JP2022158349A - Galvanized steel sheet having surface treatment film and method for manufacturing the same - Google Patents

Galvanized steel sheet having surface treatment film and method for manufacturing the same Download PDF

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Abstract

To provide a galvanized steel sheet having a surface treatment film excellent in plane part corrosion resistance and lubricity while having excellent conductivity without including any pollution control substance, such as hexavalent chrome and excellent in worked part corrosion resistance, skid resistance during lamination and coil crush resistance.SOLUTION: A galvanized steel sheet includes a surface treatment film on a galvanized layer. The surface treatment film includes: an elastomer component (a) including butadiene rubber in at least a part of particles having an average particle size of 20-500 nm; a wax component (b) having a flat shape; a silicon compound (c); a phosphorus compound (d); a vanadium compound (e); and a titanium compound (f). The area ratio of a region where the wax component (b) exists on the surface of the surface treatment film is 2-40%, and the area ratio of the elastomer component (a) in a region where the wax component (b) does not exist is 5-50%.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、自動車、家電、建材などに用いられ、亜鉛系めっき鋼板の表面に形成された表面処理皮膜中に6価クロムなどの公害規制物質を全く含まない表面処理を施した環境調和型亜鉛系めっき鋼板及びその製造方法に関し、特に、電気・電子機器など、電磁波漏れ(EMI)を防止する必要がある用途に好適であり、電磁波シールド性に優れ、さらに平面部耐食性、加工部耐食性、潤滑性、積層時の耐横滑り性及び耐コイル潰れ性にも優れた表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板に関するものである。 The present invention is used in automobiles, home appliances, building materials, etc., and is an environmentally friendly zinc that has undergone a surface treatment that does not contain any pollution control substances such as hexavalent chromium in the surface treatment film formed on the surface of a zinc-based plated steel sheet. In particular, it is suitable for applications where it is necessary to prevent electromagnetic leakage (EMI), such as electrical and electronic equipment, and has excellent electromagnetic shielding properties. The present invention relates to a zinc-based plated steel sheet with a surface treatment film, which is excellent in durability, resistance to side slipping during lamination, and resistance to coil crushing.

近年、家電製品のデジタル化の進展及びCPUの高速化などに伴い、その周辺機器や人体に悪影響を及ぼす電磁波障害に関する問題が重要視されつつある。係る問題に対応し、わが国では「情報処理装置等電波障害自主規制協議会(VCCI)」が設立されており、昨今、VCCIの規格を遵守すべく、電磁波障害問題に対する業界自主規制の傾向がますます強まっている。電気・電子機器内の電子基盤等から発生する電磁波ノイズの対策として、金属(導電体)素材のシールドボックスにより電子基盤等を包囲し、電磁波をシールドする技術がその一例である。 In recent years, with the progress of digitization of home electric appliances and the speeding up of CPUs, etc., the problem of electromagnetic interference, which adversely affects peripheral devices and the human body, is being emphasized. In response to such problems, the "Voluntary Control Council for Interference by Information Processing Equipment (VCCI)" was established in Japan, and in recent years there has been an increasing trend toward self-regulation of electromagnetic interference problems in the industry in order to comply with VCCI standards. is getting stronger. As a countermeasure against electromagnetic noise generated from an electronic board or the like in an electric/electronic device, one example is a technique of enclosing the electronic board or the like with a shield box made of a metal (conductor) material to shield the electromagnetic wave.

シールドボックスは、シールドボックスを構成する導通性素材が電磁波を反射することにより電磁波を遮蔽する。また、シールドボックスを構成する素材の導通性が高いほど電磁波の反射率も高くなり、電磁波シールド性が向上する。そのため、シールドボックスの電磁波シールド性を確保する上では、シールドボックスを構成する金属板が高い導通性を有することが重要となる。 The shield box shields electromagnetic waves by reflecting the electromagnetic waves with a conductive material forming the shield box. In addition, the higher the conductivity of the material forming the shield box, the higher the reflectance of electromagnetic waves, and the better the electromagnetic wave shielding performance. Therefore, in order to secure the electromagnetic wave shielding property of the shield box, it is important that the metal plate forming the shield box has high conductivity.

また、シールドボックスは、金属板を成型加工して製造されるため不連続部(継目や接合部)を有し、その不連続部から電磁波の漏洩または侵入が生じやすい。そのため、シールドボックスでは通常、不連続部に導通性の良いガスケットを挿入して電磁波の漏洩・侵入を防いでいる。 In addition, since the shield box is manufactured by molding a metal plate, it has discontinuous portions (seams and joints), and electromagnetic waves are likely to leak or enter through the discontinuous portions. Therefore, in a shield box, a gasket with good conductivity is usually inserted in the discontinuous portion to prevent leakage and intrusion of electromagnetic waves.

ここで、シールドボックスの遮蔽性をより確実にするためには、所望の電流をシールドボックス全体に亘り通電可能な構造とする必要がある。しかしながら、上記金属体とガスケットとの接触部は通常、接触圧力が低いため、金属体-ガスケット間の電気導通性(以下、単に「導通性」という)に劣り、該接触部における通電量が低くなる傾向にある。そのため、シールドボックスを構成する金属板の導通性を確保することに加え、金属板-ガスケット間の導通性をも確保することが、シールドボックスの更なる高性能化を図る上で重要となる。 Here, in order to ensure the shielding performance of the shield box, it is necessary to have a structure that allows a desired current to pass through the entire shield box. However, since the contact pressure between the metal body and the gasket is usually low, the electrical conductivity (hereinafter simply referred to as "conductivity") between the metal body and the gasket is poor, and the amount of current flowing through the contact portion is low. tend to become Therefore, in addition to ensuring the electrical conductivity of the metal plate that constitutes the shield box, it is important to ensure the electrical conductivity between the metal plate and the gasket in order to further improve the performance of the shield box.

一方、今日ではあらゆる環境下で電気・電子機器が使用されていることを踏まえ、シールドボックスを構成する素材には、過酷な使用環境下においても腐食しないこと、すなわち、優れた平面部耐食性を有することも要求される。そのため、シールドボックスを構成する素材としては、クロム酸、重クロム酸又はその塩類を主要成分とした処理液によるクロメート処理を施した亜鉛系めっき鋼板が広く用いられてきた。 On the other hand, in light of the fact that electrical and electronic devices are used in all kinds of environments today, the materials that make up the shield box must not corrode even in harsh operating environments. is also required. For this reason, zinc-based plated steel sheets that have undergone chromate treatment with a treatment solution containing chromic acid, dichromic acid, or salts thereof as a main component have been widely used as materials for shield boxes.

先述のとおり、シールドボックスを構成する金属体(亜鉛系めっき鋼板)には高い導通性、特には、ガスケットとの導通性が要求される。ここで、クロメート処理により亜鉛系めっき鋼板表面に形成される皮膜は、素地鋼板よりも導通性が劣る一方、薄膜であっても防錆性能を発揮することが可能である。このため、クロメート処理を施した亜鉛系めっき鋼板においては、導通性に劣る皮膜を極力薄くすることにより、(表面処理なしの)亜鉛系めっき鋼板に匹敵する導通性が得られる。すなわち、上記ガスケットとの導通性は十分に確保されるため、防錆性能と電磁波シールド性を両立することが可能であった。しかしながら、最近の地球環境問題から、クロメート処理によらない無公害な表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板、所謂クロムフリー処理鋼板を採用することへの要請が高まっている。 As described above, the metal body (zinc-based plated steel sheet) forming the shield box is required to have high electrical conductivity, particularly electrical conductivity with the gasket. Here, the film formed on the surface of the zinc-based plated steel sheet by chromate treatment is inferior in conductivity to the base steel sheet, but even if it is a thin film, it is possible to exhibit rust prevention performance. Therefore, in the galvanized steel sheet subjected to chromate treatment, electrical conductivity comparable to that of the galvanized steel sheet (without surface treatment) can be obtained by making the film having poor electrical conductivity as thin as possible. That is, since the conductivity with the gasket is sufficiently ensured, it was possible to achieve both antirust performance and electromagnetic wave shielding performance. However, due to recent global environmental problems, there is an increasing demand for adopting a zinc-based plated steel sheet with a pollution-free surface treatment film that does not require chromate treatment, that is, a so-called chromium-free treated steel sheet.

また、シールドボックスを構成する金属体(亜鉛系めっき鋼板)は、多くの場合、何らかの加工、例えば曲げ加工、プレス成形、ロールフォーミング等をうけたのちに製品となる。そのため、加工時にかじりが起こって金属表面が損傷・脱落したり、より厳しい加工においては潤滑性不足から母材に割れが発生したりする場合がある。これらの問題を解決するためには、潤滑性にも優れることが必要である。 Moreover, in many cases, the metal body (zinc-based plated steel sheet) that constitutes the shield box is turned into a product after undergoing some processing such as bending, press forming, roll forming, and the like. As a result, galling may occur during processing, resulting in damage and falling off of the metal surface, and cracks may occur in the base material due to insufficient lubricity in more severe processing. In order to solve these problems, it is necessary to have excellent lubricity.

クロムフリー処理鋼板に関する技術は既に数多く提案されており、例えば特許文献1には、ジルコニウム化合物と、テトラアルコキシシランと、エポキシ基を有する化合物と、キレート剤と、バナジン酸化合物と、特定の金属化合物を特定の比率で含有する第一層用表面処理剤と、有機樹脂及び潤滑剤を含む第二層用表面処理液とを用いて二層皮膜を形成する技術が開示されている。 Many technologies related to chromium-free treated steel sheets have already been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a zirconium compound, a tetraalkoxysilane, a compound having an epoxy group, a chelating agent, a vanadic acid compound, and a specific metal compound. in a specific ratio, and a second layer surface treatment liquid containing an organic resin and a lubricant to form a two-layer film.

特許文献2には、特定の樹脂エマルションと、テトラアルコキシシランと、特定のシランカップリング剤と、キレート剤と、バナジン酸化合物と、チタン化合物と、潤滑剤とを特定の比率で含有する表面処理液を用いて皮膜を形成する技術が開示されている。 Patent Document 2 discloses a surface treatment containing a specific resin emulsion, a tetraalkoxysilane, a specific silane coupling agent, a chelating agent, a vanadate compound, a titanium compound, and a lubricant in a specific ratio. Techniques for forming a film using a liquid have been disclosed.

特許文献3には、ヘキサフルオロジルコニウム酸と無機酸とを含有する処理剤を用いてZrおよびFを含有する下地皮膜を形成した後、そのうえに、特定のウレタンゴムと、カルボジイミド樹脂と、有機チタン化合物と、コロイダルシリカと、ポリエチレンワックスを特定の比率で含有する処理剤を用いて上層皮膜を形成する技術が開示されている。 In Patent Document 3, after forming a base film containing Zr and F using a treatment agent containing hexafluorozirconic acid and an inorganic acid, a specific urethane rubber, a carbodiimide resin, and an organic titanium compound are applied thereon. and a technique of forming an upper layer film using a treatment agent containing colloidal silica and polyethylene wax in a specific ratio.

特許文献4には、特定のpH及び、特定の遊離酸度を有し、特定の金属イオンと、リン酸と、有機樹脂と、固形潤滑剤と、特定の添加剤とを含む表面処理液を用いて皮膜を形成する技術が開示されている。 In Patent Document 4, a surface treatment liquid having a specific pH and a specific free acidity and containing a specific metal ion, phosphoric acid, an organic resin, a solid lubricant, and a specific additive is used. A technique for forming a coating on the surface is disclosed.

特許文献5には、亜鉛系めっき鋼板上に、ジルコニウム化合物、水分散性シリカ、マグネシウム化合物、バナジウム化合物及びフッ素化合物を含む酸性無機被覆剤と、ウレタン樹脂、ケイ酸塩、チタン化合物、ポリカルボジイミド樹脂及びシランカップリング剤を含むアルカリ性有機無機複合被覆剤とを用いて、二層皮膜を形成する技術が開示されている。 In Patent Document 5, an acidic inorganic coating agent containing a zirconium compound, water-dispersible silica, a magnesium compound, a vanadium compound and a fluorine compound, a urethane resin, a silicate, a titanium compound, and a polycarbodiimide resin are coated on a zinc-based plated steel sheet. and an alkaline organic-inorganic composite coating containing a silane coupling agent to form a two-layer coating.

これらの技術により形成される皮膜は、有機成分或いは無機成分の複合添加により、薄膜で優れた耐食性を実現し、耐食性と導通性の両立を図っている。さらに、皮膜中にワックスなどの潤滑剤を添加することにより潤滑性を高め、耐食性、導通性に加えて、潤滑性に優れた皮膜を得ることを狙っている。 Coatings formed by these techniques achieve both corrosion resistance and electrical conductivity in a thin film by adding organic or inorganic components in combination. Further, by adding a lubricant such as wax to the film, lubricity is enhanced, and in addition to corrosion resistance and electrical conductivity, it is aimed at obtaining a film excellent in lubricity.

特許5754102号公報Japanese Patent No. 5754102 特開2012-092443号公報JP 2012-092443 A 特開2011-017082号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2011-017082 特開2007-284710号公報JP 2007-284710 A WO2013/161621A1WO2013/161621A1

上記した従来技術に従う潤滑性が付与された鋼板は、鉄鋼メーカーで製造する場合に鋼板が非常に長いものとなるため、コイル状にして出荷されることが多い。その場合にコイルが潰れたり、或いは巻き緩みが生じたりすることが問題になる。また、自動車・家電・建材等の用途で上記鋼板を用いる場合は、上記のコイルから直接加工することが難しいため、コイル状の鋼板を一度切板にした後、最終製品に加工することが多い。その際には、切板にした鋼板が積層して保管されることになるが、その場合に積層体が横滑りを起こしやすいことが問題になる。いずれの場合も、製造後のハンドリング性に課題が残ることになる。そのため、潤滑性に優れながらも、積層時の横滑りやコイル潰れといった問題も起こしにくい表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板が希求されている。 Steel sheets to which lubricity has been imparted according to the above-described conventional techniques are often shipped in the form of coils because the steel sheets are extremely long when manufactured by steel manufacturers. In that case, the problem is that the coil is crushed or the winding becomes loose. In addition, when the steel sheet is used for applications such as automobiles, home appliances, and building materials, it is difficult to process the steel sheet directly from the coil. . In that case, the cut steel sheets are stacked and stored, but in that case, the problem is that the stacked body tends to slide sideways. In either case, the problem of handling after production remains. Therefore, there is a demand for a galvanized steel sheet with a surface treatment film, which is excellent in lubricity and less likely to cause problems such as side slippage and coil crushing during lamination.

さらに、上述の通り、シールドボックスを構成する金属体(亜鉛系めっき鋼板)は、使用時に何らかの加工を施されることが多いが、近年は製品の高品質化に伴って、従来よりもさらに高い加工部の耐食性が要求されるようになっている。従って、一般的な平面部の耐食性に加えて、加工部の耐食性にも優れた表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板が求められている。 Furthermore, as mentioned above, the metal body (zinc-based plated steel sheet) that makes up the shield box is often subjected to some kind of processing during use. Corrosion resistance of processed parts is now required. Therefore, there is a demand for a zinc-based plated steel sheet with a surface treatment film that is excellent in corrosion resistance of processed parts in addition to general corrosion resistance of flat parts.

本発明は、従来技術で解決されていない上記の問題を解決したものであり、6価クロムなどの公害規制物質を全く含まず、良好な導通性を有しながら、平面部耐食性及び潤滑性に優れ、さらには加工部耐食性、積層時の耐横滑り性並びに耐コイル潰れ性にも優れる表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板を、その製造方法に併せて提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems that have not been solved by the prior art. It is an object of the present invention to provide a zinc-based plated steel sheet with a surface treatment film, which is excellent in corrosion resistance of worked parts, resistance to sideslip during lamination, and resistance to coil crushing, together with its production method.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、ブタジエンゴムを含むエラストマー成分と、ケイ素化合物と、リン化合物と、バナジウム化合物と、チタン化合物を配合した皮膜とすることにより、導通性と平面部耐食性が比較的優れた皮膜が得られることを見出した。 The present inventors have made intensive studies to solve the above problems. It was found that a film having relatively excellent electrical conductivity and flat surface corrosion resistance can be obtained.

また、本発明者らは、無機成分(ケイ素化合物、リン化合物、バナジウム化合物、チタン化合物)からなる皮膜中にブタジエンゴムを含むエラストマー成分が微粒子として分散した状態を実現することにより、耐食性、特に加工部耐食性が高まる可能性に着目した。本発明者らは、表面処理液の成分に、ブタジエンゴムを含むエラストマーのエマルションと、シランカップリング剤と、ホスホン酸化合物とを用いる手法により、上記の組成系ではじめて、無機成分(ケイ素化合物、リン化合物、バナジウム化合物、チタン化合物)による皮膜中に、ブタジエンゴムを含むエラストマー成分が微粒子として分散した状態の皮膜が得られることを確認した。そして、上記ブタジエンゴムを含むエラストマー成分の占める面積率が特定の範囲にある場合に、実際に加工部耐食性が大きく改善すること、平面部耐食性にも改善が見られること、を知見するに到った。すなわち、導通性、平面部耐食性、加工部耐食性を高いレベルで両立できる手法を見出した。 In addition, the present inventors have found that by realizing a state in which an elastomer component containing butadiene rubber is dispersed as fine particles in a film made of inorganic components (silicon compound, phosphorus compound, vanadium compound, titanium compound), corrosion resistance, especially processing, can be improved. We paid attention to the possibility of improving the corrosion resistance of the parts. The present inventors have found that, for the first time in the above composition system, an inorganic component (silicon compound, It was confirmed that a film in which the elastomer component containing butadiene rubber is dispersed as fine particles can be obtained in the film of phosphorus compound, vanadium compound, titanium compound). They have also found that when the area ratio of the elastomer component containing the butadiene rubber is within a specific range, the corrosion resistance of the processed parts is greatly improved, and the corrosion resistance of the flat parts is also improved. rice field. In other words, the inventors have found a method that achieves a high level of both conductivity, corrosion resistance of flat portions, and corrosion resistance of processed portions.

さらに、上記の皮膜にワックス成分を添加し、特定の面積率を占める扁平形状粒子として存在させることによって、潤滑性と、積層時の耐横滑り性および耐コイル潰れ性とを両立できることも見出した。
以上の知見に基づいて、良好な導通性を有しながら、平面部耐食性、加工部耐食性、潤滑性、積層時の耐横滑り性および耐コイル潰れ性の全てを満たすような、表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板を得ることに成功した。
すなわち、本発明の要旨は以下のとおりである。
Furthermore, the inventors have also found that by adding a wax component to the coating described above and allowing the coating to exist as flat particles occupying a specific area ratio, it is possible to achieve both lubricity, side-slip resistance during lamination, and coil crush resistance.
Based on the above knowledge, zinc with a surface treatment film that satisfies all of the corrosion resistance of flat parts, corrosion resistance of processed parts, lubricity, side slip resistance during lamination, and coil collapse resistance while having good conductivity. We succeeded in obtaining a system plated steel sheet.
That is, the gist of the present invention is as follows.

1.亜鉛系めっき層上に表面処理皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板であって
前記表面処理皮膜は、
平均粒子径が20nm~500nmの粒子の少なくとも一部にブタジエンゴムを含むエラストマー成分(a)と、
扁平形状を有するワックス成分(b)と、
ケイ素化合物(c)と、
リン化合物(d)と、
バナジウム化合物(e)と、
チタン化合物(f)と、
を含み、
前記表面処理皮膜の表面における、前記ワックス成分(b)が存在する領域の面積率が2%~40%、かつ前記ワックス成分(b)が存在しない領域のうちの前記エラストマー成分(a)の面積率が5%~50%であることを特徴とする、表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板。
1. A zinc-based plated steel sheet having a surface treatment film on a zinc-based plating layer, the surface treatment film comprising:
an elastomer component (a) containing butadiene rubber as at least a portion of particles having an average particle size of 20 nm to 500 nm;
a wax component (b) having a flattened shape;
a silicon compound (c);
a phosphorus compound (d);
a vanadium compound (e);
a titanium compound (f);
including
The area ratio of the region where the wax component (b) exists on the surface of the surface treatment film is 2% to 40%, and the area of the elastomer component (a) in the region where the wax component (b) does not exist. A zinc-based plated steel sheet with a surface treatment film, wherein the ratio is 5% to 50%.

