JP4429899B2 - Surface-modified aluminum can and method for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は、耐穿孔性に優れた表面処理アルミニウム缶及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a surface-treated aluminum can excellent in perforation resistance and a method for producing the same.

アルミニウム缶の胴部を板厚の増加なしに強度向上させる従来技術として以下の２種類がある。
（１）缶胴部の形状の工夫：缶胴を垂直方向に多面体として耐変形強度の増加を図る。また、缶胴に凹凸模様（ダイアカット等）やビード、円周上にグルーブ加工を施し、耐変形性の向上を図る。
（２）缶を異種材料で被覆する方法：アルミ材にプラスチックフィルムをラミネートしてから缶に加工する（タルク缶技術）。また、缶にフィルム等を被覆する（シュリンクラベル）。 There are the following two types of conventional techniques for improving the strength of an aluminum can body without increasing the plate thickness.
(1) Devising the shape of the can body part: The can body is formed into a polyhedron in the vertical direction to increase the deformation resistance. In addition, concave and convex patterns (diacuts, etc.) and beads on the can body and groove processing are performed on the circumference to improve deformation resistance.
(2) Method of coating the can with different materials: A plastic film is laminated on an aluminum material and then processed into a can (talc can technology). In addition, the can is covered with a film or the like (shrink label).

以上の従来技術は、いずれも缶材料そのものを強度向上させるものではなく、その強度向上効果は副次的で微小なものにとどまっている。特に耐穿孔性（耐ピンホール性）向上に効果的な表面硬度の増加は望めないものであった。   None of the above conventional techniques improve the strength of the can material itself, and the effect of improving the strength is only secondary and minute. In particular, an increase in surface hardness that is effective in improving perforation resistance (pinhole resistance) cannot be expected.

一方、缶材料そのものの剛性や硬度を増加させることは、アルミ合金の組成変更（マグネシウム添加量を増加させる等）で可能であるが、このような合金はＤＩ（ＤＲＡＷ ＡＮＤ ＷＡＬＬ ＩＲＯＮＩＮＧ、絞りしごき）加工が困難となるため缶材として使用不可能であった。   On the other hand, it is possible to increase the rigidity and hardness of the can material itself by changing the composition of the aluminum alloy (such as increasing the amount of magnesium added), but such an alloy is DI (DRAW AND WALL IRONING). Since it became difficult to process, it could not be used as a can.

アルミニウム缶、特に飲料用アルミニウム缶はコストダウンのための軽量化が進んでおり、ＤＩ加工により缶胴部の肉厚は、１００ミクロン程度になっている。これにともないアルミニウム缶入り飲料が消費されるまでの過程で、鋭利な突起を有する物体と接触した場合にピンホールと呼ばれる小孔を缶胴部に生じる事故の発生頻度の上昇が生じている。ピンホールの生成は内容物が漏れることにより商品価値がなくなる重大欠陥であるため、缶胴部の強度を上げて孔の発生を低減することが求められている。   Aluminum cans, especially aluminum cans for beverages, are becoming lighter to reduce costs, and the thickness of the can body is about 100 microns due to DI processing. Along with this, in the process until the beverage containing aluminum cans is consumed, there is an increase in the frequency of accidents in which small holes called pinholes are formed in the can body when they come into contact with objects having sharp protrusions. Since the generation of pinholes is a serious defect that loses commercial value due to leakage of contents, it is required to increase the strength of the can body and reduce the generation of holes.

缶胴部強度向上の課題として、（１）肉厚は薄いままとして材料コストの増加がないようにすること、（２）材料コストより相当に低い処理コストで済むものであること、（３）リサイクルのシステム観点からアルミニウム材料を使用すること、（４）強度向上がピンホール低減（耐突き刺し強度向上）に結びつくものであること、が挙げられる。   Challenges for improving the strength of the can body include: (1) keeping the wall thickness thin so that there is no increase in material costs; (2) processing costs considerably lower than material costs; and (3) recycling. Use of an aluminum material from the viewpoint of the system, and (4) improvement in strength leads to reduction of pinholes (improvement of puncture resistance) can be mentioned.

本発明は、肉厚の薄いアルミニウム材からなるアルミニウム缶の固有の問題であるピンホール発生を防止するために、ピンホールが発生しやすい缶胴部の外表層のほぼ全面を表面硬化層にするか或いは缶胴部の外表面のほぼ全面に硬質被膜を形成することで、ピンホール発生率を低減させることを目的とする。   In the present invention, in order to prevent the occurrence of pinholes, which is an inherent problem of an aluminum can made of a thin aluminum material, almost the entire outer surface layer of the can body where pinholes are likely to occur is made a surface hardened layer. Alternatively, the object is to reduce the pinhole occurrence rate by forming a hard coating on almost the entire outer surface of the can body.

従来、金属製品表面を表面硬化させる方法として、熱拡散表面処理法（数百度以上の高温下で炭化水素等を接触維持して表面層の炭素量を増加させる浸炭処理、同様にアンモニアガス中で窒素化する方法）、イオン窒化法（低圧下で窒素−水素混合ガスをグロー放電させ表面層を窒素化する方法）が行われている。これらは金属部品の耐磨耗性向上を目的としており、高温（数百度）で数時間の処理を要するものであった（表面硬化層は、数１０ミクロン以上）。   Conventionally, as a method of hardening the surface of a metal product, a thermal diffusion surface treatment method (a carburizing treatment that increases the amount of carbon in the surface layer by maintaining hydrocarbons in contact at a high temperature of several hundred degrees or more, similarly in ammonia gas) Nitrogenation method) and ion nitridation method (a method in which a nitrogen-hydrogen mixed gas is glow-discharged under a low pressure to nitrogenize the surface layer). These were intended to improve the wear resistance of metal parts, and required treatment for several hours at high temperatures (hundreds of degrees) (surface hardened layer of several tens of microns or more).

一方最近は、イオン注入技術（イオンを加速して真空、低温化で金属に固溶させる）による表面硬化も試みられるようになってきている。   On the other hand, recently, surface hardening by an ion implantation technique (acceleration of ions to form a solid solution in a metal at a low temperature in a vacuum) has been attempted.

本発明は、これら表面処理技術を缶胴表面に応用し、低温・高速で経済的に表面硬度を増加させて耐穿孔性を向上させることを課題としている。   An object of the present invention is to apply these surface treatment techniques to the surface of a can body and to increase the surface hardness economically at low temperature and high speed to improve the puncture resistance.

ここで、表面硬化層若しくは硬質被膜を形成する場合には、缶胴部の肉厚が６５〜２００μｍと薄くするために、表面硬化層若しくは硬質被膜の厚さをどのぐらいに形成するかが課題となる。   Here, in the case of forming a hardened surface layer or a hard film, there is a problem of how much thickness of the hardened surface layer or the hard film is formed in order to reduce the thickness of the can body portion to 65 to 200 μm. It becomes.

