JPH0214438B2 - - Google Patents
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- JPH0214438B2 JPH0214438B2 JP61220521A JP22052186A JPH0214438B2 JP H0214438 B2 JPH0214438 B2 JP H0214438B2 JP 61220521 A JP61220521 A JP 61220521A JP 22052186 A JP22052186 A JP 22052186A JP H0214438 B2 JPH0214438 B2 JP H0214438B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/38—Chromatising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
- C25D5/12—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
- C25D5/50—After-treatment of electroplated surfaces by heat-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
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- Metallurgy (AREA)
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- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明はシーム溶接性、耐食性に優れた表面処
理鋼板の製造方法に関するもので、特に缶胴をシ
ーム溶接法で接合する金属容器用素材としての利
用価値が大きい。 〔従来の技術〕 従来電解Snメツキ鋼板(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メツキ鋼板(以下TFS−NT)
が知られており、3ピース缶製缶法としてそれぞ
れハンダ接合、接着接合、シーム溶接等によつて
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、製缶法も従来のハンダ付に替りシーム
溶接法が採用され始めたが、Snメツキ量が片面
当り0.20μm厚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(Niメツキ鋼板)
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。 〔発明が解決しようとする問題点〕 これに対し本発明者は特開昭60−75586号等で
鋼板上に微量Niメツキ被覆を行つた後Snメツキ
する手法を発明し、加熱時に形成されるFe−Sn
合金層が微量のNiによつて緻密化することから
耐食性が向上し、そして加熱時のFe−Sn合金化
反応が抑制されることで、シーム溶接性も向上す
ることを知見した。さらに本発明者はこれらシー
ム溶接缶用素材としての特性には表面に存在する
金属Snの分布状態が影響し、金属Snの分布状態
が均一であるより不均一な凹凸分布を有する方が
特性が良好となることも見い出し、特願昭61−
16471号にて既に出願した。 これらは確かに従来の単純な薄Snメツキ鋼板
と比較して、シーム溶接性等に効果を有するが、
得られる特性が一定でなくバラツキを持つため、
シーム溶接性、耐食性等特性が安定して良好な素
材が望まれていた。このため本発明者は鋼板上に
微量のNiメツキ処理を施した後、Snメツキを重
層被覆する鋼板の特性をさらに改善すべくその製
造条件の詳細を鋭意検討し、本発明に到達したの
である。 〔問題点を解決するための手段・作用〕 本発明表面処理鋼板は鋼板表面に片面当り2〜
100mg/m2のNiを不連続な島状に被覆した後、引
き続き片面当り200〜2000mg/m2のSnメツキを施
こし、さらにSnメツキ層融点以上での加熱処理
を施こした後、電解クロメート処理を施すもので
あり、本発明のポイントは、鋼板表面に形成する
片面当り2〜100mg/m2のNi層を不均一な島状に
被覆する点にある。このように本発明はNiを下
地メツキする薄Snメツキ鋼板の最適な製造方法
を提供するものであり、本発明と同量のNiを連
続な均一層として被覆する場合と比較し、シーム
溶接性、耐食性等特性が安定して良好となる。本
発明をさらに詳しく説明する。 溶接缶用素材として使用される片面当り200〜
2000mg/m2のSnメツキ鋼板に要求される特性で最
も重要なのは、シーム溶接性であり、そして塗膜
下錆等の耐食性である。これら特性には、Fe/Sn
界面に形成されるFe−Sn合金層又金属Sn層等の
構造、形態、分布が大きく影響することが知られ
ている。このためSnメツキを施す前に片面当り
2〜100mg/m2のNiメツキ処理を施す手法が考案
され、このNiメツキ前処理によつてFe/Sn界面
に形成されるFe−Sn合金層が緻密化し、耐食性
の向上、さらに塗装焼付等加熱工程でのFe−Sn
合金化反応が抑制されることでシーム溶接性向上
に寄与する金属Snの確保が同一Snメツキ層の場
合に容易となるのである。このように溶接缶用薄
Snメツキ鋼板の特性はNiメツキ前処理によつて
確かに向上し、さらに本発明者が特願昭60−
24749号、特願昭61−16471号で既に出願したよう
