JP2001288585A - 溶接缶用めっき鋼板 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 無研削で電気抵抗溶接が可能で、塗料密着
性、耐食性に優れた溶接缶用めっき鋼板を提供する。 【解決手段】 鋼板表面の少なくとも片面に、片面当た
りの付着量で、金属Sn換算で0.01〜２g/m2のSn−Fe−Ni
合金層と、Sn−Fe−Ni合金層上に0.1 〜2.2g/m2の島状
の金属Snが分散し、さらに30〜150mg/m2の金属Cr層と、
5.0 〜30.0mg/m2Crの水和酸化物層とを順次形成し、さ
らに金属Cr層の厚さを、島状の金属Sn上の平均厚さ（ｔ
Cr）Snとそれ以外の部分の平均厚さ（ｔCr）との比、
（ｔCr）Sn／（ｔCr）を1.0 以上とする。金属Snの被覆
率を面積率で10〜80％とするのが好ましい。
性、耐食性に優れた溶接缶用めっき鋼板を提供する。 【解決手段】 鋼板表面の少なくとも片面に、片面当た
りの付着量で、金属Sn換算で0.01〜２g/m2のSn−Fe−Ni
合金層と、Sn−Fe−Ni合金層上に0.1 〜2.2g/m2の島状
の金属Snが分散し、さらに30〜150mg/m2の金属Cr層と、
5.0 〜30.0mg/m2Crの水和酸化物層とを順次形成し、さ
らに金属Cr層の厚さを、島状の金属Sn上の平均厚さ（ｔ
Cr）Snとそれ以外の部分の平均厚さ（ｔCr）との比、
（ｔCr）Sn／（ｔCr）を1.0 以上とする。金属Snの被覆
率を面積率で10〜80％とするのが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、18リットル缶、ペ
ール缶等に代表される大型容器用として好適な缶用めっ
き鋼板に係り、とくに皮膜を除去することなく溶接を行
うことができる溶接缶用めっき鋼板に関する。本発明で
いう鋼板は、鋼板に加えて鋼帯をも含むものとする。
ール缶等に代表される大型容器用として好適な缶用めっ
き鋼板に係り、とくに皮膜を除去することなく溶接を行
うことができる溶接缶用めっき鋼板に関する。本発明で
いう鋼板は、鋼板に加えて鋼帯をも含むものとする。
【０００２】
【従来の技術】従来から、18リットル缶、ペール缶等の
大型容器には、ぶりきや、薄クロムめっき鋼板（いわゆ
るティンフリー鋼板）が使用されてきた。これら大型容
器では、切板状とした鋼板を円筒状に成形し、その突き
合わせ部を電気抵抗溶接を用いた缶胴溶接機により接合
して缶胴とする溶接缶が多い。
大型容器には、ぶりきや、薄クロムめっき鋼板（いわゆ
るティンフリー鋼板）が使用されてきた。これら大型容
器では、切板状とした鋼板を円筒状に成形し、その突き
合わせ部を電気抵抗溶接を用いた缶胴溶接機により接合
して缶胴とする溶接缶が多い。
【０００３】大型容器で使用される材料の大半は、ぶり
きに比べ安価であるティンフリー鋼板であるが、ティン
フリー鋼板は、有機溶剤には無塗装で十分な耐食性を有
するという利点はあるが、表面に電気抵抗の高いクロム
の水和酸化物層（クロム酸化物層）が形成され、溶接性
が悪いという欠点がある。このため、溶接箇所の鋼板表
面を研削し表層のクロム酸化物層を除去してから、溶接
製缶する製缶方法が採用されている。
きに比べ安価であるティンフリー鋼板であるが、ティン
フリー鋼板は、有機溶剤には無塗装で十分な耐食性を有
するという利点はあるが、表面に電気抵抗の高いクロム
の水和酸化物層（クロム酸化物層）が形成され、溶接性
が悪いという欠点がある。このため、溶接箇所の鋼板表
面を研削し表層のクロム酸化物層を除去してから、溶接
製缶する製缶方法が採用されている。
【０００４】しかしながら、研削に際し、溶接箇所の周
辺の金属Cr層を過度に研削し、地鉄が露出して耐食性が
劣化するという不具合や、また研削を行うことにより、
製缶コストが増大するという問題に加えて、研削粉が完
全に除去されずに缶体内に残留することがあると、内容
物である製品が汚染されるという問題がある。このよう
な製品の汚染を防止するため、無研削で溶接可能なめっ
き鋼板の開発が進められ、種々のめっき鋼板が提案され
ている。
辺の金属Cr層を過度に研削し、地鉄が露出して耐食性が
劣化するという不具合や、また研削を行うことにより、
製缶コストが増大するという問題に加えて、研削粉が完
全に除去されずに缶体内に残留することがあると、内容
物である製品が汚染されるという問題がある。このよう
な製品の汚染を防止するため、無研削で溶接可能なめっ
き鋼板の開発が進められ、種々のめっき鋼板が提案され
ている。
【０００５】例えば、電気抵抗が高く、溶接性を劣化さ
せているCrの水和酸化物層（Cr酸化物層）の付着量を10
mg/m2 未満と少なくし、溶接時の過熱を抑制し溶接性を
改善するとした薄酸化膜型ティンフリー鋼板が提案され
ている。しかしながら、Crの水和酸化物層（Cr酸化物
層）の付着量を低減しても、ブリキ等の錫めっき鋼板に
くらべ溶接性が依然として劣り、とくに溶接可能電流範
囲が狭いという問題があった。また、溶接機、溶接電源
等により溶接安定性が大きく変化するという問題もあっ
た。なお、溶接可能電流範囲（ＡＣＲ；AvailableCurre
nt Range ）とは、過熱溶融金属によるスプラッシュ欠
陥の発生限界である溶接上限電流と溶接強度が維持でき
る限界である溶接下限電流の差をいう。
せているCrの水和酸化物層（Cr酸化物層）の付着量を10
mg/m2 未満と少なくし、溶接時の過熱を抑制し溶接性を
改善するとした薄酸化膜型ティンフリー鋼板が提案され