さらに本発明では、表面硬化層をいわゆる傾斜組成層とすることで、基材であるアルミニウムと表面硬化層との密着性の向上と缶胴部の外表面の硬化を同時に満たすことを目的としている。   Furthermore, in the present invention, the surface hardened layer is a so-called gradient composition layer, and the object is to simultaneously improve the adhesion between the base material aluminum and the surface hardened layer and to cure the outer surface of the can body. .

また、本発明の目的は、２ピースアルミニウム缶の製造工程において、缶成形後に缶胴部の表面硬度を増加させる目的で表面硬化層を形成することによりピンホール発生率を低減させたアルミニウム缶を製造することを課題とする。このとき、現存の缶製造設備をほとんど変更することなく、ＤＩ加工にも全く影響を及ばさずに表面硬化層を形成することが重要である。缶製造設備やＤＩ加工に影響を及ぼすと甚大なコスト上昇をもたらすからである。   Another object of the present invention is to provide an aluminum can having a reduced pinhole occurrence rate by forming a hardened surface layer for the purpose of increasing the surface hardness of the can body after can molding in the production process of a two-piece aluminum can. The problem is to manufacture. At this time, it is important to form a hardened surface layer with almost no change to existing can manufacturing equipment and without any influence on DI processing. This is because if the can manufacturing equipment or DI processing is affected, a significant increase in cost is brought about.

ここで、本発明では、常圧プラズマ若しくは減圧プラズマにより原料ガスをプラズマ化して表面硬化層を形成することを課題としている。   Here, an object of the present invention is to form a surface hardened layer by converting the raw material gas into plasma using atmospheric pressure plasma or reduced pressure plasma.

本発明の目的は、２ピースアルミニウム缶の製造工程において、缶成形後に缶胴部の表面硬度を増加させる目的でプラズマＣＶＤ（化学的気相成長法）若しくはＰＶＤ（物理的気相成長法）により、底付缶胴の胴部に硬質被膜を形成することによりピンホール発生率を低減させたアルミニウム缶を製造することを課題とする。表面硬化層の形成と同じく現存の缶製造設備をほとんど変更することなく、ＤＩ加工にも全く影響を及ばさずに表面硬化層を形成することを課題とする。   The object of the present invention is to increase the surface hardness of the can body after can molding by plasma CVD (chemical vapor deposition) or PVD (physical vapor deposition) in the manufacturing process of a two-piece aluminum can. An object of the present invention is to produce an aluminum can having a reduced pinhole occurrence rate by forming a hard coating on the body portion of the bottomed can barrel. It is an object of the present invention to form a hardened surface layer without affecting the DI processing at all without changing the existing can manufacturing equipment as well as forming the hardened surface layer.

本発明の表面改質アルミニウム缶は、２ピースアルミニウム缶の胴部のアルミニウム材肉厚が６５〜２００μｍで、前記胴部の外表層のほぼ全面が窒素、炭素、酸素、ホウ素、水素又はリンの各元素のうち少なくとも１種類を１〜５０ａｔｏｍ％含有する表面硬化層であり、該表面硬化層は、前記胴部の外表面からアルミニウム材内部に向かって、前記元素の元素含有比率が低くなる傾斜組成に形成させたことを特徴とする。 In the surface-modified aluminum can of the present invention, the thickness of the aluminum material of the barrel part of the two-piece aluminum can is 65 to 200 μm, and almost the entire outer surface layer of the trunk part is made of nitrogen, carbon, oxygen, boron, hydrogen or phosphorus. Ri surface hardened layer der containing 1～50Atom% of at least one of the elements, the surface hardened layer, towards the interior aluminum material from the outer surface of the barrel, the element content ratio of the element is low It is characterized by having a gradient composition .

本発明の表面改質アルミニウム缶では、前記表面硬化層は、０.１〜３０μｍの厚さに形成することが好ましい。 In the surface-modified aluminum can of the present invention, the surface hardened layer is preferably formed to a thickness of 0.1 to 30 μm.

本発明に係る表面改質アルミニウム缶の製造方法は、２ピースアルミニウム缶の製造方法において、アルミニウム平板から底付缶胴を成形して該底付缶胴を洗浄した後、前記底付缶胴を該底付缶胴の中心軸で回転させながら、窒素、炭素、酸素、ホウ素、水素又はリンの各元素のうち少なくとも１種類を含有するプラズマ化した原料ガスにて、前記胴部の外表層のほぼ全面を、前記各元素のうち少なくとも１種類を１〜５０ａｔｏｍ％含有し、かつ、前記胴部の外表面からアルミニウム材内部に向かって、前記元素の元素含有比率が低くなる傾斜組成とした表面硬化層に形成することを特徴とする。 The method for producing a surface-modified aluminum can according to the present invention is the method for producing a two-piece aluminum can, wherein after forming the bottomed can body from an aluminum flat plate and washing the bottomed can body, While rotating around the central axis of the bottomed can barrel, a plasma source gas containing at least one of the elements nitrogen, carbon, oxygen, boron, hydrogen or phosphorus is used for the outer surface layer of the barrel portion. Nearly the entire surface contains at least one of the above elements in an amount of 1 to 50 atom% , and has a gradient composition in which the element content ratio of the element decreases from the outer surface of the body portion toward the inside of the aluminum material. It forms in a hardened layer, It is characterized by the above-mentioned.

本発明に係る表面改質アルミニウム缶の製造方法では、前記底付缶胴を洗浄した後、前記底付缶胴を真空槽に投入して、前記プラズマ化した原料ガスにて、前記胴部の外表層のほぼ全面を減圧下で前記表面硬化層に形成することが好ましい。 In the method for producing a surface-modified aluminum can according to the present invention, after the bottomed can body is washed, the bottomed can body is put into a vacuum chamber, and the plasma source gas is used to form the body portion. It is preferable to form almost the entire surface of the outer surface layer on the surface hardened layer under reduced pressure.

本発明のアルミニウム缶は、ピンホールが発生しやすい缶胴部の外表層のほぼ全面に表面硬化層を形成したので、肉厚の薄いアルミニウム材からなるアルミニウム缶の固有の問題であるピンホール発生率を低減させることができた。ここで、本発明は、低温・高速で経済的に表面硬度を増加させて耐穿孔性を向上させたものである。ここで、表面硬化層の厚みを規定することにより、缶胴部の肉厚が６５〜２００μｍと薄くても強度及び密着性を確保しつつ上記生産上の経済性を満たしている。さらに本発明では、表面硬化層を傾斜組成層とすることで、基材であるアルミニウムと表面硬化層との密着性と缶胴部の外表面の硬化を同時に満たしている。 Since the aluminum can of the present invention has a hardened surface layer formed on almost the entire outer surface of the outer surface of the can body where pinholes are likely to occur, pinholes are a problem inherent to aluminum cans made of thin aluminum materials. The rate could be reduced. Here, in the present invention, the surface hardness is increased economically at low temperature and high speed to improve the perforation resistance. Here, by regulating the thickness of the surface hardened layer , the economic efficiency in production is satisfied while ensuring the strength and adhesion even if the thickness of the can body portion is as thin as 65 to 200 μm. Further, in the present invention, the surface hardened layer is a gradient composition layer, thereby simultaneously satisfying the adhesion between aluminum as a base material and the surface hardened layer and the hardening of the outer surface of the can body portion.

