JP2001288597A - 溶接缶用めっき鋼板 - Google Patents

溶接缶用めっき鋼板

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 無研削で電気抵抗溶接が可能な、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。 【解決手段】 鋼板表面の少なくとも片面に、錫めっき
層を片面当たり400 〜900mg/m2、金属クロム層を片面当
たり30〜110 mg/m2 、前記クロムの水和酸化物層を金属
クロム換算で片面当たり3.0 〜30.0mg/m2 形成する。な
お、錫めっき層の下層に鉄−錫合金層を金属錫換算で0.
05g/m2以上形成してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、18リットル缶、ペ
ール缶等の大型容器向け缶用めっき鋼板に係り、とくに
色調が薄クロムめっき鋼板に類似した青黒系を呈し、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。なかでもティ
ンフリー鋼板を使用した大型容器が多い。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。しかし、ぶりきに比べ安
価であり、使用量の大半を占める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。
【0003】しかしながら、研削に際し、地鉄が露出し
て耐食性が劣化するという不具合もあり、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、研削粉による製品汚染の防止が重要視されるように
なったため、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。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、その上に金属クロムとクロムの水和酸化物とを
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。
【0004】特公平2-16397 号公報に記載された技術で
は、金属錫を分散させることにより、錫めっきによるコ
スト増加を抑制でき、さらに鋼板色調の変化を、従来か
ら使用されているティンフリー鋼板と比較して、やや白
っぽくなる程度に抑えることができるとしている。しか
し、めっき層中の金属クロム量が7 〜100mg/m2以下と少
ないため耐食性が不十分であるという問題があった。
【0005】また、特開平2-298277号公報、特公平6-96
790 号公報に記載された技術では、金属錫を粒状に分散
させることにより、錫めっきによるコスト増加を抑制で
き、さらに鋼板色調の変化を、従来から使用されている
ティンフリー鋼板と比較して、やや白っぽくなる程度に
抑えることができるとしている。しかしながら、金属錫
量が20〜200mg/m2と少ないため、溶接性の改善がまだ不
十分であるという問題があった。
【0006】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。特開平10-88392号公報に
記載された鋼板では、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30
mg/m2 未満と少ないため耐食性が不十分であるうえ、鋼
板の色調が錫めっき層の色調に支配されて白っぽくなる
という問題もあった。
【0007】また、特開平11-117094 号公報には、鋼板
の少なくとも片面に、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、鋼
板の色調が特にCr付着量の少ない領域で錫めっき層の色
調に支配されて白っぽくなるという問題もあった。
【0008】
【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。なお、本発明鋼板の外観は、JIS Z 8729に規定
されるL* * * 系の表示で、L* 値:60〜90、a*
値:-2.0〜0.5 、b* 値:-2.5〜1.0 の範囲の色調を目
標とする。
【0009】
【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
均一な錫めっき層を形成し適正な付着量としたうえで、
該錫めっき層上に、適正量の金属Cr層およびCr水和酸化
物層を形成することにより、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、鋼板外観がティンフリー鋼板
に近い色調を有し、被膜密着性に優れた溶接缶用めっき
鋼板が製造できることを知見した。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。
【0010】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、錫めっき層と、金属
クロム層と、クロム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、前記錫めっき層を片面当たり40
0 〜900mg/m2、前記金属クロム層を片面当たり30〜110
mg/m2 、前記クロムの水和酸化物層を金属クロム換算で
片面当たり3.0 〜30.0mg/m2 形成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
属クロム層の被覆率を面積率で70%以上とするのが好ま
しく、また、本発明では、前記クロムの水和酸化物層の
