JPH03249195A - 溶接缶用極薄Ｓｎめっき鋼板及びその製造方法 - 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］ この発明は、食缶なと製缶に際して缶胴の継ぎ目を溶接
によってシームする缶用材で、塗装後耐食性や加工後の
耐食性など缶用材としての諸特性に加えて溶接性の優れ
た缶用鋼板に関する。

［従来技術］ 現在、缶用材として最も大量に用いられているものにＳ
ｎめっき鋼板とティンフリースチールとがある。Ｓｎめ
っき鋼板は前世紀から用いられて来たもので、缶用材と
してのＳｎめっき鋼板の持つ特性は極めて優れたもので
ある。しかしながら、よく知られているように、Ｓｎは
資源的に限られたものであることから、Ｓｎめっき鋼板
開発の歴史は又Ｓｎを節約する技術の歴史でもある。

缶胴は四角形の缶用材を丸めてその両端がシームされて
作られるが、このシーム技術もＳｎめっき鋼板のＳｎの
節約に応じて開発され、半田付けに始まり現在では溶接
法、接着法等が実用されている。

ティンフリースチールはＣｒめっき鋼板であり、全＜Ｓ
ｎを用いないものであるが、残念ながら、有機材料を用
いた接着法によるシームしか行えず、溶接法が実用でき
ない、接着法では、接着剤に耐熱性の限界や接着時間に
伴う生産性の低下等があり、使用上、工程上の制限を受
ける。溶接法では、継ぎ口部を重ねて銅線電極の間に挟
み、ロールによって加圧しながら電気抵抗加熱溶接を行
う、このとき、ティンフリースチールでは被膜表面に絶
縁体である酸化物が多く、継ぎ目表面同士の接触電気抵
抗が大き過ぎて高電圧を印加しなければならない、高電
圧をかけると局部的に過剰電流が流れチリと呼ばれるス
プラシュが発生する。現在では、めっき最表層に少量の
Ｓｎが存在することで、これが解消されることが判り、
このＳｎの最小量は０．０５ｇ／ｍ２であるといわれて
いる、即ち、溶接缶用極薄Ｓｎめっき鋼板の開発では、
缶用材としての耐食性や加工性等の緒特性に加えて、溶
接時に最小量のＳｎを残すことに力が注がれている。

一般には、溶接前に缶内塗料が焼き付けられ、この際に
鋼板上にめっきされたＳｎは拡散するＦｅと合金化し金
属Ｓｎの特性を失う、Ｓｎのみをめっきしその上に化成
処理を施したＳｎめっき鋼板では、この点を考慮しＳｎ
を１．１ｇ／ｍ”まで減じたいわゆる＃１０ぶりきまで
が実用されている。これに対して、更にＳｎ量を減じて
も前記した他の緒特性とともに溶接性を損なわないめっ
き被膜構成として、Ｓｎ層の下にＣｒのめっき層を設け
ることが検討されている０例えば、特開昭６２−１３９
８９８では、鋼板表面に０．０１ｇ　／　、ｚ乃至０．
２ｇ／ｍ”のＣｒをめっきし、このめっき層の上にＳｎ
をめっきすることによってＳｎめっき量を０．１ｇ／ｍ
”まで節減することが提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、Ｃｒめっき層の表面にはＣｒの酸化物や
水酸化物の存在が免れず、したがって、この上にＳｎめ
っきを施そうとすると、Ｓｎめっき被膜の付着性が悪く
、被膜の均一性が得られないと同時に電着効率低下する
。即ち、上層のＳｎは十分に活用されていない。