本発明のアルミニウム表面改質缶は、表面硬化層を形成したので耐穿孔性を向上させることができるが、これに伴い、所定の耐穿孔性を得るために厚くしていた胴部のアルミニウム材肉厚を、表面硬化層を形成しない場合と比較して、低減することが可能である。このアルミニウム材の肉厚低減により、表面硬化層を形成するためのコスト増を吸収することができる。 Since the aluminum surface modified can of the present invention has a hardened surface layer , it can improve the perforation resistance. In accordance with this, the aluminum material of the trunk portion that has been thickened to obtain the predetermined perforation resistance The wall thickness can be reduced as compared with the case where the surface hardened layer is not formed. By reducing the thickness of the aluminum material, an increase in cost for forming the hardened surface layer can be absorbed.

また、本発明の製造方法は、イオン注入技術、拡散浸透技術、常圧プラズマ若しくは減圧プラズマの技術、或いはＣＶＤ若しくはＰＶＤを駆使して、上記の表面改質したアルミニウム缶を現存の缶製造設備をほとんど変更することなく、ＤＩ加工にも全く影響を及ばさずに表面硬化層を形成することができた。   In addition, the manufacturing method of the present invention uses an ion implantation technique, diffusion penetration technique, atmospheric pressure plasma or reduced pressure plasma technique, or CVD or PVD to make the above-described aluminum can into the existing can manufacturing equipment. The surface hardened layer could be formed with almost no change and without affecting the DI processing at all.

本発明の表面改質アルミニウム缶の表面処理を施す装置の一形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows one form of the apparatus which performs the surface treatment of the surface modification aluminum can of this invention. 本発明の表面改質アルミニウム缶の表面処理を施す装置の別形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows another form of the apparatus which performs the surface treatment of the surface modification aluminum can of this invention. 表面硬化層を形成した表面改質アルミニウム缶の底付缶胴の縦断面を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the longitudinal cross-section of the bottomed can body of the surface modification aluminum can in which the surface hardening layer was formed. 図３におけるＡ‐Ａ’部分拡大図である。FIG. 4 is a partial enlarged view of A-A ′ in FIG. 3. 硬質被膜を形成した表面改質アルミニウム缶の底付缶胴の縦断面を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the longitudinal cross-section of the bottomed can body of the surface modification aluminum can in which the hard film was formed. 窒化アルミニウム膜を缶胴表面に形成したときの表面改質アルミニウム缶と未処理のアルミニウム缶との突き刺し強度の比較を表すグラフである。It is a graph showing the comparison of the piercing strength of a surface-modified aluminum can and an untreated aluminum can when an aluminum nitride film is formed on the surface of the can body.

符号の意味は次の通りである。１は大気圧プラズマ発生手段、プラズマ発生手段、イオン加速手段若しくはマイクロ波発生手段、２はプラズマ放電、３は正負電圧調整手段、４は底付缶胴、５は表面硬化層若しくは硬質被膜、６は原料発生源、７は原料供給手段、８は原料供給管、９はプラズマ原料ガス供給手段、１０は高周波電源若しくはマイクロ波発生装置、１１はプラズマジェット出口、１２は硬質被膜、１３は表面硬化層、である。   The meanings of the symbols are as follows. 1 is atmospheric pressure plasma generating means, plasma generating means, ion accelerating means or microwave generating means, 2 is plasma discharge, 3 is positive / negative voltage adjusting means, 4 is a bottomed can body, 5 is a hardened surface layer or hard coating, 6 Is a raw material generation source, 7 is a raw material supply means, 8 is a raw material supply pipe, 9 is a plasma raw material gas supply means, 10 is a high-frequency power source or microwave generator, 11 is a plasma jet outlet, 12 is a hard coating, and 13 is surface hardened Layer.

［実施例］
（表面硬化層を有するアルミニウム缶）
以下に本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。 [Example]
(Aluminum can with hardened surface)
The present invention is described in detail below, but the present invention is not construed as being limited to these descriptions.

本発明の表面改質アルミニウム缶の一形態は、２ピースアルミニウム缶の胴部のアルミニウム材肉厚が６５〜２００μｍで、胴部の外表層のほぼ全面が窒素、炭素、酸素、ホウ素、水素又はリンの各元素のうち少なくとも１種類を１〜５０ａｔｏｍ％含有する表面硬化層であることを特徴とする。   In one embodiment of the surface-modified aluminum can of the present invention, the thickness of the aluminum material of the body part of the two-piece aluminum can is 65 to 200 μm, and almost the entire outer surface layer of the body part is nitrogen, carbon, oxygen, boron, hydrogen or It is a surface hardened layer containing 1 to 50 atom% of at least one of each element of phosphorus.

缶、特に飲料用缶は、材質によりアルミニウム缶とスチール缶の二つに大別される。本発明において缶をアルミニウム缶に限定したのは、アルミニウム缶についてピンホール発生による事故が頻繁に発生するからである。アルミニウム缶はスチール缶よりも缶胴部の耐穿孔性が小さいため、強度向上が求められる。   Cans, especially beverage cans, are roughly classified into two types, aluminum cans and steel cans, depending on the material. The reason why the can is limited to the aluminum can in the present invention is that accidents due to the occurrence of pinholes frequently occur in the aluminum can. Since aluminum cans have a lower perforation resistance in the can body than steel cans, improved strength is required.

