JPH05306499A - 表裏の光沢の異なる薄錫めっき鋼板 - Google Patents

表裏の光沢の異なる薄錫めっき鋼板

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JPH05306499A
JPH05306499A JP11292492A JP11292492A JPH05306499A JP H05306499 A JPH05306499 A JP H05306499A JP 11292492 A JP11292492 A JP 11292492A JP 11292492 A JP11292492 A JP 11292492A JP H05306499 A JPH05306499 A JP H05306499A
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JP
Japan
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tin
steel sheet
plating
layer
sheet
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JP11292492A
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Yashichi Oyagi
八七 大八木
Hiromitsu Date
博充 伊達
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 シーム溶接性および外面の光沢外観、耐食性
に優れた飲料缶、食缶等の容器用薄錫めっき鋼板を提供
することを目的とする。 【構成】 両面もしくは片面にニッケル層および/また
はNi−Fe合金層で構成される20〜500mg/m
2 の下地層上もしくは鋼板上に、500〜1500mg
/m2 の錫めっき層を有し、さらに金属クロム換算で3
〜30mg/m2のクロメート皮膜層を有する薄錫めっ
き鋼板において、缶内面となる面の錫が島状で、缶外面
となる面の錫が平滑であるために、鋼板の圧延方向また
は幅方向に測定した光沢度Gs(60゜)が、缶外面と
なる面が400〜850%、缶内面となる面が100〜
400%である溶接缶用薄錫めっき鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シーム溶接性および外
面の光沢外観、耐食性に優れた飲料缶、食缶等の容器用
薄錫めっき鋼板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】スリーピース缶胴の接合として、半田づ
けに替わり、昨今では電極輪および銅ワイヤーを使用す
る、いわゆるスードロニック高速シーム溶接法がすっか
り定着した。ブリキはこのシーム溶接性において非常に
優れているばかりでなく、特有の美しい光沢外観を有
し、また耐食性、人体への安全性においても優れた溶接
缶用素材である。しかし、半田缶用ブリキと比べれば錫
使用量は減少したものの、依然多量の錫を使うために高
価であることが欠点である。
【0003】そこで、錫付着量を低減した、もしくは錫
を使用しない溶接缶用表面処理鋼板が開発され、実用に
供されてきた。例えば特開昭60−208494号公
報、特開昭61−264196号公報、特開昭62−1
74397号公報等に見られるように、電気めっきした
錫が加熱溶融後に凹凸状(島状)になるようにすること
で、地鉄との合金化を抑制して金属錫を残留させること
によって錫使用量の低減と溶接性の確保を両立させた表
面処理鋼板が開発された。錫層の下層にニッケル層また
はNi−Fe合金層が存在すれば、そのバリア効果によ
ってSn−Fe合金の成長は更に抑制される。錫を全く
使用しない溶接缶用表面処理鋼板としてはニッケルめっ
き鋼板が開発されている(特開昭55−138096号
公報、特開昭56−169788号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、島状錫
を有する薄錫めっき鋼板は表面の凹凸のために光が散乱
し、ブリキのような鏡面光沢が見られない。ニッケルめ
っき鋼板は錫めっきとは全く異なる色調で、光沢もブリ
キには及ばない。以上のように、溶接性を確保しながら
の錫使用量低減の努力は成功を納めているものの、ブリ
キのような美しい光沢外観を有する薄錫めっきまたは錫
を使用しない溶接缶用表面処理鋼板は得られていないの
が現状である。
【0005】ところで、近年我国の消費者の高級志向は
