JPH11117085A - 溶接性、耐食性、密着性に優れた溶接缶用鋼板 - Google Patents
溶接性、耐食性、密着性に優れた溶接缶用鋼板Info
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Abstract
性、耐食性、密着性に優れた溶接缶用鋼板を提供する。 【解決手段】 鋼板の少なくとも片方の表面に、Niめ
っき量で100〜2000mg/m2 を付与し、加熱処
理によって該Niめっき層の一部または全部を合金化さ
せ、Ni拡散層を形成したことを特徴とする溶接性、耐
食性、密着性に優れた溶接缶用鋼板、さらに必要に応じ
て、表面に水和酸化Cr層、または、金属Crと水和酸
化Crからなるクロメート被膜層を有する。 【効果】 本発明により、製缶素材として、特にシーム
溶接性、耐食性、密着性に優れた溶接缶用鋼板を提供す
る事が出来る。
Description
にシーム溶接性、耐食性、塗料及びフィルム密着性に優
れた溶接缶用鋼板に関するものである。
ワイヤーシーム抵抗溶接法は、溶接缶胴部の接合技術と
して、急速に進展し、この溶接法により接合された缶
は、飲料缶分野で巾広く実用化されている。ワイヤーシ
ーム抵抗溶接法とは、被溶接部を0.5〜0.6mmに
重ね合わせ、銅ワイヤーが巻き付けられた2つの円形電
極間に一定圧力で挟み込み、保持した後、交流電流を通
電することにより、板−板間の電気抵抗による発熱で接
触している鋼板−鋼板界面を、溶融あるいは半溶融状態
にせしめ、缶胴部を接合させる溶接方法である。この溶
接法の特長の一つは、通電する交流電流の波形や周波
数、電極間の圧力を調整することにより、600〜80
0缶/分の高速溶接を安定して行うことが出来ることで
ある。また、この溶接法では、被溶接鋼板表面の電気的
な接触抵抗値が低い程、電極間で均一な電流分布が生
じ、均一な溶接を行うことが出来るため、低接触抵抗を
有する鋼板は溶接性に優れていると言われている。
ミ缶やPETボトル、瓶等の素材との経済性並びに品質
競争が激化しており、溶接缶に使用されてきた鋼板に対
しても、より経済的で高性能な材料が求められる様にな
った。その結果、この種の溶接缶に使用される缶用鋼板
は、当初、Snめっき量が2.8g/m2 程度の#25
ブリキが使用されていたが、高価なSnの使用量を低減
したSnめっき量が1g/m2 程度の薄Snめっきブリ
キ、或いは、特開昭60−17099号公報、特開昭6
0−208494号公報で開示されている下地にNiを
使用した薄Snめっきブリキ、特開平3−75397号
公報で開示されている高価なSnの代わりにNiを使用
した鋼板が開発され、一部が実用に供されるようになっ
た。
四方の切板の塗装及び印刷焼き付けを一枚毎に行ってい
たが、コイル製品をそのまま塗装するコイルコート技
術、或いは、缶外面側の印刷の代わりに、予め印刷され
たフィルムをコイルにラミネートし、缶内面側の塗装の
代わりに、クリヤーフィルムをラミネートする技術が開
発され、塗装及び印刷焼き付け工程を大幅に短縮化、高
効率化してきた。
も、従来以上に、高い品質や溶接性が要求されるように
なった。特に、溶接缶では、溶接時に発生する溶接スパ
ッタ(溶接時に発生する火の粉で主成分は鉄)が、塗膜
やラミネートされたフィルムを損傷し、内容物への鉄溶
出を誘起する懸念や、溶接スパッタが塗膜やフィルムに
残存し、内容物への鉄溶出に繋がる懸念があるが、前記
の発明鋼板に於いても十分な解決には至っていない。
来技術で認められる溶接スパッタの発生原因を鋭意究明
した結果、溶接スパッタは、(1)電極−鋼板間から発
生する場合、(2)鋼板−鋼板間から発生する場合、が
あることを見出した。即ち、(1)の場合、鋼板表層で
の電流集中により局所的な発熱を生じ、電極−鋼板界面
を中心に鋼板表層の一部が溶融し溶接スパッタの発生に
至った物と考えられ、この様な電流集中は、絶縁被膜で
ある水和酸化Crや、塗装、印刷等の焼き付け工程で酸
化を受け水和酸化Crを発生する金属Crが原因である
