JPS6119347B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は耐食性溶接缶胴体の製造方法に関し、
さらに詳しくは缶胴体の溶接部の地鉄露出部が錫
層によつて被覆された錫めつき鋼板よりなる耐食
性溶接缶胴体の製造方法に関する。 食品缶、飲料缶、エアロゾール缶その他の雑缶
類等用の缶胴体を、錫めつき鋼板（ぶりき）より
溶接により製造する場合に、通常は特公昭46−
12890号や特開昭51−117142号等に開示されてい
るように、缶胴成形体の重ね合せ部を銅線のよう
な線電極を介して対向する一対のローラ電極によ
り押圧しながら電流を供給して溶接を行つてい
る。線電極を使用するのは、線電極を使用しない
場合にローラ電極の摩耗、変形（重ね合せ部の端
縁部に対応する段差の生成）および錫の移行蓄積
による汚れ等のため、ローラ電極の頻繁な交換を
必要とし、そのため作業能率が低下するのを防止
するためである。このようにして製造された缶胴
体は、一般に線電極と接触した溶接部は、表面の
錫層の大部分が線電極側に移行して表面錫量が減
少しており、一方もともと錫層の被覆のない重ね
合せ部切断端面とその端面より形成された溶接は
み出し部は鉄面が露出している（空気中で溶接し
た場合は黒色の酸化鉄面が露出、不活性ガス雰囲
気中で無酸化溶接した場合は実質的に鉄面が露
出）ので、溶接部の耐食性が他の部分（溶接部以
外の錫めつき鋼板部分）にくらべて著るしく劣る
という問題があつた。 本発明は以上のような従来技術の問題点に鑑み
なされたものであつて、本発明の目的は、線電極
と接触した溶接部表面に比較的多くの錫が残留し
ており、しかも残留端面と溶接はみ出し部（溶接
のさいの押圧力によつて外方にはみ出した地鉄部
をよぶ）も錫層によつて被覆されている錫めつき
鋼板よりなる耐食性重ね合せ溶接缶胴体の製造方
法を提供することにある。 本発明の他の目的は、上記錫層の被覆を溶接の
後工程でなく、溶接時に同時に行なう生産性のす
ぐれた錫めつき鋼板よりなる重ね合せ溶接缶胴体
の製造方法を提供することにある。 上記目的を達成するため、本発明は錫めつき鋼
板よりなるブランクより形成された缶胴成形体の
対向する端縁の重ね合せ部を、金属錫層で被覆さ
れた、もしくは被覆されない線電極を介して電気
抵抗溶接することによつて溶接缶胴体を製造する
方法において、該線電極の該缶胴成形体に対接す
る面が平坦であつて、かつ該面の幅が該重ね合せ
部の幅よりも大きく、該金属錫層が約17g／m²以
下であり、かつ鋼表面への溶接錫の濡れを助長す
るフラツクスを溶接前に上記端縁の端面に附着さ
せ、かつ非酸化性雰囲気中で、固相接合による電
気抵抗溶接を行なうことを特徴とする、溶接部の
溶接はみ出し部および残留端面が溶接のさい溶融
流出した錫によつて被覆されている耐食性溶接缶
胴体の製造方法を提供するものである。 以下図面を参照しながら本発明ついて説明す
る。 第１図は、本発明の方法により製造された溶接
缶胴体１を示したものであつて、側面継目部がシ
ーム重ね合せ溶接部２（以下溶接部とよぶ）によ
つて形成されている。第２図は溶接部２附近の拡
大断面図であつて、溶接部２は線電極３ａ，３ｂ
と接触する部分４（以下電極接触部とよぶ）およ
び残留端面５′と溶接はみ出し部５よりなつてい
る。電極接触部４および溶接はみ出し部５には錫
めつき鋼板６の非溶接部６′が連設している。錫
めつき鋼板６は基板である低炭素鋼板６ａと、そ
の両面を被覆する錫層６ｂよりなつている。溶接
はみ出し部５は、溶接直前の状態を示す第３図に
みられる重ね合せ部７の端面８が、残留端面５′
を残し溶接のさいの押圧力によつて外方にはみ出
すことによつて形成されたものである。溶接時電
極接触部４の表面からその錫層の一部が線電極３
