(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-15
(45)【発行日】2024-01-23
(54)【発明の名称】タブ用アルミニウム合金板
(51)【国際特許分類】
C22C 21/06 20060101AFI20240116BHJP
C22B 21/00 20060101ALI20240116BHJP
C22B 9/16 20060101ALI20240116BHJP
C22F 1/00 20060101ALN20240116BHJP
C22F 1/047 20060101ALN20240116BHJP
【ＦＩ】
C22C21/06
C22B21/00
C22B9/16
C22F1/00 602
C22F1/00 613
C22F1/00 623
C22F1/00 630A
C22F1/00 630B
C22F1/00 630K
C22F1/00 673
C22F1/00 681
C22F1/00 682
C22F1/00 683
C22F1/00 684C
C22F1/00 685Z
C22F1/00 686A
C22F1/00 691B
C22F1/00 691C
C22F1/00 694A
C22F1/00 694B
C22F1/047
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2023067404
(22)【出願日】2023-04-17
【審査請求日】2023-06-22
(73)【特許権者】
【識別番号】000107538
【氏名又は名称】株式会社ＵＡＣＪ
(74)【代理人】
【識別番号】110000578
【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】池田 幸将
(72)【発明者】
【氏名】吉田 智徳
(72)【発明者】
【氏名】工藤 智行
(72)【発明者】
【氏名】竹澤 巧基
【審査官】川村 裕二
(56)【参考文献】
【文献】特表２００２－５１４２６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－０７０９２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－２２１０３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２３／０９５８５９（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ２１／００－２１／１８
Ｃ２２Ｆ １／００－ １／１８
Ｃ２２Ｂ ２１／００
Ｃ２２Ｂ ９／１６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ケイ素（Ｓｉ）の含有量が０．１０質量％以上０．６０質量％以下であり、鉄（Ｆｅ）の含有量が０．２０質量％以上０．７０質量％以下であり、
銅（Ｃｕ）の含有量が０．１０質量％以上０．４０質量％以下であり、
マンガン（Ｍｎ）の含有量が０．５質量％以上１．２質量％以下であり、
マグネシウム（Ｍｇ）の含有量が１．１質量％以上４．０質量％以下であり、
残部がアルミニウム（Ａｌ）及び不可避的不純物からなり、
板厚ｔ（ｍｍ）と、圧延方向に対し０°方向における引張強さσＢ＿０°（ＭＰａ）とが下記式（１）を満たし、
エリクセン試験によって成形されるエリクセンカップの周方向において、圧延方向に対し０°周辺の領域及び１８０°周辺の領域それぞれにおける側壁高さの最大値の平均値ｈ ０ｐ と、圧延方向に対し４５°周辺の領域、１３５°周辺の領域、２２５°周辺の領域、及び３１５°周辺の領域それぞれにおける側壁高さの最大値の平均値ｈ ４５ｐ と、圧延方向に対し０°から４５°の領域、４５°から１３５°の領域、１３５°から１８０°の領域、１８０°から２２５°の領域、２２５°から３１５°の領域、及び３１５°から３６０°の領域それぞれにおける側壁高さの最小値の平均値ｈ ｖ とが、下記式（２）を満たす、タブ用アルミニウム合金板。
（２．７×ｔ－０．４５）×σＢ＿０°≧６７ ・・・（１）
（ｈ ０ｐ －ｈ ４５ｐ ）／ｈ ｖ ×１００≧－７．０ ・・・（２）
【請求項2】
請求項１に記載のタブ用アルミニウム合金板であって、ケイ素（Ｓｉ）の含有量が０．２０質量％以上０．６０質量％以下であり、
鉄（Ｆｅ）の含有量が０．３０質量％以上０．７０質量％以下であり、
銅（Ｃｕ）の含有量が０．１１質量％以上０．４０質量％以下であり、
マンガン（Ｍｎ）の含有量が０．７質量％以上１．２質量％以下であり、
マグネシウム（Ｍｇ）の含有量が１．１質量％以上３．０質量％以下である、タブ用アルミニウム合金板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、タブ用アルミニウム合金板に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、環境意識の高まりから製造工程においてＣＯ２排出量の少ないアルミニウム合金板が求められている。アルミニウムの製造工程においてＣＯ２の排出に間接的に大きく寄与するのは鋳造工程におけるアルミニウム新地金の配合である。
【0003】
