JPH05287488A - 加工性に優れた溶融アルミニウムめっき鋼板及びその製造方法 - Google Patents

加工性に優れた溶融アルミニウムめっき鋼板及びその製造方法

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JPH05287488A
JPH05287488A JP4090706A JP9070692A JPH05287488A JP H05287488 A JPH05287488 A JP H05287488A JP 4090706 A JP4090706 A JP 4090706A JP 9070692 A JP9070692 A JP 9070692A JP H05287488 A JPH05287488 A JP H05287488A
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JP
Japan
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aluminum
steel sheet
hot
iron
plated steel
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JP4090706A
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English (en)
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Tadaaki Ochiai
落合忠昭
Yashichi Oyagi
八七 大八木
Hirobumi Nakano
中野寛文
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 めっき金属の加工密着性に優れた容器用溶融
アルミニウムめっき鋼板の製造法を提供することが目
的。 【構成】 溶融金属浴中へ浸入する直前の板温を浴温度
より50〜100℃低くすることにより、薄鋼板の表面
全域に生成する鉄−アルミニウムまたはアルミニウム合
金による合金層を1〜4μm(望ましくは2μm以下)
と低合金化し、その表面に10μm以上のアルミニウム
皮膜またはアルミニウム合金皮膜を有する溶融めっき鋼
板を用い、圧下率が50%未満(望ましくは30%未
満)で、且つ前記の鉄−アルミニウム合金間の合金層を
部分的に破断して鉄とアルミニウム皮膜もしくはアルミ
ニウム合金皮膜が10%以上金属結合する圧下率になる
ように、鋼板温度200〜380℃・5%以上50%未
満の圧下率にて圧延することを特徴とする容器用溶融ア
ルミニウムめっき鋼板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は加工性、耐食性に優れた
容器用溶融アルミニウムめっき鋼板の製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】ビール、炭酸飲料等の飲料缶に用いられ
る絞りしごき加工による缶(以下業界の慣例に従いDI
缶と呼称する)には、アルミニウム合金板、あるいは鋼
板に錫めっきを施したぶりきが使用されている。これ
は、DI缶の製造には、缶外面における高度な加工潤滑
性と缶内面における優れた耐食性が必要とされるためで
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】アルミニウム合金は優
れた加工性と耐食性を有するため、DI加工して、ビー
ル、炭酸飲料缶用途等に好んで使用されている状況にあ
る。一方、鋼板を素材としたぶりきの場合、缶外面にお
ける高度のしごき加工に対する潤滑性には優れた特性を
発揮するが、缶内面においては、DI成形後に施される
内面塗装が完璧でない場合、塗膜の欠陥部より鉄溶出が
起こり、フレーバーの低下をもたらす問題がある。従っ
て、DI成形後に行われる缶内面塗装として、アルミ缶
は1回の塗装ですまされるのに対し、ブリキの場合、2
回の缶内面塗装が必要とされている。しかし、鋼板その
ものは強度が高いため薄いものが使用でき、成形した缶
は缶体強度が高く衝撃に強く、磁力による搬送も可能な
どハンドリング性が良く、コスト的にも安い等の利点を
有している。従って、鋼板の良さとアルミニウムの優れ
た対内容物特性の両者を併せ有する材料の開発が望まれ
ていた。一方、アルミめっき鋼板は、耐熱性、耐食性が
優れており、従来から溶融めっき法によって製造されて
いる。従来の溶融アルミめっき鋼板は、溶融アルミと素
地である鉄とが反応して、かなり厚い合金層が生成して
おり、厳しい加工に曝された場合、合金層よりアルミニ
ウム皮膜が剥離するため、容器用材料としては使用され
ていなかった。合金層は、光学顕微鏡程度の倍率(×5
00)で十分観察できるほどの厚さであり、完全に鉄面
を合金層で被覆してしまっている。合金層成長の抑制方
法として、アルミニウムにシリコンを10%程度添加し
て加工性を向上させる方法がある。また、溶融めっきを