にSnメツキ層の分布状態を不均一な凹凸分布と
することで特性はより向上する。そしてこのよう
なSnメツキ層の凹凸分布状態を安定して得るた
め藤本らは〓鉄と銅〓(Vol72.No.5S445)でNiメ
ツキ処理前にアルカリ浴中で陽極処理を施す必要
があることを報告し、さらに一般的にはSnメツ
後のフラツクス処理条件の影響も大きいことが知
られている。しかしこのような対策を取つても安
定した特性を得ることはできず、本発明者は鋼板
上に施こす微量のNiメツキ処理に着目して研究
を行ない、Niの分布状態を不連続な島状とする
ことで、溶接缶用素材としての特性を安定して満
足できることを見い出したのである。 シーム溶接缶用薄Snメツキ鋼板に要求される
特性は、シーム溶接性、耐食性であるが、前述し
たようにこれら特性には緻密で耐食性に優れた
Fe−Sn合金層の形成及び本発明者が特願昭61−
16471号で既に知見したような凹凸分布を有する
Snメツキ層形態の影響が大きく、これにはNiメ
ツキ処理時のNi分布状態が大きく影響すること
を本発明者は知見した。鋼板上に片面当り2〜
100mg/m2のNiを被覆する際、このNiを均一に連
続して被覆する場合と不均一な島状に被覆する場
合では、Fe/Sn界面に形成されるFe−Sn合金層
の形成状況そしてSnメツキ層の分布状況が大き
く異なり、Niを不均一な島状に分布させると緻
密で耐食性に優れたFe−Sn合金層、及び凹凸分
布を持つSnメツキ層が、製造工程中のSnメツキ
処理条件、Snメツキ後の溶融加熱処理条件等の
若干の変動が有つても安定して形成され、その結
果シーム溶接缶用素材としての特性が安定して優
れたものになる。次にこのNiメツキ層の不均一
な島状分布状態及びNi分布状態がSnメツキ層の
凹凸分布等に大きく影響する理由についてさらに
詳しく説明する。 Niメツキ層の不均一な島状分布であるが、こ
れには様々な分布状況が有り、その例を第1図、
第2図に示す。第1図は素地鋼板1上に連続した
Ni層を有するが、その分布が不均一な凹凸状を
なす場合であり、この場合Ni層凹部の最低厚を
hnio及び凸部の最大厚をhnaxとした時hnax≧2hnio
の関係を持つことが必須となり、hnax≧0.002μm
の範囲を満足する必要がある。さらにNiメツキ
厚が0.001μm以上である領域が鋼板表面の面積率
にして少なくとも90%以下であることが本発明の
要件であり、又下限は特に規定しないが、10%以
上が望ましい。これはこの範囲を満足しなけれ
ば、本発明の意義が失われ、例えば最適なSnメ
ツキ層凹凸分布を得ることが困難となるからであ
る。 次に第2図はNi層が完全に不連続となり、Ni
が付着せず素地鋼板1の表面が部分的に露出して
いる場合であり、この場合素地鋼板1の露出部に
は酸化Fe皮膜が存在していても良い。この様に
Ni層が完全に不連続な島状を呈する時にもNiが
着している部分の最大Ni厚hnaxは0.002μm以上で
ある必要があり、又Niの鋼板表面被覆率は鋼板
表面面積率として少なくとも90%以下であること
が好ましい。又下限は特に限定しないが、10%以
上であることが望ましい。限定理由は第1図の場
合と全く同様である。ここではNiメツキ層の不
均一な島状分布例として以上の2例について述べ
たが、第1図の例と第2図の例が混在する場合等
様々な分布状態が考えられ、一般的な概念である
不均一な島状のNiメツキ分布を持つ場合全てが
本発明範囲に含まれるものである。なおこのよう
なNiの不均一な島状分布状態はEPMA(Electron
Probed Micro Analyser又はAES(Auger
Electron Spectroscopy)等の手法で確認でき
る。そしてこのような不均一な島状Niメツキ分
布とすることで、シーム溶接缶用素材としての薄
Snメツキ鋼板の特性が向上する理由は次のよう
に考えられる。 すなわちこのようなNiメツキ前処理層を有す
る薄Snメツキ鋼板の製造プロセスを考え、それ
に伴うメツキ断面構造の変化をモデル図で示すと
第3図に示す如くである。第3図はNiメツキ層
が本発明例の不均一島状分布を呈する場合(この
場合第2図で示した例)及び従来の連続した均一
分布を持つ場合両者を比較して示すが、本発明の
ようにNiが不均一な島状に存在する場合は、Ni
が厚く存在する部分及びNiが少ないが、もしく
は存在しない部分でのSnメツキ層溶融処理に於
けるFe−Sn合金層(この場合Fe−Ni−Sn三元合
金となる)の生成挙動が異なり、Niが厚く存在
する部分では合金化スピードが速く、Fe−Sn合
金生成が速いと共に合金量も多くなるのに対し、
Niが少ないか、もしくは存在しない部分ではFe
−Sn合金生成が遅れ、合金量が少なくなるため
結果として生成したFe−Sn合金層の分布状態は
最初にNiが島状に存在した分布状況と対応した
凹凸分布を持つようになる。そして一般に学会等
で公知な如く、Fe−Sn合金上とFe−Sn合金層が
薄いか、もしくは存在しない部分の間で溶融した
Snの濡れ性が異なるため、Snメツキ層溶融加熱
処理の初期の段階で溶融Snの濡れ性の相違に基
き、Snメツキ層も第3図に示すように、最初
にNiが島状に存在した分布状況と対応した凹凸
分布を安定して持つようになるのである。 これに対し、Niを連続な均一分布となるよう
被覆した場合は鋼板表面で均一にFe−Sn合金が
生成し成長するため、鋼板表面の局部的な溶融
Sn濡れ性の差が小さいため、Snメツキ層溶融加
熱処理終了後のSnメツキ層分布状態は基本的に
第3図に示すような均一な分布を呈し、Snメ
ツキ処理後のフラツクス条件の変化で、第3図
