JPH10265969A - ラミネート溶接缶用鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は製缶素材として、特にシーム溶接
性、耐食性、外観性、塗料及びフィルム密着性に優れた
溶接缶用鋼板の製造方法を提供する。 【解決手段】 鋼板の表面に２〜２００ｍｇ／ｍ² のニ
ッケルめっきを施し、次いで４００〜２５００ｍｇ／ｍ
² 錫めっきを行い、昇温速度１０〜６０℃／秒で加熱
し、錫を溶融させ、面積被覆率４０〜９８％、望ましく
は、面積被覆率８０％を越えて９８％以下の球状錫めっ
き層を形成させること、さらに、最表層にＣｒ換算量で
２〜４０ｍｇ／ｍ² のクロメート被覆層を形成したこと
を特徴とするラミネート溶接缶用鋼板の製造方法。 【効果】 本発明により製缶素材として、特にシーム溶
接性、耐食性、外観性、塗料及びフィルム密着性に優れ
た溶接缶用鋼板を経済的に製造する事が出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製缶素材として、
特にシーム溶接性、耐食性、外観性、塗料及びフィルム
密着性に優れたラミネート溶接缶用鋼板の製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ワイヤーシーム抵抗溶接法による
溶接缶の製缶技術が急速に進展し、飲料缶分野での実用
化が急速に進展してきた。この種の溶接缶に使用される
缶用鋼板は、電気めっきによりＦｅ−Ｎｉ合金めっきを
行った後、錫めっきを行い、更に溶錫処理し、クロメー
ト処理を行うシーム溶接性に優れた製缶用表面処理鋼板
の製造方法（特開昭６０−２０８４９４号公報）、ある
いは、Ｆｅ−Ｎｉ合金を施した後、錫めっき、クロメー
ト処理することにより塗料密着性、溶接性に優れたシー
ム溶接缶用表面処理鋼板の製造方法（特開昭６０−１３
０９８号公報）により作製される。確かにこのような発
明による製造方法は、溶接性、耐食性、塗料密着性を備
えた溶接缶用表面処理鋼板を提供するものである。更
に、これらの容器用表面処理鋼板を用いて、缶内面には
耐食性を確保するための塗装焼き付けが行われ、缶外面
には多色刷り印刷が行われる。この後、ワイヤーシーム
溶接法により製缶が行われて、実用に供されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年では、より一層の
製缶技術の進歩と製缶コストダウンが相俟って、製缶工
程の大幅な生産性向上を狙って、塗装・印刷の代わり
に、缶内面かつ／または外面に有機フィルムをラミネー
トした材料が使用されるようになった。ところが、缶内
面かつ／または外面に有機フィルムをラミネートする材
料として、上記に述べた容器用表面処理鋼板を適用した
場合、溶接部近傍で塗料やフィルム密着性不良が発生す
る。これは、上記の容器用表面処理鋼板は、めっき層に
合金化していない金属錫を含有しているため、溶接余熱
により錫融点以上に温度上昇される溶接部近傍は、めっ
き層が溶融する。この時、めっき層上の塗料やフィルム
は溶融した液体金属錫上にいわば浮かんでいる様な状態
になるため、塗料やフィルムと鋼板の密着性が極めて低
くなり、冷却風による塗料やフィルム剥離や塗料やフィ
ルムの内部応力による塗料やフィルム収縮が起こり易く
なり、塗料やフィルム密着不良が生じる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】塗料及びフィルム密着不
良を回避するためには、金属錫のめっき量を少なくし、
金属錫の被覆率を低下させれば、確かに塗料及びフィル
ム密着性は向上する。しかし、錫めっき量が減少すれ
ば、溶接缶用鋼板として具備すべき特性である溶接性や
耐食性が劣化するため、フィルム密着性、溶接性、外観
性、塗料密着性を全て満足する溶接缶用材料の製造は困
難であった。本発明者等は、これらの問題点に対して、
外観性、塗料及びフィルム密着性、溶接性、塗料密着性
を全て満足する溶接缶用材料として、錫が球状化し、金
属錫の存在しないフィルム密着性の優れたニッケルめっ
き層が露出するめっき構造を有する鋼板が、溶接熱影響
部のような錫の融点を超える箇所でも、優れた密着性を
確保することが出来ることを見出し、その製造において
経済的に優れた方法を発明した。