アルミニウム新地金の製造は、その精錬工程において大きな電力を使用し、大量のＣＯ２排出に繋がる。そのため、アルミニウム新地金の配合量を減らし、水平リサイクル率を上げることがアルミニウム合金板の製造にとってＣＯ２排出量削減に繋がる。
【0004】
一般的にアルミニウムスクラップを再溶解して鋳造した場合のＣＯ２排出量は、アルミニウム新地金を製造する場合に対して約３０分の１まで抑えられると言われている。特に世界中で使用される飲料缶用アルミニウム合金板の生産量は非常に多く、その水平リサイクル率をさらに向上させることは環境負荷低減に大きな意味を持つ。
【0005】
その中でも、主に５１８２アルミニウム合金（ＡＡ５１８２合金）で形成されるタブは、３１０４アルミニウム合金（ＡＡ３１０４合金）で形成される缶胴に比べて、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ等の成分規格上限が低く、３１０４アルミニウム合金を混合した缶材由来のスクラップを配合しにくい。
【0006】
例えば、市中から発生する缶スクラップ（ＵＢＣ：Ｕｓｅｄ Ｂｅｖｅｒａｇｅ Ｃａｎ）をそのまま配合すると、缶胴と缶蓋との重量比から３１０４アルミニウム合金の成分をより多く含むため、５１８２アルミニウム合金の成分上限を超えやすくなり、新地金で成分を希釈する必要が出てくる。
【0007】
そのため、タブ用アルミニウム合金板は、缶胴用アルミニウム合金板に比べて新地金を多く使用して５１８２アルミニウム合金の成分に調整しており、リサイクル率が低い。したがって、タブを３１０４アルミニウム合金が配合しやすい成分の合金に変更することにより、タブの新地金使用率を大きく低減させることができる。
【0008】
特許文献１－４では成形性又は開口性を向上させたタブ用アルミニウム合金板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】特開平５－２６３１７５号公報
【文献】特開２０１７－０６６４５８号公報
【文献】特開２０１７－１６６０５２号公報
【文献】特開２０１１－２２５９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
タブ用の合金を３１０４アルミニウム合金に近い成分にする場合の課題として、タブ折れ強度及び材料の靭性の低下が挙げられる。タブ折れ強度とは、開缶時に、引き起こしたタブの折れにくさを示す指標である。
【0011】
一般的に板厚が大きくなるほど、また、材料の強度が大きくなるほどタブ折れ強度は増加する。そのため、タブにはＭｇを多く含有した高強度の５１８２アルミニウム合金が使用される。
【0012】
これに対し従来の３１０４アルミニウム合金をタブに使用するとタブ折れ強度が大きく低下し、開口時に引き起こしたタブが折れ、開缶不良を起こすおそれが高くなる。また、タブ折れ強度を増加させるために板厚を大きくしすぎると、タブ重量の増加及びタブ原価の上昇を招く。
【0013】
また、材料の靭性はタブの成形性及び開口性に影響する。材料の靭性が低いと、特にタブの曲げ加工部で成形割れが生じることがある。また、開口時にタブの根元が裂けるおそれ、及びタブを繰り返し引き起こした際にタブが別離するおそれがある。
【0014】
しかしながら、従来のリサイクル性を有するタブ用アルミニウム合金板は、上記２つの課題、すなわちタブ折れ強度と靭性（成形性及び開口性）とのどちらか、もしくは両方を満足するものではない。
【0015】
本開示の一局面は、缶材由来のスクラップ原料を配合しつつ、高タブ折れ強度及び高靭性を両立できるタブ用アルミニウム合金板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本開示の一態様は、ケイ素（Ｓｉ）の含有量が０．１０質量％以上０．６０質量％以下であり、鉄（Ｆｅ）の含有量が０．２０質量％以上０．７０質量％以下であり、銅（Ｃｕ）の含有量が０．１０質量％以上０．４０質量％以下であり、マンガン（Ｍｎ）の含有量が０．５質量％以上１．２質量％以下であり、マグネシウム（Ｍｇ）の含有量が１．１質量％以上４．０質量％以下であり、残部がアルミニウム（Ａｌ）及び不可避的不純物からなり、板厚ｔ（ｍｍ）と、圧延方向に対し０°方向における引張強さσＢ＿０°（ＭＰａ）とが下記式（１）を満たす、タブ用アルミニウム合金板である。
【0017】
（２．７×ｔ－０．４５）×σＢ＿０°≧６７ ・・・（１）
このような構成によれば、缶材由来のスクラップ原料を配合しつつ、アルミニウム合金板において高タブ折れ強度及び高靭性を両立できる。すなわち、缶胴用の３１０４アルミニウム合金のスクラップを一定量以上配合でき、新地金使用率を低減しＣＯ２排出量を削減できる。さらに、成形性及び開口性を両立したタブ用アルミニウム合金板が得られる。
このような構成によれば、缶材由来のスクラップ原料を配合しつつ、アルミニウム合金板において高タブ折れ強度及び高靭性を両立できる。すなわち、缶胴用の３１０４アルミニウム合金のスクラップを一定量以上配合でき、新地金使用率を低減しＣＯ２排出量を削減できる。さらに、成形性及び開口性を両立したタブ用アルミニウム合金板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１－１．構成］
＜組成＞
本開示のタブ用アルミニウム合金板（以下、単に「合金板」ともいう。）は、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）及びマグネシウム（Ｍｇ）を含む。
