JPS61139675A - シ−ム溶接性及び塗膜密着性に優れた製缶用表面処理鋼板 - 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） 本発明はシーム溶接性及び塗膜密着性に優れた製缶用表
面処理鋼板に関するものである。

（従来の技術） 従来電解Ｓｎメッキ鋼板（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）、又一部に
電解Ｎｉメッキ鋼板（以下ＴＦ’５−ＮＴと称す）が知
られており、３ピ一ス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。

ブリキは従来製缶用素材として最も広く使用されてきた
が、製缶コスト節減の中でＳｎが薄メツキ化され、製缶
法も従来の７・ンダ付に替りシーム溶接法が採用され始
めたが、Ｓｎメッキ量が片面当す２０００１ｎｇ／−以
下になると塗装耐食性、シーム溶接性共劣化し、又シー
ム溶接缶用素材として一部で使用されているＴＦＳ　−
ＮＴはシーム溶接性能が実用可能な範囲ではあるが十分
ではなく、又塗装耐食性も強酸性食品等腐食性が高い内
容物の場合不十分であることから、低コストでしかも塗
装耐食性、シーム溶接性に優れた製缶用表面処理鋼板が
要望されている。

これに対し、本発明者等は特願昭５８−１８０７２０号
で鋼板上に微量Ｎｉメッキ被覆を行った稜Ｓｎメッキ層
を重層被覆する手法を、又特願昭５９−１６６９８９号
で鋼板上にＳｎメッキ被覆を施した後さらに微量のＮｉ
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
。又特開昭５７−１６９０９８号で後者と類似する被覆
構造を持つシーム溶接缶用表面処理鋼板もすでに知られ
ている。これらは確かに従来の単純な薄Ｓｎメッキ鋼板
と比較して、シーム溶接性、塗装耐食性等で効果を有す
るが、特にシーム溶接性に関し、関係需梨家よシさらに
改善を求められているのが現状である。

（発明の目的） 本発明者等はこの趣旨から従来よシ食品保存性能に実績
があり、有効である８ｎを活用しながら、低コスト、高
性能なシーム溶接缶用表面処理鋼板を開発することを目
的として鋭意研究を行った結果、本発明をなしたもので
ある。

（発明の構成及び作用） 本発明の表面処理鋼板は鋼板に片面当＃）　２００Ｃ！
ｎｆ’ｍ”以下で、かつ鋼板表面被覆率が９５チ以下の
不連続な粒子状Ｓｎメッキ被覆を形成した後、さらに片
面当シ２〜５００　ｍｇ／ｍ２のＮ１メッキ被覆、引き
続きクロメート処理被覆を施すものでアシ、その特徴は
鋼板上に鋼板表面被覆率が低い不連続で粒子状のＳｎメ
ッキ被覆を施し、さらにこの不連続なＳｎメッキ被覆に
よる耐食性の悪化を微量の町メッキ被覆で補い、かつ塗
膜密着性を向上させる点にある。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明のように製缶コスト低減化のためメッキ被覆層を
薄メツキ化した表面処理鋼板は製缶用塗料を塗装して使
用される場合が多く、シーム溶接部分はシーム溶接待オ
でに塗膜焼付にょる串焼を受けることになり、この際Ｓ
ｎメッキ被覆層と素地Ｆａとの間で固相拡散反応の進行
によって合金層が形成される。このため単純な薄Ｓｎメ
ッキ鋼板では、過去学会等で公知なように、良好々シー
ム溶接性確保のため必要とされる未合金の金属Ｓｎ（以
下フリーＳｎと称す）が減少しシーム溶接性が不十分と
なる。このため前述のように本発明者等は特願昭５８−
１８０７２０号及び特願昭５９−１６６９８９号にて、
それぞれ鋼板上に微ｆｋＮｉメ、キ被覆を施した後Ｓｎ
メッキ被覆を重層被覆した鋼板及びこれと逆のメッキ被
覆構成とした鋼板についてすでに出願した。これ等の提
案によって確かに串焼後のフリーＳｎの確保が可能とな
り、シーム溶接性が改善される知見を得た。ところが実
際の需要家における塗装工程は複雑であシ、又高速・高
能率なシーム溶接化への指向、そして需要家におけるシ
ーム溶接缶仕上シに対する要求の高度化等諸事情から、
さらにシーム溶接性を向上させることが望まれている。

