JPS63290292A - 耐錆性、溶接性に優れた薄Ｓｎメツキ鋼板の製造方法 - 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） 本発明は、耐錆性、溶接性に優れた安価な容器用界面処
理鋼板の製造法に関するものである。

特に無塗装状態での耐錆性に優れ、溶接性も良好な事か
ら、特に溶接製缶後に無塗装で実用に供される容器の素
材を安価に供給するものである。

（従来の技術］ 飲料缶、食缶、又はエアーゾル缶、１８１缶用素材とし
ては、ブリキ、ＴＦＳ　、又、最近は溶接製缶用素材と
して、極力薄メツキ量化する事でコストダウンを図っ７
ｔＮ１メツキ鋼板（特公昭５７−６１８２９号公報）　
、　Ｎｌ／Ｓｎ二層メッキ鋼板（特公昭！５９−３０７
９８号公報）等が開発され実用に供されている。しかし
、−）Ｐリキについては、高価な錫を多量に使用する為
に価格が高いこと、又、ＴＦＳは、価格は安いが、皮膜
を研削しないと溶接出来ないこと等の問題があり、上記
した溶接缶用新素材が出現した。

しかし、後者のＮｉメッキ鋼板、Ｎｌ／Ｓｎ二層メッキ
鋼板等については、低コストを指向した為、薄メツキ化
されており、耐錆性の不足が現実の問題とな〕始めてい
る。

（発明が解決しようとする問題点〕 この様に、低コストで、且つ、溶接性、耐蝕性（耐錆性
も含む）に優れた容器用新素材として出現し７’ｔＮｉ
メッキ鋼板、Ｎｌ／８ｎ二層メッキ鋼板等についても耐
錆性の不足の問題が有シ、関連業界から強く改善を求め
られている。

本発明は、薄メツキ化された容器用新素材の耐錆性を改
善して、・関連業界から要望されている低コストで、且
つ、溶接性、耐蝕性（耐錆性も含む）に優れた容器用新
素材を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明はこの趣旨から、耐錆性に優れたＺｎを、薄Ｓｎ
メッキ鋼板、又は、　Ｎｌ／Ｓｎ二層メッキ鋼板の上層
に適当量施し、且つ、　ＳｎメツΦ層と合金化させると
とＫより耐錆性を改善し比ものであ為゛。このことによ
シ溶接性、耐蝕性、塗装性に優れ、且つ低コストの容器
用新素材の提供を可能としたものである。

本発明のポイントは、特にＳｎメッキ層上にＺｎメッキ
を重層メッキした後加熱手段によって耐錆性等に有害な
Ｚｎ単独メッキ層を実質的に消失させる好ましいメッキ
層構成グロセスにある。

なお、本発明と類似のメッキ構成を持つ特公昭５−３−
４７２１６号公報（以下公知例と称する）が公知である
。この公知例はＳｎメッキ層上にｚｎｔ−重層メッキす
る点では共通するが以下の点において本発明と本質的に
相違する。

（ａ）目的の相違 本発明は片面当シ目付量１９７ｍ”以下のいわゆる極薄
８ｎメツキ鋼板における耐錆性及び溶接性向上を指向し
念ものであるのに対し、公知例は通常の電気ブリキを対
象とし、耐硫化性及び耐スマッゾ性を解消することを目
的としたものでるり、両者は対象とする材料の違いから
おのずから要求諸性質を異にするものである。

（ｂ）構成０作用効果の相違 該公知例はＳｎメッキ層上にＺｎメッキ処理を施した後
の加熱処理を必須条件としていないのに対し、本発明の
構成上の最大の特徴点はＳｎメッキ層上のＺｎメッキ層
を加熱手段によって、Ｚｎ単独メッキ層として実質的に
消失させる点にあって、具体的には被覆するＳｎ及びＺ
ｎのメッキ量比を特定範囲に限定して、Ｚｎ単独メッキ
層をＺｎ−Ｓｎ合金層として変化させる次めに加熱手段
は必須である。もしＺｎ単独メッキ層が残存すると後述
するように耐錆性、塗装後耐食性等が生じ好ましくない
。なお、特に耐錆性、溶接性等の特性を要求される用途
には、　Ｓｎメッキを施こす前に、Ｎｉメッキの下地処
理を施こせば効果的である。かかる本発明の構成０作用
効果について、公知例では全く開示されていない。

