JP5994960B1 - Steel plate for container and method for producing steel plate for container - Google Patents
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Abstract
この容器用鋼板は、鋼板と、前記鋼板の上層として、金属Sn量に換算して0.1〜15g/m2のSn又はFe−Sn合金を含むSnめっき層と、前記Snめっき層の上層として、金属Ni量に換算して1〜2000mg/m2のNiを含む金属Niめっき層と、前記金属Niめっき層の上層として、金属Zr量に換算して0.01〜150mg/m2のZr化合物と、P量に換算して0.01〜80mg/m2のリン酸化合物と、を含有する化成処理皮膜層とを備える。As this steel plate for containers, as an upper layer of the steel plate, an Sn plating layer containing 0.1 to 15 g / m 2 of Sn or Fe—Sn alloy in terms of the amount of metal Sn, and an upper layer of the Sn plating layer A metal Ni plating layer containing 1 to 2000 mg / m2 of Ni in terms of metal Ni, and an upper layer of the metal Ni plating layer, 0.01 to 150 mg / m2 of Zr compound in terms of metal Zr, And a chemical conversion film layer containing 0.01 to 80 mg / m 2 of a phosphoric acid compound in terms of P amount.
Description
本発明は、容器用鋼板及び容器用鋼板の製造方法に関する。
本願は、2015年1月9日に、日本に出願された特願2015−3596号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。The present invention relates to a steel plate for containers and a method for producing a steel plate for containers.
This application claims priority on January 9, 2015 based on Japanese Patent Application No. 2015-3596 for which it applied to Japan, and uses the content for it here.
飲料用又は食品用の容器として、Snめっき鋼板又はSn系合金めっき鋼板等を製缶した金属容器が多く用いられている。このような金属容器においては、製缶前又は製缶後に金属容器表面に塗装を施すことが必要である。しかしながら、近年、地球環境保全の観点から、廃溶剤等の塗料に起因する廃棄物や炭酸ガス等の排ガスを低減するために、塗装を施す代わりにフィルムをラミネートすることも多く行われている。なお、金属容器に用いられる鋼板を容器用鋼板と呼称する。
塗装又はフィルム(以下、コーティング剤と呼称する)の下地に用いられる容器用鋼板には、コーティング剤との密着性及び耐食性を確保するために、6価クロム酸塩等を用いたクロメートによる防錆処理(以下、クロメート処理と呼称する)が施されることが多い(例えば、下記の特許文献1を参照)。As containers for beverages or foods, metal containers made of Sn-plated steel sheets or Sn-based alloy-plated steel sheets are often used. In such a metal container, it is necessary to coat the surface of the metal container before or after canning. However, in recent years, from the viewpoint of global environmental conservation, in order to reduce waste caused by paints such as waste solvents and exhaust gases such as carbon dioxide, films are often laminated instead of coating. In addition, the steel plate used for a metal container is called a steel plate for containers.
Rust prevention by chromate using hexavalent chromate, etc. to ensure adhesion and corrosion resistance to the coating agent on the steel plate for containers used for the base of paint or film (hereinafter referred to as coating agent) A treatment (hereinafter referred to as a chromate treatment) is often performed (see, for example, Patent Document 1 below).
ところが、最近では、クロメート処理に用いられる6価クロムは環境上有害であることから、従来から容器用鋼板に施されていたクロメート処理を他の表面処理に代替することが検討されている。つまり、容器用鋼板表面に施す表面処理であって、コーティング剤との密着性及び耐食性に優れた表面処理が求められている。例えば、下記の特許文献2では、クロメート処理に替わる表面処理として、Zr及びリン酸を含む化成処理浴を用いた化成処理が開示されている。 However, recently, hexavalent chromium used for chromate treatment is harmful to the environment. Therefore, it has been studied to replace chromate treatment conventionally applied to steel plates for containers with other surface treatments. That is, there is a need for a surface treatment that is applied to the surface of the steel plate for containers and that has excellent adhesion to the coating agent and excellent corrosion resistance. For example, in the following Patent Document 2, a chemical conversion treatment using a chemical conversion treatment bath containing Zr and phosphoric acid is disclosed as a surface treatment instead of a chromate treatment.
酸性飲料の保管に用いられる3ピース缶のように耐食性が求められる金属容器の素材としては、従来、Snめっき層を形成させた後にクロメート処理を施した鋼板が使用されてきた。しかしながら、本発明者らによる検討の結果、クロメート処理に替えて、上記特許文献2に開示されているようなZr及びリン酸を含む化成処理浴を用いた化成処理を実施し、化成処理により形成される皮膜層(以下、化成処理皮膜層と呼称する)上にフィルムをラミネートした場合に、容器用鋼板とフィルムとの密着性が低下してしまうことが明らかとなった。 Conventionally, steel plates that have been subjected to chromate treatment after forming an Sn plating layer have been used as a material for metal containers that require corrosion resistance such as a three-piece can used for storage of acidic beverages. However, as a result of the study by the present inventors, in place of the chromate treatment, a chemical conversion treatment using a chemical conversion treatment bath containing Zr and phosphoric acid as disclosed in Patent Document 2 is carried out, and formed by chemical conversion treatment. It has become clear that when a film is laminated on a coating layer (hereinafter referred to as a chemical conversion coating layer), the adhesion between the steel plate for containers and the film is lowered.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、優れたフィルム密着性を有する容器用鋼板及び容器用鋼板の製造方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of said situation, and it aims at providing the manufacturing method of the steel plate for containers which has the outstanding film adhesiveness, and the steel plate for containers.
化成処理皮膜層と化成処理皮膜層上にラミネートされるフィルムとの密着性について、本発明者らが鋭意検討を行った。その結果、化成処理皮膜層の内部に酸素が浸透することで、化成処理皮膜層とSnめっき層との界面において酸化Snを含有するSn酸化物層が形成されることを知見した。また、本発明者らは、Sn酸化物層が脆弱であるため、Sn酸化物層が厚く形成されると、Sn酸化物層ごと剥離し、フィルム密着性が劣化する可能性があることを知見した。
本発明は、上記課題を解決して、係る目的を達成するために以下の手段を採用する。The present inventors diligently studied the adhesion between the chemical conversion coating layer and the film laminated on the chemical conversion coating layer. As a result, it was found that an Sn oxide layer containing Sn oxide was formed at the interface between the chemical conversion treatment film layer and the Sn plating layer because oxygen penetrated into the chemical conversion treatment film layer. Further, the present inventors have found that since the Sn oxide layer is fragile, when the Sn oxide layer is formed thick, the Sn oxide layer may be peeled off and the film adhesion may be deteriorated. did.
The present invention employs the following means in order to solve the above problems and achieve the object.
(1)本発明の一態様に係る容器用鋼板は、鋼板と、前記鋼板の上層として、金属Sn量に換算して0.1〜15g/m2のSn又はFe−Sn合金を含むSnめっき層と、前記Snめっき層の上層として、金属Ni量に換算して1〜2000mg/m2のNiを含む金属Niめっき層と、前記Niめっき層の上層として、金属Zr量に換算して0.01〜150mg/m2のZr化合物と、P量に換算して0.01〜80mg/m2のリン酸化合物と、を含有する化成処理皮膜層とを備える。(1) The steel plate for containers which concerns on 1 aspect of this invention is Sn plating containing 0.1-15 g / m < 2 > of Sn or a Fe-Sn alloy in conversion to the amount of metal Sn as an upper layer of a steel plate and the said steel plate. As an upper layer of the Sn plating layer, a metal Ni plating layer containing 1 to 2000 mg / m 2 of Ni in terms of metal Ni, and 0 as a metal Zr amount as the upper layer of the Ni plating layer A chemical conversion coating layer containing 0.01 to 150 mg / m 2 of a Zr compound and 0.01 to 80 mg / m 2 of a phosphoric acid compound in terms of P amount.
