JPH05345999A

JPH05345999A - 溶接缶用クロムめっき鋼板

Info

Publication number: JPH05345999A
Application number: JP15254192A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Kikuchi; 地利裕菊; Hajime Ogata; 方一緒; Nobuyuki Morito; 戸延行森; Hideo Kukuminato; 英雄久々湊
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1992-06-12
Filing date: 1992-06-12
Publication date: 1993-12-27

Abstract

(57)【要約】【構成】炭素含有率が０．２重量％以下であり、最表層
に金属Ｃｒ量換算で３０mg/m²以下のＣｒ水和酸化物
層、その下に３００mg/m²以下の金属Ｃｒ層を持ち、該
最表層のカットオフ波長０．８ｍｍでの中心線平均粗さ
Ｒａが０．０５〜１．５μｍの範囲内にあることを特徴
とする溶接缶用Ｃｒめっき鋼板。【効果】本発明により、研削粉の飛散による製缶環境お
よび缶内容物の汚染が無く、溶接補修塗装部の塗膜密着
性が高く、信頼性の高い缶胴の溶接缶体を製造できるＣ
ｒめっき鋼板が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、容器として使用される
金属缶の缶胴を溶接により製造するための鋼板に関する
ものである。より詳しくは缶胴がＣｒめっき鋼板の溶接
により成型される時に、缶内容物および製缶環境の金属
粉汚染の原因となり、かつ溶接部補修塗装で缶体に付与
される有機皮膜の密着性を阻害する要因となるような、
溶接のための鋼板の機械的研削あるいは化学的処理など
の溶接前処理を必要とせず、溶接部の必要十分な強度
と、優れた塗装密着性ならびに耐食性を持ち、なおかつ
生産性が高く、経済性に優れた缶体を得られる鋼板に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、油脂等の容器に用いられるガロン
缶は、Ｃｒめっき鋼板を用いて作られるが、Ｃｒめっき
鋼板はそのままでは、一般に用いられるマッシュシーム
型缶胴溶接機（以下「溶接機」とする）によって溶接で
きなかった。これは、「材料とプロセス」第４巻第１６
１６頁に発明者らが述べたように、Ｃｒめっき鋼板の表
面が高電気抵抗性を示すＣｒ水和酸化物により覆われて
いるために、交流電源シーム溶接機では連続溶接が困難
であるためである。

【０００３】そのため、従来Ｃｒめっき鋼板を溶接する
に際しては、溶接作業の直前に溶接該当部の表面を研削
除去する方法が一般的に用いられてきた。しかしこの方
法によると、研削粉による作業環境の悪化や、製品であ
る缶内部への研削粉の混入などにより、缶内容物を損う
等の懸念があった。更に、研削部分の幅制御上の問題な
どから、多くの場合、研削後に研削部分のいわゆる耳切
りにより、鋼板の一部を切断除去しなければならなかっ
た。これは工程増加になる他、材料歩留りにも直接多大
な悪影響を及ぼしていた。

【０００４】また、研削された部分は、下地鉄が露出
し、あるいはさらにその下地鉄が部分的に酸化された状
態になり、その後の補修塗装における塗膜の密着性は、
Ｃｒめっき鋼板ほど良好ではなくなる。そのため、補修
塗装を行った場合にも、塗膜の剥離、塗膜下腐食などの
問題を常に内包していた。また、当然ながら、補修塗装
を行わない場合には、研削部は腐食が極めて速やかに進
行した。

【０００５】Ｃｒめっき鋼板に溶接性を付与させる試み
は、Ｃｒめっき層を粒状に析出させたり、Ｓｎめっき層
をＣｒめっき鋼板上に析出させる等の方法が公知であ
る。

【０００６】粒状Ｃｒ層を用いる溶接性の改善方法は、
発明者らの提案、例えば特開平３−２２９８９７等に代
表されるもので、この提案はＣｒめっき工程のみで、即
ち異種金属による別処理を必要としない点が、コスト的
に優れている。しかし、色調を通常のＣｒめっき鋼板と
同一にするためには、上記提案に示されるように、電気
めっき条件を管理しなければならないという制約があっ
た。

