JPH01191772A - 加工耐食性の優れた製缶用めっき素地鋼板の製造方法 - Google Patents

加工耐食性の優れた製缶用めっき素地鋼板の製造方法

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JPH01191772A
JPH01191772A JP1354988A JP1354988A JPH01191772A JP H01191772 A JPH01191772 A JP H01191772A JP 1354988 A JP1354988 A JP 1354988A JP 1354988 A JP1354988 A JP 1354988A JP H01191772 A JPH01191772 A JP H01191772A
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河村 宏明
Yoshiki Takei
芳樹 武居
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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〕 本発明は絞りしごき缶(Drawn & Ironed
 Can 。
DI缶)、絞り再絞り缶(Drawn & Redra
wn Can 。
DRD缶入絞り缶および缶蓋など厳しい加工を受ける缶
用素材であるSn系めっき鋼板、Cr系めっき鋼板の素
地鋼板として適した加工耐食性の優れた製缶用めっき素
地鋼板の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
Snめっき鋼板、いわゆるぶりき、および金属Crとク
ロム水和酸化物の二層構造の皮膜で被覆された鋼板、い
わゆるナイン・フリー・スチール(以下TFSと略す)
は缶用素材として、広く使用されている。近年、製缶用
材料の分野にはアルミニウムなどの競合材料の進出が著
しく、安価で、かつ加工耐食性の優れた缶用表面処理鋼
板の開発が要望されている。製缶用表面処理鋼板を安価
C二する一方法として、めっき層を薄く、かつ緻密にす
ることが検討され、例えば薄Snめっき鋼板が溶接缶の
材料に使用されている。しかしながら、めっき層が薄い
ため、加工部などの耐食性は通常のぶりき、TP8より
劣り、加工の厳しい用途に使用するには、めっき素地鋼
板自体の耐食性を改良することが必要である。めっき素
地鋼板自体の耐食性を改良しようとする試みとして、製
鋼時にCrなどを添加する方法(特開昭61−6293
.特開昭61−177378、特開昭61−25337
7、特開昭62−3089 など)、鋼板表面にNiめ
っきを施し、非酸化性雰囲気中で熱処理を行い、鋼板表
面にNi拡散層を形成させる方法(特開昭57−200
592、特開昭60−155685など)、鋼板表面に
Snめっきあるいは5n−Ni合金めっきを施し、非酸
化性雰囲気中で熱処理を行い、鋼板表面にSnあるいは
SnとNiの拡散層を形成させる方法(特開昭60−5
894.特開昭60−89594 )などが知られてい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
確かC二、特開昭62−3089などに示される製鋼時
にCrを添加する方法は鋼板自体の耐食性を著しく改良
する効果があるが、Cr添加による鋼板のコストアップ
だけでなく、熱開田延後の脱スケール性、Snなどのめ
っき性、製缶加工性などに種々の問題を生じ、安価な製
缶用めっき素地鋼板として適した素材といいがたい。ま
た特開昭57−200592など≦二示されるNiめり
きした鋼板を非酸化性雰囲気中で熱処理し、鋼板表面に
