JP4665975B2 - Tinned steel sheet - Google Patents

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Description

この発明は、DI缶、食缶、飲料缶などに使用される缶用表面処理鋼板に関し、特に、加工性、塗料密着性、耐黄変性及び耐錆性に優れた錫めっき鋼板に関するものである。  The present invention relates to a surface-treated steel sheet for cans used in DI cans, food cans, beverage cans, and the like, and more particularly to a tin-plated steel sheet excellent in workability, paint adhesion, yellowing resistance and rust resistance. .

缶用表面処理鋼板として、従来からぶりきと称される錫めっき鋼板が広く用いられており、かかる錫めっき鋼板は、通常、ぶりき原板に錫めっきを施した後に、重クロム酸溶液中に浸漬もしくはこの溶液中で電解することによって化成処理するのが一般的であり、この化成処理によって錫めっき層の上層に形成されたクロム酸化膜は、Sn酸化物の成長を防止するとともに、錫めっき鋼板表面がSnの酸化皮膜によって黄色に変化する、いわゆる黄変を抑制したり(耐黄変性)、塗料との密着性及び耐錆性を向上させる作用を有する。  Conventionally, tin-plated steel sheet called tinplate has been widely used as a surface-treated steel sheet for cans. Such tin-plated steel sheet is usually used in a dichromic acid solution after tin plating is applied to the tinplate sheet. In general, the chemical conversion treatment is performed by dipping or electrolysis in this solution. The chromium oxide film formed on the tin plating layer by this chemical conversion treatment prevents the growth of Sn oxide and tin plating. It has the effect of suppressing the so-called yellowing in which the surface of the steel sheet turns yellow due to the Sn oxide film (anti-yellowing resistance), and improving the adhesion to the paint and the rust resistance.

しかし、昨今の環境問題から、クロムを規制する動きが各分野で進行しており、缶用表面処理鋼板に対してもクロムフリー化の要請が日増しに強まっている。  However, due to recent environmental problems, the movement to regulate chromium is progressing in various fields, and the demand for chromium-free surface treatment steel for cans is increasing day by day.

缶用表面処理鋼板のクロムフリー化に関する技術としては、例えば、特公昭55−24516号公報に、リン酸系溶液中で錫めっき鋼板を陰極として直流電解することにより、錫めっき鋼板上にCrを含有しない化成皮膜を形成した錫めっき鋼板の表面処理法が開示されており、また、特公平1-32308号公報には、化成皮膜中にPもしくはPとAlを含有させて、Crを含有しない化成皮膜を錫めっき層表面に施したシームレス缶用電気めっきぶりきが開示されている。  As a technology related to chromium-free surface treatment steel sheet for cans, for example, Japanese Patent Publication No. Sho 55-24516 discloses Cr on a tin-plated steel sheet by direct current electrolysis using a tin-plated steel sheet as a cathode in a phosphoric acid solution. A surface treatment method of a tin-plated steel sheet on which a chemical conversion film that does not contain is formed is disclosed, and Japanese Patent Publication No. 1-332308 discloses that the chemical conversion film contains P or P and Al and does not contain Cr. An electroplating tin for a seamless can having a chemical conversion film applied to the surface of a tin plating layer is disclosed.

しかしながら、塗料密着性、耐黄変性、耐錆性などの性能を総合的に見た場合、上掲公報に記載された化成皮膜はいずれも、従来の重クロム酸溶液によって形成した化成皮膜に比べると上記性能が十分に得られているとはいえない。  However, when comprehensively looking at performance such as paint adhesion, yellowing resistance, rust resistance, etc., all of the chemical conversion films described in the above publications are compared with chemical conversion films formed by conventional dichromic acid solutions. It cannot be said that the above performance is sufficiently obtained.

また、缶用表面処理鋼板に対する要求としては、上述したクロムフリー化の他に、缶用素材としてのコスト低減が挙げられる。特に錫めっき鋼板においては、錫が高価な金属であることから、錫めっき付着量の低減化が進められている。  Moreover, as a request | requirement with respect to the surface treatment steel plate for cans, the cost reduction as a raw material for cans is mentioned besides the chromium-free-ization mentioned above. Particularly in tin-plated steel sheets, tin is an expensive metal, and therefore the amount of tin-plated coating is being reduced.

しかしながら、錫は非常に潤滑性の高い金属であり、錫めっき付着量を低減させることは加工性を劣化させることにつながるため、錫めっき付着量の低減には自ずと限界がある。  However, tin is a highly lubricious metal, and reducing the amount of tin plating reduces the workability, so there is a limit to reducing the amount of tin plating.