［１．第１実施形態］
［１－１．構成］
＜組成＞
本開示のタブ用アルミニウム合金板（以下、単に「合金板」ともいう。）は、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）及びマグネシウム（Ｍｇ）を含む。
【0020】
Ｓｉの含有量の下限としては、０．１０質量％であり、０．２０質量％が好ましい。Ｓｉの含有量が０．１０質量％未満であると、熱間圧延及び溶体化処理後の冷間圧延の加工熱におけるＳｉの析出量が低下し、合金板の引張強さが不足するおそれがある。
【0021】
また、ＪＩＳ－Ｈ－４０００：２０１４で規格される３１０４アルミニウム合金のＳｉ成分規格の平均値は、０．３０質量％であり、ＪＩＳ－Ｈ－４０００：２０１４で規格される５１８２アルミニウム合金のＳｉ成分規格の平均値は、０．１０質量％である。そのため、Ｓｉの含有量を０．２０質量％以上とすることで、３１０４アルミニウム合金のスクラップを多く配合できる。
【0022】
Ｓｉの含有量の上限としては、０．６０質量％であり、０．４０質量％が好ましい。Ｓｉの含有量が０．６０質量％超であると、Ｍｇ２Ｓｉ粒子が増加し、合金板の靭性が低下する。
【0023】
Ｆｅの含有量の下限としては、０．２０質量％であり、０．３０質量％が好ましい。３１０４アルミニウム合金のＦｅ成分規格の平均値は、０．４０質量％であり、５１８２アルミニウム合金のＦｅ成分規格の平均値は、０．１８質量％である。そのため、Ｆｅの含有量を０．２０質量％以上とすることで、３１０４アルミニウム合金のスクラップを多く配合できる。
【0024】
Ｆｅの含有量の上限としては、０．７０質量％である。Ｆｅの含有量が０．７０質量％超であると、Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｎ系、又はＡｌ－Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ系の金属間化合物（つまり第二相粒子）が増加する。その結果、亀裂の伝搬経路が生成され、合金板の靭性が低下する。
【0025】
Ｃｕの含有量の下限としては、０．１０質量％であり、０．１１質量％が好ましく、０．２０質量％がさらに好ましい。Ｃｕの含有量が０．１０質量％未満であると、固溶又は析出によって引張強さを増加させるＣｕが不足し、合金板の引張強さが低下する。なお、熱間圧延及び溶体化処理後の冷間圧延の加工においてＣｕを析出させることで、合金板の引張強さは著しく増加する。
【0026】
また、３１０４アルミニウム合金のＣｕ成分規格の平均値は、０．１５質量％であり、５１８２アルミニウム合金のＣｕ成分規格の平均値は、０．０７５質量％である。そのため、Ｃｕの含有量を０．１１質量％以上とすることで、３１０４アルミニウム合金のスクラップを多く配合できる。
【0027】
Ｃｕの含有量の上限としては、０．４０質量％である。Ｃｕの含有量が０．４０質量％超であると、合金板の靭性が低下する。
【0028】
Ｍｎの含有量の下限としては、０．５質量％であり、０．７質量％が好ましく、０．８質量％がさらに好ましい。Ｍｎの含有量が０．５質量％未満であると、固溶又は析出によって引張強さを増加させるＭｎが不足し、合金板の引張強さが低下する。
【0029】
また、３１０４アルミニウム合金のＭｎ成分規格の平均値は、１．１質量％であり、５１８２アルミニウム合金のＭｎ成分規格の平均値は、０．３５質量％である。そのため、Ｍｎの含有量を０．７質量％以上とすることで、３１０４アルミニウム合金のスクラップを多く配合できる。
【0030】
Ｍｎの含有量の上限としては、１．２質量％であり、１．０質量％が好ましい。Ｍｎの含有量が１．２質量％超であると、Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｎ系、又はＡｌ－Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ系の金属間化合物（つまり第二相粒子）が増加する。その結果、亀裂の伝搬経路が生成され、合金板の靭性が低下する。
【0031】
Ｍｇの含有量の下限としては、１．１質量％である。Ｍｇの含有量が１．１質量％未満であると、固溶又は析出によって引張強さを増加させるＭｇが不足し、合金板の引張強さが低下する。なお、熱間圧延及び溶体化処理後の冷間圧延の加工においてＭｇを析出させることで、合金板の引張強さが著しく増加する。
【0032】
Ｍｇの含有量の上限としては、４．０質量％であり、３．０質量％が好ましい。３１０４アルミニウム合金のＭｇ成分規格の平均値は、１．０５質量％であり、５１８２アルミニウム合金のＭｇ成分規格の平均値は、４．５質量％である。そのため、Ｍｇの含有量を４．０質量％以下、好ましくは３．０質量％以下とすることで、３１０４アルミニウム合金のスクラップを多く配合しつつ、Ｍｇ含有原料の追加配合量を低減できる。
【0033】
合金板は、チタン（Ｔｉ）を含んでもよい。Ｔｉの含有量の上限としては、０．１０質量％が好ましい。Ｔｉを含むことで、合金板の鋳塊組織が微細化される。Ｔｉの含有量が０．１０質量％超であると、鋳造時に粗大な晶出物が生成し、合金板の靭性が著しく低下する。
【0034】
また、合金板は、亜鉛（Ｚｎ）を含んでもよい。Ｚｎの含有量の上限としては、０．２５質量％が好ましい。Ｚｎの含有量が０．２５質量％超であると、合金板の耐食性が悪化する。
