JPH061347A - 溶接缶胴を有する缶体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】向い合う２辺が実質平行になるように剪断成形
された鋼板を、平行な２辺を対向させて筒型に変形さ
せ、重ね合された２辺を溶接することによって形成され
た溶接缶胴を有する缶体であって、該鋼板の炭素含有率
が０．０１重量％未満であり、鋼板表面に３００mg/m²
以下の目付量の金属クロム層が設けられ、さらにその上
に金属クロム量換算で３０mg/m² 以下の付着量のクロム
水和酸化物層が設けられ、かつ該金属クロム層が少なく
とも鋼板の片面について、粒状に析出しており、その金
属クロム粒の存在密度が、基底部径１０ｎｍ以上の金属
クロム粒について１０¹⁰〜１０¹⁵個／ｍ² であり、かつ
缶胴溶接部のナゲットピッチが板厚の８倍以下であり、
しかも鋼板の溶接部の片面あるいは両面について溶接性
向上のための溶接前処理がなされていないことを特徴と
する溶接缶胴を有する缶体。 【効果】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
性の高い缶が得られる。

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
金属缶体に関する。より詳しくは、Ｃｒめっき鋼板の溶
接により形成された缶胴を有する容器であって、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
体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガロン缶は、鋼帯の圧延方向が缶
高さ方向に直角になるように成形されていた。これは、
従来の缶用鋼板の炭素含有率が、缶胴の溶接熱影響部に
起きる硬度上昇を抑えるほどに炭素含有率が低くないた
めに、圧延方向にそって缶胴を溶接した場合、溶接熱影
響部近傍の圧延集合組織の異方性と溶接熱影響部の硬度
上昇に由来する破断強さの異方性から、缶蓋巻締めのた
めのフランジ成形部にクラックが入り、実用に耐えない
ためであった。

【０００３】また、油脂等の容器に用いられるガロン缶
は、ティンフリースチール（以下「ＴＦＳ」とする）を
用いて作られるが、ＴＦＳ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１６１６頁に本発明者らが述べたよう
に、ＴＦＳ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。そのため、従来ＴＦ
Ｓを溶接するに際しては、溶接作業の直前に溶接該当部
を研削除去する方法が一般的に用いられてきた。

【０００４】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。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ＴＦＳほど良好ではなくな
る。

【０００５】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。

【０００６】ＴＦＳ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ＴＦＳ
上に析出させる等の方法が公知である。

【０００７】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号等に
代表されるもので、Ｃｒめっき工程のみで成り立つ点、
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、ナゲットピッチと粒状Ｃｒ層
の存在密度と溶接性の関係は明らかにされていなかっ
た。

【０００８】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。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の従来
のガロン缶成形方法に由来する問題点、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、信頼性の高い缶を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成すべく、溶接部のナゲットピッチに着目し、板厚と
ナゲットピッチの関係について鋭意研究を行った結果、
炭素含有量を一定範囲に規制した鋼板を用いて溶接法に
より缶胴が形成された缶体において、鋼板のＣｒめっき
層の粒状析出Ｃｒの大きさと密度を規定し、かつ缶胴の
溶接部ナゲットピッチを板厚に対して一定の範囲に制御
することにより、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知見し本発明を完成するに至
った。

【００１１】すなわち、本発明によれば、向い合う２辺
が実質平行になるように剪断成形された鋼板を、平行な
２辺を対向させて筒型に変形させ、重ね合された２辺を
溶接することによって形成された溶接缶胴を有する缶体
であって、該鋼板の炭素含有率が０．０１重量％未満で
あり、鋼板表面に３００mg/m² 以下の目付量の金属クロ
ム層が設けられ、さらにその上に金属クロム量換算で３
０mg/m² 以下の付着量のクロム水和酸化物層が設けら
れ、かつ該金属クロム層が少なくとも鋼板の片面につい
て、粒状に析出しており、その金属クロム粒の存在密度
が、基底部径１０ｎｍ以上の金属クロム粒について１０
¹⁰〜１０¹⁵個／ｍ² であり、かつ缶胴溶接部のナゲット
ピッチが板厚の８倍以下であり、しかも鋼板の溶接部の
片面あるいは両面について溶接性向上のための溶接前処
理がなされていないことを特徴とする溶接缶胴を有する
缶体が提供され、前記目的が達成される。

【００１２】

【作用】クロム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は逆転し、健全な溶接部を得る
ことが著しく困難であった。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、Ｃｒ
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Ｃｒ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、材料界面のジュール熱を利用しており、そ
れゆえ、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。このＡＣＲは、鋼板の製造ロ
ットによっても微妙に変動するため、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の広い材料が求めら
れ所以である。

【００１４】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。

【００１５】クロム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クロム水和酸化物層
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。

【００１６】交流電源を用いる通常のマッシュシーム溶
接では、溶接電流が小さい状態では、個々のナゲット当
りの融着あるいは鍛接面積が小さく、図１に示す様に、
隣接するナゲットとの間に未溶接部が残りやすい。この
様な状態では巨視的に連続した溶接部は得られず、当然
缶体として健全な製品は得られない。

