JPS61250177A - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、表裏面に異なるＳｎめっき量を有し、特に缶
外面を無塗装で使用する場合の外面耐錆性に優れた製缶
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〉 製缶用の素材としては、従来一般にブリキと称される錫
めっき鋼板が広く用いられてきたが、錫は極めて高価な
金属であることから、コストの低減を目的とした薄めつ
き化が進められてきた。最近缶胴の接合方法において、
従来の半田法にかわって銅線電極を用いた電気抵抗溶接
による接合法が広く使用されるようになり、さらに錫の
薄めつき化が進んで薄錫めっき鋼板が実用化されている
。

製缶用素材としては錫めっき鋼板のほかにクロムタイプ
のティンフリースチールがある。これは鋼板に極薄の金
属クロムとクロム水利酸化物層を形成させたものである
が、クロム水利酸化物が高電気抵抗物質であるため電気
抵抗溶接による缶胴接合が困難であり、特殊な接着剤を
用いて接合されている。

上記の如く、製缶用素材は省資源、省コストを目的とし
て薄めつきが指向されている。これら薄めっき鋼板は塗
装が必須条件であり、無塗装では耐錆性、耐食性が劣り
実用に供することはできない。

したがって１缶内面には内容物による腐食を防ぐための
耐食性に優れた塗装が施され、缶外面には大気中での発
錆を防ぎかつ消費者の購買意欲を引きつけるための美麗
な塗装印刷が施される。近年飲料缶の分野では、各飲料
メーカー間の競争が激しく、また紙、ガラス、プラスチ
ック等の競合材料も多いところから、鋼板の種類によら
ず、全て塗装、印刷毎となっている。

一方、食缶の分野では、魚、野菜、果実の収穫に季節変
動があるため、外面無塗装の缶を作っておいて、その時
々の内容物に応じて紙ラベルを張り変えて使う場合があ
り、この場合には無塗装での耐錆性が要求され、この様
な用途には従来Ｓｎめっき量５．８ｇ／ｍ″以上の厚め
つきブリキが使われている。

食缶の製造においては、内容物の充填後必ず高温殺菌処
理が行われるが、通常加熱には飽和蒸気や熱水が使われ
るため１缶は非常に錆の発生しやすい環境にさらされる
ことになり、特に優れた耐錆性が要求される。

缶用素材、特に溶接缶用素材として様々な薄目付ブリキ
が考案されているが、いずれも缶内外面を塗装すること
を前提としており、食缶用素材として特に外面無塗装を
用いる場合については何ら、考慮されていない。

薄目付ブリキの耐食性を向上させる方法として、特開昭
６０−１７０９９号の「電気抵抗溶接用表面処理鋼板の
製造方法」が開示されているが、この方法は耐食性の良
い、重量比Ｎｉ／（Ｎ　ｉ　＋　Ｆ　ｅ　）　＝０．０
２〜０．５０の範囲の組成を有するＦｅ−Ｎｉ合金層を
形成させ、さらに溶鍋処理により緻密なＦｅ−Ｎｉ−３
ｎを形成させるものである。しかしこの方法を用いても
、錫めっき量が１．ｏ　ｇ／ゴ以下では飽和蒸気や熱水
による加熱殺菌処理においては錆を生じてしまい無塗装
で使用することはできない。

また無塗装で用いるブリキの耐食性を向上させる方法と
して、特公昭５４−２０９４０号「高耐食性電気ブリキ
の製造法」が開示されているが、この方法はＮｉめっき
した後非酸化性雰囲気中でＮｉを全て鋼板に浸透拡散さ
せ、その後に錫めっきする方法である。

しかし、この方法は缶内容物に対する無塗装耐食性を向
上させるもので、Ｓｎめっき量５．８ｇ／ゴの厚めつき
を対象としており１缶外面として必要な耐錆性や経済性
については何ら考慮されていない。

本発明者らは、食缶の分野における缶用鋼板の経済性を
追及した結果、内面塗装で外面無塗装の用途において特
に外面の耐錆性について実験検討したところ、Ｓｎめっ
き量に最適範囲が存在することを新規に見出したもので
ある。