次に１本発明の詳細な説明する。

元来、容器用の表面処理鋼板は、鋼板を大気、又は、内
容物等の腐食環境から、地鉄赤面を保護した夕、外観を
改善する等の目的で８ｎ＋ＮＬＺｒｓ等各種金属がメ、
ツキされている。特に、食品缶詰、飲料缶用の素材とし
ては、古くから、Ｓｎメッキ鋼板（ブリキ）、Ｇｒメッ
キ鋼板（ＴＦＳ　）等が多く使用されている。

しかし、近年、溶接製缶技術の進歩により、半田製缶洗
上は必要とされたメッキ量が不要となシ、薄メツキ量化
がすすんでいる（即ち、従来の半田製缶法では、半田性
を確保するには、＄２５メッキ（２，８１／ｍ”　）の
Ｓｎメッキ量が必要とされたが、溶接製缶法では＋　１
０　（１，１５ｇ／ｍ２）で十分とされ、又、溶接方法
によっては必ずしもＳｎメッキを必要とせず、耐蝕性の
観点から他の金属メッキすることで良いともいわれる。

）。

このように、製缶上の制約が無くなった為、単に耐蝕性
を満足できるだけの薄メツキ化が検討された結果として
、薄メッヤグリ＝？（＄８〜＃２０）や上記したＮｉメ
ッキ鋼板、Ｎｉ／Ｓｎ二層メッキ鋼板等の薄メッキの低
コストな溶接缶用新素材が実用化され次。

しかし、係る薄メツキ量の溶接缶用新素材が汎用化され
るにつれ、従来の＃２５以上のＳｎメッキが施され次電
気プリ中やＴＦＳの性能、使用方法に慣れた製缶メーカ
ーや、鑵詰製造業者らから、これら薄メツキ新素材の耐
錆性について強い改善要求がある。本発明者らは、これ
ら、関連業界の要望に応えるべく鋭意検討した結果、製
造コストを殆ど増加させることなく、耐錆性の向上を果
友す方法を見出し比。

耐錆性を向上させる方法として最も一般的なのは、周知
の通シ、犠牲防食作用の大きい２１メツキを施すことで
ある。しかし、単に亜鉛メッキを施したのみでは、地鉄
が錆びて赤錆となることは防止できるが、白いＺｎの腐
食生成物が発生し、所謂、白錆となり、此の白錆も赤錆
と同様に外観上からは問題で実用に耐えない。

そこで、本発明者らは、ＺｎをＳｌｌと熱処理し、未合
金の金属Ｚｎを残留させることなく実質的に消失せしめ
Ｚｎ−８ｍ合金とする事で、上記の白錆を防止出来、且
つ、地鉄の赤錆を防止出来る程の犠牲防食作用を持った
表面処理層を得ることを見出した。

即ち１本発明は低炭素冷延鋼板又は片面当り目付量０．
００５〜０．２０ｇ／ｍ２のＮ五メッキを施した後１片
面当）目付量０．２〜１９／ｍ２のＳｎメッキを施し、
さらにａｎメッキ量に対するＺｎメッキ量の比率が常に
２〜３０　ｗｔ　ｓとなるように、少くとも片側面に目
付ｆｋ　０．０１〜０．３１９／ｍ２のＺｎを重層メッ
キした後、耐錆性等に有害なＺｎ単独メッキ層が実質的
に消失するまで加熱処理する耐錆性、溶接性に優れた薄
Ｓｎメッキ鋼板の製造方法を提供するものである。

とのように本発明では被覆したＺｎは全て下層のＢｍと
合金化し、未合金のいわゆる金属Ｚｎを残留させないこ
とを必須要件としている。これはメッキ層衣層に金属Ｚ
ｎが存在すると、金ＪＩＺｎは活性で腐食速度が速く前
述し九ようにＺｎの腐食生成物である白錆が発生するこ
とで外観的に使用に耐えなくなるばかシか、金属缶用素
材として重要な全膜下腐食性も、塗膜下に存在する金ｆ
４Ｚｎが一般に酸性を呈する腐食液によりて早期に溶解
する九め非常に劣る結果となるからである。このため本
発明では被覆するＺｎ及びＳｎのメッキ量を各々の範囲
のみでなく、ＺｎとＳｎのメッキ１．比の面からも特定
範囲に限定し、かつ特定条件以上の加熱処理を施すこと
を必須とするものである。

