JPH0243835B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、各種の食品および飲料などを充填保
存するすぐれた溶接缶用表面処理鋼板およびその
製造法に関するものである。

（従来技術） 食品、飲料を充填保存する容器である缶体を得
るための製缶方法は半田法、接着法が主体であつ
た。しかしながら、近年電気抵抗溶接による製缶
方法が著しく発展普及し、安価で溶接性、耐食
性、塗装性の優れた缶用材料が強く望まれるよう
になつた。

ぶりきの溶接性は非常に良好であるが、めつき
されているSnは高価であり、溶接性、耐食性、
塗装性の許すかぎり、そのSnめつき量を低減さ
せる試みがなされてきた。しかしながら、単に
Snめつき量を低減させただけでは、それに伴つ
てこれらの諸特性は次第に劣り、Snめつき量と
して約１ｇ／m²以下となると諸特性の劣化を補う
目的で何らかの改良技術が提起されてきたのが実
情である。例えば、低Snめつき量での耐食性を
改良する目的で、鋼板表面に30〜1000mg／m²の
Niめつき層を設け、その上に50〜2000mg／m²Sn
めつきを行い加熱溶融処理を施す方法（特開昭57
−23091号）が提起されている。この方法は、Ni
下地処理を施すことにより、Snめつき量を減少
させても重ねめつきによる相乗効果でピンホール
生成量が少くなり耐食性が向上することを期待し
たものであり、相乗効果によりNiとSnめつき量
を合わせた総めつき量を少なからず減少できたと
しても必要Ni量範囲が30〜1000mg／m²と広いこ
とから推定して、高価なめつきSnの一部を、金
属価格としては決して安いとは言えないNiに置
換した構造となつている。その他、焼鈍前に30〜
300mg／m²のNiめつきを施し、焼鈍時の熱により
鋼板表面へNiの一部又は全部を拡散浸透させて
Fe−Ni合金層を形成させ、さらに調質圧延によ
り圧下率0.5〜15％の歪を与えた後、電気めつき
Snを100〜1500mg／m²施す方法（特開昭60−
33362号）が提起されている。いずれも、Ni層又
はFe−Ni合金層による耐食性向上を主目的とし
たものである。

（発明が解決しようとする問題点） 以上説明した従来技術においては、高価なSn
を薄めつき化した場合における諸特性の劣化を
Niと組み合わすことによりできるだけ軽減させ
るという目的は果しているものの単に溶接性の向
上、あるいは塗装後耐食性の向上効果のみに偏つ
たきらいがあり、両特性を同時に満足させるよう
な溶接缶用材料の開発が望まれていた。

（問題点を解決するための手段） 鋼板表面を通常の方法で脱脂し、それに引き続
き酸洗を行つた後、PH10以上の水溶液中で、鋼板
表面に電気量３〜30クローン／ｄm²の陽極処理を
施し、その後５〜20mg／m²のNi電気めつきを行
つた後に400〜900mg／m²の電気めつきSn層をも
うけ、引き続き加熱溶融処理をすれば、金属Sn
が不連続な島状となつた表面が得られ、この島状
金属Sn以外の部分はFe−Sn合金層およびNi−Sn
合金層に富む表面となり、溶接缶用表面処理鋼板
として優れた溶接性、塗装後耐食性を兼ねそなえ
ていることが判明した。

Snめつき前に２〜30mg／m²のNiめつきを施す
ことにより、塗装焼付加熱後においても、良好な
電気抵抗溶接性に必要な金属Snを確保するとい
う方法は特開昭60−56074号において、既に開示
されている。

ところが、この公報においては、Niめつき量
とSnめつき量を限定するのみで、本発明の最も
特徴とするSnめつき前にPH10以上の水溶液中で
電気量３〜30クローン／ｄm²の陽極処理を施した
後にNiめつきを行い、さらに錫めつき後に加熱
溶融処理を施すことにより、表面から観察すると
Fe−Sn金層およびNi−Sn合金層に富む表面と不
連続に分布した島状に金属Snを同時に存在させ
るという本発明の特徴とは異なつている。

Snめつき前に、PH10以上の水溶液中で陽極処
理した後のNiめつき量とSnめつきに引き続き加
熱溶融処理した後の金属Snの分布の関係を調査
した結果、第１図に示すように、Ni量が５〜20
mg／m²の範囲において、表面の金属Snは不連続
島状に（第２図参照）に分布しているのに対し、
20mg／m²を超えると表面のSnは均一に分布して
おり、本発明の特徴とする表面は得られない。

