JP2625498B2 - 耐食性の優れた缶蓋用溶融アルミニウムめっき鋼板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は耐食性の優れた缶蓋用溶融アルミニウムめっ
き鋼板に関するものである。

従来の技術 ビール・炭酸飲料あるいは一般飲料缶の分野におい
て、金属缶が、内容物の保存性、頑丈さ、外観の美麗
さ、価格等の多くの利点を有するため幅広く利用されて
いる。なかでも、缶蓋の一部を人間の手て容易に開けう
る易開缶性容器蓋は、屋外にて消費されることが多い飲
料缶の分野においては必須のものとなっている。

この易開缶性容器蓋（以下EOE:Easy Open Endと略称
する）は、様々な方式により製造されているが、国内で
はスコア方式が最も多用されている。スコア方式とは、
開缶する部分を形どった切り込みを蓋素材に入れ、その
部分を人力により引き裂くことにより開缶する方式を示
している。人力により引く裂くためには、、力をかける
ための取手（以下タブと呼称する）が必要であり、この
タブを缶蓋に固定するには、リベット方式が採用されて
いる。リベット方式とは、機械的にタブをかしめる方式
を意味している。

現在、EOE用に使用されてる素材には、アルミニウム
とぶりき（錫めっき鋼板）がある。これらの素材は、表
裏に約５ミクロン程度の有機塗装後EOE成形に供される
が、スコア加工あるいはリベット加工はかなりの厳しい
加工であり、加工前に施された薄い塗膜には欠陥が生じ
易く、素材の耐食性が重要視されている。

一方、アルミめっき鋼板は、耐熱性、耐食性が優れて
おり、従来から溶融めっき法によって製造されている。
従来の溶融アルミニウムめっき鋼板は、溶融アルミと基
材の鋼板中の鉄とが反応して、かなり厚い鉄−アルミニ
ウム合金層が生成しており、厳しい加工に曝された場
合、合金層よりアルミニウム皮膜が剥離するため、容器
用材料としては使用されなかった。合金層は、光学顕微
鏡程度の倍率（×500）で十分観察できる程の厚さに発
達しており、完全に基材表面を合金層で被覆してしまっ
ている。

合金層成長の抑制方法として、アルミニウムにシリコ
ンを10％程度添加する方法がある。また、溶融めっきを
行なう前に予備めっきを行ない、基材鋼板とアルミニウ
ムめっき層との間に形成される合金層量を低滅させる方
法として、例えば特開昭57−76176号公報、特開昭57−1
40864号公報、特開昭56−33463号公報、特開昭57−1146
50号公報、特開昭57−70268号公報等に記載の方法が提
案されている。

しかし、これらの方法ではいずれも合金層の低減は不
十分であり、厚さが薄くとも、完全に基材表面を合金層
にて被覆してしまっているため、加工性の良好な鋼板を
得ることは困難であり、容器用、ましてやEOE等の缶蓋
として適用された例はない。

発明が解決しようとする課題 ぶりきの場合、めっき厚が非常に薄いため、スコア加
工部あるいはリベット加工部等では、塗膜に欠陥が生じ
ると共に基材の素地が露出することが多く、高酸性飲料
を内容物とする場合、基材鋼板中の鉄溶出による味、フ
レーバーの低下を招き易い弱い欠点を有している。従っ
て、耐食性を改善するため、EOE成形後にスコア加工部
およびリベット加工部を、有機塗料により再度塗装せざ
るをえない現状にある。

また、ぶりきの場合、一般的に有機塗料の密着性が良
くないため、缶蓋巻き締め部内面（以下CS:Countersink
部と呼称する）においても塗膜欠陥が生じ易く、鉄溶出
による味、フレーバー問題を生じ易い傾向を有してい
る。

アルミニウムの場合、素材そのものが内容物の腐食性
を左右する有機酸に比較的強い特性を有するため、スコ
ア加工部およびリベット加工部で塗膜に欠陥が生じたと
しても、必ずしも補修塗装をする必要がない利点を有し
ている。

本発明は、以上詳述した様なぶりきの欠点を解消する
ため、アルミニウムの高耐食性を利用し、補修塗装を必
要としない、耐食性の優れた缶蓋用溶融アルミニウムめ
っき鋼板を提供することを目的としてなされたものであ
る。

また他の目的は従来のアルミニウムめっき鋼板の加工
性上の欠点を解消して、缶蓋用に適用できるアルミニウ
ムめっき鋼板を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明は前記の目的を達成するために、従来のアルミ
ニウムめっき鋼板のFe−Al合金層が基材の鋼板表面を完
全に被覆している点を改良して、Fe−Al合金層を部分的
に破壊し、基材鋼板とアルミニウムめっき皮膜との間
に、Fe−Al合金層の存在部と非存在部を形成させると共
に最表層部にクロム化合物を被覆させたことに特徴があ
る。

