JPH08158068A - 高速溶接性及びラミネート密着性に優れた溶接缶用表面処理鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラミネート密着性と高速溶接性が共に優れ、
しかも比較的安価に製造できる溶接缶用表面処理鋼板を
提供すること 【構成】 鋼板表面に、５０％分離平均粒径が０．３μ
ｍ以上、２．０μｍ未満である粒状錫が、片面当り３０
０ｍｇ／ｍ²以上、８００ｍｇ／ｍ²未満の付着量で且つ
鋼板面の被覆率が５〜５０％となるように分散状に形成
され、この粒状錫の上層および粒状錫に被覆されていな
い鋼板面上にクロメート層が形成され、粒状錫上のクロ
メート層の付着量が金属クロム換算で４〜３０ｍｇ／ｍ
²である溶接缶用表面処理鋼板であり、鋼板面に粒状錫
を有する部分とクロメート皮膜のみの部分とがミクロに
交互配置された複合被覆構造を有しているため、粒状錫
の存在によって優れた高速溶接性が得られるとともに、
鋼板面に網目状に存在するクロメート皮膜によって優れ
たラミネート密着性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種の食品、飲料及び
その他の充填保存に適した溶接缶の材料として使用され
る、高速溶接性及びラミネート密着性に優れた溶接缶用
表面処理鋼板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、缶の製造方法としては半田製缶
法、溶接製缶法、接着製缶法、絞りしごき製缶法、絞り
製缶法等が知られているが、これらのなかで溶接製缶法
は、他の製缶法に比べて製缶装置が簡単で設備費が安
い、作業を確実に行うことができる、溶接部の強度が高
く高度の加工に耐えられる等の利点があることから、近
年急速に普及してきた製缶法である。一方、従来から缶
の胴には内面の耐食性を高めるための塗装や外面の印
刷、保護塗装等の塗装が行われてきたが、近年、この塗
装に代えて樹脂フィルムを張り付けることで耐食性をよ
り一層高め且つ内容物の香りの保存性を高めたラミネー
ト缶が登場し、急速に普及しつつある。このラミネート
缶は塗装工程で発生する溶媒臭気がなくなるなど環境汚
染の面でも有利であり、また缶外面についてはグラビア
印刷を施した美麗なフィルムをラミネートすることも可
能である。

【０００３】従来、食缶や飲料缶等の材料としては、ぶ
りき、テインフリー鋼板が広く用いられており、また、
最近で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、下地にニッケルめっきを施したもの
もある）や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。これらの缶用素材のうち、
現在、高速溶接製缶用の素材としては薄錫めっき鋼板が
最も多く用いられているが、この薄錫めっき鋼板は錫の
存在によって高速溶接性は確保されるものの、樹脂フィ
ルムと下地の密着性が十分に得られないという欠点があ
る。これは、樹脂フィルムは塗料に比較して厚いためバ
リアー性や加工強度には優れている反面、ネックイン加
工やフランジ加工、フランジの巻き絞め等の加工におい
ては素地に対する密着性が劣り、また、溶接や溶接補修
塗装後の加熱処理の際に作用する熱によっても密着性の
劣化が生じ易いからである。

【０００４】一方、テインフリー鋼板はコスト面で最も
有利であるばかりでなく、薄錫めっき鋼板に較べてラミ
ネート密着性が格段に優れており、加工や加熱に際して
も良好な密着性を維持し、ラミネート後の耐食性も非常
に優れている。しかし、このテインフリー鋼板は溶接性
に劣るという非常に大きな欠点があり、高速溶接はおろ
か、通常速度の溶接すら困難である。このため現在で
は、テインフリー鋼板は専ら接着法により製缶された
り、或いは溶接部表層のクロメート層を研削除去した後
に溶接する方法で製缶されているに過ぎない。

【０００５】従来、テインフリー鋼板の溶接性向上を図
るために以下のような提案がなされている。 (1) クロムめっき層の下層に錫めっき層を設けることで
溶接性を改善した表面処理鋼板（特開昭６２−１２４２
９６号、特公昭６１−１５１８号、特開昭５６−１２７
７７６号、特開昭５６−４４７９７号等） (2) クロムめっき層の下層にニッケルめっき層を設ける
ことで溶接性を改善した表面処理鋼板（特開昭６０−４
０３９６号、特開昭６２−１０７０９７号、特開昭６１
−９１３９３号、特開昭６２−２０５２９７号等）

