JP3511957B2 - 溶接缶用素材及びその製造方法 - Google Patents

溶接缶用素材及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、各種の食品、飲料
及びその他の充填保存に適した耐錫剥離性、溶接性、塗
料及びフィルム密着性、耐食性などの諸性能に優れた溶
接缶用素材及びその製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】食品、飲料などの充填保存に使用される
溶接缶用の素材としては、ぶりき、TFS(ティンフリ
ースチール)などがある。このうちコストの観点だけで
見ると、ぶりきに比較してTFSが圧倒的に安価であ
る。また、TFSは塗料及びフィルム密着性や塗装後耐
食性が非常に優れており、溶接缶用として有用な材料で
ある。
【0003】しかしながら、TFSはぶりきに比較して
溶接性が著しく劣る。このためTFSを溶接缶に適用す
るには、溶接部を研磨してクロムめっき層を除去してか
ら使用するか、或いはクロムめっき層の形態を制御する
(例えば、特開昭62−205297号)、クロムめっ
き層の下層にSnめっきを施す(例えば、特開平2−2
82498号)などの工夫が必要となる。
【0004】一方、TFSの溶接性を改善するためにク
ロムめっき層の下層に粒状の錫めっきを施す試みがなさ
れており、この素材は溶接性を大幅に改善できる利点が
ある。しかし、この素材は鋼板面から錫塊(錫粒)が剥
離し易く、剥離した錫塊が製造ラインのロールなどに付
着してめっき鋼板に押し疵を生じさせるという問題があ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような問題に対し
て、特開平4−247897号では錫塊の形態を扁平状
に制御することによってその解決を図っている。しかし
ながら、この素材は制御なしの素材に較べた場合には錫
塊の剥離は大幅に改善されるものの、そのレベルは十分
なものではなく、例えば、同号の実施例によれば錫めっ
き後クロムめっきまでの工程で約1割前後の錫塊が剥離
している。また、その製造方法は酸性錫めっき浴中の光
沢剤を微量制御する方法であり、この方法では光沢剤の
僅かな濃度変動で皮膜形態が変化するため、実験室レベ
ルでの実施は可能であるが、実ラインでの製造には困難
を伴う。
【0006】したがって本発明の目的は、耐錫剥離性に
優れるとともに、塗料及びフィルム密着性、溶接性、耐
食性などの諸性能にも優れた溶接缶用素材を提供するこ
とにある。また、本発明の他の目的は、上記の溶接缶用
素材を実ラインにおいて確実且つ効率的に製造すること
ができる溶接缶用素材の製造方法を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋼板面に
電析した錫塊が剥離する原因とその対策について研究を
重ねた結果、錫塊が剥離しやすいことの大きな要因が、
錫塊と鋼板面とが非常に微小な接点しか持たない点にあ
ることを突き止めた。これは、錫塊の成長の仕方と大き
な関係がある。すなわち、錫めっきの極く初期では鋼板
面上に結晶の成長点となる核が発生するが、粒状錫など
の錫塊の電析条件では、上記核の発生後、地鉄(鋼板
面)上への電析よりも錫塊上への電析が優先して生じ
る。このため錫塊上への錫の電析が促進される結果、地
鉄との接点が少ない不安定な形状の錫塊となるのであ
る。
【0008】このような問題を解決するために検討を重
ねた結果、特定のめっき条件の下で、まず最初に不連続
状に錫塊を電析させた後、引き続き平板状に錫めっきを
行うことにより、錫塊の剥離が生じにくい錫めっき層が
得られることを見い出した。これは、このようなめっき
方法で得られる錫めっき層では錫塊と地鉄との接点が増
大し、錫塊の安定性(耐剥離性)が増したことによるも
のと考えられ、錫塊を不連続状に電析させる錫めっき処
理に引き続き平板状錫めっきを施すことによって、不連
続錫めっきでは析出しなかった場所に錫が析出し、この
結果、錫塊の耐剥離性が高まったものと考えられる。一
方、不連続錫めっき後に行われる平板状錫めっきは、T
FSの性能(特に、塗料及びフィルム密着性)を損なわ
ないようにするために、錫めっき量は微量であることが
要求される。
【0009】そこで、上記の方法で得られる不均一錫め
っき被覆構造を有するTFSにおいて、優れた耐錫剥離
性、塗料及びフィルム密着性、溶接性、耐食性などが得
られる条件について検討を重ねた結果、鋼板面に形成さ
れる錫めっき層が、鋼板面を均一状に覆う板状錫めっき
層と該板状錫めっき層の上部に不連続状に存在する錫塊
部とからなり、全錫めっき付着量が0.10〜0.50
g/m、前記板状錫めっき層の錫めっき付着量が0.