そこで本発明者等は鋭意検討した結果、本発明に到達し
たものであって、その第１の要点は鋼板地鉄表面上に直
接不連続で粒子状のＳｎメ、キ被覆層を設けかつその鋼
板表面被覆率が９５チ以下にした点にある。即ち、良好
なシーム溶接性を安定して確保するためには、前述した
通り、シーム溶接待鋼板表面に残存するフリーＳｎ量を
できる限シ多くすることが重要である。第１図及び第２
図はそれぞれ本発明及び従業の鋼板地鉄表面に形成され
るメッキ被覆層の構造を模式的に図示した概念図である
。

第１図の本発明の表面処理鋼板では鋼板−鉄１上不連続
な粒子状Ｓｎメ、キ被覆層２が在るため、第２［Ｆ］の
如〈従来の連続したＳｎメッキ被覆層３を有したものと
比べて、同−Ｓｎメッキ量であっても、Ｓｎメ、キ被覆
層と素地鋼板の接触面積は当然小さくカリ、塗装生焼時
に素地鋼との間で固相拡散によって生成する合金層量が
少なくなシ、同−Ｓｎメ、キ量であればフリーＳｎ量は
増大することになるのである。したがって、第２図のメ
ッキ被覆形態をとる既出願の１ＦｊＢ昭５９−１６６９
８９号及び特開昭５７−１６９０９８号は上述した欠陥
、即ち串焼時フＩＪ　−Ｓｎ量が本発明の表面処理鋼板
に比し少くなる。

なお、不連続Ｓｎメッキ被覆層の鋼板表面被覆率は９５
チを上限とし、９５チ超の鋼板表面被覆率となると前述
したように串焼時フリーＳｎ量が不足又は無くなり、シ
ーム溶接性の劣化につながる。

被覆率の下限は特に設けていないが５％以下に低下する
と塗装生焼時のＦ　ｅ　−Ｓ　ｎ合金化は抑制され、フ
リーＳｎ量は確保されるがＳｎ本来の性能である耐食性
が劣化するため、特に耐食性を要求される用途には使用
できなくなる。なお図中４及び５は後述するＮｉメッキ
被覆層及びクロメート処３！ｆ！ｓ　ｉ　ｎを示す。

次に本発明の第２の要点は上述した不連続Ｓｎメッキ被
覆層を設けた後さらにＮ１メッキ被覆層及びクロメート
処理被覆層を形成させる点にある。

この第２の要点については、本出願人は既に特願昭５９
−１６６９８９号にて提案した内容に一部重複するが、
本発明はＮｉメッキ被覆層及びクロメート処理被覆層を
不連続Ｓｎメッキ被覆層上に設けるのに対し、既出願の
ものは連続Ｓｎメッキ被覆層上に設ける点でその構成及
び作用効果が相異する。

つまシ本発明におけるＳｎメッキ被覆は不連続で鋼板表
面禎覆率が９５チ以下と通常のＳｎメッキ被覆と比較し
悪く、本発明Ｓｎメッキ被覆のみでは耐食性は不十分で
あるため、クロメート処理前にＮｉメッキ被覆を施し、
Ｓｎメッキ被覆のピンホール等に被膜を設けたければな
らず、この処理でメッキ層のピンホールは十分減少する
ことを本発明者等は知見したものである。又このＮ１メ
ッキ被覆処理によって、薄Ｓｎメッキ鋼板の欠点である
塗膜密着性も向上させることができる。そして本発明Ｎ
ｉメッキ被覆処理はこのよう外塗装性能の向上への寄与
以外に空炉時のＦｒｅｅ、Ｓｎ確保への効果も有する。

すなわち本発明薄Ｓｎメッキ鋼板を含め、鋼板上に薄Ｓ
ｎメッキ層上に直接クロメート処理を施すと、その詳細
な理由は不明であるが、クロメート処理によって空炉時
の合金化がイ足進され、結果としてシーム溶接時必要な
Ｆｒｅｅ、Ｓｎが減少するが、本発明のように不連続Ｓ
ｎメッキ被覆後Ｎｉメッキ被覆を施し、クロメート処理
すれば、前述のクロメート処理の影響を軽減可能であり
、シーム溶接性が向上するものである。

