JPH0368949B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、溶接性、特にシーム溶接性に優れ、
かつ缶用素材として充分な耐食性を有する表面処
理鋼板およびその製造方法に関するものである。 食缶用の素材としては、従来一般にぶりきと称
される錫めつき鋼板が広く用いられて来た。この
缶胴の接合方式としては、以前は半田による接合
方式が採用されていたが、半田に含まれる鉛の毒
性の問題から、近年、純錫半田が使用されるよう
になつた。しかし、純錫半田は接合時の濡れ性が
劣ることから半田接合の技術上の問題があり、更
に高価な純錫半田を使用することにより製造コス
トの上昇の問題があつた。 一方、近年、食品容器は、例えばポリエチレ
ン、アルミニウム、ガラス、紙などの低価格競合
材料の進出に直面しており、上記の如き高価な錫
を付着量2.8〜11.2ｇ／m2の如く厚くめつきした
ぶりき缶は、製造コストが高いので、耐食性には
格段すぐれた特性を有しているとはいえ、苦しい
競合的立場を強いられてきた。 ぶりき缶の上記欠点を解消する目的で、最近半
田接合法に代つて、缶胴を電気抵抗溶接によつて
接合する方式が発展し、普及するようになつてき
た。そのためには、電気抵抗溶接に適した材料が
必要である。 従来から用いられている缶用材料としては、上
記ぶりきのほかに、クロムタイプのテインフリー
スチールがある。これは電解クロメート処理を施
し、表面に金属クロムとクロム水和酸化物層を形
成したものであるが、表面に存在する厚いクロム
水和酸化物が高抵抗であるために溶接性が悪く、
溶接部の強度不足を生じ、経済性にはすぐれてい
るが、溶接缶用素材としては適当でない。 その他、従来の缶用材料がいずれも溶接缶用素
材として不適切であることから、種々の試みが提
案されている。例えば、アメリカのナシヨナルス
チール社によつて発表された「ニツケルライト」
に代表されるニツケルめつき鋼板があるが、これ
は、鋼板上に約0.5ｇ／m2の目付量のニツケルめ
つきを施した上、表面に在来のクロメート処理を
施したもので、塗料の密着性が劣り、また30ｍ／
min以上の高速溶接での溶接性が劣るために、用
いられるに至つていない。 更に他の一つは、アメリカノジヨーンズ・ロー
リン・スチール社によつて発表された「テインア
ロイ」に代表されるものである。これは、約0.6
ｇ／m2の薄目付の錫めつきを溶錫処理した後、在
来のクロメート処理をしたものであるが、耐錆
性、塗料の密着性、溶接性ともに不充分である。 電気抵抗溶接に適する缶用素材の具備すべき要
件としては、溶接性と塗装後の耐食性がすぐれた
ものであることが要求される。この要件を具体的
に説明すると、溶接の際に充分の溶接強度があ
り、しかも溶接部にいわゆる「散り」などの溶接
欠陥を生じない適正電流範囲を有し、缶内容物に
対して塗装して用いた場合、塗膜の有する耐食性
を充分活かすことができる塗膜の密着性を有し、
更に不可避的に生ずる塗膜欠陥部においては、素
材自体のすぐれた耐食性によつて腐食を防止でき
るものでなければならない。 本発明の目的は、溶接缶用素材の上記従来の欠
点を解消し、上記溶接缶用素材として具備すべき
要件である溶接性、塗装後耐食性、塗料密着性を
兼備し、かつ安価な缶用素材およびその製造方法
を提供することにある。 本発明の第１の態様によれば、鋼板上に目付量
が５〜500mg／m2の金属クロム層を有し、その上
に目付量が50〜1000mg／m2の金属錫層を有し、さ
らにその上に３〜20mg／m2の金属クロムとクロム
換算で３〜30mg／m2のクロム水和酸化物から構成
されるクロメート被膜層を有することを特徴とす
る溶接性に優れた表面処理鋼板が提供される。 本発明の第２の態様によれば、清浄化処理を施
した鋼板表面にクロムめつきを施し、引き続いて
塩酸、硫酸、シユウ酸、酢酸を１種または２種以
上全酸濃度で30〜200ｇ／含有する水溶液中で
陰極電解処理を行い、次いで錫めつきを施し、さ
らに金属クロムとクロム水和酸化物からなるクロ
メート被膜層を形成させることを特徴とする溶接
性に優れた表面処理鋼板の製造方法が提供され
る。 本発明の第３の態様によれば、清浄化処理を施
した鋼板表面にクロムめつきを施し、引き続いて
塩酸、硫酸、シユ酸、酢酸を１種または２種以上
全酸濃度で30〜200ｇ／含有し、かつ錫イオン
を含有する水溶液中で陰極電解処理を行い、次い
で錫めつきを施し、さらに金属クロムとクロム水
和酸化物からなるクロメート被膜層を形成させる
ことを特徴とする溶接性に優れた表面処理鋼板の
製造方法が提供される。 以下、本発明を更に詳細に説明する。 本発明者らは、缶用素材の電気抵抗溶接、特に
近年、製缶用溶接法として急速に普及していると
ころのスードロニツク溶接法に代表されるワイヤ
ーシーム溶接に対する溶接特性を調査検討した結
果、金属錫が存在することにより、良好なシーム