03〜0.20g/m、板状錫めっき層上面からの錫
塊部の平均高さHが0.05μm以上、鋼板面からの
錫塊部の平均高さHが0.08〜1.5μmであるも
のが、最も優れた性能を有することが判った。
【0010】さらに、本発明者らは上記した不均一錫め
っき被覆構造を有する錫めっき鋼板の製造方法について
検討を行った。その結果では、まず、単純に平板状錫め
っきを行った後、不連続錫めっきの条件で錫を電析させ
るという2段階の錫めっきによって所定の不均一錫めっ
き被覆構造を得ようとしても、2段目のめっきでは錫が
不連続状に析出しないことが判った。
【0011】検討の結果、上記した特定の不均一錫めっ
き被覆構造は、不連続状の錫めっきを行った後、平板状
に錫めっきを行うことにより得られることが判明した
が、これを従来の方法で行おうとすると、不連続錫めっ
き用と平板状錫めっき用の2種類のめっき浴を用いる方
法か、若しくは光沢錫めっき浴を用いて極低電流密度で
錫めっきした後に通常の電流密度で錫めっきする方法の
いずれかしかない。しかし、前者の方法は2種類のめっ
き浴を用いるため設備的な負担が大きく、一方、後者の
方法はめっきに時間がかかり過ぎるという問題があり、
いずれも実製造上好ましくない。
【0012】そこで、さらに検討を重ねた結果、1種類
のめっき浴において電解条件を調整することで上記特定
の不均一錫めっき被覆構造が得られる製法を見出した。
具体的には、適量のポリエチレングリコールを含むフェ
ノールスルホン酸浴中で低〜中電流密度で錫を不連続状
に析出させ、引き続き高電流密度で板状錫めっきを行う
めっき方法である。
【0013】また、このようなめっき方法では、硫酸を
添加しためっき浴や酸化防止剤を添加しためっき浴を用
いても同様の錫めっき層が得られることも確認できた。
さらに、本発明者らの調査によって、主鎖にポリオキシ
アルケン鎖を有する高分子光沢剤をめっき浴中に添加し
ても、ポリエチレングリコールと同等の効果が得られる
ことも判明した。但し、安価であること、食品内容物に
対して無害であることなどを考慮すると、ポリエチレン
グリコールが最も優れた添加剤といえる。
【0014】本発明は以上のような知見に基づきなされ
たもので、その特徴は以下の通りである。 [1] 冷延鋼板の少なくとも片面に、鋼板面を均一状に覆
う板状錫めっき層と該板状錫めっき層の上部に不連続状
に存在する錫塊部とからなり、全錫めっき付着量が0.
10〜0.50g/m、前記板状錫めっき層の錫めっ
き付着量が0.03〜0.20g/m、板状錫めっき
層上面からの錫塊部の平均高さHが0.05μm以
上、鋼板面からの錫塊部の平均高さHが0.08〜
1.5μmである錫めっき層を有し、該錫めっき層の上
層に付着量が30〜150mg/mの金属クロム層、
さらにその上層に金属クロム換算での付着量が3〜40
mg/mの水和クロム酸化物層を有することを特徴と
する溶接缶用素材。
【0015】[2] 上記[1]の溶接缶用素材において、錫
めっき層の純錫量が0.10g/m以上であって、且
つ該錫めっき層が鋼板との界面に合金錫量が0.05〜
0.30g/mの錫−鉄合金層を有することを特徴と
する溶接缶用素材。
【0016】[3] 上記[1]の溶接缶用素材の製造方法で
あって、二価錫イオンを15〜60g/L、フェノール
スルホン酸を硫酸換算で15〜40g/L、添加剤とし
て分子量が400〜70000のポリエチレングリコー
ルを0.5〜30g/L含むめっき浴を用いて、冷延鋼
板の少なくとも片面に対して、1〜50A/dmの電
流密度で不連続状に錫めっきを施した後、引き続き80
〜150A/dmの電流密度で鋼板面を均一状に覆う
板状錫めっきを施し、次いで、無水クロム酸を含有する
クロムめっき浴で化成処理することを特徴とする溶接缶