Ni拡散層を形成させる方法は未加工の場合の耐食性は
改良されるが、加工した場合、Ni拡散層にクラック□
が入る。このNi拡散層は果汁などの飲料中で素地鉄よ
り電位が責であるため、このめっき素地鋼板を飲料缶用
材料に用いた場合、Ni拡散層のクラックから素地鉄の
腐食が促進され、孔食の危険性がある。したがって、こ
の方法によって得られためっき素地鋼板は製缶用めっき
鋼板の素地として満足できるものでない。さらに特開昭
60−5894、特公昭60−89594に示されるS
nあるいはan−Ni合金めつきした鋼板を非酸化性雰
囲気中で熱処理し、鋼板表面にSnあるいはSnとNi
の拡散層を形成させる方法で得られためっき素地鋼板も
Ni拡散層を形成させためっき素地鋼板と同様(二飲料
中で素地鉄のカソードとして働き、これらの拡散層のク
ラックからの素地鉄の腐食が促進されるので、製缶用め
っき素地鋼板として十分なものでない。これらの問題点
を解決し、安価で、特に加工耐食性C一対して効果があ
り、かつ冷間圧延以降の工程において特別な問題点を生
じないめっき素地鋼板を開発することを目的として、種
々検討を重ねた結果、本発明に至ったものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は冷間圧延、電解クリーニング後の鋼板表面にC
rめっきを施し、さらにSnめっきを施した後、鉄の非
酸化性雰囲気中で熱処理を施し、鋼板の表面層にCr 
−an −reの三元系拡散層を形成させることによっ
て、加工後の耐食性の優れためっき素地鋼板を提供する
ことにある。
以下、本発明の方法について具体的に説明する。
冷間圧延、電解クリーニング後の鋼板表面に金属Cr1
i3〜150I!Ig/m2のCrめっきを施し、ツイ
テ、その上層にSn量20〜500■/m2のanめっ
きを施した後、鉄の非酸化性雰囲気中で熱処理を施し、
鋼板の表面にめつきしたSn量の95%以上、およびめ
っきしたCr量のI QI/m2m上を含み、かつCr
/Sn+Crの重量比が0.02〜0.50であるCr
 −an−Fe三元系拡散層を形成させるものである。
次に、本願発明の製缶用めっき素地鋼板の製造方法につ
いて説明する。最初(:、冷間圧延、電解クリーニング
後の鋼板表面C二Crめっきを施すが、Crめっきする
ための浴として適量の助剤を添加したクロム酸浴および
硫酸クロム浴が考えられるが、適量の助剤を添加したク
ロム酸浴が高速安定生産の点から・適している。このク
ロム酸浴には通常Crめっきに使用されているサージェ
ント浴をはじめTFSの工業的な製造に使用されている
適量の硫酸とフッ素化合物を添加したクロム酸浴あるい
はフッ素化合物のみを添加したクロム酸浴が適している
。クロム酸濃度については特に限定する必要はないが、
金属Crの析出と同時に析出するクロム水和酸化物が多
いと、次工程のSnめっきに支障をきたすので、高濃度
クロム酸浴を用いることが好ましい。クロム酸濃度が1
009/l!以下の低濃度クロム酸浴を用いた場合、多
量のクロム水和酸化物が金属Cr上に析出するので、次
工程のSnめっき前に、用いたクロム酸浴中に浸漬し、
表面のクロム水和酸化物皮膜を溶解除去することが必要
である。溶解後の残存するクロム水和酸化物の量は理想
的には0であることが好ましいが、実用上クロム量とし
て5■/m2以下であれば、次工程のSnめっきに支障
をきたすことはない。めっきされる金@Cr量は3〜1
50I!Ig/m2の範囲がこのましいが、より好まし
くは5〜70■/m2である。金属Cr量が3rnQ/
m2以下であると、1 mg/rn2以上ノCrヲ鋼板
表層に拡散させることは出来ず、本発明の目的とする加
工耐食性の優れためりき素地鋼板は得られない。金gc
rは非常に酸化されやすく、めっきされた金rII4C
