JP2016501985A - Chromium-chromium oxide coating applied to steel substrates for packaging applications and method for producing said coating - Google Patents

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Abstract

本発明は、片側又は両側が、単一工程のステップで3価クロム電気メッキ工程を使用することにより製造された金属クロム−酸化クロムコーティング層でコートされていることを特徴とする、i)従来の不動態化されていない電着された、場合により流動溶融されたブリキ、又はii)冷間圧延されて回復焼き鈍しされ、電着された、場合により流動溶融されたブリキを含有するパッケージング用途のためのコートされた鋼基材に関し、前記コートされた鋼基材を得る方法に関する。The present invention is characterized in that one or both sides are coated with a metal chromium-chromium oxide coating layer produced by using a trivalent chromium electroplating process in a single process step, i) Conventional Non-passivated, electrodeposited, optionally fluid melted tinplate, or ii) cold rolled, recovery annealed, electrodeposited, optionally fluid melted tinplate containing packaging applications TECHNICAL FIELD The present invention relates to a coated steel substrate for the purpose of obtaining a coated steel substrate.

Description

本発明は、パッケージング用途のための鋼基材に適用されるクロム−酸化クロムコーティング及び前記コーティングを製造する方法に関する。   The present invention relates to a chromium-chromium oxide coating applied to a steel substrate for packaging applications and a method for producing said coating.

スズ工場の製品には、ブリキ、電解クロムコートされた鋼(ECCS、無錫鋼又はTFSとも称される)、及びブリキ原板、未コートの鋼が含まれる。パッケージング用の鋼は、有機コーティングが適用され得るブリキとして、又はECCSとして通常提供される。ブリキの場合には、この有機コーティングは、通常ラッカーであり、それに対してECCSの場合には、Protact(登録商標)の場合などにおけるようにPET又はPPなどのポリマーコーティングの使用が増加している。   Tin factory products include tinplate, electrolytic chrome coated steel (also referred to as ECCS, Wuxi Steel or TFS), tinplate, and uncoated steel. Packaging steel is usually provided as tinplate to which an organic coating can be applied, or as ECCS. In the case of tinplate, this organic coating is usually a lacquer, whereas in the case of ECCS, the use of polymer coatings such as PET or PP is increasing, as in the case of Protact®. .

ブリキは、その優れた腐蝕耐性及び溶接性により特徴づけられる。ブリキは、通常1.0g/mと11.2g/mの間のコーティング重量の範囲内で供給され、それは、通常、電着により適用される。現在のところ、大部分のブリキは、浸漬又は電気的に補助される適用工程を使用して、6価クロムCr(VI)を含有する流体により後処理される。この後処理の狙いは、酸化スズの成長を停止させるか又は減少させるためにスズ表面を不動態化することであり、その理由は、厚すぎる酸化物層は、結局ラッカーのような有機コーティングの接着に関して問題を生じさせ得るからである。不動態化処理は、酸化スズの成長を抑制又は排除するだけでなく、有機コーティングの接着レベルを保持又は改善することもできることが重要である。ブリキの不動態化された外表面は極端に薄く(厚さ1ミクロン未満)、酸化スズと酸化クロムの混合物からなる。 Tinplate is characterized by its excellent corrosion resistance and weldability. Tin is supplied in the range of coating weight of usually between 1.0 g / m 2 and 11.2 g / m 2, it is usually applied by electrodeposition. At present, most tinplates are post-treated with fluids containing hexavalent chromium Cr (VI) using immersion or electrically assisted application processes. The aim of this post-treatment is to passivate the tin surface in order to stop or reduce the growth of tin oxide, because the oxide layer that is too thick will eventually result in an organic coating such as lacquer. This is because it may cause problems with respect to adhesion. It is important that the passivation treatment not only suppresses or eliminates tin oxide growth, but can also maintain or improve the adhesion level of the organic coating. The passivated outer surface of the tin is extremely thin (less than 1 micron thick) and consists of a mixture of tin oxide and chromium oxide.

ECCSは、酸化クロム膜で上張りされた金属クロム層(両者共電着により適用される)でコートされたブリキ原板からなる。ECCSは、スズの融点(232℃)を超える温度で、有機コーティングに対する接着及びコーティングの完全性の保持にすぐれる。これらの場合、メッキされた材料は使用することができない。このことは、ポリマーコートのパッケージング用鋼を製造するために重要であり、その理由は、熱可塑性コーティング適用の工程中に、鋼基材は232℃を超える温度に加熱されることがあるからであり、実際に使用される最高温度の値は、適用される熱可塑性コーティングのタイプに依存する。この加熱サイクルは、プラスチックの基材に対する初期加熱封鎖/結合(予備加熱処理)を可能にするために必要であり、続けてポリマーの性質を改変するために後加熱処理されることが多い。酸化クロム層は、ECCSに対するポリプロピレン(PP)又はポリエステルテレフタレート(PET)などの熱可塑性コーティングの優れた接着性の原因であると考えられる。ECCSも、Cr及びCrOx両方のコーティングについて、典型的には、それぞれ20〜110mg/m及び2〜20mg/mの間の範囲内のコーティング重量で供給することができる。ECCSは、帯鋼の両側に等しいコーティング仕様で、又は側ごとに異なったコーティング重量で送達することができ、後者は、帯鋼を異なってコートするといわれる。ECCSの製造は、現在、クロムの主成分に、6価クロム又はCr(VI)としても知られるその6価状態で溶液を使用することを含む。 ECCS consists of a tin plate that is coated with a metallic chromium layer (both applied by electrodeposition) overlaid with a chromium oxide film. ECCS excels in adhesion to organic coatings and maintaining coating integrity at temperatures above the melting point of tin (232 ° C.). In these cases, plated material cannot be used. This is important for producing polymer coated packaging steel because the steel substrate may be heated to temperatures above 232 ° C. during the thermoplastic coating application process. And the maximum temperature value actually used depends on the type of thermoplastic coating applied. This heating cycle is necessary to allow initial heat sealing / bonding (preheat treatment) to the plastic substrate and is often followed by post heat treatment to modify the polymer properties. The chromium oxide layer is believed to be responsible for the excellent adhesion of thermoplastic coatings such as polypropylene (PP) or polyester terephthalate (PET) to ECCS. ECCS is also the coating of both Cr and CrOx, typically, each of which can be supplied with a coating weight in the range of between 20~110mg / m 2 and 2 to 20 mg / m 2. The ECCS can be delivered with equal coating specifications on both sides of the steel strip or with different coating weights on each side, the latter being said to coat the steel strip differently. The manufacture of ECCS currently involves using a solution in its hexavalent state, also known as hexavalent chromium or Cr (VI), as the main component of chromium.

6価クロムは、現在、環境に対して潜在的に有害であり、作業者の安全性に関して危険とみなされる有害物質と考えられている。それ故、製作中に6価クロムの使用にたよらず、従来のブリキ及びECCSを置き換えることができる代替金属コーティングの開発に対する動機がある。   Hexavalent chromium is currently considered a hazardous substance that is potentially harmful to the environment and is considered dangerous for worker safety. Therefore, there is a motivation for the development of alternative metal coatings that can replace conventional tinplate and ECCS without relying on the use of hexavalent chromium during fabrication.

ブリキを不動態化するための6価クロムの使用に対する代替法を提供することが本発明の目的である。   It is an object of the present invention to provide an alternative to the use of hexavalent chromium to passivate tin.

製品の性質を、例えば腐蝕性能及びイオウによる着色に対する耐性に関して改善するために、従来のブリキに代わるものを提供することが、本発明の目的である。   It is an object of the present invention to provide an alternative to conventional tinplate to improve product properties, for example with respect to corrosion performance and resistance to sulfur coloring.

製作中に6価クロムの使用に依存しない腐蝕保護と組み合わせた、有機コーティングに対する優れた乾式接着を提供する、ブリキ及びECCSを代替する基材を提供することも本発明の目的である。   It is also an object of the present invention to provide a substrate that replaces tinplate and ECCS that provides excellent dry adhesion to organic coatings combined with corrosion protection that does not rely on the use of hexavalent chromium during fabrication.

これらの目的の1つ又は2つ以上が、
1.従来の不動態化されていない電着された、場合により流動溶融されたブリキ(即ち、ETP)、又は
2.冷間圧延されて回復焼き鈍しされ電着された、場合により流動溶融されたブリキ
を含み、基材の片側又は両側が3価クロムの電気メッキ法を使用することにより、単一のメッキステップで製造された金属クロム−酸化クロム(Cr−CrOx)コーティング層でコートされたパッケージング用鋼基材を提供することにより達せられる。
One or more of these purposes are
1. 1. conventional non-passivated electrodeposited, optionally fluid melted tinplate (ie ETP), or Manufactured in a single plating step, using cold-rolled, recovery-annealed, electrodeposited, optionally fluid-melted tinplate, using trivalent chromium electroplating on one or both sides of the substrate It is achieved by providing a steel substrate for packaging coated with a coated metal chromium-chromium oxide (Cr-CrOx) coating layer.

パッケージング用鋼基材は、好ましくは、ストリップの形態で提供される。   The packaging steel substrate is preferably provided in the form of a strip.

ECCSの製造のために、一般的に3種のクロムメッキ法が世界中で使用されている。該3種の方法は、「ワンステップ垂直法」(V−l)、「ツーステップ垂直法」(V−2)、及び「ワンステップ水平高電流密度法」(HCD)であり、Cr(VI)電解質に基づく。ECCSの仕様は、ヨーロッパ電気標準規格EN10202:2001で標準化されている。ツーステップ垂直法では、第2ステップで酸化クロム層を適用するために硫酸を含まないCr(VI)電解質が使用される。硫酸は、金属クロムの適用において優れた有効性のために必要とされ、それ故、これらの工程において金属クロムメッキステップのために常に使用される。「ワンステップ垂直法」及び「ワンステップ水平高電流密度(HCD)法」は、常に酸化物層中に硫酸塩を有するが、それは、金属クロム及び酸化クロムが、同じ電解質中で同時に生成するからである(Boelen、博士論文TU Delft 2009年、8〜9頁、ISBN978−90−805661−5−6)。全ての場合に、ECCSは、金属クロムの上の酸化クロム層からなる。   Three types of chrome plating methods are commonly used throughout the world for the manufacture of ECCS. The three methods are “one-step vertical method” (V-1), “two-step vertical method” (V-2), and “one-step horizontal high current density method” (HCD), and Cr (VI ) Based on electrolyte. The specification of ECCS is standardized by European electrical standard EN10202: 2001. In the two-step vertical method, a Cr (VI) electrolyte without sulfuric acid is used to apply the chromium oxide layer in the second step. Sulfuric acid is required for superior effectiveness in metallic chromium applications and is therefore always used for the metallic chromium plating step in these processes. "One-step vertical method" and "One-step horizontal high current density (HCD) method" always have sulfate in the oxide layer, because metal chromium and chromium oxide are produced simultaneously in the same electrolyte. (Boelen, Doctoral Dissertation TU Delft 2009, 8-9, ISBN 978-90-8056661-5-6). In all cases, ECCS consists of a chromium oxide layer on metallic chromium.