【０００６】(3) クロムめっき層自体を特別な構成（多
くは溶接時の抵抗を減少させるためにクロムめっきを突
起状としたり或いは不連続化した構成）とすることで、
クロムめっき層およびクロム水和酸化物層の絶縁性を改
善し、溶接性を改善した表面処理鋼板（特開昭６２−２
０５２９号、特開昭６２−９９４９７号、特開昭６３−
３５７９７号、特開昭６２−６３６７８号、特開昭６１
−２８１８９９号、特開昭６１−２１３３９９号） (4) クロムめっき層の下層に、錫−鉄合金層または錫−
鉄−ニッケル合金層とその上層に不連続状若しくは島状
に分布する純錫層とからなるめっき層を設けることで溶
接性を改善した表面処理鋼板（特公昭６１−３６５９５
号、特公昭６２−５４３９９号、特公平１−５４４３７
号）

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
(1)〜(4)表面処理鋼板には、それぞれ以下のような問題
点がある。まず上記(1)の表面処理鋼板は、接触抵抗を
低下させるために錫めっきを施しているため、薄錫めっ
き鋼板と同様溶接性は改善されるものの、テインフリー
鋼板本来の特性である優れたラミネート密着性が得られ
ない欠点がある。上記(2)及び(3)の表面処理鋼板は、優
れたラミネート密着性は得られるものの高速溶接性が不
十分であり、近時の生産性の高い高速製缶には適さな
い。上記(4)の表面処理鋼板は不連続状若しくは島状に
分布した錫層を有しているため優れた溶接性は得られる
ものの、その下層に錫合金層を有するため上記(1)の表
面処理鋼板と同様優れたラミネート密着性が得られない
欠点がある。

【０００８】また、特開昭６０−６７６７７号では、塗
装焼き付け時の錫の合金化を抑制して溶接性を向上させ
るため、鋼板表面に粗大粒錫めっきを形成し、その上層
にクロメート層を形成した表面処理鋼板が提案されてい
る。しかし、この提案では鋼板面上の錫めっきの皮膜構
造が具体性に欠け、これをラミネート溶接缶用途に適用
しても優れたラミネート密着性を得ることができない。
すなわち、後述するように樹脂フィルムのラミネートは
本来的に塗膜に較べて密着性が著しく劣っており、した
がって、優れたラミネート密着性を得るためには、錫め
っきの鋼板面での被覆率等をはじめとする錫めっき自体
の皮膜構造を厳密に規定する必要がある。これに対して
特開昭６０−６７６７７号の表面処理鋼板は塗膜の形成
を前提としたものであり、優れたラミネート密着性が得
られるような錫めっきの特別な皮膜構造については何ら
開示されていない。

【０００９】以上のように、現状ではラミネート密着性
と高速溶接性の両方を十分に満足させるような溶接缶用
表面処理鋼板は知られていない。本発明はこのような現
状に鑑み、ラミネート密着性と高速溶接性が共に優れ、
しかも比較的安価に製造できる溶接缶用表面処理鋼板の
提供をその目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、優れたラ
ミネート密着性と高速溶接性を兼ね備えた表面処理鋼板
を得るという観点から、錫を下地にめっきした電解クロ
メート処理鋼板の皮膜構造について検討を行い、その結
果、特定の錫めっき付着構造および被覆率とクロメート
皮膜との組み合わせにより、ラミネート溶接缶用素材と
しての高速溶接性を確保しつつ、ラミネート密着性を著
しく改善できることを見い出した。

【００１１】本発明はこのような知見に基づきなされた
もので、その特徴は、鋼板表面に、５０％分離平均粒径
が０．３μｍ以上、２．０μｍ未満である粒状錫が、片
面当り３００ｍｇ／ｍ²以上、８００ｍｇ／ｍ²未満の付
着量で且つ鋼板面の被覆率が５〜５０％となるように分
散状に形成され、この粒状錫の上層および粒状錫に被覆
されていない鋼板面上にクロメート層が形成され、粒状
錫上のクロメート層の付着量が金属クロム換算で４〜３
０ｍｇ／ｍ²である高速溶接性及びラミネート密着性に
優れた溶接缶用表面処理鋼板である。ここで、５０％分
離平均粒径とは、各粒状錫の径を当該粒状錫と面積が等
しい円形の直径と定義した場合、粒状錫の粒径分布をと
り、特定の粒径以上の粒状錫による鋼板面の累積被覆面
積が粒状錫全ての被覆面積の５０％となる際の前記特定
の粒径を指すものとし、また、粒状錫上のクロメート層
の付着量とは、粒状錫の上層に存在する付着量のクロメ
ート層が鋼板全面に形成されたと仮定したときの１ｍ²
当たりの付着量を指すものとする。

