WO2016121277A1 - Method for producing surface-treated steel plate - Google Patents
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- C25D9/04—Electrolytic coating other than with metals with inorganic materials
- C25D9/08—Electrolytic coating other than with metals with inorganic materials by cathodic processes
Definitions
- the present invention relates to a method for producing a surface-treated steel sheet.
- Patent Document 1 discloses a non-chromium surface treatment technique for forming a metal oxygen compound film containing aluminum on the surface of a base material by cathodic electrolysis using an electrolytic treatment liquid containing aluminum ions. ing.
- Patent Document 1 when the surface-treated steel sheet is used in a food can or the like and stored for a long period of time, it reacts with sulfur contained in the food or drink and the surface turns black. There is a problem that changes occur.
- An object of the present invention is to provide a surface-treated steel sheet capable of effectively suppressing sulfide blackening.
- the present inventors formed a phosphate compound layer containing tin phosphate on a tin-plated steel sheet by immersion treatment using an immersion treatment solution containing phosphate ions, and aluminum was formed on the phosphate compound layer. It has been found that the above object can be achieved by forming an aluminum oxygen compound layer containing an oxygen compound as a main component, and the present invention has been completed.
- the tin-plated steel sheet obtained by performing tin plating on the steel sheet is subjected to an immersion treatment in which the tin-plated steel sheet is immersed in an immersion treatment solution containing phosphate ions without performing an electrolytic treatment.
- a phosphoric acid compound layer forming step for forming a phosphoric acid compound layer containing 0.4 to 10 mg / m 2 as the amount of phosphorus on the plated steel sheet, and an electrolytic treatment liquid containing aluminum on the phosphoric acid compound layer were used.
- An aluminum oxygen compound layer forming step of forming an aluminum oxygen compound layer by electrolytic treatment is provided.
- the production method of the present invention it is preferable to use a treatment liquid having a pH of 1.0 to 4.0 as the immersion treatment liquid in the phosphate compound layer forming step.
- the temperature of the immersion treatment liquid when dipping the tin-plated steel sheet is 35 to 55 ° C. in the phosphate compound layer forming step.
- the total amount of aluminum contained in each layer formed on the tin-plated steel sheet is preferably 3 to 40 mg / m 2 .
- the processing liquid whose phosphoric acid content is 0.55 g / L or less in the amount of phosphorus in the said aluminum oxygen compound layer formation process is 0.55 g / L or less in the amount of phosphorus in the said aluminum oxygen compound layer formation process as said electrolytic processing liquid.
- the process liquid which does not contain F ion substantially as said electrolytic treatment liquid in the said aluminum oxygen compound layer formation process is preferable to use as the tin-plated steel sheet.
- the steel sheet, a tin alloy layer formed on the steel sheet, and a tin amount formed on the tin alloy layer is 0.5 g / m 2 or more. It is preferable to use a tin-plated steel sheet comprising a tin-plated layer.
- a phosphoric acid compound layer having a phosphorus amount of 0.4 to 10 mg / m 2 is formed on a tin-plated steel sheet by dipping treatment using a dipping treatment liquid containing phosphate ions.
- the aluminum oxygen compound layer contains phosphate.
- action of the phosphate in an aluminum oxygen compound layer can be provided.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a surface-treated steel sheet 1 according to an embodiment of the present invention.
- the surface-treated steel sheet 1 of the present embodiment is obtained by immersing a tin-plated steel sheet 10 in which a tin-plated layer 12 is formed on a steel sheet 11 in an immersion treatment solution containing phosphate ions.
- the phosphoric acid compound layer 20 is formed while dissolving a part of the tin plating layer 12, and then an electrolytic treatment is performed in an electrolytic treatment solution containing Al ions, so that phosphoric acid is deposited on the phosphoric acid compound layer 20.
- the surface-treated steel sheet 1 of the present embodiment is not particularly limited, but can be used as a member such as a can container or a can lid, for example.
- the surface-treated steel sheet 1 is used as a member such as a can container or a can lid, the surface-treated steel sheet 1 is used as it is (for non-coating applications in which a coating layer is not formed on the surface), and an uncoated can container or can
- a cover layer made of an organic material may be formed on the aluminum oxygen compound layer 30 of the surface-treated steel sheet 1 and then formed into a can container or a lid. .
- the tin-plated steel sheet 10 that is the base material of the surface-treated steel sheet 1 of the present invention is obtained by performing tin plating on the steel sheet 11 and forming a tin-plated layer 12 on the steel sheet 11.
- the steel plate 11 for performing the tin plating is not particularly limited as long as it is excellent in drawing workability, drawing ironing workability, workability of drawing and bending back work (DTR), for example, Further, a hot-rolled steel sheet based on an aluminum killed steel continuous cast material, a cold-rolled steel sheet obtained by cold rolling these hot-rolled steel sheets, or the like can be used.
- a nickel plating layer is formed on the above-described steel plate, and this is heated and thermally diffused to form a nickel-iron alloy layer between the steel plate and the nickel plating layer. By doing so, a nickel-plated steel sheet with improved corrosion resistance may be used. Further, when the nickel plating layer is formed in a granular shape, the adhesion of the coating layer can be enhanced by the anchor effect.
- the method for applying tin plating to the steel plate 11 is not particularly limited, and examples thereof include a method using a known ferrostan bath, halogen bath, sulfuric acid bath, or the like.
- the method of performing nickel plating is not particularly limited, and a known Watt bath made of nickel sulfate and nickel chloride can be used.
- a bath composition made of nickel sulfate and ammonium sulfate is used. Is preferred.
- the tin-plated steel sheet 10 obtained by performing tin plating in this way is subjected to a rapid cooling process (reflow process) after being heated to a temperature higher than the melting temperature of tin, whereby the steel sheet 11 and tin A tin-iron alloy layer may be formed between the plating layer 12 and the plating layer 12.
- the obtained tin-plated steel sheet 10 has a tin-iron alloy layer and a tin-plated layer 12 formed in this order on the steel sheet 11, and has corrosion resistance. improves.
- a nickel plating layer is present on the base, a tin-nickel or tin-nickel-iron alloy can also be formed between the steel plate 11 and the tin plating layer 12 by this reflow process.
- the oxide film layer made of SnO x tends to reduce the adhesion of the phosphoric acid compound layer 20 formed on the tin-plated steel sheet 10 when the film amount is too large, while the tin-plated steel sheet when the film amount is too small. Since 10 tends to be blackened easily, it is desirable to adjust to an appropriate film amount. Therefore, in this embodiment, you may perform the process which removes a part or all of the oxide film layer of a surface, and adjusts the film quantity of an oxide film layer with respect to the tin plating steel plate 10.
- an aqueous carbonate carbonate solution such as sodium carbonate or sodium hydrogencarbonate is used for the tin-plated steel sheet 10 under the conditions of a current density of 0.5 to 20 A / dm 2 and an energization time of 0.1 to 1.0 seconds.
- the time for immersing the tin-plated steel sheet 10 in the acidic aqueous solution is preferably 2 seconds or less.
- the thickness of the tin plating layer 12 formed on the steel plate 11 is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the intended use of the surface-treated steel plate 1 to be manufactured.
- the tin amount is preferably 0.5 g / m 2. Above, more preferably 0.5 to 15 g / m 2 .
- the thickness of the nickel plating layer is not particularly limited, and the thickness of the nickel plating layer is preferably 0.01 to 15 g / m 2 in terms of nickel amount.
- the average particle diameter of the granular nickel is preferably 0.01 to 0.7 ⁇ m.
- the total thickness of the tin-plated steel sheet 10 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended use of the surface-treated steel sheet 1 to be manufactured, but is preferably 0.07 to 0.4 mm.
- the phosphoric acid compound layer 20 is a layer containing tin phosphate, and the above-described tin-plated steel sheet 10 is immersed in an immersion treatment solution that is an aqueous solution containing phosphate ions (hereinafter referred to as “immersion treatment”). .).
- immersion treatment an aqueous solution containing phosphate ions
- electrolytic treatment preparing the tin-plated steel sheet 10 and the counter electrode and energizing them in the immersion treatment liquid
- tin is dissolved from the tin-plated steel sheet 10 and divalent tin ions (Sn 2+ ). Will occur.
- FIG. 2 is a conceptual diagram showing how the phosphoric acid compound layer 20 and the aluminum oxygen compound layer 30 are formed on the tin-plated steel sheet 10.
- FIG. 2 an example of a reaction when the tin-plated steel sheet 10 is immersed in an immersion treatment liquid containing phosphate ions is shown. 2, cathodic electrolysis treatment for forming the aluminum oxygen compound layer 30 is performed on tin phosphate such as Sn 3 (PO 4 ) 2 formed as the phosphate compound layer 20. I showed the situation.
- tin phosphate such as Sn 3 (PO 4 ) 2
- tin phosphate compound as the phosphoric acid compound layer 20 and AlPO 4
- aluminum oxygen compound layer 30 as AlPO 4 and Al 2 O 3 ⁇ nH 2 O and It is a figure which shows a mode that Al (OH) 3 was formed.
- AlPO 4 is contained in both the phosphate compound layer 20 and the aluminum oxygen compound layer 30.
- tin ions Sn 2+ generated from the tin-plated steel sheet 10 react with phosphate ions or the like in the immersion treatment liquid, and phosphoric acid such as Sn 3 (PO 4 ) 2. It is deposited on the tin-plated steel sheet 10 as tin. Further, tin ions Sn 2+ generated from the tin-plated steel sheet 10 are deposited on the tin-plated steel sheet 10 as tin oxide (SnO x ).
- phosphoric acid H 3 PO 4
- primary phosphate ions H 2 PO 4 ⁇
- secondary phosphate ions HPO 4
- 2- tertiary phosphate ion
- phosphorous acid H 2 PHO 3
- phosphite ion HPHO 3 ⁇ , PHO 3 2 ⁇
- the surface of the tin-plated layer 12 is formed near the surface of the tin-plated layer 12.
- the formed tin oxide is reduced to produce tin ions Sn 2+ , and hydroxide ions (OH ⁇ ) are produced to raise the pH.
- hydroxide ions OH ⁇
- phosphoric acid H 3 PO 4
- primary phosphate ions H 2 PO 4 ⁇
- phosphorous acid H 2 PHO 3
- phosphorous acid H 2 PHO 3
- acid ions HPHO 3 ⁇ , PHO 3 2 ⁇
- tin ions Sn 2+ in the immersion treatment liquid are combined with the above-described primary phosphate ions (H 2 PO 4 ⁇ ) and phosphite ions (HPHO 3 ⁇ , PHO 3 2 ⁇ ) and the like.
- the phosphoric acid compound layer 20 is formed.
- the surface-treated steel sheet 1 obtained by forming the phosphate compound layer 20 containing tin phosphate by the above-described immersion treatment is excellent in resistance to sulfur blackening. Furthermore, in this embodiment, when the coating layer 40 made of an organic material is formed on the surface of the surface-treated steel sheet 1 by forming the phosphate compound layer 20 containing tin phosphate by the above-described immersion treatment, The adhesion of the layer 40 is excellent.
- the oxide film that covers the tin-plated layer 12 of the surface-treated steel sheet 1 by the heat of baking A layer grows, and the aluminum oxygen compound layer 30 and the covering layer 40 may peel from the oxide film layer.
- the phosphoric acid compound layer 20 described above it is possible to suppress the growth of the oxide film layer that covers the tin plating layer 12 when forming the coating layer 40, and as a result, the surface of the surface-treated steel sheet 1.
- the adhesiveness of the coating layer 40 to be formed can be improved.
- the favorable aluminum oxygen compound layer 30 is formed on the phosphate compound layer 20 by forming the phosphate compound layer 20 by the immersion treatment as described above. That is, the present inventors performed immersion treatment on the tin-plated steel sheet 10, and as described above, primary phosphate ions (H 2 PO 4 ⁇ ) and phosphite ions (HPHO 3 ⁇ , PHO 3 2). - ) And the like react with tin ions to form tin phosphate, and the chemical bonding state and surface form of this tin phosphate are used in the electrolytic treatment liquid used when the aluminum oxygen compound layer 30 described later is formed by electrolytic treatment. The knowledge that it becomes easy to dissolve was obtained.
- primary phosphate ions H 2 PO 4 ⁇
- phosphite ions HPHO 3 ⁇ , PHO 3 2).
- the present inventors are formed by dissolution of tin phosphate in the phosphate compound layer 20 in the electrolytic treatment solution. It is found that the phosphate ions that are hardly soluble in acid and alkali are precipitated as the aluminum oxygen compound layer 30 by the formed phosphate ions, and the corrosion resistance of the formed aluminum oxygen compound layer 30 can be improved. became. Thereby, the surface-treated steel sheet 1 to be obtained has sufficient corrosion resistance even when the coating layer 40 mainly composed of an organic material is not formed on the surface, and as a metal container for non-coating applications in which the coating layer 40 is not formed. Can also be suitably used.
- an electrolytic treatment for forming the aluminum oxygen compound layer 30 when performing a cathodic electrolytic treatment (electrolytic treatment using the tin-plated steel sheet 10 on which the phosphoric acid compound layer 20 is formed as a cathode), as shown in FIG.
