罐盖用铝合金板及其制造方法
【专利摘要】本发明提供具备优异的成形性、且开罐性优异的罐盖用铝合金板及其制造方法，所述罐盖用铝合金板为经过薄壁化及高强度化的铝合金板。在本发明为一种罐盖用铝合金板及其制造方法，所述罐盖用铝合金板的特征在于：所述铝合金板含有Mg：3.8～5.5质量％、Fe：0.1～0.5质量％、Si：0.05～0.3质量％，且含有Mn：0.01～0.6质量％及Cu：0.01～0.3质量％中的一种或两种；并且余量由Al及不可避免的杂质构成的，其中，与板表面的轧制方向成直角的方向的平均晶粒宽度为20μm以下，板表面的最大长度为5μm以上的金属间化合物为150～600个/mm2，板表面的金属间化合物的最大长度为20μm以下。
【专利说明】
罐盖用铝合金板及其制造方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及适合于饮料罐等罐盖用材料的罐盖用铝合金板及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 以往，尤其作为饮料用的包装容器，广泛使用包含有底圆筒状的主体部和盖部的 两件式铝罐。
[0003] 构成此种铝罐的罐盖利用以下所述的制造工序来制造。图2及图3为用于说明铝合 金板的罐盖的制造工序和构成的图，参照这些图进行说明。在铝罐盖的制造工序中，首先， 对作为原材的罐盖用铝合金板实施用于确保耐腐蚀性的铬酸盐处理等化成处理。之后，对 实施了上述化成处理的罐盖用铝合金板的单面或者双面进行涂装及烘烤。接着，将涂装、烘 烤后的上述罐盖用铝合金板1冲裁成规定的形状后进行壳体成形。壳体成形工序包括成形 工序、再成形工序。在上述壳体成形后的罐盖用铝合金板1上成形用于与罐体卷封的卷封部 (卷曲部)2(卷边成形工序），制成罐盖(参照图2)。进行向该罐盖的卷封部2注入橡胶的复合 加衬。之后，进行包括如下工序的转化成形:实施膜泡成形和钮扣成形的铆钉成形工序;实 施开口部的凹槽加工的刻痕加工、实施凹凸和文字等的加工的条纹突起（t''一 K) ·压花成 形工序；以及实施附加拉环的立粧成形工序。最后，向罐体填充内容物后，对上述罐体和实 施了上述成形加工的罐盖进行卷封，进行清洗和杀菌。
[0004] 对于此种用于罐盖的铝合金板，要求不产生罐盖制造工序中的裂纹、龟裂等成形 不良。另外，还要求:在成形为罐盖5并与罐体卷封后，即使利用杀菌工序的加热使内压上升 也不会发生反转(翘曲）的耐压强度、不会因内压而使刻痕(SC〇re)7的加工部发生断裂(刻 痕裂纹）。进而，还要求:在交付到消费者的手上后，在竖起(或拉起)拉环8进行开罐时拉环8 不从铆钉部6脱离而能够正常且简单地开启的开罐性(参照图3)。
[0005] -直以来，关于此种铝罐，低成本化的要求强烈，因此对于罐盖也致力于薄壁化。 作为与薄壁化对应的课题，存在罐盖的重要性能即耐压强度降低的问题。因此，在罐盖的薄 壁化中开发出各种高耐压形状(例如全泡沫?端(full foam end)。此种高耐压形状盖例如 大多将埋头孔部(罐盖槽部)3制成小R形状，使壳体成形比以往更严格。另外，存在因内压而 使盖反转时容易产生龟裂的倾向。因此，对于作为材料的铝合金板，要求兼顾强度和成形性 且不易破裂的特性，从而开发了各种铝合金板。
[0006] 例如在专利文献1中公开了一种铝合金板，其是含有规定量的1%111、31并且单独 或与B-起含有规定量的Ti，进而还含有规定量的&1、0、211、？6中的1种或2种以上的铝合金 板，通过制成规定的晶体粒径、规定的金属间化合物分布，从而具有以往材料以上的强度， 且即使成形为具有埋头孔部3的罐盖，在埋头孔部3也不会产生成形缺陷。
[0007] 另外，在专利文献2中公开了一种铝合金板，其是含有规定量的Mg、Mn、Si、Cu、Fe、 Ti的铝合金板，通过制成规定的织构，从而使强度各向异性小，并且由于在因内压使罐盖发 生变形时发生均等地变形而不产生局部的应力集中，不易产生龟裂。
[0008] 另外，在专利文献3中公开了一种铝合金板，其是含有规定量的Mg、Mn、Fe、Si、TU9 错合金板，通过形成规定的金属间化合物分布，并且形成规定的最大局部伸长率、规定的最 大屈服强度各向异性差，从而使铆钉成形性及开罐性均良好，而且在因内压使罐盖发生变 形时不易产生龟裂。
[0009] 现有技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1:日本特开平5 - 302139号公报
[0012] 专利文献2:日本特开2001 -152271号公报 [0013] 专利文献3:日本特开2001 -164347号公报