行う前に予備めっきを行い、鋼板とアルミニウムめっき
層との間に形成される合金層量を低減させる方法とし
て、例えば特開昭57−76176号公報、特開昭57
−140864号公報、特開昭56−33463号公
報、特開昭57−114650号公報、特開昭57−7
0268号公報等に記載の方法が提案されている。しか
し、これらの方法ではいずれも合金層の低減は不十分で
あり、厚さが薄くとも、完全に鉄面を合金層にて被覆し
てしまっているため、加工性の良好な鋼板を得ることは
困難である。溶融アルミニウムめっき鋼板の加工性を改
良する方法として、鋼板を冷間圧延し素地鉄とめっき層
間に金属間結合を生じさせる方法が、特開平1−298
142号公報に提案されているが、めっき金属の十分な
加工密着性を得るためには高圧下率が必要となり、母材
の機械的性質が劣化することによりDI成形後のフラン
ジ部分の加工性が劣化するため、溶融アルミニウムめっ
き鋼板は容器用として適用された例はない。
【0004】本発明の目的は、従来のアルミニウムめっ
き鋼板の欠点を解消して、加工性、耐食性の優れた容器
用溶融アルミニウムめっき鋼板の製造方法及び前記鋼板
を用いて製造した耐食性の優れた缶体を提供することに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は前記の目的を達
成するために、従来のアルミニウムめっき鋼板の鉄−ア
ルミニウム合金層が鋼板表面を完全に被覆している点を
改良して鉄−アルミニウム合金層を部分的に破断し、そ
の破断部において鋼板素地とめっき皮膜であるアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金を直接金属結合させた缶用
鋼板とその製造方法、及びこのような缶用鋼板を用いて
製造された缶体を提供するものである。すなはち、本発
明の要旨は、 (1)鋼板の表面にアルミニウム皮膜またはアルミニウ
ム合金皮膜を有する溶融アルミニウムめっき鋼板におい
て、鋼板とめっき層の界面に生成する鉄−アルミニウム
または鉄−アルミニウム合金の合金層が2μm以下であ
ることを特徴とする溶融アルミニウムめっき鋼板。 (2)鋼板の表面にアルミニウム皮膜またはアルミニウ
ム合金皮膜を有する溶融アルミニウムめっき鋼板の製造
方法において、溶融金属浴中へ浸入する直前の板温を浴
温度より50〜100℃低くすることにより、薄鋼板の
表面全域に生成する鉄−アルミニウムまたはアルミニウ
ム合金による合金層を2μm以下とすることを特徴とす
る溶融アルミニウムめっき鋼板の製造方法。 (3)溶融アルミニウムめっき鋼板を用い、鉄−アルミ
ニウム合金間の合金層を部分的に破断して鉄とアルミニ
ウム皮膜もしくはアルミニウム合金皮膜が10%以上の
面積で金属結合せしめるため、鋼板温度を200〜38
0℃の範囲とし、10%以上50%未満の圧下率で圧延
することを特徴とする加工密着性に優れた溶融アルミニ
ウムめっき鋼板の製造方法。 (4)前記(1)項記載の溶融アルミニウムめっき鋼板
を用いた前記(3)項記載の加工密着性に優れた溶融ア
ルミニウムめっき鋼板の製造方法。
【0006】
【作用】以下、本発明について詳細に説明する。
【0007】本発明は、缶用鋼板としてアルミニウム系
の溶融めっき鋼板を用いて、素地である鉄とめっき金属
であるアルミニウムまたはアルミニウム合金との結合形
態を変えている。前述した如く、従来の溶融アルミニウ
ムめっき鋼板では、必ず素地鉄は合金層に覆われてお
り、その厚みにより加工性に差は存在するが、強度の絞
りとしごき加工により成形されるDI缶には適用できな
い。鋼板を冷間圧延し素地鉄とめっき層間に金属間結合
を生じさせる方法では、めっき金属の十分な加工密着性
を得るためには高圧下率が必要となり、母材の機械的性
質が劣化することによりDI成形後のフランジ部分の加
工性が劣化する。そこで、圧下率を下げて、めっき金属
の十分な加工密着性を得る方法を種々検討した結果、本
発明に至ったものである。
【0008】本発明は、めっき金属の加工密着性を得る
ため、素地鋼板とめっき金属間に面積比で10%以上の
金属間結合を確保する。ここでいう金属間結合とは、鉄
とめっき金属との界面に実質的に合金層が存在しない状
態を示すものであり、例えば電気めっきによって金属を
めっきした場合の鉄とめっき金属との界面に類似したも
のである。
【0009】本発明における前記の金属間結合の割合
は、溶融アルミニウムめっき鋼板のL方向断面を顕微鏡
で観察して、線状に観察される合金層部分の全長(観察
視野全長)に対する破線部(合金層が破壊されている部
分)の長さの合計の百分率をもって表す。従来の溶融ア
ルミニウムめっき鋼板のように鉄とめっき金属との界面
が完全に合金層に覆われた材料では、DI加工時に、特
にアイアニング成形時に合金層が破壊し、アルミめっき
層の剥離が生じる。更に激しい場合には、絞り加工の段
階にてアルミめっき層の剥離が生じることもある。溶融
めっき法においては、合金層の形成は避けられないもの
であるため、密着性改善の方策を講じることなしには、
