(57)【要約】【課題】本発明は、厳しい絞り−しごき加工を施しても、めっき金属による鋼板面の被覆性が高く、ブリキより白色度の高い光沢外観となるＤＩ缶用めっき鋼板及びその製造方法を提供する。【解決手段】ＤＩ缶の缶外面となる面に、鋼板側から順に膜厚０．０１〜０．０４μｍのＡｌ層、膜厚０．１〜１μｍのＳｎ層、化成処理層を有し、缶内面となる面に、鋼板側から膜厚０．１〜１μｍのＳｎ層、化成処理層を有するＤＩ缶用めっき鋼板及びその製造方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＩ缶の缶外面となるべき面に、鋼板側から順に膜厚０．０１〜０．０４μｍのＡｌ層、膜厚０．１〜１μｍのＳｎ層、さらに化成処理層を有し、ＤＩ缶の缶内面となるべき面に、鋼板側から順に膜厚０．１〜１μｍのＳｎ層、さらに化成処理層を有することを特徴とするＤＩ缶用めっき鋼板。
【請求項２】
前記Ａｌ層が、不可避的不純物を含むＡｌ、又は、ＪＩＳに規定される１０００系、３０００系、５０００系から選ばれるＡｌ成分組成からなることを特徴とする請求項１記載のＤＩ缶用めっき鋼板。
【請求項３】
鋼板の片面に気相めっき法で膜厚０．０１〜０．０４μｍのＡｌ層を設けてから、該鋼板の両面に、電気めっき法で膜厚０．１〜１μｍのＳｎめっき層を設けた後、化成処理を施すことを特徴とするＤＩ缶用めっき鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絞り−しごき加工によって成形されるＤＩ缶（Ｄｒａｗｎ  ａｎｄＩｒｏｎｉｎｇ  Ｃａｎ）用材料として用いられるめっき鋼板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
そもそもＤＩ缶は、アルミニウム板を製缶する技術として、米国で開発されたものであるが、後にブリキにも適用されるようになった。これは、鋼板の軟質化や、鋼板中の介在物・析出物の高度な制御技術の発展によるところが大きいが、一方で、めっき種としてリフロー処理しない錫を用いることも、成功の重要な要因であった。すなわち、錫は軟らかく、ＤＩ成形のような過酷な成形条件にも、固体潤滑剤として作用するに十分な展延性に富んでいるためである。
【０００３】
しかし、しごき加工のような過酷な成形を行うと、鋼板表面を被覆していた錫が部分的にダイスに削り取られるようにして失われ、鋼板面の露出部分が生じてしまう。この露出率は、３０〜５０％にも及ぶこともある。分光反射率の高い錫で完全に覆われているならば、缶壁は明るい外観となるはずである。しかし、鉄は白色度の低い金属であり、その露出率が高くなるほど、成形した缶壁は黒味がかった外観となる。ブリキのＤＩ缶が、アルミニウムのＤＩ缶と比較して、劣っているのはこの一点であって、外面印刷しても鮮やかな色が出にくいということである。技術的には、ホワイトコートを厚く施すことで、金属表面の黒味という欠点をカバーすることは可能であるが、コスト負担は大きくなる。
【０００４】
これに対して、特開平３−１１１５８９号公報（特許文献１）は、錫やアルミニウムの厚膜単層めっきと、下層に亜鉛あるいはニッケル、上層に錫あるいはアルミニウムの二層めっきとを提案している。しかし、同明細書中に、厚膜単層めっきはコスト高となることや、亜鉛あるいはニッケル等は、分光反射率が錫、アルミニウムより劣るため、これらの金属が最表面に顔を出すと、印刷外観を劣化させることが記述されている。また、ニッケルは硬く、ＤＩ成形に耐える展延性を有していないし、亜鉛は飲料缶、食缶への使用実績がなく、実際に使用できるようにするには困難を伴うものと判断される。特開平４−７４８８９号公報（特許文献２）では、Ｚｎめっき上にＳｎ−Ｚｎ合金めっきを有する容器用表面処理鋼板が開示されている。しかし、Ｓｎ−Ｚｎ合金は易融合金であって、錫よりも融点が低くなるため、塗装や印刷における焼き付けの工程には耐え難い。
