TWI888100B

TWI888100B - 拉環用鋁合金板

Info

Publication number: TWI888100B
Application number: TW113114098A
Authority: TW
Inventors: 吉田智徳; 池田幸将; 工藤智行
Original assignee: 日商Ｕａｃｊ股份有限公司
Priority date: 2023-04-17
Filing date: 2024-04-16
Publication date: 2025-06-21
Also published as: KR20250022262A; EP4570938A4; TW202507021A; JP2024153483A; AU2024258073A1; JP7420998B1; US20250257430A1; CN120659899A; AU2024258073B2; WO2024219395A1; EP4570938A1

Abstract

本發明之一態樣為拉環用鋁合金板，係矽之含量為0.20質量%以上且0.60質量%以下，鐵之含量為0.30質量%以上且0.70質量%以下，銅之含量為0.11質量%以上且0.40質量%以下，錳之含量為0.7質量%以上且1.2質量%以下，鎂之含量為1.1質量%以上且3.0質量%以下，板厚t（mm）與相對於軋延方向之0°方向的拉伸強度σ _{B_} _0°（MPa）滿足下式（1），L-ST截面中，面積為0.3μm ²以上之Mg ₂Si粒子之總面積的比例為0.2%以下。（2.7×t-0.45）×σ _{B_0°}≧67　　‧‧‧（1）

Description

拉環用鋁合金板

本發明係關於一種拉環用鋁合金板。

近年來由於環境意識高漲，需要在製程中之二氧化碳排放量少的鋁合金板。鋁之製程中，間接地大幅影響二氧化碳排放的是鑄造步驟中的鋁新鑄塊的配比。

鋁新鑄塊之製造係在其精煉步驟中使用大量的電力，進而造成大量的二氧化碳排放。因此，減少鋁新鑄塊的調配量，提升水平式回收率(或稱閉環式回收率，closed loop recycling rate)對於鋁合金板之製造係有助於減少二氧化碳排放量。

一般而言，將鋁廢料再熔解來鑄造的情況下，相對於製造鋁新鑄塊的情況，二氧化碳排放量被認為可降至約30分之1。特別是在全世界使用之飲料罐用鋁合金板的生產量非常多，使其水平式回收率進一步提升，對於減輕環境負荷具有非常大的意義。

其中，主要以5182鋁合金(AA5182合金)形成之拉環，與以3104鋁合金(AA3104合金)形成之罐身相比，矽、鐵、銅、錳等之成分規格的上限較低，難以調配混合有3104鋁合金之來自罐體材料的廢料。

例如，若直接將城市產生之罐廢料(UBC：Used Beverage Can)調配，則因罐身與罐蓋之重量比使得3104鋁合金的成分包含較多，故容易超過5182鋁合金的成分上限，而需要以新鑄塊稀釋成分。

因此，拉環用鋁合金板與罐身用鋁合金板相比，係使用較多新鑄塊來調整為5182鋁合金的成分，回收率低。是以，藉由將拉環變更為容易調配3104鋁合金之成分的合金，可大幅減少拉環的新鑄塊使用率。

專利文獻1揭示了較接近3104鋁合金的成分之回收性優異的拉環用鋁合金板。

專利文獻1 為日本特開平5-263175號公報。

使拉環用之合金的成分接近3104鋁合金時的課題，有舉出拉環彎折強度及材料的韌性降低。例如，像是停留式拉環(stay-on tab)這樣以槓桿原理撬開刻痕部之機構，在開罐時有發生拉環彎折之開罐不良的疑慮。

拉環彎折強度係表示開罐時發生開罐不良，拉環彎折的情況下，施加於拉起部之荷重的最大值，係表示拉環對彎折之抵抗力的指標。因此，為了不引起開罐不良，被要求高拉環彎折強度。

一般而言若板厚越大，或材料的強度越大，則拉環彎折強度增加。因此，拉環係使用含有較多鎂之高強度5182鋁合金。

相對於此，若將習知之3104鋁合金用於拉環，則拉環彎折強度大幅降低，發生開罐不良的疑慮增加。又，若為了提升拉環彎折強度而使板厚過大，則導致拉環重量增加及拉環原價上升。

此外，材料的韌性會影響拉環的成形性。若材料的韌性低，則特別在拉環的彎曲加工部會發生成型破裂。然而，習知之較接近3104鋁合金的成分之拉環用鋁合金板無法滿足上述兩個課題的任一者或兩者，即拉環彎折強度及韌性(成形性)。