に示すような凹凸分布を有するSnメツキ層にな
つたり、又第3図,の状態が混存するような
Snメツキ層となつたりして、結果的にシーム溶
接性、耐食性等特性が不安定になるのである。 このようにNiメツキ層の分布状態が最終製品
としてのFe−Sn合金層、及びSnメツキ層の構造
に大きく影響することが、本発明者の研究によつ
て判明し、Niを不均一な島状分布とすることで
初めて溶接缶用素材としての薄Snメツキ鋼板の
特性を安定して向上させることが可能となつたも
のである。 引き続き本発明製造方法について限定理由と共
にさらに説明する。本発明は通常の方法で表面清
浄化した鋼板をメツキ原液として使用するが、そ
の使用する原板、又表面清浄化処理について何ら
限定するものでなく、表面清浄化時に硫酸等の酸
洗処理浴、又カ性ソーダ等脱脂処理浴中で陽極電
解する手法も含まれる。引き続き片面当り2〜
100mg/m2のNiを前述したような不均一な島状に
被覆するが、Niメツキ処理浴としては一般的な
ワツト浴等の硫酸浴が使用でき、処理浴組成、電
解電流密度等電解条件の調整で本発明のポイント
となる不均一島状のNiメツキ分布を得ることが
できる。なお本発明にはこのようなNiメツキ分
布を得られる手法であれば、電気メツキ法によら
ず、無電解メツキ法等の手法も当然包含されるも
のであり、又Niメツキ後に陽極電解処理を施す
場合も含まれる。また、Niメツキ後加熱処理に
より鋼中に拡散させてもよい。ここで平均した
Niメツキ量を片面当り2〜100mg/m2と限定した
のはNi量がこれ以上に増加するとNiメツキ分布
を不均一な島状とすることが困難となり、特性が
低下するからであり、又Ni量の下限は平均被覆
量として片面当り2mg/m2とする。これはNiメツ
キ前処理によるFe−Sn合金層の緻密化等耐食性
向上効果等を維持するためであり片面当り5mg/
m2以上が好ましい。なおNi中にZn、Fe、P、B
の一種又は二種以上が重量%として20%以下含有
した場合も本発明に含むものとする。 次にSnメツキ被覆を施こすが、手法としては
電気メツキ法が最も合理的であり、通常のSnメ
ツキ処理法がそのまま適用できる。Snメツキ量
として片面当り200〜2000mg/m2と限定したのは
Sn量が限定値以上に増大しても本発明の効果は
飽和し、コストアツプとなるからであり、又下限
はシーム溶接性、耐食性の面から片面当り500mg/
m2以上とした。なおSnメツキ量は鋼板の表/裏
で相違する差厚メツキとしても良い。 本発明はSnメツキ後水洗しそのまま、又は一
般に使用されるフエノールスルフオン酸を主体と
するフラツクス又は塩化アルモニウム等塩化物を
主体とするフラツクス等に浸漬し、乾燥後Snメ
ツキ層溶融加熱処理が施される。フラツクス処理
を施すか又は施さず直接Snメツキ層溶融加熱処
理を施すかは状況に応じて適時選択でき、又フラ
ツクス浴濃度を通常のぶりき製造時に使用される
濃度の1/2〜1/3に調整して実施することもでき
る。Snメツキ層溶融加熱処理の方法は一般的な
抵抗加熱法、高周波誘導加熱法が利用でき、その
雰囲気として不活性ガス中で実施することもでき
る。又このSnメツキ層溶融加熱時にFe/Sn界面
に形成されるFe−Sn合金の平均被覆量は合金中
のSn量として被覆する全Sn量の1/3程度以下に抑
制することが望ましい。 本発明による不均一島状Niメツキを施し、引
き続きSnメツキ処理、Snメツキ層溶融加熱処理
を施すことで、薄Snメツキ鋼板のメツキ層状態
を溶接缶用素材として最も好ましい状態にコント
ロールすることが可能となり、本発明者が既に出
願した特願昭61−16471号に示す状態を容易に安
定して保つことが可能となる。 本発明は塗装後使用されることが多く、最表面
に不動態化処理としてクロメート処理を施すが、
これはTFS−CTのクロメート処理として工業的
に実施されている方法で十分であり、一般にはア
ニオンを添加しない無水クロム酸浴中、又は硫酸
イオン、フツ素イオン等を少量添加した無水クロ
ム酸浴中等でのカソード還元処理が適用ででき
る。又本発明に於いても学会等で公知であるクロ
メート被覆層中の共析アニオンを低減、除去する
各種手法を適用可能であることは言うまでもな
い。すなわち本発明のクロメート被覆はクロム水
和酸化物のみで構成されてもよくまた金属クロム
とクロム水和酸化物から構成されてもよい。この
クロメート被覆量としては金属クロム換算で3〜
30mg/m2の範囲が好ましい。その理由は、3mg/m2
以下では耐食性、塗料の密着性が不十分であり、
また30mg/m2以上では溶接性が低下するからであ
る。 〔実施例〕 次に本発明の実施例について説明する。 実施例 1 通常の条件で表面清浄化した鋼板両面にに示
す処理浴中で各種条件にて片面当り平均量として
片面当り2〜120mg/m2のNiメツキ処理を施し、
処理浴組成、PH、さらに電解電流密度等電解条件
を変更することで、Niメツキ層状態を本発明の
不均一島状分布及び比較例としての連続な均一分
布に作り分けた。このNiメツキ層状態はAES,
EPMAで調査し、第一表にNi分布状態を不均一
島状分布及び連続均一分布と分類し、さらにNi
メツキ層最大厚、及びNiメツキ厚が0.001μm以
上である領域の面積率で示した。なお本発明要件
はNiメツキ層最大厚が0.002μm以上又Niメツキ
厚が0.001μm以上である領域が鋼板表面の面積率
として90%以下であることである。引き続きに
示す処理浴中で片面当り被覆量として800及び
1000mg/m2のSnメツキ処理後に示したフラツク
ス溶液中へ浸漬、乾燥し、抵抗加熱法を用いて大