【０００５】
【引用文献】
（１）特許文献１（特開平３−１１１５８９号公報）
（２）特許文献２（特開平４−７４８８９号公報）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、これまでに提案されたＤＩ缶用鋼板は、外観改善にある程度の効果は認められるものの、工業生産の実現には大きな困難を伴うものであった。
そこで、本発明は、厳しい絞り−しごき加工を施しても、めっき金属による鋼板面の被覆性が高く、ブリキより白色度の高い光沢外観となるＤＩ缶用めっき鋼板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
その主旨とするところは、
（１）ＤＩ缶の缶外面となるべき面に、鋼板側から順に膜厚０．０１〜０．０４μｍのＡｌ層、膜厚０．１〜１μｍのＳｎ層、さらに化成処理層を有し、ＤＩ缶の缶内面となるべき面に、鋼板側から順に膜厚０．１〜１μｍのＳｎ層、さらに化成処理層を有することを特徴とするＤＩ缶用めっき鋼板。
【０００８】
（２）前記Ａｌ層が、不可避的な不純物を含むＡｌ、又は、ＪＩＳに規定される１０００系、３０００系、５０００系から選ばれるＡｌ成分系からなることを特徴とする前記（１）記載のＤＩ缶用めっき鋼板、
（３）鋼板の片面に気相めっき法で膜厚０．０１〜０．０４μｍのＡｌ層を設けてから、該鋼板の両面に、電気めっき法で膜厚０．１〜１μｍのＳｎめっき層を設けた後、化成処理を施すことを特徴とするＤＩ缶用めっき鋼板の製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いられる鋼板は、特に限定されるものではないが、厳しいしごき加工を施すことから、Ｔ−１からＴ−４くらいの軟質な缶用鋼板が最適である。また、厚みも、本発明で限定されるものではないが、ＤＩ缶用の鋼板であるから、０．１８〜０．３２ｍｍ程度のものが適当である。鋼板のめっき前処理については限定しないが、通常の錫めっきの場合と同様に、電解アルカリ脱脂を施して、表面の塗油や汚れを完全に除去することが望ましい。続いてピックリング（希硫酸での酸洗）によって酸化物層の除去を行ってもよいが、表面が活性化するために、ピックリングからめっきまでの時間が長くなるほど、あるいは気象条件によっては、かえって表面が酸化して赤錆が発生してしまう。そこで、酸洗・水洗後は表面を濡れた状態に保ち、真空チャンバーへの侵入直前に乾燥させるのが望ましい。
【００１０】
さらに、真空チャンバー内でアルゴンイオンによるボンバードを行うと、表面の清浄化、活性化に効果的であり、めっき密着性の信頼性が向上する。真空チャンバーの構造については、本発明で限定するものではないが、蒸着を行う真空チャンバー内は１０−２Ｐａオーダーの真空度が求められるため、その入側・出側に差圧チャンバーを設け、徐々に真空度を変えていくようにするとよい。差圧チャンバーの数は、チャンバーの構造、ポンプの性能、ライン速度等による。
【００１１】
真空チャンバー内で、ＤＩ缶の缶外面となる面の鋼板上に、Ａｌの気相めっきを行う。気相めっきを用いるのは、加工性を阻害するＡｌ−Ｆｅ合金層を極力生じさせないためである。また、本発明の目的には、極薄いめっきで鋼板表面を隠蔽する効果が現われるためでもある。缶内面となる面にもＡｌめっきを施しても差し支えないが、蒸着法やイオンプレーティング法で両面めっきを行うには、装置が複雑になるばかりでメリットは見出せないので、推奨はできない。