本發明之一方面較佳可提供一種拉環用鋁合金板，係調配來自罐材之廢材原料，且兼顧高拉環彎折強度及高韌性。

本發明之一態樣為拉環用鋁合金板，係矽之含量為0.20質量%以上且0.60質量%以下，鐵之含量為0.30質量%以上且0.70質量%以下，銅之含量為0.11質量%以上且0.40質量%以下，錳之含量為0.7質量%以上且1.2質量%以下，鎂之含量為1.1質量%以上且3.0質量%以下，餘量由鋁及無法避免之雜質構成，或餘量包含該鋁及該無法避免之雜質，板厚t(mm)與相對於軋延方向之0°方向的拉伸強度σ_{B_0°}(MPa)滿足下式(1)，L-ST截面中，面積為0.3μm²以上之Mg₂Si粒子之總面積的比例為0.2%以下。

(2.7×t-0.45)×σ_{B_0°}≧67‧‧‧(1)

藉此，可調配來自罐材之廢材原料，且兼顧鋁合金板的高拉環彎折強度及高韌性。亦即，可調配一定量的罐體用之3104鋁合金的廢材，可減少新鑄塊使用率，並可減少二氧化碳排放量。

D:軋延方向

R:彎曲稜線

L:長邊方向

LT:寬度方向

ST:板厚方向

〔第1圖〕第1圖為反覆彎曲測試的示意圖。

〔第2圖〕第2圖為L-ST截面的說明圖。

〔第3圖〕第3圖為顯示實施例的V值與拉環彎折強度之關係的圖表。

以下使用圖式說明本發明適用之實施形態。

〔1.第一實施形態〕

〔1-1.架構〕

<組成>

本發明之拉環用鋁合金板(以下亦僅稱為「合金板」)包含鋁(Al)、矽(Si)、鐵(Fe)、銅(Cu)、錳(Mn)及鎂(Mg)。

矽之含量的下限為0.20質量%，較佳為0.27質量%。矽之含量若未滿0.20質量%，則熱軋及固溶化處理後之冷軋的加工熱的矽析出量降低，有合金板之拉伸強度不足的疑慮。

又，JIS-H-4000：2014規範之3104鋁合金的矽成分規格的平均值為0.30質量%，JIS-H-4000：2014規範之5182鋁合金的矽成分規格的平均值為0.10質量%。因此，使矽之含量為0.27質量%以上，藉此，可調配較多的3104鋁合金之廢材。

矽之含量的上限為0.60質量%，較佳為0.39質量%。矽之含量若超過0.60質量%，則Mg₂Si的固溶溫度與鋁基質的固相線溫度之差變小，難以在均質化處理步驟中使存在於鑄塊之Mg₂Si固溶更多。又，在熱軋中，會新析出粗大的Mg₂Si。結果使拉伸強度及韌性降低。

此外，藉由使矽之含量為0.39質量%以下，可在均質化處理步驟中容易地使Mg₂Si固溶。又，熱軋中粗大的Mg₂Si之析出被抑制，可不實施熱軋後的熱處理步驟，即能得到良好的拉伸強度及韌性。

鐵之含量的下限為0.30質量%，較佳為0.35質量%。3104鋁合金的鐵成分規格的平均值為0.40質量%，5182鋁合金的鐵成分規格的平均值為0.18質量%。因此，藉由使鐵之含量為0.30質量%以上，可調配較多的3104鋁合金之廢材。

鐵之含量的上限為0.70質量%，較佳為0.55質量%。鐵之含量若超過0.70質量%，則異常地粗大的鋁-鐵-錳系或鋁-鐵-錳-矽系之介金屬化合物(即巨大化合物，giant compound)增加。結果導致龜裂的傳播路徑產生，降低合金板的韌性。

此外，藉由使鐵之含量為0.55質量%以下，多添加鎂的情況下，可抑制上述粗大的介金屬化合物之結晶化，並補足合金板的拉伸強度及韌性。

銅之含量的下限為0.11質量%，較佳為0.17質量%。銅之含量若未滿0.11質量%，則藉由固溶或析出來使強度增加之銅不足，合金板的拉伸強度降低。此外，藉由在熱軋及固溶化處理後之冷軋的加工使銅析出，可顯著地增加合金板的拉伸強度。

又，3104鋁合金的銅成分規格的平均值為0.15質量%，5182鋁合金的銅成分規格的平均值為0.075質量%。因此，藉由使銅之含量為0.11質量%以上，可調配較多的3104鋁合金之廢材。

銅之含量的上限為0.40質量%，較佳為0.25質量%。銅之含量若超過0.40質量%，則粗大的析出物增加，合金板的韌性降低。此外，藉由使銅之含量為0.25質量%以下，可增加拉伸強度而不大幅損害合金板的韌性。

錳之含量的下限為0.7質量%，較佳為0.75質量%。錳之含量若未滿0.7質量%，則藉由固溶或析出來使強度增加之錳不足，合金板的拉伸強度降低。

又，3104鋁合金的錳成分規格的平均值為1.1質量%，5182鋁合金的錳成分規格的平均值為0.35質量%。因此，藉由使錳之含量為0.75質量%以上，可調配較多的3104鋁合金之廢材。