さらに、錫めっき層の上層にクロム酸化膜を形成した従来の錫めっき鋼板の場合には、クロム酸化膜は、耐食性の点では有利であるが硬質であることから、上述のように錫めっきの量を低減させた場合には、製缶工程で「かじり」を生じやすくなり、加工性が劣化することになるため、必ずしも最適な皮膜ではなかった。  Furthermore, in the case of a conventional tin-plated steel sheet in which a chromium oxide film is formed on the tin plating layer, the chromium oxide film is advantageous in terms of corrosion resistance but is hard, so that the tin plating as described above. When the amount is reduced, “galling” is likely to occur in the can making process, and the workability is deteriorated. Therefore, the film is not always optimal.

この発明の目的は、錫めっき層の上層に形成される化成皮膜中に、その皮膜特性を向上させる作用を有するものの環境上の問題から望ましくないとされるCrを含有させることなく、加工性、塗料密着性、耐黄変性及び耐錆性に優れた錫めっき鋼板を低コストで提供することにある。  The object of the present invention is that the chemical conversion film formed on the upper layer of the tin plating layer has the effect of improving its film characteristics, but does not contain Cr, which is undesirable due to environmental problems, The object is to provide a tin-plated steel sheet excellent in paint adhesion, yellowing resistance and rust resistance at low cost.

以下にこの発明をさらに詳細に説明する。
錫めっき層の上層に、上記従来技術を用いてCrを含有しない化成皮膜を形成した場合には、加工性、塗料密着性、耐黄変性及び耐錆性の性能の全てを満足させることは困難であった。
The present invention is described in further detail below.
When a conversion coating that does not contain Cr is formed on the tin plating layer using the above-mentioned conventional technology, it is difficult to satisfy all of the workability, paint adhesion, yellowing resistance, and rust resistance performance. Met.

このため、発明者らは、錫めっき鋼板における上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、Snめっき層の上層に、PとSnの2種の元素を含有する化成皮膜を形成させた後、さらに上層にシランカップリング剤によるシラン処理を施した場合には、上記性能の全てを満足させることができることを見出した。  For this reason, as a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems in the tin-plated steel sheet, the inventors have formed a chemical conversion film containing two elements of P and Sn on the upper layer of the Sn plating layer. Furthermore, it has been found that when the silane treatment with a silane coupling agent is further performed on the upper layer, all of the above performances can be satisfied.

より具体的には、錫めっき層の上層に、適正量のPとSnを含有する化成皮膜を形成することによって、潤滑性が向上し、これに伴って加工性が向上すること、また、化成皮膜の上層にさらにシランカップリング層を形成することによって、このシランカップリング層に存在する反応基が配向して缶内面塗料との密着性に大きく寄与すること、すなわち、前記のPとSnの化成皮膜が塗料密着性のためのアンカー効果としての役割を果たすとともに、シランカップリング層が塗料との相溶性及び反応性を向上させるため、これらの相乗効果により優れた塗料密着性を示すことがわかった。加えて、化成皮膜とシランカップリング層の双方によるバリヤ効果により、耐黄変性と耐錆性が向上することも見出した。  More specifically, by forming a chemical conversion film containing an appropriate amount of P and Sn on the upper layer of the tin plating layer, the lubricity is improved, and accordingly, the workability is improved. By further forming a silane coupling layer on the upper layer of the film, the reactive groups present in the silane coupling layer are oriented and greatly contribute to the adhesion to the can inner surface coating, that is, the above-mentioned P and Sn. The chemical conversion film plays a role as an anchor effect for paint adhesion, and the silane coupling layer improves compatibility and reactivity with the paint. all right. In addition, it has also been found that yellowing resistance and rust resistance are improved by the barrier effect of both the chemical conversion film and the silane coupling layer.

この発明の錫めっき鋼板は、鋼板表面に形成した錫めっき層の上層に、P及びSnを含有し、Crを含有しない化成皮膜を有し、該化成皮膜中の、P含有量を、その付着量にして0.5〜100mg/m2の範囲とし、Sn含有量を、その付着量のP付着量に対する比にして0.01〜60の範囲とし、さらに、前記化成皮膜の上層に、シランカップリング層を有し、該シランカップリング層の付着量を、Si付着量にして0.1〜250mg/m2の範囲とし、該シランカップリング層が、アルコールを77mass%以上、シランカップリング剤を0.5〜20mass%、残りを3mass%以下の水とした溶液を塗布したのち鋼板表面温度が50〜130℃に到達するように乾燥して形成する。 The tin-plated steel sheet of the present invention has a chemical conversion film containing P and Sn and not containing Cr in the upper layer of the tin plating layer formed on the steel sheet surface, and the P content in the chemical conversion film is adhered to the tin-plated steel sheet. The amount is in the range of 0.5 to 100 mg / m 2 , the Sn content is in the range of 0.01 to 60 in terms of the ratio of the deposited amount to the P deposited amount, and a silane coupling layer is further formed on the chemical conversion film. And having an adhesion amount of the silane coupling layer in the range of 0.1 to 250 mg / m 2 in terms of Si adhesion amount, the silane coupling layer has an alcohol content of 77 mass% or more and a silane coupling agent of 0.5 to 20 mass. %, And after applying a solution containing 3% by mass or less of water, the steel sheet is dried so that the surface temperature reaches 50 to 130 ° C.