【００１２】
なお、Ａｌめっきは、純ＡｌでもＡｌ合金であってもよい。Ａｌ合金を用いる場合は、ＪＩＳに規定される１０００系、３０００系、５０００系から選ばれるＡｌ成分組成が好ましい。これらの組成のＡｌ合金は、絞り加工やしごき加工による鋼板の変形によく追随し、加工後の地鉄の露出を最小限に抑えることができる。ターゲットの蒸発速度を上げて、生産性を上げるには、電子ビーム（ＥＢ）法によるのがよい。
【００１３】
Ａｌめっき後、鋼板の両面に電気めっき法によりＳｎめっきを施す。リフロー処理は施す必要がない。Ｓｎめっき層と鋼板との間に、Ａｌ層が存在するため、リフロー処理を施しても、通常のＳｎめっき鋼板と比べるとＦｅ−Ｓｎ合金層が成長しにくくなっているが、皆無というわけではない。また、しごき加工を施せば、金属光沢が生じるので、リフロー処理によって光沢を生じさせるのは意味が乏しく、エネルギーの無駄である。Ｓｎめっき後の鋼板には化成処理を施す。その種類、方法は特に限定するものではなく、目的や客先の要求に応じて選択すればよい。例としては、重クロム酸塩処理、リン酸系処理等がある。
【００１４】
本発明において、Ａｌ層は、非常に重要な役割を果たす。すなわち、通常のブリキをしごき加工すると、錫の連続被覆性が低下して鋼板面が露出する。鉄は、分光反射率の低い金属であって、暗い色調である。鉄の露出率が１０％ほどになると、色調に変化が現われ、３０％を超えると、はっきりと暗い色調であると感じられる。しかるに、錫層の下層として純Ａｌ又はＪＩＳに規定される１０００系、３０００系、５０００系から選ばれるＡｌ合金層が存在すると、しごき加工によって錫の連続被覆性が低下しても、鋼板面が露出せず、分光反射率の高いＡｌ層が露出するため、白色度の低下が見られない。しごき加工で多少の”かじり”が生じても、Ａｌ層はあまり削り取られることなく、連続性に優れた被覆層を維持する。
【００１５】
Ａｌ層の厚みは、０．０１〜０．０４μｍが適当である。０．０１μｍより少ないと、微視的には無めっき部が多く存在するため、しごき加工によって、錫の被覆率が低下した後、鋼板を隠蔽する効果が不十分であって、暗い外観になる。一方、０．０４μｍを超えても、性能上は問題ないが、これ以上の付着量を得るためには気相めっきのライン速度を低くする必要が生じるため、生産性が悪く、経済的に不利になる。また、気相めっきは収率が低いため、めっき量を増やすと、鋼板以外の部分、例えばチャンバー壁に付着するＡｌ又はＡｌ合金も多くなってしまい、装置のメンテナンスを頻繁に行う必要が生じるというデメリットもある。
【００１６】
Ａｌ層に不可避的に微量含まれる不純物は通常、許容できる。
Ｓｎめっきは、通常のブリキと同様に、しごき加工における固体潤滑剤として作用する。この潤滑作用及び加工後の外観を良好なものとするために、錫めっきの付着量は０．１〜１μｍが適当である。０．１μｍより薄いと、しごき加工時の固体潤滑剤としての作用が不十分であり、深い”かじり”が多く発生する。この場合、下層のＡｌ層の連続被覆性も失われ、良好な外観が得られない。一方、１μｍを超える付着量を有していれば、しごき加工後も錫の連続被覆性に問題はなく、下地にＡｌを用いる必然性がなくなる。ただし、高価な錫を多く使用することは、経済的に不利でもあって実用的ではないし、希少資源の浪費ともなるので、極力避けるべきである。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
