JPH0544079A - 耐食性と外観に優れた容器用表面処理鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、２ピース缶（絞りしごき加工（例
えばＤＩ缶））の材料として使用される耐錆性と外観及
び高温塗装焼付け性に優れた容器用表面処理鋼板を提供
する。 【構成】 缶外面に相当する面の下層に鉄を０．５〜３
０％含有する０．５〜２０ｇ／ｍ² の亜鉛―鉄合金めっ
き層を有し次いで上層に亜鉛を５〜９７．５％含有する
１〜２０ｇ／ｍ²のスズ―亜鉛合金めっき層を有し、場
合によっては、最表層にクロム換算付着量で１〜５０ｍ
ｇ／ｍ²のクロメート被膜を有する容器用表面処理鋼板
により、優れた耐錆性と印刷仕上り性及び高温塗装焼付
け性を確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は２ピース缶（絞りしごき
加工（例えばＤＩ缶））の材料として使用される耐錆性
と外観および高温塗装焼付け性に優れた容器用表面処理
鋼板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、飲料缶を中心にして絞りしごき加
工による製缶方式（例えばＤＩ加工製缶方式）の発展が
著しく、これまで以上に高性能な容器用表面処理鋼板の
要求が非常に強い。

【０００３】従来より、ＤＩ缶用表面処理鋼板として例
えば「鋼板にＳｎめっき層、その上にＮｉめっき層を施
したシーム溶接缶用鋼板（特公昭６３―１８６７６号公
報）」、「鋼板にＳｎめっき層、その上にクロメート処
理したシーム溶接缶用鋼板（特公昭６３―３０９９８号
公報）」、「Ｓｎめっき層の皮膜中に、Ｐを含有させた
シーム缶用電気めっき鋼板（特公平１―３２３０８号公
報）」など多くのＤＩ成形性の良好なブリキが使用され
てきたが、缶外面側の大きな問題点として、次の点が挙
げられる。

【０００４】缶外面側において錆が発生しやすく、水
道水や川水あるいは塩水中に浸漬するとボトム部および
疵つき箇所において短時間に錆が発生する。

【０００５】ブリキはＤＩ成形後、缶外面側で光沢が
でるため印刷後の外観が暗くなり、印刷仕上がり性に問
題がある。

【０００６】ＤＩ成形後、地鉄が露出するため化成処
理にばらつきを生じ、均一印刷性に問題がある。

【０００７】現在、これらの問題に対して印刷前に行わ
れる下地塗装の塗装膜厚を厚くすることで対応すること
が可能である。

【０００８】確かに塗装膜厚を厚くし塗膜欠陥の無い塗
装被膜を缶外面に塗装すれば、良好な印刷仕上がり性お
よび均一印刷性を確保できる。

【０００９】しかし、この方法では塗装被膜の損傷部す
なわち缶外面の疵つき箇所の錆発生の問題については対
応することができない。

【００１０】さらに塗装膜厚を厚くすると塗装費用が高
くつき経済的にも不利である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、缶外面側で
優れた耐錆性を発揮し良好な製缶加工特性（特にＤＩ成
形性）を有し、ＤＩ成形後の印刷仕上がり性も良好であ
り、かつ均一印刷性も良好で経済的にも合致した容器用
表面処理鋼板を提供せんとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の要旨とす
るところは鋼板の缶外面相当側にＦｅを０．５〜３０％
含有するＺｎ―Ｆｅ合金めっき層を０．５〜２０ｇ／ｍ
^２施し、その上にＺｎを５〜９７．５％含有する１〜２
０ｇ／ｍ^２のＳｎ―Ｚｎ合金めっき層を施し、あるいは
さらにその上にクロム換算付着量で１〜５０ｍｇ／ｍ^２
のクロメート皮膜を施した耐食性と外観に優れた容器用
表面処理鋼板を提供するものである。

