工程化罐身料和罐盖料及其制造和使用方法与流程

工程化罐身料和罐盖料及其制造和使用方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2020年1月23日提交的美国临时专利申请序号62/964,741的权益，所述专利申请以引用方式全文并入本文。
技术领域
3.本公开涉及铝合金产品及其特性。本公开还涉及罐身料、罐盖料及其生产和加工方法。


背景技术：

4.金属罐是众所周知的，并且广泛用作饮料容器。饮料罐身以高生产率制造，并且通过消除铜压力机上与金属相关的堵塞，以及制罐机上的撕裂和裂顶，进一步提高饮料罐的生产率的需求不断增长。然而，当在罐身生产过程中张力和摩擦力不平衡时，现有的铝罐身料可能会导致罐身生产的生产率降低。此外，现有各向异性铝罐盖料的固有成型性特性可能因摩擦力不均匀而导致脱模。


技术实现要素：

5.本发明涵盖的实施方案由权利要求书而非本发明内容限定。本发明内容是对本发明的各个方面的高度概括，并且介绍了在以下的具体实施方式部分中将进一步描述的一些概念。本发明内容并不意图确认所要求保护的主题的关键特征或本质特征，也不意图用来孤立地确定所要求保护的主题的范围。应当参考整个说明书的适当部分、任何或所有附图以及每个权利要求来理解本主题。
6.一方面，本文公开了用作罐身片材的具有两种不同表面粗糙度的铝合金产品。所述铝合金产品可具有至少两个表面，每个表面独立地具有平均表面粗糙度，可缩写为ra。在这些示例中，所述铝合金产品包括：第一表面，所述第一表面具有第一平均表面粗糙度；以及第二表面，所述第二表面具有第二平均表面粗糙度，其中所述第一平均表面粗糙度比所述第二平均表面粗糙度低至少20％，如通过表面轮廓仪所测量的。在一些示例中，所述第一平均表面粗糙度小于0.4μm。在一些示例中，所述第二平均表面粗糙度大于或等于0.4μm。
7.在一些情况下，所述铝合金为3xxx系列铝合金，诸如aa3104铝合金。在一些示例中，所述铝合金包含约0.05重量％至0.25重量％的cu、至多约0.8重量％的fe、约0.8重量％至1.3重量％的mg、约0.8重量％至1.4重量％的mn、至多约0.6重量％的si、至多约0.1重量％的ti、至多约0.25重量％的zn、至多约0.05重量％的杂质和al。
8.在一些示例中，所述铝合金产品具有小于约4毫米(mm)的厚度。
9.在第二方面，本文公开了由上述罐身片材制造罐身的方法。所述制造罐身的方法包括使所述片材铝合金产品与杯突压力机接触以形成杯。所述杯包括具有杯内表面平均表面粗糙度的杯内表面和具有杯外表面平均表面粗糙度的杯外表面，其中所述杯内表面平均表面粗糙度大于所述杯外表面平均表面粗糙度。所述制造方法还包括以下步骤：使所述杯
内表面与冲头套筒接触并使所述杯外表面与变薄拉伸模具接触；以及将所述杯变薄拉伸到期望高度。在一些示例中，所述方法还包括修整所述壁以形成所述罐身。
10.在一些示例中，所述杯具有小于0.4μm的外表面平均表面粗糙度ra(在本文称为杯外表面平均表面粗糙度)。在一些示例中，所述杯具有大于或等于0.4μm的内表面平均表面粗糙度ra(在本文称为杯内表面平均表面粗糙度)。在一些情况下，所述罐身具有具有罐身内表面平均表面粗糙度的内表面和具有罐身外表面平均表面粗糙度的外表面，其中所述罐身内表面平均表面粗糙度比所述罐身外表面平均表面粗糙度大至少10％。
11.在第三方面，本文公开了用作罐盖片材的铝合金产品。在一些示例中，所述罐盖片材具有如通过共焦显微术所测量的大于80％的表面各向同性百分比，并且具有小于10％的成型性失真。在一些情况下，所述铝合金产品具有大于95％的各向同性。
12.在一些示例中，所述铝合金为5xxx系列铝合金，例如5182铝合金。在一些示例中，根据iso 25178，所述铝合金产品具有大于0.7的纹理纵横比(str)值。
13.本发明的其他目的和优点将从以下非限制性示例的详细描述中变得显而易见。
附图说明
14.图1是根据一些示例的铝合金杯的示意图。
15.图2是根据一些示例的铝合金产品的横截面示意图。
16.图3是根据一些示例的冲压罐盖的示意图。
具体实施方式
17.本文描述了具有改进的可成型性的铝合金、铝合金产品以及制造所述产品的方法。本文所述的铝合金组合物和方法提供了用于高效生产铝合金产品的改进的铝合金片材，诸如具有两种不同表面粗糙度的铝罐身和具有减小的各向异性的罐盖。
18.定义和描述：
19.本文中使用的术语“发明”、“本发明(the invention)”、“此发明”和“本发明(the present invention)”意在广泛地指代本专利申请和所附权利要求书的所有主题。包含这些术语的陈述不应被理解为限制本文描述的主题，或限制所附专利权利要求的含义或范围。