【发明内容】
[0014] 发明要解决的课题
[0015] 然而，近年来，罐盖的薄壁化要求进一步提高，通过不仅缩小罐盖形状而且还缩小 罐盖的外径来确保耐压强度、促进进一步的薄壁化的举动正在积极地进行。就铝合金板而 言，若形成此种薄壁，则尤其使铆钉成形变得严格，在成形时容易产生裂纹、缩颈。因此，铝 合金板需要在确保薄壁化所需的强度、开罐性等特性的基础上提高铆钉成形性，但是，难以 兼顾它们的成形性、特性。
[0016] 例如，在专利文献1记载的铝合金板中，弯曲加工性优异，但是由于利用连续铸造 法进行制作，因此一定程度大小的尺寸(例如最大长度5μπι以上)的金属间化合物过少，并且 在开罐时刻痕加工部不易断裂，容易产生刻痕离轨等开罐不良。
[0017]另外，在专利文献2记载的铝合金板的制造方法中，为了得到规定的织构而将最终 冷乳前的初始晶体粒径设为250μπι以下，但是在最终冷乳中晶粒仅在乳制方向伸长，因此上 述初始晶体粒径不会小于上述设定值。此种晶体粒径为对成形性带来影响的重要因子。就 上述初期晶体粒径而言，由于上限过大，因此对在经过薄壁化、高强度化的罐盖上的铆钉成 形而言，成形性不充分。
[0018] 另外，在专利文献3记载的铝合金板的制造方法中，将刚要进行最终冷乳之前的平 均晶体粒径设为250μπι以下，但是，与专利文献2同样，就上述平均晶体粒径而言，由于上限 过大，因此对于在经过薄壁化、高强度化的罐盖上的铆钉成形而言，成形性不充分。
[0019] 本发明鉴于上述问题点而完成，其目的在于提供一种罐盖用铝合金板及其制造方 法，所述罐盖用铝合金板是经过薄壁化及高强度化的铝合金板，其具有优异的成形性，且开 罐性优异。
[0020] 用于解决课题的手段
[0021] 为了解决上述课题，本发明人等对铆钉成形时的裂纹、缩颈、表面粗糙之类的成形 缺陷的发生行为进行了调查，结果得到以下的见解。即，上述成形缺陷在铆钉成形工序中尤 其在纽扣成形时在铆钉成形部中心的周边部的、与铝合金板的乳制方向成直角的部位沿着 乳制方向发生，而且与铝合金板的乳制方向成直角的方向的晶粒宽度越大，铆钉成形时的 上述成形缺陷越容易发生。为此，本发明人等着眼于为了提高铆钉成形性而对与铝合金板 的乳制方向成直角的方向的晶粒宽度进行控制的技术的思想。
[0022] 即，本发明的罐盖用铝合金板，其特征在于，所述铝合金板含有Mg: 3.8~5.5质 量％、卩6:0.1~0.5质量％、51:0.05~0.3质量％且含有]?11:0.01~0.6质量％及〇1 :0.01~ 0.3质量％中的一种或两种、并且余量由A1及不可避免的杂质构成，其中，与板表面的乳制 方向成直角的方向的平均晶粒宽度为20μπι以下，板表面的最大长度为5μπι以上的金属间化 合物为150~600个/mm2，板表面的金属间化合物的最大长度为20μηι以下。
[0023]这样，通过以规定范围含有Mg，并且以规定范围含有Mn、Cu中的一种或两种，从而 可以适度提高罐盖用铝合金板的强度，并且即使是经过薄壁化的罐盖，也能确保耐压强度。 另外，通过以规定范围含有Fe、Si，并且以规定范围含有Mn，从而可以使罐盖用铝合金板中 适度分别Al-Fe(-Μη)系、Al-Fe(-Μη) - Si系、Mg -Si系金属间化合物。进而，通过将与 板表面的乳制方向成直角的方向的平均晶粒宽度限制为规定范围，从而可以提高铆钉成形 性。另外，通过将上述金属间化合物的分布状态限定为规定范围，从而可以保持罐盖的良好 的开罐性，并且可以提高铆钉成形性。
[0024] 本发明的罐盖用铝合金板还优选使与板表面的乳制方向成直角的方向的平均晶 粒宽度为15μπι以下。这样，通过将上述平均晶粒宽度限制得更小，从而可以进一步提高铆钉 成形性。
[0025] 另外，本发明的罐盖用铝合金板的制造方法，其特征在于，其是含有Mg:3.8~5.5 质量％小6:0.1~0.5质量％、5丨：0.05~0.3质量％且含有]?11:0.01~0.6质量％及〇1 :0.01 ~0.3质量％中的一种或两种、并且余量由A1及不可避免的杂质构成的罐盖用铝合金板的 制造方法，该制造方法包括:第一工序，利用半连续铸造法制作铝合金的铸块;第二工序，对 上述第一工序中制作的铝合金铸块实施均质化热处理;第三工序，对上述第二工序中实施 了均质化热处理的铸块进行热乳;第四工序，对上述第三工序中热乳后的铝合金乳制板进 行冷乳;第五工序，对上述第四工序中冷乳后的铝合金乳制板进行退火;和第六工序，对上 述第五工序中退火后的铝合金乳制板进行冷乳，其中，上述第四工序中的冷乳的总乳制率 为50~80%、且最终道次的卷取温度为100°C以下，上述第五工序中的退火具有以100°C/ min以上进行加热的工序、在380~550°C保持10分钟以内的工序、以及以100°C/min以上进 行冷却的工序。
