Di罐體用鋁合金板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及飲料、食品用途中使用的包裝容器，特別是在飲料罐的主體部DI成形 加工的DI罐體用鋁合金板。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)在，作為用于飲料、食品用途的包裝容器之一，已知由底和側(cè)壁為一體結(jié)構(gòu)的有 底圓筒狀的主體部（罐體）和密封該主體部的開口部成為上面的圓板狀的蓋部（罐蓋）構(gòu) 成的2片罐。作為這樣的罐的材料，從成形性、耐蝕性、強(qiáng)度等方面出發(fā)，廣泛應(yīng)用的是從 AA到JIS3000系等的鋁合金板。用該鋁合金板制造的2片罐中，特別是具有飲料罐這樣的 高度的圓筒形狀的罐的主體部大多通過被稱為DI (Drawing and wall Ironing)成形的拉 深加工-減薄拉深加工的多段加工而成形。然后，進(jìn)行涂裝、烘焙，通過頸縮加工使開口部 縮徑，通過翻邊加工將開口部的邊緣擴(kuò)至外側(cè)而形成罐體。最后，填充物（飲料、食品）被 填充于主體部?jī)?nèi)，在開口部卷邊接縫蓋部進(jìn)行密封。基于這樣的制法的罐被稱為DI罐（以 下，適宜稱為"罐"），被廣泛通用。
[0003] 一直以來，為了削減用這樣的鋁合金制的罐包裝的飲料的成本，作為輕量化及減 少原材料（鋁合金）的對(duì)策，推行的是使作為包裝容器的罐薄壁化。其結(jié)果是，現(xiàn)行的鋁合 金制的罐的側(cè)壁（最薄部）厚度除去涂膜為0. 105~0. 110mm左右。但是，對(duì)于這樣的薄 壁化的罐而言，特別是在板厚薄的側(cè)壁（周面）與突起物接觸而受到擠壓（被向內(nèi)壓）時(shí)， 突起物前端穿過側(cè)壁，有時(shí)發(fā)生穿孔（針孔）而填充物漏出的不良情況。作為突起物的接 觸，可以舉出在制造時(shí)（填充填充物、卷邊接縫蓋部、通過制造工序內(nèi)的運(yùn)送系統(tǒng)時(shí)）、流通 時(shí)、還有消費(fèi)者使用時(shí)，硬的異物由外部接觸等。另外，在翻邊加工中，開口部的邊緣被展開 時(shí)，有時(shí)在開口部的端部也產(chǎn)生裂紋（凸緣裂紋）。
[0004] 因此，為了能夠防止這樣的薄壁化的罐的側(cè)壁的針孔產(chǎn)生及開口部的凸緣裂紋， 即提高側(cè)壁的耐穿刺性及翻邊加工性（擴(kuò)罐性），推行的是作為材料方面的鋁合金板的改 良。
[0005] 例如，在專利文獻(xiàn)1中，公開了設(shè)計(jì)由有包含具有3000系組成的鋁合金冷軋板通 過DI成形或深拉成形而成形的罐身的方法。即，在實(shí)施了相當(dāng)于涂裝烘烤的熱處理的罐體 的厚度為〇. 〇7mm~0. 14mm的范圍、且該壁部的罐軸方向的抗拉強(qiáng)度為300MPa~500MPa、 伸長(zhǎng)率為3%~8%的情況下，使得針對(duì)將涂膜等表面皮膜進(jìn)行脫膜后的壁厚（t)的刺透強(qiáng) 度換算成壁厚〇. l〇5mm的罐的刺透強(qiáng)度可以得到35N以上的耐刺透強(qiáng)度。因此，由Mg含量 決定為了得到上述刺透強(qiáng)度的壁部的厚度，或者由期望的刺透強(qiáng)度決定規(guī)定的壁部厚度相 對(duì)應(yīng)的Mg含量。
[0006] 另外，還提出了各種通過控制具有3000系組成的鋁合金冷軋板的金屬間化合物， 使耐穿刺性提高的技術(shù)。例如，在專利文獻(xiàn)2中，公開了在具有3000系組成的鋁合金冷軋 板的表面，使金屬間化合物以特定密度和特定面積率分布的技術(shù)。而且，在包括由此進(jìn)行DI 成形的罐體的外面及內(nèi)面涂裝的側(cè)壁厚度為0. 110~0. 130mm的情況下，使該側(cè)壁的罐軸 方向上的伸長(zhǎng)率為3%以上且低于6%，使抗拉強(qiáng)度超過290MPa且為330MPa以下，使耐穿 刺性優(yōu)異。