20.如本文所用，除非上下文另外明确地指出，否则“一个/种(a)”、“一个/种(an)”或“该/所述(the)”的含义包括单数和复数的指代物。
21.在本说明书中，提到了用铝行业标号诸如“系列”或“3xxx”标识的合金。要了解最常用于命名和识别铝及其合金的编号命名系统，参见the aluminum association发布的“international alloy designations and chemical composition limits for wrought aluminum and wrought aluminum alloys”或“registration record of aluminum association alloy designations and chemical compositions limits for aluminum alloys in the form of castings and ingot”。
22.如本文所用，板通常具有大于约15mm的厚度。例如，板可指厚度大于约15mm、大于约20mm、大于约25mm、大于约30mm、大于约35mm、大于约40mm、大于约45mm、大于约50mm或大于约100mm的铝产品。
23.如本文所用，沙特板(shate)(也称为片材板)的厚度通常为约4mm至约15mm。例如，沙特板的厚度可为约4mm、约5mm、约6mm、约7mm、约8mm、约9mm、约10mm、约11mm、约12mm、约13mm、约14mm或约15mm。
24.如本文所用，片材通常是指厚度小于约4mm的铝产品。例如，片材的厚度可为小于约4mm、小于约3mm、小于约2mm、小于约1mm、小于约0.5mm、小于约0.3mm或小于约0.1mm。
25.如本文中所使用，术语箔表示厚度在至多约0.2mm(即200微米(μm))的范围内的合金。例如，箔的厚度可至多10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm或200μm。
26.本文公开的所有范围应理解为涵盖其中包含的任何和所有子范围。例如，指定范围“1至10”应被视为包括最小值1与最大值10之间(并且包括1和10)的任何和所有子范围；即，所有子范围均以最小值1或更大值开始(例如1至6.1)，并且以最大值10或更小值结束(例如5.5至10)。
27.铝合金在本文根据其基于合金总重量的重量百分比(重量％)的元素组成来描述。在每种合金的某些示例中，其余部分为铝，杂质的总和的最大重量％为0.15％。
28.铝罐身及其制造方法
29.本文描述了一种例如用作铝罐身的铝合金产品。铝合金产品可以是具有基本上平面形状的片材，具有至少两个表面，诸如顶表面和底表面。出于本技术的目的，“基本上”平面的是指z轴上的测量值为x轴或y轴上的测量值的不超过50％、不超过40％、不超过30％、不超过20％、不超过10％、不超过5％或不超过1％。例如，基本上片材可具有在x轴上1米、y轴上1000米和z轴上1毫米的测量值。
30.在一些示例中，铝合金产品为罐身片材。与在表面粗糙度上没有任何实质性差异的常规罐身片材相比，片材两侧的表面粗糙度差异可改善加工质量。在其他示例中，较厚铝合金产品或较薄铝合金产品(诸如分别为沙特板或箔)可具有不同的表面粗糙度，从而改善加工特性。
31.铝合金产品的顶表面和底表面可具有不同的表面粗糙度ra，诸如具有第一平均表面粗糙度的第一表面和具有第二平均表面粗糙度的第二表面。在一些情况下，第一平均表面粗糙度比第二平均表面粗糙度低至少20％。在其他情况下，第一平均表面粗糙度比第二平均表面粗糙度低至少21％、低至少22％、低至少23％、低至少24％、低至少25％、低至少26％、低至少27％、低至少28％、低至少29％、低至少30％、低至少35％、低至少40％、低至少45％、低至少50％、低至少55％、低至少50％、低至少65％、低至少70％、低至少75％、低至少80％、低至少85％、低至少90％或低至少95％。例如，如果测量第一侧表面粗糙度并将其报告为ra值，此时第二侧表面的ra值为1.0μm，则第一表面的最大表面粗糙度ra值将为0.80μm，此时第一平均表面粗糙度比第二平均表面粗糙度低至少20％。
