(57)【要約】【課題】良好な耐疵付性を有する缶用錫めっき鋼板を提供する。【解決手段】鋼板の表面に錫めっき層を有している缶用錫めっき鋼板である。めっき下地鋼板表面板幅方向の算術平均粗さＲａが０．７０〜１．００μｍであり、鋼板の片面当りの錫付着量が２．４５〜３．２ｇ／ｍ２である。錫めっき層表面のクロム水和酸化物量は３〜８ｍｇ／ｍ２が好ましい。または、錫めっき層表面の金属クロム量は６〜１４ｍｇ／ｍ２が好ましい。好適な成分組成としては、質量％で、Ｃ：０．０３〜０．０５％、Ｓｉ：０．０３％以下、Ｍｎ：０．１５〜０．３５％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０１０〜０．０２１％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０２０〜０．０６４％、Ｎ：０．００５０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の表面に錫めっき層を有している缶用錫めっき鋼板であり、
めっき下地鋼板表面板幅方向の算術平均粗さＲａが０．７０〜１．００μｍであり、
鋼板の片面当りの錫付着量が２．４５〜３．２ｇ／ｍ２であることを特徴とする缶用錫めっき鋼板。
【請求項２】
鋼板の表面に錫めっき層を有している缶用錫めっき鋼板であり、
成分組成は、質量％で、Ｃ：０．０３〜０．０５％、Ｓｉ：０．０３％以下、Ｍｎ：０．１５〜０．３５％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０１０〜０．０２１％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０２０〜０．０６４％、Ｎ：０．００５０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
めっき下地鋼板表面板幅方向の算術平均粗さＲａが０．７０〜１．００μｍであり、
鋼板の片面当りの錫付着量が２．４５〜３．２ｇ／ｍ２、前記錫めっき層表面のクロム水和酸化物量が３〜８ｍｇ／ｍ２であることを特徴とする缶用錫めっき鋼板。
【請求項３】
鋼板の表面に錫めっき層を有している缶用錫めっき鋼板であり、
成分組成は、質量％で、Ｃ：０．０３〜０．０５％、Ｓｉ：０．０３％以下、Ｍｎ：０．１５〜０．３５％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０１０〜０．０２１％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０２０〜０．０６４％、Ｎ：０．００５０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
めっき下地鋼板表面板幅方向の算術平均粗さＲａが０．７０〜１．００μｍであり、
鋼板の片面当りの錫付着量が２．４５〜３．２ｇ／ｍ２、前記錫めっき層表面の金属クロム量が６〜１４ｍｇ／ｍ２であることを特徴とする缶用錫めっき鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐疵付性に優れた缶用錫めっき鋼板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から缶用鋼板として代表的な錫めっき鋼板は、食缶や飲料缶の用途のほか、１８Ｌ缶・１８Ｌ缶口金・小型缶（菓子缶、茶葉缶など）、さらにその他の用途に用いられている。缶用錫めっき鋼板は、耐内容物性に優れる特徴を有する為、缶の内外面を無塗装で使用することが多い。
【０００３】
錫めっき皮膜は軟質である為に、無塗装で使用されると、製缶加工時に鋼板表面に疵が付きやすい。更には、缶成形後にスタックした状態での缶同士の接触時に疵が発生しやすい。
【０００４】
上記問題に対して対応策としては、１）管理範囲内で錫付着量の低減を図る（軟質な錫めっき層を薄くする）事、２）潤滑性を上げるため塗油量を塗料はじきの発生しない範囲において増量する事等の対策が挙げられ、実施されてきた。