[0026]进而，上述第四工序中优选：以多道次进行冷乳，总乳制率为50~80 %、且最终道 次的前一道次的卷取温度为100~180 °C，最终道次的卷取温度为100 °C以下。
[0027]这样，通过在上述第四工序中将总乳制率、每个乳制道次的卷取温度限制在规定 范围，从而利用上述第五工序的退火使再结晶粒变得微细，并且能够将与上述第六工序的 冷乳后的乳制方向成直角的方向的平均晶粒宽度控制到较小。
[0028]发明效果
[0029] 本发明的罐盖用铝合金板为经过薄壁化及高强度化后的铝合金板，其具有优异的 成形性，且开罐性优异。另外，本发明的罐盖用铝合金板的制造方法可以制造薄壁且被高强 度化、具备优异的成形性、且开罐性优异的铝合金板。
【附图说明】
[0030] 图1为表示本发明的实施方式的罐盖用铝合金板的制造方法的制造工序S的流程 图。
[0031] 图2为表示铝合金板的罐盖的制造工序的剖面示意图。
[0032]图3为铝合金板的罐盖的俯视图。
[0033] 图4A为用于对评价铆钉成形性的方法进行说明的评价用夹具的剖面示意图。
[0034] 图4B为用于对评价铆钉成形性的方法进行说明的评价用夹具的剖面示意图。
[0035] 图4C为用于对评价铆钉成形性的方法进行说明的评价用夹具的剖面示意图。
[0036] 图5为在开罐性的评价时使用的罐盖的刻痕的剖视图。
[0037]图6A为在开罐性的评价时使用的开罐载荷测定机(Pop - TeaH式验机）的概要图， 图6A为开罐载荷测定机的立体图。
[0038]图6B为在开罐性的评价时使用的开罐载荷测定机(Pop - TeaH式验机）的概要图， 图6B为开罐载荷测定机的测定时的罐盖附近的剖面示意图。
[0039]图6C为在开罐性的评价时使用的开罐载荷测定机(Pop - TeaH式验机）的概要图， 图6C为表示在开罐载荷测定机设置罐盖时的罐盖的朝向的正面示意图。
【具体实施方式】
[0040] 以下，对用于实现本发明的罐盖用铝合金板的实施方式进行说明。
[0041] 〔关于合金成分〕
[0042] 本发明的罐盖用铝合金板由如下的铝合金构成，所述铝合金含有Mg:3.8~5.5质 量％、卩6:0.1~0.5质量％、51:0.05~0.3质量％且含有]?11:0.01~0.6质量％及〇1 :0.01~ 0.3质量％中的一种或两种、余量由A1及不可避免的杂质构成。
[0043]以下，对本发明的罐盖用铝合金板中所含的合金成分限定成上述范围的理由进行 说明。
[0044] (Mg:3.8~5.5质量％ )
[0045] Mg具有使铝合金板的强度提高的效果。在Mg的含量不足3.8质量％不足的情况下， 铝合金板的强度不充分，成形为罐盖时的耐压强度不足。另一方面，在Mg的含量超过5.5质 量％的情况下，铝合金板的强度过剩，对罐盖的成形性降低。因此，Mg的含量为3.8~5.5质 量％。
[0046] (Fe:0.1 ~0.5 质量 ％)
[0047] Fe在铝合金板中形成Al - Fe(-Μη)系、Al - Fe(-Μη) - Si系金属间化合物，具有 提高成形为罐盖时的刻痕部的撕裂性、并且提高开罐性的效果。在Fe的含量不足0.1质量％ 的情况下，刻痕部的撕裂性降低，在开罐时容易因刻痕离轨、开罐力的增大而产生拉环折断 之类的开罐不良。另一方面，在Fe的含量超过0.5质量％的情况下，铝合金板中的金属间化 合物大，并且被过量地形成，使铆钉成形性降低。因此，Fe的含量为0.1~0.5质量％。
[0048] (Si:0.05 ~0.3 质量 ％)
[0049] Si在铝合金板中形成Mg - Si系、A1 - Fe(-Μη) - Si系金属间化合物，具有提高成 形为罐盖时的刻痕部的撕裂性、并且提高开罐性的效果。在Si的含量不足0.05质量％的情 况下，与Fe同样会使开罐性降低。另外，能够使用于铝合金板的原材料中的废料量减少，并 且铝基体所需纯度变高，因此成本增大。另一方面，在Si的含量超过0.3质量％的情况下，铝 合金板中的金属间化合物大，并且被过量地形成，使铆钉成形性降低。因此，Si的含量为 0.05~0.3质量％。
[0050] (Μη:0·01 ~0.6 质量 ％)