(2)上記(1)に記載の容器用鋼板において、前記Snめっき層は、金属Sn量に換算して、0.3〜11g/m2のSn又はFe−Sn合金を含む構成を採用してもよい。(2) In the steel plate for containers described in (1) above, the Sn plating layer adopts a configuration containing 0.3 to 11 g / m 2 of Sn or Fe—Sn alloy in terms of the amount of metal Sn. May be.
(3)上記(1)又は(2)に記載の容器用鋼板において、前記Niめっき層は、金属Ni量に換算して、5〜1500mg/m2のNiを含む構成を採用してもよい。(3) In the steel plate for containers described in the above (1) or (2), the Ni plating layer may adopt a configuration containing 5 to 1500 mg / m 2 Ni in terms of the amount of metal Ni. .
(4)上記(1)〜(3)の何れか一態様に記載の容器用鋼板において、前記化成処理皮膜層は、金属Zr量に換算して、0.05〜120mg/m2の前記Zr化合物を含む構成を採用してもよい。(4) In the steel plate for containers according to any one of the above (1) to (3), the chemical conversion coating layer is 0.05 to 120 mg / m 2 of the Zr in terms of the amount of metal Zr. You may employ | adopt the structure containing a compound.
(5)上記(1)〜(4)の何れか一態様に記載の容器用鋼板において、前記化成処理皮膜層は、P量に換算して、0.05〜60mg/m2のリン酸化合物を含む構成を採用してもよい。(5) In the steel plate for containers according to any one of the above (1) to (4), the chemical conversion treatment film layer is 0.05 to 60 mg / m 2 phosphoric acid compound in terms of P amount. You may employ | adopt the structure containing this.
(6)上記(1)〜(5)の何れか一態様に記載の容器用鋼板において、前記Snめっき層と前記金属Niめっき層との間に、還元に要する電気量が8mC/cm2以下の酸化Snを含有するSn酸化物層を更に備える構成を採用してもよい。(6) In the steel plate for containers according to any one of the above aspects (1) to (5), the amount of electricity required for reduction is 8 mC / cm 2 or less between the Sn plating layer and the metal Ni plating layer. A configuration further comprising a Sn oxide layer containing Sn oxide Sn may be adopted.
(7)本発明の一態様に係る容器用鋼板の製造方法は、鋼板上に、Snを金属Sn量で0.1〜15g/m2含むSnめっき層を形成するSnめっき層形成工程と、前記Snめっき層形成工程後、10g/L以上の硫酸イオン及び30g/L以上のNiイオンを含むNiめっき浴を用いて、前記Snめっき層上に、金属Niめっき層を形成する金属Niめっき層形成工程と、前記金属Niめっき層形成工程後、10〜20000ppmのZrイオン、10〜20000ppmのFイオン、10〜3000ppmのリン酸イオン及び合計で100〜30000ppmの硝酸イオン及び硫酸イオンを含み、温度が5〜90℃である化成処理浴を用い、0.5〜20A/dm2の電流密度及び0.05〜10秒間の陰極電解処理時間で行われる陰極電解処理又は0.2〜100秒間の浸漬処理時間で行われる浸漬処理を行うことにより、前記金属Niめっき層上に化成処理皮膜層を形成する化成処理皮膜層形成工程と、を有する。(7) The manufacturing method of the steel plate for containers which concerns on 1 aspect of this invention, Sn plating layer formation process which forms Sn plating layer which contains 0.1-15 g / m < 2 > of Sn by the amount of metal Sn on a steel plate, A metal Ni plating layer that forms a metal Ni plating layer on the Sn plating layer using a Ni plating bath containing 10 g / L or more of sulfate ions and 30 g / L or more of Ni ions after the Sn plating layer forming step. After the forming step and the metal Ni plating layer forming step, the temperature contains 10 to 20000 ppm of Zr ions, 10 to 20000 ppm of F ions, 10 to 3000 ppm of phosphate ions, and 100 to 30000 ppm of nitrate ions and sulfate ions in total. shade but with the chemical treatment bath is 5 to 90 ° C., it is carried out by cathodic electrolytic treatment time of the current density 0.5~20A / dm 2 and 0.05 to 10 seconds By performing the immersion process performed by immersion treatment time of electrolytic treatment or 0.2 to 100 seconds, with a, a chemical conversion coating layer-forming step of forming a chemical conversion coating layer on the metal Ni plating layer.
上記各態様によれば、優れたフィルム密着性を有する容器用鋼板及び容器用鋼板の製造方法を提供することが可能である。 According to each said aspect, it is possible to provide the manufacturing method of the steel plate for containers which has the outstanding film adhesiveness, and the steel plate for containers.
以下に添付図面を参照しながら、実施形態に係る容器用鋼板及び容器用鋼板の製造方法について詳細に説明する。なお、本実施形態において、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。 Hereinafter, a steel plate for containers and a method for manufacturing a steel plate for containers according to embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
<容器用鋼板10の構成について>
以下では、図1A〜図5を参照しながら、本実施形態に係る容器用鋼板10の構成について詳細に説明する。
図1A及び図1Bは、本実施形態に係る容器用鋼板10を側方から見た場合の層構造を模式的に示した説明図である。図2A及び図2Bは、本実施形態に係る容器用鋼板10のSnめっき層の構成を模式的に示した説明図である。図3は、従来技術を用いた場合の、Sn酸化物層の形成について説明するための説明図である。図4A及び図4Bは、Sn酸化物の生成量の測定方法を説明するための説明図である。図5は、本実施形態に係る容器用鋼板10の表面にコーティング剤を塗布した場合に関する説明図である。<About the structure of the
Below, the structure of the
Drawing 1A and Drawing 1B are explanatory views showing typically a layer structure at the time of seeing
本実施形態に係る容器用鋼板10は、図1A及び図1Bに示したように、めっき鋼板101と、化成処理皮膜層109と、を備える。ここで、めっき鋼板101は、母材となる鋼板103と、鋼板103上に形成されたSnめっき層105と、Snめっき層105上に形成された金属Niめっき層107と、を有している。なお、Snめっき層105、金属Niめっき層107及び化成処理皮膜層109は、図1Aに示したように、鋼板103の一方の表面にのみ形成されていてもよいし、図1Bに示したように、鋼板103の互いに対向する二つの表面に形成されていてもよい。
なお、Snめっき層105は鋼板103の表面に接しており、金属Niめっき層107はSnめっき層105の表面に接しており、化成処理皮膜層109は金属Niめっき層107の表面に接している。As shown in FIGS. 1A and 1B, the
The
[鋼板103について]
鋼板103は、本実施形態に係る容器用鋼板10の母材として用いられる。本実施形態で用いられる鋼板103については特に限定されるものではなく、通常、容器材料として用いられる公知の鋼板103を使用することが可能である。これらの公知の鋼板の製造方法や材質についても特に限定されない。通常の鋼片製造工程から、熱間圧延、酸洗、冷間圧延、焼鈍、調質圧延等の公知の工程を経て製造された鋼板103を用いることができる。[About steel plate 103]
The
[Snめっき層105について]
鋼板103の表面には、鋼板103の上層として、Snを少なくとも含有するバリア型のSnめっき層105が形成される。ここで、バリア型のめっき層とは、母材である鋼板103を構成するFeよりも電気化学的に貴な金属であるSnを用い、鋼板103の表面にSnの金属膜を形成することで腐食因子を母材に作用させないようにして、鋼板103の腐食を抑制するめっき層である。[Sn plating layer 105]
On the surface of the
以下では、図2A及び図2Bを参照しながら、本実施形態に係るSnめっき層105の例について、具体的に説明する。なお、図2A及び図2Bでは、便宜的に、鋼板103の一方の表面にのみSnめっき層105、金属Niめっき層107及び化成処理皮膜層109が形成されている場合について図示している。
Hereinafter, an example of the
Snめっき層105は、鋼板103の少なくとも片面に対して形成される。Snめっき層105は、図2Aに模式的に示したように、金属Snを主成分とするSn層105aのみで構成されていてもよい。Snめっき層105は、図2Bに模式的に示したように、Fe−Sn合金からなるFe−Sn合金層105bと、Fe−Sn合金層105b上に形成されたSn層105aと、から構成されていても良い。
The
図2Bに示すFe−Sn合金層105bは、鋼板103上にSnめっき処理によりSn層105aを形成した後、溶融溶錫処理(リフロー処理)によりSn層105aの一部を鋼板103のFeと合金化させることで、Sn層105aの下層に形成することができる。Snめっき処理により鋼板103上にSn層105aを形成した後に、溶融溶錫処理を実施しなかった場合には、Snめっき層105は、図2Aに示したようなSn層105aのみから構成される。
The Fe—
Sn層105a及びFe−Sn合金層105bの厚みの比は特に限定されるものではなく、Snめっき層105全体において、後述する付着量が確保されていればよい。
なお、本実施形態における「Snめっき」とは、金属Snのみにより構成されている場合だけでなく、金属Sn以外に不純物を含んでもよく、金属Sn以外に微量元素を含んでもよい。The ratio of the thicknesses of the
The “Sn plating” in the present embodiment is not limited to the case of being composed of only metal Sn, but may include impurities in addition to metal Sn, and may include trace elements in addition to metal Sn.