【０００７】またＣｒめっき上にＳｎを析出させる場合
は、Ｃｒ水和酸化物層除去のために特殊な処理を必要と
する上に、Ｓｎめっき層上の塗膜密着性が低下しやすい
等の操業上、品質管理上の問題があり、一般にクリア塗
装で用いられる事の多いガロン缶用途では広く用いられ
ていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に述べ
た従来のＣｒめっき鋼板を用いた溶接による缶体成形の
方法の問題点、具体的には研削粉の飛散による製缶環境
および缶内容物の汚染などの問題点を解消し、溶接補修
塗装部の塗膜密着性が高く、信頼性の高い缶体を得られ
る缶胴を製造し得る鋼板を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発明者らは、Ｃｒめっき
鋼板を材料として、缶胴を溶接で成型する缶体製造方法
について、通常の溶接部事前研削による溶接法の問題点
を解決すべく、鋼板の表面粗度とマッシュシーム溶接性
との関係を研究し、本発明をなすに至った。

【００１０】即ち、炭素含有量とＣｒめっき層の付着量
および外めっき層の表面粗度を一定範囲に規制した鋼板
を用いることにより、健全な溶接部外観と十分な溶接強
度、並びに優れた塗膜密着性と塗装後耐食性を兼備した
缶体を得ることが出来ることを見い出した。

【００１１】かくして本発明によれば、炭素含有率が
０．２重量％以下であり、最表層に金属Ｃｒ量換算で３
０mg/m²以下のＣｒ水和酸化物層、その下に３００mg/m
²以下の金属Ｃｒ層を持ち、該最表層のカットオフ波長
０．８ｍｍでの中心線平均粗さＲａが０．０５〜１．５
μｍの範囲内にあることを特徴とする溶接缶用Ｃｒめっ
き鋼板が提供され、本発明の目的が達成される。

【００１２】Ｃｒめっき鋼板を用いて、マッシュシーム
溶接機により、ぶりきと同様の缶胴溶接を行おうとする
と、材料界面での接合が起き始める最低溶接電流の値
と、溶接部が溶融飛散して急冷される事でできる髭状突
起の溶接欠陥いわゆるスプラッシュが発生する溶接上限
電流とが極めて近接あるいは逆転し、健全な溶接部を得
ることが極めて困難であった。この溶接電流最大値と最
小値の差が、溶接可能電流範囲（ＡＣＲ）であるが、Ｃ
ｒめっき層が粒状析出していない、従来のＣｒめっき鋼
板ではこれが非常に小さいかあるいは全く得られず、非
常に不安定であるため、実用にはならなかった。また、
Ｃｒめっき層が粒状析出しているものでは、その金属Ｃ
ｒおよびＣｒ水和酸化物付着量及び粒状析出金属Ｃｒ層
の数値範囲が極めて限定されたものになっていた。

【００１３】マッシュシーム溶接は、その溶接のための
熱源として、材料界面の電気抵抗によるジュール発熱を
利用しており、それゆえ、ある材料のＡＣＲが非常に狭
い場合は、溶接工程において入荷ロット毎に溶接電流な
どの溶接条件を変更せねばならず、その間は生産設備を
止めなければならないため、事実上商業生産に用いるこ
とはできない。これがＡＣＲの広い材料が求られる所以
である。ここで、材料のＡＣＲは、溶接される材料相互
の界面接触抵抗と、溶接重ね合せ部のオーバーラップ幅
の精度によっても大きく変化する。

【００１４】ＡＣＲ判定時に溶接電流上限の指標とな
る、マッシュシーム溶接における最も重要な溶接欠陥で
あるスプラッシュは、溶接電流による発熱が過大にな
り、溶接界面近傍の材料が溶融し、その際、主に電極加
圧力等によって、溶融金属が外部に押出され、急冷凝固
する事により生成する。Ｃｒめっき鋼板の表面には、そ
のめっき反応の特性上、常に電気抵抗の高いＣｒ水和酸
化物層が存在するために、ぶりき等に比べて界面接触抵
抗が高くなり、投入溶接電流当りの発熱量は大きくな
る。この事は、Ｃｒめっき鋼板においては、ぶりきに比
較して小さな電流値の変化で大きな発生熱量の変化が起
ることを意味する。これに加えて、Ｃｒめっき鋼板の表
面はぶりき等のＳｎめっきの鋼板に比べて摩擦が大き
く、治具との滑り性が悪い。即ち溶接に先立つ筒型成型
時に、治具とのひっかかり等の影響でオーバーラップの
精度にばらつきが出やすい。

