JPH0611918B2 - 缶用表面処理鋼板 - Google Patents
缶用表面処理鋼板Info
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Description
れた鋼板を絞り加工(Drawn)によってカップ状に成形
し、あるいは更に、このように成形されたカップ状成形
品の側壁をしごき加工(lroning)により薄く成形する
ことによって製造される2ピース缶(絞り缶あるいはD
I缶:Drawn and ironed can)用表面処理鋼板に関する
ものである。
ミニウムシート等で作られているが、缶の構造から、3
ピース缶と2ピース缶とがある。3ピース缶は、蓋,
胴,底を別々に形作り、これらを半田付け,溶接,巻き
締め等により接合したものである。他方、2ピース缶
は、胴と底を一体成形し、これに蓋を接合したものであ
る。すなわち、2ピース缶は、加工の第一段階で円形状
に打ち抜かれた金属板を絞り加工によってカップ状に成
形し(Drawing)、あるいは更にこのように成形された
カップ状成形品をダイスに通して、外側のダイスと内側
のポンチとの間のしごき加工により、胴部側壁の板厚を
減じながら胴長を増していく(lroning)工程を経て作
られる。
ス缶に比べ肉厚が薄く軽量であり、かつ継ぎ目がないの
で漏れがない等の利点があり、このため、その需要は多
く、今後その用途も拡大することが期待されている。
板やアルミニウム材が使用されているが、特に表面処理
鋼板は、アルミニウム材に比べ安価であるため、その需
要の伸びが期待されている。しかしながら、2ピース
缶、特にDI缶は、上述のように、胴底の一体成形に際
しては、非常に過酷な加工が要求され、特に表面処理鋼
板のめっき皮膜には厳しい条件が課せられることにな
る。このため従来から缶用材料として使われている錫め
っき鋼板やクロムメッキ鋼板では、DI成形によってめ
っき皮膜の劣化が避けられない状況にある。例えば、錫
めっき鋼板の場合、鋼板上のSnは、耐食性の確保とと
もに、しごき加工時の潤滑剤の役目を果たしておりDI
缶用鋼板の缶外面側のめっき素材としては好適なもので
ある。しかし、錫めっき鋼板には、次のような欠点があ
る。しごき加工時に、缶体の内面となる面の錫めっき皮
膜が成形工具と直接する結果、錫めっき皮膜にクラック
が生じ、鋼地が露出する。このように鋼地が露出する
と、缶体内面の塗装後の二次耐食性(アンダーカッティ
ングコロージョン)が劣化して、缶内に充填された飲料
等の充填物中にFeが溶出して缶の寿命を縮めるととも
に、内容物の味や芳香(フレーバー)が損なわれる。そ
こで従来、DI成形後にリン酸系処理液またはリン酸ク
ロム系処理液によって、露出した鋼地面を被覆するシー
リング処理を施していた。このような処理を行なっても
内面側の耐食性は必ずしも十分ではなく、従来からも2
回以上の有機系被膜の塗装によって耐食性の確保が図ら
れていきたが、これらは、コストの増大を招くものであ
った。
いられることが多いため貯蔵時や輸送時に発錆しやすい
という欠点がある。
から電着されたクロムめっき層の上にクロム水和酸化物
の皮膜を有しているが、クロムめっき層が硬く、Snめ
っき鋼板と同じようにDI成形によって皮膜欠陥が生じ
る。これを補うために、両面に熱硬化性塗料を塗布し、
潤滑作用と塗膜下耐食性の低下を補うことを意図した試
みも行なわれているが(例えば、特開昭55−8279
7号)、塗膜下耐食性も十分ではなく、またアイアニン
グ時に缶体が塗膜によってポンチに粘着し、ポンチの引
き抜きに缶体強度以上後からを要し、缶胴の口に反りが
発生するいわゆるロールバックを起こしやすい等の欠点
もあり、クロムめっき鋼板は実用されていない。
せた鋼板のDI成形性及耐食性を調べたところ、DI成
形時に型かじりが発生し、外観が著しく劣化することが
わかった。
っき鋼板のようにDI成形後にシーリング処理を必要と
したり、またクロムめっき鋼板のように塗装処理を行な
っても塗膜下耐食性が不十分で、かつポンチの引き抜き
に過剰な力を要し、ロールバックを起こしたり、成形時
にかじりによりダイスの寿命を縮めたりしていた。
ので、DI成形を行なっても外面側の耐候性及塗膜下耐
食性を維持し、かつDI成形性の優れた2ピース缶、特
にDI缶用表面処理鋼板を提供することにある。
も缶外面側に当る表面に膜厚0.05〜5.0μmのAl−S
n合金皮膜を設けたことを特徴とするもの、及び鋼板の
少なくとも缶外面側に当る表面に、下層に膜厚0.01〜1.
