JPS63162844A

JPS63162844A - アルミニウム合金板の製造方法

Info

Publication number: JPS63162844A
Application number: JP30357386A
Authority: JP
Inventors: ポール・ウィリアム・ジェフリー; ギルス・マーチャンド
Original assignee: Alcan International Ltd Canada
Current assignee: Rio Tinto Alcan International Ltd
Priority date: 1984-03-13
Filing date: 1986-12-19
Publication date: 1988-07-06
Also published as: CA1235361A

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Ａｌ　−Ｍｇ　−Ｓ　ｉ合金板及びそれから加
工された物品の製造方法、ならびにそれらの方法の製品
に関する。

本発明で意図されているＡｌ−Ｍｇ　−Ｓｉ金合金主要
含有量のＡＡと少量含有量の嵐及びＳｉ　　とを有する
合金であり、アルミニウム・アソシエーション表示の６
０００系の公知合金、例えばアルミニウム・アソシエー
ション（ＡＡ　）表示６００９　。

６０１０、６０１１．６０６１及び６０６３０合金がそ
の例である。「板」なる用語は、特定のゲージ（厚）に
限定されることがなく圧延製品を意味するために広義に
用いられ、従ってプレート及びホイルゲージの製品なら
びに慣用シートゲージの製品を包含するものである。

さらに詳しくは、本発明は、連続的に溶体化熱処理工程
、急冷工程、冷間加工工程及び人工時効工程（場合によ
っては溶体化熱処理後の急冷工程と次の冷間加工工程と
の間に自然時効時間を設けて）を実施することによって
達成されるテンパー（焼戻）であるいわゆる「Ｔ８」焼
戻のＡＡ−Ｍｇ−８ｉ　板の製造方法に向けられている
。従来、多様な目的のために、Ｔ８焼戻のＡＡ−Ｍｇ−
８Ｍ製品（含：板材）を提供することは公知である。

一つの重要な特定の態様において（この態様は本発明の
説明のために以下で詳しく述べる）一本発明はアルミニ
ウム合金の罐本体及び蓋材の製造に関し、すなわちワン
ピースの引抜き、アイアニング加工罐本体及びその本体
のための蓋を成形するためのアルミニウム合金板、なら
びにそのような合金板からの罐本体及び蓋の成形及びそ
のようにして成形された物品に関する。

今日、ソフトドリンク類、ビール等の飲料のために用い
られるような金属罐は、普通、シームレスのワンピース
本体（罐の底端部及び円筒状側室を有する）と、リング
状または他の開口手段な潮えた頂部端部（蓋）とから構
成されている。本体は、引抜、アイアニング法として知
られて今日慣用されている成形法により、（例えば０．
０１４インチのゲージを有する）冷間圧延アルミニウム
合金板の素材から成形されるが、その成形法は、素材を
引抜いてカップ状とし、次いでそれを一連のダイス内に
通過させて、底端部に比較して小さい厚さの側壁を有す
る所望の細長い円筒状本体形状を得る諸工程を含む。頂
部端部は、別のただし慣用の成形法によって、他の板状
アルミニウム合金素材から別個に作られ、そして本体の
側壁の頂部縁に対してその円周縁部が固定されて、完成
した罐を与える。

上記の引抜、アイアニング加工罐本体の製造に用いられ
る成形操作、殊に罐側壁の厚さの減少（それにもかかわ
らず側壁は使用中にそれに加えられる内部及び外部の力
に耐えられなければならない）における苛酷性により、
ならびに普通成形罐が、強度低減を伴な５Ｍへの露出を
要する操作で塗装されるということにより、罐本体を製
造するだめの合金板材料には、強度、成形性及び工具磨
耗性の特殊な組合せが必要とされる。これらの性質のう
ちで重要なものは、極限引張強度、降伏強度、伸び率及
びイヤリング（耳）である。所要の諸性質の組合せが得
られるか否かは、合金の組成、及び材料を作るのに用い
られる加工条件、により左右される。

従来、罐本体の素材用の慣用板は、アルミニウム・アソ
シエーション（アルミニウム協会；　ＡＡ）表示のＡＡ
３００４の合金から構成されたものであり、２４インチ
までの厚さの慣用の直接チル鋳造インゴットから、その
インゴットを皮剥ぎ均質化し、次いで連続的に熱間圧延
及び冷間圧延して所望の最終ゲージとしくしばしば熱間
圧延と冷間圧延操作の間で焼鈍処理を用い、その際の焼
鈍厚は、焼鈍後の最終ゲージまでの冷間圧延量を約８５
％であるようにする）、それにより罐本体素材なＨ１９
（極硬）焼戻状態で与えることにより製造されてきてい
る。この方法は商業用罐水体材料に現在要求されている
諸性質の組合せを与える。

ＡＡ表示５１８２のアルミニウム合金は蓋の頂部端部、
すなわち蓋の製造のために広く使用されてきており、そ
のような合金の罐蓋材（板）は、ＡＡ３００４罐本体材
についての上記の方法と同様な方法で製造される。その
類似点は、直接チル鋳造、均質化、熱間圧延、焼鈍及び
冷間圧延してＨ１９焼戻状態とする点である。冷間圧延
は熱間圧延工程と焼鈍工程との間で実施されてもよい。

最終の罐蓋材（例えば約０．０１３インチのゲージのも
の）は、ラッカー塗装され、次いで蓋に成形され、その
ラッカー塗装操作も焼付（加熱）工程を含んでいる。

罐本体及び蓋についてそれぞれ異なる合金を用いる上述
の慣用操作によっても満足すべき罐が得られるけれども
、本体及び蓋の両方が同一の合金から作られる罐を製造
することは、罐がリサイクル（資源再使用）されるとき
には、金属の回収及び再利用を効率よくするのに望まし
いことであると考えられる。そのためには、合金は高い
強度と良好な成形性とを兼備す、ることか要求される。

そのような強度及び成形性を兼備するアルミニウム合金
板は、いろいろなゲージ（厚さ）において、多様なその
他の応用においても使用するのに同様に有利であると考
えられる。