【００１５】発明者らは、このＣｒめっき鋼板特有のオ
ーバーラップ幅の不安定性について鋭意研究し、鋼板表
面のＣｒめっき層の付着量及びその表面粗度を一定の範
囲に管理する事により、大幅にオーバーラップ幅の安定
性を向上させ得る事を見出した。さらに発明者らは、実
用的に溶接性が十分に確保されるような、それらの数値
の範囲を限定することに成功した。

【００１６】

【構成】以下に、本発明の構成を詳述する。本発明の鋼
板の炭素含有率は０．２０重量％以下、好ましくは０．
０５重量％以下の低炭素鋼又は極低炭素鋼（Ｃ＜０．０
１重量％）とする。これは、この領域が缶用材料として
加工性と製品の強度とのバランスが取りやすいからであ
り、Ｙｓ，Ｙｐ，ｒ，Δｒ等、溶接缶胴成型に必要な機
械的特性を安定して得ることができる領域である。

【００１７】また本発明においては、めっき鋼板原板と
して、所定のＣｒめっきを施すことが可能であるなら
ば、例えば鋼板最表面にＮｉめっきを施した後に熱拡散
処理によりＮｉ拡散層を形成させたような表面調整原板
を用いることもできるし、同様にＣｒめっき層と原板の
間に、Ｎｉ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｆｅ等の金属あるいはこれら
金属の合金めっきや金属とＰ等との合金めっきを単層あ
るいは複数層挿入する事もできる。

【００１８】本発明で鋼板表面に３００mg/m²以下、好
ましくは３０〜２００mg/m²の目付量の金属Ｃｒ層を、
更にその上に金属Ｃｒ換算で３０mg/m²以下、好ましく
は２〜２０mg/m²の付着量のＣｒ水和酸化物層を設ける
のは、従来Ｃｒめっき鋼板製缶が用いられてきた用途に
ついて、十分な塗膜密着性及び耐食性を得るためであ
る。

【００１９】本発明において、Ｃｒめっきを施された鋼
板最表層の表面粗度について、カットオフ波長０．８ｍ
ｍでの中心線平均粗さＲａは０．０５〜１．５μｍ、好
ましくは０．１〜１．０μｍの範囲内にある。この領域
おいて、Ｃｒめっき鋼板を材料として缶胴を形成する際
に、溶接部に先立つ被溶接部分の研削などの前処理を必
要とせず、溶接部のスプラッシュ発生が軽微で、美麗か
つ強固な溶接部を形成でき、かつ十分な強度が得られ
る。

【００２０】これは、この領域で溶接機でのＣｒめっき
鋼板の成型性及び治具との滑り性が安定し、かつ接触抵
抗値が、マッシュシーム溶接に好適な範囲に入るためと
推定される。

【００２１】本発明の表面粗度領域は、公知の文献、例
えばSALAHADIN ANIKらの研究(DOC.No.:III-563-77, 197
7 MEETING OF INTERNATIONAL INSTITUTE OF WELDING IN
COPENHAGEN)等によれば、接触抵抗が逆に増加する領域
にあるが、これらの研究は溶接中に材料の水平移動が無
いスポット溶接についてのものであり、本発明を完成す
る過程において本発明者が見出した上述の知見によれ
ば、スポット溶接での接触抵抗値と溶接性の関係が、必
ずしもマッシュシーム溶接における場合とは一致しない
ことを示している。

【００２２】平均粗さＲａの測定法は触針式、光学式等
の方法による粗度計を用いて、一般に行なわれる方法を
用いることができる。

【００２３】このような粗度を有する鋼板は、冷間圧延
ロール及び焼鈍後の調質圧延ロールの粗度を、ショット
ブラストの粒度調整あるいはレーザー加工のパターン管
理等によって制御し、それらのロールによる圧延におけ
る圧下率を調整するなどの方法により容易に製造するこ
とができる。