〈発明の目的〉 本発明の目的は、内面を塗装し、外面は無塗装で使用さ
れる食缶用素材として経済性に富んだ溶接缶用表面鋼板
を提供することにある。

〈発明の構成〉 未発明は、鋼板の両表面に重量比にてＮｉ／（Ｆ　ｅ　
＋　Ｎ　ｉ　）　＝　０．０２〜０．５０の範囲の組成
で厚さが１０〜５０００人のＦｅ−Ｎｉ合金層が形成さ
れ、その上に一部合金化され一方の面に０．１〜１−Ｏ
ｆ　／　ｒｎ”　（７）　Ｓ　ｎめっき、他方の面に１
−０〜５．０ｇ／ｍ″のＳｎめっきが施され、さらにそ
の上に両表面にクロム換算にて５〜３０ｉ＋ｇ／ｍ″の
範囲の金属クロムと非金属クロムとからなるクロメート
層が形成されてなる内面塗装、外面無塗装の製缶用表面
処理鋼板を提供するものである。

秋に本発明の詳細な説明する。

本発明における、鋼板表面のＦｅとＮｉからなる合金層
は、それ自体耐食性に優れたものであり、またＳｎめっ
き後の溶鍋処理により緻密なＦｅ−Ｎｉ−５ｎ合金暦を
形成させることにより耐食性を大きく向上させる。

ＦｅとＮｉからなる合金層の組成範囲を重量比テＮ　ｉ
　／　（Ｎ　ｉ　＋　Ｆ　ｅ）　＝０．０２〜０．５０
ニ限定した理由は、　０．０２未満では上記耐食性の向
上効果が不十分であり、０．５０を越えると溶鍋処理時
のＦｅ−Ｎｉ−Ｓｎ合金層が疎な結晶となり耐食性が劣
化するからである。

ＦｅとＮｉからなる合金層の厚さを１０〜５０００人と
限定した理由は、１０人未満の厚さでは上記耐食性向上
効果が顕著に現れず、また５０００人を越す厚さではＦ
ｅとＮｉからなる合金は硬く脆いので缶胴のフランジ加
工、ビード加工時にＦｅとＮｉからなる合金層に亀裂を
生じ。

地鉄を露出し耐食性を害するからである。

ＦｅとＮｉからなる合金層を形成させる方法として次の
いずれの方法によるも差支えない。

（イ）鋼板上にＮｉめっきを施した後焼鈍する方法。

（ロ）鋼板上にＦｅ−Ｎｉ合金めっきを施した後焼鈍す
る方法。

（ハ）鋼板上にＦｅ−Ｎｉ合金めっきを施す方法。

これらの各方法をそれぞれ単独もしくは２種以上組み合
せてもよい、これらの方法によって深さ方向に種々の組
成分布を有するＦｅとＮｉからなる合金層を形成させる
ことができる。

ＦｅとＮｉからなる合金層上に施す錫めっきは通常工業
的に用いられている全ての方法が適用可能である。すな
わち、錫めっきの代表的なものにハロゲン浴、フェロス
タン浴、アルカリ浴などを用いる方法があるが、本発明
の場合いずれのめっき浴を選んでもよく、めっき条件を
特に限定する必要もない。

錫めっきのめっき量は、製缶後缶内面側に相当する面で
は０．１〜１．０　ｇ／ｍ″であり、外面側に相当する
面では１．０〜５．０　ｇ／ｍ″である０缶内面側に相
当する面において錫めっき量を０．１〜１．０ｇ／ｍ″
に限定する理由は、０．１ｇ／ｍ″未満ではＳｎによる
被覆が不十分でありまた溶鍋処理による緻密なＦｅ−Ｎ
ｉ−Ｓｎ合金暦の形成が困難となり耐食性が不十分とな
るからであり、１．０　ｇ／ゴを越えると溶接性は十分
であるが、製造コストが高くなり目標とする経済性の追
及に反するばかりでなく、塗料の密着力が劣化して内容
物に対する塗装缶耐食性が不十分となるからである。

缶内面側に相当する面の特により好ましい錫めっ量は０
．５〜０．９　ｇ／ｒｒ＋”ノ範囲である。

缶外面に相当する面において錫めっき量を１．０〜５．
０ｇ／ばに限定する理由は、ｔ、ｏｇ／ゴ未満では飽和
蒸気や熱水による加熱殺菌処理時の発錆が甚しく耐錆性
が不十分であり、５．０　ｇ／ｍ２を越えると耐錆性は
十分であるが、製造コストが高くなり不経済となるから
である０缶外面側に相当する面の特に好ましい錫めっき
量は１．５〜３．５ｇ／ｒｒｆの範囲である。