ところで本発明と類似なＳｎメッキ被覆層を有する製缶
用表面処理鋼板は特開昭５９−１００２８５号ですでに
開示されているが、該鋼板の場合Ｆ６−Ｓｎ合金層を一
度形成させた後、不連続的、且つ粒子状のＳｎメ、キ処
理を施すことを特徴としており、本発明が鋼板上に直接
不連続な粒子状Ｓｎメッキを施し、引き続きＮｉメ、キ
被覆処理を必須としている点から、その構造上、メッキ
層設計思想上明らかに異なるものである。

次に本発明における不連続Ｓｎメッキ被覆量及びその後
のＮｉメッキ被覆量であるが、オず不連続Ｓｎメッキ被
覆量については片面当り２０００１ｎσ／ｍＷとする。

これは片面当り２０００■／？Ｍ”以上では本発明の効
果が飽和し、性能向上が望めないばかりか、コストアッ
プになるからであり、又不連続Ｓｎメッキ被覆を施して
も片面当シ１００■／？Ｐ＋２以下のＳｎ被覆量では十
分な効果が得にくいことから、望ましくは片面当り１０
０■／　ｍ２以上とする。次にＮｉメッキ被覆量である
が片面当り２　ｍｙ／ｍ”以下ではその効果が不明瞭と
なり、又片面当り５００ｍｙ／ｍ２以上ではその効果が
飽和し、又Ｎｉメッキ被覆が多量に存在するため、特に
高酸性食品等中での穿孔腐食性等耐食性が逆に悪化する
ことから上限を５００■／　ｆｆ＋”としたものである
。

本発明表面処理鋼板の製造方法については特に限定する
ものでばかいが、不連続な粒子状のＳｎメ、キ被覆を形
成する手法は、一般的にはＳｎメッキ電解条件の変更、
例えば電解電流密度の低減及びＳｎメッキ浴の変更等が
ある。ＮｉメッキＩＪＩ条件についても限定せず、電気
メツキ法、化学メッキ法等考えられる。又場合によって
Ｎ１を主体とする合金メッキ被覆であれば、Ｃｏ　、　
Ｐ　、　Ｆｅ　、　Ｚｎ　、　Ｃｒの一種又は二種以上
含有しても良い。さらに、不連続な粒子状のＳｎメッキ
被麺を行った後Ｓｎの融点以上に加熱、いわゆるリフロ
ー処理を行っても良いが、シーム溶接性を保持させるた
めに必要なフリーＳｎの残存する範囲内でかつ不連続８
ｎメツキ被覆層の鋼板表面被覆率９５チ以下を満足する
条件に限定する必要がある。さらに本発明では鋼板表裏
のＳｎメッキ被覆量を変えた差厚メッキ被覆としても良
い。又、Ｓｎメッキ被覆（加熱処理後も含む）後、重炭
酸ソーダ溶液中等での陰極還元処理を施してもよい。

次に引き続いてクロメート処理等化学処理を施すが本発
明ではその処理方法等は特に限定せず、ブリキのケミカ
ル処理のように重クロム酸ソーダ溶液中での浸漬処理、
カソード電解処理、カッ−Ｙ’ＫＭに引き続いてアノー
ド電解を施す処理でも良い。

さらにＴＦＳ　−ＣＴ　製造と類似のＣｒＯ５−８Ｏ４
、ＣｒＯ５−Ｎａ　２　Ｓ　ｔ　Ｆ６等無水クロム酸を
主体とした処理浴中でカソード電解処理を行い、金属Ｃ
ｒ、酸化Ｃｒの二層構造を有するものでも良く、その用
途等に応じて適時選択すれば良い。これら化成処理層の
被覆量は特に限定し表いが、クロメート処理の場合、そ
の塗装性能及びシーム溶接性能より全クロム量として片
面当’）　３　ｍ９／　ｍ”　〜２０１ｎ９／ｍ”が好
ましい。