32.可通过本领域已知的任何方法测量表面粗糙度。通常，使用表面轮廓仪来测量和描述表面特征，报告为“平均表面粗糙度”。术语平均表面粗糙度在本文用于传达表面特征可以是规则的并以一致的方式重复，如鸡蛋盒的表面特征，或者可以是不规则的且不以一致的方式重复，如山脉的表面。通常，“平均表面粗糙度”测量并报告与平面的平均距离。例如，可使用二维(2d)或三维(3d)轮廓仪来测定平均表面粗糙度。在一些情况下，轮廓仪使用触针来测量平均表面粗糙度；在其他情况下，可使用光学方法。普通技术人员将理解，即使
可能指定一种特定方法，也可使用能够检测两个不同表面的平均粗糙度差异的任何方法，并且两个测量值之间的差异可表示为百分比。在一些示例中，通过共焦显微术测量平均表面粗糙度。本文通过各种参数(包括ra和rz)来表征表面，这些参数以微米(micrometer/micron)为单位进行测量并且为本领域技术人员所知。任选地，可使用表面成像和计量软件(digital surf；besancon,france)来测量这些参数。所有粗糙度值都可使用标准触针进行机械测量。在其他示例中，根据iso 25178[2019]，测量平均表面粗糙度并将其报告为str。str值是在相对于轧制方向的任何方向上测得的最短波长与最长波长的比率。
[0033]
在罐身(诸如饮料罐身)的生产期间，对罐身片材进行对开式拉拔和壁变薄拉伸。首先使罐身片材与杯突压力机接触，形成杯，然后将杯转移到冲头套筒进行拉拔和变薄拉伸。如图1所示，杯10具有内表面11和外表面12。
[0034]
在拉拔和变薄拉伸期间，需要平衡冲头套筒与杯内表面之间的摩擦力和变薄拉伸模具与杯外表面之间的张力。不希望受理论束缚，当张力和摩擦力平衡时，破裂减少。平衡张力和摩擦力的传统方法涉及在与变薄拉伸模具接触的外表面添加润滑剂。使用本文公开的材料和工艺，通过使较粗糙表面与冲头套筒接触，而较光滑外表面与变薄拉伸模具接触来增加冲头套筒与杯内表面之间的摩擦力，而不是减小杯外表面与变薄拉伸模具之间的张力(例如，通过使用额外的润滑剂)。因此，本文公开的材料和方法具有减少罐身破裂并减少润滑剂量的优点。尽管在一些情况下描述了有关罐身片材的材料和方法，但普通技术人员将理解，当有利于增加机器部件与铝合金产品表面之间的摩擦力时，这些材料和方法适用于任何冲孔、冲压、拉拔和/或变薄拉伸的铝合金产品。因此，铝合金产品可以是沙特板、片材或箔。此外，普通技术人员将理解，平衡张力和摩擦力所需的平均表面粗糙度，以及所需的两个平均表面粗糙度之间的差异，可根据冲头套筒和变薄拉伸模具的特定设计以及特定铝合金产品而有所不同。
[0035]
在一些示例中，第一表面(其可对应于杯10的外表面12)比第二表面(其可对应于杯10的内表面11)更光滑。这样，第一表面的第一平均表面粗糙度ra低于第二表面的第二平均表面粗糙度ra。与较粗糙表面相比，较光滑表面将具有更少和/或更小的地形特征，诸如凸起、脊、线和/或突起。在一些示例中，第一平均表面粗糙度ra小于0.4μm。在其他示例中，第一平均表面粗糙度ra小于0.38μm、小于0.36μm、小于0.34μm、小于0.32μm、小于0.28μm、小于0.26μm、小于0.24μm、小于0.22μm、小于0.2μm、小于0.18μm、小于0.16μm、小于0.14μm、小于0.12μm、小于0.1μm、小于0.08μm、小于0.06μm、小于0.04μm、小于0.02μm或小于0.01μm。
[0036]
在一些示例中，第二平均表面粗糙度ra大于或等于0.4μm。在其他示例中，第二平均表面粗糙度ra大于或等于0.6μm、大于或等于0.8μm、大于或等于1.0μm、大于或等于1.5μm、大于或等于2μm、大于或等于2.5μm、大于或等于3μm、大于或等于3.5μm、大于或等于4μm、大于或等于4.5μm、大于或等于5μm、大于或等于5.5μm、大于或等于6μm、大于或等于6.5μm、大于或等于7μm、大于或等于7.5μm、大于或等于8μm、大于或等于8.5μm、大于或等于9μm、大于或等于9.5μm、大于或等于10μm或者大于或等于15μm。
[0037]
在另一方面，本文描述了制造铝罐身的方法。所述制造罐身的方法包括以下步骤：使具有两种不同表面粗糙度的铝合金产品与杯突压力机接触以形成杯，所述杯包括具有杯内表面平均表面粗糙度的杯内表面和具有杯外表面平均表面粗糙度的杯外表面，其中所述
内表面平均表面粗糙度大于所述外表面平均表面粗糙度；使所述杯内表面与冲头套筒接触并使所述杯外表面与变薄拉伸模具接触；以及将所述杯变薄拉伸到期望高度。由于铝合金产品的较粗糙表面与冲头套筒接触，因此冲头套筒与较粗糙表面之间的摩擦力平衡了变薄拉伸模具与较光滑表面之间的张力。在一些示例中，所述方法还包括修整壁以形成罐身的步骤。
