JPS59193251A - 深絞り用アルミニウム合金板の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は深絞り用アルミニウム合金板の製造法に関し、
特に、ＰＰキャップ（ビル７アープルー７キヤンプ、Ｐ
Ｓキャップ（プレスクリューキヤ・ンプ）、ティア−オ
フキャンプ等の用途に好適な素材としての深絞り耳が圧
延方向に対し４５゛方向に４ヶ有し、自車が２．５％以
下であり、深絞り後の肉厚分布に優れた深絞り用アルミ
ニウム合金板の製造法に関するものである。

一般に、深絞り用アルミニウム合金板に要求される特性
は、 （１）深絞り性が良好であること。

（２）方向性が少なく、耳が殆んど発生しなり・こと。

（３）深絞り後の力ンプに肌荒れか生しなり・こと。

である。

しかし、製品板厚が０．５ｍ＋ｎ以下となると軟質材（
所謂Ｏ材）では、絞りカンブの変形に対する強さｈＣ不
足となる。また、所謂、ＰＰキャ／プ（ビル７アープル
ー７キヤノブ ャ／ブでのスコア一部の開栓性の観点から、この軟質ヰ
４では問題かあり、成る程度の強度か必要となる。また
、強度が高過ぎると開栓し矧ν・とり・う問題もあり、
適正な強度が要求される。

そして、従来よりこのような用途に対して、旧Ｓ】１０
０、１２００、３００３等が用いられ、又、方向性．や
肌荒れ、開栓性等の観点から特殊なＡｔ　　Ｆｅ　　Ｓ
ｉ系合金やＡＩ−Ｍｇ系合金も用いられている。

しかしながら、これら従米材を用いた場合に以下説明す
るような問題点がある。

即ち、ＪＩＳ　１１００．１２００等を用いた場合、方
向性の安定に問題があり、又、Ａｌ−Ｍｇ系合金におい
ても同様である。又、ＪＩＳ　３００３においては、肌
荒れが生じ易いということがあり、ＡＩ　　Ｆｅ−Ｓｉ
系合金（通常ＪＩＳ　１１００等よりＦｅ、Ｓｉの含有
量が多い。）においては、方向性、肌荒れ等は改善され
たが、Ｆｅ含有量が多いので耐蝕性が必然的に低下する
と（・う難点及びスクラップ処理上の難点がある。

通常これらのアルミニウム材をキャップ材に応用する場
合、殆んど全てに塗装して使用され、又、ＰＰキャップ
ではキャップ内部に合成樹脂製のシール材が挿入されキ
ャップ本体は直接内容物とは接触しない。しカル、ＰＰ
キャップにおいてウィスキー等のように開栓後も成る程
度保存する場合は、複数回の開閉によりキャップとガラ
ス瓶のネノ部との接触摩耗により塗膜が一部破壊され、
その部分の耐蝕性が問題となる場合があり、このような
時にはアルミニウム素材の耐蝕性が良好であることが望
ましい。

又、最近では各種容器の高級化、デザイン性の面か呟特
に絞り径に比して長いもの、或いは、歩留り向上などの
面から絞り工程の少ないものなど、何れもアルミニウム
素材として深絞り性の優れたものが特に要求されて外で
いる。さらに、ＰＰキャンプ等においては、通常絞り金
型に内包される剪断機構により絞り終了と同時にトリミ
ングされ、又、その後のキャップを開栓するためのＰＰ
線（ミシン目）を入れたり、装飾効果を出すため、側壁
部に各種模様を突起させるコイニングを施した後に、凸
部を研磨するシェービング加工が施されるのであるが、
キャンプ材には０．３ｍｍ程度、又はそれ以下の薄板が
使用されるので、絞り後の剪断、打ち抜き、コイニング
、シェービング等の加工を行なうためには、絞りカップ
の肉厚分布が可能な限り均一であることが望ましいので
ある。

本発明は、上記したような従来において用いられていた
深絞り用アルミニウム合金板の数多くの問題点を解決し
、さらに、深絞り用アルミニウム合金板に要求される技
術的な問題点に鑑みなされたものであって、特に深絞り
耳が圧延方向に対し４５°方向に４ヶ有し、耳率が２．
５％以下であり、がっ、深絞り後の肉厚分布が均一であ
る深絞り用アルミニウム合金板の製造法を提供するもの
である。

本発明に係る深絞り用アルミニウム合金板の製造法の特
徴とするところは、Ｆｅを０．４〜０，７ｗＬ％、Ｓｌ
をＦｅ／Ｓｉ（重量比）で１．５−２．５含むアルミニ
ウム合金鋳塊を、５００℃以上の温度で灼熱処理し、次
いで熱間圧延、冷開圧延、中間焼鈍を施した後、圧延率
１５％以上で板厚０．５ｍｍ以下に仕上冷開圧延すると
ころにある。

