JP5154348B2 - Chemical conversion steel sheet - Google Patents

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Description

本発明は、水性エマルション処理液を用いた化成処理鋼板に関する。 The present invention relates to a chemical conversion treated steel sheet using an aqueous emulsion treatment liquid .

外装材、内装材、表装材、車両用鋼板等には、耐食性の良好なめっき鋼板が使用されている。しかしながら、めっき鋼板は、湿潤雰囲気、排ガス雰囲気、海塩粒子飛翔雰囲気等に長期間曝されると、めっき鋼板の表面に白錆が発生する。白錆の発生は外観を著しく劣化させる。   Plated steel sheets having good corrosion resistance are used for exterior materials, interior materials, exterior materials, vehicle steel plates, and the like. However, when the plated steel sheet is exposed to a humid atmosphere, exhaust gas atmosphere, sea salt particle flying atmosphere, etc. for a long time, white rust is generated on the surface of the plated steel sheet. The appearance of white rust significantly deteriorates the appearance.

めっき鋼板の耐食性を向上させるため、例えば特許文献1には、有機樹脂、バルブメタル化合物、アンモニウム塩及び/又はアミン類を含む化成処理液で処理されためっき鋼板が開示されている。この化成処理鋼板は、化成処理皮膜中の全窒素に対するNCO基を構成する窒素の比率(窒素比)が0.8〜0.95の範囲にあることを特徴とし、耐食性、対アルカリ性に優れるとされる。
特開2005−226155号公報
In order to improve the corrosion resistance of the plated steel sheet, for example, Patent Document 1 discloses a plated steel sheet treated with a chemical conversion solution containing an organic resin, a valve metal compound, an ammonium salt and / or an amine. This chemical conversion treated steel sheet is characterized in that the ratio (nitrogen ratio) of nitrogen constituting the NCO group to the total nitrogen in the chemical conversion coating is in the range of 0.8 to 0.95, and is excellent in corrosion resistance and alkali resistance. Is done.
JP 2005-226155 A

発明者らは、特許文献1に記載されている化成処理鋼板について予備的に耐食性試験を行った。その結果、特許文献1に記載されている化成処理鋼板は、JIS Z237に準じた、雰囲気温度が50℃未満での塩水噴霧試験では良好な耐食性を維持できるが、夏季の倉庫内や輸出時の船倉保管を模擬した雰囲気温度が50℃以上、相対湿度が90%以上の高温高湿環境下では耐食性が劣ることが明らかとなった。高温高湿環境下で耐食性が低下した原因は、化成処理皮膜中の樹脂とバルブメタル化合物の界面から水分が浸透し易くなったためと推察された。   The inventors conducted a preliminary corrosion resistance test on the chemical conversion treated steel sheet described in Patent Document 1. As a result, the chemical conversion treated steel sheet described in Patent Document 1 can maintain good corrosion resistance in a salt spray test at an atmospheric temperature of less than 50 ° C. according to JIS Z237. It was revealed that the corrosion resistance is inferior in a high-temperature and high-humidity environment in which the atmosphere temperature simulating ship storage is 50 ° C. or higher and the relative humidity is 90% or higher. The reason why the corrosion resistance decreased in a high temperature and high humidity environment was presumed to be that water easily penetrated from the interface between the resin and the valve metal compound in the chemical conversion coating.

すなわち、高温高湿環境下で耐食性に優れる化成処理鋼板が望まれていたものの、いまだ満足のゆく化成処理鋼板は存在しなかった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、めっき鋼板を化成処理した際に、高温高湿環境下での耐食性に優れる化成処理鋼板を与える(単に「高温高湿環境下での耐食性に優れる」ともいう)、水性エマルション処理液、およびこれにより化成処理された化成処理鋼板を提供することを目的とする。
That is, although a chemical conversion treated steel sheet having excellent corrosion resistance in a high temperature and high humidity environment has been desired, there is still no satisfactory chemical conversion treated steel sheet.
The present invention has been made in view of such a point, and when a plated steel sheet is subjected to a chemical conversion treatment, it gives a chemical conversion steel sheet having excellent corrosion resistance in a high temperature and high humidity environment (simply referred to as “corrosion resistance in a high temperature and high humidity environment”). It is an object of the present invention to provide an aqueous emulsion treatment liquid, and a chemical conversion treated steel sheet subjected to chemical conversion treatment thereby.

本発明者らは鋭意検討した結果、ポリエーテル変性シリコーンを含み、かつ有機樹脂エマルションの粒径が特定の範囲にある水性エマルション処理液により上記課題が解決できることを見出した。すなわち前記課題は、以下の水性エマルション処理液およびそれを用いた化成処理鋼板により解決される。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above-described problems can be solved by an aqueous emulsion treatment liquid containing polyether-modified silicone and having a particle size of the organic resin emulsion in a specific range. That is, the said subject is solved by the following aqueous | water-based emulsion process liquids and the chemical conversion treatment steel plate using the same.

[1](A)有機樹脂、
(B)バルブメタル化合物、
(C)ポリエーテル変性シリコーン、および
(D)水を含む、水性エマルション処理液であって、
前記(A)有機樹脂のエマルション粒子径は、10〜100nmであり、
前記(B)バルブメタル化合物の含有量は、前記(A)有機樹脂100質量部に対し、0.1〜5質量部であり、
前記(C)ポリエーテル変性シリコーンの含有量は、前記(A)有機樹脂と(D)水の合計100質量部に対し、0.01〜3.0質量部である、水性エマルション処理液。
[2]前記(C)ポリエーテル変性シリコーンは、分子中のSi原子の数とポリエーテル基の数の比率が、モル比にして1:0.001〜1である、[1]に記載の処理液。
[3]前記(A)有機樹脂は、ウレタン樹脂またはアクリル樹脂である、[1]または[2]に記載の処理液。
[4]めっき鋼板の表面に、[1]〜[3]のいずれかに記載の処理液を塗布し、乾燥してなる化成処理皮膜を有する、化成処理鋼板。
[5]前記化成処理皮膜は、厚み方向で前記(C)ポリエーテル変性シリコーンの濃度が異なり、前記化成処理皮膜の表層近傍に、前記(C)ポリエーテル変性シリコーンが濃縮されている、[4]に記載の化成処理鋼板。
[1] (A) organic resin,
(B) valve metal compound,
An aqueous emulsion treatment liquid comprising (C) a polyether-modified silicone, and (D) water,
The emulsion particle diameter of the (A) organic resin is 10 to 100 nm,
The content of the (B) valve metal compound is 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (A) organic resin,
Content of the said (C) polyether modified silicone is an aqueous | water-based emulsion processing liquid which is 0.01-3.0 mass parts with respect to a total of 100 mass parts of said (A) organic resin and (D) water.
[2] The (C) polyether-modified silicone according to [1], wherein the ratio of the number of Si atoms and the number of polyether groups in the molecule is 1: 0.001-1 in terms of a molar ratio. Treatment liquid.
[3] The processing liquid according to [1] or [2], wherein the (A) organic resin is a urethane resin or an acrylic resin.
[4] A chemical conversion treated steel sheet having a chemical conversion treatment film formed by applying the treatment liquid according to any one of [1] to [3] to the surface of the plated steel sheet and drying it.
[5] The chemical conversion film has a different concentration of the (C) polyether-modified silicone in the thickness direction, and the (C) polyether-modified silicone is concentrated in the vicinity of the surface layer of the chemical conversion film, [4] ] The chemical conversion treatment steel plate of description.

本発明により、鋼板を化成処理した際に、高温高湿環境下での耐食性に優れる化成処理鋼板を与える水性エマルション処理液、およびこれにより化成処理された化成処理鋼板を提供できる。   According to the present invention, when a steel sheet is subjected to chemical conversion treatment, an aqueous emulsion treatment liquid that provides a chemical conversion treated steel sheet having excellent corrosion resistance in a high-temperature and high-humidity environment, and a chemical conversion-treated steel sheet treated thereby.

