(57)【要約】【課題】  機械的研削や化学的処理等の溶接前処理をしなくても優れた溶接性を有するとともに、優れた塗料密着性および耐食性を有する溶接缶用クロムメッキ鋼板を提供すること。【解決手段】  鋼板表面の金属クロム層上にクロム水和酸化物を設けた溶接缶用クロムメッキ鋼板であって、前記クロム水和酸化物は金属クロム換算で４〜２５ｍｇ／ｍ２であり、また該クロム水和酸化物の被覆率が電子線により表面分析した場合の酸素換算で３０〜６０％の範囲ものとした。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板表面の金属クロム層上にクロム水和酸化物を設けた溶接缶用クロムメッキ鋼板であって、前記クロム水和酸化物は金属クロム換算で４〜２５ｍｇ／ｍ２であり、また該クロム水和酸化物の被覆率が電子線により表面分析した場合の酸素換算で３０〜６０％の範囲にあることを特徴とする溶接缶用クロムメッキ鋼板。
【請求項２】
酸素換算は、オージェ分光分析装置を用いてオージェ電子のピークを検出することにより行われる請求項１に記載の溶接缶用クロムメッキ鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的研削や化学的処理等の溶接前処理をしなくても優れた溶接性を有するとともに、優れた塗料密着性および耐食性を有する溶接缶用クロムメッキ鋼板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種の食料缶やオイル缶等には鋼板表面に金属クロムの皮膜を生成したいわゆるクロムメッキ鋼板が広く利用されている。このクロムメッキ鋼板は、特許文献１に示されるように、鋼板素地上に金属クロム層があって、その上をクロム水和酸化物層で覆った構造であり、金属クロム層のピンホールやクラック等はその上のクロム水和酸化物層によって補修されることで優れた塗膜密着性と塗装後耐食性を発揮するものである。
【０００３】
しかしながら、前記クロム水和酸化物層は塗装印刷後の焼付け処理時に脱水変化して強固なクロム水和酸化物となるため、このクロム水和酸化物層が高電気抵抗性を示し、溶接条件の制御を極めて困難なものとしていた。即ち、缶溶接においてマッシュシーム溶接を行おうとすると、熱源として材料界面の電気抵抗によるジュール発熱を利用しており、前記クロム水和酸化物層は表面抵抗が大きく通電量に対する発熱量が大きくなるため、わずかの通電量の変化でも発熱量への影響が大きくなり溶接条件を著しく狭くするからである。この結果、マッシュシーム溶接型溶接機のような交流電源シーム溶接機による連続溶接で良好な溶接性を得ることは難しいという問題点があった。
【０００４】
そのため、クロムメッキ鋼板を溶接する場合は、前処理として表面にあるクロム水和酸化物層を機械的研削や化学的処理等により除去することが行われているのが普通である。ところが、機械的研削等による前処理は工程増加になるとともに、研削粉による作業環境の悪化や缶内部への金属粉の混入等により缶内容物を損なう等の懸念があった。
【特許文献１】特公昭５７−１９７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記のような従来の問題点を解決して、機械的研削や化学的処理等の溶接前処理をしなくても良好な溶接が可能となり、同時に優れた塗料密着性および耐食性を発揮することができ、また生産効率の低下や作業環境の悪化等を発生させることのない溶接缶用クロムメッキ鋼板を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するためになされた本発明の溶接缶用クロムメッキ鋼板は、鋼板表面の金属クロム層上にクロム水和酸化物を設けた溶接缶用クロムメッキ鋼板であって、前記クロム水和酸化物は金属クロム換算で４〜２５ｍｇ／ｍ２であり、また該クロム水和酸化物の被覆率が電子線により表面分析した場合の酸素換算で３０〜６０％の範囲にあることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の溶接缶用クロムメッキ鋼板は、クロム水和酸化物が金属クロム換算で４〜２５ｍｇ／ｍ２であり、また該クロム水和酸化物の被覆率が電子線により表面分析した場合の酸素換算で３０〜６０％の範囲にある、金属クロム層が所々に露出した状態となっており、このクロム水和酸化物で覆われていない金属クロム層と電極間で安定な溶接を行い十分な強度の溶接部を得るとともに、所定の範囲で分布したクロム水和酸化物により優れた塗料密着性、耐食性も確保することとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明の好ましい形態を示す。
