JPH0434636B2 - - Google Patents
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Description
＜産業上の利用分野＞
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
理鋼板に関するものである。 ＜従来技術とその問題点＞ 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
に高価な鈍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
接合する方法が発展し、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用でない。 その他、従来の缶用材料は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、アメリカのジヨーンズ・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。この用件を具体的
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。 ＜発明の目的＞ 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。 ＜発明の構成＞ 本発明によれば、鋼板表面にNi含有量５重量
％以上、厚さ0.01μ以上の鉄とニツケルからなる
合金層を有し、その上に５〜500mg／m2の金属ク
ロム層を有し、その上に塗装焼付後に金属錫が50
mg／m2以上残存するような目付量の金属錫層を有
し、さらにその上にクロム換算で６〜30mg／m2の
金属クロムとクロム水和酸化物から構成されるク
ロメート被膜層を有することを特徴とする溶接
性、耐食性に優れた缶用表面処理鋼板が提供され
る。 以下、本発明を更に詳細に説明する。 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お
ける溶接特性において、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は既
に知られている。 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
は塗装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は溶融が高いため、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をめつ
きしなければならず、不経済である。 本発明者らは既に、焼付処理による錫と素地鋼
との合金化を抑制する方法を検討し、錫と素地鋼
との間に金属クロムを存在させることにより合金
化を顕著に抑制できることを見い出している（特
開昭60−262975号参照）。 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。 ところが金属クロム層は硬くて脆いので、ネツ
クインやマルチビードの様な加工を受けると地鉄
に達するクラツクが入り、加工後の耐食性が劣化
することが分つた。 そこで本発明者らは、加工後の耐食性を向上さ
せる方法を検討した結果、素地鋼と金属クロムの
間に、素地鋼と同じ延性を有するFeとNiからな
る合金層を設けることにより加工後、耐食性が向
上することを新規に見い出し、本発明に至つたの
である。 すなわち、FeとNiからなる合金層はそれ自体
耐食性に優れているが、特に加工を受けた場合に
素地鋼とほぼ同様の変形をするので、金属クロム
の様に加工によつてクラツクを生ずることが無
く、素地鋼を被膜し続けることが出来、優れた加
工後耐食性が得られるのである。 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に、塗料密着性が十分でな
い。 これに対し、表面にクロム水和酸化物あるいは
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FeとNiからなる合
金層を形成させるが、FeとNiからなる合金層の
効果は加工後耐食性の向上である。 FeとNiからなる合金層を形成させる工業的方
法としては (1) Fe−Ni電気合金めつきを行う方法。 (2) Fe−Ni電気合金めつきを施した後、非酸化
性雰囲気中で熱処理して素地鋼と拡散させる方
法。 (3) Ni電気めつきを施した後、非酸化性雰囲気
中で熱処理して、Niめつき層の全てを素地鋼
中に拡散させる方法。 があり、いずれの方法を用いても良いが、(1)の方
法の場合最適のめつき条件以外では電着応力によ
り硬くかつ脆くなる傾向があるので、工業的に実
施するには困難を伴う。 (2)、(3)の方法では、熱処理によつて電着応力が
緩和しかつ素地鋼との相互拡散によつて素地鋼と
の密着力が向上するので好都合である。特に(3)の
方法の場合、電気めつき作業自体が簡便であり、
最も容易に行える方法である。この他にもNi塩
の水溶液を鋼板に塗布して還元性雰囲気中で熱処
理し、Ni塩を還元して金属Niとなし、引き続き
鋼中に拡散させる方法があるが、この方法は、熱
処理中の雰囲気制御が難しく実用的な方法ではな
い。 FeとNiからなる合金層の厚みは0.01〜1μ程度
で良い。FeとNiからなる合金層の厚みが0.01μ未
満では加工後耐食性を向上させる効果が不十分で