[0038]
只要铝合金制品两侧的粗糙度不同，就可使用上述的任何铝合金制品(诸如沙特板、片材或箔)。在一些示例中，杯的外表面平均表面粗糙度ra小于0.4μm。在其他示例中，外表面平均表面粗糙度ra小于0.38μm、小于0.36μm、小于0.34μm、小于0.32μm、小于0.3μm、小于0.28μm、小于0.26μm、小于0.24μm、小于0.22μm、小于0.2μm、小于0.18μm、小于0.16μm、小于0.14μm、小于0.12μm、小于0.1μm、小于0.08μm、小于0.06μm、小于0.04μm、小于0.02μm或小于0.01μm。
[0039]
在一些示例中，杯的内表面平均表面粗糙度ra大于或等于0.4μm。在其他示例中，内表面平均表面ra大于或等于0.45μm、大于或等于0.5μm、大于或等于0.6μm、大于或等于0.8μm、大于或等于1.0μm、大于或等于1.5μm、大于或等于2μm、大于或等于2.5μm、大于或等于3μm、大于或等于3.5μm、大于或等于4μm、大于或等于4.5μm、大于或等于5μm、大于或等于5.5μm、大于或等于6μm、大于或等于6.5μm、大于或等于7μm、大于或等于7.5μm、大于或等于8μm、大于或等于8.5μm、大于或等于9μm、大于或等于9.5μm、大于或等于10μm或大于或等于15μm。
[0040]
使用本文所述的产品和方法制造的罐身与常规罐身的不同之处在于，罐身内表面的至少一部分的平均表面粗糙度大于罐身外表面的平均表面粗糙度。因此，在一些示例中，罐身包括具有罐身内表面平均表面粗糙度的内表面和具有罐身外表面平均表面粗糙度的外表面，其中罐身内表面平均表面粗糙度比罐身外表面平均表面粗糙度大至少20％。在其他情况下，罐身内表面平均表面粗糙度比罐身外表面平均表面粗糙度大至少22％、大至少24％、大至少25％、大至少26％、大至少28％、大至少30％、大至少35％、大至少40％、大至少45％、大至少50％、大至少55％、大至少60％、大至少65％、大至少70％、大至少75％、大至少80％、大至少85％、大至少90％或大至少95％。
[0041]
本文所述的铝合金产品和方法可用于制备饮料罐、食品容器或任何其他期望应用。在一些示例中，所述铝合金产品和方法可用于制备饮料罐身。
[0042]
本文所述产品和方法中使用的铝合金包括3xxx系列铝合金。例如，合适的3xxx系列铝合金包括aa3002、aa3102、aa3003、aa3103、aa3103a、aa3103b、aa3203、aa3403、aa3004、aa3004a、aa3104、aa3204、aa3304、aa3005、aa3005a、aa3105、aa3105a、aa3105b、aa3007、aa3107、aa3207、aa3207a、aa3307、aa3009、aa3010、aa3110、aa3011、aa3012、aa3012a、aa3013、aa3014、aa3015、aa3016、aa3017、aa3019、aa3020、aa3021、aa3025、aa3026、aa3030、aa3130和aa3065。在一些示例中，铝合金为aa3104。
[0043]
在一些示例中，本文所述产品和方法中使用的合金可具有如表1中提供的以下元素组成。
[0044]
表1
[0045][0046]
在一些示例中，合金可具有如表2中提供的以下元素组成。
[0047]
表2
[0048][0049]
在一些示例中，铝合金包含0.05重量％至0.4重量％的cu、至多约0.9重量％的fe、约0.8重量％至3.0重量％的mg、约0.8重量％至2.0重量％的mn、至多约0.7重量％的si、至多约0.1重量％的ti、至多约0.25重量％的zn、至多约0.15重量％的杂质和al。
[0050]
在一些示例中，铝合金包含0.05重量％至0.25重量％的cu、至多约0.8重量％的fe、约0.8重量％至2.8重量％的mg、约0.8重量％至1.4重量％的mn、至多约0.6重量％的si、至多约0.1重量％的ti、至多约0.25重量％的zn、至多约0.15重量％的杂质和al。
[0051]
在一些示例中，铝合金包含0.05重量％至0.3重量％的cu、约0.4重量％至约0.8重量％的fe、约0.8重量％至2.8重量％的mg、约0.1重量％至1.5重量％的mn、约0.25重量％至0.6重量％的si、至多约0.1重量％的ti、约0.1重量％至0.25重量％的zn、至多约0.35重量％的cr、至多约0.15重量％的杂质和al。
[0052]
