Di罐体用铝合金板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及饮料、食品用途中使用的包装容器，特别是在饮料罐的主体部DI成形 加工的DI罐体用铝合金板。
【背景技术】
[0002] 现在，作为用于饮料、食品用途的包装容器之一，已知由底和侧壁为一体结构的有 底圆筒状的主体部（罐体）和密封该主体部的开口部成为上面的圆板状的盖部（罐盖）构 成的2片罐。作为这样的罐的材料，从成形性、耐蚀性、强度等方面出发，广泛应用的是从 AA到JIS3000系等的铝合金板。用该铝合金板制造的2片罐中，特别是具有饮料罐这样的 高度的圆筒形状的罐的主体部大多通过被称为DI (Drawing and wall Ironing)成形的拉 深加工-减薄拉深加工的多段加工而成形。然后，进行涂装、烘焙，通过颈缩加工使开口部 缩径，通过翻边加工将开口部的边缘扩至外侧而形成罐体。最后，填充物（饮料、食品）被 填充于主体部内，在开口部卷边接缝盖部进行密封。基于这样的制法的罐被称为DI罐（以 下，适宜称为"罐"），被广泛通用。
[0003] 一直以来，为了削减用这样的铝合金制的罐包装的饮料的成本，作为轻量化及减 少原材料（铝合金）的对策，推行的是使作为包装容器的罐薄壁化。其结果是，现行的铝合 金制的罐的侧壁（最薄部）厚度除去涂膜为0. 105~0. 110mm左右。但是，对于这样的薄 壁化的罐而言，特别是在板厚薄的侧壁（周面）与突起物接触而受到挤压（被向内压）时， 突起物前端穿过侧壁，有时发生穿孔（针孔）而填充物漏出的不良情况。作为突起物的接 触，可以举出在制造时（填充填充物、卷边接缝盖部、通过制造工序内的运送系统时）、流通 时、还有消费者使用时，硬的异物由外部接触等。另外，在翻边加工中，开口部的边缘被展开 时，有时在开口部的端部也产生裂纹（凸缘裂纹）。
[0004] 因此，为了能够防止这样的薄壁化的罐的侧壁的针孔产生及开口部的凸缘裂纹， 即提高侧壁的耐穿刺性及翻边加工性（扩罐性），推行的是作为材料方面的铝合金板的改 良。
[0005] 例如，在专利文献1中，公开了设计由有包含具有3000系组成的铝合金冷轧板通 过DI成形或深拉成形而成形的罐身的方法。即，在实施了相当于涂装烘烤的热处理的罐体 的厚度为〇. 〇7mm~0. 14mm的范围、且该壁部的罐轴方向的抗拉强度为300MPa~500MPa、 伸长率为3%~8%的情况下，使得针对将涂膜等表面皮膜进行脱膜后的壁厚（t)的刺透强 度换算成壁厚〇. l〇5mm的罐的刺透强度可以得到35N以上的耐刺透强度。因此，由Mg含量 决定为了得到上述刺透强度的壁部的厚度，或者由期望的刺透强度决定规定的壁部厚度相 对应的Mg含量。
[0006] 另外，还提出了各种通过控制具有3000系组成的铝合金冷轧板的金属间化合物， 使耐穿刺性提高的技术。例如，在专利文献2中，公开了在具有3000系组成的铝合金冷轧 板的表面，使金属间化合物以特定密度和特定面积率分布的技术。而且，在包括由此进行DI 成形的罐体的外面及内面涂装的侧壁厚度为0. 110~0. 130mm的情况下，使该侧壁的罐轴 方向上的伸长率为3%以上且低于6%，使抗拉强度超过290MPa且为330MPa以下，使耐穿 刺性优异。
[0007] 在专利文献3、4中也公开了通过控制同样具有3000系组成的铝合金冷轧板的规 定尺寸的金属间化合物的分布密度及面积率，使强度（耐穿刺性）及韧性提高的技术。并 且，在专利文献5中，公开了通过使同样具有3000系组成的铝合金冷轧板以规定的加工率 进行DI成形，在210~250°C下进行热处理，从而控制利用DI成形的加工硬化和抗拉强度， 使耐穿刺性提尚的技术。
[0008] 另外，在罐用的具有3000系组成的铝合金冷轧板领域中，一直以来还提出了各种 通过规定Si、Cu、Mn、Fe等的固溶量，来提高薄壁化时的DI成形性、强度等特性的技术。
[0009] 现有技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1 :日本国专利第4667722号公报
[0012] 专利文献2 :日本国特开2004-68061号公报
[0013] 专利文献3:日本国特开2007-197815号公报