- a cathodic electrolytic treatment electrolytic treatment using the tin-plated steel sheet 10 on which the phosphoric acid compound layer 20 is formed as a cathode
- tin oxide and the like are reduced to produce tin ions Sn 2+ and hydroxide ions (OH ⁇ ) to be produced, which raises the pH.
- the ionization equilibrium of the phosphate ion in the electrolytic treatment solution is inclined toward the higher the abundance ratio of the tertiary phosphate ion (PO 4 3 ⁇ ) as the pH of the electrolytic treatment solution is higher.
- the phosphate precipitated as the aluminum oxygen compound layer 30 by the tertiary phosphate ions (PO 4 3 ⁇ ) becomes particularly insoluble in acids and alkalis. Corrosion resistance is further improved.
- both the phosphate compound layer 20 and the aluminum oxygen compound layer 30 may contain tin phosphate and aluminum phosphate.
- the immersion treatment liquid for forming the phosphate compound layer 20 includes phosphoric acid (H 3 PO 4 ), sodium dihydrogen phosphate (NaH 2 PO) as compounds for generating phosphate ions in the immersion treatment liquid. 4 ), disodium hydrogen phosphate (Na 2 HPO 4 ), phosphorous acid (H 3 PO 3 ) and the like can be used. These phosphoric acids and phosphates may be used alone or in combination, and among them, a mixture of phosphoric acid and sodium dihydrogen phosphate precipitates tin phosphate well as the phosphoric acid compound layer 20. This is preferable.
- the concentration of phosphate ions in the immersion treatment solution is not particularly limited, but is preferably 5 to 200 g / L in terms of phosphorus amount.
- concentration of phosphate ions in the immersion treatment liquid is not particularly limited, but is preferably 5 to 200 g / L in terms of phosphorus amount.
- the pH of the immersion treatment liquid is preferably 1 to 4, more preferably 1.3 to 3.7. If the pH is less than 1, the formed tin phosphate may be dissolved. On the other hand, if the pH exceeds 4, the dissolution of the oxide film layer on the surface of the tin-plated steel sheet 10 tends to be insufficient, and the phosphate compound layer 20 is difficult to be formed in the portion where a large amount of the oxide film layer remains. There is a possibility that the homogeneous phosphoric acid compound layer 20 cannot be formed on the plated steel sheet 10. In addition, when the pH exceeds 4, the formed tin phosphate becomes difficult to dissolve in the electrolytic treatment liquid for forming the aluminum oxygen compound layer 30, and the aluminum oxygen compound layer 30 is appropriately made to contain a phosphate. It is not possible to obtain the effect of improving the corrosion resistance of the aluminum oxygen compound layer 30 described above.
- the temperature of the immersion treatment liquid is preferably 35 to 55 ° C, more preferably 40 to 50 ° C. If the temperature is too low, the phosphoric acid compound layer 20 may be difficult to be formed. On the other hand, if the temperature is too high, the formed phosphoric acid compound layer 20 becomes non-uniform and mottles are generated, and although there is no problem in quality, the appearance quality may be deteriorated.
- the tin-plated steel sheet 10 on which the phosphoric acid compound layer 20 is formed is washed with water as appropriate, and then subjected to electrolytic treatment in an electrolytic treatment liquid containing Al ions, so that aluminum is formed on the phosphoric acid compound layer 20.
- An oxygen compound is deposited to form the aluminum oxygen compound layer 30.
- the electrolytic treatment method may be either anodic electrolytic treatment or cathodic electrolytic treatment. However, from the viewpoint that the aluminum oxygen compound layer 30 can be satisfactorily formed, the cathodic electrolytic treatment is preferable.
- the content of Al ions in the electrolytic treatment solution for forming the aluminum oxygen compound layer 30 can be appropriately selected according to the coating amount of the aluminum oxygen compound layer 30 to be formed. And preferably 0.5 to 10 g / l, more preferably 1 to 5 g / l.
- the stability of the electrolytic treatment liquid can be improved and the deposition efficiency of the aluminum oxygen compound can be improved.
- nitrate ions may be added to the electrolytic treatment solution used for forming the aluminum oxygen compound layer 30.
- the content of nitrate ions in the electrolytic treatment liquid is preferably 11,500 to 25,000 ppm by weight.
- the electrolytic treatment liquid used for forming the aluminum oxygen compound layer 30 does not contain F ions.
- the electrolytic treatment liquid used for forming the aluminum oxygen compound layer 30 it is possible to form a dense aluminum oxygen compound layer 30 with a small particle size by not containing F ions. It can be excellent in resistance to sulfur blackening.
- F ions are contained in the electrolytic treatment solution, SnF 2 is formed, which is taken in by the aluminum oxygen compound layer 30, thereby reducing sulfur blackening resistance and corrosion resistance.
- the said electrolytic treatment liquid should just contain F ion substantially, and may contain F ion as long as it is the amount of impurities. That is, since F atoms are slightly contained in industrial water or the like, F ions derived from such F atoms may be mixed in the electrolytic treatment solution.
- F ions in the electrolytic treatment liquid there are F ions forming complex ions with metals, free F ions, etc., and the total amount of these F ions is preferably If it is 50 ppm by weight or less, more preferably 20 ppm or less, and even more preferably 5 ppm or less, the amount of F ions contained in the electrolytic treatment liquid is about the amount of impurities, and the electrolytic treatment liquid substantially contains F ions. It can be judged that it is not.
- examples of the method for measuring the contents of F ions and nitrate ions in the electrolytic treatment solution include a method of measuring by quantitative analysis by ion chromatography.
- the electrolytic treatment solution for forming the aluminum oxygen compound layer 30 includes at least one of organic acids (citric acid, lactic acid, tartaric acid, glycolic acid, etc.), polyacrylic acid, polyitaconic acid, and phenol resin.
- organic acids citric acid, lactic acid, tartaric acid, glycolic acid, etc.
- polyacrylic acid polyitaconic acid
- phenol resin phenol resin
- the above additives may be added.
- an organic material can be contained in the formed aluminum oxygen compound layer 30 by appropriately adding these additives alone or in combination to the electrolytic treatment liquid.
- the adhesion of the coating layer 40 formed on the top can be improved.
- the electrolytic treatment liquid for forming the aluminum oxygen compound layer 30 it is desirable to adjust the content of phosphate ions, and the content of phosphate ions in the electrolytic treatment liquid is the amount of phosphorus, preferably 0. 0.55 g / L or less, more preferably 0.33 g / L or less, and still more preferably 0.11 g / L.
- the aluminum oxygen compound layer 30 when the aluminum oxygen compound layer 30 is formed by electrolytic treatment, tin phosphate and the like are dissolved from the phosphate compound layer 20 in the electrolytic treatment liquid used for forming the aluminum oxygen compound layer 30. Then, phosphate ions are generated. If the amount of generated phosphate ions is too large, the phosphate ions bind to Al ions and precipitate as aluminum phosphate in the electrolytic treatment liquid. As a result, in the electrolytic treatment liquid, the aluminum oxygen compound layer The amount of Al ions used for forming 30 decreases, and the formation efficiency of the aluminum oxygen compound layer 30 decreases. Further, the aluminum phosphate compound precipitated in the electrolytic treatment solution causes the formed aluminum oxygen compound layer 30 to become non-uniform and mottled, and there is no problem in quality, but the appearance quality tends to deteriorate. .
- the content of phosphate ions in the electrolytic treatment liquid for forming the aluminum oxygen compound layer 30 is in the above range, the formed aluminum oxygen compound layer 30 becomes uniform, and the surface treatment to be obtained The appearance quality of the steel plate 1 is improved.
- the aluminum oxygen compound layer 30 is formed by electrolytic treatment, it is preferable to use an intermittent electrolysis system in which a cycle of energization and deenergization is repeated.
- the total energization time (energization and deenergization of the base material) is used.
- the total energization time when the cycle is repeated a plurality of times is preferably 1.5 seconds or less, more preferably 1 second or less.
- the number of cycles of energization and deenergization is preferably 1 to 10 times, and may be adjusted along with the energization time so that the aluminum content in the aluminum oxygen compound layer 30 is appropriate.
- the appropriate content of aluminum in the aluminum oxygen compound layer 30 is preferably 3 to 40 mg / m 2 , more preferably 5 to 20 mg / m 2 , still more preferably 5 to 15 mg / m 2 , and particularly preferably 5. 7 to 10.0 mg / m 2 .
- any counter electrode may be used as long as it does not dissolve in the electrolytic treatment solution while the electrolytic treatment is being performed.
- a titanium plate coated with iridium oxide or a titanium plate coated with platinum is preferred because it has a small overvoltage and is difficult to dissolve in an electrolytic treatment solution.
- the aluminum oxygen compound layer 30 formed as described above is mainly composed of aluminum oxide or the like, but also includes aluminum hydroxide and phosphate.
- the phosphate include aluminum phosphate and an oxygen compound containing phosphoric acid (Al (PO 4 ) y O z and the like).
- This phosphate is an aluminum oxygen compound as described below.
- tin phosphate A part of tin phosphate is dissolved, and phosphate ions such as aluminum phosphate and phosphate such as oxygen compound containing phosphoric acid are precipitated. Further, in the formation of the aluminum oxygen compound layer 30, tin ions Sn 2+ are generated in the electrolytic treatment solution by dissolution of the phosphate compound layer 20 or dissolution of exposed portions of the tin plating that is not coated with the phosphate compound. Therefore, a part of tin oxide (SnO x ) is included in the aluminum oxygen compound layer 30 in addition to tin phosphate.
- SnO x tin oxide
- the tin-plated steel sheet 10 is heated by the heat during baking.
- the growth of the oxide film layer can be suppressed, and as a result, the adhesion of the coating layer 40 formed on the surface of the surface-treated steel sheet 1 can be improved.
- the reason why such an effect can be obtained by including a phosphate in the aluminum oxygen compound layer 30 is not necessarily clear, but is considered as follows.
- the phosphoric acid compound layer 20 obtained by the immersion treatment is easily dissolved in the electrolytic treatment solution used for forming the aluminum oxygen compound layer 30 in terms of the chemical bonding state and surface form of tin phosphate contained therein. It will be a thing.
- the electrolytic treatment liquid when forming the aluminum oxygen compound layer 30 by electrolytic treatment, in the electrolytic treatment liquid, by the phosphate ions, phosphite ions, etc.
- the tin phosphate of the phosphate compound layer 20 Phosphate precipitates as the aluminum oxygen compound layer 30, and the action of this phosphate can suppress the growth of the oxide film layer of the tin-plated steel sheet 10 due to heat during baking.
- the adhesion of the coating layer 40 to be formed is improved.
- the tin phosphate coating changes in quality over time, and initially the increase in the oxide film in the painting and baking process can be suppressed, but gradually becomes weaker, It is considered that the adhesion with the coating layer 40 is lowered.
- the aluminum content in the aluminum oxygen compound layer 30 is preferably 3 to 20 mg / m 2 , more preferably 5 to 20 mg / m 2 , still more preferably 5 to 15 mg / m 2 , and particularly preferably 5.7 to 10. 0 mg / m 2 .
- the aluminum content in the aluminum oxygen compound layer 30 is too small, the oxide film layer on the surface of the tin-plated steel sheet 10 increases when the coating layer 40 made of an organic material is formed by baking coating.
- the aluminum oxygen compound layer 30 and the covering layer 40 tend to be easily peeled from the layer.
- the aluminum content in the aluminum oxygen compound layer 30 is too large, the aluminum oxygen compound layer 30 may become brittle and cause cohesive failure.
- the aluminum oxygen compound layer 30 contains phosphate, but the content ratio (P / P) of the phosphorus amount (mol / m 2 ) to the aluminum amount (mol / m 2 ) in the aluminum oxygen compound layer 30 (P / Al) is preferably 0.06 to 0.35, more preferably 0.06 to 0.20.
- the content ratio (P / Al) is less than 0.06, an oxide film layer on the surface of the tin-plated steel sheet 10 grows by heat during baking when the coating layer 40 made of an organic material is formed by baking coating.
- the aluminum oxygen compound layer 30 and the covering layer 40 tend to be easily peeled off from the oxide film layer.
- the content ratio (P / Al) is more than 0.35, the formed aluminum oxygen compound layer 30 becomes non-uniform and mottles are generated. There is a tendency.
- the surface-treated steel sheet 1 of the present embodiment is obtained.
- the total amount of phosphorus contained in each layer (tin plating layer 12, phosphate compound layer 20, and aluminum oxygen compound layer 30) formed on the steel sheet 11 is preferably 0.4. ⁇ 10mg / m 2, more preferably 0.4 ⁇ 2.3mg / m 2. If the total amount of phosphorus contained in each layer is too small, an oxide film layer of the tin-plated steel sheet 10 grows due to heat during baking when the coating layer 40 made of an organic material is formed by baking, thereby oxidizing. The aluminum oxygen compound layer 30 and the coating layer 40 tend to be easily peeled from the film layer.
- the total amount of phosphorus contained in each layer is too large, the content ratio of tin phosphate in the phosphate compound layer 20 increases, and this tin phosphate acts as an insulator, so that the aluminum oxygen compound layer 30 is formed.