2.前記表面処理皮膜中に、前記ケイ素化合物(c)をSiO換算で20.0質量%~50.0質量%、前記リン化合物(d)をP換算で0.4質量%~8.0質量%、前記バナジウム化合物(e)をV換算で0.1質量%~2.0質量%、前記チタン化合物(f)をTi換算で0.1質量%~2.0質量%にて含む、前記1に記載の表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板。 2. In the surface treatment film, the silicon compound (c) is 20.0% by mass to 50.0% by mass in terms of SiO 2 , and the phosphorus compound (d) is 0.4% by mass to 8.0% by mass in terms of P. %, 0.1% by mass to 2.0% by mass of the vanadium compound (e) in terms of V, and 0.1% by mass to 2.0% by mass of the titanium compound (f) in terms of Ti, 2. The zinc-based plated steel sheet with the surface treatment film according to 1.

3.前記バナジウム化合物(e)中のバナジウムの価数が4価である、前記1または2に記載の表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板。 3. 3. The zinc-based plated steel sheet with a surface treatment film according to 1 or 2 above, wherein the valence of vanadium in the vanadium compound (e) is tetravalent.

4.前記ワックス成分(b)が存在しない領域から抽出した1μm×1μmの正方形領域における、前記エラストマー成分(a)が存在する面積率が5%以上である、前記1から3のいずれかに記載の表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板。 4. 4. The surface according to any one of 1 to 3 above, wherein the elastomer component (a) exists in an area ratio of 5% or more in a square region of 1 μm×1 μm extracted from the region where the wax component (b) does not exist. Galvanized steel sheet with treatment film.

5.前記表面処理皮膜の内部における、ワックス成分(b)の存在する領域の面積率が1%未満であることを特徴とする、前記1から4のいずれかに記載の表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板。 5. 5. The zinc-based plated steel sheet with a surface treatment film according to any one of 1 to 4 above, wherein the area ratio of the region where the wax component (b) is present in the surface treatment film is less than 1%. .

6.前記エラストマー成分(a)は、さらにウレタンゴムもしくはポリウレタン系熱可塑性エラストマーを含む、前記1から5のいずれかに記載の表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板。 6. 6. The galvanized steel sheet with a surface treatment film according to any one of 1 to 5, wherein the elastomer component (a) further contains urethane rubber or polyurethane thermoplastic elastomer.

7.亜鉛系めっき鋼板の亜鉛系めっき層の表面に、平均粒子径が20nm~500nmの粒子の少なくとも一部にブタジエンゴムを含むエラストマーエマルション(A)と、ワックス(B)と、シラン化合物(C)と、ホスホン酸化合物(D)と、バナジウム化合物(E)と、チタン化合物(F)と、水と、を下記[I]および[II]の条件の下に含有し、pHが3.0~7.0である表面処理液を塗布し、次いで、鋼板の到達温度が前記ワックス(B)の融点よりも10℃以上高い条件にて加熱乾燥し、表面処理皮膜を形成することを特徴とする、表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板の製造方法。

[I]水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記ブタジエンゴムを含むエラストマーエマルション(A)の固形分の質量(A)の比(A)/(NV)が0.05~0.45
[II]水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記ワックス(B)の固形分の質量(B)の比(B)/(NV)が0.003~0.050
7. An elastomer emulsion (A) containing butadiene rubber as at least part of particles having an average particle size of 20 nm to 500 nm, a wax (B), and a silane compound (C) are applied to the surface of the zinc-based plating layer of a zinc-based plated steel sheet. , a phosphonic acid compound (D), a vanadium compound (E), a titanium compound (F), and water under the conditions of [I] and [II] below, and having a pH of 3.0 to 7 .0 surface treatment liquid is applied, and then heat-dried under conditions in which the temperature reached by the steel sheet is 10°C or more higher than the melting point of the wax (B) to form a surface treatment film, A method for producing a zinc-based plated steel sheet with a surface treatment film.
[I] The ratio (A S )/(NV) of the mass (A S ) of the solid content of the elastomer emulsion (A) containing the butadiene rubber to the mass (NV) of the total solid content of the aqueous surface treatment liquid is 0. .05 to 0.45
[II] The ratio (B S )/(NV) of the solid content (B S ) of the wax (B) to the total solid content (NV) of the aqueous surface treatment liquid is 0.003 to 0.050.

8.前記表面処理液は、下記[III]から[VI]の条件を満足する、前記7に記載の表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板の製造方法。

[III]水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記シラン化合物(C)のSiO換算の質量(CSiO2)の比(CSiO2)/(NV)が、0.20~0.50
[IV]水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記ホスホン酸化合物(D)のP換算の質量(D)の比(D)/(NV)が、0.004~0.080
[V]水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記バナジウム化合物(E)のV換算の質量(E)の比(E)/(NV)が、0.001~0.020
[VI]水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記チタン化合物(F)のTi換算の質量(FTi)の比(FTi)/(NV)が、0.001~0.020
8. 8. The method for producing a zinc-based plated steel sheet with a surface treatment film according to 7 above, wherein the surface treatment liquid satisfies the following conditions [III] to [VI].
[III] The ratio (C SiO2 )/(NV) of the mass (C SiO2 ) of the silane compound (C) in terms of SiO 2 to the mass (NV) of the total solid content of the aqueous surface treatment liquid is 0.20. ~0.50
[IV] The ratio (D P )/(NV) of the P-converted mass (D P ) of the phosphonic acid compound (D) to the mass (NV) of the total solid content of the aqueous surface treatment liquid is 0.004 to 0.080
[V] The ratio (E V )/(NV) of the V-equivalent mass (E V ) of the vanadium compound (E) to the mass (NV) of the total solid content of the aqueous surface treatment liquid is 0.001 to 0. .020
[VI] The ratio (F Ti )/(NV) of the Ti-equivalent mass (F Ti ) of the titanium compound (F) to the mass (NV) of the total solid content of the aqueous surface treatment liquid is 0.001 to 0. .020

9.前記バナジウム化合物(E)がバナジル化合物である、前記7または8に記載の表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板の製造方法。 9. 9. The method for producing a zinc-based plated steel sheet with a surface treatment film according to 7 or 8 above, wherein the vanadium compound (E) is a vanadyl compound.

10.前記エラストマーエマルション(A)が、さらにウレタンゴムもしくはポリウレタン系熱可塑性エラストマーを含む、前記7から9のいずれかに記載の表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板の製造方法。 10. 10. The method for producing a zinc-based plated steel sheet with a surface treatment film according to any one of 7 to 9 above, wherein the elastomer emulsion (A) further contains a urethane rubber or a thermoplastic polyurethane elastomer.

11.前記シラン化合物(C)が、テトラアルコキシシランおよび/または活性水素含有アミノ基、エポキシ基、メルカプト基およびメタクリロキシ基から選ばれた少なくとも1種の反応性官能基を有する、少なくとも1種のシランカップリング剤である、前記7から10のいずれかに記載の表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板の製造方法。 11. At least one silane coupling, wherein the silane compound (C) has a tetraalkoxysilane and/or at least one reactive functional group selected from active hydrogen-containing amino groups, epoxy groups, mercapto groups and methacryloxy groups. 11. The method for producing a zinc-based plated steel sheet with a surface treatment film according to any one of 7 to 10 above, wherein the surface treatment film is a coating agent.

本発明によれば、導通性、耐食性、潤滑性の諸性能に優れ、しかも積層時の耐横滑り性や耐コイル潰れ性にも優れる、表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a galvanized steel sheet with a surface treatment film, which is excellent in various performances such as conductivity, corrosion resistance, and lubricity, and is also excellent in resistance to sideslip during lamination and resistance to coil crushing.

動摩擦係数測定装置を示す概略正面図である。It is a schematic front view showing a dynamic friction coefficient measuring device. 使用したビードの形状・寸法を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view showing the shape and dimensions of the beads used. 滑り始めの静止摩擦係数測定装置を示す概略正面図である。It is a schematic front view showing a static friction coefficient measuring device at the beginning of slipping. No.14(発明例)の20μm×20μmの範囲の表面SEM像である。No. 14 (invention example) surface SEM image in the range of 20 μm × 20 μm. No.14(発明例)の2μm×2μmの範囲の表面SEM像である。No. 14 (invention example) surface SEM image in the range of 2 μm × 2 μm. No.28(比較例)の20μm×20μmの範囲の表面SEM像である。No. 28 (comparative example) is a surface SEM image of an area of 20 μm×20 μm. No.26(比較例)の2μm×2μmの範囲の表面SEM像である。No. 26 (comparative example) is a surface SEM image of a 2 μm×2 μm area.

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、本明細書中、例えば「a~b」なる数値範囲についての記載は、aとbとの間の範囲のみならず上限値および下限値も含めることを意図した記載である。すなわち、本明細書において、例えば「a~b」なる記載は「a以上b以下」を意味する。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In the present specification and drawings, constituent elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, thereby omitting redundant description. Further, in this specification, the description of a numerical range such as "a to b" is intended to include not only the range between a and b, but also the upper and lower limits. That is, in this specification, for example, the description "a to b" means "a or more and b or less".

1.表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板
1.1 鋼板
本発明に用いる亜鉛系めっき鋼板は、亜鉛系めっき層を備えれば特に制限はない。亜鉛系めっき鋼板としては、溶融亜鉛めっき鋼板(GI)又はこれを合金化した合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA)、更には溶融Zn-5質量%Al合金めっき鋼板(GF)、溶融Zn-55質量%Al合金めっき鋼板(GL)、電気亜鉛めっき鋼板(EG)、電気亜鉛-Ni合金めっき鋼板(Zn-11質量%Ni)等が挙げられる。
1. Zinc-based plated steel sheet with surface treatment film 1.1 Steel sheet The zinc-based steel sheet used in the present invention is not particularly limited as long as it has a zinc-based plating layer. The zinc-based plated steel sheet includes hot-dip galvanized steel sheet (GI) or alloyed hot-dip galvanized steel sheet (GA), hot-dip Zn-5% by mass Al alloy-plated steel sheet (GF), and hot-dip Zn-55 Examples include mass % Al alloy plated steel sheet (GL), electrogalvanized steel sheet (EG), and electrozinc-Ni alloy plated steel sheet (Zn-11 mass % Ni).

1.2 表面処理皮膜
本発明では、亜鉛系めっき鋼板上に表面処理皮膜が形成されている。本発明の表面処理皮膜は、平均径が20nm~500nmの粒子であって、かつ該粒子の少なくとも一部にブタジエンゴムが含まれるエラストマー成分(a)と、扁平形状の構造を有するワックス成分(b)と、ケイ素化合物(c)と、リン化合物(d)と、バナジウム化合物(e)と、チタン化合物(f)とを含む。なお、ここで言うエラストマーとは、常温でゴム弾性を示す高分子物質であるものを指し、熱硬化性エラストマー(ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ポリウレタンゴム、ブチルゴムなど)と、熱可塑性エラストマー(ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、アクリル系熱可塑性エラストマーなど)が含まれる。
1.2 Surface Treatment Film In the present invention, a surface treatment film is formed on the zinc-based plated steel sheet. The surface treatment film of the present invention comprises particles having an average diameter of 20 nm to 500 nm, an elastomer component (a) containing butadiene rubber in at least a part of the particles, and a wax component (b) having a flat structure. ), a silicon compound (c), a phosphorus compound (d), a vanadium compound (e), and a titanium compound (f). The term “elastomer” as used herein refers to polymeric substances that exhibit rubber elasticity at room temperature, and includes thermosetting elastomers (butadiene rubber, isoprene rubber, polyurethane rubber, butyl rubber, etc.) and thermoplastic elastomers (polyurethane-based thermal elastomers). plastic elastomers, acrylic thermoplastic elastomers, etc.).

本発明の表面処理皮膜の表面における前記ワックス成分(b)の存在する領域の面積率は、2%~40%である。また、本発明の表面処理皮膜の表面におけるワックス成分(b)が存在しない領域のうちの前記エラストマー成分(a)の存在する領域の面積率は、5%~50%であり、前記エラストマー成分(a)は粒子として分散している。 The area ratio of the region where the wax component (b) exists on the surface of the surface treatment film of the present invention is 2% to 40%. Further, the area ratio of the region where the elastomer component (a) exists in the region where the wax component (b) does not exist on the surface of the surface treatment film of the present invention is 5% to 50%, and the elastomer component ( a) is dispersed as particles.

そして、本発明の皮膜中には、ケイ素化合物(c)がSiO換算で20.0質量%~50.0質量%、リン化合物(d)がP換算で0.4質量%~8.0質量%、バナジウム化合物(e)がV換算で0.1質量%~2.0質量%、チタン化合物(f)がTi換算で0.1質量%~2.0質量%含まれていることが好ましい。 In the film of the present invention, the silicon compound (c) is 20.0% by mass to 50.0% by mass in terms of SiO 2 , and the phosphorus compound (d) is 0.4% by mass to 8.0% in terms of P. % by mass, the vanadium compound (e) is 0.1% by mass to 2.0% by mass in terms of V, and the titanium compound (f) is 0.1% by mass to 2.0% by mass in terms of Ti. preferable.

本発明の表面処理皮膜は、皮膜に含まれる各成分を所定の割合で含む水系表面処理液を、亜鉛系めっき鋼板上に塗布し、所定の到達板温で乾燥させることにより得られる。以下に、本発明の表面処理皮膜が形成されるメカニズムを説明する。 The surface treatment film of the present invention is obtained by applying an aqueous surface treatment solution containing each component contained in the film in a predetermined ratio onto a zinc-based plated steel sheet and drying it at a predetermined temperature. The mechanism by which the surface treatment film of the present invention is formed will be described below.

本発明の表面処理皮膜に含まれる、上記した各成分を所定の割合で含む表面処理液を亜鉛系めっき鋼板上に塗布し所定の温度で乾燥した際に、ケイ素化合物(c)を主体とする皮膜中に、リン化合物(d)とバナジウム化合物(e)とチタン化合物(f)とが分散し、さらにエラストマー成分(a)が粒子として分散した状態とする。さらに、ワックス成分(b)は、上記の無機皮膜の表面に扁平形状の粒子として存在する状態とする。 When the surface treatment liquid containing the above-described components in a predetermined ratio, which is contained in the surface treatment film of the present invention, is applied to a zinc-based plated steel sheet and dried at a predetermined temperature, the silicon compound (c) is the main component The phosphorus compound (d), the vanadium compound (e), and the titanium compound (f) are dispersed in the film, and the elastomer component (a) is dispersed as particles. Further, the wax component (b) is present as flat particles on the surface of the inorganic coating.

以上の皮膜構造を実現するためには、表面処理液中における各成分の表面エネルギーのバランスを適正にし、エラストマー成分(a)を、ケイ素化合物(c)を主体とする皮膜中に分散しやすくすること、及びワックスの融点よりも高い温度に昇温し、ワックスの溶融とワックス同士の結合を促進することが重要である。 In order to realize the film structure described above, the surface energy of each component in the surface treatment solution should be properly balanced so that the elastomer component (a) can be easily dispersed in the film mainly composed of the silicon compound (c). Also, it is important to raise the temperature to a temperature higher than the melting point of the wax to promote melting of the wax and bonding between the waxes.

なお、後述するように本実施形態における表面処理液は、前記の皮膜構造を実現するために、ブタジエンゴムを含むエラストマーのエマルション(A)と、ケイ素化合物(c)の前駆体としてのシラン化合物(C)と、リン化合物(d)の前駆体としてのホスホン酸化合物(D)とを含有する。シラン化合物(C)とブタジエンゴムを含むエラストマーのエマルション(A)の造膜作用により、ケイ素化合物(c)中にエラストマー成分が分散した構造が形成されると推定される。また、ホスホン酸化合物(D)は、乳化剤として作用することにより、ブタジエンゴムを含むエラストマーのエマルション(A)同士の凝集や会合を抑制していると考えられ、これにより、ブタジエンゴムを含むエラストマー成分(a)が、皮膜中に微細な粒子として分散した構造を実現することができると推定される。これに対し、表面処理液がシラン化合物(C)を含有しない場合、あるいはホスホン酸化合物(D)を含有しない場合には、ケイ素化合物(c)を主体とする皮膜中にエラストマー成分(a)が微細な粒子として分散した構造は実現できない。 As will be described later, the surface treatment liquid in the present embodiment comprises an elastomer emulsion (A) containing butadiene rubber and a silane compound ( C) and a phosphonic acid compound (D) as a precursor of the phosphorus compound (d). It is presumed that the film-forming action of the elastomer emulsion (A) containing the silane compound (C) and butadiene rubber forms a structure in which the elastomer component is dispersed in the silicon compound (c). In addition, the phosphonic acid compound (D) is thought to act as an emulsifier to suppress aggregation and association between the butadiene rubber-containing elastomer emulsions (A). It is presumed that (a) can realize a structure in which fine particles are dispersed in the film. On the other hand, when the surface treatment liquid does not contain the silane compound (C) or does not contain the phosphonic acid compound (D), the elastomer component (a) is contained in the film mainly composed of the silicon compound (c). A structure dispersed as fine particles cannot be realized.

本発明の表面処理皮膜では、ブタジエンゴムを含むエラストマー成分(a)と、ケイ素化合物(c)と、リン化合物(d)と、バナジウム化合物(e)と、チタン化合物(f)を含むことにより、薄膜でも優れた平面部耐食性を実現し、優れた導通性と平面部耐食性を両立できる。そして、ケイ素化合物(c)を主体とする皮膜中に、リン化合物(d)とバナジウム化合物(e)とチタン化合物(f)とが分散し、さらにエラストマー成分(a)が粒子として分散した構造となることにより、加工部の耐食性が改善され、導通性、平面部耐食性、加工部耐食性を高いレベルで両立することができる。さらに、皮膜表面に扁平形状のワックス成分(b)を粒子として特定の面積率で存在させることにより、加工時の潤滑性と積層時の耐横滑り性を両立することが可能となる。このような効果の発現原理は定かではないが、推定される効果の発現機構を以下に説明する。 In the surface treatment film of the present invention, by including an elastomer component (a) containing butadiene rubber, a silicon compound (c), a phosphorus compound (d), a vanadium compound (e), and a titanium compound (f), Even with a thin film, excellent flat surface corrosion resistance can be achieved, and both excellent conductivity and flat surface corrosion resistance can be achieved. A structure in which the phosphorus compound (d), the vanadium compound (e), and the titanium compound (f) are dispersed in the film mainly composed of the silicon compound (c), and the elastomer component (a) is dispersed as particles. As a result, the corrosion resistance of the processed portion is improved, and it is possible to achieve a high level of both conductivity, corrosion resistance of the flat portion, and corrosion resistance of the processed portion. Furthermore, by allowing the flat-shaped wax component (b) to exist in the form of particles on the film surface in a specific area ratio, it is possible to achieve both lubricity during processing and anti-skidding properties during lamination. Although the principle of manifestation of such an effect is not clear, the presumed mechanism of manifestation of the effect will be described below.