本発明による方法においては、最初に金属クロム層を堆積させて、次に変換層として上に酸化クロム層を提供することによるのではなく、金属クロム及び酸化クロムを含むコーティング層が堆積される。Cr−CrOx層は、Cr酸化物及びCr金属の混合物からなるべきであり、Cr酸化物は、最外表面に別個の層として存在するのではなくて、Cr−CrOx層全体にわたって混合されているべきである。言うまでもなく、例えば、金属クロム及び酸化クロム層を含むさらに厚いコーティング層が堆積されるべきであれば、次々と2回以上のこれらの単一のメッキステップがあってもよい。それ故、単一のメッキステップという語句は、これらの単一のメッキステップの1つだけが使用されることを意味するとは限らない。   In the method according to the present invention, rather than first depositing a chromium metal layer and then providing a chromium oxide layer on top as a conversion layer, a coating layer comprising chromium metal and chromium oxide is deposited. The Cr—CrOx layer should consist of a mixture of Cr oxide and Cr metal, and the Cr oxide is not mixed as a separate layer on the outermost surface but is mixed throughout the Cr—CrOx layer. Should. Of course, there may be two or more of these single plating steps one after the other if a thicker coating layer including, for example, a metallic chromium and chromium oxide layer is to be deposited. Therefore, the phrase single plating step does not necessarily mean that only one of these single plating steps is used.

パッケージング用鋼基材は、炭素含有率について、それぞれ0.05と0.15の間(LC)、0.02と0.05(ELC)の間又は0.02(ULC)未満の重量パーセントで表される低炭素(LC)、極低炭素(ELC)又は超低炭素(ULC)のストリップの形態で、通常提供される。マンガン、アルミニウム、窒素のような合金になる元素が、時にはホウ素のような元素も、機械的性質を改善するために添加される(例えば、EN10202、10205及び10239も参照されたい)。本発明の一実施形態において、基材は、チタン安定化、ニオブ安定化又はチタン−ニオブ安定化の間入型のない鋼などの間入型のない低炭素鋼、極低炭素鋼又は超低炭素鋼からなる。   The packaging steel substrate has a weight percent of carbon content between 0.05 and 0.15 (LC), between 0.02 and 0.05 (ELC) or less than 0.02 (ULC), respectively. Are typically provided in the form of low carbon (LC), ultra low carbon (ELC) or ultra low carbon (ULC) strips represented by Elements that become alloys such as manganese, aluminum, nitrogen, and sometimes elements such as boron are also added to improve mechanical properties (see also, eg, EN 10202, 10205, and 10239). In one embodiment of the present invention, the substrate may be a low carbon steel, ultra low carbon steel, or ultra low carbon, such as titanium stabilized, niobium stabilized, or titanium-niobium stabilized steel without intercalation. Made of carbon steel.

電気メッキ工程に基づいて3価クロムから製造される金属クロム−酸化クロム(Cr−CrOx)コーティングは、有機コーティングに対する優れた接着を示すことが見出された。この態様において、3価クロム電着工程から製造される金属クロム−酸化クロム(Cr−CrOx)コーティングは、6価クロム電着工程により製造される従来のECCSと比較して非常に類似する接着性を有する。Cr−CrOxコーティング層の厚さを増加させることにより、コーティングの空孔率は減少して、その腐蝕耐性は改善される。   Metal chromium-chromium oxide (Cr-CrOx) coatings made from trivalent chromium based on an electroplating process have been found to exhibit excellent adhesion to organic coatings. In this embodiment, the metal chromium-chromium oxide (Cr-CrOx) coating produced from the trivalent chromium electrodeposition process has very similar adhesion compared to conventional ECCS produced by the hexavalent chromium electrodeposition process. Have By increasing the thickness of the Cr—CrOx coating layer, the porosity of the coating is reduced and its corrosion resistance is improved.

Cr−CrOxコーティングは、従来の、不動態化されていない電着された、及び場合により流動溶融されたブリキ(ETP、電解ブリキ)に適用することができる。Cr−CrOx層は、酸化スズの成長が抑制されることを確実にする、即ち、それは不動態化機能を有する。Cr−CrOx厚さが増大すると、湿潤接着性能、即ち、滅菌後の有機コーティング接着が、従来の6価クロムで不動態化されたブリキを凌ぐことが、予想外のこととして見出された。それに加えて、いわゆるイオウ着色、即ち、イオウを含有する内容物との接触に基づくブリキの褐色変色は、十分厚いCr−CrOxコーティングを適用することにより完全に抑制することができる。それ故、本発明により材料は、6価クロムで不動態化されたブリキの置き換えに非常に適し、場合により、標準的ブリキの技術的性能の限界を超える。工程の観点から、Cr−CrOxコーティング層が単一工程のステップで適用されるという事実は、2つの工程のステップが組み合わされることを意味し、それは、工程の経済性及び環境への影響に関して有利である。   The Cr-CrOx coating can be applied to conventional, non-passivated electrodeposited and optionally fluid melted tin (ETP, electrolytic tin). The Cr-CrOx layer ensures that the growth of tin oxide is suppressed, i.e. it has a passivating function. It was unexpectedly found that as the Cr-CrOx thickness increases, the wet adhesion performance, i.e., organic coating adhesion after sterilization, outperforms conventional hexavalent chromium passivated tinplate. In addition, so-called sulfur coloring, i.e. brown discoloration of the tin based on contact with sulfur-containing contents, can be completely suppressed by applying a sufficiently thick Cr-CrOx coating. Therefore, the material according to the invention is very suitable for replacing hexavalent chromium passivated tin plates and in some cases exceeds the technical performance limits of standard tin plates. From a process point of view, the fact that the Cr—CrOx coating layer is applied in a single process step means that the two process steps are combined, which is advantageous with respect to process economics and environmental impact. It is.

あるいはCr−CrOxコーティングは、ブリキ原板のパッケージング用鋼基材に、スズコーティングを前もって適用せずに、直接適用することができる、即ち、裸の鋼表面に直接適用することができる。Merriam Websterによれば、ブリキ原板は、スズでコートされることによりスズメッキされたことがない鋼板、又はスズにより与えられる保護が不必要な未コートで使用される鋼板と定義されている。この材料の、熱硬化性ラッカー及び熱可塑性コーティングの両方の有機コーティングに対する乾式接着レベルは、ECCSの使用に通常関わるものにほぼ等しくなり得ることが見出された。本発明による材料は、中程度の腐蝕耐性を必要とする用途について、ECCSを直接置き換えるのに使用することができる。   Alternatively, the Cr—CrOx coating can be applied directly to the tinplate packaging steel substrate without prior application of the tin coating, ie directly to the bare steel surface. According to Merriam Webster, a tin plate is defined as a steel plate that has never been tin-plated by being coated with tin, or a steel plate that is used uncoated that does not require the protection afforded by tin. It has been found that the dry adhesion level of this material to organic coatings, both thermoset lacquers and thermoplastic coatings, can be approximately equal to that normally associated with the use of ECCS. The material according to the present invention can be used to directly replace ECCS for applications that require moderate corrosion resistance.

その大きい利点は、環境への影響並びに健康及び安全性の両方に関して、本発明により、ECCS及びブリキに通常帰せられる製品の性能性質を保持しながら、6価クロムの化学の使用が防止されるという事実である。   Its great advantage is that, in terms of both environmental impact and health and safety, the present invention prevents the use of hexavalent chromium chemistry while retaining the performance properties of products normally attributed to ECCS and tinplate. It is a fact.

一実施形態において、不動態化されていないブリキに適用されるCr−CrOxコーティング層は、少なくとも20mgCr/mを含有し、酸化スズ不動態化効果を創り出す。この厚さは、多くの目的にとって適切である。 In one embodiment, the Cr—CrOx coating layer applied to the unpassivated tin contains at least 20 mg Cr / m 2 and creates a tin oxide passivating effect. This thickness is appropriate for many purposes.

一実施形態において、不動態化されていないブリキに適用されるCr−CrOxコーティング層は、少なくとも40mgCr/m、好ましくは少なくとも60Cr/mを含有し、酸化スズ不動態化効果を創り出して、イオウ変色を防止又は排除する。イオウ変色を防止又は排除するために、20mgCr/mの層は、薄すぎることが見出された。少なくとも約60mgCr/mの層厚さでイオウ変色は実用上排除されるが、約40mgCr/mの厚さで出発して、イオウ変色はすでに非常に減少する。 In one embodiment, the Cr—CrOx coating layer applied to the unpassivated tin contains at least 40 mg Cr / m 2 , preferably at least 60 Cr / m 2 to create a tin oxide passivating effect, Prevent or eliminate sulfur discoloration. To prevent or eliminate sulfur discoloration, the 20 mg Cr / m 2 layer was found to be too thin. Although sulfur discoloration is practically eliminated with a layer thickness of at least about 60 mg Cr / m 2 , starting with a thickness of about 40 mg Cr / m 2 , the sulfur discoloration is already greatly reduced.

適当な最大厚さは、140mgCr/mであることが見出された。好ましくは、不動態化されていないブリキに適用されるCr−CrOxコーティング層は、少なくとも20から140mgCr/m、より好ましくは少なくとも40及び/又は最大で90mgCr/m、及び最も好ましくは少なくとも60及び/又は最大で80mgCr/mを含有する。 A suitable maximum thickness was found to be 140 mg Cr / m 2 . Preferably, the Cr—CrOx coating layer applied to the non-passivated tin is at least 20 to 140 mg Cr / m 2 , more preferably at least 40 and / or at most 90 mg Cr / m 2 , and most preferably at least 60 And / or contains at most 80 mg Cr / m 2 .

これらの実施形態では、6価クロムで不動態化されたブリキを置き換えることが目標である。製作から6価クロムを排除することに加わる主要な利点は、極めて優れたイオウ変色耐性及び改善された腐蝕耐性を有する製品を創り出す可能性である。   In these embodiments, the goal is to replace the tinplate passivated with hexavalent chromium. A major advantage added to eliminating hexavalent chromium from fabrication is the potential to create products with extremely good resistance to sulfur discoloration and improved corrosion resistance.

製品のCr−CrOx層厚さの増加に伴う材料変化の色は、コーティング厚さが増加するに従って暗色になる(即ち、より低いL−値)ことが見出された。パッケージング用鋼の光学的性質は、エアロゾルの缶のような金属の容器の魅力的で美的な外観を創るために非常に重要なので、これは、特定の用途にとって本発明の欠点と考えることもできる。しかしながら、これらの問題を回避する一つの道は、例えば、材料の片側に低いCr−CrOxコーティング重量を使用して、一方、他の側により厚いCr−CrOxコーティング重量を適用する差別コーティングを使用することであろう。より厚いCr−CrOxコーティング重量を含有する表面は、改善された腐蝕耐性の性質の利点を使用するために、容器の内側に使用するべきである。その場合に、Cr−CrOxコーティング重量が低い方の表面は、腐蝕耐性の必要性が通常あまり重要ではない容器の外側にあって、最適の光学的性質を保証する。   It has been found that the color of the material change with increasing product Cr—CrOx layer thickness becomes darker (ie, lower L-value) as the coating thickness increases. Since the optical properties of packaging steel are very important to create the attractive and aesthetic appearance of metal containers such as aerosol cans, this can also be considered a disadvantage of the present invention for certain applications. it can. However, one way to avoid these problems is to use, for example, a differential coating that uses a low Cr—CrOx coating weight on one side of the material while applying a thicker Cr—CrOx coating weight on the other side. That would be true. A surface containing a thicker Cr—CrOx coating weight should be used inside the container in order to use the benefits of improved corrosion resistance properties. In that case, the surface with the lower Cr—CrOx coating weight is on the outside of the container, where the need for corrosion resistance is usually less important, ensuring optimal optical properties.