1.本発明の水性エマルション処理液
本発明の水性エマルション処理液は、
(A)有機樹脂、
(B)バルブメタル化合物、
(C)ポリエーテル変性シリコーン、および
(D)水を含む、水性エマルション処理液であって、水性エマルション処理液であって、
前記(A)有機樹脂のエマルション粒子径は、10〜100nmであり、
前記(B)バルブメタル化合物の含有量は、前記(A)有機樹脂100質量部に対し、0.1〜5質量部であり、
前記(C)ポリエーテル変性シリコーンの含有量は、前記(A)有機樹脂と(D)水の合計100質量部に対し、0.01〜3.0質量部であることを特徴とする。
水性エマルション処理液とは、分散媒である水に、主として(A)有機樹脂が微粒子となって分散している処理液である。水性エマルション処理液中、(B)バルブメタル化合物、および(C)ポリエーテル変性シリコーンは、微粒子として分散していてもよいし、水に溶解していてもよい。以下、本発明の水性エマルション処理液は、単に「処理液」とも呼ばれる。
1. The aqueous emulsion treatment liquid of the present invention The aqueous emulsion treatment liquid of the present invention is
(A) organic resin,
(B) valve metal compound,
(C) a polyether-modified silicone, and (D) an aqueous emulsion treatment liquid comprising water, wherein the aqueous emulsion treatment liquid comprises:
The emulsion particle diameter of the (A) organic resin is 10 to 100 nm,
The content of the (B) valve metal compound is 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (A) organic resin,
Content of said (C) polyether modified silicone is 0.01-3.0 mass parts with respect to a total of 100 mass parts of said (A) organic resin and (D) water, It is characterized by the above-mentioned.
The aqueous emulsion treatment liquid is a treatment liquid in which (A) an organic resin is mainly dispersed as fine particles in water as a dispersion medium. In the aqueous emulsion treatment liquid, (B) the valve metal compound and (C) the polyether-modified silicone may be dispersed as fine particles or may be dissolved in water. Hereinafter, the aqueous emulsion treatment liquid of the present invention is also simply referred to as “treatment liquid”.

(1) (A)有機樹脂
有機樹脂とは、有機高分子化合物である。有機樹脂は、めっき鋼板に塗布されて、化成処理皮膜を形成する。有機樹脂の例には、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン−アクリル酸共重合体、ポリスチレン樹脂、またはこれらの変性物が含まれる。本発明においては、前記有機樹脂の2種以上を併用してもよい。
(1) (A) Organic resin An organic resin is an organic polymer compound. The organic resin is applied to the plated steel sheet to form a chemical conversion treatment film. Examples of the organic resin include urethane resin, epoxy resin, polyethylene resin, polypropylene resin, ethylene-acrylic acid copolymer, polystyrene resin, or modified products thereof. In the present invention, two or more of the organic resins may be used in combination.

本発明の有機樹脂としてはウレタン樹脂またはアクリル樹脂が好ましい。入手が容易であって、かつエマルションを調製しやすいからである。ウレタン樹脂とは、分子内にウレタン結合を有する樹脂の総称であり、通常は、ポリオールとポリイソシアネートを反応させて得られる。
ポリイソシアネートの例には、以下のものが含まれる。
フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、またはナフタレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート。
シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、またはテトラメチルキシリレンジイソシアネート等の脂環族ジイソシアネート。
The organic resin of the present invention is preferably a urethane resin or an acrylic resin. This is because it is easy to obtain and easy to prepare an emulsion. The urethane resin is a general term for resins having a urethane bond in the molecule, and is usually obtained by reacting a polyol and a polyisocyanate.
Examples of polyisocyanates include the following.
Aliphatic diisocyanates such as phenylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, or naphthalene diisocyanate.
Cycloaliphatic diisocyanates such as cyclohexane diisocyanate, isophorone diisocyanate, norbornane diisocyanate, xylylene diisocyanate, or tetramethylxylylene diisocyanate;

ポリオール化合物の例には、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリアセタールポリオール、ポリアクリレートポリオール、ポリエステルアミドポリオール、またはポリブタジエン系等のポリオレフィンポリオールが含まれる。   Examples of the polyol compound include polyester polyols, polyether polyols, polycarbonate polyols, polyacetal polyols, polyacrylate polyols, polyester amide polyols, or polyolefin polyols such as polybutadiene.

アクリル樹脂とは、(メタ)アクリル酸やメチル(メタ)アクリレートアクリル基を有する化合物の重合体の総称である。(メタ)アクリルとは、アクリルまたはメタクリルを意味する。アクリル樹脂の例には、(メタ)アクリル酸や(メタ)アクリルアルキルエステルの重合体が含まれる。(メタ)アクリルアルキルエステルの例には、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、および(メタ)アクリル酸ステアリルが含まれる。   An acrylic resin is a general term for a polymer of a compound having (meth) acrylic acid or a methyl (meth) acrylate acrylic group. (Meth) acryl means acryl or methacryl. Examples of the acrylic resin include a polymer of (meth) acrylic acid or (meth) acrylic alkyl ester. Examples of (meth) acrylic alkyl esters include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, (meth) acrylic Acid hexyl, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, and stearyl (meth) acrylate are included.

本発明の(A)有機樹脂は、処理液中にエマルションとして分散しており、その粒子径は10〜100nmであり、より好ましくは20〜60nmである。本発明において記号「〜」はその両端の数値を含む。エマルション粒子径は、後述するように、化成処理皮膜としたときに(C)ポリエーテル変性シリコーンの皮膜内での移動に影響する。   The organic resin (A) of the present invention is dispersed as an emulsion in the treatment liquid, and the particle diameter thereof is 10 to 100 nm, more preferably 20 to 60 nm. In the present invention, the symbol “˜” includes numerical values at both ends thereof. As will be described later, the emulsion particle diameter affects the movement of the (C) polyether-modified silicone in the film when a chemical conversion film is formed.

本発明の処理液は、鋼板の表面に塗布された後、乾燥されて化成処理皮膜を形成するが、その際に、ポリエーテル変性シリコーンが皮膜表面へ移動する。この結果、化成処理皮膜の表面近傍にポリエーテル変性シリコーンの濃化層が形成される。ポリエーテル変性シリコーンは疎水性が高いため、この濃化層により、化成処理皮膜に水が侵入しにくくなる。その結果、本発明の処理液で処理された化成処理鋼板は高温高湿下での耐水性に優れる。   The treatment liquid of the present invention is applied to the surface of the steel sheet and then dried to form a chemical conversion treatment film. At that time, the polyether-modified silicone moves to the film surface. As a result, a concentrated layer of polyether-modified silicone is formed near the surface of the chemical conversion coating. Since the polyether-modified silicone has high hydrophobicity, this concentrated layer makes it difficult for water to enter the chemical conversion film. As a result, the chemical conversion treated steel sheet treated with the treatment liquid of the present invention is excellent in water resistance under high temperature and high humidity.

この際、処理液中の有機樹脂のエマルション粒子径が10nm未満であると、処理液中の有機樹脂の粒子の数が増え、かつ粒子の総表面積も大きくなる。よって、ポリエーテル変性シリコーンが皮膜の表層へ移動する際に、移動の道のりが長くなったり、有機樹脂表面へ吸着されたりするなどにより、移動が妨げられる。この結果、高温高湿下での耐水性に優れる化成処理鋼板が得られにくい。
逆に、処理液中の有機樹脂のエマルション粒子径が100nmを超えると、形成される化成処理皮膜の緻密性が低下するので、化成処理鋼板の耐食性や加工性が低下する。
At this time, if the emulsion particle diameter of the organic resin in the treatment liquid is less than 10 nm, the number of organic resin particles in the treatment liquid increases and the total surface area of the particles also increases. Therefore, when the polyether-modified silicone moves to the surface layer of the film, the movement is hindered due to a long path of movement or adsorption to the surface of the organic resin. As a result, it is difficult to obtain a chemical conversion treated steel sheet having excellent water resistance under high temperature and high humidity.
On the contrary, when the emulsion resin particle diameter of the organic resin in the treatment liquid exceeds 100 nm, the denseness of the chemical conversion treatment film to be formed is lowered, so that the corrosion resistance and workability of the chemical conversion treatment steel plate are lowered.

