JPH04247897A - 溶接性、塗料密着性に優れた表面処理鋼板の製造方法 - 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】

【０００１】

【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の製
造方法に関するものである。

【０００２】

【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、一般にぶりき、ティンフリー鋼板があり、又
最近は、錫めっき量を低減した薄錫めっき鋼板（溶接性
を確保するために、下地にＮｉめっきを施したものもあ
る）、ニッケルめっき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
フリー鋼板がぶりきは無論のこと、薄錫めっき鋼板、ニ
ッケルめっき鋼板に比べ非常に優れている。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、これらの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
り製缶されたり、又は、表層の金属クロム、クロム酸化
物層を研削除去した後に溶接する溶接製缶法により製缶
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、例えばクロムめっき層の下層にＳｎめっきし溶
接性を改善したものとして、特公平２−１６３９７号、
特公昭６１−１５１８号、特開昭５６−１２７７７６号
、特開昭５６−４４７９３号がある。これらはいずれも
クロムめっき層、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おり、接触抵
抗を低下させるために必要とする下地Ｓｎめっき量が多
く、薄錫めっき鋼板と同様、溶接性改善のために本来の
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、優れた塗料密着性、並びに塗装後の耐蝕性を犠
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。

【０００３】そこで本出願人は、下地に粒状Ｓｎめっき
を施すことで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、優れた塗料密着性、並びに塗装
後の耐蝕性を損なうことなく溶接性を付与することがで
きる表面処理鋼板の製造方法を特願平１−１００１２９
号で提供した。その内容は次の通りである。

【０００４】鋼板表面に脱脂、酸洗後、一般的に使用さ
れる光沢剤としての添加物を含まない酸性錫めっき浴を
用いて、めっきされる錫の粒径が０．２〜１．５μとな
るように、２価錫イオン濃度２〜２０ｇ／ｌ、酸濃度１
０〜５０ｇ／ｌ（硫酸換算）、めっき電流密度２〜１５
Ａ／ｄｍ２　の範囲内でめっき条件を選択して２０〜２
００ｍｇ／ｍ２　の錫めっきを行い、しかる後に、通常
のクロムめっき、又はクロムめっき及びクロメート処理
によって３０〜１５０ｍｇ／ｍ２　の金属クロム、クロ
ムとして２〜４０ｍｇ／ｍ２　のクロム酸化物を被覆す
ることを特徴とする溶接性、塗料密着性に優れた表面処
理鋼板の製造方法。

【０００５】この方法により、ティンフリー鋼板の持つ
本来の優れた特性を損なうことなく溶接性を付与した表
面処理鋼板を得ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記粒
状錫を下地にめっきする方法は、錫粒の密着性が充分で
なく、連続めっき設備で鋼帯にめっきするにあたり、粒
状錫めっき後、クロムめっきまでに水洗等の工程を通過
する間に鋼帯とロールとの接触時にスリップ等によって
錫粒が脱落し易く、錫めっき工程で錫めっき量を一定に
制御しても、クロムめっき工程では下地めっきの粒状錫
量にバラツキが生じ、付与された溶接性に大きなバラツ
キが生じ、品質管理が困難であった。

【０００７】本発明の解決しようとする課題は、ティン
フリー鋼板の持つ本来の優れた特性を損なうことなく、
めっきされた粒状錫の密着性を向上して、クロムめっき
までの錫粒の脱落を減少させることにあり、これにより
下地粒状錫めっき量のバラツキを減少させ、安定した溶
接性を確保するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は次の通り
である。

【０００９】（１）鋼板表面に脱脂、酸洗後、一般的に
使用される光沢剤としての添加物を０．００１〜０．０
５ｇ／ｌ含有している酸性錫めっき浴を用いて錫めっき
を行い、粒径０．４〜２．４μの錫を鋼板上に５〜３０
％の面積率で被覆せしめ、次いで、通常のクロムめっき
、又はクロムめっき及びクロメート処理によって５０〜
１５０ｍｇ／ｍ２　の金属クロム、クロムとして２〜４
０ｍｇ／ｍ２　のクロム酸化物を被覆することを特徴と
する溶接性、塗料密着性に優れた表面処理鋼板の製造方
法。

