JP2600218B2 - 缶用多層めっき鋼板 - Google Patents

缶用多層めっき鋼板

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JP2600218B2
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吉則 余村
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良彦 安江
博司 石川
博 影近
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日本鋼管株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、飲料や食料を詰める缶の素材として、特
に、アルミと組み合わせて用いられる缶用表面処理鋼板
に関するものである。
[従来技術] 食缶や飲料缶の素材として、これまで錫を鋼板に電気
めっきしたブリキやクロム或いはニッケルを鋼板に電気
めっきしたティンフリースチール、又は、アルミシート
等がよく用いられている。これらの素材のうち、鋼板に
電気めっき処理を施した表面処理鋼板は薄くても強度が
あり、又、アルミシートは、缶切りを用いずとも素手で
開けられるイージーオープンのような細工を施し易いと
いう特徴を持っている。
近年、これらの特徴を利用して、缶胴を表面処理鋼板
で作り、缶蓋をアルミシートで作った安全で便利なイー
ジーオープン缶の使用が見うけられる。
しかしながら、缶の胴の素材と蓋の素材とが異なった
金属で作られた場合、缶の内面においてどちらか一方が
優先的に溶解して腐食する、いわゆるバイメタリックコ
ロージョンか生じ、この便利な缶の普及を阻んでいる。
バイメタリックコロージョンは、電極電位の異なる金
属が電解質の存在下で電気的に接触した場合に、電池を
構成し、電位の貴なる方の金属から卑なる方の金属へ電
流が流れ、電位の卑なる方の金属がイオン化して溶け出
す現象である。例えば、缶胴がブリキで缶蓋がアルミシ
ートで作られた缶の場合、Alの標準電極電位は−1.66V
であるのに対して、錫のそれは−0.14Vで、錫の方かか
なり貴となる。このため、アルミの表面ではアノード反
応(1)が起こり、アルミが溶け出し、同時に、ブリキ
の表面ではカソード反応(2)が起きて、水素が発生す
る。
Al→Al3++3e …(1) 3H++3e→3/2H2↑ …(2) 一般に、アルミ蓋やブリキ胴には缶内面塗料が塗られ
ているので、上記の反応が全面で起こるものではなく、
アルミ側では塗膜欠陥部に集中して起こり、反応が進行
するとアルミ蓋に孔が空く。ブリキ側では発生する水素
が塗膜をもち上げ、ふくれが生じ、これが進行すると塗
膜が剥離してくる。そして、この現象は缶内容物が食塩
等塩素イオンを含むような場合には、非常に顕著に起こ
る。
以上、アルミと錫の例で説明したが、ティンフリース
チールのクロムめっきやニッケルめっきの場合も、Crや
Niの電位はAlのそれよりかなり高く、事情は錫めっき
(ブリキ)の場合と同じである。
食缶では、内容物による腐食に長期間耐えるように、
缶用表面処理鋼板は缶内面塗料で被覆されて用いられ
る。従って缶用材料には、上に述べたバイメタリックコ
ロージョンを起こさないことと本来の塗膜下耐食性とが
要求される。
このような問題に対処するため、缶内面塗料や塗装法
を工夫すること、特に、アルミ蓋の塗装を強化すること
によって、電池の形成を妨害しようとの試みも行われて
おり、又、缶内環境との関連で、アルミ蓋のアノード分
極特性および缶胴のカソード分極特性が調べられたりし
ているが(例えば、鉄と鋼73,3号(1987)p431)、未だ
満足な解決は得られていない。
[発明が解決しようとする問題点] 以上述べてきたように、缶胴にブリキやティンフリー
スチールなどの表面処理鋼板を用い缶蓋にアルミを用る
イージーオープンエンド缶は、そのバイメタリックコロ
ージョンの問題が未解決のため缶内容物が食塩等塩素イ
オンを含むような場合には、未だ使用が制限されてい
る。
本発明は以上のような問題を解決するために行われた
もので、バイメタリックコロージョンを起こさず、且つ
塗膜下耐食性の良い缶胴用の表面処理鋼板の提供を目的
とするものである。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、缶蓋がアルミシートで缶胴が鋼板である缶
体の缶胴に使用する鋼板であって、前記鋼板の少なくと
も片面に、Zn,Ni,Cr,Sn,Ti,Cu,又は、Feのうちの何れか