一実施形態において、ブリキ原板に適用されるCr−CrOxコーティング層は、少なくとも20mgCr/mであって、ECCSの機能性(例えば、中程度の腐蝕耐性と組み合わされた有機コーティングへの優れた接着)にほぼ等しい材料を創る。好ましくはブリキ原板に適用されるCr−CrOxコーティング層は、少なくとも40mgCr/m、より好ましくは少なくとも60mgCr/mである。適当な最大厚さは、140mgCr/mであることが見出された。好ましくはブリキ原板に適用されるCr−CrOxコーティング層は、少なくとも20から140mgCr/m、より好ましくは少なくとも40mgCr/m、及び最も好ましくは少なくとも60mgCr/mを含有する。一実施形態において、適当な最大値は110mgCr/mである。 In one embodiment, the Cr—CrOx coating layer applied to the tinplate is at least 20 mg Cr / m 2 and has excellent adhesion to organic coatings combined with ECCS functionality (eg, moderate corrosion resistance). ) Is created. Preferably the Cr—CrOx coating layer applied to the tin plate is at least 40 mg Cr / m 2 , more preferably at least 60 mg Cr / m 2 . A suitable maximum thickness was found to be 140 mg Cr / m 2 . Preferably, the Cr—CrOx coating layer applied to the tin plate contains at least 20 to 140 mg Cr / m 2 , more preferably at least 40 mg Cr / m 2 , and most preferably at least 60 mg Cr / m 2 . In one embodiment, a suitable maximum is 110 mg Cr / m 2 .

Cr−CrOxコートブリキ原板は、ECCSを置き換えることを目標とする。製作から6価クロムを排除することの加わる主要な利点は、ブリキの極めて優れた腐蝕耐性の性質は必要とされない用途のための製品を創る可能性である。工程の観点から、Cr−CrOxコーティング層が単一工程のステップで適用されるという事実は、2つの工程のステップが組み合わされることを意味し、それは、工程の経済性及び環境への影響に関して有益である。   The Cr-CrOx coated tin plate aims to replace ECCS. A major advantage of eliminating hexavalent chromium from fabrication is the potential to create products for applications where the very good corrosion resistance properties of tinplate are not required. From a process point of view, the fact that the Cr—CrOx coating layer is applied in a single process step means that the two process steps are combined, which is beneficial in terms of process economics and environmental impact. It is.

Cr−CrOxコーティングは、冷間圧延されて回復焼き鈍しされたブリキ原板、又は冷間圧延されて回復焼き鈍しされた電着された、場合により流動溶融されたブリキにも適用することができる。これらの基材は、再結晶された1回還元ETP又はブリキ原板又は2回還元ブリキ原板よりむしろ回復焼き鈍しされた基材を備える。基材の微細構造における差は、Cr−CrOxコーティングに実質的に影響するとは認められなかった。   The Cr-CrOx coating can also be applied to cold rolled and recovery annealed tin plate or cold rolled and recovery annealed electrodeposited, optionally fluid melted tin plates. These substrates comprise recovery annealed substrates rather than recrystallized single reduced ETP or tinplate or double reduced tinplate. Differences in the microstructure of the substrate were not observed to substantially affect the Cr—CrOx coating.

本発明による材料は、熱可塑性コーティングとの組合せで使用することができるが、伝統的にECCSがラッカーとの組合せで使用される用途にも(即ち、スズ製パン型などの耐熱鍋又は中程度の腐蝕耐性の必要性がある製品のための)又は腐蝕耐性に関する必要性が中程度の用途ための従来のブリキに代わるものとしても使用することができることが見出された。   The material according to the invention can be used in combination with thermoplastic coatings, but also for applications where ECCS is traditionally used in combination with lacquers (ie heat-resistant pans such as tin pan molds or moderate It has been found that it can also be used as an alternative to conventional tin for applications with a moderate need for corrosion resistance (for products with a need for corrosion resistance).

一実施形態において、コートされた基材が、熱硬化性有機コーティング、又は熱可塑性の単層ポリマーコーティング、若しくは熱可塑性の多層ポリマーコーティングのいずれかからなる有機コーティングと共にさらに提供される。Cr−CrOx層は、従来のECCSを使用することにより得られるのと同様な、有機コーティングへの優れた接着を提供する。   In one embodiment, the coated substrate is further provided with an organic coating consisting of either a thermosetting organic coating, or a thermoplastic single layer polymer coating, or a thermoplastic multilayer polymer coating. The Cr-CrOx layer provides excellent adhesion to organic coatings similar to that obtained by using conventional ECCS.

好ましい一実施形態において、プラスチックポリマーコーティングは、ポリエステル若しくはポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂の使用を含む1層又は2層以上を含むポリマーコーティング系であるが、アクリル系樹脂、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、フルオロカーボン樹脂、ポリカーボネート、スチレン型の樹脂、ABS樹脂、塩素化ポリエーテル、イオノマー、ウレタン樹脂及び官能化ポリマーも含むことができる。明確にするために:   In a preferred embodiment, the plastic polymer coating is a polymer coating system comprising one or more layers including the use of a thermoplastic resin such as polyester or polyolefin, but acrylic resin, polyamide, polyvinyl chloride, fluorocarbon resin Polycarbonates, styrene type resins, ABS resins, chlorinated polyethers, ionomers, urethane resins and functionalized polymers can also be included. For clarity:

ポリエステルは、ジカルボン酸とグリコールから構成されるポリマーである。適当なジカルボン酸の例として、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸及びシクロヘキサンジカルボン酸が挙げられる。適当なグリコールの例として、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコールその他が挙げられる。3種類以上のジカルボン酸又はグリコールを一緒に使用することもできる。   Polyester is a polymer composed of dicarboxylic acid and glycol. Examples of suitable dicarboxylic acids include terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid and cyclohexanedicarboxylic acid. Examples of suitable glycols include ethylene glycol, propanediol, butanediol, hexanediol, cyclohexanediol, cyclohexanedimethanol, neopentyl glycol and the like. Three or more dicarboxylic acids or glycols can be used together.

ポリオレフィンとして、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン又は1−オクテンのポリマー又はコポリマーが挙げられる。   Examples of the polyolefin include a polymer or copolymer of ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene or 1-octene.

アクリル系樹脂として、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル又はアクリルアミドのポリマー又はコポリマーが挙げられる。   Examples of the acrylic resin include a polymer or copolymer of acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, or acrylamide.

ポリアミド樹脂として、例えば、いわゆるナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン610及びナイロン11が挙げられる。   Examples of the polyamide resin include so-called nylon 6, nylon 66, nylon 46, nylon 610, and nylon 11.

ポリ塩化ビニルは、ホモポリマー及び、例えば、エチレン又は酢酸ビニルとのコポリマーを含む。   Polyvinyl chloride includes homopolymers and copolymers with, for example, ethylene or vinyl acetate.

フルオロカーボン樹脂として、例えば、四フッ素化ポリエチレン、三フッ素化一塩素化ポリエチレン、六フッ素化エチレン−プロピレン樹脂、ポリフッ化ビニル及びポリフッ化ビニリデンが挙げられる。   Examples of the fluorocarbon resin include tetrafluorinated polyethylene, trifluorinated monochlorinated polyethylene, hexafluorinated ethylene-propylene resin, polyvinyl fluoride, and polyvinylidene fluoride.

例えば、無水マレイン酸グラフトにより官能化されたポリマーとして、例えば、改変ポリエチレン、改変ポリプロピレン、改変エチレンアクリレートコポリマー及び改変エチレン酢酸ビニルが挙げられる。   For example, polymers functionalized with maleic anhydride grafts include, for example, modified polyethylene, modified polypropylene, modified ethylene acrylate copolymers, and modified ethylene vinyl acetate.

2種以上の樹脂の混合物も使用することができる。さらに、該樹脂は、抗酸化性物質、熱安定剤、UV吸収剤、可塑剤、顔料、核化剤、帯電防止剤、離型剤、粘着防止剤その他と混合することができる。そのような熱可塑性ポリマーコーティング系の使用は、缶の作製及び缶の使用において、保存寿命などの優れた性能を提供することを示した。   Mixtures of two or more resins can also be used. Further, the resin can be mixed with an antioxidant substance, a heat stabilizer, a UV absorber, a plasticizer, a pigment, a nucleating agent, an antistatic agent, a release agent, an anti-tacking agent, and the like. The use of such thermoplastic polymer coating systems has been shown to provide superior performance, such as shelf life, in can making and can use.

第2の態様により、本発明は、パッケージング用途ためのコートされた鋼基材を製造する工程で具体化され、該工程は、金属クロム−酸化クロムコーティングの基材への電着を含み、前記金属クロム−酸化クロムコーティングの前記基材への電着は、3価クロム化合物、任意選択のキレート剤、任意選択の伝導性強化塩、任意選択の復極剤、任意選択の界面活性剤を含み、酸又は塩基を添加してpHを調節することができるメッキ溶液から単一のメッキステップで起こる。   According to a second aspect, the present invention is embodied in a process for producing a coated steel substrate for packaging applications, the process comprising electrodeposition of a metal chromium-chromium oxide coating to the substrate, Electrodeposition of the metallic chromium-chromium oxide coating onto the substrate comprises a trivalent chromium compound, an optional chelating agent, an optional conductivity enhancing salt, an optional depolarizing agent, and an optional surfactant. Occurs in a single plating step from a plating solution that can contain and add acid or base to adjust pH.

一実施形態において、Cr−CrOxコーティングの電着は、キレート剤がギ酸アニオンを含み、伝導性強化塩はアルカリ金属カチオンを含有し、及び復極剤は臭化物を含有する塩を含む電解質を使用して達成される。   In one embodiment, the electrodeposition of the Cr-CrOx coating uses an electrolyte in which the chelator includes a formate anion, the conductivity enhancing salt includes an alkali metal cation, and the depolarizer includes a bromide-containing salt. Achieved.

一実施形態において、キレート剤、伝導性強化塩及び復極剤中のカチオン種は、カリウムである。カリウムを使用する利点は、電解質中におけるその存在が、いかなる他のアルカリ金属カチオンよりも、溶液の電気伝導度を大きく増大させ、そのようにして、電着工程を推進するために要する電解槽電圧を低下させることに対する最大の寄与を届けることである。   In one embodiment, the cationic species in the chelating agent, conductivity enhancing salt, and depolarizer is potassium. The advantage of using potassium is that the presence of the electrolyte in the electrolyte greatly increases the electrical conductivity of the solution over any other alkali metal cation, and thus the cell voltage required to drive the electrodeposition process. Is to deliver the greatest contribution to lowering.

