JPWO2011118848A1 - 耐食性に優れた容器用鋼板 - Google Patents
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Abstract
鋼板と、前記鋼板の表面に、Ｎｉ量で０．３〜３ｇ／ｍ２の付着量で形成され；かつＣｏが０．１〜１００ｐｐｍの範囲で含まれるＮｉめっき層と、前記Ｎｉめっき層の表面にＣｒ換算量で１〜４０ｍｇ／ｍ２の付着量で形成されたクロメート皮膜層（または、Ｎｉめっき層の表面にＺｒ量で１〜４０ｍｇ／ｍ２の付着量で形成されたＺｒ含有皮膜層）が備えられた容器用鋼板。耐食性、密着性、溶接性に優れた容器用鋼板が提供される。
Description
本発明は容器用鋼板に関し、特に、２ピース缶および３ピース缶に使用されるものであって耐食性、密着性、溶接性に優れた容器用鋼板に関する。
主に飲料缶分野で使用されている鉄製の容器には、２ピース缶と３ピース缶が存在する。
２ピース缶とは、缶底と缶胴部が一体になった缶体のことで、ＤｒＤ缶、ＤＩ缶等が知られており、絞り加工、しごき加工、曲げ曲げ戻し加工、あるいはこれらの加工を組み合わせて成形される。これらの缶体に用いられる鋼板には、ブリキ（Ｓｎめっき鋼板）やＴＦＳ（電解クロム酸処理鋼板（ティンフリースチール））があり、用途や加工方法によって使い分けが為されている。
３ピース缶は、缶胴部と底部が別々になった缶体の事で、缶胴部の製造を溶接で行う溶接缶が主流である。缶胴部の素材には、薄目付けＳｎめっき鋼板やＮｉめっき鋼板が使用されている。また、底部の素材にはＴＦＳ等が使用されている。
２ピース缶とは、缶底と缶胴部が一体になった缶体のことで、ＤｒＤ缶、ＤＩ缶等が知られており、絞り加工、しごき加工、曲げ曲げ戻し加工、あるいはこれらの加工を組み合わせて成形される。これらの缶体に用いられる鋼板には、ブリキ（Ｓｎめっき鋼板）やＴＦＳ（電解クロム酸処理鋼板（ティンフリースチール））があり、用途や加工方法によって使い分けが為されている。
３ピース缶は、缶胴部と底部が別々になった缶体の事で、缶胴部の製造を溶接で行う溶接缶が主流である。缶胴部の素材には、薄目付けＳｎめっき鋼板やＮｉめっき鋼板が使用されている。また、底部の素材にはＴＦＳ等が使用されている。
２ピース缶においても３ピース缶においても、消費者に商品価値をアピールする為、缶外面には印刷が施されている。また、缶内面には、耐食性を確保する為、樹脂がコーティングされている。従来の２ピース缶は、缶体の成形を行った後に、缶内面側がスプレー等で塗装され、缶外面側には、曲面印刷が施されていた。また、最近では、予めＰＥＴフィルムをラミネートした鋼板を缶に成形するラミネート２ピース缶が台頭している（特許文献１、特許文献２）。また、３ピース缶を構成する溶接缶についても、従来は、缶内面に塗装が施されるとともに缶外面に印刷が施された鋼板を溶接して缶体を製造していたが、塗装仕上に代えて予め印刷済みのＰＥＴフィルムが積層されたラミネート鋼板を用いて製造された３ピース缶も台頭している（特許文献３、特許文献４）。
２ピース缶を製造する際には、容器用鋼板に絞り加工やしごき加工、曲げ曲げ戻し加工が施され、また、３ピース缶を製造する際にも容器用鋼板に対してネック加工やフランジ加工、場合によっては意匠性の為のエキスパンド加工が施される。従って容器用鋼板として用いられるラミネート鋼板には、これらの加工に追従できる優れたフィルム密着性が求められるようになった。
Ｓｎめっき鋼板は、Ｓｎの優れた犠牲防作用により酸性の内容物でも優れた耐食性を有するものの、その最表層には脆弱なＳｎ酸化物が存在する為、フィルムの密着性が不安定である。そのため、上記の加工を受けた際に、フィルムが剥離したり、フィルムと鋼板の密着力が不十分な箇所が、腐食発生起点になるなどの問題がある。