この発明はこの問題を解決するためになされたもので、
少量のＳｎを十分に活用することにより、Ｓｎの量を節
約しても、耐食性、塗装性その他の缶用材としての緒特
性とともに溶接性に優れた溶接缶用８ｉｉｆｆ　Ｓ　ｎ
めっき鋼板の提供を目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するための手段は、鋼板の表面にＣｒめ
っき層を有し、このＣｒめっき層の上にＮｉめっき層を
有し、そのＮｉめっき層の上に０．０５ｇ／＝２以上１
．０ｇ／ｍ”以下の均一なＳｎめっき層を有する溶接缶
用極ｆｉｌ　Ｓ　ｎめっき鋼板と、この溶接缶用極薄Ｓ
ｎめっき鋼板を製造する方法であって、この方法は、冷
延鋼板の表面に均一にＣｒめっきを施し、形成されたＣ
ｒめっき層の上に、Ｎ１を気めっきを施し、その上に０
．０５ｇ／ｍ”以上１．０ｇ／ｍ”以下のＳｎめっきを
施す溶接缶用極薄Ｓｎめっき鋼板の製造方法である。又
、上記の溶接缶用極薄Ｓｎめっき鋼板において、望まし
いめっき量の範囲はＣｒめっき層が０．０１ｇ／ｍ２以
上０．２ｇ／ｍ２以下であり、Ｎｉめっき層が０．０１
ｇ／ｍ”以上０．２ｇ／ｍ２以下である。

［作用］ 最下層のＣｒめっき層が、めっき鋼板に耐食性を与える
と共に塗装焼き付は時の５ｎ−Ｆｅ合金化を抑制するこ
とは、よく知られている。もう一つのＣｒめっき層の作
用として電位勾配を緩和する作用がある。ＮｉはＦｅ較
べてがなり責なる電位を有し、食缶内のように電解質が
存在するとＦｅをアノードとした電池を形成し、Ｆｅの
溶出を促進作用があるが、Ｃｒの電位はＮｆとＦｅとの
中間に位置し、ＮｉとＦｅの電位差を緩和し前記電池の
形成を防ぎ、Ｆｅの溶出を抑制する。

しかし、このＣｒめっき層の欠点としてその上にＳｎめ
っきを施そうとすると、めっきの付着効率が低下する現
象がある。この効率の低下を防ぐためにＮｉめつき層が
大きな効果を発揮する。金属Ｃｒの表面では酸化物或い
は水酸化物が生成され易く、Ｓｎの析出が抑制されるの
で、これら酸化物などが存在するとその上のめつき層は
被膜を形成して剥離し易い、これに加え、析出しなＳｎ
の表面拡散も容易でないため、均一なＳｎめっき層を得
ることが困難である。このため、Ｓｎめつき時にその電
着効率が著しく低下する。これに対して、Ｎｉ電気めっ
き時にはＣｒの酸化物等が還元され易く、又Ｎｉは表面
拡散性に富んでいるので、Ｃｒめっき層上でも均一性の
良い被膜を形成する。その上、Ｎｉ表面では酸化物等も
少なく、Ｎｉめっき層の表面ではＳｎの析出点も豊富に
かつ均一に分布し、加えて表面拡散も容易に行われて均
一な被膜が形成されめっき効率が向上する。

製造方法において、冷延鋼板の表面に均一にＣｒめっき
を施し、この形成されたＣｒめっき層の上にＮｉ電気め
っきを施すのは、上記したＮｉ電気めっきの還元作用と
、Ｎｉめつき層表面が持つＳｎめっきにとって優位な性
状とを利用するためである。めっき性の総合結果として
現れるめっき効率を調べてみるとこの優位性が明瞭に判
る。

第１図は、Ｎｉ電気めっき層の厚さを変えてＳｎめっき
の効率を調べた結果である６図で、縦軸はＳｎめっき効
率、横軸はＮ１めっき付着量である０両者の間には明ら
かに関係があり、Ｎ１めつき付着量が０．０１ｇ／ｍ”
近くになるとＳｎめつき効率は急に向上し、０．０２ｇ
／＋ｎ２では８０％に達する。その後は、Ｎｉが増えて
も効率上昇は緩やかである。Ｎｉ電気めっきを行わなか
った場合、Ｓｎめっき効率は４０％よりかなり低く、Ｓ
ｎの析出や表面拡散が非常に抑制されていることが推定
される。更に、Ｓｎめつき表面を観察すると、効率８０
％以上のものは平滑であったが、４０％以下のものは粗
く不均一であった。