Snめっき層105は、容器用鋼板10の耐食性及び溶接性を確保するために形成される。Snは、それ自体が高い耐食性を有していることから、金属Snとしても、また、以下で説明する溶融溶錫処理によって形成される合金Snとしても、優れた耐食性及び溶接性を発揮する。
The
Snめっき層105は、金属Sn量に換算して0.1〜15g/m2のSn又はFe−Sn合金を含有する。
つまり、図2Aに示すように、Snめっき層105がSn層105aのみから構成される場合には、Sn層105aのSn含有量が、金属Sn量に換算して0.1〜15g/m2である。また、図2Bに示すように、Snめっき層105がSn層105a及びFe−Sn合金層105bから構成される場合には、Sn層105a及びFe−Sn合金層105bの合計のSn含有量が、金属Sn量に換算して0.1〜15g/m2である。The
That is, as shown to FIG. 2A, when
Snは、優れた加工性、溶接性及び耐食性を有しているが、Snめっき後に溶融溶錫処理を行うことで、耐食性を更に向上させることができることに加え、表面外観(鏡面外観)を好適にすることができる。
上述の効果を確実に発現させるためには、Snめっき層105全体のSn含有量が、金属Sn量に換算して0.1g/m2以上であることが必要である。また、Sn含有量が増加するほど耐食性は向上するが、金属Sn量が15g/m2を超過すると、耐食性向上効果は飽和していく。そのため、経済的な観点から、Snめっき層105全体のSn含有量を、金属Sn量に換算して15g/m2以下とする。
Snめっき層105の全体におけるSn含有量は、より好ましくは、金属Sn量に換算して、0.3g/m2以上11g/m2以下である。金属Sn量に換算して0.3g/m2以上のSnを含有することで、上記の効果をより確実に実現することが可能となる。また、Snめっき層105全体のSn含有量を、金属Sn量に換算して11g/m2以下とすることで、Snめっき層105の製造コストをより削減することが可能となる。Sn has excellent workability, weldability and corrosion resistance, but it can be further improved in corrosion resistance by performing molten tin treatment after Sn plating, and also has a suitable surface appearance (mirror appearance) Can be.
In order to express the above-mentioned effect reliably, it is necessary that the Sn content of the entire
Sn content in the whole of the Sn-plated
[金属Niめっき層107について]
Snめっき層105の表面には、図1A及び図1Bに模式的に示したように、Niを主成分とする金属Niめっき層107が形成される。金属Niめっき層107は、Snめっき層105の表面形状に沿ってSnめっき層105を被覆するように形成される。そのため、形成された金属Niめっき層107の表面形状は、Snめっき層105の表面形状を反映する。[About the metal Ni plating layer 107]
On the surface of the
図3に示したように、Snめっき層105上に金属Niめっき層107を設けない場合には、雰囲気中に存在する酸素が数時間というオーダーで化成処理皮膜層109中を浸透して、酸素がSnめっき層105と化成処理皮膜層109との界面まで到達する。その結果、酸素とSnめっき層105中のSnとが反応して、酸化Sn(SnOx)からなるSn酸化物層121がSnめっき層105と化成処理皮膜層109との界面に形成される。Sn酸化物層121は脆弱であるため、Sn酸化物層121が厚く形成されると、Sn酸化物層121ごと剥離し、フィルム密着性が劣化する。
As shown in FIG. 3, when the metal
一方、図1A〜図2Bに示す本実施形態に係る容器用鋼板10のように、Snめっき層105上に金属Niめっき層107を形成することで、酸素がSnめっき層105の表面まで浸透することを防止することができる。これにより、酸素とSnめっき層105内のSnとの接触を防止することができるため、酸化Snの生成を抑制することができる。その結果、本実施形態に係る容器用鋼板10では、フィルム密着性を向上させることができる。
また、金属Niめっき層107を構成するNiは、密着性を向上させるだけでなく、溶接性にも優れている。従って、金属Niめっき層107を形成することで、容器用鋼板10の溶接性をも向上させることが可能となる。On the other hand, oxygen penetrates to the surface of the
Moreover, Ni which comprises the metal
上記のような効果を確実に発現させるためには、Niの含有量が、金属Ni量に換算して1mg/m2以上必要である。また、Ni含有量が増加するほど密着性及び溶接性は向上するが、Ni含有量が金属Ni量に換算して2000mg/m2を超過すると、密着性及び溶接性は飽和していく。そのため、Ni含有量は、経済的な観点から、金属Ni量に換算して2000mg/m2以下とする。
金属Niめっき層107におけるNiの含有量は、金属Ni量に換算して、より好ましくは5mg/m2以上であり、更に好ましくは80mg/m2以上である。上述の範囲のNiを含有することにより、密着性及び溶接性をより確実に向上させることが可能となる。また、金属Niめっき層107におけるNiの含有量は、金属Ni量に換算して、より好ましくは1500mg/m2以下であり、更に好ましくは500mg/m2以下である。Ni含有量の上限値を上述の範囲に制限することにより、コストを抑えつつ、密着性及び溶接性を向上させることが可能となる。In order to ensure the above effects, the Ni content needs to be 1 mg / m 2 or more in terms of the amount of metallic Ni. In addition, as the Ni content increases, the adhesion and weldability improve. However, when the Ni content exceeds 2000 mg / m 2 in terms of metal Ni, the adhesion and weldability are saturated. Therefore, the Ni content is set to 2000 mg / m 2 or less in terms of metal Ni from an economical viewpoint.