発明の概要本発明は、広義には、予め定められた最終ゲージのアル
ミニウム合金板を製造するに際して、熱処理可能ＡＡ’
　−Ｍｇ　−Ｓ　ｉ合金（下記定義の組成を有する）の
板であって、そのゲージが該最終ゲージを達成するのに
約２５チ〜約７１−の圧延を必要とするような中間ゲー
ジである板を準備し；その中の淘及びＳｉを少なくとも
実質上完全に溶体化させるために連続的に加熱及び冷却
することにより上記中間ゲージの板を啓体化処理し；急
冷後しかも中間の熱処理を施さずにその板を周囲温度ζ
（少なくとも約１日間維持することにより自然時効を行
なわせ；板を最終ゲージにまで（すなわち、約２５チ〜
約７１％の圧下率で）冷却圧延し：そしてこの最終ゲー
ジの冷間圧延板を予め定められた温度にまで加熱するこ
とによりそつ降伏強度を向上させるために人工時効を行
なわせ、そのときの時間は、該予め定められた温度にお
ける最終ゲージ冷間圧延板で達成し５る最高降伏強度を
得るのに必要な時間よりも短くし、かつ人工時効後の板
の伸び率チが、溶体化処理後に実施される同一度合の冷
間圧延後に予め定められた温度における板の人工時効に
よって到達しうる最高伸び率％値の２０係以内にあるよ
うにする；各工程からなる、。

予め定められた最終ゲージのアルミニウム合金板の製造
方法を提供することを意図するものである。

この方法で使用される合金は、広義には、主要含有量の
Ｍと多官有量の淘及び有効Ｓｉ　　とを含む熱処理可能
ＡＡ−Ｍｇ−８ｉ合金の狗の割合を有効Ｓｉの割合に対
してプロットした直角座標グラフにおいて、該多官有量
を表わす点が座標（０，２係Ｓｉ。

０．４％Ｍｇ　）　、　（０，２％Ｓｉ、０．９チＭｇ
　）、　（０，４％Ｓｉ、１．２％Ｍｇ　）　、　（１
，２％Ｓｉ、１．２％Ｍｇ　）、　　及び（１，２９Ｈ
１；ｉ　、　０．４％Ｍｇ　）によって限定される五角
形の領域内にあるような合金である。この明細書におけ
る合金組成は重量係で表示される。また、この明細書で
用いる「有効ＳｉＪとは、合金中に普通存在するＦｅに
よって取り上げられていないＳｉを意味する。普通は、
Ｆｅ含有量の％に等しいＳｉの割合が電子化合物（金属
間化合物）の中に失なわれると仮定する。従ってこの仮
定の下では、ある合金の有効Ｓｉ含有童（重量％）は、
合金の全Ｓｉ含有量（重量％）からＦｅ含有量（重量％
）の月を差し引いたものに等しい。

本発明方法は、従来公知の方法（Ｔ８焼戻状態のＡｌ−
Ｍｇ−８ｔ合金製品の製造のための公知方法）とは下記
の点で異なる。すなわち人工時効工程建おいて、加熱は
その製品が最高降伏強度を得る前に終了される点である
。特定的には、溶体化加熱処理され、加工硬化されたＡ
Ａ−Ｍｇ−８ｉ板が人工時効のために加熱される場合、
成形性（伸率チで代表される）ならびに降伏強度は、初
期には増加するが、加熱を継続すると伸木は、降伏強度
がなお増加しつつある時点で減少し始める。従って最高
降伏強度に至る前に人工時効を停止終了すると、成形性
を実質的に阻害することなく強度の有利な改善が得られ
、事実、多くの場合に、成形性の実隙的向上が得られる
。

さらに詳しくは、特殊条件の順守を伴なう、俗体化加熱
処理後の自然時効工程、次の約２５％〜約７１チの冷間
圧延工程及び人工時効工程は、協働的に作用して、すぐ
れた強度及び成形特性を有する人工時効板を与え・る。

一特定具体例において、本発明方法は、人工時効板を罐
の部材（すなわち、一つの開口端部な有するワンピース
の引抜、アイアニング加工罐本体またはその開口端部を
閉じるための蓋）を成形する工程をも含む。若干の場合
には、蓋材のラッカー塗装後に行なわれる焼付（加熱）
操作は、本発明の人工時効工程をなすよ５に選定された
条件の下で実施することができるが、現在のところ、ラ
ッカー塗装前の板材に人工時効を施すのが好ましい。明
らかなように、本発明方法のかかる具体化態様において
は、人工時効前に板が圧延される予め定めた最終ゲージ
は、所望の値であり、例えば罐本体や蓋材についての慣
用ゲージである。有利には、本発明は前記の一連の工程
順序によって作られた同じ合金板から蓋及び本体の両者
が作られる罐の製造方法に具体化することができ、かく
して罐の金属がリサイクル（資源として再利用）される
どきに、それを再溶融し、大巾な合金組成の調整なしで
新たな罐本体及び蓋の製造に再使用することができるよ
うになる。

広義には、本発明の板製品は、種々の最終ゲージで製造
することができる。なんとなれば、本発明で達成される
強度と成形性との組合せは、種々の用途に有利であるか
らである。本発明方法の製品板についての最終ゲージの
好ましい上限は％インチ（１，２７ｃｒＩＬ）である。

好ましくは、本発明の実施に用いられる合金組成は、存
在するすべての跪とＭｇ　２　Ｓ　ｉの形で結合するの
に必要とされる化学量論量よりもわずかに過剰の有効Ｓ
ｉを含むように選択し、そしてその合金中の狗の量は全
Ｍｇ　２　Ｓ　ｉ含有量が約１．３５〜約１．５０％と
なるように選択するのが好ましい。

また好ましくは、溶体化加熱処理と人工時効との間の冷
間圧延の量は、少なくとも約３５チ、そして最も好まし
くは（罐の本体及び蓋材の製造についての）その冷間圧
延の量は約５０〜約７１ｃ１６であり、かかる条件は、
所望の予め定めた最終ゲージに関して中間ゲージを適切
に選択することにより与えられる。

