(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-24
(45)【発行日】2024-02-01
(54)【発明の名称】ボトル缶胴用アルミニウム合金板
(51)【国際特許分類】
C22C 21/06 20060101AFI20240125BHJP
C22F 1/047 20060101ALN20240125BHJP
C22F 1/04 20060101ALN20240125BHJP
C22F 1/00 20060101ALN20240125BHJP
【ＦＩ】
C22C21/06
C22F1/047
C22F1/04 C
C22F1/00 623
C22F1/00 630A
C22F1/00 630K
C22F1/00 673
C22F1/00 682
C22F1/00 683
C22F1/00 684B
C22F1/00 685Z
C22F1/00 694B
C22F1/00 692B
C22F1/00 694A
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020003782
(22)【出願日】2020-01-14
(65)【公開番号】P2021110018
(43)【公開日】2021-08-02
【審査請求日】2022-11-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100131808
【弁理士】
【氏名又は名称】柳橋 泰雄
(74)【代理人】
【識別番号】100145104
【弁理士】
【氏名又は名称】膝舘 祥治
(72)【発明者】
【氏名】河野 亜耶
(72)【発明者】
【氏名】阿部 智子
【審査官】鈴木 毅
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－２４２８３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１９８８７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／００２２２６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１４－０１５６４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２４１５１７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ２１／００ － ２１／１８
Ｃ２２Ｆ １／０４ － １／０５７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｓｉ：０．１質量％以上０．５質量％以下、Ｆｅ：０．３質量％以上０．６質量％以下、
Ｃｕ：０．１質量％以上０．３５質量％以下、
Ｍｎ：０．５質量％以上１．２質量％以下、
Ｍｇ：１．０質量％以上２．５質量％以下を含有し、
残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、
Ｃｕ含有量に対するＭｇ含有量の比（Ｍｇ質量％／Ｃｕ質量％）が３．６以上４．２以下であり、
缶胴成形後の缶壁強度から缶胴成形前の板強度を差し引いた値が９７ＭＰａ以下であり、
成形後の缶胴は、厚さが０．３７ｍｍで直径１４０ｍｍのブランクを絞り成形して作製される直径９０ｍｍのカップを、再絞り加工して得られる缶体にしごき加工を３回施して成形され、最終しごき率が３９．９％、最薄肉部の厚さが１４０μｍ、胴径がφ６６ｍｍの缶胴であるボトル缶胴用アルミニウム合金板。
【請求項2】
Ｚｎ含有量が０．４質量％以下である請求項１に記載の缶胴用アルミニウム合金板。
【請求項3】
Ｔｉ含有量が０．１質量％以下である請求項１又は請求項２に記載の缶胴用アルミニウム合金板。
【請求項4】
Ｃｒ含有量が０．１質量％以下である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の缶胴用アルミニウム合金板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ボトル缶胴用アルミニウム合金板に関する。
【背景技術】
【0002】