増す一方であり、飲料缶や食缶外面の意匠性が今まで以
上に求められるようになっている。一例として、缶外面
への印刷以上に鮮映性の優れた方法として、予め印刷さ
れたPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム等
の樹脂皮膜を金属缶用素材に積層させる技術も開発され
ている。しかし、缶外面印刷や印刷フィルムラミネート
のいずれにおいても、下地となる表面処理鋼板そのもの
の光沢が有機皮膜被覆後の色調の美しさや鮮映性に及ぼ
す影響が大きい。そこで、従来のブリキに匹敵するよう
な美しい光沢を有し、しかも溶接性の優れた安価な表面
処理鋼板が求められている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、高価であ
り、低付着量化が困難だが美しい光沢外観を有するブリ
キと、外観の光沢は不十分だが低付着量でも良好な溶接
性を有する薄錫めっき鋼板の短所を打ち消し、双方の長
所を活かす素材の開発を目的に種々検討した結果、求め
られる様々な特性を満足する素材を開発した。
【0007】本発明の要旨とするところは下記のとおり
である。 (1) 500〜1500mg/m2 の錫めっき層の上
に、金属クロム換算で3〜30mg/m2 のクロメート
皮膜を有する薄錫めっき鋼板において、鋼板の圧延方向
および幅方向に測定した光沢度Gs(60°)が、缶外
面となる面が400〜850%、缶内面となる面が10
0〜400%であることを特徴とする表裏の光沢の異な
る薄錫めっき鋼板。
【0008】(2) 下層として、20〜500mg/
2 のニッケル層および/またはNi−Fe合金層を有
することを特徴とする前項1記載の表裏の光沢の異なる
薄錫めっき鋼板。
【0009】
【作用】以下に本発明について詳細に説明する。本発明
において用いられるめっき原板は、通常溶接缶用素材と
して用いられるブリキ用もしくは極薄錫めっき鋼板用冷
延鋼板でよい。鋼板は前処理として電解アルカリ脱脂、
硫酸酸洗により表面の洗浄、活性化を施した後に、以下
に述べるめっきが施される。
【0010】以上の前処理を行った冷延鋼板に、そのま
まもしくは両面または片面に下地めっきを施した後に、
錫めっきを施す。下地めっきとしては、ニッケル、Ni
−Fe合金の一層または二層めっきが適している。ニッ
ケルめっき後、加熱による拡散処理を施してNi−Fe
合金めっき層としてもよい。ニッケルめっき、Ni−F
e合金めっきの方法については特に限定されるものでは
なく、ニッケルめっきとしてはワット浴(硫酸ニッケ
ル、塩化ニッケル、ほう酸)、Ni−Fe合金めっきと
しては硫酸ニッケル、塩化ニッケル、硫酸鉄(II)、ほ
う酸を含む浴を用いるとよい。
【0011】例えば、ニッケルめっきは、 硫酸ニッケル 300g/l 塩化ニッケル 45g/l ほう酸 30g/l 浴温:常温〜80℃ 陰極電流密度:10〜50A/dm2 Ni−Fe合金めっきは、 硫酸ニッケル 75g/l 塩化ニッケル 140g/l 硫酸鉄(II) 50g/l ほう酸 30g/l 浴温:常温〜80℃ 陰極電流密度:5〜50A/dm2 のようなめっき浴、めっき条件により得ることができ
る。
【0012】ニッケルめっき後、ニッケルと鉄を拡散さ
せる方法としては、焼鈍を兼ねて非酸化性雰囲気または
還元性雰囲気中で600〜800℃に加熱すればよい。
該下地層の皮膜量は、ニッケル付着量として20〜50
0mg/m2 の範囲で施される。20mg/m2 未満で
は、後で述べる錫めっき層のリフロー(加熱溶融処理)
時にSn−Fe合金化を抑制するという下地めっき本来
の効果が現れず、耐食性の向上も期待できない。
【0013】500mg/m2 を超えるとSn−Fe合
金化抑制効果、耐食性向上効果が飽和するばかりか、溶
接性を阻害し、錫の低付着量化によるコストダウンを狙
った本発明の主旨に反する。以上述べた下地めっき処理
を施した後、または前処理後の冷延鋼板にそのまま錫め
っきを行う。
【0014】本発明において採用される錫めっき法は電
気めっきが適している。溶融めっきでは、請求項1記載
の錫付着量500〜1500mg/m2 のような低付着
量で、かつ表裏の錫析出状態を相異なるものとして、光
沢度Gs(60°)が、缶外面となる面が400〜85
0%、缶内面となる面が100〜400%とすることが
困難であるためである。
【0015】錫の電気めっきにおけるめっき浴組成、電
解条件については特に限定するものではない。例えば、
現在ブリキ製造に最も多く採用されているフェロスタン
浴を用いることに何等不都合はない。この浴組成、電解