本発明は、前記の方法で製造され、それにより達成され
る有利な機械的特性の組合せを有する板及び温部材をも
その範囲とするものである。

本発明のさらに別の特徴及び利点を、以下の説明及び図
面の参照によりさらに説明する。

Ａｌ−Ｍｇ−３ｉ　合金リロール材からの中間ゲージの
板の準備、溶体化熱処理、自然時効、冷間圧延及び人工
時効の連続した諸工程によりＡｌ−Ｍｇ−８ｉ合金板を
製造する方法に具体化された本発明及びその方法から得
られる製品に具体化された本発明を、図面を参照して以
下に説明する。使用される合金の特質、リロール材の製
造、上記各工程の作用、及び一つの方法におけるそれら
の組合せを以下に述べる。

合金組成本発明の実施に適当な合金は、広義には下述の如き少含
有量の淘及び有効Ｓｉを有するＡｌ−ＩＶｆｇ−８ｉ　
合金を包含するものである。そのＩｌ／Ｉｇ及び有効Ｓ
ｉの含有量は、Ｍｇ％を有効Ｓｉ％に対してプロツ、ト
シた直角座標グラフ（第１図参照）において、その合金
の淘及び有効Ｓｉ含有量を表わす点が、第】図の五角形
１０の領域内、すなわち座標（０，２％Ｓｉ、０．４剣
向）、（０，２％Ｓｉ、０．９％Ｆ題）。

（０，４％Ｓｉ、１．訃０嬉）、（１，２％Ｓｉ、１．
２％Ｍｇ）及び（１，２％Ｓｉ　、　０．４　％Ｍｇ　
）で限定される五角形の領域内にある。この広い定義の
範囲内の好ましい合金組成は、禽及び有効Ｓｉ含有量を
表わす点が、前記の五角形の内部の、かつ線１２の右側
にあるような合金である（この線１２は、理論的Ｍｇ　
２　Ｓ　ｉ重量比、すなわちＭｇ／Ｓ　ｉ　＝　１．７
３　／　１を表わすものである）。また好ましくは合金
は、五角形１０で限定される量（（６）の禽及び有効Ｓ
ｉを必須成分として含み、任意に０．９俤までのＣｕ、
１．０％までのＦｅ、０．８％までのＭｎ　、−０，３
５％までのＣｒ。

０．２５％までのＺｎ、０．２０％までのＴｉを含み、
残部が本発明に関連する強度及び成形性の組合せに実質
的に悪影響を与えない普通の不純物濃度のＭから主とし
てなるものである。

上記の広い定義内に入り、かつ本発明の実施に適当であ
る公知合金の特定の例は、アルミニウム・アソシエーシ
ョン表示ＡＡ６００９．６０１０゜６０１１．６０６１
及び６０６３の合金であり、それらの登録組成は、下表
の通りである。

上記ＡＡ６０６１の組成範囲の合金は、殊に好ましく、
引抜及びアイアニング加工の罐材及び蓋材を作る本発明
の態様のため忙好ましく、このような態様のために今日
最も好ましいものは、０．２５　％Ｆｅ、　０．５Ｑ％
Ｃｕ、　０．３５％Ｓｉ　、　０．０５％（最大）　Ｍ
ｎ　＋０．９０１Ｍｇ　、　０．０５係（最大）Ｚｎ、
０．１７％Ｃｒ。

０．２５％（最大）Ｔｉ、その他のもの０．１０％（最
大）。

残部アルミニウムの公称組成を有する合金である。

ここで「（最大）」とは、それを付された数値が最大で
あることを意味するものであり、そのように表示された
元素は単なる任意成分あるいはその最大値まで不純物と
して許容できるものであることを意味する。良好な時効
硬化応答のためには、合金は、Ｍｇ／Ｓｉ重量比が１．
７６／１であるＭｇ　２　Ｓ　ｉを化学量論的に形成す
るのに必要とされる値よりも多い有効Ｓｉ（少なくとも
約０．０５１多い）を含むようにすべぎであり、上述の
ようにこの計算をなす場合には、Ｆｅ含有量の％に等し
い全Ｓｉ含有量の係が電子化合物（金属間化合物）とし
て失なわれるという仮定をするのが普通である。また、
ＡＡ６０６１合金が約１．３５〜約１．５０チの全Ｍｇ
　２　Ｓ　ｉ含有量を有するようにすることも普通であ
る。

罐材用に適当な合金の別の例は、第１図のグラフにおい
て合金のλ鷺及び有効Ｓｉ含有量を表わす点が座標（０
，３％Ｓｉ、　０．８％Ｍｇ）、　（０，５５％Ｓｉ。

１．２％Ｍｇ）、（１，０５多Ｓ１．１．２引血→、（
０，８％Ｓｉ　、　０．８１Ｍｇ　）によって限定され
る平行四辺形内に入るような多官有量の造及び有効Ｓｉ
を含む合金である。この平行四辺形は第１図において鎖
線１４及び五角形１００頂部水平線部分によって表わさ
れている。この平行四辺形範囲内の好ましい合金組成は
Ｉｖｆｇ及び有効Ｓｉ含有量を示す点が、前記の線１２
の右側になるものである。これらの合金組成のうち最も
好ましいものは、破線】６よりも上方かつ左側そして巌
】２までに入るもの、すなわち座標（０，７％Ｓｉ、０
．９引題）、’０．８７５％Ｓｉ＋１−２％Ｍｇ）、（
ｃＪ、６９％Ｓｉ、１．２％ｉＱ１ｇ）　。

（０，５２％Ｓｉ　、　０．９１Ｍｇ）によって限定さ
れる四辺形（ハ）に入るものである。

リロール−（才の製造本発明の例示態様での実施のための出発材料は、上記定
義の如き組成を有し、かつ本発明方法の初期冷間圧延工
程のために適切なゲージのス）　ＩＪツブの形態の合金
体である。かかるストリップをこの明細書では「リロー
ル材」と称する。典型的にはりロール材は、合金を慣用
寸法の板状インゴットに鋳造しく例えば、いわゆる直接
チル鋳造法により）、インボッ）　１１皮剥ぎ、均質化
し、そしてリロールゲージまで熱間圧延することにより
作られる。これらのすべては周知の全く慣用的な操作に
より行なわれる。別法として、リロール材は、連続式ス
トリップ鋳造法罠より、すなわち、冷却されたエンドレ
ス移動スチールベルトの間、冷却ロールの間、または固
定金型の冷却された壁の間に限定された鋳込キャビティ
中で、合金を連続的に比較的薄いストリップの形に鋳造
することにより製造できる（これらの手段も当業界で周
知である）。そのような連続搗造ストリップは直接冷間
圧延を可能とするのに充分に薄く鋳造されることができ
、またはりロールゲージへ熱間圧延できる。

