JPH0678596B2 - 溶接性、接着性に優れた缶用クロムめっき鋼板 - Google Patents

溶接性、接着性に優れた缶用クロムめっき鋼板

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JPH0678596B2
JPH0678596B2 JP21442587A JP21442587A JPH0678596B2 JP H0678596 B2 JPH0678596 B2 JP H0678596B2 JP 21442587 A JP21442587 A JP 21442587A JP 21442587 A JP21442587 A JP 21442587A JP H0678596 B2 JPH0678596 B2 JP H0678596B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、溶接性、特にシーム溶接性に優れ、かつ接着
性にも優れた缶用鋼板に関するものである。
〈従来技術とその問題点〉 缶用鋼板としては、従来一般にぶりきと称される錫めっ
き鋼板が広く用いられて来た。特に、錫を2.8〜11.2g/m
2のように厚くめっきしたぶりきは耐食性が格段に優れ
ており、製缶時の溶接性も良好なので汎用されていた。
しかしながら、近年、食品容器素材として、例えばポリ
エチレン、アルミニウム、ガラス、紙などの低価格競合
材料の進出がめざましい。
従って、上記の如き、高価な錫を厚くめっきしたぶりき
缶は、格段にすぐれた耐食性を有しているとはいえ、製
造コストが高くなってしまうので、近年の低価格材料に
対して苦しい競合的立場を強いられてきた。
そこで、最近溶接缶用として錫めっき量を1.0g/m2以下
にした薄錫めっき鋼板が開発され、実用に供せられる様
になって来た。
しかし、薄錫めっき鋼板は、錫めっき量が減らされてい
るのに応じて耐食性が劣る。従って、耐食性の付与のた
めに塗装することが必要不可欠となるが、塗料の密着性
が十分ではないので十分な耐食性の改善がなされ得ない
という問題点がある。そこで、錫めっき鋼板の用途は比
較的腐食性の弱い内容物に限定されているのが現状であ
る。
一方従来から用いられている缶用鋼板として、上記ぶり
きのほかにティンフリースチールと称される薄クロムめ
っき鋼板がある。これは鋼板に電解クロメート処理を施
し、表面に金属クロムとクロム水和酸化物層を形成させ
たものである。
ティンフリースチールは塗料密着性に優れているので、
その製缶方法としては接着性による接着法が好適に用い
られるが、シーム溶接等の溶接法は用いることができな
いという問題点を有する。これは、ティンフリースチー
ルの表面に存在するクロム水和酸化物が高電気抵抗物質
であるためシーム溶接性が非常に悪く、溶接製缶できな
いからである。
ティンフリースチールの溶接性を向上させる方法として
は、その表面に突起状Crを形成させる方法(特開昭61−
213399号公報)があるが十分な溶接性が得られるには到
っていない。また、鋼板にクロムめっきし、そのクロム
めっき上に錫めっきする方法(特開昭60−190597号公
報、特開昭60−262975号公報)も開示されており、この
方法では十分な溶接性が得られる。しかし、その反面、
錫によって塗料密着性が低下するので接着による製缶が
困難になってしまうという問題点を有する。
以上のように、従来の缶用鋼板には溶接性と接着性の双
方に優れたものはない。従って、製缶にあたっては使用
する缶用鋼板の特性によって製缶方法を選択せねばなら
ず、缶用鋼板の使用者は多大なる不便を強いられるとい
う問題点がああり、溶接法、接着法いずれにも使用でき
る缶用鋼板が望まれていた。
〈発明の目的〉 本発明の目的は、上記の従来の缶用鋼板に伴う問題点を
解消しようとするものであって、溶接法、接着法のいず
れにおいても良好に製缶できる溶接性、接着性に優れた
缶用鋼板を提供することにある。
〈発明の構成〉 本発明者はティンフリースチールの溶接性を向上させる
手段を種々検討した結果、鋼板上にめっきした金属クロ
ム上に金属錫を存在させることにより良好なシーム溶接
性が得られることを既に見い出している(特開昭60−26
2975号公報参照)が、さらに溶接性、特に近年製缶用溶
接法として急速に普及しているワイヤーシーム溶接法に
おける溶接性について検討した結果、金属錫を鋼板の両
面に存在させなくとも、片面側だけに存在させれば十分
な溶接性が得られることを新規に見い出した。加えて、
金属錫を片面だけに存在させることにより、金属錫のな
い面は従来の錫めっきされていないティンフリースチー
ルと同様の塗料密着性を示すので、接着法による製缶に
も十分な接着性が得られることも見い出した。
本発明は上記のような知見に基づき完成されるに至っ
た。
すなわち、本発明は鋼板の一方の面に50〜500mg/m2の金
属クロム層を有し、その金属クロム層上に5〜30mg/m2
のクロム水和酸化物層を有し、鋼板の他方の面に50〜50
0mg/m2の金属クロム層を有し、その金属クロム層上に0.