The Ni content in the metal
図3に示すSn酸化物層121の生成量は、公知の方法により特定することが可能である。しかしながら、図4A及び図4Bに示す方法を用いることで、Sn酸化物層121の生成量を簡便に特定することが可能である。
図4A及び図4Bに示す方法は、電解処理を用いてSn酸化物層121の生成量を特定する方法である。この方法では、鋼板103上に、Snめっき層105、金属Niめっき層107及び後述する化成処理皮膜層109が形成された状態の容器用鋼板10そのものを、試験片として利用する。The production amount of the
The method illustrated in FIGS. 4A and 4B is a method of specifying the amount of
より詳細には、図4Aに示すように、ガラスフィルタによって2つの領域に区分された電解槽を利用し、電解槽中に所定の電解液(例えば、0.01質量%のHBr水溶液)を注入する。その上で、電解槽の一方の領域に、陽極としてPt電極を配設するとともに、もう一方の領域に、参照電極(例えば、AgCl参照電極)と、陰極である試験片電極と、を設置する。
その後、ポテンショスタットを利用して、所定の電解電圧(例えば、1V)、一定電流(例えば、約−1.55mA)のもとで、陰極電解処理を実施する。この陰極電解処理により、試験片のSn酸化物層121のみが還元され、電解される。この陰極電解処理において、図4Bに示すように、電解時間と電位とを測定する。これら2つの測定結果をチャート化した上で、チャートから得られた値を利用し、Sn酸化物層121の生成量を、還元(電解)に要した単位面積当たりの電気量(単位:mC/cm2)として特定する。More specifically, as shown in FIG. 4A, a predetermined electrolytic solution (for example, 0.01% by mass HBr aqueous solution) is injected into the electrolytic cell using an electrolytic cell divided into two regions by a glass filter. To do. In addition, a Pt electrode is provided as an anode in one area of the electrolytic cell, and a reference electrode (for example, AgCl reference electrode) and a test piece electrode as a cathode are provided in the other area. .
Thereafter, cathodic electrolysis is performed using a potentiostat under a predetermined electrolysis voltage (for example, 1 V) and a constant current (for example, about −1.55 mA). By this cathodic electrolysis treatment, only the
いま、Sn酸化物層121の生成量をX(mC/cm2)とすると、生成量Xは、下式(1)により算出することができる。Now, assuming that the production amount of the
また、Sn酸化物層121を完全に除去するのに要した時間Tは、例えば図4Bに模式的に示す時間−電位曲線のチャートを利用して、下式(2)に基づき算出することができる。
Further, the time T required to completely remove the
ここで、チャート長さLは、以下のように求めることができる。
すなわち、図4Bに示すように、電位を横軸にとり、時間を縦軸にとった場合の時間−電位曲線において、電位軸の方向に延伸している接線と、時間軸の方向に延伸している接線と、を特定し、これら2つの接線の交点を特定する。その後、得られた交点から電位軸に下ろした垂線の長さを測定する。このような処理により得られた垂線の長さが、チャート長さLとなる。
従って、電解条件、及び、電解結果から得られたチャート長さLを利用して、上式(2)からSn酸化物層121を完全に除去するのに要した時間Tを算出し、得られた時間Tと電解条件とを利用して、上式(1)に基づいてSn酸化物層121の生成量Xを算出することができる。Here, the chart length L can be obtained as follows.
That is, as shown in FIG. 4B, in the time-potential curve when the potential is taken on the horizontal axis and the time is taken on the vertical axis, the tangent line extending in the direction of the potential axis and the time axis extending in the direction of the time axis are drawn. And the intersection of these two tangents. Thereafter, the length of the perpendicular drawn from the obtained intersection to the potential axis is measured. The length of the perpendicular obtained by such processing is the chart length L.
Therefore, the time T required to completely remove the
本実施形態に係る容器用鋼板10では、Sn酸化物層121の生成量を還元に要した電気量として表した場合に、8mC/cm2以下であることが好ましい。Sn酸化物層121の生成量が還元に要した電気量として表した場合に8mC/cm2以下の場合には、Sn酸化物層121において剥離しないため、容器用鋼板10は好適なフィルム密着性を有する。
なお、Sn酸化物層121の生成量の下限値は特に限定されず、上記の説明から明らかなように、Sn酸化物層121の生成量が少ないほど好ましい。In the
In addition, the lower limit of the production amount of the
[化成処理皮膜層109について]
金属Niめっき層107上には、図1A及び図1Bに模式的に示したように、化成処理皮膜層109が形成される。化成処理皮膜層109は、金属Zr量で0.01〜150mg/m2のZr化合物と、P量で0.01〜80mg/m2のリン酸化合物と、を少なくとも含有する、Zr化合物を主体とする複合皮膜層である。
なお、本実施形態において、複合皮膜層とは、Zr化合物及びリン酸化合物が完全には混合せずに、部分的に混合した状態で存在している皮膜層を表す。
Zr化合物を有するZr皮膜上にリン酸化合物を有するリン酸皮膜を形成した場合には、耐食性及び密着性に関してある程度の効果は得られるが、実用的には十分ではない。しかしながら、本実施形態に係る化成処理皮膜層109のように、化成処理皮膜層109中でZr化合物とリン酸化合物とが部分的に混合した状態で存在していることにより、優れた耐食性及び密着性を得ることができる。[Chemical conversion treatment film layer 109]
On the metal
In the present embodiment, the composite coating layer represents a coating layer that is present in a partially mixed state without completely mixing the Zr compound and the phosphate compound.
When a phosphoric acid film having a phosphoric acid compound is formed on a Zr film having a Zr compound, some effects can be obtained with respect to corrosion resistance and adhesion, but this is not sufficient in practice. However, since the Zr compound and the phosphoric acid compound are present in a partially mixed state in the chemical
本実施形態に係る化成処理皮膜層109に含まれるZr化合物は、耐食性、密着性及び加工密着性を向上させる機能を有する。本実施形態に係るZr化合物としては、例えば、酸化Zr、リン酸Zr、水酸化Zr及びフッ化Zr等が挙げられ、化成処理皮膜層109は上述のZr化合物を複数含有する。このようなZr化合物は、耐食性及び密着性に優れるため、化成処理皮膜層109に含有されるZr化合物の量が多いほど、容器用鋼板10の耐食性及び密着性が向上する。
The Zr compound contained in the chemical
具体的には、化成処理皮膜層109中のZr化合物の含有量が、金属Zr量に換算して0.01mg/m2以上となると、化成処理皮膜層109上にコーティング剤を塗布した場合に、実用上好適なコーティング剤との密着性及び耐食性が確保される。一方、Zr化合物の含有量の増加に伴い、コーティング剤との密着性及び耐食性も向上するが、Zr化合物の含有量が金属Zr量に換算して150mg/m2を超えると、コーティング剤との密着性及び耐食性が飽和する。従って、本実施形態に係る容器用鋼板10においては、経済的な観点から、Zr化合物の含有量(すなわち、Zrの含有量)は、金属Zr量に換算して0.01mg/m2〜150mg/m2とする。Specifically, when the content of the Zr compound in the chemical
Zr化合物の含有量は、好ましくは、金属Zr量に換算して0.05mg/m2以上120mg/m2以下である。Zr化合物の含有量を金属Zr量に換算して0.05mg/m2以上120mg/m2以下にすることで、より好適な耐食性及び塗装等密着性を得ることができるとともに、経済的にも好ましい。The content of the Zr compound is preferably 0.05 mg / m 2 or more and 120 mg / m 2 or less in terms of metal Zr content. By converting the content of the Zr compound to 0.05 mg / m 2 or more and 120 mg / m 2 or less in terms of the amount of metal Zr, more suitable corrosion resistance and adhesion such as coating can be obtained, and also economically preferable.