溶接性能が得られることを見いだした。 すなわち、金属錫は融点が低いので溶接時に容
易に溶融し、溶接圧力によつて広がり、鋼板同志
の接触面積を広げるとともに、金属同志の相互融
合が容易となる。従つて、局所的な溶接電流集中
による「散り」発生が起り難く、また強固な溶接
接合が形成されるので、広い適正溶接電流範囲が
得られるのである。通常の＃25電気めつきぶりき
は、広い適正溶接電流範囲を有しているが、これ
は、約2.2ｇ／m2の金属錫を有しているからであ
る。 本発明者らは、溶接性と金属錫量の関係をさら
に検討した結果、50mg／m2以上、好ましくは100
mg／m2以上の金属錫が存在すれば、40〜60ｍ／分
の高速溶接においても、実用上、十分な適正溶接
電流範囲が得られることを見いだした。 従つて、鋼板表面に50mg／m2の錫めつきを施せ
ば良好な溶接性が得られるはずであるが、実際に
は塗布して溶接に供される場合が殆どである。こ
の場合、塗装後の焼付硬化処理により錫と素地鋼
の鉄とが合金化する。通常の焼付温度は170〜220
℃であり、生成する鉄−錫合金はFeSn2である。
FeSn2は融点が高いため、金属錫の有していた溶
接性向上効果は合金化によつて失われてしまう。
従つて、良好な溶接性を得るためには、焼付処理
によつて合金化する量を見込んで余分に錫めつき
しなければならず、不経済である。 そこで、本発明者らは、焼付処理による錫と素
地鉄との合金化を抑制する方法を種々検討した結
果、素地鋼と錫との間に金属クロムを存在させる
ことにより、鉄−錫合金の生成を顕著に抑制でき
ることを新規に見いだした。第１図は下地金属
Cr量と焼付（210℃×20分）で生成する合金中の
Sn量の関係を示すもので、これより、金属クロ
ムの介在による鉄−錫合金生成抑制効果が顕著で
あることがよくわかる。また、金属クロムは、そ
れ自体、耐食性に優れた金属であり、鉄−錫合金
の生成を抑制すると同時に耐食性をも向上させる
二重の効果を有するのである。 すなわち、鋼板にクロムめつきを施した後、錫
めつきを施すことにより、高価な錫を有効に活用
することができ、また、同時に耐食性も向上する
のである。 最上層に金属錫を形成することは良好な溶接性
をもたらすものであるが、塗装焼付時に表面に錫
酸化物が生成するため、塗料密着性が十分でな
い。 これに対し、表面に金属クロムとクロム水和酸
化物からなるクロメート被膜層を形成させること
により、塗料密着性が向上し、また、塗装後耐食
性も向上する。金属クロムとクロム水和酸化物か
らなるクロメート被膜層は、塗料密着性の向上効
果が顕著であり、腐食性の強い缶内容物に対して
も優れた塗装後耐食性を示す。 クロム水和酸化物は塗料密着性・耐食性を向上
させるが、高電気抵抗物質であるので、多量に存
在すると溶接性を阻害する。従つて、クロム水和
酸化物はある一定量以下にしなければならない。 本発明では、まず鋼板上に金属クロムめつきを
施すが、この金属クロムの効果は塗装焼付時の鉄
−錫合金化の抑制と耐食性の向上である。金属ク
ロムは５mg／m2でも鉄−錫合金化を抑制するが、
めつき操業上の変動を考慮すると20mg／m2以上に
しておく方が望ましい。金属クロム量は多いほど
鉄−錫合金化抑制効果が大きく、耐食性も向上す
るが、500mg／m2以上になると鉄−錫合金化抑制
効果のみならず、耐食性向上効果も飽和してしま
い、不経済となるばかりでなく、クロムめつき層
に電着応力によるクラツクが入り易くなるので好
ましくない。 したがつて、金属クロムめつき量は５〜500
mg／m2で良いが、好ましくは20〜300mg／m2の範
囲である。 鋼板上に金属クロムめつきを施す方法は任意で
あり、公知の電気めつき法、例えば無水クロム酸
を主成分としSO2- 4、F-を適量添加した水溶液中
で陰極電解する方法等を用いれば良い。 本発明では金属クロム層の上に錫めつきを施す
が、電気めつき法によりめつきされた金属クロム
の表面にはクロム水和酸化物が存在するので、こ
のままでは満足な錫めつきを施すことができな
い。すなわち、通常工業的に行なわれている電気
クロムめつきは、Cr6+イオンを電気化学的に金属
クロムまで還元するのであるが、周知の如くCr6+
イオンは３価クロムの水和酸化物を経由して金属
クロムまで還元されるので、めつき表面には常に
クロム水和酸化物が残存しており、このクロム水
和酸化物が錫めつきを妨げるのである。このクロ
ム水和酸化物が残存している状態で電気錫めつき
を施しても、粉末状のめつきか、密着力の乏しい
めつき層しか得られない。 したがつて、電気錫めつきを施すためには、電
気クロムめつき後に、このクロム水和酸化物を除
去しなければならない。このクロム水和酸化物を
除去する方法としては、熱アルカリで溶解させる
方法やNaOH水溶液、りん酸緩衝溶液、硼酸緩
衝溶液等の溶液中で陽極電解により溶解させる方
