのアルミ
ニウム缶のうち最も代表的なDI缶の製造方法として
は、缶胴素材に対して深絞り加工、しごき加工によるD
I加工を施して缶胴形状を得た後、所定のサイズにトリ
ミングを施してから塗装焼付け処理を施し、その後缶胴
縁部に対してネッキング加工(口絞り加工)、フランジ
加工(口拡げ加工)を行ない、さらに別に成形した缶蓋
(缶エンド)を合せてシーミング加工(巻締め加工)を
行なうのが通常である。このようにDI缶などの製造に
は多種類の加工が施されるところから、深絞り性、しご
き性、口絞り性、口拡げ性、張出性などの種々の加工性
と強度とのバランスから、その材料が選択、検討されて
いる。
【0003】そして前述のような各種のアルミニウム缶
のうち、DI缶の缶胴材としてはJIS 3004合金
やAA3104合金のH19材あるいはH39材などが
多用され、またDI缶の缶蓋材にはJIS 5052合
金やJIS 5082合金、JIS 5182合金のH
18材もしくはH38材などが多用され、さらにDRD
缶やその他の深絞り缶にはJIS 5052合金のH1
8材もしくはH38材やAA5042合金のH38材な
どが多用されている。
のうち、DI缶の缶胴材としてはJIS 3004合金
やAA3104合金のH19材あるいはH39材などが
多用され、またDI缶の缶蓋材にはJIS 5052合
金やJIS 5082合金、JIS 5182合金のH
18材もしくはH38材などが多用され、さらにDRD
缶やその他の深絞り缶にはJIS 5052合金のH1
8材もしくはH38材やAA5042合金のH38材な
どが多用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】アルミニウム2ピース
DI缶で代表されるアルミニウム缶に対しては、材料コ
スト低減のために従来より一層薄肉化することが強く望
まれている。そこでこれらのアルミニウム缶の材料に
は、薄肉化しても充分な高強度を有しかつ優れた絞り加
工性などの成形性を確保し得る材料が望まれている。し
かしながら前述のような従来のアルミニウム缶用アルミ
ニウム合金板では、例えば缶胴用合金板の場合製缶後の
200℃×20分程度の塗装焼付処理時において、また
缶蓋用合金板の場合製缶前の270℃×20秒程度の塗
装焼付処理時において軟化を起してしまうため、最終的
に得られる強度はせいぜい300N/mm2 程度となる
から、薄肉化を図るためには強度不足となってしまう。
また前述のような従来の合金系をベースとして例えばC
u等の強化元素を添加したり、あるいは素材の冷間加工
率を大きくするなどの手段によって強度向上を図ること
も考えられるが、その場合には成形性が著しく低下して
しまい、缶材料としては不適当となってしまう。
DI缶で代表されるアルミニウム缶に対しては、材料コ
スト低減のために従来より一層薄肉化することが強く望
まれている。そこでこれらのアルミニウム缶の材料に
は、薄肉化しても充分な高強度を有しかつ優れた絞り加
工性などの成形性を確保し得る材料が望まれている。し
かしながら前述のような従来のアルミニウム缶用アルミ
ニウム合金板では、例えば缶胴用合金板の場合製缶後の
200℃×20分程度の塗装焼付処理時において、また
缶蓋用合金板の場合製缶前の270℃×20秒程度の塗
装焼付処理時において軟化を起してしまうため、最終的
に得られる強度はせいぜい300N/mm2 程度となる
から、薄肉化を図るためには強度不足となってしまう。
また前述のような従来の合金系をベースとして例えばC
u等の強化元素を添加したり、あるいは素材の冷間加工
率を大きくするなどの手段によって強度向上を図ること
も考えられるが、その場合には成形性が著しく低下して
しまい、缶材料としては不適当となってしまう。
【0005】ところで各種のアルミニウム合金のうちで
も2000系(Al−Cu−Mg系)あるいは7000
系(Al−Zn−Mg系)の熱処理型合金では、耐力で
400N/mm2 を越える高強度を得ることができるこ
とから、高強度を要する構造用材料として多用されてい
るが、構造用材料の場合溶体化処理のままの状態、ある
いは人工時効処理を施した状態で使用されるのが通常で
あり、成形加工が施されたとしても極く軽微な加工に過
ぎない。またこれらの熱処理型合金を強い成形加工を必
要とする用途に用いる場合には、軟質材の状態で成形し
て、その後溶体化処理や人工時効処理を施して強度を確
保することも行なわれているが、缶用材料としてはこの
ようなプロセスは不適切である。いずれにしても、これ
らの従来の熱処理型合金では、強度は充分に高いもの
の、溶体化処理後の状態で成形性、とりわけ絞り性、し
ごき性、張出し性に劣り、そのため缶用材料に適用する
ことは考えられていなかった。
も2000系(Al−Cu−Mg系)あるいは7000
系(Al−Zn−Mg系)の熱処理型合金では、耐力で
400N/mm2 を越える高強度を得ることができるこ
