JPS5831096A - 製缶用表面処理鋼板 - 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】 本発明は製缶用素材としての塗装耐食性、缶胴接合性、
特にシーム溶接法に優れた低コストの製缶用表面処理鋼
板に関するものである。

製缶用！！面処理鋼板としては、一般に電気錫メ、キ（
以下プリ中と称す）と電解クロム酸処理鋼板（以下ＴＦ
＆−ＣＴと称す）が知られている。このうちプリＩ？は
製缶用表面処理鋼板として最も一般的なものでＴｏＪ）
最も広く用いられている。その用途としてはブリキを裸
のｔま又は塗装を施した後鍋の耐食性を生かして、魚肉
、スープ、果実等いわゆる食缶として使用するほか、コ
ーラ等炭酸飲料缶、果実ジ１−ス缶勢いわゆる飲料缶又
は１８ｊ缶、ベール缶等にも広く使用されている。セし
て製缶方法としても、缶胴接合法として接着法を除く、
ハンダ付法、シーム溶接法を採用したいわゆる３ピ一ス
缶のみでなく、特に飲料缶等に多い２ピ一ス缶の製造に
も錫の固体潤滑性を生じて使用されている。これに対し
てＴＦ８−ＣＴは比較的腐食性の少ない飲料缶に主とし
て用いられ、その他１８！缶、（−ル缶勢にも用いられ
ているが製造方法としては３ピ一ス缶のみでＴｏＪｌ）
、２ピ一ス缶の製造には使用されていない、これはＴＦ
８−ＣＴの金属クロム、クロム水利酸化物を主体とする
非金属クロム層（以下オキサイドクロム層と称す）が硬
質でもろいため、２ピ一ス缶加工がむずかしく、又２ピ
一ス缶加工後の耐食性が大巾に低下するからでおる。そ
して３ピ一ス缶においても、缶胴接合方法として祉いわ
ゆる接着法が主体であ〕、シーム溶接する場合は表面の
クロム層を研削除去する必要があり一般的ではない。

このように従来のブリキ、ＴＦＢ−ＣＴは互い罠その長
所を生かし使用されてきたが、近年の錫債格の上昇によ
ってブリキのコストアッグが著しく、ブリキのＴＦＢ−
ＣＴ化が進んでいる。ブリキのＴＦＢ化（尚っての問題
点は、その内容物によっては長期保存時の耐食性が不足
すること、又ブリキのようにシーム溶接性が良好でなく
、７−ム溶接する場合は前述のように表面のクロム層を
研削除去する必要があること、又２ピ一ス缶製造が成形
加工面及び製造コスト面より事実上不可能であること等
である。したがうて、錫なし鋼板、すなわちＴＦＳの分
野で従来ブリキとほぼ同等の塗装耐食性、シーム溶接性
、及び２ピ一ス缶成形性に優れた低コスト９表面処理鋼
板の開発が要請されてシシ、本発明者等社これに応えて
研究を進め、これらの品質要求を子分に満足する新しい
ＴＦＢの開発に成功したものである。

即ち、表面清浄化した銅板両面Ｋ　Ｎｌ−Ｚｍ　２元合
金被覆層を設け、さらにこ０合金被覆層の両面にクロム
処理層を設ける被覆構造からなる塗装後衡缶加工する。

特に、塗装耐食性及びシーム溶接性に優れた製缶用表面
処理銅板を提供することを目的とした屯ので、その最大
の特徴点は、Ｎｉ−Ｚｎ　Ｚ元合金＠覆層中の２ｍ含有
率にあ夛、２ｍ含有率が製缶後円、外面それぞれ限定範
囲が相違している点にある。即ち具体的には製缶後缶内
１１１ｒ＠となる面の合金被覆層のｚ！１含有率が２０
１以下でおるのに対し、缶外面側は８０Ｓ以下としてい
る。この合金被覆層中のｚ難含有率は本限定範囲内であ
れば自由に選択可能であ）、もちろん鋼板の表裏で合金
組成を変えることも可能である。