エマルションの粒子径は公知の方法で測定してよいが、液体中の粒子がブラウン運動により拡散する速度を計測して平均粒子径を測定する「動的光散乱法」により測定することが好ましい。   The particle diameter of the emulsion may be measured by a known method, but is preferably measured by a “dynamic light scattering method” in which the average particle diameter is measured by measuring the speed at which the particles in the liquid diffuse due to Brownian motion.

本発明の処理液における有機樹脂の含有量は、水100質量部に対して、10〜40質量部が好ましく、20〜30質量部がより好ましい。有機樹脂の含有量が10質量部未満であると、乾燥過程における水の蒸発が著しく多くなり、皮膜の成膜性や緻密性が十分でなくなり、化成処理鋼板の耐食性が低下することがある。また、有機樹脂の含有量が40質量部を超えると、化成処理液の保存安定性が低下することがある。   10-40 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of water, and, as for content of the organic resin in the process liquid of this invention, 20-30 mass parts is more preferable. When the content of the organic resin is less than 10 parts by mass, water evaporation during the drying process is remarkably increased, and the film formability and denseness of the film are not sufficient, and the corrosion resistance of the chemical conversion treated steel sheet may be lowered. Moreover, when content of organic resin exceeds 40 mass parts, the storage stability of a chemical conversion liquid may fall.

(2) (B)バルブメタル化合物
バルブメタルとは、その酸化物が高い絶縁抵抗を示す金属をいい、バルブメタル元素を含む化合物をバルブメタル化合物という。バルブメタルの例には、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、およびWが含まれる。バルブメタル化合物の例には、これらの金属の塩や有機金属化合物が含まれ、その具体例には以下の化合物が含まれる。
(2) (B) Valve metal compound Valve metal refers to a metal whose oxide exhibits high insulation resistance, and a compound containing a valve metal element is referred to as a valve metal compound. Examples of the valve metal include Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, and W. Examples of the valve metal compound include salts of these metals and organometallic compounds, and specific examples thereof include the following compounds.

nTiF6(Kはアルカリ金属またはアルカリ土類金属であり、nは1または2である)、K2[TiO(COO)2]、(NH4)2TiF6〔フッ化チタン酸アンモニウム〕、TiCl4、TiOSO4、Ti(SO4)2、Ti(OH)4等のTi化合物。 K n TiF 6 (K is an alkali metal or alkaline earth metal, n is 1 or 2), K 2 [TiO (COO) 2 ], (NH 4 ) 2 TiF 6 [ammonium fluoride titanate] Ti compounds such as TiCl 4 , TiOSO 4 , Ti (SO 4 ) 2 , and Ti (OH) 4 .

(NH4)2ZrF6、Zr(SO4)2、(NHZrO(CO〔炭酸ジルコニウムアンモニウム〕等のZr化合物。 Zr compounds such as (NH 4 ) 2 ZrF 6 , Zr (SO 4 ) 2 , (NH 4 ) 2 ZrO (CO 3 ) 2 [zirconium carbonate].

(NHMo24〔モリブデン酸アンモニウム〕、K(MoO)等のMo化合物。 Mo compounds such as (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 [ammonium molybdate] and K 2 (MoO 2 F 4 ).

その他、NaWO(NHTiF、TiOSOVF、KNbF等の化合物。 Other compounds such as Na 2 WO 4 (NH 4 ) 2 TiF 6 , TiOSO 4 VF 4 , and K 5 NbF 7 .

この中でも入手の容易さ等から、バルブメタル化合物としては、フッ化チタン酸アンモニウム、炭酸ジルコニウムアンモニウム、またはモリブデン酸アンモニウムが好ましい。バルブメタル化合物として、上述の化合物を2種以上併用してもよい。   Among these, from the viewpoint of easy availability, the valve metal compound is preferably ammonium fluoride titanate, ammonium zirconium carbonate, or ammonium molybdate. As the valve metal compound, two or more of the above compounds may be used in combination.

バルブメタル化合物の含有量は、(A)有機樹脂100質量部に対し、0.1〜5質量部である。前記バルブメタル化合物の含有量が0.1質量部未満であると、鋼板の耐食性が不十分である。前記含有量が5質量部を超えると、皮膜におけるバルブメタル化合物と樹脂との界面の面積が増大するので、皮膜に水が侵入しやすくなり、化成処理鋼板の高温高湿下における耐食性が低下する。   Content of a valve metal compound is 0.1-5 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) organic resin. When the content of the valve metal compound is less than 0.1 parts by mass, the corrosion resistance of the steel sheet is insufficient. When the content exceeds 5 parts by mass, the area of the interface between the valve metal compound and the resin in the coating increases, so that water easily enters the coating, and the corrosion resistance of the chemical conversion treated steel sheet at high temperature and high humidity decreases. .

バルブメタル化合物は、化成処理により化学変化を起こし、鋼板の表面に形成される化成処理皮膜中において、バルブメタル酸化物またはバルブメタル水酸化物(以下「バルブメタル酸化物等」という)を生成する。バルブメタル酸化物等は、電子の移動を妨げるため、化成処理鋼板の下地鋼と、化成処理鋼板が置かれている雰囲気中の水分に含まれている溶存酸素との酸化反応が抑制される。その結果、鋼板の耐食性が向上する。   A valve metal compound undergoes a chemical change by chemical conversion treatment, and generates a valve metal oxide or a valve metal hydroxide (hereinafter referred to as “valve metal oxide etc.”) in a chemical conversion treatment film formed on the surface of the steel sheet. . Since the valve metal oxide or the like hinders the movement of electrons, the oxidation reaction between the base steel of the chemical conversion treated steel sheet and the dissolved oxygen contained in the moisture in the atmosphere where the chemical conversion treated steel sheet is placed is suppressed. As a result, the corrosion resistance of the steel sheet is improved.

しかしながら、化成処理皮膜には、化成処理や加工において皮膜欠陥部が形成され、その部分を基点にして腐食が生じることがある。そのため本発明においては、化成処理皮膜にバルブメタル化合物の水溶性フッ化物(「バルブメタルフッ化物」ともいう)を含有させることが好ましい。バルブメタルフッ化物は化成処理皮膜に自己修復作用機能を付与する。具体的には、バルブメタルフッ化物は、雰囲気中の水分に溶解し、皮膜欠陥部から露出している下地鋼の表面に難溶性の酸化物または水酸化物となって再析出し、皮膜欠陥部を被覆する。   However, in the chemical conversion treatment film, a film defect portion is formed in the chemical conversion treatment or processing, and corrosion may occur based on that portion. Therefore, in the present invention, it is preferable to contain a water-soluble fluoride (also referred to as “valve metal fluoride”) of the valve metal compound in the chemical conversion coating. Valve metal fluoride imparts a self-repairing function to the chemical conversion coating. Specifically, the valve metal fluoride dissolves in moisture in the atmosphere and re-deposits as a poorly soluble oxide or hydroxide on the surface of the underlying steel exposed from the film defects, resulting in film defects. Cover the part.