とから、高強度を要する構造用材料として多用されてい
るが、構造用材料の場合溶体化処理のままの状態、ある
いは人工時効処理を施した状態で使用されるのが通常で
あり、成形加工が施されたとしても極く軽微な加工に過
ぎない。またこれらの熱処理型合金を強い成形加工を必
要とする用途に用いる場合には、軟質材の状態で成形し
て、その後溶体化処理や人工時効処理を施して強度を確
保することも行なわれているが、缶用材料としてはこの
ようなプロセスは不適切である。いずれにしても、これ
らの従来の熱処理型合金では、強度は充分に高いもの
の、溶体化処理後の状態で成形性、とりわけ絞り性、し
ごき性、張出し性に劣り、そのため缶用材料に適用する
ことは考えられていなかった。
【0006】さらにDI缶の缶胴用材料の場合、高強度
と優れたDI成形性(絞り加工性、しごき加工性)が要
求されるばかりでなく、DI缶胴に成形して塗装焼付処
理を施した後のネッキング加工、フランジ加工、シーミ
ング加工での成形性も要求される。近年の缶胴の薄肉化
に伴ってフランジ部の肉厚も減少してきているため、フ
ランジ加工、シーミング加工中におけるフランジ部の破
断が生じやすくなっており、そのためフランジ加工性や
シーミング加工性の改善が強く望まれ、さらに缶蓋の軽
量化のためにネック径の小径化、したがってネッキング
加工量の増加の要請もあり、そこでより一層のフランジ
部の成形性向上が求められている。また缶蓋材の場合は
深絞り性のほか、張出し性、開口性のより一層の向上も
望まれている。
と優れたDI成形性(絞り加工性、しごき加工性)が要
求されるばかりでなく、DI缶胴に成形して塗装焼付処
理を施した後のネッキング加工、フランジ加工、シーミ
ング加工での成形性も要求される。近年の缶胴の薄肉化
に伴ってフランジ部の肉厚も減少してきているため、フ
ランジ加工、シーミング加工中におけるフランジ部の破
断が生じやすくなっており、そのためフランジ加工性や
シーミング加工性の改善が強く望まれ、さらに缶蓋の軽
量化のためにネック径の小径化、したがってネッキング
加工量の増加の要請もあり、そこでより一層のフランジ
部の成形性向上が求められている。また缶蓋材の場合は
深絞り性のほか、張出し性、開口性のより一層の向上も
望まれている。
【0007】この発明は以上の事情を背景としてなされ
たもので、前述の諸要求を満たし得る絞り加工用アルミ
ニウム合金板およびその製造方法を提供することを目的
とするものである。
たもので、前述の諸要求を満たし得る絞り加工用アルミ
ニウム合金板およびその製造方法を提供することを目的
とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明者等が鋭意実験・研究を重ねた結果、合金の
成分組成を適切に選択し、併せて製造条件を適切に調整
することによって、熱処理型合金として高強度を示すと
同時に絞り加工性等の良好な成形性を確保することがで
き、その他前述の諸要求を満たし得ることを見出し、こ
の発明をなすに至った。
め、本発明者等が鋭意実験・研究を重ねた結果、合金の
成分組成を適切に選択し、併せて製造条件を適切に調整
することによって、熱処理型合金として高強度を示すと
同時に絞り加工性等の良好な成形性を確保することがで
き、その他前述の諸要求を満たし得ることを見出し、こ
の発明をなすに至った。
【0009】具体的には、請求項1の発明の絞り加工用
高強度熱処理型アルミニウム合金板は、Zn3〜6%、
Mg0.5〜3%、Mn0.5%を越え1.5%以下を
含有し、残部がAlおよび不可避的不純物よりなること
を特徴とするものである。
高強度熱処理型アルミニウム合金板は、Zn3〜6%、
Mg0.5〜3%、Mn0.5%を越え1.5%以下を
含有し、残部がAlおよび不可避的不純物よりなること
を特徴とするものである。
【0010】また請求項2の発明の絞り加工用高強度熱
処理型アルミニウム合金板は、Zn3〜6%、Mg0.
5〜3%、Cu0.1〜2.5%、Mn0.5%を越え
1.5%以下を含有し、残部がAlおよび不可避的不純
物よりなることを特徴とするものである。
処理型アルミニウム合金板は、Zn3〜6%、Mg0.
5〜3%、Cu0.1〜2.5%、Mn0.5%を越え
1.5%以下を含有し、残部がAlおよび不可避的不純
物よりなることを特徴とするものである。
【0011】さらに請求項3の発明は、請求項1に記載
の絞り加工用高強度熱処理型アルミニウム合金板の製造
方法についてのものであって、Zn3〜6%、Mg0.
5〜3%、Mn0.5%を越え1.5%以下を含有し、
残部がAlおよび不可避的不純物よりなる合金を所定の
板厚まで仕上げた後、450〜550℃の範囲内の温度
で5分以下の溶体化処理を施し、さらに30%を越え7
5%以下の圧延率で冷間圧延を施すことを特徴とするも
のである。
の絞り加工用高強度熱処理型アルミニウム合金板の製造
方法についてのものであって、Zn3〜6%、Mg0.