この発明は、錫めっき層の上層に形成される化成皮膜及びシランカップリング層中に、その皮膜特性を向上させる作用を有するものの環境上の問題から望ましくないとされるCrを含有させることなく、加工性、塗料密着性、耐黄変性及び耐錆性に優れた錫めっき鋼板を提供することができるという顕著な効果を奏する。
また、この発明の錫めっき鋼板は、従来の錫めっき鋼板に比べて、錫めっき層の付着量を低減しても、錫めっき層の上層に、優れた加工性を維持できる化成皮膜を有するので、低コスト化が図れるという効果も奏する。
The present invention includes a chemical conversion film formed on the tin plating layer and a silane coupling layer without containing Cr, which has an effect of improving the film characteristics, but is undesirable due to environmental problems. There is a remarkable effect that a tin-plated steel sheet excellent in workability, paint adhesion, yellowing resistance and rust resistance can be provided.
In addition, the tin-plated steel sheet according to the present invention has a chemical conversion film that can maintain excellent workability in the upper layer of the tin-plated layer even if the amount of the tin-plated layer is reduced as compared with the conventional tin-plated steel sheet. There is also an effect that the cost can be reduced.

以下にこの発明の構成を詳細に説明する。
この発明の錫めっき鋼板は、通常のぶりき原板上にSnめっき層を施し、Snを加熱溶融するための一般的な処理(リフロー処理)を施したものであり、Snめっき層は、より厳密にはFe-Sn合金層と金属Sn層からなっている。尚、この発明では、Snめっき層のめっき付着量は片面当たり0.4〜3.5g/m2とすることが好ましい。前記付着量が0.4g/m2未満だと耐錆性に劣り、また、3.5g/m2超えだと、コスト低減効果が十分に得られなくなるからである。
The configuration of the present invention will be described in detail below.
The tin-plated steel sheet according to the present invention is obtained by applying a Sn plating layer on a normal tin plate and applying a general treatment (reflow treatment) for heating and melting Sn. Consists of a Fe—Sn alloy layer and a metal Sn layer. In addition, in this invention, it is preferable that the plating adhesion amount of Sn plating layer shall be 0.4-3.5 g / m < 2 > per single side | surface. This is because when the adhesion amount is less than 0.4 g / m 2 , the rust resistance is poor, and when it exceeds 3.5 g / m 2 , the cost reduction effect cannot be obtained sufficiently.

そして、この発明の構成上の主な特徴は、鋼板表面に形成した錫めっき層の上層に、P及びSnを含有し、Crを含有しない化成皮膜を有し、該化成皮膜中の、P含有量を、その付着量にして0.5〜100mg/m2の範囲とし、Sn含有量を、その付着量のP付着量に対する比にして0.01〜60の範囲とし、さらに、前記化成皮膜の上層に、シランカップリング層を有し、該シランカップリング層の付着量を、Si付着量にして0.1〜250mg/m2の範囲とし、該シランカップリング層が、アルコールを77mass%以上、シランカップリング剤を0.5〜20mass%、残りを3mass%以下の水とした溶液を塗布したのち鋼板表面温度が50〜130℃に到達するように乾燥して形成することにある。 And the main characteristic on the structure of this invention has P and Sn in the upper layer of the tin plating layer formed in the steel plate surface, has a chemical conversion film which does not contain Cr, and contains P in this chemical conversion film amounts, in the range of 0.5 to 100 mg / m 2 and its adhesion amount, the Sn content in the range of 0.01 to 60 in the ratio of P adhering amount of the deposition amount, further, an upper layer of the conversion coating, It has a silane coupling layer, and the adhesion amount of the silane coupling layer is in the range of 0.1 to 250 mg / m 2 in terms of Si adhesion amount, and the silane coupling layer contains 77 mass% or more of alcohol and silane coupling. After applying a solution containing 0.5 to 20 mass% of the agent and 3 mass% or less of the remaining agent, the steel sheet is dried so that the surface temperature reaches 50 to 130 ° C.