すなわち、本発明は、基材としての薄鋼板の表面にFe
−Al合金層と、その表面にAl皮膜またはAl合金皮膜と、
さらにその表面に少くとも最表層がクロムに換算して５
〜50mg/m²のクロム化合物からなる皮膜を有する缶蓋用
溶融アルミニウムめっき鋼板であって、前記基材表面に
は前記のFe−Al合金層の存在部と非存在部が形成され、
その合金層の非存在部が基材表面の10％以上であること
を特徴とする耐食性に優れた缶蓋用溶融アルミニウムめ
っき鋼板である。

作用 以下、本発明について詳しく説明する。

本発明の特徴の一つは、基材とめっき金属であるアル
ミニウムまたはアルミニウム合金皮膜との結合形態を変
える所にある。前述した如く、従来の溶融アルミニウム
めっき鋼板では、必ず基材鋼板の表面は全面が合金層に
覆われており、その厚みにより加工性に若干の差は存在
するが、スコア加工あるいはリベット加工等強度の加工
にさらされた場合、合金層の破壊に起因するめっき皮膜
の剥離が発生し、EOE用鋼板として使用することが出来
ない。

本発明は、めっき金属の加工密着性を得るため、基材
鋼板とめっき皮膜間に一定限度以上のFe−Al合金層の非
存在部を確保する。ここでいうFe−Al合金層の非存在部
とは、基材鋼板とめっき皮膜との界面に実質的に合金層
が存在しない状態を示すものであり、例えば、電気めっ
きによって金属をめっきした場合の鋼板とめっき金属と
の界面に類似したものである。

本発明における前記の合金層の非存在部の割合は、溶
融アルミニウムめっき鋼板の断面を顕微鏡で観察して、
線状に観察される合金層部分の全長（観察視野全長）に
対する破線部（合金層が破壊されている部分）の長さの
合計も百分率をもって表す。

本発明は、めっき層を剥離させることなく部分的に合
金層を破壊し、基材鋼板上に一定限度以上の合金層の非
存在部を持たせることにより、EOE加工にも耐えうる溶
融アルミめっき鋼板を見出したものである。めっき層を
剥離させることなく合金層を破壊するためには冷間圧延
法が最適であるが、余り強度の加工を行なうと基材の機
械的性質を劣化させ、鋼板そのものの加工性に問題を生
じる。めっき皮膜の密着性は、冷間圧延の圧下率が大き
くなるとともに向上するが、基材の機械的性質は劣化す
るため適度の圧下率が設定されなければならない。冷間
圧延のかけ方としては、多パス圧延を行なう場合、前段
にて高圧下率を採用するほうが良好な密着性を得ること
が出来る。

全圧下率としては、５％〜50％、更に望ましくは10〜
30％の圧下率により、密着性を向上するために必要な10
％以上の鉄〜アルミニウム合金層の非存在部を生成させ
ると共に、基材の機械的性質を確保することが必要であ
る。

合金層を存在させる部分の合金層厚みとしては、出来
るだけ薄いことが望ましく、3.0ミクロン以下、出来れ
ば1.5ミクロン以下にすることが肝要である。

このような方法により、加工密着性に優れた溶融アル
ミニウムめっき鋼板を得ることが出来るが、缶蓋用とし
てほそれだけでは性能的に不十分であり、アルミニウム
表面は有機塗膜により被覆されなければならない。その
際、有機塗膜の加工密着性および塗装耐食性は極めて重
要な要因であり、少くとも最表層にクロム化合物皮膜の
存在が必要である。

本発明者らの知見した所によれば、少くとも最表層に
クロム化合物を有する皮膜を形成する例としては、若干
の陰イオンを含んだクロム酸溶液中にて陰極電解処理を
行なうことにより、金属クロムと水和酸化クロム皮膜の
２層構造を有する皮膜を電解で形成させる方法、あるい
は重クロム酸化合物溶液中にて陰極電解処理を行なうこ
とにより、水和酸化クロムを主体とする皮膜を電解で形
成させる方法等が有効であった。

この際、クロム皮膜量として、クロムに換算して、5m
g/m²未満では有機塗膜の加工密着性および塗装耐食性に
対する効果が弱く、50mg/m²超では有効性が飽和すると
共にクロム皮膜による着色が起こり好ましくない。

