JPH02298277A - 表面処理鋼板の製造方法 - 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、各種の食品、飲料及びその他の充填保存に適
した溶接性、塗料密着性に優れた溶接缶用の表面処理鋼
板の１１追方法に関するものである。

従来の技術 食品、飲１等に使Ｊ’Ｆｆされる容器用の材料として１
一般にブリキ、ティンフリー鋼板があり、又、最近は、
錫メツキ量を低減した１錫メッキ鋼板（溶接性を確保す
るために、Ｆ＃！にＮｉメッキを施したものもある）、
ニッケルメッキ鋼板等も材料コストを低減する目的から
使用されている。単にコスト的にみると、ティンフリー
鋼板がブリキは熱論のこと、１錫メッキ鋼板、ニッケル
メッキ鋼板に比べて非常に優れている。又、塗料密着性
、並びに塗装後耐蝕性においても、ティンフリー鋼板は
非常に優れたもので、これら特性に優れていることが、
ティンフリー鋼板の需要が増大している理由でもある。

しかし、このティンフリー鋼板は、溶接性が悪いという
非常に大きな欠点があり、現在は専ら接着法瞬より製缶
されたり、又は、表層の金属クロム、クロム酸化物層を
研削除去した後に溶接する溶接製缶法により製缶されて
いる。従って、ティンフリー鋼板の溶接性を改善するこ
とは非常に大きな産業的意味を持っている。ティンフリ
ー鋼板の溶接性向上を狙って種々の試みがなされており
、これらの技術改善状況について既に公開になっている
出願発明を整理すると以下のとうりとなる。

（１）クロムメッキ層の下層にＳｎメッキし溶接性を改
善したものとして、特開昭６２−１２４２９８、特公昭
ｆ３１−１５１８、特開昭５８−１２７７７８、特開昭
５１３−４４７９３、（２）クロムメッキ層の下層にＸ
ｉメッキし溶接性を改善したものとして、特開昭８２−
４０３９８、特開昭６２−１０７０９７、特開昭８１−
９１３９３、特開昭８２−２０５２９７、（３）クロム
メッキ層自体に工夫（多くは、クロムメッキを突起状と
したり、不連続化することで溶接待の抵抗を減少させる
。）を行ったものとして、特開昭８２−２０５２９７．
特開昭８２−９９４９７、特開昭６３−３５７９７、特
開昭８２−８３８７８．特開昭８１−２８１８９９、特
開昭８１−２１３３９９゜ 等々多数の出願がなされている。これらはいずれもクロ
ムメッキ層、並びにクロム水和酸化物層の絶縁性を改善
して、溶接性を改善することを狙っている。

発明が解決しようとする課題 本発明は、内容的には（１）のクロムメッキ層の下層に
Ｓｎメッキし溶接性の改善を狙うものであるが、特開昭
８２−１２４２９６１、特公昭８１−１５１８．特開昭
５ｆｌ−１２７７７ｆｌ、特開昭５８−４４７９３は、
接触抵抗を低下させるために必要とする下＃！ｓｎメッ
キ量が多く、薄Ｓｎメッキ鋼板の特性にしかならないも
のが多く、溶接性改善のために、本来のティンフリー鋼
板の特性を犠牲にしている。

即ち、いずれもティンフリー鋼板の溶接性は改善される
もののティンフリー鋼板が持つ本来の憬れた特性である
金属外観光沢、優れた塗料密着性、並びに塗装後耐蝕性
等々を犠牲にしており、必ずしも優れた缶用の表面処理
鋼板とは言えない。

本発明の解決しようとする課題は、優れたティンフリー
鋼板の特性である金属外観光沢、塗料密着性、塗装後耐
蝕性を損なうことなく、ブリキより安価で、且つ溶接性
がａＦ善され高速製缶が可能な表面処理鋼板を、従来の
ティンフリー鋼板の製造設備を何ら変更することなく製
造する方法を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明は、鋼板表面を脱脂後、二価錫イオン５〜２０ｇ
／ｌト硫ｊｉ１３０〜１５０　ｇｅｌ　ヲ含む硫酸酸洗
浴中で、先ず酸洗処理を行い、次いで、鋼板を陰極とし
て２〜１５Ａ／ｄ腸２の電流密度で２０〜２００　ｍｇ
／ゴの錫メッキを行った後に１通常のクロムメッキ午、
又はクロムメッキ及び、クロメート処理によって３０〜
１５０３ｇ／ｒｎ’の金属クロム、クロムとして２〜４
０■ｇ／ｍ’のクロム酸化物を被覆することを特徴とす
る溶接性、塗料密着性に優れた表面処理鋼板の製造方法
である。