飲料用の包装容器として、有底円筒状の胴部と蓋部からなる２ピース缶が広く使用されてきた。近年では、リシールが可能なボトル缶が開発されている。ボトル缶胴材の材料としては、ＡＡもしくはＪＩＳ３０００系（Ａｌ－Ｍｎ系）などのアルミニウム合金が汎用されている。ボトル缶の缶胴は、一般に、次のような工程で製造される。まず、素材となるアルミニウム合金板を円板形状にブランキングし、得られたブランク材をカップ成形する。そして、成形されたカップを再絞り、しごき加工することで缶胴形状に成形する。このしごき加工後のサンプルをＤＩ缶と呼称する。その後、ＤＩ缶の開口部をネッキング加工により小径化し口部を成形し、この口部にネジ加工をした後、カール加工を施すことで、ボトル缶が製造される。
【0003】
ボトル缶では、ネッキング加工、その後のネジ加工及びカール加工といった２ピース缶よりも厳しい加工においても、シワ及び割れを抑制する必要があり、これらのネック成形性（ネッキング加工、ネジ加工及びカール加工）向上に着目した技術が開発されている。例えば、特許文献１には、強度、加工硬化指数が規定されたボトル缶胴用アルミニウム合金板が記載され、ネック成形時のシワ及び割れを防止することができるとされている。一方、コストダウン、環境負荷軽減等の観点からボトル缶胴用アルミニウム合金板の薄肉化が進んでおり、ネック成形性向上技術に加え、素材の高強度化が求められている。加えて、素材の高強度化に伴う変形抵抗の増加に起因して、しごき加工時において側壁厚が不均一になり変動することによる偏肉の発生が新たな課題となっている。例えば、特許文献２には、素材の結晶粒径とｒ値の面内異方性が規定されたボトル缶胴用アルミニウム合金板が記載され、強度、しごき加工性、ネッキング加工性等に優れるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００３－８２４２９号公報
【文献】特開２００６－８９８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献２に記載された技術では、対象としている板厚が０．４ｍｍと厚く、今後に要求される板厚０．３０ｍｍ以上０．３８ｍｍ以下の薄肉化に対応することが困難である。そのため、更なる高強度化としごき加工性の向上を可能とする技術が求められている。高強度化のためには、固溶強化元素であるＭｇ含有量の増加が有効であるが、Ｍｇ含有量の増加に伴い、しごき加工時の加工硬化量が増加するため、しごき加工時の変形抵抗が増加して、ＤＩ缶の偏肉量が大きくなってしまう場合がある。一方、Ｍｇの代わりに同じく固溶強化元素であるＣｕ含有量を増加することで高強度化を図ると、熱間圧延後のコイル冷却時に固溶強化元素を含む金属間化合物が析出し、強度低下が発生してしまう場合がある。
【0006】
上記に鑑み、本発明は、高強度かつしごき加工時の偏肉の発生が抑制されるボトル缶胴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】
【0007】
本発明に係るボトル缶胴用アルミニウム合金板は、Ｓｉ：０．１質量％以上０．５質量％以下、Ｆｅ：０．３質量％以上０．６質量％以下、Ｃｕ：０．１質量％以上０．３５質量％以下、Ｍｎ：０．５質量％以上１．２質量％以下、Ｍｇ：１．０質量％以上２．５質量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。ボトル缶胴用アルミニウム合金板は、Ｃｕ含有量に対するＭｇ含有量の比（Ｍｇ質量％／Ｃｕ質量％）が４．２以下であり、缶胴成形後にＤＩ缶の缶壁引張試験で得られる缶壁強度から缶胴成形前に板の引張試験で得られる板強度を差し引いた値（缶壁強度－板強度）が９７ＭＰａ以下である。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、高強度かつしごき加工時の偏肉の発生が抑制されるボトル缶胴用アルミニウム合金板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】缶胴成形後の偏肉量変化の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の一実施形態に係るボトル缶胴用アルミニウム合金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。また、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。
【0011】
本発明の一実施形態に係るボトル缶胴用アルミニウム合金板は、例えば、Ａｌ－Ｍｎ－Ｍｇ系合金、Ａｌ－Ｍｇ－Ｍｎ系合金等からなる。Ａｌ－Ｍｎ－Ｍｇ系合金、Ａｌ－Ｍｇ－Ｍｎ系合金等としては、例えば、一般的なＪＩＳ合金、例えば３００４、３１０４等が挙げられる。
【0012】