しかし得られるリロール材は、冷却され、通常はコイル
状に巻かれる。従って少なくともほとんどの場合に好ま
しくはりロールゲージは、直接コイル巻きを可能とする
のに充分に薄いものである。

中間ゲージ板の準備本発明の特定例示態様においては、上記のようＫして作
られるリロール材は（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓ　ｉ合金の冷間圧
延について全く慣用的な操作を用いて）、冷間圧延して
、溶体化熱処理されるべき中間ゲージのストリップに圧
下する。この中間ゲージ、すなわち溶体化熱処理ゲージ
は、製造されるべき板の予め定められた所望の最終ゲー
ジを考属しつつ、最終ゲージを達成するのＫその中間ゲ
ージから約２５φ〜約７１％の圧下が必要とされるよう
に、選択される。すなわち、中間ゲージは、上記のよう
に溶体化熱処理後に冷間圧延によって約２５多〜約７１
％の冷間圧下がさらに与えられるように選択される。好
ましくは溶体化熱処理後の冷間圧下の量は、約３５φ〜
約７１％であり、そして最も好ましくは（殊に罐本体及
び罐蓋材の製造のためには）約５０〜約７１チであり、
従ってそのような好ましい実施のためには中間ゲージが
それ相応に選択される。溶体化熱処理後に特定蓋の冷間
圧下を与えるように中間ゲージを選択する理由は、溶体
化熱処理後の冷間加工によってストリップ中に所望の特
性を発現可能にするためである。上記範囲内でのある特
定の中間ゲージの選択は、最終製品中に得られるべきで
あると考えられる特定な性質によって左右される。

リロールゲージは重要なものではないが、それを前記の
中間ゲージよりも適宜に大きく選定することにより、可
成り多ｉの圧下が初期冷間圧延工程におい℃なされるよ
うにすることは了解されよう。単に例示の目的で述べる
と、本発明の方法により０．０１３インチの最終ゲージ
の罐蓋材の製造の一例においては、中間ゲージ（溶体化
熱処理ゲージ）は、０．０２６〜０．０４５インチの間
となるように選択され、かくして溶体化熱処理後の最終
ゲージへの冷間圧下が所望される特定の最終諸性質に応
じて５０〜約７１チとなるようにする。この例における
リロールゲージは便宜には約０．１２０〜約０．１６０
インチである。

さらに広い観点において、本発明は板が冷間圧延によっ
て中間ゲージとされることを必要としないが、その他の
方法によって中間ゲージの板を準備することも本発明の
範囲内であることは、了解されよう。例えばある場合に
は、溶体化熱処理前に何らの冷間圧延を行なわずに、熱
間圧延によって直接に中間ゲージを得ることもできる。

溶体化熱処理前述の中間ゲージの初期に冷間圧延されたストリップは
、その中の跪及びＳｉの実質上完全な溶体化を行なうよ
うに選択された条件下で（加熱及び急冷によって）溶体
化熱処理される。これに使用される工程及び条件は、こ
の場合にも全く慣用的なものであってよく、従ってそれ
自体は当業者に周知である。回分式与体化熱処理を使用
することができるが、時間／温度条件はＮ１ｇ２Ｓｉ相
の粗さの程度によって左右される。ストリップを５６０
℃で１時間加熱する回分法は全く満足すべきものである
。別法として、そして好ましくは、中間ゲージストリッ
プの連続式溶体化熱処理（例えば、連続式焼鈍ラインで
実施される）を採用することができ、この場合には短い
均熱化時間が含まれるので高い温度が必要とされる。例
えば連続式溶体化熱処理において、１分間以下の極めて
短い均熱化時間を用いて、５７０℃の最高（ピーク）金
属温度が適当であることが判明した。

滝及びＳｉを溶体化状態に保持するには、金属は溶体化
熱処理温度から室温にまで迅速に冷却（急冷）されなけ
ればならない。すなわち６０秒以下、好ましくは６０秒
以下で急冷されなければならない。もし中間ゲージが充
分に小さければ、空気による急冷法を用いることができ
るが、大きなゲージについては水による急冷法が必要で
あり、また水急冷法はすべてのゲージについて適当であ
る。

溶体化熱処理及び急冷後に何らの中間の後続熱処理を行
なわずに、急冷されたままの中間ゲージのス）　ＩＪツ
ブを、周囲温度（例えば約０°Ｃ〜４０℃）で少なくと
も約１日間、好ましくは少なくとも約６日間放置するこ
とにより自然時効に付す。

６日間を越える自然時効時間（その長さに関係なく）も
使用できる。本発明方法において、このような自然時効
工程を実施する理由は、ストリップの強度がＭｇ　２　
Ｓ　ｉ相の格子密着核の形成により比較的安定になる状
態を得るためである。

最終ゲージへの冷間圧延自然時効後、そしてこの場合も何らの中間熱処理を行な
わずに、ストリップを冷間圧延して、それを予め定めた
最終ゲージにまで圧下しつつ加工硬化させる。本発明に
よるこの冷間圧延工程における冷間圧下の程反は約２５
〜約７１係、好ましくは少なくとも３５％であり、そし
て既に述べたように最も好ましくは（特に罐本体及び蓋
材の製造のためには）約５０％〜約７１％であり、中間
ゲージは、溶体化熱処理及び自然時効後の上記冷間圧下
度を与えるように選択される。前と同様に、冷間圧下を
実施するのに用いられる設備及び操作はアルミニウム合
金ストリップの冷間圧延のために全（慣用的なものであ
ってよい。溶体化熱処理後のこの冷間圧延操作により、
加工硬化で強度が増加され、かつ溶体化熱処理の急冷後
に何らの熱処理を施されていない最終ゲージストリップ
、すなわち板が作られる。典型的な、あるいは例示的な
最終ゲージは、罐蓋材については０．０１３インチ、罐
本体については０．０１４インチであり、あるいはその
他の最終製品については、さらに大きなゲージ（例えば
０．０４０インチ）である。