（実施例） 次に本発明の具体的実施例について述べる。

実施例、１ 通常の方法で表面清浄化した０、２２ｍ＋厚の冷延鋼板
両面にフェロスタン浴を用いて電解電流密度０、５　Ａ
／ｄｍ”の条件で片面当シの被覆量８００１Ｑ／ｍ”の
Ｓｎメッキ被覆を施した。なお電気化学的測定法文ＥＰ
ＭＡによる測定では、該Ｓｎメッキ被覆の表面被覆量は
９３％であった。そしてワット浴を用いて片面当り２０
ｍｇ／−のＮｉメッキ被覆を施した後、重クロム酸ソー
ダ溶液中での陰極電解処理を行い、金属Ｏｒ換算で片面
当Ｙ）　１２７ｎ９／ｍ”のクロメート処理被覆層を形
成し、ＡＴＢ　Ｃを両面に塗油して供試料とした。

実施例、２ 実施例、１において、クロメート処理浴をＣｒＯ３：１
００１７／Ｌ　、　Ｈ２ＳＯ４：　０．６９／ｌを採用
し、金属Ｃｒ換算で片面当り金属Ｃｒ５ｍｇ／ｍ２、水
和酸化Ｃｒを主体とする酸化Ｃｒ　ｔ　ｏ　即／ｍ”の
二層から構成されるり四メート処理被覆層を形成した実
施例で、その他項口は実施例、１と同じ。

実施例、３ 実施例、１において、Ｓｎ及びＮｉの被覆量を製缶後句
外面側となす面はそれぞれ４００ｍｇ／ｍ２、２００■
／ｍ！とじ、製缶後句外面側となす面はそれぞれ８００
■／　ｆｆ＋”、３０即／ｍ２となした実施例でその他
項口は実施例、１と同じ。なおＳｎメッキ被覆層の表面
被覆率は実施例、１と同じ測定法で缶外面側が７５％、
缶内面側は９３嗟であった。

実施例、４ 実施例、１においてＳｎメッキ被覆を７エロスタン浴中
から光沢添加剤を一部除去した電解浴を使用して被覆し
た実施例で、その他項口は実施例、１と同じ。なおＳｎ
メッキ被覆層の表面被覆率は実施例。

１と同じ測定法で９０％であった。

比較例、１ 実施例、１においてＳｎメッキ被覆を７エロスタン浴を
用いて電解電流密度２０　Ａ／　ｄｍ’の条件で被覆し
た実施例で、実施例、１と同じ測定法でＳｎメッキ被覆
層の表面被覆率は９６゛〜１００ヂであった。

その他項口は実施例、１と同じ。

比較例、２ 実施例、１においてＳｎメッキ被覆後のＮｉメッキ被覆
を省略した比較例でその他項口は実施例、１と同じ。

比較例、３ 実施例、１においてＮ１メッキ被り景を１　ｍ９／　ｍ
”とした比較例でその他項口は実施例、１と同じ。

比較例、４ 実施例、１においてＮｉメ、キ被覆量を５５０ｍ９／ｍ
”とした比較例でその他項口は実施例、１と同じ。

実施例、５ 実施例、１においてＳｎメッキ被覆後Ｓｎの融点以上↑
の加熱処理を施し、Ｆｅ　−Ｓｎ合金層を片面当り３０
０　ｍｙ／−形成させた実施例で合金層を含むＳｎメ、
キ被覆層の表面被覆率は実施例、１と同じ測定法で９５
チであった。その他項口は実施例、１と同じＯ 以上実施例、比較例と合せて従来例として鋼板両面に片
面当り２８００　ｍｐ／　ｍ”のＳｎメッキ被覆を有す
るブリキ及び鋼板両面に金属クロム及び水和酸化クロム
の二層構造を持ち、それぞれの被覆量が片面当り９０　
ｍｙ／ｍ”　ｗ、１６　ｍｙ／ｍ２のＴＦ’Ｓ　−ＣＴ
も次の各評価テストを行った。

