JPH02156096A - シーム溶接性、塗料密着性および塗装後耐食性に優れた極薄溶接缶用材料 - 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、塗装密着性および塗装後耐食性
に優れた被膜構成を有する板厚０．１０〜０．１８ｍｎ
＋の極薄溶接缶用材料に関するものである。

（従来の技術） 近年、スードロニツタ法に代表されるシーム溶接製缶法
の実用化が急速に進展している。この溶接製缶法は半田
製缶法や絞りしごき製缶法と異なり、より少ない錫メッ
キ量で製缶できる特徴からメッキ量の少ないＳｎ系被覆
鋼板（以下ｒＬＴｓ、略す）の使用が増加している。　
ＬＴＳは耐食性を向上させるため缶内外面に焼き付け塗
装が施されて使用される。

当然のことながら、溶接缶用ＬＴＳには電気抵抗溶接法
によるシーム溶接性に優れていることが要求される。シ
ーム溶接性の向上には塗装焼き付け後に残留する金属錫
（以下’ｆｒｅｅ−５ｎ」　と称す）が最も効果が有り
、ｆｒｅｅ−５ｎ量が多ければ多いほどシーム溶接性は
良好である。塗装焼き付け時にＳｎメッキ層の一部がメ
ッキ原板と熱拡散によって合金化し、ｆｒｅｅ−５ｎが
減少するためシーム溶接性は劣化する。そのため、塗装
焼き付け後にｆｒｅａ−５ｎを充分確保し同時に良好な
耐食性、塗装性能を発揮する溶接缶用材料の開発が積極
的になされており、例えば次のような先行技術が知られ
ている。

■　鋼板表面に３０〜１０００ｍｇ／ａ”のＮｌメッキ
層と１００〜２０００ｍｇ／ｍ２のＳｎメッキ層を設け
、加熱溶融処理（以下「リフロー処理」と称す）を施す
あるいは施さないでＣｒ換算量で２〜２０ｍｇ／ｍ’の
クロムメート被膜を形成せしめる方法（特開昭５７−２
３０９１号）。

■　鋼板表面に厚さ０．００１〜０．０５μｌｌ１（約
８．９〜４４５ｍｇ／ｍ２）のＮｌメッキを施し、引き
続き還元性雰囲気で熱処理を行いＮｉメッキ層の一部又
は全部を鋼素地中へ拡散浸透させた後、厚さ０．０１〜
０．２　μｍ（約７３〜１４８０ｍｇ／ｍ’）のＳｎメ
ッキとりフロー処理を施した後クロメート処理を施す方
法（特開昭５７−２００５９２号）。

■　鋼板上に重量比でＮｌ／Ｎｌ＋Ｆａ−０，０２〜０
．５０の範囲の組成で厚さ１０〜５０００人（約８〜４
９００ｍｇ／＋”）のＦｅ−Ｎｉ合金層を１００〜１０
００ｍｇ／ｍ’のＳｎメッキ層を設け、リフロー処理を
行ってＣｒ換算量で５〜２０ｍｇ／ｍ”のクロメート処
理層を設ける方法（特開昭６０−１７０９９号）。

これらの方法はいずれも （ａ）メッキ原板とＳｎメッキ層の中間下地層に旧ある
いはＮｉ−Ｆｅ合金層を設け、Ｓｎｎメッキソリフロー
処理行い均一緻密なＮｉ−５ｎ−Ｆｅ合金層を形成して
、この合金層の作用とその表面のＳｎメッキ層との複合
効果によって耐食性と塗装後耐食性を向上せしめること
、 （ｂ）これらの均一緻密な合金層の生成が塗装焼き付け
時にＳｎメッキ層と原板との加熱拡散反応を抑制するこ
とおよび溶接性を損なわない範囲のＣｒ付着量で塗装性
能を向上せしめるクロメート被膜を設けて溶接性、塗装
性能を確保すること、 などを思想としたもので、ＬＴＳ系の優れた溶接缶用材
料である。

（発明が解決しようとする課題） 近年さらにより一層の溶接製缶技術の進歩と製缶コスト
ダウンが相俟って原板素材の薄手化が要請されている。

即ち、現状の板厚０．２０〜０．２４ｍｍから０．１０
〜Ｏ，１８ｍｍの薄手材で溶接性、耐食性、塗装性能の
優れた溶接缶用材料の開発が要請されている。

しかし、この薄手材に前記の公知技術を適用した場合、
充分な溶接強度と良好な外観が得られる適性溶接範囲が
非常に狭くなるという問題がありた。これは、特に缶内
面側で充分な溶接強度が確保できる前に溶融金属が飛び
出しく以下「敗り」と称す）、塗装後耐食性および溶接
強度の劣化が生じるという問題である。

本発明はこの問題に対処するため、板厚０．１０〜０．
１８＋ａａ＋の極薄材を使用した場合に充分広い適性溶
接範囲を有し、かつ良好な塗装性能と塗装後耐食性を発
揮する極薄溶接缶用材料を提供せんとするものである。