在一些示例中，基于合金的总重量，本文所述的合金包含约0.05％至约0.40％(例如，约0.05％至约0.35％或约0.10％至约0.30％)的量的铜(cu)。例如，合金可包含0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、
0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％、0.39％或0.40％的cu。全都以重量％表达。
[0053]
在一些示例中，基于合金的总重量，本文所述的合金包含至多约0.9％(例如，约0.3％至约0.85％或约0.4％至约0.8％)的量的铁(fe)。例如，合金可包含0％、0.05％、0.10％、0.15％、0.20％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％、0.39％、0.40％、0.41％、0.42％、0.43％、0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％、0.5％、0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％、0.57％、0.58％、0.59％、0.6％、0.61％、0.62％、0.63％、0.64％、0.65％、0.66％、0.67％、0.68％、0.69％、0.7％、0.71％、0.72％、0.73％、0.74％、0.75％、0.76％、0.77％、0.78％、0.79％、0.8％、0.81％、0.82％、0.83％、0.84％、0.85％、0.86％、0.87％、0.88％、0.89％或0.9％的fe。在一些情况下，合金中不存在fe(即，0％)。全都以重量％表达。
[0054]
在一些示例中，基于合金的总重量，本文所述的合金包含约0.8％至约3.0％(例如，约0.8％至约2.8％或约1.0％至约2.5％)的量的镁(mg)。例如，合金可包含0.8％、0.81％、0.82％、0.83％、0.84％、0.85％、0.86％、0.87％、0.88％、0.89％、0.9％、0.91％、0.92％、0.93％、0.94％、0.95％、0.96％、0.97％、0.98％、0.99％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％或3.0％的mg。全都以重量％表达。
[0055]
在一些示例中，基于合金的总重量，本文所述的合金包含约0.1％至约2.0％(例如，约0.1％至约1.5％或约0.5％至约1.5％)的量的锰(mn)。例如，合金可包含0.1％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.2％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.3％、0.31％、0.32％、033％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％、0.39％、0.4％、0.41％、0.42％、0.43％、0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％、0.5％、0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％、0.57％、0.58％、0.59％、0.6％、0.61％、0.62％、0.63％、0.64％、0.65％、0.66％、0.67％、0.68％、0.69％、0.7％、0.71％、0.72％、0.73％、0.74％、0.75％、0.76％、0.77％、0.78％、0.79％、0.8％、0.81％、0.82％、0.83％、0.84％、0.85％、0.86％、0.87％、0.88％、0.89％、0.9％、0.91％、0.92％、0.93％、0.94％、0.95％、0.96％、0.97％、0.98％、0.99％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％或2.0％的mn。全都以重量％表达。
[0056]