【００１７】また、このままのナゲットピッチで、ナゲ
ット間も連続した溶接部を得ようとして溶接電流を大き
くすると、界面の発熱は急激に大きくなり、図２の様に
スプラッシュを発生する。この現象は、Ｃｒめっき層が
粒状に析出している場合でも基本的には同様であって、
特に板厚みが小さいときは、めっき層が平坦である場合
よりは、溶接しやすいが、溶接可能電流範囲はより狭ま
り、スプラッシュの無い缶胴を得ることは難しかった。

【００１８】そこで、本発明では、ナゲット１個当りの
溶接熱を小さくした上で、連続した健全な溶接部を得る
ために、缶胴溶接部のナゲットピッチを板厚の８倍以
下、好ましくは６倍以下と定める。このナゲットピッチ
は、界面での発熱による重ね合された材料の融着あるい
は鍛接と、材料内部の熱伝播及び電極、雰囲気による吸
熱とのバランスにより決まると考えられる。

【００１９】すなわち、ナゲットピッチが板厚みの８倍
以下の領域では、界面の接触抵抗による発熱による鍛接
あるいは融着が十分に起きると同時に、材料内部の熱伝
導による余剰熱の拡散吸収が十分なために、スプラッシ
ュの発生はない。１ナゲット当りの融着長さが短い代り
に、隣接するナゲット同士が十分近いところにあるた
め、結果的に溶接部は健全な状態で連続している。この
領域においては、クロム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】

【構成】以下に、本発明の構成を詳述する。

【００２１】本発明の缶体は、缶胴として向い合う２辺
が実質平行になるように剪断成形された鋼板を、平行な
２辺を対向させて筒型に変形させ、重ね合された２辺を
溶接によって形成される溶接缶胴を用いる。これは従来
缶胴の溶接成型法として一般的に用いられている方法で
あり、ここで言う筒型成形時の断面は円形、楕円形、多
角形等種々の形が含まれる。また、向い合う２辺が実質
平行であるという事は、溶接に先立ち筒型に成形され、
溶接されるべき２辺が向いあった時に溶接が可能な程度
に平行である事を意味する。

【００２２】本発明の鋼板の炭素含有率を０．０１重量
％未満とするのは、この領域で、溶接熱影響部の硬度上
昇が起きず、それにより特に溶接部の加工性が向上する
ためである。この炭素含有率の領域においては、通常の
鋼板の圧延方向に缶胴を巻き、鋼板の圧延方向と直角を
なす方向に缶胴溶接を行う方法の他、鋼板を圧延方向と
直角をなす方向に巻き、さらに鋼板の圧延方向に溶接を
行う方法においても、溶接に続くフランジ成形時の溶接
部熱影響部でのクラック発生が起らず、缶の密封性向上
に大きな効果がある。

【００２３】また、本発明においては、めっき鋼板原板
として、所定のクロム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、同様にクロムめっき層と原
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。

【００２４】本発明で鋼板表面に３００mg/m² 以下、好
ましくは３０〜２００mg/m² 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２〜２
０mg/m² の付着量のＣｒ水和酸化物層を設けるのは、従
来クロム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。

【００２５】本発明において、少なくとも鋼板の片面に
ついて金属Ｃｒが粒状に析出しており、かつ粒状析出金
属Ｃｒの存在密度が、基底部径１０ｎｍ以上の金属Ｃｒ
粒について１０¹⁰〜１０¹⁵個／ｍ² 、好ましくは１×１
０¹¹〜８×１０¹⁴個／ｍ² とするのは、この範囲を越え
ると、粒状析出Ｃｒの過疎あるいは過密によるＣｒ層の
凹凸の平坦化により、粒状金属Ｃｒの効果が失われ、そ
れによるスプラッシュ発生抑制や、塗膜密着性向上効果
が発揮されないためである。

【００２６】上記のような金属Ｃｒ粒の存在密度を有す
るＣｒめっき層はそれ自体公知の方法で設けることがで
きる。例えば特開平３−２２９８９７号明細書に開示さ
れている。

【００２７】本発明において、缶胴溶接部のナゲットピ
ッチが板厚の８倍以下、好ましくは６倍以下と定めるの
は、この領域においては、クロム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からである。これは、個々の単位ナ
ゲット当りの投入熱量が小さく、溶接熱影響部の広がり
が最小限に抑えられると同時に、ナゲット間の距離が十
分接近するために、巨視的に連続した溶接部が得られる
ためである。

【００２８】上記のように、ナゲットピッチを制御する
には、溶接時のワイヤ電極送り速度と交流溶接電源の周
波数を適宜組合せるなどの手段を用いることにより達成
される。

【００２９】本発明における材料としてのクロムめっき
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、復層、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。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。