化成処理皮膜にバルブメタルフッ化物を含ませるには、化成処理液にバルブメタルフッ化物を含ませればよい。すなわち、バルブメタル化合物として、KnTiF6や(NH4)2ZrF6等の、バルブメタル元素とフッ素元素を含む化合物を用いることが好ましい。
また、フッ素化合物と前記バルブメタル化合物を含む化成処理液を調製し、化成処理中にフッ素とバルブメタルを反応させて、バルブメタルフッ化物を皮膜中に生成させてもよい。この場合のフッ素化合物の例には、NHFやMF6が含まれる(Mは金属元素)。NHFやMFの含有量は、有機樹脂100質量部に対し0.1〜3.0質量部であることが好ましい。
In order to include the valve metal fluoride in the chemical conversion coating, the valve metal fluoride may be included in the chemical conversion solution. That is, as the valve metal compound, it is preferable to use a compound containing a valve metal element and a fluorine element, such as K n TiF 6 or (NH 4 ) 2 ZrF 6 .
Alternatively, a chemical conversion treatment liquid containing a fluorine compound and the valve metal compound may be prepared, and fluorine and valve metal may be reacted during the chemical conversion treatment to produce valve metal fluoride in the coating. Examples of the fluorine compound in this case include NH 4 F and MF 6 (M is a metal element). The content of NH 4 F or MF 6 is preferably 0.1 to 3.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the organic resin.

(3) (C)ポリエーテル変性シリコーン
ポリエーテル変性シリコーンとは、ポリシロキサン結合からなる主鎖を有するシリコーンであって、その末端または側鎖にポリエーテル基を有するシリコーンをいう。ポリシロキサン結合からなる主鎖を有するシリコーンの例には、ポリジメチルシロキサン、ポリジメチルシロキサンにおける一部のメチル基が、他のアルキル基またはアリーレン基であるシリコーンが含まれる。
(3) (C) Polyether-modified silicone Polyether-modified silicone is a silicone having a main chain composed of a polysiloxane bond and having a polyether group at the terminal or side chain. Examples of the silicone having a main chain composed of a polysiloxane bond include polydimethylsiloxane and silicones in which some methyl groups in the polydimethylsiloxane are other alkyl groups or arylene groups.

ポリエーテル基は、シリコーンの親水性を高め、本発明の処理液においてシリコーンの分散性を安定させる役割を担う。
この他に、シリコーンの変性に用いられる基としては、アミノ基、カルボキシル基、またはメルカプト基が知られている。これらの基は、シリコーンの親水性を高める役割を果たすものの、本発明のバルブメタル化合物と反応しやすい。そのため、前記(A)成分と(B)成分とアミノ基等で変性されたシリコーンを含む処理液は、化成処理皮膜とされた際にシリコーンが皮膜中を移動しにくい。これに対し、本発明の処理液は、ポリエーテル基で変性されたシリコーンを採用するため、バルブメタル化合物と反応しにくく、シリコーンが皮膜の表層部へ移動しやすい。
The polyether group plays a role of enhancing the hydrophilicity of the silicone and stabilizing the dispersibility of the silicone in the treatment liquid of the present invention.
In addition, amino groups, carboxyl groups, and mercapto groups are known as groups used for modifying silicone. These groups are easy to react with the valve metal compound of the present invention although they serve to increase the hydrophilicity of the silicone. For this reason, the treatment liquid containing silicone modified with the component (A), the component (B), an amino group, or the like is less likely to move through the film when it is converted into a chemical conversion film. On the other hand, since the treatment liquid of the present invention employs silicone modified with a polyether group, it hardly reacts with the valve metal compound, and the silicone easily moves to the surface layer portion of the film.

ポリエーテル基の例には、アルコキシル基およびポリオキシアルキレン基が含まれる。 アルコキシル基の具体例には、−OC、−OC、−OCが含まれる。この例において、アルキル基はその異性体も含む。
ポリオキシアルキレン基の具体例には、−OCH−(OCH、−OC−(OCが含まれる。この例において、nは1以上の整数を示す。
Examples of the polyether group include an alkoxyl group and a polyoxyalkylene group. Specific examples of the alkoxyl group include —OC 2 H 5 , —OC 3 H 7 , —OC 4 H 9 . In this example, the alkyl group also includes its isomers.
Specific examples of the polyoxyalkylene group include —OCH 2 — (OCH 2 ) n and —OC 2 H 5 — (OC 2 H 5 ) n . In this example, n represents an integer of 1 or more.

(C)ポリエーテル変性シリコーンの好ましい具体例には以下の化合物が含まれる。

Figure 0005154348
(C) Preferred specific examples of the polyether-modified silicone include the following compounds.
Figure 0005154348

Figure 0005154348
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Figure 0005154348
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上記式において、n、mは、正の整数であり、ポリエーテル変性シリコーンの分子量や、ポリエーテル基の数により適宜決定される数である。   In the above formula, n and m are positive integers, and are numbers determined as appropriate depending on the molecular weight of the polyether-modified silicone and the number of polyether groups.

ポリエーテル変性シリコーンの含有量は、前記(A)有機樹脂と(D)水の合計100質量部に対し、0.01〜3.0質量部である。   The content of the polyether-modified silicone is 0.01 to 3.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the (A) organic resin and (D) water.

ポリエーテル変性シリコーンにおけるSi原子の数とポリエーテル基の数の比率は、モル比で0.001〜1.0が好ましい。このモル比が0.001未満であると、処理液での分散性が低下することがある。またこのモル比が1.0を超えると化成処理皮膜が過度に親水化し、耐水性が低下することがある。このモル比は「変性量」と呼ばれることがある。   The molar ratio of the number of Si atoms and the number of polyether groups in the polyether-modified silicone is preferably 0.001 to 1.0. When this molar ratio is less than 0.001, dispersibility in the treatment liquid may be lowered. Moreover, when this molar ratio exceeds 1.0, a chemical conversion treatment film may become excessively hydrophilic and water resistance may be lowered. This molar ratio is sometimes referred to as the “modified amount”.

(D)水
本発明で用いられる水は、通常エマルションに用いられる水であれば特に限定されない。
(D) Water The water used in the present invention is not particularly limited as long as it is water normally used in emulsions.

2.本発明の水性エマルション処理液の製造方法
本発明の処理液は、発明の効果を損なわない範囲で任意に製造されるが、以下、好ましい製造方法を説明する。
本発明の処理液は、
(a)水分散性有機樹脂エマルションを準備する工程と、
(b)前記水分散性有機樹脂エマルションに、バルブメタル化合物およびポリエーテル変性シリコーンを混合する工程、を含み製造されることが好ましい。
2. Method for Producing Aqueous Emulsion Treatment Liquid of the Present Invention The treatment liquid of the present invention is optionally produced within a range that does not impair the effects of the invention. Hereinafter, a preferred production method will be described.
The treatment liquid of the present invention is
(A) preparing a water-dispersible organic resin emulsion;
(B) It is preferable that the water-dispersible organic resin emulsion includes a step of mixing a valve metal compound and a polyether-modified silicone.

(1) (a)の工程
本工程では、水分散性有機樹脂エマルションを準備する。水分散性有機樹脂エマルションは、市販品を購入してもよいが、次に述べる方法で準備することが好ましい。
1)有機樹脂を溶媒に溶解した樹脂溶液と、界面活性剤と、水を高せん断攪拌してエマルションを得る界面活性剤法。
2)水中にモノマーが分散したエマルションを調製して、モノマーを重合させる乳化重合法。
3)親水基を分子内に導入した有機樹脂を準備して、水中に分散させる自己乳化法。
(1) Step (a) In this step, a water-dispersible organic resin emulsion is prepared. The water-dispersible organic resin emulsion may be commercially available, but is preferably prepared by the method described below.
1) A surfactant method in which an emulsion is obtained by high-shear stirring a resin solution obtained by dissolving an organic resin in a solvent, a surfactant, and water.
2) An emulsion polymerization method in which an emulsion in which a monomer is dispersed in water is prepared and the monomer is polymerized.
3) A self-emulsification method in which an organic resin having a hydrophilic group introduced into the molecule is prepared and dispersed in water.