(1)化成皮膜中のP含有量をその付着量にして0.5〜100mg/m2の範囲とすること
化成皮膜中のP含有量は、その付着量にして0.5〜100mg/m2の範囲とすることが必要である。0.5mg/m2未満では、加工性、塗料密着性及び耐黄変性が十分に得られず、また、100mg/m2超えでは化成皮膜に欠陥が生じやすくなり、塗料密着性や加工性が劣化するからである。
尚、P付着量の測定は、蛍光X線による表面分析により行った。
(1) P content of that conversion coating in which the P content range of 0.5 to 100 mg / m 2 and its adhesion amount in the chemical conversion coating, a range of 0.5 to 100 mg / m 2 and its adhesion amount It is necessary to. If it is less than 0.5 mg / m 2 , processability, paint adhesion and yellowing resistance are not sufficiently obtained, and if it exceeds 100 mg / m 2 , defects are likely to occur in the conversion coating, and paint adhesion and workability deteriorate. Because it does.
In addition, the P adhesion amount was measured by surface analysis using fluorescent X-rays.

また、Pを含有させた化成皮膜の形成方法としては、例えば、リン酸系化成処理によって行うことが好ましく、この場合、化成処理液中のPの供給源としては、リン酸の他、リン酸ナトリウム、リン酸アルミニウム、リン酸カリウム等の金属塩、或いは、1水素リン酸塩などを使用することがより好適である。  In addition, as a method for forming a chemical conversion film containing P, for example, it is preferable to carry out by a phosphoric acid-based chemical conversion treatment. It is more preferable to use a metal salt such as sodium, aluminum phosphate or potassium phosphate, or a monohydrogen phosphate.

(2)化成皮膜中のSn含有量はその付着量のP付着量に対する比にして0.01〜60の範囲とすること
化成皮膜中のSn含有量は、最も安定なリン酸錫皮膜を形成するため、Sn付着量のP付着量に対する比にして0.01〜60の範囲とすることが必要である。特にこの適正範囲内では、化成皮膜自体に潤滑性を付与することが可能で、加工性を向上させることができる。
尚、前記比が0.01未満では未反応のリン酸が化成皮膜中に残存して、塗料密着性や耐黄変性が劣化するからであり、また、前記比が60を超えると化成皮膜に欠陥が発生しやすくなり、耐錆性や塗料密着性が劣化するからである。尚、Sn付着量は、電量法又は蛍光X線による表面分析により測定できる。
(2) The Sn content in the chemical conversion film should be in the range of 0.01 to 60 in terms of the ratio of the adhesion amount to the P adhesion amount. The Sn content in the chemical conversion film is to form the most stable tin phosphate film. The ratio of Sn deposition to P deposition needs to be in the range of 0.01 to 60. In particular, within this appropriate range, it is possible to impart lubricity to the chemical conversion coating itself and improve workability.
If the ratio is less than 0.01, unreacted phosphoric acid remains in the chemical conversion film, resulting in deterioration of paint adhesion and yellowing resistance. If the ratio exceeds 60, the chemical conversion film has defects. This is because it tends to occur and rust resistance and paint adhesion deteriorate. In addition, Sn adhesion amount can be measured by a coulometric method or surface analysis by fluorescent X-rays.

また、Snを含有させた化成皮膜の形成方法としては、例えば、上記リン酸系化成処理液中にSnイオンを有する塩化第一錫、塩化第ニ錫、硫酸第一錫などを添加することが好ましく、これによって、錫めっき層の上層に不溶性で最も安定なリン酸錫を形成させることができる。  In addition, as a method for forming a chemical conversion film containing Sn, for example, stannous chloride, stannic chloride, stannous sulfate or the like having Sn ions may be added to the phosphoric acid-based chemical conversion treatment solution. Preferably, this makes it possible to form insoluble and most stable tin phosphate in the upper layer of the tin plating layer.

(3)前記化成皮膜の上層に、シランカップリング層を有し、該シランカップリング層の付着量を、Si付着量にして0.1〜250mg/m2の範囲とし、該シランカップリング層が、アルコールを77mass%以上、シランカップリング剤を0.5〜20mass%、残りを3mass%以下の水とした溶液を塗布したのち鋼板表面温度が50〜130℃に到達するように乾燥して形成すること
この発明では、上記化成皮膜の上層に、さらに適正付着量のシランカップリング層を形成することを重要な構成とする。シランカップリング層は、例えば、シランカップリング剤を使用したシラン処理によって形成することができる。シランカップリング剤の一般化学式は、X−Si−OR2or3(OR:アルコキシ基)である。
(3) An upper layer of the chemical conversion film has a silane coupling layer, and the adhesion amount of the silane coupling layer is set to a range of 0.1 to 250 mg / m 2 as Si adhesion amount. After applying a solution containing 77 mass% or more of alcohol, 0.5 to 20 mass% of silane coupling agent, and 3 mass% or less of the remainder, the steel sheet is dried so that the surface temperature reaches 50 to 130 ° C. In the present invention, it is important to form a silane coupling layer having an appropriate adhesion amount on the chemical conversion film. The silane coupling layer can be formed, for example, by silane treatment using a silane coupling agent. The general chemical formula of the silane coupling agent is X—Si—OR 2or3 (OR: alkoxy group).