0μmCr皮膜、その上層に膜厚0.05〜5.0μmのAl−
Sn合金皮膜を設けたこと(Al−Sn/Cr2層)を
特徴とするものである。
含有率を1wt%以上にする必要があり、好ましくは5−
60wt%とするのが良い。
の表面にDI成形性を確保するためにAl−Sn合金皮
膜2を設ける。Al−Sn系合金は、共晶反応型である
ため固体状態では固溶しあわない。特に真空蒸着や溶融
法により作製したAl−Sn合金めっき材の場合、Al
相とAl−Sn共晶相が存在し、DI成形時に皮膜中に
含まれるSnが摩擦熱によって加熱されてにじみ出て潤
滑剤の代わりになる。これにより優れた潤滑性を示すた
め正常なDI成形が可能となる。DI成形のために十分
な潤滑性を得るためには、Sn含有量1wt%以上が必要
である。Sn含有率が60wt%を越えると耐候性と成形
後の外観が劣化し、加えてSnは高価であるため経済的
でない。よって、潤滑性、耐食性、外観から判断する
と、Sn含有率は5〜60wt%が好ましい。また、十分
な潤滑性を得るためには0.05μm以上の膜厚が必要であ
るが、5μmを越えるのは経済的でない。よって、本発
明では、Al−Sn皮膜の膜厚を0.05〜5.0μmとし
た。
Sn皮膜2の下層にCr皮膜3を0.01〜1.0μm設ける
のがよい(第1B図参照)。Cr皮膜は、下地鋼上を均
一に被覆し保護するとともに、分極抵抗が大きいためA
l−Sn皮膜の犠牲溶解を抑制し、缶寿命を伸ばすこと
ができる。十分な保護効果を得るためには、0.01μm以
上の膜厚が必要であるが、1.0μmを超えるのは経済的
でないことから、本発明では、0.01-1.0μmの膜厚範囲
とした。
3mmの低炭素アルミキルド鋼板の両表面にAl−Sn共
蒸着めっき材(Sn含有率:5〜48%、膜厚0.5〜4.3
μm)を6種(No.1〜No.6)、下層にイオンプレーテ
ィングによりCrを(0.03〜0.75μm)めっきした後、
Al−Sn共蒸着めっきした材料(Sn含有率:11〜
54wt%,膜厚0.6〜3.7μm)を4種(No.7〜No.1
0)作製した。その皮膜構成断面を第1A図に示す。
nを混合溶解した溶湯中に浸漬し、Al−Sn合金メッ
キ鋼板を4種(No.11〜No.14)作製した。膜厚は0.
6〜4.1μm,Sn含有率は5.1〜58%とした。その皮
膜構成断面を第1A図に示す。
+CrOX被膜を形成しためっき鋼板3種(No.15〜N
o.17)を作製した。
験を行って、DI成形性、及び耐蝕性を評価した。DI
成形は、共試材を直径123mmの円盤に打抜き、これを
市販のカッピングプレスで、内径72mm、高さ36mmの
カップに成形し、次いでこのカップをDIマシーンに挿
入し、40℃のクーラントを循環使用し、ポンチスピー
ド30m/min、ストローク600mmでリドロー加工及び
3段階のアイアニング加工を行なった。成形された缶体
は内径52mm,高さ130mmで、缶胴の厚さは元の約半
分になっている。
ギーを求めて算出し、その算出値により評価した。成形
エネルギーの小さいものほど成形性良好となる。ストリ
ッピング性は、成形された缶体からポンチを引き抜くの
に必要な力により評価した。力の小さいものほどストリ
ッピング性良好である。
潤)試験、塗膜下耐食性を調べる目的でUCC試験、I
PV試験を行なって評価した。
面をシールし、温度50℃、温度80%の湿潤環境下で
の発錆状況を観察して行なった。
(外面側には、ビニール変性アルキッド樹脂を約50μ
mの厚さで焼き付け塗装し、内面側には、塩化ビニル,
酢酸ビニル,マレイン酸の共重合体塗料を約50μmの
厚さで塗布。)を塗布した試料を用いた。そして、上記
試片を50mm×70mmの大きさに切出し、素地に達する
クロスカットを塗膜に切込み、試験対象としない裏面及
びエッジ部をシールした。これを腐食液に96時間浸漬
した後、塗膜にタープを張り付け、これを引き剥し、こ
の時の腐食幅及び塗膜剥離状態を観察した。腐食液は、
クエン酸1.5%,塩化ナトリウム1.5%を含む35℃の水
溶液である。
測定するもので、缶体内にコーラ250mlを充填し、3
8℃で6か月保存した後、溶出したFeイオンを定量し
て行なった。
小さく、ストリッピング性も良好である。順調に成形さ
れるのでめっき皮膜も劣化せず、内外面とも耐食性良好
である。特に、下層にイオンプレーティングによりCr
めっきを施したもの(No.7〜No.10)は、優れた耐食
性を示した。これに対して、錫めっき鋼板(No.15)
はDI成形性は優れていたが、耐食性が悪かった。Cr
めっき鋼板(No.16,17)は、潤滑性塗膜のない場
合にはダイスとの間にかじりが発生し、成形エネルギー
が大きくなった。従来技術を示す比較例とこの発明の実
施例とを比較すると、全ての試験項目で実施例が従来技
術を凌いでいることがわかる。
Al−Sn合金が優れた耐食性を有するとともに、皮膜
中に含まれるSnが潤滑剤の役目をするため、従来のぶ
りきと同等以上の成形性、特にDI成形性及びぶりきを
凌ぐ耐食性を有する。また、成形後にりん酸塩などの処
理も不要であり、成形の安定操業と相俟って製缶コスト
が低下する。このように本発明の効果は大きく、製缶技
術に貢献するものである。
鋼板の一例を示す概略断面図である。 1……鋼板、2……Al−Sn合金皮膜、3……Cr皮
膜。
Claims (2)
- 【請求項1】缶用鋼板の少なくとも缶外面側に当る面に
膜厚0.05〜5.0μmのAl−Sn合金皮膜を設けたこと
を特徴とする缶用表面処理鋼板。 - 【請求項2】缶用鋼板の少なくとも缶外面側に当る面
に、下層に膜厚0.01〜1.0μmのCr皮膜、その上層に
膜厚0.05〜5.0μmのAl−Sn合金皮膜を設けたこと
を特徴とする缶用表面処理鋼板。
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1990
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