気雰囲気中でSnメツキ層溶融加熱処理を施した。
Snメツキ層溶融加熱処理条件は、溶融加熱処理
時にFe/Sn界面に形成されるFe−Sn合金中のSn
量が全Snメツキ量の1/3となるような条件で実施
した。 そしてに示す条件で電解クロメート処理を施
し、金属クロム換算で片面当り12〜17mg/m2のク
ロメート被膜層を形成し供試料とした。 NiSO4・7H2O:200g/ NiCl2・6H2O:60g/ H3BO3:50g/ 浴温50℃ 浴PH:1.8〜4.0 陰極電流密度:5〜50A/dm2 硫酸錫:25g/ フエノールスルフオン酸:30g/ エトキシ化α−ナフトール スルフオン酸:2g/ 浴温:40〜50℃ 陰極電流密度:20A/dm2 [フエノールスルフオン酸:1〜2g/] 浴温45℃ CrO3:20〜100g/ H2SO4:0.1〜1.0g/ Na2SiF6:0〜3g/ 浴温:40〜60℃ 陰極電流密度:5〜90A/dm2 実施例 2 実施例1に於いてSnメツキ処理浴としてに
替えの条件とし、又Snメツキ処理後のフラツ
クス処理を省略し、水洗のみとした実施例であ
り、その他項目は実施例1と同じ 塩化第一錫:75g/ 弗化ナトリウム:25g/ 弗化水素カリウム:50g/ 塩化ナトリウム:45g/ 浴温:40〜50℃ 陰極電流密度:20〜40A/dm2 比較例 実施例1に於いてNiメツキ処を全て省略した
比較例でその他項目は実施例1と同じ そして本発明実施例及び比較例は製造チヤンス
ごとの特性のバラツキ範囲を確認するため、全く
同一の製造条件で2回の試作を行ない、それぞれ
特性を同一チヤンスで評価し、2回の製造チヤン
スのバラツキを考慮して総合評価した。 なお従来例として片面当りのSnメツキ量が
2800mg/m2の#25ぶりきを同時に評価した。評価
試験は下記の(A),(B)2項目について実施し、その
結果を第1表に示した。 (A) シーム溶接性テスト 各試片を缶胴に成形した後、製缶用シーム溶
接接機を使用して、缶胴接合部のラツプ幅0.4
mm、加圧力45Kgf、製缶速度45mpmの条件で、
溶接2次電流を変化させることによつて調査し
た。そして評価は良好な溶接が可能な溶接2次
電流範囲で表示した。 適正溶接2次電流の下限値は溶接部の強度の
下限で、又上限値はスプラツシユ発生の上限で
決定したが溶接部の強度は衝撃テスト及び溶接
部にV形のノツチを入れペンチで引きさく引き
さきテストにより判定し、シーム溶接部の外観
は目視で散りの有無等より判定した。なおシー
ム溶接性テストに供した試片は全て電気エアー
オーブン中で210℃、20分の空焼を行つた。 (B) 耐塗膜下錆性テスト 各試片に製缶用エポキシ−フエノール塗料を
片面当り55mg/dm2ロールコートし、205℃で10
分間焼付し、さらに190℃で10分間追焼処理し
た。そしてカツターナイフを用いて塗膜にスク
ラツチを入れ、エリクセン試験機で5mmのエリ
クセン加工を施し供試サンプルとした。供試サ
ンプルは5%NaClを用いた塩水噴霧を1時間
行つた後25℃、相対湿度85%の恒温、恒湿試験
機中に14日間保定し、スクラツチ部から発錆状
況を目視評価した。判定は◎糸錆発生なし、〇
発生小、△やや大、×大とした。 以上の試験結果は第1表より明らかなように本
発明実施例に於いて本発明限定範囲を満足するも
のは、2回の製造チヤンス共得られた特性は安定
しており、製造チヤンスごとのドラツキが少ない
優れた特性が得られるのに対し、本発明限定範囲
を満足しないもの及び比較例例は2回の製造チヤ
ンスのうち少なくとも1回は得られる特性が不十
分であり、劣つていることが判る。
理鋼板の製造方法に関するもので、特に缶胴をシ
ーム溶接法で接合する金属容器用素材としての利
用価値が大きい。 〔従来の技術〕 従来電解Snメツキ鋼板(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メツキ鋼板(以下TFS−NT)
が知られており、3ピース缶製缶法としてそれぞ
れハンダ接合、接着接合、シーム溶接等によつて
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、製缶法も従来のハンダ付に替りシーム
溶接法が採用され始めたが、Snメツキ量が片面
当り0.20μm厚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(Niメツキ鋼板)
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。 〔発明が解決しようとする問題点〕 これに対し本発明者は特開昭60−75586号等で
鋼板上に微量Niメツキ被覆を行つた後Snメツキ
する手法を発明し、加熱時に形成されるFe−Sn
合金層が微量のNiによつて緻密化することから
耐食性が向上し、そして加熱時のFe−Sn合金化
反応が抑制されることで、シーム溶接性も向上す
ることを知見した。さらに本発明者はこれらシー
ム溶接缶用素材としての特性には表面に存在する
金属Snの分布状態が影響し、金属Snの分布状態
が均一であるより不均一な凹凸分布を有する方が
特性が良好となることも見い出し、特願昭61−
16471号にて既に出願した。 これらは確かに従来の単純な薄Snメツキ鋼板
と比較して、シーム溶接性等に効果を有するが、
得られる特性が一定でなくバラツキを持つため、
シーム溶接性、耐食性等特性が安定して良好な素
材が望まれていた。このため本発明者は鋼板上に
微量のNiメツキ処理を施した後、Snメツキを重
層被覆する鋼板の特性をさらに改善すべくその製
