JPH1161492A - 溶接缶用電解クロム酸処理鋼板 - Google Patents

溶接缶用電解クロム酸処理鋼板

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JPH1161492A
JPH1161492A JP23236397A JP23236397A JPH1161492A JP H1161492 A JPH1161492 A JP H1161492A JP 23236397 A JP23236397 A JP 23236397A JP 23236397 A JP23236397 A JP 23236397A JP H1161492 A JPH1161492 A JP H1161492A
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JP
Japan
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chromium
steel sheet
welding
electrolytic chromic
layer
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Withdrawn
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JP23236397A
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English (en)
Inventor
Hiroki Nakamaru
裕樹 中丸
Toshiyuki Kato
俊之 加藤
Toshihiro Kikuchi
利裕 菊地
Hisakatsu Kato
寿勝 加藤
Hideo Kukuminato
英雄 久々湊
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】極薄クロムめっき鋼板で溶接缶胴を製造できる
電解クロム酸処理鋼板を提供しようとする。 【解決手段】鋼板の両面に形成された、金属クロム層
と、該金属クロム層の上に形成されたクロム水和酸化物
層からなる電解クロム酸処理鋼板において、前記金属ク
ロム層の付着量は片面当たり30〜150mg/m2
あり、該金属クロム層の上に、一方の面にクロム換算で
X1の、他方の面にクロム換算でX2の、クロム水和酸
化物を有し、X1およびX2は下記式(1)〜(3)を
満たすことを特徴とする溶接缶用電解クロム酸処理鋼
板。 5≦X1≦10mg/m2 (1) X1<X2 (2) X2≦15mg/m2 (3)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、飲料缶、食料缶等
の溶接缶胴に使用される、極薄溶接缶用電解クロム酸処
理鋼板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、飲料缶、食料缶等に用いられる溶
接缶胴用鋼板として、ぶりきおよび極薄錫めっき鋼板
(LTS)が用いられている。LTSは、ぶりきに比べ
て使用するSn量が少ないことから、省資源および経済
性の観点で優れており、飲料缶の大半はLTSを使用し
ている。しかしながら、空缶コストをさらに引き下げる
ために、より安価な溶接缶胴用鋼板の出現が望まれてい
る。このような観点からは、高価なSnを使用しない電
解クロム酸処理鋼板が最も有力である。電解クロム酸処
理鋼板は、下層の金属クロム層と、上層のクロム水和酸
化物層からなり、塗料密着性に優れるという特徴を有
し、主に接着缶の缶胴や缶蓋等に使用され、ガロン缶や
ペール缶等の大型缶の缶胴へも適用されている。しかし
ながら、最表層のクロム水和酸化物層が絶縁体であり表
面接触抵抗が高いことから、溶接時に局部的に発熱し、
溶融した鉄が鋼板の重ね合わせ部からはみ出すいわゆる
チリが出やすいという問題がある。
【0003】以上のような問題点を克服するために、溶
接可能な電解クロム酸処理鋼板およびその製造方法につ
いては種々の方法が提案されており、例えば次のような
技術が知られている。 (1)鋼板表面に3〜40mg/m2 の金属クロム層と
その上部にクロムとして2〜15mg/m2 のクロム酸
化物を主体とする非金属クロム層が存在し、該金属クロ
ム層をポーラスにする方法(特公昭57−19752号
公報)。 (2)硫酸イオン、硝酸イオン、塩素イオンなどの陰イ
オンを意図的には添加しないクロム酸、重クロム酸など