用素材の製造方法。
【0017】[4] 上記[2]の溶接缶用素材の製造方法で
あって、二価錫イオンを15〜60g/L、フェノール
スルホン酸を硫酸換算で15〜40g/L、添加剤とし
て分子量が400〜70000のポリエチレングリコー
ルを0.5〜30g/L含むめっき浴を用いて、冷延鋼
板の少なくとも片面に対して、1〜50A/dmの電
流密度で不連続状に錫めっきを施した後、引き続き80
〜150A/dmの電流密度で鋼板面を均一状に覆う
板状錫めっきを施し、次いで錫めっきの加熱溶融処理を
施した後、無水クロム酸を含有するクロムめっき浴で化
成処理することを特徴とする溶接缶用素材の製造方法。
【0018】[5] 上記[3]又は[4]の製造方法において、
錫めっき後の鋼板を、弱アルカリ溶液中で電解処理又は
無電解処理して錫めっき層表面の酸化錫を除去した後、
次工程の処理を行うことを特徴とする溶接缶用素材の製
造方法。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細と限定理由に
ついて説明する。本発明の溶接缶用素材は、冷延鋼板表
面の少なくとも片面に、鋼板面を均一状に覆う板状錫め
っき層と該板状錫めっき層の上部に不連続状に存在する
錫塊部とからなる錫めっき層を有する。また、鋼板が錫
めっき後に加熱溶融処理される場合には、錫めっき層は
鋼板との界面に錫−鉄合金層を有する。
【0020】前記板状錫めっき層は、鋼板面を連続状
(均一状)に覆う略均一な厚さの平板状の錫めっき層で
あり、その錫めっき付着量は0.03〜0.20g/m
とする。この板状錫めっき層の錫めっき付着量が0.
03g/m未満では耐錫剥離性の改善効果が期待でき
ない。一方、錫めっき付着量が0.20g/mを超え
るとTFSとしての塗料及びフィルム密着性が劣化す
る。
【0021】前記錫塊部は前記板状錫めっき層の上部に
不連続状に存在するもので、この錫塊部は、板状錫めっ
き層上面からの平均高さHが0.05μm以上、鋼板
面からの平均高さHが0.08〜1.5μmである。
なお、上記錫塊部の板状錫めっき層上面からの平均高さ
、鋼板面からの平均高さHとは、全錫塊部につい
て平均高さである。
【0022】錫塊部の鋼板面からの平均高さHが0.
08μm未満では、錫めっき表層の凹凸が少なくなるた
め溶接性が悪化し、一方、1.5μmを超えると錫塊部
が剥離しやすくなり、耐錫剥離性が劣る。また、錫塊部
の板状錫めっき層上面からの平均高さHが0.05μ
m未満では錫めっき表層の凹凸が少なくなるため溶接性
が悪化する。錫めっき層の全錫めっき付着量は0.10
〜0.50g/mとする。この全錫めっき付着量が
0.10g/m未満では溶接性が劣り、一方、0.5
0g/mを超えると色調が悪化するため好ましくな
い。
【0023】なお、前記錫塊部の鋼板面に対する面積
率、すなわち、錫塊部の鋼板投影面積(=板状錫めっき
層上における錫塊部の基底部の面積)の合計は鋼板面積
の3〜70%、好ましくは3〜30%とすることが望ま
しい。錫塊部(全錫塊部)の鋼板投影面積の合計が鋼板
面積の3%未満では溶接性が劣り、一方、70%を超え
ると耐食性や塗料及びフィルム密着性などが劣る。
【0024】また、本発明の錫めっき鋼板は、錫めっき
層が鋼板との界面に適度な錫合金量の錫−鉄合金層を有
するものであってもよく、このような錫−鉄合金層を有
することによって耐錫剥離性がより向上する。錫めっき
層が鋼板との界面に錫−鉄合金層を有する場合、錫めっ
き層の純錫量は0.10g/m以上、錫−鉄合金層の
合金錫量は0.05〜0.30g/m とすることが好
ましい。錫めっき層の純錫量が0.10g/m未満で
は溶接性が劣る。また、錫−鉄合金層の合金錫量が0.
