JPH1088392A - 溶接缶用表面処理鋼板および溶接缶体 - Google Patents

溶接缶用表面処理鋼板および溶接缶体

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JPH1088392A
JPH1088392A JP24597396A JP24597396A JPH1088392A JP H1088392 A JPH1088392 A JP H1088392A JP 24597396 A JP24597396 A JP 24597396A JP 24597396 A JP24597396 A JP 24597396A JP H1088392 A JPH1088392 A JP H1088392A
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JP
Japan
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layer
steel sheet
welding
less
metallic
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JP24597396A
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English (en)
Inventor
Michihiko Izumi
充彦 和泉
Chiaki Kato
千昭 加藤
Katsuto Kawamura
勝人 河村
Kenji Kurihara
研二 栗原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接ブランクサイズが大きくなる、内容積が
1リットル以上の大型容器の製缶材料としても、十分な
シーム溶接性および耐食性を有する溶接缶用表面処理鋼
板を提供する。 【解決手段】 鋼板の表面に、Sn−Fe合金層、金属Sn
層、そして金属Cr層およびCr水和酸化物層からなるクロ
メート層を、鋼板側から順に積層して成る表面処理鋼板
において、該Sn−Fe合金層および金属Sn層における全Sn
量は 0.4g/m2 をこえて 2.9g/m2 未満でかつ、全
Sn量の20%をこえて90%未満は金属Snであり、またクロ
メート層の金属Cr層における金属Cr量は25mg/m2 をこ
えて30mg/m 2 未満であり、Cr水和酸化物層におけるCr
水和酸化物量はCr換算で1mg/m2 をこえて20mg/m2
未満とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、耐食性およびシ
ーム溶接性に優れた溶接缶用表面処理鋼板、とりわけ内
容積1リットル以上の大型容器の製缶材料に好適の溶接
缶用表面処理鋼板およびこの表面処理鋼板を用いた溶接
缶体に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、18リットル缶、ペール缶あるい
はガロン缶等の大型容器の製缶材料に供する表面処理鋼
板には、ぶりきが使用されていたが、缶のコストを低減
することを目的として、ぶりきよりも安価なティンフリ
ースチールが使用されるようになった。しかし、ティン
フリースチールは、その表面のCr水和酸化物層が製缶時
のシーム溶接性に劣るため、溶接部を研削してから溶接
を行う必要がある。特に、大型容器は溶接サイズにせん
断された鋼板、いわゆる溶接ブランクのサイズが大きい
ため、重ね合わせ部分の幅精度が不十分であり、さらに
均一に圧下するのが難しく、研削幅を重ね合わせ幅より
もかなり大きくする必要がある。
【0003】ところで、研削工程で発生する粉塵による
作業環境の悪化や製品への混入の危険性があり、さらに
粉塵除去工程自体の省略が要請されていることから、無
研削で溶接可能な安価なティンフリースチールが要求さ
れている。
【0004】そこで、金属Crの皮膜量を小さくしたティ
ンフリースチール(特公昭57-19752号公報参照)、Crを
粒状に析出させたティンフリースチール(特公昭63-262
00号および特公平4-31036 号公報参照)、またはクロム
めっき層上に微量Snめっきを施したティンフリースチー
ル(特公平3-68949 号公報参照) 等が、提案されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特に容
量の大きい大型容器を製造する場合には、上記したティ
ンフリースチールによっても、十分な溶接性を与えるこ
とができない。すなわち、容量の大きい大型容器は溶接
ブランクも大きくなるため、鋼板の僅かな反り、トリミ
ング時の僅かなばりや幅精度(平行度)不足、搬送時の
平行性不良等に起因して、溶接の重ね合わせ部分の幅お
よび厚さが不均一になり、その結果、溶接時のロール加