【０００９】
本発明の溶接缶用クロムメッキ鋼板は、鋼板表面の金属クロム層上にクロム水和酸化物を設けた溶接缶用クロムメッキ鋼板であり、金属クロム層とクロム水和酸化物を有する点は従来のクロムメッキ鋼板と基本的に同様である。また、前記鋼板は例えば炭素含有率が１０〜１４００ｐｐｍの一般的なクロムメッキ用薄板鋼板が有利であり、その表面粗度はＲａ：０．０５〜３．５０μｍの範囲であることが好ましいが特にこだわるものではない。更に、鋼板の表面に形成される金属クロム層は、３０〜２００ｍｇ／ｍ２、好ましくは４０〜１５０ｍｇ／ｍ２の範囲である。
【００１０】
そして、本発明では金属クロム層上に形成されるクロム水和酸化物は、金属クロム換算で４〜２５ｍｇ／ｍ２以下、好ましくは４〜２０ｍｇ／ｍ２の範囲であり、更にまた該クロム水和酸化物の被覆率が電子線により表面分析した場合の酸素換算で３０〜６０％の範囲にある点に特徴を有するものである。これは、本発明者が溶接可能な条件と鋼板表面におけるクロム水和酸化物の被覆率との関係に着目し研究した結果、クロム水和酸化物の被覆率を所定のものとすることにより良好な溶接ができることを見出し、本発明を完成するに至ったからである。
【００１１】
ここで、金属クロム層上に形成されるクロム水和酸化物を金属クロム換算で４〜２５ｍｇ／ｍ２以下としたのは、４ｍｇ／ｍ２未満では十分な塗料密着性および耐食性を確保することが難しくなり、一方、２５ｍｇ／ｍ２を超えるとクロム水和酸化物の被覆率を所定のものにコントロールすることが困難となるからである。また、クロム水和酸化物の被覆率が電子線により表面分析した場合の酸素換算で３０〜６０％の範囲としたのは、３０％未満では十分な塗料密着性および耐食性を確保することが難しくなり、一方、６０％を超えると残部である金属クロム層の露出部が少なくなって良好な溶接をすることが難しくなるからである。
なお、クロム水和酸化物の被覆率を所定のものとするには、メッキ工程においてメッキの目付け量をコントロール等することにより、任意のものとすることができる。例えば、メッキ時に鋼板表面の結晶粒界上の活性度が高いことを利用して、金属クロム量に１〜１０μｍの長さ当たりに２〜１００ｎｍの高低差をつけた上に、必要量のクロム水和酸化物を構成することによりクロム水和酸化物を分布させて製造することができる。この方法によれば、金属クロム層の微細なピンホールを封孔するクロム水和酸化物の役割を損なうことなく、クロム水和酸化物を被覆率が３０〜６０％に点在させた状態となり、良好な溶接性と塗装密着性、耐食性が得られる。
【００１２】
本発明のクロムメッキ鋼板では、鋼板表面の金属クロム層上に、クロム水和酸化物の被覆率が電子線により表面分析した場合の酸素換算で３０〜６０％の範囲で被覆した状態となっているが、具体的にはクロム水和酸化物は島状に分布したものとなっている。ここでいう島状に分布したとは、クロム水和酸化物が鋼板表面の全面を覆うのではなく、ランダムな形状でかつ各々が独立した形状のクロム水和酸化物が任意の場所に分布しているという意味であり、クロム水和酸化物の分布していない個所は金属クロム層が直接に露出した状態となっている。
【００１３】
クロム水和酸化物の被覆率が電子線により表面分析した場合の酸素換算で３０〜６０％の範囲で被覆した状態となっているか否かの測定は、例えば、オージェ（ＡＵＧＥＲ）分光分析装置「ＡＥＳ」（ＰＨＩ社製：ＦＥ型ＳＡＭ−６７０）により行うことができる。このオージェ分光分析装置は、表面分析装置の一つで、電子線を用いて固体表面から数ｎｍの深さ領域の元素分析や深さ方向分析を行うものである。測定原理は、固体試料表面に電子線を照射した場合に発生するオージェ電子のうち、表面から数ｎｍの深さから発生したエネルギーを失わないもののみをピークとして検出し、この検出したオージェ電子の運動エネルギー（元素固有である）を調べることにより表面数ｎｍ層の元素分析を行うものである。