（課題を解決するための手段） 発明者らは溶接缶用材料の適正な表面被膜構成について
検討した結果、板厚０．１８１１１Ｑ１以下の極薄材を
溶接缶用材料に適用した場合、散りの発生なく充分な溶
接強度が得られる広い適性溶接範囲を確保するためには
溶接缶用材料界面および材料／材料界面の接触抵抗を極
力低減しなくてはならないことが判明した。特に、ここ
で重要なのは缶体形状から缶内面に接触する溶接極輪の
径は缶外面に接触する溶接極輪の径に比べて極めて小径
サイズに制限されることである。溶接極輪の径が小さい
ということは極輪と材料との接触面積が小さくなり溶接
時に流れる電流の通電路が規制されるということであり
、溶接時の過電流が散りの発生の原因になり易い、この
ような溶接缶用材料間の接触面積を増大しその接触抵抗
を低減させるには、軟らかく融点の低い金属錫即ちｆｒ
ｅｅ−５ｎの存在が最も効果が大きいことが判った。　
ｆｒｅｅ−５ｎは多ければおおいほど溶接性は良好であ
るが、経済的な観点から高価な錫はできるだけ低減しな
くてはならず、缶内面と缶外面で溶接極輪との接触面積
が異なるため、各々適正なｆｒｅｅ−５ｎ残留量が存在
する。

更に、できるだけ少ない錫メッキ量でこのようなｆｒｅ
ｅ−５ｎ量を確保し、良好な耐食性を発揮するにはＮｌ
系の下地処理を施すことが望ましい。Ｎｉ系の下地処理
を施すことにより緻密で均一なＮｉ−Ｆｅ−５ｎ系の合
金層が生成し塗装焼き付け時に錫が合金化するときのバ
リヤー層として存在すると共に耐食性にも優れた性能を
発揮する。

又、良好な塗装性能と塗装後耐食性を確保するためｆｒ
ｅｅ−５ｎの上にクロメート被膜を設けなくてはならな
いが、クロメート被膜は絶縁体であり微量存在する金属
クロムは高融点のためクロメート被膜は溶接性にはマイ
ナス要因である。そのためクロメート被膜は良好な塗装
性能と塗装後耐食性を確保できる最小必要量に規制する
必要がある。

本発明者らはこれらの考え方をベースに詳細に検討した
結果、板厚０．１０〜０．１８ｎ＋ｍの溶接缶用材料と
して優れた溶接性、塗装性、塗装後耐食性を有する極薄
溶接缶用材料が得られることを発見した。

本発明はその知見に基づいてなされたもので、その要旨
は １）　　ｍ板厚０．１０〜０．１８ｍｍの缶用メッキ原
板の缶内面相当面に塗装焼き付け後に合金化していない
金属錫が２００〜２５００ｍｇ／ｉ”　、缶外面相当面
に塗装焼き付け後に合金化していない金属錫が５０〜２
０００ｍｇ／ｍ２残留し、内外両面にクロム換算付着量
で各々１〜３ｈｇ／ｍ２のクロメート被膜層を有するシ
ーム溶接性、塗料密着性および塗装後耐食性に優れた極
薄溶接缶用材料 ２）　鋼板厚０．１θ〜０．１８ｍｍの缶用メッキ原板
の缶内面相当面に塗装焼き付け後にＮｉ−Ｆｅ−５ｎ合
金層あるいはＦｅ−５ｎ合金層が存在し、その上に合金
化していない金属錫が２００〜２５００ｍｇ／ｍ”残留
し、一方、缶外面相当面に塗装焼き付け後にＮｉ−Ｆｅ
−５ｎ合金層あるいはＦｅ−５ｎ合金層が存在し、その
上に合金化していない金属錫が５０〜２０００ｍｇ／ｍ
”残留し、さらに内外両面にクロム換算付着量で各々１
〜３０ｍｇ／ｍ”のクロメート被膜層を有するシーム溶
接性、塗料密着性および塗装後耐食性に優れた極薄溶接
缶用材料 である。

（作　　　用） 以下に本発明について詳細に説明する。

本発明において、缶用メッキ原板として板厚０．１０〜
０．１８ｍｍの鋼板を用いる。メッキ原板の製造法、材
質などは特に規制されるものではなく、通常の鋼片製造
工程から熱間圧延、酸洗、冷間圧延、焼鈍、調質などの
工程を経て製造される。更に、このメッキ原板は必要と
される缶°体強度に応じて冷間圧延後焼鈍を行ってから
再冷間圧延（即ち２ＣＲ法）する製造工程で製造しテモ
ヨい、ｍ波強度は製缶工程でのフランジ加工性から硬度
６５〜７１がよい。

本発明において、板厚が０．１０ｍｍ未溝の薄いメッキ
原板では缶内容物の圧力あるいは窒素ガスの充填などの
利用、または缶体ビードを付加したりする方法を利用し
ても充分な缶体強度を安定に確保しがたく、板厚は０．
１０ｍｍ以上である。

又、板厚が０．１８ｏ＋ｍを越える場合は、公知技術の
利用により、良好な性能の溶接缶が製造可能である。し
かし、板厚０．１８ｍｍ以上では缶体の軽量化あるいは
コストダウンなどの観点からも’Ｊｆましくないので、
本発明においては板厚０．１１１＋ｎｉ以下のメッキ原
板を用いる。本発明はこれらの板厚の鋼板表面に溶接性
、塗料密着性、塗装耐食性に優れた適正な被膜処理を施
す。

