專利名稱：鋁合金板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飲料、食品用途中所使用的包裝容器，特別是在表面被覆樹(shù)脂膜之后再成形加工成罐的罐體部的鋁合金板及其制造方法。
背景技術(shù)：
在DI 和瓶(以下有將DI 和瓶統(tǒng)稱為招的情況)中，公知有為了提聞側(cè)壁的二次加工性和凸緣成形性、卷邊成形性(瓶罐的口部的成形性)，提高制罐、熱處理后的側(cè)壁部、頸部的延展性有效，將鋁合金中的Mn含量抑制在一定量以下(減少固著位移妨礙壓晶?；木S系析出物)有效。另外，Mn認(rèn)為是發(fā)揮著提高減徑擠壓加工(ironing)性和維持罐強(qiáng)度這些效果必須的元素，通常添加0. 5質(zhì)量％以上，大多存在的是添加0. 8質(zhì) 量％以上。為此，上述二次加工性和凸緣成形性、卷邊成形性的提高也有一定的界限，是阻礙鋁罐的薄壁輕量化的要因之一。另外，制造鋁罐的鋁合金板，為了得到優(yōu)異的成形性和低制耳率(低耳率)，需要在熱軋板中得到完全再結(jié)晶組織。為此，作為鋁合金板的制造方法，作為常規(guī)方法采用的是如下方法。詳細(xì)地說(shuō)，就是對(duì)鑄錠實(shí)施600°C左右的高溫的均質(zhì)化熱處理后冷卻，然后進(jìn)行再加熱(二次均熱)，由此將固溶Mn量抑制在一定值以下，并且抑制微細(xì)析出物的生成(使析出物生長(zhǎng)/粗大化)，在熱終軋的時(shí)的卷取溫度下得到完全再結(jié)晶組織，如此來(lái)控制制造條件的方法。還有，也存在這樣的方法(二段式均熱)，即在實(shí)施600°C左右的高溫的均質(zhì)化熱處理后，以規(guī)定速度冷卻至500°C左右，其后進(jìn)行熱軋，以之替代所述二次均熱。關(guān)于使用前述這樣的添加有Mn量的鋁合金，通過(guò)前述這樣的常規(guī)方法制造鋁罐用的鋁合金板的技術(shù)，例如公開(kāi)在專利文獻(xiàn)I 4中。先行技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I特開(kāi)2000-219929號(hào)公報(bào)(段落編號(hào)0018 0020)專利文獻(xiàn)2特開(kāi)2007-204793號(hào)公報(bào)(段落編號(hào)0030)專利文獻(xiàn)3特開(kāi)2004-244701號(hào)公報(bào)(段落編號(hào)0037 0038)專利文獻(xiàn)4特開(kāi)2003-342657號(hào)公報(bào)(段落編號(hào)0054 0062)如前述，為了使鋁罐的成形性提高，需要減少M(fèi)n的含量。另外，Mn是將來(lái)資源有可能枯竭的金屬，從這一觀點(diǎn)出發(fā)，也需要?jiǎng)?chuàng)造出盡可能降低Mn的含量的鋁罐用的鋁合金板。此外，從近年來(lái)的節(jié)能化/減輕環(huán)境負(fù)荷的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選對(duì)鑄錠實(shí)施均質(zhì)化熱處理(均熱處理)時(shí)的熱處理溫度盡可能低溫化，期望遵循此觀點(diǎn)的技術(shù)得到確立。但是，在專利文獻(xiàn)I 4所公開(kāi)的技術(shù)中，不能順應(yīng)前述這樣的愿望。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于前述課題而做，其課題在于提供一種鋁合金板及其制造方法，其使用盡可能降低了 Mn含量的鋁合金，并且在制造時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能化、減輕環(huán)境負(fù)荷。本發(fā)明者們對(duì)于以下事項(xiàng)進(jìn)行了研究。近年來(lái)，作為制罐工序中的環(huán)境負(fù)荷減輕對(duì)策，廣泛采用的是不使用冷卻劑(coolant)(潤(rùn)滑/冷卻材)而可以成形的“使用樹(shù)脂被覆鋁合金板的干法成形技術(shù)”。該技術(shù)雖然只適用于3片式(3 e — 7夕4/ )的瓶罐，但是現(xiàn)在也慢慢進(jìn)展到面向2片式的DI罐的應(yīng)用。本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，在該“使用樹(shù)脂被覆鋁合金板的干法成形技術(shù)”中，因?yàn)闇p徑擠壓沖模和鋁合金板之間存在樹(shù)脂膜，所以鋁合金表面的Al-Fe-Mn系金屬間化合物的分布狀況對(duì)減徑擠壓加工性幾乎沒(méi)有影響。因此，即使將Al-Fe-Mn系金屬間化合物的形成作為必須的元素的Mn的含量限制在0. 8質(zhì)量％以下，也可以進(jìn)行連續(xù)性的減徑擠壓加工。
