JPS6353288A - 溶接性に優れた低コスト表面処理鋼板 - 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） 不発明はシーム溶接性に優れた低コスト表面処理鋼板に
関するもので特にメッキ層研削処理無で良好な溶接性を
有する製缶用ティンフリー鋼板に関するものである。

（従来の技術） 従来製缶用表面処理鋼板として電解錫メッキ鋼版（以下
ブリキと称す）、電解クロム酸処理鋼板（以下ＴＦＳ−
ＣＴと称す）、が知られており、３ビ一ヌ缶製缶法とし
てそれぞれハンダ接合、接着接合、シーム溶接等によっ
て製缶されてきた。

このうちＴＦＳ−ＣＴはブリキと比較し安価であり、又
耐食性等特性も良好であるが近年急速に普及しつつある
シーム溶接法による製缶はメッキ層の研削処理なしでは
不可能であり、ブリキ、ＴＦＳ　−ＣＴに替る安価な溶
接缶用表面処理鋼板開発が求められているのが現状であ
る。

（本発明が解決しようとする問題点） ＴＦＳ　−ＣＴは安価であるが、シーム溶接法を適用す
る場合、メッキ層の研削処理が必須となジ、工程増加に
よる製缶コストの上昇の他、研削時クロムメッキ槙の削
りくずが缶内面に付着するため食品衛生上等の問題が多
く、メッキ層研削なしでシーム溶接可能な安価なティン
フリー鋼板が関係業界から求められている。

これに対し、′本発明者等は特願昭６０−２７６９８３
号でクロムメッキ皮膜上に微量の錫も凹凸の皮膜分布を
持つよう被覆した後、さらに電解クロメート処理する手
法を提案し、又特開昭６０−１９０５９７号公報では類
似の被膜構成を持つ鋼板も知られている。これらは確か
にシーム溶接性向上効果を有するが、クロムメッキ上に
錫を被覆するには特殊な錫メツキ処理が必要であり、製
造工程が複雑化するばかりか、高価な錫を使用するため
ＴＦＳ　−ＣＴよりコストアップするのは避けられない
。

又同様の目的で、本発明者等は特開昭６０−１５５８６
号で鋼板上に微量ニッケルメッキ被覆を行った後、錫メ
ッキ層を重層被覆する手法を、又特開昭５９−１６６９
８９号で鋼板上に錫メツキ被覆を施した後さらに微量の
ニッケルメッキ被覆を形成させる手法等をすでに知見し
出願した。

これらは確かに従来の単純な薄部メッキ鋼板と比較して
、シーム溶接性等に効果を有するが、関係需要家よりさ
らに低コストな容器用表面処理鋼板が求められている。

本発明は、かかる要求に満足する低コストで高性能な容
器用表面処理鋼板を提供することを目的とするものであ
る。

（問題点を解決するだめの手段、作用）本発明者はこの
趣旨より従来のＴＦＳ　−ＣＴの欠点、すなわちメッキ
層に微細なピンホールがあることを逆に利用し、このピ
ンホール部にシーム溶接性向上に寄与する銅、又は錫を
局所的に析出、させることによって、ＴＦＳ　−ＣＴの
溶接性さらに耐食性を向上させることを目的に鋭意検討
し、本発明を完成したものである。従来缶用材料として
使用されているＴＦＳ　−ＣＴの金属クロム量は片面当
り３０〜２００ｍ９７ｍ’であるが、この程度の金属ク
ロム層ではメッキ層ピンホール部すなわち素地鋼露出部
が不可避的に発生する。そこで従来はさらに上層にクロ
メート処理層、つまり酸化クロムないし水利酸化クロム
層を形成し、金属クロム層ピンホール部をある程度被覆
していたのであるが、本発明のポイントは上述のように
この金属クロム層のピンホール部に銅又は錫を局所的に
析出させ、従来ＴＦＳ　−ＣＴの欠点であったシーム溶
接性を向上させることにある。