【0035】
さらに、合金板は、クロム（Ｃｒ）を含んでもよい。Ｃｒの含有量の上限としては、０．１０質量％が好ましい。Ｃｒの含有量が０．１０質量％超であると、鋳造時に粗大な晶出物が生成し、合金板の靭性が著しく低下する。
【0036】
合金板は、合金板の性能を著しく損なわない範囲で、不可避的不純物を含んでもよい。つまり、合金板は、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ及びＣｒをそれぞれ上述の範囲で含有し、残部がアルミニウム及び不可避的不純物からなる。不可避的不純物の総量の上限としては、０．１５質量％が好ましい。
【0037】
＜板厚、材料強度及びタブ折れ強度＞
本開示の合金板では、板厚ｔ（ｍｍ）と、圧延方向に対し０°方向における引張強さσＢ＿０°（ＭＰａ）とが下記式（１）を満たす。
Ｖ＝（２．７×ｔ－０．４５）×σＢ＿０°≧６７ ・・・（１）
本開示の合金板では、板厚ｔ（ｍｍ）と、圧延方向に対し０°方向における引張強さσＢ＿０°（ＭＰａ）とが下記式（１）を満たす。
Ｖ＝（２．７×ｔ－０．４５）×σＢ＿０°≧６７ ・・・（１）
【0038】
式（１）における引張強さσＢ＿０°は、ＪＩＳ－Ｚ－２２４１：２０１１に規定されている方法で測定される。板厚ｔは、例えばマイクロゲージで測定される。
【0039】
アルミニウム合金製タブのタブ折れ強度の値は、経験的に値Ｖ（つまり式（１）の左辺）と正の相関が強い。そのため、値Ｖが６７以上であることで、十分なタブ折れ強度を有するタブを成形することができる。
【0040】
また、引張強さσＢ＿０°は、３３０ＭＰａ以上であるとよい。これにより、合金板の板厚を大きく増加させることなく、十分なタブ折れ強度の値を有するタブを成形することができる。
【0041】
Ｖ値とタブ折れ強度との関係に関する力学的な意味は以下のように説明できる。すなわち、開缶のためタブを引き上げた際に、タブにかかる荷重に対してタブの抵抗力が低いと、正常にスコアが開口される前に局所的な材料の降伏により塑性変形が開始する。タブ折れは、この塑性変形が進行することでタブが折れ曲がる現象である。
【0042】
タブにおいて、タブの折れ曲がりが発生する位置における曲げ稜線と平行な断面について考えると、タブの引き上げによって断面にかかる曲げモーメントに対する抵抗力は、断面形状に固有の値である断面係数及び材料の降伏強度である０．２％耐力σ０．２が高いほど大きくなる。
【0043】
上述の断面における断面係数は、例えば一般的なＤＲＴ社タイプのステイオンタブ形状のように一定の形状を有するタブであれば、板厚が大きいほど高くなる。そのため、タブ折れにおいて材料の降伏及び塑性変形による折れ曲がりの開始のしやすさは、板厚と材料の０．２％耐力σ０．２とにより説明することができる。
【0044】
なお、タブ折れは塑性変形が進行し、タブが折れ曲がることまでを含む現象であるため、塑性変形中の材料の加工硬化を考慮する必要がある。０．２％耐力σ０．２が低く、塑性変形の開始が早い場合でも、塑性変形中の加工硬化量が大きければ塑性変形の進行が抑制されタブが折れ曲がりにくくなる。
【0045】
そのため、０．２％耐力σ０．２に変えて加工硬化までを含めた材料強度を表す指標として引張強さσＢ＿０°を導入し、板厚ｔと引張強さσＢ＿０°で表される値Ｖとを用いることでアルミニウム合金板のタブ折れ性を評価することができる。
【0046】
アルミニウム合金板のタブ折れ強度は、例えば以下の手順で測定される。アルミニウム合金板から成形したシェルに対してスコア加工以外のコンバージョン加工を実施し、スコアの無いエンドとして缶蓋を成形する。さらに、アルミニウム合金板から成形したタブを缶蓋に取り付ける。この缶蓋を治具に固定し、タブを引き上げる。このとき引き上げ部に加わった最大荷重の値をタブ折れ強度とする。
【0047】
具体的には、タブの成形には一般的なＤＲＴ社タイプのステイオンタブ形状タブ金型を用いる。シェルの成形には、例えばφ２０４Ｆｕｌｌｆｏｒｍ（Ｂ６４）形状シェル金型を用いる。タブ折れ強度の測定は、例えばリード測器有限会社の開口試験機ポップ・ティアーテスターを用いる。
【0048】
より詳細には、専用の治具で成形した、スコアが無くタブが取り付けられた缶蓋を治具に固定する。その後、タブの引き上げ部に荷重付与用の治具を取り付け、蓋のパネル部に対して垂直な方向にタブが塑性変形しない大きさの荷重をかけた状態で荷重付与用の治具を固定する。この状態で３０°／ｓｅｃの回転速度で蓋を回転させることでタブを引き上げ、折り曲げる。回転角度９０°までの範囲で、タブの引き上げ部にかかる荷重の最大値を読み取る。
【0049】
＜靭性＞
タブの成形性及び開口性には、アルミニウム合金板の靭性が影響することが知られている。
タブの成形性及び開口性には、アルミニウム合金板の靭性が影響することが知られている。
【0050】
（繰り返し曲げ回数）
アルミニウム合金板の靭性の評価指標の一つとして、繰り返し曲げ試験がある。板厚が同じであれば繰り返し曲げ回数が多いほど、アルミニウム合金板は靭性に優れる。
アルミニウム合金板の靭性の評価指標の一つとして、繰り返し曲げ試験がある。板厚が同じであれば繰り返し曲げ回数が多いほど、アルミニウム合金板は靭性に優れる。
【0051】