另外本發(fā)明者們還發(fā)現(xiàn)，Mn含量的降低具有促進(jìn)熱軋時(shí)的再結(jié)晶的效果，此外，通過(guò)使Mg、Fe的含量增加，能夠更容易得到再結(jié)晶組織。通過(guò)適當(dāng)?shù)亟M合這些成分，即使相比以往大幅地降低實(shí)施均熱處理時(shí)的熱處理溫度，也能夠制造出作為罐體材(罐身)具有可充分滿足性能的鋁合金板。此外還可知，因?yàn)镸g含量的增加也有助于強(qiáng)度提高，所以能夠充分彌補(bǔ)因Mn含量的降低造成的強(qiáng)度降低，也能夠確保鋁罐的剛性。此外還可知，Mg含量的大幅增加造成的強(qiáng)度過(guò)度提高導(dǎo)致成形性降低這樣的問(wèn)題產(chǎn)生，但通過(guò)適當(dāng)規(guī)定均熱條件，使Mg2Si金屬間化合物積極地形成，能夠避免成形性降低這一問(wèn)題。基于以上的事項(xiàng)，創(chuàng)造出了本發(fā)明。即，為了解決前述課題，本發(fā)明的鋁合金板，是270°C X 20秒的烘烤處理后的屈服強(qiáng)度為225N/mm2以上的樹(shù)脂被覆罐體用鋁合金板，其中，含有Si :0. 10 0. 40質(zhì)量％、Fe 0. 35 0. 80 質(zhì)量％、Cu :0. 10 0. 35 質(zhì)量％、Mn :0. 20 0. 80 質(zhì)量％、Mg :1. 5 2. 5 質(zhì)量％，余量由Al和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成,所述Si對(duì)于所述Fe的含量的比(Si/Fe)為0. 75以下，在截面的板厚方向的中心部，最大長(zhǎng)度為Ium以上的Mg2Si金屬間化合物的面積率為0. 10%以上。如此，本發(fā)明的鋁合金板，因?yàn)閷n含量限制在0.8質(zhì)量％以下，所以能夠促進(jìn)熱軋時(shí)的再結(jié)晶。而且，由于將Mg含量規(guī)定在I. 5質(zhì)量％以上，將Fe含量規(guī)定在0. 35質(zhì)量％以上，所以將更容易地形成再結(jié)晶組織。因此，即使比以往大幅地降低實(shí)施均熱處理時(shí)的熱處理溫度，并且將熱處理限制為I次，也能夠成為作為罐體材(罐身材)具有可充分滿足性能(成形性、耐壓性等)的鋁合金板。還有，由于Mg2Si金屬間化合物的面積率為0. 10%以上，所以不會(huì)發(fā)生固溶Mg量大幅增加導(dǎo)致的成形性降低。還有，Mn含量限制在0. 8質(zhì)量％以下，所以也認(rèn)為有Al-Fe-Mn系金屬間化合物無(wú)法充分在鋁合金板表面形成的情況。但是，因?yàn)殇X合金板上被覆有樹(shù)脂，所以在制罐工序中的減徑擠壓加工時(shí)利用該樹(shù)脂承擔(dān)潤(rùn)滑材的作用，由此能夠熱膠著等的問(wèn)題。另外，本發(fā)明的鋁合金板，優(yōu)選還含有Cr :0. 10質(zhì)量％以下、Zn :0. 40質(zhì)量％以下、Ti :0. 10質(zhì)量％以下之中的一種以上。如此，本發(fā)明的鋁合金板，能夠以規(guī)定量含有Cr、Zn，因此能夠提高廢料對(duì)于鋁合金的調(diào)配率，其結(jié)果是能夠?qū)崿F(xiàn)樹(shù)脂被覆用鋁合金板的成本降低。另外，通過(guò)以規(guī)定量含有Ti，不會(huì)對(duì)材料特性造成影響而能夠使晶粒微細(xì)化，其結(jié)果是能夠使樹(shù)脂被覆罐體用鋁合金板的成形性。另外，本發(fā)明的樹(shù)脂被覆罐體用鋁合金板的制造方法，包括如下工序熔解、鑄造所述成分的鋁合金成為鑄錠的鑄造工序；以到達(dá)溫度450 530°C對(duì)所述鑄錠進(jìn)行一次熱處理，從而使之均質(zhì)化的均熱處理工序；不冷卻經(jīng)過(guò)均質(zhì)化的所述鑄錠而進(jìn)行熱軋，使之成為熱軋板的熱軋工序；不對(duì)所述熱軋板進(jìn)行退火而進(jìn)行冷軋的冷軋工序，所述熱軋工序結(jié)束溫度為300 380°C，所述冷軋工序總軋制率為80 90%。如此，本發(fā)明的樹(shù)脂被覆罐體用鋁合金板的制造方法，由于均熱處理工序的熱處理到達(dá)溫度為450 530°C，與歷來(lái)進(jìn)行的常規(guī)方法(二次均熱、二段式均熱)相比較，能夠大幅降低溫度。此外與常規(guī)方法不同的是，均熱處理工序的熱處理可以為I次。因此，根據(jù)本發(fā)明的樹(shù)脂被覆罐體用鋁合金板的制造方法，能夠?qū)崿F(xiàn)制造時(shí)的節(jié)能化、減輕環(huán)境負(fù)荷。