造条件の詳細を鋭意検討し、本発明に到達したの
である。 〔問題点を解決するための手段・作用〕 本発明表面処理鋼板は鋼板表面に片面当り2〜
100mg/m2のNiを不連続な島状に被覆した後、引
き続き片面当り200〜2000mg/m2のSnメツキを施
こし、さらにSnメツキ層融点以上での加熱処理
を施こした後、電解クロメート処理を施すもので
あり、本発明のポイントは、鋼板表面に形成する
片面当り2〜100mg/m2のNi層を不均一な島状に
被覆する点にある。このように本発明はNiを下
地メツキする薄Snメツキ鋼板の最適な製造方法
を提供するものであり、本発明と同量のNiを連
続な均一層として被覆する場合と比較し、シーム
溶接性、耐食性等特性が安定して良好となる。本
発明をさらに詳しく説明する。 溶接缶用素材として使用される片面当り200〜
2000mg/m2のSnメツキ鋼板に要求される特性で最
も重要なのは、シーム溶接性であり、そして塗膜
下錆等の耐食性である。これら特性には、Fe/Sn
界面に形成されるFe−Sn合金層又金属Sn層等の
構造、形態、分布が大きく影響することが知られ
ている。このためSnメツキを施す前に片面当り
2〜100mg/m2のNiメツキ処理を施す手法が考案
され、このNiメツキ前処理によつてFe/Sn界面
に形成されるFe−Sn合金層が緻密化し、耐食性
の向上、さらに塗装焼付等加熱工程でのFe−Sn
合金化反応が抑制されることでシーム溶接性向上
に寄与する金属Snの確保が同一Snメツキ層の場
合に容易となるのである。このように溶接缶用薄
Snメツキ鋼板の特性はNiメツキ前処理によつて
確かに向上し、さらに本発明者が特願昭60−
24749号、特願昭61−16471号で既に出願したよう
にSnメツキ層の分布状態を不均一な凹凸分布と
することで特性はより向上する。そしてこのよう
なSnメツキ層の凹凸分布状態を安定して得るた
め藤本らは〓鉄と銅〓(Vol72.No.5S445)でNiメ
ツキ処理前にアルカリ浴中で陽極処理を施す必要
があることを報告し、さらに一般的にはSnメツ
後のフラツクス処理条件の影響も大きいことが知
られている。しかしこのような対策を取つても安
定した特性を得ることはできず、本発明者は鋼板
上に施こす微量のNiメツキ処理に着目して研究
を行ない、Niの分布状態を不連続な島状とする
ことで、溶接缶用素材としての特性を安定して満
足できることを見い出したのである。 シーム溶接缶用薄Snメツキ鋼板に要求される
特性は、シーム溶接性、耐食性であるが、前述し
たようにこれら特性には緻密で耐食性に優れた
Fe−Sn合金層の形成及び本発明者が特願昭61−
16471号で既に知見したような凹凸分布を有する
Snメツキ層形態の影響が大きく、これにはNiメ
ツキ処理時のNi分布状態が大きく影響すること
を本発明者は知見した。鋼板上に片面当り2〜
100mg/m2のNiを被覆する際、このNiを均一に連
続して被覆する場合と不均一な島状に被覆する場
合では、Fe/Sn界面に形成されるFe−Sn合金層
の形成状況そしてSnメツキ層の分布状況が大き
く異なり、Niを不均一な島状に分布させると緻
密で耐食性に優れたFe−Sn合金層、及び凹凸分
布を持つSnメツキ層が、製造工程中のSnメツキ
処理条件、Snメツキ後の溶融加熱処理条件等の
若干の変動が有つても安定して形成され、その結
果シーム溶接缶用素材としての特性が安定して優
れたものになる。次にこのNiメツキ層の不均一
な島状分布状態及びNi分布状態がSnメツキ層の
凹凸分布等に大きく影響する理由についてさらに
詳しく説明する。 Niメツキ層の不均一な島状分布であるが、こ
れには様々な分布状況が有り、その例を第1図、
第2図に示す。第1図は素地鋼板1上に連続した
Ni層を有するが、その分布が不均一な凹凸状を
なす場合であり、この場合Ni層凹部の最低厚を
hnio及び凸部の最大厚をhnaxとした時hnax≧2hnio
の関係を持つことが必須となり、hnax≧0.002μm
の範囲を満足する必要がある。さらにNiメツキ
厚が0.001μm以上である領域が鋼板表面の面積率
にして少なくとも90%以下であることが本発明の
要件であり、又下限は特に規定しないが、10%以
上が望ましい。これはこの範囲を満足しなけれ
ば、本発明の意義が失われ、例えば最適なSnメ
ツキ層凹凸分布を得ることが困難となるからであ
る。 次に第2図はNi層が完全に不連続となり、Ni
が付着せず素地鋼板1の表面が部分的に露出して
いる場合であり、この場合素地鋼板1の露出部に
は酸化Fe皮膜が存在していても良い。この様に
Ni層が完全に不連続な島状を呈する時にもNiが
着している部分の最大Ni厚hnaxは0.002μm以上で
ある必要があり、又Niの鋼板表面被覆率は鋼板
表面面積率として少なくとも90%以下であること
が好ましい。又下限は特に限定しないが、10%以
上であることが望ましい。限定理由は第1図の場
合と全く同様である。ここではNiメツキ層の不
均一な島状分布例として以上の2例について述べ
たが、第1図の例と第2図の例が混在する場合等
様々な分布状態が考えられ、一般的な概念である
不均一な島状のNiメツキ分布を持つ場合全てが
本発明範囲に含まれるものである。なおこのよう
なNiの不均一な島状分布状態はEPMA(Electron
Probed Micro Analyser又はAES(Auger
Electron Spectroscopy)等の手法で確認でき
る。そしてこのような不均一な島状Niメツキ分
布とすることで、シーム溶接缶用素材としての薄
Snメツキ鋼板の特性が向上する理由は次のよう