[0051] Μη具有使铝合金板的强度提高的效果，并且在铝合金板中形成Α1 - Fe - Μη系、 A1 - Fe-Μη - Si系金属间化合物，具有提高成形为罐盖时的刻痕部的撕裂性、使开罐性提 高的效果。在Μη的含量不足0.01质量％时，无法充分得到上述效果。另一方面，在Μη的含量 超过0.6质量％时，铝合金板中的金属间化合物大，并且被过量地形成，使铆钉成形性降低。 因此，在含有Μη的情况下，Μη的含量为0.01~0.6质量％。优选为0.03~0.6质量％。
[0052] (Cu:0.01 ~0.3 质量 ％)
[0053] Cu具有使铝合金板的强度提高的效果。在Cu的含量不足0.01质量％时，无法充分 得到上述效果。另一方面，在Cu的含量超过0.3质量％时，铝合金板的强度过剩，对罐盖的成 形性降低。因此，在含有Cu的情况下，Cu的含量为0.01~0.3质量％。优选为0.03~0.3质 量％。
[0054]上述的Μη与Cu均具有使铝合金板的强度提高的效果，含有Μη: 0.01~0.6质量％及 Cu:0.01~0.3质量％中的一种或两种。
[0055](其他成分）
[0056] 作为其他成分，还可以根据需要含有选自Cr:0.001~0.3质量％、Ζη:0.05~1.0质 量％中的一种或两种。另外，出于铸块微细化的目的，可以单独或与B: 0.0001~0.05质量％ 一起含有Ti :0·005~0· 2质量％。
[0057](余量:A1及不可避免的杂质）
[0058]在本发明的罐盖用铝合金板中，除上述成分外，余量由A1及不可避免的杂质构成。 作为不可避免的杂质，可列举例如2匕￥、6&、111、311、附等。若这些元素均为0.05质量％以下 的含量，则允许在不妨碍本发明效果的前提下含有这些元素。
[0059] 〔关于组织〕
[0060] 本发明的罐盖用铝合金板中，与其板表面的乳制方向成直角的方向的平均晶粒宽 度为20μηι以下、优选为15μηι以下。另外，板表面的最大长度为5μηι以上的金属间化合物为150 ~600个/mm2，金属间化合物的最大长度为20μηι以下。
[0061] 以下，对本发明的罐盖用铝合金板的晶粒宽度、金属间化合物分布限定为上述范 围的理由进行说明。
[0062] (平均晶粒宽度为20μηι以下）
[0063] 如上所述，在铆钉成形工序中，尤其在纽扣成形时在铆钉成形部中心的周边部的、 与铝合金板的乳制方向成直角的部位沿着乳制方向会产生表面粗糙、缩颈、裂纹之类的成 形缺陷。在铝合金板的与板表面的乳制方向成直角的方向的平均晶粒宽度超过20μπι的情况 下，在成形为经薄壁化后的罐盖的过程中，容易在铆钉成形时于上述部位产生成形缺陷。因 此，与板表面的乳制方向成直角的方向的平均晶粒宽度为20μπι以下、更优选为15μπι以下。
[0064] 在此，平均晶粒宽度利用以下说明的方法来测定。将铝合金板的表面研磨成镜面 后，对表面进行电解蚀刻，并利用光学显微镜对晶粒组织拍摄照片。在该显微镜照片中，在 与乳制方向成直角的方向，于照片上划出〇.3mm以上的长度的线段（即，在照片上实际划出 的线段为具有〇.3_乘以该照片的倍率求得的长度以上的长度的线段），线段的长度除以被 线段切割的晶粒的数量，从而求得每个晶粒的晶粒宽度。在多个部位重复进行同样的测定， 求得其平均值，得到平均晶粒宽度。
[0065] (金属间化合物为150~600个/mm2)
[0066] 通过使金属间化合物适度地分布到铝合金板中，从而具有提高成形为罐盖时的刻 痕部的撕裂性、使开罐性提高的效果。在铝合金板的板表面中，最大长度为5μπι以上的金属 间化合物低于150个/mm2,刻痕部的撕裂性降低、开罐性变差。另一方面，在板表面中最大长 度为5μπι以上的金属间化合物超过600个/mm2的情况下，在铆钉成形时因金属间化合物而产 生龟裂并且容易传播，成形性降低。因此，将板表面的最大长度为5μπι以上的金属间化合物 设为150~600个/mm2。进一步优选使板表面的最大长度为5μηι以上的金属间化合物为200~ 450个/mm2,从而能够以更优异的平衡兼顾铆钉成形性和开罐性。
[0067]在此，金属间化合物利用以下说明的方法来测定。将铝合金板的表面研磨成镜面。 在该经过镜面化后的面中，使用扫描型电子显微镜(SEM)，对组成图像(C0MP0)进行拍摄。在 该组成图像中，将以比母相白的对比度得到的粒子视为A1 - Fe(-Μη)系、A1 -Fe(-Μη) - Si系金属间化合物，并且将以比母相黑的对比度得到的粒子视为Mg - Si系金属间化合物。 利用图像处理数出最大长度为5μπι以上的金属间化合物的个数，并计算每1mm2的金属间化 合物的个数(个数密度）。
[0068](金属间化合物的最大长度为20μπι以下）