另外,通過(guò)如上述限定均熱條件,能夠積極地形成Mg2Si金屬間化合物,從而能夠回避固溶Mg量大幅增加導(dǎo)致的成形性下降的問(wèn)題。另外，本發(fā)明的樹(shù)脂被覆罐體用鋁合金板的制造方法的所述冷軋工序的冷軋，優(yōu)選使用串列式(夕)的軋機(jī)進(jìn)行。使用串列式的軋機(jī)，與單一('> > - ^ )方式的軋機(jī)比較，能夠提高一次通板的軋制率。由此，能夠穩(wěn)定提高一次通板的放熱量，實(shí)現(xiàn)送卷時(shí)間的縮短、生產(chǎn)成品率的提高、能源消耗的減少等。因此，能夠效率地、經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行冷軋，鋁合金板的生產(chǎn)率提高。根據(jù)本發(fā)明的鋁合金板，即使將Mn含量限制在0. 8質(zhì)量％以下，通過(guò)與其他成分組成，作為罐體材(罐身材)也能夠發(fā)揮出可充分滿足的性能。因此，根據(jù)本發(fā)明的樹(shù)脂被覆罐體用鋁合金板，能夠降低Mn的含量。另外，根據(jù)本發(fā)明的鋁合金板，由于將各成分限制在規(guī)定量，因此能夠比以往大幅降低均熱處理工序的熱處理的到達(dá)溫度，并且能夠?qū)崽幚硐拗茷橐淮?。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)制造時(shí)的節(jié)能、環(huán)境負(fù)荷減輕。另外，由于將各成分限定為規(guī)定量，所以能夠使Mg2Si金屬間化合物積極地形成，提高鋁罐的成形性。而且，根據(jù)本發(fā)明的樹(shù)脂被覆罐體用鋁合金板的制造方法，由于比以往大幅降低了均熱處理工序的熱處理的到達(dá)溫度，并且能夠?qū)崽幚硐拗茷橐淮?，因此能夠?qū)崿F(xiàn)制造時(shí)的節(jié)能、環(huán)境負(fù)荷減輕。另外，根據(jù)本發(fā)明的樹(shù)脂被覆罐體用鋁合金板的制造方法，能夠使Mg2Si金屬間化合物積極地形成，提高鋁罐的成形性。此外，根據(jù)本發(fā)明的樹(shù)脂被覆罐體用鋁合金板的制造方法，由于熱處理工序的熱處理可以為一次，所以能夠使該工序縮短化，能夠提高樹(shù)脂被覆罐體用鋁合金板的生產(chǎn)率。


圖I是模式化地表示現(xiàn)有一例的瓶罐(2片式瓶罐和3片式瓶罐)的立體圖。圖2是模式化地表示現(xiàn)有的一例的DI罐的立體圖。圖3 (a)是表示瓶罐(3片式瓶罐)的制造方法的模式圖，(b)是表示DI罐的制造方法的模式圖。
圖4(a)、(b)是模式化地說(shuō)明罐體的凸緣成形性的評(píng)價(jià)方法的剖面圖。符號(hào)的說(shuō)明I瓶罐(2片式瓶罐或3片式瓶罐)2、12 主體部3、13 頸部4、14 開(kāi)口部5螺紋部 6 底部IlDI 罐15凸緣部A層壓材料
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)于本發(fā)明的鋁合金板(以下適宜稱為鋁合金板)及其制造方法詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。還有，所謂鋁合金板，是表面(單面或雙面)被覆由樹(shù)脂構(gòu)成的保護(hù)層而形成于罐體的罐體用的鋁合金板?！朵X合金板》鋁合金板，烘烤處理后的屈服強(qiáng)度為規(guī)定范圍內(nèi)，以規(guī)定量含有Si、Fe、Cu、Mn、Mg，余量由Al和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，此外，使所述Si與所述Fe的比(Si/Fe)在規(guī)定值以下，此外，將Mg2Si金屬間化合物的面積率限制在規(guī)定量以上。以下，對(duì)于鋁合金板的成分的限定理由和鋁合金板的特性進(jìn)行說(shuō)明。〈Si :0. 10 0. 40 質(zhì)量％ >Si是對(duì)熱軋時(shí)的再結(jié)晶舉動(dòng)和集合組織施加影響的元素。另外，通過(guò)形成Mg2Si金屬間化合物，能夠降低強(qiáng)度，有助于成形性。