【００１３】

【作用】以下に本発明について詳細に説明する。

【００１４】本発明において、めっき原板としては容器
用鋼板として用途に応じた材質を有するめっき原板を使
用する。

【００１５】めっき原板の製造法は特に規制されるもの
ではなく、通常の鋼片製造工程から熱間圧延、酸洗、冷
間圧延、焼鈍、調質圧延などの工程を経て製造される。

【００１６】このようにして製造されためっき原板の缶
外面に相当する面にＺｎ―Ｆｅ合金めっきを施した後
に、Ｓｎ―Ｚｎ合金めっきを行う。

【００１７】缶内面側に相当する面は特に規制するもの
ではなく例えば通常のブリキあるいは有機フイルムをラ
ミネートしてもよい。

【００１８】鋼板の缶外相当側の下層にＺｎ―Ｆｅ合金
めっきを施す目的は良好な耐錆性および良好な外観を確
保するものである。

【００１９】すなわち、従来のスチールＤＩ缶はＤＩ加
工によりＳｎめっき層が損傷し地鉄が露出しており、水
分がＤＩ缶表面に存在した場合、地鉄はＳｎに比べて電
位が卑になるため地鉄が腐食する。

【００２０】しかしＤＩ缶表面上に地鉄より卑なＺｎ―
Ｆｅ合金が存在すると、Ｚｎ―Ｆｅ合金の地鉄に対する
犠牲防食作用により地鉄の腐食を防止して良好な耐錆性
を確保し、更に、ＤＩ加工後に良好な外観を確保するた
めにもＺｎ―Ｆｅ合金のめっき量を０．５ｇ／ｍ²以上
にする必要がある。

【００２１】従来のスチールＤＩ缶は先に述べたよう
に、ＤＩ加工後に地鉄が露出するため、外観が暗く印刷
仕上がり性も悪い。

【００２２】ところが下層に０．５ｇ／ｍ²以上のＺｎ
―Ｆｅ合金めっき層を施すことにより、ＤＩ加工後の地
鉄の露出を防止し外観が白っぽく印刷仕上がり性も良好
な外観を呈する。

【００２３】また、Ｚｎ―Ｆｅ合金めっき層の増加に、
印刷仕上がり性が向上するが、その量が２０ｇ／ｍ²を
越えるとこの効果が飽和域に達する。したがって、経済
的にもＺｎ―Ｆｅ合金のめっき量は２０ｇ／ｍ²以下で
ある。

【００２４】また、このようなＺｎ―Ｆｅ合金めっき層
中効果を得るには、めっき層中のＦｅ含有率が０．５％
以上必要である。

【００２５】すなわち、Ｆｅ含有率が０．５％未満の少
ない含有量では、ＤＩ加工後の製缶工程での塗装焼付け
時にめっき層の温度が１９８℃以上に上昇するとＳｎと
Ｚｎの接触面でめっき層が溶融し外観が悪化する問題が
ある。

【００２６】これはＳｎ―Ｚｎ合金が１９８℃に共晶点
を持つことによりめっき層の融点が低下するためであ
る。

【００２７】しかし、０．５％以上のＦｅ含有したＺｎ
―Ｆｅ合金を下層めっきすると上層にＳｎ―Ｚｎ合金め
っきを施してもＺｎがＦｅと合金化しているためＳｎ―
Ｚｎ合金層が生成される事がなく、高温、高速の塗装焼
付けが可能となる。