本発明の一実施形態において、Cr−CrOxを堆積させるために使用された電解質の組成物は、120g/lの塩基性硫酸クロム、250g/lの塩化カリウム、15g/lの臭化カリウム及び51.2g/lのギ酸カリウムであった。pHは、硫酸の添加により、25℃で測定して2.3と2.8の間の値に調節した。   In one embodiment of the present invention, the composition of the electrolyte used to deposit the Cr—CrOx was 120 g / l basic chromium sulfate, 250 g / l potassium chloride, 15 g / l potassium bromide and 51 g / l. 0.2 g / l potassium formate. The pH was adjusted to a value between 2.3 and 2.8 measured at 25 ° C. by addition of sulfuric acid.

本発明により、クロムを含有するコーティングは、好ましくは、3価クロムに基づく電解質から、40℃と70℃の間、好ましくは少なくとも45℃及び/又は最大で60℃の浴温で堆積される。   According to the invention, the chromium-containing coating is preferably deposited from an electrolyte based on trivalent chromium at a bath temperature between 40 and 70 ° C., preferably at least 45 ° C. and / or at most 60 ° C.

驚くべきことに、単一工程のステップでこの電解質から金属クロム−酸化クロムコーティング層を電着することが可能であることが見出された。先行技術に従えば、例えばホウ酸のような電解質に緩衝剤を添加することが、金属クロムの電着が起こることを可能にするために厳格に求められる。それに加えて、金属クロム及び酸化クロムを同じ電解質から堆積させることは、この緩衝効果(緩衝剤は、金属クロムの電着に必要であるが、酸化クロムの形成を排除し、その逆も成り立つ)のために、可能でないと報告されている。しかしながら、十分に大きい陰極電流密度が適用される条件では、緩衝剤のそのような添加は、金属クロムを堆積させるために必要でないことが見出された。   Surprisingly, it has been found that it is possible to electrodeposit a chromium-chromium oxide coating layer from this electrolyte in a single process step. According to the prior art, the addition of a buffer to an electrolyte such as boric acid is strictly required to allow electrodeposition of chromium metal to occur. In addition, it is this buffering effect that metal chromium and chromium oxide are deposited from the same electrolyte (buffering agents are necessary for electrodeposition of chromium metal, but eliminate the formation of chromium oxide and vice versa) Because of this, it is reported not possible. However, under conditions where a sufficiently large cathode current density is applied, it has been found that such addition of a buffering agent is not necessary for depositing chromium metal.

XPS深さプロファイルを測定して、測定されたピークは、Fe2p、Cr2p、Ols、Sn3d、Clsであった。Cr層は、Cr酸化物とCr金属の混合物からなること、及びCr酸化物は、最外表面に別個の層として存在せずに、層全体にわたって混合されていることが観察された。これは、Cr層全体に存在することが、O−ピークによっても示される。全ての場合に、Cr−CrOx層は、輝く金属的外観を有する。   The XPS depth profile was measured, and the measured peaks were Fe2p, Cr2p, Ols, Sn3d, and Cls. It was observed that the Cr layer consisted of a mixture of Cr oxide and Cr metal, and that the Cr oxide was mixed throughout the layer without being present as a separate layer on the outermost surface. This is also indicated by the O-peak that it is present throughout the Cr layer. In all cases, the Cr—CrOx layer has a shiny metallic appearance.

金属クロムの電着が起こるためには、電流密度に対するある閾値が超えられなければならず、該閾値は、水素ガスの発生及び種々の(キレートされた)ポリクロム水酸化物錯体の平衡の結果としてある値に達するストリップ表面におけるpHに密接に関連すると考えられる。電流密度に対するこの閾値値を越えた後、金属クロム−酸化クロムコーティング層の電着は、金属の従来の電着で観察されるように、ファラデーの法則に従って、増大する電流密度と共に実質的に直線的に増大することが見出された。閾値電流密度の実際の値は、ストリップ表面における物質移動条件と密接に関連するように思われる。即ち、この閾値は、増大する物質移動速度と共に増大することが観察された。この現象は、ストリップ表面におけるpH値の変化によって説明することができる。即ち、増大する物質移動速度で、ヒドロニウムイオンのストリップ表面への供給が増大し、定常状態の工程条件下において、ストリップ表面における特定のpHレベル(全体のpHより明らかに高い)を維持するために、陰極電流密度における増大が必要となる。この仮説の妥当性は、全体的電解質のpHを2.5と2.8の間の値で変化させた実験から得られた結果により支持される。即ち、電流密度に対する閾値は、増大するpH値と共に減少する。   In order for metal chromium electrodeposition to occur, a threshold value for the current density must be exceeded, which is a result of the evolution of hydrogen gas and the equilibrium of various (chelated) polychrome hydroxide complexes. It is thought to be closely related to the pH at the strip surface reaching a certain value. After exceeding this threshold value for current density, the electrodeposition of the chromium metal-chromium oxide coating layer is substantially linear with increasing current density according to Faraday's law, as observed with conventional electrodeposition of metals. Has been found to increase. The actual value of threshold current density appears to be closely related to the mass transfer conditions at the strip surface. That is, this threshold was observed to increase with increasing mass transfer rate. This phenomenon can be explained by the change in pH value at the strip surface. That is, at increased mass transfer rates, the supply of hydronium ions to the strip surface is increased and to maintain a specific pH level at the strip surface (which is clearly higher than the overall pH) under steady state process conditions. In addition, an increase in cathode current density is required. The validity of this hypothesis is supported by the results obtained from experiments where the overall electrolyte pH was varied between 2.5 and 2.8. That is, the threshold for current density decreases with increasing pH value.

3価クロムを主成分とする電解質からのCr−CrOxコーティングの電着工程に関して、陽極における3価クロムのその6価状態への酸化を防止/極小化することは重要であり、適当な陽極又は陽極材料が選択されなければならない。下に記載する水素ガス拡散陽極を使用することにより、Cr(IV)の形成を防止することができる。   With respect to the electrodeposition process of Cr—CrOx coating from an electrolyte based on trivalent chromium, it is important to prevent / minimize the oxidation of trivalent chromium to its hexavalent state at the anode. The anode material must be selected. Formation of Cr (IV) can be prevented by using the hydrogen gas diffusion anode described below.

本発明の一実施形態において、Cr(IV)の形成は、水素ガス(H(g))が酸化される1本の又は2本以上の又はただ1本の水素ガス拡散陽極を使用することにより防止することができる。水性溶液中のH(プロトン)は、例えば、ヒドロニウムイオン(H)として1個又は2個以上の水分子と結合する。水(HO)が酸化されて酸素(O(g))になる陽極を使用するときに、より高い陽極の過電圧で起こる、Cr(IV)の形成などの望ましくない酸化反応の起こることを、H(g)のH(aq)への酸化が防止する。 In one embodiment of the present invention, the formation of Cr (IV) uses one, two or more or only one hydrogen gas diffusion anode in which hydrogen gas (H 2 (g)) is oxidized. Can be prevented. H + (proton) in the aqueous solution binds to one or more water molecules as, for example, hydronium ions (H 3 O + ). When using an anode in which water (H 2 O) is oxidized to oxygen (O 2 (g)), undesired oxidation reactions such as formation of Cr (IV) occur at higher anode overvoltages Is prevented from oxidizing H 2 (g) to H + (aq).

反応H(g)→2H(aq)+2eは、0.00V(SHE)の陽極電圧で起こる。反応2HO→4H(aq)+O(g)+4eは、1.23V(SHE)の陽極電圧で起こる。水が酸化されて酸素になる陽極が使用されると、そのときには、水素ガスが酸化される陽極を使用するときに可能でなかった反応が可能になる。 The reaction H 2 (g) → 2H + (aq) + 2e takes place at an anode voltage of 0.00V (SHE). The reaction 2H 2 O → 4H + (aq) + O 2 (g) + 4e occurs at an anode voltage of 1.23 V (SHE). If an anode is used in which water is oxidized to oxygen, then reactions that were not possible when using an anode in which hydrogen gas is oxidized are possible.

そのような望ましくない酸化反応の一つは、Cr(III)のCr(VI)への酸化であり、この酸化反応は、H(g)が酸化されてHになる水素ガス拡散陽極(GDA)を使用することにより完全に排除することができる。 One such undesirable oxidation reaction is the oxidation of Cr (III) to Cr (VI), which is a hydrogen gas diffusion anode (H 2 (g) is oxidized to H + ). GDA) can be completely eliminated.

本発明の方法の一実施形態において、H(g)は、水素ガス拡散陽極において、少なくとも99%、好ましくは100%の電流効率で酸化されてH(aq)になる。電流効率が高い程、望ましくない副反応の尤度は小さい。それ故、電流効率は、少なくとも99%、好ましくは100%であることが好ましい。熱力学的及び動力学的考察に基づいて、水素ガス拡散陽極を使用することにより、陽極作動電圧が、Cr(III)酸化が起こるにはあまりに低すぎるときに、Cr(III)酸化のリスクが完全に排除されると論ずることができる。 In one embodiment of the method of the present invention, H 2 (g) is oxidized to H + (aq) at a current efficiency of at least 99%, preferably 100%, in a hydrogen gas diffusion anode. The higher the current efficiency, the smaller the likelihood of undesirable side reactions. Therefore, the current efficiency is preferably at least 99%, preferably 100%. Based on thermodynamic and kinetic considerations, the use of a hydrogen gas diffusion anode reduces the risk of Cr (III) oxidation when the anode operating voltage is too low for Cr (III) oxidation to occur. It can be argued that it will be completely excluded.

熱力学的に、標準条件下で(即ち、25℃の温度及び1気圧の圧力)、>0Vの電極電圧は、H(g)を酸化してH(aq)にするためにすでに十分であるが、それに対して、HOを酸化してO(g)にするためには、>1.23Vの電極電圧が必要とされる。Cr(III)は、電極電圧が>1.35Vである場合にのみ、Cr(VI)に酸化され得る。 Thermodynamically, under standard conditions (ie a temperature of 25 ° C. and a pressure of 1 atm), an electrode voltage of> 0 V is already sufficient to oxidize H 2 (g) to H + (aq). However, in order to oxidize H 2 O to O 2 (g), an electrode voltage of> 1.23 V is required. Cr (III) can only be oxidized to Cr (VI) if the electrode voltage is> 1.35V.

電極電圧は、標準水素電極に対して測定される。標準水素電極(SHEと略記する)は、酸化還元電圧の熱力学尺度の基準を形成するレドックス電極である。その絶対電極電圧は、25℃で4.44±0.02Vであると見積もられるが、全ての他の電極反応と比較するための基準を形成し、水素の標準電極電圧(E°)は、全ての温度でゼロであると宣言されている。任意の他の電極の電圧は、同じ温度における標準水素電極の電圧と比較される。   The electrode voltage is measured against a standard hydrogen electrode. A standard hydrogen electrode (abbreviated as SHE) is a redox electrode that forms the basis of a thermodynamic measure of redox voltage. Its absolute electrode voltage is estimated to be 4.44 ± 0.02 V at 25 ° C., but forms the basis for comparison with all other electrode reactions, and the standard electrode voltage (E °) for hydrogen is Declared to be zero at all temperatures. The voltage of any other electrode is compared to the voltage of a standard hydrogen electrode at the same temperature.