[平面部耐食性]
まず、ケイ素化合物(c)を主体とする皮膜中に、ブタジエンゴムを含むエラストマー成分(a)を添加することにより、ケイ素化合物(c)単体の場合よりも皮膜が緻密化されるため、腐食因子のバリア性が高まり、平面部耐食性が向上すると考えられる。また、リン化合物(d)、バナジウム化合物(e)、チタン化合物(f)を含むことにより、鋼板の一部が腐食し始めた場合にも、上記の成分が素早く溶出し、保護皮膜を形成するため、腐食の進行を抑制することができる。これらリン化合物(d)、バナジウム化合物(e)、チタン化合物(f)が複合して形成される保護皮膜は、より高いバリア性を有しているため、これらの化合物が単独で存在する場合よりも優れた平面部耐食性を実現できると推定される。よって、薄膜でも優れた平面部耐食性が実現し、導通性と平面部耐食性の両立が可能となる。
[Flat part corrosion resistance]
First, by adding the elastomer component (a) containing butadiene rubber to the film mainly composed of the silicon compound (c), the film becomes more dense than when the silicon compound (c) is used alone. It is considered that the barrier property of the surface area is improved, and the corrosion resistance of the flat surface is improved. In addition, by including the phosphorus compound (d), vanadium compound (e), and titanium compound (f), even when part of the steel plate begins to corrode, the above components quickly elute and form a protective film. Therefore, progress of corrosion can be suppressed. A protective film formed by combining these phosphorus compound (d), vanadium compound (e), and titanium compound (f) has higher barrier properties than when these compounds exist alone. It is presumed that excellent flat corrosion resistance can also be realized. Therefore, even a thin film can achieve excellent planar corrosion resistance, and both conductivity and planar corrosion resistance can be achieved.

[加工部耐食性]
さらに、本発明で見出したように、ケイ素化合物(c)を主体とする皮膜中に、リン化合物(d)とバナジウム化合物(e)とチタン化合物(f)とが分散し、さらにブタジエンゴムを含むエラストマー成分(a)が粒子として分散した構造となることにより加工部耐食性にも優れた皮膜が得られる。この理由は、ケイ素化合物(c)を主体とする皮膜中にブタジエンゴムを含むエラストマー成分(a)が分散していることにより、ブタジエンゴムを含むエラストマー成分(a)が加工時の応力を分散させ、皮膜の損傷を抑制するため、加工部においても平面部同様のバリア効果が維持されるためだと推定される。また、リン化合物(d)とバナジウム化合物(e)とチタン化合物(f)が分散していることにより、皮膜が損傷してバリア性が失われた場合にも、上記の成分が素早く溶出し、保護皮膜を形成して腐食の進行を抑制するという効果もあると考えられる。
[Corrosion resistance of processed parts]
Furthermore, as found in the present invention, the film mainly composed of the silicon compound (c) contains the phosphorus compound (d), the vanadium compound (e), and the titanium compound (f) dispersed therein, and further contains butadiene rubber. The structure in which the elastomer component (a) is dispersed as particles makes it possible to obtain a coating excellent in corrosion resistance of processed parts. The reason for this is that the elastomer component (a) containing butadiene rubber is dispersed in the film mainly composed of the silicon compound (c), so that the elastomer component (a) containing butadiene rubber disperses the stress during processing. It is presumed that the same barrier effect is maintained in the processed part as in the flat part in order to suppress the damage of the film. In addition, since the phosphorus compound (d), the vanadium compound (e), and the titanium compound (f) are dispersed, even when the film is damaged and the barrier property is lost, the above components are quickly eluted, It is thought that there is also an effect of forming a protective film and suppressing the progress of corrosion.

[潤滑性]
また、本発明の表面処理皮膜においては、ワックス成分(b)を扁平形状の粒子として特定面積率で存在させることにより、まず潤滑性を確保できる。すなわち、例えば鋼板に曲げ加工、プレス成形、ロールフォーミング等の加工を施す際に、皮膜が高い荷重を受ける場合は、ワックス成分(b)が相手材(加工用の金型や治具)と接触し、ワックスの効果により摩擦係数は低減される。
[Lubricity]
In addition, in the surface treatment film of the present invention, by allowing the wax component (b) to exist as flat particles in a specific area ratio, lubricity can be ensured first. That is, for example, when a steel plate is subjected to bending, press forming, roll forming, or other processing, if the film receives a high load, the wax component (b) will come into contact with the mating material (die or jig for processing). However, the coefficient of friction is reduced by the effect of the wax.

[積層時の耐横滑り性(および耐コイル潰れ性)]
さらに、本発明の表面処理皮膜においては、ワックス成分(b)を扁平形状の粒子として特定面積率で存在させることにより、優れた潤滑性に併せて積層時の耐横滑り性を両立できる。本発明の皮膜においては、エラストマー成分(a)が微細な粒子として皮膜中に分散し、その一部が皮膜表面から突出した状態となっている。よって、ワックス成分(b)が扁平形状の粒子として存在することにより、例えば皮膜付き鋼板を積層して使用するなど、皮膜に低荷重が加わる場合には、エラストマー成分(a)が優先的に相手材(積層されている鋼板における鋼板または皮膜、以下同様)と接触し、ワックス成分(b)が相手材と接触しないため、滑りが抑制されると推定される。このようなメカニズムにより、加工時の高い潤滑性を有しながらも、積層時の横滑りやコイル潰れを抑制することが可能になると推定される。これに対し、ワックス成分(b)が扁平形状でない場合は、鋼板積層時などの皮膜に低荷重がかかる場合にもワックスが相手材と接触し、その潤滑作用が現れるため、積層時の耐横滑り性が劣化すると推定される。
[Slip resistance (and coil crush resistance) during lamination]
Furthermore, in the surface treatment film of the present invention, by allowing the wax component (b) to exist in the form of flat particles in a specific area ratio, it is possible to achieve both excellent lubricity and skidding resistance during lamination. In the film of the present invention, the elastomer component (a) is dispersed in the film as fine particles, some of which protrude from the surface of the film. Therefore, since the wax component (b) exists as flat particles, the elastomer component (a) is preferentially used as a counterpart when a low load is applied to the coating, such as when steel sheets with coatings are laminated and used. It is presumed that slippage is suppressed because the wax component (b) is in contact with the material (steel sheet or film in the steel sheets being laminated, the same applies hereinafter) and the wax component (b) does not contact the counterpart material. It is presumed that due to such a mechanism, it is possible to suppress sideslip and coil crushing during lamination while maintaining high lubricity during processing. On the other hand, if the wax component (b) does not have a flat shape, the wax will come into contact with the mating material even when a low load is applied to the film, such as when steel sheets are laminated, and its lubricating effect will appear, resulting in anti-skid resistance during lamination. presumed to deteriorate.

なお、例えば鋼板をコイル状にして出荷する際に問題となる、コイル潰れは、鋼板相互間での滑りに起因するから、横滑り性と同様の特性であり、耐横滑り性の評価をもって耐コイル潰れ性を評価することができる。 In addition, for example, coil collapse, which is a problem when steel sheets are coiled and shipped, is caused by slipping between steel sheets. can be evaluated.

ここで、ワックス成分(b)が扁平形状の粒子であるとは、ワックス成分の粒子の平均アスペクト比ARが10以上であることを指す。平均アスペクト比ARが10以上となる範囲であれば、扁平形状でない粒子が含まれていてもよい。なお、皮膜中の平均アスペクト比ARは、下記のようにして算出する。まず、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて皮膜表面における粒子を観察し、該粒子の輪郭内に描かれうる最長線分の長さLを求める。この操作を、皮膜表面からランダムに抽出した10個のワックス粒子に対して行い、その相加平均Lavを求める。次に、SEMを用いて皮膜を断面から観察し、粒子の最大厚みtmaxと最小厚みtminを計測してその平均値(tmax+tmin/2)を計算する。この操作を、皮膜断面からランダムに抽出した10個のワックス粒子に対して行い、その相加平均tavを算出する。Lavをtavで割ったLav/tavが、平均アスペクト比ARである。 Here, that the wax component (b) is flat-shaped particles means that the average aspect ratio AR of the wax component particles is 10 or more. Non-flat particles may be included as long as the average aspect ratio AR is 10 or more. The average aspect ratio AR in the film is calculated as follows. First, particles on the film surface are observed using a scanning electron microscope (SEM), and the length L of the longest line segment that can be drawn within the outline of the particle is determined. This operation is performed on 10 wax particles randomly extracted from the film surface, and the arithmetic mean Lav is obtained. Next, the film is observed from the cross section using SEM, the maximum thickness tmax and the minimum thickness tmin of the particles are measured, and the average value (tmax+tmin/2) is calculated. This operation is performed on 10 wax particles randomly extracted from the film cross section, and the arithmetic mean tav is calculated. Lav/tav, which is Lav divided by tav, is the average aspect ratio AR.

次に、本発明の表面処理皮膜の構造について、詳細に説明する。
本発明の表面処理皮膜の表面において、ワックス成分(b)が存在する領域の面積率は、2%~40%であることが肝要である。上記面積率が2%未満であると、ワックス(b)による滑り性向上効果が表れず、潤滑性が不十分となる。一方で、上記面積率が40%より大きいと、滑り性が高まりすぎて、積層時の横滑りやコイル潰れが発生しやすくなる。
Next, the structure of the surface treatment film of the present invention will be described in detail.
On the surface of the surface treatment film of the present invention, it is essential that the area ratio of the region where the wax component (b) exists is 2% to 40%. If the area ratio is less than 2%, the lubricity improvement effect of the wax (b) does not appear, resulting in insufficient lubricity. On the other hand, if the area ratio is more than 40%, the slipperiness is too high, and side slippage and coil crushing during lamination are likely to occur.

なお、本発明の表面処理皮膜の表面における、ワックス成分(b)が存在する領域の面積率は、次のようにして算出する。まず、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて皮膜表面を観察し、20μm×20μm程度の範囲のSEM像をランダムに5視野撮影する。このとき、皮膜表面の情報を得るために、加速電圧1kV以下の条件で観察を行う。得られた皮膜表面のSEM像において、ワックス成分(b)は、周囲よりも暗いコントラストを有する扁平形状の粒子として観察される。そこで、撮影したSEM像を画像処理によって二値化し、扁平形状粒子の面積率を計算する。そして、これを抽出した5視野全てで実施し、平均をとることにより、表面処理皮膜の表面における、ワックス成分(b)が存在する領域の面積率を算出することができる。 The area ratio of the region where the wax component (b) exists on the surface of the surface treatment film of the present invention is calculated as follows. First, the film surface is observed using a scanning electron microscope (SEM), and SEM images in a range of about 20 μm×20 μm are randomly photographed in five fields. At this time, in order to obtain information on the film surface, the observation is performed under the condition of an acceleration voltage of 1 kV or less. In the resulting SEM image of the film surface, the wax component (b) is observed as flattened particles having a darker contrast than the surroundings. Therefore, the photographed SEM image is binarized by image processing, and the area ratio of the flat particles is calculated. Then, this is carried out for all five extracted fields of view, and by taking the average, it is possible to calculate the area ratio of the region where the wax component (b) exists on the surface of the surface treatment film.

さらに望ましくは、本発明の表面処理皮膜の内部におけるワックス成分(b)が存在する領域の面積率が1%未満であることが望ましい。上記面積率が1%未満であることにより、皮膜内部がより緻密なものとなり、より優れた耐食性を得ることができる。ここに、表面処理皮膜の内部は、表面処理皮膜に対して、SEMを用いて加速電圧:2~5kVにて観察したときに得られる、SEM像として定義することができる。 More desirably, the area ratio of the region where the wax component (b) exists inside the surface treatment film of the present invention is less than 1%. When the area ratio is less than 1%, the inside of the coating becomes denser, and superior corrosion resistance can be obtained. Here, the inside of the surface treatment film can be defined as an SEM image obtained when the surface treatment film is observed with an SEM at an acceleration voltage of 2 to 5 kV.

本発明の表面処理皮膜の内部におけるワックス成分(b)が存在する領域の面積率は、次のようにして算出する。まず、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて皮膜表面を観察し、20μm×20μm程度の範囲のSEM像をランダムに5視野撮影する。このとき、皮膜内部の情報を得るため、加速電圧2kV以上5kV以下の条件にて観察したときに得られるSEM像の撮影を行う。得られた皮膜内部のSEM像において、ワックス成分(b)は、周囲よりも暗いコントラストを有する扁平形状の粒子として観察される。そこで、撮影したSEM像を画像処理によって二値化し、扁平形状粒子の面積率を計算する。 The area ratio of the region where the wax component (b) exists inside the surface treatment film of the present invention is calculated as follows. First, the film surface is observed using a scanning electron microscope (SEM), and SEM images in a range of about 20 μm×20 μm are randomly photographed in five fields. At this time, in order to obtain information on the inside of the film, an SEM image obtained when observed under conditions of an acceleration voltage of 2 kV or more and 5 kV or less is taken. In the obtained SEM image of the inside of the film, the wax component (b) is observed as flattened particles having a darker contrast than the surroundings. Therefore, the photographed SEM image is binarized by image processing, and the area ratio of the flat particles is calculated.

また、本発明の表面処理皮膜の表面において、ワックス成分(b)が存在しない領域のうちのエラストマー成分(a)の存在する面積率は、5%~50%であることが肝要である。上記面積率が5%~50%であることにより、加工部耐食性及び積層時の耐横滑り性が十分なものとなる。上記面積率が5%未満である場合、加工部耐食性が劣化する上、積層時の耐横滑り性も不十分となる。一方、上記面積率が50%より大きい場合には、平面部耐食性及び加工部耐食性が不十分となる。 In addition, it is essential that the area ratio of the elastomer component (a) in the region where the wax component (b) does not exist on the surface of the surface treatment film of the present invention is 5% to 50%. When the area ratio is 5% to 50%, the corrosion resistance of the processed portion and the side slip resistance during lamination are sufficient. If the area ratio is less than 5%, the corrosion resistance of the worked portion deteriorates, and the sideslip resistance during lamination also becomes insufficient. On the other hand, if the area ratio is more than 50%, the corrosion resistance of the plane portion and the corrosion resistance of the processed portion will be insufficient.

表面処理皮膜の表面における、ワックス成分(b)が存在しない領域のうちのエラストマー成分(a)の存在する面積率は、例えば下記の方法によって算出することができる。まず、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて皮膜表面を観察し、扁平形状の粒子となっているワックス成分(b)の存在しない領域から、2μm×2μm程度の範囲のSEM像をランダムに5視野撮影する。この時、皮膜表面の情報を得るため、加速電圧1kV以下の条件で観察を行う。得られた皮膜表面のSEM像において、エラストマー成分(a)は、周囲よりも暗いコントラストを有する粒子として観察される。そこで、撮影したSEM像を画像処理によって二値化し、暗い粒子の面積率を計算する。そして、これを抽出した5視野全てで実施し、平均をとることにより、「表面処理皮膜の表面における、ワックス成分が存在しない領域のうちのエラストマー成分(a)の存在する面積率」を算出することができる。 The area ratio of the area where the elastomer component (a) exists in the region where the wax component (b) does not exist on the surface of the surface treatment film can be calculated, for example, by the following method. First, the film surface was observed using a scanning electron microscope (SEM), and 5 SEM images of a range of about 2 µm × 2 µm from the region where the wax component (b), which is a flat particle, does not exist, were randomly selected. Take a picture of the field of view. At this time, in order to obtain information on the film surface, the observation is performed under the condition of an acceleration voltage of 1 kV or less. In the resulting SEM image of the coating surface, the elastomer component (a) is observed as particles with darker contrast than the surroundings. Therefore, the photographed SEM image is binarized by image processing, and the area ratio of dark particles is calculated. Then, this is carried out in all five extracted fields of view, and the average is taken to calculate the "area ratio of the area where the elastomer component (a) exists in the region where the wax component does not exist on the surface of the surface treatment film". be able to.

また、本発明では、エラストマー成分(a)が皮膜中により均一に分散していることがより好ましい。エラストマー成分(a)の分散状態は、「ワックス成分(b)が存在しない領域から抽出した1μm×1μmの正方形領域におけるエラストマー成分(a)が存在する面積率」を用いて評価することができる。本発明の表面処理皮膜では、ワックス成分(b)が存在しない領域から抽出した任意の1μm×1μmの正方形領域におけるエラストマー成分(a)の存在する面積率が5%以上であることが好ましい。より好ましくは、8%以上である。上記面積率が5%以上となることは、エラストマー成分(a)がケイ素化合物を主体とする皮膜中により均一に分散していることであり、加工時の応力集中を抑制する効果が高まるため、より一層優れた加工部耐食性が得られる。 Further, in the present invention, it is more preferable that the elastomer component (a) is more uniformly dispersed in the film. The state of dispersion of the elastomer component (a) can be evaluated using the "area ratio of the elastomer component (a) present in a 1 μm×1 μm square region extracted from a region where the wax component (b) does not exist". In the surface treatment film of the present invention, the area ratio of the elastomer component (a) in an arbitrary square region of 1 μm×1 μm extracted from the region where the wax component (b) does not exist is preferably 5% or more. More preferably, it is 8% or more. When the area ratio is 5% or more, the elastomer component (a) is dispersed more uniformly in the film mainly composed of a silicon compound. Further excellent corrosion resistance of processed parts can be obtained.

表面処理皮膜の表面において、ワックス成分(b)が存在しない領域から抽出した1μm×1μmの任意の正方形領域におけるエラストマー成分の存在する面積率が5%以上となることを確認するには、以下の様な方法を用いることができる。
まず、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、皮膜表面を観察し、扁平形状粒子となっているワックス成分(b)が存在しない領域から1μm×1μmの正方形領域をランダムに10視野抽出する。このとき、皮膜表面の情報を得るため、加速電圧1kV以下の条件で観察を行う。得られた皮膜表面のSEM像において、エラストマー成分(a)は周囲よりも暗いコントラストで観察されるため、画像処理を用いてSEM像を二値化し、上記の1μm×1μmの正方形領域におけるエラストマー成分(a)の面積率を算出する。そして、これを抽出した10視野全てで実施し、10視野の全てで上記面積率が5%以上であることを確認できれば、「ワックス成分(b)が存在しない領域から抽出した1μm×1μmの任意の正方形領域におけるエラストマー成分(a)の存在する面積率が5%以上となる」とみなすことができる。
In order to confirm that the area ratio of the elastomer component in an arbitrary square region of 1 μm×1 μm extracted from the region where the wax component (b) does not exist on the surface of the surface treatment film is 5% or more, the following steps are performed. Various methods can be used.
First, a scanning electron microscope (SEM) is used to observe the coating surface, and 10 square areas of 1 μm×1 μm are randomly extracted from the area where the wax component (b), which is a flat particle, does not exist. At this time, in order to obtain information on the film surface, the observation is performed under the condition of an acceleration voltage of 1 kV or less. In the resulting SEM image of the film surface, the elastomer component (a) is observed with a darker contrast than the surroundings. Calculate the area ratio of (a). Then, this is carried out in all of the extracted 10 fields of view, and if it is confirmed that the area ratio is 5% or more in all of the 10 fields of view, the "arbitrary 1 μm × 1 µm area extracted from the region where the wax component (b) does not exist The area ratio in which the elastomer component (a) exists in the square area of is 5% or more."

本発明の表面処理皮膜の厚みは、0.05μm~2.00μmとすることが好ましい。すなわち、膜厚が0.05μm未満であると、耐食性が不十分となる、おそれがある。一方、膜厚が2.00μmより大きくなると、導通性が不十分となる、おそれがある。 The thickness of the surface treatment film of the present invention is preferably 0.05 μm to 2.00 μm. That is, if the film thickness is less than 0.05 μm, the corrosion resistance may become insufficient. On the other hand, if the film thickness is larger than 2.00 μm, the conductivity may become insufficient.