【０００５】
その他に、例えば、特許文献１には、錫を鋼表面に部分的に電析させた錫めっき鋼板を缶用鋼板に用い、耐錫剥離性を改善する技術が開示されている。耐錫剥離性は、錫めっきの機械的安定性という観点では耐疵付性に近いが、耐錫剥離性は硬い物との接触によるめっきの剥がれを抑制するものである。一方、耐疵付性は硬い物との接触による錫めっきの変形を抑制するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１２１２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の方法および特許文献１に記載の方法では、疵発生を十分に防止することはできなかった。
【０００８】
本発明は、上記のような従来技術の課題を解決することを目的としてなされたものであり、耐疵付性に優れた缶用錫めっき鋼板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、従来の鋼板よりも、めっき下地鋼板表面板幅方向の算術平均粗さＲａを大きくすることが耐疵付性に対して有効であることを知見した。さらに、錫付着量、金属クロム量、クロム水和酸化物量の最適化を図ることで、より一層耐疵付性が向上することがわかった。
【００１０】
Ｒａを大きくすることが耐疵付性に対して有効となるメカニズムは明確にはなっていない。しかしながら、おそらく、Ｒａが大きい場合の凹凸の凸部はめっき層が薄くなり、凹部はめっき層が厚くなり、摩擦が起こる凸部でめっき層の変形が小さくなるためであると推定される。
【００１１】
本発明は、このような知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
［１］鋼板の表面に錫めっき層を有している缶用錫めっき鋼板であり、めっき下地鋼板表面板幅方向の算術平均粗さＲａが０．７０〜１．００μｍであり、鋼板の片面当りの錫付着量が２．４５〜３．２ｇ／ｍ２であることを特徴とする缶用錫めっき鋼板。
［２］鋼板の表面に錫めっき層を有している缶用錫めっき鋼板であり、成分組成は、質量％で、Ｃ：０．０３〜０．０５％、Ｓｉ：０．０３％以下、Ｍｎ：０．１５〜０．３５％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０１０〜０．０２１％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０２０〜０．０６４％、Ｎ：０．００５０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、めっき下地鋼板表面板幅方向の算術平均粗さＲａが０．７０〜１．００μｍであり、鋼板の片面当りの錫付着量が２．４５〜３．２ｇ／ｍ２、前記錫めっき層表面のクロム水和酸化物量が３〜８ｍｇ／ｍ２であることを特徴とする缶用錫めっき鋼板。
［３］鋼板の表面に錫めっき層を有している缶用錫めっき鋼板であり、成分組成は、質量％で、Ｃ：０．０３〜０．０５％、Ｓｉ：０．０３％以下、Ｍｎ：０．１５〜０．３５％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０１０〜０．０２１％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０２０〜０．０６４％、Ｎ：０．００５０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、めっき下地鋼板表面板幅方向の算術平均粗さＲａが０．７０〜１．００μｍであり、鋼板の片面当りの錫付着量が２．４５〜３．２ｇ／ｍ２、前記錫めっき層表面の金属クロム量が６〜１４ｍｇ／ｍ２であることを特徴とする缶用錫めっき鋼板。
なお、本明細書において、鋼の成分を示す％、めっきの成分を示す％は、すべて質量％である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、耐疵付性に優れた缶用錫めっき鋼板が得られる。本発明の缶用錫めっき鋼板を用いることで、無塗装缶の擦過疵発生を防止することができる。