を主成分とする水溶液中で、鋼板表面に0.5〜30m
g/m2 の金属クロムと、クロムとして2〜50mg/
2 のクロム水和酸化物を生成させる方法(特公昭57
−36986号公報)。 (3)鋼板表面に10〜40mg/m2 の平滑な金属ク
ロム層と、3〜30mg/m2 の均一な厚みのクロム水
和酸化物層を形成させる方法(特開昭61−21339
8号公報)。 (4)鋼板表面に40〜150mg/m2 の金属クロム
層と、その上の金属クロム換算で5〜25mg/m2
クロム層酸化皮膜とを有し、かつ金属クロムの一部が突
起している表面皮膜を形成する方法(特公平3−699
99号公報)。 (5)鋼板表面に45〜90mg/m2 の平滑に析出さ
せた金属クロム層と、クロムとして、1〜10mg/m
2 の難溶性のクロム水和酸化物層を形成させる方法(特
公平5−27720号公報)。
【0004】電解クロム酸処理鋼板の溶接性を向上する
ために、以上に示したような様々な対策が提案されてい
るが、これらの対策による溶接性向上の基本的な考え方
は、(A)金属クロムの付着量を低減する、(B)金属
クロム層を平滑化する、(C)金属クロム層を粒状に突
起させる、(D)クロム水和酸化物の付着量を低減す
る。以上の(A)〜(D)に分類される。従来の板厚
0.20〜0.24mmの場合には、これらの技術によ
り、電解クロム酸処理鋼板の溶接性向上を達成してき
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年よ
り一層の製缶技術の進歩と製缶コストダウンが相まって
原板素材の薄手化が要請されている。すなわち従来の板
厚0.20〜0.24から0.10〜0.18mmへの
薄手材で溶接可能な電解クロム酸処理鋼板が要請されて
いる。そして、このような薄手材に前記の公知技術を適
用した場合には十分な適正溶接電流範囲が得られないと
いう問題が発生している。これは、溶接時に缶内面側か
ら溶融した鉄が飛び出すチリが発生するためである。鋼
板と鋼板が接触する中心部の温度が最も高く、鋼の融点
の直上にあり、缶外面側および缶内面側にかけて対称に
温度が低下するのが溶接時の缶断面方向の理想的な温度
プロファイルである。しかるに、溶接機の構造上、缶外
面側に接触する電極の径に比べて缶内面側に接触する電
極の径が小さく、電極を介した伝熱による冷却効果が異
なるために、缶内面側の温度が上昇しやすい。したがっ
て理想的温度プロフィールとは逆となり、チリが発生す
るのである。この問題は、鋼板の板厚が小さくなるほど
顕在化してくるため、従来の技術では、板厚0.18m
m以下の電解クロム酸処理鋼板は溶接できなかった。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記のような問題点を解
決するために、本発明は、鋼板の両面に形成された、金
属クロム層と、該金属クロム層の上に形成されたクロム
水和酸化物層からなる電解クロム酸処理鋼板において、
前記金属クロム層の付着量は片面当たり30〜150m
g/m2 であり、該金属クロム層の上に、一方の面にク
ロム換算でX1の、他方の面にクロム換算でX2の、ク
ロム水和酸化物を有し、X1およびX2は下記式(1)
〜(3)を満たす溶接缶用電解クロム酸処理鋼板を提供
する。 5≦X1≦10mg/m2 (1) X1<X2 (2) X2≦15mg/m2 (3) ここで、前記鋼板の板厚が0.10〜0.18mmであ
るのが好ましい。また、前記金属クロム層が平滑であ
る、または、前記金属クロム層は突起密度が1×1013
個/m2 以下の粒状の突起を有するのが好ましい。
【0007】
【作用】以下、本発明を詳細に説明する。前述のよう
に、溶接時の発熱を抑制するためには、絶縁性のクロム
水和酸化物皮膜の付着量を低減することが必須である。
このため、一方の面(A面)のクロム水和酸化物の付着
量X1を10mg/m2 以下に制限する。また、このA
面のクロム水和酸化物付着量の下限は5mg/m2であ
る。これは十分な耐食性を確保するためである。他方の
面(B面)に関しては、クロム水和酸化物付着量X2を
X1<X2かつX2≦15mg/m2 になるようにす
る。好ましくはX2−X1≧2mg/m2 とする。すな
わち、溶接機の構造上、缶外面側に接触する電極の径に
比べて缶内面側に接触する電極の径が小さい場合は、こ
のB面を缶外面側とすればクロム水和酸化物量が、常に
前記A面(缶内面側となる面)のクロム水和酸化物量よ
りも多くなる。本願発明において、ここが最も重要なポ
イントである。A面、B面のCr水和酸化物付着量を差