圧力も不均一になり、溶接不良が発生しやすくなる。こ
の溶接不良の発生は、高速溶接を行った場合に顕著であ
る。さらに、溶接ブランクサイズが大きくなると、取り
扱い時にすり傷が発生し易いという問題点もある。ま
た、18リットル缶等の大型容器は、通常の飲料缶よりも
腐食性の強い内容物、例えば強アルカリ性の物質、界面
活性剤、水性塗料や醤油等を充填することが多い上、無
塗装で使用される場合も多いことから、より高度な耐食
性が要求されている。
【0006】そこで、この発明は、溶接ブランクサイズ
が大きくなる、内容積が1リットル以上の大型容器の製
缶材料としても、十分なシーム溶接性および耐食性を有
する溶接缶用表面処理鋼板を提供しようとするものであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、鋼板の表面
に、Sn−Fe合金層、金属Sn層、そして金属Cr層およびCr
水和酸化物層からなるクロメート層を、鋼板側から順に
積層して成る表面処理鋼板であって、該Sn−Fe合金層お
よび金属Sn層における全Sn量が 0.4g/m2 をこえて
2.9g/m2 未満でかつ、全Sn量の20%をこえて90%未
満が金属Snであり、またクロメート層の金属Cr層におけ
る金属Cr量が25mg/m2 をこえて30mg/m 2 未満であ
り、Cr水和酸化物層におけるCr水和酸化物量がCr換算で
1mg/m2 をこえて20mg/m2 未満であることを特徴と
する溶接缶用表面処理鋼板である。
【0008】また、この発明は、鋼板を溶接にて筒状に
接合した缶胴と、この缶胴の開口部に取り付ける天板お
よび地板とからなり、少なくとも缶胴に上記の表面処理
鋼板を用いることを特徴とする溶接缶体である。
【0009】
【発明の実施の形態】この発明では、鋼板の表面に、ま
ずSnめっき層を形成する。Snめっき層は、Sn−Fe合金層
と、その上に形成した金属Sn層の2層構造に成る。ここ
で、Sn−Fe合金層および金属Sn層からなるSnめっき層の
全Sn量が 0.4g/m2 をこえて 2.9g/m2 未満である
ことが、肝要である。すなわち、全Sn量が0.4g/m2
以下では、溶接性および耐食性が不十分であり、製品缶
における耐擦傷性や色調も劣化する。一方 2.9g/m2
になると、コスト面で不利になるばかりでなく、溶接熱
でSnが過剰に溶融し、溶接部からSnが滲み出して、接合
部の密着性が低下する。さらに、塗装時に融点付近で焼
付けを施した場合、溶融によるSn層の変形(いわゆる
「はじき」)や金属Cr層の埋没により、塗料の密着性が
低下する。従って、Snめっき層の全Sn量は 0.4g/m2
をこえて 2.9g/m2 未満の範囲に限定する。なお、耐
食性と溶接性をバランスさせるには、 0.8〜1.9g/m
2 の範囲とすることが好ましい。
【0010】さらに、Snめっき層の金属Sn量を、全Sn量
の20%をこえて90%未満の範囲とする。すなわち、金属
Sn量が20%以下では、耐食性、そして耐擦傷性、溶接性
が不十分になり、さらには色調も低下する。一方、90%
以上では、塗装時に融点付近で焼付けを施した場合、溶
融によるSn層の変形、いわゆる「はじき」や金属Cr層の
埋没により、塗料の密着性が低下する。とりわけ、この
発明で対象とする大型容器で特に優れた耐食性、耐擦傷
性、溶接性、塗料密着性および色調を同時に達成するた
めには、金属Sn量の範囲を30〜50%とすることが好まし
い。
【0011】なお、上記のSnめっき層を得るには、次の
(1) 〜(3) に示す各種手法が有利に適合するが、工程の
簡潔さ、あるいは生成する合金層の耐食性等の品質を考
慮すると、(1) の手法が推奨される。 (1) Snめっきした後、Snの融点以上の温度で短時間加熱
処理を行う。 (2) Snめっきした後、Snの融点以下の温度で長時間加熱
処理を行う。 (3) Sn−Fe合金めっきを施した後、Snめっきを行う。
【0012】また、Snめっき方法は特に限定されず、通
常のSnめっきを適用できる。すなわち、通常の脱脂およ
び酸洗後に、ハロゲン浴、フェロスタン浴、メタスルホ
ン酸(MSA)浴およびアルカノールスルホン酸(AS
A)浴等を用いる、通常のSnめっき処理を行えばよい。
さらに、Snめっき後にリフロー処理を行って、Sn−Fe合
金層を得ることができる。
【0013】上記したSnめっき層の上には、金属Cr層お
よびCr水和酸化物層からなるクロメート層を形成する。
まず、クロメート層の金属Cr層における金属Cr量が25mg
/m 2 をこえて30mg/m2 未満にする必要がある。なぜ
なら、金属Cr量を25mg/m2以下とすると、耐食性が不
十分になり、また塗装時にSnの融点付近で焼付けを施し
た場合、溶融によるSn層の変形、いわゆる「はじき」や
金属Cr層の埋没により、塗料の密着性が低下し、一方30
mg/m2 以上になると、溶接性および加工性、さらには