一種からなるめっき層或いは前記金属のうちの二種以上
からなる合金めっき層を少なくとも一層含む厚さが0.00
1μm〜5μmであるめっき層を下層とし、この下層の
上に厚さ0.001μm〜2μmのTi或いはTi合金のめっき
層を上層として有する缶用多層めっき鋼板である。
本発明において上層をTi或いはTi合金のめっき層とし
たのは、Tiの自然電極電位とAlのそれとの差は0.034Vし
か無く極めて小さいので、製缶された状態で缶蓋のアル
ミに接しても、バイメタリックコロージョンが極めて起
こりにくいことによる。またTiは大気中で腐食し難く、
飲料缶の喫水部の安定性が優れており、長期に亙って防
食性能が期待できる。この場合、Ti或いはTi合金のめっ
き厚さを0.001μm〜2μmにする必要がある。厚さが
0.001μm未満では被膜として電位が不安定であり、上
限値については経済性を考慮して実用面から2μmとし
た。
また、本発明において、塗膜下耐食性を付与する下層
を設ける必要がある。ここにおいて下層とは塗膜下耐食
性を付与するめっき層の総称であり、Zn,Ni,Cr,Sn,Ti,C
u,又は、Feのうちの何れか一種からなるめっき層或いは
前記金属のうちの二種以上からなる合金めっき層を少な
くとも一層含むめっき層で構成したものである。従って
単層でも多層でもよい。この下層によって上層のTi或い
はTi合金のめっき層では不十分な塗膜下耐食性を補完す
ることによる。そのため上層のTi或いはTi合金のめっき
層以外の上述した耐食性のめっき層が必要である。ここ
において下層の厚さは0.001μm〜5μmの範囲にする
必要がある。0.001μm未満では十分な塗膜下耐食性を
発揮することが出来ない。また5μmを超えた場合には
めっき厚さの増加の割合には塗膜下耐食性の向上がない
ので5μmを上限とした。
本発明のアルミシートは、Al金属やAl合金等からなる
アルミシートを対象にしている。
[作用] 本発明の多層めっき鋼板を缶材として使用する場合、
アルミ蓋に対してTi或いはTi合金(例えばTi-Al合金)
めっき層を上層とした多層めっき鋼板を缶胴に使用し、
Tiの自然電極電位とAlのそれとの差が極めて小さいので
利用して蓋と缶胴との電極電位の差を極めて小さくす
る。これによってバイメタリックコロージョンが極めて
起こりにくくなる。この場合TiやTi合金は一般に、缶内
容物に対しても耐食性のある金属であるが、これらのめ
っき層は電位を調整する為のものであり、塗膜下耐食性
は不十分であるので、本発明による下層のめっき層の作
用によってそれらを補完して塗膜下耐食性を向上させ
る。
[発明の実施例] 以下に本発明による多層めっき鋼板についての実施例
を具体的に述べる。ここにおいて真空蒸着の条件は次の
ようにした。
真空度:6×10-6Torr、 基板温度:200℃ 蒸発方法:エレクトロンビーム加熱、 基板−るつぼ距離:50cm。
(実施例1) 板厚0.22mmの冷延鋼板に、下記の浴を用いNiの電気め
っきを施し、その上に、フェロスタン浴を用いてSnの電
気めっきを施した。Snめっき被膜をリフロー溶融し下層
めっき層を仕上げ、この上に、真空蒸着法を用いてTiの
上層めっき被膜を作製した。
Niめっき条件: 浴組成:硫酸ニッケル……50g/l、ほう酸……10g/l、 pH:4.0、浴温度:30℃、電流密度:1A/dm2
(実施例2) 厚さ0.21mmの冷延鋼板に、サージェント浴を用いてCr
の電気めっきを施し、その上に、Niをめっきしたもの或
いはNi-Zn合金めっきしたものの二種類の下層めっき層
を作り、各々のめっき層の上に、真空蒸着法によりTi或
いはTi-Alの上層めっき被膜を作製した。ここにおいて
サージェント浴及び電解条件は次のようである。
無水クロム酸……250g/l、ほう酸……25g/l、 浴温度:30℃、電流密度:1A/dm2
(実施例3〉 板厚0.21mmの冷延鋼板に、真空蒸着法によりNi,Cr,Cu
の三種類のめっきを施し、この上に、同じく真空蒸着に
より、Zn,Fe-Zn,Snの三種類のめっきを施して組合せ、
上層としてTiの真空蒸着処理を行った。尚、Fe-Znめっ
き層中のFeは50重量%とした。
以上の処理を施した表面処理鋼板について、缶内面条
件を考慮した塗膜下耐食性評価と耐バイメタリックコロ
ージョン評価とを行った。
塗膜下耐食性評価はUCC試験(アンダーカッティング
コロージョン試験)で行った。この試験では試験面にエ
ポキシフェノール系塗料を50mg/dm2の厚さに塗布し、21
0℃で10分間焼き付けた後、カッターで塗膜にクロスカ
ットを入れたものを試験片とした。この試験片をNaCl1.