rの一部は鉄の非酸化性雰囲気中での熱処理ミニよって
酸化Crになる。金属Crはこのように自己酸化して鉄
の酸化を防ぐとともに、鋼板中に含まれるCの表面濃化
を防止する。また、溶接缶用鋼板のように、鋼板とSn
層の間に態とCrを介在させて、大気中の加熱工程で酸
化Crの形成等によりFe−Sn合金化をおさえ、溶接
性を改善させる方法があるが、この場合anの均一性は
加熱によって著しく悪くなること、また、Sn 、!:
 Feの合金化も疎外され、Snによる耐食性向上効果
は得られない。
本願発明の目的は、CrとSnを鋼板表面に拡散させる
ことが重要な要件であるが、そのために、酸化され易い
Crを最初にめっきし、後からSnめっきすることによ
ってCrの酸化をできるだけ押さえることを提案するも
のである。しかし、それでもCr量が150■/m2を
越えると酸化Crも増加し、後で行うSnめつき処理等
の前処理では十分に除去できなくなり、均一なanめり
き等が得られず、めつきによる耐食性向上効果を半減し
てしまう。さらに、金属Cr層上(二めっきされたSn
と素地鉄との拡散反応も抑制し、めっき素地鋼板の耐食
性が改良されないので好ましくない。つぎに Crめっ
き後、施されるSnめっきには通常電気めっきぶりきの
製造に使用されている公知のSnめりき浴、例えばフェ
ロスタン浴、硫酸浴およびハロゲン浴などが用いられる
。鋼板上にSnめっきする場合と同様な条件でSnめっ
きを施すことができるが、金@Cr上に析出したクロム
水和酸化物皮膜を除去し、かつ均一なanめっきを施す
ため(二、Snイオン濃度を通常のぶりきの製造の場合
に比較し、約1/3以下に稀釈し、Snのめっき効率を
低下させ、水素発生の多い浴を用いることが望ましい。
Crめっき後にめっきされたSnは鉄の非酸化性雰囲気
中での熱処理によって、鋼板表層と容易に拡散層を形成
する元素であるが、Sn量が20■/rn2以下では本
発明の目的とする加工耐食性の優れためつき素地鋼板は
得られず、またSnめっき量が500 mg/m2以上
であると、鋼板表層に形成されるCr −Sn −Fe
の三元系拡散層が脆くなり、加工耐食性が改良されない
。したがって、金属Cr層上にめっきされるSn量は2
0〜500ma/m2の範囲、より好ましくは50〜2
00mg/m2の範囲が本発明において適している。本
発明においては最初にCrめっきを施し、ついでSnめ
っきを施しているが、これは本発明の加工耐食性の優れ
ためっき素地鋼板を得るための必要条件である。
すなわち、金属Crは鋼板表面と直接接触していないと
、熱処理時に鋼板表層中への拡散は非常にむずかしいの
で、Crめっきを最初に施すのである。
ついでめっきされるSnは熱処理時における金rs4c
rの酸化を抑制し、金属Crの鋼板表層への拡散を助け
る効果をもっている。さらに素地鉄と拡散反応を起こし
、本発明の目的とする加工耐食性の改良に寄与している
。かりに、最初にSnめっきを施し、ついでCrめりき
を施した後、鉄の非酸化性雰囲気中で熱処理を行っても
、an−Feの三元系拡散層は形成されるが、金属Cr
はほとんど鋼板表層中シニ拡散されないので、加工耐食
性、Snなどのめっき性に優れためっき素地鋼板は得ら
れない。
本発明の方法で得られるめつき素地鋼板は製缶用のぶり
きなどのめっき素地鋼板であり、優れた加工耐食性のは
かに、製缶性の良い機械的特性も兼ね備えていることが
必須の条件である。したがって、ぶりきおよびTFSな
どの缶用鋼板の素地鋼板と同様な条件で熱処理を施すこ
とによって、鋼板表層にCr −Sn −Feの三元系
拡散層を形成させることが本発明の前提である。すなわ
ち、たとえば水素6%、窒素94%の鉄の非酸化性雰囲
気中で520〜720℃の温度で、15〜30000.