【００１２】

【作用】本発明の表面処理鋼板は、鋼板面に錫（粒状
錫）を有する部分とクロメート皮膜のみの部分とがミク
ロに交互配置された複合被覆構造を有する。このような
被覆構造では、粒状錫の存在によって優れた高速溶接性
が得られるとともに、錫の存在しない部分、すなわち、
鋼板面に網目状に存在するクロメート皮膜によって、優
れたラミネート密着性が得られる。

【００１３】溶接缶用の素材は、塗装する場合であろう
とフィルムをラミネートする場合であろうと、製缶時に
おける溶接性が十分に確保される必要があることは言う
までもなく、したがって、ぶりきや薄めっきぶりきと同
様、低融点金属である金属錫の存在が高速溶接性を確保
するための必要条件となる。しかし、このような金属錫
を有する表面処理鋼板をラミネート用の素材として使用
する場合、通常行われる樹脂フィルムの熱圧着もしくは
接着工程で受ける加熱によって、錫が素地鉄と合金化し
て高融点のＦｅＳｎ₂を形成してしまい、これが溶接性
に悪影響を与えてしまう。特に、錫を単純に薄めっきし
た場合には錫のほとんどが合金化し、溶接性を著しく劣
化させる。本発明者らの検討したところによると、高速
溶接性を確保するには溶接時に金属錫が１００ｍｇ／ｍ
²以上、好ましくは２００ｍｇ／ｍ²以上存在する必要が
ある。

【００１４】加熱後の状態でも必要量の金属錫を確保す
るという課題に対しては、金属錫と素地鉄との合金化反
応は錫と鉄との拡散反応であるため、錫めっき量が同じ
であれば鉄と錫の接触面積すなわち錫の被覆面積が少な
ければ少ないほど拡散量も少なくなり、金属錫を確保し
易くなる。したがって、錫めっきの被覆を鋼板面に不連
続に形成させれば、ラミネート時の加熱による錫の無用
な拡散を防止し、錫めっき量に対して合金化する錫量の
割合を低減させることができる。また、このように錫が
鋼板面に対して不連続に分散した状態で存在していて
も、所定の付着量が確保されるならば、溶接性に何らの
問題も生じないことが本発明者らによって確認されてい
る。したがって、このような錫の不連続被覆によって高
速溶接性の劣化という問題を生じることなく錫の節減も
可能となる。

【００１５】一方、錫の鋼板面に対する不連続被覆は、
言い換えれば鋼板表面の露出を意味する。鋼板表面に生
じている薄い酸化皮膜は強いラミネート密着力を有して
おり、ラミネートされる樹脂フィルムは塗装と比較して
格段にイオンが透過しにくく、また加工による欠陥も生
じにくいため、錫が不連続被覆されただけの鋼板に樹脂
フィルムをラミネートしても短期間の使用は可能であ
る。また、網目状に露出した鋼板表面の鉄酸化物の密着
力によって樹脂フィルムが保持されるため、製缶時のネ
ックイン加工やフランジ加工によって樹脂フィルムに大
きな応力が残留しても剥離を生じにくく、一応の密着性
を有する。

【００１６】しかし、樹脂フィルムはイオンの透過を完
全に遮蔽するものではなく、また、微小欠陥等の全くな
い完全無欠の樹脂フィルムもあり得ない。したがって、
レトルト処理や長期保存によって、加工部において樹脂
フィルム下の鉄酸化物がわずかに溶解して缶内容物中に
鉄イオンが混入し、缶内容物の味や香りを変えることが
ある。また、この鉄酸化物の溶解で樹脂フィルムの密着
性が劣化することもある。そこで本発明では、鋼板表面
を粒状の金属錫で不連続状に被覆することで少ない錫め
っき量によって高速溶接性を確保し、また、露出した鋼
板表面をクロメート皮膜で被覆することで、ラミネート
後の高度の耐食性を付与するとともに、内容物を長期保
存した際のラミネート密着性の劣化を防ぐようにしたも
のである。

【００１７】以下、本発明の詳細と限定理由を説明す
る。本発明において、めっき原板として用いられる鋼板
に特別な制約はなく、一般に容器用の材料として使用さ
れている鋼板を用いることができる。めっき原板の製造
方法、材質等にも特段の制約はなく、通常の鋼製造工程
から熱間圧延、酸洗、冷間圧延、焼鈍、調質圧延等の各
工程を経て製造される鋼板でよい。また、めっき原板
は、必要とされる缶体強度および板厚に応じて調質圧延
に代えて二次冷間圧延を実施することにより製造された
鋼板であってもよい。