この最終ゲージへの冷間圧延工程と次の人工時効工程（
以下に述べる）との間で、はとんど回避できない幾分か
の自然時効がさらに生じる。なんとなれば、普通の商業
的操作の過程において、冷間圧延済ストリップは部属に
は人工時効されずに、多少の時間にわたり周囲温度に置
かれるからである。そのような付随的な自然時効は、そ
れがどのような時間であろうとも、本発明の方法に対す
る問題とはならない。

人工時効さらに本発明によれば、また本発明の特徴として、最終
ゲージにある圧延されたままのストリップ（普通は上述
のように幾分かの付随的な自然時効を受けた状態にある
）は、降伏強度を増加するために予め定められた昇温度
において加熱することによる人工時効に付される。この
人工時効の時間は予め定められた温度に同じストリップ
を加熱することにより達成される最高降伏強度を得るの
に必要とされる時間よりも短くし、かつ人工時効後のス
）　ＩＪツブの伸率係が同じストリップを同じ温度に加
熱することにより得られる最高伸率チの２０係の範囲内
にあるようにする。ここに「（温度）に加熱」なる表現
は、ス）　ＩＪツブを予め定めた温度にまで上昇し、か
つその温度に維持することの両方を含むものである。

これに関連して、Ｔ３焼戻状態から人工時効されたＡＡ
−Ｍｇ−８ｉストリツプの降伏強度及び伸率チは、人工
時効工程中の所与の上昇温度について、その温度に加熱
する時間に依存する。さらに詳しくは、そのような加熱
中に伸率％（成形性の一つの尺度）ならびに降伏強度は
最初に最高値まで増加し、次いで減少に転じるが、最高
伸率チは最高降伏強度よりも早い段階で達成されること
を我々は発見した。従って最高降伏強度を達成するのに
必要とされる時間より短い時間にわたり上昇温度に加熱
することによりストリップを人工時効させる本発明の工
程によって（これに対して先行の慣用法では最高降伏強
度を達成するのに少なくとも充分な時間加熱する）、ス
）　ＩＪツブに高い強度と良好な成形性とを兼備させる
ことができる、すなわち相対的に短い加熱時間は、（Ｔ
３焼戻状態における伸率と比較して）伸率チを不当に損
うことなく（Ｔ３焼戻状態での降伏強度と比較して）降
伏強度を増進させるという利益をもたらす。引抜、アイ
アニング加工罐の製造のような目的のために充分適切な
強度の向上は、同じストリップを同じ温度で人工時効さ
せたときに得られうる最高値の２０係以内に伸率がなる
ような時間にわたり人工時効させることＫより達成でき
る。

実際、多くの場合に、好ましくは人工時効時間は、Ｔ６
焼戻状態の、すなわち人工時効直前のストリップの伸率
と比較して、伸率チの事実上の増加、ならびに降伏強反
の満足すべき向上が得られるように、選択できる。その
他の関連する機械的特性も、かかる人工時効時間の後の
Ｔ８ストリップにおいて適当な（例えば罐材及びその他
の用途のために適当な）水準にあるεとが判明した。

時効時間と、降伏強度及び伸率係との間の関係は、例示
の処理についての第２〜第４図に示されている。これら
の図は、０．２％Ｃｕ、０．２６％Ｆｅ。

０．８９％Ｍｇ、０．０４引而、０．６４％Ｓｉ、０．
０２７チＴｉ、　０．２０９６Ｃｒ、残部が主としてア
ルミニウムからなる組成のＡＡ６０．ｌＳ１合金のス）
　ＩＪツブの人工時効で得られた諸特性を示している。

このストリップは、直接チル鋳造インゴットから作り、
これを均質化し、熱間圧延及び０．１３インチのりロー
ルゲージでコイル巻きし、０．０４６インチの中間ゲー
ジにまで熱間圧延し、そして連続式焼鈍ライン（６０秒
；５７０℃）で溶体化熱処理した。

次いでストリップを周囲温度で少なくとも１時間自然時
効させ、そして０．０３０インチ（第２図のストリップ
試料）または０．０１３５インチ（第６及び４図のス）
　ＩＪツブ試料）の最終ゲージまで熱間圧延した。この
０．．０３０インチの最終ゲージのストリップのいくつ
かの試料を１６０℃にお（・てそれぞれ種々の時間にわ
たり人工時効させ、０．０１３５インチの最終ゲージの
ストリップのいくつかの試料を１６０°Ｃ（第３図）ま
たは１８５’Ｃ（第４図）においてそれぞれ種々の時間
にわたり人工時効させた。第２〜４図の諸曲線は、種々
の人工時効時間後のＴ８焼戻状態の各試料についての諸
特性の値を示している。時効時間ゼロ（圧延した時点）
のところに示される諸特性の値は、人工時効前のＴ６焼
戻状態にある各試料について測定した値である。すべて
の時効時間について、一般に縦方向（４１械方向）で測
定した強度は、横方向の測定値よりも大きいが、実質的
に同一の時間従属特性を示す。第２〜４図の試料のこれ
らの性質及びその他の性質特性を表Ｉに示す。

第２〜４図に示される試料のそれぞれについて、降伏強
度及び伸率係は、人工時効中の初期に（Ｔ３焼戻状態で
の値と比較して）増加することが判る。

時効（加熱）処理が継続するにつれて、伸率は低下し始
めるが、降伏強度はさらに若干の時間にわたり増加を続
けてから低減し始める。各場合に、伸率がその最大値の
２０％の範囲内にあり、かつ降伏強度がＴ６焼戻状態の
ものよりも大き−・時間（時点）を選定することができ
るが、このような時間は、人工時効温度、及び溶体化熱
処理後の冷開圧下車（第２図で３５％、第３及び４図で
７１係）のような因子によって変動する。