+秒の熱処理を施すことによって、めっきしたanの9
5%以上、めっきしたCrの1mg/m2以上を含み、
カッCr/Sn+Crの重量比が0.02〜0.50で
ある(:r −Sn −reの三元系拡散層を形成させ
ることが本発明において不可欠である。すでに記した熱
処理条件では、めっきしたSnのほとんどは素地鉄と反
応し、5n−Feの二元系拡散層を形成するが、金属C
rの50%以上を鋼板中に拡散させることはむずかしく
、めっきした金属Crの約15〜40%が拡散される。
したがって、鋼板表層中に拡散させようとするCr量の
少なくとも2.5倍程度の金属Crを熱処理前にめっき
することが必要である。この熱処理によって形成される
Cr −Sn −Feの三元系拡散層において、Cr 
/Sn +Crの重量比が0.02以下であると、鋼板
中に拡散されたCr量がI+!1g/m2以上でも、本
発明の目的とする加工耐食性の優れためっき素地鋼板は
得られない。これは熱処理によって形成されるCr −
an −Feの三元系拡散層中のCr1lの僅かの増加
によっても、Sn量の著しい増加となり、この拡散層が
脆くなるためと考えられる。また、 Cr / Sn 
+Crの重量比を0.50以上では、拡散層内のCrが
鋼板表面に露出した部分で酸化Crを形成するが、その
量が増加すること、また、すでに記した熱処理条件下に
おけるめっきした金属Crの拡散程度から考え、熱処理
前にめっきされる金属Cr量をSn量に対して増加させ
る必要があり、その結果、金属Crはより酸化され熱処
理後拡散せずに残存した金属Crの酸化物が増加するこ
とにより、Snめっきなどの前処理として施される電解
クリーニングで十分除去されず、Snなどの均一めっき
性およびanなどの析出の電流効率を低下させる危険性
がある。したがって、本発明において、熱処理で形成さ
れるCr −Sn −Feの三元系拡散層におけるCr
 / Sn + Crの重量比は重要な因子であり、0
.02〜0.50f7)範囲が好ましく、0.05〜0
.20 (7)範囲がより好ましい。ぶりきなどの素地
銅板の熱処理条件では、本発明で限定した範囲のSnめ
っき量であれば、すでに記したようにほとんど素地鉄と
反応し、金属Snあるいは酸化Snとして残ることはな
いが、かりに残存すると、Snめっき、TFS処理など
の前工程である調質田延時に支障をきたす恐れがあり、
あえてめっきしたSn量の95%j2を上が熱処理で形
成されるCr −Sn −Feの三元系拡散層に含まれ
るべきであると限定した。一方、本発明において、鋼板
表層中に拡散されるCr量の下限は1rng/m2に限
定したが、この下限は本発明の目的とする加工耐食性の
優れためっき素地鋼板を得るために必要な不可欠の因子
である。鋼板中に拡散されるCr量がIIlIg/m2
以下であると、たとえめっきしたCr量が3mg/m2
以上でも、得られためっき素地鋼板の加工耐食性は改良
されない。また、本発明の方法で得られためつき素地鋼
板は著しく耐食性が改良されるので、Snなどのめっき
を施すことなしに、無塗装で、あるいは塗装した後に缶
用材料に使用することも可能である。
(実施例) 以下、本発明の実施例を比較例と対比し具体的に説明す
る。
実施例1 板厚0.21 mmの冷延鋼板を4′K)オルソケイ酸
ソーダ水溶液中で、温度90℃、電流密度20A/dm
2、電解時間5秒の条件で、圧延油の脱脂処理を施し、
水洗後、(イ)に示す条件でCrめっきを施し、固液に
5秒浸漬した後水洗した。ついで、(ロ)に示す条件で
Snめっきを施し、水洗乾燥した。この試料を鉄の非酸
化性雰囲気(水素6%、窒素94%)中で温度520〜
560℃で20秒熱処理を施した。
(イl  Crめっき条件 浴組成 CrO3150get NaF          5 gel:H2SO40
,8get 浴温度        55℃ 陰極電流密度     40 A/dm2金属Cr量 
        10r87m2残存クロム水和酸化物