錳之含量的上限為1.2質量%，較佳為0.95質量%。若錳之含量超過1.2質量%，則異常地粗大的鋁-鐵-錳系或鋁-鐵-錳-矽系之介金屬化合物增加。結果導致龜裂的傳播路徑產生，降低合金板的韌性。

鎂之含量的下限為1.1質量%，較佳為2.2質量%。鎂之含量若未滿1.1質量%，則藉由固溶來使強度增加之鎂不足，合金板的拉伸強度降低。此外，藉由在熱軋及固溶化處理後之冷軋的加工使鎂析出，可顯著地增加合金板的拉伸強度。

鎂之含量的上限為3.0質量%，較佳為2.8質量%。3104鋁合金的鎂成分規格的平均值為1.05質量%，5182鋁合金的鎂成分規格的平均值為4.5質量%。因此，藉由使鎂之含量為3.0質量%以下，較佳為2.8質量%以下，可調配較多的3104鋁合金之廢材，且減少含鎂原料的追加調配量。

合金板可包含鈦(Ti)。鈦之含量的上限較佳為0.10質量%。藉由包含鈦，使合金板的鑄塊的組織微細化。又，合金板可包含鋅(Zn)。鋅之含量的上限較佳為0.25質量%。再者，合金板可包含鉻(Cr)。鉻之含量的上限較佳為0.10質量%。

在不明顯損害合金板之性能的範圍內，合金板可包含無法避免之雜質。亦即，合金板分別含有上述範圍之矽、鐵、銅、錳、鎂、鈦、鋅及鉻，且餘量由鋁及無法避免之雜質構成，或餘量包含鋁(Al)及無法避免之雜質。無法避免之雜質的總量的上限較佳為0.15質量%。餘量可包含鋁及無法避免之雜質以外的物質。

<板厚、材料強度及拉環彎折強度>

本發明之合金板中，板厚t(mm)與相對於軋延方向之0°方向的拉伸強度σ_{B_0°}(MPa)滿足下式(1)。

V=(2.7×t-0.45)×σ_{B_0°}≧67‧‧‧(1)

鋁合金製拉環的拉環彎折強度之值，經驗上係與以鋁合金板的材料強度及板厚表示之V值(即式(1)的左邊)有強烈正相關。因此，藉由V值為67以上，可成形具有充分的拉環彎折強度之拉環。

又，拉伸強度σ_{B_0°}較佳為330MPa以上。藉此，可不使合金板的板厚大幅增加，即可成形具有充分的拉環彎折強度值之拉環。

關於V值與拉環彎折強度之關係的力學上的意義可如下述地說明。亦即，為了開罐而拉起拉環時，若拉環的抵抗力比施加於拉環的荷重低，則在刻痕正常開口前，因局部性的材料降伏而開始塑性變形。拉環彎折係此塑性變形持續進展使得拉環彎折的現象。

在拉環上，考慮到發生拉環彎折之位置的與彎曲稜線平行之截面，相對於因拉起拉環而施加於截面之彎矩的抵抗力，係截面形狀所固有之值即截面係數以及材料的降伏強度即0.2%耐力σ_0.2越高則越大。

若為例如一般的DRT公司型之停留式拉環形狀這樣的具有固定形狀的拉環，板厚越大則上述截面的截面係數越高。因此，關於拉環彎折，材料之降伏及塑性變形導致之彎折的容易開始的程度，係可藉由板厚與材料的0.2%耐力σ_0.2說明。

此外，拉環彎折係包含塑性變形進展至拉環彎折為止的現象，故需要考慮塑性變形中之材料的加工硬化。即使是0.2%耐力σ_0.2低，較快開始塑性變形的情況下，若塑性變形中的加工硬化量大，則塑性變形之進展被抑制，拉環不容易彎折。

因此，導入拉伸強度σ_{B_0°}做為表示包含至加工硬化為止的材料強度之指標來取代0.2%耐力σ_0.2，藉由使用以板厚t及拉伸強度σ_{B_0°}表示之V值，可評價鋁合金板的拉環彎折性。

式(1)之拉伸強度σ_{B_0°}係以JIS-Z-2241：2011規定之方法測定。板厚t藉由例如測微器測定。

鋁合金板的拉環彎折強度係以例如以下的步驟測定。對由鋁合金板成形之殼，實施刻痕加工以外的轉換壓製(conversion press)加工，成形為沒有刻痕的端部作為罐蓋。進一步地，將由鋁合金板成形之拉環安裝至罐蓋。將此罐蓋固定於治具，拉起拉環。此時，施加於拉起部的最大荷重之數值作為拉環彎折強度。

