JPH0611918B2 - 缶用表面処理鋼板 - Google Patents

缶用表面処理鋼板

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JPH0611918B2
JPH0611918B2 JP1150194A JP15019489A JPH0611918B2 JP H0611918 B2 JPH0611918 B2 JP H0611918B2 JP 1150194 A JP1150194 A JP 1150194A JP 15019489 A JP15019489 A JP 15019489A JP H0611918 B2 JPH0611918 B2 JP H0611918B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、缶用表面処理鋼板、とくに円形状に打ち抜か
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。
［従来技術とその問題点］ 食缶は、錫めっき鋼板やクロムめっき鋼板あるいはアル
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。
特にＤＩ成形によって製造される２ピース缶は、３ピー
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。
現在、ＤＩ缶の素材として錫めっき鋼板等の表面処理鋼
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。
またＤＩ成形後の缶外面の缶底のリング部は無塗装で用
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。
これに対しＴＦＳ（クロムめっき鋼板）の場合、水溶液
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。
また、Ａｌめっき（多層を含む）を施し耐食性を向上さ
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。
［発明が解決しようとする課題］ 以上述べてきたように、従来の表面処理鋼板では、錫め
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。
このような問題を解決するために、本発明はなされたも
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。
［課題を解決するための手段および作用］ 本発明の２ピース缶用表面処理鋼板は、鋼板の少なくと
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。
十分な潤滑性を得るためには、Ａｌ−Ｓｎ合金中のＳｎ
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。
以下に本発明を図面を参照して詳述する。
第１Ａ図に示すように、冷延鋼板１上の少なくとも一方
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。
内容物・貯蔵環境により腐食が著しい場合には、Ａｌ−
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。
［実施例］ 以下に本発明による実施例について説明する。
実施例１ 水冷銅るつぼを２個備えた真空蒸着装置により、板厚0.
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。
実施例２ 低炭素アルミキルド鋼板を脱脂，酸洗した後、ＡｌとＳ
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。
比較材 実施例の鋼板表面に電気めっき法によりＳｎ被膜，Ｃｒ
＋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。
この様にして得られたメッキ鋼板に対して以下に示す試
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。
成形性は、成形荷重と変形量とから成形に要したエネル
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。
耐食性については、耐候性を調べる目的でＨＣＴ（湿
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。
ＨＣＴ試験は、成形した缶体を脱脂洗浄した後裏面・端
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。
ＵＣＣ試験は、成形した缶体を脱脂洗浄し、缶用塗料
（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。
ＩＰＶ試験は、缶内容物中に缶材から溶け出す鉄の量を
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。
第１表に見られるように、実施例では成形エネルギーが
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。
［発明の効果］ 以上述べてきたように、本発明による表面処理鋼板は、
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。
【図面の簡単な説明】
第１Ａ図及び第１Ｂ図はそれぞれ本発明の缶用表面処理
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)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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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