化成処理皮膜層109は、上述したZr化合物に加えて、1種又は2種以上のリン酸化合物を更に含む。
本実施形態に係るリン酸化合物は、耐食性、密着性及び加工密着性を向上させる機能を有する。本実施形態に係るリン酸化合物の例としては、リン酸イオンと鋼板103、Snめっき層105、金属Niめっき層107及び化成処理皮膜層109に含まれる化合物とが反応して形成されるリン酸Fe、リン酸Sn、リン酸Ni、リン酸Zr等が挙げられる。化成処理皮膜層109は、上述のリン酸化合物を少なくとも1種含む。
リン酸化合物は耐食性及び密着性に優れるため、リン酸化合物の量が多いほど容器用鋼板10の耐食性及び密着性が向上する。The chemical conversion
The phosphoric acid compound according to the present embodiment has a function of improving corrosion resistance, adhesion, and processing adhesion. As an example of the phosphoric acid compound according to the present embodiment, phosphoric acid formed by a reaction between a phosphoric acid ion and a compound contained in the
Since the phosphoric acid compound is excellent in corrosion resistance and adhesion, the corrosion resistance and adhesion of the
具体的には、Zr化合物の含有量を考慮し、化成処理皮膜層109におけるリン酸化合物の含有量がP量に換算して0.01mg/m2以上であれば、実用上好適なコーティング剤との密着性及び耐食性を得ることができる。一方、リン酸化合物の含有量の増加に伴い、コーティング剤との密着性及び耐食性も向上するが、リン酸化合物の含有量がP量に換算して80mg/m2を超えると、コーティング剤との密着性及び耐食性が飽和する。従って、本実施形態に係る容器用鋼板10においては、リン酸化合物の含有量は、P量に換算して0.01mg/m2〜80mg/m2とする。
リン酸化合物の含有量は、好ましくは、P量に換算して0.05mg/m2以上60mg/m2以下である。リン酸化合物の含有量を上記の範囲とすることで、より優れたコーティング剤との密着性及び耐食性を得ることができ、経済的にも好ましい。Specifically, in consideration of the content of the Zr compound, if the content of the phosphate compound in the chemical
The content of the phosphoric acid compound is preferably 0.05 mg / m 2 or more and 60 mg / m 2 or less in terms of P amount. By making content of a phosphoric acid compound into said range, adhesiveness and corrosion resistance with a more excellent coating agent can be obtained, and it is economically preferable.
以上、図1A〜図4Bを参照しながら、本実施形態に係る容器用鋼板10の構成について、詳細に説明した。
The configuration of the
図5に示したように、本実施形態に係る容器用鋼板10の最表面(すなわち、化成処理皮膜層109の表面)に用途に応じたコーティング剤を塗布することにより、本実施形態に係る容器用鋼板10の最表面にコーティング層151を形成することができる。コーティング層151は、化成処理皮膜層109上に処理液を塗布した後、塗膜を形成する場合には210℃程度、フィルムをラミネートする場合には160℃程度を到達温度とする加熱処理を行うことで形成される。
上記の到達温度に到達するよう加熱処理を行うと、Snめっき層105の少なくとも一部が溶融する。その結果、Snめっき層105を形成するSnと、金属Niめっき層107を形成するNiとが反応して合金化し、図5に示すように、Snめっき層105と金属Niめっき層107との界面にNi−Sn合金層153が形成される。Ni−Sn合金層153は、耐食性に優れるため、化成処理皮膜層109の上層にコーティング層151を更に形成することで、容器用鋼板10の耐食性が更に向上する。As shown in FIG. 5, the container according to the present embodiment is obtained by applying a coating agent according to the application to the outermost surface of the
When the heat treatment is performed so as to reach the above reached temperature, at least a part of the
<成分含有量の測定方法について>
ここで、Snめっき層105中の金属Sn量、及び、金属Niめっき層107中の金属Ni量は、例えば、蛍光X線法によって測定することができる。この場合、金属Sn量既知のSn付着量サンプルを用いて、金属Sn量に関する検量線を予め特定しておき、同検量線を用いて相対的に金属Sn量を特定する。同様に、金属Ni量既知のNi付着量サンプルを用いて、金属Ni量に関する検量線を予め特定しておき、同検量線を用いて相対的に金属Ni量を特定する。
また、化成処理皮膜層109中の金属Zr量及びP量は、例えば、蛍光X線分析等の定量分析法により測定することが可能である。また、化成処理皮膜層109中にどのような化合物が存在しているかについては、X線光電子分光測定法(X−ray Photoelectron Spectroscopy:XPS)による分析を行うことで、特定することが可能である。
なお、各成分量の測定方法は上記の方法に限定されず、その他の公知の測定方法を適用することが可能である。<About measuring method of component content>
Here, the amount of metallic Sn in the
Further, the amount of metal Zr and the amount of P in the chemical
In addition, the measuring method of each component amount is not limited to said method, It is possible to apply another well-known measuring method.
<容器用鋼板10の製造方法について>
次に、図6を参照しながら、本実施形態に係る容器用鋼板10の製造方法について、詳細に説明する。図6は、本実施形態に係る容器用鋼板10の製造方法の流れの一例について説明するための流れ図である。<About the manufacturing method of the
Next, the manufacturing method of the
本実施形態に係る容器用鋼板10の製造方法では、まず、必要に応じて、鋼板103に対して公知の前処理が実施される(ステップS101)。
In the method for manufacturing the
[Snめっき層形成工程]
その後、鋼板103の表面に対して、Snめっき層105を形成する(ステップS103)。
Snめっき層105を形成する方法は、特に限定されないが、例えば、公知の電気めっき法を用いることが好ましく、溶融したSnに鋼板103を浸漬してめっきする方法等を用いてもよい。
なお、Snめっき層105を形成した後に、Fe−Sn合金層105bを形成するために、溶融溶錫処理を行ってもよい。溶融溶錫処理は、鋼板103上にSnめっき処理を施した後に、到達温度を200℃以上に設定して加熱処理を行い、形成したSnめっきを一旦溶融させ、その後急冷することにより行うことができる。この溶融溶錫処理により、鋼板103側に位置するSnめっき層105中のSnが鋼板中のFeと合金化して、Fe−Sn合金層105bが形成される。[Sn plating layer forming step]
Thereafter, the
The method for forming the
In addition, after forming
[金属Niめっき層形成工程]
Snめっき層105を形成した後に、金属Niめっき層107を形成する(ステップS105)。
金属Niめっき層107は、Niイオンを含むNiめっき浴を利用した公知のめっき処理により形成することが可能である。本実施形態のNiめっき浴は、硫酸イオンを10g/L以上及びNiイオンを30g/L以上含む。[Metal Ni plating layer forming process]
After forming the
The metal
Niめっき浴がClイオンを含まない場合には、硫酸イオンを75〜90g/L及びNiイオンを40〜55g/Lを含むことがより好ましい。硫酸イオンの濃度を75g/L以上とし、Niイオンの濃度を40g/L以上とすることで、金属Niめっき層107中のNi含有量を好適な範囲とすることが可能である。
また、硫酸イオンの濃度を90g/L以下とし、Niイオンの濃度を55g/L以下とすることで、金属Niめっき層107中のNi含有量を好適な範囲とすることができ、経済的にも好ましい。In the case where the Ni plating bath does not contain Cl ions, it is more preferable to contain 75 to 90 g / L of sulfate ions and 40 to 55 g / L of Ni ions. By setting the concentration of sulfate ions to 75 g / L or more and the concentration of Ni ions to 40 g / L or more, the Ni content in the metal
In addition, by setting the concentration of sulfate ions to 90 g / L or less and the concentration of Ni ions to 55 g / L or less, the Ni content in the metal
Niめっき浴は更にClイオンを含んでもよい。Niめっき浴がClイオンを含む場合には、Niめっき浴は、硫酸イオンを20〜40g/L、Niイオンを40〜55g/L、Clイオンを35〜45g/Lを含むことが好ましい。硫酸イオンの濃度を20g/L以上とし、Niイオンの濃度を40g/L以上とし、Clイオンの濃度を35g/L以上とすることで、金属Niめっき層107中のNi含有量を好適な範囲とすることが可能である。
また、硫酸イオンの濃度を40g/L以下とし、Niイオンの濃度を55g/L以下とし、塩酸イオンの濃度を45g/L以下とすることで、金属Niめっき層107中のNi含有量を好適な範囲とすることができ、経済的にも好ましい。The Ni plating bath may further contain Cl ions. When the Ni plating bath contains Cl ions, the Ni plating bath preferably contains 20 to 40 g / L of sulfate ions, 40 to 55 g / L of Ni ions, and 35 to 45 g / L of Cl ions. By setting the concentration of sulfate ions to 20 g / L or more, the concentration of Ni ions to 40 g / L or more, and the concentration of Cl ions to 35 g / L or more, the Ni content in the metal
In addition, the Ni content in the metal
Niめっき浴は、更に、ホウ酸イオンを30g/L以上含有してもよい。Niめっき浴に対してホウ酸イオンを添加することで、めっき処理に伴うNiめっき浴のpH上昇を抑制することが可能となる。また、ホウ酸イオンの含有量は、より好ましくは、40g/L以上50g/L以下である。ホウ酸イオンの含有量を40g/L以上とすることで、より確実にNiめっき浴のpH上昇を抑制することが可能となる。また、ホウ酸イオンの含有量を50g/L以下とすることで、Niめっき浴のpH上昇を抑制することができ、経済的にも好ましい。 The Ni plating bath may further contain 30 g / L or more of borate ions. By adding borate ions to the Ni plating bath, it is possible to suppress an increase in pH of the Ni plating bath accompanying the plating treatment. The borate ion content is more preferably 40 g / L or more and 50 g / L or less. By setting the borate ion content to 40 g / L or more, it is possible to more reliably suppress the pH increase of the Ni plating bath. Moreover, by setting the borate ion content to 50 g / L or less, an increase in pH of the Ni plating bath can be suppressed, which is also economically preferable.