そこで、加工性及び密着性に優れ、しかも溶接が可能なＮｉめっき鋼板が容器用のラミネート鋼板として使用されている（特許文献５）。Ｎｉめっき鋼板は、古くから開示されている（例えば特許文献９）。Ｎｉめっき鋼板には、Ｓｎめっき鋼板のように表面が無光沢なものがある一方で、光沢剤を添加したＮｉめっき方法によって光沢めっきを施したものも知られている（特許文献６、特許文献７）。
ところがＮｉにはＳｎのような犠牲防食作用を有していない為、酸性飲料等の腐食性の高い内容物に対しては、Ｎｉめっき層のピンホール等の欠陥部から、板厚方向に腐食が進行する穿孔腐食が発生し、短期間で穴空きに至ることが知られている。このため、Ｎｉめっき鋼板の耐食性の向上が求められていた。穿孔腐食を軽減する為に、めっきされる鋼板の電位を貴な方向へ近づけるように鋼成分を調整したＮｉめっき鋼板も発明されている（特許文献８）。
特許文献８に記載の発明では穿孔腐食の軽減に一定の効果が得られているが、更なる耐食性の向上が望まれていた。また、特許文献８に記載の発明は鋼成分が限定される為、一部の用途に適用されるのみであった。そこで、多岐の内容物や缶形状に適用可能なＮｉめっき鋼板が求められていた。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、耐食性に優れた容器用鋼板を提供することを目的とする。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、耐食性に優れた容器用鋼板を提供することを目的とする。
本発明者等は鋭意研究の結果、Ｎｉめっき層に特定範囲のＣｏを含有させることで地鉄の穿孔腐食が抑制され、上記目的の達成のために極めて優れた効果を発揮することを見出した。
本発明の容器用鋼板は上記知見に基づくものであり、より詳しくは、鋼板と；前記鋼板の表面に、Ｎｉ量で０．３〜３ｇ／ｍ２の付着量で形成され、かつＣｏが０．１〜１００ｐｐｍの範囲で含まれるＮｉめっき層と；前記Ｎｉめっき層の表面に、Ｃｒ換算量で１〜４０ｍｇ／ｍ２の付着量で形成されたクロメート皮膜層と、が備えられてなることを特徴とする耐食性、密着性、溶接性に優れた容器用鋼板である。
本発明によれば、更に、鋼板と；前記鋼板の表面に、Ｎｉ量で０．３〜３ｇ／ｍ２の付着量で形成され、かつＣｏが０．１〜１００ｐｐｍの範囲で含まれるＮｉめっき層と；前記Ｎｉめっき層の表面に、Ｚｒ量で１〜４０ｍｇ／ｍ２の付着量で形成されたＺｒ含有皮膜層と、が備えられてなることを特徴とする耐食性、密着性、溶接性に優れた容器用鋼板が提供される。
上記構成を有する本発明の容器用鋼板が優れた効果を発揮する理由は、本発明者等の知見によれば、以下のように推定される。
すなわち、本発明者等は、穿孔腐食の軽減に対応する為、Ｎｉめっき層中の微量添加元素が耐食性に及ぼす影響について種々の検討を行った際に、特定量（微量）のＣｏをＮｉめっき層に含ませる事で、Ｎｉめっき層のピンホール等の欠陥部から腐食が進行する際に、Ｎｉめっき層と地鉄との界面に沿って腐食が進行する現象を見出した（図１を参照）。
本発明者は更に研究を進めた結果、地鉄とＮｉめっき層との界面に沿って腐食が進行する傾向を有することにより、地鉄の「厚さ」方向への穿孔腐食が抑制されることをも、更に見出した。
本発明によれば、更に、鋼板と；前記鋼板の表面に、Ｎｉ量で０．３〜３ｇ／ｍ２の付着量で形成され、かつＣｏが０．１〜１００ｐｐｍの範囲で含まれるＮｉめっき層と；前記Ｎｉめっき層の表面に、Ｚｒ量で１〜４０ｍｇ／ｍ２の付着量で形成されたＺｒ含有皮膜層と、が備えられてなることを特徴とする耐食性、密着性、溶接性に優れた容器用鋼板が提供される。
上記構成を有する本発明の容器用鋼板が優れた効果を発揮する理由は、本発明者等の知見によれば、以下のように推定される。