次に、本発明の製缶用表面処理鋼板の被覆構造を模式的
に第１図に示す。

ｌは素材となる冷延鋼板、２はＮｌ−Ｚｍ合金＠嶺層で
その被覆方法は電気メッキによりて直接Ｎｌ−Ｚｍ２元
合金メ、キを行っても良いし、又Ｎｌとｚ！１ｔ−それ
ぞれ２層被覆した後加熱処理によってＮ１　。

Ｚｎを固相拡散し、Ｎ１−Ｚａ　ｇ元合金層とする方法
によ】て屯良いが、前者の方が一般的で経済めでもある
・このＮｌ−Ｚｍ　２元合金被覆層の上層にクロム処理
層３があ夛、一般に行われている電解クロム酸処理法で
行うが、特に、この方法に＠定するものではない、クロ
ム処理層の構造はブリキのクロメート処理法によって得
られるクロム水利酸化物を主体とするものでも良（、Ｔ
ＦＢ−ＣＴと類似のメッキ浴で金属りａムと非金属クロ
ム層から成るもので良く、その用途に応じて適時選択す
れば良い。

４はブリキやＴＦＢ−ＣＴ　％に通常形成される油膜層
でメジ、製缶に使用される間の防錆やスリ疵防止等の効
果がある。

ζこで、本発明の特徴であるＮｌ−Ｚｍ　２元合金被覆
層の形成法について若干述べる。

２ｎ−ＮｊＺ元合金ＩＩｊＩｌ！ｉＨＩは前記したよう
に、缶内外面それぞれ限定範囲全相違させ、缶内ｍ仰は
２０係以下、缶外ｌ１ｌｉ＊Ｆｉｓｏ嚢以下としている
。今、Ｎ１−Ｚ！１合金被覆層を電気メッキ法で形成さ
せる場合を記述する。鋼板の表裏の合金組成を同一とす
る場合は、同一のメ、ｄＰ浴で一度又は数置メッキする
ことによシ得られるが、鋼板表裏の合金組成を変えて、
例えば製缶後缶内面となる側のｚＩＩ含有率を２０９６
以下とし、缶外面になる側のＺｎ含有率を２０〜８０Ｌ
ＩＩと異なる合金組成にする場合、最初Ｚｎ２０憾以下
となるように調整した合金メツ中温で片側面のみメッキ
した後、２ｍ２０〜８０慢となるように調整した合金メ
ツや浴で反対面をメ、ｄＰするようにすればよい。

次に本発明における限定理由を説明する。

まず通常の方法でＩＮ面清浄化した鋼板両面にＮｌ　−
Ｚｎ　２元合金被覆を採用した理由は、Ｎｌ単相被覆で
は、Ｎ１が電気化学的に非常に責であり、Ｎｉ＠核自体
は非常に安定であるが、Ｎｌ　９機には必ず欠陥部が存
在し、この欠陥部には素地Ｆ・が露出した状態となって
いる。従って缶内部の腐食環境においてＮ１層と素地Ｆ
・との間にガルバニ、り作用が生じ、Ｎ１はＦ・よシ非
常に責であるがために、このガルバニック作用によって
流れる。ガルバニ、り電流は素地Ｆ＠ｆ溶解するような
方向に流れる。しかもＮ１層欠陥部のＦ・露出部は全体
的に見れば、非常に面積が小さいため、非常に大きな電
流密度となってＮ１層欠陥部のｒ・が優先的に溶出し、
いわゆるＰｌｔｌｎｇ　Ｃ＠ｒｒｏｓｌｏｎを引き起む
し、場合によっては穿孔缶とｆｋシ、缶の寿命を著しく
短くする危険がある。そζで電位的に非常に責なＮＩ　
Ｋ電位的に卑なＺｎ　ｆ合金化してやれば、　Ｎ１−Ｚ
ｍ　２元合金層の電位は卑表方向に変化し、素地Ｆ・と
の間のガルバニ、り作用が小さＣ１０従ってＮｌ−Ｚｍ
　２元合金被覆欠陥−におけるＦ・溶出は少なくなシ、
合金層中のｚ！１含有率が高くなれば、ついＫ　Ｎ１−
Ｚｎ　２元合金被覆層の電位ＦｉＦｍよりも卑と１にう
てＦ・溶出をＮｌ　−Ｚｎ　２元合金被覆の犠牲溶解作
用によって防止することが可能となる。