【００３０】

【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。缶胴の製造法 板厚０．１４〜０．３２ｍｍ、炭素含有率0.002 〜0.02
1 重量％のアルミキルド冷延鋼板に、片面当り金属クロ
ム８７〜３２０mg/m² 、更にその上に水和酸化クロムを
金属クロム量換算で７〜３１mg/m² 付着させ、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被覆したクロム
めっき鋼板を用い、種々のスードロニック社製のワイヤ
ーシーム溶接機により、ナゲットピッチを変えて缶胴を
溶接成形した。表１に使用した鋼板および溶接条件を示
す。

【００３１】

【表１】

【００３２】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。 ナゲットピッチ：溶接部縦断面の顕微鏡写真より、各ナ
ゲットの中心間距離を測定した。 フランジクラック：溶接工程でフランジャーによるフラ
ンジ成形後の缶胴を抜き取り、溶接部近傍のクラック発
生の状態を目視判定した。クラック発生がなければ◎、
クラック発生が認められれば×と評価した。 溶接部強度（ピールテスト）：缶胴の溶接部の一端の、
溶接部の両脇３ｃｍの部分に、鋼板の縁から４５°の角
度で各々３ｃｍの切込みを入れ、その部分をプライヤで
掴み、溶接部を缶胴から引きちぎるピールテストによ
り、溶接部の連続性を調査した。溶接部が連続的に最後
まで引きちぎれれば◎、途中で破断すれば×と評価し
た。 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、０．１Ｎ ＨＣｌ ５０ｃ
ｃ中に入れて、１０分間煮沸試、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Ｆ
ｅ，Ｃｒが検出されれば×、検出されなければ◎と評価
した。 スプラッシュ発生：目視により、溶接可能電流範囲の中
央値での溶接時に、缶内面及び外面に発生したスプラッ
シュを以下の如くに判定した。 ◎スプラッシュ発生なし ○補修塗装で被覆可能、密封性及び強度は問題なし。 ×補修塗装で被覆不可能 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を噴霧し、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％を超えるもの−２０％より少ないものを◎
とした。 コーンテスト：底角７０°の鋼鉄製円錐を静置した上に
缶胴をかぶせ（円錐の底面の缶径よりも大きい）、上方
から垂直に、缶胴底部が破断するか、缶胴が円錐台に変
形するまで荷重をかけ缶胴溶接部かまたは加熱影響部か
ら破断すれば不可（×）、それ以外の場合は可（○）と
した。

【００３３】上記の結果を表２に示す。この結果より本
件発明の内容により、所期の目的が達成されることが明
らかである。

【００３４】

【表２】

【００３５】

【発明の効果】以上の本発明により、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、信頼性の高い缶が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のＣｒめっき鋼板溶接に於ける溶接強度
不足の場合の溶接部縦断面の模式図である。

【図２】 従来の溶接に於けるスプラッシュが発生する
場合の溶接部縦断面の模式図である。

【図３】 本発明における、Ｃｒめっき鋼板の適正な溶
接の場合の溶接部縦断面の模式図である。

【符号の説明】

１ 外側の鋼板 ２ 内側の鋼板 ３ 融着部、鍛接部あるいは溶接熱影響部 ４ スプラッシュ ５ ブローホール

【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】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】

【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。缶胴の製造法 板厚０．１４〜０．３２ｍｍ、炭素含有率０．００２〜
０．０２１重量％のアルミキルド冷延鋼板に、片面当り
金属クロム８７〜３２０ｍｇ／ｍ^２、更にその上に水和
酸化クロムを金属クロム量換算で７〜３１ｍｇ／ｍ^２付
着させ、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 被覆したクロムめっき鋼板を用い、種々のスー
ドロニック社製のワイヤーシーム溶接機により、ナゲッ
トピッチを変えて缶胴を溶接成形した。表１に使用した
鋼板および溶接条件を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 緒 方 一 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 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 (72)発明者 近 藤 一 郎 兵庫県伊丹市荒牧字下鍵田10番地 川鉄コ ンテイナー株式会社伊丹工場内 (72)発明者 三 浦 真 也 千葉県千葉市中央区新浜町１番地 川鉄コ ンテイナー株式会社千葉工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】向い合う２辺が実質平行になるように剪断
   成形された鋼板を、平行な２辺を対向させて筒型に変形
   させ、重ね合された２辺を溶接することによって形成さ
   れた溶接缶胴を有する缶体であって、該鋼板の炭素含有
   率が０．０１重量％未満であり、鋼板表面に３００mg/m
   ² 以下の目付量の金属クロム層が設けられ、さらにその
   上に金属クロム量換算で３０mg/m² 以下の付着量のクロ
   ム水和酸化物層が設けられ、かつ該金属クロム層が少な
   くとも鋼板の片面について、粒状に析出しており、その
   金属クロム粒の存在密度が、基底部径１０ｎｍ以上の金
   属クロム粒について１０¹⁰〜１０¹⁵個／ｍ² であり、か
   つ缶胴溶接部のナゲットピッチが板厚の８倍以下であ
   り、しかも鋼板の溶接部の片面あるいは両面について溶
   接性向上のための溶接前処理がなされていないことを特
   徴とする溶接缶胴を有する缶体。