【０００５】本発明者等は、ニッケルめっき層上に球状
錫めっき層を経済的に効率よく製造する方法を開発する
ため、錫めっき後に行われる加熱処理における昇温速度
が錫の球状化に及ぼす影響を鋭意検討した。その結果、
昇温速度が低い時は、錫の球状化が促進される事を見い
だした。これは、昇温速度が低い時は、めっきされた錫
と下地との合金化が緩やかに行われるため、錫が溶融し
た時、錫の球状化を阻害する錫合金の表面露出が少なく
なり、溶融した錫の球状化が促進されたものと考えられ
る。

【０００６】即ち本発明は、 （１）鋼板の表面に２〜２００ｍｇ／ｍ² のニッケルめ
っきを施し、次いで４００〜２５００ｍｇ／ｍ² 錫めっ
きを行い、昇温速度１０〜６０℃／秒で加熱し、錫を溶
融させ、面積被覆率４０〜９８％の球状錫めっき層を形
成させることを特徴とするラミネート溶接缶用鋼板の製
造方法。 （２）鋼板の表面に２〜２００ｍｇ／ｍ² のニッケルめ
っきを施し、次いで４００〜２５００ｍｇ／ｍ² 錫めっ
きを行い、昇温速度１０〜６０℃／秒で加熱し、錫を溶
融させ、面積被覆率８０％を越えて９８％以下の球状錫
めっき層を形成させることを特徴とするラミネート溶接
缶用鋼板の製造方法。 （３）最表層にＣｒ換算量で２〜４０ｍｇ／ｍ² のクロ
メート被覆層を形成したことを特徴とする前記（１）記
載のラミネート溶接缶用鋼板の製造方法にある。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の作用である溶接
性、耐食性、外観性、塗料及びフィルム密着性優れたラ
ミネート溶接缶用鋼板の製造方法について詳細に説明す
る。本発明においてめっき原板は特に規制されるもので
はなく、通常、容器材料として使用される鋼板を用い
る。めっき原板の製造法、材質なども特に規制されるも
のではなく、通常の鋼片製造工程から熱間圧延、酸先、
冷間圧延、焼鈍、調質等の工程を経て製造される。更
に、このめっき原板は必要とされる缶体強度および板厚
に応じて冷間圧延後、焼鈍を行ってから再冷間圧延（即
ち２ＣＲ法）する工程で製造してもよい。

【０００８】上記のめっき原板に、めっきを行う場合、
通常、めっき原板表面を清浄化するため前処理として脱
脂、酸洗が行われるが、それらの方法は特に規制するも
のでは無く、例えば、１０％苛性ソーダ中で脱脂した
後、５％硫酸溶液中で酸洗処理を行えばよい。脱脂、酸
洗に引き続き、缶用材料として具備すべき耐食性を確保
するため、ニッケルめっき層が付与される。ニッケル
は、それ自身優れた耐食性を有する金属のため、そのめ
っき量が多いほど、めっき鋼板の耐食性は向上するが、
実用上、十分な耐食性が発現するために必要な最小のニ
ッケルめっき量は、２ｍｇ／ｍ² である。従って、ニッ
ケルめっき量は、２ｍｇ／ｍ² 以上必要である。