また、缶は２ピース缶と３ピース缶に大別される。３ピース缶とは缶胴及び天地の蓋部分の計３片よりなる缶体である。これに対して２ピース缶とは底部のついた缶胴体と開口部を備えた蓋部の２片からなる缶体で、平板からの抜抜加工、深絞り加工及びしごき加工などの組み合わせ加工によって底付缶胴を形成するものである。一般的に３ピース缶の胴部は２ピース缶の胴部の材肉厚よりもかなり厚い平板を円筒状に湾曲させて形成する。したがって、アルミニウム製３ピース缶は存在するものの、胴部の材肉厚が厚いために２ピース缶ほど耐穿孔性を要求されない。したがって、本発明では耐穿孔性が強く求められている２ピースアルミニウム缶について缶胴外表面の表面強度の向上を試みるものである。
胴部のアルミニウム材肉厚を６５〜２００μｍとしたのは、６５μｍ未満ではアルミニウム缶自体の強度が弱くなるため、実用性のあるアルミニウム缶を製造できないからである。一方、２００μｍを超えると缶胴のアルミニウム材自体の強度が確保されるため、表面処理をほどこさなくてもピンホール問題が少なくなるからである。 In addition, cans are roughly divided into 2-piece cans and 3-piece cans. A three-piece can is a can consisting of a total of three pieces, a can body and a top and bottom lid. On the other hand, a two-piece can is a can body consisting of two pieces of a can body with a bottom and a lid portion having an opening. By a combination process such as a drawing process from a flat plate, a deep drawing process, and an ironing process. It forms a bottomed can body. Generally, the body of a three-piece can is formed by bending a flat plate that is considerably thicker than the thickness of the material of the body of a two-piece can into a cylindrical shape. Therefore, although there is an aluminum three-piece can, the piercing resistance is not required as much as the two-piece can because the material thickness of the trunk is thick. Therefore, in the present invention, an attempt is made to improve the surface strength of the outer surface of the can body with respect to a two-piece aluminum can which is strongly required to have puncture resistance.
The reason why the thickness of the aluminum material in the body portion is set to 65 to 200 μm is that when the thickness is less than 65 μm, the strength of the aluminum can itself is weakened, so that a practical aluminum can cannot be manufactured. On the other hand, when the thickness exceeds 200 μm, the strength of the aluminum material itself of the can body is secured, so that the pinhole problem is reduced even if the surface treatment is not performed.

ここで、胴部のアルミニウム材肉厚は、容量と深い関係にある。例えば、飲料用缶であれば、胴部のアルミニウム材肉厚を３５０ｍｌ缶や５００ｍｌ缶では６５〜１１０μｍ、１リットル缶では１２０〜１５５μｍ、１.５リットル缶では１４０〜１８０μｍ、２リットル缶では１５０〜１９０μｍ、３リットル缶では１６０〜２００μｍにすることが好ましい。上記以外の容量においては、容器容量に対してこれらの肉厚値を外挿して適宜求めることができる。   Here, the thickness of the aluminum material of the trunk is deeply related to the capacity. For example, in the case of a beverage can, the aluminum material thickness of the barrel is 65 to 110 μm for a 350 ml or 500 ml can, 120 to 155 μm for a 1 liter can, 140 to 180 μm for a 1.5 liter can, and 150 for a 2 liter can. It is preferable to be 160 to 200 μm in a case of ˜190 μm and a 3 liter can. For capacities other than those described above, these thickness values can be extrapolated appropriately with respect to the container capacity.

缶胴の厚さは、通常９０〜１２０ミクロンの範囲にあり、缶の耐穿孔性を向上せしめるためには缶胴の表面硬度をもとの硬度の２倍以上、望ましくは４倍以上が必要である。すなわち、マイクロビッカース硬度Ｈｖ３０〜６０（未処理）をＨｖ６０〜１２０、好ましくはＨｖ１２０〜２４０とすることが望ましい。   The thickness of the can body is usually in the range of 90 to 120 microns, and in order to improve the puncture resistance of the can, the surface hardness of the can body needs to be at least twice the original hardness, preferably more than 4 times. It is. That is, it is desirable that the micro Vickers hardness Hv30 to 60 (untreated) is Hv60 to 120, preferably Hv120 to 240.

胴部の外表層のほぼ全面を表面硬化層にしたのは、この部位においてピンホールが発生しやすいからである。２ピース缶の蓋部は、通常、蓋材の肉厚が胴材の肉厚よりも大きい上にアルミニウムに硬化剤としてマグネシウム元素が添加されているため、蓋部でピンホール事故が起こることはまれである。一方、缶底は耐圧のために缶内面に向けて凹部形状となっている。従ってピンホール発生の原因となる鋭部の突き当たりの可能性が少ないため、底部でピンホール事故が起こることはまれである。さらに、ピンホール発生の原因となるのは外部からの衝撃であるので、缶胴の外表面を硬化する必要があるため、胴部の外表層のほぼ全面を表面硬化層とするわけである。   The reason why the almost entire surface of the outer surface layer of the trunk portion is a surface hardened layer is that pinholes are likely to occur at this portion. The lid of a two-piece can usually has a thickness of the lid material larger than the thickness of the body, and magnesium element is added to the aluminum as a hardening agent. It is rare. On the other hand, the can bottom has a concave shape toward the inner surface of the can for pressure resistance. Therefore, a pinhole accident is rarely caused at the bottom because there is little possibility of hitting a sharp part that causes pinholes. Furthermore, since it is impact from the outside that causes pinholes, it is necessary to harden the outer surface of the can body. Therefore, almost the entire outer surface layer of the body portion is a surface hardened layer.

ここで、本発明でいう表面硬化層とは、イオン注入硬化層と拡散硬化層の二つに分類される。   Here, the surface hardened layer referred to in the present invention is classified into two types, an ion implantation hardened layer and a diffusion hardened layer.

イオン注入硬化層は、プラズマ法で形成し、例えばグロー放電等により発生したイオンをイオン加速器で加速して真空、低温下で金属に固溶させることで形成する。例えば窒素ガスと水素ガスをグロー放電により生じたグロー中に導入すると、Ｎ+、ＮＨ+等の正イオンが生じる。このイオンが缶胴外表面のアルミニウム材に衝突するとアルミニウム材の表面がイオン窒化（プラズマ窒化）され、窒化アルミニウムが缶胴の外表層に形成される。このとき、アルミニウムが全て窒化アルミニウムへ反応しない場合でも表面が硬化される。また、メタンやプロパンを水素ガスやアルゴンガスをキャリアガスとしてグロー中に導入すると、プラズマ浸炭によりアルミニウム材の表面が炭化され、炭化アルミニウムが缶胴の外表層に形成される。これにより、アルミニウムが全て炭化アルミニウムへ反応しない場合でも表面が硬化される。イオン窒素やプラズマ浸炭の他に酸素、ホウ素、水素又はリンの各元素を注入することが可能であり、また、これら元素を複数、イオン注入することも可能である。 The ion-implanted hard layer is formed by a plasma method, for example, by accelerating ions generated by glow discharge or the like with an ion accelerator and solid-dissolving the metal in a vacuum at a low temperature. For example, when nitrogen gas and hydrogen gas are introduced into a glow generated by glow discharge, positive ions such as N + and NH + are generated. When the ions collide with the aluminum material on the outer surface of the can body, the surface of the aluminum material is ion nitrided (plasma nitriding), and aluminum nitride is formed on the outer surface layer of the can body. At this time, even when all the aluminum does not react with aluminum nitride, the surface is hardened. When methane or propane is introduced into the glow using hydrogen gas or argon gas as a carrier gas, the surface of the aluminum material is carbonized by plasma carburization, and aluminum carbide is formed on the outer surface of the can body. Thereby, the surface is hardened even when all the aluminum does not react with aluminum carbide. In addition to ion nitrogen and plasma carburization, each element of oxygen, boron, hydrogen, or phosphorus can be implanted, and a plurality of these elements can be implanted.

