JPS63238299A - 溶接缶用電解クロメ−ト処理鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、Ｓ気抵抗シーム溶接により製缶される缶用
材料として好適な、溶接性に優れた電解クロメート処理
鋼板に関するものである。

〔従来の技術〕

鋼板表面に下層としての金属クロム層と、上層としての
クロム水和酸化物層とからなる皮膜が形成された電解ク
ロメート処理鋼板は、優れた塗装性および耐食性を有し
、ブリキに比べて安価であることから飲料缶などの食缶
、ベール缶、１８Ｑ缶、オイル缶等の缶用材料として、
広い分野において使用されている。容器缶分野で最も需
要の多い飲料缶では、このような電解クロメート処理鋼
板は、絞り加工による２ピ一ス缶用、あるいは、有機樹
脂、特殊セメント等により継目を接合した接着缶（３ピ
一ス缶）用の材料として使用されている。特に接着缶に
おいては、飲料缶の缶種比率のトップとなっている。

ところで、近時、スイスのスードロニツク社が開発した
ワイヤー抵抗シーム溶接機に端を発し、スードロニツク
タイプの抵抗シーム溶接機が急速に普及し、溶接缶が市
場に登場するようになった。この溶接缶は、■接合部の
強度が大きいため信頼性が高い、■蓋、底抜との巻締め
が容易である。■全周に印刷ができる。■鋼材使用量が
節減できる１等の利点を備え、急速な勢いで需要が拡大
している。そしてこのため、溶接缶用の安価な材料に対
する要求が高まっている。

現状の電解クロメート処理鋼板は溶接性が極めて劣るた
めに、溶接缶用材料として使用されていない。しかし、
缶用材料としては最も安価であることから、電解クロメ
ート処理鋼板の溶接性の向上が要求されている。

電解クロメート処理鋼板の溶接性が劣る原因は、次の通
りである。即ち、メッキ層を構成する下層としての金属
クロム層および上層としてクロム水和酸化物層は、非導
電性および非熱伝導性を有している。従って、電気抵抗
シーム溶接によって継目部である缶胴の縦縁部の重ね合
せ部を溶接する場合、上層としてのクロム水和酸化物層
が絶縁皮膜となるため、接触抵抗値（静的抵抗値）が高
い。

接触抵抗値は、溶接時に局部的な過大電流が流れるかど
うかを評価するための基準となると考えられており、接
触抵抗値が高い場合には、溶接電流の通電域が狭く、従
って、局部的な過大電流が流れやすい。電解クロメート
処理鋼板の接触抵抗値は、１０２〜１０５オーダーと他
の溶接缶用表面処理鋼板に比べて極端に高い。従って。

溶接開始直後の溶接電流値は低く、一定時間経過後に初
めて所定の溶接電流値となる。この結果、鋼板が局部的
に発熱してチリが発生したり、溶接部にブローホール等
の溶接欠陥が生ずると言われている。このため、従来電
解クロメート処理鋼板を溶接する場合、溶接部分のクロ
メート処理皮膜を研磨等によって除去しなければならず
、このために多くの手間を要していた。

このような問題を解決する方法として、特開昭５７−１
４３４９２号「溶接用ティンフリー」あるいは特開昭５
５−４８４０６号「溶接性に優れたクロムめっき鋼板の
製造方法」等が開示されているが、いずれも製造工程が
複雑で、製造コストが高いという問題を有している。

また、特開昭５５−３１１２４号「溶接性に優れたクロ
ムメッキ鋼板」或いは特開昭５６−ＩＬ９７’ｌｌＳ号
［溶接性に優れたクロムメッキ鋼板」等も開示されてい
るが、これらはいずれも製造工程上はさほど問題はない
ものの、クロム付着量が低い範囲に限定されていること
から耐食性能に対する不安が残り、実用化には到ってい
ない。

本発明はこのような現状に鑑みなされたもので、電気抵
抗シーム溶接に対し、優れた溶接性を有する溶接缶用電
解クロメート処理鋼板の提供をその目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

電解クロメート処理鋼板の溶接性が劣る原因は、前述し
たように金属クロム層およびクロム水和酸化物層の抵抗
値が高いからであり、具体的には、溶接電流−の通電域
が狭いため（溶接電流が流れやすい部分と、流れにくい
部分が電極ロール間にはっきり現れる）、局部的に電流
が集中し、その結果、鋼板の局部的な異常発熱によって
チリが発生し、溶接部にブローホール等の溶接欠陥が生
じることによるものである。