【０００９】一方、ニッケルは、錫と極めて合金化し易
い金属のため、ニッケルめっき量が多くなると上層の錫
との合金化が製缶行程で進行し、工業的に効率良く溶接
するために必要な、合金化していない錫が十分に確保さ
れない。従って、ニッケルめっき量は、２００ｍｇ／ｍ
² 以下にする必要がある。本発明に於けるニッケルめっ
き層の構造については特に規制しない。ニッケルめっき
層としては、純ニッケルを電気めっき法により付与した
ニッケルめっき層でも良く、Ｆｅ−Ｎｉ合金めっきを電
気めっき法により付与して、ニッケルめっき層を形成し
ても良い。また、純ニッケルあるいはＦｅ−Ｎｉ合金め
っき付与した後、焼鈍炉等で加熱しニッケル拡散させた
ニッケルめっき層を形成しても、本発明の効果を損なう
ものでは無い。

【００１０】ニッケルめっきに引き続き錫めっきが行わ
れる。ここで言う錫めっきとは、金属錫と不可避的不純
物からなる。また、錫めっき方法については特に規制す
るものではなく、例えば電気めっき法を用いて行うこと
が出来る。錫めっきは、前述したように溶接性確保する
ために行われるが、工業的に効率良く溶接を行うには、
錫のめっき量を４００ｍｇ／ｍ² 以上にする必要があ
る。錫めっき量が４００ｍｇ／ｍ² 未満であると、錫め
っき後に行われる加熱処理及びラミネート等の熱影響に
より錫が合金化し、溶接に必要な合金化していない錫が
十分に確保されない。従って、錫のめっき量は４００ｍ
ｇ／ｍ² 以上にする必要がある。錫めっき量の増加に伴
い、溶接性も向上するが、めっき量が４００ｍｇ／ｍ²
を越えると、溶接性の向上効果が飽和する。従って、経
済的には高価な錫を２５０ｍｇ／ｍ² を超えてめっきす
る必要無く、２５０ｍｇ／ｍ² 以下にすれば良い。この
錫めっき方法については特に規制する物ではなく、例え
ば、通常の電気めっきにより行うことが出来る。

【００１１】錫めっきの後、加熱処理によりめっきした
錫を溶融させ、球状化し、直ちに錫融点以下で冷却し、
密着性の優れためっき層が形成される。この時の、Ｓｎ
の面積占有率は、４０〜９８％にする必要がある。これ
は、面積占有率が４０％未満であると外観に優れたＳｎ
の面積率が少なすぎるため、外観性が劣化する。従っ
て、Ｓｎの面積占有率は４０％以上必要である。また、
より優れた外観性を発揮するためには、外観性に優れた
Ｓｎの面積被覆率を高くすれば良く、その為には、Ｓｎ
の面積占有率が好ましくは８０％を越えればよい。一
方、鋼板の外観性はＳｎの面積占有率が増加するほど向
上するが、面積占有率が９８％を越えると、フィルムの
密着性が劣化するため、Ｓｎの面積占有率は９８％以下
にする必要がある。

【００１２】上記の球状錫めっき層を得るために行われ
る加熱処理条件は、以下の様に規定される。即ち前述の
本発明の本質とする処によると、昇温速度は、低い程、
錫の球状化効果は向上するが、良好な外観を呈する錫の
面積占有率を確保するためには、昇温速度は、１０℃／
秒以上にすることが必要である。これは、過度な低速昇
温は、生産性の低下や加熱部装置の大型化を招くため経
済的に不利であると共に、スズ融点付近での加熱時間が
長くなるため、スズの合金化が著しく進行し、溶接性が
低下するためである。

【００１３】一方、昇温速度を高くすると錫の球状化促
進が弱められ、面積占有率が高くなり、外観は良好とな
るが、密着性は徐々に低下し、実用上優れた密着性を確
保でき、しかも優れた外観を発揮できるスズ球状錫面積
率９８％以下にするためには、昇温速度を６０℃／秒以
下にする必要がある。従って、上述の良好な密着性と優
れた外観を兼備する球状錫面積占有率（４０％以上、好
ましくは８０％を越え９８％以下）にするためには、昇
温速度を１０℃／秒以上、６０℃／秒以下にする必要が
ある。本発明では、加熱処理方法については、特に規定
しない。本処理では、錫の融点を超える加熱処理が行え
れば良く、例えば、通電加熱、誘導加熱、炉内加熱など
の方法を用いればよい。