缶用材としては適用が困難である。
【0010】本発明は、めっき層を剥離させることなく
部分的に合金層を破壊し、10%以上の金属間結合を持
たせることにより、DI加工にも耐えうる溶融アルミニ
ウムめっき鋼板の製造方法を見い出したものである。め
っき層を剥離させることなく合金層を破壊し金属間結合
を持たせる方法として温間圧延法が最適であり、冷間圧
延よりも低圧下にて良好な加工密着性が得られる。この
場合余り高い圧下率(50%以上)では母材の機械的性
質を劣化させ、鋼板そのもののDI加工性に問題を生じ
る。めっき皮膜の密着性は、圧下率の増加と共に向上す
るが、母材の機械的性質は劣化するため適度の圧下率の
設定が必要とされる。温間圧延のかけ方としては、多パ
ス圧延を行う場合、前段で高圧下率を採用するほうが良
好な密着性を得ることが出来る。
【0011】また、アルミめっき時に形成される合金層
の量と質も重要である。合金層の量が多い時(4〜10
μm程度)は、10%以上の鉄〜アルミ間の金属結合を
得るために30〜70%程度の圧下率が必要となり、素
材の機械的性質の劣化によりDI成形後のフランジ成形
性に問題が生じるが、溶融金属浴中へ浸入する直前の板
温を浴温度より50〜100℃低くすることにより、薄
鋼板の表面全域に生成する鉄−アルミニウムまたはアル
ミニウム合金による合金層を1〜2μmと少量にでき5
〜30%程度の圧下率ですむ。以上の如く、本発明の効
果を十分に発揮するためには、優れた機械的特性を期待
できるめっき原板と少ない合金層量、脆く砕け易い性質
の合金層が好ましい。
【0012】次に、めっき層の厚さについては合金層量
と非合金化アルミニウムまたはアルミニウム合金の比率
は比較的重要な要因であり、溶融めっき時点にて非合金
化アルミニウムまたはアルミニウム合金は合金層の2倍
以上存在することが必要である。なぜなら、金属結合量
の増大により、めっき密着性は向上しているが、固い金
属層の存在を緩和するためには、軟らかい金属層の存在
が重要である。DI加工時の缶外面表面傷の発生を防止
するためには、合金層の2倍以上の非合金化アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金の存在が必要である。
【0013】本発明でいうアルミニウム合金とは、シリ
コン、マンガン、マグネシウム、チタン、銅、鉄等をア
ルミニウムに配合して合金化させたものをいう。
【0014】本発明の方法で製造された10%以上の面
積で金属結合を有するアルミニウム系溶融めっき鋼板は
めっき密着性と加工性が優れているので、DI加工のみ
ならず、絞り加工(DRD加工、DTR加工)にも適
し、それによって製品化された缶は市販のアルミニウム
缶と同等以上の優れた耐食性が得られる。
【0015】
【実施例】
実施例−1 板厚0.35mmの冷間圧延後の薄鋼板を、連続溶融ア
ルミニウムめっきラインに通板し、シリコンを10%含
む溶融アルミニウムめっきを行った。その際、合金層の
厚さを1〜2μm、金属アルミニウムめっき層の厚さは
20μmに調整された。めっき後、全板厚0.39mm
の鋼板は、2スタンドの温間圧延ミルにて25%の圧下
率(1段目15%2段目10%圧延時鋼板温度300
℃)にて0.293mmにまで圧延された。この鋼板の
断面を光学顕微鏡にて観察したところ、合金層が破壊さ
れた鉄〜アルミニウム缶金属結合が生じている部分の比
率は約25%であった。
【0016】圧延後約15μmのアルミ皮膜を有する鋼
板は、ブランク径139mmより2回の絞り加工により
内径66mmのカップに成形された。その後、3段に及
ぶしごき加工により、缶高さ130mmになるような成
形に使用された。最終製品における最も厚みの薄い部分
は0.085mmであり、トリミング後のフランジ部分
の厚さは0.150mmであった。
【0017】DI成形後の缶は、脱脂・化成処理が施さ
れたのち、外面印刷・内面塗装され、ネックドイン・フ
ランジ成形された、ネックドイン加工としては、トリプ
ルネックドイン方式により、蓋巻き締め後の外径が60
mmになるように成形された。
【0018】このような一連の成形加工段階において溶
融アルミニウムめっき皮膜はまったく剥離することなく
成形に耐え、最終製品において鉄に対する被覆性は完全
なものであった。
【0019】缶内面塗装としては、1缶あたり40mg
のエポキシ系塗料をスプレー塗装、焼き付け後、ビール
を内容物として充填し、室温にて6カ月経過後のAl,
Feの溶出量を測定したところ、0.14ppmのAl
溶出が分析されたが、Feについては分析の検出限界以
下(<0.01ppm)であり、実用的に極めて優れた
耐食性を有することが確認された。
【0020】実施例−2 板厚0.24mmの鋼板に両面合計30μmの純アルミ
ニウムめっきを行った。合金層厚さは平均2μmであ
り、約25%の圧下率にて板厚0.18mmにまで約3
00℃にて温間圧延された。この鋼板の鉄〜アルミ金属
間結合の比率は約25%であった。圧延後、電解脱脂・