具体的には、ボトル缶胴用アルミニウム合金板は、Ｓｉ：０．１質量％以上０．５質量％以下、Ｆｅ：０．３質量％以上０．６質量％以下、Ｃｕ：０．１質量％以上０．３５質量％以下、Ｍｎ：０．５質量％以上１．２質量％以下、Ｍｇ：１．０質量％以上２．５質量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。ボトル缶胴用アルミニウム合金板は、Ｃｕ含有量に対するＭｇ含有量の比（Ｍｇ質量％／Ｃｕ質量％）が４．２以下であり、缶胴成形後にＤＩ缶の缶壁引張試験で得られる缶壁強度から、缶胴成形前に板の引張試験で得られる板強度を差し引いた値（缶壁強度－板強度）が９７ＭＰａ以下である。
【0013】
ボトル缶胴用アルミニウム合金板は、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ及びＭｇを所定範囲で含有しており、また、引張試験により求められる（缶壁強度－板強度）の値が所定の範囲内となっている。これにより、しごき加工時の変形抵抗が低減され、ＤＩ缶の偏肉の発生が抑制される。これは例えば、Ｍｇ含有量の代わりにＣｕ含有量を増加させ、熱間圧延後の巻き取ったコイルの冷却速度を制御することで、金属間化合物の析出を抑制することができるためと考えることができる。
【0014】
以下、ボトル缶胴用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。
【0015】
（Ｓｉ：０．１質量％以上０．５質量％以下）
Ｓｉ含有量が０．１質量％未満では、原料となる地金の必要純度が上がるため、コストアップとなる場合がある。一方、Ｓｉ含有量が０．５質量％を超えると、ホットコイルでの未再結晶残存で成形性が低下する。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．２質量％以上であり、より好ましくは０．２５質量％以上であり、さらに好ましくは０．２８質量％超であってよい。また、Ｓｉ含有量は、好ましくは０．４５質量％以下であり、より好ましくは０．４質量％以下であってよい。
Ｓｉ含有量が０．１質量％未満では、原料となる地金の必要純度が上がるため、コストアップとなる場合がある。一方、Ｓｉ含有量が０．５質量％を超えると、ホットコイルでの未再結晶残存で成形性が低下する。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．２質量％以上であり、より好ましくは０．２５質量％以上であり、さらに好ましくは０．２８質量％超であってよい。また、Ｓｉ含有量は、好ましくは０．４５質量％以下であり、より好ましくは０．４質量％以下であってよい。
【0016】
（Ｆｅ：０．３質量％以上０．６質量％以下）
Ｆｅ含有量が０．３質量％未満では、ホットコイルに未再結晶が残存するため、ＤＩ成形時において４５°耳が高くなり、しごき加工時に耳切れ及びこれに起因するティアオフが生じやすい。一方、Ｆｅ含有量が０．６質量％を超えると、Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｎ系金属間化合物が多くなり、しごき加工時に成形不良が生じやすい。Ｆｅ含有量は、好ましくは０．３５質量％以上であり、より好ましくは０．４０質量％以上であり、さらに好ましくは０．４２質量％超であってよい。また、Ｆｅ含有量は、好ましくは０．５５質量％以下であり、より好ましくは０．５質量％以下であってよい。
Ｆｅ含有量が０．３質量％未満では、ホットコイルに未再結晶が残存するため、ＤＩ成形時において４５°耳が高くなり、しごき加工時に耳切れ及びこれに起因するティアオフが生じやすい。一方、Ｆｅ含有量が０．６質量％を超えると、Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｎ系金属間化合物が多くなり、しごき加工時に成形不良が生じやすい。Ｆｅ含有量は、好ましくは０．３５質量％以上であり、より好ましくは０．４０質量％以上であり、さらに好ましくは０．４２質量％超であってよい。また、Ｆｅ含有量は、好ましくは０．５５質量％以下であり、より好ましくは０．５質量％以下であってよい。
【0017】
（Ｃｕ：０．１質量％以上０．３５質量％以下）
Ｃｕ含有量が０．１質量％未満では強度が不足し、缶の耐圧強度が不足する。一方、Ｃｕ含有量が０．３５質量％を超えると強度が過大となり、しごき加工時に成形不良が生じやすい。Ｃｕ含有量は、好ましくは０．１５質量％以上であり、より好ましくは０．１８質量％以上であり、さらに好ましくは０．２４質量％超であってよい。また、Ｃｕ含有量は、好ましくは０．３３質量％以下であり、より好ましくは０．３０質量％以下であってよい。