条件は一例として、 硫酸錫(Sn2+として) 20g/l p−フェノールスルホン酸 30g/l エトキシ化α−ナフトールスルホン酸 2g/l 浴温 45℃ 陰極電流密度 15A/dm2 を挙げることができる。
【0016】錫付着量は500〜1500mg/m2
限定したが、500mg/m2 より少ないとリフロー処
理後にシーム溶接性を確保するに十分な量のβ−Snを
残留させることが困難であるためである。錫付着量が多
いほど耐食性、シーム溶接性は良好であるが、1500
mg/m2 を超えるとこの効果は飽和するため、経済性
の点から1500mg/m2 を超える錫を使用すること
は好ましくない。表裏の錫付着量は等しい必要はなく、
用途によって差厚とすることも経済性の点で有利であ
る。
【0017】錫めっき後の鋼板には、錫のリフロー処理
が施される。本発明における表面処理鋼板は、両面とも
従来のブリキと比べて付着量が少なく、従来通りのブリ
キのリフロー処理ではSn−Fe合金層が多く成長し、
例えば1500mg/m2 の錫めっき鋼板で、溶接性へ
の寄与が大きい金属錫(β−Sn)の残留量は500m
g/m2 以下となり、溶接性は低下する。また、従来の
ニッケルまたはNi−Fe合金めっきを下層に有する極
薄錫めっき鋼板では、錫めっきのリフロー処理によって
錫を島状とし、鋼板の鉄との合金化を極力避けることに
よって実用上十分な溶接性を確保している。しかし、こ
の種の表面処理鋼板はブリキと比べて光沢が劣ってお
り、近年の消費者の満足する美粧性を達成できない。
【0018】本発明において最も特徴的な点は以下のと
おりである。錫めっき後、缶外面となる面のみにフラッ
クスを塗布してリフロー処理を施す。この方法により、
缶外面は従来のリフロー処理ブリキと同等の光沢外観を
有する。一方、缶内面となる面にはフラックスを塗布せ
ずにリフロー処理するために、溶融錫が島状に凝集、凝
固することによってニッケルまたはNi−Fe合金めっ
き層を下層に有する極薄錫めっき鋼板に類似した外観を
有する。冷延鋼板の圧延方向または幅方向に測定した光
沢度Gs(60°)が、缶外面となる面が400〜85
0%、缶内面となる面が100〜400%となることが
望ましい。
【0019】使用するフラックスとしては、従来の錫め
っきでは例えばめっき浴がフェロスタン浴の場合にはフ
ェノールスルホン酸を主体とした水溶液、特にめっき液
を1/10〜1/5程度に希釈した水溶液を用いるのが
普通である。これは、連続めっきラインにおいて鋼板
(ストリップ)が持ち出すめっき液を回収するドラッグ
アウト部で回収とフラックス処理を同時に行える利点を
持っている。
【0020】しかし、本発明においてはフラックスとし
ては前記めっき液の希釈液を用いることができるが、塗
布法はディップ式では両面がほぼ同じ塗布量となってし
まうため、本発明の目的に適していない。本発明におい
ては持ちだしためっき液を一旦ドラッグアウト槽で洗浄
した後、缶外面となる面のみに改めてフラックスを塗布
する方式をとる。ドラッグアウト槽には意図的にはめっ
き浴成分を加えない。鋼板のめっき液持ち出しのために
ドラッグアウト槽はめっき液成分、すなわちフラックス
成分が必然的に加えられるが、この程度のフラックス濃
度では実質的な効果はなく、フラックス無塗布と変わら
ない。ドラッグアウト槽から出た錫めっき鋼板の缶外面
となる面にめっき液を1/10〜1/5に希釈したフラ
ックスをロールによって塗布する。スプレー方式でも片
面塗布は不可能ではないが、液の裏回りが比較的多く、
缶内面となる面にフラックスむらができやすい。
【0021】塗布したフラックスを乾燥後、240〜3
00℃で鋼板上の錫のリフロー処理を行う。金属錫を溶
融するだけならば錫の融点232℃以上に加熱すればよ
いが、短時間で十分な溶融状態とするためには240℃
以上とする必要がある。また、300℃以上に加熱する
と極短時間の内に錫と鉄の合金化が進行し、溶接性確保
に十分なβ−Sn残留量が得られない。
【0022】前述のごとく、錫めっき層の下層にニッケ
ルまたはNi−Fe合金めっき層を有すると、錫のリフ
ロー処理の際、錫と鋼板の鉄との合金化が妨げられ、金
属錫がより多く残留して溶接性が向上する。さらに、缶
内面となる面では錫を島状にするため、部分的に素地鉄
の露出があるが、ニッケルまたはNi−Fe合金めっき
層が存在するとこの部分の耐食性が向上する。これらの
効果はニッケル量として20mg/m2 以上で認められ
る。ただし、ニッケルが500mg/m2 を超えると錫
のリフロー時の錫と鉄との合金化抑制の効果が飽和する