法が知られている。 熱アルカリで溶解させる方法では、アルカリ不
溶性のクロム酸化物が残存し、満足な錫めつきを
施すことができない。また陽極電解処理では金属
クロムも溶解し、金属クロムが溶解消失するまで
クロム水和酸化物が残存するので、本発明鋼板の
製造に用いることはできない。 本発明者らは、このクロム水和酸化物を効率よ
く除去する方法を種々検討した結果、塩酸、硫
酸、シユウ酸、酢酸を１種または２種以上を全酸
濃度で30〜200ｇ／含有する水溶液中、もしく
は塩酸、硫酸、シユウ酸、酢酸を１種または２種
以上を全酸濃度で30〜200ｇ／含有し、かつ錫
イオンを含有する水溶液中で陰極電解することに
より、効率よくクロム水和酸化物が除去できるこ
とを新規に見いだした。塩酸、硫酸、シユウ酸、
酢酸を１種または２種以上を全酸濃度で30〜200
ｇ／含有する水溶液を用いる場合、陰極電解は
浴温度20〜80℃、電流密度１〜50A／ｄm2で実施
できる。塩酸、硫酸、シユウ酸、酢酸を１種また
は２種以上を全酸濃度で30〜200ｇ／含有し、
かつ錫イオンを含有する水溶液を用いる場合は、
クロム水和酸化物を除去すると同時に錫めつきを
施すことができて便利である。１例をあげれば、
水溶液中の錫イオン濃度は0.05〜20ｇ／で良
く、陰極電解は浴温度20〜80℃、電流密度１〜
50A／ｄm2で実施できる。いずれの場合も全酸濃
度は30〜200ｇ／でなければならない。30ｇ／
未満ではクロム水和酸化物の除去が不十分であ
り、200ｇ／を超えると、経済的でないからで
ある。本発明では、塩酸、硫酸、シユウ酸、酢酸
を１種または２種以上を全酸濃度で30〜200ｇ／
含有する水溶液、もしくは塩酸、硫酸、シユウ
酸、酢酸を１種または２種以上を全酸濃度で30〜
200ｇ／含有し、かつ錫イオンを含有する水溶
液中で陰極電解処理した後、電気錫めつきを施
す。 錫めつきは良好な溶接性を得るために施すもの
で、塗装焼付後の金属錫が50mg／m2以上、好まし
くは100mg／m2以上残存することが必要であり、
そのために錫めつき量として50〜1000mg／m2が必
要である。 錫めつきは通常の電気錫めつき方法を用いれば
良い。また前述のクロムめつき後の塩酸、硫酸、
シユウ酸、酢酸を１種または２種以上を全酸濃度
で30〜200ｇ／含有し、かつ錫イオンを含有す
る水溶液中での陰極電解処理で必要量の錫をめつ
きしても良く、通常の電気錫めつき方法と並用し
ても良い。 本発明では、錫めつき層の上に塗料密着性向上
および塗装後耐食性向上を目的として、金属クロ
ムとクロム水和酸化物からなるクロメート被膜層
を施す。クロム水和酸化物の量は、十分な塗料密
着性、塗装耐食性を得るためにクロム換算で３
mg／m2以上必要であり、より好ましくは５mg／m2
以上である。またクロム水和酸化物は高電気抵抗
物質であるので、多量になると溶接性を阻害す
る。したがつて、クロム水和酸化物量はクロム換
算で30mg／m2以下、好ましくは20mg／m2以下にし
ておくことが望ましい。 クロメート被膜中の金属クロムは３mg／m2以上
で顕著な塗料密着性向上効果を示す。クロメート
被膜中の金属クロムは多いほど塗料密着性、耐食
性が向上するが、20mg／m2以上では塗料密着性、
耐食性向上効果が飽和してしまい、不経済となる
ので望ましくない。 金属クロムとクロム水和酸化物から構成される
クロメート被膜を形成させるには、上記の水溶液
に陰イオン（SO4 2-、F-等）を適量添加した浴を
用い陰極電解処理を行えば良く、陰極電解条件
（電流密度、浴温度、液濃度等）を適切に選択す
ることにより、金属クロムとクロム水和酸化物を
任意に形成させることができる。 次に本発明の実施例および比較例について説明
する。 実施例 １ 通常のブリキ・TFS用原板を電解脱脂、酸洗
した後、CrO3200ｇ／、H2So41.0ｇ／、
Na2SiF65.5ｇ／の浴を用い、浴温度50℃、電
流密度50A／ｄm2で陰極電解処理を行い、60mg／
m2の金属クロムをめつきした。その後、直ちに
HCl100ｇ／、SnCl25ｇ／の浴中で45℃、
10A／ｄ／m2で陰極電解処理を行い、引き続いて
ハロゲン浴を用いて400mg／m2の錫めつきを行つ
た。さらに引き続いてCrO315ｇ／、
H2SO40.12ｇ／の浴をいて電流密度20A／ｄm2
でクロメート処理を行つた。 実施例 ２ 通常のブリキ・TFS用原板を電解脱脂、酸洗
した後、CrO3180ｇ／、H2SO41.8ｇ／の浴
を用い、浴温度55℃、電流密度20A／ｄm2で陰極
電解処理を行い、20mg／m2の金属クロムをめつき
した。その後、直ちにHCl120ｇ／、SnCl22
ｇ／の浴中で50℃、20A／ｄm2で陰極電解処理
を行い、引き続いてフエロスタン浴を用いて700
mg／m2の錫めつきを行なつた。さらに引き続いて
CrO330ｇ／、H2SO40.27ｇ／の浴を用いて