[化成処理皮膜層形成工程]
続いて、陰極電解処理又は浸漬処理を行うことにより、金属Niめっき層107上に化成処理皮膜層109を形成する(ステップS107)。[Chemical conversion coating layer formation process]
Subsequently, a chemical conversion
陰極電解処理又は浸漬処理に用いる化成処理浴は、10ppm以上20000ppm以下のZrイオンと、10ppm以上20000ppm以下のFイオンと、10ppm以上3000ppm以下のリン酸イオンと、合計で100ppm以上30000ppm以下の硝酸イオン及び硫酸イオンと、を含む。
Fイオンの添加量が10ppm未満である場合には、Zrイオンと錯体を形成するFが少なくなり、Zrが付着しなくなるため、好ましくない。また、Fイオンの添加量が20000ppm超過である場合には、Zrが過剰に付着するため、好ましくない。The chemical conversion bath used for cathodic electrolysis treatment or immersion treatment is 10 ppm to 20000 ppm of Zr ions, 10 ppm to 20000 ppm of F ions, 10 ppm to 3000 ppm of phosphate ions, and a total of 100 ppm to 30000 ppm of nitrate ions. And sulfate ions.
When the addition amount of F ions is less than 10 ppm, F that forms a complex with Zr ions decreases, and Zr does not adhere, which is not preferable. In addition, when the amount of F ions added exceeds 20000 ppm, Zr adheres excessively, which is not preferable.
硝酸イオンの添加量が100ppm未満である場合には、Zrイオンの付着効率を上昇させる硝酸が少なくなり、Zrの付着量が低減するため、好ましくない。また、硝酸イオンの添加量が30000ppm超過である場合には、Zrが過剰に付着するため、好ましくない。
硫酸イオンの添加量が100ppm未満である場合には、Zrイオンの付着効率を上昇させる硫酸が少なくなり、Zrの付着量が低減するため、好ましくない。また、硫酸イオンの添加量が30000ppm超過である場合には、Zrが過剰に付着するため、好ましくない。
なお、硝酸イオン及び硫酸イオンは、化成処理浴に両イオンの合計で100ppm以上30000ppm以下含まれていればよく、硝酸イオンと硫酸イオンとの両イオンが化成処理浴に含まれていてもよいし、硫酸イオンと硫酸イオンとのいずれか一方のみが化成処理浴に含まれていてもよい。If the amount of nitrate ion added is less than 100 ppm, the amount of nitric acid that increases the deposition efficiency of Zr ions decreases, and the amount of Zr deposition decreases, which is not preferable. Further, when the amount of nitrate ion added is more than 30000 ppm, Zr adheres excessively, which is not preferable.
If the amount of sulfate ion added is less than 100 ppm, the amount of sulfuric acid that increases the adhesion efficiency of Zr ions decreases, and the amount of Zr adhesion decreases, which is not preferable. Further, when the amount of sulfate ion added is more than 30000 ppm, Zr adheres excessively, which is not preferable.
The nitrate ions and sulfate ions may be contained in the chemical conversion bath in a total amount of both 100 ppm and 30000 ppm, and both ions of nitrate ions and sulfate ions may be contained in the chemical conversion bath. Only one of sulfate ion and sulfate ion may be contained in the chemical conversion bath.
化成処理浴は、好ましくは、50ppm以上17000ppm以下のZrイオンと、50ppm以上17000ppm以下のFイオンと、50ppm以上2500ppm以下のリン酸イオンと、合計で300ppm以上27000ppm以下の硝酸イオン及び硫酸イオンと、を含むことが好ましい。
Zrイオンの添加量を50ppm以上とすることで、Zrの付着量低下をより確実に防止することが可能となる。また、Fイオンの添加量を50ppm以上とすることで、リン酸塩の沈殿に伴う化成処理皮膜の白濁をより確実に防止することができる。同様に、リン酸イオンの添加量を50ppm以上とすることで、リン酸塩の沈殿に伴う化成処理皮膜の白濁をより確実に防止することができる。また、硝酸イオン及び硫酸イオンの合計添加量を300ppm以上とすることで、化成処理皮膜の付着効率の低下をより確実に防止することができる。なお、各添加成分の上限値を上記のような値とすることで、化成処理皮膜層109の製造コストをより確実に削減することができる。The chemical conversion bath is preferably 50 ppm or more and 17000 ppm or less of Zr ions, 50 ppm or more and 17000 ppm or less of F ions, 50 ppm or more and 2500 ppm or less of phosphate ions, and a total of 300 ppm or more and 27000 ppm or less of nitrate ions and sulfate ions, It is preferable to contain.
By making the addition amount of Zr ions 50 ppm or more, it becomes possible to more reliably prevent a decrease in the adhesion amount of Zr. Moreover, the cloudiness of the chemical conversion treatment film accompanying precipitation of a phosphate can be prevented more reliably by making the addition amount of F ion 50 ppm or more. Similarly, by making the addition amount of phosphate ions 50 ppm or more, the cloudiness of the chemical conversion film accompanying precipitation of phosphate can be more reliably prevented. Moreover, the fall of the adhesion efficiency of a chemical conversion treatment film can be prevented more reliably by making the total addition amount of a nitrate ion and a sulfate ion into 300 ppm or more. In addition, the manufacturing cost of the chemical conversion
化成処理浴に対して、更にフェノール樹脂等を添加してもよい。化成処理浴にフェノール樹脂を添加するに際しては、フェノール樹脂をアミノアルコール変性させることで、水溶性を持たせても良い。
また、化成処理浴に対して、更にタンニン酸を添加してもよい。化成処理浴にタンニン酸を添加することで、タンニン酸が鋼板103中のFeと反応し、鋼板103の表面にタンニン酸Feの皮膜を形成する。このタンニン酸Feの皮膜は、耐錆性及び密着性を向上させるため、好ましい。A phenol resin or the like may be further added to the chemical conversion bath. When the phenol resin is added to the chemical conversion bath, the phenol resin may be modified with amino alcohol to make it water-soluble.