このような事実に基づき、本発明者等は電解クロメート
処理鋼板の電気抵抗シーム溶接による溶接性を改善すべ
く検討を重ね、この結果、接触抵抗値を低下させた溶接
性の優れた電解クロメート処理鋼板を製造する方法を開
発し、先に特願昭６０−１９２６１４号として提案した
。

この方法により効果が現れた原因は、接触抵抗値が低下
し、鋼板の局部的な異常発熱が軽微となって、チリの発
生が低減したためである。

このように、接触抵抗値を低下させることで電解クロメ
ート処理鋼板の溶接性を向上させるのが、改善方法の一
つの流れである。

さて、抵抗シーム溶接による接合原理を考えると、被溶
接体に溶接電流を流した時に被溶接体の抵抗によってジ
ュール熱が発生し、これにより鋼が融看、あるいは接触
面どうしが鍛接す　・ることにより接合が起こる。従っ
て、抵抗が大きければ少ない電流で接合温度に到達する
ことができて有利である。そこで本発明者等は、前述の
改善法とは逆の発想に立ち、接触抵抗値が高くても優れ
た溶接性を有する電解クロメート処理鋼板を得べく検討
を重ねた結果、金属クロム層が粒状または角状の突起状
金属クロムが存在しない完全に板状である時に溶接性が
向上することを見い出した。

本発明はこのような知見に基づきなされたもので、その
基本的特徴は、鋼板表面に付着量１０−５００ｍｇ／ｍ
２のＮｉ層が形成され、該Ｎ１ＪＷ上に付着量５〜２０
０ｍｇ／ｍ２の金属クロム層と、さらにその上に金属ク
ロム換算で付着量３−２０ｍｇ／ｍ”のクロム水和酸化
物層とが形成され、前記金属クロム層及びクロム水和酸
化物層が１粒状または角状の突起を有しない平板状層で
あることにある。

以下１本発明を図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の電解クロメート処理鋼板の皮膜断面
を模式的に示したものである。鋼板１の表面にはＮｉ層
２が形成され、該Ｎｘ層２上には金属クロム層３、さら
にその上にクロム水和酸化物層４が形成されている。金
属クロム層３はその表面に粒状または角状の突起が形成
されていない。従って、クロム水和酸化物層４にも突起
が形成されていない。

本発明鋼板の溶接性が向上するのは、前記のように金属
クロム層が完全に板状であることと、鋼板表面のＮｉ層
との相乗効果によるものである。

鋼板表面にＮｉ層を持たず、金属クロム層に突起が全く
形成されていない電解クロメート処理鋼板の接触抵抗は
１０３−１０’μΩと非常に大きいが、溶接性は向上す
ることがわかった。これは皮膜が板状に均一であるため
に、溶接の加圧時に皮膜が均一に破壊されていき、この
結果溶接電流の局部集中が抑制され、チリが発生しにく
くなったためと考えられる。

一般的に電解クロメート処理は縦型設備を利用して行わ
れる。この設備は連続的に配置される複数の処理槽を有
しており、このような設備で電解クロメート処理される
鋼板は、各処理槽のジンクロークへの接触により必然的
に断続処理となる。金属クロム層の突起は、このような
断続処理によって生成する傾向があり、また断続時間が
ある程度長くなると不可避的に生成する。そして、この
ようにして生成した突起は極めて不均一なものとなる。

すなわち、このような突起の生成は被処理鋼板の結晶方
位の影響を受け、特定の結晶面（例えば（００１）面）
にのみ形成される。従って、従来の断続処理による電解
クロメート処理鋼板には、少なからず突起が形成されて
いると考えたほうがよい。このように部分的に突起が形
成された電解クロメート処理鋼板の接触抵抗値は、本発
明鋼板のような突起をもたない電解クロメート処理鋼板
に比べて低いが、溶接性は劣ることが確認された。

これは、突起のある部分とない部分が混在する不均一な
皮膜であるために、溶接の加圧通電時に突起のある所で
溶接電流が流れ易く、突起のない部分で流れにくくなり
、溶接電流の局部集中化を生じ易いためと考えられる。