[0069]在铝合金板的板表面，即使在铝合金板中存在最大长度超过20μπι的金属间化合物 的情况下，成形性也会降低。因此，板表面的金属间化合物的最大长度为20Μ1以下。进一步 优选使板表面的金属间化合物的最大长度为17μπι以下，由此能够以更优异的平衡兼顾铆钉 成形性和开罐性。
[0070]在此，在上述的观察到的金属间化合物中，以具有最大的最大长度的金属间化合 物的最大长度作为该铝合金板的板表面的金属间化合物的最大长度。金属间化合物的最大 长度是指:对金属间化合物的不定形形状，在直径的长度成最大的方位进行测定时的长度。
[0071]与板表面的乳制方向成直角的方向的平均晶粒宽度为20μπι以下、板表面的最大长 度为5μηι以上的金属间化合物是150~600个/mm2、板表面的金属间化合物的最大长度为20μ m以下的铝合金板的组织可通过以下方式来控制:在以上述铝合金组成中含有规定量的Mg、 ?6、3^11、(：11，并利用后述的铝合金板的制造方法来制造。
[0072]〔关于制造方法〕
[0073]本发明的罐盖用铝合金板的制造方法包括:第一工序，利用半连续铸造法制作具 有上述组成的铸块;第二工序，对在上述第一工序中制作的铝合金铸块实施均质化热处理； 第三工序，对上述第二工序中实施了均质化热处理的铸块进行热乳;第四工序，对上述第三 工序中热乳后的铝合金乳制板在总乳制率50~80%、且最终道次的卷取温度设为100°C以 下的条件下进行冷乳；第五工序，利用以l〇〇°C/min以上进行加热的工序、在380~550°C保 持10分钟以内的工序、以及以l〇〇°C/min以上进行冷却的工序对上述第四工序中冷乳后的 铝合金乳制板进行退火;和第六工序，对上述第五工序中退火后的铝合金乳制板进行冷乳。 [0074]更优选的制造方法为在上述第四工序中以多道次进行冷乳、总乳制率为50~ 80%、且最终道次的前一道次的卷取温度为100~180 °C、最终道次的卷取温度为100 °C以下 的制造方法。
[0075] 以下，对本发明的铝合金板的制造方法的各工序及制造条件范围的限定理由进行 说明。图1为表示本发明的实施方式的罐盖用铝合金板的制造方法的制造工序S的流程图。
[0076] (第一工序:铸造工序S1)
[0077]第一工序:铸造工序S1为利用DC铸造法等半连续铸造法由将具有上述组成的铝合 金熔化成的熔液铸造铝合金的工序。在本发明中，铝合金的铸块可以利用半连续铸造法来 铸造。
[0078] (第二工序:均质化热处理工序S2、第三工序:热乳工序S3)
[0079] 对铸造成的铸块，将铸块表层的成为不均匀组织的区域进行面切削而除去后，利 用第二工序:均质化热处理工序S2实施均质化热处理。均质化热处理的条件并无特别限定， 但优选在400~550°C的温度范围保持1~10小时。在均质化热处理后不进行冷却而续接第 三工序:在热乳工序S3中进行热乳，制作热乳板。
[0080] (第四工序:冷乳工序S4)
[00811 第四工序:冷乳工序S4为将上述热乳板进行冷乳(粗乳）的工序，总乳制率为50~ 80%、且最终道次的卷取温度为100°C以下。在总乳制率不足50%的情况下，由乳制所致的 蓄积应变不足，在下道工序的退火中无法得到小的再结晶粒，罐盖用铝合金板的上述平均 晶粒宽度未落入规定的范围。另一方面，在总乳制率超过80%的情况下，乳制道次数变多， 生产率降低。另外，在最终道次的卷取温度超过l00°C的情况下，因冷乳结束后的自退火而 使由乳制所致的蓄积应变降低，在下道工序的退火中无法得到小的再结晶粒，罐盖用铝合 金板的上述平均晶粒宽度未落入规定的范围。因此，对上述热乳板进行冷乳的工序S4将总 乳制率设为50~80%、且最终道次的卷取温度设为100°C以下。
[0082] 即，在本发明的制造方法中，在进入退火工序S5之前的冷乳工序S4中，通过使总乳 制率较高、且以较低的温度进行最终道次的卷取，从而使铝合金中蓄积应变，之后，通过进 行退火工序，从而能够使平均晶粒宽度微细化。
[0083]进而，优选：以多道次进行上述冷乳，并且总乳制率为50~80%、且最终道次的前 一道次的卷取温度为100~180 °C、最终道次的卷取温度为100 °C以下。通过使最终道次的前 一道次的卷取温度为100~180°C，从而通过由自退火带来的适度回归来提高加工硬化性， 并且能够进一步提高最终道次结束后的蓄积应变。由此，在下道工序的退火中能够减小再 结晶粒，并且可以将罐盖用铝合金板的上述平均晶粒宽度控制得更小。在该最终道次的前 一道次的卷取温度不足l〇〇°C的情况下，由上述的自退火所致的回归不足，无法得到效果。 另一方面，在超过180°c的情况下，由上述的自退火导致过度回归，虽然得到加工硬化性的 提高效果，但是，未提高最终道次结束后的蓄积应变量。因此，进一步优选：以多道次进行冷 车L，并且将乳制率为50~80%、且最终道次的前一道次的卷取温度为100~180 °C、最终道次 的卷取温度为l〇〇°C以下。