【００２８】また、Ｚｎ―Ｆｅ合金化によるめっき層が
３０％を越えると、上層にＳｎ―Ｚｎ合金めっきを施し
ても絞りしごき加工性が著しく劣化する。

【００２９】これはＦｅ含有率が３０％を越えるとＺｎ
―Ｆｅ合金が純Ｚｎに比べて硬くなり、絞りしごき加工
に必要な潤滑性が失われていくためである。

【００３０】したがって、Ｚｎ―Ｆｅ合金中に含有する
Ｆｅ含有率は０．５〜３０％に規制する必要がある。

【００３１】さらに上層のＳｎ―Ｚｎ合金めっき層は、
下層のＺｎ―Ｆｅ合金めっき層に良好なＤＩ加工性を付
与するもので、１．０ｇ／ｍ²以上の目付量が必要であ
る。

【００３２】このめっき量が１．０ｇ／ｍ²未満ではＳ
ｎ―Ｚｎ合金めっきの持つ良好なＤＩ加工性を確保する
ことができない。

【００３３】すなわち、良好な潤滑性を有するＳｎ―Ｚ
ｎ合金めっき量が１．０ｇ／ｍ^２以下では、ＤＩ加工時
に材料と金型との潤滑性を十分に付与できない。

【００３４】しかし、Ｓｎ―Ｚｎ合金めっきめっき量が
２０ｇ／ｍ²を越えるとＤＩ加工性の向上効果が飽和
し、経済的に不利になる。

【００３５】また、このようなＳｎ―Ｚｎ合金めっき層
の効果を得るにはめっき層中のＺｎ含有率を５〜９７．
５％に含有なければならない。

【００３６】下層にＺｎ―Ｆｅ合金めっき、上層にＳｎ
―Ｚｎ合金めっきを有する鋼板はＤＩ加工後の缶壁部に
水あるいは塩水等の水溶液（電解液）が付着した場合、
Ｓｎ―Ｚｎ合金めっき部とＺｎ―Ｆｅ合金めっき部の間
で局部電池を作り電位的に卑なＺｎ―Ｆｅ合金めっき層
が溶出する。

【００３７】Ｚｎ―Ｆｅ合金の溶出速度はＺｎ―Ｆｅめ
っき層とＳｎ―Ｚｎ合金めっき層との電位差に依存する
ため、ＤＩ加工後に、良好な耐錆性を確保するためには
この電位差をできるだけ小さくする必要がある。

【００３８】Ｓｎ―Ｚｎ合金めっき層の電位はＺｎ―Ｆ
ｅめっき層に比べてかなり貴であるが、Ｓｎ―Ｚｎ合金
めっき層中のＺｎの含有量を増加することによって電位
をＺｎめっきに接近させる。

【００３９】したがって、Ｓｎ―Ｚｎ合金めっき層中の
Ｚｎ含有率が５％未満の少ない含有量では、上記の理由
からＺｎ―Ｆｅの外面耐錆性の向上効果は十分に認めら
れない。

【００４０】また、Ｓｎ―Ｚｎ合金めっき層中のＺｎ％
が９７．５％を越えた場合には、潤滑性を減少してＤＩ
成形時に外面側めっき層がダイスにより損傷を受ける度
合い即ち「かじり」の発生が大きくなり、ＤＩ成形性を
劣化する。

【００４１】つまり、Ｓｎ―Ｚｎ合金めっき層中のＺｎ
含有率はＤＩ缶の外面側で良好な耐錆性を確保し、ＤＩ
成形性の劣化を発生させる事のない適正な量として５％
〜９７．５％に規制した。

【００４２】このように優れた特性を有する下層Ｚｎ―
Ｆｅ合金めっき層、上層Ｓｎ―Ｚｎ合金めっき層を形成
するためのめっき浴は特に規制されるものではなく、下
層のＺｎ―Ｆｅ合金めっきは硫酸浴、ピロリン酸浴、シ
アン浴、塩化物浴が用いられ、合金めっき層中のＦｅ含
有率は主に各々の浴中の金属イオン量のバランスでコン
トロールし、合金めっき量も電解に要するクーロン数で
コントロールできる。

【００４３】上層のＳｎ―Ｚｎ合金めっきはピロリン酸
浴、シアン浴、硫酸浴、塩化物浴が用いられ、合金めっ
き層中のＺｎ含有率は主に各々の浴中の金属イオン量の
バランスでコントロールし、合金めっき量も電解に要す
るクーロン数でコントロールできる。

【００４４】（クロメート）さらに本発明においては、
上記のように外面相当面の下層にＺｎ―Ｆｅ合金めっき
層を上層にＳｎ―Ｚｎ合金めっき層を有するめっき鋼板
に対して、めっき層の空気酸化による変色を防止する目
的からして必要に応じてクロメート処理を施す。

【００４５】クロメート処理は、一般にクロム酸のナト
リウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩の水溶液が使用
され、処理方法は特に規制されないが例えば浸漬処理、
スプレー処理、電解処理である。

【００４６】クロメート処理によるクロメート付着量は
金属クロム量換算で１ｍｇ／ｍ²以上が必要である。

【００４７】これは１ｍｇ／ｍ²未満の少ないクロム付
着量ではクロメート処理により生成するクロメート被膜
が完全にめっき鋼板を覆うことができないため、空気酸
化による変色を防ぐことができない。

