JPH03180486A

JPH03180486A - 溶接缶用ティンフリー鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH03180486A
Application number: JP31827089A
Authority: JP
Inventors: Toshio Sato; 利夫佐藤; Satoru Sato; 覚佐藤; Makoto Himeno; 姫野　誠; Fumio Kokado; 古角　文雄
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1989-12-07
Filing date: 1989-12-07
Publication date: 1991-08-06

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、飲料缶・食料毎などの食缶関係、あるいは、
１８℃缶、ベール缶なとの雑缶関係などの多分野で使わ
れる溶接缶用ティンフリー鋼板の製造方法に関するもの
である。

〈従来技術〉従来より缶用材料としては、ブリキとティンフリー鋼板
が主として使われている。　ブリキを缶用材料とした場
合には、省資源、コスト削減および外観などのために、
ブリキの加工方法は半田毎から溶接缶へ急速に移行しつ
つあり、また錫目付量も２．８ｇ／ｍ２以上の厚目付に
代わり、１．０ｇ／ｍ２以下の薄目付のものが開発され
ている。

しかし、この薄目付ぶりきにおける加工方法が優れてい
るとはいっても、コスト的にみるならば、ティンフリー
鋼板の方がはるかに安価であり、このためティンフリー
鋼板の使用量は増加している。

このティンフリー鋼板は、鋼板表面に金属クロムとクロ
ム酸化膜（クロム水和酸化膜）の薄い皮膜を形成せしめ
た鋼板であり、これは半田付ができないこと、およびそ
の表面皮膜の高抵抗、高融点のために溶接しにくいこと
等で、主に接着缶として使われている。

しかし、この接着缶は、接合部の重ね合せが５ｍｍ以上
必要であり、かつ巻締部からの真空漏れも生じやすかっ
た。

そのため、溶接できるティンフリー鋼板が開発されるこ
とで、接合部の重ね合せが０．２〜０．４ｍｍと小さく
、素材を節約でき、しかも巻締部からの真空漏れの危機
も防止することができるとして、溶接できるティンフリ
ー鋼板の開発が待たれている。

これまでにも、溶接できるティンフリー鋼板或は製造方
法を提供するものとして、例えば、特公昭５７−１９７
５２号などが公知である。

しかし、これは金属クロム或はクロム酸化膜量を少なく
することにより、溶接性の向上を図っているために、そ
のようなティンフリー鋼板は、金属クロム層がポーラス
な構造となって、どうしても耐食性を著しく損なうこと
になる。

また、特開昭６２−５４０９６号には、金属クロム層表
面に粒状若くは角状の突起を発生させ、その上に必要量
のクロム酸化膜を付与しているだけのティンフリー鋼板
が開示されている。　しかし、この金属クロム全体を覆
っているクロム酸化膜の厚みはミクロ的に不均一であり
、溶接時に発生する熱の形態が局部的に不均一となるた
め溶接性に不利となる。

〈発明が解決しようとする課題〉そこで本発明は、上述した従来技術の欠点を解決し、金
属クロム層とクロム酸化膜層とからなる構造において、
溶接性、塗装耐食性のいずれにも優れたティンフリー鋼
板を得ることを目的とする。

く課題を解決するための手段〉そこで本発明は、鋼板に、金属クロム層とクロム酸化膜
層とを有するティンフリー鋼板を製造する方法において
、Ｃｒ１１＋を含む水溶液中にてクロムめっき処理を施し
た後、陽極処理をし、さらに再クロムめっき処理を施す
ことにより、１０〜１５０ＩＩ１ｇ／ＩＩ＋２の金属ク
ロム層を形成させ、Ｃｒ’ゝを含む水溶液中にて、初期
低電流処理後、通常の電流値で陰極処理を施すことによ
り、３〜３０　ｒａｇ／ｍ’のクロム酸化膜層を形成さ
せることを特徴とする溶接缶用ティンフリー鋼板の製造
方法を提供する。