繰り返し曲げ試験は、以下の手順で行われる。例えば、幅１２．５ｍｍ、長さ２００ｍｍの短冊状に切り出した試験片を、曲げ稜線が合金板の圧延方向と平行となる向きに配置する。この試験片の両端をチャックで固定し、荷重２００Ｎで張力をかける。
【0052】
この状態で、一方の不動のチャックに固定された試験片端部から、試験片の長手方向１５０ｍｍの位置に配置した曲げＲ２．０ｍｍの治具を支点として、他方のチャックを左右に９０°回転させることで繰り返し曲げを行い、試験片が破断するまでの曲げ回数を測定する。
【0053】
曲げ回数は、左右どちらかに９０°曲げる操作、及び元の位置に戻す操作をそれぞれ１回とカウントする。途中で破断した場合、その角度Θ（０°－９０°）を読み取り、下記式（３）で繰り返し曲げ回数Ｎを計算する。式（３）中、Ｎ０は、左右どちらかに９０°曲げる操作、及び９０°曲げた位置から元の０°位置に戻す操作を、試験片が破断するまでに実行した回数の合計である。
Ｎ＝Ｎ０＋Θ／９０ ・・・（３）
Ｎ＝Ｎ０＋Θ／９０ ・・・（３）
【0054】
繰り返し曲げ評価は、板厚が大きい程不利になるため基準となる板厚で補正して考える必要がある。そこで、板厚０．２４５ｍｍを基準として下記式（３）により規格化された規格化繰り返し曲げ回数Ｎｓを求める。なお、ｔｔ（ｍｍ）は試験片の板厚である。
Ｎｓ＝Ｎ×ｔｔ／０．２４５ ・・・（３）
Ｎｓ＝Ｎ×ｔｔ／０．２４５ ・・・（３）
【0055】
（第二相粒子）
靭性には引張強さと第二相粒子の分布とが影響する。つまり、引張強さが大きいほど、また、第二相粒子の密度が高いほど、靭性が低下する。特にＭｇ及びＳｉの含有量が高くなると、Ｍｇ２Ｓｉ粒子が形成されやすくなる。その結果、Ｍｇ２Ｓｉ粒子が亀裂の起点及び伝播経路となり靭性の低下に影響する。
靭性には引張強さと第二相粒子の分布とが影響する。つまり、引張強さが大きいほど、また、第二相粒子の密度が高いほど、靭性が低下する。特にＭｇ及びＳｉの含有量が高くなると、Ｍｇ２Ｓｉ粒子が形成されやすくなる。その結果、Ｍｇ２Ｓｉ粒子が亀裂の起点及び伝播経路となり靭性の低下に影響する。
【0056】
本開示のアルミニウム合金板は、図１に斜線で示す、Ｌ－ＳＴ断面の板厚の中央領域において、面積が０．３μｍ２以上のＭｇ２Ｓｉ粒子の総面積の割合が１．０％以下であることが好ましい。なお、図１において、Ｌは長手方向、ＳＴは板厚方向、ＬＴは幅方向を示す。
【0057】
Ｍｇ２Ｓｉ粒子の面積割合は、例えば以下の方法で測定できる。まず、測定サンプルを切断し、測定を行う面（つまりＬ－ＳＴ断面）を鏡面状に機械研磨する。次に、研磨面（つまりＬ－ＳＴ断面）をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察し、板厚の中央領域で１０個の視野を得る。ＳＥＭの加速電圧は１５ｋＶ、倍率は５００倍とし、１つの視野の範囲を０．０４９ｍｍ２として撮影を行い、ＣＯＭＰＯ（反射電子組成）像を取得する。
【0058】
撮影したＣＯＭＰＯ像に対し、画像解析ソフト「ＩｍａｇｅＪ」により解析を行う。具体的には、２５６階調での画像の輝度の最頻値をバックグラウンドの輝度とし、最頻値の輝度から３０減じた値よりも低い輝度の粒子をＭｇ２Ｓｉ粒子と判定する。
【0059】
判定されたＭｇ２Ｓｉ粒子のうち、０．３μｍ２以上の面積を持つ粒子の総面積を計算し、１０視野分の撮影面積（つまり撮影した総面積）で除することで、面積が０．３μｍ２以上のＭｇ２Ｓｉ粒子のＬ－ＳＴ断面における総面積の割合が算出される。
【0060】
（耳率）
繰り返し曲げ回数には集合組織も影響し、ｃｕｂｅ方位の集積度が高いほど良好となる。ｃｕｂｅ方位の集積度は、図２Ａ及び図２Ｂに示すエリクセン試験によってアルミニウム合金板から成形されるエリクセンカップＥの耳形状に表れる。
繰り返し曲げ回数には集合組織も影響し、ｃｕｂｅ方位の集積度が高いほど良好となる。ｃｕｂｅ方位の集積度は、図２Ａ及び図２Ｂに示すエリクセン試験によってアルミニウム合金板から成形されるエリクセンカップＥの耳形状に表れる。
【0061】
具体的には、エリクセンカップＥのアルミニウム合金板の圧延方向ＲＤに対して４５°方向の側壁高さＨ（つまり耳高さ）に対する、圧延方向ＲＤに対して０°／１８０°方向の相対的な側壁高さＨが大きいほど、ｃｕｂｅ方位の集積度が高いことが示唆される。すなわち、本開示のアルミニウム合金板はｃｕｂｅ方位の集積度が比較的大きく、０°／１８０°方向の側壁高さＨが高いものが含まれる。
【0062】
４５°方向の側壁高さに対する０°／１８０°方向の相対的な側壁高さは、耳率（Ｅａｒｉｎｇ Ｂａｌａｎｃｅ）という指標で評価することができる。以下、耳率の測定手順について説明する。
【0063】
耳率は、下記式（４）の左辺で表される。
（ｈ０ｐ－ｈ４５ｐ）／ｈｖ×１００≧－７．０ ・・・（４）
（ｈ０ｐ－ｈ４５ｐ）／ｈｖ×１００≧－７．０ ・・・（４）
【0064】
式（４）中、ｈ０ｐは、圧延方向に対し０°周辺の第１領域Ａ１及び１８０°周辺の第２領域Ａ２それぞれにおける側壁高さの最大値の平均値である。第１領域Ａ１は、例えば、圧延方向に対し０°±１１°の範囲である。第２領域Ａ２は、例えば、圧延方向に対し１８０°±１１°の範囲である。
【0065】
ｈ４５ｐは、圧延方向に対し４５°周辺の第３領域Ａ３、１３５°周辺の第４領域Ａ４、２２５°周辺の第５領域Ａ５、及び３１５°周辺の第６領域Ａ６それぞれにおける側壁高さの最大値の平均値である。