上記銀めっきを施した後、溶鍋処理によりＦｅ−Ｎｉ−
Ｓｎ合金層を形成させる。溶鍋処理は、通電抵抗加熱、
高周波加熱、外部加熱等いかなる方式を用いてもよい、
Ｆｅ−Ｎｉ−Ｓｎ合金層は通常ブリキのＦｅ−Ｓｎ合金
層と異なり非常に緻密なものでありまたそれ自身耐食性
に優れたものである。溶鍋処理によって形成されるＦｅ
−Ｎｉ−Ｓｎ合金の量は、缶内面に相当する面では０．
１−１．０　ｇ／ｍ２の一部もしくは全量が合金化した
量で良いが、溶接性の点から溶錫処理後の残留錫が０．
０５ｇ／ｍ″以上残ることが望ましい０缶外面に相当す
る面ではＦｅ−Ｎｉ−Ｓｎ合金量は特に規制はないが、
通常の製造工程ではＦｅ−Ｎｉ−Ｓｎ合金量を多くしよ
うとすると生産効率が下るので０．８ｇ／ｍ″以下にし
ておくことが望ましい。

本発明ではさらに上記差厚錫めっき層上に金属クロムと
非金属クロムからなるクロメート層を設けるが、クロメ
ート量をクロム換算で５〜３゜ｒａｇ／ｒｒｆに限定し
た理由は、５ｓ＋ｇ／ｌｎ’未満では封孔処理としての
効果がなく耐錆性の向上に寄与しないだけでなく、塗料
の密着性が不十分であり缶内面側で必要な塗装性能が得
られないからであり。

３０ｍｇ／ｍ２を越えるとクロメート被膜は高抵抗であ
ることから良好な溶接性が得られないからである。特に
好ましいクロメート量はクロム換算で８〜２０冒ｇ／ｍ
２でかつ金属クロムの量が４〜ｌ。

腸ｇ／ｍ２の範囲である。

上記のクロメート層を得る方法としては、クロム醜、ク
ロム酸塩、重クロム酸１重クロム酸塩の単独もしくはこ
れらの２種以上を混合した溶液に３０４”、Ｆ−１Ｓｉ
Ｆ６２″″などの陰イオンを１種または２種以上添加し
た水溶液中で陰極電解すれば良い。

またクロメート層を効率良く形成させるために、クロメ
ート処理の前にアルカリ水溶液中で活性化処理１例えば
１５ｇ／旦の炭酸ナトリウム水溶液中で陰極電解処理を
行っても良い。

〈実施例〉 次に本発明鋼板を実施例および比較例につき具体的に説
明する。

（製造方法１） 通常の冷間圧延後のブリキ原板を電解脱脂した後、Ａ浴
を用いてＮｉめっきを行い、１０％Ｈ２＋９０％Ｎ２の
いわゆるＨＮＸガス雰囲気中で焼鈍し、Ｎｉめっきの全
量を拡散浸透させ鋼板表面にＦｅ−Ｎｉ合金層を形成さ
せた。この鋼板を圧下率１．５％の調質圧延を行った後
、電解脱脂、酸洗を行い、Ｃ浴またはＤ浴を用いてＳｎ
めっきを行い、引き続き溶鍋処理を行い、１５ｇ／ｌの
炭酸ソーダ水溶液中でｌｃ／ｄｍ″陰極電解処理を行っ
た後Ｅ浴を用いてクロメート処理を行った。

（製造方法２） 実施例１と同じ方法でＦｅ−Ｎｉ合金層を形成させた後
、圧下率３０％の２法論間圧延を行った。この鋼板を電
解脱脂、酸洗を行い、Ｃ浴またはＤ浴を用いてＳｎめっ
きを行い、引き続いて溶鍋処理を行い、Ｅ浴を用いてク
ロメート処理を行った。