そのときの平衡(ゼロ電流)電圧は、ネルンストの式に適当な温度、圧力及び電気的活性種の活性を記入することにより計算することができる。特定の陽極電流を発生させるために必要な陽極作動(ゼロでない電流)電圧は、活性化過電圧(即ち、電極反応を進めるために要する電位差)及び濃度過電圧(即ち、電極における電気的活性種の濃度勾配を補償するために必要な電位差)により決定される。   The equilibrium (zero current) voltage at that time can be calculated by filling the Nernst equation with the appropriate temperature, pressure and activity of the electrically active species. The anode actuation (non-zero current) voltage required to generate a specific anode current is the activation overvoltage (ie, the potential difference required to proceed with the electrode reaction) and the concentration overvoltage (ie, the concentration of the electrically active species at the electrode). Determined by the potential difference required to compensate for the gradient).

(g)のH(aq)への酸化のために必要な低い陽極過電圧に基づいて、陽極作動電圧は、Cr(III)の酸化が起こり得る値より常にはるか下にとどまるであろう(電流がSHEに対する陽極電圧に対して点綴されている図4を参照されたい)。第1に、この結果、電着工程のエネルギー消費は低くなる。第2に、約1.35V未満の陽極電圧において、Cr(III)のCr(VI)への酸化は可能でない(矢印との交差で示した)。 Based on the low anode overvoltage required for the oxidation of H 2 (g) to H + (aq), the anode working voltage will always stay well below the value at which oxidation of Cr (III) can occur. (See FIG. 4 where the current is pointed to the anode voltage for SHE). First, this results in lower energy consumption in the electrodeposition process. Second, at anode voltages below about 1.35V, oxidation of Cr (III) to Cr (VI) is not possible (indicated by crossing arrows).

一実施形態において、復極剤は電解質に添加されない。水素ガス拡散陽極が使用される場合、そのときには復極剤の電解質への添加は必要でなくなる。   In one embodiment, no depolarizer is added to the electrolyte. If a hydrogen gas diffusion anode is used, then no addition of a depolarizer to the electrolyte is necessary.

水素ガス拡散陽極の使用には、塩化物を含有する電解質の使用が塩素形成のリスクを伴わずに可能になるという利点が加わる。この塩素ガスは、環境及び作業者に有害である可能性があり、それ故望ましくない。これは、Cr(III)電解質の場合、該電解質が、部分的に又は全体的に塩化物に基づくことが可能であることを意味する。塩化物を主成分とする電解質を使用する利点は、電解質の伝導性が硫酸塩のみに基づく電解質と比較してはるかに高く、そのため、電着を実施するために必要な電解槽電圧が低くなり、その結果、エネルギー消費が少なくなることである。   The use of a hydrogen gas diffusion anode has the added advantage that the use of an electrolyte containing chloride is possible without the risk of chlorine formation. This chlorine gas can be harmful to the environment and workers and is therefore undesirable. This means that in the case of a Cr (III) electrolyte, the electrolyte can be partially or totally based on chloride. The advantage of using a chloride-based electrolyte is much higher when compared to electrolytes based solely on sulfate, thus lowering the cell voltage required to perform electrodeposition. As a result, energy consumption is reduced.

活性な電極触媒表面における溶解した水素の酸化反応は、非常に速い工程である。液体電解質中の水素の溶解度は低いことが多いので、この酸化反応は、物質移動律速により容易に制御されるものになり得る。多孔質電極は、物質移動律速を克服するように特にデザインされている。水素ガス拡散陽極は、水素ガス、電解質流体及び電導性多孔質マトリックス(例えば、多孔質炭素又は多孔質金属発泡体)に適用された固体電極触媒(例えば、白金)の3相界面を含む多孔質陽極である。そのような多孔質電極を使用することの主な利点は、それが、小体積中に含まれる反応のための非常に大きい内部表面積を、気液界面から反応部位までの非常に減少した拡散経路長さと組み合わせて提供することである。このデザインにより、水素の物質移動速度は大きく増大し、一方、真の局所電流密度は所与の全電極電流密度で減少し、その結果、電極電圧は低くなる。   The oxidation of dissolved hydrogen on the active electrocatalyst surface is a very fast process. Since the solubility of hydrogen in the liquid electrolyte is often low, this oxidation reaction can be easily controlled by mass transfer rate limiting. Porous electrodes are specifically designed to overcome mass transfer rate limiting. A hydrogen gas diffusion anode is porous comprising a three-phase interface of a solid electrocatalyst (eg platinum) applied to hydrogen gas, an electrolyte fluid and a conductive porous matrix (eg porous carbon or porous metal foam). It is the anode. The main advantage of using such a porous electrode is that it has a very large internal surface area for reactions contained in a small volume, a very reduced diffusion path from the gas-liquid interface to the reaction site. In combination with the length. This design greatly increases the mass transfer rate of hydrogen, while the true local current density decreases at a given total electrode current density, resulting in a lower electrode voltage.

本発明で提案する電着方法で使用されるガス拡散陽極アセンブリーは、典型的には、以下の機能要素の使用を含む(図5を参照されたい)。ガス供給室1、電流コレクター2及び、親水性反応層4と組み合わされた疎水性の多孔質ガス拡散輸送層3からなるガス拡散陽極(図5を参照されたい)。親水性反応層は、液体電解質に(部分的に)浸かった微細孔のネットワークで作られる。場合により、反応層は、外側にあるNafion(登録商標)膜のようなプロトン交換膜5を備え、ガス拡散陽極の内側の電極表面以外の液体電解質中に存在する化学種の拡散(アニオン又は大きい中性分子のような)を防止するが、それは、これらの化合物は、電極触媒部位の作用を阻害して、電気的触媒活性の劣化を惹起する恐れがあるからである。   The gas diffusion anode assembly used in the electrodeposition method proposed in the present invention typically includes the use of the following functional elements (see FIG. 5). A gas diffusion anode consisting of a hydrophobic porous gas diffusion transport layer 3 combined with a gas supply chamber 1, a current collector 2 and a hydrophilic reaction layer 4 (see FIG. 5). The hydrophilic reaction layer is made of a network of micropores that are (partially) immersed in a liquid electrolyte. In some cases, the reaction layer comprises an outer proton exchange membrane 5 such as a Nafion® membrane, and diffusion of chemical species present in the liquid electrolyte other than the electrode surface inside the gas diffusion anode (anion or large) Such as neutral molecules) because these compounds may inhibit the action of the electrocatalytic sites and cause degradation of electrocatalytic activity.

ガス供給室の主要な機能は、水素ガスを、水素ガス拡散陽極の疎水性の裏側に均等に供給することである。ガス供給室には2つの接続が必要である:1つは水素ガスを供給するため、及び1つは、小量の水素ガスを放出して、供給される水素ガス中に痕跡量で存在する可能性のあるガス相汚染物質の蓄積を防止することを可能にするためである。ガス供給室は、水素ガスが疎水性の裏側に均等に分配されることを確実にするためのチャンネル型構造をしばしば備える。   The main function of the gas supply chamber is to supply hydrogen gas evenly to the hydrophobic back side of the hydrogen gas diffusion anode. The gas supply chamber requires two connections: one for supplying hydrogen gas, and one releasing a small amount of hydrogen gas, present in trace amounts in the supplied hydrogen gas This is to prevent the accumulation of possible gas phase pollutants. The gas supply chamber often includes a channel-type structure to ensure that hydrogen gas is evenly distributed on the hydrophobic backside.

電流コレクター2は、水素ガス拡散陽極の疎水性の裏側3に(通常)取り付けられて、陽極の内側で発生した電流の整流器(図5には示さず)への輸送を可能にする。この電流コレクター板は、水素ガスが水素ガス拡散陽極の裏側に接触することを可能にして、水素ガスがガス拡散陽極の内側の反応側に輸送され得るように、設計されなければならない。通常、これは、多数の孔を有する導電性の板、金網又は例えば、チタンで作製された膨張された金属シートを使用することにより達成される。   A current collector 2 is (usually) attached to the hydrophobic back side 3 of the hydrogen gas diffusion anode to allow transport of current generated inside the anode to a rectifier (not shown in FIG. 5). This current collector plate must be designed to allow hydrogen gas to contact the back side of the hydrogen gas diffusion anode so that the hydrogen gas can be transported to the reaction side inside the gas diffusion anode. Typically this is accomplished by using a conductive plate with a large number of holes, a wire mesh or an expanded metal sheet made of, for example, titanium.

ガス供給チャンネル及び電流コレクターの機能は、組み合わせて単一の構成要素にすることもできて、それは、次に、ガス拡散陽極の疎水性の裏側に押しつけられる。   The functions of the gas supply channel and current collector can also be combined into a single component, which is then pressed against the hydrophobic back side of the gas diffusion anode.

水素ガスが、水素ガス拡散陽極の疎水性の裏側を通って拡散したら、それは、陽極の親水性部分、即ち、反応層中に存在する電解質と接触する(図5、右側を参照されたい)。ガス−液体界面(3と4の間)で、水素ガスは、電解質中に溶解して、拡散により水素ガス拡散陽極の電極触媒活性部位に輸送される。通常、白金が電極触媒として使用されるが、白金−ルテニウム又は白金−モリブデン合金のような他の材料も使用することができる。電極触媒部位で、溶解した水素は酸化される:即ち、生じた電子は、ガス拡散陽極の導電性マトリックス(通常、炭素マトリックス)を通して電流コレクター2に輸送され、一方、ヒドロニウムイオン(H)は、プロトン交換膜を通って電解質中に拡散する。 As hydrogen gas diffuses through the hydrophobic backside of the hydrogen gas diffusion anode, it contacts the hydrophilic portion of the anode, ie, the electrolyte present in the reaction layer (see FIG. 5, right side). At the gas-liquid interface (between 3 and 4), hydrogen gas dissolves in the electrolyte and is transported by diffusion to the electrocatalytic active site of the hydrogen gas diffusion anode. Usually, platinum is used as the electrocatalyst, but other materials such as platinum-ruthenium or platinum-molybdenum alloys can also be used. At the electrocatalytic site, the dissolved hydrogen is oxidized: the generated electrons are transported to the current collector 2 through the conductive matrix (usually a carbon matrix) of the gas diffusion anode, while hydronium ions (H + ) Diffuses through the proton exchange membrane into the electrolyte.

一実施形態において、コートされた基材は、片側又は両側に、ラッカー塗りステップによる熱硬化性有機コーティング、又は熱可塑性の単一層、又は膜ラミネート化ステップ若しくは直接押出ステップによる熱可塑性の多層ポリマーからなる有機コーティングをさらに備える。   In one embodiment, the coated substrate is on one or both sides from a thermosetting organic coating by a lacquering step, or a thermoplastic single layer, or a thermoplastic multilayer polymer by a film lamination step or a direct extrusion step. And further comprising an organic coating.

一実施形態において、プラスチックポリマーコーティングは、ポリエステル若しくはポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂の使用を含む1層又は2層以上を含むポリマーコーティング系であるが、アクリル系樹脂、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、フルオロカーボン樹脂、ポリカーボネート、スチレン型樹脂、ABS樹脂、塩素化されたポリエーテル、イオノマー、ウレタン樹脂及び官能化ポリマー;及び/又はそれらのコポリマー;及び/又はそれらのブレンドを含むこともできる。   In one embodiment, the plastic polymer coating is a polymer coating system comprising one or more layers including the use of thermoplastic resins such as polyester or polyolefin, but acrylic resin, polyamide, polyvinyl chloride, fluorocarbon resin, Polycarbonates, styrenic resins, ABS resins, chlorinated polyethers, ionomers, urethane resins and functionalized polymers; and / or copolymers thereof; and / or blends thereof may also be included.