引き続いて、本発明の表面処理皮膜を構成する成分について、詳細に説明する。
<エラストマー成分(a)>
本発明の表面処理皮膜に含まれるエラストマー成分(a)は、平均径が20nm~500nmの粒子の少なくとも一部にブタジエンゴムを含む。本発明の表面処理皮膜では、エラストマー成分(a)がケイ素化合物を主体とする皮膜中に分散した構造となることにより、皮膜を緻密化させ平面部耐食性を向上させる効果が得られる。さらに、エラストマー成分(a)の一部にブタジエンゴムが含まれることにより、加工時の応力集中を抑制して加工部耐食性を向上させる効果と、積層時の横滑りやコイル潰れを抑制する効果が発現する。加えて、エラストマー成分(a)の平均粒子径が20nm~500nmであることにより、加工部耐食性、平面部耐食性、積層時の耐横滑り性を向上させる効果が十分に発揮される。すなわち、エラストマー成分(a)の平均粒子径が20nmより小さい場合は、ワックスと相手材の接触を抑制する効果がなくなり、積層時の耐横滑り性が不十分となる。また、エラストマー成分(a)の平均粒子径が500nmより大きい場合は、応力集中抑制効果が不十分となり、加工部耐食性が改善されない。好ましくは、平均粒子径が50nm~300nmである。
Subsequently, the components constituting the surface treatment film of the present invention will be explained in detail.
<Elastomer component (a)>
The elastomer component (a) contained in the surface treatment film of the present invention contains butadiene rubber in at least part of particles having an average diameter of 20 nm to 500 nm. In the surface treatment film of the present invention, the structure in which the elastomer component (a) is dispersed in the film mainly composed of a silicon compound provides the effect of densifying the film and improving the corrosion resistance of the planar portion. Furthermore, by including butadiene rubber as a part of the elastomer component (a), the effect of suppressing stress concentration during processing to improve the corrosion resistance of the processed part and the effect of suppressing side slip and coil collapse during lamination are exhibited. do. In addition, when the elastomer component (a) has an average particle size of 20 nm to 500 nm, the effect of improving the corrosion resistance of the processed part, the corrosion resistance of the flat part, and the skidding resistance during lamination is sufficiently exhibited. That is, when the average particle size of the elastomer component (a) is smaller than 20 nm, the effect of suppressing the contact between the wax and the mating material is lost, resulting in insufficient skidding resistance during lamination. On the other hand, if the average particle size of the elastomer component (a) is larger than 500 nm, the effect of suppressing stress concentration will be insufficient, and the corrosion resistance of processed parts will not be improved. Preferably, the average particle size is 50 nm to 300 nm.

なお、エラストマー成分(a)のうち、ブタジエンゴムでないエラストマー粒子が含まれていてもよいが、エラストマー成分(a)全体に占めるブタジエンゴムエラストマー粒子の割合は、20質量%以上であることが好ましい。より好ましくは、40質量%以上である。なぜなら、エラストマー成分(a)全体に占めるブタジエンゴムエラストマーの割合が20質量%未満である場合には、加工部耐食性や積層時の耐横滑り性および耐コイル潰れ性を向上させる効果が小さくなるためである。 The elastomer component (a) may contain elastomer particles other than butadiene rubber, but the ratio of the butadiene rubber elastomer particles to the entire elastomer component (a) is preferably 20% by mass or more. More preferably, it is 40% by mass or more. This is because if the proportion of the butadiene rubber elastomer in the elastomer component (a) is less than 20% by mass, the effect of improving the corrosion resistance of the processed part, the side slip resistance during lamination, and the coil crush resistance is reduced. be.

表面処理皮膜中のエラストマー成分(a)の平均粒子径は、例えば下記の方法によって算出することができる。まず、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて皮膜表面を観察し、2μm×2μm程度の範囲のSEM像をランダムに5視野撮影する。得られた皮膜表面のSEM像において、エラストマー成分(a)は、周囲よりも暗いコントラストを有する粒子(暗い粒子)として観察される。そこで、撮影したSEM像内に観察される全ての暗い粒子の粒子径を測定し、その面積平均をとることで平均粒子径を計算する。この平均粒子径を5視野全てで計算し、さらに3つの値の平均をとることにより、皮膜中のエラストマー成分(a)の平均粒子径を算出することができる。 The average particle size of the elastomer component (a) in the surface treatment film can be calculated, for example, by the following method. First, the film surface is observed using a scanning electron microscope (SEM), and SEM images in the range of about 2 μm×2 μm are randomly photographed in five fields. In the resulting SEM image of the coating surface, the elastomer component (a) is observed as particles having a darker contrast than the surroundings (dark particles). Therefore, the particle diameters of all dark particles observed in the photographed SEM image are measured, and the area average is taken to calculate the average particle diameter. By calculating this average particle size for all five fields of view and averaging the three values, the average particle size of the elastomer component (a) in the film can be calculated.

なお、エラストマー成分(a)を含む表面処理皮膜は、エラストマー成分(a)を水に分散して得られたエラストマーエマルション(A)を含む水系表面処理液を用いて形成する。 The surface treatment film containing the elastomer component (a) is formed using an aqueous surface treatment liquid containing the elastomer emulsion (A) obtained by dispersing the elastomer component (a) in water.

また、エラストマー成分(a)には、ブタジエンゴム以外のエラストマーを含むことができる。より望ましくは、ブタジエンゴムに加え、さらにウレタンゴムもしくはポリウレタン系熱可塑性エラストマーも含まれることが望ましい。ウレタンゴムもしくはポリウレタン系熱可塑性エラストマーが含まれることにより、基材と表面処理皮膜の結合力が高まり、より優れた平面部耐食性及び加工部耐食性が得られる。なお、ブタジエンゴム以外のエラストマーを含む場合、該ブタジエンゴム以外のエラストマーの含有比率は、80質量%未満であることが好ましい。より好ましくは60質量%未満である。 In addition, the elastomer component (a) can contain elastomers other than butadiene rubber. More preferably, in addition to butadiene rubber, urethane rubber or polyurethane thermoplastic elastomer is also included. By containing the urethane rubber or polyurethane-based thermoplastic elastomer, the bonding strength between the base material and the surface treatment film is increased, and more excellent flat portion corrosion resistance and processed portion corrosion resistance can be obtained. When an elastomer other than butadiene rubber is included, the content ratio of the elastomer other than butadiene rubber is preferably less than 80% by mass. More preferably less than 60% by mass.

<ワックス成分(b)>
本発明の表面処理皮膜に含まれるワックス成分(b)は、皮膜中において扁平形状の粒子として存在することにより、優れた潤滑性および耐横滑り性を実現する。扁平形状のワックス成分(b)を含む表面処理皮膜は、ワックス(B)を含む水系表面処理液を亜鉛系めっき鋼板上に塗布し、さらにワックス(B)の融点より10℃以上高い到達板温となるような条件で乾燥し、ワックス(B)を完全に溶融させることにより得られる。水系表面処理液に用いるワックス(B)の種類は特に限定されないが、ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワックス、酸化ポリプロピレンワックス、パラフィンワックス、モンタンワックス、マイクロクリスタリンワックスなどを用いることができる。
<Wax component (b)>
The wax component (b) contained in the surface treatment film of the present invention is present as flat particles in the film, thereby realizing excellent lubricity and skidding resistance. A surface treatment film containing a flattened wax component (b) is obtained by applying an aqueous surface treatment liquid containing wax (B) onto a zinc-based plated steel sheet, and further increasing the plate temperature to a temperature that is at least 10°C higher than the melting point of wax (B). It is obtained by drying under conditions such that the wax (B) is completely melted. The type of wax (B) used in the aqueous surface treatment liquid is not particularly limited, but polyethylene wax, oxidized polyethylene wax, oxidized polypropylene wax, paraffin wax, montan wax, microcrystalline wax and the like can be used.

<ケイ素化合物(c)>
本発明の表面処理皮膜に含まれるケイ素化合物(c)は、SiO換算で20.0質量%~50.0質量%であることが好ましい。ケイ素化合物(c)をSiO換算で20.0質量%~50.0質量%含む表面処理皮膜は、シラン化合物(C)を含む水系表面処理液を用いて形成される。皮膜中に、ケイ素化合物(c)がSiO換算で20.0質量%~50.0質量%含まれることにより、シロキサン結合によりバリア性の高い皮膜骨格が形成されて優れた平面部耐食性が得られるとともに、エラストマー成分(a)との複合効果で優れた平面部耐食性、加工部耐食性が得られる。ケイ素化合物(c)の含有量が20.0質量%未満であると、シロキサン結合により皮膜のバリア性を高める効果が発揮されず、耐食性が不十分となる、おそれがある。一方、ケイ素化合物(c)の含有量が50.0質量%より多いと、エラストマー成分(a)との複合効果が小さくなり、平面部耐食性、加工部耐食性が不十分となる、おそれがある。
<Silicon compound (c)>
The silicon compound (c) contained in the surface treatment film of the present invention is preferably 20.0% by mass to 50.0% by mass in terms of SiO 2 . A surface treatment film containing 20.0% by mass to 50.0% by mass of the silicon compound (c) in terms of SiO 2 is formed using an aqueous surface treatment liquid containing the silane compound (C). By containing 20.0% to 50.0% by mass of the silicon compound (c) in terms of SiO 2 in the film, a film skeleton with high barrier properties is formed by siloxane bonds, resulting in excellent planar corrosion resistance. At the same time, excellent corrosion resistance of flat parts and corrosion resistance of processed parts can be obtained by a combined effect with the elastomer component (a). If the content of the silicon compound (c) is less than 20.0% by mass, the effect of improving the barrier properties of the film due to siloxane bonds may not be exhibited, and the corrosion resistance may become insufficient. On the other hand, when the content of the silicon compound (c) is more than 50.0% by mass, the combined effect with the elastomer component (a) is reduced, and there is a possibility that the flat portion corrosion resistance and the processed portion corrosion resistance may become insufficient.

<リン化合物(d)>
本発明の表面処理皮膜に含まれるリン化合物(d)は、P換算で0.4質量%~8.0質量%であることが好ましい。本発明の表面処理皮膜中のリン化合物(d)は、ホスホン酸化合物(D)を含む水系表面処理液を亜鉛系めっき鋼板上に塗布して乾燥させることにより得られる。リン化合物(d)は、皮膜中に分散していることにより、腐食抑制作用を示し、平面部耐食性、加工部耐食性を向上させる。さらに、同じく皮膜中に含まれるバナジウム化合物(e)、チタン化合物(f)との相互作用によって、より優れた腐食抑制作用を発揮する。皮膜中に含まれるリン化合物(d)が、P換算で0.4質量%未満であると、リン化合物(d)による腐食抑制作用が十分に発揮されず、平面部耐食性、加工部耐食性が不十分となる、おそれがある。一方で、リン化合物(d)がP換算で8.0質量%より多いと、皮膜の溶出性が高まり、平面部耐食性、加工部耐食性が劣化する、おそれがある。
<Phosphorus compound (d)>
The phosphorus compound (d) contained in the surface treatment film of the present invention is preferably 0.4% by mass to 8.0% by mass in terms of P. The phosphorus compound (d) in the surface treatment film of the present invention can be obtained by applying an aqueous surface treatment liquid containing a phosphonic acid compound (D) onto a zinc-based plated steel sheet and drying it. The phosphorus compound (d), being dispersed in the film, exerts a corrosion-inhibiting effect and improves the corrosion resistance of flat parts and the corrosion resistance of machined parts. Furthermore, it exerts a more excellent corrosion inhibiting action by interacting with the vanadium compound (e) and titanium compound (f) also contained in the film. If the phosphorus compound (d) contained in the film is less than 0.4% by mass in terms of P, the corrosion inhibiting action of the phosphorus compound (d) is not sufficiently exhibited, and the corrosion resistance of the flat part and the corrosion resistance of the processed part are poor. It is possible that it will be sufficient. On the other hand, when the phosphorus compound (d) is more than 8.0% by mass in terms of P, the elution property of the film increases, and there is a possibility that the corrosion resistance of the flat portion and the corrosion resistance of the processed portion deteriorate.

<バナジウム化合物(e)>
本発明の表面処理皮膜に含まれるバナジウム化合物(e)は、V換算で0.1質量%~2.0質量%であることが好ましい。本発明の表面処理皮膜中のバナジウム化合物(e)は、バナジウム化合物(E)を含む水系表面処理液を亜鉛系めっき鋼板上に塗布して乾燥させることにより得られる。バナジウム化合物(e)は、皮膜中に分散していることにより、腐食抑制作用を示し、平面部耐食性、加工部耐食性を向上させる。さらに、同じく皮膜中に含まれるリン化合物(d)、チタン化合物(f)との相互作用により、より優れた腐食抑制作用を発揮する。皮膜中に含まれるバナジウム化合物(e)が、V換算で0.1質量%未満であると、バナジウム化合物(e)による腐食抑制作用が十分に発揮されず、平面部耐食性、加工部耐食性が不十分となる、おそれがある。一方で、バナジウム化合物(e)がV換算で2.0質量%より多いと、皮膜の溶出性が高まり、平面部耐食性、加工部耐食性が劣化する、おそれがある。
<Vanadium compound (e)>
The vanadium compound (e) contained in the surface treatment film of the present invention is preferably 0.1% by mass to 2.0% by mass in terms of V. The vanadium compound (e) in the surface treatment film of the present invention is obtained by applying an aqueous surface treatment liquid containing the vanadium compound (E) onto a zinc-based plated steel sheet and drying it. By being dispersed in the film, the vanadium compound (e) exhibits a corrosion-inhibiting action and improves the corrosion resistance of flat parts and the corrosion resistance of machined parts. Furthermore, the interaction with the phosphorus compound (d) and titanium compound (f), which are also contained in the film, exhibits a more excellent corrosion inhibiting action. If the vanadium compound (e) contained in the film is less than 0.1% by mass in terms of V, the corrosion inhibition effect of the vanadium compound (e) is not sufficiently exhibited, and the corrosion resistance of the flat part and the corrosion resistance of the processed part are insufficient. It is possible that it will be sufficient. On the other hand, if the vanadium compound (e) is more than 2.0% by mass in terms of V, the elution property of the film increases, and there is a possibility that the corrosion resistance of flat parts and the corrosion resistance of processed parts deteriorate.

さらに、バナジウム化合物(e)中のバナジウムの価数は4価であることがより望ましい。バナジウムの価数が4価である場合に、加工部の腐食抑制作用が最も高く、加工部耐食性をより優れたものとすることができる。加工部の腐食抑制には、バナジウムが腐食環境で皮膜から溶出しやすいこと、溶出したバナジウムが皮膜損傷部分に沈殿すること、の2つが必要である。バナジウムの価数が高いほど、バナジウムの腐食環境下での溶出性は高まるが、溶出バナジウムの皮膜損傷部分での沈殿性が低くなる。この両者のバランスは、バナジウムが4価である場合が極めて良好になり、加工部の腐食抑制作用が最も高いと考えられる。なお、皮膜中のバナジウムの価数は、X線光電子分光測定などを用いて測定することができる。 Furthermore, the valence of vanadium in the vanadium compound (e) is more preferably tetravalent. When the valence of vanadium is tetravalent, the effect of suppressing the corrosion of the worked part is the highest, and the corrosion resistance of the worked part can be made more excellent. In order to suppress the corrosion of the processed part, it is necessary to ensure that vanadium is easily eluted from the film in a corrosive environment and that the eluted vanadium is precipitated at the damaged part of the film. The higher the valence of vanadium, the higher the elution of vanadium in a corrosive environment, but the lower the precipitation of eluted vanadium at the damaged portion of the film. The balance between the two is extremely good when vanadium is tetravalent, and it is considered that the corrosion inhibiting action of the processed portion is the highest. The valence of vanadium in the film can be measured using X-ray photoelectron spectroscopy or the like.

<チタン化合物(f)>
本発明の表面処理皮膜に含まれるチタン化合物(f)は、Ti換算で0.1質量%~2.0質量%であることが好ましい。本発明の表面処理皮膜中のチタン化合物(f)は、チタン化合物(F)を含む水系表面処理液を亜鉛系めっき鋼板上に塗布して乾燥させることにより得られる。チタン化合物(f)は、皮膜中に分散していることにより、腐食抑制作用を示し、平面部耐食性、加工部耐食性を向上させる。さらに、同じく皮膜中に含まれるリン化合物(d)、バナジウム化合物(e)との相互作用により、より優れた腐食抑制作用を発揮する。皮膜中に含まれるチタン化合物(f)が、Ti換算で0.1質量%未満であると、チタン化合物(f)による腐食抑制作用が十分に発揮されず、平面部耐食性、加工部耐食性が不十分となる、おそれがある。一方で、チタン化合物(f)がTi換算で2.0質量%より多いと、皮膜の溶出性が高まり、平面部耐食性、加工部耐食性が劣化する、おそれがある。
<Titanium compound (f)>
The titanium compound (f) contained in the surface treatment film of the present invention is preferably 0.1% by mass to 2.0% by mass in terms of Ti. The titanium compound (f) in the surface treatment film of the present invention is obtained by applying an aqueous surface treatment liquid containing the titanium compound (F) onto a zinc-based plated steel sheet and drying it. The titanium compound (f), being dispersed in the film, exhibits a corrosion-inhibiting effect and improves the corrosion resistance of the flat part and the corrosion resistance of the machined part. Furthermore, the interaction with the phosphorus compound (d) and vanadium compound (e), which are also contained in the film, exhibits a more excellent corrosion inhibiting action. If the titanium compound (f) contained in the film is less than 0.1% by mass in terms of Ti, the corrosion inhibiting effect of the titanium compound (f) is not sufficiently exhibited, and the corrosion resistance of the planar portion and the corrosion resistance of the processed portion are poor. It is possible that it will be sufficient. On the other hand, if the titanium compound (f) is more than 2.0% by mass in terms of Ti, the elution property of the film increases, and there is a possibility that the corrosion resistance of the flat portion and the corrosion resistance of the processed portion deteriorate.

皮膜中のケイ素化合物(c)(SiO換算)、リン化合物(d)(P換算)、バナジウム化合物(e)(V換算)、チタン化合物(f)(Ti換算)の含有量は、蛍光X線分析を用い、表面処理皮膜中のSi、P、V、Tiの量をそれぞれ定量することで算出できる。また、皮膜の質量は、鋼板上から酸処理などにより皮膜を剥離し、剥離前後の重量変化を測定することで算出できる。本発明者が検討した結果、上記の方法により算出した皮膜の質量に対する、ケイ素化合物(c)(SiO換算)、リン化合物(d)(P換算)、バナジウム化合物(e)(V換算)、チタン化合物(f)(Ti換算)の各成分の量は、水系表面処理液の全固形分に対する各成分の質量比(シラン化合物(C)(SiO換算)、ホスホン酸化合物(D)(P換算)、バナジウム化合物(E)(V換算)、チタン化合物(F)(Ti換算))と対応することが確認できた。したがって、皮膜中のケイ素化合物(c)(SiO換算)、リン化合物(d)(P換算)、バナジウム化合物(e)(V換算)、チタン化合物(f)(Ti換算)の質量比は、水系表面処理液の全固形分に対する各成分の質量比と同じと見做すことができる。 The content of silicon compound (c) (in terms of SiO2 ), phosphorus compound (d) (in terms of P), vanadium compound (e) (in terms of V), and titanium compound (f) (in terms of Ti) in the film is measured by fluorescence X It can be calculated by quantifying the amounts of Si, P, V, and Ti in the surface treatment film using line analysis. Also, the mass of the film can be calculated by peeling the film from the steel plate by acid treatment or the like and measuring the weight change before and after the peeling. As a result of examination by the present inventors, silicon compound (c) (in terms of SiO2 ), phosphorus compound (d) (in terms of P), vanadium compound (e) (in terms of V), The amount of each component of the titanium compound (f) (in terms of Ti) is determined by the mass ratio of each component to the total solid content of the aqueous surface treatment liquid (silane compound (C) (in terms of SiO2 ), phosphonic acid compound (D) (P conversion), vanadium compound (E) (V conversion), and titanium compound (F) (Ti conversion)). Therefore, the mass ratio of the silicon compound (c) (in terms of SiO2 ), the phosphorus compound (d) (in terms of P), the vanadium compound (e) (in terms of V), and the titanium compound (f) (in terms of Ti) in the film is It can be regarded as the same as the mass ratio of each component to the total solid content of the aqueous surface treatment liquid.