本発明の缶用錫めっき鋼板は、食缶や飲料缶の用途のほか、１８Ｌ缶・１８Ｌ缶口金・小型缶の材料として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、鋼板側の疵付き状況を確認する方法を示す図である。
【図２】図２は、錫めっき鋼板表面の疵付き状況を示す図である。
【図３】図３は、錫めっき鋼板外観の光沢状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の缶用錫めっき鋼板について、詳細に説明する。
【００１５】
本発明の缶用錫めっき鋼板のめっき下地鋼板表面板幅方向の算術平均粗さＲａは０．７０〜１．００μｍとする必要がある。無塗装缶の疵付きは、缶成形加工後にも缶同士の接触により発生する。この接触疵防止には、Ｒａ０．７０μｍ以上の確保が必要である。一方、粗さが大きくなると、錫めっき鋼板表面の色調が白っぽく変化し、缶用鋼板として外観上の問題となる。従って、Ｒａは１．００μｍ以下とする。耐疵付性の観点からは、Ｒａは０．８０μｍ以上であることが好ましい。めっき下地鋼板の表面粗さは、錫めっき後にも変化しない。したがって、錫めっき鋼板の錫めっきを公知の方法で除去すれば、錫めっき鋼板の下地鋼板の表面粗さを測定することが出来る。
なお、算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（２００１）に準拠し、触針式表面粗さ計を用いて測定することができる。
【００１６】
本発明の缶用錫めっき層の下地鋼板の成分組成としては、一般的に使用されている缶用鋼板のものを用いることができる。その中でも、質量％で、Ｃ：０．０３〜０．０５％、Ｓｉ：０．０３％以下、Ｍｎ：０．１５〜０．３５％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０１０〜０．０２１％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０２０〜０．０６４％、Ｎ：０．００５０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる成分組成を有する冷延鋼板が好適である。さらに、後述する理由により、Ｃｒ：０．０１〜０．０６％含有することができる。さらに、Ｍｎ含有量とＳ含有量との比であるＭｎ／Ｓは１３以上がより好ましい。
各成分の好適範囲の限定理由を、以下に説明する。
【００１７】
Ｃ：０．０３〜０．０５％
Ｃは、鋼の硬度に及ぼす影響が大きい元素であり、Ｔ−１〜Ｔ−６、ＤＲ−８〜ＤＲ−１０の硬度製品を得るためには、Ｃ量が０．０５％以下であればよく、その限定条件を満たし目標硬度に応じた含有量とすることで所要製品を製造することができる。一方、Ｃ量が０．０３％未満では、缶用用途としては軟質となり過ぎる。したがって、Ｃ量の好ましい範囲は０．０３〜０．０５％とする。
【００１８】
Ｓｉ：０．０３％以下
Ｓｉは、缶用錫めっき鋼板の耐食性を劣化させるほか、さらに材質を極端に硬化させる元素であることから、Ｓｉを過剰に含有させることは避けるべきである。したがってＳｉ量の好ましい範囲は０．０３％以下とする。
【００１９】
Ｍｎ：０．１５〜０．３５％
Ｍｎは、熱延コイルの耳割れ発生させるＳをＭｎＳとして析出させて無害化するために添加される。耳割れ発生を防止に必要な量としてはＭｎが０．０５％以上であれば十分であるが、本発明ではＭｎの脱酸力も利用するため、Ｍｎ量の好ましい範囲は０．１５％以上とする。一方、Ｍｎは置換型固溶強化元素でもあるため、超硬質材をつくるのに有効な成分であって必要に応じて添加するが、多く添加しても経済的でない。よって、上限の好ましい範囲は０．３５％とする。
【００２０】
Ｐ：０．０２０％以下
鋼板を硬化させ、且つ缶用錫めっき鋼板の耐食性を劣化させる元素なので過剰の含有は好ましくない。よって、Ｐ量の好ましい範囲は０．０２０％以下とする。
【００２１】
Ｓ：０．０１０〜０．０２１％
