JPH02159386A - 溶接性、塗料密着性に優れた表面処理鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は各種の食品、飲料及びその他の充填保存に適し
た溶接缶用の表面処理鋼板に関するものである。

従来の技術 食品、飲料等に使用される容器用の材料としては、一般
にブリキ、ティンフリー鋼板があり、又、＠近は、錫メ
ッキ量を低減した１錫メッキ鋼板（溶接性を確保するた
めに、下地にＮｉメッキを施したものもある）、ニッケ
ルメッキ鋼板等も材料コストを低減する目的から使用さ
れている。単にコスト的にみると、ティンフリー鋼板が
ブリキは熱論のこと、１錫メッキ鋼板、ニッケルメッキ
鋼板に比べて非常に優れている。又、塗料密着性、並び
に塗装後耐蝕性においても、ティンフリー鋼板は非常に
優れたもので、これら特性に優れていることが、ティン
フリー鋼板の需要が増大している理由でもある。

しかし、このティンフリー鋼板は、溶接性が悪いという
非常に大きな欠点があり、現在は専ら接着法により製缶
されている。従って、ティンフリー鋼板の溶接性を改善
することは非常に大きな産業的意味を持っている。

ティンフリー鋼板の溶接性向上を狙って種々の試みがな
されており、これらの技術改善状況にっいて既に公開に
なっている出願を整理すると以下のとおりとなる。

（１）クロムメッキ層の下層にＳｎメッキし溶接性を改
善したものとして、特開昭Ｅ１２−１２４２９８、特公
昭［ｉｌ−１５１８、特開昭５８−１２７７７８、特開
昭５１３−４４７９３、（２）クロムメッキ層の下層に
Ｎｉメッキし溶接性を改善したものとして、特開昭Ｅ１
２−４０３９８、特開昭６２−１０７０９７、特開昭８
１−９１３９３、特開昭８２−２０５２９７、（３）ク
ロムメッキ層自体に工夫（多くは、クロムメッキを突起
状としたり、不連続化することで溶接時の抵抗を減少さ
せる。）を行ったものとして、特開昭８２−２０５２９
７．特開昭６２−１１９４９７、特開昭８３−３５７９
７、特開昭８２−８３１３７８、特開昭ｉｌｌ　−２８
１８９９゜特開昭８１−２１３３９９、 等々多数の出願がなされている。

これらはいずれもクロムメッキ層、並びにクロム水和酸
化物層の絶縁性を改善して、溶接性を改善することを狙
っている。

発明が解決しようとする課題 本発明は、内容的には（１）のクロムメッキ層の下層に
Ｓｎメッキし溶接性の改善を狙うものであるが、特公昭
８１−１５１８．特開昭５８−１２７７７８、特開昭５
６−４４７９３は、接触抵抗を低下させるために必要と
する下地Ｓｎメッキ量が多く、薄Ｓｎメッキ鋼板の特性
にしかならないものであり、溶接性゛改善の為に本来の
ティンフリー鋼板の特性を犠牲にしている。

即ちいずれもティンフリー鋼板の溶接性は改善されるも
のの、ティンフリー鋼板の持つ本来の優れた特性である
、金属光沢外観、優れたさ料密着性、並びに塗装後の耐
蝕性等々を犠牲にしており必ずしも優れた缶用の表面処
理鋼板とは言えない。

又、特開昭８２−１２４２９８は本発明の内容とその目
的、構成が酷似しているが、メッキされたＳｎの状態が
通常の薄Ｓｎメッキと同じであり、接触抵抗は低下し、
溶接性も改善されるが、その溶接性は、必ずしも満足出
来るものではない。

即ち、特開昭８２−１２４２９８では、ティンフリー鋼
板の特性を確保するために、鋼板の露出部分を極力多く
し、溶接性を確保するために適当量のＳｎ暦を確保する
。この二つの相反する目的を達成しようとしている為、
結果的にはいずれの特性とも不充分な状況にある０本発
明者らは、この点について鋭意検討した結果、特開昭８
２−１２４２１１１８では、不適当とされている粒状の
Ｓｎを鋼板状に析出させることで、上記のティンフリー
鋼板の特性を確保すること、並びに、溶接性を確保する
ことのこの二つの相反する目的を達成することが出来た
。