電流密度25A／ｄm2でクロメート処理を行つた。 実施例 ３ 通常のブリキ・TFSN用原板を電解脱脂、酸洗
した後、CrO3250ｇ／、H2SO41.5ｇ／、
Na2SiF65.0ｇ／の浴を用い、浴温度50℃、電
流密度50A／ｄm2で陰極電解処理を行い100mg／
m2の金属クロムをめつきした。 その後直ちにHCl100ｇ／、SnCl25ｇ／の
浴中で50℃、10A／ｄm2で陰極電解処理を行い
300mg／m2の錫めつきを行つた。 さらに引き続いてCrO315ｇ／、H2SO40.12
ｇ／の浴を用いて電流密度20A／ｄm2でクロメ
ート処理を行つた。 比較例 １ 通常のブリキ・TFS用原板を電解脱脂、酸洗
した後、ハロゲン浴を用いて500mg／m2の錫めつ
きを行つた。引き続いて30ｇ／の重クロム酸ナ
トリウム浴を用いて電流密度5A／ｄm2でクロメ
ート処理を行つた。 比較例 ２ 通常のブリキ・TFS用原板を電解脱脂、酸洗
した後、フエロスタン浴を用いて800mg／m2の錫
めつきを行つた。引き続いてCrO315ｇ／、
H2SO40.18ｇ／の浴を用いて電流密度10A／ｄ
m2でクロメート処理を行つた。 比較例 ３ 通常のブリキ・TFSN用原板を電解脱脂、酸洗
した後、CrO3250ｇ／、H2SO41.5ｇ／、
Na2SiF65ｇ／の浴を用い、浴温度50℃、電流
密度50A／ｄm2で陰極電解処理を行い、100mg／
m2の金属クロムをめつきした。その後、直ちに、
HCl100ｇ／の浴中で40℃、10A／ｄm2で陰極
電解処理を行い、引き続いてハロゲン浴を用いて
120mg／m2の錫めつきを行つた。さらに引き続い
て30ｇ／の重クロム酸ナトリウム浴を用いて電
流密度5A／ｄm2でクロメート処理を行つた。 上記の処理をした各鋼板の性能を以下の方法で
評価した。 (1) 溶接評価 溶接速度40ｍ／分、接胴加圧力40Kgｆ、オー
バーラツプ幅0.4mmでシーム溶接を行い、「散
り」を発生せず、かつ十分な強度を有する接合
が形成される溶接電流範囲（適正溶接電流範
囲）を求めた。 尚、溶接前に塗装焼付処理を想定して各鋼板
を210℃×20分処理した。 (2) 塗料密着性評価 エポキシフエノール系塗料を50mg／m2塗装、
焼付けた後、1.5％NaClと1.5％クエン酸の混合
溶液中に55℃で96時間浸漬し、クロスカツトテ
ープ剥離試験で塗料の密着性を評価した。 (3) 塗装後耐食性評価 エポキシフエノール系塗料を50mg／m2塗装焼
付け後、トマトジユース中に55℃で２週間浸漬
後および３週間浸漬後の板面の状態で塗装後の
耐食を評価した。 上記の各鋼板についての諸評価を示した表１か
ら明らかなように、本発明鋼板は優れた溶接性、
塗料密着性、塗装後耐食性を示す。 【表】
かつ缶用素材として充分な耐食性を有する表面処
理鋼板およびその製造方法に関するものである。 食缶用の素材としては、従来一般にぶりきと称
される錫めつき鋼板が広く用いられて来た。この
缶胴の接合方式としては、以前は半田による接合
方式が採用されていたが、半田に含まれる鉛の毒
性の問題から、近年、純錫半田が使用されるよう
になつた。しかし、純錫半田は接合時の濡れ性が
劣ることから半田接合の技術上の問題があり、更
に高価な純錫半田を使用することにより製造コス
トの上昇の問題があつた。 一方、近年、食品容器は、例えばポリエチレ
ン、アルミニウム、ガラス、紙などの低価格競合
材料の進出に直面しており、上記の如き高価な錫
を付着量2.8〜11.2ｇ／m2の如く厚くめつきした
ぶりき缶は、製造コストが高いので、耐食性には
格段すぐれた特性を有しているとはいえ、苦しい
競合的立場を強いられてきた。 ぶりき缶の上記欠点を解消する目的で、最近半
田接合法に代つて、缶胴を電気抵抗溶接によつて
接合する方式が発展し、普及するようになつてき
た。そのためには、電気抵抗溶接に適した材料が
必要である。 従来から用いられている缶用材料としては、上
記ぶりきのほかに、クロムタイプのテインフリー
スチールがある。これは電解クロメート処理を施
し、表面に金属クロムとクロム水和酸化物層を形
成したものであるが、表面に存在する厚いクロム
水和酸化物が高抵抗であるために溶接性が悪く、
溶接部の強度不足を生じ、経済性にはすぐれてい
るが、溶接缶用素材としては適当でない。 その他、従来の缶用材料がいずれも溶接缶用素
材として不適切であることから、種々の試みが提
案されている。例えば、アメリカのナシヨナルス
チール社によつて発表された「ニツケルライト」
に代表されるニツケルめつき鋼板があるが、これ
は、鋼板上に約0.5ｇ／m2の目付量のニツケルめ
つきを施した上、表面に在来のクロメート処理を
施したもので、塗料の密着性が劣り、また30ｍ／
min以上の高速溶接での溶接性が劣るために、用
いられるに至つていない。 更に他の一つは、アメリカノジヨーンズ・ロー
リン・スチール社によつて発表された「テインア
ロイ」に代表されるものである。これは、約0.6