- the aluminum oxygen compound is deposited non-uniformly, and the aluminum oxygen compound layer 30 is formed with mottle and there is no problem in quality, but the appearance quality tends to deteriorate.
- a method for measuring the total amount of phosphorus contained in each layer formed on the steel plate 11 for example, a method of quantitatively analyzing the obtained surface-treated steel plate 1 using a fluorescent X-ray analyzer. Is mentioned.
- the surface-treated steel sheet 1 of this embodiment is not specifically limited, It can be used as members, such as a can container and a can lid.
- the surface-treated steel sheet 1 is used as a member such as a can container or a can lid, the surface-treated steel sheet 1 is used as it is (used for non-coating applications in which the coating layer 40 is not formed on the surface).
- thermoplasticity examples thereof include a resin and a thermosetting resin.
- Thermoplastic resins include polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymers, ethylene-vinyl acetate copolymers, ethylene-acrylic ester copolymers, olefin resin films such as ionomers, and polyesters such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate.
- a film, an unstretched film such as a polyvinyl chloride film or a polyvinylidene chloride film or a biaxially stretched film, or a polyamide film such as nylon 6, nylon 6, 6, nylon 11, or nylon 12 can be used.
- non-oriented polyethylene terephthalate obtained by copolymerizing isophthalic acid is particularly preferable.
- the organic material for comprising such a coating layer 40 may be used independently, and different organic materials may be blended and used.
- the thermosetting resin epoxy-phenol resin, polyester resin, or the like can be used.
- thermoplastic resin When the thermoplastic resin is coated as the coating layer 40, it may be a single-layer resin layer or a multilayer resin layer formed by coextrusion or the like.
- a polyester resin having a composition with excellent adhesion is selected for the base layer, that is, the surface-treated steel sheet 1 side, and content resistance, that is, extraction resistance and flavor component non-adsorption on the surface layer This is advantageous because a polyester resin having a composition excellent in properties can be selected.
- Examples of multilayer polyester resin layers are shown as surface layer / lower layer, polyethylene terephthalate / polyethylene terephthalate / isophthalate, polyethylene terephthalate / polyethylene / cyclohexylene dimethylene / terephthalate, polyethylene terephthalate / isolated with low isophthalate content.
- Polyethylene terephthalate / isophthalate having a high phthalate / isophthalate content polyethylene terephthalate / isophthalate / [blend of polyethylene terephthalate / isophthalate and polybutylene terephthalate / adipate] and the like are of course not limited thereto.
- the thickness ratio of the surface layer to the lower layer is preferably in the range of 5:95 to 95: 5.
- the coating layer 40 has a resin compounding agent known per se, for example, an antiblocking agent such as amorphous silica, an inorganic filler, various antistatic agents, a lubricant, an antioxidant (for example, tocophenol), and an ultraviolet absorber. Etc. can be blended according to a known formulation.
- an antiblocking agent such as amorphous silica, an inorganic filler, various antistatic agents, a lubricant, an antioxidant (for example, tocophenol), and an ultraviolet absorber.
- Etc. can be blended according to a known formulation.
- the thickness of the coating layer 40 formed on the surface-treated steel sheet 1 obtained according to the present invention is desirably 3 to 50 ⁇ m, particularly 5 to 40 ⁇ m in general with a thermoplastic resin coating.
- the later thickness is preferably in the range of 1 to 50 ⁇ m, particularly 3 to 30 ⁇ m. When the thickness is less than the above range, the corrosion resistance becomes insufficient, and when the thickness exceeds the above range, a problem is likely to occur in terms of workability.
- Formation of the coating layer 40 on the surface-treated steel sheet 1 obtained by the present invention can be performed by any means.
- thermoplastic resin coating extrusion coating, cast film thermal bonding, biaxially stretched film It can be performed by a thermal bonding method or the like.
- the thermal adhesion of the polyester resin to the surface-treated steel sheet 1 is performed by the amount of heat that the molten resin layer has and the amount of heat that the surface-treated steel sheet 1 has.
- the heating temperature of the surface-treated steel sheet 1 is generally 90 ° C. to 290 ° C., particularly 100 ° C. to 230 ° C., while the laminating roll temperature is suitably 10 ° C. to 150 ° C.
- the covering layer 40 formed on the surface-treated steel sheet 1 can also be formed by thermally bonding a polyester resin film previously formed by a T-die method or an inflation film-forming method to the surface-treated steel sheet 1. .
- an unstretched film formed by a cast molding method in which the extruded film is rapidly cooled can be used, and this film is biaxially stretched sequentially or simultaneously at the stretching temperature, and the stretched film is heat-set. It is also possible to use a biaxially stretched film produced by the above method.
- the surface-treated steel sheet 1 of the present invention can be formed as a can container by forming a coating layer 40 on the surface to obtain an organic material-coated steel sheet and then processing this.
- a can container For example, the seamless can 5 (two piece can) shown to FIG. 3 (A) and the three-piece can 5a (welding can) shown to FIG. 3 (B) are mentioned.
- the body 51 and the upper lid 52 constituting the seamless can 5 and the body 51a, the upper lid 52a and the lower lid 53 constituting the three-piece can 5a are all formed by forming the coating layer 40 on the surface-treated steel sheet 1 of the present embodiment.
- An organic material-coated steel sheet is formed.
- FIGS. 3 (A) and 3 (B) the cross-sectional views of the seamless can 5 and the three-piece can 5a are obtained by rotating FIG. 1 described above by 90 ° so that the coating layer 40 is on the inner surface side of the can. .
- the cans 5 and 5a shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B) are drawn, drawn / re-drawn, and bent and stretched by drawing / re-drawing (stretching) so that the coating layer 40 is on the inner surface side of the can. ),
- the coating layer 40 is thermoplastic by an extrusion coating method. It is particularly preferable that it is made of a resin coating. That is, since the organic material-coated steel sheet is excellent in work adhesion, it is possible to provide a seamless can having excellent corrosion resistance and excellent corrosion resistance even when subjected to severe processing.
- the surface-treated steel sheet 1 of the present invention can be manufactured by forming a coating layer 40 on the surface to obtain an organic material-coated steel sheet, and then processing this to produce a can lid.
- the can lid is not particularly limited, and examples thereof include a flat lid, a stay-on-tab type easy open can lid, and a full open type easy open can lid.
- ⁇ Appearance evaluation> The appearance of the surface-treated steel sheet 1 was visually evaluated according to the following criteria.
- the surface-treated steel sheet 1 was heat-treated at a temperature of 205 ° C. for 30 minutes, and the amount of tin oxide film layer formed on the surface of the tin-plated steel sheet 10 before and after the heat treatment was measured.
- the amount of the oxide film layer was evaluated by the amount of electricity required to remove the oxide film layer by electrochemical reduction.
- a 1 / 1000N hydrogen bromide solution was used as the electrolytic solution, and electrolysis was performed under a current density of 25 ⁇ A / cm 2 .
- Evaluation of the growth of the oxide film layer is to calculate the value obtained by dividing the amount of the oxide film layer after the heat treatment by the amount of the oxide film layer before the heat treatment (the oxide film layer after the heat treatment / the oxide film layer before the heat treatment). It was evaluated that the larger the value, the easier the oxide film layer grows by heat treatment. The evaluation of the growth of the oxide film layer was performed for all examples and comparative examples described later.
- ⁇ The oxide film layer after heat treatment / the oxide film layer before heat treatment was 1.2 or less.
- X The oxide film layer after the heat treatment / the oxide film layer before the heat treatment exceeded 1.4.
- ⁇ Sulfurization blackening resistance evaluation (model solution)>
- the organic material-coated steel sheet formed by forming the coating layer 40 on the surface-treated steel sheet 1 was cut into 40 mm square, and then the cut surface was protected with a 3 mm width tape to prepare a test piece.
- the prepared test piece was put into an empty can (Toyo Seikan Co., Ltd., J280TULC), and the following model solution was filled in the test piece so that all the test pieces were immersed therein. A 5 hour retort treatment was performed.
- Model solution 6 g of sodium dihydrogen phosphate (NaH 2 PO 4) 3.0g / L, 7.1g of disodium hydrogen phosphate (Na 2 HPO 4) / L , L- cysteine hydrochloride monohydrate
- An aqueous solution of pH 7.0 containing at a concentration of / L was then opened, and the degree of blackening of the test piece was visually observed and evaluated according to the following criteria.
- the sulfide blackening resistance evaluation (model solution) was performed for all examples and comparative examples described later. 3 points: As a result of visual determination, the degree of blackening was clearly less than that of Comparative Example 3.
- Example 1 First, a low carbon cold-rolled steel plate (plate thickness: 0.225 mm) was prepared as the steel plate 11.
- the prepared steel sheet was degreased by performing cathodic electrolytic treatment at 60 ° C. for 10 seconds using an aqueous solution of an alkaline degreasing agent (Nippon Quaker Chemical Co., Ltd., Formula 618-TK2).
- an alkaline degreasing agent Naippon Quaker Chemical Co., Ltd., Formula 618-TK2
- the degreased steel sheet was washed with tap water and then pickled by dipping it in a pickling agent (5% by volume aqueous solution of sulfuric acid) at room temperature for 5 seconds.
- the phosphoric acid compound layer 20 was formed on the tin plating steel plate 10 by immersing the obtained tin plating steel plate 10 in the immersion treatment liquid on the following conditions.
- Immersion treatment solution pH 1.3 aqueous solution in which phosphorous acid is dissolved at a concentration of 10 g / L (treatment solution A in Table 1)
- the process liquid was analyzed. The results are shown in Table 1.
- Table 1 the concentration (g / L) of phosphorus atoms calculated according to the concentration of the dissolved phosphate compound is also shown.
- an immersion treatment liquid shown as treatment liquid A in Table 1 was used to form the phosphoric acid compound layer 20.
- the processing liquid B was used for Examples 2 and 3 to be described later
- the processing liquid C was used for Examples 4 and 6 to be described later
- the processing liquid D was used for Example 5 to be described later.
- Table 2 shows conditions of the immersion treatment liquid and the immersion time when the phosphate compound layer 20 was formed on the tin-plated steel sheet 10.
- the tin-plated steel sheet 10 on which the phosphoric acid compound layer 20 was formed was washed with water, and then immersed in the electrolytic treatment solution under the following conditions, and the electrolytic treatment solution was stirred and disposed at a distance of 17 mm between the electrodes.
- the aluminum oxygen compound layer 30 was formed by performing cathodic electrolysis using the iridium oxide-coated titanium plate as an anode.
- the surface-treated steel sheet 1 in which the phosphoric acid compound layer 20 and the aluminum oxygen compound layer 30 were formed in this order on the tin-plated steel sheet 10 was obtained by washing with running water and drying.
- the processing liquid was analyzed according to the method mentioned above.
- Electrolytic treatment solution Aluminum nitrate is dissolved as an Al compound to have an Al ion concentration of 1500 ppm by weight, an nitrate ion concentration of 15,000 ppm by weight, and an F ion concentration of 0 ppm by weight (pH 3.0).
- Treatment liquid F Electrolytic solution temperature: 40 ° C
- the surface-treated steel sheet 1 was subjected to a heat treatment at a temperature of 190 ° C. for 10 minutes, and then an epoxy phenol-based paint was applied so that the coating thickness after baking and drying was 70 mg / dm 2.
- the organic material covering steel plate which formed the coating layer 40 on the surface treatment steel plate 1 was obtained.
- the obtained organic material-coated steel sheet was subjected to paint adhesion evaluation, anti-sulfur blackening evaluation (model solution), evaluation of oxide film layer growth, and appearance evaluation according to the above-described methods. The results are shown in Table 3.
- Example 2 When forming the phosphoric acid compound layer 20 on the tin-plated steel sheet 10, an aqueous solution of pH 1.8 in which phosphoric acid is dissolved at a concentration of 30 g / L and sodium dihydrogen phosphate is dissolved at a concentration of 30 g / L as an immersion treatment solution.
- a surface-treated steel sheet 1 and an organic material-coated steel sheet were produced in the same manner as in Example 1 except that (treatment liquid B in Table 1) was used, and evaluation was performed in the same manner. The results are shown in Table 3.
- Example 3 When forming the aluminum oxygen compound layer 30 on the phosphate compound layer 20, the surface-treated steel sheet 1 and the organic material-coated steel sheet were prepared in the same manner as in Example 2 except that the total energization time was 0.5 seconds. The same evaluation was performed. The results are shown in Table 3.
- Example 4 When forming the phosphoric acid compound layer 20 on the tin-plated steel sheet 10, an aqueous solution of pH 2.4 in which phosphoric acid is dissolved at a concentration of 10 g / L and sodium dihydrogen phosphate is dissolved at a concentration of 30 g / L as an immersion treatment solution.
- a surface-treated steel sheet 1 and an organic material-coated steel sheet were prepared in the same manner as in Example 1 except that (Processing liquid C in Table 1) was used, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 3.
- Example 5 When forming the phosphoric acid compound layer 20 on the tin-plated steel sheet 10, phosphoric acid is used as an immersion treatment solution at a concentration of 10 g / L, sodium dihydrogen phosphate at a concentration of 30 g / L, and trisodium phosphate at a concentration of 7 g / L.