05〜0.50g/m2の錫層を有し、さらにその錫層上に5〜30
mg/m2の金属クロムおよび5〜30mg/m2のクロム水和酸化
物からなるクロメート層を有することを提供する。
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
第1図に示したように、本発明では、鋼板1両面にまず
金属クロム層2a,2a′が設けられている。ここで、鋼板
としては、特に制限的でなく、通常のぶりき、ティンフ
リースチール用原板等が使用される。
鋼板上の金属クロム層2aにより、鋼板の耐食性を向上さ
せることができるとともに、溶接性を向上させるために
鋼板に設けられる錫5を有効に活用することができる。
即ち、錫めっきされた鋼板を塗装焼付後溶接する場合に
は、塗装焼付時に素地鉄と錫とが合金化して高融点化合
物が生成されるので、もともと溶接性を向上させるため
にめっきされている錫が浪費されてしまうという問題点
があったが、鋼板と錫層との間に金属クロム層を設ける
ことにより素地鉄と錫との合金化が防止されるので、溶
接性を向上させる錫の有効利用が図られるのである(特
開昭60−262975号公報参照)。
このような金属クロム層2a,2a′の金属クロム目付量や5
0〜500mg/m2とし、好ましくは50〜150mg/m2とする。即
ち、50mg/m2未満では十分な耐食性が得られないので好
ましくない。耐食性は、50mg/m2以上で十分なものとな
り、さらに金属クロム目付量が多い程向上する。しか
し、500mg/m2を超えると耐食性向上の効果は飽和してし
まうので不経済となり、加えて、金属クロム層に電着応
力によるクラックが入り易くなるので好ましくない。
鋼板上に金属クロム層を施す方法は任意であり、公知の
電気めっき法、例えば無水クロム酸を主成分としS
O4 2-、F-を適量添加した水溶液中で陰極電解する方法等
を用いれば良い。
本発明では金属クロム層が設けられた鋼板の片面側にの
み錫層5を設けることが重要である。
錫層は良好な溶接性を得るために施す。
すなわち、金属Snは融点が低いので溶接時に容易に溶融
し、溶接圧力によって広がり、鋼板同志の接触面積を広
げるとともに金属同志の相互融合を容易にする。従っ
て、局所的な溶接電流集中による「散り」発生が起り易
く、また強固な溶接接合が形成されるので、広い適正溶
接電流範囲が得られるのである。
錫の目不量は0.05〜0.50g/m2、好ましくは0.15〜0.50g/
m2とする。即ち、0.05g/m2未満では十分な溶接性が得ら
れないので好ましくない。0.05g/m2以上であれば十分な
溶接性が得られるが、金属錫は塗装焼付時に金属クロム
層中のピンホールを通じて下の鋼板1の素地鉄と合金化
することにより浪費されることがあるので、錫の目付量
は0.15g/m2以上にしておくことがより好ましい。一方、
錫の目付量が多いと溶接性には問題ないが、塗料密着性
が低下するので0.50g/m2より多くすることは好ましくな
い。
錫層を金属クロム層上に施す方法は、本発明者に係る特
開昭60−130500号公報に記載のように錫イオン(Sn2+
1.5〜10g/を含みpHが0.5未満である強酸性錫めっき浴
を用いて20〜50A/dm2でめっきすれば良い。
一般に、クロムめっきの表面にはクロム水和酸化物が存
在するので通常の電気錫めっき方法では満足な錫めっき
を施すことはできない。
しかし、前記の方法のように低錫濃度かつ高酸性の錫め
っき浴を用いると、クロムめっき表面上のクロム水和酸
化物が完全に除去され、同時に、錫が電着されるので、
密着性よく錫層が形成されるのである。
本発明では上記錫層5上に、さに、金属クロム2bおよび
クロム水和酸化物3bからなるクロメート層4が設けられ
ており、一方、錫層5のない鋼板面上には、前記金属ク
ロム層2a上にクロム水和酸化物層3aが設けられている。
これらのクロメート層4およびクロム水和酸化物層3aは
塗料密着性の向上、塗装後の耐食性の向上をもたらす。
金属クロム層2a上のクロム水和酸化物層3aの目付量は5