【００１８】次に、優れた高速溶接性を得るための皮膜
構造の条件及びその限定理由について説明する。溶接缶
の素材は、溶接時に散りの発生がなく、十分な溶接強度
が得られる適正溶接範囲が広ければ広いほど溶接性は良
好と評価される。シーム溶接性を向上させるには、電極
と材料表面との界面及び材料間の界面での接触抵抗を低
減させることが最も効果がある。その理由は、それらの
界面での接触抵抗が高いと溶接時に電流が集中するため
局部的な発熱が起こり、散りが発生するからである。つ
まり、溶接強度を確保するために溶接電流を増加させて
いった場合、十分な溶接強度が得られる前に局部発熱が
起こった場所で散りが発生するため、適正溶接電流範囲
が存在しなくなり、溶接性は不良と評価される。これに
対して、電極と材料表面との界面及び材料間の界面での
接触抵抗が低いと、電流が集中するために起こる局部的
な発熱が生じにくく、したがって散りの発生がないため
適正溶接電流範囲が確保され、溶接性は良好と評価され
る。

【００１９】上記のようなシーム溶接性の劣化は、特に
溶接速度が高い高速溶接の場合に顕著である。すなわ
ち、溶接速度が７０ｍ／分以上になると単位時間当たり
の熱の流入量が多くなって散りが発生し易くなり、適正
溶接範囲は狭くなる。したがって高速溶接においては、
広い適正溶接電流範囲を確保するために接触抵抗のより
一層の低減が必要になる。少ない錫の使用量で良好な高
速溶接性を得るための皮膜構造としては、本発明のよう
に鋼板表面に粒状の不連続な金属錫を被覆させ、その上
にクロメート層を設けるという皮膜構造が最適である。

【００２０】錫によって良好な溶接性が確保できる理由
は、以下のように考えられる。 (1) 軟質な金属が鋼板表面に存在した場合、溶接時に電
極から加えられる加圧によって電極と材料表面との界面
及び材料表面との界面での接触面積が広がる結果、接触
抵抗が大幅に低減され、電流の局部集中が抑えられる。 (2) 金属錫は低融点金属であるため溶接初期の発熱によ
って容易に融解し、電極と材料表面との界面及び材料間
の界面での接触面積が広がる結果、接触抵抗が大幅に低
減され、電流の局部集中が抑えられる。

【００２１】このような作用効果を少ない錫使用量の下
で得るためには、通常の鋼板面全体を覆う均一な錫めっ
きでは困難であり、錫を不連続にめっきして鋼板表面の
一部のみを被覆させるようにすることが重要である。こ
れは、鋼板面全体を覆う薄い錫めっきでは、高温短時間
で行われる樹脂フィルムの接着ラミネート時に錫めっき
層が全て合金化するため、軟質低融点の金属錫が残留し
なくなり、上述した溶接時の接触抵抗の低減効果が得ら
れなくなるからである。錫の合金化は鋼板と錫の界面に
おいて高さ方向に進行するため、粒状錫を鋼板面に不連
続状に形成させれば、合金化する金属錫量を低減させて
金属錫を残留させることができる。

【００２２】鋼板面に形成される粒状錫の付着量は、鋼
板片面当り３００ｍｇ／ｍ²以上とする。錫付着量が３
００ｍｇ／ｍ²未満ではラミネート時に鉄との合金化が
進行するため２００ｍｇ／ｍ²以上の金属錫残留量を確
保することができず、特に単位時間当たりの入熱量の大
きい高速溶接において良好な溶接性を得ることができな
い。さらに、鋼板面に不連続に存在する粒状錫の寸法は
５０％分離平均粒径で０．３μｍ以上とする。ここで、
５０％分離平均粒径とは、粒状錫の径を当該粒状錫と面
積が等しい円形の直径と定義した場合、粒状錫の粒径分
布をとり、特定の粒径以上の粒状錫による鋼板面の累積
被覆面積が粒状錫全ての被覆面積の５０％となる際の前
記特定の粒径を指す。各粒状錫の面積は走査型電子顕微
鏡による観察で求め、これと面積が等しい円形の直径を
各粒状錫の径とする。

【００２３】粒状錫の５０％分離平均粒径が０．３μｍ
未満では、ラミネート時の高温短時間加熱による高さ方
向での合金化により金属錫残留量が少なくなり、良好な
高速溶接性が確保できない。また、錫の被覆率は鋼板表
面に対して５％以上とする。被覆率が５％未満では、溶
接時に電極から加えられる加圧によって電極と材料表面
との界面および材料間の界面の接触面積はある程度は拡
大されるものの、必要な接触面積が確保できないため接
触抵抗の低減が十分でなく、金属錫が残存しても良好な
高速溶接性が得られない。