酸洗による表面調整を行い、フッ素イオンを含むクロム
酸中にて電解クロメートにて32mg/m2 のクロメー
ト皮膜を形成させた。
【0021】この鋼板の片面(缶内面相当面)に塩ビオ
ルガノゾル系の塗料を約13μm塗布し、缶外面相当面
にはエポキシ系の塗料を約5μm施した。その後、ブラ
ンク寸法173mmより缶径65mm、缶高さ115m
mの缶を合計3回の絞り加工(DRD,DTR加工)に
より行った。絞り加工後の缶内外面の皮膜を詳細に観察
した結果、溶融アルミニウムめっき皮膜は全く剥離する
ことなく成形に耐え、最終製品において鉄に対する被覆
性は完全なものであった。また、加工後の有機塗膜の被
覆性も従来製品と大差なく良好であった。この缶体を用
い、魚肉(鮪フレーク味付け)を内容物とする実缶試験
を行った。55℃にて6カ月貯蔵後、缶内面の腐食状態
を観察した。外観的には全く異常は認められず、内面塗
装を溶剤にて剥離後、鋼板表面を観察したところ、数点
の腐食点が観察されたが、その腐食はAl層のみでFe
素地に達するものではなく、実用的に優れた耐食性を有
するものであった。
【0022】比較例1 板厚0.35mmの冷間圧延後の薄鋼板を、連続溶融ア
ルミニウムめっきラインに通板し、シリコンを10%含
む溶融アルミニウムめっきを行った。その際、合金層の
厚さを平均3μm、金属アルミニウムめっき層の厚さは
20μmに調整された。めっき後、全板厚0.39mm
の鋼板は、2スタンドの冷間圧延ミルにて25%の圧下
率(1段目15%2段目10%圧延時鋼板温度100
℃)にて0.293mmにまで圧延された。この鋼板の
断面を光学顕微鏡にて観察したところ、合金層が破壊さ
れた鉄〜アルミニウム缶金属結合が生じている部分の比
率は10%以下であった。この鋼板を実施例1と同様の
方法でDI成形に供したところ、絞り・アイアニング加
工性は良好であったが、缶の内外面ともテーピングテス
トにより、アルミ皮膜の剥離が認められた。
【0023】
【発明の効果】本発明により、加工性に優れた溶融アル
ミニウムめっき鋼板及びその製造方法を提供することが
できる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板の表面にアルミニウム皮膜またはア
    ルミニウム合金皮膜を有する溶融アルミニウムめっき鋼
    板において、鋼板とめっき層の界面に生成する鉄−アル
    ミニウムまたは鉄−アルミニウム合金の合金層が2μm
    以下であることを特徴とする溶融アルミニウムめっき鋼
    板。
  2. 【請求項2】 鋼板の表面にアルミニウム皮膜またはア
    ルミニウム合金皮膜を有する溶融アルミニウムめっき鋼
    板の製造方法において、溶融金属浴中へ浸入する直前の
    板温を浴温度より50〜100℃低くすることにより、
    薄鋼板の表面全域に生成する鉄−アルミニウムまたはア
    ルミニウム合金による合金層を2μm以下とすることを
    特徴とする溶融アルミニウムめっき鋼板の製造方法。
  3. 【請求項3】 溶融アルミニウムめっき鋼板を用い、鉄
    −アルミニウム合金間の合金層を部分的に破断して鉄と
    アルミニウム皮膜もしくはアルミニウム合金皮膜が10
    %以上の面積で金属結合せしめるため、鋼板温度を20
    0〜380℃の範囲とし、10%以上50%未満の圧下
    率で圧延することを特徴とする加工密着性に優れた溶融
    アルミニウムめっき鋼板の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項(1)に記載の溶融アルミニウム
    めっき鋼板を用いた請求項(3)記載の加工密着性に優
    れた溶融アルミニウムめっき鋼板の製造方法。
JP4090706A 1992-04-10 1992-04-10 加工性に優れた溶融アルミニウムめっき鋼板及びその製造方法 Withdrawn JPH05287488A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6017643A (en) * 1995-02-24 2000-01-25 Nisshin Steel Co., Ltd. Hot-dip aluminized steel sheet, method of manufacturing the same and alloy-layer control apparatus
JP2010018860A (ja) * 2008-07-11 2010-01-28 Nippon Steel Corp ホットプレス用めっき鋼板及びその製造方法
PL430037A1 (pl) * 2019-05-24 2020-11-30 Remix Spółka Akcyjna Sposób nakładania powłok aluminiowych metodą ciągłą na stalowe pręty zbrojeniowe

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