5〜3%、Mn0.5%を越え1.5%以下を含有し、
残部がAlおよび不可避的不純物よりなる合金を所定の
板厚まで仕上げた後、450〜550℃の範囲内の温度
で5分以下の溶体化処理を施し、さらに30%を越え7
5%以下の圧延率で冷間圧延を施すことを特徴とするも
のである。
【0012】また請求項4の発明は、請求項2に記載の
絞り加工用高強度熱処理型アルミニウム合金板の製造方
法についてのものであって、Zn3〜6%、Mg0.5
〜3%、Cu0.1〜2.5%、Mn0.5%を越え
1.5%以下を含有し、残部がAlおよび不可避的不純
物よりなる合金を所定の板厚まで仕上げた後、450〜
540℃の範囲内の温度で5分以下の溶体化処理を施
し、さらに30%を越え75%以下の圧延率で冷間圧延
を施すことを特徴とするものである。
絞り加工用高強度熱処理型アルミニウム合金板の製造方
法についてのものであって、Zn3〜6%、Mg0.5
〜3%、Cu0.1〜2.5%、Mn0.5%を越え
1.5%以下を含有し、残部がAlおよび不可避的不純
物よりなる合金を所定の板厚まで仕上げた後、450〜
540℃の範囲内の温度で5分以下の溶体化処理を施
し、さらに30%を越え75%以下の圧延率で冷間圧延
を施すことを特徴とするものである。
【0013】
【作用】この発明においては、成分組成面においては、
基本的には熱処理型合金としてZnおよびMgによる析
出硬化に基づく強度向上を図るとともにMnの添加によ
り組成の安定化、しごき加工性の向上を図り、さらに必
要に応じてCuを添加して固溶強化により強度向上を図
り、また製造プロセス面からは、溶体化処理の時間を短
時間として絞り加工用材料として充分な成形性が確保さ
れるようにしている。
基本的には熱処理型合金としてZnおよびMgによる析
出硬化に基づく強度向上を図るとともにMnの添加によ
り組成の安定化、しごき加工性の向上を図り、さらに必
要に応じてCuを添加して固溶強化により強度向上を図
り、また製造プロセス面からは、溶体化処理の時間を短
時間として絞り加工用材料として充分な成形性が確保さ
れるようにしている。
【0014】そこで先ずこの発明における成分組成の限
定理由を説明する。
定理由を説明する。
【0015】Zn:ZnはMgとともにMgZn2 を形
成して、析出硬化による強度向上に有効である。Zn量
が3%未満では強度向上の効果が充分に得られず、一方
6%を越えれば圧延性が低下するとともに缶成形性も低
下させ、さらには耐食性の低下を招く。したがってZn
量は3〜6%の範囲内とした。
成して、析出硬化による強度向上に有効である。Zn量
が3%未満では強度向上の効果が充分に得られず、一方
6%を越えれば圧延性が低下するとともに缶成形性も低
下させ、さらには耐食性の低下を招く。したがってZn
量は3〜6%の範囲内とした。
【0016】Mg:MgはZnとともにMgZn2 を形
成して、析出硬化による強度向上に有効である。またM
gは、単独でも固溶強化による強度向上に有効である。
Mg量が0.5%未満では強度向上の効果が充分に得ら
れず、一方3%を越えれば圧延性が低下するとともに、
缶成形性を低下させる。したがってMg量は0.5〜3
%の範囲内とした。
成して、析出硬化による強度向上に有効である。またM
gは、単独でも固溶強化による強度向上に有効である。
Mg量が0.5%未満では強度向上の効果が充分に得ら
れず、一方3%を越えれば圧延性が低下するとともに、
缶成形性を低下させる。したがってMg量は0.5〜3
%の範囲内とした。
【0017】Mn:Mnは結晶粒の微細化、安定化に有
効な元素であり、またMn系金属間化合物による固体潤
滑効果によってしごき加工性を向上させる。Mn量が
0.5%以下ではこれらの効果が充分に得られず、一方
1.5%を越えればMnAl6 の初晶巨大金属間化合物
が生成されて、成形性、とりわけフランジ成形性を著し
く損なってしまい、またMn系金属間化合物にMgZn
2 析出物が不均一に粗大析出して、強度向上が図れなく
なってしまう。したがってMn量は0.5%を越え1.
5%以下の範囲内とした。
効な元素であり、またMn系金属間化合物による固体潤
滑効果によってしごき加工性を向上させる。Mn量が
0.5%以下ではこれらの効果が充分に得られず、一方
1.5%を越えればMnAl6 の初晶巨大金属間化合物
が生成されて、成形性、とりわけフランジ成形性を著し
く損なってしまい、またMn系金属間化合物にMgZn
2 析出物が不均一に粗大析出して、強度向上が図れなく
なってしまう。したがってMn量は0.5%を越え1.