- a surface-treated steel sheet 1 and an organic material-coated steel sheet were prepared in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution of pH 3.7 dissolved in L (treatment liquid D in Table 1) was used and the immersion time was 4 seconds. The same evaluation was made. The results are shown in Table 3.
- Example 6 Before forming the phosphate compound layer 20 on the tin-plated steel sheet 10, the tin-plated steel sheet 10 was immersed in an aqueous solution containing hydrochloric acid. Thereafter, the immersion time in forming the phosphoric acid compound layer 20 on the tin-plated steel sheet 10 is 2 seconds, the number of cycles in forming the aluminum oxygen compound layer 30 on the phosphoric acid compound layer 20 is 2, and the total energization time The surface-treated steel sheet 1 and the organic material-coated steel sheet were produced in the same manner as in Example 4 except that the time was set to 0.6 seconds, and evaluation was performed in the same manner. The results are shown in Table 3.
- Comparative Example 1 When forming the phosphoric acid compound layer 20 on the tin-plated steel sheet 10, an aqueous solution having a pH of 6.4 in which phosphoric acid is dissolved at a concentration of 10 g / L and sodium dihydrogen phosphate is dissolved at a concentration of 30 g / L as an immersion treatment solution. A surface-treated steel sheet 1 and an organic material-coated steel sheet were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that (treatment liquid E in Table 1) was used and the immersion time was 5 seconds. The results are shown in Table 3.
- Comparative Example 3 By forming the aluminum oxygen compound layer 30 and the coating layer 40 in this order directly on the tin-plated steel plate 10 in the same manner as in Example 1 without forming the phosphate compound layer 20, the surface-treated steel plate and organic A material-coated steel sheet was obtained. The obtained surface-treated steel sheet and organic material-coated steel sheet were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
- a phosphoric acid compound layer 20 having a phosphorus amount of 0.4 to 10 mg / m 2 is formed by immersing the tin-plated steel sheet 10, and on the phosphoric acid compound layer 20.
- the results of the paint adhesion evaluation, the sulfide blackening resistance evaluation (model solution), the oxide film layer growth evaluation, and the appearance evaluation were all good.
- the coating layer 40 was excellent in adhesion, corrosion resistance and sulfur blackening resistance, and suitable for applications such as metal containers used over a long period of time.
- Comparative Examples 1 and 2 in which the amount of phosphorus in the phosphoric acid compound layer and the aluminum oxygen compound layer is 0.2 mg / m 2 or less are used for paint adhesion evaluation and sulfur blackening resistance evaluation. It was confirmed that the results were all bad, the adhesiveness of the coating layer 40 was poor, and the suitability of the actual contents was poor. Moreover, the comparative example 3 which formed the aluminum oxygen compound layer 30 directly on the tin-plated steel plate 10 without forming the phosphoric acid compound layer 20 by immersion treatment is paint adhesion evaluation and evaluation of the growth of an oxide film layer. These results were all bad, and it was confirmed that the adhesion of the coating layer 40 was poor.
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Abstract
Description
本発明は、表面処理鋼板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a surface-treated steel sheet.
金属容器、家電製品、建材、車両、航空機等の分野で用いられる基材において、表面にクロメート処理を施す方法が知られているが、このようなクロメート処理に代わるノンクロム系表面処理も開発されている。たとえば、特許文献1には、アルミニウムイオンを含有する電解処理液を用いて、陰極電解処理により、基材の表面に、アルミニウムを含有する金属酸素化合物皮膜を形成するノンクロム系表面処理技術が開示されている。
For base materials used in the fields of metal containers, home appliances, building materials, vehicles, airplanes, etc., methods for chromating the surface are known, but non-chromium surface treatments have been developed to replace such chromating. Yes. For example,
しかしながら、上記特許文献1に記載の従来技術では、表面処理鋼板は、飲食缶などに用いられて長期間保管されると、飲食品物中に含まれる硫黄と反応して表面が黒変する硫化黒変が発生してしまうという問題がある。
However, in the prior art described in
本発明の目的は、硫化黒変を有効に抑制できる表面処理鋼板を提供することである。 An object of the present invention is to provide a surface-treated steel sheet capable of effectively suppressing sulfide blackening.
本発明者等は、錫めっき鋼板上に、リン酸イオンを含有する浸漬処理液を用いた浸漬処理により、リン酸錫を含有するリン酸化合物層を形成し、このリン酸化合物層上にアルミニウム酸素化合物を主成分とするアルミニウム酸素化合物層を形成することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The present inventors formed a phosphate compound layer containing tin phosphate on a tin-plated steel sheet by immersion treatment using an immersion treatment solution containing phosphate ions, and aluminum was formed on the phosphate compound layer. It has been found that the above object can be achieved by forming an aluminum oxygen compound layer containing an oxygen compound as a main component, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明によれば、鋼板上に錫めっきを施してなる錫めっき鋼板に対して、リン酸イオンを含む浸漬処理液に電解処理を行わずに浸漬させる浸漬処理をすることにより、前記錫めっき鋼板上にリン量として、0.4~10mg/m2を含むリン酸化合物層を形成するリン酸化合物層形成工程と、前記リン酸化合物層上に、アルミニウムを含む電解処理液を用いた電解処理によりアルミニウム酸素化合物層を形成するアルミニウム酸素化合物層形成工程と、を有する表面処理鋼板の製造方法が提供される。 That is, according to the present invention, the tin-plated steel sheet obtained by performing tin plating on the steel sheet is subjected to an immersion treatment in which the tin-plated steel sheet is immersed in an immersion treatment solution containing phosphate ions without performing an electrolytic treatment. A phosphoric acid compound layer forming step for forming a phosphoric acid compound layer containing 0.4 to 10 mg / m 2 as the amount of phosphorus on the plated steel sheet, and an electrolytic treatment liquid containing aluminum on the phosphoric acid compound layer were used. An aluminum oxygen compound layer forming step of forming an aluminum oxygen compound layer by electrolytic treatment is provided.
本発明の製造方法では、前記リン酸化合物層形成工程において、前記浸漬処理液として、pHが1.0~4.0である処理液を用いることが好ましい。
本発明の製造方法では、前記リン酸化合物層形成工程において、前記錫めっき鋼板を浸漬させる際の前記浸漬処理液の温度を35~55℃とすることが好ましい。
本発明の製造方法では、前記錫めっき鋼板上に形成する各層に含まれるアルミニウムの合計量を、3~40mg/m2とすることが好ましい。
本発明の製造方法では、前記アルミニウム酸素化合物層形成工程において、前記電解処理液として、リン酸の含有量がリン量で0.55g/L以下である処理液を用いることが好ましい。
本発明の製造方法では、前記アルミニウム酸素化合物層形成工程において、前記電解処理液として、実質的にFイオンを含まない処理液を用いることが好ましい。
本発明の製造方法では、前記錫めっき鋼板として、前記鋼板と、前記鋼板上に形成された錫合金層と、前記錫合金層上に形成された、錫量が0.5g/m2以上の錫めっき層とからなる錫めっき鋼板を用いることが好ましい。
In the production method of the present invention, it is preferable to use a treatment liquid having a pH of 1.0 to 4.0 as the immersion treatment liquid in the phosphate compound layer forming step.
In the production method of the present invention, it is preferable that the temperature of the immersion treatment liquid when dipping the tin-plated steel sheet is 35 to 55 ° C. in the phosphate compound layer forming step.
In the production method of the present invention, the total amount of aluminum contained in each layer formed on the tin-plated steel sheet is preferably 3 to 40 mg / m 2 .
In the manufacturing method of this invention, it is preferable to use the processing liquid whose phosphoric acid content is 0.55 g / L or less in the amount of phosphorus in the said aluminum oxygen compound layer formation process as said electrolytic processing liquid.
In the manufacturing method of this invention, it is preferable to use the process liquid which does not contain F ion substantially as said electrolytic treatment liquid in the said aluminum oxygen compound layer formation process.
In the production method of the present invention, as the tin-plated steel sheet, the steel sheet, a tin alloy layer formed on the steel sheet, and a tin amount formed on the tin alloy layer is 0.5 g / m 2 or more. It is preferable to use a tin-plated steel sheet comprising a tin-plated layer.
本発明によれば、リン酸イオンを含有する浸漬処理液を用いた浸漬処理により錫めっき鋼板上にリン量が0.4~10mg/m2であるリン酸化合物層を形成し、このようなリン酸化合物層上にアルミニウム酸素化合物層を形成することにより、アルミニウム酸素化合物層にリン酸塩が含有されることになる。そして、アルミニウム酸素化合物層中のリン酸塩の作用により、硫黄による表面の黒変が防止される表面処理鋼板を提供することができる。 According to the present invention, a phosphoric acid compound layer having a phosphorus amount of 0.4 to 10 mg / m 2 is formed on a tin-plated steel sheet by dipping treatment using a dipping treatment liquid containing phosphate ions. By forming the aluminum oxygen compound layer on the phosphate compound layer, the aluminum oxygen compound layer contains phosphate. And the surface treatment steel plate by which the blackening of the surface by sulfur is prevented by the effect | action of the phosphate in an aluminum oxygen compound layer can be provided.
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る表面処理鋼板1の構成を示す断面図である。本実施形態の表面処理鋼板1は、まず、鋼板11上に錫めっき層12を形成してなる錫めっき鋼板10を、リン酸イオンを含む浸漬処理液に浸漬させることにより、錫めっき鋼板10上に、錫めっき層12の一部を溶解させながらリン酸化合物層20を形成し、次いで、Alイオンを含む電解処理液中で電解処理を行うことで、リン酸化合物層20上に、リン酸化合物層20の一部を溶解させながらアルミニウム酸素化合物層30を形成して得られる。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a surface-treated
本実施形態の表面処理鋼板1は、特に限定されないが、たとえば缶容器や缶蓋などの部材として用いることができる。表面処理鋼板1を缶容器や缶蓋などの部材として用いる場合には、表面処理鋼板1をそのまま用いて(表面に被覆層を形成しない無塗装用途で用いて)、無塗装の缶容器や缶蓋として成形してもよいし、図1に示すように表面処理鋼板1のアルミニウム酸素化合物層30上に有機材料からなる被覆層を形成してから缶容器や缶蓋などに成形してもよい。
The surface-treated
<錫めっき鋼板10>
本発明の表面処理鋼板1の基材となる錫めっき鋼板10は、鋼板11に対して錫めっきを施し、鋼板11上に錫めっき層12を形成することにより得られる。
<Tin-plated
The tin-plated