2.表面処理鋼板の製造方法
次に、本実施形態の表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板を製造する方法について、例を挙げて説明する。表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板は、亜鉛系めっき鋼板を用意し、亜鉛系めっき鋼板の片面または両面に、本発明の表面処理皮膜に含まれる各成分を所定の割合で含む水系表面処理液を塗布し、所定の到達板温となるように乾燥させることにより、亜鉛系めっき鋼板上に表面処理皮膜を形成することにより製造される。
2. Method for producing surface-treated steel sheet Next, a method for producing a zinc-based plated steel sheet with a surface-treated film according to the present embodiment will be described with an example. A zinc-based plated steel sheet with a surface treatment film is prepared by preparing a zinc-based plated steel sheet, and applying an aqueous surface treatment liquid containing each component contained in the surface treatment film of the present invention in a predetermined ratio on one or both sides of the zinc-based plated steel sheet. It is produced by forming a surface treatment film on a zinc-based plated steel sheet by applying it and drying it so that the sheet temperature reaches a predetermined temperature.

2.1 水系表面処理液
まず、本実施形態で用いる水系表面処理液について説明する。本実施形態では、例えば、水系表面処理液として、ブタジエンゴムを含むエラストマーエマルション(A)と、ワックス(B)と、シラン化合物(C)と、ホスホン酸化合物(D)と、バナジウム化合物(E)と、チタン化合物(F)と、水とを、次の[I]および[II]の条件の下に含み、pHが3.0~7.0であるものを用いることができる。
2.1 Water-Based Surface Treatment Liquid First, the water-based surface treatment liquid used in this embodiment will be described. In the present embodiment, for example, as the aqueous surface treatment liquid, an elastomer emulsion (A) containing butadiene rubber, a wax (B), a silane compound (C), a phosphonic acid compound (D), and a vanadium compound (E) , a titanium compound (F), and water under the following conditions [I] and [II] and having a pH of 3.0 to 7.0.

<ブタジエンゴムを含むエラストマーエマルション(A)>
表面処理皮膜にブタジエンゴムを含むエラストマー成分(a)を含有させるためには、本実施形態の水系表面処理液に、ブタジエンゴムを含むエラストマーエマルション(A)を添加する。ブタジエンゴムを含むエラストマーエマルション(A)は、水系表面処理液中において、粒子として分散しているものを用いる。水系表面処理液中のブタジエンゴムを含むエラストマーエマルション(A)の平均粒子径は、20nm~500nmに調整する。この調整は、例えば、平均粒子径が20nm~500nmであるようなブタジエンゴムを含むエラストマーエマルションに加えてポリオキシエチレン脂肪酸ジエステルなどの界面活性剤を添加し、水系表面処理液中でのエマルションの凝集を抑制することによって行うことができる。
<Elastomer emulsion (A) containing butadiene rubber>
In order to incorporate the elastomer component (a) containing butadiene rubber into the surface treatment film, the elastomer emulsion (A) containing butadiene rubber is added to the aqueous surface treatment liquid of the present embodiment. The elastomer emulsion (A) containing butadiene rubber is dispersed as particles in the water-based surface treatment liquid. The average particle size of the elastomer emulsion (A) containing butadiene rubber in the aqueous surface treatment liquid is adjusted to 20 nm to 500 nm. For this adjustment, for example, in addition to an elastomer emulsion containing butadiene rubber having an average particle size of 20 nm to 500 nm, a surfactant such as polyoxyethylene fatty acid diester is added to aggregate the emulsion in the aqueous surface treatment liquid. can be done by suppressing

これにより、皮膜中に含まれるエラストマー成分(a)の平均粒子径も20nm~500nmとなり、優れた加工部耐食性並びに積層時の耐横滑り性が実現できる。ブタジエンゴムを含むエラストマーエマルション(A)中のブタジエンゴムとしては、スチレン-ブタジエンゴムエラストマー(SBR)、メチルメタクリレート-ブタジエンゴムエラストマー(MBR)、アクリロニトリル-ブタジエンゴムエラストマー(NBR)のうちの少なくとも一つを含むものが望ましい。 As a result, the average particle size of the elastomer component (a) contained in the film is also 20 nm to 500 nm, and excellent corrosion resistance of processed parts and anti-skidding property during lamination can be realized. The butadiene rubber in the elastomer emulsion (A) containing butadiene rubber includes at least one of styrene-butadiene rubber elastomer (SBR), methyl methacrylate-butadiene rubber elastomer (MBR), and acrylonitrile-butadiene rubber elastomer (NBR). preferably include

さらに、エラストマーエマルション(A)は、次の[I]の条件にて配合する必要がある。
[I]水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記ブタジエンゴムを含むエラストマーエマルション(A)の固形分の質量(A)の比(A)/(NV)が0.05~0.45
<(A)/(NV)>
水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記ブタジエンゴムを含むエラストマーエマルション(A)の固形分の質量(A)の比(A)/(NV)は、0.05~0.45である。好ましくは、0.10~0.40である。すなわち、(A)/(NV)が0.05~0.45の範囲にあることにより、「皮膜の表面において、ワックス成分(b)が存在しない領域のうちのエラストマー成分(a)の存在する面積率が、5%~50%である皮膜」が実現できるため、平面部耐食性、加工部耐食性、積層時の耐横滑り性が十分となる。
Furthermore, the elastomer emulsion (A) must be compounded under the following conditions [I].
[I] The ratio (A S )/(NV) of the mass (A S ) of the solid content of the elastomer emulsion (A) containing the butadiene rubber to the mass (NV) of the total solid content of the aqueous surface treatment liquid is 0.0. 05 to 0.45
<(A S )/(NV)>
The ratio (A S )/(NV) of the solid content mass (A S ) of the elastomer emulsion (A) containing the butadiene rubber to the total solid content mass (NV) of the aqueous surface treatment liquid is 0.05 to 0.45. Preferably, it is 0.10 to 0.40. That is, when (A S )/(NV) is in the range of 0.05 to 0.45, the presence of the elastomer component (a) in the region where the wax component (b) does not exist on the surface of the film Since it is possible to realize a film having a "covering area ratio of 5% to 50%", the corrosion resistance of the flat part, the corrosion resistance of the processed part, and the side slip resistance during lamination are sufficient.

また、本実施形態の水系表面処理液には、ブタジエンゴムに加え、ウレタンゴムもしくはポリウレタン系熱可塑性エラストマーを添加することがより望ましい。なお、ウレタンゴムもしくはポリウレタン系熱可塑性エラストマーは、必要に応じて水系表面処理液に添加されるものであり、含まれていなくてもよい。水系表面処理液中にウレタンゴムもしくはポリウレタン系熱可塑性エラストマーが添加されていると、皮膜中のエラストマー成分としてウレタンゴムもしくはポリウレタン系熱可塑性エラストマーが含まれることになり、耐食性がより一層向上する。ウレタンゴムもしくはポリウレタン系熱可塑性エラストマーとしては、水系表面処理液中での平均粒子径が20nm~500nmの粒子となっているものを用いる。これにより、皮膜中に含まれるエラストマー成分(a)の平均粒子径も20nm~500nmとなり、優れた平面部耐食性、加工部耐食性及び積層時の耐横滑り性が実現できる。 In addition to butadiene rubber, it is more desirable to add urethane rubber or polyurethane-based thermoplastic elastomer to the water-based surface treatment liquid of the present embodiment. The urethane rubber or polyurethane-based thermoplastic elastomer is added to the water-based surface treatment liquid as necessary, and may not be included. If urethane rubber or polyurethane thermoplastic elastomer is added to the aqueous surface treatment liquid, the urethane rubber or polyurethane thermoplastic elastomer will be included as an elastomer component in the film, further improving corrosion resistance. As the urethane rubber or polyurethane-based thermoplastic elastomer, particles having an average particle size of 20 nm to 500 nm in the water-based surface treatment liquid are used. As a result, the average particle size of the elastomer component (a) contained in the film is also 20 nm to 500 nm, and excellent corrosion resistance of flat portions, corrosion resistance of processed portions, and anti-skidding property during lamination can be realized.

<ワックス(B)>
表面処理皮膜にワックス成分(b)を含有させるためには、本実施形態の水系表面処理液にワックス(B)を添加する。ワックス(B)の種類としては特に限定されないが、ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワックス、酸化ポリプロピレンワックス、パラフィンワックス、モンタンワックス、マイクロクリスタリンワックスなどを用いることができる。より好ましくは、ワックスが溶融し皮膜表面に扁平形状粒子を形成することを促進するため、融点が140℃以下のワックスを用いることが望ましい。
<Wax (B)>
In order to make the surface treatment film contain the wax component (b), the wax (B) is added to the aqueous surface treatment liquid of the present embodiment. The type of wax (B) is not particularly limited, but polyethylene wax, oxidized polyethylene wax, oxidized polypropylene wax, paraffin wax, montan wax, microcrystalline wax and the like can be used. More preferably, wax having a melting point of 140° C. or less is used in order to promote melting of the wax and formation of flat particles on the film surface.

さらに、ワックス(B)は、次の[II]の条件にて配合する必要がある。
[II]水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記ワックス(B)の固形分の質量(B)の比(B)/(NV)が0.003~0.050
<(B)/(NV)>
水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記ワックス(B)の固形分の質量(B)の比(B)/(NV)は、0.003~0.050である。より好ましくは、0.040以下である。すなわち、(B)/(NV)が0.003~0.050の範囲にあることにより、「皮膜表面における、ワックス成分(b)が存在する領域の面積率が2%~40%である皮膜」を実現できるため、潤滑性と、積層時の耐横滑り性が十分なものとなる。
Furthermore, the wax (B) must be blended under the following conditions [II].
[II] The ratio (B S )/(NV) of the solid content (B S ) of the wax (B) to the total solid content (NV) of the aqueous surface treatment liquid is 0.003 to 0.050.
<(BS)/( NV )>
The ratio (B S )/(NV) of the solid content (B S ) of the wax (B) to the total solid content (NV) of the aqueous surface treatment liquid is 0.003 to 0.050. . More preferably, it is 0.040 or less. That is, when (B S )/(NV) is in the range of 0.003 to 0.050, "the area ratio of the region where the wax component (b) is present on the coating surface is 2% to 40%. As a result, sufficient lubricity and side-slip resistance during lamination can be achieved.

<シラン化合物(C)>
表面処理皮膜中に含まれるケイ素化合物(c)の前駆体としては、本実施形態の水系表面処理液にシラン化合物(C)を添加する。シラン化合物(C)は、水系表面処理液を亜鉛系めっき鋼板上に塗布して乾燥させる過程で、加水分解によりシラノール化し、シロキサン結合により三次元架橋したシロキサン型の皮膜を形成する。さらに、シラン化合物(C)が皮膜を形成する際には、エラストマー成分(a)の前駆体であるブタジエンゴムを含むエラストマーエマルション(A)を取り込むことにより、ケイ素化合物(c)中にエラストマー成分(a)が微粒子として分散した構造が形成されるため、加工部耐食性が向上できる。
<Silane compound (C)>
As a precursor of the silicon compound (c) contained in the surface treatment film, the silane compound (C) is added to the aqueous surface treatment liquid of the present embodiment. The silane compound (C) is silanolized by hydrolysis in the process of applying the water-based surface treatment liquid to the zinc-based plated steel sheet and drying it, forming a siloxane-type film that is three-dimensionally crosslinked by siloxane bonds. Furthermore, when the silane compound (C) forms a film, the elastomer component ( Since a structure in which a) is dispersed as fine particles is formed, the corrosion resistance of the processed part can be improved.

シラン化合物(C)としては、シランカップリング剤もしくはテトラアルコキシシランの少なくとも一方を用いることが好ましく、さらに好ましくは、シランカップリング剤とテトラアルコキシシランの両方を用いることが好ましい。シランカップリング剤とテトラアルコキシシランの両方を用いることにより、より緻密な皮膜を得ることが可能となる。 As the silane compound (C), it is preferable to use at least one of a silane coupling agent and a tetraalkoxysilane, more preferably both a silane coupling agent and a tetraalkoxysilane. By using both the silane coupling agent and the tetraalkoxysilane, it becomes possible to obtain a denser film.

シランカップリング剤としては、例えば、N-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2-(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトエリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン等を用いることができる。中でも、活性水素含有アミノ基、エポキシ基、ビニル基、メルカプト基およびメタクリロキシ基から選ばれる少なくとも1種の反応性官能基を有し、更にアルコキシを3つ持つトリアルコキシシランを用いることが、耐食性の観点からは望ましい。このようなシランカップリング剤としては、例えば、N-(アミノエチル)3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2-(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が使用できる。 Silane coupling agents include, for example, N-(aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane. Silane, 2-(3,4 epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, p-styryltri Methoxysilane or the like can be used. Among them, it is preferable to use a trialkoxysilane having at least one reactive functional group selected from an active hydrogen-containing amino group, an epoxy group, a vinyl group, a mercapto group and a methacryloxy group, and further having three alkoxy groups. desirable from this point of view. Examples of such silane coupling agents include N-(aminoethyl)3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyl Methyldimethoxysilane, 2-(3,4 epoxycyclohexyl)ethyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane and the like can be used.

また、テトラアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシランなどを用いることができる。中でも、平面部耐食性がより優れるという観点からテトラエトキシシラン、およびテトラメトキシシランが好ましい。 As tetraalkoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, and the like can be used. Among them, tetraethoxysilane and tetramethoxysilane are preferable from the viewpoint of more excellent corrosion resistance of plane portions.

<ホスホン酸化合物(D)>
表面処理皮膜中に含まれるリン化合物(d)の前駆体としては、本実施形態の水系表面処理液に、ホスホン酸化合物(D)を添加する。ホスホン酸化合物(D)を含有する表面処理液を用いることにより、皮膜中にリン化合物(d)が分散した構造となり、その腐食抑制効果により平面部耐食性、加工部耐食性が向上する。
<Phosphonic acid compound (D)>
As a precursor of the phosphorus compound (d) contained in the surface treatment film, a phosphonic acid compound (D) is added to the aqueous surface treatment liquid of the present embodiment. By using a surface treatment liquid containing a phosphonic acid compound (D), a structure in which the phosphorus compound (d) is dispersed in the film is formed, and the corrosion inhibition effect improves the corrosion resistance of the flat part and the corrosion resistance of the processed part.

また、ホスホン酸化合物(D)が表面処理液中に含まれることにより、その乳化作用により、エラストマー成分(a)がケイ素化合物(c)を主体とする皮膜中に微粒子として分散した構造を実現できる。上記ホスホン酸化合物(D)を含まない場合は、表面処理液中において、エラストマー成分(a)の前駆体であるブタジエンゴムを含むエラストマーエマルション(A)の凝集が進むため、エラストマー成分(a)がケイ素化合物(c)を主体とする皮膜中に微粒子として分散した構造を実現できない。 In addition, when the phosphonic acid compound (D) is contained in the surface treatment liquid, its emulsifying action can realize a structure in which the elastomer component (a) is dispersed as fine particles in the film mainly composed of the silicon compound (c). . When the phosphonic acid compound (D) is not contained, the elastomer emulsion (A) containing butadiene rubber, which is the precursor of the elastomer component (a), is aggregated in the surface treatment liquid, so that the elastomer component (a) is A structure in which fine particles are dispersed in a film mainly composed of the silicon compound (c) cannot be realized.

ホスホン酸化合物(D)としては、特に限定されないが、ホスホン酸の他、アミノトリメチレンホスホン酸、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸、ヘキサメチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸、1-ヒドロキシメタン-1,1-ジホスホン酸、1-ヒドロキシエタン-1,1-ジホスホン酸、またはそれらの塩等を挙げることができる。これらの中でも、1-ヒドロキシメタン-1,1-ジホスホン酸または1-ヒドロキシエタン-1,1-ジホスホン酸は、乳化作用により処理液中のエラストマーを皮膜中に分散させる効果が高いため、特に望ましい。 The phosphonic acid compound (D) is not particularly limited, but in addition to phosphonic acid, aminotrimethylenephosphonic acid, ethylenediaminetetramethylenephosphonic acid, hexamethylenediaminetetramethylenephosphonic acid, 1-hydroxymethane-1,1-diphosphonic acid. , 1-hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid, or salts thereof. Among these, 1-hydroxymethane-1,1-diphosphonic acid and 1-hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid are particularly desirable because they are highly effective in dispersing the elastomer in the treatment liquid in the film due to their emulsifying action. .

<バナジウム化合物(E)>
表面処理皮膜中に含まれるバナジウム化合物(e)の前駆体としては、本実施形態の水系表面処理液にバナジウム化合物(E)を添加する。バナジウム化合物(E)としては、例えば、メタバナジン酸アンモニウム、メタバナジン酸ナトリウム、バナジルアセチルアセトネート、硫酸バナジル等が挙げられ、これらの1種以上を用いることができる。この中でも、バナジルアセチルアセトネート、硫酸バナジル等のバナジル化合物を用いることが特に望ましい。バナジウム化合物(E)としてバナジル化合物を用いることにより、皮膜中に含まれるバナジウム化合物(e)の価数が4価となり、より優れた加工部耐食性が得られる。
<Vanadium compound (E)>
As a precursor of the vanadium compound (e) contained in the surface treatment film, the vanadium compound (E) is added to the aqueous surface treatment liquid of the present embodiment. Examples of the vanadium compound (E) include ammonium metavanadate, sodium metavanadate, vanadyl acetylacetonate, vanadyl sulfate and the like, and one or more of these can be used. Among these, it is particularly desirable to use vanadyl compounds such as vanadyl acetylacetonate and vanadyl sulfate. By using a vanadyl compound as the vanadium compound (E), the valence of the vanadium compound (e) contained in the film becomes tetravalent, resulting in better corrosion resistance of the worked part.

<チタン化合物(F)>
表面処理皮膜中に含まれるチタン化合物(f)の前駆体としては、本実施形態の水系表面処理液にチタン化合物(F)を添加する。チタン化合物(F)としては、例えば、硫酸チタニル、硝酸チタニル、硝酸チタン、塩化チタニル、塩化チタン、チタニアゾル、酸化チタン、シュウ酸チタン酸カリウム、チタンフッ化水素酸、チタンフッ化アンモニウム、チタンラクテート、チタンテトライソプロポキシド、チタンアセチルアセトネート、ジイソプロピルチタニウムビスアセチルアセトンなどを用いることができる。また、硫酸チタニルの水溶液を、熱加水分解させて得られるメタチタン酸や、アルカリ中和で得られるオルソチタン酸およびこれらの塩も挙げられる。
<Titanium compound (F)>
As a precursor of the titanium compound (f) contained in the surface treatment film, the titanium compound (F) is added to the aqueous surface treatment liquid of the present embodiment. Examples of the titanium compound (F) include titanyl sulfate, titanyl nitrate, titanium nitrate, titanyl chloride, titanium chloride, titania sol, titanium oxide, potassium oxalate titanate, titanium hydrofluoric acid, titanium ammonium fluoride, titanium lactate, titanium tetra Isopropoxide, titanium acetylacetonate, diisopropyl titanium bisacetylacetone and the like can be used. Also included are metatitanic acid obtained by thermally hydrolyzing an aqueous solution of titanyl sulfate, orthotitanic acid obtained by alkali neutralization, and salts thereof.