特に望ましいクロム皮膜量としては、15〜30mg/m²で
ある。

クロム皮膜の形成法としては、電解法に限定するもの
ではなく、化学反応により形成されるクロム化合物皮膜
にても十分な性能を得ることが出来る。例えば、クロム
酸、リン酸およびフッ酸を主成分とする処理液中にて、
リン酸クロム皮膜を５〜50mg/m²形成させる事により、
極めて優れた有機塗膜の加工密着性および塗装耐食性を
得る事が出来る。

なお、本発明でいうアルミニウム合金とは、シリコ
ン、マンガン、マグネシウム、鉄等をアルミニウムに配
合して合金化させたものをいう。

本発明は溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウム合
金めっき鋼板をベースとして、基材鋼板上に鉄−アルミ
ニウム合金層が存在しない部分を一定以上有するのでめ
っき密着性がすぐれ、また表面に有機塗膜を施し、その
後にスコア方式のEOEを製造すれば極めて優れた有機塗
膜の加工密着性および塗装耐食性を得る事が出来ること
より、成形後に耐食性を保持するための補修塗装を行な
わずとも十分な耐食性を得ることが出来る。

このような効果は他の用途、例えば一般の製蓋用とし
ても良好な耐食性を期待することが出来る。

実施例１ 板厚0.25mmの薄鋼板の両面に表裏合計30μｍのアルミ
ニウム（10％シリコン含有）めっきを行なった。めっき
後、冷間圧延により0.22mmにまで圧延し基材鋼板の表面
に合金層の存在しない割合が15％の溶融アルミニウムめ
っき鋼板を得た。この鋼板を、クロム酸、リン酸および
フッ酸を主成分とする化成処理液中に浸漬し、25mg/m²
のリン酸クロム被膜を得た。

この鋼板の片面にエポキシフェノール系の塗料を５μ
ｍ、もう片面にビニル系の塗料を５μｍ塗布したのち、
EOEの成形を行なった。

EOEの成形はスコア方式のものとし、スコア部のスチ
ール残厚が65μｍになるようにビニル系の塗料面を缶外
面になるよう成形した。成形したEOEのスコア部内面側
の塗膜を剥離後、めっき面を詳細に調査した所、基材表
面が露出したところは皆無であった。基材表面の露出程
度は、Ｘ線マイクロアナライザーにより、表面に鉄が検
出されるかどうかにより判定したものである。また、リ
ベット加工部におけるアルミニウム皮膜の密着性は極め
て優れたものであり、皮膜剥離は皆無であった。

実施例２ 板厚0.30mmの薄鋼板の両面に表裏合計50μｍのアルミ
ニウム（10％シリコン含有）めっきを行なった。めっき
後、冷間圧延により0.24mmにまで圧延し基材鋼板の表面
に合金層の存在しない割合が40％の溶融アルミニウムめ
っき鋼板を得た。この鋼板を、重クロム酸ソーダを主体
とする溶液中にて陰極電解し、8mg/m²の水和酸化クロム
皮膜を得た。

この鋼板の片面にエポキシフェノール系、もう片方の
面にビニル系の塗料を塗装し、エポキシフェノール系塗
料面を缶内面として製蓋加工に供した。

製蓋加工後、内面のエポキシフェノール系塗料を溶剤
剥離し、アルミニウム皮膜の密着性および均一性を調べ
た所、皮膜剥離は全くなく、基材表面の露出も皆無であ
った。

比較例１ 板厚0.18mmの薄鋼板の両面に表裏合計40μｍのアルミ
ニウム（10％シリコン含有）めっきを行なった。このめ
っき鋼板での基材〜アルミニウム皮膜間には約３μｍの
厚さの合金層が基材表面の全面に存在し、合金層の非存
在部は０％であった。

この鋼板表面をクロメート処理および実施例１と同様
の塗装後、スコア方式のEOE成形を行なった所、リベッ
ト部においてアルミニウムの剥離が起こり、実用的性能
のないものであつた。

発明の効果 以上説明したとおり、本発明のめっき鋼板は加工性、
密着性、耐食性に優れたもので缶蓋用として有用なもの
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−298142（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−224159（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−126960（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−83457（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基材としての薄鋼板の表面に鉄−アルミニ
   ウム合金層と、その表面にアルミニウム皮膜またはアル
   ミニウム合金皮膜と、さらにその表面に少くとも最表層
   がクロムに換算して５〜50mg/m²のクロム化合物からな
   る皮膜を有する缶蓋用溶融アルミニウムめっき鋼板であ
   って、前記基材表面には前記の鉄−アルミニウム合金層
   の存在部と非存在部が形成され、その合金層の非存在部
   が基材表面の10％以上であることを特徴とする耐食性に
   優れた缶蓋用溶融アルミニウムめっき鋼板。