[0084](第五工序:退火工序S5)
[0085] 第五工序：退火工序S5为对上述冷乳板进行退火（中间退火）的工序，在使上述冷 乳板再结晶并且尤其含有Cu的情况下，使Cu固溶，并且可以提高涂装?烘烤后的罐盖用铝 合金板的强度。在加热速度不足l〇〇°C/min的情况下、，在保持温度超过550°C的情况下、在 保持时间超过10分钟的情况下以及在冷却速度不足l〇〇°C/min的情况下，分别是退火工序 S5结束后的再结晶粒变大，罐盖用铝合金板的上述平均晶粒宽度未落入规定的范围。另外， 在保持温度不足380°C的情况下，在退火工序S5结束后的铝合金板残留加工组织，使罐盖用 铝合金板的成形性变差。因此，上述对冷乳板进行退火的工序S5为具有以100°C/min以上进 行加热的工序、在380~550°C保持10分钟以内的工序及以100°C/min以上进行冷却的工序 的工序。这样，在退火工序S5中尤其使其骤升温、骤冷却，由此能够使平均晶粒宽度微细化。
[0086] (第六工序:冷乳工序S6)
[0087] 第六工序:冷乳工序S6为对上述退火后的冷乳板再度进行冷乳的工序。在此，在总 乳制率不足60%的情况下，存在由乳制所致的加工硬化变小、罐盖用铝合金板的强度降低、 成形为罐盖时的耐压强度不足的风险。另一方面，在总乳制率超过85%的情况下，存在罐盖 用铝合金板的强度过高而使成形性降低的风险。因此，总乳制率优选为60~85%。
[0088]〔罐盖的制造〕
[0089]对以上所述的罐盖用铝合金板，实施铬酸盐系、锆系（^少=^系）等的表面处理， 并涂布环氧系树脂、氯乙烯胶体系、聚酯系等的有机涂料，在PMT(金属到达温度）为230~ 280 °C左右下进行烘烤处理后，成形为罐盖。
[0090] 如以上说明的那样，根据本发明的罐盖用铝合金板，能够在铆钉成形时不产生成 形缺陷地制造具备充分的耐压强度和开罐性、经薄壁化后的罐盖。而且，根据本发明的罐盖 用铝合金板的制造方法，可以生产率良好地制造具有上述效果的罐盖用铝合金板。
[0091] 实施例
[0092] 以上，对本发明的实施方式进行了叙述，以下，将确认到本发明效果的实施例与不 满足本发明的要件的比较例进行对比，并进行具体地说明。予以说明，本发明并不限定于该 实施例。
[0093] (试验材1~幻）
[0094]利用半连续铸造法(DC)铸造表1所示的1%、？6、3^11、(：11的含量为本发明的组成的 范围内的铝合金，对铸块表层进行面切削，制成板坯。对该板坯实施500°CX5小时的均质化 热处理后，进行热乳，制成热乳板，对该热乳板以表1所示的本发明的制造条件依次进行冷 车L(粗乳）、退火、冷乳，制作板厚〇.215mm的罐盖用铝合金板(试验材1~16)。再制作：由表3 所示规定的成分的含量处于本发明的组成的范围外的铝合金构成的铝合金板(试验材17~ 25);在冷乳(粗乳）以后的制造条件处于本发明的制造条件的范围外的条件下制作的铝合 金板(试验材26~32);在利用连续铸造法(CC)进行铸造并实施530°C X 6小时的均质化热处 理后进行热乳、且在冷乳(粗乳）以后的制造条件处于本发明的制造条件的范围内的条件下 制作的铝合金板(试验材33)，对后述项目进行比较评价。
[0095]〔评价项目〕
[0096](平均晶粒宽度）
[0097]将以表1、表3的各条件制作的铝合金板的表面研磨成镜面后，对表面进行电解蚀 亥IJ，利用光学显微镜以100倍的倍率观察晶粒组织，并拍摄照片。使用该照片，利用直线交切 法测定了平均晶粒宽度。即，在与乳制方向成直角的方向，于照片上划出0.3mm以上的长度 的线段（即，照片上实际划出的线段为具有〇.3mm乘以倍率100求得的长度即30mm以上的长 度的线段），线段的长度除以被线段切割的晶粒的数量，从而求得每个晶粒的晶粒宽度。改 变部位重复进行同样的测定(5个部位），将其平均值设为平均晶粒宽度。平均晶粒宽度的适 性范围未20μπι以下、更优选为15μπι以下。
[0098](金属间化合物）