1)の界面活性剤法は、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤を用いることができる。カチオン系界面活性剤とは、界面活性剤中の親水基が陽イオンに電離する界面活性剤である。同様に、アニオン系界面活性剤は、界面活性剤中の親水基が陰イオンに電離する界面活性剤である。非イオン系界面活性剤とは界面活性剤中の親水基が電離しない界面活性剤である。   In the surfactant method 1), a cationic surfactant, an anionic surfactant, or a nonionic surfactant can be used. The cationic surfactant is a surfactant that ionizes hydrophilic groups in the surfactant into cations. Similarly, an anionic surfactant is a surfactant that ionizes a hydrophilic group in the surfactant into an anion. A nonionic surfactant is a surfactant that does not ionize hydrophilic groups in the surfactant.

カチオン系界面活性剤は公知のものを用いてよいが、その例にはモノアルキルアミン塩、ジアルキルアミン塩、トリアルキルアミン塩、および塩化アルキルベンジルジメチルアンモニウム等のアミン塩が含まれる。   Known cationic surfactants may be used, but examples include monoalkylamine salts, dialkylamine salts, trialkylamine salts, and amine salts such as alkylbenzyldimethylammonium chloride.

アニオン系界面活性剤は公知のものを用いてよいが、その例には脂肪族モノカルボン酸塩等のカルボン酸塩、アルキルベンゼンスルホネート等のスルホン酸塩、アルキルエーテルサルフェート等の硫酸エステル、およびリン酸(モノまたはジ)アルキル塩等のリン酸エステルが含まれる。   Known anionic surfactants may be used. Examples thereof include carboxylates such as aliphatic monocarboxylates, sulfonates such as alkylbenzene sulfonates, sulfate esters such as alkyl ether sulfates, and phosphoric acid. Phosphate esters such as (mono or di) alkyl salts are included.

非イオン系界面活性剤は公知のものを用いてよいが、その例にはグリセリン脂肪酸エステル等の脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等のエーテル、脂肪酸ポリエチレングリコール等のエステルエーテル、および脂肪酸アルカノールアミド等のアルカノールアミドが含まれる。   Known nonionic surfactants may be used, but examples include fatty acid esters such as glycerin fatty acid esters, ethers such as polyoxyethylene alkyl ether, ester ethers such as fatty acid polyethylene glycol, and fatty acid alkanolamides. Of the alkanolamide.

界面活性剤法において高せん断攪拌する手段は、公知の手段を採用してよい。公知の手段の例には、ディスパーザーが含まれる。   A known means may be adopted as the means for high shear stirring in the surfactant method. Examples of known means include dispersers.

界面活性剤法においては、せん断速度を大きくするほど、または攪拌時間を長くするほどエマルションの粒子径が小さくなるので、せん断速度等を最適化することで、本発明のエマルションの粒子径を前述の値とすることができる。また、詳しくは後述するが、有機樹脂がカルボキシル基等の親水基を有すると、粒子径が小さくなる。よって有機樹脂のカルボキシル基等の含有量(酸価)を最適化することによってもエマルションの粒子径を前記範囲にできる。   In the surfactant method, the larger the shear rate or the longer the stirring time, the smaller the particle size of the emulsion. By optimizing the shear rate and the like, the particle size of the emulsion of the present invention is reduced as described above. Can be a value. Moreover, although mentioned later in detail, when an organic resin has hydrophilic groups, such as a carboxyl group, a particle diameter will become small. Therefore, the particle diameter of the emulsion can be adjusted to the above range by optimizing the content (acid value) of the carboxyl group and the like of the organic resin.

2)の乳化重合法は有機樹脂をアクリル樹脂とする際に好適な方法である。乳化重合は、界面活性剤を用いてモノマーが水中に分散したエマルションを調製し、次にこのエマルションを重合する。エマルションの調製時には、前述の界面活性剤を用いることが好ましい。乳化重合においても、せん断速度を大きくするほど、または攪拌時間を長くするほどモノマーが水中に分散したエマルションの粒子径が小さくなる。すなわち、モノマーのエマルションを調製する際のせん断速度等を最適化することで、本発明のエマルションの粒子径を前述の値とすることができる。   The emulsion polymerization method 2) is a suitable method when an organic resin is an acrylic resin. In emulsion polymerization, an emulsion in which monomers are dispersed in water is prepared using a surfactant, and this emulsion is then polymerized. In preparing the emulsion, it is preferable to use the aforementioned surfactant. Also in emulsion polymerization, the larger the shear rate or the longer the stirring time, the smaller the particle size of the emulsion in which the monomer is dispersed in water. That is, the particle diameter of the emulsion of the present invention can be set to the above-mentioned value by optimizing the shear rate at the time of preparing the monomer emulsion.

3)の自己乳化法は、有機樹脂をウレタン樹脂とする際に好適な方法である。ウレタン樹脂に導入される親水基の例には、水酸基、スルホン酸(塩)基、カルボキシル(塩)基、エーテル基が含まれる。ウレタン樹脂にこれらの親水基を導入するには、これらの親水基を有するポリオールまたはポリイソシアネートを原料とすればよい。例えば、ポリオールとしてエチレングリコールを用いると、分子内にエーテル基を有するウレタン樹脂が得られる。   The self-emulsification method 3) is a suitable method when the organic resin is a urethane resin. Examples of the hydrophilic group introduced into the urethane resin include a hydroxyl group, a sulfonic acid (salt) group, a carboxyl (salt) group, and an ether group. In order to introduce these hydrophilic groups into the urethane resin, a polyol or polyisocyanate having these hydrophilic groups may be used as a raw material. For example, when ethylene glycol is used as the polyol, a urethane resin having an ether group in the molecule can be obtained.

水酸基が導入されたウレタン樹脂はアニオン性、スルホン酸(塩)基やカルボキシル(塩)基等が導入されたウレタン樹脂はカチオン性、エーテル基が導入されたウレタン樹脂は非イオン性である。本発明においては、ウレタン樹脂にスルホン酸(塩)基やカルボキシル(塩)基を導入することが好ましい。得られるエマルションの粒子径が小さくなるからである。   The urethane resin introduced with a hydroxyl group is anionic, the urethane resin introduced with a sulfonic acid (salt) group or carboxyl (salt) group is cationic, and the urethane resin introduced with an ether group is nonionic. In the present invention, it is preferable to introduce a sulfonic acid (salt) group or a carboxyl (salt) group into the urethane resin. This is because the particle size of the emulsion obtained is small.

本発明においては、上記いずれの方法で得たエマルションを使用してもよいが、3)の親水基を分子内に導入した有機樹脂を準備して、水中に分散させる自己乳化法で得たエマルションが好ましい。   In the present invention, the emulsion obtained by any of the above methods may be used, but the emulsion obtained by the self-emulsification method in which the organic resin having the hydrophilic group introduced in 3) is prepared and dispersed in water is prepared. Is preferred.

(2) (b)の工程
本工程では、前工程で準備した水分散性有機樹脂エマルションに、バルブメタル化合物およびポリエーテル変性シリコーンを混合する。両者を混合する手段は特に限定されないが、攪拌機や三本ロールを用いて両者を混合することが好ましい。混合する温度も特に限定されないが、室温で混合することが好ましい。
(2) Step (b) In this step, a valve metal compound and a polyether-modified silicone are mixed with the water-dispersible organic resin emulsion prepared in the previous step. The means for mixing the two is not particularly limited, but it is preferable to mix the two using a stirrer or three rolls. The mixing temperature is not particularly limited, but it is preferable to mix at room temperature.