【００２４】次に、優れたラミネート密着性を得るため
の皮膜構造の条件およびその限定理由について説明す
る。樹脂フィルムとめっき鋼板表面との間には、ネック
イン加工などに耐え得る密着力が存在しなければならな
い。樹脂フィルムをラミネートした場合、加工によって
変形した樹脂フィルムが元の形に戻ろうとする残留応力
は、塗装塗膜に比較して格段に大きいため、従来必要と
された塗料密着性よりはるかに大きな密着力でないと、
加工部分で剥離を生じる。

【００２５】また、溶接や補修塗装後の加熱処理の際に
熱が作用した場合、樹脂フィルムは収縮しようとする。
この時に樹脂フィルムとめっき鋼板表面との間に空気や
水が閉じ込められていると、その部分の樹脂フィルムの
密着力が低下してしまう。そして、このように密着力が
低下した部分ができると、ネックイン加工やフランジ出
し加工あるいはフランジ部への蓋巻絞め加工時にフィル
ムの剥離が起こる。特に、樹脂フィルムのラミネートで
は、塗装の場合とは異なり、めっき鋼板表面に凹凸があ
るとラミネート時に樹脂フィルムが凹凸による凹みの底
までは入り込みにくいため、この凹部に空気や水分が巻
き込まれ易い。

【００２６】このように本来的に密着性が劣化し易い樹
脂フィルムを、溶接性を保持するために錫を使用しため
っき鋼板にラミネートする場合、錫が鋼板表面全体を覆
う皮膜構造としたのでは優れたラミネート密着性を得る
ことは困難である。本発明者らが各種缶用の表面処理鋼
板についてラミネートの剥離界面を光電子分光を使用し
て分析したところ、表面に錫を有するめっき鋼板では、
その錫が金属錫であるか合金錫であるかに拘りなく、ラ
ミネートの剥離が錫酸化物の内部で生じていることが判
明した。そして、錫が鋼板表面全体を覆う構造である限
り、その錫層が金属錫層であっても、また合金錫層であ
っても、或いは金属錫と合金錫との複合層（例えば、鋼
板表面全体を覆う合金錫層の上に不連続な金属錫層が存
在する場合等も含む）であっても、さらにはその上層に
クロメート層が存在していても、強い加工が加えられた
場合には、鋼板全面に極く僅かに存在する錫酸化物によ
ってラミネートの十分な加工密着性が得られないことが
判った。

【００２７】そして、溶接性を保持するために錫を使用
しためっき鋼板において優れたラミネート密着性を得る
ためには、本発明のように粒状錫により鋼板面を不連続
状に被覆し、鋼板表面の一部を露出させることが重要で
あり、この露出した鋼板面により優れたラミネート密着
性を確保することができる。これは、鋼板全面に形成さ
れる平滑な錫めっき層では、鋼板全面に錫酸化物が存在
することになり、良好なラミネート密着性が期待できな
くなるからである。しかし、単純に粒状錫で鋼板面を不
連続に被覆しただけでは優れたラミネート密着性を得る
ことができず、以下のような条件が必要である。

【００２８】まず、優れたラミネート密着性を得るため
には鋼板面に不連続に存在する粒状錫の平均粒径が５０
％分離平均粒径で２．０μｍ未満であることが必要であ
る。この５０％分離平均粒径が２．０μｍ以上では、錫
めっき後の鋼板表面の凹凸が大きくなるため、ラミネー
ト時に軟化した樹脂フィルムが凹凸による凹みの底まで
入り込みにくく、このためその凹みに空気や水分が巻き
込まれ、上述した理由によりラミネート密着性が低下す
る。さらに、鋼板面に対する粒状錫の被覆率は５０％以
下とする。粒状錫の被覆率が５０％を超えると鋼板表面
の露出率が小さくなり過ぎ、ラミネートの十分な密着力
を確保することが困難となる。

【００２９】また、鋼板面に形成される粒状錫の付着量
は鋼板片面当り８００ｍｇ／ｍ²未満とする。錫付着量
が８００ｍｇ／ｍ²以上となると、通常の錫めっきでは
粒状錫の被覆率を５０％以下とすることが困難となり、
優れたラミネート密着性を得ることはできない。一方、
錫めっきによっては、粒状錫の高さを高くすることによ
り付着量８００ｍｇ／ｍ²以上でも鋼板面の被覆率を５
０％以下にすることは可能であるが、この場合には、粒
状錫により鋼板表面の凹凸が大きくなるため、上述した
理由によりラミネート密着性が低下する。

