JPH01129959A - 溶接缶用表面処理鋼板 - 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］ この発明は、飲料や食品等を詰めるのに用いる食缶の素
材のうち、電気抵抗溶接によって接合される高速製鑵プ
ロセス用缶用表面処理鋼板に関するものである。

［従来技術］ 缶用素材として、かつては、錫めっき鋼板が使われ、製
鑵時の接合には半田付けが行われていた。

しかしながら、錫の生産に限度があることから、最近で
は、錫めっき鋼板に替えてクロムめっき鋼板が使われる
ようになり、その安価なこと塗装性に優れること等から
一般缶の分野では錫めっき鋼板に取って替わった。この
ような、技術の変遷にあって、当然、接合技術も多様化
し、高速製缶プロセスに適する接合技術として、電気抵
抗加熱によるシーム溶接法が注目を浴びている。しかし
、食缶の分野で、この電気溶接法が実際に用いられてい
るのは錫めっき鋼板に対してであり、これ以外の処理鋼
板に対しては未だ実用化されていない。

製缶の過程で、缶用材は円筒状に丸められ、その継ぎ目
が非常な高速で接合されて行くが、この接合部には、缶
内容物を充填する過程で行われる高温殺菌処理（以下、
レトルト処理と称す）や内容物の長期保存に耐えるため
、十分な強度と気密性とが要求され、これらが全て保証
されなければならない。

錫めっき鋼板では、この電気溶接によって、十分な強度
と気密性とを備えた接合部が得られるが、他の処理鋼板
では十分なものが得られていない、ｉめっき鋼板では、
その適用電流範囲は数千アンペアと広いが、クロムめっ
き鋼鈑では、その適用電流範囲は精ぜい、数十アンペア
と狭い。これ以上の電流を流すと、溶接される二枚の板
の隙間から、溶けた鋼が突発的に飛び出す現象（チリと
称している）が起き、溶接部に正常なナゲツトが形成さ
れなく、強度、気密性、耐食性に問題が出てくる。この
チリの問題を解決するべく、種々の試みがなされており
、例えば特開昭６２−１３９８９８号では、クロムめっ
き層の上に、Ｓｎ。

又は、Ｃｕ、Ｎｉを突起状に付し、その上にクロメート
被膜を付している。これは、缶用材として塗料密着性に
絶大な効果のあるクロメート被膜は溶接、電流の通過を
妨げるが、この被膜を省く事は出来ないので、Ｓｎ、又
は、Ｃｕ、Ｎｉの突起を作り、溶接時に、この被膜が壊
れ易いようにしているのである。これと同時に、この突
起を電流の通路としようとするものである。しかしなが
ら、このような努力にもかかわらず、溶接電流の通路が
不均一に生じ、従ってチリの現象を防ぐ事ができず、こ
の生産性の高い電気溶接の実用できる食缶用表面処理鋼
板は未だ作りだされていない。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の表面処理鋼板では、錫めっき鋼鈑を除いて、食缶
用材として電気溶接を適用出来るものはない、十分な溶
接電流を適用しようとすると、溶けた鋼が突発的に噴き
出すチリの現象が発生してしまうからである。

この問題を解消するために、この発明はなされたもので
、溶接電流の通路を均一化しチリの現象を防ぎ、十分な
溶接電流の適用のできる食−缶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。

［問題点を解決するための手段］ 即ち、この発明は、（１）片面に厚さ ０．００５〜５μｍのドライプロセスによるＣｒめっき
被膜を有し、他面に厚さ０．００５〜５μｍのＴｉ、Ａ
ｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、又は、Ｓｎのうちの一種からなるドラ
イプロセスによるめっき被膜を有する溶接缶用表面処理
鋼板、（２）片面に厚さ０．００５〜５μｍのドライプ
ロセスによるＮｉめっき被膜を有し、他面に厚さ０．０
０５〜５μｍのＴｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、又は、Ｓｎの
うちの一種からなるドライプロセスによるめっき被膜を
有する溶接缶用表面処理鋼板である。