在一些示例中，基于合金的总重量，本文所述的合金包含至多约0.7％(例如，约0.25％至约0.6％或约0.3％至约0.55％)的量的硅(si)。例如，合金可包含0％、0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.2％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.3％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％、0.39％、0.4％、0.41％、0.42％、0.43％、0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％、0.5％、0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％、0.57％、0.58％、0.59％、0.6％、0.61％、0.62％、0.63％、0.64％、0.65％、0.66％、0.67％、0.68％、0.69％或0.7％的si。在一些情况下，合金中不存在si(即，0％)。全
都以重量％表达。
[0057]
在一些示例中，基于合金的总重量，本文所述的合金包含至多约0.1％(例如，约0.01％至约0.08％或约0.02％至约0.05％)的量的钛(ti)。例如，合金可包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％或0.1％的ti。在一些情况下，合金中不存在ti(即，0％)。全都以重量％表达。
[0058]
在一些示例中，基于合金的总重量，本文所述的合金包含至多约0.25％(例如，约0.01％至约0.25％或约0.1％至约0.2％)的量的锌(zn)。例如，合金可包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.2％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％或0.25％的zn。在一些情况下，合金中不存在zn(即，0％)。全都以重量％表达。
[0059]
在一些示例中，基于合金的总重量，本文所述的合金包含至多约0.4％(例如，约0.01％至约0.35％或约0.05％至约0.3％)的量的铬(cr)。例如，合金可包含0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.2％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.3％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.38％、0.39％或0.4％的cr。在一些情况下，合金中不存在cr(即，0％)。全都以重量％表达。
[0060]
任选地，本文所述的合金组合物还可包括其他微量元素，有时称为杂质，其量为0.05％或以下、0.04％或以下、0.03％或以下、0.02％或以下、或0.01％或以下。这些杂质可包括但不限于zr、sn、ga、ca、bi、na、pb或它们的组合。因此，zr、sn、ga、ca、bi、na或pb可以0.05％或以下、0.04％或以下、0.03％或以下、0.02％或以下、或0.01％或以下的量存在于合金中。在一些情况下，所有杂质的总和不超过0.15％(例如，0.10％)。全都以重量％表达。合金的其余百分比是铝。
[0061]
铝罐盖及其制造方法
[0062]
本文还描述了一种例如用作罐盖料的铝合金产品。本文所述的罐盖料具有基本上各向同性的表面，并且与具有各向异性“定向”表面的标准罐盖料(在本文称为标准定向材料)相比表现出改善的成型性。与标准定向材料相比，本文所述的罐盖料的成型性增加至少部分是由于其表面各向同性增加。出于本技术的目的，“基本上”各向同性是指具有至少70％、至少75％、至少80％、至少85％或至少95％的各向同性。
[0063]
本文所述的铝合金产品不易出现由低成型性导致的问题，诸如产品开裂，尤其是在脱壳压力机上的冲压操作期间。不受理论束缚，这部分是由于在标准定向材料中，与轧制方向成90
°
的方向上的摩擦力最高。在标准定向材料中，由于使用标准辊地面形成的地形峰的直接冲击，成型载荷增加。然而，在本文所述的产品中，与标准定向材料相比，峰的数量降低至少10％。例如，与标准定向材料相比，峰的数量可降低至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％。在一些情况下，不存在峰。因此，摩擦力在所有方向上都得到平衡，并且90
°
分量处的摩擦产生的极限载荷降低。此外，当圆形产品(诸如罐盖)由标准定向材料制成时，所得形状并非正圆，而是“脱模”成微小椭圆形，90
°
方向上的直径最大。这是90
°
方向上摩擦力更大(以及因此成型载荷更高)的直接结果。可使用本文所述的表面加宽用于成形的操作窗口，以管理“脱模”现象。