まず、良好な溶接性を発揮する被膜構成の作用効果につ
いて述べる。溶接性は散りの発生がなく、充分な溶接強
度が得られる適性溶接範囲が広ければ広いほど溶接性は
良好と評価される。そのためには塗装焼き付け後に残留
するｆｒｅｅ−５ｎ量が最も効果があり、その量が多い
ほど溶接性は良好である。その理由として、つまり溶接
性に及ぼす残留ｆｒｅｅ−５ｎ量の効果として以下のこ
とが挙げられる。

ａ）錫金属が軟質のため溶接時に極論から加えられる加
圧力により極論／材料間あるいは材料／材料間の接触面
積が広がり、接触抵抗が減少し溶接時の局部的な電流の
集中が防げる。溶接電流が集中するとその部分で局部的
な発熱が起こり、散りを発生する原因となる。すなわち
、ｆｒｅｅ−５ｎは敗りの発生を防止する。

ｂ）錫金属が低融点のため溶接時の発熱により容易に溶
解し、極論／材料間あるいは材料／材料間の接触面積を
広げて接触抵抗を減少し、溶接時の局部的な電流の集中
を防止する。

溶接缶用材料は溶接される前に溶接部に相当する以外の
部分に塗装が施され、その塗料は２００℃前後の温度で
数分焼き付けられ！！！膜が形成される。この塗装焼き
付け時に錫メッキ層と地峡界面で熱による拡散反応が進
行しｆｒｅｅ−３ｎ量が減少するため溶接性が劣化して
くる。つまり、良好な溶接性を確保するには塗装焼き付
け後、溶接される直前に残留するｆｒｅｅ−ｓｎ量をい
かに確保するかが重要なポイントである。特に０．１０
〜０．１８ｍ１の極薄原板素材で経済的な観点から必要
最少量のＳｎメッキ量で溶接缶用材料の素材設計を考え
た場合、塗装焼き付け後残留するｆｒｅｅ−５ｎが溶接
性を支配する。

ここで重要なのは、缶体形状から缶の内面に接触する溶
接極論は缶の中に入って溶接を行うため、その径は缶径
より小さくなければならず、それに比べて缶の外面に接
触する溶接極論はそのような規制を受けることはなく、
極論の径は任意に設定できることである。つまり、缶の
内面に接触する極論の径は缶外面に接触する極論径に比
べて極めて小径サイズに規制されることになる。極論径
が小さいということは極論と材料の接触面積が小さくな
り溶接時に流れる電流の通電路が規制されることであり
、溶接通電時に局部的な過電流が流れる。溶接時に発生
する散りは、このような過電流による局部的な発熱が直
接的な原因である。

特に本発明のように０．１０〜０．１８ｍｍの極薄鋼板
用いて電気抵抗溶接法により溶接缶を製缶する場合、外
面側に相当する面以上に内面側の小径電極と材料表面と
の界面接触抵抗を低減して通電路を広く確保する必要が
ある。

即ち、溶接過程において材料同志が重ね合わされた鋼板
界面で溶接ナゲツトが形成されるに必要な溶接電流が、
材料／電極の接触抵抗、材料／材料の接触抵抗および材
料の抵抗を含めた総抵抗に応じて負荷される。この溶接
電流は充分な溶接強度が得られ同時に形成された溶接ナ
ゲツトから敗りが発生しない適性溶接範囲内の電流が負
荷される。

そして、この負荷された溶接電流によって材料／材料界
面に溶接ナゲツトが形成されるに必要な熱量が与えられ
るが、材料が極薄鋼板の場合材料の板厚が厚い場合に比
べて、材料表面が極めて冷却されにくいという問題があ
る。特に、缶内面側は極論径が小径のため缶外面側に比
べて極論への伝熱により放熱される熱量が少なく、缶内
面側は缶外面側に比べて材料表面の温度が高くなり易い
。その結果、溶接時に材料表面の温度が上昇するため材
料板厚が薄い場合極論／材料界面の接触抵抗が増大し、
材料／材料界面に溶接ナゲツトを生成するのに必要な溶
接電流以上の電流を供給するため、ナゲツト部より多く
の散りを発生し溶接欠陥を生じさせることになる。

従って、板厚が０．１０〜０．１８ｍｍの極薄鋼板が溶
接缶用材料として使用される場合には缶内面相当面と溶
接極軸界面の接触抵抗を低減させる得る被膜構成が必要
である。これらの観点から種々の検討の結果、材料の缶
内面相当面に軟質で低融点のｆｒｅｅ−５ｎが塗装焼き
付け後に多く残留し得る被膜構成にすることが重要であ
る。

ｆｒｅｅ−５ｎが多く残留することにより小径電極との
接触面積を広く確保できること、更には材料表面の温度
が上昇しても材料板厚方向への通電性が増大することに
よって、材料／材料界面に生成するナゲツト形成に必要
な電流以上の電流を供給する必要はない、この効果を得
るためには溶接缶用材料の缶内面相当面に塗装焼き付け
後にｆｒｅｅ−５ｎが２００〜２５００ｍｇ／ｍ２、缶
外面相当面に塗装焼き付け後にｆｒｅｅ−５ｎが５０〜
２０００ｒｎｇ／ｍ”残留することで構成される。