ている。しかしながら、Crの水和酸化物層（Cr酸化物
層）の付着量を低減しても、ブリキ等の錫めっき鋼板に
くらべ溶接性が依然として劣り、とくに溶接可能電流範
囲が狭いという問題があった。また、溶接機、溶接電源
等により溶接安定性が大きく変化するという問題もあっ
た。なお、溶接可能電流範囲（ＡＣＲ；AvailableCurre
nt Range ）とは、過熱溶融金属によるスプラッシュ欠
陥の発生限界である溶接上限電流と溶接強度が維持でき
る限界である溶接下限電流の差をいう。
【０００６】また、ティンフリー鋼板の溶接性をさらに
改善するために、金属Cr層とCrの水和酸化物層からなる
被覆層と地鉄との間に、金属Sn層を粒状に分散析出させ
た鋼板が種々提案されている。例えば、特公平2-16397
号公報、特開平2-298277号公報、特公平6-96790 号公報
には、鋼板表面に予め金属錫を粒状に分散させ、その上
に金属CrとCrの水和酸化物とをめっき被覆した表面処理
鋼板（めっき鋼板）が提案されている。
改善するために、金属Cr層とCrの水和酸化物層からなる
被覆層と地鉄との間に、金属Sn層を粒状に分散析出させ
た鋼板が種々提案されている。例えば、特公平2-16397
号公報、特開平2-298277号公報、特公平6-96790 号公報
には、鋼板表面に予め金属錫を粒状に分散させ、その上
に金属CrとCrの水和酸化物とをめっき被覆した表面処理
鋼板（めっき鋼板）が提案されている。
【０００７】これら金属CrとCr水和酸化物とからなるテ
ィンフリー被膜の下層に粒状の金属Snが分散しためっき
鋼板では、粒状の金属Snの存在により、被膜密着性が劣
化し、またさらに成形過程等で擦過により粒状の金属Sn
が落下し、製造設備や製品（缶）を汚染するといった問
題があった。また、粒状の金属Snの分散は下地鋼板の物
理化学的影響を受け、結晶粒単位で付着量のむらが生じ
やすい。そのため、これら鋼板では、粒状の金属Snの分
散が不均一で、溶接性が不安定となりやすいという問題
があった。
ィンフリー被膜の下層に粒状の金属Snが分散しためっき
鋼板では、粒状の金属Snの存在により、被膜密着性が劣
化し、またさらに成形過程等で擦過により粒状の金属Sn
が落下し、製造設備や製品（缶）を汚染するといった問
題があった。また、粒状の金属Snの分散は下地鋼板の物
理化学的影響を受け、結晶粒単位で付着量のむらが生じ
やすい。そのため、これら鋼板では、粒状の金属Snの分
散が不均一で、溶接性が不安定となりやすいという問題
があった。
【０００８】また、特公平2-16397 号公報、特開平2-29
8277号公報、特公平6-96790 号公報等に記載されためっ
き鋼板は、ティンフリー鋼板の外観色調とは大きく異な
り、大型容器となったときの内容物の識別上問題を残し
ていた。また、特開平10-88392号公報には、鋼板の表面
に、Sn-Fe 合金層、金属Sn層、金属Cr層およびCrの水和
酸化物層からなるクロメート層を順次積層してなる表面
処理鋼板が開示されている。この鋼板では、Sn-Fe 合金
層および金属Sn層における全Sn量を0.4 〜2.9g/m2 、金
属Cr層中の金属Cr量を25〜30mg/m2 、Crの水和酸化物層
中のCr水和酸化物量を１〜20mg/m2 としている。しか
し、特開平10-88392号公報に記載された鋼板では、めっ
き層中の金属クロム量が30mg/m2 未満と少ないため耐食
性が不十分であるうえ、依然として鋼板の色調が錫めっ
き層の色調に支配され白っぽくなり、ティンフリー鋼板
との色調上の相違が大きいという問題もあった。
8277号公報、特公平6-96790 号公報等に記載されためっ
き鋼板は、ティンフリー鋼板の外観色調とは大きく異な
り、大型容器となったときの内容物の識別上問題を残し
ていた。また、特開平10-88392号公報には、鋼板の表面
に、Sn-Fe 合金層、金属Sn層、金属Cr層およびCrの水和
酸化物層からなるクロメート層を順次積層してなる表面
処理鋼板が開示されている。この鋼板では、Sn-Fe 合金
層および金属Sn層における全Sn量を0.4 〜2.9g/m2 、金
属Cr層中の金属Cr量を25〜30mg/m2 、Crの水和酸化物層
中のCr水和酸化物量を１〜20mg/m2 としている。しか
し、特開平10-88392号公報に記載された鋼板では、めっ
き層中の金属クロム量が30mg/m2 未満と少ないため耐食
性が不十分であるうえ、依然として鋼板の色調が錫めっ
き層の色調に支配され白っぽくなり、ティンフリー鋼板
との色調上の相違が大きいという問題もあった。
【０００９】また、特開平11-117094 号公報には、鋼板
の少なくとも片面に、均一なFe-Sn-Ni合金層、金属Sn層
を有し、さらに鋼板両面の最外側に、金属Cr層およびCr
水和酸化物層からなる表面被覆を覆ってなる表面処理鋼
板が開示されている。この表面被覆は、主に缶内面とな
る側の鋼板表面に付着量30〜200mg/m2の金属Cr層、Cr換
算で付着量3 〜25mg/m2 のCr水和酸化物層からなる。し
かし、特開平11-117094 号公報に記載された鋼板では、
金属Sn層の付着量が多く高価となるうえ、鋼板の色調が
錫めっき層の色調に支配され白っぽくなり、ティンフリ
ー鋼板との色調上の相違が大きいという問題もあった。
の少なくとも片面に、均一なFe-Sn-Ni合金層、金属Sn層
を有し、さらに鋼板両面の最外側に、金属Cr層およびCr
水和酸化物層からなる表面被覆を覆ってなる表面処理鋼
板が開示されている。この表面被覆は、主に缶内面とな