シランカップリング剤は、アルコキシシリル基(Si−OR)が水により加水分解されてシラノール基を生成し、鋼板表面の−OHとの脱水縮合反応により密着する。また、鋼板の上層には、一般化学式のXにあたる反応基が配向し塗料などの樹脂と相溶もしくは結合する。  In the silane coupling agent, an alkoxysilyl group (Si—OR) is hydrolyzed with water to form a silanol group, and is adhered to each other by a dehydration condensation reaction with —OH on the surface of the steel sheet. In addition, a reactive group corresponding to X in the general chemical formula is oriented in the upper layer of the steel sheet, and is compatible or bonded with a resin such as a paint.

尚、シランカップリング剤としては、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヒキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、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、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シランなどが使用できるが、特にシランカップリング剤の一般化学式におけるX−Si−OR2or3のXにエポキシ基が存在するβ−(3,4−エポキシシクロヒキシル)エチルトリメトキシシランやγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、アミノ基の存在する、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、N−2−(アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシランが好適である。これは、缶の内面に使用されるエポキシ系塗料との相溶性と反応性に優れるためである。Examples of the silane coupling agent include γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, N-2- ( Aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyl Methoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane, and the like can be used, and in particular, an epoxy group in X of X-Si-OR 2or3 in the general chemical formula of the silane coupling agent Β- (3,4- Poxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) 3 in the presence of amino group -Aminopropylmethyldimethoxysilane and γ-aminopropyltriethoxysilane are preferred. This is because of excellent compatibility and reactivity with the epoxy paint used on the inner surface of the can.

上記密着性向上の点でさらに説明を追加すると、Snめっき層上に直接シランカップリング層を形成するよりも、P及びSnを含有する化成皮膜を形成してからシランカップリング層をSnめっき層上に形成する方が、塗料密着性の向上効果が大きくなる。つまり、P及びSnを含有する化成皮膜によるアンカー効果と、シランカップリング層による塗膜との優れた相溶性及び反応性との相乗効果によって塗料密着性が向上するものと考えられる。  If further explanation is added in terms of improving the adhesion, the silane coupling layer is formed on the Sn plating layer after forming a chemical film containing P and Sn rather than directly forming the silane coupling layer on the Sn plating layer. The effect of improving the paint adhesion is greater when formed on top. That is, it is considered that the paint adhesion is improved by a synergistic effect of the anchor effect by the chemical conversion film containing P and Sn and the excellent compatibility and reactivity with the coating film by the silane coupling layer.

この発明では、シランカップリング層の付着量は、密着性向上効果が顕著に現われる範囲として、Si付着量にして0.1〜250mg/m2の範囲とする。0.1mg/m2未満だと、シランカップリング層の被覆率が小さく密着性向上効果が十分に得られないからであり、また、250mg/m2超えでは、未反応のシランカップリング剤が自己縮合するため、密着性向上効果が低減するからである。In the present invention, the adhesion amount of the silane coupling layer is set to a range of 0.1 to 250 mg / m 2 in terms of the Si adhesion amount as a range in which the effect of improving adhesion is remarkably exhibited. If it is less than 0.1 mg / m 2 , the coverage of the silane coupling layer is small and the effect of improving adhesion cannot be sufficiently obtained. If it exceeds 250 mg / m 2 , the unreacted silane coupling agent is self This is because condensation improves the effect of improving adhesion.

シランカップリング剤処理は、シランカップリング剤を水に希釈した溶液を塗布することによって行うことが可能であるが、本発明では、アルコールで希釈した溶液を使用する。具体的には、エタノールのようなアルコール77mass%以上、シランカップリング剤を0.5〜20mass%、残りを3mass%以下の水とした溶液を用いることによりはじきが発生するのを防止して、鋼板に均一に塗布することができる。 The silane coupling agent treatment can be performed by applying a solution obtained by diluting the silane coupling agent in water. In the present invention, a solution diluted with alcohol is used. Specifically, by using a solution containing 77 mass% or more of an alcohol such as ethanol , 0.5 to 20 mass% of a silane coupling agent, and 3 mass% or less of the remainder, the occurrence of repellency is prevented. It can be uniformly applied to a steel plate.

シランカップリング剤処理の温度は、50〜130℃の範囲とする。50℃未満では鋼板表面の−OHとシランカップリング剤のアルコキシ基との脱水縮合反応が起きないため、健全なシランカップリング層が形成されないおそれがあるからであり、また、130℃よりも高温にすると、密着性に関して問題は発生しないが、Snめっきの変色が発生しやすくなるからである。Temperature of the silane coupling agent treatment, in the range of 50 to 130 ° C.. If the temperature is lower than 50 ° C, a dehydration condensation reaction between —OH on the surface of the steel sheet and the alkoxy group of the silane coupling agent does not occur, and a healthy silane coupling layer may not be formed. This is because although no problem occurs with respect to adhesion, discoloration of Sn plating is likely to occur.