錫めっきを施すための鋼板11としては、絞り加工性、絞りしごき加工性、絞り加工と曲げ戻し加工による加工(DTR)の加工性に優れているものであればよく、特に限定されないが、たとえば、アルミキルド鋼連鋳材などをベースとした熱延鋼板や、これらの熱延鋼板を冷間圧延した冷延鋼板などを用いることができる。あるいは、錫めっきを施すための鋼板11としては、上述した鋼板上にニッケルめっき層を形成し、これを加熱して熱拡散させ、鋼板とニッケルめっき層との間にニッケル-鉄合金層を形成することにより耐食性を向上させたニッケルめっき鋼板を用いてもよい。またニッケルめっき層を粒状に形成すると、アンカー効果により被覆層の密着性を高めることができる。
The
鋼板11に錫めっきを施す方法としては、特に限定されず、公知のめっき浴であるフェロスタン浴、ハロゲン浴、硫酸浴などを用いた方法が挙げられる。ニッケルめっきを施す方法も特に限定されず、硫酸ニッケルと塩化ニッケルからなる公知のワット浴を用いることができるが、ニッケルめっき層を粒状に形成する場合は硫酸ニッケルと硫酸アンモニウムからなる浴組成を用いるのが好ましい。さらに、本実施形態では、このように錫めっきを施すことで得られた錫めっき鋼板10について、錫の溶融温度以上に加熱した後に急冷する処理(リフロー処理)を施すことにより、鋼板11と錫めっき層12との間に錫-鉄合金層を形成させてもよい。本実施形態では、このリフロー処理を施すことにより、得られる錫めっき鋼板10は、鋼板11上に、錫-鉄合金層と、錫めっき層12とがこの順で形成されたものとなり、耐食性が向上する。なお下地にニッケルめっき層が存在する場合は、このリフロー処理により、鋼板11と錫めっき層12との間に、錫-ニッケル、錫-ニッケル-鉄の合金も形成されうる。
The method for applying tin plating to the
本実施形態では、以上のようにして得られる錫めっき鋼板10は、通常、表面が酸素により酸化され、表面にSnOx(x=1~3)からなる酸化膜層が形成される。このSnOxからなる酸化膜層は、膜量が多すぎると錫めっき鋼板10上に形成するリン酸化合物層20の密着性が低下する傾向がある一方で、膜量が少なすぎると錫めっき鋼板10が硫化黒変し易くなってしまう傾向があるため、適度な膜量に調整することが望ましい。そのため、本実施形態では、錫めっき鋼板10に対して、表面の酸化膜層の一部又は全部を除去して酸化膜層の膜量を調整する処理を行ってもよい。たとえば、錫めっき鋼板10に対して、炭酸ナトリウムや炭酸水素ナトリウム等の炭酸塩アルカリ水溶液を用いて、電流密度0.5~20A/dm2、通電時間0.1~1.0秒の条件で陰極電解処理及び陽極電解処理の少なくとも一方を行うことで、錫めっき鋼板10の表面の酸化膜層を除去する処理を行ってもよい。また、錫めっき鋼板10を、塩酸などの酸性水溶液に浸漬させる処理を行うことで、錫めっき鋼板10の表面の酸化膜層を除去する処理を行ってもよい。この際には、錫めっき鋼板10を酸性水溶液に浸漬させる時間は、好ましくは2秒以下である。錫めっき鋼板10を酸性水溶液に浸漬させる時間を上記範囲とすることにより、錫めっき層12の金属錫部分の溶解を抑制しながら、SnOxからなる酸化膜層を効率的に除去できる。
In the present embodiment, the tin-plated
鋼板11上に形成する錫めっき層12の厚みは、特に限定されず、製造する表面処理鋼板1の使用用途に応じて適宜選択すればよいが、錫量で、好ましくは0.5g/m2以上、より好ましくは0.5~15g/m2である。ニッケルめっき層を設ける場合もニッケルめっき層の厚みは特に限定されず、ニッケルめっき層の厚みは、ニッケル量で、好ましくは0.01~15g/m2である。ニッケルめっきを粒状とする場合、粒状のニッケルの平均粒子径は0.01~0.7μmが好ましい。
The thickness of the
錫めっき鋼板10の総厚は、特に限定されず、製造する表面処理鋼板1の使用用途に応じて適宜選択すればよいが、好ましくは0.07~0.4mmである。
The total thickness of the tin-plated
<リン酸化合物層20>
リン酸化合物層20は、リン酸錫を含有する層であり、上述した錫めっき鋼板10に対して、リン酸イオンを含む水溶液である浸漬処理液に浸漬させる処理(以下、「浸漬処理」という。)を行うことにより形成される。本実施形態では、錫めっき鋼板10を上記浸漬処理液に浸漬させる際において、電解処理(錫めっき鋼板10及び対極を用意して、浸漬処理液中においてこれらを通電させる処理)は行わない。
<
The phosphoric
本実施形態では、錫めっき鋼板10に対して上記浸漬処理を行うことで、図2における左の図に示すように、錫めっき鋼板10から錫が溶解して2価の錫イオン(Sn2+)が発生する。
In the present embodiment, by performing the above immersion treatment on the tin-plated
なお、図2は、錫めっき鋼板10上に、リン酸化合物層20及びアルミニウム酸素化合物層30が形成される様子を示した概念図である。図2における左の図では、錫めっき鋼板10を、リン酸イオンを含む浸漬処理液に浸漬させた際の反応の一例を示した。また、図2における中央の図では、リン酸化合物層20として形成されたSn3(PO4)2等のリン酸錫に対して、アルミニウム酸素化合物層30を形成するための陰極電解処理を施す様子を示した。図2における右の図では、錫めっき鋼板10上に、リン酸化合物層20としてのリン酸錫化合物及びAlPO4、並びにアルミニウム酸素化合物層30としてのAlPO4並びにAl2O3・nH2O及びAl(OH)3が形成された様子を示す図である。なお、本実施形態では、AlPO4は、リン酸化合物層20及びアルミニウム酸素化合物層30のいずれにも含有される。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing how the phosphoric
本実施形態では、図2に示すように、錫めっき鋼板10から発生した錫イオンSn2+は、浸漬処理液中のリン酸イオン等と反応して、Sn3(PO4)2等のリン酸錫として錫めっき鋼板10上に析出する。また、錫めっき鋼板10から発生した錫イオンSn2+は、酸化錫(SnOx)としても錫めっき鋼板10上に析出する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, tin ions Sn 2+ generated from the tin-plated
なお、リン酸を含む浸漬処理液中には、水溶液のpHに応じて、リン酸(H3PO4)、第一リン酸イオン(H2PO4
-)、第二リン酸イオン(HPO4
2-)、第三リン酸イオン(PO4
3-)、亜リン酸(H2PHO3)、亜リン酸イオン(HPHO3
-、PHO3
2-)などが存在する。本実施形態では、錫めっき鋼板10を、このような浸漬処理液に浸漬させることにより、図2の左の図に示すように、錫めっき層12の表面付近では、錫めっき層12の表面に形成された酸化錫が還元されて錫イオンSn2+が生成されるとともに、水酸化物イオン(OH-)が生成されることでpHが上昇する。そして、このpH上昇に応じて、浸漬処理液中には、リン酸(H3PO4)、第一リン酸イオン(H2PO4
-)、亜リン酸(H2PHO3)及び亜リン酸イオン(HPHO3
-、PHO3
2-)が主に存在すると考えられる。この際に、浸漬処理液中の錫イオンSn2+と、上述した第一リン酸イオン(H2PO4
-)及び亜リン酸イオン(HPHO3
-、PHO3
2-)等とが結合して錫めっき鋼板10上に析出し、リン酸化合物層20が形成される。
In the immersion treatment liquid containing phosphoric acid, phosphoric acid (H 3 PO 4 ), primary phosphate ions (H 2 PO 4 − ), and secondary phosphate ions (HPO 4 ) are selected depending on the pH of the aqueous solution. 2- ), tertiary phosphate ion (PO 4 3− ), phosphorous acid (H 2 PHO 3 ), phosphite ion (HPHO 3 − , PHO 3 2− ) and the like. In the present embodiment, by immersing the tin-plated
本実施形態では、上述した浸漬処理によりリン酸錫を含有するリン酸化合物層20を形成することで、得られる表面処理鋼板1は、耐硫化黒変性に優れたものとなる。さらに、本実施形態では、上述した浸漬処理によりリン酸錫を含有するリン酸化合物層20を形成することで、表面処理鋼板1の表面に有機材料からなる被覆層40を形成した場合に、被覆層40の密着性が優れたものとなる。すなわち、表面処理鋼板1上に、直接アルミニウム酸素化合物層30を形成した場合には、焼付け塗装等により被覆層40を形成すると、焼付けの熱により表面処理鋼板1の錫めっき層12を覆う酸化膜層が成長し、この酸化膜層から、アルミニウム酸素化合物層30及び被覆層40が剥離してしまうことがある。これに対し、上述したリン酸化合物層20を形成することで、被覆層40を形成する際における、錫めっき層12を覆う酸化膜層の成長を抑制でき、その結果、表面処理鋼板1の表面に形成する被覆層40の密着性を向上させることができる。
In the present embodiment, the surface-treated
さらに、本実施形態では、上述したように浸漬処理によりリン酸化合物層20を形成することで、リン酸化合物層20上に、良好なアルミニウム酸素化合物層30が形成されることになる。すなわち、本発明者等は、錫めっき鋼板10に浸漬処理を施すことで、上述したように、第一リン酸イオン(H2PO4
-)及び亜リン酸イオン(HPHO3
-、PHO3
2-)等が錫イオンと反応してリン酸錫が形成され、このリン酸錫の化学結合状態や表面形態が、後述するアルミニウム酸素化合物層30を電解処理により形成する際に用いる電解処理液に溶解し易いものとなるとの知見を得た。そして、このような知見に基づき、本発明者等は、アルミニウム酸素化合物層30を電解処理により形成する際に、電解処理液中において、リン酸化合物層20のリン酸錫が溶解することで生成されたリン酸イオンにより、アルミニウム酸素化合物層30として、酸やアルカリに対して難溶なリン酸塩が析出することを見出し、形成されるアルミニウム酸素化合物層30の耐食性を向上させることが可能となった。これにより、得られる表面処理鋼板1は、表面に有機材料を主成分とする被覆層40を形成しない場合でも、十分な耐食性を有するものとなり、被覆層40を形成しない無塗装用途の金属容器としても好適に用いることができる。なお、アルミニウム酸素化合物層30を形成するための電解処理として、陰極電解処理(リン酸化合物層20を形成した錫めっき鋼板10を陰極とする電解処理)を行う場合には、図2に示すように、陰極である錫めっき鋼板10の表面付近において、酸化錫等が還元されて錫イオンSn2+が生成されるとともに、水酸化物イオン(OH-)が生成されることでpHが上昇する。ここで、電解処理液中のリン酸イオンは、電解処理液のpHが高いほど、第三リン酸イオン(PO4
3-)の存在率が多くなる方に電離平衡が傾く。そして、この第三リン酸イオン(PO4
3-)によりアルミニウム酸素化合物層30として析出するリン酸塩は、酸やアルカリに対して特に難溶なものとなり、形成されるアルミニウム酸素化合物層30の耐食性がより向上する。
Furthermore, in this embodiment, the favorable aluminum
なお、本実施形態の表面処理鋼板1では、上述したように、錫めっき鋼板10の錫めっき層12の一部が溶解してリン酸化合物層20が形成され、このリン酸化合物層20の一部が溶解してアルミニウム酸素化合物層30が形成されるため、錫めっき層12と、リン酸化合物層20と、アルミニウム酸素化合物層30とが、それぞれの境界付近で混ざり合うようにして構成されている。たとえば、本実施形態では、リン酸化合物層20及びアルミニウム酸素化合物層30のいずれにも、リン酸錫及びリン酸アルミニウムが含有される場合もある。
In the surface-treated
リン酸化合物層20を形成するための浸漬処理液には、浸漬処理液中にリン酸イオンを生成するための化合物として、リン酸(H3PO4)、リン酸二水素ナトリウム(NaH2PO4)、リン酸水素二ナトリウム(Na2HPO4)、亜リン酸(H3PO3)などを用いることができる。これらのリン酸及びリン酸塩類は単独あるいはそれぞれを混合して用いてもよく、その中でも、リン酸とリン酸二水素ナトリウムとの混合物が、リン酸化合物層20としてリン酸錫を良好に析出させることができ、好適である。
The immersion treatment liquid for forming the
浸漬処理液中のリン酸イオンの濃度は、特に限定されないが、リン量で、好ましくは5~200g/Lである。浸漬処理液中のリン酸イオンの濃度を上記範囲とすることにより、錫めっき鋼板10上に、良好にリン酸錫を析出させることができる。
The concentration of phosphate ions in the immersion treatment solution is not particularly limited, but is preferably 5 to 200 g / L in terms of phosphorus amount. By setting the concentration of phosphate ions in the immersion treatment liquid within the above range, tin phosphate can be favorably deposited on the tin-plated
浸漬処理液のpHは、好ましくは1~4、より好ましくは1.3~3.7である。pH1未満とすると、形成させたリン酸錫が溶解してしまうおそれがある。一方、pH4超とすると、錫めっき鋼板10の表面の酸化膜層の溶解が不十分となり易く、酸化膜層が多く残存している部分にはリン酸化合物層20が形成され難いことから、錫めっき鋼板10上に均質なリン酸化合物層20を形成できなくなるおそれがある。また、pH4超の場合には、形成させたリン酸錫が、アルミニウム酸素化合物層30を形成するための電解処理液に溶解し難くなり、アルミニウム酸素化合物層30に適切にリン酸塩を含有させることができず、上述したアルミニウム酸素化合物層30の耐食性を向上させる効果が十分に得られないおそれがある。
The pH of the immersion treatment liquid is preferably 1 to 4, more preferably 1.3 to 3.7. If the pH is less than 1, the formed tin phosphate may be dissolved. On the other hand, if the pH exceeds 4, the dissolution of the oxide film layer on the surface of the tin-plated
浸漬処理液の温度は、好ましくは35~55℃、より好ましくは40~50℃である。温度が低過ぎると、リン酸化合物層20が形成され難くなるおそれがある。一方、温度が高過ぎると、形成されるリン酸化合物層20は不均一となって斑紋が発生し、品質上は問題ないものの、外観品質が低下するおそれがある。
The temperature of the immersion treatment liquid is preferably 35 to 55 ° C, more preferably 40 to 50 ° C. If the temperature is too low, the phosphoric
<アルミニウム酸素化合物層30>
本実施形態では、リン酸化合物層20を形成した錫めっき鋼板10について、適宜水洗を行った後、Alイオンを含む電解処理液中で電解処理を行うことで、リン酸化合物層20上にアルミニウム酸素化合物を析出させてアルミニウム酸素化合物層30を形成する。電解処理の方法としては、陽極電解処理及び陰極電解処理のいずれでもよいが、良好にアルミニウム酸素化合物層30を形成できるという観点より、陰極電解処理が好ましい。
<Aluminum
In the present embodiment, the tin-plated
アルミニウム酸素化合物層30を形成するための電解処理液中のAlイオンの含有量は、形成しようとするアルミニウム酸素化合物層30の皮膜量に応じて適宜選択することができるが、Al原子の質量濃度で、好ましくは0.5~10g/l、より好ましくは1~5g/lである。電解処理液中のAlイオンの含有量を上記範囲とすることにより、電解処理液の安定性を向上させるとともに、アルミニウム酸素化合物の析出効率を向上させることができる。
The content of Al ions in the electrolytic treatment solution for forming the aluminum
本実施形態では、アルミニウム酸素化合物層30の形成に用いる電解処理液には硝酸イオンを添加してもよい。電解処理液に硝酸イオンを添加する場合には、電解処理液における硝酸イオンの含有量は、好ましくは11,500~25,000重量ppmである。硝酸イオンの含有量を上記範囲とすることにより、電解処理液の導電率を適切な範囲に調整することができる。
In the present embodiment, nitrate ions may be added to the electrolytic treatment solution used for forming the aluminum
また、アルミニウム酸素化合物層30の形成に用いる電解処理液には、Fイオンが含まれていないことが好ましい。アルミニウム酸素化合物層30の形成に用いる電解処理液について、Fイオンを含まないようにすることにより、粒径が小さく緻密なアルミニウム酸素化合物層30を形成することができ、得られる表面処理鋼板1を耐硫化黒変性に優れたものとすることができる。Fイオンが電解処理液中に含まれていると、SnF2を形成し、これがアルミニウム酸素化合物層30にとりこまれてしまい、耐硫化黒変性および耐食性を低下させてしまう。
Moreover, it is preferable that the electrolytic treatment liquid used for forming the aluminum
なお、上記電解処理液は、実質的にFイオンが含まれていないものであればよく、不純物量程度であればFイオンを含んでいてもよい。すなわち、F原子は工業用水中等にもわずかに含まれるものであるため、電解処理液にこのようなF原子に由来するFイオンが混入することがある。この際には、電解処理液中のFイオンとしては、金属と錯イオンを形成しているFイオンや、遊離しているFイオンなどが存在し、これらのFイオンの合計量が、好ましくは50重量ppm以下、より好ましくは20ppm以下、さらに好ましくは5ppm以下であれば、電解処理液に含まれるFイオンの量は不純物量程度であり、電解処理液には実質的にFイオンが含まれていないと判断できる。 In addition, the said electrolytic treatment liquid should just contain F ion substantially, and may contain F ion as long as it is the amount of impurities. That is, since F atoms are slightly contained in industrial water or the like, F ions derived from such F atoms may be mixed in the electrolytic treatment solution. At this time, as F ions in the electrolytic treatment liquid, there are F ions forming complex ions with metals, free F ions, etc., and the total amount of these F ions is preferably If it is 50 ppm by weight or less, more preferably 20 ppm or less, and even more preferably 5 ppm or less, the amount of F ions contained in the electrolytic treatment liquid is about the amount of impurities, and the electrolytic treatment liquid substantially contains F ions. It can be judged that it is not.