ｇ／m2の薄目付の錫めつきを溶錫処理した後、在
来のクロメート処理をしたものであるが、耐錆
性、塗料の密着性、溶接性ともに不充分である。 電気抵抗溶接に適する缶用素材の具備すべき要
件としては、溶接性と塗装後の耐食性がすぐれた
ものであることが要求される。この要件を具体的
に説明すると、溶接の際に充分の溶接強度があ
り、しかも溶接部にいわゆる「散り」などの溶接
欠陥を生じない適正電流範囲を有し、缶内容物に
対して塗装して用いた場合、塗膜の有する耐食性
を充分活かすことができる塗膜の密着性を有し、
更に不可避的に生ずる塗膜欠陥部においては、素
材自体のすぐれた耐食性によつて腐食を防止でき
るものでなければならない。 本発明の目的は、溶接缶用素材の上記従来の欠
点を解消し、上記溶接缶用素材として具備すべき
要件である溶接性、塗装後耐食性、塗料密着性を
兼備し、かつ安価な缶用素材およびその製造方法
を提供することにある。 本発明の第１の態様によれば、鋼板上に目付量
が５〜500mg／m2の金属クロム層を有し、その上
に目付量が50〜1000mg／m2の金属錫層を有し、さ
らにその上に３〜20mg／m2の金属クロムとクロム
換算で３〜30mg／m2のクロム水和酸化物から構成
されるクロメート被膜層を有することを特徴とす
る溶接性に優れた表面処理鋼板が提供される。 本発明の第２の態様によれば、清浄化処理を施
した鋼板表面にクロムめつきを施し、引き続いて
塩酸、硫酸、シユウ酸、酢酸を１種または２種以
上全酸濃度で30〜200ｇ／含有する水溶液中で
陰極電解処理を行い、次いで錫めつきを施し、さ
らに金属クロムとクロム水和酸化物からなるクロ
メート被膜層を形成させることを特徴とする溶接
性に優れた表面処理鋼板の製造方法が提供され
る。 本発明の第３の態様によれば、清浄化処理を施
した鋼板表面にクロムめつきを施し、引き続いて
塩酸、硫酸、シユ酸、酢酸を１種または２種以上
全酸濃度で30〜200ｇ／含有し、かつ錫イオン
を含有する水溶液中で陰極電解処理を行い、次い
で錫めつきを施し、さらに金属クロムとクロム水
和酸化物からなるクロメート被膜層を形成させる
ことを特徴とする溶接性に優れた表面処理鋼板の
製造方法が提供される。 以下、本発明を更に詳細に説明する。 本発明者らは、缶用素材の電気抵抗溶接、特に
近年、製缶用溶接法として急速に普及していると
ころのスードロニツク溶接法に代表されるワイヤ
ーシーム溶接に対する溶接特性を調査検討した結
果、金属錫が存在することにより、良好なシーム
溶接性能が得られることを見いだした。 すなわち、金属錫は融点が低いので溶接時に容
易に溶融し、溶接圧力によつて広がり、鋼板同志
の接触面積を広げるとともに、金属同志の相互融
合が容易となる。従つて、局所的な溶接電流集中
による「散り」発生が起り難く、また強固な溶接
接合が形成されるので、広い適正溶接電流範囲が
得られるのである。通常の＃25電気めつきぶりき
は、広い適正溶接電流範囲を有しているが、これ
は、約2.2ｇ／m2の金属錫を有しているからであ
る。 本発明者らは、溶接性と金属錫量の関係をさら
に検討した結果、50mg／m2以上、好ましくは100
mg／m2以上の金属錫が存在すれば、40〜60ｍ／分
の高速溶接においても、実用上、十分な適正溶接
電流範囲が得られることを見いだした。 従つて、鋼板表面に50mg／m2の錫めつきを施せ
ば良好な溶接性が得られるはずであるが、実際に
は塗布して溶接に供される場合が殆どである。こ
の場合、塗装後の焼付硬化処理により錫と素地鋼
の鉄とが合金化する。通常の焼付温度は170〜220
℃であり、生成する鉄−錫合金はFeSn2である。
FeSn2は融点が高いため、金属錫の有していた溶
接性向上効果は合金化によつて失われてしまう。
従つて、良好な溶接性を得るためには、焼付処理
によつて合金化する量を見込んで余分に錫めつき
しなければならず、不経済である。 そこで、本発明者らは、焼付処理による錫と素
地鉄との合金化を抑制する方法を種々検討した結
果、素地鋼と錫との間に金属クロムを存在させる
ことにより、鉄−錫合金の生成を顕著に抑制でき
ることを新規に見いだした。第１図は下地金属
Cr量と焼付（210℃×20分）で生成する合金中の
Sn量の関係を示すもので、これより、金属クロ
ムの介在による鉄−錫合金生成抑制効果が顕著で
あることがよくわかる。また、金属クロムは、そ
れ自体、耐食性に優れた金属であり、鉄−錫合金
の生成を抑制すると同時に耐食性をも向上させる
二重の効果を有するのである。 すなわち、鋼板にクロムめつきを施した後、錫
めつきを施すことにより、高価な錫を有効に活用
することができ、また、同時に耐食性も向上する
のである。 最上層に金属錫を形成することは良好な溶接性
をもたらすものであるが、塗装焼付時に表面に錫
酸化物が生成するため、塗料密着性が十分でな
い。 これに対し、表面に金属クロムとクロム水和酸