以上のことから、この発明では、鋼板表面に形成した錫めっき層の上層に、P及びSnを上記適正範囲で含有する化成皮膜と、適正付着量のシランカップリング層とを順次形成することによって、加工性、塗料密着性、耐黄変性及び耐錆性の全ての性能を満足させることに成功したのである。  From the above, in the present invention, by sequentially forming a chemical conversion film containing P and Sn in the appropriate range and an appropriate adhesion amount of the silane coupling layer on the tin plating layer formed on the steel plate surface. It succeeded in satisfying all the performances of workability, paint adhesion, yellowing resistance and rust resistance.

次にこの発明に従う具体的な製造方法の一例を説明する。
通常のぶりき原板にSnめっきを施した後、錫の融点(231.9℃)以上の温度で加熱溶融(リフロー)処理を行う。引き続き、15g/lの炭酸ナトリウム水溶液中にて1C/dm2の陰極処理を行った後、浸漬、電解、スプレー、又はロールコートなどの公知方法によって化成処理を行う。
Next, an example of a specific manufacturing method according to the present invention will be described.
After Sn plating is applied to a normal tin plate, a heat melting (reflow) treatment is performed at a temperature equal to or higher than the melting point of tin (231.9 ° C.). Subsequently, after a cathode treatment of 1 C / dm 2 in a 15 g / l sodium carbonate aqueous solution, a chemical conversion treatment is carried out by a known method such as dipping, electrolysis, spraying or roll coating.

化成処理液としては、リン酸イオン換算で1〜80g/lのリン酸、リン酸ナトリウム、リン酸アルミニウム、リン酸カリウム等の金属塩、及び/又は、1水素リン酸塩などと、錫イオン換算で0.001〜10g/lの塩化第一錫、塩化第二錫、及び/又は、硫酸第一錫などとを、水に溶解した液を使用する。このとき、促進剤として塩素酸ナトリウムなどの酸化剤を適宜添加しても良い。  As the chemical conversion treatment liquid, 1-80 g / l of phosphoric acid, sodium phosphate, aluminum phosphate, potassium phosphate and other metal salts in terms of phosphate ions, and / or monohydrogen phosphate, and tin ions A solution obtained by dissolving 0.001 to 10 g / l of stannous chloride, stannic chloride, and / or stannous sulfate in water in terms of conversion is used. At this time, an oxidizing agent such as sodium chlorate may be appropriately added as an accelerator.

化成処理の条件は、温度を40〜60℃、処理(浸漬)時間を1〜5秒とすることが好ましい。化成処理後の錫めっき鋼板は、35〜120℃の温風で乾燥する。  The conditions for the chemical conversion treatment are preferably a temperature of 40 to 60 ° C. and a treatment (immersion) time of 1 to 5 seconds. The tin-plated steel sheet after the chemical conversion treatment is dried with hot air of 35 to 120 ° C.

シランカップリング層を形成するためのシランカップリング剤処理は、例えば、エタノールのようなアルコール77mass%以上、シランカップリング剤を0.5〜20mass%、残りを3mass%以下の水とした溶液にて、鋼板に均一に塗布することができる。乾燥は、鋼板表面温度が50〜130℃に到達するように行う。 The silane coupling agent treatment for forming the silane coupling layer is, for example, a solution in which alcohol such as ethanol is 77 mass% or more, silane coupling agent is 0.5 to 20 mass%, and the rest is water of 3 mass% or less. And uniformly applied to the steel plate. Drying is performed so that the steel sheet surface temperature reaches 50 to 130 ° C.

尚、上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。  The above description only shows an example of the embodiment of the present invention, and various modifications can be made within the scope of the claims.

次に、この発明の実施例について以下で詳細に説明する。
・実施例1〜21
板厚0.3mmのT4原板に、片面当り0.4〜2.8g/m2の付着量の錫めっき層を施した後、リフロー処理を行い、引き続き15g/lの炭酸ナトリウム水溶液中にて1C/dm2の条件で陰極処理を行った後、表1に示す化成処理条件で化成皮膜を形成しさせた後、さらに表1に示す形成条件でシランカップリング層を形成した。このとき形成した化成皮膜及びシランカップリング層の組成については表2に示す。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail below.
Examples 1 to 21
After applying a tin plating layer with an adhesion amount of 0.4 to 2.8 g / m 2 per side to a T4 original plate with a thickness of 0.3 mm, reflow treatment was performed, followed by 1 C / dm 2 in a 15 g / l sodium carbonate aqueous solution. After performing the cathode treatment under the conditions, a chemical conversion film was formed under the chemical conversion treatment conditions shown in Table 1, and a silane coupling layer was further formed under the formation conditions shown in Table 1. Table 2 shows the composition of the chemical conversion film and the silane coupling layer formed at this time.