に移行するため、非溶接部６′におけるほど多く
はないが、なお若干量の錫層６ｂ（なお本明細書
においては金属錫層および錫鉄合金層を含めて錫
層とよぶことにする）が電極接触部４の表面に残
留している。そして残留錫量も本発明の製造方法
によれば、従来方法よりも遥かに多量になるよう
制御することが可能である。 本発明の方法により製造された缶胴体は、残留
端面５′と溶接はみ出し部５の表面も錫層６ｂに
よつて被覆されている。この錫層は均一に被覆し
ていることが好ましいが、現実には均一な被覆は
困難であるので、被覆厚みのばらつきが生じた
り、一部に未被覆部分（露出鉄）が残ることもあ
る。しかし耐食性の観点から未被覆部分の全面積
（残留端面と溶接はみ出し部表面の）に占める割
合は、使用した錫めつき鋼板の露出鉄の割合と同
等か、それより少ないことが望ましい。この露出
鉄面積割合は、フエロオキシルテスト法（JIS
H0402及びH8612）、ロダンアンモン法あるいは
特願昭54−105081号において提案されている電気
化学的方法等によつて測定することができる。な
お本発明の缶胴体は非酸化雰囲気中で溶接される
ので、従来の缶胴体溶接部にみられるような黒色
の比較的厚い酸化鉄の露出はない。 次に本発明の溶接缶胴体の製造方法を、その一
実施例の説明図である第４図を参照しながら説明
する。 本発明に使用される錫めつき鋼板は通常板厚約
0.15〜0.3mm、錫めつき量約1.1〜11.2g／m²（各面
につき）、錫鉄合金層量約0.3〜1.5g／m²（錫量に
換算して）のものが使用されるが本発明はこれら
の数値に限定されるものではない。錫めつき鋼板
は所定サイズのブランク９に切断されてから通常
多数枚数が積重されたスタツク９′とされる。ス
タツク９′の溶接重ね合せ部端面となるべき両面
にローラ１０によつてフラツクス１１（第３図参
照）が塗布され、フラツクス中の水分もしくは溶
剤は熱風乾燥機１２によつて蒸散される。本実施
例ではフラツクス塗布をローラによつて行なつた
が、その他の適当な手段、例えばスプレー、ブラ
シ等を用いても勿論差支えない。またスタツキン
グ前後の適当な工程で一枚宛もしくは複数枚同時
に塗布してもよい。塗布のさいフラツクスが端面
のみならず、重ね合せ部となるべき面を若干被覆
するようになつても差支えない。 フラツクスとしては、鋼表面への溶融錫の濡れ
を助長するものを使用することが必要である。こ
の種のフラツクスとしては、ロジン系フラツク
ス（例えば純ロジン、活性化ロジン）、カルボ
ン酸系フラツクス（例えば、ステアリン酸、オレ
イン酸、パルミチン酸、安息香酸、酒石酸、フラ
ンカルボン酸、フタル酸等）、有機塩基系フラ
ツクス（例えば、アニリン、尿素、エチレンジア
ミン、アセトアミド、エタノールアミン、その他
のアミン類、アミド類およびそのハロゲン化水素
酸塩類）、無機塩系フラツクス（例えば、塩化
亜鉛、塩化アンモン、塩化カリ、塩化マグネシウ
ム、塩化第一錫その他の金属塩化物）、以上の
各種フラツクスの混合物等が例示され、これらは
何れも通常水もしくは適等な溶剤によつて溶液と
されて使用される。 以上の各種フラツクス中のでも、溶接時の高温
により容易に蒸発してしまい、溶接部に残留しな
いもの、または残留しても腐食性の消失するもの
が好ましい。フラツクスは一般に腐食性があるた
め、上記以外の場合は、これを水洗もしくは溶剤
浸漬等によつて溶接部から完全に除去しないと、
本発明の目的を達成することが困難となるからで
ある。以上のように本発明におけるフラツクス
は、特公昭49−36860号に開示されている抵抗発
熱促進剤とは、組成、作用効果において異なるも
のである。 以上のようにして端面にフラツクスを塗布され
たブランク９は送り装置（図示されない）によつ
て缶胴成形機１３（ロールフオームタイプ等の）