る側の鋼板表面に付着量30〜200mg/m2の金属Cr層、Cr換
算で付着量3 〜25mg/m2 のCr水和酸化物層からなる。し
かし、特開平11-117094 号公報に記載された鋼板では、
金属Sn層の付着量が多く高価となるうえ、鋼板の色調が
錫めっき層の色調に支配され白っぽくなり、ティンフリ
ー鋼板との色調上の相違が大きいという問題もあった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の問題を解決し、生産性高く溶接缶を製造するた
めに、無研削で電気抵抗溶接が可能であり、さらに鋼板
の色調が従来のティンフリー鋼板と比較して遜色ない鋼
板外観を有する、溶接性に優れ、さらに塗料密着性、耐
食性に優れた溶接缶用めっき鋼板を提供することを目的
とする。また、本発明の溶接缶用めっき鋼板は、無塗装
での耐食性に優れまた耐変色性にも優れた鋼板の提供を
目的とする。
来技術の問題を解決し、生産性高く溶接缶を製造するた
めに、無研削で電気抵抗溶接が可能であり、さらに鋼板
の色調が従来のティンフリー鋼板と比較して遜色ない鋼
板外観を有する、溶接性に優れ、さらに塗料密着性、耐
食性に優れた溶接缶用めっき鋼板を提供することを目的
とする。また、本発明の溶接缶用めっき鋼板は、無塗装
での耐食性に優れまた耐変色性にも優れた鋼板の提供を
目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
課題を達成するために、鋭意研究した結果、鋼板表面
に、Fe−Sn−Ni合金層を形成し、該Fe−Sn−Ni合金層上
に金属Snを島状に付着させたうえで、該金属Sn上に、厚
めに金属Cr層およびCr水和酸化物層を形成し、かつ金属
Cr層厚さを、島状金属Sn上にくらべそれ以外の部分で薄
くすることにより、鋼板外観がティンフリー鋼板に近い
色調を有することを知見した。
課題を達成するために、鋭意研究した結果、鋼板表面
に、Fe−Sn−Ni合金層を形成し、該Fe−Sn−Ni合金層上
に金属Snを島状に付着させたうえで、該金属Sn上に、厚
めに金属Cr層およびCr水和酸化物層を形成し、かつ金属
Cr層厚さを、島状金属Sn上にくらべそれ以外の部分で薄
くすることにより、鋼板外観がティンフリー鋼板に近い
色調を有することを知見した。
【００１２】そして、さらにこのような構成のめっき層
を有する鋼板は、無研削で電気抵抗溶接が可能で、かつ
均一な溶接性を有し、耐食性が従来のティンフリー鋼板
と同等以上であることを知見した。さらに、本発明にな
るめっき鋼板は、従来のぶりきでは不可能とされたアル
カリ、有機溶剤容器用として適用することが可能である
ことも知見した。
を有する鋼板は、無研削で電気抵抗溶接が可能で、かつ
均一な溶接性を有し、耐食性が従来のティンフリー鋼板
と同等以上であることを知見した。さらに、本発明にな
るめっき鋼板は、従来のぶりきでは不可能とされたアル
カリ、有機溶剤容器用として適用することが可能である
ことも知見した。
【００１３】本発明は、上記した知見に基づき、さらに
検討を加え完成されたものである。すなわち、本発明
は、鋼板表面の少なくとも片面に、Sn−Fe−Ni合金層
と、該Sn−Fe−Ni合金層上に島状の金属Snが分散して成
り、さらに金属Cr層と、Crの水和酸化物層とを順次形成
してなるめっき鋼板であって、前記Fe−Sn−Ni合金層が
片面当たり金属Sn換算で0.01〜２g/m2、前記金属Snが片
面当たり0.1 〜2.2g/m2、前記金属Cr層が片面当たり30
〜150mg/m2、さらに前記Crの水和酸化物層が片面当たり
5.0〜30.0mg/m2 、それぞれ付着され、かつ前記金属Cr
層が、金属Sn上の平均厚さ（ｔCr）Snと該金属Sn上以外
の部分における平均厚さ（ｔCr）との比、（ｔCr）Sn／
（ｔCr）が1.0 以上を満足することを特徴とする溶接缶
用めっき鋼板であり、また、本発明では、前記金属Sn
の、前記Fe−Sn−Ni合金層に対する被覆率が面積率で10
〜80％であることが好ましい。
検討を加え完成されたものである。すなわち、本発明
は、鋼板表面の少なくとも片面に、Sn−Fe−Ni合金層
と、該Sn−Fe−Ni合金層上に島状の金属Snが分散して成
り、さらに金属Cr層と、Crの水和酸化物層とを順次形成
してなるめっき鋼板であって、前記Fe−Sn−Ni合金層が
片面当たり金属Sn換算で0.01〜２g/m2、前記金属Snが片
面当たり0.1 〜2.2g/m2、前記金属Cr層が片面当たり30
〜150mg/m2、さらに前記Crの水和酸化物層が片面当たり
5.0〜30.0mg/m2 、それぞれ付着され、かつ前記金属Cr
層が、金属Sn上の平均厚さ（ｔCr）Snと該金属Sn上以外
の部分における平均厚さ（ｔCr）との比、（ｔCr）Sn／
（ｔCr）が1.0 以上を満足することを特徴とする溶接缶
用めっき鋼板であり、また、本発明では、前記金属Sn
の、前記Fe−Sn−Ni合金層に対する被覆率が面積率で10
〜80％であることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の溶接缶用めっき鋼板は、
鋼板の少なくとも片面表面に被覆層を有するめっき鋼板
である。被覆層は、地鉄上に、Sn−Fe−Ni合金層と、該
Sn−Fe−Ni合金層の上に島状の金属Snが分散し、さらに
金属Cr層と、Crの水和酸化物層とを順次形成してなる。
鋼板の少なくとも片面表面に被覆層を有するめっき鋼板
である。被覆層は、地鉄上に、Sn−Fe−Ni合金層と、該
Sn−Fe−Ni合金層の上に島状の金属Snが分散し、さらに