本発明において５〜20mg／m²のNiめつき前に
施される陽極処理はPH10以上のアルカリ溶液中で
行われるが、このアルカリ溶液としては、アルカ
リ金属あるいはアンモニウムの水酸化物、炭酸
塩、重炭酸塩、ホウ酸塩から選ばれた１種又は２
種以上を含む処理液であつて、いずれもPH10以上
のアルカリ性水溶液で電気量３〜30クローン／ｄ
m²の陽極処理を施すことを特徴としている。溶液
はPH10以上のアルカリ性に維持する必要がある
が、前述のアルカリ金属あるいはアンモニウムの
水酸化物などの濃度は特に限定されるものではな
い。あえて限定すれば10〜100ｇ／が好ましい。
10ｇ／以下では浴電圧が高くなり、電力の浪費
となる。また100ｇ／以上でも特に本発明の目
的とする効果に悪影響を与えないが、省資源の面
より限定される。陽極処理における電気量は３ク
ローン／ｄm²以上より効果が現われ、30クロー
ン／ｄm²以上にしても特に特性の確保において支
障はないが工業的に容易に実施できるという制約
から30クローン／ｄm²と限定される。このアルカ
リ溶液中での陽極処理前に同浴中で陰極処理をか
けても効果は変らず同浴中における最終極性を陽
極としさえすれば良い。温度は常温でよく、特に
加熱の必要はない。

アルカリ水溶液中の陽極処理に引き続き行われ
るNiめつきは通常のNiめつき法で行われる。例
えば、ワツト浴ではNiSO₄・6H₂O 200〜300ｇ／
、NiCl₂・6H₂O 20〜50ｇ／、H₃BO₃ 20〜
40ｇ／、スルフアミン酸浴ではスルフアミン酸
Ni 300〜500ｇ／、H₃BO₃ 20〜40ｇ／の浴
組成で電流密度２〜30A／ｄm²、浴温30〜70℃の
条件で行われる。本発明に必要なNi量を得るに
は、おおむね電気量として１〜３クローン／ｄm²
程度の陰極電気で可能である。

Sn量を片面当り400mg／m²以上としたのは、
400mg／m²未満では本発明の最も特徴とする金属
Snの島状分布が得られないからであり、上限の
Sn量を900mg／m²以下としたのは、900mg／m²を
越えると溶融されたSnが多くなり全面に均一に
濡れ、本発明の特徴とする表面は得られなくな
る。

Snめつきは、通常ぶりきにおいて使われてい
るSnめつき法が使われ、特にその方式は限定さ
れない。例えばフエノールスルフオン酸浴として
フエノールスルフオン酸10〜30ｇ／（硫酸に換
算して）、SnSO₄ 40〜80ｇ／、エトキシ化αナ
フトールスルフオン酸0.5〜10ｇ／の浴組成に
おいて、温度30〜50℃、電流密度５〜50A／ｄm²
のめつき条件で行われる。

Snめつきに引き続き１〜３秒で鋼板の温度を
240〜350℃迄加熱した後に急冷する加熱溶融処理
が施される。この加熱溶融処理により、Sn融点
以上に加熱されたSnめつき層は溶融するととも
にその表面張力により不連続な島状に分布する。
このような金属Snの不連続な島状の分布は、Sn
めつき前の下地がアルカリ溶液中での陽極処理、
引き続き行われる５〜20mg／m²のNiめつきによ
りはじめて効果的に達成される。

本発明において、最上層に塗装密着性、塗装後
耐食性、未塗装耐食性の向上を目的として、従来
から良く知られているクロメート系後処理が施さ
れる。このクロメート系後処理層の全クロム量と
して片面当り３〜20mg／m²、好ましくは５〜15
mg／m²とする必要がある。全クロム量が３mg／m²
未満では、溶接性には何ら支障はないが、塗装後
耐食性、未塗装耐食性が劣り実用的でない。一
方、20mg／m²を越えると、溶接による製缶方式の
場合、電気抵抗が高くなり溶接時に局部過熱が生
じ易く、溶融鉄の針状「散り」が生じ易くなり、
著しく溶接部の外観が悪くなる。全クロム中に金
属クロムが含まれる場合は、この金属クロム量は
17mg／m²以下とすることが溶接性の観点から望ま
しい。全クロム量から金属クロム量を引いた残り
の水和酸化物クロム量は、塗装後耐食性の確保の
観点から３mg／m²以上とするべきである。

本発明におけるクロメート系後処理は、従来か
ら良く知られているぶりきの重クロム酸電解後処
理または、30〜100ｇ／のクロム酸、重クロム
酸、クロム酸塩を主体とした溶液に、助剤として
0.01〜５％程度の硫酸、硫酸塩、弗酸、弗化物を
１種又は２種添加した浴中で温度30〜60℃、電流
密度５〜20A／ｄm²で陰極電解することにより実
施される。

（発明の作用） 本発明のように金属Snを島状に分布させるこ
とにより、同じ金属Sn量をもち金属Snが均一分
布したものに比較して、第３図に示すように接触
電気抵抗は低く、溶接性が著しく向上する。又第
４図に示すようにNi量５〜20mg／m²の範囲にお
いて、本発明のアルカリ前処理を施さないものに
比較して、耐糸錆性が格段に向上している。