ある。FeとNiからなる合金層は厚いほど耐食性
は良好であるが、あまり厚いとNiを多く必要と
することになり、コスト高になるとともに合金層
形成に多大な時間を要するので1μ程度、より好
ましくは0.6μ程度にしておく事が望ましい。 また、FeとNiからなる合金層のNi含有率は５
重量％以上で良い。FeとNiからなる合金層のNi
含有率は５重量％未満では、加工後耐食性を向上
させる効果が不十分である。FeとNiからなる合
金層のNi含有率には特に上限はないが、コスト
および生産効率の点から80重量％程度、より好ま
しくは60重量％程度にしておく事が望ましい。 本発明では、さら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SO4 2-、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、周囲の如く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防げるのである。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、既に電気クロムめつきを施した
後、水洗し、錫イオン1.5〜20ｇ／と硫酸換算
で10〜100ｇ／に相当する酸とを含有する酸性
浴を用いて錫めつきを行うことによつて、クロム
水和酸化物を効率よく除去し同時に密着力の良い
錫めつきを施せることを見い出している（特願昭
59−252355号）。 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以上残存する様に、下地金属クロ
ム量とのかね合いで任意に錫めつき量を決めれば
良い。錫めつき量は多すぎても特に不都合なこと
はないが、安価な素材とするためには1000mg／m2
以下にしておくことが望ましい。したがつて、錫
めつき量の好ましい範囲は50〜1000mg／m2であ
る。 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。クロメート被膜層は、金属クロムとクロ
ム水和酸化物との合計量がクロム換算で６〜30
mg／m2であるのがよい。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３mg／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20
mg／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。 ＜実施例＞ 次に本発明の実施例および比較例について具体
的に説明する。 実施例 １ 通常のブリキ・TFS用冷間圧延鋼板を前処理
した後(A)浴を用いてNiめつきを行い、引き続い
て非酸化性雰囲気中で680℃×30secの熱処理を行
つて、FeとNiからなる合金層（Ni拡散層）を形
成させた。調質圧延あるいは冷間圧延を行つた後
前処理を行い、(C)浴を用いてクロムめつきを行
い、引き続いて(D)浴を用いて錫めつきを行い、さ
らに引き続いて(G)浴を用いて電解クロメート処理
を行つた。 実施例 ２ 通常のブリキ・TFS用冷間圧延鋼板を前処理
した後(A)浴を用いてNiめつきを行い、引き続い
て非酸化性雰囲気中で700℃×30secの熱処理を行
つて、FeとNiからなる合金層（Ni拡散層）を形
成させた。調質圧延あるいは冷間圧延を行つた後
前処理を行い、(C)浴を用いてクロムめつきを行
い、引き続いて(E)浴を用いて錫めつきを行い、さ
らに引き続いて(G)浴を用いて電解クロメート処理
を行つた。 比較例 １ 通常のブリキ・TFS用冷間圧延鋼板を常法に
より焼鈍を行い、調質圧延あるいは冷間圧延を行
つた後、前処理を行い、(C)浴を用いてクロムめつ
きを行い、引き続いて(D)浴を用いて錫めつきを行
い、さらに引き続いて(F)浴を用いて電解クロメー
ト処理を行つた。 比較例 ２ 通常のブリキ・TFS用冷間圧延鋼板を常法に
より焼鈍を行い、調質圧延あるいは冷間圧延を行
つた後、前処理を行い、(C)浴を用いてクロムめつ
きを行い、引き続いて(E)浴を用いて錫めつきを行
い、さらに引き続いて(G)浴を用いて電解クロメー
ト処理を行つた。 比較例 ３ 通常のブリキ・TFS用冷間圧延鋼板を前処理
した後(A)浴を用いてNiめつきを行い、引き続い
て非酸化性雰囲気中で700℃×30secの熱処理を行
つて、FeとNiからなる合金層（Ni拡散層）を形
成させた。調質圧延あるいは冷間圧延を行つた後
前処理を行い、引き続いて(E)浴を用いて錫めつき
を行い、さらに引き続いて(G)浴を用いて電解クロ
メート処理を行つた。 (A) Niめつき浴 硫酸ニツケル 250ｇ／ 塩化ニツケル 45ｇ／ ほう酸 30ｇ／ (B) Fe−Ni合金めつき浴 塩化第一鉄 120ｇ／ 塩化ニツケル 210ｇ／ ほう酸 25ｇ／ (C) クロムめつき浴 無水クロム酸 250ｇ／ ケイフツ化ソーダ ５ｇ／ 硫 酸 1.5ｇ／ (D) 錫めつき浴 硫酸第一錫 ６ｇ／ 硫 酸 40ｇ／ (E) 錫めつき浴 塩化第一錫 ５ｇ／ 塩 酸 30ｇ／ (F) クロメート浴 重クロム酸ナトリウム 30ｇ／ (G) クロメート浴 無水クロム酸 15ｇ／ 硫 酸 0.12ｇ／ 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。その結果を表１を示す。 (1) 溶接性評価 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20℃×20分処理した。 (2) 加工後耐食性評価 エポキシフエノール系塗料を50mg／ｄm2塗装