すなわち、本発明者等は、穿孔腐食の軽減に対応する為、Ｎｉめっき層中の微量添加元素が耐食性に及ぼす影響について種々の検討を行った際に、特定量（微量）のＣｏをＮｉめっき層に含ませる事で、Ｎｉめっき層のピンホール等の欠陥部から腐食が進行する際に、Ｎｉめっき層と地鉄との界面に沿って腐食が進行する現象を見出した（図１を参照）。
本発明者は更に研究を進めた結果、地鉄とＮｉめっき層との界面に沿って腐食が進行する傾向を有することにより、地鉄の「厚さ」方向への穿孔腐食が抑制されることをも、更に見出した。
この現象は、本発明者等の知見によれば、次のようなメカニズムにより進行するものと推測された。すなわち、Ｃｏを微量添加したＮｉめっき鋼板においては、Ｎｉに対して電気化学的に卑なＣｏがＮｉめっき層中に溶解し、溶解したＣｏイオンがＮｉめっき層と地鉄との界面の地鉄側に析出した状態になる。腐食は、析出したＣｏと地鉄との間で主に発生し、Ｎｉめっき層と地鉄との界面において腐食が進行するものと考えられる。
また、本発明者等の知見によれば、イオン化したＣｏが、Ｎｉめっき層上のクロメート層やＺｒ含有皮膜層の不動態効果を和らげ、地鉄の孔食（Ｆｅの酸化反応）の対応する酸素あるいは水素の還元反応が、Ｎｉめっき層上で生じている可能性もあることが考えられる。
また、本発明者等の知見によれば、イオン化したＣｏが、Ｎｉめっき層上のクロメート層やＺｒ含有皮膜層の不動態効果を和らげ、地鉄の孔食（Ｆｅの酸化反応）の対応する酸素あるいは水素の還元反応が、Ｎｉめっき層上で生じている可能性もあることが考えられる。
本発明者らは、この現象を利用する事で、上記構成を有し、密着性、耐食性、溶接性に優れた容器用鋼板を発明するに至ったものである。
本発明は、例えば、以下の態様を有することができる。
［１］ 鋼板と、
前記鋼板の表面に、Ｎｉ量で０．３〜３ｇ／ｍ２の付着量で形成され、かつＣｏが０．１〜１００ｐｐｍの範囲で含まれるＮｉめっき層と、
前記Ｎｉめっき層の表面に、Ｃｒ換算量で１〜４０ｍｇ／ｍ２の付着量で形成されたクロメート皮膜層と、が備えられてなることを特徴とする耐食性、密着性、溶接性に優れた容器用鋼板。
［２］ 前記Ｎｉめっき層のＮｉ量が、０．３５〜２．８ｇ／ｍ２である［１］に記載の容器用鋼板。
［３］ 前記Ｎｉめっき層のＣｏ含有率が、０．３〜９２ｐｐｍである［１］または［２］に記載の容器用鋼板。
［４］ 前記クロメート皮膜層のＣｒ換算付着量が、１．２〜３８ｍｇ／ｍ２である［１］〜［３］のいずれか１項に記載の容器用鋼板。
［５］ 鋼板と、
前記鋼板の表面に、Ｎｉ量で０．３〜３ｇ／ｍ２の付着量で形成され、かつＣｏが０．１〜１００ｐｐｍの範囲で含まれるＮｉめっき層と、
前記Ｎｉめっき層の表面に、Ｚｒ量で１〜４０ｍｇ／ｍ２の付着量で形成されたＺｒ含有皮膜層と、が備えられてなることを特徴とする耐食性、密着性、溶接性に優れた容器用鋼板。
［６］ 前記Ｎｉめっき層のＮｉ量が、０．４２〜２．４ｇ／ｍ２である［５］に記載の容器用鋼板。
［７］ 前記Ｎｉめっき層のＣｏ含有率が、０．１〜８９ｐｐｍである［５］または［６］に記載の容器用鋼板。
［８］ 前記Ｚｒ含有皮膜層のＺｒ換算付着量が、１〜３７ｍｇ／ｍ２である［５］〜［７］のいずれか１項に記載の容器用鋼板。
［１］ 鋼板と、
前記鋼板の表面に、Ｎｉ量で０．３〜３ｇ／ｍ２の付着量で形成され、かつＣｏが０．１〜１００ｐｐｍの範囲で含まれるＮｉめっき層と、
前記Ｎｉめっき層の表面に、Ｃｒ換算量で１〜４０ｍｇ／ｍ２の付着量で形成されたクロメート皮膜層と、が備えられてなることを特徴とする耐食性、密着性、溶接性に優れた容器用鋼板。
［２］ 前記Ｎｉめっき層のＮｉ量が、０．３５〜２．８ｇ／ｍ２である［１］に記載の容器用鋼板。
［３］ 前記Ｎｉめっき層のＣｏ含有率が、０．３〜９２ｐｐｍである［１］または［２］に記載の容器用鋼板。