全ての実施例及び比較例に用いた鋼板は、厚さ０．２４ｍｍ、調質度Ｔ−２の低炭素Ａｌキルド連鋳鋼からなるＤＩ缶用の鋼帯である。この鋼帯のめっき前処理として、電解アルカリ脱脂と希硫酸酸洗を行った。この鋼帯に、下記の各実施例、比較例に示すめっきを施した後、化成処理として、重クロム酸ナトリウム水溶液に浸漬し、水洗、乾燥した。次に、この表面処理鋼板を、製缶加工した。直径１２１ｍｍのブランクを絞り比１．４でカップ成形した後、ＤＩマシンで再絞りと３段のしごき加工を行い、缶高さ約１３０ｍｍ、缶壁の最薄部の厚さを８５μｍとした。このときの成形速度は、１２０缶／分とした。
【００１８】
元の鋼板の長手方向が缶の高さ方向となっている位置における、缶底からの高さ４０〜９０ｍｍの部分を切り出し、評価に供した。外観評価の指標として、鏡面光沢度（缶高さ方向でのＧｓ６０°）と白色度としてＬ＊ａ＊ｂ＊  測色系の明度（Ｌ＊  ）を用いた。Ｇｓ６０°は６００以上、Ｌ＊  は７０以上を合格とした。なお、測定時は、切り出した缶壁を平坦な状態に保った。外面耐食性の基準として、前述の方法で成形したＤＩ缶を２５℃の水道水中に大気開放下で３日間浸漬し、外面に発錆のなかったものを合格とした。
【００１９】
（実施例１）
前処理した鋼帯を十分に乾燥し、真空蒸着チャンバーに導入した。アルゴンイオンボンバードにより、鋼板表面を活性化した後、Ａｌを片面に蒸着した。蒸着膜厚は０．０４μｍであった。真空チャンバーから出た鋼帯の両面に、フェノールスルホン酸浴を用いて、電気Ｓｎめっきを施した。両面ともめっき厚さは０．４μｍとした。化成処理後、Ａｌ蒸着を施した面が外面となるように、前述のＤＩ缶成形を行った。缶壁部外面の光沢度、白色度ともに良好で、缶外面の発錆も見られなかった。
【００２０】
（実施例２）
前処理した鋼帯を十分に乾燥し、真空蒸着チャンバーに導入した。アルゴンイオンボンバードにより、鋼板表面を活性化した後、３０００系Ａｌ合金を片面に蒸着した。蒸着膜厚は０．０４μｍであった。真空チャンバーから出た鋼帯の両面に、フェノールスルホン酸浴を用いて、電気Ｓｎめっきを施した。両面ともめっき厚さは０．４μｍとした。化成処理後、Ａｌ合金蒸着を施した面が外面となるように、前述のＤＩ缶成形を行った。缶壁部外面の光沢度、白色度ともに良好で、缶外面の発錆も見られなかった。
【００２１】
（実施例３）
前処理した鋼帯を十分に乾燥し、真空蒸着チャンバーに導入した。アルゴンイオンボンバードにより、鋼板表面を活性化した後、Ａｌを片面に蒸着した。蒸着膜厚は０．０１５μｍであった。真空チャンバーから出た鋼帯の両面に、フェノールスルホン酸浴を用いて、電気Ｓｎめっきを施した。両面ともめっき厚さは０．４μｍとした。化成処理後、Ａｌ蒸着を施した面が外面となるように、前述のＤＩ缶成形を行った。缶壁部外面の光沢度、白色度ともに良好で、缶外面の発錆も見られなかった。
【００２２】
（実施例４）
前処理した鋼帯を十分に乾燥し、真空蒸着チャンバーに導入した。アルゴンイオンボンバードにより、鋼板表面を活性化した後、Ａｌを片面に蒸着した。蒸着膜厚は０．０３μｍであった。真空チャンバーから出た鋼帯の両面に、フェノールスルホン酸浴を用いて、電気Ｓｎめっきを施した。両面ともめっき厚さは０．１μｍとした。化成処理後、Ａｌ蒸着を施した面が外面となるように、前述のＤＩ缶成形を行った。缶壁部外面の光沢度、白色度ともに良好で、缶外面の発錆も見られなかった。
【００２３】
（実施例５）
前処理した鋼帯を十分に乾燥し、真空蒸着チャンバーに導入した。アルゴンイオンボンバードにより、鋼板表面を活性化した後、１０００系Ａｌ合金を片面に蒸着した。蒸着膜厚は０．０４μｍであった。真空チャンバーから出た鋼帯の両面に、フェノールスルホン酸浴を用いて、電気Ｓｎめっきを施した。両面ともめっき厚さは０．４μｍとした。化成処理後、Ａｌ合金蒸着を施した面が外面となるように、前述のＤＩ缶成形を行った。缶壁部外面の光沢度、白色度ともに良好で、缶外面の発錆も見られなかった。