と考えられる。
表層の絶縁被膜である水和酸化Crや塗装、印刷等の焼
き付け工程で酸化を受け水和酸化Crを発生する金属C
rが溶接スパッタの原因であると考えられるが、一方
で、めっき層中にSn或いはSn合金が存在する鋼板に
於いては、SnまたはSn合金が、鉄の融点に比べて遥
かに低融点であるため、溶接時に鋼板の被溶接部が溶融
或いは半溶融状態になる以前に、めっき層のSnまたは
Sn合金が溶融液状化し、溶接スパッタの発生に至って
いるものと考えられる。
き層中に使用する金属として融点金属が高く、また、そ
の合金も融点が高く、鍛接性に優れたNiに着目し、種
々の検討を行った処、めっき層とNiと地鉄間の融点差
を緩和する効果があると考えられるNi拡散層を鋼板表
面に付与することにより、溶接時のめっき層の溶融を極
めて僅かに抑制出来る事を見出した。更に、本発明者等
は、その上層に付与するクロメート被膜について鋭意検
討を行った結果、僅かな水和酸化Cr量であれば、溶接
スパッタを殆ど発生しないことを見出し、本発明に至っ
たものである。
100〜2000mg/m2 を付与し、加熱処理によっ
て該Niめっき層の一部または全部を合金化させ、Ni
拡散層を形成したことを特徴とする溶接性、耐食性、密
着性に優れた溶接缶用鋼板。 (2)鋼板の少なくとも片方の表面に、Niめっき量で
100〜2000mg/m2 を付与し、加熱処理によっ
て該Niめっき層の一部または全部を合金化させ、Ni
拡散層を形成し、更にその表面に金属Cr換算量で0.
2〜10mg/m 2 の水和酸化Cr層を有することを特
徴とする溶接性、耐食性、密着性に優れた溶接缶用鋼
板。
iめっき量で100〜2000mg/m2 を付与し、加
熱処理によって該Niめっき層の一部または全部を合金
化させ、Ni拡散層を形成し、更にその表面に金属Cr
を0.2〜4mg/m2 と金属Cr換算量で0.2〜1
0mg/m2 の水和酸化Crからなるクロメート被膜層
を有することを特徴とする溶接性、耐食性、密着性に優
れた溶接缶用鋼板。 (4)Ni拡散層の最表層のNi含有率が10%以上で
ある事を特徴とする前記(1)〜(3)に記載の溶接
性、耐食性、密着性に優れた溶接缶用鋼板。 (5)Ni拡散層中のNi含有量が100mg/m2 以
上であることを特徴とする前記(1)〜(3)に記載の
溶接性、耐食性、密着性に優れた溶接缶用鋼板。を提供
することを目的としている。
性、耐食性、塗料及びフィルム密着性に優れた溶接缶用
鋼板について詳細に説明する。本発明においてめっき原
板は特に規制されるものではなく、通常、容器材料とし
て使用される鋼板を用いる。めっき原板の製造法、材質
なども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、酸先、冷間圧延等の工程を経て製造さ
れる。このめっき原板に、めっきを行う場合、通常、め
っき原板表面を清浄化するため前処理として脱脂、酸洗
が行われるが、それらの方法は特に規制するものでは無
く、例えば、10%苛性ソーダ中で脱脂した後、5%硫
酸溶液中で酸洗を行えばよい。
れる。Niめっきを施す方法については特に規制される
ものではなく、公知のめっき浴から電気的にNiめっき
を行えばよい。Niめっきが施された後、Niめっき層
を地鉄へ拡散させNi拡散層を形成させるために、加熱
処理が行われる。加熱処理の方法としては、温度550
〜900℃、時間10〜90sec、かつ水素ガスを含
む還元雰囲気で連続焼鈍を行えば、焼鈍処理とNi拡散
処理が同時に行われて経済的にも有利である。
層中のNi量は、100mg/m2以上(片面当たり)
にする必要がある。これは、Ni量が100mg/m2
を下回ると、Niの有する鍛接性が十分に発揮されず溶
接性の向上効果が発現しせず、また、Ni金属の有する
優れた耐食性や塗料及びフィルム密着性を、本発明の鋼
板で発揮させることができない。従って、Ni量は10
0mg/m2 以上必要である。
は、10%以上にすることが望ましい。これは、Ni含