具體而言，對於拉環之成形，使用一般的DRT公司型之停留式拉環形狀的拉環模具。對於殼之成形，使用例如φ204Fullform(B64)形狀之殼模具。拉環彎折強度之測定係使用LEAD測器有限公司的開口試驗機Pop & Tear Tester。

更詳細而言，將以專用治具成形的無刻痕且安裝有拉環之罐蓋固定於治具。之後，在拉環的拉起部安裝用於賦予荷重之治具，在相對於蓋體的板部為垂直之方向，以施加有不致使拉環塑性變形之荷重的狀態，將用於賦予荷重之治具固定。在此狀態下，以30°/秒之旋轉速度使蓋體旋轉，藉此將拉環拉起並彎折。到旋轉角度90°為止之範圍內，讀取施加於拉環的拉起部之荷重的最大值。

<韌性>

拉環的成形性已知受到鋁合金板的韌性影響。

(反覆彎曲次數)

鋁合金板的韌性之評價指標的一種為反覆彎曲測試。若板厚相同，則反覆彎曲次數越多的鋁合金板的韌性越佳。

反覆彎曲測試係用以下步驟進行。例如，如第1圖所示，將切成寬12.5mm、長200mm之條狀的測試片配置於彎曲稜線R與合金板的軋延方向D呈平行之方向。將此測試片的兩端以夾具固定，以負重200N施加拉力。

在此狀態下，配置於被其中一個不動之夾具固定之測試片端部起算的測試片之長邊方向上150mm之位置的彎曲半徑R2.0mm之治具作為支點，使另一個夾具往左右旋轉90°來進行反覆彎曲，測定到測試片斷裂為止的彎曲次數。

彎曲次數係將往左右任一方彎曲90°之操作及回到原本位置之操作分別計算為一次。在途中斷裂的情況下，讀取其角度Θ(0°~90°)，以下述式(2)計算反覆彎曲次數N。式(2)中，N₀為往左右任一方彎曲90°之操作及由90°彎曲位置回到原本的0°位置之操作進行至測試片斷裂為止的次數之合計。

N=N₀+Θ/90‧‧‧(2)

反覆彎曲評價係板厚越厚則越不利，因此需要以作為基準之板厚進行補正來考慮。在此，以板厚0.245mm為基準，求出藉由下述式(3)規格化之規格化反覆彎曲次數N_s。此外，t_t(mm)為測試片的板厚。

N_s=N×t_t/0.245‧‧‧(3)

本發明之鋁合金板的規格化反覆彎曲次數N_s較佳為11.7次以上，更佳為15.0次以上。

(第二相粒子)

韌性受到強度及第二相粒子之分布的影響。亦即，強度越高或面積大之第二相粒子之密度越高，則韌性降低。特別是若鎂及矽的含量越高，則越容易形成Mg₂Si粒子。結果導致Mg₂Si粒子形成龜裂的起點及傳播路徑，影響韌性之降低。

本發明之鋁合金板在第2圖以斜線顯示之L-ST截面的板厚之中央區域中，面積為0.3μm²以上之Mg₂Si粒子占總面積的比例較佳為0.2%以下。又，第2圖中，L為長邊方向，ST為板厚方向，LT為寬度方向。

Mg₂Si粒子的面積比例可用例如以下之方法測定。首先，切斷測定樣品，將進行測定之面(即L-ST截面)以機械研磨至鏡面狀。接著，使用SEM(掃描式電子顯微鏡)觀察研磨面(即L-ST截面)，在板厚之中央區域得到10個視野。SEM的加速電壓為15kV，倍率為500倍，1個視野範圍設為0.049mm²來進行攝影，取得COMPO(反射電子組成)影像。

對攝影之COMPO影像，藉由影像解析軟體「ImageJ」進行解析。具體而言，在256色階之影像的亮度的眾數作為背景亮度，比由眾數之亮度減30之值更低亮度的粒子判定為Mg₂Si粒子。

在受判定之Mg₂Si粒子中，計算具有0.3μm²以上之面積的粒子的總面積，除以10份視野的攝影面積(即拍攝的總面積)，藉此算出面積為0.3μm²以上之Mg₂Si粒子占L-ST截面之總面積的比例。

<強度異向性>

已知冷軋率低的材料係韌性高。又，冷軋率越高，則在相對於軋延方向之90°方向的0.2%耐力σ_{0.2_90°}係比0°方向的0.2%耐力σ_{0.2_0°}大。因此，相對於軋延方向之0°方向及90°方向的0.2%耐力之差異，亦即強度異向性可與材料的冷軋率產生關聯。

本發明之合金板，較佳係以式(4)求出的D值為-4MPa以上，D值為由相對於軋延方向之0°方向的0.2%耐力σ_{0.2_0°}減去相對於軋延方向之90°方向的0.2%耐力σ_{0.2_90°}之值。

