(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１表面の金属クロム層２上に、クロム水和酸化物３が島状に分布しているものとした。また、クロム水和酸化物３の面積比は３０〜７０％の範囲とするのが好ましい。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板表面の金属クロム層上に、クロム水和酸化物が島状に分布してい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】
クロム水和酸化物の面積比が３０〜７０％である請求項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層となるため、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、クロム水和酸化物が島状に分布してい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、鋼板表面の金属クロム層上に、クロム水和酸化物が島状に分布しているものとしたので、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、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、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、図面を参照しつつ本発明の好ましい形態を示す。
【０００９】
図１は、本発明で得られる溶接缶用クロムメッキ鋼板の模式的な正面図、図２はその断面図、図３はオージェ分光分析装置で得られた分析図を示すものであり、図において１は鋼板、２は鋼板１の表面に形成された金属クロム層、３は該金属クロム層２上に形成されたクロム水和酸化物である。そして、本発明では鋼板１表面の金属クロム層２上に、クロム水和酸化物３が島状に分布しているものである。
【００１０】
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。また、鋼板１の表面に形成される金属クロム層２は、３０〜２００ｍｇ／ｍ２、好ましくは４０〜１５０ｍｇ／ｍ２の範囲、また金属クロム層２上に形成されるクロム水和酸化物３は、金属クロム換算で２５ｍｇ／ｍ２以下、好ましくは４〜２０ｍｇ／ｍ２の範囲である。
【００１１】
そして、本発明では鋼板１表面の金属クロム層２上に、クロム水和酸化物３が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、図１〜図２に示されるように、クロム水和酸化物３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３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３の分布していない個所は金属クロム層２が直接に露出した状態となっている。なお、島状に分布した状態としてクロム水和酸化物３が縦縞や斜め縞等の縞模様状や、円や矩形等のブロック状のクロム水和酸化物３が規則正しく、あるいは不規則に分布したものでもよい。また、金属クロム層２が露出しているという意味は、詳細にみた場合に金属クロム自体が大気酸化されて表面に薄い酸化皮膜が形成されている状態をも含むものであり、マッシュシーム電気抵抗溶接を行うのに問題にならない程度の酸化皮膜の付着を含むことは勿論である。
【００１２】
また、クロム水和酸化物３の面積比は鋼板全体の３０〜７０％の範囲にあるのが好ましい。３０％未満ではクロム水和酸化物３の領域が少なく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、７０％を超えると残部である金属クロム層２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３をこのような島状の模様に析出させるには、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、様々な島状模様を得ることができる。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、金属クロム層に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島状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。
【００１３】
クロム水和酸化物３が島状に分布したもの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、０．２ｍｉｎスパッタ処理した後、表面状態を３０００倍でスキャン分析すると、金属クロム層２が暗部、クロム水和酸化物３が少し明るい暗部として、図３に示されるように分布していることが確認できる。これを２値化して金属クロム層２を黒く、クロム水和酸化物３を白くして模式的に表わしたものが、図１に示すようなクロム水和酸化物３が明確に島状に分布した図となる。
【００１４】
従来は、表面にあるクロム水和酸化物３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１表面あるいは金属クロム層２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、前処理を全く行わずに鋼板１表面の金属クロム層２上に、クロム水和酸化物３が島状に分布しているものとしたものであり、金属クロム層２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３で覆われていない金属クロム層２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３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】
【００１５】
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を島状に分布させ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が島状に分布してい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。
［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
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。
【００１６】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態を示す模式的な正面図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】オージェ分光分析装置で得られた分析図を示すものである。
【符号の説明】
【００１８】
１  鋼板
２  金属クロム層
３  クロム水和酸化物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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