金属Cr層と、Crの水和酸化物層とを順次形成してなる。
【００１５】使用する鋼板は、とくに限定する必要はな
く、要求される特性により成分組成等を適宜決定でき
る。本発明のめっき鋼板の製造方法はとくに限定されな
いが、工業的に簡便な方法として下記のような方法があ
る。本発明では、この方法に限定されるものではない。
く、要求される特性により成分組成等を適宜決定でき
る。本発明のめっき鋼板の製造方法はとくに限定されな
いが、工業的に簡便な方法として下記のような方法があ
る。本発明では、この方法に限定されるものではない。
【００１６】まず、鋼板表面に、Sn−Fe−Ni合金層を形
成する。鋼板（めっき原板）に、通常公知の脱脂処理
と、さらに、好ましくは酸洗処理とを施したのち、Niめ
っき処理を施す。ついで、鋼板を還元性雰囲気中で焼鈍
し、Niを地鉄中に拡散させ、鋼板表面にNi拡散層を形成
する。その後、調質圧延を施し、鋼板の表面粗さを調整
するのが好ましい。
成する。鋼板（めっき原板）に、通常公知の脱脂処理
と、さらに、好ましくは酸洗処理とを施したのち、Niめ
っき処理を施す。ついで、鋼板を還元性雰囲気中で焼鈍
し、Niを地鉄中に拡散させ、鋼板表面にNi拡散層を形成
する。その後、調質圧延を施し、鋼板の表面粗さを調整
するのが好ましい。
【００１７】ついで、上記したNi拡散層を有する鋼板
に、電気錫めっきを施し表面にSn層を形成する。Sn層の
形成は、通常公知のSnめっき処理がいずれも適用でき
る。Snめっき処理としては、硫酸浴、ハロゲン浴、メタ
ンスルフォン酸浴等の酸性錫めっき浴がいずれも使用で
きる。本発明では、Snめっきの条件をとくに限定する必
要はなく、通常の条件、例えば、鋼板を陰極として、ハ
ロゲン浴をめっき浴とし、浴温：45〜55℃、電解条件：
20〜40A/dm2 とする電解処理を行う電気めっきとしても
よい。
に、電気錫めっきを施し表面にSn層を形成する。Sn層の
形成は、通常公知のSnめっき処理がいずれも適用でき
る。Snめっき処理としては、硫酸浴、ハロゲン浴、メタ
ンスルフォン酸浴等の酸性錫めっき浴がいずれも使用で
きる。本発明では、Snめっきの条件をとくに限定する必
要はなく、通常の条件、例えば、鋼板を陰極として、ハ
ロゲン浴をめっき浴とし、浴温：45〜55℃、電解条件：
20〜40A/dm2 とする電解処理を行う電気めっきとしても
よい。
【００１８】そして、鋼板をSnの融点以上に加熱し（リ
フロー処理）、一部のSnをNi拡散層内に拡散させ、鋼板
表面にSn−Fe−Ni合金層を形成する。鋼板表面にSn−Fe
−Ni合金層を形成することにより、耐食性が向上し、地
鉄と上層である金属Sn層との合金化を抑制し、溶接性向
上に有効であるSnの消費を抑制できるというバリヤー効
果を有する。
フロー処理）、一部のSnをNi拡散層内に拡散させ、鋼板
表面にSn−Fe−Ni合金層を形成する。鋼板表面にSn−Fe
−Ni合金層を形成することにより、耐食性が向上し、地
鉄と上層である金属Sn層との合金化を抑制し、溶接性向
上に有効であるSnの消費を抑制できるというバリヤー効
果を有する。
【００１９】形成されたSn−Fe−Ni合金層の付着量は、
片面当たり金属Sn換算で0.01〜２g/m2とする。付着量の
調整はNiめっき厚、焼鈍条件（温度、保持時間）、リフ
ロー処理条件（温度、保持時間）で調整するのが好まし
い。Sn−Fe−Ni合金層の付着量が、金属Sn換算で0.01g/
m2未満では溶接前の塗装焼付時のSn−Fe拡散防止が不足
し溶接性が劣化する。一方、２g/m2を超えると、バリア
ー効果が飽和し、経済的に不利となる。このため、Sn−
Fe−Ni合金層の付着量を片面当たり金属Sn換算で0.01〜
２g/m2とする。また、Ni換算で0.2mg/m2を超えると、合
金層が粗くなり、かえってSnの合金化が促進され、溶接
性が劣化する。このため、Sn−Fe−Ni合金層の付着量を
片面当たりNi換算で0.2mg/m2以下とするのが望ましい。
片面当たり金属Sn換算で0.01〜２g/m2とする。付着量の
調整はNiめっき厚、焼鈍条件（温度、保持時間）、リフ
ロー処理条件（温度、保持時間）で調整するのが好まし
い。Sn−Fe−Ni合金層の付着量が、金属Sn換算で0.01g/
m2未満では溶接前の塗装焼付時のSn−Fe拡散防止が不足
し溶接性が劣化する。一方、２g/m2を超えると、バリア
ー効果が飽和し、経済的に不利となる。このため、Sn−
Fe−Ni合金層の付着量を片面当たり金属Sn換算で0.01〜
２g/m2とする。また、Ni換算で0.2mg/m2を超えると、合
金層が粗くなり、かえってSnの合金化が促進され、溶接
性が劣化する。このため、Sn−Fe−Ni合金層の付着量を
片面当たりNi換算で0.2mg/m2以下とするのが望ましい。
【００２０】ついで、Sn−Fe−Ni合金層の上層として島
状の金属Snを形成して成る、金属Sn層を形成する。金属
Snは、上記したSn−Fe−Ni合金層の形成に関連し施され
たSnめっき処理とその後のリフロー処理により形成され
る。Snめっきされた鋼板にリフロー処理を施すと、一部
のSnは地鉄中に拡散するが、殆どは溶融して、鋼板表面
で溶融Snの表面張力により凝集し、島状の金属Snとして
分散して、Sn−Fe−Ni合金層の表面が部分的に覆われた
状態となる。本発明では、金属Snの凝集を島状とする。
金属Snの凝集を地鉄の結晶粒界を含めて島状とするに
は、Snめっきの付着量、Ni付着量、リフロー加熱電流、
加熱速度を調整するのが好ましい。好適な条件として
は、Snめっきの付着量を片面当たり0.1 〜２g/m2、リフ