05g/m未満では、錫−鉄合金層を有しない錫めっ
き層に較べて耐錫剥離性の向上効果に乏しく、一方、合
金錫量が0.30g/mを超えると耐錫剥離性の向上
効果が飽和するだけでなく、溶接性も悪化する。なお、
錫めっき層が錫−鉄合金層を有する場合、板状錫めっき
層の全部、さらには錫塊部の一部(下部)が錫−鉄合金
化することもある。
【0025】本発明の溶接缶用素材は、上記錫めっき層
の上層に金属クロム層、さらにその上層に水和クロム酸
化物層を有する。これら金属クロム層及び水和クロム酸
化物層の付着量は一般のTFSに準じたものであればよ
く、金属クロム層の付着量は30〜150mg/m
水和クロム酸化物層の金属クロム換算での付着量は3〜
40mg/mとする。
【0026】金属クロム層の付着量が30mg/m
満では塗料及びフィルム密着性、耐食性が劣り、一方、
付着量が150mg/mを超えると塗料及びフィルム
密着性が飽和するため却って経済性を損なう。水和クロ
ム酸化物層の金属クロム換算での付着量が3mg/m
未満では、塗料及びフィルム密着性が劣る。一方、付着
量が40g/mを超えると溶接性が劣る。なお、水和
クロム酸化物層の付着量の下限は3mg/mと低目で
あるが、溶接缶を用途とした場合にはこの程度の付着量
で十分である。
【0027】次に、本発明の溶接缶用素材の製造方法に
ついて説明する。本発明の溶接缶用素材は、冷延鋼板の
少なくとも片面に対して、不連続状に錫めっきを施した
後、鋼板面を均一状に覆う板状錫めっきを施し、しかる
後、クロムめっき浴で化成処理することにより製造され
る。上記のように不連続状錫めっきを均一状の錫めっき
(板状錫めっき)に先立って行うのは、均一状の錫めっ
きを行った後は、不連続錫めっきが析出しないか若しく
は析出しにくいためである。また、不連続状錫めっき
は、低電流密度めっきや光沢剤微量添加浴でのめっきな
どの一般的な方法でよく、また、連続状(板状)錫めっ
きも光沢剤としてENSA(エトキシナフトールスルホ
ン酸)やEN(エトキシナフトール)などを添加したフ
ェノールスルホン酸浴などを用いた一般的な方法でよ
い。
【0028】このように不連続状錫めっきと板状錫めっ
きを2段階で実施することにより、冷延鋼板の少なくと
も片面に、鋼板面を均一状に覆う板状錫めっき層と該板
状錫めっき層の上部に不連続状に存在する錫塊部とから
なる錫めっき層が形成される。このような錫めっきにお
いて、錫めっき層の全錫めっき付着量は全投与電気量を
調整することにより、板状錫めっき層の錫めっき付着量
は均一状錫めっきにおける投与電気量を調整することに
より、錫塊部の形態(高さや形成比率)はめっき浴中に
添加する界面活性剤の種類や電流密度などを調整するこ
とにより、それぞれ制御が可能であり、したがって、こ
れらを調整することにより上述した特定の錫めっき層を
得ることができる。
【0029】本発明の溶接缶用素材を1つの錫めっき浴
を用いて効率的且つ適切に製造するには、特に、以下の
ような特定の条件で2段階めっき(不連続状錫めっき−
均一状錫めっき)を行うことが好ましい。すなわち、二
価錫イオンを15〜60g/L、フェノールスルホン酸
を硫酸換算で15〜40g/L、添加剤として分子量が
400〜70000のポリエチレングリコールを0.5
〜30g/L含むめっき浴を用いて、冷延鋼板の少なく
とも片面に対して、1〜50A/dmの電流密度で不
連続状に錫めっきを施した後、引き続き80〜150A
/dmの電流密度で鋼板面を均一状に覆う板状錫めっ
きを施すことが好ましい。
【0030】ここで、使用するめっき浴中の二価錫イオ
ンの濃度が15g/L未満では電解効率が著しく劣り
(50%以下となる)、一方、60g/Lを超えるとス
ラッジの発生が顕著になるため好ましくない。また、フ
ェノールスルホン酸の濃度が硫酸換算で15g/L未満
では電着した錫粒がデンドライトとなるため密着性が悪
く、一方、40g/Lを超えると鋼板からの鉄溶出が多
くなるためめっき浴の劣化が著しい。また、ポリエチレ
ングリコールの濃度が0.5g/L未満では、ポリエチ
レングリコールの添加効果が十分に得られないため、め
っき浴の少しの濃度変動によって電析形態が変動し、一
方、30g/Lを超えると添加による効果が飽和するた
め却って経済性を損なう。
【0031】また、めっき浴に添加するポリエチレング
リコールの分子量が400未満では、後段(2段目)の
高電流密度めっきにおいて錫めっきが平板状に析出しな