[0014] 专利文献4:日本国特开2009-270192号公报
[0015] 专利文献5:日本国特开2007-169767号公报
[0016] 发明要解决的课题
[0017] 近年来，DI罐的处理、使用条件成为罐内外的压力差更大而罐体容易变形等更严 酷的条件。因此，对薄壁化的罐体所要求的耐穿刺性（耐穿刺强度）也更加严酷。相对于 此，在所述现有技术中，为了得到此更严格的耐穿刺性，还有改善的余地。
[0018] 例如，专利文献1这样只控制Mg含量时，使显著受组织中存在的化合物的影响的 刺透强度达到上述要求水平是有限的。另外，专利文献2所公开的技术是通过将罐的侧壁 厚度增厚到高于〇. 110mm来使耐穿刺性提高，并不能与罐的侧壁厚度的薄壁化趋势相适 应。另外，在专利文献5中公开的技术中，由于涂装罐时的烘烤的温度范围被较高地限定， 因此，不适合欲在更低温下进行热处理时的制罐方面的要求。另外，专利文献3~5公开的 所述金属间化合物的控制，虽然确实对于耐穿刺性的提高有效，但为了得到所述严格的耐 穿刺性，仍然还有改善的余地。
【发明内容】
[0019] 本发明鉴于所述问题点而形成，其目的在于，提供一种DI罐体用铝合金板，其能 够满足薄壁化的罐体所要求的更严格的耐穿刺性（耐穿刺强度）。
[0020] 用于解决课题的手段
[0021] 用于解决所述课题的本发明DI罐体用铝合金板的重点在于，是具有如下组成的 铝合金板，以质量％计分别含有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和不可避免的杂质构成，其中，作为由三维原子 探针场离子显微镜测定的原子的集合体，该原子的集合体含有合计5个以上Mg原子或Cu 原子中的任意一种或两种，并且无论以此所包含的Mg原子或Cu原子中的任一个原子为基 准，作为该基准的原子与相邻的其他原子之中中的任意一个的原子的相互的距离为〇. 80nm 以下，将满足这些条件的原子的集合体的平均密度限制在1 X 1024个/m 3以下。
[0022] 在此，所述铝合金板也可以还含有Cr :0. 001~0. 1%、Zn :0. 05~0. 5%中的一 种或两种。另外，优选所述铝合金板具有的强度特性是，被DI成形为最薄部的侧壁厚度为 0. 085~0. 110mm的范围的罐体，且该罐体进行200°C X20分钟热处理时的罐体侧壁的罐 轴方向的〇. 2%屈服强度为280MPa以上且350MPa以下。另外，所述铝合金板的所述耐穿刺 性优选为对于所述罐体施加1.7kgf/cm 2( = 166. 6kPa)的内压，在该罐体侧壁的距罐底沿 罐轴方向的距离L = 60mm的部位，使前端为半径0. 5mm的半球面的穿刺针相对于罐体侧壁 垂直地以速度50mm/分钟穿刺，直至该穿刺针贯通罐体侧壁为止的载荷测定值之中的最大 值为35N以上。
[0023] 发明效果
[0024] 作为DI罐体用的原材的3000系组成的铝合金板，在被制成（DI成形）罐体后受到 涂装烘烤处理（热处理）时，若罐体组织的亚晶粒化被促进，则耐穿刺性提高。但是，该罐 体组织的亚晶粒化的程度由于位错密度、晶粒形状等组织上的因素而难以定量性地规定。
[0025] 对此，在本发明中，根据能够由三维原子探针场离子显微镜分析的特定原子的集 合体的存在状态，发现含有Cu的3000系铝合金板之间的耐穿刺性的优劣大不相同。即，发 现本发明所规定的特定原子的集合体越少，所述的组织的亚晶粒化越进行，耐穿刺性越提 高，反之，该特定原子的集合体越多，罐体组织的亚晶粒化越不进行，耐穿刺性越差。
[0026]因此，本发明中规定的原子的集合体的存在状态（平均密度），能够成为使含有Cu 的3000系铝合金板罐体化时，表示与耐穿刺性的关系的指标。利用该指标，在本发明中，控 制含有Cu的3000系铝合金板的所述特定原子的集合体（团簇）的存在状态（平均密度）， 能够使耐穿刺性提高，达到能够满足薄壁化的罐体所要求的更严格的耐穿刺性（耐穿刺强 度）的水平。
【附图说明】
[0027] 图1是示意性地说明罐体的穿刺强度的测定方法的剖面图。
【具体实施方式】
[0028] 以下，就用于实现本发明的罐体用铝合金板（以下称为铝合金板）的方式进行说 明。
[0029](铝合金组成）
[0030] 本发明的DI罐