本実施形態で用いる水系表面処理液に含まれる、上記したシラン化合物(C)、ホスホン酸化合物(D)、バナジウム化合物(E)およびチタン化合物(F)成分の好ましい配合比は、以下の[III]~[VI]に示す通りである。
[III]水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記シラン化合物(C)のSiO換算の質量(CSiO2)の比(CSiO2)/(NV)が、0.20~0.50
[IV]水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記ホスホン酸化合物(D)のP換算の質量(D)の比(D)/(NV)が、0.004~0.080
[V]水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記バナジウム化合物(E)のV換算の質量(E)の比(E)/(NV)が、0.001~0.020
[VI]水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記チタン化合物(F)のTi換算の質量(FTi)の比(FTi)/(NV)が、0.001~0.020
Preferred compounding ratios of the silane compound (C), phosphonic acid compound (D), vanadium compound (E) and titanium compound (F) components contained in the aqueous surface treatment liquid used in the present embodiment are as follows [III ] to [VI].
[III] The ratio (C SiO2 )/(NV) of the mass (C SiO2 ) of the silane compound (C) in terms of SiO 2 to the mass (NV) of the total solid content of the aqueous surface treatment liquid is 0.20 to 0.50
[IV] The ratio (D P )/(NV) of the P-converted mass (D P ) of the phosphonic acid compound (D) to the mass (NV) of the total solid content of the aqueous surface treatment liquid is 0.004 to 0.080
[V] The ratio (E V )/(NV) of the V-equivalent mass (E V ) of the vanadium compound (E) to the mass (NV) of the total solid content of the aqueous surface treatment liquid is 0.001 to 0. .020
[VI] The ratio (F Ti )/(NV) of the Ti-equivalent mass (F Ti ) of the titanium compound (F) to the mass (NV) of the total solid content of the aqueous surface treatment liquid is 0.001 to 0. .020

<(CSiO2)/(NV)>
水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記シラン化合物(C)のSiO換算の質量(CSiO2)の比(CSiO2)/(NV)は、0.20~0.50であることが好ましい。(CSiO2)/(NV)が、0.20~0.50となるように前記シラン化合物(C)を配合することにより、「皮膜中にエラストマー成分(a)が粒子として分散しており、さらにケイ素化合物(c)がSiO換算で20.0質量%~50.0質量%含まれる皮膜」が実現できるため、平面部耐食性及び加工部耐食性が十分なものとなる。(CSiO2)/(NV)が0.20未満であると、皮膜中に含まれるケイ素化合物(c)のSiO換算質量が20質量%未満となり、シロキサン結合により皮膜のバリア性を高める効果が発揮されなくなるため、平面部耐食性が不十分となる、おそれがある。一方、(CSiO2)/(NV)が0.50より大きいと、皮膜中に含まれるケイ素化合物(c)のSiO換算質量が50.0質量%より多くなるため、エラストマー成分(a)との複合効果が失われ、平面部耐食性、加工部耐食性が不十分となる、おそれがある。
<( CSiO2 )/(NV)>
The ratio (C SiO2 )/(NV) of the SiO 2 equivalent mass (C SiO2 ) of the silane compound (C) to the total solid mass (NV) of the aqueous surface treatment liquid is 0.20 to 0.50. is preferably By blending the silane compound (C) such that (C SiO2 )/(NV) is 0.20 to 0.50, "the elastomer component (a) is dispersed as particles in the film, Furthermore, since a film containing 20.0% by mass to 50.0% by mass of the silicon compound (c) in terms of SiO 2 can be realized, the corrosion resistance of the planar portion and the corrosion resistance of the processed portion are sufficient. When (C SiO2 )/(NV) is less than 0.20, the silicon compound (c) contained in the film has a SiO 2 equivalent mass of less than 20% by mass, and the siloxane bond has the effect of increasing the barrier properties of the film. Since it will not be exhibited, there is a possibility that the corrosion resistance of the flat part will be insufficient. On the other hand, if (C SiO2 )/(NV) is greater than 0.50, the silicon compound (c) contained in the film will have a mass equivalent to SiO 2 of more than 50.0% by mass. The combined effect of the above is lost, and the corrosion resistance of the flat portion and the corrosion resistance of the processed portion may become insufficient.

<(D)/(NV)>
水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記ホスホン酸化合物(D)のP換算の質量(D)の比(D)/(NV)は、0.004~0.080であることが好ましい。(D)/(NV)が0.004~0.080であることにより、皮膜中に含まれるリン化合物(d)のP換算質量が0.4質量%~8.0質量%となるため、その腐食抑制効果により優れた平面部耐食性、加工部耐食性が実現できる。
<( DP )/(NV)>
The ratio (D P )/(NV) of the P-converted mass (D P ) of the phosphonic acid compound (D) to the mass (NV) of the total solid content of the aqueous surface treatment liquid is 0.004 to 0.080. is preferably Since (D P )/(NV) is 0.004 to 0.080, the P conversion mass of the phosphorus compound (d) contained in the film is 0.4% to 8.0% by mass. , excellent corrosion resistance of flat parts and processed parts can be realized due to its corrosion suppression effect.

<(E)/(NV)>
水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記バナジウム化合物(E)のV換算の質量(E)の比(E)/(NV)は、0.001~0.020であることが好ましい。(E)/(NV)が0.001~0.020であることにより、皮膜中に含まれるバナジウム化合物(e)のV換算質量が0.1質量%~2.0質量%となるため、その腐食抑制効果により優れた平面部耐食性、加工部耐食性が実現できる。
<(EV)/( NV )>
The ratio (E V )/(NV) of the V-converted mass (E V ) of the vanadium compound (E) to the mass (NV) of the total solid content of the aqueous surface treatment liquid is 0.001 to 0.020. Preferably. Since (E V )/(NV) is 0.001 to 0.020, the V conversion mass of the vanadium compound (e) contained in the film is 0.1% to 2.0% by mass. , excellent corrosion resistance of flat parts and processed parts can be realized due to its corrosion suppression effect.

<(FTi)/(NV)>
水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記チタン化合物(F)のTi換算の質量(FTi)の比(FTi)/(NV)は、0.001~0.020であることが好ましい。(FTi)/(NV)が、0.001~0.020であることにより、皮膜中に含まれるチタン化合物(f)のTi換算質量が0.1質量%~2.0質量%となるため、その腐食抑制効果により優れた平面部耐食性、加工部耐食性が実現できる。
<( FTi )/(NV)>
The ratio (F Ti )/(NV) of the Ti-converted mass (F Ti ) of the titanium compound (F) to the mass (NV) of the total solid content of the aqueous surface treatment liquid is 0.001 to 0.020. Preferably. When (F Ti )/(NV) is 0.001 to 0.020, the Ti-equivalent mass of the titanium compound (f) contained in the film is 0.1 mass% to 2.0 mass%. Therefore, due to its corrosion suppression effect, it is possible to realize excellent flat surface corrosion resistance and machined portion corrosion resistance.

<pH>
水系表面処理液のpHは、3.0~7.0とする。より望ましくは、4.0~6.0である。表面処理液のpHが3.0~7.0の範囲にあることにより、皮膜中にエラストマー粒子が分散するため、優れた加工部耐食性が得られる。さらに、pHが4.0~6.0の範囲にあることにより、エラストマー粒子が皮膜中により均一に分散した状態となるため、より優れた平面部耐食性及び加工部耐食性が得られる。本発明において、pHの調整に用いるアルカリとしては、アンモニウム、アミン、アミンの誘導体およびアミノポリカルボン酸が好ましく、pHの調整に用いる酸としては、ギ酸、酢酸などの揮発性の酸が好ましい。
<pH>
The pH of the aqueous surface treatment liquid should be 3.0 to 7.0. More preferably, it is 4.0 to 6.0. When the pH of the surface treatment liquid is in the range of 3.0 to 7.0, the elastomer particles are dispersed in the film, so excellent corrosion resistance of the processed part can be obtained. Further, when the pH is in the range of 4.0 to 6.0, the elastomer particles are dispersed more uniformly in the film, so that better flat part corrosion resistance and processed part corrosion resistance can be obtained. In the present invention, the alkali used for pH adjustment is preferably ammonium, amines, amine derivatives and aminopolycarboxylic acids, and the acid used for pH adjustment is preferably volatile acids such as formic acid and acetic acid.

また、本発明の水系表面処理液は、上記した成分を脱イオン水、蒸留水などの水中で混合することにより得られる。表面処理液の固形分割合は適宜選択すればよい。なお、本発明の水系表面処理液には、被塗面に均一な皮膜を形成するための濡れ性向上剤と呼ばれる界面活性剤や増粘剤、導電性を向上させるための導電性物質、意匠性向上のための着色顔料、造膜性向上のための溶剤等を、必要に応じて適宜添加してもよい。また、水系表面処理液に、必要に応じてアルコール、ケトン、セロソルブ系の水溶性溶剤、界面活性剤、消泡剤、レベリング剤、防菌防カビ剤、着色剤などを添加しても良い。これらを添加することにより、表面処理液の乾燥性、塗布外観、作業性、貯蔵安定性(保管安定性)、意匠性が向上する。ただし、これらは本発明で得られる品質を損なわない程度に添加することが重要であり、添加量は多くても表面処理液の全固形分に対して5質量%未満である。 Moreover, the water-based surface treatment liquid of the present invention can be obtained by mixing the above components in water such as deionized water or distilled water. The solid content ratio of the surface treatment liquid may be appropriately selected. The water-based surface treatment liquid of the present invention includes surfactants and thickeners called wettability improvers for forming a uniform film on the surface to be coated, conductive substances for improving conductivity, design A coloring pigment for improving properties, a solvent for improving film-forming properties, and the like may be appropriately added as necessary. Alcohol, ketones, cellosolve-based water-soluble solvents, surfactants, antifoaming agents, leveling agents, antibacterial and antifungal agents, colorants, and the like may be added to the aqueous surface treatment liquid, if necessary. By adding these, the drying properties, coating appearance, workability, storage stability (storage stability), and design properties of the surface treatment liquid are improved. However, it is important to add these to such an extent that the quality obtained in the present invention is not impaired, and the amount added is at most less than 5% by mass based on the total solid content of the surface treatment liquid.

2.2 皮膜の形成方法
本実施形態では、このようにして得られた水系表面処理液を、亜鉛系めっき鋼板上に塗布し加熱乾燥することにより表面処理皮膜を形成する。前記表面処理液を亜鉛系めっき鋼板に塗布する方法としては、ロールコート法、バーコート法、浸漬法、スプレー塗布法などが挙げられ、処理される亜鉛系めっき鋼板の形状等によって適宜最適な方法が選択される。より具体的には、例えば、処理される亜鉛系めっき鋼板がシート状であればロールコート法、バーコート法や、表面処理液を亜鉛系めっき鋼板にスプレーしてロール絞りや気体を高圧で吹きかけて塗布量を調整する。亜鉛系めっき鋼板が成型品とされている場合であれば、表面処理液に浸漬して引き上げ、場合によっては圧縮エアーで余分な表面処理液を吹き飛ばして塗布量を調整する方法などが選択される。
2.2 Film Formation Method In the present embodiment, the aqueous surface treatment liquid thus obtained is applied onto a zinc-based plated steel sheet and dried by heating to form a surface treatment film. Examples of the method for applying the surface treatment solution to the zinc-based plated steel sheet include a roll coating method, a bar coating method, an immersion method, and a spray coating method. is selected. More specifically, for example, if the galvanized steel sheet to be treated is in the form of a sheet, a roll coating method, a bar coating method, or a surface treatment liquid is sprayed on the galvanized steel sheet and then rolled or gas is sprayed at high pressure. to adjust the coating amount. If the zinc-based plated steel sheet is a molded product, a method of immersing it in the surface treatment solution and pulling it up, depending on the case, blowing off excess surface treatment solution with compressed air to adjust the coating amount is selected. .

また、亜鉛系めっき鋼板に表面処理液を塗布する前に、必要に応じて、亜鉛系めっき鋼板表面上の油分や汚れを除去することを目的とした前処理を亜鉛系めっき鋼板に施してもよい。亜鉛系めっき鋼板は、防錆目的で防錆油が塗られている場合が多く、また、防錆油で塗油されていない場合でも、作業中に付着した油分や汚れなどがある。これらの塗油、油分、汚れは、亜鉛系めっき層の表面の濡れ性を阻害し、均一な第1層皮膜を形成する上で支障をきたすが、上記の前処理を施すことにより、亜鉛系めっき層の表面が清浄化され、均一に濡れやすくなる。亜鉛系めっき鋼板表面上に油分や汚れなどがなく、表面処理液が均一に濡れる場合は、前処理工程は特に必要はない。なお、前処理の方法は特に限定されず、例えば湯洗、溶剤洗浄、アルカリ脱脂洗浄などの方法が挙げられる。 In addition, before applying the surface treatment liquid to the galvanized steel sheet, if necessary, the galvanized steel sheet may be pretreated for the purpose of removing oil and dirt on the surface of the galvanized steel sheet. good. Zinc-based plated steel sheets are often coated with antirust oil for the purpose of rust prevention, and even when they are not coated with antirust oil, there is oil and dirt attached during work. These oils, oils, and stains inhibit the wettability of the surface of the zinc-based plating layer and interfere with the formation of a uniform first layer coating. The surface of the plating layer is cleaned and uniformly wettable. If the surface of the zinc-based plated steel sheet is free from oil and stains and is evenly wetted with the surface treatment liquid, the pretreatment step is not particularly necessary. The pretreatment method is not particularly limited, and examples thereof include hot water washing, solvent washing, alkaline degreasing washing, and the like.

亜鉛系めっき層の表面に塗布した表面処理液を、加熱乾燥する際の加熱温度(最高到達板温)は、ワックス(B)の融点より10℃以上高い温度とし、より好ましくはワックス(B)の融点より20℃以上高い温度とする。ワックス(B)の融点より10℃以上高い温度とすることにより、ワックス(B)が溶融し皮膜表面に扁平形状粒子を形成するため、潤滑性に優れた皮膜となる。ただし、皮膜中の水分を蒸発させるため、最低でも60℃以上で乾燥する。なお、複数種のワックスを用いる場合は、最も融点の高いワックスの融点以上とすることが好ましい。 The heating temperature (maximum plate temperature) when heat-drying the surface treatment solution applied to the surface of the zinc-based plating layer is a temperature higher than the melting point of the wax (B) by 10° C. or more, more preferably the wax (B). at least 20°C higher than the melting point of By setting the temperature to 10° C. or more higher than the melting point of the wax (B), the wax (B) melts and forms flat particles on the surface of the coating, resulting in a coating with excellent lubricity. However, in order to evaporate the moisture in the film, it should be dried at least at 60°C or higher. When using a plurality of kinds of waxes, it is preferable that the melting point is higher than the melting point of the wax having the highest melting point.

また、加熱時間は、使用される亜鉛系めっき鋼板の種類などによって適宜最適な条件が選択される。なお、生産性などの観点からは、0.1~60秒が好ましく、1~30秒がより好ましい。
以上の工程により、本実施形態の表面処理鋼板が得られる。
Also, the optimum heating time is appropriately selected depending on the type of zinc-based plated steel sheet to be used. From the viewpoint of productivity, the time is preferably 0.1 to 60 seconds, more preferably 1 to 30 seconds.
Through the above steps, the surface-treated steel sheet of the present embodiment is obtained.

次に、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例に限定されるものではない。
1.試験板の作製方法
1.1 供試板(素材)
以下の市販の材料を供試板として使用した。
(I)電気亜鉛めっき鋼板(EG):板厚0.8mm、目付量20/20(g/m)
(II)溶融亜鉛めっき鋼板(GI):板厚0.8mm、目付量60/60(g/m)
(III)合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA):板厚0.8mm、目付け量40/40(g/m)
なお、目付量はそれぞれの鋼板の主面上への目付量を示している。例えば、電気亜鉛めっき鋼板の場合(20/20(g/m))は、鋼板の両面のそれぞれに20g/mのめっき層を有することを意味する。
Next, examples of the present invention will be described. In addition, the present invention is not limited to the examples shown below.
1. Method of preparing test plate 1.1 Test plate (material)
The following commercially available materials were used as test plates.
(I) Electrogalvanized steel sheet (EG): sheet thickness 0.8 mm, basis weight 20/20 (g/m 2 )
(II) Hot-dip galvanized steel sheet (GI): sheet thickness 0.8 mm, basis weight 60/60 (g/m 2 )
(III) Galvannealed steel sheet (GA): plate thickness 0.8 mm, basis weight 40/40 (g/m 2 )
In addition, the basis weight indicates the basis weight on the main surface of each steel plate. For example, in the case of an electrogalvanized steel sheet (20/20 (g/m 2 )), it means that each of both sides of the steel sheet has a coating layer of 20 g/m 2 .

1.2 前処理(洗浄)
試験片の作製方法としては、まず上記の供試材の表面を、日本パーカライジング(株)製パルクリーンN364Sを用いて処理し、表面上の油分や汚れを取り除いた。次に、水道水で水洗して供試板表面が水で100%濡れることを確認した後、更に純水(脱イオン水)を流しかけ、100℃雰囲気のオーブンで水分を乾燥したものを試験片として使用した。
1.2 Pretreatment (washing)
As a method for preparing the test piece, first, the surface of the above test material was treated using Palclean N364S manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd. to remove oil and dirt on the surface. Next, after washing with tap water and confirming that the surface of the test plate is 100% wet with water, pure water (deionized water) was poured over it, and the moisture was dried in an oven at 100°C, and the test was performed. used as pieces.

1.3 表面処理液の調整
各成分を表1に示す組成(全固形分に対する質量比)にて水中で混合し、亜鉛系めっき鋼板用の表面処理液を得た。なお、表1中のA、B、CSiO2、D、E及びFTiは、それぞれ、ブタジエンゴムを含むエラストマーエマルション(A)の固形分の質量、ワックス(B)の固形分の質量、シラン化合物(C)のSiO換算の質量、ホスホン酸化合物(D)のP換算の質量、バナジン酸化合物(E)のV換算の質量、チタン化合物(F)のTi換算の質量を表す。また、表面処理液のpHは、酢酸もしくはアンモニアを用いて表1に示す値に調整した。
1.3 Preparation of surface treatment liquid Each component was mixed in water in the composition shown in Table 1 (mass ratio to total solid content) to obtain a surface treatment liquid for a galvanized steel sheet. In addition, A S , B S , C SiO2 , D P , E V and F Ti in Table 1 are the mass of the solid content of the butadiene rubber-containing elastomer emulsion (A) and the solid content of the wax (B), respectively. Mass, mass of silane compound (C) converted to SiO2 , mass of phosphonic acid compound (D) converted to P, mass of vanadic acid compound (E) converted to V, and mass of titanium compound (F) converted to Ti. . Also, the pH of the surface treatment liquid was adjusted to the value shown in Table 1 using acetic acid or ammonia.

Figure 2022158349000002
Figure 2022158349000002

以下、表1で使用された化合物について説明する。
<ブタジエンゴムを含むエラストマー(A)>
A1:スチレン-ブタジエンゴムエラストマー(平均粒子径180nm)
A2:メチルメタクリレート-ブタジエンゴムエラストマー(平均粒子径150nm)
A3:アクリロニトリル-ブタジエンゴムエラストマー(平均粒子径130nm)
A4:スチレン-ブタジエンゴムエラストマー(平均粒子径700nm)
A5:ウレタンゴムエラストマー(平均粒子径10nm)
A6:ウレタンゴムエラストマー(平均粒子径60nm)
The compounds used in Table 1 are described below.
<Elastomer (A) containing butadiene rubber>
A1: Styrene-butadiene rubber elastomer (average particle size 180 nm)
A2: Methyl methacrylate-butadiene rubber elastomer (average particle size 150 nm)
A3: Acrylonitrile-butadiene rubber elastomer (average particle size 130 nm)
A4: Styrene-butadiene rubber elastomer (average particle size 700 nm)
A5: Urethane rubber elastomer (average particle size 10 nm)
A6: Urethane rubber elastomer (average particle size 60 nm)

<ワックス(B)>
B1:ポリエチレンワックス(融点120℃)
B2:マイクロクリスタリンワックス(融点90℃)
<Wax (B)>
B1: Polyethylene wax (melting point 120°C)
B2: Microcrystalline wax (melting point 90°C)

<シラン化合物(C)>
C1:γ-グルシジルトリエトキシシラン
C2:3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン
C3:N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン
C4:テトラエトキシシラン
C5:コロイダルシリカ
<Silane compound (C)>
C1: γ-glucidyltriethoxysilane C2: 3-mercaptopropyltrimethoxysilane C3: N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane C4: tetraethoxysilane C5: colloidal silica

<ホスホン酸化合物(D)>
D1:1-ヒドロキシメタン-1,1-ジホスホン酸
D2:ホスホン酸
D3:リン酸水素二ナトリウム
<Phosphonic acid compound (D)>
D1: 1-hydroxymethane-1,1-diphosphonic acid D2: phosphonic acid
D3: disodium hydrogen phosphate

<バナジウム化合物(E)>
E1:メタバナジン酸アンモニウム
E2:バナジルアセチルアセトネート(V:19.2%)
<Vanadium compound (E)>
E1: ammonium metavanadate E2: vanadyl acetylacetonate (V: 19.2%)

<チタン化合物(F)>
F1:チタンフッ化アンモニウム
F2:チタンアセチルアセトナート(Ti:12.5%)
<Titanium compound (F)>
F1: titanium ammonium fluoride F2: titanium acetylacetonate (Ti: 12.5%)

1-4.処理方法
上記の亜鉛系めっき鋼板用表面処理液を用いて、バーコート塗装にて各供試板上に塗装し、その後、水洗することなく、そのままオーブンに入れて、表2に示す乾燥温度で乾燥させ、表2に示す皮膜量の表面処理皮膜を形成した。乾燥温度は、オーブン中の雰囲気温度とオーブンに入れている時間とで調節した。なお、乾燥温度は、供試板表面の到達温度(到達板温)として示す。バーコート塗装の具体的な方法は、以下のとおりである。
1-4. Treatment method Using the above surface treatment solution for zinc-based plated steel sheets, each test plate is coated with a bar coat, and then placed in an oven as it is without washing with water, and dried at the drying temperature shown in Table 2. It was dried to form a surface treatment film having a film amount shown in Table 2. The drying temperature was adjusted by the ambient temperature in the oven and the time in the oven. The drying temperature is shown as the temperature reached on the surface of the test plate (ultimate plate temperature). A specific method of bar coat coating is as follows.