以下２本発明について詳しく説明する０本発明の一つの
特徴は、硫酸酸洗浴中に、２価錫イオンを５〜２０ｇ／
ｆＬｍ加した浴で、酸洗と同時に錫メッキを行うことに
ある。

即ち、特開昭８２−１２４２９８に見られる如く、クロ
ムメッキ層の下層に錫メッキを施すことで、ティンフリ
ー鋼板の溶接性を改善しようとする試みの多くは、従来
からの常識である極めて管理された錫メッキ浴と、錫メ
ツキ条件によって達成されるが１本発明では、鉄イオン
を多く含む酸洗浴中に２価錫イオンを添加し、酸洗と同
時に、金属錫を鋼板表面に析出させることによって、通
常のティンフリー鋼板の溶接性が改善されることを見出
したもので、錫メツキ用のタンク、並びに付帯設備を増
設することなく、極めて安価にティンフリー鋼板の溶接
性改善を達成したものである。

更に１本発明は、酸洗浴中で得られる錫メッキが０．２
〜１．５　ｐの粒状であることに大きな特徴を有してい
る。即ち、従来の錫メッキは、均一に錫が鋼板表面を覆
うことが必要とされており、錫メツキ浴中の鉄イオン濃
度は低い方が望ましいとされ、一般的には、　１０ｇ１
ＩＬ以下、多くても１５ｇ／交以下とされている。又、
均一付着性を得るために、光沢剤と称する添加剤（フェ
ノールスルホン酸浴では、α−エトキシナフトール、α
−エトキシナフェノール等）が使用されている。

しかし１、本発明では、酸洗浴中に２価錫イオンを添加
し、この浴中では、鉄イオンが多く存在する為に５粒状
の錫が析出するが、この粒状の錫メッキがティンフリー
鋼板の溶接性を著しく改善することを見出したものであ
る。

従って、従来の常識からすれば、酸洗と回持に錫メッキ
することは難しいとされていたが、むしろ、鉄イオンが
多く存在し、且つ何ら光沢剤を含まない酸洗浴での陰極
電解処理によって生成する微礒錫メッキ層が、溶接性改
善に効果のあることを見出し、溶接性に優れ、且つティ
ンフリー鋼板の優れた特性を有した表面処理鋼板の製造
方法を見出した。

第１図に、本発明の方法で得た１表面処理鋼板の走査型
電子顕微鏡写真を示した０石ころの始き、錫粒（写真は
、平均１．０鉢のもの）が存在していることが分かる。

尚、この時の酸洗条件は、浴組成としては、Ｆｅ＋２３
５ｇ／　ｌ、Ｓｎ＋２２０ｇ／　ｌ　、　５Ｏ４−２１
１２ｇ／４１、酸洗処理条件としては、浴温（１９℃）
で、１，５秒の浸漬酸洗処理の後、Ｏ，５秒Ｘ　ＩＯＡ
／ｄａ’の陰極電解処理を行った０次に、Ｇｒ０３１０
（ｔｇ／Ｒ１Ｈ７ＳＯ４０，８ｇ／ｌの浴（浴温５０℃
）中で、？ＯＡ／ａ重２×１秒の゛ｌＬ解処理を行った
。

得られた鋼板のＳｎ付着足は８５ｍｇ／１１１′であり
、平均Ｓｎ粒径は　１．Ｊｔ、であった、又、クロム付
着量は、　１２０ｍｇ／ｍ’　（金属Ｃｒ換ＩＸ）であ
った。

以下本発明の内容、並びに限定理由について更に詳しく
説明する。

先ず、酸洗浴中の２価錫イオン濃度であるが、５〜２０
ｇ１見に限定したのは、ド限値未満では、錫メッキの析
出電波効率が２０％以下となり、短時間の陰極処理〒は
、［４的とするＳｎメッキ量が確保されないからであり
、」−限値を超えると、Ｓｎメッヤの均−付１１性が改
善され０．２μ以−１−の大きさの粒状錫メッキが得ら
れないからである。