次に本発明表面処理鋼板をさらに詳しく説明する。

本発明は冷延鋼板表面に片面当り金属クロム換算で３０
〜５００　ｍ９７ｇ１　のクロムメッキ処理を施し、引
き続き該クロムメッキ層のピンホール部に銅又は錫を析
出させた後、そのまま、もしくはさらに電解クロメート
処理によって片面当り金属クロム換算で３〜３０　ｔｎ
９／ｒｒ？　のクロメート皮膜層を形成させたシーム溶
接性に優れた表面処理鋼板であり、クロムメッキ層ピン
ホール部を銅又は錫で埋めることによってシーム溶接性
が向上すると共に耐食性も向上する。

ＴＦＳ　−ＣＴのシーム溶接性が劣り、メッキ層の研削
なしでは良好な溶接が事実上不可能であるのは、耐食性
向上のため施す電解クロメート処理層が絶縁皮膜であり
、シーム溶接待溶接電流が流れ難いこと、そしてクロム
メッキ層が硬く、高融点であることから溶接加圧時に、
ぶりきのような電解クロメート処理層の破壊が起こりに
くいこと、さらにクロムメッキ層ピンホール部に塗装焼
付の加熱時等に発生する鉄酸化膜がクロメート処理層と
同様に溶接時の通電を阻害すること等の理由により、基
本的にＴＦＳ　−ＣＴ皮膜がシーム溶接時の通電を妨げ
るからである。

従来のふりき、父本発明者らが例えば特開昭６０−７５
５８６号等で開示した鋼板上に微量Ｎ１メッキ前処理を
施した薄部メッキ鋼板等錫メッキ系素材のシーム溶接性
が良好なのは、金属錫が低融点で軟質であることからシ
ーム溶接時の加圧で絶縁皮膜であるクロメート処理層が
破壊され、シーム溶接電流が均一に流れるからであり、
本発明者らが特願昭６０−２７６９８３号で出願したク
ロムメッキ皮膜上に微量錫を被覆する場合も基本的には
同様である。しかしこれら錫メッキを利用する場合錫価
格が高価であるため製品価格が上昇し、かつ製造工程が
複雑になるため、本発明者は鋭意検討し、ピンホール部
の素地銅露出部に銅又は錫を充填することによって、Ｔ
ＦＳ　−ＣＴの溶接性を向上させることができることを
知見したのである。

以下に、本発明に関し、銅又は錫ともに有効であるが、
説明の都合上、鋼をクロムメッキ層ピンホール充填材と
して使用する場合について詳細に述べたい。

シーム溶接時素材表面と直接接触し、通電を行うものは
銅製の電極輪もしくはワイヤーであり、素材表面を銅で
被覆すればシーム溶接性は向上する。しかし鋼も高価な
金属であり、又缶用素材として銅メッキは必ずしも耐食
性に優れるものでない所からクロムメッキ層ピンホール
部と銅を合理的に組み合わせ活用することは、安価でか
つシーム溶接性に優れたティンフリー鋼板を提供する意
味で非常に大きな効果を有するものである。

一般にシーム溶接性は溶接時を模した接触抵抗値と大き
く関係し、接触抵抗値が小さい程溶接性は良好であるこ
とが知られている。第一図は本発明表面処理鋼板のメッ
キ層構造概念図、ｌ：電解クロム処理層、２：銅被覆層
、３ニクロムメッキ層である。第二図は１−当りの表面
積に換算した平均の銅被覆量と接触抵抗値の関係を示す
が、第二図から明らかなように片面当りの平均した銅被
覆量が２０　ｎＵｉ　／　ｍ”以上から接触抵抗値低減
効果を示し、本発明の有効性が理解できる。

なお本発明と同様にクロムメッキ層ピンホール部に銅を
析出させること自体は本出願人が特公昭５３−２８８５
２号で既に開示しているが、特公昭５３−２８．８５２
号はクロムメッキ層ピンホール部に鋼を置換析出させた
後、拡散浸透処理することを基本としており、クロムメ
ッキ厚が０．１〜１μｍと本発明と比較し著しく厚く、
又その用途が例えば焼却炉のようないわゆる耐熱素材用
途を目的とした発明であることより本発明とはそのメッ
キ層構造、目的、作用、効果の点で明らかに異なるもの
である。

なお本発明は鉄鋼メーカーに於いてクロムメッキ層ピン
ホール部に銅を析出させた鋼板をその主題とするもので
あるが、製缶工程中に本発明技術を組み込み、例えば製
缶工程のシーム溶接直前にシーム溶接部のみに実施する
場合も当然考えられる。