5%以下の範囲内とした。
【0018】Cu:Cuは固溶強化による強度向上に有
効な元素であり、そこで請求項2、請求項4において積
極的に添加することとした。Cu量が0.1%未満では
強度向上の効果が充分に得られず、一方2.5%を越え
れば成形性、耐食性が劣化する。したがって請求項2、
請求項4の発明においてCu量は0.1〜2.5%の範
囲内とした。なお請求項1、請求項3の発明において
も、Cuは不純物として0.1%未満含有される場合が
あることは勿論である。
効な元素であり、そこで請求項2、請求項4において積
極的に添加することとした。Cu量が0.1%未満では
強度向上の効果が充分に得られず、一方2.5%を越え
れば成形性、耐食性が劣化する。したがって請求項2、
請求項4の発明においてCu量は0.1〜2.5%の範
囲内とした。なお請求項1、請求項3の発明において
も、Cuは不純物として0.1%未満含有される場合が
あることは勿論である。
【0019】以上の各元素のほかは、基本的にはAlお
よび不可避的不純物とすれば良い。一般的な不純物とし
てはFe,Si,Cr,Zr等があるが、Feは0.7
%未満、Siは0.5%未満、Crは0.3%未満、Z
rは0.3%未満であればこの発明の効果を損なうこと
はない。また一般のアルミニウム合金では鋳塊組織微細
化のために微量のTiを単独であるいはBと複合して添
加することがあり、またTi,Bは不純物として含有さ
れることもあるが、この発明でもTiは0.2%未満、
Bは0.05%未満であれば特にこの発明の効果を損な
うことはない。
よび不可避的不純物とすれば良い。一般的な不純物とし
てはFe,Si,Cr,Zr等があるが、Feは0.7
%未満、Siは0.5%未満、Crは0.3%未満、Z
rは0.3%未満であればこの発明の効果を損なうこと
はない。また一般のアルミニウム合金では鋳塊組織微細
化のために微量のTiを単独であるいはBと複合して添
加することがあり、またTi,Bは不純物として含有さ
れることもあるが、この発明でもTiは0.2%未満、
Bは0.05%未満であれば特にこの発明の効果を損な
うことはない。
【0020】次にこの発明における製造プロセスについ
て説明する。
て説明する。
【0021】前述のような成分組成の合金を所定の中間
板厚に仕上げるまでの工程(溶体化処理前までのプロセ
ス)は特に限定しないが、通常はDC鋳造法(半連続鋳
造法)によって鋳造した後、均質化処理を施し、さらに
熱間圧延を行ない、必要に応じて冷間圧延を施して、所
定の中間板厚とすれば良い。あるいはまた連続鋳造法を
適用し、さらに必要に応じて均質化処理、冷間圧延を行
なって、所定の中間板厚としても良い。
板厚に仕上げるまでの工程(溶体化処理前までのプロセ
ス)は特に限定しないが、通常はDC鋳造法(半連続鋳
造法)によって鋳造した後、均質化処理を施し、さらに
熱間圧延を行ない、必要に応じて冷間圧延を施して、所
定の中間板厚とすれば良い。あるいはまた連続鋳造法を
適用し、さらに必要に応じて均質化処理、冷間圧延を行
なって、所定の中間板厚としても良い。
【0022】ここで、DC鋳造は常法に従って行なえば
良い。また均質化処理も常法に従って400〜500℃
において1〜24時間程度加熱すれば良い。均質化処理
の加熱時間が1時間未満、加熱温度が400℃未満では
いずれも均質化の効果が得られず、一方加熱時間が24
時間を越えれば均質化の効果が飽和して経済性を損なう
だけであり、また加熱温度が500℃を越えれば共晶融
解による局所溶解が発生するおそれがある。
良い。また均質化処理も常法に従って400〜500℃
において1〜24時間程度加熱すれば良い。均質化処理
の加熱時間が1時間未満、加熱温度が400℃未満では
いずれも均質化の効果が得られず、一方加熱時間が24
時間を越えれば均質化の効果が飽和して経済性を損なう
だけであり、また加熱温度が500℃を越えれば共晶融
解による局所溶解が発生するおそれがある。
【0023】均質化処理後には直ちに、あるいは熱間圧
延前予備加熱を行なってから、熱間圧延を行なうが、こ
の熱間圧延は、その開始温度を400〜500℃の範囲
内、終了温度を200〜350℃の範囲内とすることが
好ましい。熱間圧延開始温度が400℃未満では変形抵
抗が大きく、圧延性が悪くなり、一方500℃を越える
熱間圧延開始温度では熱延割れが発生するおそれがあ
る。なおこの熱間圧延は、均質化処理温度以上で開始す
ることが望ましく、このようにすることによって、均質
化処理後の粗大析出物の形成を抑制することができる。
また熱間圧延終了温度が200℃未満では圧延が困難で
あり、一方350℃を越える熱間圧延終了温度では熱間
圧延上り後に金属間化合物の不均一な粗大析出が促進さ
れてしまって、その後の溶体化処理性が低下し、さらに
は絞り性、張出性、口拡げ性を劣化させる。
延前予備加熱を行なってから、熱間圧延を行なうが、こ
の熱間圧延は、その開始温度を400〜500℃の範囲
内、終了温度を200〜350℃の範囲内とすることが
好ましい。熱間圧延開始温度が400℃未満では変形抵
抗が大きく、圧延性が悪くなり、一方500℃を越える
熱間圧延開始温度では熱延割れが発生するおそれがあ
る。なおこの熱間圧延は、均質化処理温度以上で開始す
ることが望ましく、このようにすることによって、均質
化処理後の粗大析出物の形成を抑制することができる。
また熱間圧延終了温度が200℃未満では圧延が困難で
あり、一方350℃を越える熱間圧延終了温度では熱間
圧延上り後に金属間化合物の不均一な粗大析出が促進さ
れてしまって、その後の溶体化処理性が低下し、さらに
は絞り性、張出性、口拡げ性を劣化させる。
【0024】一方連続鋳造法を適用する場合、ロール間
に直接溶湯を注入して凝固させる方法(薄板連続鋳造