いため所望の形態の錫めっき層を得ることができず、一
方、分子量が70000を超えるとポリエチレングリコ
ールの単価が高くなるため、コスト的に有利なポリエチ
レングリコールを使用する意味が薄れることになる。
【0032】また、前段(1段目)の低〜中電流密度錫
めっきにおいて、めっき電流密度が1A/dm未満で
はめっき時間が長くなるため生産性が劣り、一方、50
A/dmを超えると錫の析出形態が平板状に近づき、
錫めっき層を所望の形態とすることが難しくなる。ま
た、後段(2段目)の高電流密度錫めっきにおいて、め
っき電流密度が80A/dm未満では錫の析出形態を
平滑な形態とすることが難しくなり、一方、150A/
dmを超えるとデンドライト析出が生じやすくなるた
め好ましくない。
【0033】また、他の製造法として、ポリエチレング
リコールに代えて主鎖にポリオキシアルケン鎖を有する
高分子光沢剤を添加しためっき浴を用いて、上記2段階
めっき(不連続状錫めっき−均一状錫めっき)を行って
もよく、この高分子光沢剤はポリエチレングリコールに
較べて高価ではあるが、ポリエチレングリコールを添加
した場合とほぼ同等の錫めっきを得ることができる。こ
のポリオキシエチレン鎖を有する高分子光沢剤として
は、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコー
ルなどが挙げられる。
【0034】また、このよう高分子光沢剤を用いる場合
の好ましいめっき浴組成としては、例えば、以下のよう
な組成が挙げられる。 高分子光沢剤:0.05〜30g/L 二価錫イオン:15〜50g/L フェノールスルホン酸:15〜40g/L(硫酸換算) このようなめっき浴を用い、上述したような電流密度で
2段階めっきを実施すればよい。
【0035】以上のような条件で錫めっきされた鋼板に
は、必要に応じて錫めっきの加熱溶融処理を施してもよ
く、これにより先に述べた鋼板面との界面に錫−鉄合金
層を有する錫めっき層が得られる。この加熱溶融処理で
は、通常、抵抗加熱方式やインダクション加熱方式など
の加熱手段で錫めっき層を錫の融点以上の温度に加熱す
る。次いで、上記加熱溶融処理を経ない錫めっき鋼板及
び加熱溶融処理を経た錫めっき鋼板のいずれについて
も、錫めっき鋼板を無水クロム酸を含有するクロムめっ
き浴で化成処理し、錫めっき層の上層に金属クロム層と
水和クロム酸化物層とを形成させる。
【0036】無水クロム酸を含有するクロムめっき浴の
成分やこれによる化成処理条件は、常法にしたがってよ
い。また、この化成処理に先立って、錫めっき鋼板を弱
アルカリ溶液中で電解処理または無電解処理して錫めっ
き層表面の酸化錫を除去し、しかる後、化成処理を行う
こともでき、これにより錫めっき皮膜が劣化する速度を
遅らせ、良好な塗料及びフィルム密着性や耐食性を長期
間維持することができる。
【0037】
【実施例】[実施例1]表1〜表3は溶接缶用素材の本
発明例及び比較例を示している。この実施例では、常法
に従って冷間圧延、連続焼鈍及び調質圧延された板厚
0.22mm、0.32mmの低炭素冷延鋼板に通常の
脱脂及び酸洗を実施した後、二価錫イオンを10〜60
g/L、フェノールスルホン酸を15〜40g/L(硫
酸換算)、ポリエチレングリコールを0〜30g/Lを
含むフェノールスルホン酸浴において、鋼板を陰極とし
て電流密度1〜60A/dmで不連続状の錫めっきを
施した後、同じ浴において電流密度80〜150A/d
で均一状(平板状)の錫めっきを施し、次いで、こ
の錫めっき鋼板にクロムめっきを施し、錫めっき層の上
層に金属クロム層と水和クロム酸化物層を有する溶接缶
用素材を製造した。
【0038】錫めっき及びクロムめっきは以下のような
条件で実施した。 (A) 錫めっき条件 (1) 浴条件 二価錫イオン濃度:10〜60g/L フェノールスルホン酸濃度:15〜40g/L(硫酸換
算) ポリエチレングリコール濃度:0〜30g/L (2) 電解条件(陰極(鋼板)電解処理) 1回目電解処理の電流密度:1〜60A/dm 2回目電解処理の電流密度:80〜150A/dm
【0039】(B) クロムめっき条件 (1) 前処理条件 無水クロム酸濃度:175g/L 硫酸曹達濃度:0.9g/L ケイフッ化曹達濃度:5g/L 浴温度:45℃ 電流密度:30A/dm (2) 後処理条件 無水クロム酸濃度:50g/L フッ化アンモニウム濃度:2g/L 浴温度:40℃ 電流密度:20A/dm(断続めっき)
【0040】以上のようにして製造された溶接缶用素材