以下本発明に係る深絞り用アルミニウム合金板の製造法
（以下単に本発明に係る製造法ということがある。）に
ついてさらに詳細に説明する。

一般に、アルミニウム合金の深絞り加工において、深絞
り耳を出来るだけ低くすることが従来より要求されてき
ている。

これは先ず、歩留りからみて耳が高いとトリミングによ
り欠円となるため必然的にトリミング量が増加して歩留
りが悪くなり、キャップにおいては塗装後に印刷が施さ
れる場合があり、耳が高い素材では絞りにより印刷され
た模様、文字等が変形してゆがむという問題が生じるた
めである。

そして、通常耳率３％以下が所謂耳なし材と呼ばれてい
る。しかしながら、従来はキャンプ、器物等の深絞り用
として単に耳率の低いことのみを要求し、又、アルミニ
ウム素材としても耳率の絶対値を低くすることのみに注
意がされてきた。

これらの問題に対して、本発明者は深絞り性が良好であ
り、深絞り後の肉厚分布が均一であるためには、単に耳
率が低いだけでなく、その内容が重要であることを見出
したのである。即ち、通常アルミニウム合金板の深絞り
耳には基本的に２つのタイプがあり、 （１）圧延方向に対して４５°方向に４ケの耳がでるも
の。

（２）圧延方向に対しＯ°力方向２ケ、９０°方向に２
ケの合計４ケの耳がでるもの。

である。そして、製造条件の調整により、この２つのタ
イプが組合されて耳の８ケ出るものらある。

これら２つのタイプの耳は、圧延板の集合組織により決
まるものであり、圧延方位（１２３）［４１Ｎ］、（＋
　Ｉ　Ｏ）［１１２］、＜１１２）［１１Ｔｌが４５°
方向の耳を発生させ、再結晶方位（１００）［００１］
が、０゛力向、９０°方向の１１を発生させるのである
。

従って、これらの各方位の比率を調整することにより耳
率なコントロールすることが可能となるものであるか、
絞り等の成形は全て金属学的には結晶内の辷り変形によ
り行なわれ、この辷り変形については、アルミニウムは
面心立方晶であり、辷り面としては＋１．１．１１面と
なるため、これに近い（ｌ　ｌ　Ｏ）、（］、　１２）
、（１２３）等は比較的変形し易いが、（１，ＯＯ）面
を持つものは辷り変形し難いという問題かあり、従って
、（１１０）、（１１２）、（］　２３）面が得られる
４５°方向の耳を有するアルミニウム素材が絞り性に優
れているといえる。

この絞り性についてのみを考えると、これらのことは良
く知られていることであるが、さらに、この圧延力向１
こ対し４５°方向の耳は同しりＯ゛方向９０°方向の耳
に比して、耳の形状が滑らかであす、これは紋り加工に
おいて円周方向の変形が滑らかで比較的均一であり、特
に圧延方向に対して４５°方向の耳だけが４ケ発生し、
耳率２．５％以ドとなることによって非常に均一な変形
をするものであるから、深絞り後の肉ｊ７分布が極めて
均一のものが得られた。なお、−１−記のように）を延
方向に月し４５°及び０°方向、９０°方向両者で８ケ
の耳の出るものは、Ｏ°力方向９０°方向に４ケの耳が
発生するものに比べて良好であるが、圧延力向に対して
４５°方向に４ケの耳が出るものよりは若１−劣る。

」二記のような好ましい深絞り耳の形成状態とするため
には、アルミニウム合金の含有成分、成分割合及び製造
条件の調整が必要となる。

先ず、本発明に係る製造法において使用されるアルミニ
ウム合金の含有成分、成分割合について説明すると、製
造条件によりあまり影響を受けずに上記深絞り耳の状態
とするためには、特に、Ｆ　ｃ、、Ｓｉにライては、Ｆ
　ｅ　０．４−０．７ｕ＋Ｌ％で、がっ、ＳｌをＦｅ／
Ｓｉ（重量比）で１８５〜２．５とする必要がある。

Ｆｅは強度を何与する元素であり、一方耐蝕性の点がら
みると含有量は少ない程望ましいものであるか、含有量
が０．４１％未満では薄板とした時の強度が不足し、さ
らに、中間焼鈍時の結晶粒度力伏きくなり肌荒れの傾向
を示すようになり、がっ、望ましい耳である圧延方向に
対し４５°方向に安定・して得られ難くなり、又、０．
７ｕ＋ｔ％を越えて含有されると耐蝕性が劣化する。よ
って、Ｆｅ含有量は０．４・−〇、７ＩＩ＋１％とする
。