法)を適用しても、あるいはベルトやブロック間に溶湯
を注入して凝固させる方法を適用しても良く、いずれの
場合も必要に応じて熱間圧延を行なっても良い。なお連
続鋳造法を適用する場合、鋳造板厚は2〜10mmの範
囲内が好ましい。鋳造板厚が2mm未満では鋳造が困難
であり、一方10mmを越えればその後の製品板厚まで
の冷間圧延の負荷が大きくなり、量産性が低下する。
に直接溶湯を注入して凝固させる方法(薄板連続鋳造
法)を適用しても、あるいはベルトやブロック間に溶湯
を注入して凝固させる方法を適用しても良く、いずれの
場合も必要に応じて熱間圧延を行なっても良い。なお連
続鋳造法を適用する場合、鋳造板厚は2〜10mmの範
囲内が好ましい。鋳造板厚が2mm未満では鋳造が困難
であり、一方10mmを越えればその後の製品板厚まで
の冷間圧延の負荷が大きくなり、量産性が低下する。
【0025】前述のようにして中間板厚まで仕上げた後
には、溶体化処理を施す。この溶体化処理は、450〜
550℃の範囲内の温度もしくは450〜540℃の範
囲内の温度で5分以下の短時間加熱とする必要がある。
溶体化処理温度が450℃未満では、時効析出によって
強度向上に寄与する元素の溶体化が不充分となり、その
ため充分な強度向上を図れなくなる。またCuを積極的
に添加していない請求項1の合金の場合、溶体化処理温
度が550℃を越えれば共晶融解が生じてしまうおそれ
があり、一方Cuを積極的に添加した請求項2の合金の
場合は、Cu添加により融点が下がるため、溶体化処理
温度が540℃を越えれば共晶融解が生じてしまうおそ
れがある。さらにこの溶体化処理は、その処理時間を5
分以下の短時間とし、不完全溶体化とすることが重要で
ある。すなわち、一般に7000系熱処理合金の溶体化
処理時間はJIS 4000において板厚との関係で最
低時間が規定されているが、JISに準拠した長時間の
溶体化処理を施して、完全に溶体化させた場合、高強度
は得られるものの、その後の冷間圧延性が低下するばか
りでなく、絞り性、張出性などの缶成形性が劣化する。
また長時間溶体化処理を行なえば、表面酸化皮膜が厚く
なって、これにより成形性、特にしごき性を劣化させて
しまうところから、溶体化処理後にアルカリ洗浄や酸洗
浄などの表面洗浄処理が必要となり、コストアップを招
いてしまう。これに対し溶体化処理時間を5分以下とし
て、不完全な溶体化を行なえば、缶の肉薄化に必要な程
度の高強度化を図りつつも、絞り性、張出性、しごき性
などの缶成形性を充分に確保することができ、かつ溶体
化処理後の表面洗浄処理も不要となる。このような短時
間の溶体化処理は、連続焼鈍炉を用いれば容易に行なう
ことができる。なお溶体化処理後の冷却速度は、10℃
/sec程度以上であれば充分である。したがって溶体
化処理後の冷却は、水焼入れのみならず、強制空冷を適
用することもできる。
には、溶体化処理を施す。この溶体化処理は、450〜
550℃の範囲内の温度もしくは450〜540℃の範
囲内の温度で5分以下の短時間加熱とする必要がある。
溶体化処理温度が450℃未満では、時効析出によって
強度向上に寄与する元素の溶体化が不充分となり、その
ため充分な強度向上を図れなくなる。またCuを積極的
に添加していない請求項1の合金の場合、溶体化処理温
度が550℃を越えれば共晶融解が生じてしまうおそれ
があり、一方Cuを積極的に添加した請求項2の合金の
場合は、Cu添加により融点が下がるため、溶体化処理
温度が540℃を越えれば共晶融解が生じてしまうおそ
れがある。さらにこの溶体化処理は、その処理時間を5
分以下の短時間とし、不完全溶体化とすることが重要で
ある。すなわち、一般に7000系熱処理合金の溶体化
処理時間はJIS 4000において板厚との関係で最
低時間が規定されているが、JISに準拠した長時間の
溶体化処理を施して、完全に溶体化させた場合、高強度
は得られるものの、その後の冷間圧延性が低下するばか
りでなく、絞り性、張出性などの缶成形性が劣化する。
また長時間溶体化処理を行なえば、表面酸化皮膜が厚く
なって、これにより成形性、特にしごき性を劣化させて
しまうところから、溶体化処理後にアルカリ洗浄や酸洗
浄などの表面洗浄処理が必要となり、コストアップを招
いてしまう。これに対し溶体化処理時間を5分以下とし
て、不完全な溶体化を行なえば、缶の肉薄化に必要な程
度の高強度化を図りつつも、絞り性、張出性、しごき性
などの缶成形性を充分に確保することができ、かつ溶体
化処理後の表面洗浄処理も不要となる。このような短時
間の溶体化処理は、連続焼鈍炉を用いれば容易に行なう
ことができる。なお溶体化処理後の冷却速度は、10℃
/sec程度以上であれば充分である。したがって溶体
化処理後の冷却は、水焼入れのみならず、強制空冷を適
用することもできる。
【0026】溶体化処理後は、最終板厚とするために冷
間圧延を行なうが、溶体化処理後には直ちに冷間圧延を
行なわず、室温に1日(24時間)以上放置して室温時
効してから冷間圧延を行なうことが望ましい。このよう
に24時間以上の室温時効を行なえば、室温時効中に生
成される微細析出物がその後の冷間圧延で導入される転
位(加工歪)を均質化させる効果を奏することができ
る。
間圧延を行なうが、溶体化処理後には直ちに冷間圧延を
行なわず、室温に1日(24時間)以上放置して室温時
効してから冷間圧延を行なうことが望ましい。このよう
に24時間以上の室温時効を行なえば、室温時効中に生
成される微細析出物がその後の冷間圧延で導入される転
位(加工歪)を均質化させる効果を奏することができ
る。
【0027】最終の冷間圧延は、圧延率30%を越え7
5%以下とする必要がある。圧延率が30%以下では充
分な強度を得ることができず、一方75%を越えれば高