【００１４】更に、錫溶融後、直ちに冷却する必要があ
る。溶融直後に錫は球状化するが、錫の融点付近、ある
いはそれを越える温度域では、錫と下地ニッケルめっき
層との合金化が急速に進行する。合金化の進行により、
工業的に安定した溶接性を発揮する合金化していない錫
が減少するため、本発明による処理が行われた後、直ち
に冷却されるされることが望ましい。従って、冷却速度
は、早い程、良く、冷水や温水などを使用して冷却すれ
ばよい。引き続き、フィルム密着性、耐食性（アンダー
カッティングコロージョンの防止）を目的としてクロメ
ート皮膜が付与される。ここで言うクロメート皮膜と
は、水和酸化クロム単一の皮膜、即ち本来のクロメート
皮膜といま一つは下層に金属クロム層、上層に水和酸化
クロム層の二層よりなる被膜の二つの場合を指してい
る。

【００１５】水和酸化クロム層には、後述するめっき助
剤である硫酸イオンやフッ素イオンなどを含む場合があ
る。フィルム密着性や耐食性は、この水和酸化クロムの
官能基とラミネートされるフィルムの官能基が強固な化
学的な結合を行うことによって確保される。しかし、水
和酸化クロム被膜は電気的に絶縁体のため電気抵抗が非
常に高く、金属クロムも融点が高くかつ電気抵抗も高い
ので、両者とも溶接性を劣化せしめるマイナス要因であ
る。そのため、良好なフィルム密着性、耐食性と実用的
に溶接性を劣化せしめない適正なクロメート皮膜付着量
が非常に重要となる。従って、クロメート皮膜付着量は
金属クロム換算で片面当たり２〜４０ｍｇ／ｍ² が選定
される。

【００１６】即ち、クロメート皮膜付着量が２ｍｇ／ｍ
² 未満では、フィルム密着性の向上、アンダーカテッィ
ングコロージョンの防止に効果が得られないので、２ｍ
ｇ／ｍ² 以上の付着量が望ましい。一方、クロメート皮
膜付着量が４０ｍｇ／ｍ² を越えると接触抵抗が著しく
増加し、局部的な発熱による散りが発生し易くなり溶接
性が劣化する。そのためクロメート皮膜付着量は４０ｍ
ｇ／ｍ² 以下に規制される。クロメート処理方法は、各
種のクロム酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウ
ム塩の水溶液による浸漬処理、スプレー処理、電解処理
などいずれの方法で行っても良いが、特に陰極電解処理
が優れている。とりわけ、クロム酸にめっき助剤として
硫酸イオン、フッ化物イオン（錯イオンを含む）あるい
はそれらの混合物を添加した水溶液中での陰極電解処理
が最も優れている。

【００１７】

【実施例】以下に本発明の実施例及び比較例について述
べ、その結果を各々表１に示す。冷間圧延もしくは焼鈍
後の２回圧延により、所定の板厚に調整しためっき原板
を５％苛性ソーダ中で電解脱脂し、水洗後１０％硫酸中
で電解酸洗し、表面活性後表面処理を行った。このめっ
き原板に、（１）−（Ａ）〜（Ｃ）に示す条件でニッケ
ルめっきを行った後、（２）に示す条件で錫めっきを行
い、引き続き（３）−（Ａ）〜（Ｂ）に示す条件で加熱
処理を行い、引き続き（４）−（Ａ）〜（Ｃ）に示す処
理浴でクロメート皮膜を生成させたものを作製した。