厚にする方法は限定されないが、電解クロム酸処理時に
A面B面に対向するアノードに供給する電流値を変える
方法、電解クロム酸処理時間を変える方法等が挙げられ
る。
【0008】このように缶内外面のクロム水和酸化物量
を差厚にすることによって、缶外面側表面の接触抵抗値
を缶内面側よりも高くなるようにする。つまり、溶接時
の缶外面側の鋼板表面と電極との間の発熱量が、缶内面
側の鋼板表面と電極との間の発熱量よりも大きくなるよ
うにする。既に述べてきたように、溶接時に、缶内面側
の電極径が、外面側の電極よりも小さいために、伝熱に
よる熱の放散が少なく、溶接時の温度分布が中心から内
外面にかけて非対称になるという問題がある。これが、
著しい場合には、加熱しすぎにより缶内面側からチリが
発生することになる。そこで、溶接時の缶外面側の鋼板
表面と電極との間の発熱量を、缶内面側の鋼板表面と電
極との間の発熱量と比較して大きくなるようにすること
で、結果として溶接時の鋼板合わせ部から缶内外面にか
けての温度分布を対称的にすることで、缶内面側からの
チリを抑制し、溶接性を向上することが本発明の狙いで
ある。また、前記B面の付着量の上限は15mg/m2
とする。これ以上では、缶外面側に使用された場合チリ
が発生するようになるからである。また、両面ともにク
ロム水和酸化物層の下層に10〜150好ましくは30
〜120mg/m2の金属クロム層を有することが必要
である。金属クロム層の付着量の下限の10mg/m2
以下では耐食性が不十分であり、また、金属クロム量が
多いほど耐食性は良好であるが、150mg/m2 を超
えるとその効果は飽和するため、経済性を考慮して上限
は150mg/m2 とする。また、金属クロム層にはで
きるだけ突起がなく平滑であることが好ましい。金属ク
ロム層に突起があると溶接性が悪くなるためである。こ
の理由は定かではないが、以下の理由であると推定して
いる。
【0009】すなわち、金属クロム層に突起があると絶
縁性のクロム水和酸化物皮膜をつきやぶり、表面の接触
抵抗が低下するのであるが、この効果は鋼板と鋼板との
接触部で著しく、鋼板と電極との間では小さい。このた
めに、金属クロム層に突起があると、溶接時の鋼板−鋼
板間の発熱は抑制されるが、鋼板と電極との間の発熱は
低下しないため、鋼板合わせ部の温度が最も高く、缶内
外面にかけて温度が対称的に低下するという理想的な温
度プロファイルが得られなくなるものと思われる。板厚
0.18mm以下の極薄材では特にこの影響が大きい。
一般に、電解クロム酸処理鋼板の製造工程では、素地鋼
板の特定の結晶面上に金属クロム層の突起が不可避的に
生成する。したがって本願発明では、金属クロム突起が
生成する場合にはその突起の密度は1×1013好ましく
は1×1012個/m2 以下が好適である。ここで突起密
度はSEM、STM、AFM像から得られる視野内の突
起粒を数える、あるいはこれらの像を画像解析すること
によって得られたデータを数視野分平均して求める。平
滑な全Cr層とは突起密度が0である。したがって0.
10〜0.18mmの板厚の場合は特に好ましくは突起
の密度が1×1013個/m2 以下とすることが好まし
い。
【0010】ところで、本発明と同様に、缶内外面の接
触抵抗を変えることで溶接性を向上させる試みが、特公
平4−31039号公報に開示されている。しかしこの
技術は、缶内外面ともにSnを有する鋼板であり、前述
した高価なSnを使用し、めっきの皮膜構成が本発明と
は全く異なる。さらに、缶内面側での発熱を抑制するた
めに内面側のSn付着量を外面側に比べて増加しようと
したものである。すなわち、もともとの内外面の接触抵
抗値に比べて、内面側の接触抵抗を低下させるものであ
る。ところが、本発明は、外面側にあたるB面側の接触
抵抗を積極的に増加するものである。常識的に考えれ
ば、缶内外面ともに表面の接触抵抗を可能な限り低減す
ることが望ましいはずである。しかるに、本願発明者等
は、外面側の接触抵抗をむしろ増加した場合に、溶接性
が向上することを発見したのである。
【0011】
【実施例】以下、実施例をもとにして本発明の効果を説
明する。
【0012】<供試材作成法>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めっき原板
を、連続表面処理ラインにて常法により電解脱脂、酸
洗、の前処理後、表1に示す組成のCrめっき液で所定
量の金属Crをめっきした後、表2に示す組成のクロメ
ート浴中で陰極電解処理を行い、所定量のCr水和酸化