Si的含量低于0. 10質(zhì)量％時(shí)，0-180°制耳變高，減徑擠壓加工時(shí)的耳裂(耳切札)發(fā)生，進(jìn)而容易發(fā)生罐體裂紋(^ 4才7 )。另外，Mg2Si金屬間化合物的形成不足，由于強(qiáng)度過(guò)大，容易發(fā)生凸緣裂紋。另一方面，若Si的含量超過(guò)0.40質(zhì)量％，則在熱軋卷板中難以發(fā)生再結(jié)晶，因此由于加工組織(未再結(jié)晶部)的殘存而導(dǎo)致加工性下降，容易發(fā)生罐體裂紋。因此，Si的含量為0. 10 0. 40質(zhì)量％?！碏e :0. 35 0. 80 質(zhì)量％ >Fe是對(duì)熱軋時(shí)的再結(jié)晶舉動(dòng)和集合組織施加影響的元素。Fe的含量低于0. 35質(zhì)量％時(shí)，在熱軋卷板中難以發(fā)生再結(jié)晶，因此由于加工組織的殘存而導(dǎo)致加工性下降，容易發(fā)生罐體裂紋。另一方面，若Fe的含量超過(guò)0.80質(zhì)量％，則Al-Fe-Mn系金屬間化合物大量形成，在DI罐的凸緣成形時(shí)容易發(fā)生裂紋(凸緣裂紋)。因此，F(xiàn)e的含量為0. 35 0. 80質(zhì)量％?！碈u :0. 10 0. 35 質(zhì)量％ >Cu是有助于鋁合金板的強(qiáng)度的元素。Cu的含量低于0. 10質(zhì)量％時(shí)，強(qiáng)度不足，瓶罐的頭部壓曲強(qiáng)度不足以及DI罐的耐壓強(qiáng)度不足。另一方面，若Cu的含量超過(guò)0. 35質(zhì)量％，則在熱軋卷板中難以發(fā)生再結(jié)晶，因此由于加工組織的殘存而導(dǎo)致容易發(fā)生罐體裂紋。另外，由于強(qiáng)度過(guò)大，凸緣裂紋也容易發(fā)生。因此，Cu的含量為0. 10 0. 35質(zhì)量％?！碝n :0. 20 0. 80 質(zhì)量％ >Mn有助于鋁合金板的強(qiáng)度，并且是對(duì)熱軋時(shí)的再結(jié)晶舉動(dòng)和集合組織施加影響的元素。Mn的含量低于0. 20%時(shí)，強(qiáng)度不足，瓶罐的頭部壓曲強(qiáng)度不足以及DI罐的耐壓強(qiáng)度不足。另一方面，若Mn的含量超過(guò)0.80質(zhì)量％，則在熱軋卷板中難以發(fā)生再結(jié)晶，因此由于加工組織的殘存而導(dǎo)致容易發(fā)生罐體裂紋。另外，Al-Fe-Mn系金屬間化合物大量形成，DI罐的凸緣成形時(shí)容易發(fā)生裂紋。因此，Mn含量為0. 20 0. 80質(zhì)量％?！碝g :1. 5 2. 5 質(zhì)量 ％ >Mg是有助于鋁合金板的強(qiáng)度的元素。Mg的含量低于I. 5質(zhì)量％時(shí)，強(qiáng)度不足，瓶罐的頭部壓曲強(qiáng)度不足以及DI罐的耐壓強(qiáng)度不足。另一方面，若Mg的含量超過(guò)2. 5質(zhì)量％，則在熱軋時(shí)表面容易發(fā)生熱膠著，在制罐時(shí)容易產(chǎn)生波紋造成的外觀不良。另外，強(qiáng)度過(guò)度提高，容易發(fā)生罐體裂紋和凸緣裂紋。因此Mg含量為I. 5 2. 5質(zhì)量％。<余量A1和不可避免的雜質(zhì)>鋁合金板的成分除前述以外，余量由Al和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。還有，作為不可避免的雜質(zhì)，例如Zr :0. 10質(zhì)量％以下、B :0. 05質(zhì)量％以下的含量不妨礙本發(fā)明的效果,這樣的不可避免的雜質(zhì)允許含有。在此，對(duì)于Si、Fe，不僅規(guī)定其在鋁合金中所含有的總量，而且關(guān)于Si對(duì)于Fe的含量的比(Si/Fe)也限制在規(guī)定值以下。 〈Si/Fe :0. 75 以下 >若Si對(duì)于Fe的含量的比(Si/Fe)超過(guò)0. 75，則在熱軋卷板中難以發(fā)生再結(jié)晶，由于加工組織的殘存而導(dǎo)致加工性降低，因此容易發(fā)生罐體裂紋。因此，Si對(duì)Fe的含量的比(Si/Fe)為 0. 75 以下。<Mg2Si金屬間化合物的面積率0. 10%以上>招合金板在截面的板厚方向的中心部,最大長(zhǎng)度Ium以上的Mg2Si金屬間化合物的面積率為0. 10%以上。還有，所謂截面的板厚方向中心部，具體是指板厚方向(0.3 0. 7) Xt的部位(1板厚)。面積率低于0. 