一方、拡散硬化層は、拡散浸透処理によって形成する。拡散浸透処理とは、拡散元素によって定まる所定温度以上で被処理物体と拡散元素を含んだ処理剤を接触させ、一定時間処理するものである。拡散元素の濃度差により、高濃度側から低濃度側に拡散する。拡散浸透処理には、拡散元素によって、浸炭処理、窒化処理、浸炭窒化（軟窒化）処理、酸化処理、酸窒化処理、酸炭窒化処理、硼化処理、水素化処理又はリン化処理がある。缶胴部の外表面において、アルミニウム材に対してこれらの拡散処理を施すことで、窒素、炭素、酸素、ホウ素、水素又はリンの各元素のうち少なくとも１種類を含有した拡散硬化層を缶胴部の外表層に形成する。また、処理剤の形態から固体法、液体法及び気体法に大別される。なお、気体法において、グロー中にこの気体を導入するとグロー中の電位差によりイオン化とイオン加速がされるので前述のプラズマ法と同義となる。   On the other hand, the diffusion hardened layer is formed by a diffusion penetrating treatment. In the diffusion permeation treatment, the object to be treated is brought into contact with a treatment agent containing the diffusion element at a predetermined temperature or higher determined by the diffusion element, and the treatment is performed for a certain time. Due to the concentration difference of the diffusing elements, it diffuses from the high concentration side to the low concentration side. The diffusion and penetration treatment includes carburizing treatment, nitriding treatment, carbonitriding (soft nitriding) treatment, oxidation treatment, oxynitriding treatment, oxycarbonitriding treatment, boride treatment, hydrogenation treatment or phosphation treatment depending on the diffusion element. A diffusion hardened layer containing at least one of nitrogen, carbon, oxygen, boron, hydrogen or phosphorus elements can be formed on the outer surface of the can body by performing these diffusion processes on the aluminum material. It forms on the outer surface layer of the part. Moreover, it is divided roughly into the solid method, the liquid method, and the gas method from the form of a processing agent. In the gas method, when this gas is introduced into the glow, ionization and ion acceleration are caused by the potential difference in the glow, so that it is synonymous with the plasma method described above.

表面硬化層は、ＰＶＤと同じ原理により、ジルコニウム、チタン等を金属イオン源として缶胴を負電圧とすることにより、金属イオンをアルミニウムに打ち込み、所定のイオンを缶胴アルミ合金に固溶させてもよい。   The surface hardened layer has the same principle as PVD by using zirconium, titanium or the like as a metal ion source and setting the can body to a negative voltage, thereby implanting metal ions into aluminum and dissolving predetermined ions in the can body aluminum alloy. Also good.

さらに本発明では、表面硬化層は、胴部の外表面からアルミニウム材内部に向かって、上記元素の元素含有比率が低くなる傾斜組成に形成させることが好ましい。表面に近いほど硬度が高くなり且つ傾斜組成としたことで表面硬化層の密着が強くなり、剥れにくくなる。なお、表面硬化層は、イオン注入又は拡散浸透による製法原理から傾斜組成になりやすい。   Furthermore, in the present invention, the hardened surface layer is preferably formed in a gradient composition in which the element content ratio of the above elements decreases from the outer surface of the body portion toward the inside of the aluminum material. The closer to the surface, the higher the hardness and the gradient composition, the stronger the hardened surface layer becomes, and the more difficult it is to peel off. Note that the surface hardened layer tends to have a gradient composition due to the manufacturing principle by ion implantation or diffusion penetration.

本発明では、低温・高速で表面硬化層を形成することが好ましいため、プラズマ法により窒素、炭素、酸素、ホウ素、水素又はリンの各元素のうち少なくとも１種類をイオン注入ないしは拡散浸透させることが好ましい。このような表面硬化層は、表面層のアルミ結晶格子の欠陥部分を充填又は表面層のアルミ結晶粒中に存在する転位の移動をこれらの元素の存在が障害となって妨害することでアルミ結晶のすべり変形性をなくして硬度をあげるために形成する。またさらに硬度を上げるには、アルミ結晶から、窒化アルミ結晶、炭化アルミ結晶又は酸化アルミ結晶を所定厚さで形成させることが効果的である。   In the present invention, since the surface hardened layer is preferably formed at a low temperature and at a high speed, at least one of nitrogen, carbon, oxygen, boron, hydrogen and phosphorus elements may be ion-implanted or diffused and penetrated by a plasma method. preferable. Such a surface hardened layer is formed by filling the defective part of the aluminum crystal lattice of the surface layer or preventing the movement of dislocations existing in the aluminum crystal grains of the surface layer by hindering the presence of these elements as an aluminum crystal. It is formed to increase the hardness by eliminating the slip deformability. In order to further increase the hardness, it is effective to form an aluminum nitride crystal, an aluminum carbide crystal or an aluminum oxide crystal with a predetermined thickness from an aluminum crystal.

ところで、アルミニウム缶の底付胴部を形成するに際して使用するアルミニウム板は、腐食防止のためにマンガン元素が添加されている。このマンガンと含有させる窒素、炭素、酸素、ホウ素、水素又はリンの各元素との間で反応を起こさせて、表面硬化層として窒化マンガン、炭化マンガン等の化合物を形成させてもよい。   By the way, the aluminum plate used when forming the bottomed body portion of the aluminum can is added with manganese element to prevent corrosion. A reaction may be caused between the manganese and the nitrogen, carbon, oxygen, boron, hydrogen, or phosphorus element to be contained, and a compound such as manganese nitride or manganese carbide may be formed as the surface hardened layer.

表面硬化層として、窒素、炭素、酸素、ホウ素、水素又はリンの各元素のうち少なくとも１種類を１〜５０ａｔｏｍ％含有させるのは、１ａｔｏｍ％未満では表面硬化の効果が充分でなく、５０ａｔｏｍ％を超えると、胴部が脆くなるからである。   The surface hardening layer contains at least one element of nitrogen, carbon, oxygen, boron, hydrogen or phosphorus in an amount of 1 to 50 atom%. If it is less than 1 atom%, the effect of surface hardening is not sufficient, and 50 atom% is reduced. It is because a trunk | drum will become weak when it exceeds.