化物からなるクロメート被膜層を形成させること
により、塗料密着性が向上し、また、塗装後耐食
性も向上する。金属クロムとクロム水和酸化物か
らなるクロメート被膜層は、塗料密着性の向上効
果が顕著であり、腐食性の強い缶内容物に対して
も優れた塗装後耐食性を示す。 クロム水和酸化物は塗料密着性・耐食性を向上
させるが、高電気抵抗物質であるので、多量に存
在すると溶接性を阻害する。従つて、クロム水和
酸化物はある一定量以下にしなければならない。 本発明では、まず鋼板上に金属クロムめつきを
施すが、この金属クロムの効果は塗装焼付時の鉄
−錫合金化の抑制と耐食性の向上である。金属ク
ロムは５mg／m2でも鉄−錫合金化を抑制するが、
めつき操業上の変動を考慮すると20mg／m2以上に
しておく方が望ましい。金属クロム量は多いほど
鉄−錫合金化抑制効果が大きく、耐食性も向上す
るが、500mg／m2以上になると鉄−錫合金化抑制
効果のみならず、耐食性向上効果も飽和してしま
い、不経済となるばかりでなく、クロムめつき層
に電着応力によるクラツクが入り易くなるので好
ましくない。 したがつて、金属クロムめつき量は５〜500
mg／m2で良いが、好ましくは20〜300mg／m2の範
囲である。 鋼板上に金属クロムめつきを施す方法は任意で
あり、公知の電気めつき法、例えば無水クロム酸
を主成分としSO2- 4、F-を適量添加した水溶液中
で陰極電解する方法等を用いれば良い。 本発明では金属クロム層の上に錫めつきを施す
が、電気めつき法によりめつきされた金属クロム
の表面にはクロム水和酸化物が存在するので、こ
のままでは満足な錫めつきを施すことができな
い。すなわち、通常工業的に行なわれている電気
クロムめつきは、Cr6+イオンを電気化学的に金属
クロムまで還元するのであるが、周知の如くCr6+
イオンは３価クロムの水和酸化物を経由して金属
クロムまで還元されるので、めつき表面には常に
クロム水和酸化物が残存しており、このクロム水
和酸化物が錫めつきを妨げるのである。このクロ
ム水和酸化物が残存している状態で電気錫めつき
を施しても、粉末状のめつきか、密着力の乏しい
めつき層しか得られない。 したがつて、電気錫めつきを施すためには、電
気クロムめつき後に、このクロム水和酸化物を除
去しなければならない。このクロム水和酸化物を
除去する方法としては、熱アルカリで溶解させる
方法やNaOH水溶液、りん酸緩衝溶液、硼酸緩
衝溶液等の溶液中で陽極電解により溶解させる方
法が知られている。 熱アルカリで溶解させる方法では、アルカリ不
溶性のクロム酸化物が残存し、満足な錫めつきを
施すことができない。また陽極電解処理では金属
クロムも溶解し、金属クロムが溶解消失するまで
クロム水和酸化物が残存するので、本発明鋼板の
製造に用いることはできない。 本発明者らは、このクロム水和酸化物を効率よ
く除去する方法を種々検討した結果、塩酸、硫
酸、シユウ酸、酢酸を１種または２種以上を全酸
濃度で30〜200ｇ／含有する水溶液中、もしく
は塩酸、硫酸、シユウ酸、酢酸を１種または２種
以上を全酸濃度で30〜200ｇ／含有し、かつ錫
イオンを含有する水溶液中で陰極電解することに
より、効率よくクロム水和酸化物が除去できるこ
とを新規に見いだした。塩酸、硫酸、シユウ酸、
酢酸を１種または２種以上を全酸濃度で30〜200
ｇ／含有する水溶液を用いる場合、陰極電解は
浴温度20〜80℃、電流密度１〜50A／ｄm2で実施
できる。塩酸、硫酸、シユウ酸、酢酸を１種また
は２種以上を全酸濃度で30〜200ｇ／含有し、
かつ錫イオンを含有する水溶液を用いる場合は、
クロム水和酸化物を除去すると同時に錫めつきを
施すことができて便利である。１例をあげれば、
水溶液中の錫イオン濃度は0.05〜20ｇ／で良
く、陰極電解は浴温度20〜80℃、電流密度１〜
50A／ｄm2で実施できる。いずれの場合も全酸濃
度は30〜200ｇ／でなければならない。30ｇ／
未満ではクロム水和酸化物の除去が不十分であ
り、200ｇ／を超えると、経済的でないからで
ある。本発明では、塩酸、硫酸、シユウ酸、酢酸
を１種または２種以上を全酸濃度で30〜200ｇ／
含有する水溶液、もしくは塩酸、硫酸、シユウ
酸、酢酸を１種または２種以上を全酸濃度で30〜
200ｇ／含有し、かつ錫イオンを含有する水溶
液中で陰極電解処理した後、電気錫めつきを施
す。 錫めつきは良好な溶接性を得るために施すもの
で、塗装焼付後の金属錫が50mg／m2以上、好まし
くは100mg／m2以上残存することが必要であり、
そのために錫めつき量として50〜1000mg／m2が必
要である。 錫めつきは通常の電気錫めつき方法を用いれば
良い。また前述のクロムめつき後の塩酸、硫酸、
シユウ酸、酢酸を１種または２種以上を全酸濃度
で30〜200ｇ／含有し、かつ錫イオンを含有す
る水溶液中での陰極電解処理で必要量の錫をめつ