[0099]将以表1、表3的各条件制作的铝合金板的表面利用抛光研磨至恰好乳痕消失为 止，成为镜面，在该形成镜面的面上利用扫描型电子显微镜(SEM)在加速电压15kV下以20个 视野(合计面积〇.75mm2以上)对倍率500倍的组成图像(C0MP0)进行拍摄。在该组成图像内， 将以比母相白的对比度得到的粒子视为Al-Fe (-Μη)系、Al-Fe (-Μη) -Si系金属间化合 物，并且将以比母相黑的对比度得到的粒子视为Mg - Si系金属间化合物，利用图像处理数 出最大长度为5μπι以上的金属间化合物的个数，计算出每1mm2的个数(个数密度）。最大长度 为5μηι以上的金属间化合物的适合的个数密度为150~600个/mm2。另外，测定在观察到的全 部视野中具有最大的最大长度的金属间化合物的最大长度。具有最大的最大长度的金属间 化合物的最大长度的适合范围为20μπι以下。金属间化合物的最大长度是指:对金属间化合 物的不定形形状，在直径的长度成为最大的方位测定时的长度。
[0100] (0.2%屈服强度）
[0101] 对以表1、表3的各条件制作的铝合金板，实施模拟涂装?烘烤工序的基于油浴的 250°C Χ20秒的热处理。之后，依据JIS Ζ2241，按照拉伸方向与乳制方向平行的方式制作 JIS5号拉伸试验片，进行拉伸试验，求出0.2%屈服强度。0.2%屈服强度的适应性范围为 300~360MPa，若为该范围，则即使是经过薄壁化的罐盖，也不会使成形性降低，而满足耐压 强度。
[0102] (铆钉成形性）
[0103] 铆钉成形工序由以下工序构成:使罐盖中央部突出的膜泡工序、将上述突出部利 用1~3工序缩径且制成陡峭的突起的纽扣工序、以及最后将组装拉环后压扁上述突起而铆 接拉环的立粧工序。为了以使拉环在开罐时不脱离并且拉环在盖面上不旋转的方式将拉环 正常地进行固定，需要确保立粧后的铆钉径的大小，因此，需要能够充分高地成形纽扣工序 结束后的突起高度的铝合金板。在此，利用模拟膜泡工序、纽扣工序的试验，评价了铆钉成 形性。
[0104] 对以表1、表3的各条件制作的铝合金板，实施模拟涂装?烘烤工序的基于油浴的 250°CX 20秒的热处理后，进行相当于以下记载的膜泡工序、第一纽扣工序、第二纽扣工序 的成形性的评价。
[0105] 图4A、图4B及图4C为用于对评价铆钉成形性的方法进行说明的评价用夹具的剖面 示意图。将组装了这些评价用夹具的模具安装到冲压机上。
[0106] 使用在中央部分具有规定尺寸的圆柱状的空洞的上下模具，夹持评价对象的铝合 金板的周围并进行固定。从空洞部的下侧将肩部以规定的R倒圆成形的规定尺寸的圆柱状 的冲头上推。将冲头从下侧向上方推出规定的距离，进行铝合金板的胀形成形。目视判定在 被成形的部分是否产生裂纹、缩颈，将未产生裂纹、缩颈的最大的上推距离设为极限成形高 度（mm)。
[01 07]最初，使用冲头的外径最大的图4A的膜泡工序的夹具，求出最大的上推距离即极 限成形高度(_)。之后，制作高度成形为该极限成形高度的90%的铝合金板。使用高度成形 为其极限成形高度的90%的铝合金板，并且使用下道工序的图4B的第一纽扣工序的夹具， 同样地进行成形，求出极限成形高度。
[0108] 之后，使用图4B的第一纽扣工序的夹具，制作高度成形为其极限成形高度的90% 的铝合金板。使用高度成形为其极限成形高度的90%的铝合金板，并且使用下道工序的图 4C的第二纽扣工序的夹具，同样地进行成形，求得极限成形高度。
[0109] 将该最后得到的图4C的第二纽扣工序中的极限成形高度(mm)作为铆钉成形性示 于表2、表4。第二纽扣工序的极限成形高度的适当范围为1.40mm以上。
[0110] (开罐性）
[0111] 图5为在开罐性的评价时使用的罐盖的刻痕7的剖视图。
[0112] 图6A为测定开罐时的载荷的开罐载荷测定机(Pop - Tear试验机）的概要图。图6A 为开罐载荷测定机9的立体图。图6B为开罐载荷测定机9的测定时的罐盖5附近的剖面示意 图。图6C为表示在开罐载荷测定机9设置罐盖5时的罐盖5的朝向的正面示意图。对于罐盖5， 按照使拉环8位于刻痕7的上方的方式，在开罐载荷测定机9设置罐盖5(图6C)。在罐盖5的拉 环8卡挂卡定件10,制成卡定部11 (图6B)。将卡定件10向水平方向拉伸，负载3N的拉伸载荷， 并在该状态下使卡定件10静止后，使罐盖5沿X方向旋转，分别测定发生Pop、Tear时的载荷。