Ｓは過剰に含有すると熱延コイルの耳割れを生成する。そのため、Ｓ量の好ましい範囲は０．０２１％以下とする。一方、０．０１０％以上添加することによりめっき性が向上する。よって、好ましい下限は０．０１０％とする。
【００２２】
ｓｏｌ．Ａｌ：０．０２０〜０．０６４％
Ａｌ2 Ｏ3 系介在物を激減させるのに有効な成分である。また、真空脱ガス処理を組み合わせるにしてもその効果を得るためには、好ましい下限は０．０２０％とする。一方、好ましい上限は経済的な理由から０．０６４％とする。
【００２３】
Ｎ：０．００５０％以下
鋼中に固溶していると軟質な鋼板が得られにくく不必要な元素である。よって、Ｎ量の好ましい範囲は０．００５０％以下とする。
【００２４】
残部はＦｅおよび不可避的不純物である。
【００２５】
さらに、上記好適成分組成に加えて、Ｃｒを含有することができる。Ｃｒは、鋼を強化するとともに、耐食性を向上させるのに有効な元素である。このような効果の発現のためには、Ｃｒ量を０．０１％以上とすることが好ましい。一方、Ｃｒ量が０．０６％を超えると、著しいコスト高を招くため、上限は０．０６％とすることが好ましい。
【００２６】
熱延コイルの耳割れ発生防止の理由からＭｎ含有量とＳ含有量との比であるＭｎ／Ｓは１３以上とすることが好ましい。Ｍｎ/Sを１３以上とすることにより、ＭｎがＳに対して余分に添加されてＭｎＳ析出物が形成されやすくなり、熱延コイルの耳割れの原因となるＳを無害化することができる。
【００２７】
本発明の缶用錫めっき鋼板は、錫めっき層を鋼板の片面または両面に有し、鋼板の片面当りの錫付着量が２．４５〜３．２ｇ／ｍ２である。また、錫めっき層表面にクロム水和酸化物量が３〜８ｍｇ／ｍ２有していても良い。もしくは、錫めっき層表面に金属クロム量が６〜１４ｍｇ／ｍ２有していても良い。金属クロムを錫めっき層表面に有する錫めっき鋼板の場合、金属クロムの表面にクロム水和酸化物が６〜１４ｍｇ／ｍ２形成されていても良い。
【００２８】
錫付着量：２．４５〜３．２ｇ／ｍ２
２．４５ｇ/ｍ2以上であれば缶用鋼板として耐食性が十分である。よって鋼板の片面当りの錫付着量は、２．４５ｇ／ｍ２以上とする。一方、錫付着量が３．２ｇ／ｍ２を超えると、めっき表面に軟質な錫が多くなり過ぎるため、耐疵付性が低下する。よって、３．２ｇ／ｍ２以下とする。好ましくは２．６〜３．０ｇ/ｍ2である。
なお、錫付着量は、湿式分析法により求めることができる。具体的には、例えば、６質量％塩酸水溶液にインヒビターとしてヘキサメチレンテトラミンを１ｇ/L添加した水溶液に、付着面積既知の試験片のめっき層全体を溶解し、このときの質量減少量からめっき層の付着量を求めればよい。
【００２９】
金属クロム量、クロム水和酸化物量は、耐食性確保および耐疵付性確保の為に、適正量を規定する。
（錫めっき層表面に金属クロムを有しない場合）クロム水和酸化物量が３〜８ｍｇ／ｍ２
錫めっき層表面に金属クロムを有しない場合は、大気中での自然酸化により変色を生じる場合があるため、変色防止の点から、クロム水和酸化物が錫めっき層表面に３ｍｇ／ｍ２以上あることが好ましい。一方、８ｍｇ／ｍ２を超えるとその効果が飽和するため、８ｍｇ／ｍ２以下であることが好ましい。
（錫めっき層表面に金属クロムを有する場合）金属クロム量が６〜１４ｍｇ／ｍ２
錫めっき層表面に金属クロムを有することで耐食性が得られる。この効果を得るためには、金属クロム量は６ｍｇ／ｍ２以上とする。一方、金属クロム量が１４ｍｇ／ｍ２を超えると効果が飽和するだけでなく、プレス加工性が低下するため、１４ｍｇ／ｍ２以下とする。大気中での自然酸化による変色を防止する観点から、金属クロムの表面にはさらにクロム水和酸化物があっても良い。この場合、クロム水和酸化物が６ｍｇ／ｍ２以上で変色を防止する効果が得られる。一方、クロム水和酸化物量が１４ｍｇ／ｍ２を超えると変色を防止する効果は飽和するため、１４ｍｇ／ｍ２以下であることが好ましい。
【００３０】
本発明の錫めっき鋼板は、例えば、以下の方法により製造することができる。上記成分組成を有する鋼に対して熱間圧延する。次いで、得られた熱延板に対して、冷間圧延、焼鈍および、調質圧延を行い、次いで錫めっき処理を行うことで製造することができる。