なお、本発明においては、電解処理液中のFイオン及び硝酸イオンの含有量を測定する方法としては、たとえば、イオンクロマトグラフィーにより定量分析することで測定する方法が挙げられる。 In the present invention, examples of the method for measuring the contents of F ions and nitrate ions in the electrolytic treatment solution include a method of measuring by quantitative analysis by ion chromatography.
また、アルミニウム酸素化合物層30を形成するための電解処理液には、有機酸(クエン酸、乳酸、酒石酸、グリコール酸など)や、ポリアクリル酸、ポリイタコン酸、フェノール樹脂などのうち、少なくとも1種以上の添加物が添加されていてもよい。本実施形態では、電解処理液にこれらの添加物を単独又は組み合わせて適宜添加することにより、形成されるアルミニウム酸素化合物層30に有機材料を含有させることができ、これにより、アルミニウム酸素化合物層30上に形成する被覆層40の密着性を向上させることができる。
The electrolytic treatment solution for forming the aluminum
また、アルミニウム酸素化合物層30を形成するための電解処理液については、リン酸イオンの含有量を調整することが望ましく、電解処理液におけるリン酸イオンの含有量は、リン量で、好ましくは0.55g/L以下、より好ましくは0.33g/L以下、さらに好ましくは0.11g/Lである。
In addition, with respect to the electrolytic treatment liquid for forming the aluminum
すなわち、本実施形態では、電解処理によりアルミニウム酸素化合物層30を形成する際には、アルミニウム酸素化合物層30の形成に用いる電解処理液中に、リン酸化合物層20からリン酸錫等が溶解し、リン酸イオンが発生することとなる。そして、発生したリン酸イオンの量が多すぎると、リン酸イオンがAlイオンと結合してリン酸アルミニウムとして電解処理液中に沈殿することとなり、これにより、電解処理液において、アルミニウム酸素化合物層30の形成に用いるAlイオンの量が減少してしまい、アルミニウム酸素化合物層30の形成効率が低下する。また、電解処理液中にリン酸アルミニウムが沈殿することで、形成されるアルミニウム酸素化合物層30は不均一となって斑紋が発生し、品質上は問題ないものの、外観品質が低下する傾向にある。
That is, in this embodiment, when the aluminum
これに対し、アルミニウム酸素化合物層30を形成するための電解処理液におけるリン酸イオンの含有量を上記範囲とすることで、形成されるアルミニウム酸素化合物層30が均一なものとなり、得られる表面処理鋼板1の外観品質が向上する。
On the other hand, when the content of phosphate ions in the electrolytic treatment liquid for forming the aluminum
電解処理によりアルミニウム酸素化合物層30を形成する際には、通電と通電停止のサイクルを繰り返す断続電解方式を用いることが好ましく、この際においては、基材に対するトータルの通電時間(通電及び通電停止のサイクルを複数回繰り返した際の合計の通電時間)は、好ましくは1.5秒以下、より好ましくは1秒以下である。通電と通電停止のサイクル数は1~10回が好ましく、アルミニウム酸素化合物層30中のアルミニウム含有量が適切なものとなるように通電時間とともに調整すればよい。アルミニウム酸素化合物層30中のアルミニウムの適切な含有量としては、好ましくは3~40mg/m2、より好ましくは5~20mg/m2、さらに好ましくは5~15mg/m2、特に好ましくは5.7~10.0mg/m2である。
When the aluminum
また、アルミニウム酸素化合物層30を形成する際には、基材に対して設置する対極板としては、電解処理を実施している間に電解処理液に溶解しないものであれば何でもよいが、酸素過電圧が小さく電解処理液に溶解し難いという点より、酸化イリジウムで被覆されたチタン板、又は白金で被覆されたチタン板が好ましい。
Further, when the aluminum
以上のようにして形成されるアルミニウム酸素化合物層30は、主に酸化アルミニウム等により構成されるが、水酸化アルミニウム、リン酸塩も含まれる。なお、リン酸塩としては、たとえば、リン酸アルミニウムや、リン酸を含む酸素化合物(Al(PO4)yOzなど)が挙げられ、このリン酸塩は、以下のようにしてアルミニウム酸素化合物層30として析出する。すなわち、本実施形態では、上述したように、リン酸化合物層20を形成した錫めっき鋼板10に対して、Alイオンを含む電解処理液により電解処理を行うと、リン酸化合物層20を構成するリン酸錫の一部が溶解し、これにより発生したリン酸イオンにより、リン酸アルミニウムや、リン酸を含む酸素化合物などのリン酸塩が析出する。また、アルミニウム酸素化合物層30の形成においては、リン酸化合物層20の溶解あるいは、リン酸化合物が被覆されていない錫めっきが露出した部分の溶解により、電解処理液中に錫イオンSn2+が生じるため、リン酸錫以外に一部酸化錫(SnOx)が、アルミニウム酸素化合物層30中に含まれる。本実施形態によれば、アルミニウム酸素化合物層30にリン酸塩を含有させることにより、アルミニウム酸素化合物層30に焼付け塗装により被覆層40を形成する際に、焼付け時の熱による錫めっき鋼板10の酸化膜層の成長を抑制でき、その結果、表面処理鋼板1の表面に形成する被覆層40の密着性を向上させることができる。
The aluminum
アルミニウム酸素化合物層30にリン酸塩を含有させることにより、このような効果が得られる理由としては、必ずしも明らかではないが、次のように考えられる。まず、上述したように、浸漬処理により得られたリン酸化合物層20は、含有するリン酸錫の化学結合状態や表面形態が、アルミニウム酸素化合物層30の形成に用いる電解処理液に溶解し易いものとなる。そして、アルミニウム酸素化合物層30を電解処理により形成する際に、電解処理液中において、リン酸化合物層20のリン酸錫が溶解することで生成されたリン酸イオンや亜リン酸イオン等により、アルミニウム酸素化合物層30としてリン酸塩が析出し、このリン酸塩の作用により、焼付け時の熱による錫めっき鋼板10の酸化膜層の成長を抑制でき、その結果、表面処理鋼板1の表面に形成する被覆層40の密着性が向上する。また、錫めっき鋼板10上にリン酸錫のみ形成した場合では、リン酸錫被膜は経時によって変質し、初期では塗装・焼付け工程での酸化膜の増加は抑制できるが、次第に脆弱なものとなり、被覆層40との密着性が低下すると考えられる。本発明ではアルミニウム酸素化合物層30を設けることにより、リン酸錫の変質を抑制し、被覆層40との密着性が良好になるものと考えられる。
The reason why such an effect can be obtained by including a phosphate in the aluminum
アルミニウム酸素化合物層30におけるアルミニウムの含有量は、好ましくは3~20mg/m2、より好ましくは5~20mg/m2、さらに好ましくは5~15mg/m2、特に好ましくは5.7~10.0mg/m2である。アルミニウム酸素化合物層30におけるアルミニウムの含有量が少なすぎると、焼付け塗装により有機材料からなる被覆層40を形成する際に、錫めっき鋼板10の表面の酸化膜層が増加し、これにより、酸化膜層からアルミニウム酸素化合物層30及び被覆層40が剥離し易くなる傾向にある。一方、アルミニウム酸素化合物層30におけるアルミニウムの含有量が多すぎると、アルミニウム酸素化合物層30が脆くなり凝集破壊するおそれがある。
The aluminum content in the aluminum
また、上述したようにアルミニウム酸素化合物層30にはリン酸塩が含まれるが、アルミニウム酸素化合物層30にけるアルミニウム量(mol/m2)に対するリン量(mol/m2)の含有比(P/Al)は、好ましくは0.06~0.35、より好ましくは0.06~0.20である。上記含有比(P/Al)が0.06未満であると、焼付け塗装により有機材料からなる被覆層40を形成する際に、焼付け時の熱により錫めっき鋼板10の表面の酸化膜層が成長し、これにより、酸化膜層からアルミニウム酸素化合物層30及び被覆層40が剥離し易くなる傾向にある。一方、上記含有比(P/Al)が0.35超であると、形成されるアルミニウム酸素化合物層30は不均一となって斑紋が発生し、品質上は問題ないものの、外観品質が低下する傾向にある。
Further, as described above, the aluminum
以上のようにして、本実施形態の表面処理鋼板1が得られる。
As described above, the surface-treated
本実施形態の表面処理鋼板1では、鋼板11上に形成される各層(錫めっき層12、リン酸化合物層20及びアルミニウム酸素化合物層30)に含まれるリンの合計量は、好ましくは0.4~10mg/m2、より好ましくは0.4~2.3mg/m2である。各層に含まれるリンの合計量が少なすぎると、焼付け塗装により有機材料からなる被覆層40を形成する際に、焼付け時の熱により錫めっき鋼板10の酸化膜層が成長し、これにより、酸化膜層からアルミニウム酸素化合物層30及び被覆層40が剥離し易くなる傾向にある。一方、各層に含まれるリンの合計量が多すぎると、リン酸化合物層20においてリン酸錫の含有割合が増大し、このリン酸錫が絶縁体として作用するため、アルミニウム酸素化合物層30を形成する電解処理において、アルミニウム酸素化合物が不均一に析出し、形成されるアルミニウム酸素化合物層30に斑紋が発生し、品質上は問題ないものの、外観品質が低下する傾向にある。
In the surface-treated
なお、本実施形態では、鋼板11上に形成される各層に含まれるリンの合計量を測定する方法としては、たとえば、得られた表面処理鋼板1について、蛍光X線分析装置により定量分析する方法が挙げられる。
In this embodiment, as a method for measuring the total amount of phosphorus contained in each layer formed on the
<金属容器>
本実施形態の表面処理鋼板1は、特に限定されないが、缶容器や缶蓋などの部材として用いることができる。表面処理鋼板1を缶容器や缶蓋などの部材として用いる場合には、表面処理鋼板1をそのまま用いて(表面に被覆層40を形成しない無塗装用途で用いて)、無塗装の缶容器や缶蓋として成形してもよいし、表面処理鋼板1のアルミニウム酸素化合物層30上に有機材料からなる被覆層40を形成してから缶容器や缶蓋などに成形してもよい。被覆層40を構成する有機材料としては、特に限定されず、表面処理鋼板1の用途(たとえば、特定の内容物を充填する缶容器などの用途)に応じて適宜選択すればよいが、熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂などを挙げることができる。
<Metal container>
Although the surface-treated
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-アクリルエステル共重合体、アイオノマー等のオレフィン系樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等のポリエステルフィルム、ポリ塩化ビニルフィルムやポリ塩化ビニリデンフィルム等の未延伸フィルム又は二軸延伸したフィルム、又はナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン11、ナイロン12等のポリアミドフィルムなどを用いることができる。その中でも、イソフタル酸を共重合化してなる無配向のポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。また、このような被覆層40を構成するための有機材料は、単独で用いてもよく、異なる有機材料をブレンドして用いてもよい。
熱硬化性樹脂としては、エポキシ-フェノール樹脂、ポリエステル樹脂等を用いることができる。
Thermoplastic resins include polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymers, ethylene-vinyl acetate copolymers, ethylene-acrylic ester copolymers, olefin resin films such as ionomers, and polyesters such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate. A film, an unstretched film such as a polyvinyl chloride film or a polyvinylidene chloride film or a biaxially stretched film, or a polyamide film such as nylon 6, nylon 6, 6,
As the thermosetting resin, epoxy-phenol resin, polyester resin, or the like can be used.