に考えられる。 すなわちこのようなNiメツキ前処理層を有す
る薄Snメツキ鋼板の製造プロセスを考え、それ
に伴うメツキ断面構造の変化をモデル図で示すと
第3図に示す如くである。第3図はNiメツキ層
が本発明例の不均一島状分布を呈する場合(この
場合第2図で示した例)及び従来の連続した均一
分布を持つ場合両者を比較して示すが、本発明の
ようにNiが不均一な島状に存在する場合は、Ni
が厚く存在する部分及びNiが少ないが、もしく
は存在しない部分でのSnメツキ層溶融処理に於
けるFe−Sn合金層(この場合Fe−Ni−Sn三元合
金となる)の生成挙動が異なり、Niが厚く存在
する部分では合金化スピードが速く、Fe−Sn合
金生成が速いと共に合金量も多くなるのに対し、
Niが少ないか、もしくは存在しない部分ではFe
−Sn合金生成が遅れ、合金量が少なくなるため
結果として生成したFe−Sn合金層の分布状態は
最初にNiが島状に存在した分布状況と対応した
凹凸分布を持つようになる。そして一般に学会等
で公知な如く、Fe−Sn合金上とFe−Sn合金層が
薄いか、もしくは存在しない部分の間で溶融した
Snの濡れ性が異なるため、Snメツキ層溶融加熱
処理の初期の段階で溶融Snの濡れ性の相違に基
き、Snメツキ層も第3図に示すように、最初
にNiが島状に存在した分布状況と対応した凹凸
分布を安定して持つようになるのである。 これに対し、Niを連続な均一分布となるよう
被覆した場合は鋼板表面で均一にFe−Sn合金が
生成し成長するため、鋼板表面の局部的な溶融
Sn濡れ性の差が小さいため、Snメツキ層溶融加
熱処理終了後のSnメツキ層分布状態は基本的に
第3図に示すような均一な分布を呈し、Snメ
ツキ処理後のフラツクス条件の変化で、第3図
に示すような凹凸分布を有するSnメツキ層にな
つたり、又第3図,の状態が混存するような
Snメツキ層となつたりして、結果的にシーム溶
接性、耐食性等特性が不安定になるのである。 このようにNiメツキ層の分布状態が最終製品
としてのFe−Sn合金層、及びSnメツキ層の構造
に大きく影響することが、本発明者の研究によつ
て判明し、Niを不均一な島状分布とすることで
初めて溶接缶用素材としての薄Snメツキ鋼板の
特性を安定して向上させることが可能となつたも
のである。 引き続き本発明製造方法について限定理由と共
にさらに説明する。本発明は通常の方法で表面清
浄化した鋼板をメツキ原液として使用するが、そ
の使用する原板、又表面清浄化処理について何ら
限定するものでなく、表面清浄化時に硫酸等の酸
洗処理浴、又カ性ソーダ等脱脂処理浴中で陽極電
解する手法も含まれる。引き続き片面当り2〜
100mg/m2のNiを前述したような不均一な島状に
被覆するが、Niメツキ処理浴としては一般的な
ワツト浴等の硫酸浴が使用でき、処理浴組成、電
解電流密度等電解条件の調整で本発明のポイント
となる不均一島状のNiメツキ分布を得ることが
できる。なお本発明にはこのようなNiメツキ分
布を得られる手法であれば、電気メツキ法によら
ず、無電解メツキ法等の手法も当然包含されるも
のであり、又Niメツキ後に陽極電解処理を施す
場合も含まれる。また、Niメツキ後加熱処理に
より鋼中に拡散させてもよい。ここで平均した
Niメツキ量を片面当り2〜100mg/m2と限定した
のはNi量がこれ以上に増加するとNiメツキ分布
を不均一な島状とすることが困難となり、特性が
低下するからであり、又Ni量の下限は平均被覆
量として片面当り2mg/m2とする。これはNiメツ
キ前処理によるFe−Sn合金層の緻密化等耐食性
向上効果等を維持するためであり片面当り5mg/
m2以上が好ましい。なおNi中にZn、Fe、P、B
の一種又は二種以上が重量%として20%以下含有
した場合も本発明に含むものとする。 次にSnメツキ被覆を施こすが、手法としては
電気メツキ法が最も合理的であり、通常のSnメ
ツキ処理法がそのまま適用できる。Snメツキ量
として片面当り200〜2000mg/m2と限定したのは
Sn量が限定値以上に増大しても本発明の効果は
飽和し、コストアツプとなるからであり、又下限
はシーム溶接性、耐食性の面から片面当り500mg/
m2以上とした。なおSnメツキ量は鋼板の表/裏
で相違する差厚メツキとしても良い。 本発明はSnメツキ後水洗しそのまま、又は一
般に使用されるフエノールスルフオン酸を主体と
するフラツクス又は塩化アルモニウム等塩化物を
主体とするフラツクス等に浸漬し、乾燥後Snメ
ツキ層溶融加熱処理が施される。フラツクス処理
を施すか又は施さず直接Snメツキ層溶融加熱処
理を施すかは状況に応じて適時選択でき、又フラ
ツクス浴濃度を通常のぶりき製造時に使用される
濃度の1/2〜1/3に調整して実施することもでき
る。Snメツキ層溶融加熱処理の方法は一般的な
抵抗加熱法、高周波誘導加熱法が利用でき、その
雰囲気として不活性ガス中で実施することもでき
る。又このSnメツキ層溶融加熱時にFe/Sn界面
に形成されるFe−Sn合金の平均被覆量は合金中
のSn量として被覆する全Sn量の1/3程度以下に抑
制することが望ましい。 本発明による不均一島状Niメツキを施し、引
き続きSnメツキ処理、Snメツキ層溶融加熱処理
を施すことで、薄Snメツキ鋼板のメツキ層状態
を溶接缶用素材として最も好ましい状態にコント
ロールすることが可能となり、本発明者が既に出
願した特願昭61−16471号に示す状態を容易に安
定して保つことが可能となる。 本発明は塗装後使用されることが多く、最表面
に不動態化処理としてクロメート処理を施すが、
これはTFS−CTのクロメート処理として工業的