耐擦傷性や色調が劣化するからである。
【0014】また、Cr水和酸化物層におけるCr水和酸化
物量は、Cr換算で1mg/m2 をこえて20mg/m2 未満で
ある必要がある。なぜなら、Cr水和酸化物量が1mg/m
2 以下では、耐食性および高温焼付時の塗料密着性が不
十分にかつ、耐擦傷性にも劣り、一方20mg/m2 以上に
なると、溶接性が不十分になるばかりでなく、色調も劣
化するためである。とりわけ、この発明で対象とする大
型容器で特に優れた耐食性、塗料密着性、耐擦傷性、溶
接性および色調を同時に達成するためには、Cr水和酸化
物量の範囲を4〜16mg/m2 とすることが好ましい。
【0015】ここで、上記の範囲に金属Cr量およびCr水
和酸化物量を調整するには、電解クロメートの場合は、
電流密度やクロメート液濃度(6価のクロム、助剤)を
適当な範囲に選択すれば良い。電流密度は特に限定され
ないが、通常、5〜100 A/dm2 の範囲が使用される。
6価のクロム濃度も特に限定されないが、通常、無水ク
ロム酸の場合、1〜200 g/lの範囲が使用される。助
剤濃度も特に限定されないが、硫酸の場合、0.01〜3g
/lの範囲が使用される。また、電解クロムメート後に
高濃度(50〜300 g/l)の無水クロム酸水溶液に浸漬
し、過剰に付着したCr水和酸化物量を低減して調整する
ことも可能である。
【0016】なお、クロメート処理手法は特に限定され
ずに、通常のSnめっき上のクロメート処理、例えば特開
昭58-96891号や特開昭58-151488 号各公報に開示の手法
にて行うことが可能である。すなわち、Snめっき鋼板
を、無水クロム酸等の6価のクロムと、硫酸等の硫黄化
合物あるいはフッ素化合物の1種または2種以上とを助
剤として含むクロメート液中にて、陰極電界処理を施し
て得られる。またクロメート処理の前処理として、錫酸
化膜の低減を目的として、炭酸ソーダ水溶液等のアルカ
リ溶液中で陰極電界処理を行ってもよい。
【0017】この発明の鋼板の原板には、通常の冷間圧
延材を使用することができる。鋼板の厚さは特に限定さ
れないが、缶強度の点から0.10〜0.50mmの範囲、そして
製缶性、連続溶接性およびコストの点を加味すると、0.
18〜0.40mmの範囲が好ましい。また、Snめっきに先立っ
て鋼板の下地処理として、Niフラッシュめっきを施して
も良い。この場合、耐食性やコストの点から、焼鈍前に
Niフラッシュめっきを施すことが好ましい。
【0018】さて、この発明に従う鋼板による製缶は、
通常のシーム溶接によって行われる。この発明の鋼板
は、通常の飲料缶(容量: 200〜500ml)に使用しても優
れた性能を示すが、とりわけ製缶が困難な1リットル以
上の容量の大型容器用として最適である。すなわち、容
量の大きい大型容器は溶接ブランクも大きくなるため、
鋼板の僅かな反り、または搬送時およびトリミング時の
僅かなばり発生や幅精度(平行度)不足、搬送時の平行
性不良等に起因して、溶接の重ね合わせ部分の幅および
厚さが不均一になって、溶接時のロール加圧力も不均一
になる結果、溶接不良が発生しやすくなる。さらに、18
リットル缶等の大型容器は、通常の飲料缶よりも腐食性
の強い内容物、例えば強アルカリ性の物質、海面活性
剤、水性塗料や醤油等を充填することが多い上、無塗装
で使用される場合も多いことから、加工部分や溶接部分
に、より高度な耐食性が要求されているため、この発明
の表面処理鋼板が最適と考えられる。
【0019】この発明の表面処理鋼板により得られる缶
は、内面に通常の塗装を施しても良いが、内容物によっ
ては無塗装でも使用される。同様に、溶接部分も通常の
補修塗装を施しても良いが、内容物によっては補修塗装
無しでも使用される。
【0020】なお、この発明の表面処理鋼板は、接着や
はんだによる製缶、あるいは板端部を重ね合わせた後、
巻き締めて缶胴部分を形成する製缶に対しても、有利適
合する。また、この発明の表面処理鋼板は、耐食性、巻
き締め加工性、そして巻き締め加工部の耐食性や巻き締
め部の密着性にも優れるから、缶胴部だけでなく、缶蓋
あるいは缶底としても使用可能である。
【0021】
【実施例】板厚0.28mmの冷延鋼板を脱脂、そして酸洗
後、下記の(a) 浴を用いてSnめっきを施し、引き続きSn
の融点以上の温度で加熱溶融処理してから、15g/l の
炭酸ソーダ水溶液中で1C/dm2 の陰極処理を行った
後、下記の(b) 浴を用いて電解クロメート処理を施し
た。 記 (a) 浴(Snめっき浴) 塩化第一錫 50g/l 弗化ナトリウム 45g/l 弗化水素ナトリウム 13g/l 塩化ナトリウム 54g/l 黄血塩 0.8g/l 光沢剤 適量 (b) 浴(クロメート浴) クロム酸 17g/l 硫酸 0.12g/l
【0022】かくして得られた表面処理鋼板について、
高温焼付時の塗料密着性、耐擦傷性、色調、溶接性およ