【００１０】（２）上記粒径０．４〜２．４μの錫を鋼
板上に５〜３０％の面積率で被覆せしめる錫めっき条件
は、下記（１）式、（２）式を満足する上記酸性錫めっ
き浴の２価錫イオン濃度Ｍ（ｇ／ｌ）、めっき電流密度
Ｄ（Ａ／ｄｍ２　）、錫めっき量Ｗ（ｍｇ／ｍ２　）で
あることを特徴とする前記（１）項記載の溶接性、塗料
密着性に優れた表面処理鋼板の製造方法

【００１１】

【数３】

【００１２】

【００１３】

【数４】

【００１４】以下、本発明について詳しく説明する。本
発明の基本となることは、粒状錫めっきの密着性を改善
する方法として、粒状錫の析出形態を制御する方法を見
出したことである。即ち、酸性錫めっき浴中に極微量の
光沢剤を含有させることにより、粒状に析出する錫の形
状が少し偏平になることを見出したことである。光沢剤
を含有しないめっき浴（例えば、特願平１−１００１２
９号の浴）では、錫は鋼板表面に対して垂直方向に結晶
成長するため、粒状錫の高さは粒径と同等以上であり、
ロール等の接触により脱落しやすかった。ところが、光
沢剤を極微量含有させると、錫は鋼板表面に垂直方向の
析出が抑制され、面方向に析出するようになり、偏平な
粒状錫めっきを得ることができる。このように、錫粒の
高さに対して鋼板との接触面積を増大させることで、粒
状錫の密着性を著しく向上できる。そして、このような
扁平粒状錫めっき後、クロムめっき、又はクロムめっき
及びクロメート処理を施すことで、安定した溶接性を付
与した表面処理鋼板を得ることができる。尚、光沢剤を
多量に含有させためっき浴（例えば、特公平２−１６３
９７号の浴、添加剤濃度０．２〜２ｇ／ｌ）では、錫は
専ら面状に析出するため、溶接性を付与するに必要な錫
めっき量が多くなり、ティンフリー鋼板の特性を確保で
きなくなる。

【００１５】錫めっき浴中の光沢剤としての添加物の種
類は特に限定するものではなく、ぶりきの製造に通常使
用されているエトキシ化α−ナフトール、エトキシ化α
−ナフトールスルホン酸等が適している。錫めっき浴中
の添加物濃度を０．００１〜０．０５ｇ／ｌに限定した
のは、下限値未満では、粒状錫が偏平とならず、錫粒の
密着性が向上しないためであり、上限値超では、錫めっ
き密着性は向上するものの、部分的錫めっきとなり、鋼
板露出部が残っためっき状態となるが、錫は面状（ある
いは小凹凸状）であり決して偏平粒状ではなく、溶接性
を改善するに足る表面凹凸を有していないためである。

【００１６】次に、偏平粒状錫めっき条件について述べ
る。

【００１７】図１（ａ）に、極微量の光沢剤を含有する
酸性錫めっき浴で錫めっきを行うにあたり、めっき条件
（２価錫イオン濃度Ｍ（ｇ／ｌ）、めっき電流密度Ｄ（
Ａ／ｄｍ２　）、錫めっき量Ｗ（ｍｇ／ｍ２　））を変
化させて、析出する偏平粒状錫の粒径Ｒ（μ）を測定し
た結果の一例を示す。また、図１（ｂ）に、粒径Ｒとめ
っき量Ｗの偏平粒状錫の錫被覆面積率Ｃ（％）を測定し
た結果の一例を示す。これらの結果を解析したところ、
偏平粒状錫の粒径Ｒとの間に下記（３）式の関係が、錫
被覆面積率Ｃとの間に下記（４）式の関係がそれぞれ導
き出された。