バーコート塗装:処理液を試験板に滴下して、#3~8バーコーターで塗装した。使用したバーコーターの番手と処理液の固形分濃度とにより、所定の皮膜厚となるように調整した。皮膜厚は、表面処理皮膜形成後の鋼板の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することによって求めた。 Bar coat coating: The treatment solution was dropped onto the test panel and coated with a #3-8 bar coater. The thickness of the coating was adjusted to a predetermined thickness depending on the number of the bar coater used and the solid content concentration of the treatment liquid. The film thickness was obtained by observing the cross section of the steel sheet after the formation of the surface treatment film with a scanning electron microscope (SEM).

Figure 2022158349000003
Figure 2022158349000003

2.評価
このようにして得られた実施例および比較例の表面処理鋼板について、以下の各項目(1)から(11)に従って評価した。
2. Evaluation The surface-treated steel sheets of Examples and Comparative Examples thus obtained were evaluated according to the following items (1) to (11).

2.1 皮膜性状評価
(1)皮膜中の各成分の存在及び含有量
皮膜中のケイ素化合物(c)(SiO換算)、リン化合物(d)(P換算)、バナジウム化合物(e)(V換算)、チタン化合物(f)(Ti換算)の質量比は、前述の通り、水系表面処理液の全固形分に対する質量比と同じになるため、この値を用いて下記の項目(1-1)~(1-4)に従って評価した。
(1-1)皮膜中のケイ素化合物(c)のSiO換算の質量比
1:20.0質量%未満もしくは50.0質量%を超える範囲で含まれる
2:20.0質量%~50.0質量%の範囲で含まれる
3:皮膜中に含まれない
(1-2)皮膜中のリン化合物(d)のP換算の質量比
1:0.4質量%未満もしくは8.0質量%を超える範囲で含まれる
2:0.4質量%~8.0質量%の範囲で含まれる
3:皮膜中に含まれない
(1-3)皮膜中のバナジウム化合物(e)のV換算の質量比
1:0.1質量%未満もしくは2.0質量%を超える範囲で含まれる
2:0.1質量%~2.0質量%の範囲で含まれる
3:皮膜中に含まれない
(1-4)皮膜中のチタン化合物(f)のTi換算の質量比
1:0.1質量%未満もしくは2.0質量%を超える範囲で含まれる
2:0.1質量%~2.0質量%の範囲で含まれる
3:皮膜中に含まれない
2.1 Film property evaluation (1) Presence and content of each component in the film Silicon compound (c) (in terms of SiO2 ), phosphorus compound (d) (in terms of P), vanadium compound (e) (V As described above, the mass ratio of the titanium compound (f) (in terms of Ti) and the titanium compound (f) (in terms of Ti) is the same as the mass ratio to the total solid content of the aqueous surface treatment liquid. ) to (1-4).
(1-1) SiO 2 conversion mass ratio of silicon compound (c) in the film 1: less than 20.0 mass% or more than 50.0 mass% 2: 20.0 mass% to 50.0 mass% Contained in the range of 0% by mass 3: Not contained in the film (1-2) The mass ratio of phosphorus compound (d) in the film in terms of P 1: less than 0.4% by mass or 8.0% by mass Contained in the range exceeding 2: Contained in the range of 0.4 mass% to 8.0 mass% 3: Not contained in the coating (1-3) V-converted mass ratio of vanadium compound (e) in the coating 1: Contained in the range of less than 0.1 mass% or more than 2.0 mass% 2: Contained in the range of 0.1 mass% to 2.0 mass% 3: Not contained in the coating (1-4 ) The Ti-equivalent mass ratio of the titanium compound (f) in the film is 1: less than 0.1% by mass or more than 2.0% by mass, 2: in the range of 0.1% to 2.0% by mass Included in 3: Not included in the film

また、各鋼板上から酸処理により皮膜を剥離し、赤外線分光分析と、熱分解GC-MS(ガスクロマトグラフ-質量分析計)分析とを行った。そして、赤外線分光分析により得られた皮膜の赤外吸収スペクトルにおける樹脂成分由来の観測吸収の帰属から解析した結果と、熱分解GC-MSの結果とから、皮膜中のブタジエンゴムの存在と、ウレタンゴムもしくはウレタン系熱可塑性エラストマーの存在を確認し、以下の項目(1-5)に従って評価した。
(1-5)皮膜中のブタジエンゴムの存在
1:皮膜中にブタジエンゴムが含まれない
2:皮膜中にブタジエンゴムは含まれるが、ウレタンゴムもしくはウレタン系熱可塑性エラストマーは含まれない
3:皮膜中にブタジエンゴムが含まれ、ウレタンゴムもしくはウレタン系熱可塑性エラストマーも含まれる
In addition, the film was peeled off from each steel plate by acid treatment, and infrared spectroscopic analysis and pyrolysis GC-MS (gas chromatograph-mass spectrometer) analysis were performed. Then, from the result of analysis from the attribution of the observed absorption derived from the resin component in the infrared absorption spectrum of the film obtained by infrared spectroscopic analysis and the result of pyrolysis GC-MS, the presence of butadiene rubber in the film and urethane The presence of rubber or urethane thermoplastic elastomer was confirmed and evaluated according to the following items (1-5).
(1-5) Presence of butadiene rubber in film 1: Film does not contain butadiene rubber 2: Film contains butadiene rubber but does not contain urethane rubber or urethane thermoplastic elastomer 3: Film Contains butadiene rubber, urethane rubber or urethane thermoplastic elastomer

(2)皮膜表面における扁平形状のワックス粒子の面積率
皮膜の表面を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用い、加速電圧0.5kVの条件で皮膜表面を観察し、20μm×20μmの範囲のSEM像をランダムに5視野撮影した。得られた皮膜表面のSEM像において、暗いコントラストで観察される扁平形状のワックス粒子の有無を確認した。さらに、扁平形状のワックス粒子が存在する場合には、撮影したSEM像を画像処理によって二値化し、扁平形状粒子の面積率を計算した。そして、これを抽出した5視野全てで実施し、平均をとることにより、表面処理皮膜の表面におけるワックス成分が存在する領域の面積率を算出し、以下のように評価した。
1:扁平形状のワックス粒子が観察されない
2:扁平形状のワックス粒子が観察され、皮膜表面における面積率が2%未満
3:扁平形状のワックス粒子が観察され、皮膜表面における面積率が40%超え
4:扁平形状のワックス粒子が観察され、皮膜表面における面積率が2%以上40%以下
(2) Area ratio of flattened wax particles on film surface The surface of the film was observed using a scanning electron microscope (SEM) at an accelerating voltage of 0.5 kV, and the SEM in the range of 20 µm × 20 µm was observed. Images were taken randomly in 5 fields. In the SEM image of the obtained film surface, the presence or absence of flat-shaped wax particles observed with dark contrast was confirmed. Furthermore, when flat-shaped wax particles were present, the photographed SEM image was binarized by image processing, and the area ratio of the flat-shaped particles was calculated. Then, this was carried out in all of the extracted five fields of view, and by taking the average, the area ratio of the region where the wax component was present on the surface of the surface treatment film was calculated and evaluated as follows.
1: Flat-shaped wax particles are not observed 2: Flat-shaped wax particles are observed and the area ratio on the coating surface is less than 2% 3: Flat-shaped wax particles are observed and the area ratio on the coating surface is more than 40% 4: Flat-shaped wax particles are observed, and the area ratio on the film surface is 2% or more and 40% or less

(3)皮膜表面におけるエラストマー粒子の平均粒子径
走査型電子顕微鏡(SEM)を用い、加速電圧0.5kVの条件で皮膜表面を観察し、前述の扁平形状ワックス粒子が存在しない領域から2μm×2μmの範囲のSEM像をランダムに5視野撮影した。得られた皮膜表面のSEM像において、周囲よりも暗いコントラストを有するエラストマー粒子の有無を確認した。そして、暗いコントラストを有するエラストマー粒子が存在する場合には、撮影したSEM像内に観察される全ての暗い粒子の粒子径を測定し、その平均をとることで平均粒子径を計算した。この平均粒子径を5視野全てで計算し、さらに3つの値の平均をとることにより、皮膜中のエラストマー成分の平均粒子径を算出した。これらの結果を元に、以下のように評価した。
1:エラストマー粒子が観察されない
2:エラストマー粒子が観察され、平均粒子径が20nm未満
3:エラストマー粒子が観察され、平均粒子径が500nm超え
4:エラストマー粒子が存在し、平均粒子径が20nm以上500nm以下
(3) Average particle size of elastomer particles on film surface Using a scanning electron microscope (SEM), the film surface was observed at an accelerating voltage of 0.5 kV. SEM images in the range of 5 were randomly photographed. The presence or absence of elastomer particles having a darker contrast than the surroundings was confirmed in the SEM image of the resulting film surface. Then, when elastomer particles having a dark contrast were present, the particle diameters of all the dark particles observed in the photographed SEM image were measured and averaged to calculate the average particle diameter. The average particle size of the elastomer component in the film was calculated by calculating the average particle size for all five fields of view and averaging the three values. Based on these results, evaluation was made as follows.
1: Elastomer particles are not observed 2: Elastomer particles are observed and the average particle size is less than 20 nm 3: Elastomer particles are observed and the average particle size is more than 500 nm 4: Elastomer particles are present and the average particle size is 20 nm or more and 500 nm Less than

(4)皮膜表面におけるワックス成分が存在しない領域のうち、エラストマー粒子の占める面積率
走査型電子顕微鏡(SEM)を用い、加速電圧0.5kVの条件で皮膜表面を観察し、扁平形状のワックス粒子の存在しない領域から、2μm×2μmの範囲のSEM像をランダムに5視野撮影した。得られた皮膜表面のSEM像において、撮影したSEM像を画像処理によって二値化し、エラストマー成分に相当する暗い粒子の面積率を計算した。そして、これを抽出した5視野全てで実施し、平均をとることにより、「表面処理皮膜の表面における、ワックス成分が存在しない領域のうちのエラストマー粒子の占める面積率」を算出した。得られた値を元に、以下のように評価した。
1:エラストマー粒子の占める面積率が5%未満
2:エラストマー粒子の占める面積率が50%超え
3:エラストマー粒子の占める面積率が5%以上50%以下
(4) Area ratio occupied by elastomer particles in regions where no wax component exists on the film surface Observe the film surface under conditions of an acceleration voltage of 0.5 kV using a scanning electron microscope (SEM) to obtain flattened wax particles. SEM images in the range of 2 μm×2 μm were randomly photographed from 5 fields of view from the region where there was no . In the obtained SEM image of the film surface, the SEM image taken was binarized by image processing, and the area ratio of dark particles corresponding to the elastomer component was calculated. Then, this was carried out for all five extracted fields of view, and the average was taken to calculate "the area ratio of the elastomer particles in the region where the wax component does not exist on the surface of the surface treatment film". Based on the obtained values, evaluation was made as follows.
1: Area ratio occupied by elastomer particles is less than 5% 2: Area ratio occupied by elastomer particles exceeds 50% 3: Area ratio occupied by elastomer particles is 5% or more and 50% or less

(5)皮膜表面におけるエラストマー粒子の分散状態
走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、加速電圧1kVで皮膜表面を観察し、扁平形状のワックス粒子が存在しない領域から1μm×1μmの正方形領域をランダムに10視野抽出した。得られた皮膜表面のSEM像において、撮影したSEM像を画像処理によって二値化し、エラストマー成分に相当する暗い粒子の面積率を計算した。そして、これを抽出した10視野全てで実施し、算出した値を用いて以下のように評価した。
1:10視野のいずれかの視野でエラストマー粒子の面積率が5%未満
2:10視野の全てで上記面積率が5%以上
(5) Dispersion state of elastomer particles on the film surface Using a scanning electron microscope (SEM), the film surface was observed at an acceleration voltage of 1 kV, and a square area of 1 μm × 1 μm was randomly selected from the area where no flat wax particles were present. 10 fields of view were extracted. In the obtained SEM image of the film surface, the SEM image taken was binarized by image processing, and the area ratio of dark particles corresponding to the elastomer component was calculated. Then, this was performed in all of the extracted 10 fields of view, and the calculated values were used for evaluation as follows.
The area ratio of the elastomer particles is less than 5% in any of the 1:10 visual fields, and the above area ratio is 5% or more in all of the 2:10 visual fields.

(6)皮膜内部におけるワックス成分の面積率
皮膜の表面を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用い、加速電圧3kVの条件で皮膜表面を観察し、20μm×20μmの範囲のSEM像をランダムに5視野撮影した。得られた皮膜表面のSEM像において、暗いコントラストで観察される扁平形状のワックス粒子の有無を確認した。さらに、扁平形状のワックス粒子が存在する場合には、撮影したSEM像を画像処理によって二値化し、扁平形状粒子の面積率を計算した。そして、これを抽出した5視野全てで実施し、平均をとることにより、表面処理皮膜の内部におけるワックス成分が存在する領域の面積率を算出し、以下のように評価した。
1:表面処理皮膜の内部におけるワックス成分が存在する領域の面積率が1%以上
2:表面処理皮膜の内部におけるワックス成分が存在する領域の面積率が1%未満
(6) Area ratio of wax component inside the film The surface of the film was observed with a scanning electron microscope (SEM) at an acceleration voltage of 3 kV, and 5 SEM images in the range of 20 µm × 20 µm were randomly selected. Field of view photographed. In the SEM image of the obtained film surface, the presence or absence of flat-shaped wax particles observed with dark contrast was confirmed. Furthermore, when flat-shaped wax particles were present, the photographed SEM image was binarized by image processing, and the area ratio of the flat-shaped particles was calculated. Then, this was carried out in all of the extracted five fields of view, and by taking the average, the area ratio of the region where the wax component was present inside the surface treatment film was calculated and evaluated as follows.
1: The area ratio of the region where the wax component exists inside the surface treatment film is 1% or more 2: The area ratio of the region where the wax component exists inside the surface treatment film is less than 1%

2.2 性能評価
(7)平面部耐食性
皮膜を形成した各供試板からサイズ70mm×150mmの試験片を切り出し、切り出した各試験片の裏面と端部をビニールテープでシールして、JIS-Z-2371-2000に準拠する塩水噴霧試験(SST)を実施した。耐食性の評価は、塩水噴霧試験144時間後の白錆発生面積率を目視にて、下記評価基準で評価した。
評価基準:
◎ :白錆発生面積率1%未満
○+:白錆発生面積率1%以上5%未満
○ :白錆発生面積率5%以上20%未満
△ :白錆発生面積率20%以上40%未満
× :白錆発生面積率40%以上
2.2 Performance evaluation (7) A test piece with a size of 70 mm × 150 mm was cut out from each test plate on which the flat part corrosion-resistant film was formed, and the back and edges of each cut test piece were sealed with vinyl tape, and JIS- A salt spray test (SST) according to Z-2371-2000 was performed. Corrosion resistance was evaluated based on the following evaluation criteria by visually observing the area ratio of white rust after 144 hours of the salt spray test.
Evaluation criteria:
◎: less than 1% white rust area rate +: 1% to less than 5% white rust area rate ○: 5% to less than 20% white rust area rate △: 20% to less than 40% white rust area rate ×: white rust generation area ratio of 40% or more

(8)加工部耐食性
皮膜を形成した各供試板からサイズ70mm×150mmの試験片を切り出し、切り出した各試験片の裏面と端部をビニールテープでシールした後、直径:2mmの棒(ステンレス製)に挟み込むようにして180°曲げて、万力を用いて絞め込んだ。この曲げたサンプルについて塩水噴霧試験(JIS-Z-2371-2000)を行い、72時間経過後の曲げ加工部外(表)側の白錆発生面積率で評価した。
評価基準:
◎ :曲げ加工部の白錆発生面積率1%未満
○+:曲げ加工部の白錆発生面積率1%以上5%未満
○ :曲げ加工部の白錆発生面積率5%以上10%未満
△ :曲げ加工部の白錆発生面積率10%以上80%未満
× :曲げ加工部の白錆発生面積率80%以上
(8) A test piece of size 70 mm × 150 mm was cut out from each test plate on which a corrosion-resistant film was formed on the processed part, and the back and ends of each cut test piece were sealed with vinyl tape. It was bent 180° so as to be sandwiched between the two (made by the manufacturer), and tightened using a vise. The bent sample was subjected to a salt spray test (JIS-Z-2371-2000), and the area ratio of white rust generated on the outside (front) side of the bent portion after 72 hours was evaluated.
Evaluation criteria:
◎ : less than 1% white rust generated area ratio of bent portion ○ + : 1% or more and less than 5% white rust generated area ratio of bent portion ○ : 5% or more and less than 10% white rust generated area ratio of bent portion △ : 10% or more and less than 80% of the white rust occurrence area ratio of the bent portion ×: 80% or more of the white rust occurrence area ratio of the bent portion

(9)導通性
上記の試験片について、三菱化学アナリテック(株)製ロレスタGP、ESP端子を用い表面抵抗値を測定した。表面抵抗値は、端子にかかる荷重を50gピッチで増加させて測定し、表面抵抗値を10-4Ω以下とすることができる最小荷重の判定により、導通性を評価した。
評価基準:
◎:10点測定の平均荷重が300g未満
○:10点測定の平均荷重が300g以上750g未満
△:10点測定の平均荷重が750g以上950g未満
×:10点測定の平均荷重が950g以上
(9) Continuity The surface resistance value of the above test piece was measured using Loresta GP and ESP terminals manufactured by Mitsubishi Chemical Analytic Tech. The surface resistance value was measured by increasing the load applied to the terminal by 50 g intervals, and the continuity was evaluated by determining the minimum load that can reduce the surface resistance value to 10 −4 Ω or less.
Evaluation criteria:
◎: Average load of 10-point measurement is less than 300g ○: Average load of 10-point measurement is 300g or more and less than 750g △: Average load of 10-point measurement is 750g or more and less than 950g ×: Average load of 10-point measurement is 950g or more

(10)潤滑性
潤滑性は、以下のようにして求めた各供試材の動摩擦係数μを用いて評価した。図1は、動摩擦係数測定装置を示す概略正面図である。同図に示すように、供試材から採取した摩擦係数測定用試料1(以下、試料1という)が試料台2に固定され、試料台2は、水平移動可能なスライドテーブル3の上面に固定されている。スライドテーブル3の下面には、これに接したローラ4を有する上下動可能なスライドテーブル支持台5が設けられ、これを押上げることにより、ビード6による摩擦係数測定用試料1への押付荷重Nを測定するための第1ロードセル7が、スライドテーブル支持台5に取付けられている。上記押し付け力を作用させた状態でスライドテーブル3を水平方向へ移動させるための摺動抵抗力Fを測定するための第2ロードセル8が、スライドテーブル3の一方の端部でレール9の上方に取付けられている。
(10) Lubricity Lubricity was evaluated using the dynamic friction coefficient μ of each test material obtained as follows. FIG. 1 is a schematic front view showing a dynamic friction coefficient measuring device. As shown in the figure, a friction coefficient measurement sample 1 (hereinafter referred to as sample 1) taken from a test material is fixed to a sample table 2, and the sample table 2 is fixed to the upper surface of a horizontally movable slide table 3. It is A vertically movable slide table support 5 having a roller 4 in contact with the slide table 3 is provided on the lower surface of the slide table 3. By pushing this up, a pressing load N A first load cell 7 for measuring is attached to the slide table support base 5 . A second load cell 8 for measuring the sliding resistance force F for moving the slide table 3 in the horizontal direction with the pressing force applied is placed above the rail 9 at one end of the slide table 3. installed.