び耐食性をそれぞれ評価した。その評価結果を、表面処
理鋼板のにおける全Sn量、金属Sn量、金属Cr量およびCr
水和酸化物量の測定結果と併せて、表1に示す。
【0023】なお、高温焼付時の塗料密着性は、得られ
た表面処理鋼板に市販のエポキシ−フェノール系塗料を
6g/m2 で塗布し、240 ℃×5min で焼付けを行っ
て、その塗装面に碁盤目を1mm角で100 個導入してか
ら、テープ剥離試験によって塗料の密着性を評価した。
【0024】耐擦傷性の評価は、図1に示す方法で行っ
た。ここで、図1において、符号1は机、2は重り、3a
および3bは鋼板、4は細線、そして5は重りの移動方向
を示す。すなわち、各種表面処理鋼板を、 100mm×100m
m の寸法で2枚切り出して重ね合わせ、1枚の鋼板3aを
机上に接着し、その上側の1枚の鋼板3bには重り2(500
g) を接着した。次いで、重り2に細線4を取り付け、
300mm/秒の速度で矢印5の方向に引っ張り、擦り傷の
発生した模様を観察し、発生した擦り傷の本数を目視で
数えて、次のように評価した。 評価基準 ○:擦り傷観察されず、△:擦り傷1〜5
本、×:擦り傷6本以上
【0025】色調の測定は、スガ試験機(株)製「カラ
ーコンピューターSM−3」で表面処理鋼板の明度(L
値)を測定した。測定面積はφ30mmであった。L値が高
い程、色調は良好である。
【0026】溶接性は、得られた表面処理鋼板を、 905
mm×355mm にせん断し、ラップ代2mm、接胴加圧力45k
g、溶接速度50m/分で、胴ワイヤーを電極とした電気
抵抗シーム溶接を行ない、角形の18L容器(缶高さ 355
mm)を得た。溶接の可否(適正溶接電流範囲の有無)、
「散り」の発生の度合いや溶接強度から、総合的に5段
階で評価した(数字が大きい方が良好)。一部の缶は内
面側に、エポキシ−フェノール系塗料を塗装した後、溶
接を行ない、さらに溶接部には補修塗装を施した。塗装
焼付け温度は内面塗装が 240℃×5分で補修塗装が 240
℃×1分であった。
【0027】耐食性は、溶接性試験で得られた角形容器
の溶接部および缶胴部を、4×8cmに切り出し、エッジ
をテープで保護した後、塗装缶は市販の醤油に、無地缶
は剥離液「ネオリバー 801」(三彩化工(株)製)に浸
漬し貯蔵した。また、一部の缶胴部はエリクセン試験機
で5mm張り出し加工を行った後、同様に試験した。貯蔵
温度は38℃で期間は6カ月であった。試験後の試験液へ
の鉄の溶出量、試験片の外観観察により評価を行った。
なお、評価は、5段階で行い、その数字が大きい方が良
好な結果を示す。
【0028】
【表1】
【0029】
【発明の効果】この発明の表面処理鋼板は、とくに大型
溶接缶の要求性能である、高速溶接性および耐食性を十
分に満足し、経済的にも優れているため、高性能の大型
溶接缶を安価に提供できる。従って、省資源、省エネル
ギーに寄与するところ大であり、経済的価値は極めて高
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】耐擦傷性の評価方法を説明する図である。
【符号の説明】
1 机 2 重り 3a,3b 鋼板 4 細線 5 重りの移動方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河村 勝人 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 栗原 研二 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板の表面に、Sn−Fe合金層、金属Sn
    層、そして金属Cr層およびCr水和酸化物層からなるクロ
    メート層を、鋼板側から順に積層して成る表面処理鋼板
    であって、該Sn−Fe合金層および金属Sn層における全Sn
    量が 0.4g/m 2 をこえて 2.9g/m2 未満でかつ、全
    Sn量の20%をこえて90%未満が金属Snであり、またクロ
    メート層の金属Cr層における金属Cr量が25mg/m2 をこ
    えて30mg/m2 未満であり、Cr水和酸化物層におけるCr
    水和酸化物量がCr換算で1mg/m 2 をこえて20mg/m2
    未満であることを特徴とする溶接缶用表面処理鋼板。
  2. 【請求項2】 鋼板を溶接にて筒状に接合した缶胴と、
    この缶胴の開口部に取り付ける天板および地板とからな
    り、少なくとも缶胴に、請求項1に記載の表面処理鋼板
    を用いることを特徴とする溶接缶体。
JP24597396A 1996-09-18 1996-09-18 溶接缶用表面処理鋼板および溶接缶体 Pending JPH1088392A (ja)

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