このように電解クロメート処理鋼板の溶接性は、接触抵
抗値だけで評価することはできず、皮膜の形態の影響も
受けるものである。

鋼板表面にＮｉ層を形成することによって溶接性が向上
するのは次の２つの理由による。第１に、明確な理由は
明らかではないが、鋼板表面にＮｉ一層を設けることに
より、その上に形成される金属クロム層に突起が形成さ
れなくなり、均一な板状の金属クロム暦が得られるため
である。

従来から行われている電解クロメート処理、特に縦型設
備を使用した断続処理による電解クロメート処理では、
通常の処理条件において成る意味で必然的に突起が形成
されるものであり、このような電解クロメート処理にお
いては１強制的に突起を形成させようとする処理を除き
、金属クロム層の突起そのものに着目し、これを意識的
にコントロールするようにした例は見当らない。このよ
うな電解クロメート処理において、その処理条件の選択
だけで突起の形成を確実に防止しようとすることは難し
いが１本発明のようにＮｉ層を設けることにより、仮り
に電解クロメート処理条件が比較的突起形成を促進する
ようなものであったとしても、均一板状金属クロム層を
確実に形成することができる。

尚、突起の形成のない金漠クロム層を確実に形成させる
電解クロメート処理としては、連続陰極処理（例えば横
型設備による処理）があるが、現状の電解クロメート処
理の主流は縦型設備による断続陰極処理であり、本発明
は縦型。

横型設備にかかわらず、電解クロメート処理によって突
起を形成させないためにＮｉ層を必須とする。

第２に、Ｎｉは加熱圧着性に優れ、一方クロムは、加熱
圧着性に劣っている。従って、電気抵抗シーム溶接によ
って電解クロメート処理鋼板を溶接するに当り、金属ク
ロム層およびクロム水和酸化物層が形成され゛た鋼板の
融着に、Ｎｉ層の加熱圧着が加わることにより、その溶
接性が向上する。接触抵抗は、Ｎｉ層があるなしに拘ら
ず１０３〜１０’μΩと非常に高い。

本発明鋼板において、鋼板表面に形成されるＮ１層２の
付着量（片面当り）は１０−５００ｍｇ／ｍ”とする。

Ｎ１層２の付着量がｌｏｎｇ／ｍ”未満では、加熱圧着
性の向上効果が不十分であるとともに、金属クロム層を
板状に形成させることの確実性がなくなる。一方、Ｎｉ
層を５００１１Ｉｇ／ｍ２を超えて付着させてもそれ以
上の加熱圧着性向上効果は期待できず、却って不経済と
なる。このようなＮｉＮ２は、例えば、鋼板１をＮｉメ
ッキ浴中において陰極電解処理することによって形成す
ることができる。使用するＮｉメッキ浴は、硫酸ニッケ
ルを主体とするＷａｔｔ浴、ホウフッ化ニッケル浴、ス
ルファミン酸ニッケル浴等のような一般的なメッキ浴で
よく、特定のメッキ浴に限定されるものではない。また
、前述のようなメッキに限らず、イオンブレーティング
や真空蒸着等の手段によって形成してもよい。

上記Ｎｉ層２の上部に形成される金属クロム層３の付着
量は３０〜２００ｍｇ／ｍ２とし、またこの金属クロム
層３の上に形成されるクロム水和酸化物層４の付着量は
、金属クロム換算で、３〜２０ｍＨ／♂とする。金属ク
ロム層３の付着量が３０ｍｇ／ｍ”未満では、皮膜の耐
食性が不十分となるとともに、均一な板状皮膜も得にく
くなる。一方、付着量が２００ｍｇ／＠”を超えると、
金属クロムが過多になり、溶接性および耐食性のより以
上の向上が望めなくなる。また、クロム水和酸化物Ｍ４
の量が金属クロム換算で３ｍｇ／＠”未満では、皮膜の
耐食性が不十分となり、一方、付着量が金属クロム換算
で２０ｍｇ／ｍ２を超えると、溶接性が低下する。以上
の観点から、クロム水和酸化物層４の付着量は３〜１５
Ｂ／ｍ”が好ましい。

〔実施例〕

厚さ０．２２ｍｍの冷延鋼板の両面を脱脂・酸洗し、次
いで水洗した後、下記に示すニッケルメッキ浴を使用し
、陰極電解処理して鋼板両面にＮｉ層を形成した。次い
で、このＮｉ層が形成された冷延鋼板を、下記に示す第
１電解クロメート処理浴を使用し、または、下記第１電
解クロメート処理浴および第２電解クロメート処理浴を
使用してそれぞれ陰極電解クロメート処理し、電解クロ
メート処理鋼板を製造した。また比較例としてＮｉ層を
形成させない電解クロメート処理鋼板を同様のクロメー
ト処理浴を用いて製造した。