［４］ 前記クロメート皮膜層のＣｒ換算付着量が、１．２〜３８ｍｇ／ｍ２である［１］〜［３］のいずれか１項に記載の容器用鋼板。
［５］ 鋼板と、
前記鋼板の表面に、Ｎｉ量で０．３〜３ｇ／ｍ２の付着量で形成され、かつＣｏが０．１〜１００ｐｐｍの範囲で含まれるＮｉめっき層と、
前記Ｎｉめっき層の表面に、Ｚｒ量で１〜４０ｍｇ／ｍ２の付着量で形成されたＺｒ含有皮膜層と、が備えられてなることを特徴とする耐食性、密着性、溶接性に優れた容器用鋼板。
［６］ 前記Ｎｉめっき層のＮｉ量が、０．４２〜２．４ｇ／ｍ２である［５］に記載の容器用鋼板。
［７］ 前記Ｎｉめっき層のＣｏ含有率が、０．１〜８９ｐｐｍである［５］または［６］に記載の容器用鋼板。
［８］ 前記Ｚｒ含有皮膜層のＺｒ換算付着量が、１〜３７ｍｇ／ｍ２である［５］〜［７］のいずれか１項に記載の容器用鋼板。
本発明によれば、耐食性に優れ、更に、ラミネートした樹脂フィルムとの密着性及び溶接性に優れた容器用鋼板が得られる。
以下、本発明の実施形態である耐食性、密着性、溶接性に優れた容器用鋼板を詳細に説明する。
本実施形態の容器用鋼板は、鋼板と、鋼板の表面にＮｉ量で０．３〜３ｇ／ｍ２の付着量で形成されかつＣｏが０．１〜１００ｐｐｍの範囲で含まれるＮｉめっき層と、Ｎｉめっき層の表面に形成されたクロメート皮膜層またはＺｒ含有皮膜層と、が備えられて構成されている。
クロメート皮膜層は、Ｃｒ換算量で１〜４０ｍｇ／ｍ２の付着量でＮｉめっき層上に形成されている。また、Ｚｒ含有皮膜層は、Ｚｒ量で１〜４０ｍｇ／ｍ２の付着量でＮｉめっき層上に形成されている。
クロメート皮膜層は、Ｃｒ換算量で１〜４０ｍｇ／ｍ２の付着量でＮｉめっき層上に形成されている。また、Ｚｒ含有皮膜層は、Ｚｒ量で１〜４０ｍｇ／ｍ２の付着量でＮｉめっき層上に形成されている。
鋼板は、容器用鋼板のめっき原板であり、通常の鋼片製造工程から熱間圧延、酸洗、冷間圧延、焼鈍、調質圧延等の工程を経て製造された鋼板を例示できる。
めっき原板としての鋼板に、耐食性、密着性、溶接性を確保する為に、Ｃｏを微量含有したＮｉめっき層が形成されている。Ｎｉは、鋼板に対する密着性と鍛接性（融点以下の温度で接合する特性）を併せつ持つ金属であるから、鋼板にＮｉめっきを施す際の付着量としてＮｉ量で０．３ｇ／ｍ２以上にすることで、実用的な密着性や溶接性を発揮し始める。更にＮｉめっきの付着量を増加すると、密着性や溶接性が向上するが、付着量が３ｇ／ｍ２を超えると、密着性及び溶接性の向上効果が飽和し、工業的には不利益である。従って、Ｎｉめっき層の付着量は、０．３〜３ｇ／ｍ２にする必要がある。
また、Ｎｉめっき層中のＣｏの含有率が低過ぎると、腐食の進行方向が鋼板の板厚方向になり、穿孔腐食が優位になるので好ましくない。Ｎｉめっき層中のＣｏ含有率が０．１ｐｐｍ以上で、腐食がＮｉめっき層と地鉄との界面に沿って進行し始める。一方、Ｎｉめっき層中のＣｏ含有率が過剰になると、Ｎｉの鍛接性が阻害され、その結果、溶接性が劣化する。従って、Ｎｉめっき層中のＣｏ含有率は１００ｐｐｍ以下にする必要がある。
また、Ｎｉめっき層には、Ｃｏの他に、不可避的不純物及び残部Ｎｉが含まれる。
上記のＣｏを含有するＮｉめっき層を鋼板に形成する方法としては、硫酸ニッケルまたは塩化ニッケルから構成される公知の酸性ニッケルめっき溶液に、硫酸コバルトや塩化コバルトを溶解させた溶液をめっき浴にして、カソード電解する方法が工業的には有用であるが、特にこれらの方法に限定されるものではない。
Ｎｉめっき層の上には、耐食性、樹脂フィルムとの密着性、特に加工後の二次密着性を高めるために、クロメート処理が行われる。クロメート処理によって、水和酸化Ｃｒから構成されるか、または水和酸化Ｃｒと金属Ｃｒとから構成されるクロメート皮膜が形成される。