に実施されている方法で十分であり、一般にはア
ニオンを添加しない無水クロム酸浴中、又は硫酸
イオン、フツ素イオン等を少量添加した無水クロ
ム酸浴中等でのカソード還元処理が適用ででき
る。又本発明に於いても学会等で公知であるクロ
メート被覆層中の共析アニオンを低減、除去する
各種手法を適用可能であることは言うまでもな
い。すなわち本発明のクロメート被覆はクロム水
和酸化物のみで構成されてもよくまた金属クロム
とクロム水和酸化物から構成されてもよい。この
クロメート被覆量としては金属クロム換算で3〜
30mg/m2の範囲が好ましい。その理由は、3mg/m2
以下では耐食性、塗料の密着性が不十分であり、
また30mg/m2以上では溶接性が低下するからであ
る。 〔実施例〕 次に本発明の実施例について説明する。 実施例 1 通常の条件で表面清浄化した鋼板両面にに示
す処理浴中で各種条件にて片面当り平均量として
片面当り2〜120mg/m2のNiメツキ処理を施し、
処理浴組成、PH、さらに電解電流密度等電解条件
を変更することで、Niメツキ層状態を本発明の
不均一島状分布及び比較例としての連続な均一分
布に作り分けた。このNiメツキ層状態はAES,
EPMAで調査し、第一表にNi分布状態を不均一
島状分布及び連続均一分布と分類し、さらにNi
メツキ層最大厚、及びNiメツキ厚が0.001μm以
上である領域の面積率で示した。なお本発明要件
はNiメツキ層最大厚が0.002μm以上又Niメツキ
厚が0.001μm以上である領域が鋼板表面の面積率
として90%以下であることである。引き続きに
示す処理浴中で片面当り被覆量として800及び
1000mg/m2のSnメツキ処理後に示したフラツク
ス溶液中へ浸漬、乾燥し、抵抗加熱法を用いて大
気雰囲気中でSnメツキ層溶融加熱処理を施した。
Snメツキ層溶融加熱処理条件は、溶融加熱処理
時にFe/Sn界面に形成されるFe−Sn合金中のSn
量が全Snメツキ量の1/3となるような条件で実施
した。 そしてに示す条件で電解クロメート処理を施
し、金属クロム換算で片面当り12〜17mg/m2のク
ロメート被膜層を形成し供試料とした。 NiSO4・7H2O:200g/ NiCl2・6H2O:60g/ H3BO3:50g/ 浴温50℃ 浴PH:1.8〜4.0 陰極電流密度:5〜50A/dm2 硫酸錫:25g/ フエノールスルフオン酸:30g/ エトキシ化α−ナフトール スルフオン酸:2g/ 浴温:40〜50℃ 陰極電流密度:20A/dm2 [フエノールスルフオン酸:1〜2g/] 浴温45℃ CrO3:20〜100g/ H2SO4:0.1〜1.0g/ Na2SiF6:0〜3g/ 浴温:40〜60℃ 陰極電流密度:5〜90A/dm2 実施例 2 実施例1に於いてSnメツキ処理浴としてに
替えの条件とし、又Snメツキ処理後のフラツ
クス処理を省略し、水洗のみとした実施例であ
り、その他項目は実施例1と同じ 塩化第一錫:75g/ 弗化ナトリウム:25g/ 弗化水素カリウム:50g/ 塩化ナトリウム:45g/ 浴温:40〜50℃ 陰極電流密度:20〜40A/dm2 比較例 実施例1に於いてNiメツキ処を全て省略した
比較例でその他項目は実施例1と同じ そして本発明実施例及び比較例は製造チヤンス
ごとの特性のバラツキ範囲を確認するため、全く
同一の製造条件で2回の試作を行ない、それぞれ
特性を同一チヤンスで評価し、2回の製造チヤン
スのバラツキを考慮して総合評価した。 なお従来例として片面当りのSnメツキ量が
2800mg/m2の#25ぶりきを同時に評価した。評価
試験は下記の(A),(B)2項目について実施し、その
結果を第1表に示した。 (A) シーム溶接性テスト 各試片を缶胴に成形した後、製缶用シーム溶
接接機を使用して、缶胴接合部のラツプ幅0.4
mm、加圧力45Kgf、製缶速度45mpmの条件で、
溶接2次電流を変化させることによつて調査し
た。そして評価は良好な溶接が可能な溶接2次
電流範囲で表示した。 適正溶接2次電流の下限値は溶接部の強度の
下限で、又上限値はスプラツシユ発生の上限で
決定したが溶接部の強度は衝撃テスト及び溶接
部にV形のノツチを入れペンチで引きさく引き
さきテストにより判定し、シーム溶接部の外観
は目視で散りの有無等より判定した。なおシー
ム溶接性テストに供した試片は全て電気エアー
オーブン中で210℃、20分の空焼を行つた。 (B) 耐塗膜下錆性テスト 各試片に製缶用エポキシ−フエノール塗料を
片面当り55mg/dm2ロールコートし、205℃で10
分間焼付し、さらに190℃で10分間追焼処理し
た。そしてカツターナイフを用いて塗膜にスク
ラツチを入れ、エリクセン試験機で5mmのエリ
クセン加工を施し供試サンプルとした。供試サ
ンプルは5%NaClを用いた塩水噴霧を1時間
行つた後25℃、相対湿度85%の恒温、恒湿試験
機中に14日間保定し、スクラツチ部から発錆状
況を目視評価した。判定は◎糸錆発生なし、〇
発生小、△やや大、×大とした。 以上の試験結果は第1表より明らかなように本
発明実施例に於いて本発明限定範囲を満足するも
のは、2回の製造チヤンス共得られた特性は安定
しており、製造チヤンスごとのドラツキが少ない
優れた特性が得られるのに対し、本発明限定範囲
を満足しないもの及び比較例例は2回の製造チヤ
ンスのうち少なくとも1回は得られる特性が不十
分であり、劣つていることが判る。
【表】
*(2) シーム溶接性:溶接電流下限〜溶接電流上限
なし:溶接適正2次電流範囲なし
〔発明の効果〕 本発明は鋼板上にNiメツキ前処理を施した、
面当りのSnメツキ量が200〜2000mg/m2の薄Snメ