強度は得られるものの成形性が著しく低下し、また深絞
り加工における耳率も大きくなる。
5%以下とする必要がある。圧延率が30%以下では充
分な強度を得ることができず、一方75%を越えれば高
強度は得られるものの成形性が著しく低下し、また深絞
り加工における耳率も大きくなる。
【0028】最終の冷間圧延によって製品板厚に仕上げ
られた後には、より高強度を要する場合には必要に応じ
て最終焼鈍として人工時効処理を行なうことができる。
この人工時効処理は80〜160℃の範囲内の温度で1
〜12時間行なうことが望ましい。人工時効温度が80
℃未満、人工時効時間が1時間未満では、人工時効の効
果が得られない。一方人工時効温度が160℃を越えれ
ば過時効となって逆に強度低下を招く。さらに人工時効
時間が12時間を越えれば強度が高くなり過ぎて成形
性、特に絞り加工性、しごき加工性、フランジ成形性が
低下し、またこの場合、温度によっては過時効となって
強度低下を招く。なお最近の冷間圧延機は高速高圧下の
ため、上り温度が100℃を越えることが多く、この場
合は特に積極的な加熱を行なわなくても、冷間圧延直後
の巻取コイル冷却中の自己焼鈍により人工時効を行なう
ことができる。
られた後には、より高強度を要する場合には必要に応じ
て最終焼鈍として人工時効処理を行なうことができる。
この人工時効処理は80〜160℃の範囲内の温度で1
〜12時間行なうことが望ましい。人工時効温度が80
℃未満、人工時効時間が1時間未満では、人工時効の効
果が得られない。一方人工時効温度が160℃を越えれ
ば過時効となって逆に強度低下を招く。さらに人工時効
時間が12時間を越えれば強度が高くなり過ぎて成形
性、特に絞り加工性、しごき加工性、フランジ成形性が
低下し、またこの場合、温度によっては過時効となって
強度低下を招く。なお最近の冷間圧延機は高速高圧下の
ため、上り温度が100℃を越えることが多く、この場
合は特に積極的な加熱を行なわなくても、冷間圧延直後
の巻取コイル冷却中の自己焼鈍により人工時効を行なう
ことができる。
【0029】
実施例1:表1の合金番号1〜9の合金について、常法
に従ってDC鋳造法により鋳造し、得られた鋳塊に46
0℃×12時間の均質化処理を施してから、熱間圧延に
よって板厚3mmに仕上げた。熱間圧延開始温度は44
0℃、終了温度は300℃とした。その後、冷間圧延を
施して板厚0.7mmとした後、連続焼鈍炉を用いて4
60℃×5秒間の溶体化処理を施し、さらに室温に40
時間放置してから0.3mm厚まで最終冷間圧延を施
し、その後人工時効処理として120℃×1時間の最終
焼鈍を施した。また表1の合金番号10の合金について
は、薄板連続鋳造法によって板厚5mmの鋳造板とした
後、460℃で12時間の均質化処理を施し、さらに
0.7mm厚まで冷間圧延した後、連続焼鈍炉を用いて
460℃×5秒間の溶体化処理を行ない、室温に30時
間放置してから0.3mm厚まで最終冷間圧延を施し、
その後人工時効処理として120℃×1時間の最終焼鈍
を行なった。一方合金番号11の従来材は、従来からD
I缶胴材として用いられている3004合金に相当する
ものであり、この場合は、従来の方法に従って板を製造
した。すなわちDC鋳造後に600℃×5時間の均質化
処理を行ない、常法に従って熱間圧延を行なって2mm
厚とし、さらに冷間圧延により0.8mmとした後、中
間焼鈍として連続焼鈍を500℃×5秒行ない、さらに
最終冷間圧延を施して板厚0.3mmとした。
に従ってDC鋳造法により鋳造し、得られた鋳塊に46
0℃×12時間の均質化処理を施してから、熱間圧延に
よって板厚3mmに仕上げた。熱間圧延開始温度は44
0℃、終了温度は300℃とした。その後、冷間圧延を
施して板厚0.7mmとした後、連続焼鈍炉を用いて4
60℃×5秒間の溶体化処理を施し、さらに室温に40
時間放置してから0.3mm厚まで最終冷間圧延を施
し、その後人工時効処理として120℃×1時間の最終
焼鈍を施した。また表1の合金番号10の合金について
は、薄板連続鋳造法によって板厚5mmの鋳造板とした
後、460℃で12時間の均質化処理を施し、さらに
0.7mm厚まで冷間圧延した後、連続焼鈍炉を用いて
460℃×5秒間の溶体化処理を行ない、室温に30時
間放置してから0.3mm厚まで最終冷間圧延を施し、
その後人工時効処理として120℃×1時間の最終焼鈍
を行なった。一方合金番号11の従来材は、従来からD
I缶胴材として用いられている3004合金に相当する
ものであり、この場合は、従来の方法に従って板を製造
した。すなわちDC鋳造後に600℃×5時間の均質化
処理を行ない、常法に従って熱間圧延を行なって2mm
厚とし、さらに冷間圧延により0.8mmとした後、中
間焼鈍として連続焼鈍を500℃×5秒行ない、さらに
最終冷間圧延を施して板厚0.3mmとした。
【0030】以上のようにして得られた各板について、
機械的性能を調べるとともに、DI缶特性を調べた。そ
の結果を表2に示す。なお機械的性能としては、前述の
ような板製造直後(人工時効処理直後)の状態と、その
後塗装焼付処理として200℃×20分の加熱を行なっ
た後の状態との2状態において引張強度、耐力、伸びを
調べた。一方DI缶特性としては製缶性、フランジ加工
性、耐圧強度、外観品質について調べ、従来材(合金番
号11)と比較して評価し、従来材と同等の場合に○
印、優れている場合に◎印、劣る場合に×印を付した。
ここで、製缶性はDI缶胴を4000缶連続して成形
し、DI加工での破断の発生率で評価し、またフランジ
加工性についてはDI加工後のDI缶胴にネッキング加
工を行なった後、円錐型ポンチを押し込み、フランジ部
の破断時の口拡げ率で評価し、耐圧強度はDI缶に内圧