たとえば窒素化の場合は、最外表層において窒素原子含量が１％以上望ましくは５％以上が必要となる。   For example, in the case of nitrogenation, the nitrogen content in the outermost surface layer is required to be 1% or more, preferably 5% or more.

また表面硬化層の厚さは、硬度によるが０.１〜３０μｍの厚さに形成することが好ましい。望ましくは４〜１０μｍが硬度向上効果を得るに必要である。０.１μｍ未満では充分な表面強度を得ることができず、３０μｍを超えると缶がもろくなる。   The thickness of the surface hardened layer is preferably 0.1 to 30 μm, although it depends on the hardness. Desirably, 4 to 10 μm is necessary to obtain a hardness improvement effect. If it is less than 0.1 μm, sufficient surface strength cannot be obtained, and if it exceeds 30 μm, the can becomes brittle.

（表面硬化層を有するアルミニウム缶の製造方法）
次に２ピースアルミニウム缶の製造方法において、表面硬化層を形成するときの表面改質アルミニウム缶の製造方法を説明する。まず、アルミニウム平板から底付缶胴を成形して底付缶胴を洗浄する。底付缶胴の成形時に、油等が缶の外表面に付着するので脱脂を行なう。洗浄工程としては、例えば温水で洗い（プリンス工程）、硫酸・活性剤を含む無機酸系洗浄剤を６０〜８０℃にして洗い（プレウオッシュ工程）、再度、硫酸・活性剤を含む無機酸系洗浄剤を６０〜８０℃にして洗い（ウオッシュ工程）、最後に水道水で水洗いを行なう。 (Method for producing aluminum can having a surface hardened layer)
Next, in the method for producing a two-piece aluminum can, a method for producing a surface-modified aluminum can when a surface hardened layer is formed will be described. First, a bottomed can body is formed from an aluminum flat plate, and the bottomed can body is washed. When forming the bottomed can body, oil or the like adheres to the outer surface of the can and is degreased. As the washing process, for example, washing with warm water (prince process), washing with an inorganic acid detergent containing sulfuric acid / activator at 60 to 80 ° C. (prewash process), again, an inorganic acid containing sulfuric acid / activator The cleaning agent is washed at 60 to 80 ° C. (washing process), and finally washed with tap water.

次に、底付缶胴を底付缶胴の中心軸で回転させながら、窒素、炭素、酸素、ホウ素、水素又はリンの各元素のうち少なくとも１種類を含有するプラズマ化した原料ガスを胴部の外表層のほぼ全面に接触させる。常圧プラズマ法により、グロー中に原料ガスを投入しても良いし、原料ガスをプラズマ化してから吹き付けても良い。例えば図１に示すように、缶胴を缶円筒軸を中心に回転させるとともに、缶胴に接するように設けた高周波電源１０とプラズマ発生手段１によりプラズマを発生させ、水素−窒素系ガスをプラズマ化させる。缶胴４は正負電圧調整手段３により負電圧として、缶胴とプラズマ発生手段との間で電位差を発生させて、イオン化したＮ+やＮＨ+をスパッタリング効果により缶胴部の外表面のほぼ全面に衝突させる。このイオン衝撃により胴部のアルミニウム材内部に窒素元素が注入され、表面硬化層が形成される。なお、イオンの電荷を調整するためにグロー放電が発生しない程度の強度でプラズマをかけても良い。このとき、注入された窒素は、アルミニウム結晶粒中の転位移動の防止を図る。或いはアルミニウム表面はイオン窒化され、窒化アルミニウムがアルミニウム結晶粒中の転位移動の防止を図る。この現象により、胴部の外表層のほぼ全面が硬化される。イオンの加速は、イオン加速器で行なっても良い。その後、缶の印刷工程、ネックインフランジ加工、検缶を経てアルミニウム缶を製造する。 Next, while rotating the bottomed can barrel about the central axis of the bottomed can barrel, the body portion of the plasma-formed source gas containing at least one of nitrogen, carbon, oxygen, boron, hydrogen or phosphorus is used. It is made to contact almost the whole surface of the outer surface. The source gas may be introduced into the glow by the atmospheric pressure plasma method, or may be sprayed after the source gas is turned into plasma. For example, as shown in FIG. 1, the can body is rotated about the can cylinder axis, and plasma is generated by a high frequency power source 10 and a plasma generating means 1 provided so as to be in contact with the can body. Make it. The can body 4 is made negative voltage by the positive / negative voltage adjusting means 3 to generate a potential difference between the can body and the plasma generating means, and ionized N + and NH + are sputtered to almost the entire outer surface of the can body portion. Collide with. By this ion bombardment, nitrogen element is injected into the aluminum material of the body portion to form a hardened surface layer. In addition, in order to adjust the charge of ions, plasma may be applied with an intensity that does not cause glow discharge. At this time, the implanted nitrogen aims to prevent dislocation movement in the aluminum crystal grains. Alternatively, the aluminum surface is ion nitrided so that the aluminum nitride prevents dislocation movement in the aluminum crystal grains. By this phenomenon, almost the entire surface of the outer surface layer of the trunk portion is cured. Ion acceleration may be performed by an ion accelerator. Then, an aluminum can is manufactured through a can printing process, neck-in flange processing, and a can inspection.

また、図２に示すように、大気圧プラズマ発生手段、プラズマ発生手段、イオン加速手段若しくはマイクロ波発生手段と、平行平板電極を有する原料ガスプラズマ化手段とを一体化したプラズマ原料ガス供給手段９を使用して、平行平板電極間に原料ガスを供給して原料ガスをプラズマ化し、プラズマ原料ガス供給手段９に設けたプラズマジェット出口１１から缶円筒軸を中心に回転する底付缶胴４の胴部全体にわたってプラズマ化した原料ガスを吹き付けても良い。この場合においても、缶胴とプラズマ原料ガス供給手段９との電位差により、スパッタリング効果が得られる。   Further, as shown in FIG. 2, plasma source gas supply means 9 in which atmospheric pressure plasma generation means, plasma generation means, ion acceleration means or microwave generation means and source gas plasma conversion means having parallel plate electrodes are integrated. Of the bottomed can body 4 rotating about the can cylinder axis from the plasma jet outlet 11 provided in the plasma raw material gas supply means 9 by supplying the raw material gas between the parallel plate electrodes into plasma. You may spray the raw material gas turned into plasma over the whole trunk | drum. Even in this case, the sputtering effect is obtained due to the potential difference between the can body and the plasma source gas supply means 9.