に送られ、ここで缶胴成形体１４に成形された
後、マンドレル１５に沿つて送り機構（図示され
ない）によつて溶接ローラ電極１６まで送られ
る。ローラ電極は対向する１対の上ローラ電極１
６ａおよび下ローラ電極１６ｂよりなつている。
第３図に示されるように、各ローラ電極の外周面
には溝１７ａおよび１７ｂが形成されており、そ
の内部を溝の深さよりも厚い線電極３ａおよ３ｂ
が通過するように構成されている。線電極３ａ，
３ｂは通常少なくとも重ね合せ部７と接触する面
が平担な銅もしくは銅合金よりなつている。そし
てその巾は重ね合せ部７の巾よりも大きいことが
望ましい。重ね合せ部７全体に一様な溶接圧力を
加えることにより、重ね合せ部７に未溶接部が残
らないようにするためである。さらに線電極の少
なくとも重ね合せ部７と対向する面には、金属錫
層１８が被覆されていることが好ましい。溶接時
に溶融したこの金属錫が、フラツクスの濡れ作用
によつて端面８に移行して、残留端面５′と溶接
はみ出し部５（第２図参照）を被覆するようにす
るためである。もつとも使用される錫めつき鋼板
の表面錫量が多く、板厚が薄い場合等には、この
表面錫が残留端面５′と溶接はみ出し部５を被覆
するので、上記金属錫層１８を必ずしも設けなく
てもよい。上記の溶融金属錫による残留端面５′
と溶接はみ出し部５の被覆には、第３図に示すよ
うに、線電極３ａ，３ｂの缶胴成形体の重ね合せ
部７およびその近傍と対接する面が、重ね合せ部
の端面８の外側に延びていることが寄与する。し
かし表面錫量が約2.8g／m²以下の場合等には約６
〜17g／m²の金属錫層１８を設けることがより好
ましい。通常の場合、約6g／m²より少ないと残
留端面５′と溶接はみ出し部５の錫層による被覆
が、耐食性を与えるほど十分でない。また約
6g／m²より多いと、後述の実施例で述べるよう
に、電極接触部４における残留錫量が増加して、
この部の耐食性も向上するからである。一方約
17g／m²より多いと溶接部と線電極間にスリツプ
を生じ易く、全体として残留錫量は増えるもの
の、一部に鉄露出部が生じて電極接触部の耐食性
が低下し、また残留端面５′と溶接はみ出し部５
の被覆効果の一層の向上も望めず、逆に溶接強度
の不均一およびコスト高という不利益が生ずるか
らである。 フラツクス作用による鋼端面８への錫の移行を
円滑に行なうためには、残留端面５′および溶接
はみ出し部５が溶接時に酸化しないことが必要で
ある。そのため第４図の例ではローラ電極１６の
出口側に不活性ガス（窒素、アルゴン等の）吹付
け装置１９を設けて、約500℃以上に加熱された
溶接部が通過する領域が非酸化性雰囲気に保たれ
るようにしている。従つて製品の溶接部２は他の
部分と同様に美麗は金属色を呈している。 溶接条件すなわち加圧力、溶接電流等は鍛接す
なわち第５図の断面顕微鏡写真（倍率65，５％硝
酸アルコールによりエツチング）に示されるよう
な固相接合になるような条件を選ぶことが必要で
ある。すなわち溶融接合になると錫層が鋼中に溶
け込んでしまつて表面に錫層が残らなくなつて耐
食性が失なわればかりでなく、冷却後鋼中に巣が
発生して缶体の気密性が損われたり、あるいは鋼
が脆い急冷組織となつてフランジ部が破れ易くな
るからである。またスプラツシユ（溶融鋼飛沫が
溶接部またはその近傍に附着したもの）の発生も
鉄露出の原因となるので好ましくなく、このよう
な欠陥の発生しない溶接条件を選ばなければなら
ない。電流周波数は溶接速度が大きいほど高いも
のが選ばれる。溶接された缶胴体２０はマンドレ
ル１５に沿つて次の工程へ送られる。 本発明の寸法により製造された溶接缶胴体は、
残留端面と溶接はみ出し部が錫層で被覆されてお
り、また電極接触部の残留錫量も従来の方法で同
一のブランクから製造された缶胴体にくらべて多