Ｃｕ含有量が０．１質量％未満では強度が不足し、缶の耐圧強度が不足する。一方、Ｃｕ含有量が０．３５質量％を超えると強度が過大となり、しごき加工時に成形不良が生じやすい。Ｃｕ含有量は、好ましくは０．１５質量％以上であり、より好ましくは０．１８質量％以上であり、さらに好ましくは０．２４質量％超であってよい。また、Ｃｕ含有量は、好ましくは０．３３質量％以下であり、より好ましくは０．３０質量％以下であってよい。
【0018】
（Ｍｎ：０．５質量％以上１．２質量％以下）
Ｍｎ含有量が０．５質量％未満では強度が不足し、缶の耐圧強度が不足する。一方、Ｍｎ含有量が１．２質量％を超えると、Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｎ系金属間化合物が多くなり、缶の側壁にピンホール（穴あき）が生じやすくなる。また、しごき加工時に成形不良が生じやすい。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．６質量％以上であり、より好ましくは０．８質量％以上であり、さらに好ましくは０．８５質量％以上であってよい。また、Ｍｎ含有量は、好ましくは１．１５質量％以下であり、より好ましくは１．１０質量％以下であり、さらに好ましくは１．０質量％以下であり、特に好ましくは０．８７質量％以下であってよい。
Ｍｎ含有量が０．５質量％未満では強度が不足し、缶の耐圧強度が不足する。一方、Ｍｎ含有量が１．２質量％を超えると、Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｎ系金属間化合物が多くなり、缶の側壁にピンホール（穴あき）が生じやすくなる。また、しごき加工時に成形不良が生じやすい。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．６質量％以上であり、より好ましくは０．８質量％以上であり、さらに好ましくは０．８５質量％以上であってよい。また、Ｍｎ含有量は、好ましくは１．１５質量％以下であり、より好ましくは１．１０質量％以下であり、さらに好ましくは１．０質量％以下であり、特に好ましくは０．８７質量％以下であってよい。
【0019】
（Ｍｇ：１．０質量％以上２．５質量％以下）
Ｍｇ含有量が１．０質量％未満では強度が不足し、缶の耐圧強度が不足する。一方、Ｍｇ含有量が２．５質量％を超えると強度が過大となり、成形性が低下し、しごき加工時に成形不良が生じやすい。Ｍｇ含有量は、好ましくは１．０５質量％以上であり、より好ましくは１．０８質量％以上であり、さらに好ましくは１．１質量％以上であってよい。また、Ｍｇ含有量は、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．７質量％以下であり、さらに好ましくは１．６質量％以下であってよい。
Ｍｇ含有量が１．０質量％未満では強度が不足し、缶の耐圧強度が不足する。一方、Ｍｇ含有量が２．５質量％を超えると強度が過大となり、成形性が低下し、しごき加工時に成形不良が生じやすい。Ｍｇ含有量は、好ましくは１．０５質量％以上であり、より好ましくは１．０８質量％以上であり、さらに好ましくは１．１質量％以上であってよい。また、Ｍｇ含有量は、好ましくは２．０質量％以下であり、より好ましくは１．７質量％以下であり、さらに好ましくは１．６質量％以下であってよい。
【0020】
（Ｚｎ：０．４質量％以下）
一般的に知られているように、アルミニウム合金板はＺｎを含んでいてよい。Ｚｎは０．４質量％以下の含有量であれば、アルミニウム合金板の材料特性、しごき加工後の缶特性に大きな影響を及ぼさない。Ｚｎは不可避不純物であるが、上記範囲内でＺｎを積極添加することもできる。Ｚｎ含有量は、好ましくは０．３質量％以下であり、より好ましくは０．２７質量％以下であり、より好ましくは０．２５質量％以下であり、さらに好ましくは０．２質量％以下であってよい。また、Ｚｎ含有量の下限は、例えば、０．１質量％以上であってよい。
一般的に知られているように、アルミニウム合金板はＺｎを含んでいてよい。Ｚｎは０．４質量％以下の含有量であれば、アルミニウム合金板の材料特性、しごき加工後の缶特性に大きな影響を及ぼさない。Ｚｎは不可避不純物であるが、上記範囲内でＺｎを積極添加することもできる。Ｚｎ含有量は、好ましくは０．３質量％以下であり、より好ましくは０．２７質量％以下であり、より好ましくは０．２５質量％以下であり、さらに好ましくは０．２質量％以下であってよい。また、Ｚｎ含有量の下限は、例えば、０．１質量％以上であってよい。
【0021】
（Ｔｉ：０．１質量％以下）