被覆率を面積率で70%以上とするのが好ましい。
【0011】また、本発明は、鋼板表面の少なくとも片
面に、鉄−錫合金層と、錫めっき層と、金属クロム層
と、クロム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、前記鉄−錫合金層を片面あたり金属錫換
算で0.05g/m2以上、前記錫めっき層を片面当たり400 〜
900mg/m2、前記金属クロム層を片面当たり30〜110 mg/m
2 、前記クロムの水和酸化物層を金属クロム換算で片面
当たり3.0 〜30.0mg/m2形成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、前記金属ク
ロム層の被覆率を面積率で70%以上とするのが好まし
く、また、本発明では、前記クロムの水和酸化物層の被
覆率を面積率で70%以上とするのが好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の溶接缶用めっき鋼板は、
鋼板表面に被覆層を有するめっき鋼板である。被覆層
は、外層から、クロムの水和酸化物層と、金属クロム層
と、均一な錫めっき層と、あるいはさらに錫−鉄合金層
とから形成される。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。
【0013】本発明のめっき鋼板は、まず、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、錫めっき処理を施され、錫
めっき層を鋼板表面に形成する。錫めっき層の形成は、
通常公知の錫めっき処理がいずれも適用できる。錫めっ
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、所定量
の錫めっきを行うのが好ましい。
【0014】本発明では、錫めっき層は錫が均一に付着
して形成される。均一な厚さの錫めっき層とすることに
より、表面外観の均一性が顕著に向上する。本発明で
は、錫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:50〜55℃、電解条件:20〜40A/dm2
する電解処理を行う電気めっきとしてもよい。これによ
り、均一な錫めっき層が鋼板表面に形成される。
【0015】また、錫めっき層の付着量は、片面当たり
400 〜900mg/m2とする。錫めっき層の付着量が片面で40
0mg/m2未満では、溶接性が劣化し、一方、900mg/m2を超
えると、鋼板外観が錫めっきに近づきすぎるため、目標
の色調が達成できなくなるとともに、高価となり経済的
に不利となる。このため、錫めっき層は片面当たり400
〜900mg/m2とした。
【0016】また、錫めっき後に、リフロー処理(めっ
き層の加熱溶融処理)を施し、錫めっき層と地鉄との間
に、鉄−錫合金層を形成してもよい。鉄−錫合金層は、
片面あたり金属錫換算で0.05g/m2以上とするのが好まし
い。鉄−錫合金層が片面あたり金属錫換算で0.05g/m2
満では、錫めっき層の密着性が不足する。なお、鉄−錫
合金層の錫が全錫付着量の90%を超えると、溶接性が劣
化する。
【0017】鋼板表面に、錫めっき層あるいはさらに錫
めっき層の下層として鉄−錫合金層を形成したのち、錫
めっき層の上層として金属クロム層を形成する。金属ク
ロム層は、クロムめっき処理により形成される。クロム
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。クロムめっき処理方法は、通
常公知の方法でよく、同一のめっき浴中で、金属クロム
とクロムの水和酸化物とを同時に析出させてもよく、ま
た、異なっためっき浴中で金属クロムを析出させたの
ち、異なっためっき浴中でクロムの水和酸化物を析出さ
せてもよい。
【0018】めっき液としては、無水クロム酸と硫酸を
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。めっき液のとくに好ましい組成の例としては、Cr
O3:15〜70g/l 、硫酸:0.10〜0.25g/l であり、電流密
度を10〜100A/dm2とするのが好ましい。電流密度が、10
A/dm2未満では、クロムめっき効率が低くなり、一方、
100A/dm2を超えると、クロムめっき効率が低下するため
好ましくない。なお、クロム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。
【0019】上記した処理により、錫めっき層の上層と
して、金属クロム層とクロムの水和酸化物層が形成され
る。金属クロム層は、片面当たり30〜110 mg/m2 、クロ
ムの水和酸化物層を金属クロム換算で片面当たり3.0 〜
30.0mg/m2 形成する。金属クロム層の付着量が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
錫めっき鋼板に類似した白色となり、目標の鋼板色調を
得ることができなくなる。一方、110mg/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。
【0020】クロムの水和酸化物層の付着量が、3.0mg/
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、本発明では、金
属クロム層の被覆率を面積率で70%以上とするのが好ま
しい。金属クロム層の被覆率が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、金属クロ
ム層の被覆率を70%以上を安定して確保するためにはク
ロムめっき液の硫酸/クロム酸重量割合を0.5 〜1.5 %
とするのが好ましい。