ここで製缶後缶内面となる側の合金機種層中のＺｎ含有
率Ｖｒ２０１１以下としたのは、２ｍ含有率が２０−以
上になると、塗膜下のＮ１−Ｚｎ合金被覆層の溶解が大
きくなって、缶保管中のｍ膜下腐食性が劣化し、例えば
胸缶時塗展にスクラッチ勢が入った場合、塗膜下腐食が
進行し、ういにはｍ＊剥離に些る危険があるからでＴｏ
、？、２０嘔以下と限定したものである。なお、Ｎ１−
Ｚｎ合金被覆層中のＺｎ含有率の下限は％に限定しない
が、３優以上が好ましい。３参以下だと、電位的にＮ１
単層８８と事実上変わらず、Ｎｌ中にＺｒｘ￥を合金化
し被覆層欠陥部及び塗膜欠陥部におけるＮｌ−Ｚｍ　２
元合金被覆層とＦ・素地とのガルバニ、り作用を小さく
するという目的が達成されず、又Ｎ１中に２塁を合金化
させるその他の目的である含硫化物、例えば魚肉、食肉
等内容物の場合、殺キンのため行うレトルト処理時それ
ら内容物中の硫化物が分解し、例えばＦｅ素地と反応し
、Ｆ・Ｓというような硫化物が缶内面に発生し、缶内面
が黒変することを、Ｎ１−Ｚｎ　２元合金＠覆層中のＺ
ｎと反応させることによって防止するという、いわゆる
耐硫性能を向上させることも出来なくなる。

一方製缶後缶外面となる側の合金被覆中のＺｎ含有率ｔ
−８０％以下としたのは、缶内面、すなわち缶内容物と
接する側の腐食環境と、缶外面、すなわちユーザーにお
いて缶保管中に置かれる腐食環境とは異なシ、缶外ｌＴ
ｌ１情においては缶保管中の耐錆性、特にイージーオー
プンエンド外面のスコア加工部等のように塗膜、及びＮ
ｌ−Ｚｎ合金被覆層に疵が入る場合は、ｚ！Ｉの含有率
が高く、場合によってはＮ１−Ｚｎ合金被覆層の方が素
地？・よシも電位が低く、すなわち電気化学的に卑な方
が良い耐錆性を与える場合もあるからでＴｏシ、その使
用される用途によりて厳適となるような合金ｍ成とすれ
ば良いからである。イージーオープンエンＰ外面用とし
ては７０１！Ｚｎ’８度のＺｎ含有率が最適である。な
お、Ｎ１−Ｚｎ合金被覆層中のＺｎ含有率の下限は特に
限定しないが、３憾以上が好ましい、これは前述の缶内
ｆｆｉ側の場合と同様な理由であシ、３囁以下ではＮ１
単層メ、キの場合と事実上回等の耐錆性しか示さない。

上限’１８０−とじたのは、ｚＩＫ含有率がこれ以上と
なると、電位が逆に低下し過ぎて、純Ｋｎに近すき非常
に活性となるため例えば缶保管中のＮｌ−Ｚｍ２元合金
層の消耗が速くなシ、耐錆性を長期間持続できなくなる
ことと、ｚｌ特有の白錆が発生し始め、商品外観上も好
ましくないからである。

又、缶内外面側共Ｎｌ−Ｚｍ　２元合金被覆層の被嶺量
としては、特に限定しないが、通常０．０５　君”〜１
１　ｔ／ｓｍ”程度付着していれば十分で、０．０５ｉ
Ｐ／ｖｍ”以下では耐食性不良となシ、１１　Ｐ７ｔｅ
ａ雪以上多く付着させても、これ以上耐食性の向上は望
めず不経済となるからである。