特定の例として挙げると、溶体化処理後に７１チの冷間
圧下により加工硬化されたＡＡ６０６１合金の０．０１
３インチのゲージのストリップについては、１６０℃で
ろ時間の時効時間（あるいはさらに高い温度では、さら
に短い時間）は、伸率及び降伏強度両者の顕著な増加を
もたらし、それと同時にエリクセンカツプ高さ及び極限
引張強度のようなその他の性質の満足すべき水準を得る
ことができる。さらに一般的には、人工時効中の最高伸
率チまでの時間及び最高降伏強度までの時間は、合金組
成に依存し；溶体化熱処理の効率は、時間、温度、急冷
速度ならびにそれより以前の段階のインゴットの均質化
（例えば、均質化処理によりすべての粗大’Ｍｇ　２　
Ｓ　ｉを溶解させたか否か）、溶体化熱処理後の冷間圧
下率俤、自然時効の程度、自然時効が溶体化熱処理後の
冷間圧延の前になされるか後になされるか等の因子によ
って影響される。上記の諸刃子ならびに最終ゲージ値は
、人工時効中の最大伸率チの大きさに影響する。従って
本発明の実施において、人工時効工程についての適正加
熱時間は、前記の諸刃子の選定後に、これらすべての因
子を一定に保持しつつ一連の試料を種々の時間にわたり
時効させることＫより、試料の降伏強度及び伸率係の人
工時効時間従属特性を確定することにより決定される。

降伏強度及び伸率チの適当な値が達成される時効時間は
、かくして直ちに決定でき、同じストリップ材の商業的
生産のための人工時効時間として採用できる。このよう
に上記時間従属特性を確定する操作は簡明であり、当業
者により容易に実施できる。

本発明方法の人工時効工程は、最終ゲージ（そして初期
にはＴ６焼戻状態にある）ストリップのコイルを適当な
範囲の温度（例えば１６０’Ｃ）に１〜３時間にわたり
加熱することにより、回分式人工時効処理として実施で
きる。別法として、Ｔ３ストリップを可成り高くした温
度でもつと短い時間加熱することにより（例えば約２０
０℃で約１０〜約２０分間加熱することにより）時効を
実施できる。特定的な例においては、そのような加熱工
程は、ある種の他の機能のためにも用いることができ、
例えば端蓋の製造において、ラッカー塗装後の蓋材の焼
付を上記の条件下で実施して、本発明の人工時効工程が
同時並行してなされるようにすることができる。この迅
速焼付（加熱）処理においても、人工時効工程は、降伏
強度の増加をもたらし、そ１−て；ぢ定時間の焼付中に
達成されうる最高値の２０％以内の伸率を人工時効スト
リップに与える。そのような伸率値は焼付前のＴ３焼戻
状態ス）　ＩＪツブの伸率よりも大ぎいのが普通であり
、また好ましい。

人工時効工程の完了後の本発明方法の製品は、Ｔ８焼戻
状態のＡＡ！−Ｍｇ−８ｉ　合金の板であり、上記一連
の諸工程（殊に最高降伏強度を達成するのに必要とされ
るよりも短い時間にわたる時効の特定条件下で実施され
る人工時効ユニ程）によって得られる高い強度と良好な
成形性を兼備する。このような製品板は、かかる強度及
び成形性の組合せが必要であるか、あるいは有利である
種々多様な最終用途のために、種々の最終ゲージを有す
るように製造できる。

罐の部材（すなわち引抜、アイブニング罐本体またはそ
のための蓋）の製造のために用いられる本発明方法の特
定なそして現在のところ好まｌ−い具体的態様において
は、上記諸工程の実施で得られるＴ６ストリツプの最終
ゲージは、罐本体または蓋の直接成形のために適当であ
るように選定され（例えば前者については０．０１４イ
ンチの最終ゲージ、後者については０．０１３インチの
最終ゲージ）、そして人工時効処理の後に、Ｔ３ス）　
ＩＪツブをワンピースの罐本体または端蓋に成形する工
程が行なわれるが、この工程はそのような罐本体や蓋の
成形に慣用されている成形操作により行なわれる。普通
、上記各場合（本体または蓋）の方法は、ラッカー塗装
工程及びそれに続く焼付工程を含む。

蓋の場合には、蓋の成形操作の前に材料の板をラッカー
塗装し、焼付するのが慣用的である。そのような場合の
ラッカーは、板材がＴ３焼戻状態だあるときに塗布する
ことができ、そして前述のように次のラッカー塗装済板
の焼付は、本発明の特殊な人工時効処理を行なうように
選択された条件下（例えば約２００℃において約１０〜
２０分間の加熱）で実施できる。次いでラッカー塗装及
び焼付（Ｔ８焼戻）板は、従来法で端蓋に成形される別
法としてＴ６焼戻状態の板をまず本発明により人工時効
させ、次いでラッカー塗装し、焼付し、及び蓋への成形
をすることもできる。

罐本体材の場合、成形（引抜、及びアイアニング）操作
は、ラッカー塗装及び焼付の前になされ、そして最終ゲ
ージの材料は罐本体への成形前に本発明の人工時効工程
に付される。すなわちラッカー塗装後の焼付は人工時効
の後に行なわれる別個の熱処理である。ラッカー塗装後
の焼付が別個の処理として実施される場合、普通強度の
若干の低減があるが、ＡＡ３００４の塗装−の焼付によ
り生じるものより相対的に小さい強度低減が生じる。

本発明方法のこれらの具体的態様の製品は、それぞれ前
記の語処理の組合せ１てより発現された有利な諸性質を
有するＡｌ−Ｍｇ　−Ｓ　ｉ合金の引抜、アイアニング
加工罐本体及び端蓋である。最も有利には、同じ合金組
成の蓋及び本体を作り、組立し、その両部材（蓋及び本
体）が所望の単一の組成から構成された罐を作り、金属
のリサイクリング（賢源再利用）及び再使用を容易化す
る。

本発明は同様に、端蓋及び本体の製造のために重要な利
点をさらに与える。これらの利点のあるものは、表■に
示されるように本発明方１去により作られたＡＡ６０６
１罐材を、慣用のＡ　Ａ　３００４及びＡＡ５１８２罐
本体及び蓋本体比較することにより明らかとなろう。こ
の表■において、Ｔ８焼戻状態のＡＡ６０６１材（０，
０１３インチのゲージ）は、本発明の製品を代表するも
のである。