すなわちａｎメッキ量に対するＺｎメッキ量の比率を１
〜３０ＸＩｋ’１６とする必要があシ、１重量％以上で
は耐錆性等特性へのＺｎの寄与が事実上消滅し、又３０
重量％以上では活性なＺｎの性質が強くなり、各種腐食
環境下でＺｎの腐食生成物である白錆が発生するように
なるばかりか、塗装後使用する用途では塗膜下腐食が発
生し、塗装性能も低下するからである。なお本発明と逆
に鋼板上にＺｎメッキを施し九後Ｓｎメッキする手法も
本発明者は当然検討したが、片面当シのＳｎメッキ量１
９／ｍ２以下の範囲では耐錆性等の向上には本発明の被
覆構成が有利である。

次に本発明表面処理鋼板の袈遣方法又限定理由について
説明する。

未発Ｆ！ｉｊ弐面処理鋼板に使用する鋼板は通常の冷延
鋼板又は特許請求の範囲第２項に示す冷延鋼板光面上片
面当りｏ、ｏｏｓ〜０．２０．９／−のＮ１めっき処理
を施した鋼板（Ｎｌ前処理鋼板）さらに１１ｉＮｔメツ
キ鋼板を加熱処理することで銅板表面にＮ１拡散層を設
けた鋼板（Ｎ１拡散処理鋼板）が使用でき、その用途、
目的に応じて適時選択すれば良い。Ｎ１前処理鋼板又は
Ｎ１拡散処理鋼板は前述のように耐錆性等特性が特に要
求される用途に使用するのが合理的であり、片面当り０
．００５ｊ’　７ｍ”　〜０．２０　ｊ’　７ｍ”と限
定したのは、０．００５１９／ｍ２以下ではＮｌの効果
が事実上消滅し、又０．２０１／ｍ”以上では効果が飽
和するばかりか、例えば強酸溶液中での鋼素地の孔食が
発生し易くなる等特性がむしろ低下するからである。

引き続き本発明はこれら鋼板上に、順に片面当り０２〜
１１９／ｍ２のＳｎメッキ、続いて片面当Ｊ０．０１〜
０．３１１／ｍ”のＺｎメッキを５ｎｉｌに対するＺｎ
メッキ量の比率を１〜３０Ｍ景チとなすように被覆する
。Ｓｎメッキ址に対するＺｎメッキ量の比率を特定範囲
に限定したのは前述のように特性に優れｆｌ−５ｎ−Ｚ
ｎ合金層を得るためである。又ＳｎメツｄＰ量、Ｚｎメ
ッキ量を特定範囲としたのは、Ｓｎメッキ及びＺｎメッ
キ共その下限以下では耐錆性等特性が劣化し実用に耐え
なくなシ、そしてその上限以上ではコストが上昇しさら
に特性向上効果が飽和するばかりか、特にＺｎについて
は片面当り０．３１１／ｍ”以上被覆すると８ｎと合金
化されない未合金の金ｉＺｎが残留し易くなり白錆が発
生する等特性がむしろ低下するからである。

これらＳｎメッキ、及びＺｎメッキについて本発明では
その被覆手段は全く限定するものではないが、電気メツ
キ法が合理的でアシ公知の手法が適用でき、又Ｓｎ及び
Ｚｎのメッキ被覆量は本発明限定範囲内であれば鋼板の
表裏で自由に変更可能である。

なお１両側にＳｎメッキ処理を施し、片側面のみにＺｎ
メッキ処理を重層させ反対面はＺｎメッキ処理を施さな
いとすることも可能である。

Ｓｎメッキ及びＺｎメッキを重層に被覆抜本発明では加
熱処理を施し、被覆し九Ｚｎを下層のＳｎと合金化する
ことで、少なくともメッキ層の表層には５ｎ−Ｚｎ二元
合金層を形成させる。被覆しｆｅ、Ｚｎが下層のＳｎと
合金化する加熱条件であれば本発明ではその処理方法は
全く限定せず、抵抗加熱法、又誘導加熱法ガス加熱法等
を用いることが出来る又、その加熱雰囲気も限定しない
が、本発明狭面処理鋼板を電気ぶシき製造ラインで製造
する場合には電気ぶシき製造ラインのフローメルト工程
を活用し鋼板温度として２４０℃以上、かつ０．５秒以
上の加熱処理を施せば良く、合理的である。このフロー
メルト工程を活用した加熱処理に於いて２４０℃以上、
かつ０．５秒以上とし九のは工業的フローメルト工程で
被覆しｆｔＺｎを下層のＳｎと合金化させるためにはこ
の条件以上の加熱が必要であるからである。