[0113] 作为评价用的罐盖，按照使刻痕7的截面成为图5的剖视图的方式成形具有图3的 形状的罐盖5。利用开罐载荷测定机9测定了开罐载荷(Pop值、Tear值）。关于评价基准，考虑 到能够简单地开启、并且不会发生意外的开罐，而将Pop值、Tear值均为15.0~20.0N的情况 设为合格。将Pop值、Tear值中的任一者不足15.0N或超过20.0N的情况设为不合格。另外，在 开罐途中断裂线从刻痕离轨的情况也成为开罐不良，因此将有刻痕离轨的情况设为不合 格，并且将无刻痕离轨的情况设为合格。予以说明，对安装拉环的铆钉部，实施例的第二纽 扣工序的成形高度设为1.40_，比较例的第二纽扣工序的成形高度在第二纽扣工序的极限 成形高度为1.40mm以上的情况下为1.40mm，在第二纽扣工序的极限成形高度不足1.40mm的 情况设为各自的极限成形高度。
[0114] 将实施例、比较例中使用的铝合金的组成、铝板的制造条件、评价结果示于表1~4 中。在本发明的铝合金组成以外的组成、在本发明的制造条件以外的条件及未体现本发明 效果的评价结果标记下划线来表示。予以说明，在表1和表3中，在构成铝合金的Μη或Cu的含 量不足0.01质量％的情况下，表示为"一"。
[0115] 【表1】
[0123]由表1、表2可知，使用本发明的组成的铝合金并以本发明的制造方法的条件制造 的铝合金板(试验材1~16)均是平均晶粒宽度及金属间化合物的分布满足本发明的规定的 铝合金板，均是在0.2%屈服强度、铆钉成形性及开罐性方面具有优异性能的铝合金板，并 且均是薄壁且经过高强度化、具备优异的成形性且开罐性优异的铝合金板。
[0124] 另一方面，由表3、表4可知，由与本发明的组成不同的铝合金构成的铝合金板(试 验材17~25)为在0.2%屈服强度、铆钉成形性及开罐性中的任意1个以上的性能差的铝合 金板。另外，利用与本发明的制造方法不同的条件的制造方法制作的铝合金板(试验材26~ 33)为在0.2%屈服强度、铆钉成形性及开罐性中的任意1个以上的性能差的铝合金板。予以 说明，试验材27未发生再结晶，无法测定平均晶粒宽度，因此记载为"一"。
[0125] 本申请要求以申请日为2014年2月6日的日本专利申请日本特愿第2014 - 021218 号为基础申请的优先权。日本特愿第2014 - 021218号作为参照援引于本说明书中。
[0126] 符号说明
[0127] 1罐盖用铝合金板
[0128] 2卷封部
[0129] 3埋头孔部
[0130] 5 罐盖
[0131] 6铆钉部
[0132] 7 刻痕
[0133] 8 拉环
[0134] 9开罐载荷测定机
【主权项】
1. 一种罐盖用铝合金板，其特征在于，所述铝合金板含有Mg: 3.8~5.5质量％、Fe: O . I ~0.5质量％、Si :0.05~0.3质量％且含有Mn:0.01~0.6质量％及〇1:0.01~0.3质量％中 的一种或两种，余量由Al及不可避免的杂质构成，其中， 与板表面的乳制方向成直角的方向的平均晶粒宽度为20μπι以下， 板表面的最大长度为5μηι以上的金属间化合物为150~600个/mm2， 板表面的金属间化合物的最大长度为20μηι以下。2. 根据权利要求1所述的罐盖用铝合金板，其特征在于，所述与板表面的乳制方向成直 角的方向的平均晶粒宽度为15μπι以下。3. -种罐盖用铝合金板的制造方法，其特征在于，其是如下的罐盖用铝合金板的制造 方法，所述铝合金板含有Mg:3.8~5.5质量％、Fe:0.1~0.5质量％、Si :0.05~0.3质量％且 含有Mn:0.01~0.6质量％及&1:0.01~0.3质量％中的一种或两种，余量由Al及不可避免的 杂质构成，该制造方法包括： 第一工序，利用半连续铸造法制作具有所述组成的铸块； 第二工序，对由所述第一工序制作的铝合金铸块实施均质化热处理； 第三工序，对由所述第二工序实施了均质化热处理的铸块进行热乳； 第四工序，对由所述第三工序热乳后的铝合金乳制板进行冷乳； 第五工序，对由所述第四工序冷乳后的铝合金乳制板进行退火;和 第六工序，对由所述第五工序退火后的铝合金乳制板进行冷乳， 所述第四工序中的冷乳的总乳制率为50~80%，且最终道次的卷取温度为100°C以下， 所述第五工序中的退火具有以l〇〇°C/min以上进行加热的工序、在380~550°C保持10分钟 以内的工序，以及以1 〇〇 °C /min以上进行冷却的工序。4. 根据权利要求3所述的罐盖用铝合金板的制造方法，其特征在于，在所述第四工序 中，以多道次进行冷乳，总乳制率为50~80%、且最终道次的前一道次的卷取温度为100~ 180 °C，最终道次的卷取温度为100 °C以下。
【文档编号】C22F1/047GK105960474SQ201580007023
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2015年1月28日
【发明人】山口正浩, 正田良治
【申请人】株式会社神户制钢所