６０６’ｌ　　　Ｔ４　　　　天然時効１週間　　　３
５６０６１　　　Ｔ３　　　５０チ冷間加工　　　５１
６０６１　　　Ｔ８　　　　ラッカー塗装　　　　５５
３００４　　　）（１９圧延したまま　　　　４２ろ０
０４　　　ＨＩ３　　　ラッカー塗装　　　　６７５１
８２　　　ＨＩ３　　　圧延したまま　　　　６０５１
８２　　　ＨＩ３　　　ラッカー塗装　　　　５４１Ｂ
　　　　　２４　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　−９　　　　　２．５−３．５　　０．
１９０　　　ｉ、ｏ−１，５５１８２，５−３，５０，
１９０１，０−１，５３９３、０２，５−３，５０，１
９５２，０−３，０３４４，５５Ｂ　　　　３．リ　　　　　− ４４８，５０，１７５１，０−１，５上記表中に代表例として示したＡＡ６０６ｉ材は、イン
ゴットを直接チル鋳造及び均質化し、熱間圧延し、中間
ゲージまで冷間圧延し、溶体化熱処理及び急冷し、少な
くとも１日間自然時効させ、５０〜７１％の圧下で最終
ゲージに冷間圧延し、上記のように１６０℃で３時間人
工時効させる連続工程により製造したものである。ラッ
カー塗装処理は（ＡＡ−６０６１材の場合には）、表中
の人工時効の次に示されており、各場合に、塗装済板を
１９５℃で１０分間焼付ける工程を含んだ。

上記表から明らかなように、本発明により作られたＡＡ
６０６１−Ｔ８材はラッカー塗装前に慣用のＡＡ３０　
Ｕ　４本体材と同等なイヤリング（耳）及びエリクセン
値を有し、モしてＡＡ３００４本体材よりもすぐれた屈
曲性と高い（１４ｋｓｉ）降伏強度を有する（ｋｓｉ＝
キロボンド／平方−インチ）。ラッカー塗装後には、降
伏強度は両方の場合に低下するけれども、その降伏強度
差はＡＡ６０６１−Ｔ８材の作用によりなお大きい（１
７ｋｓｉの差）。

このラッカー塗装後の強度は端本体にとって殊洗重要で
ある。なんとなれば充填罐の底が外向きに座屈するであ
ろう圧力値に降伏強度が直接に影響するからである１、
充填後の滅菌操作のために普通は９０　ｐｓｉ　の最小
底座屈圧力が引抜、アイアニング加工罐水体に要求され
る。３００４−Ｈ１９罐本体は一般的に９５〜１１０ｐ
ｓｉの座屈圧力を発生させる。一つの試験において、６
０６１−Ｔ８罐本体は１３０　ｐｓｉを越える底座油圧
力を発生させることが判明した。従って本発明の方法に
より製造される６０６１−Ｔ８罎本体材は、３００４−
ＨＩ３材よりもそのゲージを減少させることができ、そ
の結果として１罐当りの金属コストが低減し、なおかつ
座屈圧力要件を充分に満たすことができる。

５１８２−Ｈ１９罐蓋材と比較して本発明により製造さ
れるラッカー塗装済６０６１−Ｔ８材は、高い降伏強度
（表中の例では７ｋｓｉ高い）、高いエリクセンカツプ
値及び同じ屈曲性を有するが、６０６１−Ｔ８材は、苛
酷な引抜集注下では５１８２−Ｈｌ　９材よりもわずか
に低い成形性を示すことがあり、従って６０６１−Ｔ８
の一層高い降伏強度は、改善された座屈圧力性能を与え
ない。この理由は５１８２合金の一層高い加工硬化率の
ためであり、これは座屈性能を実際に左右する蓋の被成
形域において６０６１に同等な強度をもたらす。

それにも拘らず表中の諸性質の比較によって示されるよ
うに、一般的には６０６１−　Ｔ　８板の示す性質は蓋
及び本体の両方として使用するのに充分に適切であり、
そして蓋及び本体のために別々に使用される慣用合金の
性質に等しいか、またはそれよりも良好である。

本発明が特定的な上記の特徴及び具体例に限定されるも
のでなく、その精神から逸脱することなく別の方式でも
実施しうろことは、了解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に適当な合金の幽及び有効Ｓｉ含
有量を示す、Ｍｇ％を有効Ｓｉ％　に対してプロットし
た直角座標グラフである。第２図は人工時効（Ｔ８焼戻）ＡＡ６０６１合金板の極
限引張強度（ＵＴＳ）、降伏強度（ＹＳ）、伸率チ及び
エリクセンカップ深さを人工時効時間に対してプロット
した直角座標グラフであり、この合金板は溶体化加熱処
理後に３５俤の冷間圧延で０．０３０インチの最終ゲー
ジとされ、次いで１６０°Ｃで人工時効されたものであ
る。第３図は溶体化熱処理後に７１％の冷間圧延で０．０１
３５インチの最終ゲージとされ、次いで１６０℃で人工
時効されたＡＡ６０６１（Ｔ８）合金板についての、第
２図と同様なグラフである。第４図は溶体化熱処理後に７１％の冷間圧延により０．
０１３５インチの最終ゲージとされ、次いで１８５℃で
人工時効されたＡＡ６０６１（Ｔ８）合金板についての
、第２笈び第３図と同様なグラフである。本２図機番ＣＫ、　５．１．） ”９Ｆ’−ｇ！５効時間（訃）乳４閉僅方（ｘ、ｓ、ｚ、）９　　　　　　　　　　　時効時開（１１）手続補正書
□ 昭和６３年１月ｒ日特許庁長官　　小　川　邦　夫　　殿２、発明の名称アルミニウム合金板の製造方法３、補正をする者事件との関係　　　出　願　人住所名　称　　アルカン・インターナショナル争リミテッド
４、代理人住所　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビ
ル　２０６号室５、補正命令の日付　　昭和６２年１１月２４日　溌送
日）６、補正の対象