なお本発明に於いて加熱処理はＺｎメッキ後直ちに実施
する必要は無く、例えば製缶時の塗装焼付工程（一般的
には１６０〜２１０’Ｃ”ｔ”１０〜６０　ｍｉｎと合
せて行うことも可能である０本発明は続いて最表面に不
働態化処理としてクロメート処理を施しても良い。元来
本発明はメッキ層の構成についての発明であシ、特にク
ロメート処理について限定するものでないが、クロメー
ト処理を実施する際には通常のブリキ、溶接缶用の素材
（Ｎ１メッキ鋼板、Ｎｉ／Ｓｎ二層メッキ鋼板等）に適
用される一般的方法で実施すれば良い。

すなわち現行のブリキ又ＴＦＳ−ＣＴのクロメート処理
として工業的に実施されている方法で十分であり、一般
にはアニオ／を添加しない重りｐム酸ソーダ浴、無水ク
ロム酸浴中、又は硫酸イオン、フッ素イオン等を少量添
加し九無水クロム酸浴中等でのカンード還元処理が適用
できる◎又本発明に於いても学会等で公知であるり四メ
ート被覆層中の共析アニオンを低減、除去する各種手法
を適用可能であることは言うまでもない。

クロメート処理皮膜の全Ｃｒ量（クロメート皮膜の構造
は複雑で、金属Ｃｒ　、酸化Ｃｒ　、又水酸化Ｃｒ等の
複合体であシ、全Ｃｒ量とは、これらの構造に関わシな
（Ｃｒ量として合計量を示す）として、３〜５０ダ／ｍ
”の範囲が良い＊３”９７ｍ”未満では耐錆性が不十分
であり、実用水準に達しないからであり、５０１＃９７
ｍ”以上では、　Ｓｎメッキ量が少ない場合と同様に良
好な溶接性が確保出来ないからである。

又リン酸塩処理、いわゆるがンデ処理等公知のｉ処理を
適用しても良く本発明では限定しない。

次に本発明の具体的実施例について説明する。

（実施例） 実施例−１ 通常の方法で表面清浄化した鋼板に■に示す条件で鋼板
両面に片面肖り０．５〜１１／ｎ＊”のＳｎを電気メッ
キし、引き続き■に示す条件で片面肖り０．０１〜０．
２１／ｍ”のＺｎを電気メッキした。

Ｓｎ及びＺｎを重層被覆後の加熱処理は抵抗加熱法を用
いて■に示す条件で実施し、さらに■に示す条件で電解
クロメート処理を行い、鋼板両面に片面当り金属Ｃｒ換
算で１０〜２０〜／ｍｌのクロメート皮膜層を形成した
。

陰極電流密度＝２０〜〆ｄｍ’ 加熱温度：２５０〜２８０℃（最高温度）加熱時間：　
　２〜５　　ｓ＠ｅ 雰囲気：大気雰囲気 実施例−２ 実施例１に於いて使用する鋼板に予め■に示す条件で鋼
板両面に片面当り１０〜２０　Ｉｎ９７ｍ”のＮ１を電
気メッキしたＮｌ前処理鋼板を使用した実施例であり、
その他項目は実施例１と同じ実施例−３ 実施例１に於いて使用する鋼板に予め■に示した条件で
鋼板両面に片面当り６０〜８０ｍ９／ｍ”のＮｌを電気
メッキした後、引き続き■に示す加熱処理を行うことで
銅板表面にＮ１拡散層を設けたＮｌ拡散処理鋼板を使用
した実施例でその項目は実施例１と同じ ■ ガス加熱法（冷延鋼板焼鈍工程利用） 加熱温度二６５０〜７００℃ 加熱時間：　２０〜３０−・Ｃ 雰囲気：５％Ｈ２−９５％Ｎ２ 実施例−４ 実施例１に於いてＳｎ電気メツキ条件としてのに示す条
件とした実施例で、その他項目は実施例１と同じ 実施例−５ 実施例１に於いてＺｎメッキ処理を鋼板の片側面のみに
実施した例であり、その他項目は実施例１と同じ 比較例−１ 実施例ＩＫ於いて鋼板両面共Ｚｎメッキ処理を省略した
比較例でその他項目は実施例１と同じ比較例−２ 実施例１に於いてＺｎメッキ処理後の加熱処理を省略し
た比較例でその他項目は実施例１と同じ 従来例−１ 片面当りのＳｎメッキ量が２．８ｇ／ｍ２１表面に施し
たクロメート皮膜量が全Ｃｒ量として金属Ｃｒ換算で８
ＷＩｇ７ｍ”の電気めっきぶりき（す２５ぶりきと称す
） 従来例−２ 片面肖りのＺｎメッキ量が２０．５ｇ／ｍ２、表面に施
したクロメート皮膜量が全Ｃｒ量として金属Ｃｒ換算で
６５■／ｍ”の電気Ｚｎメッキ鋼板（ＥＧ２０と称す） 以上本発明実施例、比較例、及び従来例を以下【示す囚
〜（Ｃ）の評価テストに供し特性を比較した。

