JPH01132778A - 缶用多層めっき鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、飲料や食料を詰める缶の素材として、特に
、アルミと組み合わせて用いられる表面処理鋼板に間す
るものである。

［従来技術］ 食缶や飲料缶の素材として、これまで、錫を鋼板に電気
めっきしたブリキや、クロム或はニッケルを鋼板に電気
めっきしたティンフリースチール又は、アルミシート等
がよく用いられている。これらの素材のうち、鋼板に電
気めっき処理を施した表面処理鋼板は薄くても強度があ
り、又、アルミシートは、缶きりを用いずども素手で開
けられるイージーオープンのような細工を施し易いとい
う特徴を持っている。

近年、これらの特徴を利用して、缶胴を表面処理鋼板で
作り缶蓋をアルミシートで作った安全で便利なイージー
オープン缶の使用が見うけられる。

しかしながら、缶胴の素材と蓋の素材とが異なった金属
で作られた場合１缶の内面においてどちらか一方が優先
的に泳解して腐食する、いわゆるパイメタリックコロ−
ジョンが生じ、この便利な缶の普及を阻んでいる。

パイメタリックコロ−ジョンは、電極電位の異なる金属
が電解質の存在下で電気的に接触した場合に、電池を構
成し、電位の責なる方の金属から卑なる方の金属へ電流
が流れ、電位の卑なる方の金属がイオン化して溶は出す
現象である０例えば、缶胴がブリキで缶蓋がアルミシー
トで作られた缶の場合、アルミの標準電極電位は−１，
６６Ｖであるのに対して、錫のそれは−０，１４Ｖで、
錫の方がかなり貴となる。このため、アルミの表面では
アノード反応（１）が起こり、アルミが溶は出し、同時
に、ブリキの表面ではカソード反応（２）が起きて、水
素が発生する。

ＡＩ−＋ＡＩ”＋３ｅ　　　　　　−−・　（１）３　
Ｈ”　＋　３　ｅ　−＝　３　／　２　Ｈ２↑　・　　
（２＞一般に、アルミ蓋やブリキ側には缶内面塗料が塗
られているので、上記の反応が全面で起こるものではな
く、アルミ側では塗膜欠陥部に集中して起こり、反応が
進行すると、アルミ蓋に孔が空く、ブリキ側では発生す
る水素が塗膜をもち上げふくれが生じ、これが進行する
と塗膜が剥離してくる。

そして、この現象は缶内容物が食塩等塩素イオンを含む
ような場合には、非常に顕著に起こる。

以上、アルミと錫の例で説明したが、ティンフリースチ
ールのクロムめっきやニッケルめっきの場合も、Ｃｒや
Ｎｉの電位はＡｌのそれよりかなり高く、事情は錫めっ
き（ブリキ）の場合と同じである。

食缶では、内容物による腐食に長期間耐えるように、缶
用表面処理鋼板は缶内面塗料で被覆されて用いられる。

従って缶用材料には、上に述べたパイメタリックコロ−
ジョンを起こさないことと、本来の塗膜下耐食性とが要
求される。

このような問題に対処するため、缶内面塗料や塗装法を
工夫すること、特に、アルミ蓋の塗装を強化することに
よって、電池の形成を妨害しようとの試みも行われてお
り、又、缶内環境との関連で、アルミ蓋のアノード分極
特性および缶胴のカソード分極特性が調べられたりして
いるが（例えば、鉄と鋼７３．３号（１９８７）ｐ４３
１）、未だ満足な解決は得られていない。

［発明が解決しようとする問題点］ 以上述べてきたように、缶胴にブリキやティンフリース
チールなどの表面処理鋼板を用い缶蓋にアルミを用るイ
ージーオープンエンド缶は、そのパイメタリックコロ−
ジョンの問題が依然未解決のため、缶内容物が食塩等塩
素イオンを含むような場合には、未だ使用が制限されて
いる。

本発明は以上のような問題を解決するために行われたも
ので、パイメタリックコロ−ジョンを起こさず、且つ塗
膜下耐食性の良い缶胴用の表面処理鋼板の提供を目的と
するものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、鋼板の少なくとも片面に、Ｚｎ。

Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、　′Ｔ’ｉ、Ｃｕ、又は、Ｆｅのう
ちの何れか一種からなるめっき層或は上記金属のうちの
二種以上からなる合金めっき層を少なくとも二層重ねて
その合計の厚さがｏ、ｏｏｔμｍ〜５μｍである複合め
っき層を下層とし、この複合めっき層の上に厚さ０．０
０１μｍ〜２μｍのＡＩ或はＡｌ合金のめつき層を有す
る缶用多層めっき鋼板である。

本発明において最上層をＡＩ又はＡｌ合金のめっき層と
したのは、ＡＩ蓋の電位と缶胴の電位とを一致させてパ
イメタリックコロ−ジョンを防ぐことによる。この場合
ＡＩ或はＡｌ合金のめつき厚さを０．００１μｍ〜２μ
ｍにする必要がある。０．００１μｍ未満では被膜とし
てのカップリング電流が不安定であり、上限値について
は経済性を考慮して実用面から２μｍとした。また本発
明では下層に多層のめっき層による複合めっき層を設け
る必要がある。多層のめつき層としたのは所定の厚さで
より優れた塗膜下耐食性を付与し、最上層のＡＩ又はＡ
ｌ合金のめつき層では不十分な塗膜下耐食性を補完する
ことによる。そのため最上層のＡｌ又はＡｌ合金のめっ
き層以外の耐食性の複合めっき層が必要であり、Ｚｎ。

Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｃｕ、又は、Ｆｅのうちの何
れか一種からなるめっき層或は上記金属のうちの二種以
上からなる合金めっき層を少なくとも二層重ねて複合め
つき層とする０、ここにおいて複合めつき層の厚さを０
．００１μｍ〜５μｍの範囲にする必要がある。０．０
０１μｍ未満では十分な塗膜下耐食性を発揮することが
出来ない、また５μｍを超えた場合にはめつき厚さの増
加の割りには塗膜下耐食性の向上がないので５μｍを上
限とした。

［作用］ 本発明の多層めっき鋼板を缶材として使用する場合、Ａ
Ｉ蓋にはＡＩ金金属Ａｌ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｃｕ合金等が使
われるが、本発明による最上層の作用として、例えば、
ＡＩ金属蓋に対してはＡＩめっき或はＡｌ−Ｔｉ合金め
つき、又、Ａｌ−Ｍｇ合金蓋に対してはＡｌ−Ｍｇ合金
めっき層を有する多層めっき鋼板を缶胴に使用する。こ
のように、缶蓋の材質に合わせてきめ細か（ＡＩ或はＡ
ｌ合金のめつき被膜組成を選択して１缶蓋と缶胴の電位
を精度良く一致させる。これによってパイメタリックコ
ロ−ジョンを限り無く防止することが出来る。この場合
ＡＩ又はＡｌ合金のめっき層は缶内容物に対しても耐食
性のある金属であるが、これらのめっき被膜はＡＩ蓋と
の電位を合わせるためのものであり、塗膜下耐食性は不
十分であるので、本発明による複合めっき層の作用とし
てそれらを補完して、塗膜下耐食性を向上させる。

［発明の実施例］ 以下に本発明による多層めっき鋼板についての実施例を
具体的に述べる。ここにおいて真空蒸着の条件は次のよ
うにした。

真空度：　６　Ｘ　１０−６Ｔｏｒｒ、基板温度：２０
０℃、蒸発方法：エレクトロンビーム加熱、 基板−るつぼ距離：５０ｃｍ （実施例１） 板厚０．２２℃膿の冷延鋼板に、ワット浴を用いてＮｉ
の電気めっきを施し、その上に、フェロスタン浴を用い
てＳｎの電気めっきを施した。Ｓｎめっき被膜をリフロ
ー溶融し下層めっき層を仕上げ、この上に、真空蒸着法
を用いてＡＩの上層めっき被膜を作製した。

ここにおいてワット浴及び電解条件は次のようである。

硫酸ニッケル・・・３３０　ｇ／Ｉ、 塩化ニッケル・・・４５　ｇ　／　ｌ、ホウ酸・・・４
０ｇ／ｌ　、ｐＨ・・・４．０、浴温度・・・５０℃、
電流密度・・・５Ａ／ａｉ１゜（実施例２） 板厚０．２１龍の冷延鋼板に、サージェント浴を用いて
Ｃｒの電気めっきを施し、その上に、Ｎｉをめっきしそ
の上に、真空蒸着法によりＡＩの上層めっき被膜を作製
した。