[0064]
可通过任何已知方法来增加铝合金产品的表面各向同性，诸如纳秒激光微纹理化、放电纹理化或使用改善的工作辊轧制或沿横向方向轧制。不需要改变轧制生产过程中产生的铝合金产品的中心部分的冶金特性(包括方向性或各向异性)；相反，当外表面各向同性增加时，会带来好处。
[0065]
通过至少在罐盖料的顶表面和底表面减少各向异性来改善加工，无论在罐盖料的顶表面与底表面之间的中心部分是否保留一些残余各向异性。因此，在一些示例中，铝合金产品包括具有顶部部分、中心部分和底部部分的厚度。在一些示例中，顶部部分和底部部分占铝合金产品的厚度的0.1％。例如，铝合金产品可具有200μm的厚度；当顶部部分和底部部分占厚度的1％时，顶部部分和底部部分的总厚度为2μm，而中心部分的测量值为198μm。在一些示例中，顶部部分和底部部分占厚度的0.5％、厚度的1％、厚度的5％、厚度的10％、厚度的15％、厚度的20％或厚度的25％。在一些示例中，顶部部分和底部部分的测量值相等；在其他情况下，顶部部分和底部部分的测量值不相等。如图2所示，铝合金产品20的横截面包括顶部部分21、中心部分22和底部部分23。
[0066]
在一些示例中，铝合金产品具有如通过共焦显微术所测量的大于80％的表面各向同性百分比，并且具有小于10％的成型性失真。出于本技术的目的，“表面各向同性百分比”是指在铝合金产品的表面(顶表面和/或底表面)上测量的各向同性，即使铝合金产品的各向同性随着铝合金产品的厚度而变化。在一些示例中，铝合金产品包括大于85％、大于90％、大于95％、大于97％、大于98％、大于99％或为100％的表面各向同性百分比。
[0067]
出于本技术的目的，“成型性失真”是指当使用圆形模具(诸如在脱壳压力机上)冲压铝合金产品时的最大脱模，表示为圆半径的百分比。例如，当使用直径为2.5cm的模具冲压圆，并且冲压产品是直径为2.5cm的正圆时，成型性失真为零。然而，如果冲压产品在一个或多个点处的半径超过预期2.5cm直径，则成型性失真为非零。在该示例中，如果最大半径为2.75cm，则成型性失真为10％。((2.75-2.50/2.5)＝0.10，或10％)。在一些示例中，成型性失真小于9％、小于8％、小于7％、小于6％、小于5％、小于4％、小于3％、小于2％、小于1％，或为零。如图3所示，冲压罐盖30可从正圆(如虚线所示)脱模。最大半径31大于圆半径32。
[0068]
本文所述的可用于罐盖料的铝合金产品可具有任何合适的规格。在一些示例中，铝合金产品可为片材。所述片材可用作罐盖料。
[0069]
在一些示例中，铝合金产品为片材，诸如罐盖片材。在一些示例中，铝合金为5xxx系列铝合金。例如，合适的5xxx系列铝合金包括aa5005、aa5005a、aa5205、aa5305、aa5505、aa5605、aa5006、aa5106、aa5010、aa5110、aa5110a、aa5210、aa5310、aa5016、aa5017、aa5018、aa5018a、aa5019、aa5019a、aa5119、aa5119a、aa5021、aa5022、aa5023、aa5024、aa5026、aa5027、aa5028、aa5040、aa5140、aa5041、aa5042、aa5043、aa5049、aa5149、aa5249、aa5349、aa5449、aa5449a、aa5050、aa5050a、aa5050c、aa5150、aa5051、aa5051a、aa5151、aa5251、aa5251a、aa5351、aa5451、aa5052、aa5252、aa5352、aa5154、aa5154a、aa5154b、aa5154c、aa5254、aa5354、aa5454、aa5554、aa5654、aa5654a、aa5754、aa5854、aa5954、aa5056、aa5356、aa5356a、aa5456、aa5456a、aa5456b、aa5556、aa5556a、aa5556b、aa5556c、aa5257、aa5457、aa5557、aa5657、aa5058、aa5059、aa5070、aa5180、aa5180a、aa5082、aa5182、aa5083、aa5183、aa5183a、aa5283、aa5283a、aa5283b、aa5383、aa5483、aa5086、
aa5186、aa5087、aa5187和aa5088。在一些示例中，铝合金包括5182铝合金。
[0070]