好ましくは、特にブリキの場合に、基材は、Cr−CrOx電着に先立って、1から50g/lの間のNaCOを含有する炭酸ナトリウム溶液に35℃と65℃の間の温度で浸漬することにより清浄化され、そこで、0.5A/dmと2A/dmの間の陰極電流密度が、0.5秒ないし5秒の間適用される。 Preferably, especially in the case of tinplate, the substrate is heated to a temperature between 35 ° C. and 65 ° C. in a sodium carbonate solution containing between 1 and 50 g / l Na 2 CO 3 prior to electrodeposition of Cr—CrOx. So that a cathode current density between 0.5 A / dm 2 and 2 A / dm 2 is applied for 0.5 to 5 seconds.

炭酸ナトリウム溶液は、好ましくは少なくとも2g/l及び/又は最大で5g/lのNaCOを含有する。 The sodium carbonate solution preferably contains at least 2 g / l and / or at most 5 g / l Na 2 CO 3 .

ここで、本発明を以下の実施例及び図によりさらに説明するが、本発明はこれらに限定されない。   The present invention will now be further described with reference to the following examples and figures, but the present invention is not limited thereto.

Example

例1
両側に2.8gSn/mのスズコーティング重量を有する従来の不動態化されていない、流動溶融されたブリキのシート(通常の鋼規格及び含炭量)を、酸化スズ層厚さを極小化するために電解前処理した。これは、上記シートを炭酸ナトリウム溶液(3.1g/lのNaCO、温度50℃)中に浸漬して、0.8A/dmの陰極電流密度を2秒間適用することにより行った。脱イオン水ですすいだ後、試料を120g/lの塩基性硫酸クロム、250g/lの塩化カリウム、15g/lの臭化カリウム及び51.2g/lのギ酸カリウムで構成される50℃に保たれた3価クロム電解質中に浸漬した。この溶液のpHを、硫酸添加により、25℃で測定して2.3に調節した。白金化されたチタン陽極を対極に使用して、21〜25mgCr/m(XRFにより測定)の間を含有するCr−CrOxコーティングを、10A/dmの陰極電流密度を約1秒間適用することにより、表面に堆積させた。そのように製造された試料は、輝く金属的外観を示した。
Example 1
Not conventional passivation with a tin coating weight of 2.8gSn / m 2 on both sides, the flow molten tin sheet (ordinary steel standards and carbonaceous amount), minimizing the tin oxide layer thickness In order to do so, an electrolysis pretreatment was performed. This was done by immersing the sheet in a sodium carbonate solution (3.1 g / l Na 2 CO 3 , temperature 50 ° C.) and applying a cathode current density of 0.8 A / dm 2 for 2 seconds. . After rinsing with deionized water, the sample is kept at 50 ° C. consisting of 120 g / l basic chromium sulfate, 250 g / l potassium chloride, 15 g / l potassium bromide and 51.2 g / l potassium formate. It was immersed in the dripped trivalent chromium electrolyte. The pH of this solution was adjusted to 2.3 as measured at 25 ° C. by addition of sulfuric acid. Applying a cathode current density of 10 A / dm 2 for about 1 second with a Cr—CrOx coating containing between 21-25 mg Cr / m 2 (measured by XRF) using a platinized titanium anode as the counter electrode Was deposited on the surface. The sample so produced showed a shiny metallic appearance.

ブリキ上の薄いCr−CrOxコーティングの不動態化作用を検討するために、試料を、40℃及び80%RHの静的湿度レベルで長期貯蔵試験にかけた。次に、貯蔵中にブリキ表面に発生した酸化スズの量を、2週間及び4週間の露出後に測定して、貯蔵試験前(「0週間」とする)の試料上に存在した酸化スズの量と比較する。酸化スズ層厚さの定量を、S.C.Britton、「Tin vs corrosion」、ITRI Publication No.510(1975)、Chapter 4に記載されたように、比色法を使用して行う。酸化スズ層を、窒素を通すことにより酸素を除いた臭化水素酸(HBr)の0.1%溶液中で、制御された小さい陰極電流により還元した。酸化物の還元の進行を電圧測定により追跡して、完全な還元のために通した電荷(クーロン/m又はC/mで表す)を酸化スズ層厚さの尺度として役立てる。実施例1による試料についての結果を、6価クロムを使用して不動態化された同じブリキ材料、即ち、いわゆる311不動態化ブリキである参照材料の性能を含めて表1に示す。 In order to investigate the passivating effect of the thin Cr—CrOx coating on the tinplate, the sample was subjected to a long-term storage test at a static humidity level of 40 ° C. and 80% RH. Next, the amount of tin oxide generated on the tinplate surface during storage was measured after exposure for 2 and 4 weeks, and the amount of tin oxide present on the sample before the storage test (referred to as “0 weeks”). Compare with The quantification of the tin oxide layer thickness is described in S.A. C. Britton, “Tin vs corrosion”, ITRI Publication No. 510 (1975), Chapter 4, using a colorimetric method. The tin oxide layer was reduced with a small controlled cathodic current in a 0.1% solution of hydrobromic acid (HBr) freed of oxygen by passing nitrogen. The progress of the reduction of the oxide is followed by voltage measurement and the charge passed for complete reduction (expressed in coulomb / m 2 or C / m 2 ) serves as a measure of the tin oxide layer thickness. The results for the sample according to Example 1 are shown in Table 1 including the performance of the same tinplate material passivated using hexavalent chromium, ie the reference material which is the so-called 311 passivated tin.

結果は、薄いCr−CrOxコーティングを得るために本発明により処理された不動態化されていないブリキは、酸化スズ成長において完全な安定性を示し、性能において伝統的な311不動態化ブリキに十分匹敵することを示す。   The results show that the non-passivated tin treated according to the present invention to obtain a thin Cr—CrOx coating shows full stability in tin oxide growth and is sufficient in performance to the traditional 311 passivated tin It shows that it is comparable.

例2
両側に2.8gSn/mのスズコーティング重量を有する従来の、不動態化されていない、流動溶融されたブリキのシート(通常の鋼規格及び炭素含有率)を、最初に電解前処理して酸化スズ層厚さを最小化した。これは、シートを炭酸ナトリウム溶液(3.1g/lのNaCO、温度50℃)中に浸漬して、0.8A/dmの陰極電流密度を2秒間適用することにより行った。脱イオン水ですすいだ後、試料を120g/lの塩基性硫酸クロム、250g/lの塩化カリウム、15g/lの臭化カリウム及び51.2g/lのギ酸カリウムで構成される50℃に保たれた3価クロム電解質中に浸漬した。この溶液のpHを、硫酸を添加することにより、25℃で測定して2.3に調節した。白金化されたチタン陽極を対極に使用して、15A/dmの陰極電流密度を約1秒間適用することにより、65〜75mgCr/m(XRFにより測定)の間を含有するCr−CrOxコーティングを表面に堆積させた。そのように製造された全ての試料は、輝く金属的外観を示した。典型的なSEM像を図1及び図2に示すが、それらの図はスズ表面における金属クロム−酸化クロムの非常に微細な粒子の堆積を示す。
Example 2
A conventional, non-passivated, fluidly melted tin sheet (normal steel specification and carbon content) with a tin coating weight of 2.8 g Sn / m 2 on both sides was first electropretreated. The tin oxide layer thickness was minimized. This was done by immersing the sheet in a sodium carbonate solution (3.1 g / l Na 2 CO 3 , temperature 50 ° C.) and applying a cathode current density of 0.8 A / dm 2 for 2 seconds. After rinsing with deionized water, the sample is kept at 50 ° C. consisting of 120 g / l basic chromium sulfate, 250 g / l potassium chloride, 15 g / l potassium bromide and 51.2 g / l potassium formate. It was immersed in the dripped trivalent chromium electrolyte. The pH of this solution was adjusted to 2.3 as measured at 25 ° C. by adding sulfuric acid. Cr—CrOx coating containing between 65-75 mg Cr / m 2 (measured by XRF) by applying a cathode current density of 15 A / dm 2 for about 1 second using a platinized titanium anode as the counter electrode Was deposited on the surface. All samples so produced showed a shiny metallic appearance. Typical SEM images are shown in FIGS. 1 and 2, which show the deposition of very fine particles of chromium metal-chromium oxide on the tin surface.

次に、シートに市販のエポキシ酸無水物ラッカー系(Akzo Nobelにより供給されるVitalure(商標)120)を適用して、ラッカー塗りした。それに続いて、ラッカー塗りされたシートを、Erichsenカッピングにより局所的に変形させた。   The sheet was then lacquered by applying a commercially available epoxy anhydride lacquer system (Vitalure ™ 120 supplied by Akzo Nobel). Subsequently, the lacquered sheet was locally deformed by Erichsen cupping.

クロム−酸化クロムコートブリキの性能を分析するために、数通りの滅菌試験を行って平坦な及び変形した材料上における湿潤接着性能を評価した。表2に示したように、合計で5通りの異なった滅菌培地をこれらの試験中に使用した。   In order to analyze the performance of the chromium-chromium oxide coated tin, several sterilization tests were performed to evaluate the wet adhesion performance on flat and deformed materials. As shown in Table 2, a total of 5 different sterile media were used during these tests.

滅菌後に、パネルのラッカー接着のレベルを、ブリスター形成(膨れのサイズ及び数)及び視覚的変色について評価した(クロスカット及びテープ試験(ISO2409:1992(E)により)。結果の全体を、参照材料(6価クロムを使用して不動態化された同じブリキ材料、即ち、いわゆる311不動態化ブリキである)の性能を含めて表3に示す。性能の順位は0から5の目盛りで、0は優れた性能であり、5は非常に劣る性能である。結果を観察数にわたって平均化し、十進法の値でスコアにした。   After sterilization, the level of lacquer adhesion of the panels was evaluated for blister formation (blowing size and number) and visual discoloration (cross cut and tape test (according to ISO 2409: 1992)). The performance of the same tinplate material passivated using hexavalent chromium, ie the so-called 311 passivated tin, is shown in Table 3. The performance ranking is 0 to 5 on a scale of 0 Is an excellent performance and 5 is a very poor performance, the results were averaged over the number of observations and scored in decimal values.

本発明者らは、本発明により製作されたブリキの変形種は、6価クロムを使用して不動態化された標準的ブリキ(即ち、参照)と比較して一貫して同等以上の性能を発揮したことを見出した。素晴らしいのは、イオウ変色が本発明による材料については見出されないという事実であり、それは、従来の不動態化されたブリキでは達成困難であり、ブリキのための6価クロムを用いない代替的不動化では達成困難なことはよく知られている。   The inventors have found that tinplate variants made in accordance with the present invention consistently perform as well or better compared to standard tinplates passivated using hexavalent chromium (ie, reference). I found out that I did it. What is amazing is the fact that no sulfur discoloration is found for the material according to the present invention, which is difficult to achieve with conventional passivated tinplates and an alternative immobilization without hexavalent chromium for tinplates. It is well-known that it is difficult to achieve by computerization.