缶内面相当面においてｆｒｅｅ−５ｎ残留量が２００１
！１ｇ／ｌ１１２未溝の場合、材料／極軸界面の接触抵
抗が高く、良好な溶接性を確保することはできない。ま
た、耐食性の観点からもｆｒｅｅ−５ｎ残留量が少ない
ということは、犠牲防食作用が低下し耐食性が劣化する
。一方、ｆｒｅｅ−５ｎ残留量が２５００ｍｇ／ｍ２を
越えると、材料／極軸界面での接触抵抗は充分低減し良
好な溶接性が確保できる。更に、耐食性も充分良好な性
能が確保される。しかし、ｆｒｅｅ−Ｓｎ残留量が多く
なると接触抵抗の低減効果および耐食性の向上効果が飽
和するとともに、塗装後の塗膜硬度も柔らかく、製缶加
工時に傷が付き易くなるため耐食性も劣化する。このよ
うに、缶内面側において特に良好な溶接性を発揮し、塗
膜硬度の劣化も起こらない適正なｆｒｅｅ−５ｎ残留量
は２００〜２５ＱＯｍｇ／ｍ”である。

次に、缶外面相当面においては極論径が内面側極論径よ
り大きいので、缶内面側はどｆｒｅｅ−５ｎ残留量を多
く必要としない。しかし、ｆｒｅｅ−５ｎ残留量が５０
１１ｇ／１１２未満では、材料／極軸界面での接触抵抗
が大きく、局部発熱による散りの発生が起き易くなり溶
接性を劣化する。更に、耐錆性の観点からもｆｒｅｅ−
５ｎ残留量が少なくなると、地鉄の露出面積が大きくな
り、好ましくない、一方、ｆｒｅｅ−５ｎ残留量が２０
０ｈｇ／ａ”を越えると、良好な溶接性、耐錆性は確保
できるがその効果は飽和しまた経済的メリットもなくな
る。

したがって、缶外面側において適正なｆｒｅｅ−５ｎ残
留量は５０〜２００ｈｇ／ｍ”である。

このように、極薄材で良好な溶接性を発揮する溶接缶用
材料には塗装焼き付け後に残留するｔｒｅｅ−５ｎ量が
最も大きな影響を与えている。しかし、耐食性、耐錆性
、更には経済的な観点から、できるだけ少ない錫メッキ
量で塗装焼き付け後のｆｒｅｅ−５ｎ残留量を確保する
ために適正な下地処理を施すことが望ましい。

次に、この適正な下地処理について詳細に説明する。

錫メッキ層の適正な下地処理として、Ｎｉ−Ｆｅ−５ｎ
合金層あるいはＦｅ−５ｎ合金層を施す、　Ｎｉ−Ｆｅ
−５ｎ合金下地処理は、錫メッキ量が少ない領域で良好
な性能を発揮するのに特に有効である。錫メッキ量が多
い領域でもＮｆ−Ｆｅ−５ｎ合金下地処理は施した方が
好ましいが、実用的にはさほど大きな差は認められない
、また、Ｓｎメッキ量の多い領域では、Ｎｉを含む合金
層を形成する大きな効果は、特に認められないので、合
金層としてはメッキ原板に直接Ｓｎメッキを施し、Ｆａ
−５ｎ合金層を形成させる。Ｓｎメッキ量が多い領域で
はＦｅ−５ｎ合金層でも塗装焼き付け後ｆｒｅｅ−５ｎ
が充分残留し、良好な溶接性は確保でき、又、耐食性、
耐錆性も良好である。

しかし、経済的な観点からは、高価な錫を節約可能なで
きるだけ少ない錫メッキ量で良好な溶接性、耐食性、耐
錆性を確保しなくてはならず、これから述べるＮｉ−Ｆ
ｅ−５ｎ合金の下地処理が重要である。

Ｎｉ−Ｆｅ−５ｎ合金層を錫メッキ層の下地処理として
設ける目的衣の３点である。

■　Ｎｉ−Ｆｅ−５ｎ合金下地処理を施すと、塗装焼き
付け時に錫メッキ層と原板素地との熱拡散が抑制される
効果が得られ、Ｎｉ−Ｆｅ−５ｎ合金下地処理が施され
ない場合に比べて、合金化されないｆｒｅｅ−５ｎ残留
量が多い。

その結果、軟質、低融点のｆｒｅｅ−５ｎがより多く存
在するため、材料／極論界面の接触抵抗が砥下し、良好
な溶接性を確保することが容易となる。また、同一の錫
メッキ量を施した場合、ｆｒｅｅ−５ｎ残留量が多いと
錫金属の軟質性から製缶加工性が有利であり、加工部で
の優れた耐錆性が得られる。

■　Ｎｉ−Ｆｅ−５ｎ合金層はＦｅ−５ｎ合金層に比べ
、均一で緻密であることから缶内容物中での錫メッキ層
の溶出速度が低減され、同−ｆｒｅｅ−Ｓｎ残留量の場
合、Ｎｉ−Ｆｅ−５ｎ合金下地処理を施した方が錫金属
の犠牲防食能が長時間維持され、缶寿命が長くなる。更
には、犠牲防食作用のない内容物中で錫メッキ層あるい
は塗膜に欠陥が生じた場合、又、外面側で錫メッキ層あ
るいは塗膜に欠陥が生じた場合でも、鉄の溶出を防止し
て、耐食性および耐錆性を向上する。