クロメート皮膜層を構成する金属Ｃｒまたは水和酸化Ｃｒは、優れた化学的安定性を有するので、クロメート皮膜量に比例して容器用鋼板の耐食性が向上する。また、水和酸化Ｃｒは、樹脂フィルムの官能基と強固な化学的な結合を形成することによって加熱水蒸気雰囲気でも優れた密着性を発揮することから、クロメート皮膜層の付着量が多くなる程、樹脂フィルムとの密着性が向上する。実用上、十分な耐食性及び密着性を発揮せしめるには、金属Ｃｒ換算量で１ｍｇ／ｍ２以上のクロメート皮膜層が必要である。
クロメート皮膜層の付着量の増加により耐食性、密着性の向上効果も増大するが、クロメート皮膜層中の水和酸化Ｃｒは電気的に絶縁体のため、クロメート被膜層の付着量が増大すると容器用鋼板の電気抵抗が非常に高くなり、溶接性を劣化せしめる要因になる。具体的には、クロメート皮膜層の付着量が金属Ｃｒ換算で４０ｍｇ／ｍ２を超えると極めて溶接性が劣化する。従って、クロメート皮膜層の付着量は金属Ｃｒ換算で４０ｍｇ／ｍ２以下にする必要がある。
クロメート処理方法は、各種のＣｒ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。Ｃｒ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を施すことが工業的にも優れている。
また、上記のクロメート皮膜層に代えて、Ｎｉめっき層にＺｒ含有皮膜層を形成してもよい。Ｚｒ含有皮膜層は、酸化Ｚｒ、リン酸Ｚｒ、水酸化Ｚｒ、フッ化Ｚｒ等のＺｒ化合物からなる皮膜またはこれらの複合皮膜である。Ｚｒ含有皮膜層を金属Ｚｒ量として１ｍｇ／ｍ２以上の付着量で形成すると、先述したクロメート皮膜層と同様に樹脂フィルムとの密着性や耐食性の飛躍的な向上が認められる。一方、Ｚｒ含有皮膜層の付着量が金属Ｚｒ量で４０ｍｇ／ｍ２を超えると、溶接性及び外観性が劣化する。特に、Ｚｒ皮膜層は電気的に絶縁体のため電気抵抗が非常に高いので、溶接性を劣化せしめる要因になり、付着量が金属Ｚｒ換算で４０ｍｇ／ｍ２を超えると溶接性が極めて劣化する。従って、Ｚｒ皮膜層の付着量は金属Ｚｒ量で１〜４０ｍｇ／ｍ２にする必要がある。
クロメート皮膜層を用いる本発明の態様においては、下記の範囲が好適である。
Ｎｉめっき層のＮｉ量（ｇ／ｍ２）：０．３５〜２．８（更に０．６〜２．４；特に０．８〜１．８）
Ｎｉめっき層のＣｏ含有率（ｐｐｍ）：０．３〜９２（更に０．３〜２５；特に０．３〜２４）
クロメート皮膜層のＣｒ換算付着量（ｍｇ／ｍ２）：１．２〜３８（更に４〜２２；特に５〜２２）
クロメート皮膜層を用いる本発明の態様においては、下記の範囲が好適である。
Ｎｉめっき層のＮｉ量（ｇ／ｍ２）：０．３５〜２．８（更に０．６〜２．４；特に０．８〜１．８）
Ｎｉめっき層のＣｏ含有率（ｐｐｍ）：０．３〜９２（更に０．３〜２５；特に０．３〜２４）
クロメート皮膜層のＣｒ換算付着量（ｍｇ／ｍ２）：１．２〜３８（更に４〜２２；特に５〜２２）
Ｚｒ含有皮膜層を形成する方法は、例えば、フッ化Ｚｒ、リン酸Ｚｒ、フッ酸を主成分とする酸性溶液にＮｉめっき層形成後の鋼板を浸漬処理するか、またはカソード電解処理する方法などを採用すればよい。
Ｚｒ含有皮膜層を用いる本発明の態様においては、下記の範囲が好適である。
Ｎｉめっき層のＮｉ量（ｇ／ｍ２）：０．４２〜２．４（更に０．８〜２．４；特に１．１〜２．４）
Ｎｉめっき層のＣｏ含有率（ｐｐｍ）：０．１〜８９（更に０．２〜８９；特に０．２〜４７）
Ｚｒ含有皮膜層のＺｒ換算付着量（ｍｇ／ｍ２）：１〜３７（更に１２〜３７；特に１２〜２８）
Ｚｒ含有皮膜層を用いる本発明の態様においては、下記の範囲が好適である。
Ｎｉめっき層のＮｉ量（ｇ／ｍ２）：０．４２〜２．４（更に０．８〜２．４；特に１．１〜２．４）
Ｎｉめっき層のＣｏ含有率（ｐｐｍ）：０．１〜８９（更に０．２〜８９；特に０．２〜４７）