D=σ_{0.2_0°}-σ_{0.2_90°}‧‧‧(4)

式(4)之σ_{0.2_0°}、σ_{0.2_90°}係以JIS-Z-2241：2011規定之方法測定。

由相對於軋延方向之0°方向的0.2%耐力σ_{0.2_0°}減去相對於軋延方向之90°方向的0.2%耐力σ_{0.2_90°}之強度異向性，其就材料組織的意義而言可如下說明。

熱軋或退火後之材料為再結晶狀態，等方之cube方位的聚集度高。由此，藉由冷軋之塑性變形，cube方位變形成對軋延方向具有異向性之軋延集合組織。再者，若冷軋率越大，則晶粒於軋延方向被細長地拉伸，故沿著相對於軋延方向之0°方向的晶粒粒徑增大，另一方面，沿著相對於軋延方向之90°方向的晶粒粒徑變化係比0°方向小。

藉由該等軋延產生之組織的變化與0.2%耐力σ_0.2之關係，若參考Hall-Petch方程式則顯示式(5)之關係。式(5)中，κ為晶界對於滑移之抵抗，d為結晶粒徑。

抵抗κ對於相對於軋延方向之0°方向或90°方向的拉伸應力係不同的值。此係因相對於冷軋率之增加，對軋延方向具有異向性之軋延集合組織的聚集度升高，使得晶界對於滑移之抵抗因拉伸方向而變化。

又，相對於軋延方向之0°方向上，對於冷軋率增加，晶粒伸長而粒徑增大，另一方面，相對於軋延方向之90°方向上，結晶粒徑相對於冷軋率之變化係相對地小。藉由該等影響累加，強度異向性相對於冷軋率之增加而產生。

<鋁合金板的製造方法>

本發明之鋁合金板係例如可如下述地製造。首先，對具有本發明之鋁合金板的成分配比之鋁合金，依照常規使用半連續鑄造(即DC鑄造)，製造鑄塊。

接著，將鑄塊的除了前後端之四個面平面切削。之後，將鑄塊投入均熱爐來進行均質化處理。均質化處理之溫度例如較佳為530℃以上且鋁基質的固相線溫度以下。

均質化處理之溫度若為530℃以上，則均質化處理溫度充分地比Mg₂Si的固溶溫度高，故可以使結晶化或析出於鑄塊之第二相粒子即Mg₂Si的存在量減少。藉此，鋁合金板的拉伸強度及韌性均提升。此外，藉由使均質化處理之溫度為550℃以上，可使Mg₂Si的存在量極少。

另一方面，均質化處理之溫度為鋁基質的固相線溫度以下的情況下，可製造鋁合金板而不產生局部熔融。均質化處理溫度較佳為比鋁基質的固相線溫度低10℃以上之溫度。藉此，可穩定地生產鋁合金板而不產生局部熔融。

Mg₂Si的固溶溫度及鋁基質的固相線溫度係根據鋁合金的成分配比而唯一確定。例如，在Sente Software公司開發之熱力學計算軟體「JMatPro」輸入鋁合金的成分配比來計算平衡狀態圖，藉此可求出該等溫度。熱力學模型之計算係使用CALPHAD法。

均質化處理之時間例如較佳為1小時以上且20小時以下。均質化處理之時間為1小時以上的情況下，平板整體的溫度變得均一，容易消除鑄塊組織的偏析，且容易使Mg₂Si粒子再固溶。均質化處理之時間越長，則越能使Mg₂Si粒子再固溶。惟，均質化處理之時間若超過20小時，則均質化處理之效果飽和。

均質化處理後，將鑄塊熱軋。熱軋步驟包含粗軋步驟及精軋步驟。粗軋步驟中，藉由往復式(reverse)軋延，將鑄塊加工成約數十mm厚之板材。精軋步驟中，例如藉由串列式(tandem)軋延等，將板材的厚度縮小至約數mm，並形成將板材捲取成捲狀之熱軋捲。

若精軋的總下壓率高，則捲取後形成再結晶組織，可提升等方之cube方位的聚集度。若精軋的捲取溫度高，則捲取後形成再結晶組織，可提升cube方位的聚集度。

又，對熱軋捲進行製程退火(即固溶處理)，使鎂等再固溶，藉此可得到拉伸強度高的合金板。例如使用連續退火爐(CAL)，實施目標實體溫度440℃以上且30秒以上之熱處理(即退火)，之後藉由空冷等強制冷卻，可有效地增加合金板的拉伸強度。

熱軋後接著進行板材的冷軋。冷軋係將熱軋捲軋延至形成製品之板厚。冷軋可為單座式(single)軋延及串列式軋延的任一者。藉由單座式軋延之冷軋中，分成2道次(pass)以上之多次來實施軋延為佳。