有率が10%を下回ると、Niの有する鍛接性が十分に
発揮されず溶接性の向上効果が発現せず、また、Niの
有する耐食性や塗料及びフィルム密着性が十分に発揮さ
れず耐食性や塗料及びフィルム密着性・溶接性の向上効
果が発現しないためである。Ni拡散処理を行った後
に、Niめっき層が全てが、拡散せず、一部Niが、表
層に残留しても、本発明の本質的な効果は失われるもの
ではないが、本発明では、Ni拡散層が溶接スパッタの
発生を抑制する役割を有しているため、Ni拡散層中の
Ni量は、100mg/m2 以上(片面当たり)である
ことが望ましい。
しくはクロメート被膜を付与するためクロメート処理が
行われるが、該クロメート処理の前に、所定の材質や形
状をを確保する目的で、調質圧延やレベラー通板等が行
われても、本発明の作用効果は失われるものではない。
クロメート処理を行わない該Ni拡散層を施した鋼板
は、前述の如く、Ni金属の優れた耐食性や塗料及びフ
ィルム密着性の作用により、ある程度の耐食性や塗料及
びフィルム密着性を発揮することが出来る。しかし、よ
り十分な耐食性や塗料及びフィルム密着性を確保するた
めには、引き続きクロメート処理が行われる。
及びフィルム密着性や耐食性を確保することにあり、優
れた塗料またはフィルム密着性、耐食性は、上記の処理
を行った鋼板の水和酸化Crと塗膜やフィルムの官能基
が強固な化学的な結合を行うことによって確保される。
しかし、水和酸化Cr被膜は電気的に絶縁体のため電気
抵抗が非常に高いので、溶接性を劣化せしめるマイナス
要因であることから、良好なフィルム密着性、耐食性と
実用的に溶接性を劣化せしめない適正な水和酸化Cr付
着量が非常に重要である。従って、水和酸化Cr付着量
は金属クロム換算量でで片面当たり0.2〜10mg/
m2 が選定される。
g/m2 未満では、塗料及びフィルム密着性の向上、耐
食性の向上に十分な効果が得られないので、0.2mg
/m 2 以上の付着量が望ましい。一方、水和酸化Cr付
着量が10mg/m2 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散りが発生し易くなり溶接性が
劣化する。そのため水和酸化Cr付着量は10mg/m
2 以下に規制される。更に、より優れた耐食性を確保す
るためには、クロメート被膜中に金属Crを0.2〜4
mg/m2 含ませる事が望ましい。
満では、より優れた耐食性を発揮させることが困難であ
り、逆に、金属Crが4mg/m2 を越えるとより優れ
た耐食性の向上効果が飽和するため、経済的に不利であ
るからである。クロメート処理方法は、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、スプレー処理、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、クロム酸にめっき助剤として硫酸イオ
ン、フッ化物イオン(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。
べ、その結果を表1に示す。冷間圧延した後、Niイオ
ン:45g/l、硫酸イオン:15g/l、塩素イオ
ン:10g/l、ホウ酸:20g/lからなる35℃の
めっき浴中に試験片を浸漬し、0.05〜40A/dm
2 で電解することによりNiめっきを施し、引き続き、
640℃の水素10%、窒素90%からなる雰囲気中に
30sec間、通板し、連続焼鈍を行い、調質圧延を行
った後、5%苛性ソーダ中で電解脱脂し、表面活性後表
面処理を行った。この鋼板を、酸化クロム:40g/
l、硫酸イオン:0.2g/lからなる50℃のめっき
浴中に浸漬し、5〜20A/dm2 で電解する事によ
り、クロメート処理を行い、試料を作製した。
(D)の各項目について性能評価を行った (A)シーム溶接性 試験片は高温短時間での塗装焼付け条件を想定して32
0℃まで23secで昇温する条件で焼付けを行い、以
下の溶接条件でシーム溶接性を評価した。ラップ代0.