10%時(shí)，材料強(qiáng)度過(guò)高，減徑擠壓加工時(shí)容易發(fā)生罐體裂紋，另外容易在凸緣成形時(shí)產(chǎn)生裂紋。因此Mg2Si金屬間化合物的面積率為0. 10%以上。而且，Mg2Si金屬間化合物的面積率能夠通過(guò)前述的Mg、Si的含量進(jìn)行控制。另外，能夠通過(guò)使后述的均熱處理工序的處理?xiàng)l件(溫度范圍、處理次數(shù))適當(dāng)化來(lái)加以控制。在Mg2Si金屬間化合物的檢測(cè)方法中，作為一例列舉掃描型電子顯微鏡(SEM)的應(yīng)用。Mg2Si金屬間化合物在SEM的組成(COMPO)像中能夠根據(jù)與母相的對(duì)比度進(jìn)行識(shí)別，Al-Fe-Mn系、Al-Fe-Mn-Si系金屬間化合物比Al母相發(fā)白，Mg2Si金屬間化合物比Al母相發(fā)黑。在鋁合金板的截面的板厚方向中心部的Mg2Si金屬間化合物中，切下鋁合金板，研磨包含軋制方向和板厚方向的切截面加工成鏡面作為觀察面，觀察板厚方向(0. 3 0. 7) Xt的部位(t :板厚)。從該區(qū)域觀察拍攝優(yōu)選的多個(gè)視野合計(jì)Imm2以上，使用圖像處理裝置等測(cè)量關(guān)于Mg2Si金屬間化合物的面積率。<烘烤處理后的屈服強(qiáng)度225 270N/mm2>樹(shù)脂被覆罐體用鋁合金板，其重要的指標(biāo)是，對(duì)于該鋁合金板實(shí)施設(shè)定為印刷/涂裝后的烘烤的條件、即[270°C、20秒]這樣的熱處理后的屈服強(qiáng)度(0.2%屈服強(qiáng)度)。還有，該屈服強(qiáng)度能夠通過(guò)所述Cu、Mn、Mg的含量、后述的軍熱處理工序的處理?xiàng)l件(溫度范圍、處理次數(shù))的最佳化和后述的冷軋率來(lái)進(jìn)行控制。通過(guò)使對(duì)于鋁合金板以270°C實(shí)施20秒的熱處理后的屈服強(qiáng)度為225N/mm2以上，
能夠滿足作為樹(shù)脂被覆罐體用的罐強(qiáng)度等的罐特性。還有，超過(guò)270N/mm2時(shí)，成形時(shí)需要高的加工力，因此，成形性下降。因此，270°C X 20秒的烘烤處理后的屈服強(qiáng)度為225 270N/mm2。鋁合金板作為任意成分，也可以按規(guī)定量含有Cr、Ti、Zn之中I種以上?！碈r :0. 10 質(zhì)量％ 以下 >對(duì)板表面實(shí)施樹(shù)脂被覆后成形為罐這一類型的鋁合金板，作為樹(shù)脂被覆前處理，為了提高樹(shù)脂的密接性而對(duì)板進(jìn)行磷酸鉻酸鹽處理。因此，Cr的含量與不實(shí)施樹(shù)脂被覆的情況相比必然變多。在此，允許Cr的添加，能夠增加在對(duì)于這些樹(shù)脂被覆型的鋁合金板掉罐時(shí)發(fā)生的碎屑的使用量。另一方面，若Cr的含量超過(guò)0. 10質(zhì)量％，則在熱軋卷板中難以發(fā)生再結(jié)晶，因此由于加工組織的殘存而導(dǎo)致加工性下降，容易發(fā)生罐體裂紋。因此Cr的含量為0. 10質(zhì)量％以下?！碩i :0. 10 質(zhì)量％ 以下〉Ti是有助于鑄錠組織的微細(xì)化的元素。若通過(guò)添加Ti而在鑄造時(shí)使鑄錠組織微細(xì)化，則鑄造性提高，可以進(jìn)行高速鑄造。該效果能夠通過(guò)0.01質(zhì)量％以上的添加而取得。但是，若添加超過(guò)0. 10質(zhì)量％的量，則過(guò)濾器的堵塞加快，因此在鑄造中接下來(lái)的熔湯難以通過(guò)過(guò)濾器，進(jìn)而不得不中上鑄造。因此，Ti的含量為0. 10質(zhì)量％以下。還有，添加Ti時(shí)，將作為Ti B = 5 I的比例的鑄錠微細(xì)化劑(Al_Ti_B)，以華夫餅或棒的形狀添加到鑄造前的熔湯中，因此必然也添加有與含有比例相應(yīng)的B。〈Zn :0. 40 質(zhì)量％ 以下 >Zn是被判斷為雜質(zhì)的元素。如果Zn的含量為0. 40質(zhì)量％以下，則不會(huì)影響材料特性、罐特性。還有，為了提高廢料向原料中的調(diào)配率(例如提高熱交換器用包覆材的廢實(shí)使用量)，進(jìn)而降低成本，Zn的積極添加有效。因此，Zn的含量為0.40質(zhì)量％以下。接著，對(duì)于本發(fā)明的包裝容器用鋁合金板的制造方法進(jìn)行說(shuō)明?！稑?shù)脂被覆罐體用鋁合金板的制造方法》樹(shù)脂被覆罐體用鋁合金的制造方法，包括鑄造工序、均熱處理工序、熱軋工序和冷軋工序。以下對(duì)于各工序進(jìn)行說(shuō)明。<鑄造工序>鑄造工序是熔解、鑄造具有前述組成的鋁合金，制作鑄錠的工序。熔解、鑄造鋁合金的方法沒(méi)有特別限定，采用歷來(lái)公知的方法即可。例如，能夠使用真空感應(yīng)爐進(jìn)行熔解，使用連續(xù)鑄造法和半連續(xù)鑄造法進(jìn)行鑄造。