ばかりでなく、錫めっき鋼板の特徴である良好なシーム
溶接性が損なわれ、また錫の付着量低減によるコストダ
ウンを狙った本発明の主旨に反する。
【0023】リフロー処理を施した薄錫めっき鋼板は、
塗膜密着性、耐食性向上のためにクロメート処理が施さ
れる。クロメート皮膜量としては金属クロムに換算して
3〜30mg/m2 であることが必要である。3mg/
2 より少ないと塗膜密着性が不足するために、耐食性
の向上効果が不十分であり、30mg/m2 を超えると
接触抵抗の増大のためにシーム溶接性が損なわれる。
【0024】クロメート皮膜は公知の方法により得るこ
とができる。無水クロム酸を主体とし、硫酸およびケイ
フッ化ナトリウム等の助剤を添加した浴中で電解処理す
る方法が一般的に行われており、これらの方法で本発明
の主旨とする薄錫めっき鋼板を得ることができる。
【0025】
【実施例】通常の0.18mm厚、調質度T−5CAの
溶接缶用極薄錫めっき鋼板用冷延鋼板を電解アルカリ脱
脂、希硫酸中への浸漬による酸洗を行った後、表1に示
すめっき層を設けた。また、錫めっき、水洗後にめっき
液を5倍希釈したフラックスを缶外面となる面にロール
で塗布、乾燥後、260℃でリフロー処理を行った。
【0026】次に溶接性、光沢度(Gs60°)、耐食
性、塗料密着性の各試験方法を示す。 (1)光沢度(Gs60°) JIS Z 8741の方法により、錫めっき鋼板の圧
延方向、幅方向のGs(60°)を測定した。 (2)溶接性試験 供試材を210℃で20分空焼き後、スードロニック型
のワイヤーシーム溶接機でラップ幅0.4mm、加圧力
45kgf、溶接速度45mpmで缶胴の接合を行い、
良好な溶接の可能な電流範囲をもって溶接性とした。こ
こで、良好な溶接可能な電流範囲とは、溶接部付近への
溶融金属の散りが生じない溶接電流を上限とし、45°
のプルオフテストによる溶接部の剥離が生じない溶接電
流を下限とする電流範囲のことで、これが広いほど溶接
性が良好と判断した。
【0027】◎:溶接電流範囲4A以上 ○:溶接電流範囲3〜4A未満 △:溶接電流範囲2〜3A未満 ×:溶接電流範囲2A未満 (3)耐食性試験 製缶用エポキシフェノール塗料を缶内面となる面に乾燥
重量として50mg/m2 塗布し、210℃で10分焼
付け、さらに180℃で20分追焼き処理した。カッタ
ーにて塗膜にクロスカット(スクラッチ)を入れた後、
3mmのエリクセン加工をして、1.5%クエン酸、
1.5%塩化ナトリウムを含む55℃の試験液に72時
間浸漬し、テープ剥離して、スクラッチ部からの腐食幅
を測定した。
【0028】◎:スクラッチ部からの塗膜剥離幅が0.
25mm未満で、その他部分も腐食なし。 ○:スクラッチ部からの塗膜剥離幅が0.25〜0.4
0mm未満で、その他部分も腐食なし。 △:スクラッチ部からの塗膜剥離幅が0.40〜0.6
0mm未満、あるいはその他部分の腐食小。
【0029】×:スクラッチ部からの塗膜剥離幅が0.
60mm以上、あるいはその他部分の腐食大。
【0030】
【表1】
【0031】
【発明の効果】本発明により、良好な溶接性を損なうこ
となく、従来のブリキに匹敵する美しい光沢外観を有す
る薄錫めっき鋼板を供給することができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 500〜1500mg/m2 の錫めっき
    層の上に、金属クロム換算で3〜30mg/m2 のクロ
    メート皮膜を有する薄錫めっき鋼板において、鋼板の圧
    延方向および幅方向に測定した光沢度Gs(60°)
    が、缶外面となる面が400〜850%、缶内面となる
    面が100〜400%であることを特徴とする表裏の光
    沢の異なる薄錫めっき鋼板。
  2. 【請求項2】 下層として、20〜500mg/m2
    ニッケル層および/またはNi−Fe合金層を有するこ
    とを特徴とする請求項1記載の表裏の光沢の異なる薄錫
    めっき鋼板。
JP11292492A 1992-05-01 1992-05-01 表裏の光沢の異なる薄錫めっき鋼板 Withdrawn JPH05306499A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008254044A (ja) * 2007-04-06 2008-10-23 Nippon Steel Corp 3ピース缶用鋼板とその製造方法及びその製造に用いる装置

Cited By (2)

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