引き続き本発明表面処理鋼板の製造方法及び限定理由に
ついて説明スル。

本発明は冷延鋼板表面を通常の方法で前処理後、片面当
り金属Ｃｒ換算で３０〜５０　ｏｔｒｕ；１／ｌｒｉ　
のクロムメッキ処理を実施するが、クロムメッキ処理は
、一般的な電気メツキ法が最も合理的であり、一般的な
無水クロム酸を主体に、助剤として硫酸珪弗化ンーダ等
弗素化合物、さらに塩酸等を添加したクロムメッキ浴中
で、陰極電解処理する手法が簡′便であるが、本発明で
は冷延鋼板上に電気メッキする際、一般的に行われてい
る前処理としての酸洗工程を、このクロムメッキ処理工
程と兼ねて実施することもできる。

これはクロムメッキ時のＨ２発生反応は非常に大きく、
例えば一般的な硫酸水溶液中での陰極還元処理による冷
延鋼板表面の鍍洗過程と、クロムメッキを両者共動率よ
〈実施できるような条件を選び実施すれば良い。

本発明に於いてクロムメッキ皮膜量を片面当り金属クロ
ム換算で、３０〜ｓ　ｏ　ｏ　ｍｇ／ｍ２　　としたの
は、３０　ｍ９／ｒｒ？以下では、クロムメッキ層のピ
ンホールが極度に増加し、ピンホール部をＣｕで被覆す
るだけに限らず表面のほぼ全面に銅が付着し、クロムメ
ッキ皮膜の特徴、すなわち優れた耐食性、塗膜密着性等
の特性が消失し、いわゆる−メッキに近い特性となるば
かりか銅メツキ量を低く抑制することが困難となυコス
トアップになるからである。又５　ｏ　ｏ　ｍｇ／ｒｒ
？　以上ではクロムメッキ皮膜が硬質で加工時にメッキ
層クラック等メッキ欠陥が発生し、耐食性が低下するば
か９か、本発明のポイントであるシーム溶接性も低下す
るからである。ここで本発明ではクロムメッキ層のピン
ホール状況は特に限定せず、一般のクロム電気メツキ処
理で不可避的に発生する程度のピンホール状態で良いが
、陰極電流密度、浴組成、浴流連吟クロムメッキ条件、
又クロムメッキ前の酸洗条件等で変化させることが可能
であり、特に限定しない。

又クロムメッキ量は本発明限定範囲内で第１表の差厚メ
ッキとすることも可能である。

本発明では引き続きクロムメッキ層ピンホール部への銅
被覆処理を実施するが、必ずしも前述のクロムメッキ処
理と同一の工程で連続して行う必要はない。銅被覆処理
法自体は本発明では何ら限定するものではないが、本発
明のポイントであるクロムメッキ層ピンホールの素地鋼
露出部のみに銅を析出させる最も効率的かつ簡便な手法
は無電解メッキ法である。例えば銅の場合硫酸畑の硫酸
酸性溶液中に鋼板全浸漬するが、もしくは該処理浴を鋼
板表面にスプレーする方法が考えられ、すなわちクロム
メッキ層ピンホール部の素地鋼が溶解する逆反応として
Ｃｕ２＋が電気化学的に析出する手法を利用することで
ある。析出する銅は第一図に示す如く、クロムメッキ層
のピンホール部に存在するが、その被覆量はＩ−当り均
一に被覆した場合に換算して片面当り２０〜／ｒ１？以
上存在すれば良く、望ましくは５０　ｍ９／ｒｄ〜５０
０■／ぜの範囲が好ましい。これは片面当りの平均被覆
量２０ｍ９／ｒｒｌ　以下では第二図に示す如くシーム
溶接性改善効果が不十分で、又ｓ　ｏ　ｏ　ｍｔｌ／ｒ
ｒ？　以上ではコストアップになるばかりか、前述した
ようにクロム、メッキ皮膜の優れた特性が消失するから
である。