Claims

【特許請求の範囲】

（１）予め定められた最終ゲージのアルミニウム合金板
を製造するに際して、（ａ）主要含有量のＡｌと少含有量のＭｇ及び有効Ｓｉ
とを含む熱処理可能Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ合金のＭｇの割合
を有効Ｓｉの割合に対してプロットした直角座標グラフ
において、該少含有量を表わす点が座標（０．２％Ｓｉ
、０．４％Ｍｇ）、（０．２％Ｓｉ、０．９％Ｍｇ）、
（０．４％Ｓｉ、１．２％Ｍｇ）、（１．２％Ｓｉ、１
．２％Ｍｇ）、及び（１．２％Ｓｉ、０．４％Ｍｇ）に
よって限定される五角形の領域内にあるような上記熱処
理可能Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ合金の板であって、そのゲージ
が該最終ゲージを達成するのに約２５％〜約７１％の圧
延を必要とするような中間ゲージである板を準備し、（ｂ）その中のＭｇ及びＳｉを少なくとも実質上完全に
溶体化させるために連続的に加熱及び急冷することによ
り上記中間ゲージの板を溶体化熱処理し、（ｃ）急冷後しかも中間の熱処理を施さずに、その板を
周囲温度に少なくとも約１日間維持することにより自然
時効を行なわせ、（ｄ）自然時効後しかも中間の熱処理を施さずに、板を
最終ゲージにまで冷間圧延し、そして（ｅ）この最終ゲ
ージの冷間圧延板を予め定められた温度にまで加熱する
ことによりその降伏強度を向上させるために人工時効を
行なわせ、そのときの時間は、該予め定められた温度に
おける最終ゲージ冷間圧延板の人工時効によって到達し
うる最高降伏強度を達成するのに必要な時間よりも短く
し、かつ人工時効後の板の伸び率％が、工程（ｄ）で行
なわれた冷間圧延の後に、該予め定められた温度におけ
る最終ゲージ冷間圧延板の人工時効によって到達しうる
最高伸び率％値の２０％以内にあるようにする、各工程からなる予め定められた最終ゲージのアルミニウ
ム合金板の製造方法。
（２）合金の有効Ｓｉ含有量はＭｇ分と完全に結合して
Ｍｇ＿２Ｓｉの形で存在するのに必要とされる量よりも
過剰である特許請求の範囲第１項に記載の方法。
（３）有効Ｓｉ含有量は該合金のＭｇ分と前記のように
完全に結合するのに必要とされる量よりも、該合金の重
量の少なくとも０．０５％の量だけ大きい特許請求の範
囲第２項に記載の方法。
（４）合金はＦｅを含み、そしてＳｉ含有量は該合金の
Ｍｇ分と完全に結合するのに必要とされる量よりも、該
合金の重量の少なくとも０．０５％と該合金中に存在す
るＦｅの重量％の少なくとも約１／３との合計に等しい
量だけ大きい特許請求の範囲第３項に記載の方法。
（５）合金のＭｇ含有量は約１．３５％〜約１．５０％
の全ＭｇＳｉ含有量を与えるように選択される特許請求
の範囲第４項に記載の方法。
（６）自然時効工程は板を周囲温度に少なくとも約３日
間保持することにより実施する特許請求の範囲第１項に
記載の方法。
（７）中間ゲージ値は最終ゲージを得るのにその値から
少なくとも約３５％の圧延を要するような値である特許
請求の範囲第１項記載の方法。
（８）中間ゲージ値は最終ゲージを得るのにその値から
少なくとも約５０％の圧延を要するような値である特許
請求の範囲第７項記載の方法。
（９）人工時効工程は、板の伸び率％値が人工時効工程
の直前の板の伸び率％よりも大きくなるように板を予め
定められた温度まである時間にわたり加熱することによ
り実施する特許請求の範囲第１項に記載の方法。
（１０）特許請求の範囲第１項に記載の方法により作ら
れたアルミニウム合金板。
（１１）板を罐の一部材に成形する工程をさらに含み、
該罐は開口端部を有するワンピースの引抜き、アイアニ
ング加工本体と、開口端部を閉じるための蓋とからなり
、その本体及び蓋がそれぞれ罐の部材であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。
（１２）該成形される部材は罐の蓋であり；板は最終ゲ
ージへの圧延後にラッカー塗装され、前記の如き板の人
工時効を行なうように選定した条件下で焼付け処理され
；そして蓋への板の成形工程は焼付け後に実施される特
許請求の範囲第１１項に記載の方法。
（１３）該部材はワンピースの引抜き、アイアニング加
工罐本体であり、その本体への板の成形工程は人工時効
工程後に実施される特許請求の範囲第１１項記載の方法
。
（１４）特許請求の範囲第１１項に記載の方法で製造さ
れた罐部材。
（１５）合金は、約０．２〜約１．２％の有効Ｓｉ、約
０．４〜約１．２％のＭｇ、０．９％までのＣｕ、１．
０％までのＦｅ、０．８％までのＭｎ、０．３５％まで
のＣｒ、０．２５％までのＺｎ、０．２０％までのＴｉ
、残部のＡｌから主としてなる特許請求の範囲第１項に
記載の方法。
（１６）開口端部を有するワンピースの引抜き、アイア
ニング加工本体とその開口端部を閉じるための蓋とから
主としてなるアルミニウム合金罐を製造する方法であっ
て、（ａ）熱処理可能Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ合金の、Ｔ３焼戻し
の第１の板を準備し、（ｂ）同じＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ合金の、Ｔ３焼戻しの第２
の板を準備し、（ｃ）各板を予め定められた温度にまで加熱することに
よりその降伏強度を向上させるために人工時効を行なわ
せ、そのときの温度は該定められた温度におけるその板
の人工時効により到達しうる最高降伏強度を達成するの
に必要な時間よりも短かいものとし、かつ人工時効後の
板の伸び率％が該定められた温度における同じ板の人工
時効によって達成される最高値の２０％以内であるよう
にし、（ｄ）一方の板を開口端部を有するワンピースの引抜き
アイアニング加工罐本体に成形し、（ｅ）他方の板をそ
の開口端部を閉じるための蓋に成形し、そして（ｆ）閉鎖罐を作るためその本体及び蓋を組立てる、各工程からなる上記罐製造方法。