アルカリ水溶液中での陽極処理及びNiめつき
層が加熱溶融処理後の金属Snを島状に分布させ
る理由については明確ではないが、陽極処理によ
り生成する薄い陽極酸化皮膜がその上層の微量
Niめつき層と相俟つて、Snめつき後の加熱溶融
処理時に溶融したSnが部分的に「はじき」現象
を起こし、金属Snが島状分布になるものと稚定
される。このように金属Snが島状となり局部的
に金属Sn量が多い部分が存在することにより、
この金属Sn層の流動効果により溶接時の接触電
気抵抗が低くなり、溶接性が向上するものと思わ
れる。又、島状の金属Sn以外の部分は、金属Sn
が「はじき」により薄くなつた部分であるが、緻
密なFe−Sn合金層およびNi−Sn合金層に富む表
面となり、塗装後耐食性の向上に寄与する結果、
溶接性、塗装耐食性の両特性が同時に得られたと
推定される。

（実施例） 次に本発明の実施の方法につき説明する。

ぶりき製造において行われている通常の方法に
よつて冷間圧延され、連続焼鈍および調質圧延さ
れた0.20mm厚の軟鋼板を使用した。

実施例、比較例に使われたNiめつき浴はワツ
ト浴（NiSO₄・6H₂O 250ｇ／、NiCl₂・6H₂O
30ｇ／、H₃BO₃ 40ｇ／）およびスルフアミ
ン酸浴（スルフアミン酸Ni 350ｇ／、H₃BO₃
40ｇ／）を使用した。Snめつき浴はフエノー
ルスルフオン酸浴（硫酸Sn60ｇ／、フエノー
ルスルフオン酸30ｇ／、エトキシ化αナフトー
ルスルフオン酸５ｇ／）、およびアルカリ浴
（錫酸ソーダ80ｇ／、苛性ソーダ15ｇ／）を
使用した。加熱溶融処理は1.6秒間で板温を280℃
まで昇温後、直ちに水冷を施すことにより実施し
た。第１表に実施例、比較例の処理工程および特
性評価結果を示す。

比較例１は、アルカリ溶液中での陽極処理を行
わない場合であるが、金属Snは均一分布となり、
溶接性、耐糸錆性ともに劣つている。比較例２は
金属Snを島状に分布させるに必要な加熱溶融処
理を施さない例であるが特に耐糸錆性が不充分で
ある。

Ni量が本発明の範囲を外れている比較例３は
塗装後耐食性は優れているものの溶接性は劣つて
いる。又比較例４はSn量が本発明の範囲を外れ
ている例であるが、表面金属Snは島状分布とな
らず、溶接性、塗装後耐食性ともに劣つている。

実施例および比較例における特性評価方法を以
下説明する。

(1) ワイヤーシーム溶接性試験 ワイヤーシーム溶接性は溶接部の機械的強度が
母材強度を越えるに必要な電流下限と溶接部から
ちりを発生させる上限電流との差により表わさ
れ、差が大きいほどワイヤーシーム溶接性に優れ
る。この差分と溶接缶用表面処理鋼板を二枚重ね
して、二つの円盤電極間に挿入し、周速５ｍ／
minで回転させ、5Aの直流電流を流して電極間
の電圧を測定し、求めた接触電気抵抗値とは良好
な逆相関がある。このため溶接性の指標として、
210℃20分加熱後の接触抵抗で表わした。

(2) 塗装後耐食性試験 （耐糸錆性試験） ビニールオルガノゾルを75mg／m²塗装し、200
℃10分焼付を行い、地鉄に達するスクラツチを入
れた後、エリクセン加工を５mm行い、３％食塩水
に１時間浸漬後、塩水をふきとり、45℃で相対湿
度85％の恒温槽に10日間放置し、スクラツチから
発生した糸錆を４段階法で評価した。

（アンダーカツテイング・コロージヨン試験：
UCC） フエールエポキシ塗料を65mg／ｄm²塗装し、
210℃10分焼付を行い、荷重200grで十字のスクラ
ツチを入れた。1.5％クエン酸＋1.5％食塩水溶液
に浸漬して、窒素ガスを用いて脱気した後、37℃
で15日間保存をした。試験後、試料のスクラツチ
からの腐食巾及び腐食程度を４段階法で評価し
た。

（発明の効果） 以上詳しく説明したように、Snを薄めつきし
た場合において、本発明のごとく表面の金属Sn
を島状に分布させることにより良好な溶接性と塗
装後耐食性を兼ね備えた溶接缶用材料が得られ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアルカリ溶液中での陽極処理
を施したものと、施さいものの、金属Snの島状
分布発生程度を比較したものである。第２図は、
本発明の特徴である金属Snが島状に分布した形
態を示した拡大写真である。第３図及び第４図は
それぞれ本発明のアルカリ溶液中での陽極処理が
溶接性及び耐糸錆性に及ぼす効果を示している。

【表】

【表】 評価記号：◎ 著しく良好、○ 良好、△ やや
劣る、× 劣る

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋼板表面に、先ずPH10以上のアルカリ水溶液
   中で３−30クローン／ｄm²の陽極処理した後、さ
   らに５−20mg／m²のNiめつきを施し、次に400−
   900mg／m²のSnめつきを施し引き続き温度240−
   350℃で加熱溶融処理を施して、該めつきSnを不
   連続な島状分布形態とさせた後、クロメート系後
   処理を施すことを特徴とする溶接缶用表面処理鋼
   板の製造方法。