被覆層40として熱可塑性樹脂を被覆する場合、単層の樹脂層であってもよく、また同時押出等による多層の樹脂層であってもよい。多層のポリエステル樹脂層を用いる場合には、下地層、即ち表面処理鋼板1側に接着性に優れた組成のポリエステル樹脂を選択し、表層に耐内容物性、即ち耐抽出性やフレーバー成分の非吸着性に優れた組成のポリエステル樹脂を選択できるので有利である。
多層ポリエステル樹脂層の例を示すと、表層/下層として表示して、ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレンテレフタレート・イソフタレート、ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレン・シクロへキシレンジメチレン・テレフタレート、イソフタレート含有量の少ないポリエチレンテレフタレート・イソフタレート/イソフタレート含有量の多いポリエチレンテレフタレート・イソフタレート、ポリエチレンテレフタレート・イソフタレート/[ポリエチレンテレフタレート・イソフタレートとポリブチレンテレフタレート・アジペートとのブレンド物]等であるが、勿論上記の例に限定されない。表層:下層の厚み比は、5:95~95:5の範囲にあるのが望ましい。
When the thermoplastic resin is coated as the
Examples of multilayer polyester resin layers are shown as surface layer / lower layer, polyethylene terephthalate / polyethylene terephthalate / isophthalate, polyethylene terephthalate / polyethylene / cyclohexylene dimethylene / terephthalate, polyethylene terephthalate / isolated with low isophthalate content. Polyethylene terephthalate / isophthalate having a high phthalate / isophthalate content, polyethylene terephthalate / isophthalate / [blend of polyethylene terephthalate / isophthalate and polybutylene terephthalate / adipate] and the like are of course not limited thereto. The thickness ratio of the surface layer to the lower layer is preferably in the range of 5:95 to 95: 5.
上記被覆層40には、それ自体公知の樹脂用配合剤、例えば非晶質シリカ等のアンチブロッキング剤、無機フィラー、各種帯電防止剤、滑剤、酸化防止剤(例えばトコフェノール等)、紫外線吸収剤等を公知の処方に従って配合することができる。
The
本発明により得られる表面処理鋼板1に形成する被覆層40の厚みとしては、熱可塑性樹脂被覆で一般に3~50μm、特に5~40μmの範囲にあることが望ましく、塗膜の場合には、焼付け後の厚みが1~50μm、特に3~30μmの範囲にあることが好ましい。厚みが上記範囲を下回ると、耐腐食性が不十分となり、厚みが上記範囲を上回ると加工性の点で問題を生じやすい。
The thickness of the
本発明により得られる表面処理鋼板1への被覆層40の形成は任意の手段で行うことができ、例えば、熱可塑性樹脂被覆の場合は、押出コート法、キャストフィルム熱接着法、二軸延伸フィルム熱接着法等により行うことができる。
Formation of the
表面処理鋼板1に対するポリエステル樹脂の熱接着は、溶融樹脂層が有する熱量と、表面処理鋼板1が有する熱量とにより行われる。表面処理鋼板1の加熱温度は、一般に90℃~290℃、特に100℃~230℃の温度が適当であり、一方ラミネートロールの温度は10℃~150℃の範囲が適当である。
また、表面処理鋼板1上に形成する被覆層40は、T-ダイ法やインフレーション製膜法で予め製膜されたポリエステル樹脂フィルムを表面処理鋼板1に熱接着させることによっても形成することができる。フィルムとしては、押し出したフィルムを急冷した、キャスト成形法による未延伸フィルムを用いることもでき、また、このフィルムを延伸温度で、逐次或いは同時二軸延伸し、延伸後のフィルムを熱固定することにより製造された二軸延伸フィルムを用いることもできる。
The thermal adhesion of the polyester resin to the surface-treated
The
本発明の表面処理鋼板1は、表面に被覆層40を形成して有機材料被覆鋼板を得た後、これを加工することにより缶容器として成形することができる。缶容器としては、特に限定されないが、たとえば、図3(A)に示すシームレス缶5(ツーピース缶)や、図3(B)に示すスリーピース缶5a(溶接缶)が挙げられる。なお、シームレス缶5を構成する胴体51及び上蓋52、並びにスリーピース缶5aを構成する胴体51a、上蓋52a及び下蓋53は、いずれも本実施形態の表面処理鋼板1に被覆層40を形成してなる有機材料被覆鋼板を用いて形成される。図3(A),3(B)において、シームレス缶5及びスリーピース缶5aの断面図は、上述した図1を、被覆層40が缶内面側になるように、90°回転させたものである。図3(A),3(B)に示す缶5,5aは、被覆層40が缶内面側になるように、絞り加工、絞り・再しぼり加工、絞り・再絞りによる曲げ伸ばし加工(ストレッチ加工)、絞り・再絞りによる曲げ伸ばし・しごき加工或いは絞り・しごき加工等の従来公知の手段に付すことによって製造することができる。
また、絞り・再絞りによる曲げ伸ばし加工(ストレッチ加工)、絞り・再絞りによる曲げ伸ばし・しごき加工等の高度な加工が施されるシームレス缶5においては、被覆層40が押出コート法による熱可塑性樹脂被覆から成るものであることが特に好ましい。
すなわち、かかる有機材料被覆鋼板は、加工密着性に優れていることから、過酷な加工に賦された場合にも被覆の密着性に優れ、優れた耐食性を有するシームレス缶を提供することができる。
The surface-treated
In the
That is, since the organic material-coated steel sheet is excellent in work adhesion, it is possible to provide a seamless can having excellent corrosion resistance and excellent corrosion resistance even when subjected to severe processing.
本発明の表面処理鋼板1は、上述したように、表面に被覆層40を形成して有機材料被覆鋼板を得た後、これを加工することにより缶蓋を製造することもできる。缶蓋としては、特に限定されないが、平蓋や、ステイ・オン・タブタイプのイージーオープン缶蓋やフルオープンタイプのイージーオープン缶蓋などが挙げられる。
As described above, the surface-treated
以下に、実施例を挙げて、本発明についてより具体的に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
なお、各特性の評価方法は、以下のとおりである。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
In addition, the evaluation method of each characteristic is as follows.
<処理液の分析>
浸漬処理液及び電解処理液について、ICP発光分析装置(島津製作所社製、ICPE-9000)を用いてリン酸イオン濃度又はAlイオン濃度を、イオンクロマトグラフ(ダイオネクス社製、DX-500)を用いてFイオン濃度及び硝酸イオン濃度を測定した。また、浸漬処理液及び電解処理液について、pHメーター(堀場製作所社製)を用いてpHを測定した。さらに、浸漬処理液及び電解処理液について、導電率計(ニッコー・ハンセン社製、CyberScan CON110)を用いて導電率を測定した。
<Analysis of treatment liquid>
For the immersion treatment solution and the electrolytic treatment solution, using an ICP emission analyzer (ICPE-9000, manufactured by Shimadzu Corporation), the phosphate ion concentration or Al ion concentration was measured using an ion chromatograph (Dionex, DX-500). The F ion concentration and the nitrate ion concentration were measured. Further, the pH of the immersion treatment solution and the electrolytic treatment solution was measured using a pH meter (manufactured by Horiba Ltd.). Further, the conductivity of the immersion treatment solution and the electrolytic treatment solution was measured using a conductivity meter (manufactured by Nikko Hansen, CyberScan CON110).
<外観評価>
表面処理鋼板1の外観について、目視にて以下の基準で評価した。
〇:表面処理鋼板1の表面の色味が均一であった。
×:表面処理鋼板1の表面に斑紋が発生していた。
<Appearance evaluation>
The appearance of the surface-treated
A: The surface color of the surface-treated
X: Spots were generated on the surface of the surface-treated
<リン量及びアルミニウム量の測定>
表面処理鋼板1について、蛍光X線分析装置(リガク社製、ZSX100e)を用いて、鋼板11上に形成された各層に含まれるリン量及びアルミニウム量をmg/m2の単位で測定した。また、得られた測定値を、mol/m2の単位に換算して、アルミニウム量(mol/m2)に対するリン量(mol/m2)の含有比(P/Al)を算出した。なお、リン量及びアルミニウム量の測定及びP/Alの算出は、後述する全ての実施例及び比較例について行った。
<Measurement of phosphorus content and aluminum content>
About the surface-treated
<塗料密着性評価>
表面処理鋼板1に被覆層40を形成してなる有機材料被覆鋼板について、温度125℃で30分間のレトルト処理を行った後、5mm間隔で鋼板11に達する深さの碁盤目を入れ、テープで剥離し、剥離の程度を目視にて観察し、以下の基準で評価した。なお、塗料密着性評価は、後述する全ての実施例及び比較例について行った。
3点:目視で判定した結果、塗料の剥離が認められなかった。
2点:目視で判定した結果、塗料の剥離が1/5以下の面積率で認められた。
1点:目視で判定した結果、塗料の剥離が1/5を超える面積率で認められた。
なお、塗料密着性評価においては、上記基準で評価が2点以上である場合に、表面処理鋼板1を、飲食缶用途として用いた際に十分な塗料密着性を有するものであると判断した。
<Evaluation of paint adhesion>
The organic material-coated steel plate formed by forming the
3 points: As a result of visual judgment, peeling of the paint was not recognized.
2 points: As a result of visual judgment, peeling of the paint was recognized at an area ratio of 1/5 or less.
1 point: As a result of visual determination, peeling of the paint was recognized at an area ratio exceeding 1/5.
In the paint adhesion evaluation, when the evaluation was 2 points or more according to the above criteria, it was determined that the surface-treated
<酸化膜層の成長の評価>
表面処理鋼板1について、温度205℃で30分間の熱処理を行い、熱処理前後における、錫めっき鋼板10の表面に形成された錫の酸化膜層の量をそれぞれ測定した。なお、酸化膜層の量は、酸化膜層を電気化学的還元により除去するのに要した電気量で評価した。電解液には1/1000Nの臭化水素溶液を用い、電流密度25μA/cm2の条件で電解を行った。酸化膜層の成長の評価は、熱処理後の酸化膜層の量を、熱処理前の酸化膜層の量で除した値(熱処理後の酸化膜層/熱処理前の酸化膜層)を算出することで行い、値が大きいほど熱処理により酸化膜層が成長し易いと評価した。なお、酸化膜層の成長の評価は、後述する全ての実施例及び比較例について行った。
○:熱処理後の酸化膜層/熱処理前の酸化膜層が1.2以下であった。
△:熱処理後の酸化膜層/熱処理前の酸化膜層が1.2を越え1.4以下であった。
×:熱処理後の酸化膜層/熱処理前の酸化膜層が1.4を越えた。
<Evaluation of growth of oxide layer>
The surface-treated
○: The oxide film layer after heat treatment / the oxide film layer before heat treatment was 1.2 or less.
(Triangle | delta): The oxide film layer after heat processing / the oxide film layer before heat processing exceeded 1.2 and was 1.4 or less.
X: The oxide film layer after the heat treatment / the oxide film layer before the heat treatment exceeded 1.4.
<耐硫化黒変性評価(モデル液)>
表面処理鋼板1に被覆層40を形成してなる有機材料被覆鋼板を、40mm角に切断した後、切断面を3mm幅テープで保護することで試験片を作製した。次いで、作製した試験片を空缶(東洋製罐社製、J280TULC)に入れ、その中に下記モデル液を試験片全部が浸漬するように充填した後、アルミ蓋で巻締め、温度130℃で5時間のレトルト処理を行った。
モデル液:リン酸二水素ナトリウム(NaH2PO4)を3.0g/L、リン酸水素二ナトリウム(Na2HPO4)を7.1g/L、L-システイン塩酸塩一水和物を6g/Lの濃度で含むpH7.0の水溶液
その後開缶し、試験片の黒変の程度を目視にて観察し、以下の基準で評価した。なお、耐硫化黒変性評価(モデル液)は、後述する全ての実施例及び比較例について行った。
3点:目視で判定した結果、比較例3と比較して明らかに黒変の程度が薄かった。
2点:目視で判定した結果、比較例3と比較して黒変の程度が同等であった。
1点:目視で判定した結果、比較例3と比較して明らかに黒変の程度が濃かった。
なお、耐硫化黒変性評価(モデル液)においては、上記基準で評価が2点以上である場合に、表面処理鋼板1を、飲食缶用途として用いた際に十分な耐硫化黒変性を有するものであると判断した。
<Sulfurization blackening resistance evaluation (model solution)>
The organic material-coated steel sheet formed by forming the
Model solution: 6 g of sodium dihydrogen phosphate (NaH 2 PO 4) 3.0g / L, 7.1g of disodium hydrogen phosphate (Na 2 HPO 4) / L , L- cysteine hydrochloride monohydrate An aqueous solution of pH 7.0 containing at a concentration of / L was then opened, and the degree of blackening of the test piece was visually observed and evaluated according to the following criteria. In addition, the sulfide blackening resistance evaluation (model solution) was performed for all examples and comparative examples described later.