Ｚｒ含有皮膜層のＺｒ換算付着量（ｍｇ／ｍ２）：１〜３７（更に１２〜３７；特に１２〜２８）
本実施形態によれば、容器用鋼板の耐穿孔腐食性を向上するとともに、溶接性、樹脂フィルムに対する密着性及び加工後における樹脂フィルムに対する密着性を高めることができる。
本発明について、実施例により更に詳細に説明する。
先ず、本発明の実施例及び比較例について述べ、その結果を第１表に示す。以下の（１）に示す方法で試料を作製し、（２）の（Ａ）〜（Ｄ）の各項目について性能評価を行った。
先ず、本発明の実施例及び比較例について述べ、その結果を第１表に示す。以下の（１）に示す方法で試料を作製し、（２）の（Ａ）〜（Ｄ）の各項目について性能評価を行った。
（１）試料作製方法
鋼板（めっき原板）：
板厚０．２ｍｍのテンパーグレード３（Ｔ−３）のぶりき用冷延鋼板をめっき原板として使用した。
鋼板（めっき原板）：
板厚０．２ｍｍのテンパーグレード３（Ｔ−３）のぶりき用冷延鋼板をめっき原板として使用した。
Ｎｉめっき条件：
濃度２０％の硫酸ニッケル、濃度１５％の塩化ニッケル、１％のホウ酸を含み、ｐＨ＝２に調整した水溶液に、硫酸コバルトを０．１〜１％添加し、５Ａ／ｄｍ２で陰極電解を行い、鋼板にＮｉめっき層を形成した。Ｎｉ付着量は、電解時間で制御した。
濃度２０％の硫酸ニッケル、濃度１５％の塩化ニッケル、１％のホウ酸を含み、ｐＨ＝２に調整した水溶液に、硫酸コバルトを０．１〜１％添加し、５Ａ／ｄｍ２で陰極電解を行い、鋼板にＮｉめっき層を形成した。Ｎｉ付着量は、電解時間で制御した。
クロメート処理条件：
濃度１０％の酸化クロム（ＶＩ）、濃度０．２％の硫酸、濃度０．１％のフッ化アンモニウムを含む水溶液中で、１０Ａ／ｄｍ２のカソード電解を行い、１０秒間水洗して、Ｎｉめっき層にクロメート皮膜層を形成した。クロメート皮膜層のＣｒ付着量は電解時間で制御した。
濃度１０％の酸化クロム（ＶＩ）、濃度０．２％の硫酸、濃度０．１％のフッ化アンモニウムを含む水溶液中で、１０Ａ／ｄｍ２のカソード電解を行い、１０秒間水洗して、Ｎｉめっき層にクロメート皮膜層を形成した。クロメート皮膜層のＣｒ付着量は電解時間で制御した。
Ｚｒ含有皮膜層の処理条件：
濃度５％のフッ化ジルコニウム、濃度４％のリン酸、濃度５％のフッ酸の水溶液中で、１０Ａ／ｄｍ２のカソード電解を行い、Ｎｉめっき層にＺｒ含有皮膜層を形成した。Ｚｒ含有皮膜層のＺｒ付着量は電解時間で制御した。
＜めっき量の測定方法＞
Ｎｉ、Ｚｒ、Ｃｒ量の測定は、蛍光Ｘ線で測定した。Ｃｏは、めっき層を１０％塩酸に溶解させ、原子吸光分析によりＣｏ濃度を測定し、算出した。
濃度５％のフッ化ジルコニウム、濃度４％のリン酸、濃度５％のフッ酸の水溶液中で、１０Ａ／ｄｍ２のカソード電解を行い、Ｎｉめっき層にＺｒ含有皮膜層を形成した。Ｚｒ含有皮膜層のＺｒ付着量は電解時間で制御した。
＜めっき量の測定方法＞
Ｎｉ、Ｚｒ、Ｃｒ量の測定は、蛍光Ｘ線で測定した。Ｃｏは、めっき層を１０％塩酸に溶解させ、原子吸光分析によりＣｏ濃度を測定し、算出した。
（２）試料評価方法
（Ａ）溶接性
試験片に厚さ１５μｍのＰＥＴフィルムをラミネートし、ラップ代０．５ｍｍ、加圧力４５ｋｇｆ、溶接ワイヤースピード８０ｍ／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及び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と、溶接安定状態とから適性溶接条件の範囲を総合的に判断し、４段階（◎：非常に広い、○：広い、△：実用上問題なし、×：狭い）で評価した。
（Ａ）溶接性