し、焼付けた後エリクセン加工機で３mmのエリ
クセン加工を行つた。 市販のトマトジユース中に55℃で２週間浸漬
し、板面の腐食状態で加工後の耐食性を評価し
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、本発明の鋼板は優れた溶
接性、加工後耐食性を示す。
かつ缶用素材として充分な耐食性を有する表面処
理鋼板に関するものである。 ＜従来技術とその問題点＞ 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
に高価な鈍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
接合する方法が発展し、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用でない。 その他、従来の缶用材料は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、アメリカのジヨーンズ・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。この用件を具体的
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。 ＜発明の目的＞ 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。 ＜発明の構成＞ 本発明によれば、鋼板表面にNi含有量５重量
％以上、厚さ0.01μ以上の鉄とニツケルからなる
合金層を有し、その上に５〜500mg／m2の金属ク
ロム層を有し、その上に塗装焼付後に金属錫が50
mg／m2以上残存するような目付量の金属錫層を有
し、さらにその上にクロム換算で６〜30mg／m2の
金属クロムとクロム水和酸化物から構成されるク
ロメート被膜層を有することを特徴とする溶接
性、耐食性に優れた缶用表面処理鋼板が提供され
る。 以下、本発明を更に詳細に説明する。 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お
ける溶接特性において、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は既
に知られている。 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
は塗装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は溶融が高いため、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をめつ
きしなければならず、不経済である。 本発明者らは既に、焼付処理による錫と素地鋼
との合金化を抑制する方法を検討し、錫と素地鋼
との間に金属クロムを存在させることにより合金
化を顕著に抑制できることを見い出している（特
開昭60−262975号参照）。 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。 ところが金属クロム層は硬くて脆いので、ネツ
クインやマルチビードの様な加工を受けると地鉄
に達するクラツクが入り、加工後の耐食性が劣化
することが分つた。 そこで本発明者らは、加工後の耐食性を向上さ
せる方法を検討した結果、素地鋼と金属クロムの
間に、素地鋼と同じ延性を有するFeとNiからな
る合金層を設けることにより加工後、耐食性が向
上することを新規に見い出し、本発明に至つたの
である。 すなわち、FeとNiからなる合金層はそれ自体
耐食性に優れているが、特に加工を受けた場合に
素地鋼とほぼ同様の変形をするので、金属クロム
の様に加工によつてクラツクを生ずることが無
く、素地鋼を被膜し続けることが出来、優れた加
工後耐食性が得られるのである。 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に、塗料密着性が十分でな
い。 これに対し、表面にクロム水和酸化物あるいは
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FeとNiからなる合
金層を形成させるが、FeとNiからなる合金層の
効果は加工後耐食性の向上である。 FeとNiからなる合金層を形成させる工業的方
法としては (1) Fe−Ni電気合金めつきを行う方法。 (2) Fe−Ni電気合金めつきを施した後、非酸化
性雰囲気中で熱処理して素地鋼と拡散させる方
法。 (3) Ni電気めつきを施した後、非酸化性雰囲気
中で熱処理して、Niめつき層の全てを素地鋼
中に拡散させる方法。 があり、いずれの方法を用いても良いが、(1)の方
法の場合最適のめつき条件以外では電着応力によ
り硬くかつ脆くなる傾向があるので、工業的に実
施するには困難を伴う。 (2)、(3)の方法では、熱処理によつて電着応力が
緩和しかつ素地鋼との相互拡散によつて素地鋼と
の密着力が向上するので好都合である。特に(3)の
方法の場合、電気めつき作業自体が簡便であり、
最も容易に行える方法である。この他にもNi塩
の水溶液を鋼板に塗布して還元性雰囲気中で熱処
理し、Ni塩を還元して金属Niとなし、引き続き
鋼中に拡散させる方法があるが、この方法は、熱
処理中の雰囲気制御が難しく実用的な方法ではな
い。 FeとNiからなる合金層の厚みは0.01〜1μ程度