1l(Crとして)2■1m2 (口l  anめつき条件 浴組成 5nSOa        20 allH2S0  
        20 g/I!エトキシ化α−ナフト
ール   5 9/I!浴温度        45℃ 陰極電流密度     25 A/dm2anめっき量
      30 mg/m2実施例2 実施例1と同様の冷延鋼板を実施例1と同様の前処理を
施した後、実施例1の(イ)および(ロ)に示す条件で
、電解時間をかえてCrめっきおよびSnめっきを施し
、水洗乾燥した。ついで、実施例1と同じ非酸化性雰囲
気中で、温度640〜680℃で8時間箱型焼鈍炉を用
いて熱処理を施した。
金属Cr量      1271rIQ/m2残存クロ
ム水和酸化物量(Crとして)3■/m2 anめっき量     410 mg/m2比較例1 実施例1と同様の冷延鋼板を実施例1と同様の前処理を
施し、水洗乾燥した。
比較例2 実施例1と同様の冷延鋼板を実施例1と同様の前処理を
施した後、実施例1の(イ)に示す条件で15fIIg
/m2のCrめっきを施した後、水洗乾燥した。ついで
、実施例1と同じ非酸化性雰囲気中で同様に熱処理を施
した。
比較例3 実施例1と同様の冷延鋼板を実施例1と同様の前処理を
施した後、実施例1の(ロ)に示す条件で150 Il
)g/m2のSnめっきを施し、水洗乾燥した・ついで
、実施例1と同じ非酸化性雰囲気中で同様に熱処理を施
した。
実施例3 実施例1と同様の冷延鋼板を実施例1と同様の前処理を
施した後、実施例1の(イ)および(ロ)に示す条件で
、それぞれ電解時間をかえてCrめっきおよびSnめっ
きを施、した後、水洗乾燥した。ついで、実施例1と同
じ非酸化性雰囲気中で、温度620〜680℃で30秒
熱処理を施し、さらに2%の調質圧延を施した。その後
、(イ)に示す条件でSnめっきを施し、さらに加熱溶
融処理を施した後、50℃の3%重クロム酸ソーダ溶液
で陰極電流密度15A/dm2で2秒電解し、水洗乾燥
した。
Cr It) ?き量      50 mg/m2残
存クロム水和酸化物量(Crとして)3■7m2 anめりき量     200 @/m2(イ)熱処理
、調質圧延後のSnめっき条件浴組成 5nSO460all フェノールスルホン酸(硫酸として) 159/1 エトキシ化α−ナフトール   79/1浴温度   
     45℃ 陰極電流密度     20 A/dm2anめっき貴
2.79/m2 比較例4 比較例1で得られた試料に2%の調質圧延を施した後、
実施例3の(イ)に示す条件でλ797m2のSnめっ
きを施し、加熱溶融処理後、実施例3に示す条件で重ク
ロム酸処理を施し、水洗乾燥した。
比較例5 比較例2で得られた試料に比較例4と同様に調質圧延、
anめっき、加熱溶融処理および重クロム酸処理を施し
、水洗乾燥した。
比較例6 比較例3で得られた試料に比較例4と同様C′−調質圧
延、Snめっき、加熱溶融処理および重クロム酸処理を
施し、水洗乾燥した。
実施例4 実施例1で得られた試料に2%の調質圧延を施した後、
(イ)に示す条件で電解クロム酸処理(TFS処理)を
施し、水洗乾燥した。
(イ)熱処理、調質圧延後の電解クロム酸処理条件(T
F8処理条件) 浴組成 Cr0a         80 all・NaF  
        4 gall:H280a     
   0.5 g/J浴温度        40’C 陰極電流密度     40 A/dm2金rtscr
量      103 @/m2クロム永和酸化物量(
Crとして) 15■1m2 比較例7 比較例1で得られた試料に2%の調質圧延を施し、実施
例4の(イ)に示す条件で電解クロム酸処理を施した後
、水洗乾燥した。
比較例8 比較例2で得られた試料に2%の調質圧延を施し、実施
例4の(イ)に示す条件で電解クロム酸処理を施した後
、水洗乾燥した。
比較例9 比較例3で得られた試料に2%の調質圧延を施し、実施
例4の(イ)に示す条件で電解クロム酸処理を施した後
、水洗乾燥した。
以上の方法で得られた鋼板のめっき皮膜組成を螢光X線