【００１８】 　　Ｒ＝０．５８２（０．０５Ｍ−０．０６Ｄ＋０．３
２５）ｌｏｇＷ　　（３）式　　Ｃ＝０．１６５Ｗ／Ｒ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　（４）式粒径０．
４〜２．４μの偏平粒状錫を鋼板上に５〜３０％の面積
率で被覆せしめる錫めっき条件は、下記（１）式、（２
）式を満足する酸性錫めっき浴の２価錫イオン濃度Ｍ（
ｇ／ｌ）、めっき電流密度Ｄ（Ａ／ｄｍ２　）、錫めっ
き量Ｗ（ｍｇ／ｍ２　）である。

【００１９】

【数５】

【００２０】

【数６】

【００２１】特願平１−１００１２９号との差異につい
て述べると、錫の粒径が０．４〜２．４μと、上限が１
．５μから２．４μに迄大きくなっている。これは、光
沢剤無添加のめっき浴では錫粒径が大きいと錫粒の高さ
も高くなり、ロール等の接触により粒状錫が下地鋼板か
ら脱落しやすくなるので、１．５μ以下とする必要があ
ったが、光沢剤を極微量添加して偏平粒状錫とすれば、
錫粒径は２．４μ迄密着性が良好であった。この錫粒径
の上限が２．４μ迄拡大されたことで、めっき浴中の錫
濃度、めっき電流密度、めっき量とも若干条件が広くな
った。また、下限が０．２μから０．４μに大きくなっ
ているが、これは錫粒を偏平にして鋼板との接触面積を
大きくしたためである。尚、酸濃度については特に規定
はしないが、２価錫イオンを安定に存在させるために必
要な濃度であれば良く、２価錫イオン濃度に応じて１０
〜１００ｇ／ｌ（硫酸換算）の範囲にすることが好まし
い。

【００２２】図２に、本発明の極微量の光沢剤含有のめ
っき浴で得た偏平粒状錫の外観（ａ）と、光沢剤無添加
のめっき浴から得られた粒状錫の外観（ｂ）、及び光沢
剤を多量含有するめっき浴から得られた錫めっきの外観
（ｃ）を走査型電子顕微鏡写真（×１０，０００）とし
て示す。尚、このときのめっき条件は、フェノールスル
ホン酸浴を使用し、光沢剤の濃度（（ａ）：０．０２５
ｇ／ｌ、（ｂ）：０ｇ／ｌ、（ｃ）：１ｇ／ｌ）以外は
同一で、２価錫イオン濃度１０ｇ／ｌ、酸濃度（硫酸換
算）５０ｇ／ｌ、電流密度３Ａ／ｄｍ２　、錫めっき量
１００ｍｇ／ｍ２である。

【００２３】図３に、本発明の極微量の光沢剤含有のめ
っき浴で得た偏平粒状錫の断面（ａ）と、光沢剤無添加
のめっき浴から得られた粒状錫の断面（ｂ）の模式図を
示す。図中１は素地鉄、２は粒状錫、３は金属クロム・
酸化クロム層を示す。

【００２４】次に、クロムめっき、並びにクロメート処
理方法について述べる。本発明では、これらのクロムめ
っき、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、クロムめっき、並びにクロメート処理
すれば良く、粒状錫の占める面積率は３０％以下であり
、通常の方法でクロムめっき、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。めっき条件によっては、粒状錫の上には、
金属クロムが析出せず、専らクロム酸化物層が生成した
り、又、その逆の場合もあるが、本発明者らが調査した
範囲内では粒状錫上へのクロムの析出は、鋼板露出部に
比較して若干少ない。又、例え粒状錫上にクロムが析出
しても、金属クロム１５０ｍｇ／ｍ２　、クロム酸化物
４０ｍｇ／ｍ２　（金属クロム換算）の厚みは約０．０
４μ程度であり、下層の錫はこれ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、錫めっき上のクロム析出状況は特に
規制するものではなく、鋼板露出部が本来のクロムめっ
き層、クロム酸化物層を形成していることが肝要である
。このために、本発明の表面処理鋼板のクロムめっき層
、クロム酸化物層の量は、一般的ティンフリー鋼板の範
囲である金属クロム５０〜１５０ｍｇ／ｍ２　、クロム
酸化物層のクロム２〜４０ｍｇ／ｍ２　（金属クロム換
算）に限定した。一般的には、金属クロムは、３０ｍｇ
／ｍ２　程度以上で充分な塗装耐食性を示すが、下地の
偏平粒状錫めっきの影響を抑制してより確実な塗装耐食
性を確保するために、本発明では、金属クロム量の下限
を若干高めとした。又、クロム酸化物層のクロムは、１
０ｍｇ／ｍ２　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、一般
的な塗料密着性を確保するためには２ｍｇ／ｍ２　程度
で充分であり、シーム溶接性に悪影響するクロム酸化物
層の厚みは少ない方が好ましく、本発明では、クロム酸
化物層のクロム量の下限を若干低めとした。