この銅被覆量は処理浴組成、温度、反応時間等を変更す
ることで自由にコントロール可能である。

本発明では、特許請求の範囲第一項に示すようにクロム
メッキ層ピンホール部に銅又は賜金析出させた状態で製
品とすることが可能であるが、缶用素材等として、さら
に優れた塗膜密層性等が必要となる場合には、引き続き
電解クロメート処理を施丁ことができる。これは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、一般にはアニオンを添加しない無
水クロム酸浴中、又は硫酸イオン、フッ素イオン等を少
量添加した無水クロム酸浴中等でのカソード還元処理が
適用できる。又本発明に於いても、公知であるクロメー
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。

該クロメート皮膜量を片面当り金属クロム換算で、３〜
３０　ｍｙ／ｒｒ？　　とじたのは、３ｍｔｌ／ｒｒｌ
　以下では塗装密着性が不十分であり、又３ｏｍｔｐ／
ｒｒ？以上では効果が飽和するのみでなく、シーム溶接
性等の特性が劣化するからである。

又本発明に於いては、用途に応じて鋼板表裏で異なるク
ロメート皮膜量とすることができ、さらにクロメート処
理後９０℃以上の熱水で水洗しても良い。

なお本発明では以上述べたクロムメッキ処理、銅被覆処
理、さらに電解クロメート処理を必ずしも同一工程で連
続処理する必要はなく、例えばクロムメッキ処理後、調
質圧延処理を施した鋼板を用い別工程で銅被覆処理、さ
らに電解クロメート処理を施す等、用途、製造設備等に
合わせ自由に組み合せて実施することが可能である。

なお、以上本発明についてクロムメッキ層ピンホールの
素地鋼露出部に銅を析出させる事例を中心に説明しだが
、錫も銅と全く同一の構成要件により同様の作用効果を
得ることができるものである。

又、本発明ではクロムメッキ層ピンホールの素地露出部
に銅又は錫を析出させることに特徴をもつが、ピンホー
ル部以外のクロムメッキ層に銅又は錫が付着しても作用
効果に影響を与えるものではない。

（実施例） 次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例１） 焼鈍、調質圧延工８を終了した冷延鋼板を通常の方法で
電解脱脂、酸洗後、（１）に示す条件で片面当り金属ク
ロム換算で３０〜３２０ｍ９７−のクロムメッキ層を形
成した。引き続き（２）に示す条件で処理浴組成、浴中
への浸漬時間等を種々変化させ、クロムメッキ層ピンホ
ールの素地鋼露出部に銅を１ｍ’当りに平均した被覆量
として片面当ジ１０〜５　ａ　ｏ　ｍ９／ｒｒ？付着さ
せた後、さらに（３）に示す条件で電解クロメート処理
を施し１片面当シ金属クロム換算で１０〜２０　Ｌｊ１
９／ｉのクロメート皮膜層を形成し供試料とした。

（Ｈ，Ｓｏ、添加量として） （実施例２） 実施例１に於いて電解クロメート処理を省略した実施例
でその他項目は実施例１と同じ。

（実施例３） 実施例１に於いてクロムメッキ後（２）の処理条件に替
えて（４）に示す条件で錫をクロムメッキ層ピンホール
の素地鋼露出部は１−当りに平均した被覆量として片面
当り１６０〜／ｒｒ？　析出させた実施例で、その他項
目は電解クロメート処理を含めて実施例２と同じ。

（実施例４） 実施例１に於いてクロムメッキ層ピンホール部への銅被
覆処理法として、（２）で示す処理浴を鋼板表面にスプ
レーすることで実施した実施例でクロムメッキ量、銅被
覆処理量はそれぞれ１２０　ｍ９／ｒｒ？、ｓ　ｏ　ｎ
ｙ／、ｉ″であった。その他項目は実施例２と同じ。

（実施例５） 焼鈍工程を経た冷延鋼板表面は実施例１の（１）に示す
条件で片面当り金属クロム換算で１５０ｍｔ；／、ｒ？
のクロムメッキ層を形成させた後、通常の条件で調質圧
延を施した。しかる後通常の工程で電解脱脂及び酸洗を
行い、実施例１の（２）に示す条件でクロムメッキ層ピ
ンホール部への銅被覆処理を施し、１ｒｒ？当りに換算
した被覆量として片面当シ１１０■／ｌｒｉ　の銅を析
出させた。そして引き続き実施例２の（３）に示す条件
で実施例２と同じ電解クロメート処理を施し供試料とし
た。