以上、本発明の特徴であるＮｌ−Ｚｍ　２元合金被覆層
のＺｎ含有率の限定理由について説明して来たが、次に
本発明者等の実験データにより補足説明を行なう。

１層２図は縦軸に缶内面塗装耐食性を評価するＵＣＣテ
スト（アンダーカ、トコロージ１ノテスト）及び缶外面
耐錆性を評価するＱＣＣスス　（Ｗ＠ｔ−Ｄｒｙのすイ
クルを繰り返し、缶保管中の耐錆性を評価するテスト）
の各々の評価値、横軸にはＮ１−２１１２元合金被覆中
のＸｌ涜有率を示す０図から明らかなように、ＵＣＣテ
ストではＺｎ含有率が２０ｓ以上になると急激に劣化し
、又３ｇｉ以下では劣っている。

又ＱＣテストではＺｎ含有率８０１１をビークにそれ以
上になると急激（低下し、３慢以下では耐錆性低下が見
られるが、実用上問題となら々い評価Ｏ印の範ｉｌ！は
前者のＵＣＣテスト結果よシ広い。したがって、缶内面
の塗装耐食性を重視する部位に使用する場合は、適正Ｚ
ｎ含有量を狭く、缶外面貴は広くとることによシ、用途
に応じた、いわゆる適材適所の使用法が出来ることを見
出し九のである。

なお、ＵＣＣテスト及びＱＣテストのテスト方法は、後
述する★゛施例説明の内容と同じである。

次に、Ｎｌ−Ｚｍ　２元合金被覆のもう一つの利点は１
、前記し次塗装耐食性の他にンームｆＩ！Ｉ接が他のＴ
Ｆ８−ＣＴに比し優れていることである。Ｖ−五＊接性
が良い理由は、Ｎｌ単層被覆では融点が比較的に高く（
１４５０℃）シーム溶接性が必ずしも良好とは言えない
が、　Ｎｌ−Ｚｍ　２元合金被覆とすることによって畿
覆層の融点が下がることによるためである。

又、その他Ｎｌに価格の安いｚｎｔ−合金化することで
、製造コストを低下することができる等Ｍｌ−Ｚｍ　Ｚ
元合金被ａｈ効果大なるものがある。

次に前述し九Ｎｋ−Ｚａ合金被覆層の上層両面に更にク
ロム処理層を設けるが、この付着貴社通常、片面当シＴ
ｏｔａｌ　Ｏｒ　　で１〜５０ダ／−とする、クロム処
理層が片面当９１ｍ９／惰１以下だと特に缶内面の塗膜
密着性が劣化し、５０１９７ｍ”以上だと缶胴接合法と
してシーム溶接を採用する時、金属り°ロム又は非金属
クロム層の融点が高く、さらに非金属クロム層の電気伝
導度が劣るためシーム溶接性が劣化する。

次に本発明の具体的実施例について説明する。

実施例１゜ 通常の方法で表面清浄化した鋼板雨間化（１）　Ｋ示す
条件でＮ１−Ｚｎ２元合金層にＭｕｆｆ有率１　有事１
）を電気メツキ法で被覆し友後、（２）及び（３）Ｋ示
す条件でクロム処理層を電解クロム酸処理によって形成
させ良。さらに（３）ｋ示す条件で製缶用ｍ膜を形成さ
せた後各種評価テス）Ｋ供した。但しシーム溶接性評価
の際は塗装を行わなかった。