【００２４】本発明における材料としてのＣｒめっき鋼
板は、その缶体としての用途に合致した性能を満たすも
のであれば、Ｃｒめっき層と下地鋼板層の間に、Ｃｒ以
外の各種金属あるいは非金属元素の単体、複層、合金、
分散めっき層や、それらと下地鉄あるいは表層Ｃｒ層と
の拡散層が形成されていてもかまわない。

【００２５】また本発明の最表層Ｃｒめっき層のさらに
上層への被覆については、直接溶接が行われない部分に
ついては、どの様な表面処理が行われていても構わな
い。また、ここで溶接部以外は、塗装されていても、未
塗装状態でもかまわない。塗料の性質、塗装あるいは被
覆の手段はどの様な種類のものでもよい。

【００２６】

【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいて、さらに
具体的に説明する。

【００２７】缶胴の製造法板厚０．１２〜０．７０ｍｍ、炭素含有率０．２５〜
０．００２重量％のアルミキルド冷延鋼板に、種々の付
着量の金属Ｃｒ及び水和酸化Ｃｒをめっきし、缶内面相
当部にエポキシフェノール系樹脂を、缶外面相当部分に
エポキシエステル系樹脂を各６０mg/m²被覆したＣｒめ
っき鋼板を用い、スードロニック社製のワイヤーシーム
レス溶接機を用いて、缶胴を溶接成型した。鋼板の性状
及び溶接条件を表１に示した。

【００２８】

【表１】

【表２】

【００２９】評価方法上記の缶体について、以下の方法で評価を行った。

【００３０】溶接可能電流範囲：種々の溶接電流値にお
いて、溶接部のスプラッシュ発生、ピール（ハイン）テ
ストによる溶接部強度判定、および溶接缶胴のフランジ
成型時の溶接部近傍のクラック発生の有無の目視判定を
総合し、溶接可能電流範囲（ＡＣＲ）を求め、その中央
値の溶接電流絶対値にたいするＡＣＲの比率を求め、３
％以上を可（◎）、３％未満を不可（×）とした。

【００３１】缶内金属粉汚染：溶接終了後の缶胴内の溶
接部中央部の左右４ｃｍに渡って、幅１５ｍｍのセロフ
ァンテープを貼り、ただちに剥がした後、０．１ＮＨ
Ｃｌ５０ｃｃ中に入れて、１０分間煮沸し、原子吸光
分析により、浸出液中のＦｅ, Ｃｒを測定した。測定限
界以上のＦｅ，Ｃｒが検出されたときは×、検出されな
かったときは◎と評価した。

【００３２】塩水噴霧試験：５％ＮａＣｌ水溶液を用
い、塩水噴霧試験機で溶接補修塗装部に塩水に連続噴霧
し、２０日後の赤錆発生面積を計測し、参考例の数値に
対して±２０％以内を○、２０％以上多いものを×、−
２０％より少いものを◎とした。

【００３３】上記の結果を表２に示す。この結果から本
発明の鋼板により所期の目的が達成されることが明らか
である。

【００３４】

【００３５】

【発明の効果】本発明により、研削粉の飛散による製缶
環境および缶内容物の汚染が無く、溶接補修塗装部の塗
膜密着性が高く、信頼性の高い缶胴の溶接缶体を製造で
きるＣｒめっき鋼板が提供される。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年４月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】缶胴の製造法板厚０．１２〜０．７０ｍｍ、炭素含有率０．２５〜
０．００２重量％のアルミキルド冷延鋼板に、種々の付
着量の金属Ｃｒ及び水和酸化Ｃｒをめっきし、缶内面相
当部にエポキシフェノール系樹脂を、缶外面相当部分に
エポキシエステル系樹脂を各６０ｍｇ／ｄｍ^２被覆した
Ｃｒめっき鋼板を用い、スードロニック社製のワイヤー
シームレス溶接機を用いて、缶胴を溶接成型した。鋼板
の性状及び溶接条件を表１に示した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森戸延行千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者久々湊英雄千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素含有率が０．２重量％以下であり、最
表層に金属Ｃｒ量換算で３０mg/m²以下のＣｒ水和酸化
物層、その下に３００mg/m²以下の金属Ｃｒ層を持ち、
該最表層のカットオフ波長０．８ｍｍでの中心線平均粗
さＲａが０．０５〜１．５μｍの範囲内にあることを特
徴とする溶接缶用Ｃｒめっき鋼板。