【００４８】また、クロム付着量が５０ｍｇ／ｍ²を越
えると経済的に不利である。

【００４９】このようにめっき層の空気酸化を防ぐため
に微量のクロメート被膜が有効である。

【００５０】更にＤＩ成形後に塗装性能、塗装後耐食性
を向上させるために化成処理としてクロメート処理ある
いはリン酸処理が施されるが、本発明においてはＤＩ成
形後のこれらの処理方法及び処理条件については、特に
規制するものではなく、通常行われている処理方法が適
用される。

【００５１】

【実施例】以下に本発明の実施例について述べる。その
結果を表１に示す。

【００５２】冷間圧延、焼鈍工程により、ＤＩ缶用途に
応じた材質と板厚に調整しためっき原板を５％苛性ソー
ダ中で電解脱脂水洗後、１０％硫酸中で電解酸洗し表面
活性化後、缶内面に相当する面に（１）に示す条件でＳ
ｎめっきを、あるいは（２）に示す条件で有機フイルム
のラミネートを行い、引き続き缶外面に相当する面の下
層に（３）―（イ）、（ロ）に示す条件でＺｎ―Ｆｅめ
っきを行い、上層に（４）―（イ）、（ロ）に示す条件
でＳｎ―Ｚｎ合金めっきを施した。

【００５３】また、クロメート処理を行う場合は、
（５）に示す条件で行った。

【００５４】（１）Ｓｎめっき条件 硫酸浴めっき浴組成 硫酸第一錫 １０ｇ／ｌ 硫酸ソーダ ３００ｇ／ｌ めっき浴温 ５５℃ 電流密度 １０〜３０Ａ／ｄｍ²（電解時間はめ
っき量に応じて調整）

【００５５】（２）有機フイルムラミネート条件 膜厚４０μｍのポリエチレンテレフタレートフイルム、
２００℃、１秒でラミネート

【００５６】（３）Ｚｎ―Ｆｅ合金めっき条件 （イ）ピロリン酸浴めっき浴組成 ピロリン酸亜鉛 １０〜１５０ｇ／ｌ（合金組成に
応じて調整） ピロリン酸鉄 ２０〜１００ｇ／ｌ（合金組成に
応じて調整） ピロリン酸カリウム ２５０ｇ／ｌ めっき浴温 ５０℃ 電流密度 １０〜３０Ａ／ｄｍ² （電解時間
はめっき量に応じて調整）

【００５７】（ロ）硫酸浴めっき浴組成 硫酸亜鉛 ３０〜２５０ｇ／ｌ（合金組成に応じ
て調整） 硫酸鉄 １０〜１００ｇ／ｌ（合金組成に応じ
て調整） 硫酸ソーダ ８０ｇ／ｌ めっき浴温 ５５℃ 電流密度 ２０〜４０Ａ／ｄｍ² （電解時間はめ
っき量に応じて調整）

【００５８】（４）Ｓｎ―Ｚｎ合金めっき条件 （イ）ピロリン酸浴めっき浴組成 ピロリン酸第一錫 １０〜５０ｇ／ｌ（合金組成に応
じて調整） 硫酸亜鉛 ２０〜１００ｇ／ｌ（合金組成に
応じて調整） ピロリン酸カリウム ２５０ｇ／ｌ めっき浴温 ５０℃ 電流密度 １０〜３０Ａ／ｄｍ^２ （電解時間
はめっき量に応じて調整）

【００５９】（ロ）硫酸浴めっき浴組成 硫酸第一錫 １０〜６０ｇ／ｌ（合金組成に応じて
調整） 硫酸亜鉛 ３０〜１５０ｇ／ｌ（合金組成に応じ
て調整） 硫酸ソーダ ３００ｇ／ｌ めっき浴温 ５５℃ 電流密度 １０〜３０Ａ／ｄｍ^２ （電解時間はめ
っき量に応じて調整）

【００６０】（５）クロメート処理条件 浴組成 二クロム酸ソーダ ２４ｇ／ｌ ｐＨ ４．５ めっき浴温 ４５℃

【００６１】処理条件 浸漬処理 上記処理材について、以下に示す（Ａ）〜（Ｄ）の項目
について試験を行いその性能を評価した。

【００６２】（Ａ）ＤＩ成形性水溶性エマルジョンタイ
プのクーラントを使用して、ブランクサイズ１３６ｍｍ
φから缶径６５．９ｍｍφまで製缶スピード１１０缶／
ｍｉｎの成形条件でＤＩ缶を成形し、各種処理材のＤＩ
成形性を評価した。尚、評価基準は以下の基準で判定し
た。