3.化成処理鋼板
本発明の処理液を鋼板に塗布し、乾燥させることにより、当該処理液により化成処理された化成処理鋼板が得られる。
鋼板とは板状の鋼である。鋼板の例には、普通鋼板、めっき鋼板、ステンレス鋼板が含まれる。めっき鋼板の例には、溶融めっき、電気めっき、蒸着めっきなどが施された鋼板が含まれる。溶融めっき鋼板の例には、溶融Zn浴、溶融Zn−Al合金浴、溶融Zn−Al−Mg合金浴、溶融Zn−Mg合金浴、溶融Al浴、溶融Al−Si合金浴などを用い、連続めっきまたは浸漬めっきにより得られるものが含まれる。あるいは鋼板として、溶融めっき後に合金化処理した合金化溶融めっき鋼板を用いてもよい。
3. Chemical conversion treated steel sheet The chemical conversion treated steel sheet subjected to chemical conversion treatment with the treatment liquid is obtained by applying the treatment liquid of the present invention to the steel sheet and drying it.
A steel plate is a plate-shaped steel. Examples of the steel plate include a normal steel plate, a plated steel plate, and a stainless steel plate. Examples of plated steel sheets include steel sheets that have been subjected to hot dipping, electroplating, vapor deposition plating, or the like. Examples of hot dipped steel sheets include a molten Zn bath, a molten Zn-Al alloy bath, a molten Zn-Al-Mg alloy bath, a molten Zn-Mg alloy bath, a molten Al bath, a molten Al-Si alloy bath, and the like. Those obtained by plating or immersion plating are included. Alternatively, an alloyed hot dip plated steel sheet that has been alloyed after hot dip plating may be used as the steel sheet.

電気めっき鋼板の例には、通常の電気Znめっき液、電気Zn合金めっき液、電気Cuめっき液、電気Snめっき液などを用いた連続めっき、または浸漬めっき(個別電気めっき法)により得られるものが含まれる。   Examples of electroplated steel sheets are obtained by continuous plating using a normal electric Zn plating solution, an electric Zn alloy plating solution, an electric Cu plating solution, an electric Sn plating solution, or by immersion plating (individual electroplating method). Is included.

また本発明に用いられる鋼板は、耐食性や密着性を向上させる前処理として、アルカリ溶剤などを用いた脱脂処理やリン酸塩処理などの化成処理が施されていてもよい。   The steel sheet used in the present invention may be subjected to chemical conversion treatment such as degreasing treatment or phosphate treatment using an alkaline solvent as a pretreatment for improving corrosion resistance and adhesion.

化成処理皮膜とは、鋼板の上に処理液を塗布し乾燥させて得た膜をいう。本発明では乾燥前の膜を「塗布膜」、乾燥させた膜を「化成処理皮膜」と呼ぶ。   The chemical conversion treatment film refers to a film obtained by applying a treatment liquid on a steel plate and drying it. In the present invention, the film before drying is referred to as “coating film”, and the dried film is referred to as “chemical conversion film”.

化成処理皮膜の厚みは、0.1〜5μmであることが好ましい。化成処理皮膜の厚みがこの範囲であると、上記の性能とコストのバランスに優れる。化成処理皮膜の厚みの効果は、5μm程度で飽和するため、5μmを超えてもこれ以上の厚み増加に伴う性能向上が期待できない。   The thickness of the chemical conversion film is preferably 0.1 to 5 μm. When the thickness of the chemical conversion film is within this range, the balance between the above performance and cost is excellent. Since the effect of the thickness of the chemical conversion coating is saturated at about 5 μm, no further improvement in performance can be expected with an increase in thickness beyond 5 μm.

本発明の化成処理皮膜は、厚み方向でポリエーテル変性シリコーンの濃度が異なり、前記化成処理皮膜の表層近傍に、ポリエーテル変性シリコーンが濃縮されていることが好ましい。図1は、本発明の化成処理鋼板の一例を示す図である。図1中、1は化成処理皮膜であり、2はポリエーテル変性シリコーンが濃縮されているc層、3は化成処理皮膜におけるc層以外の層、4はめっき鋼板、5はc層とc層以外の層の界面である。   In the chemical conversion film of the present invention, the concentration of the polyether-modified silicone is different in the thickness direction, and the polyether-modified silicone is preferably concentrated in the vicinity of the surface layer of the chemical conversion film. FIG. 1 is a diagram showing an example of a chemical conversion treated steel sheet of the present invention. In FIG. 1, 1 is a chemical conversion treatment film, 2 is a c layer in which polyether-modified silicone is concentrated, 3 is a layer other than the c layer in the chemical conversion treatment film, 4 is a plated steel sheet, and 5 is a c layer and a c layer. It is an interface of other layers.

界面5は、本発明の化成処理皮膜の表層から0.2〜2%の厚みの領域に存在することが好ましい。   It is preferable that the interface 5 exists in the area | region of 0.2 to 2% of thickness from the surface layer of the chemical conversion treatment film of this invention.

c層は、化成処理皮膜を表面分析することにより同定できる。本発明においては、化成処理皮膜表面をX線光電子分光分析装置(XPS)により分析し、得られるピークの経時変化から、各層の主成分を求めることができる。例えば、ポリエーテル変性シリコーンに特異なケイ素原子に起因するピークを解析すればよい。   The c layer can be identified by surface analysis of the chemical conversion treatment film. In the present invention, the chemical conversion treatment film surface is analyzed by an X-ray photoelectron spectrometer (XPS), and the main component of each layer can be obtained from the change over time of the obtained peak. For example, what is necessary is just to analyze the peak resulting from the silicon atom peculiar to polyether modified silicone.

4.化成処理方法
化成処理は公知の方法で行ってよいが、以下に好ましい化成処理方法を説明する。
本発明の化成処理液を用いた化成処理は、
(c)めっき鋼板を準備する工程と、
(d)前記めっき鋼板に、本発明の化成処理液を塗布し、加熱する工程と、を含み実施されることが好ましい。
4). Chemical conversion treatment method Although chemical conversion treatment may be performed by a known method, a preferable chemical conversion treatment method will be described below.
Chemical conversion treatment using the chemical conversion liquid of the present invention,
(C) preparing a plated steel sheet;
(D) Applying the chemical conversion treatment liquid of the present invention to the plated steel sheet and heating it is preferable.

(1) (c)の工程
本工程ではめっき鋼板を準備する。準備する手段は特に限定されないが、既に述べたとおりの方法で準備することが好ましい。または、市販品を購入してめっき鋼板を準備してもよい。
(1) Step (c) In this step, a plated steel sheet is prepared. The means for preparing is not particularly limited, but it is preferable to prepare by the method as already described. Or you may purchase a commercial item and prepare a plated steel plate.

(2) (d)の工程
本工程では、前工程で準備しためっき鋼板に、本発明の化成処理液を塗布し、乾燥する。塗布する工程を塗布工程、乾燥する工程を乾燥工程ともいう。
化成処理液は既に述べた方法で調製される。調製された処理液は、ロールコート法、スピンコート法、スプレー法などでめっき鋼板のめっき層の上に塗布される。塗布後、水洗することなく塗布膜を乾燥して、めっき層の上に化成処理皮膜を形成する。
(2) Step (d) In this step, the chemical conversion solution of the present invention is applied to the plated steel plate prepared in the previous step and dried. The process of applying is also referred to as an application process, and the process of drying is also referred to as a drying process.
The chemical conversion solution is prepared by the method described above. The prepared treatment liquid is applied onto the plated layer of the plated steel sheet by a roll coating method, a spin coating method, a spray method or the like. After coating, the coating film is dried without washing with water, and a chemical conversion film is formed on the plating layer.

塗布膜の乾燥温度は特に限定されないが、バルブメタル化合物の反応を促進させるため、好ましくは100℃以上、より好ましくは120〜200℃である。過度に高温で乾燥すると有機樹脂が分解して化成処理皮膜の性能が低下するため、乾燥温度の上限は200℃が好ましい。   Although the drying temperature of a coating film is not specifically limited, In order to accelerate | stimulate reaction of a valve metal compound, Preferably it is 100 degreeC or more, More preferably, it is 120-200 degreeC. If the drying is performed at an excessively high temperature, the organic resin is decomposed and the performance of the chemical conversion film is deteriorated. Therefore, the upper limit of the drying temperature is preferably 200 ° C.