【００２５】

【実施例】次に、本発明の内容を実施例、比較例につき
具体的に説明する。脱脂、酸洗、錫めっき、クロムめっ
き処理工程を有し、各工程の間に水洗工程を有する連続
めっき設備を使用して、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／ｄｍ２　で０．５秒の陰極電解処
理）、通常の酸洗（Ｈ２　ＳＯ４　５０ｇ／ｌ、室温、
電流密度１０Ａ／ｄｍ２　で０．５秒の陰極電解処理）
を施した後、次の処理条件で錫めっき、及びクロムめっ
きを行って、第１表に示した実施例１〜１０及び比較例
１〜７の供試材を得、下記の評価項目について調査し、
その結果を表１に整理した。

【００２６】１．錫めっき条件 （１）浴条件 Ｓｎ２＋　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２
〜３０ｇ／ｌ遊離酸濃度（硫酸換算）　　１０〜１００
ｇ／ｌ〔酸としてはフェノールスルホン酸を使用した〕
エトキシα−ナフトール０〜１ｇ／ｌ 浴温度　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４０
℃（２）電解条件 電流密度　　　　　　　　　　　　　　　　　　１〜３
０Ａ／ｄｍ２２．クロムめっき条件 （１）浴条件 ＣｒＯ３　１００ｇ／ｌ　　Ｈ２　ＳＯ４　１．２ｇ／
ｌ浴温度　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　５０℃（２）電解条件 電流密度　　　　　　５０Ａ／ｄｍ２ 電気量　　　　　　　　５０Ｃ／ｄｍ２以上のめっき条
件で、クロムめっきした結果、クロムの付着量は９０〜
１１０ｍｇ／ｍ２　　で、その内クロム酸化物量は８〜
１０ｍｇ／ｍ２　であった。

【００２７】３．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
）ＳＪ−６２５６）を塗装焼付（塗膜量５０ｍｇ／ｄｍ
２　）後、３．０％ＮａＣｌ溶液中で１１０℃×６０分
のレトルト処理を実施した後、碁盤目にナイフで疵を入
れ、テープ剥離テストを実施した。

【００２８】（１０（良）←　　→１（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
）ＳＪ−６２５６）を塗装焼付（塗装量５０ｍｇ／ｄｍ
２　）後、塗膜のナイフでクロスカットを入れた後、１
．５％ＮａＣｌ、１．５％クエン酸溶液（５０℃）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。

【００２９】（５（良）←　　→１（不良））（３）接
触抵抗 供試材を先ず、２１０℃×３０分の熱処理を行った後、
５０ｍｍ平方に切断して１０枚の試料を準備し、この供
試２枚を重ね合わせ、電極径４．５ｍｍφの電極間に挟
む。次いでこの電極間に５０ｋｇｆの加圧を加え、接触
抵抗を測定し、上記試料から得た５つの測定データの平
均値とバラツキσを求めた。（電極間に流した電流は１
，０００ｍＡ） ５００μΩ以下なら合格（溶接性良） （４）錫めっき粒の評価 供試材を走査型電子顕微鏡で、倍率５，０００〜１０，
０００倍で観察、代表的な錫粒の粒径及び錫被覆率を測
定した。