〈均熱處理工序〉均熱處理工序是對(duì)于通過(guò)鑄造工序制作的鑄錠進(jìn)行均質(zhì)化熱處理的工序。在此，在均熱處理工序中，以到達(dá)溫度450 530°C進(jìn)行I次熱處理。到達(dá)溫度低于450°C時(shí)，熱終軋時(shí)的卷取溫度仍不充分，因此在熱軋卷板中難以發(fā)生再結(jié)晶。另外，軋制自身困難。另一方面，到達(dá)溫度超過(guò)530°C時(shí)，Mg2Si金屬間化合物的形成量變少，因此，材料強(qiáng)度變高，成形性下降。還有，即使在前述的低熱處理溫度下，且只有一次熱處理，通過(guò)使用具有前述組成的鋁合金，也能夠發(fā)揮出作為罐體材(罐身材)能夠充分滿足的性能。 另外，均熱處理的保持時(shí)間(從達(dá)到450°C以上至低于450°C的時(shí)間)優(yōu)選為2小時(shí)以上。若保持時(shí)間低于2小時(shí)，則得不到充分的均質(zhì)化?！礋彳埞ば颉禑彳埞ば蚴菍?duì)于在均熱處理工序中經(jīng)過(guò)均質(zhì)化熱處理的鑄錠不進(jìn)行冷卻，而是進(jìn)行熱軋以制作軋制板的工序。在此，在熱軋工序中，以結(jié)束溫度為300 380°C的條件進(jìn)行熱軋。結(jié)束溫度低于300°C時(shí)，熱軋卷板不發(fā)生再結(jié)晶，由于加工組織的殘存而導(dǎo)致冷軋后的制品板的45°制耳變高，減徑加工時(shí)容易發(fā)生罐體裂紋。另一方面，若結(jié)束溫度超過(guò)380°C，則板表面的氧化皮膜增大/熱膠著發(fā)生，導(dǎo)致罐的表面品質(zhì)降低而失去商品價(jià)值。還有，熱軋的方法沒(méi)有特別限定，采用歷來(lái)公知的方法即可?！蠢滠埞ば颉道滠埞ば蚴菍?duì)于在熱軋工序中制作的冷軋板進(jìn)行冷軋而制作鋁合金板的工序。在此，在冷軋工序中，以總軋制率為80 90%的條件進(jìn)行冷軋。總軋制率低于80%時(shí)，強(qiáng)度不足。另一方面，若總軋制率超過(guò)90%，則招致45°制耳增加。還有，該45°制耳增加時(shí)，則減徑加工時(shí)罐體裂紋多發(fā)。在冷軋工序中，不進(jìn)行冷軋的退火(中間退火)。若進(jìn)行退火，則成形時(shí)的加工硬化變大，頸縮成形時(shí)的皺褶發(fā)生等致使頸縮成形時(shí)劣化，另外工序增加，造成成本上上升。冷軋工序中的冷軋，優(yōu)選使用串列式的軋機(jī)(連軋機(jī))進(jìn)行。通過(guò)使用串列式的軋機(jī)，與單一方式的軋機(jī)比較，能夠提高一次通板的軋制率。由此，一次通板的放熱量穩(wěn)定變高，能夠?qū)崿F(xiàn)送卷時(shí)間的縮短、生產(chǎn)成品率的提高、能源消耗的減少等。因此，能夠效率地、經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行冷軋，鋁合金板的生產(chǎn)率提高。以上說(shuō)明的本發(fā)明的樹(shù)脂被覆罐體用鋁合金板，能夠適用于如圖I所示的現(xiàn)有的一例的瓶te I (2片式瓶或3片式瓶)，和如圖2所不的現(xiàn)有的一例的DI 11等。還有，以本發(fā)明的樹(shù)脂被覆罐體用鋁合金板為層壓材料(被覆有樹(shù)脂的鋁合金板)時(shí)，經(jīng)由粘接劑等使適用于歷來(lái)公知的層壓材料的各種樹(shù)脂膜貼合在該樹(shù)脂被覆罐體用鋁合金板的表面后，再在該樹(shù)脂膜熔點(diǎn)以上實(shí)施熱處理即可。將使用了本發(fā)明的樹(shù)脂被覆罐體用鋁合金板的層壓材料A應(yīng)用于圖I所示的現(xiàn)有的一般性的瓶罐I (在皮以3片式瓶罐為例進(jìn)行說(shuō)明)時(shí)，例如，如圖3(a)所示，對(duì)于層壓材料A，實(shí)施杯成形和DI成形等的罐體成形而形成有底筒狀的罐(主體部2)。接著，對(duì)該有底圓筒狀的罐(主體部2)的底部實(shí)施頸縮加工而形成頸部3。然后，實(shí)施印刷/烘烤，在頸部3形成開(kāi)口部4后，再實(shí)施安裝蓋用的螺紋切割加工而設(shè)置螺紋部5。