【００６３】◎；ＤＩ成形性は極めて良好。 ○；しごき加工時外面に若干かじりが発生するが、ＤＩ
成形性良好。 △；ＤＩ成形は可能であるが、しごき加工時外面に強度
のかじりが発生し、ＤＩ成形性に劣る。 ×；ＤＩ成形過程で材料が破断し、ＤＩ成形不可能。

【００６４】（Ｂ）ＤＩ成形後の印刷仕上がり性 （Ａ）の条件でＤＩ缶を作成し、赤、白、黄色の缶外面
用インキを膜厚５μで印刷し、その印刷仕上がり性を目
視で判定した。判定基準は以下のとおり。

【００６５】○；印刷後の外観が白っぽく、印刷仕上が
り性が極めて良好。 △；印刷後の外観に若干光沢が認められ、印刷仕上がり
性が若干劣る。 ×；印刷後の外観にブリキと同程度の光沢が認められ、
印刷仕上がり性に劣る。

【００６６】（Ｃ）外面側の耐錆性 （Ａ）、（Ｂ）の条件で作成したＤＩ印刷缶の外面側の
耐錆性を以下の評価テストにて評価した。尚、評価材は
ウォール部に疵をつけた部分とボトム部を評価した。

【００６７】水道水浸漬テスト：評価材を水道水中に常
温で３日間浸漬し、評価該当部の発錆率を測定した。

【００６８】冷凍サイクルテスト：評価材を−１５℃の
冷凍庫に３０ｍｉｎ保定後、すぐ４９℃相対湿度９８％
以上の湿気槽に６０ｍｉｎ入れた後、常温で室内に２２
時間放置するのを１サイクルとして１５サイクル試験を
継続し、評価該当部の発錆率を測定した。

【００６９】湿気槽テスト：４９℃相対湿度９８％以上
の湿気槽に２週間保管し、評価該当部の発錆率を測定し
た。

【００７０】尚、各試験での耐錆性の評価基準は以下の
とおり ◎；錆の発生が全く認められなく、耐錆性極めて良好。 ○；発錆率が５％以下で耐錆性良好。 △；発錆率５〜３０％で耐錆性やや劣る。 ×；発錆率３０％以上で耐錆性がブリキと同程度に劣
る。

【００７１】（Ｄ）めっき層溶融試験 （Ａ）の条件で作成したＤＩ缶を２３０℃の乾燥炉に１
０ｍｉｎ保定し、缶外面のめっき層の溶融を目視で観察
した。判定基準は以下のとおり。

【００７２】○；めっき層の溶融が全く認められない。 △；めっき層の溶融がわずかに認められる。 ×；めっき層の溶融が缶全体に認められる。

【００７３】

【発明の効果】上記の試験結果から明らかなように、本
発明の成形性、印刷仕上がり性は、本発明の範囲から逸
脱する比較材に比し、安定して優れた性質を示す。

【００７４】

【表１】

【００７５】

【００７６】

【００７７】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板の缶外面相当側にＦｅを０．５〜３
   ０％含有するＺｎ―Ｆｅ合金めっき層を０．５〜２０ｇ
   ／ｍ²施し、その上にＺｎを５〜９７．５％含有する１
   〜２０ｇ／ｍ²のＳｎ―Ｚｎ合金めっき層を施した事を
   特徴とする耐食性と外観に優れた容器用表面処理鋼板。
2. 【請求項２】 鋼板の缶外面相当側にＦｅを０．５〜３
   ０％含有するＺｎ―Ｆｅ合金めっき層を０．５〜２０ｇ
   ／ｍ²施し、その上にＺｎを５〜９７．５％含有する１
   〜２０ｇ／ｍ²のＳｎ―Ｚｎ合金めっき層を施し、さら
   にその上にクロム換算付着量で１〜５０ｍｇ／ｍ²のク
   ロメート皮膜を施した事を特徴とする耐食性と外観に優
   れた容器用表面処理鋼板。