即ち１本発明の解決しようとする課題は、優れたティン
フリー鋼板の特性である塗料密着性、塗装後耐蝕性等を
損うことなく、ブリキより安価で、且つ製造方法が容易
な、溶接性が改善され、高速製缶が可能な表面処理鋼板
を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明は鋼板表面に片面当たり、錫量２０〜２００ｍｇ
／ｍ’の錫メッキ後、３０〜１５０ｍｇ／ｒｎ’の金属
クロム層、クロムとして２〜４０１ｇ／ｍ″のクロム水
和酸化物層を形成させた鋼板において、錫メッキ層の錫
を粒状とし、その錫量の粒径を０．２〜２．０．μ。

その錫量の数を１×１０９〜１×１ＯＬ２個／ばとし、
錫が付着していない鋼板露出部分、及び錫量の上に金属
クロム、及びその上にクロム水和酸化物が存在すること
を特徴とする溶接性、塗料密着性に優れた表面処理鋼板
である。

以下、詳細に説明する。

本発明の基本は、下地の錫メッキを０．２〜２．０延の
粒状にし、この粒状の錫を１ｘｌＯ９〜１×１０１２個
／ｍ’存在させることである。この後でメッキした錫を
加熱溶融せずに、又は、加熱溶融後、通常のティンフリ
ー鋼板を製造する方法で鋼板の露出部分及び錫量の上に
金属クロム、更にその上に、クロム水和酸化物皮膜を生
成させることで、本発明の目的とした表面処理鋼板が得
られる。

特に、本発明では、下地の錫メッキを０．２〜２、Ｑ　
ＩＬ径の粒状錫とすることが非常に重要で、これが通常
の錫メッキの如く、鋼板上に均一に薄くメッキされると
（Ｓｎメッキの場合は、薄メッキの場合は島状にメッキ
され、必ずしも均一の表面を覆うことはない）、溶融加
熱時、又は、製缶工程での加熱によってＳｎ／Ｆｅ合金
が形成され溶接性の改善に寄与しなくなる他、ティンフ
リー鋼板が持つ優れた金属光沢、及び塗装特性が損なわ
れること１になる。

次に、この粒状錫メッキの数も極めて重要なことで、こ
の粒状錫の数をＩ　Ｘ　１０９〜１Ｘ１０１２個／ｍ２
としなければならない、特開昭８２−１２４２９Ｅｔで
は、鋼板露出部分について規制し、鋼板露出部分を１円
に換算して、　０．５〜２ＱＪＬとし、２０井を越える
と鋼板露出部分が連続した状態となり、メッキされた錫
の殆どが０．１−ｔ、Ｏｇの粒状となりメッキ密着性が
劣り好ましくないとしている。

この点が本発明の内容と大きく異なる点であるが、木発
明者らが推察するに、特開昭８２−１２４２ｆ３Ｂでは
錫メッキ量が特許請求の範囲では５０〜９００ｍｇ／ｍ
２としているが、実施例でみる限り　１００〜Ｂ００■
ｇ／ｍ２（−例を除いて、３００ｍｇ／ｍ″以上）と比
較的多い範囲で確性をおこなっていることから、錫メッ
キ層の密着性が悪かったと考えられる。

何れにしても１本発明では、特開昭８２−１２４２９６
では、不適当とされる「鋼板露出部分の連続化」を積極
的に行いティンフリー鋼板の持つ優れた特性を確保した
。そして、溶接性を確保するために、錫メッキを０．２
〜２．０ルの径を持つ粒状とし、その粒状錫の数をＩ×
１０９〜１×１０Ｌ２個／ｒｒｆとすることで接触抵抗
を低減させることが出来た。

即ち、本発明の鋼板は、Ｓｎを粒状化することで、鋼板
表面にたいして垂直方向にＳｎ結晶を成長させることで
、接触抵抗低減に必要なＳｎ量を減少させることが出来
た。この必要Ｓｎ量を低減出来たことで、鋼板の露出部
分を最大限に増大させることが可能となり、ティンフリ
ー鋼板の持つ優れた特性を確保出来た。