このように、Ｎｉ電気めっきを施した後その上にＳｎめ
っきを施すと、均一なＳｎめつき層が形成され、被膜は
薄くても効率よく表面全体を覆うことができる。又、こ
のＮｉめつき層は、Ｃｒめっき層とＳｎめつき層との間
に存在すると、非常に薄くても、極めて有効に塗装焼き
付は時の５ｎ−Ｆｅ合金化を抑制し、２００℃で１０分
間の塗装焼き付は後も、殆どのＳｎが金属Ｓｎの状態で
残る。これと類似した効果はＣｒめつき層にもあるが、
Ｎｉめつき層の存在によって極めて顕著に現れる。この
ため、合金化するＳｎ量だけ余分にめっきせずに済み、
少量で溶接性を確保することができる。これに加えて、
Ｃｒめつき層は加工を受けたとき亀裂が生じ易い傾向に
あるが、Ｎｉめっき層はＳｎめっき層と共に亀裂を覆い
これを補う。

Ｓｎめっき層はシーム溶接部にあっては、Ｓｎ特有の軟
らかさと低い融点のために電気抵抗加熱溶接時の接触抵
抗を減じ良好な溶接を可能にし、又、缶内容物充填後は
耐食被膜として機能する。

Ｓｎめっき量は溶接性を確保するだけあればよいが、余
り少ないと溶接時にチリが発生するおそれもあり　Ｏ−
０５ｓｒ　／ｍ’Ｌ１Ｆは必要である−ここで得られる
Ｓｎめつ、き層は均一であるので、付着量は少なくても
溶接性、耐食性に対し共に有効に作用する。又、Ｓｎ量
は多い程溶接性は向上するが、増量の効果は徐々に小さ
くなるので、Ｓｎ節約の観点からも、１．０ｇ／ｍ”を
上限とすることが妥当て゛ある。

このように、鋼板の表面にＣｒめつき層を有し、このＣ
ｒめっき層の上にＮｉめっき層を有し、そのＮｉめっき
層の上に片面当たり０．０５ｇ／ＩＩ＋２以上のＳｎめ
っき層を有する複層にめっきされた缶用鋼板であると、
Ｓｎ量の少ないめっき皮膜構成であっても、塗装性や耐
食性などの缶用材の諸特性を満たした上に、十分な溶接
性を具備することができる。

Ｎｉめっきの量については、極めて薄いめっき層でＳｎ
めっき効率、５ｎ−Ｆｅ合金化抑制及び耐食性について
の効果を発揮するが、実用的に安定した効果を得るため
には０．０１ｇ／ｍ”以上であることが好ましい、又、
Ｎｉめつき量は多いほど耐食性は高まるが、Ｓｎめっき
効率向上効果も５ｎ−Ｆｅ合金化抑制効果も０．２ｇ／
ｍ”では既に飽和するので、省資源及び経済的観点から
は０．２ｇ／ｍ２以下が適当である。

最下層のＣｒめつき層については、５ｎ−Ｆｅ合金化の
抑制はＮｉめつき層と協同で行い、又、耐食性被膜の役
割はＳｎめっき層及びＮ１めつき層と協同で果たすので
、Ｃｒめつき量は少なくてもよいが、実用的に安定した
効果を得るためには０．０１ｇ／ｍ”以上であることが
好ましい。Ｃｒ量が多過ぎた場合、例えば、１．０ｇ／
ｍ”を超えると、この層は硬いので溶接時に接合面の柔
軟性を欠け、接触抵抗が増え溶接性にとって好ましくな
い、５ｎ−Ｆｅ合金化抑制効果も０．２ｇ／ｍ”を超え
ると飽和してくるので、省資源及び経済的観点からも、
０．２ｇ／ｍ”以下が実際的である。

［実施例］ （実施例１） 冷延鋼板の表面に、ＮＨ４Ｆ　　添加浴を用いてＣｒを
０．１ｇ／ｍ２めっきし、このめっき層の上に引き続き
０．０２ｇ／ｍ’のＮｉ電気めっきを施し、その上に、
量、を変えて、Ｓｎめっきを施し、最後にクロメート処
理を行った。同時に、比較のために、Ｎｉをめっきしな
かったもの及び鋼板に直接Ｓｎをめっきしたもの等を作
製し、これらを試験片として、製缶時の塗料焼き付は条
件と同じく、板温２０５℃で１０分間空焼きし、このと
き合金化したＳｎの量を調べた。クロメート処理には、
一般に用いられている重クロム酸ソーダ浴を用い、めっ
きの条件は各々次のようであった。