図2は使用したビードの形状・寸法を示す概略斜視図である。ビード6の下面が試料1の表面に押し付けられた状態で摺動する。図2に示すビード6の形状は幅10mm、試料1の摺動方向長さ12mm、摺動方向両端の下部は曲率4.5mmRの曲面で構成され、試料1が押し付けられるビード下面は幅10mm、摺動方向長さ3mmの平面を有する。 FIG. 2 is a schematic perspective view showing the shape and dimensions of the beads used. The lower surface of the bead 6 slides against the surface of the sample 1 . The shape of the bead 6 shown in FIG. 2 has a width of 10 mm, a length of 12 mm in the sliding direction of the sample 1, lower portions of both ends in the sliding direction are curved surfaces having a curvature of 4.5 mmR, and a lower surface of the bead against which the sample 1 is pressed has a width of 10 mm. It has a plane with a length of 3 mm in the sliding direction.

摩擦係数測定試験は、図2に示すビードを用い、押し付け荷重N:400kgf、試料の引き抜き速度(スライドテーブル3の水平移動速度):100cm/minの条件で実施した。 The friction coefficient measurement test was performed using the bead shown in FIG. 2 under the conditions of a pressing load N of 400 kgf and a sample withdrawal speed (horizontal movement speed of the slide table 3) of 100 cm/min.

供試材とビードとの間の動摩擦係数μは、式:μ=F/Nで算出した。動摩擦係数μが小さい程、潤滑性に優れると評価できる。具体的には、以下のような基準で評価した。
評価基準:
◎:摩擦係数μが0.15未満
〇:摩擦係数μが0.15以上0.20未満
△:摩擦係数μが0.20以上0.25未満
×:摩擦係数μが0.25以上
The dynamic friction coefficient μ between the test material and the bead was calculated by the formula: μ=F/N. It can be evaluated that the smaller the coefficient of dynamic friction μ, the better the lubricity. Specifically, evaluation was made according to the following criteria.
Evaluation criteria:
◎: friction coefficient μ is less than 0.15 ○: friction coefficient μ is 0.15 or more and less than 0.20 △: friction coefficient μ is 0.20 or more and less than 0.25 ×: friction coefficient μ is 0.25 or more

(11)積層時の耐横滑り性
積層時の耐横滑り性は、以下のような手法で求めた各供試材の滑り始めの静止摩擦係数μを用いて評価した。図3は、滑り始めの静止摩擦係数測定装置を示す概略正面図である。同図に示すように、供試材から採取した摩擦係数測定用試料が3枚重ねられている。以下、左から試料10-1、試料10-2、試料10-3とする。試料10-1と試料10-3は、押さえ治具11によって固定されている。また、試料10-1の左と試料10-3の右には、ビード12-1、ビード12-2が配置され、さらにビード12-1の左には摩擦係数測定用試料10-2への押付荷重Nを測定するための第1ロードセル13が取付けられている。ビード12-1及び12-2が試料10-1及び試料10-3と接触する部分のサイズは幅30mm、摺動方向長さ35mmの平面である。上記押付荷重Nを作用させた状態で試料10-2を上方に引っ張る際の摺動抵抗力Fを測定するため、試料10-2の上部に第2ロードセル14が取り付けられている。
(11) Side-slip resistance during lamination The side-slip resistance during lamination was evaluated using the coefficient of static friction μ 0 at the beginning of slipping of each test material, which was obtained by the following method. FIG. 3 is a schematic front view showing a static friction coefficient measuring device at the start of slipping. As shown in the figure, three sheets of friction coefficient measurement samples taken from the test material are stacked. Samples 10-1, 10-2, and 10-3 are hereinafter referred to from the left. The sample 10-1 and the sample 10-3 are fixed by a holding jig 11. FIG. Beads 12-1 and 12-2 are arranged on the left side of the sample 10-1 and the right side of the sample 10-3. A first load cell 13 for measuring the pressing load N is attached. The size of the portion where the beads 12-1 and 12-2 contact the samples 10-1 and 10-3 is a plane with a width of 30 mm and a length of 35 mm in the sliding direction. A second load cell 14 is attached to the top of the sample 10-2 in order to measure the sliding resistance force F when the sample 10-2 is pulled upward while the pressing load N is applied.

各試料の滑り始めの静止摩擦係数μは、押し付け荷重Nと、試料10-2が滑り始めた際の摺動抵抗力Fとを用いて、式:μ=F/Nで算出した。滑り始めの摩擦係数μが大きい程、積層時の耐横滑り性に優れると評価できる。具体的には、以下のような基準で評価した。
評価基準:
◎:滑り始めの摩擦係数μが0.15以上
〇:滑り始めの摩擦係数μが0.10以上0.15未満
△:滑り始めの摩擦係数μが0.08以上0.10未満
×:滑り始めの摩擦係数μが0.08未満
The coefficient of static friction μ 0 at the start of sliding of each sample is calculated by the formula: μ 0 = F 0 /N using the pressing load N and the sliding resistance force F 0 when the sample 10-2 starts to slide. did. It can be evaluated that the larger the coefficient of friction μ 0 at the start of slipping, the better the side-slip resistance during lamination. Specifically, evaluation was made according to the following criteria.
Evaluation criteria:
◎: friction coefficient μ 0 at the start of sliding is 0.15 or more ○: friction coefficient μ 0 at the start of sliding is 0.10 or more and less than 0.15 △: friction coefficient μ 0 at the start of sliding is 0.08 or more and less than 0.10 ×: Friction coefficient μ 0 at the beginning of slipping is less than 0.08

以上の結果を表3、4に示す。 Tables 3 and 4 show the above results.

Figure 2022158349000004
Figure 2022158349000004

Figure 2022158349000005
Figure 2022158349000005

表3、4に示すように、本発明の表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板は、いずれも耐食性、導通性、潤滑性、積層時の耐横滑り性及び耐コイル潰れ性のすべてにおいて優れた性能を有している。これに対し、いずれかの要件が本発明の適正範囲を逸脱した比較例は、耐食性、密着性、導通性および潤滑性、積層時の耐横滑り性及び耐コイル潰れ性のいずれかが不十分であった。 As shown in Tables 3 and 4, the zinc-based steel sheets with the surface treatment film of the present invention all exhibit excellent performance in terms of corrosion resistance, conductivity, lubricity, side slip resistance during lamination, and coil crush resistance. have. On the other hand, in the comparative examples in which any of the requirements deviated from the appropriate range of the present invention, any of the corrosion resistance, adhesion, conductivity and lubricity, side slip resistance during lamination and coil crush resistance was insufficient. there were.

また、No.14(発明例)の表面処理鋼板の表面を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて加速電圧0.5kVの条件で観察し、皮膜表面のSEM像を得た。図4は、No.14(発明例)の20μm×20μmの範囲の表面SEM像、図5は、No.14(発明例)の2μm×2μmの範囲の表面SEM像である。 Also, No. The surface of the surface-treated steel sheet No. 14 (Invention Example) was observed with a scanning electron microscope (SEM) at an acceleration voltage of 0.5 kV to obtain an SEM image of the coating surface. FIG. 14 (invention example) surface SEM image in the range of 20 μm × 20 μm, FIG. 14 (invention example) surface SEM image in the range of 2 μm × 2 μm.

図4から、No.14(発明例)では、表面処理皮膜の表面に暗いコントラストの扁平形状のワックス粒子が存在すること、及び表面処理皮膜の表面における前記ワックス成分の存在する領域の面積率が2%~40%であることが確認された。また、図5から、No.14(発明例)では、暗いコントラストのエラストマー粒子が存在し、その平均粒子径が20nm~500nmであること、及び表面処理皮膜の表面におけるワックス成分が存在しない領域のうちのエラストマー成分の存在する領域の面積率が5%~50%であることが確認できた。 From FIG. In 14 (Invention Example), flat wax particles with dark contrast are present on the surface of the surface treatment film, and the area ratio of the region in which the wax component exists on the surface of the surface treatment film is 2% to 40%. One thing has been confirmed. Also, from FIG. In 14 (Invention Example), elastomer particles with dark contrast are present and have an average particle diameter of 20 nm to 500 nm, and the region where the elastomer component exists among the regions where the wax component does not exist on the surface of the surface treatment film. was confirmed to be 5% to 50%.

さらに、No.28(比較例)及びNo.26(比較例)の表面処理鋼板の表面を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて加速電圧0.5kVの条件で観察し、皮膜表面のSEM像を得た。図6は、No.28(比較例)の20μm×20μmの範囲の表面SEM像、図7は、No.26(比較例)の2μm×2μmの範囲の表面SEM像である。 Furthermore, No. 28 (comparative example) and No. The surface of the surface-treated steel sheet No. 26 (comparative example) was observed with a scanning electron microscope (SEM) at an acceleration voltage of 0.5 kV to obtain an SEM image of the coating surface. FIG. 28 (comparative example) surface SEM image in the range of 20 μm × 20 μm, FIG. 26 (comparative example) is a surface SEM image of a 2 μm×2 μm area.

図6から、No.28(比較例)では、皮膜表面における暗いコントラストの扁平形状のワックス粒子の面積率が2%未満であることが確認された。図7から、No.26(比較例)では、暗いコントラストのエラストマー粒子の面積率が5%未満であることが確認された。 From FIG. 6, No. In No. 28 (comparative example), it was confirmed that the area ratio of dark-contrast flattened wax particles on the film surface was less than 2%. From FIG. In 26 (comparative example), the area percentage of dark contrast elastomer particles was found to be less than 5%.

1 試料
2 試料台
3 スライドテーブル
4 ローラ
5 スライドテーブル支持台
6 ビード
7 第1ロードセル
8 第2ロードセル
9 レール
10-1、10-2、10-3 試料
11 押さえ治具
12-1、12-2 ビード
13 第1ロードセル
1 Sample 2 Sample table 3 Slide table 4 Roller 5 Slide table support 6 Bead 7 First load cell 8 Second load cell 9 Rails 10-1, 10-2, 10-3 Sample 11 Holding jigs 12-1, 12-2 Bead 13 1st load cell

皮膜中に6価クロムなどの公害規制物質を全く含むことなく、導通性、耐食性、潤滑性の諸性能に優れ、しかも積層時の耐横滑り性や耐コイル潰れ性にも優れる亜鉛系めっき鋼板を提供することができる。従って、本発明の製造方法によって製造された亜鉛系めっき鋼板は、自動車、家電、OA機器等の部品として極めて有用である。
Galvanized steel sheet that does not contain pollution control substances such as hexavalent chromium in the coating, has excellent conductivity, corrosion resistance, and lubricity, and is also excellent in anti-side slip and anti-coil collapse resistance during lamination. can provide. Therefore, the zinc-based plated steel sheet produced by the production method of the present invention is extremely useful as parts for automobiles, home appliances, OA equipment, and the like.

Claims (11)

亜鉛系めっき層上に表面処理皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板であって
前記表面処理皮膜は、
平均粒子径が20nm~500nmの粒子の少なくとも一部にブタジエンゴムを含むエラストマー成分(a)と、
扁平形状を有するワックス成分(b)と、
ケイ素化合物(c)と、
リン化合物(d)と、
バナジウム化合物(e)と、
チタン化合物(f)と、
を含み、
前記表面処理皮膜の表面における、前記ワックス成分(b)が存在する領域の面積率が2%~40%、かつ前記ワックス成分(b)が存在しない領域のうちの前記エラストマー成分(a)の面積率が5%~50%であることを特徴とする、表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板。
A zinc-based plated steel sheet having a surface treatment film on a zinc-based plating layer, the surface treatment film comprising:
an elastomer component (a) containing butadiene rubber as at least a portion of particles having an average particle size of 20 nm to 500 nm;
a wax component (b) having a flattened shape;
a silicon compound (c);
a phosphorus compound (d);
a vanadium compound (e);
a titanium compound (f);
including
The area ratio of the region where the wax component (b) exists on the surface of the surface treatment film is 2% to 40%, and the area of the elastomer component (a) in the region where the wax component (b) does not exist. A zinc-based plated steel sheet with a surface treatment film, wherein the ratio is 5% to 50%.
前記表面処理皮膜中に、前記ケイ素化合物(c)をSiO換算で20.0質量%~50.0質量%、前記リン化合物(d)をP換算で0.4質量%~8.0質量%、前記バナジウム化合物(e)をV換算で0.1質量%~2.0質量%、前記チタン化合物(f)をTi換算で0.1質量%~2.0質量%にて含む、請求項1に記載の表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板。 In the surface treatment film, the silicon compound (c) is 20.0% by mass to 50.0% by mass in terms of SiO 2 , and the phosphorus compound (d) is 0.4% by mass to 8.0% by mass in terms of P. %, 0.1% by mass to 2.0% by mass of the vanadium compound (e) in terms of V, and 0.1% to 2.0% by mass of the titanium compound (f) in terms of Ti. Item 1. A zinc-based plated steel sheet with a surface treatment film according to item 1. 前記バナジウム化合物(e)中のバナジウムの価数が4価である、請求項1または2に記載の表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板。 The zinc-based plated steel sheet with a surface treatment film according to claim 1 or 2, wherein the vanadium in the vanadium compound (e) has a valence of 4. 前記ワックス成分(b)が存在しない領域から抽出した1μm×1μmの正方形領域における、前記エラストマー成分(a)が存在する面積率が5%以上である、請求項1から3のいずれかに記載の表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板。 4. The area ratio of the elastomer component (a) according to any one of claims 1 to 3, in a square region of 1 μm×1 μm extracted from the region where the wax component (b) does not exist, is 5% or more. Galvanized steel sheet with surface treatment film. 前記表面処理皮膜の内部における、ワックス成分(b)の存在する領域の面積率が1%未満であることを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板。 The zinc-based plating with a surface treatment film according to any one of claims 1 to 4, wherein the area ratio of the region where the wax component (b) exists in the surface treatment film is less than 1%. steel plate. 前記エラストマー成分(a)は、さらにウレタンゴムもしくはポリウレタン系熱可塑性エラストマーを含む、請求項1から5のいずれかに記載の表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板。 The zinc-based plated steel sheet with a surface treatment film according to any one of claims 1 to 5, wherein said elastomer component (a) further contains urethane rubber or polyurethane-based thermoplastic elastomer. 亜鉛系めっき鋼板の亜鉛系めっき層の表面に、平均粒子径が20nm~500nmの粒子の少なくとも一部にブタジエンゴムを含むエラストマーエマルション(A)と、ワックス(B)と、シラン化合物(C)と、ホスホン酸化合物(D)と、バナジウム化合物(E)と、チタン化合物(F)と、水と、を下記[I]および[II]の条件の下に含有し、pHが3.0~7.0である表面処理液を塗布し、次いで、鋼板の到達温度が前記ワックス(B)の融点よりも10℃以上高い条件にて加熱乾燥し、表面処理皮膜を形成することを特徴とする、表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板の製造方法。

[I]水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記ブタジエンゴムを含むエラストマーエマルション(A)の固形分の質量(A)の比(A)/(NV)が0.05~0.45
[II]水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記ワックス(B)の固形分の質量(B)の比(B)/(NV)が0.003~0.050
An elastomer emulsion (A) containing butadiene rubber as at least part of particles having an average particle size of 20 nm to 500 nm, a wax (B), and a silane compound (C) are applied to the surface of the zinc-based plating layer of a zinc-based plated steel sheet. , a phosphonic acid compound (D), a vanadium compound (E), a titanium compound (F), and water under the conditions of [I] and [II] below, and having a pH of 3.0 to 7 .0 surface treatment liquid is applied, and then heat-dried under conditions in which the temperature reached by the steel sheet is 10°C or more higher than the melting point of the wax (B) to form a surface treatment film, A method for producing a zinc-based plated steel sheet with a surface treatment film.
[I] The ratio (A S )/(NV) of the mass (A S ) of the solid content of the elastomer emulsion (A) containing the butadiene rubber to the mass (NV) of the total solid content of the aqueous surface treatment liquid is 0. .05 to 0.45
[II] The ratio (B S )/(NV) of the solid content (B S ) of the wax (B) to the total solid content (NV) of the aqueous surface treatment liquid is 0.003 to 0.050.
前記表面処理液は、下記[III]から[VI]の条件を満足する、請求項7に記載の表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板の製造方法。

[III]水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記シラン化合物(C)のSiO換算の質量(CSiO2)の比(CSiO2)/(NV)が、0.20~0.50
[IV]水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記ホスホン酸化合物(D)のP換算の質量(D)の比(D)/(NV)が、0.004~0.080
[V]水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記バナジウム化合物(E)のV換算の質量(E)の比(E)/(NV)が、0.001~0.020
[VI]水系表面処理液の全固形分の質量(NV)に対する、前記チタン化合物(F)のTi換算の質量(FTi)の比(FTi)/(NV)が、0.001~0.020
The method for producing a zinc-based plated steel sheet with a surface treatment film according to claim 7, wherein the surface treatment liquid satisfies the following conditions [III] to [VI].
[III] The ratio (C SiO2 )/(NV) of the mass (C SiO2 ) of the silane compound (C) in terms of SiO 2 to the mass (NV) of the total solid content of the aqueous surface treatment liquid is 0.20. ~0.50
[IV] The ratio (D P )/(NV) of the P-converted mass (D P ) of the phosphonic acid compound (D) to the mass (NV) of the total solid content of the aqueous surface treatment liquid is 0.004 to 0.080
[V] The ratio (E V )/(NV) of the V-equivalent mass (E V ) of the vanadium compound (E) to the mass (NV) of the total solid content of the aqueous surface treatment liquid is 0.001 to 0. .020
[VI] The ratio (F Ti )/(NV) of the Ti-equivalent mass (F Ti ) of the titanium compound (F) to the mass (NV) of the total solid content of the aqueous surface treatment liquid is 0.001 to 0. .020
前記バナジウム化合物(E)がバナジル化合物である、請求項7または8に記載の表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板の製造方法。 The method for producing a zinc-based plated steel sheet with a surface treatment film according to claim 7 or 8, wherein the vanadium compound (E) is a vanadyl compound. 前記エラストマーエマルション(A)が、さらにウレタンゴムもしくはポリウレタン系熱可塑性エラストマーを含む、請求項7から9のいずれかに記載の表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板の製造方法。 The method for producing a zinc-based plated steel sheet with a surface treatment film according to any one of claims 7 to 9, wherein said elastomer emulsion (A) further contains urethane rubber or polyurethane-based thermoplastic elastomer. 前記シラン化合物(C)が、テトラアルコキシシランおよび/または活性水素含有アミノ基、エポキシ基、メルカプト基およびメタクリロキシ基から選ばれた少なくとも1種の反応性官能基を有する、少なくとも1種のシランカップリング剤である、請求項7から10のいずれかに記載の表面処理皮膜付き亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
At least one silane coupling, wherein the silane compound (C) has a tetraalkoxysilane and/or at least one reactive functional group selected from active hydrogen-containing amino groups, epoxy groups, mercapto groups and methacryloxy groups. The method for producing a zinc-based plated steel sheet with a surface treatment film according to any one of claims 7 to 10, which is an agent.
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