【００１８】（１）ニッケルめっき層を付与させる条件 （Ａ）電気ニッケルめっき Ｎｉイオン：１５ｇ／ｌ、硫酸イオン：１５ｇ／ｌ、ホ
ウ酸：２０ｇ／ｌを有する２０℃のめっき浴中に試験片
を浸漬し、５Ａ／ｄｍ² で電解することによりニッケル
めっき層を形成させる。電解時間は、めっき量に応じて
調整する。 （Ｂ）電気Ｆｅ−Ｎｉ合金めっき Ｎｉイオン：２５ｇ／ｌ、Ｆｅイオン：５０ｇ／ｌ、硫
酸イオン：１５ｇ／ｌ、塩素イオン：１０ｇ／ｌ、ホウ
酸：２０ｇ／ｌを有する３５℃のめっき浴中に試験片を
浸漬し、１０Ａ／ｄｍ² で電解することによりＦｅ−Ｎ
ｉ合金めっき層を形成させる。電解時間は、めっき量に
応じて調整する。

【００１９】（Ｃ）ニッケル拡散めっき （１）−（Ａ）で付与したニッケルめっき層を、７８０
℃、３０秒間、窒素９５％−水素５％の雰囲気ガス中で
加熱し、ニッケル拡散層を形成させる。 （２）錫めっき条件 錫イオン：１５ｇ／ｌ、フェノールスルホン酸イオン：
１５ｇ／ｌ、光沢添加剤：１．２ｇ／ｌを有する４０℃
のめっき浴中に（１）で作製した試験片を浸漬し、８Ａ
／ｄｍ² で電解することにより錫めっきを行う。電解時
間は、めっき量に応じて調整する。

【００２０】（３）加熱処理条件 （Ａ）加熱炉法 ４００℃雰囲気の加熱炉に（２）で作製した錫めっき鋼
板を５〜３０ｓｅｃ入れ、錫を溶融させ取り出し、直ち
に冷却する。 （Ｂ）通電加熱法 （２）で作製した錫めっき鋼板に交流を通電し、鋼板電
気抵抗により発熱させ、錫を溶融させ、直ちに冷却す
る。 （Ｃ）誘導加熱法 （２）で作製した錫めっき鋼板を誘導加熱により発熱さ
せ、錫を溶融させ、直ちに冷却する。

【００２１】（４）クロメート処理条件 以下のめっき組成の浴中に（３）で作製した試験片を浸
漬し電解する。電解時間は、めっき量に応じて調整す
る。 （Ａ）酸化クロム １００ｇ／ｌ、硫酸イオン０．６ｇ
／ｌ めっき条件 ２０〜６０℃、５〜８０Ａ／ｄｍ² （Ｂ）重クロム酸ソーダ １５〜４５ｇ／ｌ めっき条件 ３０〜５０℃、１０〜４０Ａ／ｄｍ² （Ｃ）クロム酸 ８０ｇ／ｌ、硫酸イオン０．０５ｇ／
ｌ、ケイフッ化ソーダ２．５ｇ／ｌ、フッ化アンモン
０．５ｇ／ｌ めっき条件 １５〜７５℃、１０〜８５Ａ／ｄｍ²

【００２２】上記処理材について、以下に示す（Ａ）〜
（Ｅ）の各項目について実施し、その性能を評価した。 （Ａ）シーム溶接性 試験片は高温短時間での塗装焼付け条件を想定して３２
０℃まで２３ｓｅｃで昇温する条件で焼付けを行い、以
下の溶接条件でシーム溶接性を評価した。ラップ代０．
５ｍｍ、加圧力４５ｋｇｆ、溶接ワイヤースピード８０
ｍ／ｍｉｎの条件で、電流を変更して溶接を実施し、十
分な溶接強度が得られる最小電流値と散りなどの溶接欠
陥が目立ち始める最大電流値からなる適正電流範囲の広
さから総合的に判断して、４段階（◎：非常に広い、
○：広い、△：実用上問題なし、×：狭い）で評価し
た。