きしても良く、通常の電気錫めつき方法と並用し
ても良い。 本発明では、錫めつき層の上に塗料密着性向上
および塗装後耐食性向上を目的として、金属クロ
ムとクロム水和酸化物からなるクロメート被膜層
を施す。クロム水和酸化物の量は、十分な塗料密
着性、塗装耐食性を得るためにクロム換算で３
mg／m2以上必要であり、より好ましくは５mg／m2
以上である。またクロム水和酸化物は高電気抵抗
物質であるので、多量になると溶接性を阻害す
る。したがつて、クロム水和酸化物量はクロム換
算で30mg／m2以下、好ましくは20mg／m2以下にし
ておくことが望ましい。 クロメート被膜中の金属クロムは３mg／m2以上
で顕著な塗料密着性向上効果を示す。クロメート
被膜中の金属クロムは多いほど塗料密着性、耐食
性が向上するが、20mg／m2以上では塗料密着性、
耐食性向上効果が飽和してしまい、不経済となる
ので望ましくない。 金属クロムとクロム水和酸化物から構成される
クロメート被膜を形成させるには、上記の水溶液
に陰イオン（SO4 2-、F-等）を適量添加した浴を
用い陰極電解処理を行えば良く、陰極電解条件
（電流密度、浴温度、液濃度等）を適切に選択す
ることにより、金属クロムとクロム水和酸化物を
任意に形成させることができる。 次に本発明の実施例および比較例について説明
する。 実施例 １ 通常のブリキ・TFS用原板を電解脱脂、酸洗
した後、CrO3200ｇ／、H2So41.0ｇ／、
Na2SiF65.5ｇ／の浴を用い、浴温度50℃、電
流密度50A／ｄm2で陰極電解処理を行い、60mg／
m2の金属クロムをめつきした。その後、直ちに
HCl100ｇ／、SnCl25ｇ／の浴中で45℃、
10A／ｄ／m2で陰極電解処理を行い、引き続いて
ハロゲン浴を用いて400mg／m2の錫めつきを行つ
た。さらに引き続いてCrO315ｇ／、
H2SO40.12ｇ／の浴をいて電流密度20A／ｄm2
でクロメート処理を行つた。 実施例 ２ 通常のブリキ・TFS用原板を電解脱脂、酸洗
した後、CrO3180ｇ／、H2SO41.8ｇ／の浴
を用い、浴温度55℃、電流密度20A／ｄm2で陰極
電解処理を行い、20mg／m2の金属クロムをめつき
した。その後、直ちにHCl120ｇ／、SnCl22
ｇ／の浴中で50℃、20A／ｄm2で陰極電解処理
を行い、引き続いてフエロスタン浴を用いて700
mg／m2の錫めつきを行なつた。さらに引き続いて
CrO330ｇ／、H2SO40.27ｇ／の浴を用いて
電流密度25A／ｄm2でクロメート処理を行つた。 実施例 ３ 通常のブリキ・TFSN用原板を電解脱脂、酸洗
した後、CrO3250ｇ／、H2SO41.5ｇ／、
Na2SiF65.0ｇ／の浴を用い、浴温度50℃、電
流密度50A／ｄm2で陰極電解処理を行い100mg／
m2の金属クロムをめつきした。 その後直ちにHCl100ｇ／、SnCl25ｇ／の
浴中で50℃、10A／ｄm2で陰極電解処理を行い
300mg／m2の錫めつきを行つた。 さらに引き続いてCrO315ｇ／、H2SO40.12
ｇ／の浴を用いて電流密度20A／ｄm2でクロメ
ート処理を行つた。 比較例 １ 通常のブリキ・TFS用原板を電解脱脂、酸洗
した後、ハロゲン浴を用いて500mg／m2の錫めつ
きを行つた。引き続いて30ｇ／の重クロム酸ナ
トリウム浴を用いて電流密度5A／ｄm2でクロメ
ート処理を行つた。 比較例 ２ 通常のブリキ・TFS用原板を電解脱脂、酸洗
した後、フエロスタン浴を用いて800mg／m2の錫
めつきを行つた。引き続いてCrO315ｇ／、
H2SO40.18ｇ／の浴を用いて電流密度10A／ｄ
m2でクロメート処理を行つた。 比較例 ３ 通常のブリキ・TFSN用原板を電解脱脂、酸洗
した後、CrO3250ｇ／、H2SO41.5ｇ／、
Na2SiF65ｇ／の浴を用い、浴温度50℃、電流
密度50A／ｄm2で陰極電解処理を行い、100mg／
m2の金属クロムをめつきした。その後、直ちに、
HCl100ｇ／の浴中で40℃、10A／ｄm2で陰極
電解処理を行い、引き続いてハロゲン浴を用いて
120mg／m2の錫めつきを行つた。さらに引き続い
て30ｇ／の重クロム酸ナトリウム浴を用いて電
流密度5A／ｄm2でクロメート処理を行つた。 上記の処理をした各鋼板の性能を以下の方法で
評価した。 (1) 溶接評価 溶接速度40ｍ／分、接胴加圧力40Kgｆ、オー
バーラツプ幅0.4mmでシーム溶接を行い、「散
り」を発生せず、かつ十分な強度を有する接合
が形成される溶接電流範囲（適正溶接電流範
囲）を求めた。 尚、溶接前に塗装焼付処理を想定して各鋼板
を210℃×20分処理した。 (2) 塗料密着性評価 エポキシフエノール系塗料を50mg／m2塗装、
焼付けた後、1.5％NaClと1.5％クエン酸の混合
溶液中に55℃で96時間浸漬し、クロスカツトテ
ープ剥離試験で塗料の密着性を評価した。 (3) 塗装後耐食性評価 エポキシフエノール系塗料を50mg／m2塗装焼