一般的に知られているように、アルミニウム合金板はＴｉを含んでいてよい。Ｔｉは鋳塊結晶粒の微細化を目的に、必要に応じて添加される。鋳造時に鋳塊組織を微細化すると、鋳造性が向上して高速鋳造が可能となる。その効果は０．０１質量％以上の添加により得られる。一方、Ｔｉ含有量が０．１質量％以下であると、フィルターの目詰まりを抑制でき、鋳造中に次第に溶湯がフィルターを通過しにくくなることが抑制され、フィルターの目詰まりに起因する鋳造の中止が回避できる。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。
一般的に知られているように、アルミニウム合金板はＴｉを含んでいてよい。Ｔｉは鋳塊結晶粒の微細化を目的に、必要に応じて添加される。鋳造時に鋳塊組織を微細化すると、鋳造性が向上して高速鋳造が可能となる。その効果は０．０１質量％以上の添加により得られる。一方、Ｔｉ含有量が０．１質量％以下であると、フィルターの目詰まりを抑制でき、鋳造中に次第に溶湯がフィルターを通過しにくくなることが抑制され、フィルターの目詰まりに起因する鋳造の中止が回避できる。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。
【0022】
（Ｃｒ：０．１質量％以下）
一般的に知られているように、アルミニウム合金板はＣｒを含んでいてよい。Ｃｒは０．１質量％以下の含有量であれば、アルミニウム合金板の材料特性、しごき加工後の缶特性に影響を及ぼさない。Ｃｒは不可避不純物であるが、コストダウンを図るため、例えば原料中へのスクラップ（Ｃｒを多く含有するスクラップ等）配合率を高くするなど、上記範囲内でＣｒを積極添加することもできる。Ｃｒ含有量が０．１質量％以下であると、ホットコイルに未再結晶が残存することが抑制され、しごき加工時に成形不良が生じることが抑制される。Ｃｒ含有量は、好ましくは０．０５質量％以下であってよい。
一般的に知られているように、アルミニウム合金板はＣｒを含んでいてよい。Ｃｒは０．１質量％以下の含有量であれば、アルミニウム合金板の材料特性、しごき加工後の缶特性に影響を及ぼさない。Ｃｒは不可避不純物であるが、コストダウンを図るため、例えば原料中へのスクラップ（Ｃｒを多く含有するスクラップ等）配合率を高くするなど、上記範囲内でＣｒを積極添加することもできる。Ｃｒ含有量が０．１質量％以下であると、ホットコイルに未再結晶が残存することが抑制され、しごき加工時に成形不良が生じることが抑制される。Ｃｒ含有量は、好ましくは０．０５質量％以下であってよい。
【0023】
前記したＺｎ、Ｔｉ及びＣｒは、前記した上限値を超えなければ、アルミニウム合金に１種以上、つまり１種のみが含まれる場合だけでなく、２種以上が含まれていても、当然に本発明の効果を妨げることが抑制される。
【0024】
（残部：Ａｌ及び不可避不純物）
ボトル缶胴用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、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、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％以下であってよい。Ｚｒ以外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。
ボトル缶胴用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、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、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％以下であってよい。Ｚｒ以外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。
【0025】
（Ｍｇ質量％／Ｃｕ質量％≦４．２）
Ｃｕ含有量に対するＭｇ含有量の比（Ｍｇ質量％／Ｃｕ質量％）は、加工硬化特性を決定し、適正に制御することでしごき加工時における偏肉量を小さくする効果がある。固溶するＭｇ量が多いと加工硬化しやすく、Ｍｇ質量％／Ｃｕ質量％が４．２を超えると、しごき加工時の変形抵抗の増大に繋がり、しごき加工時の偏肉量が大きくなる。以上の理由からＭｇ質量％／Ｃｕ質量％≦４．２とする。Ｍｇ質量％／Ｃｕ質量％は、好ましくは４．１５以下であり、より好ましくは４．１以下であってよい。また、Ｍｇ質量％／Ｃｕ質量％は、好ましくは３．６以上であり、より好ましくは３．８以上であってよい。