電気抵抗溶接では、溶接しようとする面を向かい合わせ
て重ね、電極と電極の間に挿み、圧力をかけながら電極
間に所定周波数の交流電流を流すことによって加熱溶接
する。溶接面は、微視的には決して平坦なものではなく
、お互いに、点接触をしている。錫めっき鋼板の場合に
、大きな溶接電流が適用出来その適用範囲が大きいのは
、錫金属が軟らかく、上記の接触点の面積が大きくなる
のに加えて、錫の融点が低いので、通電開始後短時間で
溶融し、点接触から面接触に変じ、均一な通電が得られ
るためである。クロムめっき鋼板では、めっき金属が硬
く、融点も高く溶けにくい。

溶接電流の通電時間は１ｍｓ以下と短く、めっき金属が
溶けないうちに通電が終わってしまう場合には、十分な
溶接強度や気密性が得られず、溶接不良となる。電流量
を増やした場合、めっき金属の溶けるところと溶けない
ところとができ、溶けた部分には電流が流れ易くなる。

この部分への電流集中が局所的に過度になると、母材の
調進まで溶は出すが、溶鋼は溶接時の加圧力により接合
部以外の部分に押し出されてしまう、これがチリと呼ば
れる現象である。このため、めっき金属が硬い場合には
、溶接電流の上下に限界が生じて狭い電流範囲しか適用
出来なくなる。

従来、クロームめっきは水溶液を用いて電気めっきされ
ていた。電気めっきされた被膜は、電着時の水素吸蔵に
よる応力の残留、或は、めっき液への添加剤の共析によ
る歪み等のために、硬”くなる事が知られている。この
状況を調べてみると、硫酸酸性水溶液から電気めっきさ
れたクロムめっき被膜の硬さはビッカース硬度で４００
〜８００であったが、真空蒸着によるめっき被膜では１
７０、イオンブレーティングによるものでは７０であっ
た。めっき金属がＮｉの場合も同じ傾向があり、イオン
ブレーティングによるＮｉめつき被膜のビッカース硬度
は４０以下であった。

このようなことから、缶の内面に相当する鋼板の面にＣ
ｒ或はＮｉをドライプロセスによってめっきした被膜を
有すると、電気抵抗溶接の適用が可能となる。この場合
後に実験結果に示すが、被膜の厚さとして０．００５μ
ｍは必要であり、又、５μｍあれば十分である。

又、缶の外面は耐錆性と印刷性等の表面外観が重要視さ
れるので、これにはＴｉやＡｌ、Ｃｒ。

Ｎｉ、Ｓｎ等の金属が適しており、これらの金属をドラ
イプロセスによってめっき処理すると均一な美しい被膜
が得られる。被膜の均一性を確保するには、被膜の厚さ
は０．００５μｍは必要であり、５μｍ在れば十分であ
る。

本発明では上述した被膜だけでも十分その効果を発揮す
るが、更にその表面にアルミニウム化成処理（燐酸塩処
理、クロメート処理、燐酸クロム処理等を浸漬、スプレ
ー、電処理などを用いて行う）で形成された被膜（層０
．０１〜０．１μｍ程度）を設けることによって、効果
が向上する。

［発明の実施例］ 鋼板の片面にＣｒ又はＮｉをイオンブレーティングした
もの、及び、真空蒸着したもののもう一方の面にＡｌ、
又は、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｎｉを真空蒸着して、この発
明になる表面処理鋼板を作製した。他に、比較のために
一従来作られてきた電気めっき処理鋼板と被膜厚さの薄
いイオンブレーティング処理鋼板を準偏し、めっき被膜
の硬さを測定するとともに、溶接に適用出来る電流範囲
と缶外面に相当する面の加工後耐錆性とを測定した。

これらの結果を、第１表に示す。

第１表 実施例１〜１０は無潤滑油調圧した０、２１ｍｍ厚の冷
延鋼板を真空中で２００℃、１０秒の予備加熱処理を行
った後、その缶の内面に相当する方の面にイオンブレー
ティング処理を施し、他方の缶外面に相当する面に、真
空蒸着処理を施したものである。実施例１１．１２は実
施例１〜１０と同様の処理をした冷延鋼板の両面とも真
空蒸着処理を施したものである。