ロー処理の加熱温度を300℃としたうえで、鋼板の搬送
速度を100 〜600m/minとしてめっき処理を施すのが好ま
しい。
状の金属Snを形成して成る、金属Sn層を形成する。金属
Snは、上記したSn−Fe−Ni合金層の形成に関連し施され
たSnめっき処理とその後のリフロー処理により形成され
る。Snめっきされた鋼板にリフロー処理を施すと、一部
のSnは地鉄中に拡散するが、殆どは溶融して、鋼板表面
で溶融Snの表面張力により凝集し、島状の金属Snとして
分散して、Sn−Fe−Ni合金層の表面が部分的に覆われた
状態となる。本発明では、金属Snの凝集を島状とする。
金属Snの凝集を地鉄の結晶粒界を含めて島状とするに
は、Snめっきの付着量、Ni付着量、リフロー加熱電流、
加熱速度を調整するのが好ましい。好適な条件として
は、Snめっきの付着量を片面当たり0.1 〜２g/m2、リフ
ロー処理の加熱温度を300℃としたうえで、鋼板の搬送
速度を100 〜600m/minとしてめっき処理を施すのが好ま
しい。
【００２１】金属Snの付着量は、片面当たり0.1 〜2.2g
/m2 とする。金属Snは無研削での溶接性を確保するため
に重要であるが、そのためには、片面あたり0.1g/m2 以
上の付着を必要とする。なお、2.2g/m2 を超えて付着さ
せると、高価なSnが多量となり経済的に不利となる。ま
た、少ない付着量で溶接性を向上させるために、本発明
では、金属Snは地鉄の結晶粒界を含めて島状に形成す
る。これにより、少量の付着量でも金属Snの厚みを大き
くできるので、溶接前の塗装焼付により金属Snと地鉄と
の相互拡散が進んで金属Snが残らないという平板状Snめ
っきでの不具合が解消されるという大きな利点がある。
/m2 とする。金属Snは無研削での溶接性を確保するため
に重要であるが、そのためには、片面あたり0.1g/m2 以
上の付着を必要とする。なお、2.2g/m2 を超えて付着さ
せると、高価なSnが多量となり経済的に不利となる。ま
た、少ない付着量で溶接性を向上させるために、本発明
では、金属Snは地鉄の結晶粒界を含めて島状に形成す
る。これにより、少量の付着量でも金属Snの厚みを大き
くできるので、溶接前の塗装焼付により金属Snと地鉄と
の相互拡散が進んで金属Snが残らないという平板状Snめ
っきでの不具合が解消されるという大きな利点がある。
【００２２】また、島状に形成された金属Snが分散した
金属Sn層のSn−Fe−Ni合金層に対する被覆率は面積率で
10〜80％とするのが好ましい。被覆率が10％未満では、
溶接性の改善が少なく、一方、80％を超えると金属Sn量
が多くなりすぎて、ティンフリー鋼板の色調との相違が
大きくなりすぎる。ついで、金属Sn層の上層として金属
Cr層およびCrの水和酸化物層を形成する。
金属Sn層のSn−Fe−Ni合金層に対する被覆率は面積率で
10〜80％とするのが好ましい。被覆率が10％未満では、
溶接性の改善が少なく、一方、80％を超えると金属Sn量
が多くなりすぎて、ティンフリー鋼板の色調との相違が
大きくなりすぎる。ついで、金属Sn層の上層として金属
Cr層およびCrの水和酸化物層を形成する。
【００２３】金属Cr層は、Crめっき処理により形成され
る。Crめっき処理は、めっき浴中で鋼板を陰極とする電
解処理を行う電気めっきによる。Crめっき処理方法は、
通常公知の方法でよく、同一のめっき浴中で、金属Crと
その上層としてのCrの水和酸化物とを同時に形成しても
よく、また、異なっためっき浴中で金属Cr層を形成した
のち、異なっためっき浴中でCrの水和酸化物を形成して
もよい。
る。Crめっき処理は、めっき浴中で鋼板を陰極とする電
解処理を行う電気めっきによる。Crめっき処理方法は、
通常公知の方法でよく、同一のめっき浴中で、金属Crと
その上層としてのCrの水和酸化物とを同時に形成しても
よく、また、異なっためっき浴中で金属Cr層を形成した
のち、異なっためっき浴中でCrの水和酸化物を形成して
もよい。
【００２４】めっき液としては、無水クロム酸と硫酸等
を含有するめっき液（クロメート液）を使用するのが好
ましい。なお、Crめっき処理を行う前に、炭酸ナトリウ
ム水溶液中での陰極電解を行って表層の酸化錫を還元し
ておくのが、被膜密着性の観点から好ましい。Crめっき
液のとくに好ましい組成の例としては、CrO3：15〜70g/
l 、硫酸：0.10〜0.25g/l である。
を含有するめっき液（クロメート液）を使用するのが好
ましい。なお、Crめっき処理を行う前に、炭酸ナトリウ
ム水溶液中での陰極電解を行って表層の酸化錫を還元し
ておくのが、被膜密着性の観点から好ましい。Crめっき
液のとくに好ましい組成の例としては、CrO3：15〜70g/
l 、硫酸：0.10〜0.25g/l である。
【００２５】金属Cr層の付着量は、片面当たり30〜150m
g/m2とする。金属Cr層の付着量が30mg/m2 未満では、耐
食性が不十分であり、さらに鋼板の外観が錫めっき層の
色調に支配され白っぽくなり、目標の鋼板色調を得るこ
とができなくなる。一方、150 mg/m2 を超えると、耐食
性の向上が飽和し付着量に見合う効果が期待できないう
え、めっき層の形成に多大の時間を要し生産性が低下
し、製造コストが上昇し経済的に不利となる。
g/m2とする。金属Cr層の付着量が30mg/m2 未満では、耐
食性が不十分であり、さらに鋼板の外観が錫めっき層の
色調に支配され白っぽくなり、目標の鋼板色調を得るこ
とができなくなる。一方、150 mg/m2 を超えると、耐食