5%とクエン酸1.5%とを含む腐食液に、38℃で72時間浸
せきし、塗膜下腐食が起きたか否かを観察した。
耐バイメタリックコロージョン試験では、試験面にエ
ポキシフェノール系塗料を50mg/dm2の厚さに塗布し、21
0℃で10分間焼き付け、同様の塗装焼き付けを施したア
ルミ板と、電流計を介して導電線で繋ぎカップルさせ
た。この状態で、双方とも同一面積が露出するように、
非露出面をテープでシールして試験片とした。この試験
片を、0.3%NaCl水溶液中で、125℃,60分間浸せき処理
(レトルト処理)した後、80℃に保った別の0.3%NaCl
水溶液中に浸せきして、めっき鋼板とアルミ板との間に
流れるカップリング電流を測定した。カップリング電流
の大きいものほど、バイメタリックコロージョンを生起
し易い。
なお評価にあたっては、比較例として従来缶用材とし
て広く使われているブリキ(錫めっき鋼板)とティンフ
リースチール(クロムめっき鋼板)とを用いた。
これらの試験結果を、第1表、第2表に示す。
第1表、第2表の結果を見ると、UCC試験では、従来
のブリキ及びティンフリースチールに比べ、この発明の
実施例は全て優れている。又、耐バイメタリックコロー
ジョン特性では、実施例のカップリング電流は従来の処
理鋼板に較べて一桁小さく、バイメタリックコロージョ
ン特性が極めて優れていることを示している。
本発明では、上層下層を組み合わせた多層めっき被膜
を少なくとも鋼板の片面に有していればよい。片面に有
している場合には、その面を缶の内面として用いればよ
い。勿論両面に有していてもよい。この多層めっき被膜
は、大気中での耐食性も非常に良く、殊に最上層のTi或
いはTi合金めっき層は抜群の耐食性を持っている。それ
に加えて、Ti或いはTi合金めっき層は美しく外観性に優
れ、特にドライプロセスによって附した被膜は肌目が細
かく、その明度と相まって印刷性に秀でている。
本発明では上述した被膜でも十分その効果を発揮する
が、更にその表面にアルミニウム化成処理(燐酸塩処
理,クロメート処理,燐酸クロム酸処理などを、浸せ
き,スプレー,電解処理などを用いて行う)で形成され
た被膜(層厚0.01〜0.1μm程度)を設けることによ
り、効果が向上する。
[発明の効果] 以上述べたように、この発明では、下層に一層以上の
めっき層、上層にTi系のめっき層を有しているので、こ
れを缶胴に用い、アルミ蓋と組合せたイージーオープン
エンド缶を作っても、バイメタリックコロージョンを起
こすこともなく、その上、塗膜下耐食性も際立って向上
している。此れによって、アルミシートと鋼板との各々
の特徴を発揮した安全で便利な缶体の実用化が可能にな
り、発明の効果は大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 博司 東京都千代田区丸ノ内1丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 影近 博 東京都千代田区丸ノ内1丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 三島 忠彦 東京都千代田区丸ノ内1丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 審査官 瀬良 聡機 (56)参考文献 特開 昭63−45045(JP,A) 特開 昭63−282291(JP,A) 特開 昭63−50493(JP,A) 特開 平1−111853(JP,A) 「鉄と鋼」Vol.73(1987)No. 3,P.427−436

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】缶蓋がアルミシートで缶胴が鋼板である缶
    体の缶胴に使用する鋼板であって、前記鋼板の少なくと
    も片面に、Zn,Ni,Cr,Sn,Ti,Cu,又は、Feのうちの何れか
    一種からなるめっき層或いは前記金属のうちの二種以上
    からなる合金めっき層を少なくとも一層含む厚さが0.00
    1μm〜5μmであるめっき層を下層とし、この下層の
    上に厚さ0.001μm〜2μmのTi或いはTi合金のめっき
    層を上層として有することを特徴とする缶用多層めっき
    鋼板。
JP29507687A 1987-11-25 1987-11-25 缶用多層めっき鋼板 Expired - Lifetime JP2600218B2 (ja)

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