（４）　Ｔビール強度テスト 鋼板両面に製缶用エポキシ・フェノール系塗料を片面当
り５０即／−ずつ塗布し、それぞれ２０５℃で１０ｍ１
ｎ焼付は処理を施した。そしてこの塗装板を幅５ｍ／ｌ
ｎｚ長さ５０ｍ＋に切断後Ｔ字型に９０゜折り曲げた後
、２枚の試料の接着面間にナイ四ン系接着フィルムを挿
入し、ホットプレスを使用し２００℃で６０秒間予熱し
た後２００℃で３０秒間圧着した。この際本発明実施例
を含め鋼板衣・裏のＳｎ及びＮｉメッキ被覆量が異なる
場合、接着面はそれぞれメッキ被覆量が異なる面とした
。そしてこの接着試片を引張試験器で両側に引張り、剥
離するまでの強度をＴぎ一ル強度とした。

（Ｂ）　　シーム溶接性テスト シーム溶接性評価のため、試片を電気オーブン中で２０
５℃、２０分間空焼炉た後、缶胴に成形しシーム溶接テ
ストを行った。シーム溶接条件は缶胴接合部のラップ＠
０．５ｍ／？Ｍ％加圧力５０ｋｇ、溶接スピード４５ｍ
ｐｍ、周波数４００Ｈｚとした。

なお本発明実施例を含め、鋼板表裏のＮｉメッキ被覆量
が異なる場合はＮ１メッキ被覆の厚い面を缶胴外面とし
た。そして２次溶接電流を２．０　ｋＡから５．０ｋＡ
−ｉで変化させ、適性溶接電流範囲を測定した。適性溶
接電流範囲は溶接部の強度・外観共に満足する範囲とし
、溶接部の外観は目視で又強度は溶接部先端にＶ型のノ
ツチを入れペンチで引きさく、引きさきテストによって
判定した。

（Ｃ）　　耐糸錆性テスト （Ａ）と同様々塗装を施した試片にナイフでスクラ、チ
を入れ、試片中央部にエリクセン試験器で４園の張り出
し加工を行った後、塩水噴霧試験機で５ヂＮａＣ１を３
時間噴霧した。

そして試片を水洗乾燥後転球３８℃、湿球３５．５℃、
相対湿度８５チの恒温恒湿試験機中に試片を入れ、１４
日間放漬した。そして試片塗膜スクラ、チ部の糸錆発生
状況を目視判定することによって耐糸錆性を評価した。

判定は◎糸錆発生なし、Ｏ発生小、△やや犬、Ｘ犬とし
た。

なお試験面は本発明実施例を含め、鋼板表裏のＮｉメッ
キ被覆量が異なる場合はＮｉメッキ被覆の厚い面とした
。

以上テスト結果を次表に示す。

表に示すように本発明実施例により得られる鋼板は全て
良好な性能を示す。これに対して、比較例、１はシーム
溶接性が実用可能が範囲ではあるが、本発明実施例と比
較し劣っており、比較例２〜４は全ての性能において本
発明例と比較し劣っている。そして従来例２５番ブリキ
はシーム溶接性。

耐糸錆性は良好であるものの、塗膜密着性が不良であり
、ＴＦＳ−ＣＴはシーム溶接が不可能である。

（発明の効果） 実施例結果からも判るように、本発明法によって、鋼板
上に不連続かつ粒子状のＳｎメッキ被覆を施した後、Ｎ
ｉメッキ被覆、クロメート処理被覆を施すことで、片面
当り２０００　ｍ９／、、２以下のＳｎメッキ被覆量に
おいても、良好なシーム溶接性、塗膜密着性、塗装耐食
性を確保することが可能であシ、高性能なシーム溶接缶
用素材を低コストで提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明及び従来の表面処理
鋼板のメッキ被覆層の構造を模写した概全図である。 １：地鉄 ２：不連続Ｓｎメッキ被覆層 ３：連続Ｓｎメッキ被覆層 ４：Ｎ量メ、キ被覆層 ５：クロメート処理被覆層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋼板地鉄表面上に片面当り２０００ｍｇ／ｍ＾２以下で
   鋼板表面被覆率が９５％以下の不連続な粒子状Ｓｎメッ
   キ被覆層と、該Ｓｎメッキ被覆層の上層に片面当り２〜
   ５００ｍｇ／ｍ＾２のＮｉメッキ被覆層を設け、さらに
   該Ｎｉメッキ被覆層の上層にクロメート処理被覆層を形
   成してなるシーム溶接性及び塗膜密着性に優れた製缶用
   表面処理鋼板。