（比較例１） 実施例１に於いて銅被覆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２に於いて銅被覆処理を省略した比較例でその他
項目は実施例２と同じ。

以上本発明実施例及び比較例を以下の（Ａ）〜（Ｃ）に
示す評価テストに供した。なお従来例として片面当りの
錫メツキ量が２８００■／ｒｄの＃２５ぶりきも同時に
テストしている。

（Ａ）接触抵抗測定 シーム漬液性を評価する手法として接触抵抗値の測定が
知られており、一般に接触抵抗値が小さいほど、シーム
溶接時の通電性が良好でありシーム溶接性に優れている
。そこで供試材の接触抵抗値を測定しシーム溶接性の尺
度とした。

まず供試材を５０Ｘ５０ｍに加工した後、電気エアオ、
−プン中で２１０℃、１０分の９焼を行つた。かかる後
、第３図に示すように供試材を２枚重ね、上下から接触
部の直径が５■φの銅製の溶接チップで、２００Ｋｇｔ
の圧力で加圧した。そしてＩＡの電流を上下チップ間に
流した時の電圧を測定し、両チップ間の抵抗を求め接触
抵抗とした。

（Ｂ）塩水噴霧テスト 無塗装状態での耐食性を調査するため、供試材に５％食
塩水を３５℃で２時間スプレーした後の表面の発錆状態
を目視評価した。

評価基準は◎：発錆無　○：発錆軽度　△：発錆やや大
　×−全面発錆とした。

（Ｃ）　Ｔビール強度テスト 供試材に製缶用エポキシ・フェノール塗料をロールコー
トし、２５０℃で１０分間焼付処理し、さらに１９０℃
でＩＱ分間追焼金行った。そして塗装板を巾５順、長さ
５０ｍｍの短柵状に切断した後間−素材の塗装面を合せ
て、その間にナイロン系接着フィルムをはさみ、２００
”Ｃで３０秒間予熱の後、５　Ｋｇの加圧力で１０秒間
圧着し、急冷した。この接着板を９０“Ｃの０．４％ク
エンば中に７２時間浸漬後動端を開き引張試験機、でＴ
ピール強度を測定し、腐食液中に長時間浸漬した後の塗
膜密着強度を測定した。なお塗膜密着強度は剥離に到る
までの最大値として、５ｆｌ巾当りの引張強度に９で示
した。

以上評価テスト結果を第１表にまとめて示すが、本発明
実施例に於いて本発明限定範囲を満足する素材は接触抵
抗が十分低くシーム溶接性に優れ、かつ耐食性も良好で
あるが、本発明限定範囲外のもの及び比較例は接触抵抗
又は耐食性のいずれかに劣っている。

（発明の効果） 本発明によって従来メッキ層研削処理無ではシーム溶接
法による製缶が不可能であったＴＦＳ　−ＣＴの溶接性
を大巾に改善することが可能となり、関係莱界より要望
の強い低コストな溶接缶用素材を供給することができる
。

本発明は従来のＴＦＳ　−ＣＴ製造工程を大巾に変更す
ることなしに製造可能なため製造に当っての設備投資を
最小限に抑制可能であり、又場合によっては従来のクロ
ムメッキ処理と本発明処理を適時最適な別工程で実施す
ることも可能であるため、製造コストを低く抑制するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による銅被覆層の有効性を示す模写図
、第２図は、銅被覆量と接触抵抗との関係を示すグラフ
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼板表面に、片面当り金属クロム換算で３０〜５
   ００ｍｇ／ｍ＾２のクロムメッキ処理を施し、引き続き
   クロムメッキ層ピンホールの素地鋼露出部に銅又は錫を
   析出させた事を特徴とする溶接性に優れた低コスト表面
   処理鋼板
2. （２）鋼板表面に、片面当り金属クロム換算で３０〜５
   ００ｍｇ／ｍ＾２のクロムメッキ処理を施し、引き続き
   クロムメッキ層ピンホールの素地鋼露出部に銅又は錫を
   析出させ、さらに、電解クロメート処理によって片面当
   り金属クロム換算で３〜３０ｍｇ／ｍ＾２のクロメート
   皮膜層を形成させた事を特徴とする溶接性に優れた低コ
   スト表面処理鋼板