また、前記金属クロム層の形成に際し、前記再クロムめ
っき処理後に再陽極処理を行なうのが好ましい。

さらに、初期低電流処理の電流密度は０．１〜６　Ａ／
ｄｍ’の範囲であるのが好ましい。

以下、本発明について、詳細（説明する。

本発明の溶接缶用ティンフリー鋼板は、鋼板表面に１０
〜１５０　ｍｇ／ｍ”の金属クロム層と、その上に３〜
３０　ＩＤｇ／ｒｎ’のクロム酸化膜層を有する。

そしてこの金属クロム層は、鋼板にＣｒ’°を含む水溶
液中にてクロムめっき処理した後、陽極処理し、さらに
再度、クロムめっき処理を施すことによって得られる。

　あるいは、さらに上記再クロムめっき処理のあとに、
再度陽極、ＩＡ埋を施してもよい。

本発明において、鋼板上に形成させる金属クロム量は、
１０〜１５０　ｍｇ／ｍ’の範囲とする。

第１図に金属クロム量と塗装耐食性との関係をグラフで
示すように、金属クロム量が１０ｍｇ／ｍ２未満である
と十分な耐食性を得ることができず、１５０　ｍｇ／ｍ
”を超えると、第２図に示すように溶接性が低下する。

　これは金属クロムの融点（１９０５℃）が鋼板の融点
（１５３５℃）よりかなり高いことに起因する。

また、金属クロム量と溶接性との関係を金属クロム層に
突起部を有した場合と平滑な場合とで、それぞれを第２
図に示すところによれば、金属クロム層は、平滑なもの
よりも金属クロム層の一部が突起した形状を有するもの
のほうが溶接性にすぐれていること、その際、金属クロ
ム量は１５０　Ｂｉｔｓ”以下である方が溶接性の効果
がさらに優れていることは明らかである。

一般に、抵抗溶接に最も大きく影響するのは接触抵抗で
あり、接触抵抗が小さいほど溶接性は良いことは公知の
ことである。　すなわち接触抵抗は、例えば銅ワイヤー
電極を用いて溶接した場合には、銅ワイヤー電極を介し
た加圧力の増大により減少する。　そこで具体的に平滑
な金属クロム層を有するティンフリー鋼板と金属クロム
の一部が突起した形状を有するティンフリー鋼板の接触
抵抗を荷重をかえて調べ、これらの関係を第３図に示す
。　この結果より、どちらの場合も荷重が大きくなるに
つれて接触抵抗は小さくなるが、その程度は金属クロム
の一部が突起した形状で存在するほうが大きい。　これ
は、荷重がかかったとき、硬い金属。

クロムの突起部分が非導電性の柔らかいクロム酸化ａ層
をつき破り、電気が通り易くなるためと考えられる。

また、クロム酸化膜層は、前記金属クロム層上に、３〜
３０　ｍｇ／ｍ２形成させるのがよい。

第４図社、クロム酸化膜量と塗装耐食性との関係を示す
ように、クロム酸化膜量が３　ｍｇ７ｍ２より少ない場
合は塗装耐食性が低下してしまうため好ましくない。　
また、非導電性でかつ融点も１９９０℃と高いクロム酸
化膜で鋼板最表層を覆ってしまうために、クロム酸化膜
量を３０　ｍｇ／ｍ２超とするとクロム酸化膜下の金属
クロムに突起部を設けたとしても溶接性に悪影響を及ぼ
してしまうため好ましくない。

ざらにクロム酸化膜層の厚みは、主クロ的に均−Ｃする
のが好ましい、　　ミクロ的にクロム酸化膜層の厚みが
不均一でいわゆる厚みムラが著しい場合には、溶接電流
によって発生する熱の発生形態が局部的に不均一となり
溶接性に不利となるためである。

次に、このような溶接缶用ティンフリー鋼板を安定して
経済的に製造する方法はついて述べる。

本発明の溶接缶用ティンフリー鋼板は、鋼板表面に金属
クロム層およびその上にクロム酸化膜層を形成させて得
られる。

すなわち、まずはじめに常法に従って、脱脂・酸洗した
あと、Ｃｒ”を含む水溶液中で、クロムめっき処理を施
した後、陽極処理をし、さらに再度クロムめっき処理を
施して金属クロム層を形成させる。　この場合、再クロ
ムめっき処理の後、さらに、再陽８ｉ処理を施してもよ
い。