Ｃｒめつき： Ｃｒ　Ｏ３２００ｇ　／　ｒｒ？ （ＮＨ４）Ｆ　　　　　　　　　３　ｇ／ｍ”浴温　　
　　　　　　　　　　５０℃ 電流密度　　　　　　　４０　Ａ　／　ｄ　ｍ”Ｎｉめ
っき： ＮｉＳ　○４・６Ｈ２Ｏ ＮｉＣ１２・６　Ｎ２０ ＨｓＢ　Ｏｓ Ｈ 浴温 ２４　０　　ｇ　／　ｍ” ４　５　　ｇ　／　ｍ” ３　０　　ｇ　／　ｍ” ２．６ ５０　℃ を流密度　　　　　　　４０　Ａ　／　ｄ　ｍ”Ｓｎめ
っき： Ｓｎ”　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３０ｇ
／ｍ”フェノールスルフォン酸　７０　ｇ　／　ｒｎ２
光沢剤　　　　　　　　　　５　ｇ　／　ｍ２浴温　　
　　　　　　　　　　　５０℃電流密度　　　　　　　
２０　Ａ　／　ｄ　ｍ”調べた結果を第１表に示す。

第１表 試験Ｎａ　１乃至５はこの発明の実施例で、合金化した
Ｓｎは蛍光Ｘ線分析で検出されず、その量を零とみなし
た。因に、Ｏ，００１ｇ／ｍ”の合金化Ｓｎ量があれば
検出される。一方、ＣｒめつきとＮｉめっきとを同時に
、即ち合金めっきを、施した上にＳｎめっきを施した試
験Ｎ［Ｌ　６では、４０％近いＳｎが合金化し、更にＣ
ｒめつきもＮｉめつきも施さなかった試験Ｎａ　７では
７０％近いＳｎが合金化した。又、Ｃｒめつきの上にＳ
ｎめっきを施した従来例では、３０〜４０％程度のＳｎ
が合金化した。

（実施例２） Ｃｒめっき、Ｎｉめっき及びＳｎめつきの量を変えてめ
っきした後クロメート処理を施した試験片について、耐
食性、溶接性を調べた。めっきは実施例１と同様に行い
、クロメート処理には、無水クロム酸５０ｇ／ρに弗化
アンモン１ｇ／ρを添加した周知の浴を用いた。供試材
には１、比較のために発明の範囲外の比較例と従来技術
によるＣｒめっき層の上にＳｎをめっきした従来例とを
含めた。

耐食性調査では、加工後耐食性、鉄溶出試験、塗膜下耐
食性試験を行った。

加工後耐食性は、製缶時の巻き締め加工後の耐食性を調
べるもので、試験片を二つに折り曲げ、これを食塩１，
５％、クエン酸１．５％を含む水溶液に３８℃で９６時
間浸漬した後、鉄の発錆を調べた。二つに折り曲げると
き、その間にスペーサーを全く挿まない、いわゆる密着
折り曲げをＯＴ、試験片と同じ厚さの板を挿んだ場合の
ＩＴ、以下５Ｔまでの折り曲げ方により、どの折り曲げ
方まで発錆がなっかったかによりＴ値で判定する。ここ
では、試料３０枚について試験し、全てがＩＴより良か
った場合を０１２Ｔが混じた場合を△、３Ｔが混じた場
合を×で評価した。

鉄溶出試験は、果実やジュースなどの缶内容物による腐
食の耐性を調べるもので、供試材にエポキシ系缶内塗料
を２０μｍ塗り、２０５℃で１０分間焼き付けた後、ク
エン酸１．５％と食塩１．５％含む水溶液に３８℃で９
６時間浸漬し、この浸漬液に溶出、した鉄の量を測定し
た。

塗膜下耐食性試験としては、ＵＣＣ試験とブリスター試
験とを行い、両試験のうち悪いほうの結果で塗膜下耐食
性を評価した。ＵＣＣ試験では、鉄溶出試験と同様に缶
内塗料を焼き付けたのち、塗膜にナイフで十字に下地に
達する傷を付け、これを鉄溶出試験と同じ条件で浸漬し
た後、傷の周囲の劣化状況を観察した。劣化の状況は、
塗膜めくれ状況、素地の腐食状況を目視観察し、腐食が
認められない状態を○、腐食が若干認められるが実用に
耐える状態を△、−見して腐食が認められ状態を×で評
価した。