〜30mg/m2とする。5mg/m2未満であると十分な塗料密着
性、塗装後耐食性が得られないので好ましくない。一
方、30mg/m2を超えるとクロム水和酸化物は高電気抵抗
物質であるので溶接性が低下し好ましくない。
錫層5上のクロメート層4における金属クロム2bの目付
量は5〜30mg/m2とする。
5mg/m2未満では顕著な塗料密着性の向上が図られないの
で好ましくない。一方、クロメート層4中の金属クロム
2bの目付量は多いほど塗料密着性、塗装後耐食性は向上
するが、30mg/m2より多くなると塗料密着性、塗装後の
耐食性向上効果が飽和してしまい不経済となるので好ま
しくない。
クロメート層4におけるクロム水和酸化物3bの目付量は
5〜30mg/m2とする。5mg/m2未満であると、十分な塗料
密着性、塗装後の耐食性の向上が図れないので好ましく
ない。一方、クロム水和酸化物は高電気抵抗物質なの
で、30mg/m2より多くなると溶接性が低下するので好ま
しくない。
金属クロム層2a上のクロム水和酸化物3aと錫層5上の金
属クロム2bおよびクロム水和酸化物3bからなるクロメー
ト層4の形成は別々に形成させても良く、又、同時に形
成させても良い。
別々に形成させる場合には、本発明の缶用クロムめっき
鋼板は、例えば、以下のような工程で製造することがで
きる。すなわち、まずCrO360g/程度の低濃度クロム酸
浴にSO4 2-、F-等を適量添加した浴を用いて鋼板の両面
に金属クロムをめっきすると同時にその金属クロム層の
外側にクロム水和酸化物を形成させる。次に、一方の面
だけに、前記特開昭60−130500号公報に記載の方法によ
り、金属クロム層上に密着した錫層を形成する。そし
て、その錫層上に、もう1度低濃度CrO3にSO4 2-、F-
を適量添加した浴を用いて金属クロムおよびクロム水和
酸化物からなるクロメート層を形成させればよい。
金属クロム層上のクロム水和酸化物3aと錫層上のクロメ
ート層4を同時に形成させる場合には、本発明の缶用ク
ロムめっき鋼板は、例えば、以下のような工程で製造す
ることができる。すなわち、まず、鋼板の両面に金属ク
ロム層を形成するにあたり、金属クロム層の表面にクロ
ム水和酸化物を形成させにくい、CrO3200g/程度の高
濃度クロム酸浴にSO4 2-、F-等を適量添加した浴を用い
て金属クロムをめっきをする。次に前記と同様にその片
面にのみ錫をめっきした後、その鋼板の両面に、前記と
同様に低濃度CrO3にSO4 -、F-等を適量添加した浴を用い
て、電解クロメート処理を施せば良い。この場合、電解
クロメート処理をする前の金属クロム層の表面にクロム
水和酸化物が形成されていても、電解クロメート処理に
より、クロム水和酸化物上でなく金属クロム上にクロメ
ート層が形成される。従って、この電解クロメート処理
により、鋼板上の金属クロム層2aおよび錫層5それぞれ
の上に金属クロム層とクロム水和酸化物層が形成され
る。
この際、鋼板上の錫層が形成されていない金属クロム層
2a側における金属クロム量はクロメート処理により形成
される金属クロム量との総和で500mg/m2を超えないよう
にすればよい。500mg/m2を超えると前記のように金属ク
ロム層に電着応力によるクラックが入り易くなるからで
ある。なお、錫層5が形成されない金属クロム層2a側に
ついて、クロムめっきした後電解クロメート処理する前
にクロムめっき浴中で陽極処理(逆電解)を行っておく
とより一層塗料密着性が向上しかつ安定する。
〈実施例〉 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
(実施例1〜5および比較例1〜4) 以下の製造方法I〜IIIにより、表1に示すような本発
明の実施例、比較例となる種々のめっき量の供試材を作
成した。さらに比較例として製造方法Iにおいて両面と
も錫めっきを行なわなかったもの(ティンフリースチー
ル)および製造方法IIにおいて両面ともに錫めっきを行
ったものを作成した。
(製造方法I) 通常のぶりき・ティンフリースチール用原板を電解脱
脂、酸洗した後以下に示す(A)の条件でCrめっきを行