【００３０】上述した粒状錫を鋼板表面に不連続に形成
させる方法に特別な制約はない。簡単で且つ工業的に大
量生産可能な方法としては、電気めっき法、溶射による
方法、真空蒸着による方法があり、特に、電気めっき法
はぶりき製造における電気錫めっきラインがそのまま使
用でき、また、錫と鋼板との界面に鉄錫合金をもたない
金属錫だけからなる被覆が得られるという点で有利であ
る。

【００３１】電気錫めっき法で用いるめっき浴として
は、ぶりき製造用の既存のフェノールスルフォン酸（Ｐ
ＳＡ）を含むフェロスタン浴等がそのまま使用できる
が、既存のめっき液は、錫を極力均一に被覆させるとい
う意図で設計された組成であるため、このめっき液を用
いる場合には、極めて低い電流密度領域でめっきを行う
必要がある。このためブリキ製造に用いられる既存の酸
性錫めっき液については、その組成中の界面活性剤（光
沢剤）を除いた液組成とすることが好ましい。このよう
なめっき液を用いることにより、錫の析出が粒状化して
不連続な被覆となり、通常の電流密度でめっきを実施し
ても本発明の粒状錫による被覆が得られる。また、例え
ば、硫酸換算で１０〜１００ｇ／１のメタンスルホン酸
（ＭＳＡ）の酸性水溶液で、２価Ｓｎイオン量：１０〜
１００ｇ／１、電流密度：１０〜１００Ａ／ｄｍ²の条
件で錫めっきを行うことにより本発明の粒状錫被覆が適
切に得られる。また、この錫めっきでは、Ｓｎイオンの
酸化防止の目的でめっき液中に水酸化フェノール等の酸
化防止剤を加えてもよい。

【００３２】電気めっきして得られた粒状錫による不連
続被覆を走査型電子顕微鏡で撮影した写真を図１及び図
２に示す。各写真（Ａ）〜（Ｄ）には粒状錫の付着量、
写真から計測した粒状錫の５０％分離平均粒径および被
覆率を付記してある。各写真において白く見える粒子状
の物体が電析した金属錫である。本発明では粒状錫を被
覆した上に鋼板全面に対してクロメート層を形成する
が、粒状錫の表面と粒状錫に被覆されない鋼板表面とを
全く同じクロメート層で被覆することは、錫と鋼の電気
化学的特性の違いから困難である。本発明では、粒状錫
上のクロメート量と錫に被覆されない鋼板表面のクロメ
ート量について、それぞれの品質に対する影響を検討し
た。

【００３３】鋼板表面に形成されたクロメート層は、鉄
酸化物皮膜よりもラミネート密着性に効果がある。これ
は、クロメート層の表面に存在するクロム水和酸化物が
高分子を形成し、有機皮膜との高い密着力を有している
ためである。また、クロメート層は樹脂フィルム下のみ
ならず、外面の溶接補修塗装部においても、内容物の長
時間の保存によって塗膜下で発生する糸状錆の抑止に効
果がある。このような耐食性は、クロム水和酸化物の電
気伝導性が悪く、酸素過電圧が大きいという特性によっ
て、樹脂フィルム下や補修塗膜下で安定な層を形成し、
樹脂フィルムや塗膜を透過した水分やイオンによる腐食
を防止するためである。

【００３４】一方、粒状錫上に形成されたクロメート層
はラミネート密着性に有害な錫酸化物の成長を抑止し、
長期間にわたってラミネート密着性を劣化させない特性
がある。しかし、このクロメート層は溶接性に対しては
不利となる。クロメート層は、クロム水和酸化物単一層
の場合とクロム水和酸化物層の下層に金属クロム層を有
する複合皮膜の場合とがあるが、いずれの場合も表層の
クロム水和酸化物層は電気伝導度が極めて悪く、また金
属クロムは融点が高い金属であるため、両者とも溶接性
を劣化させる要因となる。特に、特に粒状錫上に存在す
るクロメート層は高速溶接性に直接影響する。

【００３５】したがって、クロメート層は優れたラミネ
ート密着性を維持し且つ高速溶接性を実用上劣化させな
いために、その付着量を適正な範囲に規制する必要があ
る。粒状錫上のクロメート層の付着量はＥＰＭＡ分析に
よって測定でき、本発明ではこのクロメート層の付着量
を金属クロム換算で４〜３０ｍｇ／ｍ²とする。この場
合の付着量とは、１ｍ²当たりに存在する粒状錫の上層
のみのクロメート層の合計付着量ではなく、粒状錫の上
層に存在する付着量のクロメート層が鋼板全面に形成さ
れたと仮定したときの１ｍ²当たりの付着量である。