【００１４】
このオージェ分光分析装置により、下記の測定条件でクロムメッキ鋼板の表面を分析した結果を図１〜図４に示す。図１は本発明に係る鋼板で焼き付け処理しない場合、図２は本発明に係る鋼板で焼き付け処理した場合、図３は従来の鋼板で焼き付け処理しない場合、図４は従来の鋼板で焼き付け処理した場合である。分析した元素は、酸素（Ｏ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、炭素（Ｃ）であり、これら４つの元素の合計が１００％となる。これら４つの元素のうちで、特に酸素比率に着目すると、０．２ｍｉｎスパッタした後の比率が焼き付け処理しない場合で約５０％、焼き付け処理後で約５２％であり、従来のものがいずれも約６５％、７０％で顕著に差があることが解る。そこで本発明では、クロム水和酸化物の被覆率が電子線により表面分析した場合の酸素換算で３０〜６０％の範囲に制御することで良好な溶接ができると判断した。
［測定条件］電子ビーム：５ｋＶ（電圧）、１０ｎＡ（電流）
ビームサイズ：０．０５μｍｆ
イオンビーム：Ａｒイオン、３ｋＶ
スパッター速度：１０ｎｍ／分
【００１５】
従来は、表面にあるクロム水和酸化物を機械的研削や化学的処理等の前処理により除去し、鋼板表面あるいは金属クロム層を露出させることで溶接可能電流範囲（ＡＣＲ）を大きくして安定した溶接を行えるようにするとともに、溶接強度を高めていた。しかしながら、このような前処理を行うことは工程増加になり生産効率が劣るうえに生産コストも高くなり、更には研削粉による作業環境の悪化や缶内部への金属粉の混入等により缶内容物を損なう等の懸念も有していた。これに対して本発明では、クロム水和酸化物の被覆率が電子線により表面分析した場合の酸素換算で３０〜６０％の範囲で被覆した状態であり、金属クロム層が所々に露出した状態となっているので、このクロム水和酸化物で覆われていない金属クロム層と電極間で安定な溶接を行い十分な強度の溶接部を得ることができることとなり、一方、島状に分布したクロム水和酸化物により優れた塗料密着性および耐食性も確保できることとなる。
【実施例】
【００１６】
表１に示されるような条件でクロムメッキ処理を行い、機械的研削等の前処理を行うことなくクロム水和酸化物の表被覆率を所定の範囲内にあるものとしたクロムメッキ鋼板を得た。得られたクロムメッキ鋼板の表面状態を、オージェ分光分析装置「ＡＥＳ」で下記の測定条件により分析した結果、いずれもクロム水和酸化物の被覆率は酸素換算で３０〜６０％の範囲内にあることが確認できた。また、得られたクロムメッキ鋼板の溶接性（ＡＣＲ、スプラッシュ、溶接部強度）を観察した結果、いずれも優れた溶接性を確認することができた。なお、溶接性の特性は塗装印刷後の焼付け処理の後に行った。
［溶接性の評価］
・ＡＣＲは溶接電流範囲が５％以上を○とした。
・スプラッシュは溶接部にスプラッシュの発生のないものを○とした。
・溶接部強度は試験片の引張試験において溶接部破断が生じないものを○とした。
一方、比較例としてクロム水和酸化物を全面に均一に分布させたクロムメッキ鋼板の溶接性を観察した結果、いずれも溶接性（ＡＣＲ、スプラッシュ、溶接部強度）に劣るものであった。
【００１７】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の焼き付け処理前のクロムメッキ鋼板をオージェ分光分析装置により分析した結果を示すグラフである。
【図２】本発明の焼き付け処理後のクロムメッキ鋼板をオージェ分光分析装置により分析した結果を示すグラフである。
【図３】従来の焼き付け処理前のクロムメッキ鋼板をオージェ分光分析装置により分析した結果を示すグラフである。
【図４】従来の焼き付け処理後のクロムメッキ鋼板をオージェ分光分析装置により分析した結果を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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