上記の工程を経ることで、図３に示した如く、缶胴４の外表面に表面硬化層１３が形成される。この表面硬化層１３は図４に部分拡大図を示したように、缶胴４の表面から材内部に向かって窒素等の拡散元素が拡散している。そして、缶胴４の表面を最高元素濃度として、材内部に向かって元素濃度が小さくなるように傾斜組成とすることが好ましい。   Through the above steps, the surface hardened layer 13 is formed on the outer surface of the can body 4 as shown in FIG. As shown in the partial enlarged view of FIG. 4, the surface hardened layer 13 has diffusion elements such as nitrogen diffused from the surface of the can body 4 toward the inside of the material. And it is preferable to make it the gradient composition so that the surface of the can body 4 may have the highest element concentration and the element concentration decreases toward the inside of the material.

この表面硬化層形成速度は、硬化の程度や層の厚さにより異なるが、経済的に層形成するためには、成膜時間を１２０秒以下、望ましくは３０秒以下とすることが好ましい。   The surface hardened layer formation rate varies depending on the degree of curing and the layer thickness, but in order to form a layer economically, the film formation time is preferably 120 seconds or shorter, and preferably 30 seconds or shorter.

洗浄工程を経た後、底付缶胴を真空槽に投入して、プラズマ化した原料ガスにて、胴部の外表層のほぼ全面に減圧下で表面硬化層を形成しても良い。真空槽に投入することにより、減圧プラズマ法となり、低温における成膜速度上昇が可能である。   After passing through the cleaning process, the bottomed can barrel may be put into a vacuum chamber, and a hardened surface layer may be formed under reduced pressure on almost the entire outer surface layer of the barrel portion with a plasma source gas. By putting it in a vacuum chamber, the reduced pressure plasma method is used, and the film formation rate can be increased at a low temperature.

（硬質被膜を有するアルミニウム缶）
本発明の表面改質アルミニウム缶は、別形態として、２ピースアルミニウム缶の胴部のアルミニウム材肉厚が６５〜２００μｍで、胴部の外表面のほぼ全面に硬質被膜を形成しても良い。ここで、胴部の外表面のほぼ全面に硬質被膜を形成するのであるが、缶材、材肉厚、被膜部位、硬度等の特性は、表面硬化層を形成する場合で説明した通りのことが同様に当てはまる。プラズマＣＶＤにより成膜する場合には、原料ガスをプラズマ化させて、酸化チタン、酸化ジルコニウム、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等を硬質被膜として缶胴表面に所定厚さに形成する。ＰＶＤにより成膜する場合には、ジルコニウム、チタン等を金属イオン源として缶胴を負電圧とすることにより、缶胴表面に硬質被膜を所定厚さに形成しても良い。 (Aluminum can with hard coating)
In another embodiment, the surface-modified aluminum can of the present invention may have a two-piece aluminum can having a body thickness of 65 to 200 [mu] m and a hard coating formed on almost the entire outer surface of the body. Here, a hard coating is formed on almost the entire outer surface of the trunk, but the characteristics such as the can material, the material thickness, the coating site, and the hardness are as described in the case of forming the hardened surface layer. Is equally applicable. When the film is formed by plasma CVD, the raw material gas is turned into plasma, and titanium oxide, zirconium oxide, aluminum nitride, aluminum oxide or the like is formed as a hard coating on the surface of the can body with a predetermined thickness. When the film is formed by PVD, a hard coating may be formed on the surface of the can body to a predetermined thickness by using zirconium, titanium or the like as a metal ion source and setting the can body to a negative voltage.

硬質被膜の厚さは、硬度によるが０.１〜３０μｍの厚さに形成することが好ましい。望ましくは１〜５μｍが硬度向上効果を得るに必要である。０.１μｍ未満では充分な表面強度を得ることができず、３０μｍを超えると剥離の恐れがあるからである。   The thickness of the hard coating is preferably 0.1 to 30 μm, although it depends on the hardness. Desirably, 1 to 5 μm is necessary to obtain a hardness improvement effect. If the thickness is less than 0.1 μm, sufficient surface strength cannot be obtained, and if it exceeds 30 μm, peeling may occur.

（硬質被膜を有するアルミニウム缶の製造方法）
次に２ピースアルミニウム缶の製造方法において、硬質被膜を形成するときの表面改質アルミニウム缶の製造方法を説明する。洗浄工程については上述の洗浄工程と同様である。洗浄後、缶胴外表面にプラズマＣＶＤにより成膜する場合には、例えばチタンテトラ-iso-プロポキシド又はジルコニウムテトラ-ｔ-ブトキシド等の金属アルコキシドや塩化チタン、塩化ジルコニウム又は塩化アルミニウム等の金属塩化物である原料ガスをプラズマ化させて、酸化チタン、酸化ジルコニウム、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等の硬質被膜を缶胴表面に所定厚さに形成する。なお、イオンの電荷を調整するためにグロー放電が発生しない程度の強度でプラズマをかけても良い。一方、ＰＶＤにより成膜する場合には、ジルコニウム、チタン等を金属イオン源として缶胴を負電圧とすることにより、缶胴表面に硬質被膜を所定厚さに形成しても良い。この硬質被膜形成に要する成膜時間は、膜厚等で異なるが経済的に膜形成するために、１２０秒以下、望ましくは３０秒以下とすることが好ましい。その後、缶の印刷工程、ネックインフランジ加工、検缶を経てアルミニウム缶を製造する。 (Method for producing an aluminum can having a hard coating)
Next, in the method for producing a two-piece aluminum can, a method for producing a surface-modified aluminum can when a hard film is formed will be described. The cleaning process is the same as that described above. When the film is formed by plasma CVD on the outer surface of the can body after cleaning, for example, metal alkoxide such as titanium tetra-iso-propoxide or zirconium tetra-t-butoxide, or metal chloride such as titanium chloride, zirconium chloride or aluminum chloride. The raw material gas, which is a product, is turned into plasma, and a hard coating such as titanium oxide, zirconium oxide, aluminum nitride, or aluminum oxide is formed on the surface of the can body to a predetermined thickness. In addition, in order to adjust the charge of ions, plasma may be applied with an intensity that does not cause glow discharge. On the other hand, when the film is formed by PVD, a hard film may be formed on the surface of the can body to a predetermined thickness by using zirconium, titanium or the like as a metal ion source and setting the can body to a negative voltage. The film formation time required for forming the hard film varies depending on the film thickness and the like, but is preferably 120 seconds or less, preferably 30 seconds or less in order to economically form a film. Then, an aluminum can is manufactured through a can printing process, neck-in flange processing, and a can inspection.

上記の工程を経ることで、図５に示した如く,缶胴４の外表面に硬質被膜１２が形成される。   Through the above steps, the hard coating 12 is formed on the outer surface of the can body 4 as shown in FIG.