Ｃｕ含有量に対するＭｇ含有量の比（Ｍｇ質量％／Ｃｕ質量％）は、加工硬化特性を決定し、適正に制御することでしごき加工時における偏肉量を小さくする効果がある。固溶するＭｇ量が多いと加工硬化しやすく、Ｍｇ質量％／Ｃｕ質量％が４．２を超えると、しごき加工時の変形抵抗の増大に繋がり、しごき加工時の偏肉量が大きくなる。以上の理由からＭｇ質量％／Ｃｕ質量％≦４．２とする。Ｍｇ質量％／Ｃｕ質量％は、好ましくは４．１５以下であり、より好ましくは４．１以下であってよい。また、Ｍｇ質量％／Ｃｕ質量％は、好ましくは３．６以上であり、より好ましくは３．８以上であってよい。
【0026】
（板強度）
缶胴成形前におけるボトル缶胴用アルミニウム合金板の板強度は、例えば以下のようにして評価することができる。冷間圧延後のボトル缶胴用アルミニウム合金板を用いて、圧延方向と試験時の引張方向とが平行になるように引張試験片を採取する。採取した引張試験片に対して圧延方向と平行な方向に引張試験を実施して、０．２％耐力を測定し、板強度とした。板強度は、ＤＩ缶の缶体強度を確保するため、好ましくは２６０ＭＰａ以上、より好ましくは２７０ＭＰａ以上であってよい。また、板強度は、好ましくは２９０ＭＰａ以下であり、より好ましくは２８０ＭＰａ以下であってよい。
缶胴成形前におけるボトル缶胴用アルミニウム合金板の板強度は、例えば以下のようにして評価することができる。冷間圧延後のボトル缶胴用アルミニウム合金板を用いて、圧延方向と試験時の引張方向とが平行になるように引張試験片を採取する。採取した引張試験片に対して圧延方向と平行な方向に引張試験を実施して、０．２％耐力を測定し、板強度とした。板強度は、ＤＩ缶の缶体強度を確保するため、好ましくは２６０ＭＰａ以上、より好ましくは２７０ＭＰａ以上であってよい。また、板強度は、好ましくは２９０ＭＰａ以下であり、より好ましくは２８０ＭＰａ以下であってよい。
【0027】
（缶壁強度）
缶胴成形後におけるボトル缶胴用アルミニウム合金板の缶壁強度は、例えば以下のようにして評価することができる。ＤＩ缶の缶壁において、板の圧延方向とＤＩ缶の缶軸方向が平行となる位置から缶軸方向に引張試験片を採取する。採取した引張試験片に対して引張試験を実施して、０．２％耐力を測定し、缶壁強度とした。缶壁強度は、缶体強度確保の観点から、好ましくは３５０ＭＰａ以上であり、より好ましくは３６０ＭＰａ以上である。また、缶壁強度は、好ましくは３８０ＭＰａ以下であり、より好ましくは３７０ＭＰａ以下である。
缶胴成形後におけるボトル缶胴用アルミニウム合金板の缶壁強度は、例えば以下のようにして評価することができる。ＤＩ缶の缶壁において、板の圧延方向とＤＩ缶の缶軸方向が平行となる位置から缶軸方向に引張試験片を採取する。採取した引張試験片に対して引張試験を実施して、０．２％耐力を測定し、缶壁強度とした。缶壁強度は、缶体強度確保の観点から、好ましくは３５０ＭＰａ以上であり、より好ましくは３６０ＭＰａ以上である。また、缶壁強度は、好ましくは３８０ＭＰａ以下であり、より好ましくは３７０ＭＰａ以下である。
【0028】
（缶壁強度－板強度）
缶胴成形後の缶壁強度から、缶胴成形前の板強度を差し引いた値（缶壁強度－板強度）は、小さいほど加工硬化しにくいことを示す。（缶壁強度－板強度）の値は９７ＭＰａ以下であり、好ましくは９５ＭＰａ以下であってよい。（缶壁強度－板強度）の値を所定値以下にすることで、しごき加工時の変形抵抗を低減させ、ＤＩ缶の偏肉の発生を抑制することができる。また、（缶壁強度－板強度）の値は、好ましくは８５ＭＰａ以上であり、より好ましくは９０ＭＰａ以上であってよい。
缶胴成形後の缶壁強度から、缶胴成形前の板強度を差し引いた値（缶壁強度－板強度）は、小さいほど加工硬化しにくいことを示す。（缶壁強度－板強度）の値は９７ＭＰａ以下であり、好ましくは９５ＭＰａ以下であってよい。（缶壁強度－板強度）の値を所定値以下にすることで、しごき加工時の変形抵抗を低減させ、ＤＩ缶の偏肉の発生を抑制することができる。また、（缶壁強度－板強度）の値は、好ましくは８５ＭＰａ以上であり、より好ましくは９０ＭＰａ以上であってよい。
【0029】
（製造方法）
ボトル缶胴用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。ボトル缶胴用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。
ボトル缶胴用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。ボトル缶胴用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。