例3
どのような金属コーティングも含まないブリキ原板のコイル(通常の鋼規格及び炭素含有率)を、20m/分のライン速度で走る加工処理ラインで処理した。加工処理配列は、ストリップを約10秒間、60℃に保った30ml/1の市販の清浄化剤(Percy P3)及び40g/lのNaOHを含有する溶液を通して走らせることによる鋼のアルカリ清浄化で開始した。ストリップの清浄化中に、1.3A/dmの陽極電流密度を適用した。脱イオン水ですすいだ後、帯鋼を酸溶液に約10秒間通して、表面を活性化した。酸溶液は50g/l HSOからなり、25℃に保った。脱イオン水ですすいだ後、帯鋼を、50℃に保たれた3価クロムを主成分とする電解質を含む電気メッキ槽中に通した。この電解質は、120g/lの塩基性硫酸クロム、250g/lの塩化カリウム、15g/lの臭化カリウム及び51.2g/lのギ酸カリウムからなった。この溶液のpHを、硫酸を添加することにより、25℃で測定して2.3に調節した。電気メッキ槽は、1組の白金化されたチタンからなる陽極を含んだ。ストリップの加工処理中に、約17A/dmの陰極電流密度を丁度1秒かけて適用し、60〜70mgCr/mのクロム−酸化クロムコーティングを(XRFにより測定)ブリキ原板表面に電着した。そのように製造された全ての試料は、輝く金属的外観を示した。典型的なSEM像を図1及び図2に示すが、それらは、鋼表面に金属クロム−酸化クロムの非常に微細な粒子の堆積を示す。
Example 3
The tinplate coil (normal steel specification and carbon content) without any metal coating was processed in a processing line running at a line speed of 20 m / min. The processing sequence consists of alkaline cleaning of the steel by running the strip through a solution containing 30 ml / 1 commercial cleaner (Percy P3) and 40 g / l NaOH kept at 60 ° C. for about 10 seconds. Started. During strip cleaning, an anode current density of 1.3 A / dm 2 was applied. After rinsing with deionized water, the steel strip was passed through an acid solution for about 10 seconds to activate the surface. The acid solution consisted of 50 g / l H 2 SO 4 and was kept at 25 ° C. After rinsing with deionized water, the strip was passed through an electroplating bath containing an electrolyte composed mainly of trivalent chromium kept at 50 ° C. The electrolyte consisted of 120 g / l basic chromium sulfate, 250 g / l potassium chloride, 15 g / l potassium bromide and 51.2 g / l potassium formate. The pH of this solution was adjusted to 2.3 as measured at 25 ° C. by adding sulfuric acid. The electroplating bath contained a set of anodes made of platinized titanium. During strip processing, a cathode current density of about 17 A / dm 2 was applied over just 1 second and a 60-70 mg Cr / m 2 chromium-chromium oxide coating (measured by XRF) was electrodeposited onto the tinplate surface. . All samples so produced showed a shiny metallic appearance. Typical SEM images are shown in FIGS. 1 and 2, which show very fine particle deposition of chromium metal-chromium oxide on the steel surface.

そのように製造された材料を、コーティングラインに通して、市販の厚さが20マイクロメートルのPETフィルムに、ヒートシーリングにより貼った。膜ラミネート化後、コートされたストリップを、金属のPETラミネート化のための通常の加工処理方法により、PETの融点を超える温度に後加熱し、続いて室温の水で急冷した。同じ手順を、ECCSの商業的に製造されたコイルを使用して、参照材料の製作のために続けて行った。   The material so produced was applied by heat sealing to a commercially available PET film having a thickness of 20 micrometers through a coating line. After film lamination, the coated strip was post-heated to a temperature above the melting point of PET by conventional processing methods for metal PET lamination, followed by quenching with room temperature water. The same procedure was followed for the fabrication of the reference material using ECCS commercially manufactured coils.

ラミネートされた材料は、標準的な食品用DRD缶(211×400)を製造するために使用した。全ての場合に、PETフィルムの缶壁への乾式接着は良好であった。このことは、缶壁に付いているPETフィルムのT剥離力を測定することにより確認した。上記剥離力は、本発明による材料及び市販のECCS(約7N/15mm)の両方に適用されたPETフィルムについて同様な値を示した。   The laminated material was used to make a standard food DRD can (211 × 400). In all cases, the dry adhesion of the PET film to the can wall was good. This was confirmed by measuring the T peel force of the PET film attached to the can wall. The peel force showed similar values for the PET film applied to both the material according to the invention and the commercial ECCS (about 7 N / 15 mm).

それに続いて、DRD缶を異なった培地で満たして閉じ、滅菌処理にかけた。偶発的なコーティング損傷の効果をシミュレートして観察するために、缶壁につけた引っかき傷のある幾つかの缶を処理した。行われた滅菌試験のタイプの概要を表4に示す。   Subsequently, the DRD cans were filled with different media, closed, and subjected to sterilization. In order to simulate and observe the effects of accidental coating damage, several cans with scratches on the can walls were treated. A summary of the types of sterilization tests performed is shown in Table 4.

滅菌処理後、DRD缶を室温に冷却し、空にしてすすぎ、1日間乾燥した。底及び缶壁の腐蝕斑及び膨れの存在を視覚的に判断した。その結果は、表5に示したように、本発明による材料の滅菌性能は、ECCS参照と比較して総体的に若干劣ることを示す。該材料は、特にコーティング損傷後の腐蝕/コーティング層間剥離を受け易いように思われる。しかしながら、これらの滅菌試験は非常に過酷なので、実用上、本発明による材料は、特に選択された滅菌を含む用途で使用することができる。   After sterilization, the DRD cans were cooled to room temperature, rinsed, rinsed and dried for 1 day. The presence of corrosion spots and blisters on the bottom and can walls were visually judged. The results show that the sterilization performance of the material according to the present invention is generally slightly inferior compared to the ECCS reference, as shown in Table 5. The material appears to be particularly susceptible to corrosion / coating delamination after coating damage. However, since these sterilization tests are very harsh, in practice the material according to the invention can be used in applications involving particularly selected sterilizations.

性能の順位付けは、0から5の目盛りで、0は優れた性能であり、5は非常に劣る性能である。   The performance ranking is a scale from 0 to 5, with 0 being excellent performance and 5 being very poor performance.

例4
どのような金属コーティングも含まないブリキ原板のコイル(通常の鋼規格及び炭素含有率)を、先行実施例に記載したのと同一の加工処理ラインで処理してCr−CrOxコーティングを適用した。
Example 4
A tin plate coil (normal steel specification and carbon content) without any metal coating was processed on the same processing line as described in the previous examples to apply a Cr-CrOx coating.

次に、このコイルから切ったシートに、市販のエポキシフェノールラッカー系(AkzoNobelにより供給されたVitalure TM345)を適用してラッカー塗りした。それに続いて、ラッカー塗りしたシートをErichsenカッピングにより局所的に変形させた。   The sheet cut from this coil was then lacquered by applying a commercially available epoxy phenol lacquer system (Vitalure TM345 supplied by AkzoNobel). Subsequently, the lacquered sheet was locally deformed by Erichsen cupping.

クロム−酸化クロムでコートされたブリキ原板の性能を分析するために、数通りの滅菌試験を行って平坦な材料及び変形した材料上における湿潤接着性能を評価した。表6に示したように、合計で5通りの異なった滅菌培地をこれらの試験中に使用した。   In order to analyze the performance of the tinplate coated with chromium-chromium oxide, several sterilization tests were performed to evaluate the wet adhesion performance on flat and deformed materials. A total of 5 different sterile media were used during these tests, as shown in Table 6.

滅菌後、パネルを、ラッカー接着(クロスカット及びテープ試験(ISO2409:1992(E))により)、ブリスター形成(膨れのサイズ及び数)及び視覚的変色のレベルに関して評価した。市販のECCSを使用した参照材料の性能を含めて全体的結果を表7に示す。性能の順位は0から5の尺度で、0は優れた性能であり、5は非常に劣る性能である。   After sterilization, the panels were evaluated for lacquer adhesion (by cross-cut and tape test (ISO 2409: 1992 (E))), blister formation (blowing size and number) and level of visual discoloration. The overall results are shown in Table 7, including the performance of the reference material using commercial ECCS. The rank of performance is a scale from 0 to 5, with 0 being excellent performance and 5 being very poor performance.

本発明者らは、本発明に従って製作されたCr−CrOxコートブリキ原板材料は一貫して従来のECCSと同様な性能を発揮することを見出した。   The present inventors have found that Cr—CrOx coated tin plate material produced according to the present invention consistently exhibits the same performance as conventional ECCS.

図1及び2は、金属クロム−酸化クロムの非常に微細な粒子の表面への堆積を示す典型的なSEM像を示す。図1は、ブリキ基材に関し、図2はブリキ原板基材に関する。1 and 2 show typical SEM images showing the deposition of very fine particles of metal chromium-chromium oxide on the surface. FIG. 1 relates to a tin plate base material, and FIG. 2 relates to a tin plate base plate base material. 図1及び2は、金属クロム−酸化クロムの非常に微細な粒子の表面への堆積を示す典型的なSEM像を示す。図1は、ブリキ基材に関し、図2はブリキ原板基材に関する。1 and 2 show typical SEM images showing the deposition of very fine particles of metal chromium-chromium oxide on the surface. FIG. 1 relates to a tin plate base material, and FIG. 2 relates to a tin plate base plate base material. 図3は、種々のパッケージング用途の概要を示す。X軸にパッケージング用鋼の等級、Y軸に典型的な厚さの範囲を、本発明によるパッケージング用鋼基材が使用され得るこれらの用途について示す。FIG. 3 shows an overview of various packaging applications. The grade of packaging steel on the X-axis and the typical thickness range on the Y-axis are shown for those applications in which the packaging steel substrate according to the invention can be used. 図4は、陽極電圧(SHE)に対して点綴された電流を示す。FIG. 4 shows the dotted current with respect to the anode voltage (SHE). 図5は、ガス拡散陽極の模式図を示す。FIG. 5 shows a schematic diagram of a gas diffusion anode.