（製造方法３） 通常のブリキ原板を冷間圧延、電解脱脂、焼鈍した後、
圧下率２０％の２法論間圧延を行った。

この鋼板を電解脱脂、酸洗した後Ｂ浴を用いてＦｅ−Ｎ
ｉ合金めっきを行い、ざらにＣ浴またはＤ浴を用いてＳ
ｎめっきを行い、引き続いて溶鍋処理を行い、Ｅ浴を用
いてクロメート処理を行った。

（Ａ）Ｎｉめっき浴 硫酸ニッケル　　　　　２５０ｇ／立 塩化ニー２ケル　　　　　　４５ｇ／文はう酸　　　　
　　　　３０　ｇ／ｆｌ−（Ｂ）Ｆｅ−Ｎｉ合金めっき
浴 塩化第−鉄　　　２０〜２３０ｇ／！Ｌ塩化ニッケル　
　３０〜３ｏＯｇ／文 はう酸　　　　　　　　２５ｇ／文 （Ｃ）Ｓｎめっき浴（ハロゲン） 塩化第一錫　　　　　　　５０ｇ／ｌ 弗化ナトリウム　　　　　４５ｇ／立 弗化水素ナトリウム　　　１３　ｇ／文塩化ナトリウム
　　　　　５４ｇ／ｌ 黄血塩　　　　　　　　　０：８ｇ／ｉＬ光沢剤　　　
　　　　　　適量 （Ｄ）Ｓｎめっき浴（フェロスタン） 硫酸第一錫　　　　　　　５５ｇ／文 フェノールスルホン酸　　３５ｇ／立 （６５％） 光沢剤　　　　　　　　　適量 （Ｅ）クロメート処理浴 クロム酸　　　　　　　　１５ｇ／文 硫酸　　　　　　　　　０．１２ｇ／ＪＬ製造方法１〜
３より本発明による実施例１〜６と比較例７〜１２を作
成した。実施例２で得られた試料についてのＩＭＭＡに
よる試料表面から深さ方向のＮ１拡散状態を第１図のグ
ラフに示す。

各鋼板により試験片を切り出して次の如き特性評価を行
った。

（イ）耐錆性の評価 試験片を加圧釜に入れ、飽和蒸気にて１３０℃に加熱し
、９０分間試験を行い、発錆状態を以下の如く評価した
。

（ロ）塗装後耐食性の評価 試験片にエポキシフェノール系塗料を４．５ｇｍの厚さ
に塗装後、鋭利なナイフで地鉄に達する疵（クロスカッ
ト）を入れエリクセンで３ｍｍ張り出した。該試験片を
脱気した１、５％クエン酸溶液と１゜５％塩化ナトリウ
ム溶液をｌ：１に混合した溶液中に５５℃で９６時間浸
漬後、塗膜下の腐食状況をクロスカット部における塗膜
の剥離幅で評価した。

（ハ）溶接性の評価 試験片を、塗装の焼付処理を模して２１０℃×２０分の
熱処理を行った後、溶接速度４０ｍ／分、接胴加圧力４
０ＫｇＦ、オーバラップ０．４　ｍｍで、銅ワイヤーを
電極とした電気抵抗シーム溶接を行い、十分な溶接強度
が得られかつ「散り」の発生が生じない適正溶接電流範
囲の有無により評価した。

第１表から明らかなように、本発明鋼板は溶接性に優れ
、比較例に対し缶内面側における塗装後嗣食性、缶外面
側における無塗装での耐錆性に優れていることが分る。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例２で得られた試料のＩ　ＭＭＡによる表
面から深さ方向のＮｉの拡散状態を示すグラフである。 ＦＩＧ、Ｉ Ｄｅｐｔｈ　　（＾）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 鋼板の両表面に重量比にてＮｉ／（Ｆｅ＋ Ｎｉ）＝０．０２〜０．５０の範囲の組成で厚さが１０
   〜５０００ÅのＦｅ−Ｎｉ合金層が形成され、その上に
   一部合金化され一方の面に０．１〜１．０ｇ／ｍ＾２の
   Ｓｎめっき、他方の面に１．０〜５．０ｇ／ｍ＾２のＳ
   ｎめっきが施され、さらにその上に両表面にクロム換算
   にて５〜３０ｍｇ／ｍ＾２の範囲の金属クロムと非金属
   クロムとからなるクロメート層が形成されてなる内面塗
   装、外面無塗装の製缶用表面処理鋼板。