この時、錫めっき処理前のいずれかの工程でショットブラストを用いて、錫めっき処理直前の鋼板表面板幅方向の算術平均粗さＲａを０．７０〜１．００μｍに調整することができる。もしくは、調質圧延時のスタンドに、ロール幅方向の算術平均粗さＲａが１．００〜３．００μｍ（好ましくは１．１５〜１．３５μｍ）であるワークロールを用いて鋼板表面板幅方向の算術平均粗さＲａを０．７０〜１．００μｍとすることもできる。
錫めっき処理は、片面当りの錫付着量が２．４５〜３．２ｇ／ｍ２となるように行う。錫めっき処理の後に、Ｓｎを鋼中に拡散させる合金化処理を行ってＦｅ−Ｓｎ層を形成させても良い。
【００３１】
錫めっき層表面のクロム水和酸化物は、上記により得られた錫めっき鋼板に重クロム酸ナトリウム水溶液中で陰極電解処理を施すことによって得ることができる。
【００３２】
錫めっき層表面の金属クロムは、上記により得られた錫めっき鋼板に高濃度クロム酸浴中で陰極電解処理を施すことによって得られる。錫めっき鋼板に高濃度クロム酸浴中で陰極電解処理を施すと、錫めっき鋼板の表面に金属クロムが、さらにその上にクロム水和酸化物が形成される。この陰極電解処理に続いて低濃度クロム酸浴中の浸漬処理を施すことで、クロム水和酸化物の一部が溶解し、クロム水和酸化物を所望の付着量とすることができる。
【実施例】
【００３３】
質量％でＣ：０．０４％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：０．１５％、Ｐ：０．００６０％、Ｓ：０．００８％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０６２％、Ｎ：０．００３０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼に対して熱間圧延、冷間圧延、焼鈍を施し、次いで、圧延率：１．０〜１．８％で調質圧延を行った。なお、調質圧延では最終スタンドのワークロールのロール幅方向の算術平均粗さＲａを１．１０〜１．４０μｍとして行った。次いで、鋼板片面あたりの錫付着量が２．５〜３．２ｇ/ｍ２の錫めっき処理を行った。さらに一部のものについては、金属クロムおよび／またはクロム水和酸化物を錫めっき層表面上に形成させる処理を行った。
【００３４】
以上により得られた錫めっき鋼板に対して、以下に記載の通り、疵付き発生有無と外観の光沢を調査した。
【００３５】
疵付き発生有無
図１に示す方法にて、錫めっき鋼板表面を、市販のティッシュを用いて一定圧力で複数回数擦りとる試験を行った。その後、鋼板側の疵付き状況を確認し評価を行った。なお、錫めっき鋼板を永久磁石で擦り取る際の速度は１〜３秒／ｃｍとした。５回擦り取り後の錫めっき鋼板の疵付き状況を目視で判定し、疵がない場合を◎、軽度の疵がある場合は○、問題となる疵がある場合は×とした（図２：疵付状況の写真参照）。
【００３６】
外観の光沢
目視確認で評価を行った。目視で判定し、適正な場合を○、黒っぽい場合を△、白っぽい場合は×とした（図３：光沢評価の写真参照）。
【００３７】
評価結果を製造条件と併せて表１に示す。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
本発明例では、耐疵付性に優れた缶用錫めっき鋼板が得られている。
尚、上記実施例では、鋼板表面をティッシュで擦り取る方法で疵付き発生の有無の確認を行なったが、本発明はこれに限るものではない。例えば、製缶後の錫めっき鋼板同士を接触させたり、製缶加工後の錫めっき鋼板状況を確認する方法でもよい。このような方法で行った場合も、鋼板表面をティッシュで擦り取る方法と同様に、耐疵付性に優れた錫めっき鋼板を得ることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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