で良い。FeとNiからなる合金層の厚みが0.01μ未
満では加工後耐食性を向上させる効果が不十分で
ある。FeとNiからなる合金層は厚いほど耐食性
は良好であるが、あまり厚いとNiを多く必要と
することになり、コスト高になるとともに合金層
形成に多大な時間を要するので1μ程度、より好
ましくは0.6μ程度にしておく事が望ましい。 また、FeとNiからなる合金層のNi含有率は５
重量％以上で良い。FeとNiからなる合金層のNi
含有率は５重量％未満では、加工後耐食性を向上
させる効果が不十分である。FeとNiからなる合
金層のNi含有率には特に上限はないが、コスト
および生産効率の点から80重量％程度、より好ま
しくは60重量％程度にしておく事が望ましい。 本発明では、さら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SO4 2-、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、周囲の如く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防げるのである。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、既に電気クロムめつきを施した
後、水洗し、錫イオン1.5〜20ｇ／と硫酸換算
で10〜100ｇ／に相当する酸とを含有する酸性
浴を用いて錫めつきを行うことによつて、クロム
水和酸化物を効率よく除去し同時に密着力の良い
錫めつきを施せることを見い出している（特願昭
59−252355号）。 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以上残存する様に、下地金属クロ
ム量とのかね合いで任意に錫めつき量を決めれば
良い。錫めつき量は多すぎても特に不都合なこと
はないが、安価な素材とするためには1000mg／m2
以下にしておくことが望ましい。したがつて、錫
めつき量の好ましい範囲は50〜1000mg／m2であ
る。 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。クロメート被膜層は、金属クロムとクロ
ム水和酸化物との合計量がクロム換算で６〜30
mg／m2であるのがよい。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３mg／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20
mg／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。 ＜実施例＞ 次に本発明の実施例および比較例について具体
的に説明する。 実施例 １ 通常のブリキ・TFS用冷間圧延鋼板を前処理
した後(A)浴を用いてNiめつきを行い、引き続い
て非酸化性雰囲気中で680℃×30secの熱処理を行
つて、FeとNiからなる合金層（Ni拡散層）を形
成させた。調質圧延あるいは冷間圧延を行つた後
前処理を行い、(C)浴を用いてクロムめつきを行
い、引き続いて(D)浴を用いて錫めつきを行い、さ
らに引き続いて(G)浴を用いて電解クロメート処理
を行つた。 実施例 ２ 通常のブリキ・TFS用冷間圧延鋼板を前処理
した後(A)浴を用いてNiめつきを行い、引き続い
て非酸化性雰囲気中で700℃×30secの熱処理を行
つて、FeとNiからなる合金層（Ni拡散層）を形
成させた。調質圧延あるいは冷間圧延を行つた後
前処理を行い、(C)浴を用いてクロムめつきを行
い、引き続いて(E)浴を用いて錫めつきを行い、さ
らに引き続いて(G)浴を用いて電解クロメート処理
を行つた。 比較例 １ 通常のブリキ・TFS用冷間圧延鋼板を常法に
より焼鈍を行い、調質圧延あるいは冷間圧延を行
つた後、前処理を行い、(C)浴を用いてクロムめつ
きを行い、引き続いて(D)浴を用いて錫めつきを行
い、さらに引き続いて(F)浴を用いて電解クロメー
ト処理を行つた。 比較例 ２ 通常のブリキ・TFS用冷間圧延鋼板を常法に
より焼鈍を行い、調質圧延あるいは冷間圧延を行
つた後、前処理を行い、(C)浴を用いてクロムめつ
きを行い、引き続いて(E)浴を用いて錫めつきを行
い、さらに引き続いて(G)浴を用いて電解クロメー
ト処理を行つた。 比較例 ３ 通常のブリキ・TFS用冷間圧延鋼板を前処理
した後(A)浴を用いてNiめつきを行い、引き続い
て非酸化性雰囲気中で700℃×30secの熱処理を行
つて、FeとNiからなる合金層（Ni拡散層）を形
成させた。調質圧延あるいは冷間圧延を行つた後
前処理を行い、引き続いて(E)浴を用いて錫めつき
を行い、さらに引き続いて(G)浴を用いて電解クロ
メート処理を行つた。 (A) Niめつき浴 硫酸ニツケル 250ｇ／ 塩化ニツケル 45ｇ／ ほう酸 30ｇ／ (B) Fe−Ni合金めつき浴 塩化第一鉄 120ｇ／ 塩化ニツケル 210ｇ／ ほう酸 25ｇ／ (C) クロムめつき浴 無水クロム酸 250ｇ／ ケイフツ化ソーダ ５ｇ／ 硫 酸 1.5ｇ／ (D) 錫めつき浴 硫酸第一錫 ６ｇ／ 硫 酸 40ｇ／ (E) 錫めつき浴 塩化第一錫 ５ｇ／ 塩 酸 30ｇ／ (F) クロメート浴 重クロム酸ナトリウム 30ｇ／ (G) クロメート浴 無水クロム酸 15ｇ／ 硫 酸 0.12ｇ／ 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。その結果を表１を示す。 (1) 溶接性評価 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20℃×20分処理した。 (2) 加工後耐食性評価 エポキシフエノール系塗料を50mg／ｄm2塗装