■　Ｎｉ−Ｆｅ−５ｎ合金層は比較的硬質である。従っ
て、製缶加工時あるいは缶体の輸送時などにおいて、塗
膜の傷付きが防止され、たとえ傷付きが生じても硬質の
Ｎｉ−Ｆｅ−５ｎ合金層が存在するため鋼素地まで到達
する傷が付きにくく、塗膜後の耐食性及び耐錆性を向上
させる。

このような効果のある適正なＮｉ−Ｆｅ−５ｎ合金層を
形成するための方法は、本発明においては特に規制する
ものではないが、以下のような方法で形成するのが好ま
しい。

■　電気メッキ法により、鋼板表面に旧メッキ、Ｎｉ−
Ｆｅ合金メッキあるいはＮｉ−５ｎ合金メッキを施し、
その上層に本発明の被膜構成を得るための錫メッキを施
し、リフロー処理を行りてＮｉ−Ｆｅ−５ｎ合金層を形
成する、あるいは塗装焼き付け時の加熱処理を利用して
Ｎｉ−Ｆｅ−５ｎ合金層を形成する方法■　電気メッキ
法により、鋼板表面にＮｉメッキ、Ｎｉ−Ｆｅ合金メッ
キ、Ｎｉ−５ｎ合金メッキを施してから、還元性雰囲気
で拡散処理を施してから、その−うえに錫メッキを行い
、リフロー処理を施してＮｉ−Ｆｅ−５ｎ合金層を形成
する、あるいは塗膜焼き付け時の加熱処理を利用してＮ
ｉ−Ｆｅ−５ｎ合金層を形成する方法などが採用される
。

特に、Ｎｉ系下地処理層と錫メッキ層が設けてから、リ
フロー処理を施してＮｉ−Ｆｅ−５ｎ合金層を形成する
場合は、錫メッキ層の表面にフラックス処理を施してか
ら、錫金属の融点（２３２℃）直上の２３５〜３５０℃
の温度範囲で１〜１０秒程度の加熱溶融処理を行って容
易に形成される。また、このフラックスの種類によって
、リフロー処理後の外観が影響される。金属光沢を有す
る外観を得るには、フラックスとして錫メッキ浴の濃度
を均一に希釈した溶液を用い、また白色マット状の外観
を得る場合には水道水、蒸留水あるいは錫メッキ浴を１
７１Ｏ以下に希釈した溶液などを用いれば良い。

本発明のように板厚０．１０〜（１，１８ｍｍの鋼板を
用いる場合には、缶強度を確保するためには前述したよ
うに２ＣＲ法により製造された原板を用いるのが好まし
い、従って、焼鈍拡散処理の冷間圧延によってＮｉ系下
地処理層が破壊される可能性があるので、拡散処理法よ
りも２ＣＲ圧延後にメッキ処理を行うことが下地処理と
しては好ましい。

更に、Ｎｉ−Ｆｅ−５ｎ合金層の厚さについては、リフ
ロー処理時の温度、加熱時間および下地処理として施さ
れるＮｆメッキ、Ｎｉ−Ｆｅ合金メッキ、Ｎｆ−５ｎ合
金メッキ層の組成メッキ量により、各々任意に調整可能
である。また、リフロー処理を施さない場合には、塗装
焼き付けによる加熱条件は使用する塗料により決まって
しまうが、下地処理層の組成及び付着量によりＮｉ−Ｆ
ｅ−５ｎ合金層は任意に調整可能である。

Ｎｔ４ａ−５ｎ合金層の被覆量は特に規制されるもので
はないが、合金層のピンホールを減少させ、ｍ密な合金
層を形成せしめ、良好な性能を確保するには２５０ｍｇ
／ｍ”以上、また製缶加工時において硬質なＮｉ−Ｆｅ
−Ｓｎ合金層にクラックか発生し上層ｆｒｅｅ−５ｎ層
あるいは塗膜表面にまで達するクランクの発生源になる
のを防止するためには１０００ｍｇ／ｍ’以下が望まし
い。

Ｓｎメッキ量の多い領域ではＦｅ−Ｓｎ合金層が生成す
るが、Ｆｅ−Ｓｎ合金層はＮｉ−Ｆｅ−Ｓｎ合金層に比
べて粗であるため、良好な性能を確保するにはその被覆
量は４００ｍｇ／ｍ２以上、又、製缶加工時にクランク
が発生せず、耐食性を劣化させないためには１４００ｍ
ｇ／＋”以下の被膜量が望ましい。

引き続き、このような被覆層を有した鋼板の錫メッキ層
に対して、塗料密着性、塗装耐食性の向上を目的として
クロメート処理を施す、クロメート被覆は缶内面に対し
て缶内容物が塗膜を通過して塗膜下で腐食が進行するア
ンダーカッティングコロ−ジョンの防止、缶外面に対し
ては貯蔵時に塗膜下で発生する糸状錆、いわゆるフィリ
フォームコロージＢンなどの耐錆性の向上に非常に効果
がある。