を加えてバックリング発生時の圧力で評価し、さらに外
観品質は主にDI缶胴表面におけるゴーリングの発生の
有無で評価した。
機械的性能を調べるとともに、DI缶特性を調べた。そ
の結果を表2に示す。なお機械的性能としては、前述の
ような板製造直後(人工時効処理直後)の状態と、その
後塗装焼付処理として200℃×20分の加熱を行なっ
た後の状態との2状態において引張強度、耐力、伸びを
調べた。一方DI缶特性としては製缶性、フランジ加工
性、耐圧強度、外観品質について調べ、従来材(合金番
号11)と比較して評価し、従来材と同等の場合に○
印、優れている場合に◎印、劣る場合に×印を付した。
ここで、製缶性はDI缶胴を4000缶連続して成形
し、DI加工での破断の発生率で評価し、またフランジ
加工性についてはDI加工後のDI缶胴にネッキング加
工を行なった後、円錐型ポンチを押し込み、フランジ部
の破断時の口拡げ率で評価し、耐圧強度はDI缶に内圧
を加えてバックリング発生時の圧力で評価し、さらに外
観品質は主にDI缶胴表面におけるゴーリングの発生の
有無で評価した。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】表2に示されるように、本願発明合金(合
金番号1、合金番号4、合金番号10)は、従来DI缶
胴材(合金番号11;3004合金)と比較して高強度
が達成されており、しかもDI缶特性も同等以上である
ことが確認された。一方合金番号2、合金番号5、合金
番号9はそれぞれZn量、Cu量、Mg量が多過ぎたも
のであるが、これらの場合高強度は得られたものの、D
I缶特性、特に製缶性、フランジ加工性が劣った。また
合金番号3、合金番号8はそれぞれZn量、Mg量が少
ないため、高強度が得られなかった。さらに合金番号6
はMn量が少ないためDI製缶時にゴーリングが発生
し、これに伴ないアルミ粉がしごきダイスに凝着して製
缶中に缶胴の破断が多発した。そしてまた合金番号7の
場合はMn量が多過ぎるため、Mn系金属間化合物が粗
大化し、そのためフランジ加工性が劣ってしまった。
金番号1、合金番号4、合金番号10)は、従来DI缶
胴材(合金番号11;3004合金)と比較して高強度
が達成されており、しかもDI缶特性も同等以上である
ことが確認された。一方合金番号2、合金番号5、合金
番号9はそれぞれZn量、Cu量、Mg量が多過ぎたも
のであるが、これらの場合高強度は得られたものの、D
I缶特性、特に製缶性、フランジ加工性が劣った。また
合金番号3、合金番号8はそれぞれZn量、Mg量が少
ないため、高強度が得られなかった。さらに合金番号6
はMn量が少ないためDI製缶時にゴーリングが発生
し、これに伴ないアルミ粉がしごきダイスに凝着して製
缶中に缶胴の破断が多発した。そしてまた合金番号7の
場合はMn量が多過ぎるため、Mn系金属間化合物が粗
大化し、そのためフランジ加工性が劣ってしまった。
【0034】実施例2 表1に示される合金番号1の合金について、DC鋳造
後、460℃×12時間の均質化処理を行ない、さらに
熱間圧延を440℃で開始して、380℃で終了させ、
板厚2mmとした。その2mmの熱延板に対し、表3の
製造符号A〜Fに示す条件で一次冷間圧延、溶体化処
理、最終冷間圧延、最終焼鈍(人工時効処理)を行なっ
た。得られた各板について、そのままの状態での機械的
特性と、200℃×20分の塗装焼付処理後の機械的特
性を調べるとともに、深絞り耳率、限界絞り比(LD
R)を調べた。その結果を表4に示す。なお限界絞り比
は、直径50mmのポンチによって絞り成形が可能な限
界ブランクサイズから求めた。また実施例1の従来材
(合金番号11;3004合金)についても同様に深絞
り耳率および限界絞り比を調べたので、その結果併せて
表4中に示す。
後、460℃×12時間の均質化処理を行ない、さらに
熱間圧延を440℃で開始して、380℃で終了させ、
板厚2mmとした。その2mmの熱延板に対し、表3の
製造符号A〜Fに示す条件で一次冷間圧延、溶体化処
理、最終冷間圧延、最終焼鈍(人工時効処理)を行なっ
た。得られた各板について、そのままの状態での機械的
特性と、200℃×20分の塗装焼付処理後の機械的特
性を調べるとともに、深絞り耳率、限界絞り比(LD
R)を調べた。その結果を表4に示す。なお限界絞り比
は、直径50mmのポンチによって絞り成形が可能な限
界ブランクサイズから求めた。また実施例1の従来材
(合金番号11;3004合金)についても同様に深絞
り耳率および限界絞り比を調べたので、その結果併せて
表4中に示す。
【0035】
【表3】
【0036】
【表4】
【0037】表4に示されるように、この発明で規定す
る製造プロセス条件を満たして製造した製造符号Bの場
合は高強度が得られると同時に、限界絞り比(LDR)
が高くて良好な絞り性を有し、また耳率も低いことが明
らかである。これに対し溶体化処理温度が低過ぎた製造
符号Aの場合は、強度が充分に得られないのみならず、
絞り性も充分ではなかった。一方逆に溶体化処理温度が
高過ぎた製造符号Cの場合は、高強度は得られたが絞り
性が著しく劣っていた。また最終冷間圧延の圧延率が低
い製造符号Dの場合は高強度が得られず、一方最終冷間
圧延の圧延率が高過ぎた製造符号Eの場合は、強度は高
いが耳率、絞り性の点で著しく劣っていた。さらに溶体
化処理時間が長過ぎた製造符号Fの場合も絞り性が低下
してしまった。
る製造プロセス条件を満たして製造した製造符号Bの場
合は高強度が得られると同時に、限界絞り比(LDR)
が高くて良好な絞り性を有し、また耳率も低いことが明
らかである。これに対し溶体化処理温度が低過ぎた製造
符号Aの場合は、強度が充分に得られないのみならず、
絞り性も充分ではなかった。一方逆に溶体化処理温度が