性の向上が飽和し付着量に見合う効果が期待できないう
え、めっき層の形成に多大の時間を要し生産性が低下
し、製造コストが上昇し経済的に不利となる。
【００２６】本発明では、図１に示すように、島状の金
属Sn３が分散した金属Sn層の上層として形成される金属
Cr層４の厚さを、島状の金属Sn３上4aと、それ以外の部
分4bとで変化させる。金属Sn３の上4aよりもそれ以外の
部分4bの金属Cr層の厚さを薄く付着させる。すなわち、
島状の金属Sn上の金属Cr層の平均厚さ（ｔCr）Snと金属
Sn上以外の部分における金属Cr層の平均厚さ（ｔCr）と
の比、（ｔCr）Sn／（ｔCr）が1.0 以上を満足する。こ
うすることにより、鋼板色調がティンフリー鋼板の色調
に近くなり、しかも塗膜密着性を向上させることができ
る。なお、１は下地鋼板、２はFe-Sn-Ni合金層、５はCr
の水和酸化物層である。
属Sn３が分散した金属Sn層の上層として形成される金属
Cr層４の厚さを、島状の金属Sn３上4aと、それ以外の部
分4bとで変化させる。金属Sn３の上4aよりもそれ以外の
部分4bの金属Cr層の厚さを薄く付着させる。すなわち、
島状の金属Sn上の金属Cr層の平均厚さ（ｔCr）Snと金属
Sn上以外の部分における金属Cr層の平均厚さ（ｔCr）と
の比、（ｔCr）Sn／（ｔCr）が1.0 以上を満足する。こ
うすることにより、鋼板色調がティンフリー鋼板の色調
に近くなり、しかも塗膜密着性を向上させることができ
る。なお、１は下地鋼板、２はFe-Sn-Ni合金層、５はCr
の水和酸化物層である。
【００２７】島状の金属Sn上と、それ以外の部分との、
金属Cr層の平均厚さの比を（ｔCr） Sn／（ｔCr）を1.0
以上とするには、陰極電解における電流を適正範囲内に
調整することにより達成できる。Crめっき処理における
陰極電解の電流密度は20〜100A/dm2とするのが好まし
い。電流密度が、20 A/dm2未満では、Crめっき効率が低
くなる、一方、100A/dm2を超えると、Crめっき効率が低
下する。電流密度が20〜100A/dm2の適正範囲を外れると
（ｔCr）Sn／（ｔCr）を1.0 以上を達成できなくなる。
金属Cr層の平均厚さの比を（ｔCr） Sn／（ｔCr）を1.0
以上とするには、陰極電解における電流を適正範囲内に
調整することにより達成できる。Crめっき処理における
陰極電解の電流密度は20〜100A/dm2とするのが好まし
い。電流密度が、20 A/dm2未満では、Crめっき効率が低
くなる、一方、100A/dm2を超えると、Crめっき効率が低
下する。電流密度が20〜100A/dm2の適正範囲を外れると
（ｔCr）Sn／（ｔCr）を1.0 以上を達成できなくなる。
【００２８】また、本発明では、金属Cr層の被覆率を面
積率で70％以上とするのが好ましい。金属Cr層の被覆率
が70％未満では、鋼板外観の均一性、被覆層の密着性が
劣化する。なお、金属Cr層の被覆率を70％以上を安定し
て確保するためにはCrめっき処理における陰極電解の電
流密度は20〜100A/dm2とするのが好ましい。Crの水和酸
化物層の付着量は、金属Cr換算で片面当たり 5.0〜30.0
mg/m2 とする。Crの水和酸化物層の付着量の調整は、Cr
めっき後のCrめっき液中への浸漬時間とCrめっき浴中の
Cr6+濃度を調整することにより行うことができる。
積率で70％以上とするのが好ましい。金属Cr層の被覆率
が70％未満では、鋼板外観の均一性、被覆層の密着性が
劣化する。なお、金属Cr層の被覆率を70％以上を安定し
て確保するためにはCrめっき処理における陰極電解の電
流密度は20〜100A/dm2とするのが好ましい。Crの水和酸
化物層の付着量は、金属Cr換算で片面当たり 5.0〜30.0
mg/m2 とする。Crの水和酸化物層の付着量の調整は、Cr
めっき後のCrめっき液中への浸漬時間とCrめっき浴中の
Cr6+濃度を調整することにより行うことができる。
【００２９】Crの水和酸化物層の付着量が、 5.0mg/m2
未満では、被膜の密着性が不足し、一方、30.0mg/m2 を
超えると、溶接性が劣化する。また、Crの水和酸化物層
の被覆率も面積率で70％以上とするのが好ましい。Crの
水和酸化物層の被覆率が70％未満では、金属Cr層と同様
に鋼板外観の均一性、被覆層の密着性が劣化する。な
お、Crの水和酸化物層の被覆率を70％以上を安定して確
保するためにはCrめっき後に鋼板を浸漬するCrめっき液
のCr6+濃度を15g/l 以上にするのが好ましい。
未満では、被膜の密着性が不足し、一方、30.0mg/m2 を
超えると、溶接性が劣化する。また、Crの水和酸化物層
の被覆率も面積率で70％以上とするのが好ましい。Crの
水和酸化物層の被覆率が70％未満では、金属Cr層と同様
に鋼板外観の均一性、被覆層の密着性が劣化する。な
お、Crの水和酸化物層の被覆率を70％以上を安定して確
保するためにはCrめっき後に鋼板を浸漬するCrめっき液
のCr6+濃度を15g/l 以上にするのが好ましい。
【００３０】Crめっき処理後、ついで、乾燥され、塗油
されて製品とされる。なお、各処理の間には水洗処理が
行われるのはいうまでもない。
されて製品とされる。なお、各処理の間には水洗処理が
行われるのはいうまでもない。
【００３１】
【実施例】低炭素冷延鋼板( 板厚：0.32mm）に、通常の
脱脂処理（アルカリ洗浄：NaOH 50g/l）、酸洗処理（硫
酸：30g/l)を施したのち、ワット浴を用いてNiめっきを