に対して以下の試験を実施し、その性能を評価した。そ
の結果を、溶接缶用素材のめっき皮膜の構成とともに表
1〜表3に示す。 (1) 耐錫剥離性 実機の1/3スケールのパイロットラインにおいて、錫
めっき工程を出た後の通板ロール(金属ロール)上に摩
擦試験紙を貼り付けた。供試材をライン速度120m/
分で1000m走行させ、摩擦試験紙上に付着した錫の
量を蛍光X線法によって分析し、析出された錫量から耐
錫剥離性を評価した。その評価基準は下記の通りであ
る。 ◎:耐錫剥離性が極めて良好=ブランクの摩擦試験紙と
の差が20kCPS以下 ○:耐錫剥離性が良好=ブランクの摩擦試験紙との差が
20kCPS超、50kCPS以下 ×:耐錫剥離性が不良=ブランクの摩擦試験紙との差が
50kCPS超
【0041】(2) 高速溶接性 板厚0.22mmの供試材を塗装印刷及びスリット加工
した後、スードロニックタイプのワイヤーマッシュシー
ム溶接機を用い、インバーター電源周波数500Hz、
溶接速度50m/分、電極加圧力60kgf、オーバー
ラップ0.4mm、ナゲットピッチ0.75mmの条件
で様々な電流設定で溶接を行い、202サイズの缶を製
缶した。得られた溶接缶の溶接強度が引き裂き試験を満
足し且つ散りの発生しない範囲(溶接可能電流範囲)を
電流設定つまみの目盛りの数によって評価した。その評
価基準は以下の通りである。 ◎:溶接可能電流範囲が8目盛り以上で極めて良好な溶
接特性を示す。 ○:溶接可能電流範囲が5〜7目盛りで良好な溶接特性
を示す。 △:溶接可能電流範囲が3〜4目盛りで溶接性が劣る。 ×:溶接可能電流範囲が0〜2目盛りで溶接困難。
【0042】(3) 5G溶接性 板厚0.32mmの供試材を塗装印刷及びスリット加工
した後、スードロニックタイプのワイヤーマッシュシー
ム溶接機を用いて、インバーター電源周波数180H
z、溶接速度22m/分、電極加圧力65kgf、オー
バーラップ0.8mm、ナゲットピッチ1.2mmの条
件で様々な電流設定で溶接を行い、5ガロンサイズの缶
を製缶した。得られた溶接缶の溶接強度が引き裂き試験
を満足し且つ散りの発生しない範囲(溶接可能電流範
囲)を電流設定つまみの目盛りの数によって評価した。
その評価基準は上記(1)の高速溶接性の評価試験と同様
である。
【0043】(4) 表面色調 供試材を用いて製缶された缶の外面に透明塗料を乾燥重
量で60mg/m塗装し、塗装後の色調を目視評価し
た。その評価基準は以下の通りである。 ○:色調が良好である。 ×:色調が不良である。
【0044】(5) 印刷色調 供試材を用いて製缶された缶の外面にワイン色のメタッ
リク系の印刷塗装を施し、塗料本来の色調と較べた変化
を目視評価した。その評価基準は以下の通りである。 ○:色調変化が認められない。 ×:色調変化が認められる。
【0045】(6) 耐糸状錆性 供試材を用いて5G溶接を行って得られた溶接缶を倉庫
に12ヶ月保管し、外面塗装傷部を目視観察し、糸状錆
の発生の有無を調べた。その評価基準は以下の通りであ
る。 ○:糸状錆の発生が認められない。 ×:糸状錆の発生が認められる。
【0046】(7) 塗装耐食性 供試材の缶内面側相当の表面にエポキシフェノール系塗
料を50mg/m塗装し、焼き付けした後、この塗膜
面に鋭利なカッターナイフを用いて鋼板まで達するクロ
ス状の傷を付け、次いでエリクセン試験機を用いてクロ
ス状の傷の長さ方向中心から5mmの幅で裏面(缶外面
側相当)から押し出した。次いで、この供試材を38℃
に保たれた1.5%NaCl−1.5%クエン酸水溶液
中に96時間浸漬した後、クロス状の傷部の腐食幅を測
定し、下記基準により評価した。 ○:腐食幅が1mm未満 ×:腐食幅が1mm以上
【0047】(8) 裸耐食性 供試材を100枚積み重ね、これを上下から板材で挟ん
でこの上下の板材を針金で十字にきつく縛り、これを2
5℃、湿度85%で1ヶ月貯蔵し、供試材に生じた錆の
発生を下記基準により評価した。 ○:錆の発生無し ×:錆の発生有り
【0048】(9) 塗料及びフィルム密着性(Tピール試
験) 供試材にエポキシフェノール系塗料を塗装・焼き付けし
た後、5mm×100mmの試験片に剪断した。この試
験片を5mm×50mmのナイロンフィルムを間に挟ん
で2枚重ね合わせ、加熱溶融圧着した。両試験片のフィ
ルムが介在していない部分を外側に90°折り曲げ、断
面T字の試験材を作製した。両試験片の折り曲げた部分