こうした粒状の錫メッキを得る方法は、特開昭８２−１
２４２Ｈに述べられているとおり１通常の錫メッキ浴か
ら、光沢剤と称する添加物（エトキシ化αナフトーμ、
エトキシ化αナフトールスルホン酸等）を除き、二価錫
イオン濃度を適切にしたメッキ浴としなければならない
、このメッキ浴の組成及び、メッキ方法については実施
例で述べる。

特開昭８２−１２４２９Ｅｌでも、鋼板の露出部の大き
さが０．５ｐ以下となっては、鋼板表面が錫で覆われ、
従来の極薄錫メッキ鋼板の特性と類似したものとなり好
ましくないとしている。この点については木発明者らの
目的とした点と同じで、ティンフリー鋼板の優れた金属
光沢、塗装特性を確保するには、極力、錫の被覆率を少
なくする必要があり、本発明で錫を粒状にするのもその
為であるが、本発明では、錫を粒状化することで、鋼板
の露出部分を最大限に確保することを狙っており。

特開昭８２−１２４２９８で得られるＳｎメッキ層より
、鋼板表面に対して垂直方向にＳｎメッキ層を成長させ
た粒状Ｓｎの方が、単位Ｓｎメッキ重量当たりのＳｎ被
覆率が少なくてすむことから、鋼板露出部分が多くなる
。

更に、こうした粒状化を行っても、ティンフリー鋼板の
優れた金属光沢、塗装特性を確保するには、Ｓｎ付着量
を２００ｍｇ／ｒｎ’以下に限定する必要があった。

以上、錫メッキの付着状況について、特開昭８２−１２
４２９６との相違点にも言及し、本発明の内容を述べた
が、特開昭６２−１２４２９８と本発明が異る点は、特
開昭８２−１２４２９８が鋼板の露出部を不連続とし、
錫メッキ部分で溶接性を確保することを狙っている。こ
れに対して１本発明では、ティンフリー鋼板の特性を確
保するために、錫を粒状化することで、鋼板の露出部を
極力多く残す（不連続化）ことを特徴としている。

こうした考えの違い、又製品の皮膜構成の違いは、その
後のクロムメッキ、クロメート処理方法の違いにもなっ
て現れてくる。即ち、特開昭８２−１２４２９８では、
錫の被覆率が比較的高くなることから、錫上べも金属ク
ロム、クロム水和酸化皮膜が、鋼板露出部分と同様に均
一に付着しなければならないとしており、このためクロ
ムメッキ条件の電流密度を限定することが必要となって
いる。

本発明では、鋼板露出部が大部分であり、この鋼板露出
部にティンフリー鋼板と同様の金属クロム並びに、クロ
ム水利酸化皮膜が形成されれば。

ティンフリー鋼板の特性が確保されることから、特に錫
量の上に鋼板露出部と同様の皮膜が形成される必要はな
い、寧ろ、本発明では、クロムメッキ層上に突起してい
るこの粒状錫が、シーム溶接時の鋼板間、又は、電極と
鋼板間との接触抵抗低減に寄与することを狙っており、
この粒状錫への、金属クロム、又はクロム水和酸化物の
析出は少ない方が好ましい。

第１図に、走査型電子顕微鏡での本発明の表面処理鋼板
の表面状況を示した。明らかに粒状錫が形成されている
。

先ず、錫量の大きさについてであるが、錫量の大きさは
０．２斗以上とする必要がある。これは、溶接性を改善
するためには、溶接時の鋼板間、電極／鋼板間の接触抵
抗を低下させる必要があり、このために、クロムメッキ
上にこの錫量が突起している必要がある。金属クロム１
５０■ｇｈｒｌ、クロム水和酸化物（金属クロム換算で
クロム（（ｌｓｇ／ｍ″）の厚みは、約０．０４１４．
程度であり、このクロムメッキ層上に突起し、溶接性を
改善するには０．２ＪＬ以上が必要である。

次に２．０　ｔｔ、以下としたのは、これ以上の粒径を
持った錫量は、鋼板表面との密着性に劣ること、又、２
０〜２００ｍｇ／ｒｎ’の限られた錫メッキ量では、必
要な数の錫量が得られないためである。

最も望ましい錫量粒径の大きさは０．３〜１．０　用で
あり、この範囲に錫量径を制御すれば、略２．Ｏｇ／ｒ
ｎ’以上の錫メッキを施したと同様の高速シーム溶接性
が確保される。