[0007] 在專利文獻(xiàn)3、4中也公開了通過控制同樣具有3000系組成的鋁合金冷軋板的規(guī) 定尺寸的金屬間化合物的分布密度及面積率，使強(qiáng)度（耐穿刺性）及韌性提高的技術(shù)。并 且，在專利文獻(xiàn)5中，公開了通過使同樣具有3000系組成的鋁合金冷軋板以規(guī)定的加工率 進(jìn)行DI成形，在210~250°C下進(jìn)行熱處理，從而控制利用DI成形的加工硬化和抗拉強(qiáng)度， 使耐穿刺性提尚的技術(shù)。
[0008] 另外，在罐用的具有3000系組成的鋁合金冷軋板領(lǐng)域中，一直以來還提出了各種 通過規(guī)定Si、Cu、Mn、Fe等的固溶量，來提高薄壁化時(shí)的DI成形性、強(qiáng)度等特性的技術(shù)。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)1 :日本國(guó)專利第4667722號(hào)公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)2 :日本國(guó)特開2004-68061號(hào)公報(bào)
[0013] 專利文獻(xiàn)3:日本國(guó)特開2007-197815號(hào)公報(bào)
[0014] 專利文獻(xiàn)4:日本國(guó)特開2009-270192號(hào)公報(bào)
[0015] 專利文獻(xiàn)5:日本國(guó)特開2007-169767號(hào)公報(bào)
[0016] 發(fā)明要解決的課題
[0017] 近年來，DI罐的處理、使用條件成為罐內(nèi)外的壓力差更大而罐體容易變形等更嚴(yán) 酷的條件。因此，對(duì)薄壁化的罐體所要求的耐穿刺性（耐穿刺強(qiáng)度）也更加嚴(yán)酷。相對(duì)于 此，在所述現(xiàn)有技術(shù)中，為了得到此更嚴(yán)格的耐穿刺性，還有改善的余地。
[0018] 例如，專利文獻(xiàn)1這樣只控制Mg含量時(shí)，使顯著受組織中存在的化合物的影響的 刺透強(qiáng)度達(dá)到上述要求水平是有限的。另外，專利文獻(xiàn)2所公開的技術(shù)是通過將罐的側(cè)壁 厚度增厚到高于〇. 110mm來使耐穿刺性提高，并不能與罐的側(cè)壁厚度的薄壁化趨勢(shì)相適 應(yīng)。另外，在專利文獻(xiàn)5中公開的技術(shù)中，由于涂裝罐時(shí)的烘烤的溫度范圍被較高地限定， 因此，不適合欲在更低溫下進(jìn)行熱處理時(shí)的制罐方面的要求。另外，專利文獻(xiàn)3~5公開的 所述金屬間化合物的控制，雖然確實(shí)對(duì)于耐穿刺性的提高有效，但為了得到所述嚴(yán)格的耐 穿刺性，仍然還有改善的余地。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 本發(fā)明鑒于所述問題點(diǎn)而形成，其目的在于，提供一種DI罐體用鋁合金板，其能 夠滿足薄壁化的罐體所要求的更嚴(yán)格的耐穿刺性（耐穿刺強(qiáng)度）。
[0020] 用于解決課題的手段