（ＰＶＤ成膜法により形成した窒化アルミニウム膜による表面改質の検討）
硬質被膜として、窒化アルミニウム膜をＰＶＤ成膜法によりアルミニウム缶の缶胴表面に形成した。スパッタリングターゲットは金属アルミニウムとし、窒素雰囲気中で成膜を行なった。サンプル（１）では窒化アルミニウム膜の膜厚を６００ｎｍ、サンプル（２）では窒化アルミニウム膜の膜厚を１３００ｎｍとした。また被膜していないアルミニウム缶をコントロールとした。 (Examination of surface modification by aluminum nitride film formed by PVD deposition method)
As the hard coating, an aluminum nitride film was formed on the surface of the can body of the aluminum can by the PVD film forming method. The sputtering target was metallic aluminum, and film formation was performed in a nitrogen atmosphere. In sample (1) , the film thickness of the aluminum nitride film was 600 nm, and in sample (2) , the film thickness of the aluminum nitride film was 1300 nm. An aluminum can that was not coated was used as a control.

サンプル圧子先端径が２．２５ｍｍ（２．２５Ｒ）の針状圧子を缶胴表面に対して垂直方向に圧入したときの突き刺し強度を測定した。評価はコントロールとの対比で行なった。測定機器は、オートグラフ（島津製作所製、ＡＧ−１０ｋＮＤ）を用いた。結果を図６に示した。   The puncture strength was measured when a needle-like indenter having a sample indenter tip diameter of 2.25 mm (2.25R) was pressed in a direction perpendicular to the can body surface. Evaluation was performed in comparison with the control. As a measuring instrument, an autograph (manufactured by Shimadzu Corp., AG-10kND) was used. The results are shown in FIG.

サンプル（１）では対コントロール向上比１４３％、サンプル（２）では対コントロール向上比１４９％であった。すなわち、突き刺し強度は硬質被膜を形成することで４０〜５０％向上し、耐穿孔性（耐ピンホール性）向上に効果的であった。 In sample (1) , the control improvement ratio was 143%, and in sample (2) , the control improvement ratio was 149%. That is, the puncture strength was improved by 40 to 50% by forming a hard film, and it was effective in improving the perforation resistance (pinhole resistance).

なお、サンプル（１）と（２）との比較によると、突き刺し強度の膜厚依存性はなかった。 In addition, according to the comparison between samples (1) and (2) , there was no film thickness dependence of the piercing strength.

本発明において、プラズマを発生させるためのエネルギー源としては、高周波電源若しくはマイクロ波電源が例示できる。   In the present invention, examples of the energy source for generating plasma include a high frequency power source and a microwave power source.

本発明では、硬質被膜を胴部外表面のアルミニウム材の上に直接成膜する方法を示したが、硬質被膜とアルミニウム材との剥離を防止するためにこれらの間に密着層を設けても良い。   In the present invention, the method of directly forming the hard coating on the aluminum material on the outer surface of the body portion is shown. However, in order to prevent the hard coating and the aluminum material from being peeled, an adhesion layer may be provided between them. good.

なお、表面硬化層若しくは硬質被膜を形成した後、缶表面に潤滑性を付与する目的で、潤滑油膜を形成させても良い。   In addition, after forming a surface hardened layer or a hard film, you may form a lubricating oil film in order to provide lubricity to the can surface.

本発明の製造方法は、上記の通り洗浄工程後に表面硬化層若しくは硬質被膜を形成するので、現存の缶製造設備をほとんど変更することなく、ＤＩ加工にも全く影響を及ばさずに表面硬化層を形成することができる。   Since the manufacturing method of the present invention forms a hardened surface layer or a hard film after the cleaning process as described above, the hardened surface layer hardly changes the existing can manufacturing equipment and does not affect the DI processing at all. Can be formed.

本発明は、アルミニウム缶の用途に限定されるものではないが、特に飲料用缶として適している。
Although this invention is not limited to the use of an aluminum can, it is especially suitable as a drink can.

Claims (4)

２ピースアルミニウム缶の胴部のアルミニウム材肉厚が６５〜２００μｍで、前記胴部の外表層のほぼ全面が窒素、炭素、酸素、ホウ素、水素又はリンの各元素のうち少なくとも１種類を１〜５０ａｔｏｍ％含有する表面硬化層であり、該表面硬化層は、前記胴部の外表面からアルミニウム材内部に向かって、前記元素の元素含有比率が低くなる傾斜組成に形成させたことを特徴とする表面改質アルミニウム缶。The aluminum material thickness of the body part of the two-piece aluminum can is 65 to 200 μm, and almost the entire outer surface layer of the body part is 1 to at least one of nitrogen, carbon, oxygen, boron, hydrogen or phosphorus elements. surface hardened layer der containing 50 atom% is, the surface hardened layer, and wherein the direction from the outer surface of the barrel inside the aluminum material, the element content ratio of the element was formed on the lower graded composition Surface modified aluminum can. 前記表面硬化層は、０.１〜３０μｍの厚さに形成したことを特徴とする請求項１記載の表面改質アルミニウム缶。2. The surface-modified aluminum can according to claim 1 , wherein the surface hardened layer is formed to a thickness of 0.1 to 30 [mu] m. ２ピースアルミニウム缶の製造方法において、アルミニウム平板から底付缶胴を成形して該底付缶胴を洗浄した後、前記底付缶胴を該底付缶胴の中心軸で回転させながら、窒素、炭素、酸素、ホウ素、水素又はリンの各元素のうち少なくとも１種類を含有するプラズマ化した原料ガスにて、前記胴部の外表層のほぼ全面を、前記各元素のうち少なくとも１種類を１〜５０ａｔｏｍ％含有し、かつ、前記胴部の外表面からアルミニウム材内部に向かって、前記元素の元素含有比率が低くなる傾斜組成とした表面硬化層に形成することを特徴とする表面改質アルミニウム缶の製造方法。In the method for producing a two-piece aluminum can, after forming a bottomed can barrel from an aluminum flat plate and washing the bottomed can barrel, the bottom can barrel is rotated while rotating the bottom can barrel about the central axis of the bottom can barrel. , 1 carbon, oxygen, boron, at plasma raw material gas containing at least one kind of the elements of hydrogen or phosphorus, substantially the entire outer surface of the barrel, at least one of said respective elements Surface-modified aluminum, which is formed in a hardened surface layer having a gradient composition in which the element content ratio of the element decreases from the outer surface of the body portion to the inside of the aluminum material. A method for manufacturing cans. 前記底付缶胴を洗浄した後、前記底付缶胴を真空槽に投入して、前記プラズマ化した原料ガスにて、前記胴部の外表層のほぼ全面を減圧下で前記表面硬化層に形成することを特徴とする請求項３記載の表面改質アルミニウム缶の製造方法。After washing the bottomed can barrel, the bottomed can barrel was put into the vacuum chamber at the plasma raw material gas, substantially the entire outer surface of the barrel on the surface hardened layer under reduced pressure The method for producing a surface-modified aluminum can according to claim 3 , wherein the surface-modified aluminum can is formed.
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