（１）　　Ｎｉ８０４４Ｈ２０５ｏｏＩｖＬＴｏｔａｌ
目付量０．６１１／ｗｌ（片面尚シ） Ｚｎ８０４４Ｈ２０１５１／ｌ　　Ｚｎ含有率１５−Ｈ
！ＩＢ０．　　　　３５１１／を 浴温５０℃　電流密度２０　）ｙ’ａｄ（２）　　Ｎａ
２Ｃｒ２Ｏ７３０１／Ｌ　　Ｔｏｔａｌ　Ｃｒ量　１２
Ｎ／／ｗｌ浴温６０℃　電流密度２０　Ａ／ｄ＋／（３
）　　ＣｒＯ３５０１／１− ）１２ｓｏ４　　ｏ、ｕ７ｔ　（ｓｏｊ換算）Ｔｏｔａ
ｌＣｒｊｌ　　２ＣＩＩ９／ｄ浴温５０℃　電流密度４
　Ｇ　４／Ｍ （４）製缶用ニーキシ−７８ノール塗料４５１９／ｄｊ
　（片面当）乾燥重量）２０５℃ＸＩＯ分焼付け １８０℃×１０分追焼 実施例２゜ 通常の方法で費面清浄化した鋼板の製缶後位内面となる
鋼板面側に（１）に示す条件でＮｉ−Ｚｎ　Ｚ元合金層
（Ｚｎ含有率１０１１Ｇ）を電気メツキ法で被覆した後
、製缶後置外面となる鋼板ｒｒＪＫ　（２）　Ｋ示す条
件でＮ１−Ｚｎ２元合金層（Ｚｎ含有率７０１１Ｇ）を
電気メ、キ法で被覆し、すなわち鋼板の表裏で２１１：
ｒ有事の異なるＮ１−Ｚ！１２元合金被覆層を形成した
。

次に、（３）及び（４）−示す条件でクロム処理層を電
解クロム酸処理法によって形成させた。

そして（５）に示す条件で製缶用塗膜を形成させた後、
各種評価テストに供した。但しシーム溶接性評価の際は
塗装を行わなかった。

（υ　Ｎ１８０４・７Ｈ２０７３００１／Ｌ　　Ｔｏｔ
ａｌ目付量０」し讐Ｚｎ８０４４Ｈ２０１０Ｊ’／Ａ　
　ｚｎ含有率ＩＱ％Ｈ，Ｂｏ、　　　　　３０１１／を 浴温５０℃　電流密度２０　Ａ／ｄ＋／（２）　　Ｎ１
８０ａ４４０　３００１／Ｌ　　Ｔｏｔａｌ目付量ＩＤ
ルタＺｎＳＯ４・６％０　　５０１／Ｌ　　Ｚｎ含有率
　　７０１１Ｈ，Ｂｏｇ　　　　　　３０１／Ｌ （３）　　実施例１．０（２）と同じ （４）　　　　ｚ（３）ｚ （５）　　　　＃　　　（４）＃ 次に本発明素材で行った各種テストの内容について記す
。

（４）　ＵＣＣ（アンダーカットフィルムコロージ。

ン）テスト このテストは缶内直の塗装耐食性を評価する手法の一つ
であシ、実施例１及び２のサンプル塗装置［１ｉＫナイ
フでスクラッチを入れた後、腐食液（りエン酸１５１１
／を一食塩１５１／ｌの混合液）中に浸漬し、Ｃ０２ガ
ス７４プリングしながら５０℃で３日間保定した後、ス
クラッチ部をチーブ剥離して、スクラッチ周辺部の腐食
状態を判定した。

ω）　腐食液浸漬テスト このテストも、（４）ＵＣＣテストと同様に缶内面の塗
装耐食性を評価する手法の一つでＴｏＪ）、実施例１及
び２のサンプルにＥｒｇ試験器で４ｍの張り出し加工を
行ったのち、端面（サンプルの切シロ）を完全にシール
し、グラスチック容器中の脱気した各種腐食液、■■の
ＵＣＣ液■１００ＩＩＧオレンジジ、−ス中に浸漬し、
５０℃で２週間保定した後、各サンダルの腐食状況を目
視評価し、さらに腐食液中へのＦ・溶出量を分析した（
・ （ＣりＱ−Ｃテスト このテストは、缶外面の塗装耐食性を評価する一手法で
Ｔｏシ、実施例１及び２のサンプルの塗膜面にナイフで
スクラッチを入れた後ｌｒｚ試験器で４箇の張ｐ出し加
工を行い、Ｑ−Ｃテスターにかけてテストした。Ｑ−Ｃ
テスターと紘試験サンプルをＷ＠ｔとＤｒｙの繰シ返し
を行う環境下に置くもので、行ったテスト条件はＷ＠ｔ
　（水温２０℃、気温２５℃）３０分−Ｄｒｙ　（エア
５０℃）６０分で１サイクルとし、このサイクルを９６
０回繰夛返した後、塗膜スクラヅチ部Ｏ発錆状況を判定
した・（ロ）　シーム溶接性 シーム溶接機を使用して実施例１は実施例１同志、実施
例２は実施例２同志のサンダル（未塗装）を実際に製缶
する場合と同様に互いに０．４　ｖｍのラップ中で重ね
合せて、加圧力５０　ｋｓ！／ｗｔ、　２次側の溶接電
流４．５　ＫＡの条件でシーム溶接し、シーム溶接部の
強度は衝撃テストで、シーム溶接部の外観は目視で評価
した。