いので、従来の缶胴体にくらべて耐食性にすぐれ
ているという長所を有する。また不活性ガス雰囲
気中で溶接されるので、溶接部外観も金属色を呈
し美麗である。さらに高耐食性を要求する内容物
を充填するための溶接部を塗料等の有機物被膜で
補正する場合も、下地に錫層が存在するため、有
機物被膜の厚さが比較的薄くても優れた耐食性を
実現でき、またこの被膜の密着性も優れており、
さらに露出鉄による硫化黒変が起りにくいという
利点を有する。さらに本発明の方法によれば、溶
接と同時に残留端面と溶接はみ出し部の錫層被覆
が行なわれるので、該被覆のための特別の工程を
必要とせず、生産性にすぐれているという長所を
有する。 以下実施例について説明する。 実施例 缶胴体の内面となるべき面の錫めつき量が
5.6g／m²、外面となるべき面の夫が2.8g／m²の板
厚0.23mmの電気錫めつき鋼板より125mm×206mmの
ブランクを作製した。このブランクの長さ125mm
側の両端面に、ゴムローラによりオレイン酸15重
量部、グリセリン２重量部、モノエタノールアミ
ン塩酸塩１重量部、水1.5重量部、イソプロピル
アルコール80.5重量部よりなるフラツクスを塗布
した後熱風により溶剤を蒸散させた。次いでこの
ブランクより長さ125mm、直径65.3mm、重ね合せ
部巾0.4mmの缶胴成形体をロールフオームマシン
によつて作製した。 ローラ電極の直径は缶内面用のものを62mm、缶
外面用のものを110mmとし、線電極は第３図の形
状の軟銅丸線を平ロールで扁平化したものを使用
し、その巾は2.1mm、厚さは1.0mmであつた。第１
表に示すように線電極は、錫めつき量を0g／
m²，4.5g／m²，11g／m²，16g／m²，22g／m²と５
段階に変えた５種類のものを使用した。不活性ガ
スは流量10／分の窒素ガスを用いて、溶接面に
吹き付けた。溶接条件は、加圧力45Kg、電流4.5
〜4.7kA周波数250Hz、溶接速度30m／分とし
た。なお比較のため端面にフラツクスを塗布しな
い点以外は全く同様の条件で溶接缶も作製した。
溶接部の缶内面側の電極接触面の錫量は、エレク
トロンプローブマイクロアナライザーを用いて
0.063m²にわたりビームを操作させ較正線図を使
用して定量した。結果を第６図に示す（ｎ−
８）。本図より明らかのように、線電極の錫めつ
きとフラツクスの併用により、電極接触面におけ
る残留端面が顕著に増加する。 第７図および第８図は、夫々第１表の試料No.１
（線電極の錫めつきおよびフラツクス使用なし）
およびNo.８（線電極の錫めつき量11g／m²、フラ
ツクス使用）の溶接部表面附近の断面のエレクト
ロンプローブマイクロアナライザー（Sn−Ｌα
線）Ｘ線像（倍率400）であつて、第６図の結果
とよい対応を示している。残留端面と溶接はみ出
し部表面の錫量は、表面が平坦でなく彎曲してい
るので、エレクトロンプローブマイクロアナライ
ザーによる定量は困難であつた。しかし、第９図
の試料No.８の溶接部はみ出し部近傍断面のエレク
トロンプローブマイクロアナライザー（Sn−Ｌ
α線）Ｘ線像（倍率400）から明らかのように、
残留端面と溶接はみ出し部はほぼ全面にわたり錫
層（写真の白色の部分）で被覆されていることが
確認された。溶接はみ出し部と電極接触部の境界
の錫層の多い部分Ａは、線電極と錫めつき鋼板の
接触面から押し出された溶融錫が、残留端面と溶
接はみ出し部表面に十分に回りきれないで蓄積し
たことによるものと思われる。溶接はみ出し部の
下端の錫層の多い部分Ｂも、同様にして重ね合せ
部の上下の錫めつき鋼板部分の接触面から押し出
された溶融錫が蓄積したものと思われる。 溶接部の鉄露出量試験値および耐錆性を塩水噴
霧法によつて試験した結果を第１表に示した。本
表から明らかなように溶接はみ出し部の耐錆性は