次にｉ酸濃度を３０〜１５０　ｇ／交に限定した理由に
ついて説明する。Ｆ限値を３０ｇ／ｕとしたのは、この
濃度未満では、鋼板の酸洗が不１−分となり、続いて処
理される錫メッキの密着性が悪くなったり、クロムメッ
キ、及びクロメート処理を施しても塗装後の耐蝕性が劣
化するためである。又、に限値を　１５０ｇ／ｌとした
のは、これを超えた濃度では、錫メツキ時の電流効率が
低下して、ＩＪ標とする錫メツキ量が得られず、従って
溶接性を改善することが出来ない。

次に、酸洗処理については、特に限定するものでなく１
通常のティンフリー鋼板製造に於けると同様の酸洗処理
を行えば良い、陽極電解処理であれば、　０．１秒以上
、浸漬処理のみであれば、　０．５秒以北が必要である
。酸洗設備の能力範囲内で適宜決定すれば良い０本発明
者らは４秒迄の陽極電解酸洗、浸漬処理の影響について
調査したが特に問題は認められなかった。

次に、酸洗に引き続いて行う、錫メッキの電流密度を２
〜１５Ａ／ｄａ２に限定した理由について説明する。下
限値未満では、錫メッキの電流密度が低く、酸洗タンク
での短時間メッキでは目標とする錫メツキ量が得られず
、溶接性の改善が出来ないからであり、又、上板用では
、得られる錫メッキの錫粒径が０，２ル以下となり、２
０〜２００Ｉ１ｇ／ｒＩ′１″の錫メツキ量では溶接性
が改善出来なかった。

次に、錫メツキ量の限定理由であるが、溶接性の観点か
ら下限値２０露ｇ／ｍ″が決定される。一方、上限値は
ティンフリー鋼板の特性、具体的には。

表面外観（色調）、塗料密着性、塗装置６１蝕性等の特
性を確保するために決定される。即ち錫メツキ量が多く
なると始何に粒状にしているとは言え。

錫メッキ鋼板の特徴が出現し、ティンフリー鋼板の優れ
た性能が損なわれるので上限を２００膳ｇ／ｒｔとする
。従って、最適錫メツキ量は要求Ｓれる溶接性、塗料密
着性、塗装＃触性等から上記した２０〜２００　ｍｇ／
ｒ′ｌ′ｒ′範囲で適宜決定すれば良い。

次に、クロムメッキ、並びにクロメート処理方法につい
て述べる６本発明では、これらクロムメッキ、並びにク
ロメート処理方法について特に限定するものではない。

即ち、通常のティンフリー鋼板を製造する方法に従って
、クロムメッキ、並びにクロメート処理すれば良く、粒
状錫の占める面積率は２０％以下であり０通常の方法で
クロムメッキ、並びにクロメート処理すれば、鋼板露出
部に金属クロム、並びにクロム酸化物層が形成され通常
のティンフリー鋼板と同等の特性を示すことになる。

メッキ条件によっては、粒状錫の上には、金属クロムが
析出せず、専らクロム酸化物層が生成したり、又、その
逆の場合もあるが、本発明者らが調査した範囲内では１
粒状錫上へのクロムの析出は、鋼板露出部に比較して若
干少ない、又、例え粒状錫上に、クロムが析出しても下
層の錫が０．２鉢以上の厚みを持っており接触抵抗の低
減に寄与すると推定される。

文って、本発明においては、錫メツキ上のクロム析出状
況は特に規制するものでなく、ａｔ板露出部が本来のク
ロムメッキ層、クロム酸化物層を形成していることが肝
要である。この為に、本発明の表面処理鋼板のクロムメ
ッキ層、クロム酸化物層の量は、一般的ティンフリー鋼
板の範囲である金属クロム３０〜１５０１ｇ／ｍ’、ク
ロム酸化物層のクロム２〜４０層ｇ／ｒｎ’（金属クロ
ム換算）に限定した。

一般的にはクロム酸化物のクロムは、　１０ｍｇ／ｍ’
程度以上が必要とされているが、これは接着製缶法にお
ける接着力を確保するためであり、一般的な塗料密着性
を確保するためには２ｍｇ／ｍ’程度で十分であり、シ
ーム溶接性に悪影響するクロム酸化物層の厚みは、少な
い方が好ましく、本発明では、下限のクロム量（クロム
酸化物層）を若干低めとした。従って、金属クロム量、
並びにクロム酸化物酸は、製缶方法、内容物等により上
記範囲内で適宜選択すれば良い。