【００３６】このクロム付着量が４ｍｇ／ｍ²未満で
は、缶内容物の長期間保存によって粒状錫表面の酸化被
膜が成長し、加工部分のレトルト後のラミネート密着性
が十分に得られない。一方、クロム付着量が３０ｍｇ／
ｍ²を超えると溶接時の接触抵抗が増加し、局部的な散
りが発生し易くなるため高速溶接性が劣化する。一方、
粒状錫で被覆されていない鋼板面上に形成されるクロメ
ート層の付着量には特別な制約はなく、クロメート層が
少しでも存在すればラミネート密着性、耐糸錆性ともに
所望の性能が得られる。

【００３７】また、通常のクロメート処理を行えば、粒
状錫で被覆されていない鋼板面も粒状錫上のクロメート
層にほぼ近い付着量のクロメート層が形成される。ま
た、錫と鋼の表面電位差等を積極的に利用して、粒状錫
上のクロメート層のクロム付着量を４〜３０ｍｇ／ｍ²
とし、粒状錫に被覆されていない鋼板面上のクロメート
層のクロム付着量を、テインフリー鋼板並みの３０〜１
５０ｍｇ／ｍ²とすることも可能であり、このような表
面処理鋼板は優れた塗装後耐食性も有するため、ラミネ
ート溶接缶用途のみならず、従来からの塗装溶接缶の材
料としても使用可能である。

【００３８】クロメート処理条件に特別な制約はなく、
各種のクロム酸のナトリウム塩、アンモニウム塩等の金
属塩を含む水溶液による浸漬処理、スプレー処理、電解
処理等を実施するこができるが、この中では電解処理、
とりわけクロム酸に硫酸イオン等を添加した水溶液中で
行う陰極電解処理が最も優れている。液の組成にも特別
な制約はなく、例えば、薄錫めっき鋼板表面に金属クロ
ムを有するクロメート層を形成するクロメート処理に用
いられる液組成、或いは電解クロメート処理鋼板を製造
する際に用いられる液組成を使用し、電流密度と電解時
間を適宜制御することによりクロメート層の付着量を調
整することができる。

【００３９】

【実施例】所定の板厚を有する通常のぶりき原板の鋼帯
を脱脂及び酸洗した後、下記(1)に示す条件で不連続錫
めっきし、引き続き下記(2)に示す条件でクロメート層
を形成した。電解時間の変更は、鋼帯の速度の変更、電
極の長さの変更または電解パス数の増減によって行っ
た。

【００４０】(1) 錫めっき条件 ・条件Ａ 組成 ＭＳＡ（硫酸換算）：３０ｇ／１ Ｓｎイオン：６０ｇ／１ 液温 ４５℃ 電流密度 ３０〜１００Ａ／ｄｍ²（電解時間は、付着
量に応じて調整） ・条件Ｂ 組成 ＰＳＡ（硫酸換算）：１５ｇ／１ Ｓｎイオン：３０ｇ／１ ＥＮＳＡ：６ｇ／１ 液温 ４５℃ 電流密度 ３０Ａ／ｄｍ²（電解時間は、付着量に応じ
て調整） ・条件Ｃ 組成 条件Ｂと同じ 液温 条件Ｂと同じ 電流密度 ０．１Ａ／ｄｍ²（電解時間は、付着量に応
じて調整）

【００４１】(2) クロメート処理条件 ・条件ａ 組成 Ｎａ₂ＣｒＯ₇：２０ｇ／１ 液温 ４５℃ 電流密度 ３Ａ／ｄｍ²（電解時間は、付着量に応じて
調整） ・条件ｂ 組成 ＣｒＯ₃：１５ｇ／１ Ｈ₂ＳＯ₄：０．１２ｇ／１ 液温 ４５℃ 電流密度 １５Ａ／ｄｍ²（電解時間は、付着量に応じ
て調整） ・条件ｃ 組成 水 液温 ４５℃ 電解 なし

【００４２】上記のようにして製造された表面処理鋼板
を切断後、３５０ｍｌ溶接缶（２１１径）用にスリット
し、この供試材を２１５℃に予熱してその両面（但し、
両端部に溶接代としてのニスヨケ部分をそれぞれ２ｍｍ
残した）に予め接着剤を塗布してある樹脂フィルムを同
時に圧着し、２１５℃で１分間の後加熱を行うことによ
り樹脂フィルムを接着させた。さらに、このラミネート
した供試材を３５０ｍｌ缶用にブランキングし、製缶で
ネックイン加工やフランジ加工される部分には予めナイ
フでフィルムの下地に達する傷を入れ、以下の（イ）〜
（ニ）の評価試験に供した。その結果を、製造条件及び
表面処理鋼板の皮膜構成とともに表１及び表２に示す。