法で測定後、無塗装での耐錆性、耐食性および塗装後の
加工耐食性を次に示す方法で調査した。その結果を一括
して第1表に示す。
(1)  熱処理によるCrおよびSnの鋼板中への拡
散量および率 二層めっきを施し、さらC=鉄の非酸化性雰囲気中で熱
処理した試料の全Cr@およびSn量を螢光X線法で測
定後、室温の1規定NaOH水溶液中で電流密度5 A
/dm2の条件で陰極電解、陽極電解をそれぞれ30秒
行い、鋼板表層の金IgCr、酸化Cr。
金属Sn、酸化Snを溶解し、その後、再び螢光X線法
で残存Cr量および残存Sn量を測定した。この残存G
rillおよび残存Sn量が熱処理で形成されたCr 
−Sn−Feの三元系拡散層中のCr量およびSn量と
した。
また、この処理前後のSn量よりSnの拡散率を求めた
(2)  塩水噴霧試験による無塗装での耐錆性JIS
 Z2371 C従い、塩水噴霧試験機に無塗装の試料
を鉛直線から30度の角度で立てかけ、35℃の5%N
aCJ水溶液を3時間噴霧し、錆の発生程度を10段階
にわけ評価した。錆の発生なしを10とし、発錆面積2
5〜50%を1とした。
(3)  屋内暴露試験による耐錆性 海岸付近の工場屋内6245度の角度で無塗装の試料を
立てかけ、1ケ月放置し、錆の発生程度を10段階にわ
け評価した。錆の発生なしを10とし、発錆面積25〜
50%を1とした。
(4)無塗装時の耐食性 25℃の100%グレープフルーツ溶液100−に試験
面fjf20cm”の試料を1ケ月浸漬し、溶出Fe量
を原子吸光法で測定し、rIIQldm2・dayに換
算した。
(5)  塗装加工後の耐食性 試料表面に60■/m2(乾燥重りのフェノール・エポ
キシ系塗料を塗布し、210℃で10分キエアーした後
、エリキセン試験機を用い5mm張出し加工を施し、そ
の後、試験面積20cm2の試料を25℃のo、a %
 CHaCOOH水溶液100−に2週間浸漬し、溶出
Fe量を原子吸光法で測定し、■/dm2・dayに換
算した。
〔発明の効果〕
本発明の方法で得られためっき素地鋼板は塗装後の加工
耐食性に優れ、かっanなどのめっき性にも優れている
ため、製缶用めっき素地鋼板として用いられるだけでな
く、そのまま缶用鋼板とじても用いることができ、産業
上きわめて有用なものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 鋼板表面に片面当り、金属Cr量が3〜150mg/m
    ^2、クロム水和酸化物量がCr量として5mg/m^
    2以下であるCrめっきを施し、その上層にSn量が2
    0〜500mg/m^2のSnめっきを施し、引き続き
    鉄の非酸化性雰囲気中で熱処理を施し、形成されるCr
    −Sn−Feの三元系拡散層がめっきしたSn量の95
    %以上、およびめっきした金属Cr量の1mg/m^2
    以上を含み、かつ、Cr/Sn+Crの重量比が0.0
    2〜0.50であることを特徴とする加工耐食性の優れ
    た製缶用めっき素地鋼板の製造方法。
JP1354988A 1988-01-26 1988-01-26 加工耐食性の優れた製缶用めっき素地鋼板の製造方法 Granted JPH01191772A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60190597A (ja) * 1984-03-09 1985-09-28 Toyo Kohan Co Ltd 溶接缶用表面処理鋼板及びその製造方法
JPS61130500A (ja) * 1984-11-29 1986-06-18 Kawasaki Steel Corp Sn/Cr2層めつき鋼板の製造方法
JPS63499A (ja) * 1986-06-20 1988-01-05 Nippon Steel Corp 容器用表面処理鋼板

Patent Citations (3)

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