Ｓｉ１．ｔＦｅとの関係においてト−ｅ／　Ｓ　ｉ　＝
　］、５□−２，５（重量比）とするのが望ましく、こ
の比とすることによって、深絞り耳が圧延方向に月し４
５°方向に４ケとなり、耳率が２．５％以下となるもの
で゛ある。一方この比が２．５を越えると圧延方向に、
１１Ｊ　Ｌ４５′　方向の深絞り耳が大きくなり過ぎ、
耳率を２．５％以下とできなくなり、又、この比か１．
５未満では圧延力向に対し０°方向及び９０°方向の耳
が優勢となる傾向にあり、やはり好ましくない。

なお、本発明に係る製造法において使用するアルミニウ
ム合金には、鋳造組織の微細化のため、Ｔ１≦０．０５
ｕｔ％、Ｂ≦０．Ｏ］＋＋＋ｔ％、或いは強度ノ一層の
向」二のためＣｕ≦０．２ｗｔ％を補助的に含有させる
こともできるが、本発明に係る製造法に本質的作用・効
果を左右するものではない。又、その池Ｍｎ、Ｍ８、Ｚ
ＩＴ、Ｃｒ等の元素は通常工業用アルミニウム合金に含
有される範囲においては特に影響を与えない。

次に、本発明に係る製造法における製造条件について工
程順に説明する。

先ず、上記に説明した本発明に係る製造法において使用
するアルミニツム合金を常法により溶解し、鋳造するが
、通常は半連続鋳造法で行なうが、他の鋳造法でもよい
。

次いで、アルミニウム合金鋳塊を５００℃以上の温度で
均熱処理を行なう。そして、均熱処理から冷間圧延まで
の工程においては主として、方向性、機械的性質の制御
のための条件を選択するもので、製品の板厚、機械的性
質に応じて選択すればよい。

従って、均熱処理も５００℃以上の温度で製品条件に応
して定めればよいが、均熱温度が５００”Ｃ未満では均
熱時に非常に微細析出物が生成し、後工程の中間焼鈍に
おいて結晶粒度を大きくして肌荒れ傾向が大となり、又
、圧延方向に対し０°方向、９０’方向の耳が発生する
傾向が強くなｌ）過ぎ、圧延方向に対し４５°方向の耳
の発生の調整が難かしくなる。よって、均熱処理は５０
０’Ｃ以上の温度で行なうのである。又、均熱処理にお
ける温度の上限は含有成分、成分割合の範囲の変化や鋳
塊内の偏析等による溶融温度の変化に対して、所謂、バ
ーニング（鋳塊表面が高温のため溶ける現象であり、熱
間圧延中の割れの原因となる。）の起らない範囲とすれ
ばよく、又、保持時間は鋳塊の大きさに応して鋳造組織
内の偏析等が解消され、均一となる範囲とすればよいの
である。

この均熱処理に引き続いて常法に従って熱間圧延、冷間
圧延、中間焼鈍が施される。

中間焼鈍を経て仕上冷間圧延を行なう。本来この冷間圧
延は板厚を精度よくコントロールするために行なうが、
同時に圧延集合組織の生成による耳率の変化、加工硬化
による強度の向」二等に伴なうものであり、従って、冷
間圧延率の調整が必要となる。仕上冷間圧延率を１５％
以上とすることは、仕上冷開圧延工程以前の処理工程と
もからめて上記の良好な深絞り耳の形成に必要である。

又、この冷開圧延率は冷間圧延板の平担度の確保及び強
度の向上の点でも必要となる。

又、絞り加工の前に塗装が施される用途に使われる場合
、塗装後に焼付け（通常１５０〜２５０℃）が行なわれ
るのでアルミニウム素材に回復現象が起きて軟化するの
で深絞り性が向上する。

さらに、仕上冷間圧延による板厚を０．５ｍｍ以下とす
るのは、もともと０．５ｍ＋ｎより厚くても本発明に係
る製造法は充分適用できるが、実質的に０．５ｔｎｍよ
り厚くなると板厚が厚いこと自体絞りカップが強度（剛
性）を有するようになるからであり、又、工業的にも板
厚が厚くなると、プレス能力、金型剪断加工等から実用
的に０．５ｍｍを越す場合には軟質材が主になってくる
。そして、この場合製品調質が軟質材（所謂Ｏ材）とな
り再結晶組織となるので方向性を管理する場合の含有成
分、成分割合が本発明に係る製造法におけるアルミニウ
ム合金と全く異にすることになる。よって、仕上冷間圧
延による板厚は０．５ｍ＋ｔ１以下とする。

このような本発明に係る製造法によれば、最終製品は深
絞り耳が圧延方向に対して４５°方向に４ケであり、が
っ、耳率が２．５％以下となり、特に深絞り性に優れ、
絞り後の肉厚が均一のものが得られるものである。