・比較例1〜9
尚、比較のため、化成皮膜条件及びシランカップリング層の形成条件の少なくとも一方がこの発明の適正範囲外である錫めっき鋼板についても製造した。
・ Comparative Examples 1-9
For comparison, a tin-plated steel sheet in which at least one of the chemical conversion film condition and the silane coupling layer formation condition is outside the proper range of the present invention was also produced.

Figure 0004665975
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(性能評価)
実施例1〜21及び比較例1〜9の各錫めっき鋼板は、加工性、塗料密着性、耐黄変性及び耐錆性について性能評価した。
(Performance evaluation)
Each tin-plated steel sheet of Examples 1 to 21 and Comparative Examples 1 to 9 was evaluated for workability, paint adhesion, yellowing resistance and rust resistance.

(1)加工性
加工性は、絞りしごき加工後に外観観察を行い、しわやかじり等の欠陥の発生の有無によって評価した。表2にその評価結果を示す。尚、表2では、しわやかじり等の欠陥が認められない場合を「○」、前記欠陥が認められた場合を「×」として示してある。絞りしごき加工は下記に示す条件で行った。
(1) Workability The workability was evaluated based on the appearance of defects such as wrinkles and galling after the drawing and ironing. Table 2 shows the evaluation results. In Table 2, a case where no defects such as wrinkles or gallings are recognized is indicated by “◯”, and a case where the defects are recognized is indicated by “x”. Drawing and ironing was performed under the following conditions.

ブランク径:170mmφ
絞り条件:1段絞り比1.8、2段絞り比1.3
絞りしごき径:3段アイアニング60mmφ
Blank diameter: 170mmφ
Aperture condition: 1.8 aperture ratio, 1.8 aperture ratio, 1.3 aperture ratio
Diaphragm ironing diameter: 3-stage ironing 60mmφ

(2)塗料密着性
塗料密着性は、以下の試験方法により評価した。
前記各錫めっき鋼板の表面に、付着量50mg/dm2のエポキシフェノール系塗料を塗布した後、210℃で10分間の焼付を行った。次いで、上記塗布・焼付を行った2枚の錫めっき鋼板を、塗装面がナイロン接着フィルムを挟んで向かい合わせになるように積層した後、圧力2.94×105Pa,温度190℃,圧着時間30秒の圧着条件下で貼り合わせ、その後、これを5mm幅の試験片に分割し、この試験片を引張試験機を用いて強度測定を行い、この測定結果から1次塗料密着性を評価した。また、別の試験片は、55℃の1.5質量%NaCl+1.5質量%クエン酸溶液に7日浸漬し、その後、同様に引張試験機を用いて行った強度測定結果から、2次塗料密着性を評価した。その評価結果を表2に示す。尚、表2では、試験片幅5mmあたりの測定強度が、68.6〔N〕以上の場合を「◎」、49.0〔N〕以上68.6〔N〕未満の場合を「○」、29.4〔N〕以上49.0〔N〕未満の場合を「△」及び29.4〔N〕未満の場合を「×」として示してある。
(2) Paint adhesion The paint adhesion was evaluated by the following test method.
An epoxy phenol-based paint having an adhesion amount of 50 mg / dm 2 was applied to the surface of each tin-plated steel sheet, and then baked at 210 ° C. for 10 minutes. Next, after laminating the two coated and baked tin-plated steel sheets with the coated surfaces facing each other across the nylon adhesive film, the pressure was 2.94 × 105 Pa, the temperature was 190 ° C., and the crimping time was 30 seconds. The samples were bonded together under pressure bonding conditions, and then divided into 5 mm wide test pieces. The test pieces were subjected to strength measurement using a tensile tester, and the primary paint adhesion was evaluated from the measurement results. In addition, another test piece was immersed in a 1.5 mass% NaCl + 1.5 mass% citric acid solution at 55 ° C. for 7 days. Evaluated. The evaluation results are shown in Table 2. In Table 2, when the measured intensity per 5 mm test piece width is 68.6 [N] or more, “◎”, when it is 49.0 [N] or more and less than 68.6 [N], “○”, 29.4 [N] or more. The case of less than 49.0 [N] is indicated by “Δ” and the case of less than 29.4 [N] is indicated by “x”.

(3)耐黄変性
上記各錫めっき鋼板を、温度40℃、相対湿度85%の恒湿恒温槽内に60日間放置し、その後、表面の変色を観察し、耐黄変性を評価した。その評価結果を表2に示す。尚、表2では、変色が認められない場合を「○」、変色が認められた場合を「×」として示してある。
(3) Yellowing resistance Each of the above tin-plated steel sheets was left in a constant temperature and humidity chamber at a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 85% for 60 days, and then the surface discoloration was observed to evaluate yellowing resistance. The evaluation results are shown in Table 2. In Table 2, a case where no discoloration is recognized is shown as “◯”, and a case where discoloration is recognized is shown as “x”.