[0021] 用于解決所述課題的本發(fā)明DI罐體用鋁合金板的重點(diǎn)在于，是具有如下組成的 鋁合金板，以質(zhì)量％計(jì)分別含有Mn :0? 3~1. 3%、Mg :0? 7~3. 0%、Si :0? 1~0? 5%、Fe : 0. 1~0. 8%、Cu :0. 01~0. 4%，余量由A1和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，其中，作為由三維原子 探針場(chǎng)離子顯微鏡測(cè)定的原子的集合體，該原子的集合體含有合計(jì)5個(gè)以上Mg原子或Cu 原子中的任意一種或兩種，并且無論以此所包含的Mg原子或Cu原子中的任一個(gè)原子為基 準(zhǔn)，作為該基準(zhǔn)的原子與相鄰的其他原子之中中的任意一個(gè)的原子的相互的距離為〇. 80nm 以下，將滿足這些條件的原子的集合體的平均密度限制在1 X 1024個(gè)/m 3以下。
[0022] 在此，所述鋁合金板也可以還含有Cr :0. 001~0. 1%、Zn :0. 05~0. 5%中的一 種或兩種。另外，優(yōu)選所述鋁合金板具有的強(qiáng)度特性是，被DI成形為最薄部的側(cè)壁厚度為 0. 085~0. 110mm的范圍的罐體，且該罐體進(jìn)行200°C X20分鐘熱處理時(shí)的罐體側(cè)壁的罐 軸方向的〇. 2%屈服強(qiáng)度為280MPa以上且350MPa以下。另外，所述鋁合金板的所述耐穿刺 性優(yōu)選為對(duì)于所述罐體施加1.7kgf/cm 2( = 166. 6kPa)的內(nèi)壓，在該罐體側(cè)壁的距罐底沿 罐軸方向的距離L = 60mm的部位，使前端為半徑0. 5mm的半球面的穿刺針相對(duì)于罐體側(cè)壁 垂直地以速度50mm/分鐘穿刺，直至該穿刺針貫通罐體側(cè)壁為止的載荷測(cè)定值之中的最大 值為35N以上。
[0023] 發(fā)明效果
[0024] 作為DI罐體用的原材的3000系組成的鋁合金板，在被制成（DI成形）罐體后受到 涂裝烘烤處理（熱處理）時(shí)，若罐體組織的亞晶?；淮龠M(jìn)，則耐穿刺性提高。但是，該罐 體組織的亞晶?；某潭扔捎谖诲e(cuò)密度、晶粒形狀等組織上的因素而難以定量性地規(guī)定。
[0025] 對(duì)此，在本發(fā)明中，根據(jù)能夠由三維原子探針場(chǎng)離子顯微鏡分析的特定原子的集 合體的存在狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)含有Cu的3000系鋁合金板之間的耐穿刺性的優(yōu)劣大不相同。即，發(fā) 現(xiàn)本發(fā)明所規(guī)定的特定原子的集合體越少，所述的組織的亞晶?；竭M(jìn)行，耐穿刺性越提 高，反之，該特定原子的集合體越多，罐體組織的亞晶?；讲贿M(jìn)行，耐穿刺性越差。
[0026]因此，本發(fā)明中規(guī)定的原子的集合體的存在狀態(tài)（平均密度），能夠成為使含有Cu 的3000系鋁合金板罐體化時(shí)，表示與耐穿刺性的關(guān)系的指標(biāo)。利用該指標(biāo)，在本發(fā)明中，控 制含有Cu的3000系鋁合金板的所述特定原子的集合體（團(tuán)簇）的存在狀態(tài)（平均密度）， 能夠使耐穿刺性提高，達(dá)到能夠滿足薄壁化的罐體所要求的更嚴(yán)格的耐穿刺性（耐穿刺強(qiáng) 度）的水平。
【附圖說明】
[0027] 圖1是示意性地說明罐體的穿刺強(qiáng)度的測(cè)定方法的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 以下，就用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的罐體用鋁合金板（以下稱為鋁合金板）的方式進(jìn)行說 明。
[0029](鋁合金組成）
[0030] 本發(fā)明的DI罐