試験片に厚さ１５μｍのＰＥＴフィルムをラミネートし、ラップ代０．５ｍｍ、加圧力４５ｋｇｆ、溶接ワイヤースピード８０ｍ／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及び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と、溶接安定状態とから適性溶接条件の範囲を総合的に判断し、４段階（◎：非常に広い、○：広い、△：実用上問題なし、×：狭い）で評価した。
（Ｂ）密着性
試料に１５μｍ厚のＰＥＴフィルムをラミネートし、ＤｒＤプレスでカップを作製した。そのカップをＤＩマシンでＤＩ缶に成形した。成形後のＤＩ缶の缶壁部のフィルムの剥離状況を観察し、総合的に４段階（◎：全く剥離が認められない、○：僅かなフィルム浮きが認められる、△：大きな剥離が認められる、×：フィルムがＤＩ成形中に剥離し、破胴に至る）で評価した。
試料に１５μｍ厚のＰＥＴフィルムをラミネートし、ＤｒＤプレスでカップを作製した。そのカップをＤＩマシンでＤＩ缶に成形した。成形後のＤＩ缶の缶壁部のフィルムの剥離状況を観察し、総合的に４段階（◎：全く剥離が認められない、○：僅かなフィルム浮きが認められる、△：大きな剥離が認められる、×：フィルムがＤＩ成形中に剥離し、破胴に至る）で評価した。
（Ｃ）二次密着性
試料に１５μｍ厚のＰＥＴフィルムをラミネートし、ＤｒＤプレスでカップを作製した。そのカップをＤＩマシンでＤＩ缶に成形後、ＰＥＴフィルムの融点を超える温度（２４０℃程度）で１０分間の熱処理を行い、更に１２５℃、３０分の加熱水蒸気雰囲気で処理（レトルト処理）した。そして、レトルト処理後のＤＩ缶の缶壁部のフィルムの剥離状況を観察し、総合的に４段階（◎：全く剥離が認められない、○：僅かなフィルム浮きが認められる、△：大きな剥離が認められる、×：フィルムがＤＩ成形中に剥離し、破胴に至る）で評価した。
試料に１５μｍ厚のＰＥＴフィルムをラミネートし、ＤｒＤプレスでカップを作製した。そのカップをＤＩマシンでＤＩ缶に成形後、ＰＥＴフィルムの融点を超える温度（２４０℃程度）で１０分間の熱処理を行い、更に１２５℃、３０分の加熱水蒸気雰囲気で処理（レトルト処理）した。そして、レトルト処理後のＤＩ缶の缶壁部のフィルムの剥離状況を観察し、総合的に４段階（◎：全く剥離が認められない、○：僅かなフィルム浮きが認められる、△：大きな剥離が認められる、×：フィルムがＤＩ成形中に剥離し、破胴に至る）で評価した。
（Ｄ）耐食性
ＰＥＴフィルムをラミネートした溶接缶を作製し、溶接部は補修塗料を塗布し、１．５％クエン酸−１．５％食塩混合液からなる試験液を溶接缶に充填し、蓋を取付け、５５℃、１ヶ月間、恒温室に安置した。その後、溶接缶内部におけるフィルム疵付き部の腐食状況を４段階（◎：穿孔腐食が認められない、○：実用上問題無い程度の僅かな穿孔腐食が認められる、△：穿孔腐食の進行が認められる、×：穿孔腐食により穴明きが発生している）で判断して評価した。また、光学顕微鏡で腐食箇所を１０点観察し、腐食深さの平均値を測定した。
ＰＥＴフィルムをラミネートした溶接缶を作製し、溶接部は補修塗料を塗布し、１．５％クエン酸−１．５％食塩混合液からなる試験液を溶接缶に充填し、蓋を取付け、５５℃、１ヶ月間、恒温室に安置した。その後、溶接缶内部におけるフィルム疵付き部の腐食状況を４段階（◎：穿孔腐食が認められない、○：実用上問題無い程度の僅かな穿孔腐食が認められる、△：穿孔腐食の進行が認められる、×：穿孔腐食により穴明きが発生している）で判断して評価した。また、光学顕微鏡で腐食箇所を１０点観察し、腐食深さの平均値を測定した。
Ｎｉめっきの付着量、Ｃｏ含有率、クロメート皮膜層またはＺｒ含有皮膜層を変更した実施例１〜１１及び比較例１〜７について、溶接性、密着性、二次密着性及び耐食性の評価結果を表１に示す。表１において、本発明の範囲外となる数値に下線を付す。
表１に示すように、実施例１〜１１の鋼板は何れも、溶接性、密着性、二次密着性及び耐食性に優れていることがわかる。