の端部を掴んで両試験片を剥離させるように引っ張った
際の剥離強度を測定し、この剥離強度を以下のように評
価した。 ○:剥離強度4.5kg/5mm以上 ×:剥離強度4.5kg/5mm未満
【0049】錫塊部の平均高さH,Hは、各錫めっ
き鋼板を樹脂に埋め込んでSEMにより断面検鏡(×1
000)を行い、各錫塊部の鋼板面からの高さ及び板状
錫めっき層上面からの高さを測定し、それぞれそれらの
平均値を求めた。また、錫塊部の面積率(錫塊部の鋼板
投影面積の合計が鋼板面積に占める割合)は、錫めっき
鋼板の板面についてSEMによる写真撮影(×100
0)を行い、このSEM写真から錫塊部の部分を透明シ
ートにペンで写し採り、これを方眼紙上に貼り付けてコ
ロニーカウンターで1mm角を数え、各錫塊部の面積
(鋼板投影面積)を測定し、各錫塊部の面積の総和から
錫塊部の合計の面積率を求めた。また、平板状錫めっき
は、電解効率95%程度で電析することが確かめられて
いる。板状錫めっき層の錫めっき付着量は、理論上電析
する錫量の95%が析出するとして算出した。
【0050】表1〜表3において、本発明例1〜14は
耐錫剥離性、高速溶接性、5G溶接性、表面色調、印刷
色調、耐糸状錆性、塗装耐食性、裸耐食性のいずれにつ
いても良好な結果が得られている。本発明例1〜5は錫
めっき付着量を本発明範囲内で種々変化させたものであ
る。これに対して、比較例1は錫めっき付着量が本発明
の下限値を下回っているため溶接性(高速溶接性、5G
溶接性)が不合格となっている。また、比較例2は錫め
っき付着量が本発明の上限値を上回っているため表面色
調及び印刷色調が劣っている。
【0051】本発明例6〜8は板状錫めっき層の錫めっ
き付着量を本発明範囲内で変化させたものである。これ
に対して、比較例3は板状錫めっき層の錫めっき付着量
が本発明の下限値を下回っているため、耐錫剥離性が不
合格となっている。また、比較例4は板状錫めっき層の
錫めっき付着量が本発明の上限値を上回っているため溶
接性(高速溶接性、5G溶接性)が不合格となってい
る。
【0052】本発明例9〜11は、鋼板面及び板状錫め
っき層上面からの錫塊部の平均高さを本発明範囲内で変
化させたものである。これに対して、比較例5は鋼板面
からの錫塊部の平均高さHが本発明の上限値を上回っ
ているため耐錫剥離性が不合格となっている。また、比
較例6は鋼板面からの錫塊部の平均高さH及び板状錫
めっき層上面からの錫塊部の平均高さHが本発明の下
限値を下回っているため、溶接性(高速溶接性、5G溶
接性)が不合格となっている。
【0053】本発明例12〜14は錫−鉄合金層の合金
錫量を本発明の好ましい範囲内で変化させたものであ
る。これ対して、比較例7は錫−鉄合金層の合金錫量が
過剰で、且つ純錫量も少ないため、溶接性(高速溶接
性、5G溶接性)が不合格となっている。
【0054】
【表1】
【0055】
【表2】
【0056】
【表3】
【0057】[実施例2]表4及び表5は製造法(化成
処理前の錫めっき鋼板の製造法)に関する実施例を示し
ている。この実施例では、実施例1と同様の冷延鋼板
(板厚0.22mm)に対して、同一めっき浴において
表4及び表5に示す条件で2段階の錫めっき(1段目錫
めっき−2段目錫めっき)を施し、得られた錫めっき鋼
板の錫めっき層の構成について調べた。なお、錫塊部の
平均高さや面積率については、実施例1と同様の方法で
測定した。
【0058】表4及び表5において、本発明例1〜5は
錫めっき浴中の二価錫イオン濃度を本発明範囲内で変化
させたものである。なお、この二価錫イオン濃度が本発
明の下限値を下回ると錫の電解効率が著しく低下するこ
と(50%以下となる)、一方、本発明の上限値を上回
るとスラッジ発生が顕著となることが確認された。
【0059】本発明例6,7は錫めっき浴中のフェノー
ルスルホン酸濃度を本発明範囲内で変化させたものであ
る。なお、このフェノールスルホン酸濃度が本発明の下
限値を下回ると錫の電析形態がデンドライトとなること
が確認された。本発明例8〜15は、不連続錫めっき
(1段目めっき)の電流密度を本発明範囲内で種々変化
させたものである。なお、この不連続錫めっきの電流密
度が本発明の上限値を超えると錫の電析形態が平板状錫
めっきに近づき、本発明が規定する錫めっき層を形成で
きないことが確認された。
【0060】本発明例16〜18は、平板状錫めっき
(2段目めっき)の電流密度を本発明範囲内で変化させ
たものである。なお、この平板状錫めっきの電流密度が