高過ぎた製造符号Cの場合は、高強度は得られたが絞り
性が著しく劣っていた。また最終冷間圧延の圧延率が低
い製造符号Dの場合は高強度が得られず、一方最終冷間
圧延の圧延率が高過ぎた製造符号Eの場合は、強度は高
いが耳率、絞り性の点で著しく劣っていた。さらに溶体
化処理時間が長過ぎた製造符号Fの場合も絞り性が低下
してしまった。
【0038】
【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、こ
の発明によれば、各種の缶等に使用される絞り加工用ア
ルミニウム合金板として、高強度を有すると同時に、優
れた成形性、特に優れた絞り性、しごき性を有するアル
ミニウム合金板を得ることが可能となった。すなわち、
従来のAl−Mn−Mg−Cu系合金やAl−Mg−M
n系合金では強度を高めれば絞り性、しごき性が低下す
るとされていたが、この発明の場合、成分組成を厳しく
規定し、さらには適切な製造プロセス条件を適用して合
金元素の固溶析出状態を適正化することによって、強度
を高めながらも良好な成形性を確保することが可能とな
ったのである。したがってこの発明によるアルミニウム
合金板を用いれば、特に缶用素材として、薄肉化、高強
度化が可能となる。またこの発明の方法によるアルミニ
ウム合金板は、DI缶胴、DRD缶胴のみならず缶蓋に
も適用可能であり、そのため缶のユニアロイ化を達成で
きるから、リサイクル性を良好にすることもできる。
の発明によれば、各種の缶等に使用される絞り加工用ア
ルミニウム合金板として、高強度を有すると同時に、優
れた成形性、特に優れた絞り性、しごき性を有するアル
ミニウム合金板を得ることが可能となった。すなわち、
従来のAl−Mn−Mg−Cu系合金やAl−Mg−M
n系合金では強度を高めれば絞り性、しごき性が低下す
るとされていたが、この発明の場合、成分組成を厳しく
規定し、さらには適切な製造プロセス条件を適用して合
金元素の固溶析出状態を適正化することによって、強度
を高めながらも良好な成形性を確保することが可能とな
ったのである。したがってこの発明によるアルミニウム
合金板を用いれば、特に缶用素材として、薄肉化、高強
度化が可能となる。またこの発明の方法によるアルミニ
ウム合金板は、DI缶胴、DRD缶胴のみならず缶蓋に
も適用可能であり、そのため缶のユニアロイ化を達成で
きるから、リサイクル性を良好にすることもできる。
Claims (4)
- 【請求項1】 Zn3〜6%(重量%、以下同じ)、M
g0.5〜3%、Mn0.5%を越え1.5%以下を含
有し、残部がAlおよび不可避的不純物よりなることを
特徴とする、絞り加工用高強度熱処理型アルミニウム合
金板。 - 【請求項2】 Zn3〜6%、Mg0.5〜3%、Cu
0.1〜2.5%、Mn0.5%を越え1.5%以下を
含有し、残部がAlおよび不可避的不純物よりなること
を特徴とする、絞り加工用高強度熱処理型アルミニウム
合金板。 - 【請求項3】 Zn3〜6%、Mg0.5〜3%、Mn
0.5%を越え1.5%以下を含有し、残部がAlおよ
び不可避的不純物よりなる合金を所定の板厚まで仕上げ
た後、450〜550℃の範囲内の温度で5分以下の溶
体化処理を施し、さらに30%を越え75%以下の圧延
率で冷間圧延を施すことを特徴とする、絞り加工用高強
度熱処理型アルミニウム合金板の製造方法。 - 【請求項4】 Zn3〜6%、Mg0.5〜3%、Cu
0.1〜2.5%、Mn0.5%を越え1.5%以下を
含有し、残部がAlおよび不可避的不純物よりなる合金
を所定の板厚まで仕上げた後、450〜540℃の範囲
内の温度で5分以下の溶体化処理を施し、さらに30%
を越え75%以下の圧延率で冷間圧延を施すことを特徴
とする、絞り加工用高強度熱処理型アルミニウム合金板
の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15389995A JPH08325664A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 絞り加工用高強度熱処理型アルミニウム合金板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP15389995A JPH08325664A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 絞り加工用高強度熱処理型アルミニウム合金板およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08325664A true JPH08325664A (ja) | 1996-12-10 |
Family
ID=15572548
Family Applications (1)
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JP15389995A Pending JPH08325664A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 絞り加工用高強度熱処理型アルミニウム合金板およびその製造方法 |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH08325664A (ja) |
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- 1995-05-29 JP JP15389995A patent/JPH08325664A/ja active Pending
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