【0066】
第３領域Ａ３は、例えば、圧延方向に対し４５°±２２°の範囲である。第４領域Ａ４は、例えば、圧延方向に対し１３５°±２２°の範囲である。第５領域Ａ５は、例えば、圧延方向に対し２２５°±２２°の範囲である。第６領域Ａ６は、例えば、圧延方向に対し３１５°±２２°の範囲である。
【0067】
ｈｖは、圧延方向に対し０°から４５°の第７領域Ａ７、４５°から１３５°の第８領域Ａ８、１３５°から１８０°の第９領域Ａ９、１８０°から２２５°の第１０領域Ａ１０、２２５°から３１５°の第１１領域Ａ１１、３１５°から３６０°の第１２領域Ａ１２それぞれにおける側壁高さの最小値の平均値である。
【0068】
【0069】
図中のａ－ｄは、それぞれ、第３領域Ａ３から第６領域Ａ６における最大値である。ｅ，ｆは、それぞれ、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２における最大値である。ｇ－ｌは、それぞれ、第７領域Ａ７から第１２領域Ａ１２における最小値である。
【0070】
エリクセンカップＥは、例えば、ブランク径５７ｍｍ、パンチ径３３ｍｍの条件で成形される。エリクセンカップの側壁高さは、例えば株式会社小坂研究所社製Ｒｏｎｃｏｒｄｅｒ ＥＣ１５５０－Ｈを使用して測定される。
【0071】
具体的には、圧延方向を基準（０°／１８０°）にしてエリクセンカップの開口部に測定端子を置き、エリクセンカップを置いたテーブルを１周回転させて、周方向３６０°の開口部高さを測定する。
【0072】
式（４）が満たされる、つまり、耳率が－７．０％以上であることで、ｃｕｂｅ方位の集積度が高くなる。その結果、合金板の繰り返し曲げ回数を大きくすることができる。
【0073】
＜アルミニウム合金板の製造方法＞
本開示のアルミニウム合金板は、例えば、以下のように製造することができる。まず、本開示のアルミニウム合金板の組成を有するアルミニウム合金に対し、常法にしたがって半連続鋳造法（つまりＤＣ鋳造）を用い、鋳塊を製造する。
本開示のアルミニウム合金板は、例えば、以下のように製造することができる。まず、本開示のアルミニウム合金板の組成を有するアルミニウム合金に対し、常法にしたがって半連続鋳造法（つまりＤＣ鋳造）を用い、鋳塊を製造する。
【0074】
次に、鋳塊の表面を面削する。その後、鋳塊を均熱炉に投入して均質化処理を行う。均質化処理における温度は、例えば４７０℃以上６２０℃以下が好ましい。均質化処理の時間は、例えば１時間以上２０時間以下が好ましい。
【0075】
均質化処理における温度が４００℃以上である場合、鋳塊組織の偏析を解消させやすい。さらに均質化処理における温度が４５０℃以上である場合、Ｍｇ２Ｓｉ粒子を再固溶させ、合金板の引張強さ及び靭性を向上させることができる。さらに均質化処理における温度が４９０℃以上、より好ましくは５５０℃以上であると、Ｍｇ２Ｓｉ粒子の再固溶が促進され、合金板の引張強さ及び靭性をさらに向上させることができる。一方、均質化処理における温度が６２０℃以下である場合、アルミニウム合金の局部融解が生じ難い。
【0076】
均質化処理の時間が１時間以上である場合、スラブ全体の温度が均一になり、鋳塊組織の偏析も解消しやすく、Ｍｇ２Ｓｉ粒子を再固溶させやすい。均質化処理時間が長いほど、Ｍｇ２Ｓｉ粒子を再固溶させることができる。ただし、均質化処理の時間が２０時間を越えると、均質化処理の効果が飽和する。
【0077】
均質化処理後、鋳塊を熱間圧延に供する。熱間圧延工程は、粗圧延工程と、仕上圧延工程とを有する。粗圧延工程では、リバース圧延によって、鋳塊を約数十ｍｍの厚さの板材に加工する。仕上圧延工程では、例えばタンデム圧延等によって、板材の厚さを約数ｍｍに落とすと共に、板材をコイル状に巻き取った熱間圧延コイルを形成する。
【0078】
仕上圧延の総圧下率が高いと、巻き取り後に再結晶組織となりｃｕｂｅ方位の集積度を高めることができる。仕上圧延の巻取温度が高いと、巻き取り後に再結晶組織となりｃｕｂｅ方位の集積度を高めることができる。
【0079】
また、熱間圧延コイルを溶体化処理し、Ｍｇなどを再固溶させることで高強度の合金板を得ることができる。例えば連続焼鈍炉を用いて目標実体温度４４０℃以上、３０秒以上の熱処理（つまり焼鈍）を実施し、その後、空冷などで強制冷却することで、合金板の引張強さを効果的に増加させることが可能である。
【0080】
熱間圧延に続いて板材の冷間圧延を行う。冷間圧延では、製品板厚となるまで熱間圧延コイルを圧延する。冷間圧延は、シングル圧延及びタンデム圧延のどちらであってもよい。シングル圧延による冷間圧延では２パス以上の複数回に分けて圧延を実施するとよい。
【0081】
最終パス以外の途中パスにおける冷間圧延の上がり温度を１２０℃以上とすることで、Ｓｉ、Ｃｕ及びＭｇが微細析出し、時効硬化するため、合金板の引張強さを増加させることができる。さらに上がり温度を１３０℃以上とすることで、合金板の引張強さをより増加させることができる。
【0082】
冷間圧延率（つまり狙いの総圧下率）は、８０％以上が好ましい。冷間圧延率が８０％以上である場合、合金板の引張強さを高められる。冷間圧延率が低いほど、ｃｕｂｅ方位が残存する。冷間圧延率は、９２％以下が好ましい。
【0083】