【0021】また、クロム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。クロムの水和酸化
物層の被覆率が70%未満では、金属クロム層と同様に鋼
板外観の均一性、被覆層の密着性が劣化する。なお、ク
ロムの水和酸化物層の被覆率を70%以上を安定して確保
するためにはクロムめっき液の硫酸/クロム酸重量割合
を0.5 〜1.5 %とするのが好ましい。
【0022】クロムめっき処理後、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。
【0023】
【実施例】冷間圧延後、連続焼鈍および調質圧延を施さ
れた低炭素冷延鋼板( 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:30
g/l)を施したのち、表1、表2に示す条件で錫めっき処
理、およびクロムめっき処理を行い、表3に示すような
表面に均一な厚さの錫めっき層と金属クロム層とクロム
の水和酸化物層(クロム酸化物層)とを順次、形成され
ためっき鋼板を得た。金属クロム層とクロムの水和酸化
物層の被覆率はX線プローブマイクロアナリシス(EP
MA)による元素マッピング像のCr、O被覆部の画像解
析による面積割合の解析により測定した。
【0024】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、目視観察および一部
の鋼板について、JISZ 8729の規定に準拠して、日本電
色工業(株)製「SQ−2000」で明度(L * )およ
びクロマティクネス指数( a* ,b* )を測定し、鋼板の
色調を評価した。なお、測定範囲は30mmφとした。そし
て、目視観察では、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、適正溶接電流範囲が大きいほど
溶接性が良好であると評価した。適正溶接電流範囲が一
次電流で3A以上を◎、3未満〜1A以上を○、1A未
満を×とした。 (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 これら表面処理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のち、塗装面にナイフでクロスカッ
トを導入し、腐食試験に供した。腐食試験は、試験液
(1.5 %クエン酸+1.5 %塩化ナトリウム溶液、液温:
55℃)中に浸漬(96hr)する処理とした。試験後、クロ
スカット部の腐食状況を観察し、耐食性を評価した。ク
ロスカット部の腐食幅が0.3 mm以上を×、0.1 〜0.3 mm
未満を△、0.1mm 未満を○とした。
【0025】これらの試験結果を表3に示す。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
【表3】
【0029】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色調を示し、L* 、a* 、b*
いずれも目標範囲内の色調を有している。また、本発明
例は溶接性、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。
【0030】
【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表面処理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。
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 5/48 C25D 5/48 (72)発明者 青木 文男 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 (72)発明者 古角 文雄 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 Fターム(参考) 4F100 AA22D AB03A AB07 AB13C AB21B BA04 BA07 BA10A BA10D EH71B EH71C EJ69D GB16 JL00 JL11 4K024 AA02 AA07 AB02 BA02 BB24 BC01 DB02 GA02 GA04 GA14 4K044 AA02 BA02 BA10 BA12 BB05 BC02 BC08 BC09 CA12 CA16 CA18 CA44

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板表面の少なくとも片面に、錫めっき
    層と、金属クロム層と、クロム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、前記錫めっき層を片
    面当たり400 〜900mg/m2、前記金属クロム層を片面当た
    り30〜110 mg/m2 、前記クロムの水和酸化物層を金属ク
    ロム換算で片面当たり3.0 〜30.0mg/m 2 形成することを
    特徴とする溶接缶用めっき鋼板。
  2. 【請求項2】 前記金属クロム層の被覆率が面積率で70
    %以上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。
  3. 【請求項3】 前記クロムの水和酸化物層の被覆率が面
    積率で70%以上であることを特徴とする請求項1または
    2に記載の溶接缶用めっき鋼板。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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