【００２４】
（実施例６）
前処理した鋼帯を十分に乾燥し、真空蒸着チャンバーに導入した。アルゴンイオンボンバードにより、鋼板表面を活性化した後、５０００系Ａｌ合金を片面に蒸着した。蒸着膜厚は０．０４μｍであった。真空チャンバーから出た鋼帯の両面に、フェノールスルホン酸浴を用いて、電気Ｓｎめっきを施した。両面ともめっき厚さは０．４μｍとした。化成処理後、Ａｌ合金蒸着を施した面が外面となるように、前述のＤＩ缶成形を行った。缶壁部外面の光沢度、白色度ともに良好で、缶外面の発錆も見られなかった。
【００２５】
（比較例１）
前処理した鋼帯の両面に、フェノールスルホン酸浴を用いて、電気Ｓｎめっきを施した。両面ともめっき厚さは０．４μｍとした。化成処理後、前述のＤＩ缶成形を行った。缶壁部外面の光沢は良好だが、白色度が劣り、缶外面に点状の発錆が多数認められた。
【００２６】
（比較例２）
前処理した鋼帯を十分に乾燥し、真空蒸着チャンバーに導入した。アルゴンイオンボンバードにより、鋼板表面を活性化した後、Ａｌを片面に蒸着した。蒸着膜厚は０．００５μｍであった。真空チャンバーから出た鋼帯の両面に、フェノールスルホン酸浴を用いて、電気Ｓｎめっきを施した。両面ともめっき厚さは０．４μｍとした。化成処理後、Ａｌ蒸着を施した面が外面となるように、前述のＤＩ缶成形を行った。缶壁部外面の光沢は良好だが、白色度が劣り、缶外面に数点の発錆が認められた。
【００２７】
（比較例３）
前処理した鋼帯を十分に乾燥し、真空蒸着チャンバーに導入した。アルゴンイオンボンバードにより、鋼板表面を活性化した後、３０００系Ａｌ合金を片面に蒸着した。蒸着膜厚は０．００５μｍであった。真空チャンバーから出た鋼帯の両面に、フェノールスルホン酸浴を用いて、電気Ｓｎめっきを施した。両面ともめっき厚さは０．４μｍとした。化成処理後、Ａｌ合金蒸着を施した面が外面となるように、前述のＤＩ缶成形を行った。缶壁部外面の光沢は良好だが、白色度が劣り、缶外面に数点の発錆が認められた。
【００２８】
（比較例４）
前処理した鋼帯を十分に乾燥し、真空蒸着チャンバーに導入した。アルゴンイオンボンバードにより、鋼板表面を活性化した後、Ａｌを片面に蒸着した。蒸着膜厚は０．０３μｍであった。真空チャンバーから出た鋼帯の両面に、フェノールスルホン酸浴を用いて、電気Ｓｎめっきを施した。両面ともめっき厚さは０．０５μｍとした。化成処理後、Ａｌ蒸着を施した面が外面となるように、前述のＤＩ缶成形を行った。缶壁部には成形時のカジリが入り、外面の光沢が不良だった。缶外面に点状および線状の発錆が認められた。
【００２９】
（比較例５）
前処理した鋼帯を十分に乾燥し、真空蒸着チャンバーに導入した。アルゴンイオンボンバードによって鋼板表面を活性化した後、Ａｌを片面に蒸着した。蒸着膜厚は０．０４μｍであった。真空チャンバーから出た鋼帯の両面に、フェノールスルホン酸浴を用いて、蒸着面の反対面のみに０．４μｍの電気錫めっきを施した。化成処理後、Ａｌ蒸着を施した面が外面となるように、前述のＤＩ缶成形を行ったが、成形中に缶胴が割れてしまったため、以後の評価試験を行わなかった。
【００３０】
【表１】
2004285451.tif 000002
【発明の効果】
以上のべたように、本発明のめっき鋼板を使用すれば、多量のＳｎめっきを施すことなく、ＤＩ成形後も鉄面の露出が僅少で良好な光沢と白さを保ち、外面の耐錆性も良好なスチールＤＩ缶が得られる。また、本発明の製造方法によれば、加工性を阻害するＡｌ−Ｆｅ合金層やＦｅ−Ｓｎ合金層が極めて少なく、ＤＩ缶用に最適な鋼板を得ることができる。