【0030】
（第１工程から第２工程：鋳造工程、均質化熱処理工程）
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。
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。
【0031】
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を実施した後、均質化熱処理を施す第２工程を行う。第２工程では２段均質化熱処理又は２回均質化熱処理を採用してもよい。ここでいう２段均質化熱処理とは、鋳塊を所定の均質化処理温度に所定時間保持して１段目の均質化熱処理を実施した後、室温まで冷却せず、２００℃を超える温度までで冷却を止め、その温度に所定時間保持して２段目の均質化熱処理を実施することを意味する。また、２回均質化熱処理とは、鋳塊を所定の均質化処理温度に所定時間保持して１回目の均質化熱処理を実施した後、室温を含む２００℃以下の温度までいったん冷却した後、再加熱して所定の均質化処理温度に所定時間保持して２回目の均質化熱処理を実施することを意味する。また、２回均質化熱処理の場合、面削工程は１回目の均質化熱処理の前、もしくは１回目と２回目の均質化熱処理の間で実施することが出来る。２段均質化熱処理の場合は、均質化熱処理実施前に面削を実施する。
【0032】
（第３工程：熱間圧延工程）
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。
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。
【0033】
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３７０℃以下であり、３３０℃以上３７０℃以下が好ましく、３４０℃以上３６０℃以下がより好ましい。巻き取り温度が３３０℃以上であると、加工組織の残留がより抑制され、冷間圧延後のアルミニウム合金板を円筒カップ状に成形した時の４５°耳が低くなりティアオフ又は耳切れの発生が抑制される。一方、巻き取り温度が３７０℃以下であると、熱間圧延板の表面において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。
【0034】
本発明では、アルミニウム合金中に比較的多くＣｕ、Ｍｇを含有させているため、熱間圧延後のコイル冷却時に、固溶強化元素を含む金属間化合物の析出ピークである２５０℃付近で長時間保持すると、金属間化合物が多く析出してしまい、ボトル缶胴用アルミニウム合金板の板強度の低下を招くことになる。従って、熱間圧延終了直後から約２５０℃に到達するまでの冷却速度を２８℃／ｈｒ以上とすることが好ましい。
【0035】
（第４工程：冷間圧延工程）
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、焼鈍する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。
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、焼鈍する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。
【0036】
冷間圧延の総圧延率は、例えば、８０％以上９５％以下としてよい。冷間圧延の総圧延率が８０％以上であると、ボトル缶胴用アルミニウム合金板の強度が充分に得られ、ＤＩ成形及びベーキング後の缶胴の耐圧強度が充分に得られる。冷間圧延の総圧延率は、好ましくは８２％以上であってよい。一方、総圧延率が９５％以下であると、アルミニウム合金板の強度が過大となることが抑制され、成形性の低下が抑制される。
【0037】
ボトル缶胴用アルミニウム合金板の製造方法においては、冷間圧延後、必要に応じて仕上げ焼鈍を施してもよいが、仕上げ焼鈍を施さないほうが好ましい。なお、以上のボトル缶胴用アルミニウム合金板の製造方法においては、第３工程より後、かつ、第４工程が終了するより前には、ＤＩ缶の塗装焼付け処理の到達温度を超える中間焼鈍を行わないものとする。
【実施例】
【0038】
以上、本発明の実施形態について述べてきたが、以下に、本発明の効果を確認した実施例を本発明の要件を満たさない比較例と対比して具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0039】