比較例１は、Ｎｉめっき層の付着量が低いため、溶接性と耐食性が特に低下した。
比較例２、３は、Ｎｉめっき層中のＣｏ含有率が本発明の範囲外であり、比較例２では耐食性が、比較例３では溶接性がそれぞれ低下した。
比較例４、５は、クロメート皮膜層の付着量が本発明の範囲外であり、比較例４では二次密着性が、比較例５では溶接性がそれぞれ低下した。
比較例６、７では、Ｚｒ含有皮膜層の付着量が本発明の範囲外であり、比較例６では二次密着性が、比較例７では溶接性がそれぞれ低下した。
比較例１は、Ｎｉめっき層の付着量が低いため、溶接性と耐食性が特に低下した。
比較例２、３は、Ｎｉめっき層中のＣｏ含有率が本発明の範囲外であり、比較例２では耐食性が、比較例３では溶接性がそれぞれ低下した。
比較例４、５は、クロメート皮膜層の付着量が本発明の範囲外であり、比較例４では二次密着性が、比較例５では溶接性がそれぞれ低下した。
比較例６、７では、Ｚｒ含有皮膜層の付着量が本発明の範囲外であり、比較例６では二次密着性が、比較例７では溶接性がそれぞれ低下した。
次に、めっき原板として、板厚０．２ｍｍのテンパーグレード３（Ｔ−３）のぶりき用冷延鋼板を複数用意し、上記と同様なＮｉめっき条件下でめっきを行い、各鋼板にＮｉめっき層を形成した。Ｎｉ付着量は０．７ｇ／ｍ２に統一した。
次に、上記と同様なクロメート処理条件下で、Ｎｉめっき層にクロメート皮膜層を形成した。クロメート皮膜層のＣｒ付着量は８ｇ／ｍ２に統一した。
得られた各種の鋼板について、上記と同様にして耐食性試験を行い、穿孔食の深さを測定した。結果を図１に示す。
次に、上記と同様なクロメート処理条件下で、Ｎｉめっき層にクロメート皮膜層を形成した。クロメート皮膜層のＣｒ付着量は８ｇ／ｍ２に統一した。
得られた各種の鋼板について、上記と同様にして耐食性試験を行い、穿孔食の深さを測定した。結果を図１に示す。
図１に示すように、Ｎｉめっき層中のＣｏ含有率が０．１〜１００ｐｐｍの範囲で、穿孔食深さが０．０２〜０．０８ｍｍの範囲になっており、穿孔腐食に対する耐食性が大幅に向上していることが分かる。Ｃｏ含有率が０．１〜１００ｐｐｍの範囲では、腐食がＮｉめっき層と地鉄との界面に沿って進行していた。一方、Ｃｏ含有率が０．１ｐｐｍ未満の範囲では、腐食が鋼板の厚み方向に沿って進行していた。
Claims (8)
- 鋼板と、
前記鋼板の表面に、Ｎｉ量で０．３〜３ｇ／ｍ２の付着量で形成され、かつＣｏが０．１〜１００ｐｐｍの範囲で含まれるＮｉめっき層と、
前記Ｎｉめっき層の表面に、Ｃｒ換算量で１〜４０ｍｇ／ｍ２の付着量で形成されたクロメート皮膜層と、が備えられてなることを特徴とする耐食性、密着性、溶接性に優れた容器用鋼板。 - 前記Ｎｉめっき層のＮｉ量が、０．３５〜２．８ｇ／ｍ２である請求項１に記載の容器用鋼板。
- 前記Ｎｉめっき層のＣｏ含有率が、０．３〜９２ｐｐｍである請求項１または２に記載の容器用鋼板。
- 前記クロメート皮膜層のＣｒ換算付着量が、１．２〜３８ｍｇ／ｍ２である請求項１または２に記載の容器用鋼板。
- 鋼板と、
前記鋼板の表面に、Ｎｉ量で０．３〜３ｇ／ｍ２の付着量で形成され、かつＣｏが０．１〜１００ｐｐｍの範囲で含まれるＮｉめっき層と、
前記Ｎｉめっき層の表面に、Ｚｒ量で１〜４０ｍｇ／ｍ２の付着量で形成されたＺｒ含有皮膜層と、が備えられてなることを特徴とする耐食性、密着性、溶接性に優れた容器用鋼板。 - 前記Ｎｉめっき層のＮｉ量が、０．４２〜２．４ｇ／ｍ２である請求項５に記載の容器用鋼板。
- 前記Ｎｉめっき層のＣｏ含有率が、０．１〜８９ｐｐｍである請求項５または６に記載の容器用鋼板。
- 前記Ｚｒ含有皮膜層のＺｒ換算付着量が、１〜３７ｍｇ／ｍ２である請求項５または６に記載の容器用鋼板。
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