行い、ついで10vol ％H2−N2雰囲気中で焼鈍（温度：76
0 ℃）し、Ni拡散層を形成したのち、圧下率：1.5 ％の
調質圧延を施した。ついで、ハロゲン浴を用いてSnめっ
きしたのち、表１に示す条件でリフロー処理（温度：30
0 ℃）を施し、表３に示すような付着量のFe-Sn-Ni合金
層と金属Snを形成した。なお、これにより、金属Snは地
鉄の結晶粒界を含む島状に形成された。
脱脂処理（アルカリ洗浄：NaOH 50g/l）、酸洗処理（硫
酸：30g/l)を施したのち、ワット浴を用いてNiめっきを
行い、ついで10vol ％H2−N2雰囲気中で焼鈍（温度：76
0 ℃）し、Ni拡散層を形成したのち、圧下率：1.5 ％の
調質圧延を施した。ついで、ハロゲン浴を用いてSnめっ
きしたのち、表１に示す条件でリフロー処理（温度：30
0 ℃）を施し、表３に示すような付着量のFe-Sn-Ni合金
層と金属Snを形成した。なお、これにより、金属Snは地
鉄の結晶粒界を含む島状に形成された。
【００３２】ついで、これらめっき鋼板の表面上に、表
２に示す条件でCrめっき処理を施し、さらに金属Cr層と
Crの水和酸化物層とを表３に示すように形成した。な
お、金属Cr層の厚さを、金属Sn上とそれ以外の部分で変
化させるため、Crめっきの電解電流密度を調整した。な
お、金属Sn、金属Cr層とCrの水和酸化物層の被覆率はＸ
線プローブマイクロアナリシス（ＥＰＭＡ）の元素マッ
ピング像を画像解析し測定した。
２に示す条件でCrめっき処理を施し、さらに金属Cr層と
Crの水和酸化物層とを表３に示すように形成した。な
お、金属Cr層の厚さを、金属Sn上とそれ以外の部分で変
化させるため、Crめっきの電解電流密度を調整した。な
お、金属Sn、金属Cr層とCrの水和酸化物層の被覆率はＸ
線プローブマイクロアナリシス（ＥＰＭＡ）の元素マッ
ピング像を画像解析し測定した。
【００３３】これらめっき鋼板について、表面外観検
査、溶接性試験、塗膜密着性試験耐食性試験を実施し
た。 （１）表面外観検査 これら表面処理鋼板の表面外観を、目視観察で、鋼板の
色調を評価した。従来のティンフリー鋼板を基準とし
て、ティンフリー鋼板と同等のレベルの場合には◎、テ
ィンフリー鋼板とほぼ同等の場合を○、ティンフリー鋼
板とほぼ同等であるが若干のムラありの場合を△、ティ
ンフリー鋼板と異なる場合を×として評価した。 （２）溶接性試験 これら表面処理鋼板から試験片を採取し、溶接速度：20
m/min 、溶接加圧力：65kgf(637N) で、電流値を変えて
シーム溶接し、溶接部の強度が母材強度を超えるに必要
な下限電流値と、溶接部からちりが発生する電流値（上
限電流値）をもとめた。上限電流値と下限電流値の差を
適正溶接電流範囲とし、適正溶接電流範囲（Ａ）が大き
いほど溶接性が良好であると評価した。 （３）塗膜密着性試験 これら表面処理鋼板から試験片を採取し、市販のエポキ
シフェノール系塗料を60mg/dm2塗布し、160 ℃×10 min
で焼付けを行ったのち、塗装面に碁盤目を１mm角で100
個導入し、テープ剥離試験によって塗膜の密着性を評価
した。塗膜剥離が見られない場合を○、塗膜剥離があっ
た場合を×として、塗膜密着性を評価した。 （４）耐食性試験 内容物耐食性 これらめっき鋼板から試験片を採取し、表面に塗料（エ
ポキシフェノール系塗料）を塗布（60mg/dm2）し、加熱
し熱硬化させた。
査、溶接性試験、塗膜密着性試験耐食性試験を実施し
た。 （１）表面外観検査 これら表面処理鋼板の表面外観を、目視観察で、鋼板の
色調を評価した。従来のティンフリー鋼板を基準とし
て、ティンフリー鋼板と同等のレベルの場合には◎、テ
ィンフリー鋼板とほぼ同等の場合を○、ティンフリー鋼
板とほぼ同等であるが若干のムラありの場合を△、ティ
ンフリー鋼板と異なる場合を×として評価した。 （２）溶接性試験 これら表面処理鋼板から試験片を採取し、溶接速度：20
m/min 、溶接加圧力：65kgf(637N) で、電流値を変えて
シーム溶接し、溶接部の強度が母材強度を超えるに必要
な下限電流値と、溶接部からちりが発生する電流値（上
限電流値）をもとめた。上限電流値と下限電流値の差を
適正溶接電流範囲とし、適正溶接電流範囲（Ａ）が大き
いほど溶接性が良好であると評価した。 （３）塗膜密着性試験 これら表面処理鋼板から試験片を採取し、市販のエポキ
シフェノール系塗料を60mg/dm2塗布し、160 ℃×10 min
で焼付けを行ったのち、塗装面に碁盤目を１mm角で100
個導入し、テープ剥離試験によって塗膜の密着性を評価
した。塗膜剥離が見られない場合を○、塗膜剥離があっ
た場合を×として、塗膜密着性を評価した。 （４）耐食性試験 内容物耐食性 これらめっき鋼板から試験片を採取し、表面に塗料（エ
ポキシフェノール系塗料）を塗布（60mg/dm2）し、加熱
し熱硬化させた。
【００３４】これら試験片をアルカリ洗剤（液温：55
℃）中に３か月間浸漬した。試験後の表面外観を目視で
検査し、変色が認められるものを×、認められないもの
を○として内容物耐食性を評価した。 無塗装耐食性 これらめっき鋼板から試験片を採取し、エチレングリコ
ール液（液温：55℃）中に３か月間浸漬し、試験後の表
面外観を目視で検査し、変色が認められるものを×、認
められないものを○として内容物耐食性を評価した。
℃）中に３か月間浸漬した。試験後の表面外観を目視で
検査し、変色が認められるものを×、認められないもの
を○として内容物耐食性を評価した。 無塗装耐食性 これらめっき鋼板から試験片を採取し、エチレングリコ
ール液（液温：55℃）中に３か月間浸漬し、試験後の表