1 ガス供給室
2 電流コレクター
3 多孔質ガス拡散輸送層
4 親水性反応層
5 プロトン交換膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas supply chamber 2 Current collector 3 Porous gas diffusion transport layer 4 Hydrophilic reaction layer 5 Proton exchange membrane

例3(本発明の部分ではない)
どのような金属コーティングも含まないブリキ原板のコイル(通常の鋼規格及び炭素含有率)を、20m/分のライン速度で走る加工処理ラインで処理した。加工処理配列は、ストリップを約10秒間、60℃に保った30ml/1の市販の清浄化剤(Percy P3)及び40g/lのNaOHを含有する溶液を通して走らせることによる鋼のアルカリ清浄化で開始した。ストリップの清浄化中に、1.3A/dmの陽極電流密度を適用した。脱イオン水ですすいだ後、帯鋼を酸溶液に約10秒間通して、表面を活性化した。酸溶液は50g/l HSOからなり、25℃に保った。脱イオン水ですすいだ後、帯鋼を、50℃に保たれた3価クロムを主成分とする電解質を含む電気メッキ槽中に通した。この電解質は、120g/lの塩基性硫酸クロム、250g/lの塩化カリウム、15g/lの臭化カリウム及び51.2g/lのギ酸カリウムからなった。この溶液のpHを、硫酸を添加することにより、25℃で測定して2.3に調節した。電気メッキ槽は、1組の白金化されたチタンからなる陽極を含んだ。ストリップの加工処理中に、約17A/dmの陰極電流密度を丁度1秒かけて適用し、60〜70mgCr/mのクロム−酸化クロムコーティングを(XRFにより測定)ブリキ原板表面に電着した。そのように製造された全ての試料は、輝く金属的外観を示した。典型的なSEM像を図1及び2に示すが、それらは、鋼表面に金属クロム−酸化クロムの非常に微細な粒子の堆積を示す。
引っかき傷のあるDRD缶に関する。
Example 3 (not part of the present invention)
The tinplate coil (normal steel specification and carbon content) without any metal coating was processed in a processing line running at a line speed of 20 m / min. The processing sequence consists of alkaline cleaning of the steel by running the strip through a solution containing 30 ml / 1 commercial cleaner (Percy P3) and 40 g / l NaOH kept at 60 ° C. for about 10 seconds. Started. During strip cleaning, an anode current density of 1.3 A / dm 2 was applied. After rinsing with deionized water, the steel strip was passed through an acid solution for about 10 seconds to activate the surface. The acid solution consisted of 50 g / l H 2 SO 4 and was kept at 25 ° C. After rinsing with deionized water, the strip was passed through an electroplating bath containing an electrolyte composed mainly of trivalent chromium kept at 50 ° C. The electrolyte consisted of 120 g / l basic chromium sulfate, 250 g / l potassium chloride, 15 g / l potassium bromide and 51.2 g / l potassium formate. The pH of this solution was adjusted to 2.3 as measured at 25 ° C. by adding sulfuric acid. The electroplating bath contained a set of anodes made of platinized titanium. During strip processing, a cathode current density of about 17 A / dm 2 was applied over just 1 second and a 60-70 mg Cr / m 2 chromium-chromium oxide coating (measured by XRF) was electrodeposited onto the tinplate surface. . All samples so produced showed a shiny metallic appearance. Typical SEM images are shown in FIGS. 1 and 2, which show the deposition of very fine particles of metallic chromium-chromium oxide on the steel surface.
It relates to a DRD can with scratches.

例4(本発明の部分ではない)
どのような金属コーティングも含まないブリキ原板のコイル(通常の鋼規格及び炭素含有率)を、先行実施例に記載したのと同一の加工処理ラインで処理してCr−CrOxコーティングを適用した。
Example 4 (not part of the present invention)
A tin plate coil (normal steel specification and carbon content) without any metal coating was processed on the same processing line as described in the previous examples to apply a Cr-CrOx coating.

Claims (12)

パッケージング用途のためのコートされた鋼基材であって、
1.従来の不動態化されていない電着された、場合により流動溶融されたブリキ、又は
2.冷間圧延されて回復焼き鈍しされ電着された、場合により流動溶融されたブリキ
を含み、
基材の片側又は両側が、3価クロム電気メッキ工程を使用し、単一工程のステップで製造された金属クロム−酸化クロムコーティング層でコートされている、パッケージング用鋼基材。
A coated steel substrate for packaging applications,
1. 1. Conventional non-passivated electrodeposited, optionally fluid melted tin, or Including cold rolled, recovery annealed and electrodeposited, optionally fluid melted tinplate,
A steel substrate for packaging, wherein one or both sides of the substrate is coated with a metallic chromium-chromium oxide coating layer produced in a single process step using a trivalent chromium electroplating process.
金属クロム−酸化クロム層が、好ましくは、20mg/mと140mg/mの間、より好ましくは40mg/mと90mg/mの間、及び最も好ましくは60mg/mと80mg/mの間の全クロム含有率を有する、請求項1に記載のパッケージング用途のためのコートされた基材。 The metal chromium-chromium oxide layer is preferably between 20 mg / m 2 and 140 mg / m 2 , more preferably between 40 mg / m 2 and 90 mg / m 2 , and most preferably 60 mg / m 2 and 80 mg / m 2. A coated substrate for packaging applications according to claim 1 having a total chromium content of between 2 . 前記コートされた基材は、熱硬化性有機コーティング、又は熱可塑性の単層コーティング、又は熱可塑性の多層ポリマーコーティングのいずれかからなる有機コーティングをさらに備え、好ましくは、前記熱可塑性のポリマーコーティングは、ポリエステル若しくはポリオレフィン、アクリル系樹脂、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、フルオロカーボン樹脂、ポリカーボネート、スチレン型樹脂、ABS樹脂、塩素化されたポリエーテル、イオノマー、ウレタン樹脂及び官能化ポリマーなどの熱可塑性樹脂;及び/又はそれらのコポリマー;及び又はそれらのブレンドを含む、1層又は2層以上のポリマーコーティング系である、請求項1または2に記載のパッケージング用途のためのコートされた基材。   The coated substrate further comprises an organic coating consisting of either a thermosetting organic coating, a thermoplastic single layer coating, or a thermoplastic multilayer polymer coating, preferably the thermoplastic polymer coating is , Thermoplastic resins such as polyester or polyolefin, acrylic resin, polyamide, polyvinyl chloride, fluorocarbon resin, polycarbonate, styrene type resin, ABS resin, chlorinated polyether, ionomer, urethane resin and functionalized polymer; and / A coated substrate for packaging applications according to claim 1 or 2, wherein the coated substrate comprises one or more polymer coating systems comprising: or a copolymer thereof; and / or a blend thereof. 1.従来の不動態化されていない電着された、場合により流動溶融されたブリキ、又は
2.冷間圧延されて回復焼き鈍しされ、電着された、場合により流動溶融されたブリキ
を含む、金属クロム−酸化クロムコーティングをパッケージング用途のための基材に堆積ことにより、パッケージング用途のためのコートされた鋼基材を製造する方法であって、
3価クロム化合物、キレート剤、任意選択の伝導性強化塩、任意選択の復極剤、任意選択の界面活性剤の混合物を含み、場合によりpHを調節するために酸又は塩基が添加されたメッキ溶液から、単一工程のステップで前記基材上に前記金属クロム−酸化クロムコーティングを電気的に堆積させることを含む、方法。
1. 1. Conventional non-passivated electrodeposited, optionally fluid melted tin, or For packaging applications by depositing a metal chromium-chromium oxide coating on a substrate for packaging applications, including cold rolled, recovery annealed, electrodeposited and optionally fluid melted tinplate. A method for producing a coated steel substrate, comprising:
Plating containing a mixture of trivalent chromium compound, chelating agent, optional conductivity enhancing salt, optional depolarizer, optional surfactant, optionally with acid or base added to adjust pH Electrically depositing the metal chromium-chromium oxide coating on the substrate from a solution in a single process step.
前記キレート剤が、ギ酸アニオンを含み、前記伝導性強化塩がアルカリ金属カチオンを含有し、前記復極剤が臭化物含有塩を含む、請求項4に記載の方法。   The method of claim 4, wherein the chelating agent comprises a formate anion, the conductivity enhancing salt comprises an alkali metal cation, and the depolarizing agent comprises a bromide containing salt. 前記キレート剤、前記伝導性強化塩及び前記復極剤におけるカチオン種はカリウムである、請求項4または5に記載の方法。   The method according to claim 4 or 5, wherein the cationic species in the chelating agent, the conductivity enhancing salt and the depolarizing agent is potassium. 前記コートされた基材が、片側又は両側に、ラッカー塗りステップによる熱硬化性有機コーティング、又は膜ラミネート化ステップ若しくは直接押出ステップによる熱可塑性の単層の若しくは熱可塑性の多層のポリマーからなる有機コーティングをさらに備え、好ましくは、該プラスチックポリマーコーティングは、ポリエステル又はポリオレフィン、アクリル系樹脂、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、フルオロカーボン樹脂、ポリカーボネート、スチレン型樹脂、ABS樹脂、塩素化されたポリエーテル、イオノマー、ウレタン樹脂及び官能化ポリマーなどの熱可塑性樹脂;及び/又はそれらのコポリマー;及び又はそれらのブレンドを含む1層又は2層以上を含むポリマーコーティング系である、請求項4から6までのいずれか一項に記載の方法。   The coated substrate comprises on one or both sides a thermosetting organic coating by a lacquering step, or an organic coating consisting of a thermoplastic single layer or a thermoplastic multilayer polymer by a film laminating step or a direct extrusion step Preferably, the plastic polymer coating is polyester or polyolefin, acrylic resin, polyamide, polyvinyl chloride, fluorocarbon resin, polycarbonate, styrene type resin, ABS resin, chlorinated polyether, ionomer, urethane resin And / or thermoplastic resins such as functionalized polymers; and / or copolymers thereof; and / or polymer coating systems comprising one or more layers comprising a blend thereof. Description Method. 陽極が、ガス拡散陽極などのように、メッキステップ中におけるCr(III)イオンのCr(VI)イオンへの酸化を減少させるか又は排除するように選択される、請求項4から7までのいずれか一項に記載の方法。   8. An anode according to any of claims 4 to 7, wherein the anode is selected to reduce or eliminate oxidation of Cr (III) ions to Cr (VI) ions during the plating step, such as a gas diffusion anode. The method according to claim 1. クロムを含有するコーティングが、好ましくは、3価クロムを主成分とする電解質から40℃と70℃の間、好ましくは少なくとも45℃及び/又は最大で60℃の温度で堆積される、請求項4から8までのいずれか一項に記載の方法。   The chromium-containing coating is preferably deposited from an electrolyte based on trivalent chromium at a temperature between 40 ° C. and 70 ° C., preferably at least 45 ° C. and / or at most 60 ° C. 9. The method according to any one of items 1 to 8. パッケージング用途のためのスズでコートされた基材が、片側又は両側を金属クロム−酸化クロムコーティング層でコートされる前に、電解前処理にかけられて酸化スズ層の厚さを最小化される、請求項4から9までのいずれか一項に記載の方法。   A tin-coated substrate for packaging applications is subjected to an electrolytic pretreatment to minimize the thickness of the tin oxide layer before it is coated on one or both sides with a metal chromium-chromium oxide coating layer. 10. A method according to any one of claims 4 to 9. 電解前処理は、スズでコートされた基材を炭酸ナトリウム溶液中に浸漬するステップ、及び陰極電流密度を適用するステップからなる、請求項10に記載の方法。   11. The method of claim 10, wherein the electrolytic pretreatment comprises the steps of immersing a tin coated substrate in a sodium carbonate solution and applying a cathode current density. 前記炭酸ナトリウム溶液は、35℃と65℃の間の温度にある2から5g/lの間のNaCOからなり、0.5A/dmと2A/dmの間の陰極電流密度が0.5ないし5秒間適用される、請求項11に記載の方法。 The sodium carbonate solution consists of between 2 and 5 g / l Na 2 CO 3 at a temperature between 35 ° C. and 65 ° C., and has a cathode current density between 0.5 A / dm 2 and 2 A / dm 2. 12. A method according to claim 11, wherein the method is applied for 0.5 to 5 seconds.
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