本発明のフラツクスを使用する方法により正常な
錫めつき鋼板程度に向上することが分る。これは
鉄露出量試験値から明らかのように、該部が錫層
で被覆されて鉄露出が少ないためである。また電
極接触部の耐錆性も本発明の方法により残留錫量
が増えるのに伴ない向上している。なお試料No.10
の電極接触部の残留端面が試料No.９の夫によりも
多いに拘わらず耐錆性が低下しているのは、溶接
時のスリツプ現象により局部的に鉄露出が増えた
ためと思われる。

【表】 (2) 特願昭54−105081号に記載の方法によつて行
なつた。すなわち溶接部を中心にして缶軸方向
の巾10mmの試験片を切断し、缶軸方向に100mm
及び中央部に電極接触部、残留端面および溶接
はみ出し部を残して、余部を完全にワツクスで
シールした。電気錫めつき鋼板の場合は、長さ
125mm、巾10mmの試験片（表面に擦り傷等の欠
陥のない）を切断し、中央部に溶接試験片と同
一面積の露出部を残し、余部を完全にワツクス
でシールした。これらをPH9.5、炭酸ソーダ濃
度および重炭酸ソーダ濃度が共に0.15M、塩素
イオン濃度0.005Mの電解液を用い1000mlビー
カ中で白金を対極とし、飽和塩化銀参照電極に
対する電位を1.3ボルトとして60秒電解し、そ
のときの電解電流を測定した。得られた電解電
流は鉄露出面積に比例する。 (3) 溶接部を中心にして３cm×125cmの試験片
（錫めつき鋼板の場合は同じ寸法の）を切り出
し、缶内両側ついて37℃の５％食塩水を15分間
噴霧して、溶接部の発錆度を評価した。 ｎ＝５であつて、評点１が発錆ほとんど無
し、評点３が発錆の大きいものを示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により製造された溶接缶
胴体の１例の斜視図、第２図は本発明の方法によ
り製造された溶接缶胴体の溶接部断面の説明図、
第３図は第４図の−線に沿う縦断面の要部拡
大図であつて、溶接直前の重ね合せ部近傍の状態
を示す説明図、第４図は本発明の方法を実施する
装置の一例の説明用正面図、第５図は本発明の方
法により製造された溶接缶胴体の溶接部近傍断面
の金属顕微鏡写真、第６図はフラツクス使用の有
無と電極接触面上の残留錫量との関係を示すグラ
フ、第７図および第８図は夫々フラツクスを使用
しない場合および使用した場合の電極接触面上の
残留錫量を示すための溶接部断面表面附近のエレ
クトロンプローブマイクロアナライザーＸ線像写
真、第９図は溶接はみ出し部断面表面附近のエレ
クトロンプローブマイクロアナライザーＸ線像写
真である。 １……溶接缶胴体、３ａ，３ｂ……線電極、５
……溶接はみ出し部、５′……残留端面、６……
錫めつき鋼板、６ｂ……錫層、７……重ね合せ
部、８……端面、９……ブランク、１１……フラ
ツクス、１８……金属錫層、１９……不活性ガス
（非酸化性雰囲気）吹付け装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 錫めつき鋼板よりなるブランクより形成され
   た缶胴成形体の対向する端縁の重ね合せ部を、金
   属錫層で被覆された、もしくは被覆されない線電
   極を介して電気抵抗溶接することによつて溶接缶
   胴体を製造する方法において、該線電極の該缶胴
   成形体に対接する面が平担であつて、かつ該面の
   幅が該重ね合せ部の幅よりも大きく、該金属錫量
   が約17g／m²以下であり、かつ鋼表面への溶融錫
   の濡れを助長するフラツクスを溶接前に上記端縁
   の端面に附着させ、かつ非酸化性雰囲気中で、固
   相接合による電気抵抗溶接を行なうことを特徴と
   する、溶接部の溶接はみ出し部および残留端面が
   溶接のさい溶融流出した錫によつて被覆されてい
   る耐食性溶接缶胴体の製造方法。