又，藉由將冷軋途中的捲進行製程退火，使鎂等再固溶，藉此可提升材料的拉伸強度，並且降低最終冷軋率，可得到抑制了材料的異向性之合金板。例如使用連續退火爐，實施目標實體溫度440℃以上之熱處理(即退火)，之後藉由空冷等強制冷卻，可有效地增加合金板的拉伸強度。此外，對熱軋捲及冷軋途中的捲進行之製程退火係任意進行。

又，藉由將最終道次以外之途中道次的冷軋的完成溫度設為120℃以上，則矽、銅及鎂係微細析出，且會時效硬化，故可增加合金板的拉伸強度。進一步將完成溫度設為130℃以上，可更增加合金板的拉伸強度。

冷軋途中不進行固溶處理的情況下，冷軋率(即所欲達成的總下壓率)較佳為75%以上。冷軋率為75%以上的情況下，可提高合金板的拉伸強度。又，冷軋率越低則越會殘留cube方位，故冷軋率較佳為92%以下。

冷軋途中進行固溶處理的情況下，冷軋率(即所欲達成的總下壓率)較佳為45%以上。冷軋率為45%以上的情況下，以固溶處理使鎂等再固溶，藉此使冷軋率降低，可提高合金板的拉伸強度。又，冷軋率越低則越會殘留cube方位，故冷軋率較佳為80%以下。

冷軋率R(%)係使用熱軋後或固溶處理後的板厚t₀(mm)、冷軋後的製品板厚t₁(mm)，用下式(6)求出。

R=(t₀-t₁)/t₀×100‧‧‧(6)

製品板厚可適當地選擇以得到所期望的拉環彎折強度。製品板厚係以滿足式(1)之方式選擇。如上所述，根據本發明之鋁合金板，可以抑制為了保持高拉環彎折強度之板厚的增加。

對於冷軋至製品板厚的捲，可在塗裝產線等實施預塗佈，亦可不實施預塗佈。實施預塗佈的情況下，經冷軋之捲係被施加對表面之脫脂、清洗及化成處理，進而在塗佈塗料後進行塗裝烘烤處理。

化成處理中，使用鉻酸鹽系、鋯系等之藥水。塗料系使用環氧系或聚酯系等。該等係可配合用途來選擇。於塗裝烘烤處理，在捲的實體溫度(PMT：Peak Metal Temperature)為220℃以上且270℃以下、約30秒內之期間加熱。此時，PMT越低則材料的回復被抑制，可將合金板的拉伸強度維持較高。

〔1-2.功效〕

根據以上詳細說明之實施形態，可得到以下的功效。

(1a)可調配來自罐材之廢材原料，且兼顧鋁合金板的高拉環彎折強度及高韌性。亦即，可調配一定量的罐體用之3104鋁合金的廢材，可減少新鑄塊使用率，並可減少二氧化碳排放量。

〔2.其他實施形態〕

以上說明了本發明之實施形態，但本發明當然不限定於上述實施形態，可採用各種實施形態。

(2a)本發明係除了上述實施形態之鋁合金板以外，亦包含以此鋁合金板構成之構件及此鋁合金板之製造方法等各種形態。

(2b)上述實施形態之一個構成要素所具有的機能，可分散至多個構成要素，或者，多個構成要素所具有的機能，亦可統合至一個構成要素。又，上述實施形態之構成的一部分可省略。另，可將上述實施形態之構成的至少一部分，對其他上述實施形態之構成附加或置換。此外，由申請專利範圍記載之文言界定之技術思想所包含的所有態樣為本發明之實施形態。

〔3.實施例〕

以下對為了確認本發明之功效而進行的測試內容及其評價結果進行說明。

<鋁合金板之製造>

製造第1表及第2表所示之S1~S17之鋁合金板作為實施例及比較例。具體的製造步驟係如下說明。

首先，以半連續鑄造法製造鑄塊，該鑄塊含有0.32質量%之矽、0.43質量%之鐵、0.22質量%之銅、0.80質量%之錳、2.6質量%之鎂，餘量由鋁及無法避免之雜質構成。鑄塊包含0.10質量%以下之鈦、0.25質量%以下之鋅、0.10質量%以下之鉻及0.15質量%以下之無法避免之雜質。

接著，將鑄塊的除了前後端之四個面平面切削。之後，將鑄塊投入爐內來進行均質化處理。均質化處理之溫度係如第1表所示。均質化處理後由爐取出鑄塊，馬上開始熱軋來形成軋板。

此外，關於S1~S8，對於熱軋後之軋板，實施冷軋至第1表所示之板厚。冷軋後對軋板實施製程退火。製程退火時的板厚及溫度係如第1表所示，時間為30秒。製程退火後，將軋板以空冷冷卻至室溫。冷卻後對軋板再度實施冷軋。製程退火後之冷軋所欲達成的冷軋率係如第1表所示。