冷間圧延率Ｒ（％）は、熱間圧延板の板厚ｔ０（ｍｍ）、冷間圧延後の製品板厚ｔ１（ｍｍ）を用いて、下記式（５）で求められる。
Ｒ＝（ｔ０－ｔ１）／ｔ０×１００ ・・・（５）
Ｒ＝（ｔ０－ｔ１）／ｔ０×１００ ・・・（５）
【0084】
また、本開示のアルミニウム合金板の作用効果を奏する限り、上述のアルミニウム合金板の製造方法において、例えば、冷間圧延の前後やパス間において、焼鈍を実施してもよい。
【0085】
製品板厚まで冷間圧延したコイルに対し、塗装ラインなどでプレコートを実施してもよい。プレコートを実施する場合は、冷間圧延されたコイルは、表面に対する脱脂、洗浄、化成処理が施され、さらに塗料が塗布された後、塗装焼付処理される。
【0086】
化成処理では、クロメート系、ジルコニウム系等の薬液が用いられる。塗料は、エポキシ系、ポリエステル系等が用いられる。これらは用途に合わせて選択可能である。塗装焼付処理ではコイルの実体温度（ＰＭＴ：Ｐｅａｋ Ｍｅｔａｌ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）で２２０℃以上２７０℃以下、およそ３０秒以内の間、加熱される。このときＰＭＴが低いほど、材料の回復が抑制され、合金板の引張強さを高く維持することができる。
【0087】
［１－２．効果］
以上、詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）缶材由来のスクラップ原料を配合しつつ、アルミニウム合金板において高タブ折れ強度及び高靭性を両立できる。すなわち、缶胴用の３１０４アルミニウム合金のスクラップを一定量以上配合でき、新地金使用率を低減しＣＯ２排出量を削減できる。さらに、成形性及び開口性を両立したタブ用アルミニウム合金板が得られる。
以上、詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）缶材由来のスクラップ原料を配合しつつ、アルミニウム合金板において高タブ折れ強度及び高靭性を両立できる。すなわち、缶胴用の３１０４アルミニウム合金のスクラップを一定量以上配合でき、新地金使用率を低減しＣＯ２排出量を削減できる。さらに、成形性及び開口性を両立したタブ用アルミニウム合金板が得られる。
【0088】
［２．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
【0089】
（２ａ）本開示には、上記実施形態のアルミニウム合金板以外に、このアルミニウム合金板で構成される部材、及びこのアルミニウム合金板の製造方法等の種々の形態も含まれる。
【0090】
（２ｂ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【0091】
［３．実施例］
以下に、本開示の効果を確認するために行った試験の内容とその評価結果とについて説明する。
以下に、本開示の効果を確認するために行った試験の内容とその評価結果とについて説明する。
【0092】
＜アルミニウム合金板の製造＞
実施例及び比較例として、表１及び表２に示すＳ１－Ｓ２１のアルミニウム合金板を製造した。具体的な製造手順を以下に説明する。
実施例及び比較例として、表１及び表２に示すＳ１－Ｓ２１のアルミニウム合金板を製造した。具体的な製造手順を以下に説明する。
【0093】
まず、表３に示す合金番号１－８の成分（質量％）を含有し、残部がアルミニウム及び不可避的不純物からなる鋳塊を半連続鋳造法により製造した。鋳塊は、０．１０質量％以下のＴｉ、０．２５質量％以下のＺｎ、０．１０質量％以下のＣｒ、及び０．１５質量％以下の不可避的不純物を含む。
【0094】
次に、鋳塊の前後端を除く４面を面削した。その後、鋳塊を炉に入れ、均質化処理を行った。均質化処理の温度は、表１に示す通りである。均質化処理後、炉から鋳塊を出し、すぐに熱間圧延を開始して圧延板とした。
【0095】
得られた圧延板に対し、焼鈍を実施した。焼鈍の温度は表１に示す通りであり、時間は３０秒とした。焼鈍後、圧延板を空冷で室温まで冷却した。冷却後、圧延板に対し冷間圧延を実施した。冷間圧延における狙いの総圧下率は、表１に示す通りである。
【0096】
冷間圧延後、板面に塗料を塗布し、３０秒間の塗装焼付処理を実施した。塗装焼付時の実体温度（ＰＭＴ）は表１に示す通りである。塗装の焼付により、Ｓ１－Ｓ２１のアルミニウム合金板が得られた。また、Ｓ１－Ｓ２１のアルミニウム合金板において、マイクロゲージにより測定した板厚（つまり製品板厚）を表１に示す。
【0097】
【表1】
【0098】
【表2】
【0099】
【表3】
【0100】
＜アルミニウム合金板の評価＞
（引張特性）
Ｓ１－Ｓ２１のアルミニウム合金板からＪＩＳ－Ｚ－２２４１：２０１１に規定される５号試験片を作製した。この試験片の長手方向は、圧延方向に対して０°の角度をなす方向に延びる。
（引張特性）
Ｓ１－Ｓ２１のアルミニウム合金板からＪＩＳ－Ｚ－２２４１：２０１１に規定される５号試験片を作製した。この試験片の長手方向は、圧延方向に対して０°の角度をなす方向に延びる。
【0101】
この試験片について、ＪＩＳ－Ｚ－２２４１：２０１１に準拠して引張試験を行い、引張強さσＢ＿０°を測定した。引張強さσＢ＿０°の測定結果を表２に示す。また、板厚及び引張強さの測定結果から、式（１）の値Ｖ＝（２．７×ｔ－０．４５）×σＢ＿０°を算出した。計算結果を表２に示す。