(4)耐錆性
上記各錫めっき鋼板に対し、温度50℃、相対湿度98%の高湿状態と、温度25℃、相対湿度60%の乾燥状態とを30分ごとに交互に繰り返す環境下に曝し、表面に錆が発生するまでの日数を調べ、これによって耐錆性を評価した。その評価結果を表2に示す。尚、表2では、錆の発生が30日間以上認められない場合を「○」、錆の発生が15日間以上30日間未満の間で認められた場合を「△」、錆の発生が15日間未満で認められた場合を「×」として示してある。
(4) Rust resistance For each of the above tin-plated steel plates, an environment in which a high humidity state at a temperature of 50 ° C. and a relative humidity of 98% and a dry state at a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 60% are alternately repeated every 30 minutes. The number of days until rust was generated on the surface was examined, and thereby the rust resistance was evaluated. The evaluation results are shown in Table 2. In Table 2, “○” indicates that rust is not observed for 30 days or longer, “△” indicates that rust is generated for 15 days or more and less than 30 days, and rust is generated for 15 days. The case where it was recognized in less than is shown as "x".

表2の結果から明らかなように、実施例1〜21はいずれも、加工性、塗料密着性、耐黄変性及び耐錆性の性能の全てについて優れていた。一方、化成皮膜条件及びシランカップリング層の形成条件の少なくとも一方がこの発明の適正範囲外である比較例1〜9は、加工性、塗料密着性、耐黄変性及耐錆性のいずれかの性能が悪く、実用レベルにないことがわかる。  As is clear from the results in Table 2, Examples 1 to 21 were all excellent in terms of workability, paint adhesion, yellowing resistance, and rust resistance. On the other hand, Comparative Examples 1 to 9 in which at least one of the chemical film conditions and the formation conditions of the silane coupling layer is outside the proper range of the present invention is any one of workability, paint adhesion, yellowing resistance and rust resistance. It can be seen that the performance is poor and not at a practical level.

この発明は、錫めっき層の上層に形成される化成皮膜及びシランカップリング層中に、その皮膜特性を向上させる作用を有するものの環境上の問題から望ましくないとされるCrを含有させることなく、加工性、塗料密着性、耐黄変性及び耐錆性に優れた錫めっき鋼板を提供することができるという顕著な効果を奏する。
また、この発明の錫めっき鋼板は、従来の錫めっき鋼板に比べて、錫めっき層の付着量を低減しても、錫めっき層の上層に、優れた加工性を維持できる化成皮膜を有するので、低コスト化が図れるという効果も奏する。
The present invention includes a chemical conversion film formed on the tin plating layer and a silane coupling layer without containing Cr, which has an effect of improving the film characteristics, but is undesirable due to environmental problems. There is a remarkable effect that a tin-plated steel sheet excellent in workability, paint adhesion, yellowing resistance and rust resistance can be provided.
In addition, the tin-plated steel sheet according to the present invention has a chemical conversion film that can maintain excellent workability in the upper layer of the tin-plated layer even if the amount of the tin-plated layer is reduced as compared with the conventional tin-plated steel sheet. There is also an effect that the cost can be reduced.

Claims (1)

鋼板表面に形成した錫めっき層の上層に、P及びSnを含有し、Crを含有しない化成皮膜を有し、該化成皮膜中の、P含有量を、その付着量にして0.5〜100mg/m2の範囲とし、Sn含有量を、その付着量のP付着量に対する比にして0.01〜60の範囲とし、さらに、前記化成皮膜の上層に、シランカップリング層を有し、該シランカップリング層の付着量を、Si付着量にして0.1〜250mg/m2の範囲とし、該シランカップリング層が、アルコールを77mass%以上、シランカップリング剤を0.5〜20mass%、残りを3mass%以下の水とした溶液を塗布したのち鋼板表面温度が50〜130℃に到達するように乾燥して形成することを特徴とする錫めっき鋼板。 An upper layer of the tin plating layer formed on the steel sheet surface has a chemical conversion film containing P and Sn and not containing Cr, and the P content in the chemical conversion film is 0.5 to 100 mg / m in terms of the amount of adhesion. The Sn content is in the range of 0.01 to 60 in terms of the ratio of the deposited amount to the P deposited amount, and further has a silane coupling layer as an upper layer of the chemical film, and the silane coupling layer The adhesion amount of Si is 0.1 to 250 mg / m 2 in terms of Si adhesion amount, and the silane coupling layer has an alcohol content of 77 mass% or more, a silane coupling agent of 0.5 to 20 mass%, and the remainder of 3 mass% or less. A tin-plated steel sheet, which is formed by applying a water solution and then drying so that the steel sheet surface temperature reaches 50 to 130 ° C.
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