ブリスター試験では、鉄溶出試験と同様に缶内塗膜を焼
き付けた試片を、先ず、０．１％食塩中で１２０℃に加
温し、２ｋｇ／−の加圧下に１゜５時間曝す、この後頁
に、０．１％の食塩水に３８℃で９６時間浸漬し、塗膜
の劣化状況を観察する。観察は、塗膜にふくれの発生し
ている部分の面積が全体に占める率を判定する。率が５
％未満を０１５〜２０％を△、２０％を超えた場合を×
で評価した。

溶接性は同種の材料同士の接触電気抵抗を測定すること
で評価した。試験片を二枚重ねて直径５■■の銅電極間
に挿み込み、４０００　ｋ　ｇ　／　ｃｒＡの圧力下で
通電し、このときの通電電流と試験片間の電位差とから
接触抵抗を求めた。

供試材及び試験の結果を第２表に示す。

実施例では好ましい条件範囲にある試験隘１１から１８
までは勿論のこと、全項目で十分に満足な結果が得られ
、Ｃｒめっき量のやや少ない試験Ｎ［Ｌ１９及びＮｉめ
っき量の少ない試験Ｎａ２Ｏでは、他の実施例に較べ、
鉄溶出量がやや多かったが、両試験とも実用に耐える結
果であった。

これに対して、実施例と較べると比較例では、Ｃｒめつ
き量が極端に多い試験Ｎ［Ｌ２１、及びＳｎめっき量の
少なすぎる試験隘２２では接触抵抗が大きく溶接性に劣
り、Ｃｒめっき層及びＮｉめっき層の存在しない試験１
ＶｋＬ２３では、Ｓｎが殆ど合金化してしまい、鉄溶出
量が多く、塗膜下耐食性に劣ると共に溶接性も実用限界
近くに低下している。

第２表 ｉめっきを施していない従来例では、 実施例 と較べると、鉄溶出、塗膜上耐食性、溶接性共にやや劣
る。

Ｃｒめっき層の上にＮｉめっきが施されていることによ
って、薄いめっき層であっても、安定した緒特性を確保
しながら、Ｓｎ量を０．０５ｇ／ｍ”まで節減すること
が可能となる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によればＣｒめっき層の上にＮ
ｉめっき層、その上に均一なＳｎめっき層が存在する被
膜構造となっているので、Ｓｎ量は少なくても缶用材と
して必要な耐食性を維持しながら、優れた溶接性を具備
した溶接缶用極薄Ｓｎめっき鋼板となっている。このよ
うに、性能に優れ且つ省資源を実現したこの発明の効果
は大きいと言わざるを得ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の詳細な説明するＮｉ量と合金抑制
効果の関係を示す図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷延鋼板の表面にＣｒめっき層を有し、このＣｒ
   めっき層の上にＮｉめっき層を有し、そのＮｉめっき層
   の上に０．０５ｇ／ｍ＾２以上１．０ｇ／ｍ＾２以下の
   均一なＳｎめっき層を有することを特徴とする溶接缶用
   極薄Ｓｎめっき鋼板。
2. （２）冷延鋼板の表面に均一にＣｒめっきを施し、形成
   されたＣｒめっき層の上にＮｉ電気めっきを施し、その
   上に０．０５ｇ／ｍ＾２以上１．０ｇ／ｍ＾２以下の均
   一なＳｎめっきを施すことを特徴とする溶接缶用極薄Ｓ
   ｎめっき鋼板の製造方法。
3. （３）Ｃｒめっき層が片面当たりＣｒ換算で０．０１ｇ
   ／ｍ＾２以上０．２ｇ／ｍ＾２以下である請求項１記載
   の溶接缶用極薄Ｓｎめっき鋼板。
4. （４）Ｎｉめっき層が０．０１ｇ／ｍ＾２以上０．２ｇ
   ／ｍ＾２以下である請求項１又は請求項３記載の溶接缶
   用極薄Ｓｎめっき鋼板。