得られた各供試材について下記試験条件により接触抵抗
および溶接性を調べた。その結果を処理条件および皮膜
付着量とともに第１表に示す。

なお、第１表中の比較例５は第１電解クロメート処理浴
で１．５秒連続処理したものである。

（Ａ）処理条件 （１）ニッケルメッキ浴 ・組成・・・Ｎ１５Ｏ，：　２４０ｇ／Ｑ　　・浴　　
温・・・５０℃ＮｉＣｌ２：　　４５ｇＩＱ　　−ｐＨ
・・・２．８ホウ酸：　　３０ｇＩＱ　　−電流密度・
・・２Ａ／ｄｕ７（２）第１電解クロメート処理浴 ・組成・・・Ｃｒｙｓ　　：　１７５ｇ／　Ｑ　　・浴
　　温・・・４５℃Ｎａ２５ｉＦ、　：　　５ｇ／　Ｑ
　　−電流密度−３ＯＡ／ｄｍ２Ｎａ２Ｓｏ４：　０．
９ｇ、１ ・通電時間＝０．３秒　　・無通電時間２０．３秒（３
）第２電解クロメート処理浴 ・組成・・・Ｃｒｙ、　　：　　５０ｇノΩ　・浴　　
温・・・４０℃Ｎ）１４Ｆ　　：　　２ｇ／Ｑ　　−電
流密度−３ＯＡ／ｄｍ”・通電時間：０．３秒　　・無
通電時間：０．３秒（Ｂ）試験条件 （１）接触抵抗値 供試体を２０５℃の温度で２３分間加熱し、このように
加熱された１枚の供試体の両面に、＃２５スズめっき鋼
板を重ね、これを接触抵抗測定機の上下の銅チップ間に
挟み、その抵抗を測定する。次に、上記の加熱された２
枚の供試体をその表面と裏面とが接するように重ね、そ
して１重ね合わされた供試体の両面に、上記と同じよう
に１ｔ２５スズめっき鋼板を重ねてその抵抗を測定する
。このようにして測定された、２枚重ねの供試体の値か
ら１枚の供試体の値を差し引いた値を接触抵抗値とした
。

（２）溶接性 スードロニツク溶接機を使用して、重ね合わされた２枚
の供試体を溶接し、溶接可能適性電流範囲の広さ、溶接
外観、溶接強度を総合的に評価した。評価基準は次の通
りである。

Ｏ：　著しく良好 Ｏ：　比較的良好 Δ　：　やや劣る ×　：　著しく劣る 第１表 第２図は、本発明例（３）における金属クロム層の金属
組織を示す電子顕微鏡写真（ｉｅｏｏｏ倍）。

第３図はＮｘ層を持たず、断続陰極処理して突起物が形
成された比較例（１）の金属クロム層の金属組織を示す
電子顕微鏡写真（１００００倍）である。

第２図に示す本発明例では金属クロム層に突起物は存在
せず板状となっているのに対して、第３図に示す比較例
では金属クロム層の表面に部分的に突起が形成されてい
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、極めて優れた溶接性
を有し、電気抵抗シーム溶接により製缶される缶用材料
として好適な電解クロメート処理鋼板を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電解クロメート処理鋼板の断面構造を
模式的に示すものである。第２図は実施例中本発明例（
３）における金属クロム層の金属組織を示す電子顕微鏡
拡大写真（１００００倍）である。第３図は実施例中比
較例（１）における金属クロム層の金属組織を示す電子
顕微鏡拡大写真である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋼板表面に付着量１０〜５００ｍｇ／ｍ＾２のＮｉ層が
   形成され、該Ｎｉ層上に付着量５〜２００ｍｇ／ｍ＾２
   の金属クロム層と、さらにその上に金属クロム換算で付
   着量３〜２０ｍｇ／ｍ＾２のクロム水和酸化物層とが形
   成され、前記金属クロム層及びクロム水和酸化物層が、
   粒状または角状の突起を有しない平板状層であることを
   特徴とする溶接缶用電解クロメート処理鋼板。