い、その後直ちに(C)の条件で片面にのみ錫めっきを
行った。引き続いて(D)の条件で錫めっき面にのみ電
解クロメート処理を行った。
(製造方法II) 通常のぶりき・ティンフリースチール用原板を電解脱
脂、酸洗した後(B)の条件でCrめっきを行い、その後
直ちに(C)の条件で片面にのみ錫めっきを行った。引
続いて(E)の条件で両面に電解クロメート処理を行っ
た。
(製造方法III) 製造方法IIにおいてCrめっき後、錫めっきを施さない面
にのみクロムめっき浴中で5A/dm2×0.2secの陽極処理
(逆電解)を行い、その後直ちに(C)の条件で片面に
のみ錫めっきを行った。引きき続いて(E)の条件で両
面に電解クロメート処理を行った。
条件(A)浴組成 CrO3 60g/ H2SO4 0.16g/ Na2SiF6 0.8g/ 浴温度 40℃ 電流密度 30A/dm2 (B)浴組成 CrO3 200g/ H2SO4 1g/ Na2SiF6 6g/ 浴温度 50℃ 電流密度 60A/dm2 (C)浴組成 SnCl2 5g/ HCl 100g/ 浴温度 40℃ 電流密度 30A/dm2 (D)浴組成 CrO3 30g/ H2SO4 0.25g/ 浴温度 45℃ 電流密度 15A/dm2 (E)浴組成 CrO3 20g/ NH4F 2g/ 浴温度 40℃ 電流密度 20A/dm2 (評価) 上記処理した各鋼板の性能を以下の方法で評価した。結
果を表1に示す。
(1)溶接性評価 溶接速度40m/分、溶接加圧力40kgf、オーバーラップ幅
0.4mmでシーム溶接を行い、「散り」を発生せずかつ十
分な強度の接合を形成する溶接電流の上限と下限との範
囲(適正溶接電流範囲)を求めた。尚、塗装焼付処理を
想定して、溶接前に各鋼板を210℃で20分処理した。
溶接性はこの適正溶接電流範囲が大きい程良好とされ
る。
(2)塗料密着性評価 エポキシフェノール系塗料を50mg/dm2塗装し、焼付けし
た後、反対面どうしをナイロン系接着剤で接着し、5mm
巾の接着試験片として引張試験機で引き剥し接着強度を
求めた。
(3)塗装後耐食性評価 エポキシフェノール系塗料を50mg/dm2塗装し、焼付けし
た後、トマトジュース中に55℃で2週間浸漬し、板面の
腐食状態で塗装後の耐食性を以下のように評価した。
〇……ブリスター発生、変色ともになし △……ブリスター微小、わずかに変色 ×……ブリスター発生大、変色著しい 〈効果〉 本発明によれば、溶接性法、接着法のいずれにおいても
良好に製缶できる、溶接性、接着性に優れた缶用クロム
めっき鋼板が提供される。
従って、製缶時に所望の製缶方法を用いることができ、
缶用鋼板の使用者の便宜が著しく改善される。
【図面の簡単な説明】 第1図は、本発明の缶用クロムめっき鋼板の断面図を表
わす。 符号の説明 1……鋼板、 2a,2a′,2b……金属クロム層、 3a,3b……クロム水和酸化物層、 4……クロメート層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大和 康二 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋼板の一方の面に50〜500mg/m2の金属クロ
    ム層を有し、その金属クロム層上に5〜30mg/m2のクロ
    ム水和酸化物層を有し、鋼板の他方の面に50〜500mg/m2
    の金属クロム層を有し、その金属クロム層上に0.05〜0.
    50g/m2の錫層を有し、さらにその錫層上に5〜30mg/m2
    の金属クロムおよび5〜30mg/m2のクロム水和酸化物層
    からなるクロメート層を有することを特徴とする溶接
    性、接着性に優れた缶用クロムめっき鋼板。
JP21442587A 1987-08-28 1987-08-28 溶接性、接着性に優れた缶用クロムめっき鋼板 Expired - Fee Related JPH0678596B2 (ja)

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