關於S9~S14，對熱軋後之軋板實施製程退火。製程退火時的板厚及溫度係如第1表所示，時間為30秒。製程退火後，將軋板以空冷冷卻至室溫。冷卻後對軋板實施冷軋。冷軋所欲達成的冷軋率係如第1表所示。

關於S15~S17，對於熱軋後之軋板，不進行退火而實施冷軋。冷軋所欲達成的冷軋率係如第1表所示。

S1~S17之冷軋後的製品板厚(亦即式(6)之t₁)為約0.330±0.05mm之範圍。

S1~S14、S16、S17中，冷軋後在板面塗佈塗料，實施約30秒的塗裝烘烤處理。塗裝烘烤時的實體溫度(PMT)係如第1表所示。S15不進行塗佈及烘烤。藉由上述，得到S1~S17之鋁合金板。又，對S1~S17之鋁合金板以測微器測定之板厚(即製品板厚)係如第1表所示。

<鋁合金板之評價>

(拉伸特性)

藉由銑刀加工，由S1~S17之鋁合金板各製作2片JIS-Z-2241：2011規定之5號測試片。2片測試片的長邊方向係分別在相對於軋延方向之0°方向及90°方向延伸。

對該測試片基於JIS-Z-2241：2011進行拉伸測試，測定0.2%耐力及拉伸強度。相對於軋延方向之0°方向的拉伸強度σ_{B_0°}的測定結果、相對於軋延方向之0°方向的0.2%耐力σ_{0.2_0°}及相對於軋延方向之90°方向的0.2%耐力σ_{0.2_90°}的測定結果係如第2表所示。

又，由板厚及拉伸強度的測定結果算出式(1)之V值=(2.7×t-0.45)×σ_{B_0°}。計算結果係如第2表所示。

(韌性)

對S1~S17之鋁合金板，藉由實施形態已說明之測定方法，算出面積為0.3μm²以上之Mg₂Si粒子占L-ST截面之總面積的比例(面積率)。其測定結果係如第2表所示。

對S1~S17之鋁合金板，由實施形態已說明之測定方法、式(2)及式(3)算出規格化反覆彎曲次數。其結果係如第2表所示。

(強度異向性)

對S1~S17之鋁合金板，由實施形態已說明之式(4)算出強度異向性(即D值)。其結果係如第2表所示。

(廢料調配率)

關於S1~S17之鋁合金板之成分配比，判斷3104鋁合金的廢材之可調配率是否為50質量%以上。其結果係如第2表所示。

第2表中，結果為「≧50」之鋁合金板材係可調配50質量%以上之3104鋁合金。此外，3104鋁合金的廢材之可調配率係基於第3表來判斷。

第3表顯示3104鋁合金及5182鋁合金之調配比率與成分規格之平均值的對應。第3表第1行為3104鋁合金的成分規格之平均值，第2行為5182鋁合金的成分規格之平均值。

例如，3104鋁合金的調配比例為50質量%的情況下，矽的平均值為0.20質量%，鐵的平均值為0.29質量%，銅的平均值為0.11質量%，錳的平均值為0.7質量%，鎂的平均值為2.8質量%。

因此，鋁合金板之各成分的比例為上述矽、鐵、銅、錳、鎂之數值以上時，3104鋁合金的廢材之可調配率為50質量%以上。3104鋁合金板的廢材之調配比例越大，則矽、鐵、銅、錳的含量上升，鎂的含量下降。S1~S17之鋁合金板可調配50質量%以上之3104鋁合金的廢材。

(拉環彎折強度)

除了S1~S17之鋁合金板外，另準備板厚及拉伸強度不同的數個鋁合金板，藉由實施形態所記載之測定方法分別測定各個鋁合金板的拉環彎折強度。

此測定結果、鋁合金板的板厚t、相對於軋延方向之0°方向的拉伸強度σ_{B_0°}及式(1)之V值=(2.7×t-0.45)×σ_{B_0°}之關係係如第4表及第3圖所示。又，測定了拉環彎折強度的鋁合金板的成分係如第5表所示。

由第3圖確認到V值與拉環彎折強度之間有高度相關之關係。此外，第3圖係使用一般的DRT公司型之停留式拉環形狀的拉環之結果，但使用其他形狀的拉環亦可得到同樣的傾向。

如第2表所示，對於S1~S17之任一鋁合金板，均確認到與拉環彎折強度之關聯性強的V值為67以上，具有可得到高拉環彎折強度之板厚及拉伸強度。

又，S1~S17之任一鋁合金板，相對於軋延方向之0°方向的拉伸強度σ_{B_0°}為330MPa以上，可抑制板厚的過度增加，同時保持高拉環彎折強度。

提高均質化處理溫度的S1~S11、S15~S17之鋁合金板展現高拉伸強度及高規格化反覆彎曲次數。例如，S9~S11之鋁合金板與S12~S14之鋁合金板相比，由於均質化處理溫度高，故即使步驟及塗裝烘烤溫度相同，拉伸強度及反覆彎曲次數較高。