次に、錫量の数を１×１０９〜１ｘｌＯ１２個／ｍ’に
限定した理由について述べる。下限は、良好な溶接性が
得られる限界の錫量の数であり、上限は。

ティンフリー鋼板の優れた金属光沢、並びに塗装特性等
の性能を損なわない範囲で決定されている。

即ち、１×１０９個／ｒｎ’未満では、接触抵抗が大き
く高速溶接性を有しないからであり、１ｘｌＯＬ２個／
ｒｎ’超では、外観が若干白くなったり、塗料密着性も
ティンフリー鋼板のそれに比べ低下するためである。

次に、錫メッキ量を２０〜２００ｍｇ／ｒｒｆに限定し
た理由について述べる。これは、上記した、錫の粒径、
並びに錫量の数が限定されると自ずと決定される数値で
あるが、錫メッキ量の限定範囲を明確にする為に設定し
たものであり、限定理由は、錫量の数を限定したと同じ
理由であり、下限は優れた溶接性を確保するための必要
量であり、上限はティンフリー鋼板の特性を損なわない
範囲で錫メッキ量が限定されている。

以上、錫量の径、錫量の大きさ、更に、錫メッキ量の限
定範囲を明確にしたが、錫の被覆率の観点から上記の限
定範囲を整理すると以下の如くなる。即ち、錫の被覆率
を尺度としてみると、錫量の被覆部／鋼板露出部との比
率を１／１９（錫量の被覆率５％）〜２／８（同２０％
）程度にすることが望ましく、上記の錫メッキの諸条件
が限定される。

次に、クロムメッキ、並びにクロメート処理方法につい
て述べる０本発明では、これらクロムメッキ、並びにク
ロメート処理方法について特に限定するものではない、
即ち、通常のティンフリー鋼板を製造する方法に従って
、クロムメッキ、並びにクロメート処理すれば良く、錫
が付着していない鋼板露出部が８０％以上存在すること
から、通常の方法でクロムメッキ、並びにクロメート処
理すれば、鋼板露出部に金属クロム、並びにクロム水和
酸化物層が形成され通常のティンフリー鋼板と同等の特
性を示すことになる。

メッキ条件によっては、粒状錫の上には、金属クロムが
析出せず、専らクロム水和酸化物層が生成したり、又、
その逆の場合もあるが、粒状錫とへのクロムの析出は、
鋼板露出部に比較して少ない、又１例え粒状錫上に、ク
ロムが析出しても、下層の軟らかい錫が０．１１Ｌ以上
の厚みを持っており、接触抵抗の低減に寄与すると推定
される。

従って、本発明においては、錫メッキ上のクロム析出状
況は特に規制するものでなく、鋼板露出部が本来のクロ
ムメッキ層、クロム水和酸化物層を形成していることが
肝要である。この為に、本発明の表面処理鋼板のクロム
メッキ層、クロム水和酸化物層の量は、−船釣テインフ
リー鋼板の範囲である、金属クロムを３０〜１５０震ｇ
／ｒｎ’、クロム水和酸化物層のクロムを２〜４０層ｇ
／ｒｔｆ（金属クロム換算）に限定した。

一般的にはクロム水和酸化物のクロムは、１０璽ｇ／ｍ
’程度以上が必要とされているが、これは接着製缶法に
おける接着力を確保するためであり、船釣な塗料密着性
を確保するためには２■ｇ／ｌｎ’程度で十分であり、
シーム溶接性に悪影響するクロム水和酸化物層の厚みは
、少ない方が好ましく、本発明では、下限のクロム量（
クロム水和酸化物層）を若干低めとした。従って、金属
クロム量、並びにクロム水和酸化物量は、製缶方法、内
容物等により適宜選択すれば良い。

実施例 次に、本発明の内容を実施例、及び比較例に基づき具体
的に説明する。

実施例１ 通常の方法によって冷間圧延、連続焼鈍、及び調質圧延
された厚さ０．２３ｍｍの低炭素冷延鋼板に、通常の脱
脂（ＮａＯＨ５０ｇ／　ｌ、６０℃、電流密度１０Ａ／
ｄｒｎ’で１秒の陰極電解処理）、酸洗（硫酸５０ｇ／
交、３０℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ″で１秒の陰極電解
処理）を施した後、次の処理条件で、錫メッキ、及びク
ロムメッキを行って、第１表に示した実施例１〜５を、
次いで、比較例１〜５を作成し、評価した結果を第１表
に示した。