面外観を目視で検査し、変色が認められるものを×、認
められないものを○として内容物耐食性を評価した。
【００３５】これらの試験結果を表３に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
【表３】
【００３９】表３から、本発明例は、ティンフリー鋼板
とほぼ同等の表面外観を示し、溶接性、塗膜密着性、耐
食性とも優れている。これに対し、本発明の範囲を外れ
る比較例は、表面外観、溶接性、塗膜密着性、耐食性の
いずれかが劣化している。
とほぼ同等の表面外観を示し、溶接性、塗膜密着性、耐
食性とも優れている。これに対し、本発明の範囲を外れ
る比較例は、表面外観、溶接性、塗膜密着性、耐食性の
いずれかが劣化している。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、ティンフリー鋼板と比
較して遜色がない鋼板外観と、溶接性、塗膜密着性およ
び耐食性とを兼ね備えた溶接缶用めっき鋼板を安価に製
造でき、産業上格段の効果を奏する。また、18リットル
缶、ペール缶等の大型の溶接缶を効率高く製造できると
いう効果もある。
較して遜色がない鋼板外観と、溶接性、塗膜密着性およ
び耐食性とを兼ね備えた溶接缶用めっき鋼板を安価に製
造でき、産業上格段の効果を奏する。また、18リットル
缶、ペール缶等の大型の溶接缶を効率高く製造できると
いう効果もある。
【図１】本発明のめっき鋼板の表面近傍の断面を模式的
に示す説明図である。
に示す説明図である。
１ 下地鋼板 ２ Fe-Sn-Ni合金層 ３ 金属Sn ４ 金属Cr層 4a 金属Cr層（金属Sn上） 4b 金属Cr層（金属Sn上以外） ５ Cr水和酸化物層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２５Ｄ 11/38 ３０７ Ｃ２５Ｄ 11/38 ３０７ // Ｂ６５Ｄ 8/04 Ｂ６５Ｄ 8/04 Ｇ (72)発明者 山本 嘉秀 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 中小路 尚匡 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 3E061 AA17 AA18 AB06 AB07 BA02 DB04 4K024 AA02 AA03 AA07 AB04 AB06 AB15 BA02 BB24 BC01 DB01 DB02 DB04 GA02 GA04 GA12 GA14 4K026 AA02 AA12 AA22 BA06 BB01 BB06 BB08 BB10 CA21 CA33 4K044 AA02 AB02 BA02 BA06 BA10 BA15 BB06 BB08 BB16 BC02 BC04 BC05 BC08 CA02 CA12 CA16 CA18
Claims (2)
- 【請求項１】 鋼板表面の少なくとも片面に、Sn−Fe−
Ni合金層と、該Sn−Fe−Ni合金層上に島状の金属Snが分
散して成り、さらに金属Cr層と、Crの水和酸化物層とを
順次形成してなるめっき鋼板であって、前記Fe−Sn−Ni
合金層が片面当たり金属Sn換算で0.01〜２g/m2、前記金
属Snが片面当たり0.1 〜2.2g/m2 、前記金属Cr層が片面
当たり30〜150mg/m2、さらに前記Crの水和酸化物層が片
面当たり 5.0〜30.0mg/m2 、それぞれ付着され、かつ前
記金属Cr層が、金属Sn上の平均厚さ（ｔCr）Snと該金属
Sn以外の部分での平均厚さ（ｔCr）との比、（ｔCr）Sn
／（ｔCr）が1.0 以上を満足することを特徴とする溶接
缶用めっき鋼板。 - 【請求項２】 前記金属Snの、前記Sn−Fe−Ni合金層に
対する被覆率が面積率で10〜80％であることを特徴とす
る請求項１に記載の溶接缶用めっき鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000098662A JP2001288585A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 溶接缶用めっき鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013180027A1 (ja) | 2012-05-29 | 2013-12-05 | 東洋鋼鈑株式会社 | 樹脂との加工密着性に優れる容器用表面処理鋼板、その製造方法および缶 |
-
2000
- 2000-03-31 JP JP2000098662A patent/JP2001288585A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013180027A1 (ja) | 2012-05-29 | 2013-12-05 | 東洋鋼鈑株式会社 | 樹脂との加工密着性に優れる容器用表面処理鋼板、その製造方法および缶 |
| US10526109B2 (en) | 2012-05-29 | 2020-01-07 | Toyo Kohan Co., Ltd. | Surface-treated steel sheet for container having excellent processing adhesion to resin, method for manufacturing same, and can |
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