【００４３】（イ）高速溶接性 スードロニック社製のワイヤーシーム溶接機ＦＢＢ５６
００を使用し、供試材を電極加圧力：４５ｋｇｆ、ワイ
ヤー供給速度：７０ｍ／ｍｉｎの条件で溶接電流設定を
変えて溶接して、十分な溶接強度が得られる最小電流設
定目盛りと散り等の溶接欠陥が目立ち始める最大電流目
盛りからなる適正電流設定範囲を調べ、これと溶接欠陥
の発生状況とから高速溶接性の実用性を総合的に判定し
た。その評価基準は以下の通りである。 ◎ 優れる（合格） ○ 実用可能（合格） △ 適正電流設定範囲が僅かであるため実用不可能
（不合格） × 適正電流設定範囲が存在しない（不合格）

【００４４】（ロ）加工密着性 適正電流範囲の存在しない供試材を含め、散り発生有無
に拘りなく強度維持できる溶接製缶を行い、溶接部内外
面を補修した後、３段のダイネックによって２０６径に
ネックイン加工を施し、次いでフランジ成型を行った
後、蓋を巻絞めた。この蓋を切り開いて、ナイフによる
きずの入った加工部分のラミネートの剥離を観察した。 ◎ 剥離なし（合格） ○ 巻絞めの内部に微小剥離があるが実用は可能
（合格） △ 巻絞め内部以外にも加工部の一部が剥離する
（不合格） × 加工部が剥離する（不合格）

【００４５】（ハ）レトルト密着性 適正電流範囲の存在しない供試材を含め、散り発生有無
に拘りなく強度維持できる溶接製缶を行い、溶接部内外
面を補修した後、３段のダイネックによって２０６径に
ネックイン加工を施し、次いでフランジ成型を行った
後、１．５％の食塩水を充填し蓋を巻絞めた。この後、
１３０℃で３０分間レトルトを行った後、水冷し、内容
物を出して水洗した後、蓋を切り開いて乾燥させ、ナイ
フによる傷の入った加工部分のラミネートの剥離（フィ
ルムの下地からの浮き上がり）をルーペで観察した。 ◎ 剥離なし（合格） ○ 巻絞めの内部に微小剥離があるが実用は可能
（合格） △ 加工部の一部が剥離する（不合格） × 加工部が剥離する（不合格）

【００４６】（ニ）耐糸錆性 適正電流範囲の存在しない供試材を含め、散り発生有無
に拘りなく強度維持できる溶接製缶を行い、溶接部外面
を透明ラッカーで補修した後、外面補修部分にナイフで
下地に達する傷を入れ、３５℃で５％の塩水噴霧を１時
間施し、速やかに水洗乾燥後、２５℃、相対湿度８５％
で２週間放置し、傷部分近傍の糸状錆の発生を評価し
た。 ○ 発生なし（合格） × 発生する（不合格）

【００４７】

【表１】

【００４８】

【表２】

【００４９】

【発明の効果】以上述べた本発明の溶接缶用表面処理鋼
板によれば、ラミネート密着性と高速溶接性の両方の特
性に優れ、しかも安価に製造できるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】電気めっきにより鋼板面に電析した粒状錫の粒
子構造の電子顕微鏡拡大写真

【図２】電気めっきにより鋼板面に電析した粒状錫の粒
子構造の電子顕微鏡拡大写真

フロントページの続き (72)発明者 谷川 克己 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 久保 啓 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板表面に、５０％分離平均粒径が０．
   ３μｍ以上、２．０μｍ未満である粒状錫が、片面当り
   ３００ｍｇ／ｍ²以上、８００ｍｇ／ｍ²未満の付着量で
   且つ鋼板面の被覆率が５〜５０％となるように分散状に
   形成され、この粒状錫の上層および粒状錫に被覆されて
   いない鋼板面上にクロメート層が形成され、粒状錫上の
   クロメート層の付着量が金属クロム換算で４〜３０ｍｇ
   ／ｍ²であることを特徴とする高速溶接性及びラミネー
   ト密着性に優れた溶接缶用表面処理鋼板。 但し、５０％分離平均粒径：各粒状錫の径を当該粒状錫
   と面積が等しい円形の直径と定義した場合、粒状錫の粒
   径分布をとり、特定の粒径以上の粒状錫による鋼板面の
   累積被覆面積が粒状錫全ての被覆面積の５０％となる際
   の前記特定の粒径 粒状錫上のクロメート層の付着量：粒状錫の上層に存在
   する付着量のクロメート層が鋼板全面に形成されたと仮
   定したときの１ｍ²当たりの付着量