このようなりロメート被膜が形成されていることにより
、長時間にわたり塗膜の密着性が劣化せず、良好な耐食
性、耐錆性が保持される。

また、クロメート被膜は硫黄化合物を含む食品、例えば
魚肉、畜産物などの場合に見られる鋼板の表面の黒変即
ち硫化黒変を防止する効果が大きい、このように、クロ
メート被膜は特に塗装されて用いられる場合には性能向
上に効果が大きいが、溶接性に対してはマイナス要因で
ある。ここで言うクロメート被覆とは水和酸化クロム単
一の被膜即ち本来のクロメート被膜と、いま一つは下層
に金属クロム層、上層に水和酸化クロム層の二層よりな
る被膜の二つの場合を指している。水和酸化クロム被膜
は電気的に絶縁体のため電気抵抗が非常に高く、金属ク
ロムも融点が高くかつ電気抵抗も高いので、両者とも溶
接性を劣化せしめるマイナス要因である。

そのため、良好な塗装性能と実用的に溶接性を劣化せし
めない適正なりロム付着量が非常に重要となる０本発明
においてはクロム付着量は金属クロム換算で片面当たり
１〜３０ｍｇ／ｍ”　、好ましくは５〜２０１１ｇ／ｌ
１１２である。

即ち、クロム付着量が１　ｔａｇ／＋２未満では、塗料
密着性の向上、アンダーカッチ°イングコロージョンな
どの塗膜下腐食の防止に効果が得られないので、５　ｍ
ｇ／ｍ”以上のクロム付着量が望ましい。一方、３０ｍ
ｇ／ｍ”を越えると接触抵抗が著しく増加し、局部的な
発熱による敗りが発生し易くなり、溶接性が劣化する。

そのため、クロム付着量は３０ｍｇ／ｍ２以下、好まし
くは２０ｍｇ／ｍ２以下である。

クロメート処理は各種のクロム酸のナトリウム塩、カリ
ウム塩、アンモニウム塩の水溶液による浸漬処理、スプ
レィ処理、電解処理など、いずれの方法で行っても良い
が、特に陰極電解処理が優れている。とりわけ、クロム
酸にｓｏ、”−イオン、Ｆ−イオン（錯イオンを含む）
あるいはそれらの混合物を添加した水溶液中での陰極電
解処理が最も優れている。クロム酸の濃度は特に規制し
ないが、２０〜２００　ｇｉｎの範囲で充分である。

添加するアニオンの量はＣｒ”の１７３００〜１／２５
好ましくは１７２００〜１７５Ｇの時、最良のクロメー
ト被膜が得られる。アニオンの量がＣｒ”の１／３００
以下では均質かつ均一で塗装性能に大きく影響する良質
のクロメート被膜が得られない、また、１７２５以上は
、生成するクロメート被膜中に取り込まれるアニオンの
量が多くなり、塗装性能、特に塗料二次密着性が劣化す
る。添加されるアニオンは硫酸、硫酸クロム、弗化アン
モン、弗化ソーダの化合物などの形態でクロム酸浴中へ
添加される。

浴温は特にに規制するものではないが、３０〜７０℃の
範囲が作業性の点から適切な温度範囲である。陰極電解
電流密度は５〜１００Ａ／ｄｍ’の範囲で充分である。

処理時間は、前記処理条件の任意の組み合わせにおいて
、クロム付着量が前記に示した１〜３０ｍｇ／ｍ”の範
囲に入るように設定する。

特に本発明においてはクロム酸水溶液にｓｏ４”−又は
Ｆ−イオンを上記範囲で添加し電流密度５０〜１００Ａ
／ｄｍ’で０．２ｓｅｃ以下の短時間処理を行うのが好
ましい。この処理により金属クロムが錫メッキ層上に５
〜１５ｍｇ／ｍ”析出し、その上層に水和酸化クロム層
からなる二層型クロメート被膜が生成される。この水和
酸化クロム層は、電解処理後の水溶液中での浸漬時間の
調整あるいは別に設けられた処理タンクで濃度の異なる
クロム酸−アニオン系処理浴での溶解処理によりその被
膜量が調整される。

この金属クロム層が錫メッキ層表面に均一に被覆するこ
とによりて、塗装性能が著しく向上し、特に錫メッキ後
リフロー処理を行い、これらのクロメート処理を施した
ものが、更に一段と塗装性能の向上が著しい、容器用素
材として使用される場合、クエン酸などの有機酸水溶液
を含む腐食環境では、塗膜を通して浸入してくる腐食水
溶液が塗膜下で錫メッキ層を腐食させるため、金属クロ
ム層を析出させ、腐食水溶液が錫金属表面に到達するの
を抑制する効果′が顕著である。

そして、上記付着量の範囲において二層型クロメート被
膜における金属クロム層と水和酸化クロム層の比が０．
６≦水和酸化クロム／金属クロム≦３の範囲が好ましい
、即ち、金属クロムに対して水和酸化クロムの量が少な
い場合、金属クロム層上に水和酸化クロム層の均一被覆
性が劣るため、塗料密着性が劣化する傾向にある。一方
、金属クロム層に比べ水和酸化クロム層が多い場合、水
和酸化クロム層中に含有されるアニオンおよびＣｒトイ
オンが多くなり、塗装後高温環境にさらされた場合にこ
れらイオンの溶出が起こり、塗膜下で微小膨れ（いわゆ
るブリスター）が発錆し易くなるので好ましくない、従
って、水和酸化クロムと金属クロムの構成比率を上記の
ごとく０．６〜３の範囲に設定するのが好ましい。