如上所述，根据iso 25178，可通过纹理纵横比(str)测量表面的各向异性。str值是在相对于轧制方向的任何方向上测得的最短波长与最长波长的比率。在一些示例中，如本文所述的合金片材的表面的str值大于约0.7。例如，str值可为0.71、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、0.96、0.97、0.98、0.99或1.0。然而，用于制备罐盖料的常规铝合金片材通常具有各向异性表面纹理。常规合金片材的表面的str值小于0.1。常规罐盖料的各向异性性质可能会导致成型性问题，诸如裂顶和撕裂。可用于本文所述的罐盖料的铝合金产品没有明显的各向异性。
[0071]
合适的合金、产品和方法的说明
[0072]
说明1是一种铝合金产品，其包括：第一表面，所述第一表面具有第一平均表面粗糙度；以及第二表面，所述第二表面具有第二平均表面粗糙度，其中所述第一平均表面粗糙度比所述第二平均表面粗糙度低至少20％，如通过表面轮廓仪所测量的。
[0073]
说明2是如任何先前或后续说明所述的铝合金，其中所述第一平均表面粗糙度比所述第二平均表面粗糙度低至少30％。
[0074]
说明3是如任何先前或后续说明所述的铝合金，其中所述第一平均表面粗糙度小于0.4μm。
[0075]
说明4是如任何先前或后续说明所述的铝合金，其中所述第二平均表面粗糙度大于或等于0.4μm。
[0076]
说明5是如任何先前或后续说明所述的铝合金，其中所述铝合金产品包括3xxx系列铝合金。
[0077]
说明6是如任何先前或后续说明所述的铝合金，其中所述3xxx系列铝合金包括aa3104铝合金。
[0078]
说明7是如任何先前或后续说明所述的铝合金，其中所述铝合金产品包含约0.05重量％至0.25重量％的cu、至多约0.8重量％的fe、约0.8重量％至1.3重量％的mg、约0.8重量％至1.4重量％的mn、至多约0.6重量％的si、至多约0.1重量％的ti、至多约0.25重量％的zn、至多约0.05重量％的杂质和al。
[0079]
说明8是如任何先前或后续说明所述的铝合金，其中所述铝合金产品包括小于约4mm的厚度。
[0080]
说明9是如任何先前或后续说明所述的铝合金，其中所述铝合金产品为铝罐身。
[0081]
说明10是一种制造铝罐身的方法，所述方法包括：使如权利要求1所述的铝合金产品与杯突压力机接触以形成杯，所述杯包括对应于所述第二表面并且具有杯内表面平均表面粗糙度的杯内表面和对应于所述第一表面并且具有杯外表面平均表面粗糙度的杯外表面，其中所述杯内表面平均表面粗糙度大于所述杯外表面平均表面粗糙度；使所述杯内表面与冲头套筒接触并使所述杯外表面与变薄拉伸模具接触；以及将所述杯变薄拉伸到期望高度。
[0082]
说明11是如任何先前或后续说明所述的方法，其中所述杯具有壁，并且所述方法还包括修整所述壁以形成所述罐身，其中所述罐身具有罐身内表面和罐身外表面。
[0083]
说明12是如任何先前或后续说明所述的方法，其中所述杯外表面平均表面粗糙度小于0.4μm。
[0084]
说明13是如任何先前或后续说明所述的方法，其中所述杯内表面平均表面粗糙度大于或等于0.4μm。
[0085]
说明14是如任何先前或后续说明所述的方法，其中所述铝罐身包括具有罐身内表面平均表面粗糙度的内表面和具有罐身外表面平均表面粗糙度的外表面，其中所述罐身内表面平均表面粗糙度比所述罐身外表面平均表面粗糙度大至少20％。
[0086]
说明15是一种铝合金产品，其包括如通过共焦显微术所测量的大于80％的表面各向同性百分比，并且包括小于10％的成型性失真。
[0087]
说明16是如任何先前或后续说明所述的铝合金，其中所述铝合金产品包括大于95％的各向同性。
[0088]
说明17是如任何先前或后续说明所述的铝合金，其中所述铝合金产品包括5xxx系列铝合金。
[0089]
说明18是如任何先前或后续说明所述的铝合金，其中所述5xxx系列铝合金包括5182铝合金。
[0090]
说明19是如任何先前或后续说明所述的铝合金，其中所述铝合金产品为铝罐盖。
[0091]
说明20是如任何先前或后续说明所述的铝合金，其中根据iso25178，所述铝合金产品包括大于0.7的纹理纵横比(str)值。
[0092]
以上引用的所有专利、出版物和文摘通过引用以其整体并入本文。为了实现本发明的各个目的，已描述了本发明的各个实施方案。应该认识到，这些实施方案仅是说明本发明的原理。在不偏离如在以下权利要求中所定义的本发明的精神和范围的情况下，其各种修改和改动对于本领域技术人员而言将是显而易见的。