本発明の下限値を下回ると平板状の錫めっき層を形成で
きず、一方、電流密度が本発明の上限値を超えるとデン
ドライトの析出が確認された。本発明例19,20は、
ポリエチレングリコールの添加量を本発明範囲内で変化
させたものである。なお、このポリエチレングリコール
の添加量が本発明の下限値を下回ると、その微量の濃度
変動(0.01g/L以下)で析出形態が大きく変化す
ることが確認された。
【0061】
【表4】
【0062】
【表5】
【0063】
【発明の効果】以上述べたように本発明の溶接缶用素材
は、耐錫剥離性に優れるとともに、溶接性、耐食性、塗
料及びフィルム密着性、表面色調などの諸特性にも優れ
ている。また、本発明の製造方法によれば、このような
溶接缶用素材を実操業において確実且つ効率的に製造す
ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C25D 5/26 C25D 5/26 K (56)参考文献 特開 平11−71699(JP,A) 特開 平9−209187(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C25D 11/38 304

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷延鋼板の少なくとも片面に、鋼板面を
    均一状に覆う板状錫めっき層と該板状錫めっき層の上部
    に不連続状に存在する錫塊部とからなり、全錫めっき付
    着量が0.10〜0.50g/m、前記板状錫めっき
    層の錫めっき付着量が0.03〜0.20g/m、板
    状錫めっき層上面からの錫塊部の平均高さHが0.0
    5μm以上、鋼板面からの錫塊部の平均高さHが0.
    08〜1.5μmである錫めっき層を有し、該錫めっき
    層の上層に付着量が30〜150mg/mの金属クロ
    ム層、さらにその上層に金属クロム換算での付着量が3
    〜40mg/mの水和クロム酸化物層を有することを
    特徴とする溶接缶用素材。
  2. 【請求項2】 錫めっき層の純錫量が0.10g/m
    以上であって、且つ該錫めっき層が鋼板との界面に合金
    錫量が0.05〜0.30g/mの錫−鉄合金層を有
    することを特徴とする請求項1に記載の溶接缶用素材。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の溶接缶用素材の製造方
    法であって、二価錫イオンを15〜60g/L、フェノ
    ールスルホン酸を硫酸換算で15〜40g/L、添加剤
    として分子量が400〜70000のポリエチレングリ
    コールを0.5〜30g/L含むめっき浴を用いて、冷
    延鋼板の少なくとも片面に対して、1〜50A/dm
    の電流密度で不連続状に錫めっきを施した後、引き続き
    80〜150A/dmの電流密度で鋼板面を均一状に
    覆う板状錫めっきを施し、次いで、無水クロム酸を含有
    するクロムめっき浴で化成処理することを特徴とする溶
    接缶用素材の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項2に記載の溶接缶用素材の製造方
    法であって、二価錫イオンを15〜60g/L、フェノ
    ールスルホン酸を硫酸換算で15〜40g/L、添加剤
    として分子量が400〜70000のポリエチレングリ
    コールを0.5〜30g/L含むめっき浴を用いて、冷
    延鋼板の少なくとも片面に対して、1〜50A/dm
    の電流密度で不連続状に錫めっきを施した後、引き続き
    80〜150A/dmの電流密度で鋼板面を均一状に
    覆う板状錫めっきを施し、次いで錫めっきの加熱溶融処
    理を施した後、無水クロム酸を含有するクロムめっき浴
    で化成処理することを特徴とする溶接缶用素材の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 錫めっき後の鋼板を、弱アルカリ溶液中
    で電解処理又は無電解処理して錫めっき層表面の酸化錫
    を除去した後、次工程の処理を行うことを特徴とする請
    求項3又は4に記載の溶接缶用素材の製造方法。
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