[実施例1]
不揮発分30質量%、エマルションの平均粒径10nmの水性ウレタン樹脂エマルションを準備した。有機樹脂100質量部に対し、バルブメタル化合物として炭酸ジルコニウムアンモニウムを0.7質量部(ZrO換算で0.33質量部)、ポリエーテル変性シリコーン(東レ・ダウコーニング(株)製、品名FZ-77)は有機樹脂と水の合計100質量部に対し、0.2質量部を加えて、定法により混合し、処理液を得た。
[Example 1]
An aqueous urethane resin emulsion having a nonvolatile content of 30% by mass and an average particle size of the emulsion of 10 nm was prepared. For 100 parts by mass of organic resin, 0.7 parts by mass of ammonium zirconium carbonate (0.33 parts by mass in terms of ZrO 2 ) as a valve metal compound, polyether-modified silicone (made by Toray Dow Corning Co., Ltd., product name FZ-) 77), 0.2 parts by mass was added to 100 parts by mass of the total amount of the organic resin and water and mixed by a conventional method to obtain a treatment liquid.

この処理液をガルバリウム鋼板(アルミ55%含有亜鉛めっき鋼板)に直接塗布し、板温150℃で乾燥し、膜厚1.0μmの化成処理被膜が形成された化成処理鋼板を得た。得られた化成処理鋼板は、下記の方法により評価された。評価結果を表1、2にまとめた。表中のバルブメタル化合物は有機樹脂100質量部、シリコーンは有機樹脂と水の合計100質量部に対する質量部を示す。   This treatment liquid was directly applied to a galvalume steel plate (aluminum 55% -containing galvanized steel plate) and dried at a plate temperature of 150 ° C. to obtain a chemical conversion treated steel plate with a chemical conversion coating having a thickness of 1.0 μm. The obtained chemical conversion treated steel sheet was evaluated by the following method. The evaluation results are summarized in Tables 1 and 2. In the table, the valve metal compound is 100 parts by mass of the organic resin, and the silicone is mass parts with respect to 100 parts by mass of the total of the organic resin and water.

(1)耐食性
1)塩水噴霧試験
化成処理鋼板から試験片(150mm×70mm)を切り出し、端面シールを施した。この試験片を用いて塩水噴霧試験(JIS Z2371に準拠)240hを実施し、平坦部の白錆発生面積率を評価した。
白錆発生面積率が5%未満である場合は◎、5%以上10%未満である場合は○、10%以上20%未満である場合は△、20%以上である場合は×と評価した。
(1) Corrosion resistance 1) Salt spray test A test piece (150 mm x 70 mm) was cut out from the chemical conversion treated steel sheet and end face sealed. Using this test piece, a salt spray test (based on JIS Z2371) 240 h was performed, and the white rust generation area ratio of the flat portion was evaluated.
When the white rust generation area ratio is less than 5%, it is evaluated as ◎ when it is 5% or more and less than 10%, △ when it is 10% or more and less than 20%, and × when it is 20% or more. .

2)高温高湿試験
化成処理鋼板から試験片(150mm×70mm)を切り出し、端面シールを施した。この試験片を雰囲気温度50℃、RH98%の高温高湿槽内に480h放置し、平坦部の白錆発生面積を評価した。
白錆発生面積率が5%未満である場合は◎、5%以上10%未満である場合は○、10%以上20%未満である場合は△、20%以上である場合は×と評価した。
2) High-temperature and high-humidity test A test piece (150 mm x 70 mm) was cut out from the chemical conversion-treated steel sheet and subjected to end face sealing. This test piece was left in a high-temperature and high-humidity tank with an atmospheric temperature of 50 ° C. and RH of 98% for 480 h, and the white rust generation area of the flat part was evaluated.
When the white rust generation area ratio is less than 5%, it is evaluated as ◎ when it is 5% or more and less than 10%, △ when it is 10% or more and less than 20%, and × when it is 20% or more. .

(2)耐カジリ性
化成処理鋼板から試験片(30mm×250mm)を切り出し、端面シールを施した。この試験片を用いてドロービード試験(金型;ビード高さ4mm、加圧力;3000N、引き抜き速度8.3×10−2m/秒)を行い、金型摺動部の化成処理皮膜の残存率を測定した。
皮膜残存率が80%以上である場合は◎、60%以上80%未満である場合は○、40%以上60%未満である場合は△、40%未満である場合は×と評価した。
(2) Scratch resistance A test piece (30 mm × 250 mm) was cut out from the chemical conversion treated steel sheet and subjected to end face sealing. Using this test piece, a draw bead test (mold: bead height: 4 mm, pressure: 3000 N, drawing speed: 8.3 × 10−2 m / sec) was performed to determine the residual rate of the chemical conversion film on the mold sliding portion. It was measured.
When the film remaining rate was 80% or more, it was evaluated as ◎, when it was 60% or more and less than 80%, ◯, when it was 40% or more and less than 60%, and when it was less than 40%, it was evaluated as ×.

[実施例2〜14]
有機樹脂エマルション、バルブメタル化合物およびポリエーテル変性シリコーンの種類、添加量を表1に示すとおりに変更し、実施例1と同様にして化成処理鋼板を得た。得られた化成処理鋼板について、実施例1と同様の評価を行った。
[Examples 2 to 14]
The types and addition amounts of the organic resin emulsion, the valve metal compound and the polyether-modified silicone were changed as shown in Table 1, and a chemical conversion treated steel sheet was obtained in the same manner as in Example 1. About the obtained chemical conversion treatment steel plate, evaluation similar to Example 1 was performed.

[比較例1〜10]
有機樹脂エマルション、バルブメタル化合物およびシリコーンの種類、添加量を、表1に示すとおりとし、実施例1と同様にして化成処理鋼板を得た。得られた化成処理鋼板について、実施例1と同様の評価を行った。
[Comparative Examples 1 to 10]
The types and addition amounts of organic resin emulsion, valve metal compound and silicone were as shown in Table 1, and a chemical conversion treated steel sheet was obtained in the same manner as in Example 1. About the obtained chemical conversion treatment steel plate, evaluation similar to Example 1 was performed.

表1、2に示されるとおり、実施例1〜14の化成処理鋼板は、いずれも良好な塩水噴霧試験耐食性、高温高湿試験耐食性を有し、十分に実用に資することが明らかになった。   As shown in Tables 1 and 2, it was revealed that the chemical conversion treated steel sheets of Examples 1 to 14 all have good salt spray test corrosion resistance and high temperature and high humidity test corrosion resistance, and are sufficiently useful for practical use.