Further, tannic acid may be further added to the chemical conversion bath. By adding tannic acid to the chemical conversion treatment bath, the tannic acid reacts with Fe in the
化成処理浴のpHは、3.1〜3.7が好ましく、より好ましくは3.5前後である。pHを調整するために、化成処理浴に硝酸またはアンモニア等を加えてもよい。
また、化成処理浴の温度は、5℃以上90℃未満とすることが好ましい。化成処理浴の温度が5℃未満である場合には、化成処理皮膜層109の形成効率が悪く、経済的ではないため、好ましくない。また、化成処理浴の温度が90℃以上である場合には、化成処理皮膜層109の組織が不均一であり、欠陥、割れ、マイクロクラック等が発生し、その部分が腐食等の起点となるため、好ましくない。The pH of the chemical conversion bath is preferably 3.1 to 3.7, more preferably around 3.5. In order to adjust the pH, nitric acid or ammonia or the like may be added to the chemical conversion bath.
Moreover, it is preferable that the temperature of a chemical conversion treatment bath shall be 5 degreeC or more and less than 90 degreeC. When the temperature of the chemical conversion treatment bath is less than 5 ° C., the formation efficiency of the chemical conversion
化成処理浴を利用して、電界処理(陰極電解処理)により化成処理皮膜層109を形成する場合、0.5A/dm2以上20A/dm2以下の電流密度により、0.05秒以上10秒以下の陰極電解処理時間で実施されることが好ましい。
電流密度が0.5A/dm2未満である場合には、化成処理皮膜層109の付着量が低下するとともに、陰極電解処理時間が長くなり生産性が低下するため、好ましくない。また、電流密度が20A/dm2超過である場合には、化成処理皮膜層109の付着量が過剰になり、場合によっては、化成処理後の洗浄工程で付着が不十分な化成処理皮膜層109が洗い流される(剥離する)ため好ましくない。
陰極電解処理時間が0.05秒未満である場合には、化成処理皮膜層109の付着量が低下し、耐食性及び塗装等密着性が低下するため好ましくない。陰極電解処理時間が10秒超過である場合には、化成処理皮膜層109の付着量が過剰となり、化成処理後の洗浄工程で付着が不十分な化成処理皮膜層109が洗い流される(剥離する)ため、好ましくない。When the chemical conversion
When the current density is less than 0.5 A / dm 2 , the adhesion amount of the chemical conversion
When the cathodic electrolysis time is less than 0.05 seconds, the amount of the chemical conversion
化成処理浴を利用して、浸漬処理により化成処理皮膜層109を形成する場合、めっき鋼板101を化成処理浴に浸漬させる浸漬処理時間は、0.2〜100秒間とすることが好ましい。浸漬処理時間が0.2秒未満の場合には、化成処理皮膜層109の付着量が低下するとともに、浸漬処理時間が長くなり生産性が低下するため、好ましくない。また、浸漬処理時間が100秒超過である場合には、化成処理皮膜層109の付着量が過剰となり、場合によっては、浸漬処理後の洗浄工程で付着が不十分な化成処理皮膜層109が洗い流される(剥離する)ため、好ましくない。
When the chemical conversion
また、本実施形態に係る化成処理皮膜層109の形成に用いられる化成処理浴の溶媒としては、例えば、脱イオン水、蒸留水等を使用できる。また、化成処理皮膜層109を陰極電解処理により形成する場合には、溶媒の電気伝導度を考慮することが好ましいが、溶媒の好ましい電気伝導度は10μS/cm以下で、さらに好ましくは5μS/cm以下、さらに好ましくは3μS/cm以下である。ただし、化成処理浴の溶媒は、これに限定されず、溶解する材料、形成方法及び化成処理皮膜層109の形成条件等に応じて、適宜選択することが可能である。ただし、安定的な各成分の付着量安定性に基づく工業生産性、コスト、環境面から、脱イオン水、蒸留水を用いることが好ましい。
Moreover, as a solvent of the chemical conversion treatment bath used for formation of the chemical conversion
本実施形態に係る化成処理皮膜層109の形成に用いられる化成処理浴においては、例えば、H2ZrF6等のZr錯体をZrの供給源として使用することが可能である。Zr錯体中のZrは、加水分解反応にてZr4+となって化成溶液中に存在する。このようなZrイオンは、化成処理浴中で速やかに反応し、ZrO2やZr3(PO4)4といった化合物を形成し、金属表面に存在する水酸基(−OH)と脱水縮合反応等にてZr皮膜を形成することが可能となる。In the chemical conversion treatment bath used for forming the chemical conversion
その後、必要に応じて、Snめっき層105、金属Niめっき層107及び化成処理皮膜層109の形成された鋼板103に対して、公知の後処理が実施される(ステップS109)。
このような流れで処理が行われることで、本実施形態に係る容器用鋼板10が製造される。Thereafter, if necessary, a known post-treatment is performed on the
By performing the processing in such a flow, the
以下に、実施例を示しながら、本実施形態に係る容器用鋼板及び容器用鋼板の製造方法について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本実施形態に係る容器用鋼板及び容器用鋼板の製造方法の一例であって、本実施形態に係る容器用鋼板及び容器用鋼板の製造方法が、下記の例に限定されるものではない Below, the manufacturing method of the steel plate for containers and the steel plate for containers concerning this embodiment is demonstrated concretely, showing an Example. In addition, the Example shown below is an example of the manufacturing method of the steel plate for containers and the steel plate for containers concerning this embodiment, Comprising: The manufacturing method of the steel plate for containers and the steel plate for containers concerning this embodiment is the following example. Not limited to
[実施例1]
鋼板上にSnめっき層、金属Niめっき層及び化成処理皮膜層が形成された容器用鋼板を試験材として用いて、フィルム密着性を調べた。各実施例及び比較例のSnめっきの含有量、Niめっきの含有量、Zr化合物の含有量及びリン酸化合物の含有量を表1に示した。なお、表1に示すように、一部の実施例及び比較例では、Snめっき層形成後に溶融溶錫処理を行った。なお、各めっき層の付着量は、蛍光X線法により測定した。[Example 1]
Film adhesion was examined using a steel plate for containers in which a Sn plating layer, a metallic Ni plating layer and a chemical conversion coating layer were formed on a steel plate as a test material. Table 1 shows the Sn plating content, Ni plating content, Zr compound content, and phosphoric acid compound content of each Example and Comparative Example. As shown in Table 1, in some examples and comparative examples, the molten tin treatment was performed after the Sn plating layer was formed. In addition, the adhesion amount of each plating layer was measured by the fluorescent X-ray method.
[フィルム密着性の測定]
各試験材の片面に対して、厚さ20μmのPETフィルム160を容器用鋼板10上にラミネートした。その後、図7に示したような缶底型に打ち抜き、高圧蒸気滅菌器を用いて125℃の温度で30分間レトルト処理を行った。
PETフィルム160の剥離状況を観察し、PETフィルム160の缶底内側(缶内容物と接する側)の表面積全体のうち、剥離部の面積の占める割合に基づき4段階で評価した。フィルム密着性の評価基準は、以下に示した通りである。
なお、レトルト処理後の各試験材をXRDにより観察したところ、Ni−Sn合金層が形成されていることが確認された。[Measurement of film adhesion]
A
The state of peeling of the
In addition, when each test material after a retort process was observed by XRD, it was confirmed that the Ni-Sn alloy layer is formed.