又，塗裝烘烤溫度(PMT)越低則合金板的拉伸強度越高。例如，分別比較S1與S2、S5與S6、S7與S8、S9~S11、S12~S14、及S16與S17，塗裝烘烤溫度越低的實施例，相對於軋延方向之0°方向的0.2%耐力σ_{0.2_0°}、相對於軋延方向之90°方向的0.2%耐力σ_{0.2_90°}及相對於軋延方向之0°方向的拉伸強度σ_{B_0°}越顯示高的數值。

均質化處理溫度為550℃以上的S1~S11、S15~S17之鋁合金，Mg₂Si粒子的面積率比其他實施例小，為0.2%以下。因此，S9~S11之鋁合金板與S12~S14之鋁合金板相比，縱使S9~S11之鋁合金板的相對於軋延方向之0°方向的拉伸強度比S12~S14之鋁合金板高，但S9~S11之鋁合金板的規格化反覆彎曲次數比S12~S14之鋁合金板多。

反覆彎曲次數亦因強度而異，將Mg₂Si粒子的面積率較小，且冷軋率相同之S9、S11的鋁合金板比較可知，拉伸強度相對較低的S11之鋁合金板的規格化反覆彎曲次數比S9之鋁合金板高。

規格化反覆彎曲次數亦因材料組織的異向性而異，例如，將強度異向性為-4MPa以上的S1、S2、S5之鋁合金板，與未滿-4MPa的S9~S11之鋁合金板比較，雖拉伸強度較接近，但S1、S2、S5的反覆彎曲次數與S9~S11相比係非常高。

又，將強度異向性為-4MPa以上的S3、S4、S6~S8之鋁合金板與未滿-4MPa的S15~S17之鋁合金板比較，雖拉伸強度較接近，但S3、S4、S6~S8的反覆彎曲次數與S15~S17相比係非常高。

D:軋延方向 R:彎曲稜線

Claims

一種拉環用鋁合金板，係矽之含量為0.20質量%以上且0.60質量%以下，鐵之含量為0.30質量%以上且0.70質量%以下，銅之含量為0.11質量%以上且0.40質量%以下，錳之含量為0.7質量%以上且1.2質量%以下，鎂之含量為1.1質量%以上且3.0質量%以下，餘量由鋁及無法避免之雜質構成，板厚t（mm）與相對於軋延方向之0°方向的拉伸強度σ _{B_} _0°（MPa）滿足下式（1），L-ST截面中，面積為0.3μm ²以上之Mg ₂Si粒子之總面積的比例為0.2%以下，該拉伸強度σ _{B_0°}為330MPa以上，（2.7×t-0.45）×σ _{B_0°}≧67　　‧‧‧（1）。
如請求項1之拉環用鋁合金板，其中，對於切成寬12.5mm、長200mm以上且300mm以下之條狀的測試片，於彎曲稜線與軋延方向平行之方向，反覆彎曲90°及回到0°位置之彎曲操作時，該測試片斷裂為止的該彎曲操作的次數即反覆彎曲次數N，將該反覆彎曲次數N以該測試片的板厚t _t（mm）及下述式（2）規格化之規格化反覆彎曲次數N _s為11.7次以上， N _s＝N × t _t/ 0.245　　‧‧‧（2）。
如請求項2之拉環用鋁合金板，其中，該規格化反覆彎曲次數N _s為15.0次以上。
如請求項1至3中任一項之拉環用鋁合金板，其中，由相對於軋延方向之0°方向的0.2%耐力σ _{0.2_0°}減去相對於軋延方向之90°方向的0.2%耐力σ _{0.2_90°}之值為-4MPa以上。
如請求項1至3中任一項之拉環用鋁合金板，其中，矽之含量為0.27質量%以上且0.39質量%以下，鐵之含量為0.35質量%以上且0.55質量%以下，銅之含量為0.17質量%以上且0.25質量%以下，錳之含量為0.75質量%以上且0.95質量%以下，鎂之含量為2.2質量%以上且2.8質量%以下。
如請求項4之拉環用鋁合金板，其中，矽之含量為0.27質量%以上且0.39質量%以下，鐵之含量為0.35質量%以上且0.55質量%以下，銅之含量為0.17質量%以上且0.25質量%以下，錳之含量為0.75質量%以上且0.95質量%以下，鎂之含量為2.2質量%以上且2.8質量%以下。