【0102】
（靭性）
Ｓ１－Ｓ２１のアルミニウム合金板において、実施形態において説明した測定方法により、面積が０．３μｍ２以上のＭｇ２Ｓｉ粒子のＬ－ＳＴ断面における総面積の割合（面積率）を算出した。その測定結果を表２に示す。
Ｓ１－Ｓ２１のアルミニウム合金板において、実施形態において説明した測定方法により、面積が０．３μｍ２以上のＭｇ２Ｓｉ粒子のＬ－ＳＴ断面における総面積の割合（面積率）を算出した。その測定結果を表２に示す。
【0103】
Ｓ１－Ｓ２１のアルミニウム合金板において、実施形態において説明した測定方法及び式（４）の左辺から耳率を算出した。その結果を表２に示す。なお、表中の「－」は未測定を表す。
【0104】
Ｓ１－Ｓ２１のアルミニウム合金板において、実施形態において説明した測定方法と、式（２）及び式（３）とから、規格化繰り返し曲げ回数を算出した。その結果を表２に示す。
【0105】
（スクラップ配合率）
Ｓ１－Ｓ２１のアルミニウム合金板の組成に関し、３１０４アルミニウム合金のスクラップの可能配合率が５０質量％以上となるか否か判断した。その結果を表２に示す。
Ｓ１－Ｓ２１のアルミニウム合金板の組成に関し、３１０４アルミニウム合金のスクラップの可能配合率が５０質量％以上となるか否か判断した。その結果を表２に示す。
【0106】
表２中、「≧５０」とされているアルミニウム合金板は、３１０４アルミニウム合金を５０質量％以上配合することが可能である。なお、３１０４アルミニウム合金のスクラップの可能配合率は、表４に基づいて判断される。
【0107】
表４は、３１０４アルミニウム合金と５１８２アルミニウム合金との配合比率と、成分規格の平均値との対応を表している。表４の１行目は、３１０４アルミニウム合金の成分規格の平均値であり、２行目は、５１８２アルミニウム合金の成分規格の平均値である。
【0108】
例えば、３１０４アルミニウム合金の配合割合が５０質量％の場合、Ｓｉの平均値は０．２０質量％、Ｆｅの平均値は０．２９質量％、Ｃｕの平均値は０．１１質量％、Ｍｎの平均値は、０．７質量％、Ｍｇの平均値は２．８質量％となる。
【0109】
したがって、アルミニウム合金板の各成分の割合が上記のＳｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇの数値以上であるとき、３１０４アルミニウム合金板の可能配合率が５０質量％以上となる。３１０４アルミニウム合金の配合割合が大きくなるほど、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、及びＭｎの含有量は上がり、Ｍｇの含有量は下がる。Ｓ１－Ｓ２１のアルミニウム合金板は、３１０４アルミニウム合金のスクラップを５０質量％以上配合可能である。
【0110】
【表4】
【0111】
（タブ折れ強度）
Ｓ１－Ｓ２１のアルミニウム合金板とは別に、板厚及び引張強さの異なる複数のアルミニウム合金板を用意し、実施形態に記載した測定方法によりそれぞれのタブ折れ強度を測定した。
Ｓ１－Ｓ２１のアルミニウム合金板とは別に、板厚及び引張強さの異なる複数のアルミニウム合金板を用意し、実施形態に記載した測定方法によりそれぞれのタブ折れ強度を測定した。
【0112】
この測定結果と、アルミニウム合金板の板厚ｔ、圧延方向に対して０°方向の引張強さσＢ＿０°及び式（１）の値Ｖ＝（２．７×ｔ－０．４５）×σＢ＿０°の関係を表５及び図４に示す。また、タブ折れ強度を測定したアルミニウム合金板の成分を表６に示す。
【0113】
【0114】
【表5】
【0115】
【表6】
【0116】
表２に示すように、Ｓ１１－Ｓ２１のアルミニウム合金板において、タブ折れ強度との相関が強い値Ｖは６７以上であり、高いタブ折れ強度を得られる板厚及び引張強さを有することが確認された。
【要約】
【課題】缶材由来のスクラップ原料を配合しつつ、高タブ折れ強度及び高靭性を両立できるタブ用アルミニウム合金板を提供する。
【解決手段】本開示の一態様は、Ｓｉが０．１０質量％以上０．６０質量％以下、Ｆｅが０．２０質量％以上０．７０質量％以下、Ｃｕが０．１０質量％以上０．４０質量％以下、Ｍｎが０．５質量％以上１．２質量％以下、Ｍｇが１．１質量％以上４．０質量％以下であり、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、板厚ｔ（ｍｍ）と、圧延方向に対し０°方向における引張強さσＢ＿０°（ＭＰａ）とが下記式（１）を満たす、タブ用アルミニウム合金板である。
（２．７×ｔ－０．４５）×σＢ＿０°≧６７ ・・・（１）
【選択図】なし
【解決手段】本開示の一態様は、Ｓｉが０．１０質量％以上０．６０質量％以下、Ｆｅが０．２０質量％以上０．７０質量％以下、Ｃｕが０．１０質量％以上０．４０質量％以下、Ｍｎが０．５質量％以上１．２質量％以下、Ｍｇが１．１質量％以上４．０質量％以下であり、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、板厚ｔ（ｍｍ）と、圧延方向に対し０°方向における引張強さσＢ＿０°（ＭＰａ）とが下記式（１）を満たす、タブ用アルミニウム合金板である。
（２．７×ｔ－０．４５）×σＢ＿０°≧６７ ・・・（１）
【選択図】なし
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】