[フィルム密着性の評価基準]
Very Good:剥離面積率:0%〜10%
Good:剥離面積率:10%超20%以下
Poor:剥離面積率:20%超50%以下
Bad:剥離面積率:50%超[Evaluation criteria for film adhesion]
Very Good: Peeling area ratio: 0% to 10%
Good: Peeling area ratio: more than 10% and not more than 20% Poor: Peeling area ratio: more than 20% and not more than 50% Bad: Peeling area ratio: more than 50%
表1から、実施例は優れたフィルム密着性を有していることが明らかになった。また、比較例はいずれもフィルム密着性が劣っていた。 From Table 1, it was revealed that the examples have excellent film adhesion. Moreover, all the comparative examples were inferior in film adhesiveness.
[実施例2]
Snめっき層が形成されためっき鋼板に対して、表2に示す成分を含有するNiめっき浴を用いてNiめっきを行った。形成した金属Niめっき層のNi含有量を表2に示した。
Snめっき層及び金属Niめっき層が形成されためっき鋼板に対して、表3に示す各成分を有する化成処理浴を用い、浸漬処理または陰極電解処理により化成処理皮膜層を形成した。
形成した化成処理皮膜層のZr化合物の含有量及びリン酸化合物の含有量を表4に示した。また、Sn酸化物層の生成量を、図4A及び図4Bに示した方法で測定した。測定結果を表4に示した。
鋼板上にSnめっき層、金属Niめっき層、化成処理皮膜層が形成された容器用鋼板を試験片として用い、実施例1と同様の方法でフィルム密着性を評価した。評価結果を表4に示した。[Example 2]
Ni plating was performed on the plated steel sheet on which the Sn plating layer was formed using a Ni plating bath containing the components shown in Table 2. Table 2 shows the Ni content of the formed metal Ni plating layer.
With respect to the plated steel sheet on which the Sn plating layer and the metal Ni plating layer were formed, a chemical conversion treatment film layer having each component shown in Table 3 was used, and a chemical conversion treatment film layer was formed by immersion treatment or cathodic electrolysis treatment.
Table 4 shows the contents of the Zr compound and the phosphate compound in the formed chemical conversion coating layer. Further, the amount of Sn oxide layer produced was measured by the method shown in FIGS. 4A and 4B. The measurement results are shown in Table 4.
Film adhesion was evaluated in the same manner as in Example 1, using a steel plate for containers in which a Sn plating layer, a metallic Ni plating layer, and a chemical conversion coating layer were formed on a steel plate as a test piece. The evaluation results are shown in Table 4.
表4から明らかなように、本実施形態に係る実施例は、いずれも好適なフィルム密着性を有することが明らかになった。一方、比較例は、フィルム密着性が劣ることが明らかになった。 As is clear from Table 4, it was revealed that all of the examples according to the present embodiment have suitable film adhesion. On the other hand, it became clear that the comparative example was inferior in film adhesion.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
上記一実施形態によれば、優れたフィルム密着性を有する容器用鋼板及び容器用鋼板の製造方法を提供することができる。 According to the said one embodiment, the manufacturing method of the steel plate for containers which has the outstanding film adhesiveness, and the steel plate for containers can be provided.
10 容器用鋼板
101 めっき鋼板
103 鋼板
105 Snめっき層
105a Sn層
105b Fe−Sn合金層
107 金属Niめっき層
109 化成処理皮膜層
121 Sn酸化物層
151 コーティング層
153 Ni−Sn合金層DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記鋼板の上層として、金属Sn量に換算して0.1〜15g/m2のSn又はFe−Sn合金を含むSnめっき層と;
前記Snめっき層の上層として、金属Ni量に換算して1〜2000mg/m2のNiを含む金属Niめっき層と;
前記金属Niめっき層の上層として、金属Zr量に換算して0.01〜150mg/m2のZr化合物と、P量に換算して0.01〜80mg/m2のリン酸化合物と、を含有する化成処理皮膜層と;
を備える
ことを特徴とする、容器用鋼板。With steel plate;
As an upper layer of the steel sheet, an Sn plating layer containing 0.1 to 15 g / m 2 of Sn or Fe—Sn alloy in terms of the amount of metal Sn;
As a top layer of the Sn plating layer, a metal Ni plating layer containing 1 to 2000 mg / m 2 of Ni in terms of the amount of metal Ni;
As an upper layer of the metal Ni plating layer, 0.01 to 150 mg / m 2 of Zr compound in terms of metal Zr amount, and 0.01 to 80 mg / m 2 of phosphate compound in terms of P amount, Containing a chemical conversion coating layer;
A steel plate for containers, comprising:
ことを特徴とする、請求項1に記載の容器用鋼板。 2. The steel plate for containers according to claim 1, wherein the Sn plating layer contains 0.3 to 11 g / m 2 of Sn or Fe—Sn alloy in terms of the amount of metal Sn.
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の容器用鋼板。3. The steel plate for containers according to claim 1, wherein the metal Ni plating layer contains 5 to 1500 mg / m 2 of Ni in terms of the amount of metal Ni.
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の容器用鋼板。The said chemical conversion treatment film layer is 0.05-120 mg / m < 2 > of said Zr compound in conversion to metal Zr amount, The container for any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. steel sheet.
ことを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載の容器用鋼板。The said chemical conversion treatment film layer contains 0.05-60 mg / m < 2 > of the said phosphoric acid compound in conversion of P amount, The container for any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. steel sheet.
ことを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載の容器用鋼板。The Sn oxide layer containing the oxidation Sn whose electric quantity required for reduction | restoration is 8 mC / cm < 2 > or less is further provided between the said Sn plating layer and the said metal Ni plating layer, The 1-5 characterized by the above-mentioned. The steel plate for containers according to any one of the above.
前記Snめっき層形成工程後、10g/L以上の硫酸イオン及び30g/L以上のNiイオンを含むNiめっき浴を用いて、前記Snめっき層上に、金属Niめっき層を形成する金属Niめっき層形成工程と;
前記金属Niめっき層形成工程後、10〜20000ppmのZrイオン、10〜20000ppmのFイオン、10〜3000ppmのリン酸イオン及び合計で100〜30000ppmの硝酸イオン及び硫酸イオンを含み、温度が5〜90℃である化成処理浴を用い、0.5〜20A/dm2の電流密度及び0.05〜10秒間の陰極電解処理時間で行われる陰極電解処理又は0.2〜100秒間の浸漬処理時間で行われる浸漬処理を行うことにより、前記金属Niめっき層上に化成処理皮膜層を形成する化成処理皮膜層形成工程と;
を有する
ことを特徴とする、容器用鋼板の製造方法。An Sn plating layer forming step of forming an Sn plating layer containing 0.1 to 15 g / m 2 of Sn in the amount of metal Sn on the steel sheet;
A metal Ni plating layer that forms a metal Ni plating layer on the Sn plating layer using a Ni plating bath containing 10 g / L or more of sulfate ions and 30 g / L or more of Ni ions after the Sn plating layer forming step. A forming step;
After the metal Ni plating layer forming step, it contains 10 to 20000 ppm of Zr ions, 10 to 20000 ppm of F ions, 10 to 3000 ppm of phosphate ions and a total of 100 to 30000 ppm of nitrate ions and sulfate ions, and the temperature is 5 to 90 Using a chemical conversion treatment bath at a temperature of 0.5 to 20 A / dm 2 and a cathodic electrolysis treatment carried out at a cathodic electrolysis time of 0.05 to 10 seconds or an immersion treatment time of 0.2 to 100 seconds A chemical conversion treatment film layer forming step of forming a chemical conversion treatment film layer on the metal Ni plating layer by performing an immersion treatment;
The manufacturing method of the steel plate for containers characterized by having.
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