物を析出させて供試材を作製した。表裏面のCr水和酸
化物付着量を差厚にするために、クロメート液中での処
理時に、表裏面に対向するアノードに供給する電流値を
変えて行った。 <溶接性評価方法>供試材の内外面に所定量の塗装を施
した後に、溶接用ブランクスリットを切り出し、溶接実
験に供した。溶接時加圧力50daN、溶接電流周波数
350〜704Hz、溶接速度20〜70mpm、ナゲ
ットピッチ0.5〜0.83mmで溶接実験を行い、十
分な強度が得られる下限の電流値とチリの発生しない上
限の電流値の間の溶接可能電流範囲(ACR)を求め
た。溶接缶胴のサイズは、直径73mm、缶高さ11
4.3mmである。これらの実験において、20〜70
mpmの溶接速度範囲で、常に十分なACRの得られた
ものを○、溶接速度が速くなるとACRが得られなくな
ったものを△、常にACRの得られなかったものを×と
して評価した。 <耐食性評価方法>缶内面相当面に、缶用のエポキシフ
ェノール系塗料を、乾燥重量で50mg/dm2 の膜厚
で塗装し、70×50mmの試験片に切り出し、塗装面
の中央部にカッターナイフにて素地に到達するクロスカ
ット傷を入れ、裏面と端面を被覆した後に、NaCl:
1.5%、クエン酸:1.5%の濃度の腐食試験液中に
浸漬し、55℃×4日後の腐食状況を観察した。腐食の
軽微なものを○、腐食の著しいものを×として評価し
た。
【0013】<実験結果>表3に実施例および比較例の
評価結果を示してある。実施例1〜実施例5,7〜9
は、いずれも本願発明の要件を満たし、溶接性、耐食性
共に優れている。比較例1は、金属クロム付着量が本願
発明の範囲よりも少ないために耐食性が不十分だった例
である。比較例2は、溶接に有害なクロム水和酸化物の
絶対量は少ないにも関わらず、缶内外面のクロム水和酸
化物量が同じであったために、溶接性が不良であった例
である。比較例3は、缶内面側のクロム水和酸化物量が
本願発明の範囲よりも多いために溶接性が悪い例であ
る。比較例4は、缶外面側のクロム水和酸化物量が本願
発明の範囲よりも多いために溶接性が悪い例である。実
施例6は、金属クロム層の突起が多く、溶接性が若干劣
る例である。
【0014】
【0015】
【0016】
【表1】
【0017】
【発明の効果】以上のように、本発明により、板厚が薄
いという悪条件であるにも関わらず、通常では溶接性の
悪い電解クロム酸処理鋼板を用いて、溶接缶胴を製造で
きる溶接缶用電解クロム酸処理鋼板が提供される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊地 利裕 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 加藤 寿勝 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 久々湊 英雄 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋼板の両面に形成された、金属クロム層
    と、該金属クロム層の上に形成されたクロム水和酸化物
    層からなる電解クロム酸処理鋼板において、前記金属ク
    ロム層の付着量は片面当たり30〜150mg/m2
    あり、該金属クロム層の上に、一方の面にクロム換算で
    X1の、他方の面にクロム換算でX2の、クロム水和酸
    化物を有し、X1およびX2は下記式(1)〜(3)を
    満たすことを特徴とする溶接缶用電解クロム酸処理鋼
    板。 5≦X1≦10mg/m2 (1) X1<X2 (2) X2≦15mg/m2 (3)
  2. 【請求項2】前記鋼板の板厚が0.10〜0.18mm
    であることを特徴とする請求項1に記載の溶接缶用電解
    クロム酸処理鋼板。
  3. 【請求項3】前記金属クロム層が平滑であることを特徴
    とする請求項1または2に記載の溶接缶用電解クロム酸
    処理鋼板。
  4. 【請求項4】前記金属クロム層は突起密度が1×1013
    個/m2 以下の粒状の突起を有することを特徴とする請
    求項1または2に記載の溶接缶用電解クロム酸処理鋼
    板。
JP23236397A 1997-08-28 1997-08-28 溶接缶用電解クロム酸処理鋼板 Withdrawn JPH1161492A (ja)

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Effective date: 20041102