以上実施例１及び２の囚〜（ロ）各評価項目のテスト結
果を第−表に示し九０ なお、本発明例の比較として片爾当シ錫付着量２．７シ
曾、クロメート被膜量１５　ＩＩＩ／！　（金属クロム
換算）のブリキ（以下”２５ＥＴと称す）及び片爾当り
金属クロム量ｌｏ　ｏ　ｗｔｉ／ｗｌ、クロム酸化物量
１２　Ｗｄ　（金属クロム換算）のＴＦ８−ＣＴを使用
した。

第−表の実施例２でＮｉ−Ｚｎ　Ｚ元合金被覆層中のＺ
ｎ含有率が７０１１の面は、缶外面に使用するので、■
ＵＣＣテストの）腐食液浸漬テストは行っていないが、
比較例２でその項目をテストした。

まず比較例１はＮ１−Ｚｎ　Ｚ元合金被覆層中のＺｎ含
有率０９ＧすなわちＮ１単層被覆の例であり、缶内面性
能としての■ＵＣＣテスト■腐食液浸漬テスト。

又缶外面性能としての０Ｑ−Ｃテストとも劣っている。

比較例２はＮ１−Ｚｎ　Ｚ元合金被覆層中のＺｎ含有率
が製缶時缶内面側となる鋼板面における上限値、すなわ
ち２０−以上となっている場合であシ、缶外面性能とし
ての０Ｑ−Ｃテストは優れているが、缶内面性能として
の■ＵＣＣテスト、■腐食液浸漬テストは着しく劣シ、
缶内両側として使用できない。

次に比較例３はＮ１−Ｚｎ　Ｚ元合金被覆層の被覆量覆
量が適正範囲以上のもので６〕、シーム溶接性が着しく
劣化する。

以上述べたように本発明においてはＮ１−Ｚｎ２元合金
被覆層のＺｎ含有率を缶内面及び缶外面性能を満足する
ように自由に選択でき、さらにクロム処理層の被覆量を
適正値に管理すれば従来のブリキと同郷程度のシーム溶
接性−確保できる低コストから高性能な新しい製缶用表
面処理鋼板である。

したがって、本発明による新表面処理鋼板を使用すれば
、従来のＴＦＳ−ＣＴの主用途であるビール郷の炭酸飲
料缶の他、ブリキの分野で６り九果実ゾ１−ス缶等にも
広く使用できる画期的なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による製缶用表面処理鋼板の皮膜構造を
示す模式図で、第２図はＺｎ−Ｎｉ　を元合金被覆中の
ｚＩＩ含有率と缶内外面の耐食性評価の関係を示すグラ
フである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 表面清浄化し丸鋼板両面に、Ｎ１−Ｚ＊２元合金被膜層
   を設け、さらに該合金被膜層の上層両面にクロム−処理
   層を設けてなシ、上記合金被膜層ＯＺｎ含有率が製缶後
   缶内面側となる鋼板面を２０憾以下とし、又缶外面側と
   なる面を８０−以下となした塗装後製缶加工を行なう製
   缶用表面処理鋼板。