ここにおいてサージェント浴及び電解条件は次のようで
ある。

無水クロム酸・・・２５０ｇ／Ｉ、 ホウ酸・・・２５ｇ／１．浴温度・・・５０℃、電流密
度・・・１５Ａ／ｃｔｌｌ。

（実施例３） 板厚０．２１＋ｓｍの冷延鋼板に、真空蒸着法によりＮ
ｉ、Ｃｒ、Ｃｕの三種類のめっきを施し、この上に、同
じく真空蒸着により、Ｚｎ、Ｓｎ。

Ｆｅ−Ｚｎ、の三種類のめっきを施して組合せ、上層と
して、ＡＩ、ＡＩ　−Ｍｇの真空蒸着処理をおこなった
。尚Ｆｅ−Ｚｎめっき層中のＦｅは５０重量％とじた。

以上の処理を施した表面処理鋼板について、缶内面条件
を考慮した塗膜下耐食性評価と耐パイメタリックコロ−
ジョン評価とを行った。

塗膜下耐食性評価はＵＣＣ試験（アンダーカッティング
コロ−ジョン試験）で行った。この試験では試験面にエ
ポキシフェノール系塗料を５０　ｍｇ／ｄ■２の厚さに
塗布し、２１０℃で１０分間焼き付けた後、カッターで
塗膜にクロスカットを入れたものを試験片とする。この
試験片を食塩１．５％とクエン酸１．５％とを含む腐食
液に、３８℃で７２時間浸漬し、塗膜上腐食が起きたか
否かを観察した。

耐パイメタリックコロ−ジョン試験では、試験面にエポ
キシフェノール系塗料を５０　ｍｇ　／　ｒｎ’の厚さ
に塗布し、２１０℃七゛１０分間焼き付け、同様に塗装
焼き付けを施したアルミ板と、電流計を介して導電線で
繋ぎカップルさせた。この状態で、双方、とも同一面積
露出するように、非露出面をテープでシールして試験片
とした。この試験片を、０，３％ＮａＣ１水溶液中で、
１２５℃。

６０分間浸せき処理（レトルト処理）した後、８０℃に
保った別の０．３％ＮａＣ１水溶液中に浸せきして、め
っき鋼板とアルミ板との間に流れるカップリング電流を
測定した。

なお、評価にあたっては、比較例として従来缶用材とし
て広く使われているブリキ（錫めっき鋼板）とティンフ
リースチ−ル（クロムめっき鋼板）とを用いた。

これらの試験結果を、第１表に示す。

第２表 」 ○；塗膜剥離、錆共に無く良好、Δ；やや劣る、×；劣
る。

第１表の結果を見ると、ＵＣＣ試験では、従来のブリキ
及びティンフリースチールに較べ、この　　１発明の実
施例は全て優れている。又、バイメタリックコロ−ジョ
ン特性では、実施例のカップリング電流は従来の処理鋼
板に較べ一桁小さく、極　　（めで優れていることを示
している。

本発明では、上述した皮膜だけでも十分その効果を発揮
するが、更にその表面にアルミニウム化成処理（燐酸塩
処理、クロメート処理、燐酸クロム酸処理などを浸漬、
スプレー、電解処理等を用いて行う）で形成された皮膜
（層厚０．０１〜０．１８℃程度〉を設けることにより
、更に効果が向上する。

［発明の効果コ 以上述べたように、この発明では、下層に二層以上のめ
っき層、上層にＡｌ系のめつき層を有しているので、こ
れを缶胴に用いＡｌ１２と組合せたイージーオープンエ
ンド缶を作っても、パイメタリックコロ−ジョンを起こ
すこともなく、その上、塗膜上耐食性も際立って向上し
ている。此れによって、ＡＩと鋼との各々の特徴を発揮
した安全で便利な食缶を缶内容物により制限を受けるこ
となく実用化することが可能になり、発明の効果は大き
い。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　鋼板の少なくとも片面に、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、
   Ｔｉ、Ｃｕ、又は、Ｆｅのうちの何れか一種からなるめ
   っき層或は上記金属のうちの二種以上からなる合金めっ
   き層を少なくとも二層重ねてその合計の厚さが０．００
   １μｍ〜５μｍである複合めっき層を下層とし、この複
   合めっき層の上に厚さ０．００１μｍ〜２μｍのＡｌ或
   はＡｌ合金のめっき層を上層として有することを特徴と
   する缶用多層めっき鋼板。