ここで述べるクロムめっき処理とは、一般的な方法であ
ればよい。　クロムめっきに用いるめっき浴は、Ｃｒ”
を含む水溶液であればよく、その他の成分は特に限定さ
れない。　またＣｒ”以外に、硫酸根、フッ化物等の助
剤を含有してもよい。

また、本発明の方法の一特徴として、この金属クロム層
形成時にクロムめっき処理を２度に分けて行い、この処
理の間に陽極処理を施す、　この処理を行うことによっ
て、金属クロム層に突起を形成させることができる。　
これまでにも、断続的にクロムめっき処理を行う場合・
に、粒状あるいは角状に突起した金属クロムの析出する
現象を観察されることが知られている。

これは、電解が一旦中断したときに、金属クロ層の上に
形成される若干量の非金属クロム層（クロム酸化膜層）
においてミクロ的な不均一溶解が起こり、これが再電解
したときに、金属クロムの異常析出を引きおこすことに
よる。　しかしこのように非金属クロム層のくクロ的な
不均一溶解に依存する方法では、突起した金属クロムを
安定して得ることは困難であり、また鋼板の幅方向で、
突起した金属クロムの析出がバラツクなど工業的に行う
には不通である。　そこで、非金属クロム層のミクロ的
な不均一溶解を安定して工業的に行う方法として、陽極
処理（逆電解）を行う。　尚、ここで陽極処理前に金属
クロムと若干量の非金属クロムが存在し、かつ陽極処理
後に金属クロムが析出するクロムめっき処理を行うこと
が肝要である。

また、非金属クロム量の調整を目的として、同浴中で更
に陽８ｉ処理を行い、非金属クロム層の一部を溶解せし
めてもよい。

続いて本発明の製造方法において、硫酸根・フッ化物等
の助剤およびＣｒ６＋を含む水溶液中でクロム酸化膜を
得るために陰極処理（ケミカル処理）を行う。

この陰極処理は、初期低電流処理と主電解に分けられる
。　ここで、初期低電流処理の目的は、先のクロムめっ
き時の陰極処理で形成された粒状部以外の金属クロムお
よびクロム酸化膜におけるミクロ的凸部あるいは厚い部
分にケミカル処理時の陰極処理で優先的に析出がおこり
、ミクロ的に不均一な厚みになることを防止するもので
ある。

第５図にクロム酸化膜形成のための陰極処理において、
低電流処理を施した場合とそうでない場合のクロム酸化
膜量と溶接性との関係を示す。　クロム酸化膜がミクロ
的に不均一な厚みになると、溶接電流によって発生する
熱の発生形態が局部的に不均一となり、チリを発生させ
たり、溶接ナゲツト部に不都合な空洞（ブローホール）
を生じさせ、溶接性に不利となる。

そのためケミカル処理での陰極処理を、はしめ好ましく
は０．１〜６　Ａ／ｄｍ’の低電流にて行うことにより
、不均一化を修復するのが好ましい。　この初期低電流
処理において、０．　１＾／ｄＩ１１２未満、また６　
Ａ／ｄ＋ｎ’超では、前述の効果が乏しい。

また、次に主電解は公知の方法を用いて、初期低電流処
理での膜厚量と所望するクロム酸化膜の差に応じた通常
の電解を行うことにより、本発明のティンフリー鋼板を
得ることができる。　主電解は一般的に１０〜３０　Ａ
／ｄｍ”で行われる。

〈実施例〉以下に本発明を実施例に基づいて、さらに具体的に説明
する。

（実施例１）板厚０．２０ｍｍ、幅９００ｍｍの冷延鋼板に通常の脱
脂・酸洗を施した後１、本発明の製造方法を用いて表１
に示す条件で、クロムめっき処理−陽ＶＪ処理−クロム
めっき処理＝（必要に応じ）陽極処理からなる金属クロ
ム層および微量のクロム酸化膜層と、低電流処理、主電
解処理（２回）からなる陰８ｉ処理を行い、クロム酸化
膜層とを設けてティンフリー鋼板を得た。