バルブメタル化合物の添加量が0.1質量部未満である比較例3と、添加量が5.0質量部を超える比較例4の化成処理鋼板は、塩水噴霧試験および高温高湿試験での耐食性、耐カジリ性が低下する傾向が見られた。これは、比較例3の化成処理鋼板は、化成処理皮膜中のバルブメタル化合物量が少ないこと、比較例4の化成処理鋼板は、化成処理皮膜中のバルブメタル化合物と樹脂との界面の総面積が増大することが影響していると推察された。   The chemical conversion treated steel sheets of Comparative Example 3 in which the addition amount of the valve metal compound is less than 0.1 parts by mass and Comparative Example 4 in which the addition amount exceeds 5.0 parts by mass are corrosion resistance in the salt spray test and the high temperature and high humidity test. There was a tendency for galling resistance to decrease. This is because the chemical conversion treated steel sheet of Comparative Example 3 has a small amount of valve metal compound in the chemical conversion film, and the chemical conversion steel sheet of Comparative Example 4 has a total area of the interface between the valve metal compound and the resin in the chemical conversion film. It was speculated that the increase in

ポリエーテル変性シリコーン分子中のSiとポリエーテル基の比率が、モル比にして0.01未満の実施例5の化成処理鋼板は、高温高湿試験での耐食性がやや低下した。これは、ポリエーテル変性シリコーンの親水性が十分でなく処理液に安定して分散されていなかったことから、皮膜の耐水性が不十分となったためと推察された。また、前記比率を1.0超とする実施例8の化成処理鋼板は、高温高湿試験での耐食性が低下する傾向が見られたが、これは皮膜の親水性が過剰となったためと推察された。   The chemical conversion treated steel sheet of Example 5 in which the ratio of Si to the polyether group in the polyether-modified silicone molecule was less than 0.01 in terms of molar ratio was slightly lowered in corrosion resistance in the high temperature and high humidity test. This was presumably because the water resistance of the film was insufficient because the hydrophilicity of the polyether-modified silicone was not sufficient and was not stably dispersed in the treatment liquid. In addition, the chemical conversion treated steel plate of Example 8 with the ratio exceeding 1.0 showed a tendency that the corrosion resistance in the high-temperature and high-humidity test was lowered, which is presumed that the hydrophilicity of the film became excessive. It was done.

ポリエーテル変性シリコーンの添加量が0.01質量部未満である比較例6の化成処理鋼板は、高温高湿試験での耐食性が低下する傾向が見られた。これは、皮膜の耐水性が十分でないためと推察された。前記添加量が3.0質量部を超える比較例7の化成処理鋼板は、耐食性と耐カジリ性が低下する傾向が見られた。これは、ポリエーテル変性シリコーンの皮膜中での存在量が過剰となり、樹脂エマルション同士の結合を妨害し、乾燥塗膜の緻密性が低下したためと推察された。   The chemical conversion treatment steel plate of Comparative Example 6 in which the addition amount of the polyether-modified silicone was less than 0.01 parts by mass showed a tendency that the corrosion resistance in the high temperature and high humidity test was lowered. This is presumably because the water resistance of the film is not sufficient. In the chemical conversion treated steel sheet of Comparative Example 7 in which the addition amount exceeds 3.0 parts by mass, the corrosion resistance and galling resistance tend to decrease. This is presumably because the amount of the polyether-modified silicone in the film became excessive, hindering the bonding between the resin emulsions, and the denseness of the dried coating film was reduced.

有機樹脂エマルションの平均粒子径が10nm未満の比較例1の化成処理鋼板は、ポリエーテル変性シリコーンの塗膜表層に濃化量が不足するため、高温高湿試験での耐食性が低下した。また、平均粒子径が100nmを超える比較例2の化成処理鋼板は、化成処理被膜の緻密性が低下するため、耐食性や加工時の耐カジリ性が低下した。   Since the chemical conversion treatment steel plate of the comparative example 1 whose average particle diameter of an organic resin emulsion is less than 10 nm lacks the concentration amount in the coating-film surface layer of polyether modified silicone, the corrosion resistance in a high temperature, high humidity test fell. Moreover, since the chemical conversion treatment steel plate of the comparative example 2 whose average particle diameter exceeds 100 nm reduces the compactness of a chemical conversion treatment film, corrosion resistance and the galling resistance at the time of a process fell.

ポリエーテル変性シリコーンを含まない比較例5の化成処理鋼板は、皮膜の耐水性が不十分なため、高温高湿試験での耐食性が劣っていた。   The chemical conversion treated steel sheet of Comparative Example 5 containing no polyether-modified silicone was inferior in corrosion resistance in a high-temperature and high-humidity test because the water resistance of the film was insufficient.

変性していないシリコーンを用いた比較例8の化成処理鋼板は、樹脂エマルションとの相溶性が劣り、塗膜にシリコーンが偏在するため、高温高湿試験での耐食性が劣っていた。
アミノ基やメルカプト基で変性したシリコーンを用いた比較例9、10の化成処理鋼板は、塗膜表層へのシリコーンの濃化が不足するので高温高湿試験での耐食性が劣っていた。
The chemical conversion treated steel sheet of Comparative Example 8 using unmodified silicone was inferior in compatibility with the resin emulsion, and silicone was unevenly distributed in the coating film, so that the corrosion resistance in the high temperature and high humidity test was inferior.
The chemical conversion treated steel sheets of Comparative Examples 9 and 10 using silicone modified with an amino group or a mercapto group were inferior in corrosion resistance in a high-temperature and high-humidity test because of insufficient silicone concentration on the coating surface layer.

Figure 0005154348
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本発明の処理液は、高温高湿環境下での耐食性に優れる化成処理鋼板を与える。よって本発明は、耐食性を必要とする鋼板の化成処理に好適である。   The treatment liquid of the present invention provides a chemical conversion treated steel sheet having excellent corrosion resistance under a high temperature and high humidity environment. Therefore, this invention is suitable for the chemical conversion treatment of the steel plate which requires corrosion resistance.

本発明の化成処理鋼板の一例を示す断面図Sectional drawing which shows an example of the chemical conversion treatment steel plate of this invention

符号の説明Explanation of symbols

1 化成処理皮膜
2 ポリエーテル変性シリコーンが濃縮されているc層
3 c層以外の層
4 めっき鋼板
5 c層とc層以外の層の界面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chemical conversion film 2 Polyether modified silicone c layer 3 Layers other than c layer 4 Plated steel sheet 5 Interface between layers other than c layer and c layer

Claims (3)

めっき鋼板の表面に、水性エマルション処理液を塗布し、乾燥してなる化成処理皮膜を有する、化成処理鋼板であって、
前記水性エマルション処理液は、(A)有機樹脂、(B)Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、MoおよびWからなる群から選択されるバルブメタルを含むバルブメタル化合物、(C)ポリエーテル変性シリコーン、および(D)水を含み、
前記(A)有機樹脂のエマルション粒子径は、10〜100nmであり、
前記(B)バルブメタル化合物の含有量は、前記(A)有機樹脂100質量部に対し、0.1〜5質量部であり、
前記(C)ポリエーテル変性シリコーンの含有量は、前記(A)有機樹脂と(D)水の合計100質量部に対し、0.01〜3.0質量部であり、
前記化成処理皮膜は、厚み方向で前記(C)ポリエーテル変性シリコーンの濃度が異なり、前記化成処理皮膜の表層近傍に、前記(C)ポリエーテル変性シリコーンが濃縮されている、
化成処理鋼板。
The surface of the plated steel sheet is a chemical conversion-treated steel sheet having a chemical conversion film formed by applying an aqueous emulsion treatment liquid and drying it,
The aqueous emulsion treatment liquid comprises (A) an organic resin, (B) a valve metal compound containing a valve metal selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo and W, and (C) poly Ether-modified silicone, and (D) water,
The emulsion particle diameter of the (A) organic resin is 10 to 100 nm,
The content of the (B) valve metal compound is 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (A) organic resin,
The content of the (C) polyether-modified silicone is 0.01 to 3.0 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the (A) organic resin and (D) water,
The chemical conversion treatment film has a different concentration of the (C) polyether-modified silicone in the thickness direction, and the (C) polyether-modified silicone is concentrated in the vicinity of the surface layer of the chemical conversion treatment film.
Chemical conversion steel sheet.
前記(C)ポリエーテル変性シリコーンは、分子中のSi原子の数とポリエーテル基の数の比率が、モル比にして1:0.001〜1である、請求項1に記載の化成処理鋼板。The said (C) polyether modified silicone is a chemical conversion steel plate of Claim 1 whose ratio of the number of Si atoms in a molecule | numerator and the number of polyether groups is 1: 0.001-1 in molar ratio. . 前記(A)有機樹脂は、ウレタン樹脂またはアクリル樹脂である、請求項1に記載の化成処理鋼板。The said (A) organic resin is a chemical conversion treatment steel plate of Claim 1 which is a urethane resin or an acrylic resin.
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