5mm、加圧力45kgf、溶接ワイヤースピード80
m/min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チリ及び溶接スパ
ッタなどの溶接欠陥が目立ち始める最大電流値からなる
適正電流範囲の広さから総合的に判断し、4段階(◎:
非常に広い、○:実用上問題無い程度に広い、△:やや
狭い、×:狭い)で評価した。
塗料を55mg/dm 2 塗布し、更に缶外面に相当する
面にクリヤーラッカーを40mg/dm2 塗布し、29
0℃まで15secの焼き付け条件で乾燥硬化した。引
き続き、各々の面に1mm間隔でスクラッチを入れ、約
100個の碁盤目を作製し、速やかにテープ剥離し、そ
の剥離状況を観察し、4段階(◎:全く剥離無し、○:
実用上問題ない程度に極僅かな剥離有り、△:僅かな剥
離有り、×:大部分で剥離)で塗料密着性を評価した。
レート)系フィルムをラミネートした後、地鉄に達する
までクロスカットを入れ、速やかに240℃に加熱し、
クロスカット中央部に5kg/cm2 の空気ガスを垂直
に吹きつけ、4段階(◎:全く剥離無し、○:実用上問
題無い程度の極僅かな剥離有り、△:僅かな剥離有り、
×:大部分で剥離)でフィルムの剥離状況を評価した。
ージョン)評価テスト 試験片の缶内面に相当する面の耐食性を評価するため、
缶内面側に相当する面に厚さ15umのPET(ポリエ
チレンテレフタレート)系フィルムをラミネートした。
その後、地鉄に達するまでクロスカットを入れ、1.5
%クエン酸−1.5%食塩混合液からなる試験液中に大
気開放下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で剥離して、スク
ラッチ部近傍の腐食状況、スクラッチ部のピッティング
状況および平面部のフィルム剥離状況を4段階(◎:剥
離が無く腐食も認められない、○:実用上問題無い程度
の極僅かな剥離が有るが腐食は認められない、△:僅か
な剥離があり微小な腐食が認められる、×:大部分で剥
離し激しい腐食が認められる)で判断して総合的に評価
した。
れた溶接缶用鋼板は、優れた溶接性、塗料密着性及びフ
ィルム密着性、耐食性を有することが明らかになった。
Claims (5)
- 【請求項1】 鋼板の少なくとも片方の表面に、Niめ
っき量で100〜2000mg/m2 を付与し、加熱処
理によって該Niめっき層の一部または全部を合金化さ
せ、Ni拡散層を形成したことを特徴とする溶接性、耐
食性、密着性に優れた溶接缶用鋼板。 - 【請求項2】 鋼板の少なくとも片方の表面に、Niめ
っき量で100〜2000mg/m2 を付与し、加熱処
理によって該Niめっき層の一部または全部を合金化さ
せ、Ni拡散層を形成し、更にその表面に金属Cr換算
量で0.2〜10mg/m2 の水和酸化Cr層を有する
ことを特徴とする溶接性、耐食性、密着性に優れた溶接
缶用鋼板。 - 【請求項3】 鋼板の少なくとも片方の表面に、Niめ
っき量で100〜2000mg/m2 を付与し、加熱処
理によって該Niめっき層の一部または全部を合金化さ
せ、Ni拡散層を形成し、更にその表面に金属Crを
0.2〜4mg/m2 と金属Cr換算量で0.2〜10
mg/m2 の水和酸化Crからなるクロメート被膜層を
有することを特徴とする溶接性、耐食性、密着性に優れ
た溶接缶用鋼板。 - 【請求項4】 Ni拡散層の最表層のNi含有率が10
%以上である事を特徴とする請求項1〜3に記載の溶接
性、耐食性、密着性に優れた溶接缶用鋼板。 - 【請求項5】 Ni拡散層中のNi含有量が100mg
/m2 以上であることを特徴とする請求項1〜3に記載
の溶接性、耐食性、密着性に優れた溶接缶用鋼板。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP27777697A JP3720961B2 (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 溶接性、耐食性、密着性に優れた溶接缶用鋼板 |
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JP2009052102A (ja) | 2007-08-28 | 2009-03-12 | Jfe Steel Kk | 表面処理鋼板、樹脂被覆鋼板、缶および缶蓋 |
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-
1997
- 1997-10-09 JP JP27777697A patent/JP3720961B2/ja not_active Expired - Fee Related
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