3 points: As a result of visual determination, the degree of blackening was clearly less than that of Comparative Example 3.
2 points: As a result of visual determination, the degree of blackening was the same as in Comparative Example 3.
1 point: As a result of visual determination, the degree of blackening was clearly deeper than that of Comparative Example 3.
In addition, in the anti-sulfur blackening evaluation (model solution), when the evaluation is 2 points or more according to the above criteria, the surface-treated
《実施例1》
まず、鋼板11として低炭素冷延鋼板(板厚0.225mm)を準備した。
Example 1
First, a low carbon cold-rolled steel plate (plate thickness: 0.225 mm) was prepared as the
次いで、準備した鋼板に対して、アルカリ脱脂剤(日本クエーカーケミカル社製、フォーミュラー618-TK2)の水溶液を用いて、60℃、10秒間の条件にて陰極電解処理を行うことにより脱脂した。次いで、脱脂した鋼板を水道水で水洗した後、酸洗処理剤(硫酸の5体積%水溶液)に、常温で5秒間浸漬させることで酸洗した。その後、水道水で水洗し、公知のフェロスタン浴を用いて、下記の条件にて鋼板に錫めっきを施し、鋼板の表面に錫量が2.8g/m2の錫めっき層12を形成させた。その後、錫めっき層12を形成した鋼板を水洗し、直流電流を流すことで発熱させて、錫の融点以上まで加熱後,水道水をかけて急冷させるリフロー処理を施して、錫めっき鋼板10を作製した。
浴温:40℃
電流密度:10A/dm2
陽極材料:市販の99.999%金属錫
トータル通電時間:5秒(通電時間1秒、停止時間0.5秒を1サイクルとした際における、サイクル数5回)
Next, the prepared steel sheet was degreased by performing cathodic electrolytic treatment at 60 ° C. for 10 seconds using an aqueous solution of an alkaline degreasing agent (Nippon Quaker Chemical Co., Ltd., Formula 618-TK2). Next, the degreased steel sheet was washed with tap water and then pickled by dipping it in a pickling agent (5% by volume aqueous solution of sulfuric acid) at room temperature for 5 seconds. Thereafter, it was washed with tap water, and a steel plate was subjected to tin plating under the following conditions using a known ferrostan bath, and a
Bath temperature: 40 ° C
Current density: 10 A / dm 2
Anode material: Commercially available 99.999% metallic tin Total energization time: 5 seconds (5 cycles when energization time is 1 second and stop time 0.5 seconds is one cycle)
そして、得られた錫めっき鋼板10を、下記条件にて浸漬処理液に浸漬させることにより、錫めっき鋼板10上にリン酸化合物層20を形成した。
浸漬処理液:亜リン酸を濃度10g/Lで溶解させたpH1.3の水溶液(表1の処理液A)
浸漬処理液の温度:40℃
浸漬時間:3秒
And the phosphoric
Immersion treatment solution: pH 1.3 aqueous solution in which phosphorous acid is dissolved at a concentration of 10 g / L (treatment solution A in Table 1)
Immersion treatment solution temperature: 40 ° C
Immersion time: 3 seconds
なお、リン酸化合物層20の形成に用いた浸漬処理液について、上述した方法にしたがって、処理液の分析を行った。結果を表1に示す。表1においては、溶解させたリン酸化合物の濃度に応じて算出したリン原子の濃度(g/L)を、併せて示した。実施例1については、リン酸化合物層20の形成には表1の処理液Aで示す浸漬処理液を用いた。同様に、後述する実施例2,3については処理液Bを、後述する実施例4,6については処理液Cを、後述する実施例5については処理液Dを、それぞれ用いた。また、錫めっき鋼板10上にリン酸化合物層20を形成した際の浸漬処理液の温度、及び浸漬時間の条件を表2に示した。
In addition, about the immersion process liquid used for formation of the phosphoric
次いで、リン酸化合物層20が形成された錫めっき鋼板10を水洗した後、下記条件にて、電解処理液に浸漬させて、電解処理液を撹拌しながら、極間距離17mmの位置に配置した酸化イリジウム被覆チタン板を陽極として、陰極電解処理を施すことにより、アルミニウム酸素化合物層30を形成した。その後すぐに、流水による水洗及び乾燥を行うことで、錫めっき鋼板10上にリン酸化合物層20及びアルミニウム酸素化合物層30がこの順で形成された表面処理鋼板1を得た。なお、アルミニウム酸素化合物層30の形成に用いた電解処理液について、上述した方法にしたがって、処理液の分析を行った。結果を表1に示す。後述するすべての実施例及び比較例については、アルミニウム酸素化合物層30の形成には表1の処理液Fで示す電解処理液を用いた。また、アルミニウム酸素化合物層30を形成する際の電解処理の条件を表2に示した。
電解処理液:Al化合物として硝酸アルミニウムを溶解させ、Alイオン濃度1,500重量ppm、硝酸イオン濃度15,000重量ppmとし、Fイオン濃度が0重量ppmであるpH3.0の水溶液(表1の処理液F)
電解処理液の温度:40℃
電流密度:4A/dm2
トータル通電時間:0.3秒(通電時間0.3秒、サイクル数1回)
Next, the tin-plated
Electrolytic treatment solution: Aluminum nitrate is dissolved as an Al compound to have an Al ion concentration of 1500 ppm by weight, an nitrate ion concentration of 15,000 ppm by weight, and an F ion concentration of 0 ppm by weight (pH 3.0). Treatment liquid F)
Electrolytic solution temperature: 40 ° C
Current density: 4 A / dm 2
Total energization time: 0.3 seconds (energization time 0.3 seconds, number of cycles once)
そして、得られた表明処理鋼板1について、上述した方法に従って、リン量及びアルミニウム量の測定を行った。結果を表3に示す。
And about the obtained assertion processing
次いで、表面処理鋼板1について、温度190℃で10分間の熱処理を行った後に、焼付け乾燥後の塗膜厚が70mg/dm2となるようにエポキシフェノール系塗料を塗装後、温度200℃で10分間の焼付けを行うことで、表面処理鋼板1上に被覆層40を形成してなる有機材料被覆鋼板を得た。次いで、得られた有機材料被覆鋼板について、上述した方法にしたがって、塗料密着性評価、耐硫化黒変性評価(モデル液)、酸化膜層の成長の評価及び外観評価を行った。結果を表3に示す。
Next, the surface-treated
《実施例2》
錫めっき鋼板10上にリン酸化合物層20を形成する際において、浸漬処理液としてリン酸を濃度30g/Lで、リン酸二水素ナトリウムを濃度30g/Lでそれぞれ溶解させたpH1.8の水溶液(表1の処理液B)を用いた以外は、実施例1と同様にして表面処理鋼板1及び有機材料被覆鋼板を作製し、同様に評価を行った。結果を表3に示す。
Example 2
When forming the phosphoric
《実施例3》
リン酸化合物層20上にアルミニウム酸素化合物層30を形成する際において、トータル通電時間を0.5秒とした以外は、実施例2と同様にして表面処理鋼板1及び有機材料被覆鋼板を作製し、同様に評価を行った。結果を表3に示す。
Example 3
When forming the aluminum
《実施例4》
錫めっき鋼板10上にリン酸化合物層20を形成する際において、浸漬処理液としてリン酸を濃度10g/Lで、リン酸二水素ナトリウムを濃度30g/Lでそれぞれ溶解させたpH2.4の水溶液(表1の処理液C)を用いた以外は、実施例1と同様にして表面処理鋼板1及び有機材料被覆鋼板を作製し、同様に評価を行った。結果を表3に示す。
Example 4
When forming the phosphoric
《実施例5》
錫めっき鋼板10上にリン酸化合物層20を形成する際において、浸漬処理液としてリン酸を濃度10g/Lで、リン酸二水素ナトリウムを濃度30g/Lで、リン酸三ナトリウムを濃度7g/Lでそれぞれ溶解させたpH3.7の水溶液(表1の処理液D)を用い、浸漬時間を4秒にした以外は、実施例1と同様にして表面処理鋼板1及び有機材料被覆鋼板を作製し、同様に評価を行った。結果を表3に示す。
Example 5
When forming the phosphoric
《実施例6》
錫めっき鋼板10上にリン酸化合物層20を形成する前に、錫めっき鋼板10を、塩酸を含む水溶液に浸漬させた。その後、錫めっき鋼板10上にリン酸化合物層20を形成する際における浸漬時間を2秒とし、リン酸化合物層20上にアルミニウム酸素化合物層30を形成する際のサイクル数を2、トータル通電時間を0.6秒とした以外は、実施例4と同様にして表面処理鋼板1及び有機材料被覆鋼板を作製し、同様に評価を行った。結果を表3に示す。
Example 6
Before forming the
《比較例1》
錫めっき鋼板10上にリン酸化合物層20を形成する際において、浸漬処理液としてリン酸を濃度10g/Lで、リン酸二水素ナトリウムを濃度30g/Lをそれぞれ溶解させたpH6.4の水溶液(表1の処理液E)を用い、浸漬時間を5秒にした以外は、実施例1と同様にして表面処理鋼板1及び有機材料被覆鋼板を作製し、同様に評価を行った。結果を表3に示す。
<< Comparative Example 1 >>
When forming the phosphoric
《比較例2》
錫めっき鋼板10上にリン酸化合物層20を形成する際において、浸漬処理液の温度を30℃とした以外は、実施例4と同様にして表面処理鋼板1及び有機材料被覆鋼板を作製し、同様に評価を行った。結果を表3に示す。
<< Comparative Example 2 >>
When forming the phosphoric
《比較例3》
リン酸化合物層20を形成することなく、錫めっき鋼板10上に、直接、実施例1と同様の方法でアルミニウム酸素化合物層30及び被覆層40をこの順で形成することで表面処理鋼板及び有機材料被覆鋼板を得た。そして、得られた表面処理鋼板及び有機材料被覆鋼板について、実施例1と同様に評価を行った。結果を表3に示す。
<< Comparative Example 3 >>
By forming the aluminum
《考 察》
表3に示すように、錫めっき鋼板10に対して浸漬処理を施すことでリン量が0.4~10mg/m2であるリン酸化合物層20を形成し、このリン酸化合物層20上にアルミニウム酸素化合物層30を形成した実施例1~6は、塗料密着性評価、耐硫化黒変性評価(モデル液)、酸化膜層の成長の評価及び外観評価の結果がいずれも良好であり、外観品質に優れるとともに、被覆層40の密着性、耐食性及び耐硫化黒変性に優れ、長期にわたって使用される金属容器等の用途に好適であることが確認された。
《Discussion》
As shown in Table 3, a phosphoric
一方、表3に示すように、リン酸化合物層およびアルミニウム酸素化合物層中のリン量が0.2mg/m2以下である比較例1および2は、塗料密着性評価および耐硫化黒変性評価の結果がいずれも悪く、被覆層40の密着性に劣ること、実内容物適性に劣ることが確認された。また、浸漬処理によるリン酸化合物層20を形成することなく、錫めっき鋼板10上に、直接、アルミニウム酸素化合物層30を形成した比較例3は、塗料密着性評価及び酸化膜層の成長の評価の結果がいずれも悪く、被覆層40の密着性に劣ることが確認された。
On the other hand, as shown in Table 3, Comparative Examples 1 and 2 in which the amount of phosphorus in the phosphoric acid compound layer and the aluminum oxygen compound layer is 0.2 mg / m 2 or less are used for paint adhesion evaluation and sulfur blackening resistance evaluation. It was confirmed that the results were all bad, the adhesiveness of the
1…表面処理鋼板
10…錫めっき鋼板
11…鋼板
12…錫めっき層
20…リン酸化合物層
30…アルミニウム酸素化合物層
40…被覆層
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記リン酸化合物層上に、アルミニウムを含む電解処理液を用いた電解処理によりアルミニウム酸素化合物層を形成するアルミニウム酸素化合物層形成工程と、を有する表面処理鋼板の製造方法。 A tin-plated steel sheet obtained by performing tin plating on a steel sheet is subjected to an immersion treatment in which an immersion treatment solution containing phosphate ions is immersed without performing an electrolytic treatment. A phosphate compound layer forming step of forming a phosphate compound layer of 4 to 10 mg / m 2 ;
An aluminum oxygen compound layer forming step of forming an aluminum oxygen compound layer on the phosphoric acid compound layer by electrolytic treatment using an electrolytic treatment solution containing aluminum.
前記鋼板と、前記鋼板上に形成された錫合金層と、前記錫合金層上に形成された、錫量が0.5g/m2以上の錫めっき層とからなる錫めっき鋼板を用いる請求項1~6の何れか一項に記載の表面処理鋼板の製造方法。 As the tin-plated steel sheet,
A tin-plated steel sheet comprising the steel sheet, a tin alloy layer formed on the steel sheet, and a tin-plated layer formed on the tin alloy layer and having a tin content of 0.5 g / m 2 or more is used. The method for producing a surface-treated steel sheet according to any one of 1 to 6.
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