另外，在與之對(duì)向的開(kāi)口部，實(shí)施瓶頸加工和凸緣加工后，接合由('>一7)另外成形的底蓋而形成底部6，從而能夠制造3片式瓶Sig I。另外，將使用了本發(fā)明的樹(shù)脂被覆罐體用鋁合金板的層壓材料A應(yīng)用于圖2所示的現(xiàn)有的一般的DI罐11時(shí)，例如如圖3(b)所示，對(duì)于層壓材料A實(shí)施杯成形和DI成形等的罐體成形而形成有底圓筒狀的罐(主體部12)。接著，對(duì)該有底圓筒狀的罐(主體部12)實(shí)施頸縮加工而形成頸部13。然后，實(shí)施印刷/烘烤，在頸部13有末端部形成開(kāi)口部14，但這時(shí)使開(kāi)口部14的口徑比主體部12的直徑小而進(jìn)行加工，從而能夠制造DI罐11。實(shí)施例接著，就本發(fā)明的包裝容器用鋁合金板，將滿足本發(fā)明的要件的實(shí)施例和不滿足本發(fā)明的要件的比較例進(jìn)行比較而具體說(shuō)明?！朵X合金板的制作》 熔解具有表I的實(shí)施例I 12和比較例I 20所示的合金組成的招合金,通過(guò)半連續(xù)鑄造法制成厚600mm的鑄錠。接著，對(duì)該鑄錠進(jìn)行端面銑削，其后進(jìn)行均熱處理，接著進(jìn)行熱粗軋、熱終軋，制作熱軋卷板(熱軋板)。此外，對(duì)該熱軋卷板實(shí)施冷軋，成為鋁罐用的鋁合金板(板厚0. 300mm)。還有，關(guān)于均熱處理、熱軋(熱粗軋、熱終軋)和冷軋的各條件如表I所示。〈鋁合金板的特性〉接著，作為如此制造的鋁合金板的特性，通過(guò)以下的測(cè)量方法求得制造后(即冷軋后)的270°C X20秒的烘烤處理(熱處理)后的0.2%屈服強(qiáng)度。從以270°C實(shí)施了 20秒的烘烤處理的鋁合金板上提取JIS5號(hào)試驗(yàn)片，使用該試驗(yàn)片，依據(jù)JISZ2241進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測(cè)量烘烤處理后的0. 2%屈服強(qiáng)度。<Mg2Si金屬間化合物的面積率>另外，Mg2Si金屬間化合物的面積率通過(guò)以下的測(cè)定方法求得。切下鋁合金板進(jìn)行樹(shù)脂填埋，以包含軋制方向和板厚方向的面作為觀察面進(jìn)行研磨而成為鏡面，對(duì)于該鏡面化的面，用掃描型電子顯微鏡(SEM),以加速電壓15kV、倍率500倍的組成(COMPO)像觀察20個(gè)視野。觀察視野為板厚方向(0. 3 0. 7) Xt的部位(t :板厚)。比母相發(fā)白的部分視為Al-Fe-Mn系或Al-Fe-Mn-Si系金屬間化合物，比母相發(fā)黑的部分視為Mg2Si金屬間化合物，通過(guò)圖像處理求得最大長(zhǎng)度為I U m以上的金屬間化合物的面積的合計(jì)，計(jì)算面積率?！禗I罐的罐體的制作》對(duì)鋁合金板實(shí)施磷酸鉻酸鹽處理，兩面層壓厚16 iim的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹(shù)脂膜。對(duì)該板進(jìn)行拉深成形(杯成形)，其后進(jìn)行DI成形(減徑擠壓成形)，修整開(kāi)口部，成為外徑66mm、高124mm、側(cè)壁厚0. Imm(不含膜)的有底筒形狀的罐體。然后，進(jìn)行設(shè)定為印刷/涂裝后的烘烤的270°C X 20秒的熱處理，作為供試材?！禗I罐成形評(píng)價(jià)》〈減徑擠壓加工性〉對(duì)于各供試材各10000罐進(jìn)行毛還直徑(blank diameter) 140mm、杯直徑90mm的杯成形之后，使第三減徑擠壓時(shí)的減徑擠壓加工率為40%而進(jìn)行DI成形，如果這時(shí)的裂開(kāi)(罐體裂紋)發(fā)生數(shù)為4罐以下，則判斷為“良好〇”，發(fā)生5罐以上時(shí)判斷為“不良X ”?！赐咕壋尚涡栽u(píng)價(jià)〉在所述罐體20罐中對(duì)開(kāi)口部進(jìn)4段的頸縮成形，使開(kāi)口部的內(nèi)徑為57. 3mm。對(duì)于該罐體，如圖4(a)、(b)所示固定罐底，從開(kāi)口部插入擴(kuò)罐夾具向罐底壓入，從而使開(kāi)口部的邊緣向外側(cè)擴(kuò)張。夾具的插入部分的直徑和上升的R(圖4的D、R)分別為57. 3mm、3. 0mm，在與罐體的接觸部涂布潤(rùn)滑劑(Castrol制水溶性塑性加工油劑No. 700)。向罐體壓下夾具直至開(kāi)口部的端部破裂，測(cè)量擴(kuò)罐率(((擴(kuò)罐后的開(kāi)口部直徑/擴(kuò)罐前的開(kāi)口直徑)-I) X 100% )。