ツキ鋼板の特性を鋼板上のNiメツキ層を不均一
な島状分布となすよう施すことで安定かつ優れた
ものとする製造方法を提供するものである。そし
て本発明によつてシーム溶接性等特性を製造チヤ
ンスごとのバラツキがない安定して優れたものと
することができ、#25ぶりきに替る低コスト、高
性能な素材を市場に提供することができる。
なし:溶接適正2次電流範囲なし
〔発明の効果〕 本発明は鋼板上にNiメツキ前処理を施した、
面当りのSnメツキ量が200〜2000mg/m2の薄Snメ
ツキ鋼板の特性を鋼板上のNiメツキ層を不均一
な島状分布となすよう施すことで安定かつ優れた
ものとする製造方法を提供するものである。そし
て本発明によつてシーム溶接性等特性を製造チヤ
ンスごとのバラツキがない安定して優れたものと
することができ、#25ぶりきに替る低コスト、高
性能な素材を市場に提供することができる。
第1図、第2図は本発明法による不均一Niメ
ツキ被覆分布を示す模写図、第3図は本発明及び
従来例のメツキ断面モデル図を示す。 1…素地鋼板。
ツキ被覆分布を示す模写図、第3図は本発明及び
従来例のメツキ断面モデル図を示す。 1…素地鋼板。
Claims (1)
- 1 鋼板表面に平均被覆量として片面当り2〜
100mg/m2で、かつ、不均一な島状のNiメツキ被
覆を施こし、引き続き片面当り200〜2000mg/m2の
Snメツキ被覆を施こし、さらにSnメツキ層融点
以上での加熱処理を施こした後、電解クロメート
処理を施こすことを特徴としたシーム溶接性、耐
食性に優れた表面処理鋼板の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61220521A JPS6376896A (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | シ−ム溶接性、耐食性に優れた表面処理鋼板の製造方法 |
| DE87104231T DE3788178T2 (de) | 1986-09-18 | 1987-03-23 | Verfahren zur Herstellung eines mehrfach beschichteten Stahlbandes mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit und Schweissbarkeit sowie verwendbar für Container. |
| EP87104231A EP0260374B1 (en) | 1986-09-18 | 1987-03-23 | Process for producing a multilayer-coated strip having excellent corrosion resistance and weldability and useful for containers |
| CA000532926A CA1331962C (en) | 1986-09-18 | 1987-03-25 | Process for producing a multilayer-coated steel strip having excellent corrosion resistance and weldability and useful for containers |
| AU70712/87A AU573122B2 (en) | 1986-09-18 | 1987-03-27 | Electroplated tin-nickel on steel strip |
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|---|---|---|---|
| JP61220521A JPS6376896A (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | シ−ム溶接性、耐食性に優れた表面処理鋼板の製造方法 |
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JPS6376896A (ja) |
| AU (1) | AU573122B2 (ja) |
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- 1986-09-18 JP JP61220521A patent/JPS6376896A/ja active Granted
-
1987
- 1987-03-23 EP EP87104231A patent/EP0260374B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-03-23 DE DE87104231T patent/DE3788178T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-03-25 CA CA000532926A patent/CA1331962C/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-03-27 AU AU70712/87A patent/AU573122B2/en not_active Expired
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| DE3788178D1 (de) | 1993-12-23 |
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