【００３０】（５）錫付着量 供試材の理論錫付着量を示した。

【００３１】（６）錫粒密着性 供試材の錫の理論析出量とのクロムめっき後の錫付着量
の比率（％）で評価した。

【００３２】（１００％が最良でクロムめっき迄に錫粒
の脱落なし） （７）製品外観の評価 ティンフリー鋼板の外観を基準に評価した。

【００３３】○：ティンフリー鋼板とほぼ同等×：ティ
ンフリー鋼板と異なる

【００３４】

【表１】

【００３５】表１から、添加剤を含有しない比較例３、
４は、錫粒の密着性が悪く、接触抵抗のバラツキが大き
く、又、添加剤の含有量が０．０５ｇ／ｌを越える比較
例５、６は、錫粒の形態が面状となり、錫粒径が０．１
μと小さく、接触抵抗の平均値が大きくなり、又バラツ
キも大きい。しかし、添加剤を０．００１〜０．０５ｇ
／ｌ含有する実施例１〜１０は、接触抵抗のバラツキが
極めて小さくなり、安定した溶接性を確保することがで
きることが明らかである。

【００３６】更に、表１から、２価錫イオン濃度、錫電
流密度が特許請求の範囲外の比較例１〜３は、製品外観
、塗装耐蝕性の点でティンフリー鋼板と異なるが、特許
請求の範囲内の実施例１〜１０は、製品外観、塗料密着
性、塗装耐蝕性の評価より、ティンフリー鋼板の持つ本
来の優れた特性が損なわれないことも明らかである。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明法によれば、ティン
フリー鋼板の持つ本来の優れた特性を損なうことなく、
めっきされた粒状錫の密着性を向上して、クロムめっき
迄の錫粒の脱落を減少させることにより下地粒状錫めっ
き量のバラツキを減少させ、安定した溶接性を示す表面
処理鋼板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は電流密度をパラメーターとする錫めっ
き浴中の２価錫イオン濃度と偏平錫粒の粒径との関係説
明図。 （ｂ）は錫めっき量をパラメーターとする偏平錫粒の粒
径と錫被覆率との関係説明図。

【図２】光沢剤濃度が（ａ）０．０２５ｇ／ｌ、（ｂ）
０ｇ／ｌ、（ｃ）１ｇ／ｌの錫めっき浴で得られた錫め
っき後の金属組織の外観を走査型電子顕微鏡で写した写
真。

【図３】本発明法（ａ）、光沢剤無添加浴（ｂ）によっ
て製造された表面処理鋼板の皮膜断面の模式図。

【符号の説明】

１…素地鉄 ２…粒状錫 ３…金属クロム、クロム酸化物層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　鋼板表面に脱脂、酸洗後、一般的に使
   用される光沢剤としての添加物を０．００１〜０．０５
   ｇ／ｌ含有している酸性錫めっき浴を用いて錫めっきを
   行い、粒径０．４〜２．４μの錫を鋼板上に５〜３０％
   の面積率で被覆せしめ、次いで、通常のクロムめっき、
   又はクロムめっき及びクロメート処理によって５０〜１
   ５０ｍｇ／ｍ２　の金属クロム、クロムとして２〜４０
   ｍｇ／ｍ２のクロム酸化物を被覆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の製造方法。
2. 【請求項２】　　粒径０．４〜２．４μの錫を鋼板上に
   ５〜３０％の面積率で被覆せしめる錫めっき条件は、下
   記（１）式、（２）式を満足する酸性錫めっき浴の２価
   錫イオン濃度Ｍ（ｇ／ｌ）、めっき電流密度Ｄ（Ａ／ｄ
   ｍ２　）、錫めっき量Ｗ（ｍｇ／ｍ２　）であることを
   特徴とする請求項１記載の溶接性、塗料密着性に優れた
   表面処理鋼板の製造方法 【数１】 【数２】