付け後、トマトジユース中に55℃で２週間浸漬
後および３週間浸漬後の板面の状態で塗装後の
耐食を評価した。 上記の各鋼板についての諸評価を示した表１か
ら明らかなように、本発明鋼板は優れた溶接性、
塗料密着性、塗装後耐食性を示す。 【表】
第１図は下地金属Cr量と焼付処理（210℃×20
分）で生成する合金中のSn量の関係を示すグラ
フである。
分）で生成する合金中のSn量の関係を示すグラ
フである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鋼板上に目付量が５〜500mg／m2の金属クロ
ム層を有し、その上に目付量が50〜1000mg／m2の
金属錫層を有し、さらにその上に３〜20mg／m2の
金属クロムとクロム換算で３〜30mg／m2のクロム
水和酸化物から構成されるクロメート被膜層を有
することを特徴とする溶接性に優れた表面処理鋼
板。 ２ 清浄化処理を施した鋼板表面にクロムめつき
を施し、引き続いて塩酸、硫酸、シユウ酸、酢酸
を１種または２種以上全酸濃度で30〜200ｇ／
含有する水溶液中で陰極電解処理を行い、次いで
錫めつきを施し、さらに金属クロムとクロム水和
酸化物からなるクロメート被膜層を形成させるこ
とを特徴とする溶接性に優れた表面処理鋼板の製
造方法。 ３ 清浄化処理を施した鋼板表面にクロムめつき
を施し、引き続いて塩酸、硫酸、シユウ酸、酢酸
を１種または２種以上全酸濃度で30〜200ｇ／
含有し、かつ錫イオンを含有する水溶液中で陰極
電解処理を行い、次いで錫めつきを施し、さらに
金属クロムとクロム水和酸化物からなるクロメー
ト被膜層を形成させることを特徴とする溶接性に
優れた表面処理鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11770484A JPS60262975A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 溶接性に優れた表面処理鋼板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11770484A JPS60262975A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 溶接性に優れた表面処理鋼板及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60262975A JPS60262975A (ja) | 1985-12-26 |
| JPH0368949B2 true JPH0368949B2 (ja) | 1991-10-30 |
Family
ID=14718241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11770484A Granted JPS60262975A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 溶接性に優れた表面処理鋼板及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60262975A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2707884B2 (ja) * | 1991-09-06 | 1998-02-04 | 日本鋼管株式会社 | 複層電解クロメート処理鋼板の製造方法 |
| JP2765434B2 (ja) * | 1993-06-11 | 1998-06-18 | 日立電線株式会社 | ケーブル |
| KR20020050383A (ko) * | 2000-12-21 | 2002-06-27 | 이구택 | 용접성이 우수한 용기용 표면처리강판의 제조방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57110685A (en) * | 1980-12-29 | 1982-07-09 | Nippon Steel Corp | Chrome plated steel plate of superior weldability and its production |
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-
1984
- 1984-06-08 JP JP11770484A patent/JPS60262975A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60262975A (ja) | 1985-12-26 |
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