（ボトル缶胴用アルミニウム合金板の作製）
表１に示す組成からなるアルミニウム合金（Ｎｏ．１からＮｏ．３）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、熱間圧延を行った。熱間圧延の終了温度を巻取り温度として３３０℃以上とした。Ｎｏ．１及びＮｏ．２については熱間圧延終了後から約２５０℃となるまでの冷却速度を表１に示す条件とした。そして、得られた熱間圧延板を、中間焼鈍を施すこと無く、冷間圧延して０．３７ｍｍの冷間圧延板を得た。なお、Ｎｏ．１が実施例に相当し、Ｎｏ．２及びＮｏ．３は比較例に相当する。
表１に示す組成からなるアルミニウム合金（Ｎｏ．１からＮｏ．３）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、熱間圧延を行った。熱間圧延の終了温度を巻取り温度として３３０℃以上とした。Ｎｏ．１及びＮｏ．２については熱間圧延終了後から約２５０℃となるまでの冷却速度を表１に示す条件とした。そして、得られた熱間圧延板を、中間焼鈍を施すこと無く、冷間圧延して０．３７ｍｍの冷間圧延板を得た。なお、Ｎｏ．１が実施例に相当し、Ｎｏ．２及びＮｏ．３は比較例に相当する。
【0040】
（板強度）
冷間圧延板より、圧延方向と平行な方向にＪＩＳ５号試験片を採取して、引張試験を行い、０．２％耐力を測定した結果を板強度とした。
冷間圧延板より、圧延方向と平行な方向にＪＩＳ５号試験片を採取して、引張試験を行い、０．２％耐力を測定した結果を板強度とした。
【0041】
（ＤＩ缶の作製）
冷間圧延板を用いて、ＤＩ缶を作製した。作製方法として、まず冷間圧延板から直径１４０ｍｍのブランクを打ち抜き、このブランクを絞り成形して、直径９０ｍｍのカップを作製した。得られたカップに対し、汎用のアルミ缶胴成形機にて再絞り加工を施し、更にしごき加工として前記各缶体にしごきを３回施し、最終しごき率を３９．９％として、最薄肉部の厚さが１４０μｍ、胴径がφ６６ｍｍのＤＩ缶を作製した。
冷間圧延板を用いて、ＤＩ缶を作製した。作製方法として、まず冷間圧延板から直径１４０ｍｍのブランクを打ち抜き、このブランクを絞り成形して、直径９０ｍｍのカップを作製した。得られたカップに対し、汎用のアルミ缶胴成形機にて再絞り加工を施し、更にしごき加工として前記各缶体にしごきを３回施し、最終しごき率を３９．９％として、最薄肉部の厚さが１４０μｍ、胴径がφ６６ｍｍのＤＩ缶を作製した。
【0042】
（缶壁強度）
作製したＤＩ缶の缶壁の最薄肉部より、冷間圧延板の圧延方向と缶軸方向とが平行となる位置からＪＩＳ１３号Ｂ試験片形状をベースに標点距離を２５ｍｍに短くした引張試験片を採取した。採取した引張試験片に対して引張試験を実施して、０．２％耐力を測定し、缶壁強度とした。この缶壁強度と上記板強度の差（缶壁強度－板強度）の値を算出し、（缶壁強度－板強度）の値が９７ＭＰａ以下のものを合格とした。
作製したＤＩ缶の缶壁の最薄肉部より、冷間圧延板の圧延方向と缶軸方向とが平行となる位置からＪＩＳ１３号Ｂ試験片形状をベースに標点距離を２５ｍｍに短くした引張試験片を採取した。採取した引張試験片に対して引張試験を実施して、０．２％耐力を測定し、缶壁強度とした。この缶壁強度と上記板強度の差（缶壁強度－板強度）の値を算出し、（缶壁強度－板強度）の値が９７ＭＰａ以下のものを合格とした。
【0043】
＜しごき加工時の偏肉量の評価＞
作製したＤＩ缶の側壁厚分布を缶底から１４ｍｍとなる高さ位置から開口端となる高さ位置（今回は１２５ｍｍ）にかけて１ｍｍピッチで缶周方向に４５°間隔で測定し、偏肉量（（１８０°対称位置の側壁厚の差の最大値）／２）を算出した。測定結果を図１に示す。各高さ位置で算出した偏肉量を全高さ位置で平均した値（偏肉量平均値）が１．５μｍ以下のものをＡ、２．５μｍ以下のものをＢ、２．５μｍを超えたものをＣとした。結果を表１に示す。
作製したＤＩ缶の側壁厚分布を缶底から１４ｍｍとなる高さ位置から開口端となる高さ位置（今回は１２５ｍｍ）にかけて１ｍｍピッチで缶周方向に４５°間隔で測定し、偏肉量（（１８０°対称位置の側壁厚の差の最大値）／２）を算出した。測定結果を図１に示す。各高さ位置で算出した偏肉量を全高さ位置で平均した値（偏肉量平均値）が１．５μｍ以下のものをＡ、２．５μｍ以下のものをＢ、２．５μｍを超えたものをＣとした。結果を表１に示す。
【0044】
【表1】
【0045】
表１に示すように、板厚が０．３０ｍｍ以上０．３８ｍｍ以下であっても、組成及び（缶壁強度－板強度）が本発明の範囲であるＮｏ．１が、偏肉量が小さく優れていた。
【図1】