各金属クロム層およびクロム酸化膜層を得るためのめっ
き浴組成を下表に示す。

各ティンフリー鋼板について溶接性および塗装後の耐食
性を評価した。

（比較例１）前記実施例１と同様の冷延鋼板に金属クロム層およびク
ロム酸化膜層を表１に示すように、本発明の製造方法以
外の方７去により、ティンフリー鋼板を得た。

この鋼板について、同様に溶接性および塗装後の耐食性
を評価し、あわせて結果を表１に示した。

（塗装耐食性）ＵＣＣテスト　（Ｕｎｄｅｒ　ＣｕｔｉｎｇＣｏｒｒｕ
ｓｉｏｎの略）は、ティンフリー鋼板にエポキシフェノ
ール系の塗料を５０　ｍｇ／ｃｍ２塗装、焼付後、鋭利
なカッターナイフで塗膜面から鉄素地に達する疵をクロ
ス状に入れ、次にこれをクエン酸１．５ｗｔ％、塩化ナ
トリウム１．５ｗｔ％からなる水溶液中に浸漬し、５０
℃で３日間放置し、期１間経過後クロスカット部の腐食
幅を観察し下記に示す方法で評価した。

腐食幅　（ｍ＋ｕ）　　　評価０．２以下　・・・・・・・・・・・・　００．２〜０
．５　　・・・・・・△ ０．５以上　・・・・・・・・・・・・　×（？８接性
の評価）ティンフリー鋼板を２１０℃Ｘ２０分空焼後に、スード
ロニック溶接機を使用し、溶接可能適正電流範囲の広さ
、溶接外観、溶接強度により総合評価を行い、その評点
については、つぎに示すとおりである。

◎・・・著しく良好　　　△・・・やや劣る○・・・比
較的良好　　　×・・・著しく劣る表１より明らかなよ
うに、本発明の製造方法に示す要件を全て満足する実施
例は、塗装耐食性および溶接性のいずれにも優れている
ことがわかる。

しかし、比較例に示すように、陽極処理を施さず、金属
クロム粒状を作らなかったり、ケミカル処理時の初期時
に、低電流としなかった場合には、溶接性および耐食性
の点で劣っていることがわかる。

〈発明の効果〉本発明の製造方法によれば、金属クロムの一部が突起し
、その表面をクロム酸化膜が均一に被覆するため、溶接
性、塗装耐食性に優れたデインフリー鋼板が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、金属クロム量と塗装耐食性との関係を示すグ
ラフである。第２図は、金属クロム量と溶接性との関係を示すグラフ
である。第３図は、金属クロム層が平滑な場合および突起してい
る場合における荷重と接触抵抗との関係を示すグラフで
ある。第４図は、クロム酸化膜量と塗装耐食性との関係を示す
グラフである。第５図は、クロム酸化膜量と溶接性との関係を示すグラ
フである。ＦＩＧ、１・宝−黒りＯム量（ｍｑ／ｍ’）ＦＩＧ、２４′−２１クロム−ｔ（ｍｇ／ｍ’）ＦＩＧ、３眉！（Ｋｇｆ）ＦＩＧ、４クロム西に化Ｆｌ臭量（ｍ９／ｍ’）ＦＩｏ、５クロム西に忙月莫量（ｍ（１／ｍ’）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鋼板に、金属クロム層とクロム酸化膜層とを有す
るティンフリー鋼板を製造する方法において、Ｃｒ＾６＾＋を含む水溶液中にてクロムめっき処理を施
した後、陽極処理をし、さらに再クロムめっき処理を施すことにより、１０〜１５０ｍｇ／ｍ
＾２の金属クロム層を形成させ、Ｃｒ＾６＾＋を含む水溶液中にて、初期低電流処理後、
通常の電流値で陰極処理を施すことにより３〜３０ｍｇ
／ｍ＾２のクロム酸化膜層を形成させることを特徴とす
る溶接缶用ティンフリー鋼板の製造方法。
（２）前記金属クロム層の形成に際し、前記再クロムめ
っき処理後に再陽極処理を行なう請求項１に記載の溶接
缶用ティンフリー鋼板の製造方法。
（３）前記初期低電流処理の電流密度は０．１〜６Ａ／
ｄｍ＾２の範囲である請求項１または２に記載の溶接缶
用ティンフリー鋼板の製造方法。