（Ａ）　　塩水噴霧テスト 探計錆性を調査するため供試材をそのまま及びエリクセ
ン試験器で５鋼の張り出し加工を施して塩水噴霧テスト
した。塩水噴霧テストは５％食塩水を３５℃で７２時間
スプレーした後の発錆状況を目視評価した。評価基準は
◎赤錆、白錆発生無、Ｏ赤錆発生極小又は白鋳発生小、
Δ赤錆発生小又は白錆やや大、×赤錆発生中又は白錆発
生大、×赤錆発生大とした。

（Ｂ）　　シーム溶接性テスト 各試片を同胞状に成形した後製缶用シーム溶接機を使用
して、缶胴接合部のラップ巾２０■、加圧力４５　ｋｌ
？ｔ、製缶速度３０　ｍｐｍの条件で、溶接２次電流を
変化させることによって調査した。そして評価は溶接適
性電流範囲及び溶接部の外観２強度を総合的に判断し、
次の評価基準で判定した。◎良好な溶接性、○十分実用
可能、Δ実用的な溶接不可、×溶接不能。

（Ｃ）　　耐量膜下腐食性テスト 供試材に製缶用エポキシフェノール塗料を乾燥重量で６
０４／ｄｍ”となるようロールコー）Ｌ、２０５℃で１
０分間焼付処理し、さらに１９０℃で１０分間追焼金行
りた。そして塗装面にカッターナイフで傷を付けた後、
クエン酸１５ｊ’／ｊ−ＮａＣｔｌ　５１／ｌ　（ｐＨ
：　２．３　）の腐食液中に浸漬し、５０℃で９６時間
恒温で保ち、表面をテーピングすることで、塗膜剥離状
態及び孔食発生等腐食状態を目視及び光学顕微鏡で評価
した。評価はそれぞれ◎非常に良好、○良好、Δやや劣
る、×劣るの４段階とした。

以上テスト結果を第１表にまとめて示すが、本発明実施
例で本発明限定範囲を満足する素材は優れた探計錆性、
溶接性を示すが、本発明実施例で限定範囲外のもの及び
比較例、従来例はいずれかの特性に劣っている。

（発明の効果） 本発明は従来の電気メッキぶりき、又電気Ｚｎメッキ鋼
板と比較して、薄メッキであるにもかかわらず、容器用
表面処理鋼板として具備すべき探射錆性、シーム溶接性
、塗装耐食性等にそれぞれバランス良く優れた性能を有
し、優れた容器用表面処理鋼板を安価に供給し得るもの
である。

特にめっき被覆後の加熱処理工程として電気ぶりき製造
ラインのフローメルト工程又は製缶塗装焼付工程を利用
すれば多大の設備投資なしに合理的、かつ効率的に生産
することが可能であり、容器用表面処理鋼板製造業そし
てその関係需要家双方に大きく貢献することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）低炭素冷延鋼板表面に片面当り目付量０．２〜１
   ９／ｍ＾２のＳｎメッキを施こした後、Ｓｎメッキ量に
   対するＺｎメッキ量の比率が常に２〜３０ｗｔ％となる
   ように、少くとも片側面に目付量０．０１〜０．３ｇ／
   ｍ＾２のＺｎを重層メッキした後、該Ｚｎ単独メッキ層
   としては実質的に消失するまで加熱することを特徴とす
   る耐錆性、溶接性に優れた薄Ｓｎメッキ鋼板の製造方法
   。
2. （２）低炭素冷延銅板表面に片面当り目付量０．００５
   〜０．２０ｇ／ｍ＾２のＮｉメッキを施こした後、その
   まま又は、加熱処理によって素地鋼板と合金化した後に
   引続き、片面当り目付量０．２〜１ｇ／ｍ＾２のＳｎを
   重層メッキし、さらにＳｎメッキ量に対するＺｎメッキ
   量の比率が常に２〜３０ｗｔ％となるように、少くとも
   片側面に目付量０．０１〜０．３ｇ／ｍ＾２のＺｎを重
   層メッキした後、該Ｚｎ単独メッキ層としては実質的に
   消失するまで加熱することを特徴とする耐錆性、溶接性
   に優れた薄Ｓｎメッキ鋼板の製造方法。