本発明の特徴とすることを再度整理すると、ティンフリ
ー鋼板の溶接性改善には１粒状（０，２〜１．５　ル径
）錫メッキをクロムメッキに先立って実施すれば効果的
であることを本発明者らは以前見出していたが、こうし
た粒状錫メッキを得るｆ段として、酸洗浴中に２価錫メ
ツキを５〜２０ｇ／見添加し、酸添加程の前段で鋼板の
酸洗を１次いで、陰極電解処理により錫めっきを施すこ
とで、鋼板の酸洗と錫メッキを同時に実施した後、通常
の方法で、クロムメッキ、又はクロムメッキ及びクロメ
ート処理を施して溶接性に優れる表面処理鋼板を極めて
経済的に製造する方法を提供するものである。

実施例 次に、本発明の内容を実施例、比較例及び従来例につき
具体的に説明する。

実施例１ 通常の方法によって冷間圧延、連続焼鈍、及び調質圧延
された厚さ０．２３騰謄の低炭素冷延鋼板に、通常の脱
脂（ＮａＯＨ５０ｇ／ｉ、６０℃、電流密度１０Ａ／ｄ
ａ２で０．５秒の陰極電解処理）を行った後、二価錫イ
オン濃度の異なる硫酸酸洗浴で、浸漬、及び陽極電解酸
洗を実施し、次いで７　Ａ／ｄａ２の電流密度で０．３
秒の陰極電解処理を行った０次いで、クロムメッキを行
って実施例、従来例、比較例のサンプルを製造し、評価
した。

１、ｍ洗条件 （１）浴条件　　　硫酸　１００　　　ｇｉｎＳｎ”　
　　Ｏ〜３０ｇ／ＩＬ Ｆｅ”　　　２０　　　ｔｅｌ 浴温度　２０℃ （２）電解条件 第一段　１０Ａ／ｄ層２　Ｘｏ、３秒、陽極（鋼板）電
解処理第二段　浸漬処理０．８秒 第三段　７Ａ／ｄａ２Ｘ０．３秒、陰極（鋼板）電解処
理（Ｓｎメッキ） ２、クロムメッキ （１）浴条件　Ｇｒ０３　１００　ｇ／見、Ｈ７ＳＯ，
１，２ｇ／ｆＬ浴温度　５０℃ （２）メッキ条件 電流密度５０Ａ／ｄ膳２　、７ｆｉ気量５０Ｃ／ｄ曹２
３、評価 （１）塗料密着性 供試材にエポキシフェノール系塗料（関西ペイント■、
ＳＪ−１１２５８）を塗装焼付（ｐＩｉＭ量５０ｍｇ／
ｄａ２）後、３．０％ＮａＣ１溶液中テ１１０℃×６０
分（７）レトルト処理を実施した後、基盤目にナイフで
疵を入れ、テープ剥離テストを実施した（ｌＯ（良）←
→ｌ（不良））。

（２）塗ｌ耐蝕性 供試材にエポキシフェノール系塗料（関西ペイント■、
ＳＪ−８２５８）を塗装焼付（塗膜量５０ｍｇ／ｄａ２
）後、塗膜にナイフでクロスカットを入れた後、１．５
％ＮａＣＱ、　１．５％クエン酸溶液（４０℃）に４１
］間浸漬、その後クロスカット部のテープ剥離テストを
実施して評価（５（良）←→ｌ（不良））。

（３）接触抵抗 供試材を先ず、２１０℃×３０分の熱処理を行った後、
５０ｍｍ平方に切断、この試料２枚を重ね合わせ、電極
径４．５■膳φの電極間に挟む０次いでこの電極間に５
０ｋｇＦの加圧を加え、接触抵抗を測定した（電極間に
流した電流は１０００ｓ＾）　、　５００　ＪＬΩ以ド
なら合格（溶接性良）。

（４）錫メッキ粒の評価 供試材を走査型電子ｗ４１１Ｉｉ鏡で１倍率５０００〜
１０，０００倍で観察２代表的な漏れの大きさを測定し
た。

（５）製品の外観 ティンフリー鋼板の外観を基準として評価した。

０　ティンフリー鋼板と同等 Ｏティンフリー鋼板とほぼ同等 Ｘ　ティンフリー鋼板と異なる。

実施例２ 通常の方法によって冷間圧延、連続焼鈍、及び調質圧延
された厚ξＱ、２３ａｍの低炭素冷延鋼板に、通常の脱
脂（ＮａＯＨ５０ｇｉｎ　、　６０℃、電流密度１０Ａ
／ｄａ２で０，５秒の陰極電解処理）を行った後、硫酸
Ｃ度の異なる酸洗浴で、浸漬、及び陽極電解酸洗を実施
した後、　７　Ａ／ｄｓ’の電ｔｉ＆密度で０．３秒又
は、０．８秒の陰極電解処理を行った０次いで、クロム
メッキ、並びにクロメート処理を行って実施例、比較例
のサンプルを製造し、評価した。