［実　施　例］ 以下に本発明の実施例について述べ、その結果を第１表
に示す。

冷間圧延もしくは焼鈍後の２回圧延により、所定の板厚
に調整したメッキ原板を５％苛性ソーダ中で電解脱脂し
水洗後１０％硫酸中で電解酸洗し、表面活性死後必要に
応じて下地処理を行った。下地処理を行う場合には■−
（イ）、（０）、（八）に示す条件で各々Ｎｉメッキ、
Ｎｉ−Ｆｅ合金メッキ、Ｎｆ−５ｎ合金メッキを行った
。尚、熱拡散処理は冷間圧延後■−（イ）、（ロ）、（
八）に示す条件で各種下地処理を行フた後■−（ニ）に
示す焼鈍条件で熱拡散処理を行った。

各種下地処理後、■に示す条件で錫メッキを施し、引き
続き必要に応じてリフロー処理を行った。そして、■−
■〜Ｏに示す処理浴でクロメート被膜を生成させたもの
を作成した。

■各種下地処理条件 （イ）　　Ｎｉメッキ下地処理 メッキ浴組成　　ＮｉＳＯ４・６Ｈ２ＯＮｉＣ文２・６
日２０ Ｈ，ＢＯ。

メッキ浴温　５０℃ ２５０ｇ／文 ５０ｇ／立 ２５ｇ／交 電流密度 １〜２０Ａ／ｄ＋ａ”　（電解時間はＮｉメッキ量に応
じて調整） （ロ）　　Ｎｉ−Ｆｅ合金メッキ下地処理メッキ浴組成 ＮｉＳＯ４・６Ｈ２Ｏ Ｎ＊Ｃ９ｔ・６６Ｈ２ Ｏ７５／１ １４０　ｇｅｌ ＦｅＳＯ４・７Ｈｚ０　７０〜１７０ｇ／ｆｉ（合金組
成に応じて変更） Ｈ，ＢＯ。

メ キ浴温 ５０℃ て調整） （八）　　（Ｎｉ−５ｎ）合金メッキ下地処理メッキ浴
組成　　Ｓｎｒ：１ｘ ＮＩＣ交２・６Ｈ２Ｏ Ｎ）１．ＨＦ２ メッキ浴温　　５０℃ ４０ｇ／文 ５０ｇ／１ ３００ｇ／交 ５５ｇ／１ 流 密 度 ２〜３０＾／ｄｍ”　（電解時間は Ｎｉ−５ｎ合金メッキ量に応じ て調整） （：）熱拡散条件 各種下地処理後衣に示す条件で熱拡散処理を行った。

焼鈍温度 焼鈍時間 ガス雰囲気 ′５５０〜７００　　℃ ２０〜８０ｓｅｃ ２〜８％水素＋９２〜９８％窒 素＋不可避的不純物 ■錫メッキ条件 メッキ浴組成　硫酸錫 添加剤 メッキ浴温　５０℃ 電流密度１５〜２５＾／ｄ１１２ ■クロメート処理浴 ■Ｃｒｙｓ　　　　　１００ｇ／１ ｓｏ４’−ｏ、６ｇ／交 ■Ｎａ２Ｃｒ２０ｙ　　　２４ｇ／ｌ ｐＨ４，５ Ｑ　Ｃｒｙｓ　　　　　８０ｇ／１ ５０４’−ｏ、ｏｓｇ／又 ＮａｚＳｆＦａ　　　２．Ｓｇ／ｌ ＮＨ４Ｆ　　　　　０．５ｇ／１２ 上記処理材について、以下に示す（＾）〜（）Ｉ）２０
〜３０ｇ／１ １〜５ｇ／２ の項目について実施し、その性能を評価した。

（Ａ）接触抵抗の測定 シーム溶接性に大きな影響を与える接触抵抗値をＣＦ型
電極のスポット溶接機を用いて測定した。測定用試験片
は、塗装焼き付けを想定して２０５℃ｘ　１０ｍ１ｎ　
ｘ　３回のｂａｋｉｎｇを行い、材料／材料界面で缶内
面側と外面側が接触するように試験片をセットした。

ＣＦ型電極を用いた静抵抗測定方法を以下に示す、用い
た電極はクロム銅製で先端径４．５■φのものである。

試験片２枚を電極間に配置し、エアーシリンダーにより
２００ｋｇｆに加圧した状態で電極間にＩＡの低電流を
通電し、その時の電極／電極間、電極／ｍ板間、鋼板／
鋼板間の電圧降下をナノボルトメーターで測定すること
で、冷間での静抵抗を求めた。

ＣＢ）シーム溶接性 試験片は、塗装焼討付けを想定して２０５℃×１０ｍ１
ｎ　Ｘ　３回のｂａｋｉｎｇを行い、次の溶接条件でシ
ーム溶接性を評価した。

ラップ代０．５ａ＋ｍ、加圧力４５ｋｇｆ、溶接スピー
ド４２０缶／ｗｉｎの条件で、電流を変更して溶接を実
施し、十分な溶接強度が得られる最小電流値と「散り」
なとの溶接欠陥が目立ち始める最大電流値からなる適性
電流範囲の広さ、および溶接欠陥の発生状況から総合的
に判断して評価した。

（Ｃ）塗膜硬度テスト 缶外面の塗膜の傷付き程度を評価するため、缶外面に相
当する面にクリヤーラッカーを４０ｆｆｉｇ／ｄｍ２塗
布し、１８０　ｔ　ｘ　１０ｍ１ｎ乾燥硬化した。