【００２３】（Ｂ）塗料密着性 試験片の缶内面側に相当する面にエポキシフェノール系
塗料を５５ｍｇ／ｄｍ ² 塗布し、更に缶外面に相当する
面にクリヤーラッカーを４０ｍｇ／ｄｍ² 塗布し、２９
０℃まで１５ｓｅｃの焼き付け条件で乾燥硬化した。引
き続き、各々の面に１ｍｍ間隔でスクラッチを入れ、約
１００個の碁盤目を作製し、速やかにテープ剥離し、そ
の剥離状況を観察し、４段階（◎：全く剥離無し、○：
極僅かな剥離有り、△：僅かな剥離有り、×：大部分で
剥離）で塗料密着性を評価した。

【００２４】（Ｃ）フィルム密着性評価試験 試験片に厚さ１５μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタ
レート）系フィルムをラミネートした後、地鉄に達する
までクロスカットを入れ、速やかに２４０℃に加熱し、
クロスカット中央部に５ｋｇ／ｃｍ² の空気ガスを垂直
に吹きつけ、４段階（◎：全く剥離無し、○：極僅かな
剥離有り、△：僅かな剥離有り、×：大部分で剥離）で
フィルムの剥離状況を評価した。

【００２５】（Ｄ）ＵＣＣ（アンダーカッティングコロ
ージョン）評価テスト 試験片の缶内面に相当する面の耐食性を評価するため、
缶内面側に相当する面に厚さ１５μｍのＰＥＴ（ポリエ
チレンテレフタレート）系フィルムをラミネートした。
その後、地鉄に達するまでクロスカットを入れ、１．５
％クエン酸−１．５％食塩混合液からなる試験液中に大
気開放下５５℃×４日間浸漬した。試験終了後、速やか
にスクラッチ部および平面部をテープで剥離して、スク
ラッチ部近傍の腐食状況、スクラッチ部のピッティング
状況および平面部のフィルム剥離状況を４段階（◎：剥
離が無く腐食も認められない、○：極僅かな剥離が有る
が腐食は認められない、△：僅かな剥離があり微小な腐
食が認められる、×：大部分で剥離し激しい腐食が認め
られる）で判断して総合的に評価した。

【００２６】（Ｅ）外観性評価テスト 缶外面側に相当する面に、ホワイト印刷を行った厚さ１
５μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）系フィ
ルムをラミネートし、色調の明るさを４段階（◎：非常
に明るい、○：やや明るい、△：明るい、×：暗い）で
評価した。表１に示すように、本発明により製造された
ラミネート溶接缶用鋼板は、優れた溶接性、外観性、塗
料密着性及びフィルム密着性、耐食性を有することが明
らかになった。

【表１】

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により製缶素
材として、特にシーム溶接性、耐食性、外観性、塗料及
びフィルム密着性に優れた溶接缶用鋼板を経済的に製造
する事が出来る極めて工業上優れた効果を奏するもので
ある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板の表面に２〜２００ｍｇ／ｍ² のニ
   ッケルめっきを施し、次いで４００〜２５００ｍｇ／ｍ
   ² 錫めっきを行い、昇温速度１０〜６０℃／秒で加熱
   し、錫を溶融させ、面積被覆率４０〜９８％の球状錫め
   っき層を形成させることを特徴とするラミネート溶接缶
   用鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 鋼板の表面に２〜２００ｍｇ／ｍ² のニ
   ッケルめっきを施し、次いで４００〜２５００ｍｇ／ｍ
   ² 錫めっきを行い、昇温速度１０〜６０℃／秒で加熱
   し、錫を溶融させ、面積被覆率８０％を越えて９８％以
   下の球状錫めっき層を形成させることを特徴とするラミ
   ネート溶接缶用鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】 最表層にＣｒ換算量で２〜４０ｍｇ／ｍ
   ² のクロメート被覆層を形成したことを特徴とする請求
   項１記載のラミネート溶接缶用鋼板の製造方法。