［１］錫めっき （１）浴条件 ６ｇ／１） ＳｎＳＯａ　　　ＩＯｇ／ｌ　　（Ｓｎ＋２Ｈ，Ｓ０４
　　３０ｇ／交 浴温度　４０℃ （２）メッキ条件　　電流密度 電気量 ３　　Ａ／ｄゴ １〜３　Ｃ／ｄｍＩ ［２１ （＋） クロムメッキ 浴条件　　Ｃｒｏ３１００ｇ／Ｊｌ、Ｈ，ＳＯ。

浴温度　５０℃ メッキ条件　　電流密度　５０　Ａ／ｄｒｎ’電気量　
　５０　Ｃ／ｄｔｎ” １．２ｇ／！；Ｌ ［３Ｊ評価 （１）塗料密着性 供試材にエポキシフェノール系塗料（関西ペイント（株
）　５Ｊ−６２５８）を塗装焼付（塗膜量５０１ｇ／ｄ
ｒｒｆ）後、３．０％ＮａＣ１Ｌ溶液中で１１０℃×８
０分のレトルト処理を実施した後、基盤目にナイフで疵
を入れ、テープ剥離テストを実施した。

（１０（良）←　→ｌ（不良）） （２）塗装耐蝕性 供試材にエポキシフェノール系塗料（関西ペイント　（
株）　５Ｊ−８２５８）を塗装焼付（塗膜量５０諺ｇ／
ｄｍ″）後、塗膜にナイフでクロスカットを入れた後１
．５％ＮａＣ１！、　１．５％クエン酸溶液（４０℃）
に４日間浸漬、その後クロスカット部のテープ剥離テス
トを実施して評価（５（良）←　→ｌ（不良））（３）
接触抵抗 供試材を先ず２１０℃Ｘ２０分の熱処理を行った後、５
０ｍｍ平方に切断、この試料２枚を重ね合わせ、電極径
４．５ｍｓφの電極間に挟み、次いでこの電極間に５０
ｋｇｆの加圧を加え、接触抵抗を測定した。　（電極間
に流した電流はｌＯＱＯｍＡ）　　５００　＃Ω以下な
ら合格とした。

（４）錫メッキ粒の評価 供試材を走査型電子顕微鏡で、倍率５０００〜１０．０
００倍で観察し、代表的な錫量の大きさを測定した。

又、錫量の数を５０ＪＬＸ５０ｇの視野（実際には写真
）で数えゴ当たりの数に換算評価した。

（以下余白） 発明の効果 以上詳しく説明した様に、先ず粒状に錫メッキを施し、
しかる後に通常のティンフリー鋼板と同様に、金属クロ
ム、クロム水和酸化物層を設けることにより、ティンフ
リー鋼板の優れた外観、塗料密着性、並びに塗装後耐蝕
性を保持し、尚且つ、高速シーム溶接性に優れた表面処
理鋼板が得られた。この発明により、従来、ブリキ、極
薄錫メッキ鋼板、ニッケルメッキ鋼板のみで可能であっ
た高速シーム溶接が、略、通常のティンフリー鋼板と同
じ特性を持った表面処理鋼板で可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明表面処理鋼板の表面の金属組織を走査
型電子顕微鏡で写した図面代用写真である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼板表面に片面当たり、錫量２０〜２００ｍｇ／
   ｍ＾２の錫メッキ後、３０〜１５０ｍｇ／ｍ＾２の金属
   クロム層、クロムとして２〜４０ｍｇ／ｍ＾２のクロム
   水和酸化物層を形成させた鋼板において、錫メッキ層の
   錫を粒状とし、その錫粒の粒径を０．２〜２．０μ、そ
   の錫粒の数を１×１０＾９〜１×１０＾１＾２個／ｍ＾
   ２とし、錫が付着していない鋼板露出部分、及び錫粒の
   上に金属クロム、及びその上にクロム水和酸化物が存在
   することを特徴とする溶接性、塗料密着性に優れた表面
   処理鋼板。