し、焼付けた後エリクセン加工機で３mmのエリ
クセン加工を行つた。 市販のトマトジユース中に55℃で２週間浸漬
し、板面の腐食状態で加工後の耐食性を評価し
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、本発明の鋼板は優れた溶
接性、加工後耐食性を示す。
【表】
＜発明の効果＞
上述したところから明らかなように、本発明の
鋼板は鋼板表面にこれとほぼ同じ延性のFe−Ni
合金層を形成させ、錫層を残存させるようにする
ことにより、溶接性にも、加工後耐食性にも優れ
る。
鋼板は鋼板表面にこれとほぼ同じ延性のFe−Ni
合金層を形成させ、錫層を残存させるようにする
ことにより、溶接性にも、加工後耐食性にも優れ
る。
第１図は下地金属クロム量と焼付処理（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。第２図はFeとNiからなる合金層
のIMMAによる深さ方向分析結果を示すグラフ
である。
×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。第２図はFeとNiからなる合金層
のIMMAによる深さ方向分析結果を示すグラフ
である。
Claims (1)
- １ 鋼板表面にNi含有量５重量％以上、厚さ
0.01μ以上の鉄とニツケルからなる合金層を有し、
その上に５〜500mg／m2の金属クロム層を有し、
その上に塗装焼付後に金属錫が50mg／m2以上残存
するような目付量の金属錫層を有し、さらにその
上にクロム換算で６〜30mg／m2の金属クロムとク
ロム水和酸化物から構成されるクロメート被膜層
を有することを特徴とする溶接性、耐食性に優れ
た缶用表面処理鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17996085A JPS6240396A (ja) | 1985-08-15 | 1985-08-15 | 溶接性、耐食性に優れた缶用表面処理鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17996085A JPS6240396A (ja) | 1985-08-15 | 1985-08-15 | 溶接性、耐食性に優れた缶用表面処理鋼板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6240396A JPS6240396A (ja) | 1987-02-21 |
| JPH0434636B2 true JPH0434636B2 (ja) | 1992-06-08 |
Family
ID=16074975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17996085A Granted JPS6240396A (ja) | 1985-08-15 | 1985-08-15 | 溶接性、耐食性に優れた缶用表面処理鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6240396A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6465288A (en) * | 1987-09-03 | 1989-03-10 | Nippon Kokan Kk | Surface treated steel sheet for alcoholic fuel tank and production thereof |
| JP3093917B2 (ja) * | 1993-11-11 | 2000-10-03 | 東洋鋼鈑株式会社 | ラミネート鋼板およびその原板 |
| JP3639680B2 (ja) * | 1996-11-13 | 2005-04-20 | 新日本製鐵株式会社 | Ｎｉメッキ鋼板の製造方法 |
| KR102507717B1 (ko) * | 2018-08-29 | 2023-03-07 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 캔용 강판 및 그의 제조 방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6013098A (ja) * | 1983-07-05 | 1985-01-23 | Kawasaki Steel Corp | シ−ム溶接缶用表面処理鋼板の製造方法 |
-
1985
- 1985-08-15 JP JP17996085A patent/JPS6240396A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6013098A (ja) * | 1983-07-05 | 1985-01-23 | Kawasaki Steel Corp | シ−ム溶接缶用表面処理鋼板の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6240396A (ja) | 1987-02-21 |
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