引き続き、各種硬度の鉛筆の芯の先端をフラットに調整
した後、試験片に対し４５°の角度で押し当て、５０ｍ
ｍ長さの傷付きテストを行った。

（Ｄ）基盤目テスト 試験片の缶内面に相当する面にエポキシフェノール系塗
料を５５ｍｇ／ｄｉ’塗布し、２０５℃ｘ　ｌｏｍｉｎ
乾燥硬化した。更に缶外面に相当するクリヤーラッカー
を４０ｍｇ／ｄｍ２塗布し、１８０℃ｘ　ｌｏｍｉｎ乾
燥硬化した。引き続き、各々の面に１ｍｍ間隔でスクラ
ッチを入れ、計１００個の基盤目を作成し、速やかにテ
ープ剥離し、その剥離状況を評価した。

（Ｅ）ＵＣＣ（アンダーカッティングコロ−ジョン）評
価テスト 缶内面に相当する面の塗装後耐食性を評価するため、缶
内面側に相当する面に缶用エポキシフェノール（フェノ
ールリッチ）！！！料を片面当たり５０ｍｇ／ｄａ２塗
布し、２０５℃ｘ　１０ｍ１ｎの焼き付けを行い、次い
で１８０℃ｘ　２０ｍＩｎの空焼きを行りた。その後、
塗装板の鉄面に達するようにスクラッチを入れ、１．５
％クエン酸−１，５％食塩の混合液である試験液中に大
気開放下で５５℃×４日間浸漬した。試験終了後、速や
かにスクラッチ部および平面部をテープ剥離して、スク
ラッチ部近傍の塗膜剥離状況、スクラッチ部のピッティ
ング状況および平面部の塗膜剥離状況を判定して総合的
に評価した。

（Ｆ）耐硫化黒変性テスト 缶内面側に相当する面に（Ｅ）　と同様の塗装を行い、
１を曲げを施した試験片を市販の鯖水煮を均一化したも
のの中に入れ、１１５℃ｘ　９０ｍ１ｎのレトルト処理
を行った。試験後、曲げ加工部および平面部の硫化黒変
状況を評・価した。

（Ｇ）　　フィリフォームコロージョンテスト缶外面側
に相当する面の糸状錆び性を評価するため、クリヤーラ
ッカーを４０ｍｇ／ｄｌ１２塗布し、１８０℃Ｘ　１０
Ｑｌｉｎ乾燥硬化した。引き続き、ナイフで鉄面に達す
るスクラッチを入れ、３５℃で５％の塩水噴霧を１時間
施し、速やかに水洗乾燥後２５℃で相対湿度８５％で２
週間放置し、糸状錆び性を評価した。

（Ｈ）実缶テスト 試験片の缶内面側に相当する面にエポキシフェノール系
塗料を５５ｍｇ／ｄｍ’塗布し、２０５℃×１０ｍｆｎ
乾燥硬化した。更に、缶外面に相当する面にクリヤーラ
ッカーを４０Ｂ／ｄｍ”ｉ布し、１８０℃Ｘ　１０ｍ１
ｎ乾燥硬化した。引き続き、シーム溶接機を用いて、缶
胴を製作し溶接部を塩ビゾル系樹脂で補修を行い、オレ
ンジジュースとコーラを充填後＃２５ブリキ製の缶蓋を
巻き絞め、３８℃で１２ケ月保管した。試験終了後、内
容物を取り出し、鉄溶出量および缶内面側（平坦部と溶
接部）の腐食状況を観察評価した。

［発明の効果］ 本発明は極薄鋼板を使用し、充分広い適性溶接範囲を有
し、かつ良好な塗装性能と、塗装後耐食性を発揮する極
薄溶接缶用材料を有利に提供するものであり、顕著な効
果を示すものである。

他４名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　鋼板厚０．１０〜０．１８ｍｍの缶用メッキ原板の
   缶内面相当面に塗装焼き付け後に合金化していない金属
   錫が２００〜２５００ｍｇ／ｍ＾２、缶外面相当面に塗
   装焼き付け後に合金化していない金属錫が５０〜２００
   ０ｍｇ／ｍ＾２残留し、内外両面にクロム換算付着量で
   各々１〜３０ｍｇ／ｍ＾２のクロメート被膜層を有する
   ことを特徴とするシーム溶接性、塗料密着性および塗装
   後耐食性に優れた極薄溶接缶用材料。 ２　鋼板厚０．１０〜０．１８ｍｍの缶用メッキ原板の
   缶内面相当面に塗装焼き付け後にＮｉ−Ｆｅ−Ｓｎ合金
   層あるいはＦｅ−Ｓｎ合金層が存在し、その上に合金化
   していない金属錫が２００〜２５００ｍｇ／ｍ＾２残留
   し、一方、缶外面相当面に塗装焼き付け後にＮｉ−Ｆｅ
   −Ｓｎ合金層あるいはＦｅ−Ｓｎ合金層が存在し、その
   上に合金化していない金属錫が５０〜２０００ｍｇ／ｍ
   ＾２残留し、さらに内外両面にクロム換算付着量で各々
   １〜３０ｍｇ／ｍ＾２のクロメート被膜層を有すること
   を特徴とするシーム溶接性、塗料密着性および塗装後耐
   食性に優れた極薄溶接缶用材料。