■、酸洗条件 （１）浴条件　　　硫酸　　２０〜１８０　ｇ／ＪＩＳ
ｎ２÷　　１０ｇ１文 浴温度　２０℃ （２）電解条件 陰極（鋼板）電解処理 ２、クロムメッキ （１）浴条件　ＣｒＯ３ｔｏｏ　ｇｉｎ　、　Ｈ２ＳＯ
４０，２ｇ／　１浴温度　５０℃ （２）メッキ条件 電流密度５０Ａ／ｄａ２．　ｔｌｉ気１３１５０Ｃ／ｄ
ａ２３、クロメート処理 （１）浴条件　ＣｒＯ３５０ｇ／ｌ、Ｈ２ＳＯ４０，１
Ｍ浴温度　５０℃ （２）処理条件 電流密度１０Ａ／ｄａ２．電気量１０ｃ／ｄ麿２（以下
余白） 実施例３ 通常の方法によって冷間圧延、連続焼鈍、及び調質圧延
された厚さ０．２３■畠の低炭素冷延鋼板に。

通常の脱脂（ＮａＯＨ５０ｇｅｌ、８０℃、電流密度１
０Ａ／ｄ膳２で０．５秒の陰極電解処理）を行った後、
硫酸濃度５０ｇ／ｉの酸洗浴で、浸漬、及び陽極電解酸
洗を実施した後、１〜２ＯＡ／ｄａ２の電流密度で、０
．３秒〜０．６秒の陰極電解処理を行った６次いで、ク
ロムメッキ、並びにクロメート処理を行って実施例、比
較例のサンプルを製造し、評価した。

１、酸洗条件 （１）浴条件　　　硫酸　　５０ｇ／交Ｓｎ”　　　１
ｏｇｉｎ 浴温度　２０℃ （２）電解条件 第一段　１０Ａ／ｄａ２Ｘ０．３秒、陽極（鋼板）電解
処理第二段　浸漬処理０．８秒 ２、クロムメッキ （１）浴条件　Ｃｒ０３ｔｏｏ　ｇｅｌ、　１（ｚｓｏ
、　　１．２ｇ／ｆＬ浴温度　５０℃ （２）メッキ条件 電流密度５０Ａ／ｄａ２．電気量５０Ｇ／ｄａ２３、ク
ロメート処理 （１）浴条件　ＣｒＯ３５０ｇｅｌ、１１，５Ｏ４０，
１ｇ／ｌ浴温度　５０℃ （２）処理条件 電流密度１０Ａ／ｄ膳２、電気量１０Ｃ／ｄ■２（以下
余白） 発明の効果 以［、ｊＴ　Ｌ　＜説明した様に、ティンフリー鋼板の
製ｉ１１丁程において、脱脂後に、−価錫イオンを添加
した酸洗溶液中で、酸洗に引続き、同じ浴中で陰極電解
処理を行うことによって、従来の製造設グｊ１を何ら変
更することなく、極めて経済的に、ティンフリー鋼板の
優れた外観、塗料密着性、並びに塗ＪＡ後ｒＩＩＡ蝕性
を保持し、尚１１つ、高速シーム溶接＋１に優れた表面
処理鋼板が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、酸洗浴に一価錫イオンを添加して得られた錫
メツキ後の金属組織外観を走査型電子顕微鏡で写１７た
図面代用写真である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼板表面を脱脂後、二価錫イオン５〜２０ｇ／ｌ
   と硫酸３０〜１５０ｇ／ｌを含む硫酸酸洗浴中で、先ず
   酸洗処理、次いで鋼板を陰極として２〜１５Ａ／ｄｍ＾
   ２の電流密度で２０〜２００ｍｇ／ｍ＾２の錫メッキを
   行った後に、通常のクロムメッキ、又はクロムメッキ及
   びクロメート処理によって３０〜１５０ｍｇ／ｍ＾２の
   金属クロム、クロムとして２〜４０ｍｇ／ｍ＾２のクロ
   ム酸化物を被覆することを特徴とする表面処理鋼板の製
   造方法。