本発明に係る深絞り用アルミニウム合金板の製造法の実
施例を説明する９ 実施例１ 第１表の含有成分、成分割合の厚さ５００ＩＯＩｌｌの
半連続鋳塊を作製した。

次に、夫々５４０℃×４時間の灼熱処理後すぐに熱間圧
延を施し、Ｎｏ、１は３．５齢厚、Ｎｏ、２、Ｎｏ、３
は２−６＋＋ｏｎ厚とした。熱間圧延終了温度は、Ｎ０
１１が２９７°Ｃ，Ｎｏ、２が２９０℃、Ｎｏ、３が３
２０℃である。

次いで、夫々仕上冷間圧延率が７５％となるような位置
で、３６０℃×３時間で中間焼鈍を施し、仕上冷間圧延
により夫々０．２３ｍｍの板とした。

その後、塗装の焼付けを想定して２００℃で２０分間熱
処理を施し、絞り試験機にて耳率と絞り性を測定した。

耳率測定は絞り比１．９２で行なった。又、別に金型を
用いてプレスにより絞り、及び、最絞りを行なった力ン
プについて、円周方向の肉厚分布を測定した。又、熱処
理後の強度を測定した。又、夫々の中間焼鈍時点の結晶
粒度を測定した。その結果を第２表に示す。

第１表、第２表から、Ｎｏ、１はＦｅ／Ｓｉ比が５．７
と大きいので圧延方向に対し４５°方向の耳が強くなる
傾向があり、仮に他の条件で幅方向中央部をθ〜±２％
としても、表に示すように幅方向の差が大きいので端部
は−の耳が大きくなる。よって、」二記の条件ではＮｏ
、１は＋か強過ぎ、絞り性は良好ではあるが円周方向の
肉厚分布が偏差１６μと大きいのであり、Ｎｏ、２はＦ
ｅ／Ｓｉ比は２．２と小さく幅方向の耳率の偏差も比較
的小さいため円周方向肉厚も偏差６μと良好であるが、
Ｆｅ含有量が０．２４ｗｔ％と少ないので絞り性が劣１
）、強度ら低く、結晶粒度も４８μと比較的大きく肌荒
れ傾向が若干出てくる。

これに対して、Ｎ０１３の本発明に係る製造法によるア
ルミニウム合金板は、各特性について非常に良好な結果
が得られている。

実施例２ 第３表に示す含有成分、成分割合のアルミニウム合金を
５００＋ｎ＋ｎの厚さに半連続鋳造により、同時に２本
のＳ塊を作成した。

この２本の鋳塊を第４表に示す条（’Ｉで均熱処理、熱
間圧延、冷開圧延、中間焼鈍、冷開圧延、塗装焼イ４け
処理相当の熱処理を行ない、０．２４＋ｎ＋ｎの板を作
成した。

Ｎｏ、　１　、　Ｎｏ、　２共に本発明に係る製造法に
より製造したものであるが、工程の組合せの相異により
結果的に耳率が異なり、Ｎｏ、１は本発明に係る製造法
の範囲ではなく、Ｎｏ、２はその範囲内のものである。

Ｎｏ、１、Ｎｏ、２について、絞り試験機により耳率及
び絞り性を測定し、又、金型を用いてプレス加工により
絞り性及び肉厚分布を調査し、さらに、強度を測定した
その結果を第５表に示す。

Ｎｏ、１は耳率が一方向（圧延方向に対し、０°方向、
９０°方向）であるため、絞り試験機及びプレス加工の
両者共に絞り性が劣り、がっ、円周方向の肉厚分布につ
いても耳率自体は小さいにもがかわらず偏差は２４μと
非常に大きいが、これに対して、Ｎｏ、２は各特性共に
非常に良好な効果を示していることがわかる。

以」二説明したように、本発明に係る深絞り用アルミニ
ウム合金板の製造法は、上記した構成を有しているもの
であるか呟最終製品は、特に深絞り性に優れ、耐蝕性に
も優れ、深絞り後のカップ肉厚分布が円周方向に均一で
あり、耳は低く清ら力・であり、かつ、深絞り耳が圧延
方向に対し４５°ブｊｌａｌに４ヶ有し、かつ、耳率が
２．５％以下であるとり）う優れた効果を奏するもので
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｆｅを０．４−０．７＋ＩＩｔ％、ＳｉをＦｅ／Ｓｉ（
   重量比）で１．５〜２．５含むアルミニウム合金鋳塊を
   、５００℃以上の温度で均熱処理し、次いで熱間圧延、
   冷開圧延、中間焼鈍を施した後、圧延率１５％以」二で
   板厚０．５Ｉｏｍ以下に仕上冷開圧延することを特徴と
   する深絞り耳か圧延方向に対し４５°方向に４ヶ有し、
   耳率が２．５％以下であり、深絞り後の肉厚分布が均一
   な深絞り用アルミニウム合金板の製造法。