尚、イオンブレーティング処理は以下の条件で行った。

真空度：６Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ 基板温度：２００℃ 蒸発方法：エレクトロンビーム加熱 基板−るつぼ距離：５０ｃｍ バイアス電圧：　５００ｖ イオン化電流＝２５ｖ 又、真空蒸着処理は以下の条件で行った。

真空度：６Ｘ１０−６Ｔｏｒｒ 基板温度：２００℃ 蒸発方法：エレクトロンビーム加熱 基板−るつぼ距離：５０ｃｍ 比較例１は、調圧した０、２１ｍｍ厚の冷延鋼板をアル
カリ水溶液中で電解脱脂し、ついて水洗し、電解脱脂し
、水洗した後、従来のようにＣｒを電気めっきしたもの
で、めっき浴は Ｃｒ　Ｏ４３００ｇ　／　１　、　Ｎ　ａ　２　Ｓ　Ｏ
４４ｇ　／　ｌ　。

浴温４０℃、電流密度３０Ａ／ｄ♂ の条件で処理した。比較例２は、比較例１と同様の処理
をした冷延鋼板にＮ１を電気めっきしたもので、めっき
浴は、Ｎ　ｉ　Ｓ　Ｏ４２００ｇ　／　１　。

ＮｉＣ１２５０ｇ／ｌ、Ｎ３　ＢＯ２５０ｇ／ｌ　。

ｆ）Ｎ２．５．浴温４０℃、電流密度２０　Ａ／ｄ♂の
条件で処理した。比較例３は、実施例１〜１０と同様の
処理をした冷延鋼板の缶内面に相当する面に前記と同様
の条件でＣｒを薄＜　（０，００３μｍ）イオンブレー
ティングし、他面は、前記と同様の条件でＡＩを真空蒸
着したものである。

溶接適用電流範囲は、十分な接合強度が得られる最も少
ない溶接電流（下限）と溶接電流を増やしてチリが発生
し始める電流（上限）とを調べることによって求めた。

耐錆性は、缶外面に相当する面を外側にして１８０°−
ｏｔ曲げ加工後、塩水噴霧試験３．５時間を行い、錆の
発生状況を観察し、全く錆の認められないものを○、錆
のやや認められるものをΔ、錆の甚だしく認められるも
のを×で表示した。

第１表に見られるように、電気めっきされた被膜の硬度
が数百を示すのに対し、ドライプロセスで処理された被
膜はずっと軟らかい、そして、溶接適用電流範囲は従来
の電気クロムめっきでは殆ど零に近く、電気ニッケルめ
っきでは１２０ＡＬか無いが、ドライプロセスによる処
理鋼板では４００Ａ以上と拡大されており、安定した電
気溶接ができることを物語っている。但し、めっき被膜
の厚さを０．００５μｍよりも薄くした比較例３ではそ
の効果は十分ではない。

次に、耐錆性を見ると、ドライプロセスで処理したもの
は明らかによいが、電気めっき処理では錆が見られる。

これは電気めっき被膜が硬く、１８０”　−ｏｔ曲げ加
工で被膜に亀裂を生じたためであり、ドライプロセスで
はこの点でも、改良されている。

［発明の効果コ 以上述べてきたように、この発明になる表面処理鋼板は
、ドライプロセスにより施されためつき被膜を有してい
るので、被膜が軟らかく溶接電流が均一に流れ、チリが
発生しに＜＜、従って溶接適用電流範囲が広い、このた
・め、高速製缶プロセスにおいて、十分な強度と気密性
をもった接合部が安定して得られるようになった。これ
に加えて、缶外面においても、被膜の軟質化により加工
後の耐錆性が改善された表面処理鋼板であり、この発明
の産業面での効果は極めて大きい。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）片面に厚さ０．００５〜５μｍのドライプロセス
   によるＣｒめっき被膜を有し、他面に厚さ０．００５〜
   ５μｍのＴｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、又は、Ｓｎのうちの
   一種からなるドライプロセスによるめっき被膜を有する
   溶接缶用表面処理鋼板。
2. （２）片面に厚さ０．００５〜５μｍのドライプロセス
   によるＮｉめっき被膜を有し、他面に厚さ０．００５〜
   ５μｍのＴｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、又は、Ｓｎのうちの
   一種からなるドライプロセスによるめっき被膜を有する
   溶接缶用表面処理鋼板。