如果平均擴(kuò)罐率為12%以上，則判斷為“良好〇”，如果低于12%則判斷為“不良X ”?！茨蛪簭?qiáng)度評(píng)價(jià)〉對(duì)于所述罐體20罐，以水壓式耐壓強(qiáng)度測(cè)定器施加內(nèi)壓，以壓曲(buckling)時(shí)的內(nèi)壓的最大值作為耐壓強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)。該值(平均值)為647kPa以上(6. 6kg/cm2以上)時(shí)判斷為“良好”，低于647kPa (低于6. 6kg/cm2)判斷為“不良”。〈波紋評(píng)價(jià)〉目測(cè)觀察所述罐體20罐的側(cè)壁部，如果在全部罐中環(huán)狀的黑線(波紋)在I個(gè)以下則為“良好〇”，如果確認(rèn)到2個(gè)以上的罐有I罐則為“不良”。鋁合金板的組成、制造條件和各試驗(yàn)結(jié)果顯示在表I中。還有，在表I中，不滿足本發(fā)明的構(gòu)成的和在耐壓強(qiáng)度評(píng)價(jià)中判斷為不良的，在數(shù)值下劃下劃線表示。表I
權(quán)利要求
1.ー種鋁合金板，其特征在于，是270°C X20秒的烘烤處理后的屈服強(qiáng)度為225 270N/mm2的鋁合金板，其中，含有Si :0. 10 O. 40質(zhì)量％、Fe :0. 35 O. 80質(zhì)量％、Cu O.10 O. 35質(zhì)量％、Mn :0. 20 O. 80質(zhì)量％、Mg :1. 5 2. 5質(zhì)量％，余量是Al和不可避免的雜質(zhì)， 并且，所述Si對(duì)于所述Fe的含量的比Si/Fe為O. 75以下， 在截面的板厚方向的中心部，最大長(zhǎng)度為I μ m以上的Mg2Si金屬間化合物的面積率為O.10%以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁合金板，其特征在干，還含有Cr:0. 10質(zhì)量％以下、Zn O.40質(zhì)量％以下、Ti :0. 10質(zhì)量％以下中的ー種以上的元素。
3.一種樹(shù)脂被覆罐體用鋁合金板的制造方法，其特征在于，包括 熔解、鋳造含有權(quán)利要求I或2所述的成分的鋁合金，從而形成鑄錠的鑄造エ序； 以到達(dá)溫度為450 530°C對(duì)所述鑄錠進(jìn)行一次熱處理，從而進(jìn)行均質(zhì)化的均熱處理ェ序； 不冷卻經(jīng)過(guò)均質(zhì)化的所述鑄錠而是進(jìn)行熱軋，從而形成熱軋板的熱軋エ序； 不對(duì)所述熱軋板進(jìn)行退火而是進(jìn)行冷軋的冷軋エ序， 其中，所述熱軋エ序的結(jié)束溫度為300 380°C，所述冷軋エ序的總軋制率為80 90%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的樹(shù)脂被覆罐體用鋁合金板的制造方法，其特征在于，所述冷軋エ序的冷軋使用串列式的軋機(jī)進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋁合金板及其制造方法，其使用盡可能降低了Mn含量的鋁合金，并且在制造時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能化、減輕環(huán)境負(fù)荷。一種270℃×20秒的烘烤處理后的屈服強(qiáng)度為225N/mm2以上的樹(shù)脂被覆罐體用鋁合金板，其含有Si0.10～0.40％、Fe0.35～0.80％、Cu0.10～0.35％、Mn0.20～0.80％、Mg1.5～2.5％，余量由Al和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，所述Si對(duì)于所述Fe的含量的比(Si/Fe)為0.75以下。此外，固溶Mn量為0.12～0.20％，或在截面的板厚方向的中心部，最大長(zhǎng)度1μm以上的Mg2Si金屬間化合物的面積率為0.10％以上。
文檔編號(hào)C22C21/08GK102676890SQ20121006104
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者井上祐志, 有賀康博, 松本克史, 正田良治, 鶴田淳人 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所