JP6852454B2 - Manufacturing method of Sn-based alloy-plated steel sheet and Sn-based alloy-plated steel sheet - Google Patents

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Description

本発明は、Sn系合金めっき鋼板及びSn系合金めっき鋼板の製造方法に関する。 The present invention relates to a Sn-based alloy-plated steel sheet and a method for manufacturing a Sn-based alloy-plated steel sheet.

Sn(錫)系合金めっき鋼板は、飲料缶や食缶などの容器用鋼板として、広く用いられている。これは、Snが人体に安全であり、かつ、美麗な金属であることによる。このSn系合金めっき鋼板は、鋼板と塗膜との密着性や耐食性を確保や、塗装前の保管時における錫酸化物成長に伴う外観変化(黄変)を抑制するために、6価クロム酸塩の溶液を用いた電解処理や浸漬処理などのクロメート処理によって、Sn系合金めっき鋼板上にクロメート皮膜が施されることが多い。このクロメート皮膜の効果は、内容物中のSとSnやFeが反応することにより黒色の硫化物を生成する硫化黒変の防止や、Snめっき表面の酸化を抑えることによる外観の黄変の防止や、塗装されて使用される場合における錫酸化物の凝集破壊による塗膜密着性の劣化の防止などである。 Sn (tin) alloy plated steel sheets are widely used as steel sheets for containers such as beverage cans and food cans. This is because Sn is a beautiful metal that is safe for the human body. This Sn-based alloy-plated steel sheet is hexavalent chromate in order to ensure the adhesion and corrosion resistance between the steel sheet and the coating film and to suppress the appearance change (yellowing) due to the growth of tin oxide during storage before painting. A chromate film is often applied on a Sn-based alloy-plated steel sheet by a chromate treatment such as an electrolytic treatment using a salt solution or a dipping treatment. The effect of this chromate film is to prevent blackening of sulfide that produces black sulfide by the reaction of S in the contents with Sn and Fe, and to prevent yellowing of the appearance by suppressing oxidation of the Sn plating surface. In addition, it is possible to prevent deterioration of coating adhesion due to cohesive destruction of tin oxide when it is painted and used.

一方、近年、環境や安全に対する意識の高まりから、最終製品に6価クロムが含まれないことのみならず、クロメート処理自体を行わないことが求められている。しかしながら、クロメート皮膜がないSn系合金めっき鋼板からなる容器用鋼板は、上述の如く、耐硫化黒変性が低下したり、錫酸化物の成長により外観が黄変したり塗膜密着性が低下したりする。 On the other hand, in recent years, due to increasing awareness of the environment and safety, it is required not only that the final product does not contain hexavalent chromium but also that the chromate treatment itself is not performed. However, as described above, the steel sheet for containers made of Sn-based alloy-plated steel sheet without a chromate film has a reduced blackening resistance to sulfurization, a yellowing of the appearance due to the growth of tin oxide, and a reduced adhesion to the coating film. Or

このため、クロメート皮膜に替わる皮膜処理をした容器用鋼板が、いくつか提案されている。 For this reason, some steel sheets for containers that have been treated with a film instead of the chromate film have been proposed.

例えば、以下の特許文献1では、リン酸イオンとシランカップリング剤とを含有する溶液を用いた処理によって、PとSiを含む皮膜を生成させたSnめっき鋼板が提案されており、以下の特許文献2では、リン酸アルミニウムを含む溶液を用いた処理によって、Al及びPと、Ni、Co、Cuの少なくとも1種と、シランカップリング剤との反応物を含む皮膜を生成させたSnめっき鋼板が提案されている。また、以下の特許文献3では、Snめっき上にZnめっきをした後にZn単独めっき層が消失するまで加熱処理を施す、クロメート皮膜を有さないSnめっき鋼板の製造方法が提案されている。更に、以下の特許文献4及び特許文献5では、ジルコニウム、リン酸、フェノール樹脂等を含む化成処理皮膜を有する容器用鋼板が提案されている。 For example, Patent Document 1 below proposes a Sn-plated steel plate in which a film containing P and Si is formed by a treatment using a solution containing a phosphate ion and a silane coupling agent. In Document 2, a Sn-plated steel plate in which a film containing a reaction product of Al and P, at least one of Ni, Co, and Cu and a silane coupling agent is formed by a treatment using a solution containing aluminum phosphate is formed. Has been proposed. Further, Patent Document 3 below proposes a method for producing a Sn-plated steel sheet having no chromate film, in which Zn plating is performed on Sn plating and then heat treatment is performed until the Zn single plating layer disappears. Further, the following Patent Documents 4 and 5 propose a steel sheet for a container having a chemical conversion treatment film containing zirconium, phosphoric acid, phenol resin and the like.

特開2004−60052号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-60052 特開2011−174172号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-174172 特開昭63−290292号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-290292 特開2007−284789号公報JP-A-2007-284789 特開2010−13728号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-13728

しかしながら、上記特許文献1〜特許文献5で提案されている容器用鋼板やその製造方法では、耐硫化黒変性が不十分で、経時による錫酸化物の成長も十分に抑制することができず、耐黄変性や塗膜密着性に劣るという問題があった。 However, the steel sheet for containers and the method for producing the steel sheet for containers proposed in Patent Documents 1 to 5 are insufficient in blackening resistance to sulfide blackening, and the growth of tin oxide with time cannot be sufficiently suppressed. There was a problem that it was inferior in yellowing resistance and coating adhesion.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、従来のクロメート処理を行うことなく、耐硫化黒変性、耐黄変性、及び、塗膜密着性により一層優れるSn系合金めっき鋼板及びSn系合金めっき鋼板の製造方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is black sulfide modification, yellowing resistance, and coating film adhesion without performing conventional chromate treatment. It is an object of the present invention to provide a more excellent method for producing a Sn-based alloy-plated steel sheet and a Sn-based alloy-plated steel sheet.

上記課題を解決するために、本発明者が鋭意検討した結果、Sn系合金めっき鋼板の表面に、特定のジルコニウム酸化物を含む層を生成させることで、クロメート処理を行わずに耐硫化黒変性、耐黄変性、塗膜密着性により一層優れるSn系合金めっき鋼板を実現可能であることを見出した。 As a result of diligent studies by the present inventor in order to solve the above problems, by forming a layer containing a specific zirconium oxide on the surface of a Sn-based alloy-plated steel sheet, sulfide-resistant blackening is not performed without chromate treatment. It has been found that a Sn-based alloy-plated steel sheet having further excellent yellowing resistance and coating adhesion can be realized.

上記知見に基づき完成された本発明の要旨は、以下の通りである。
(1)鋼板と、
前記鋼板の少なくとも片面上に位置するFe−Ni−Sn合金層及び前記Fe−Ni−Sn合金層上に位置する島状Snを有する複合めっき層と、
前記複合めっき層上に位置し、ジルコニウム酸化物及び錫酸化物を含有する皮膜層と、
有し、
前前記皮膜層中における前記ジルコニウム酸化物の付着量が金属Zr量で0.2mg/m以上50mg/m以下であり、
前記皮膜層は、XPS(X−ray Photoelectron Spectroscopy:X線光電子分光法)によるZr3d5/2の結合エネルギーのピーク位置が、182.5eV以上182.9eV以下であるジルコニウム酸化物を含む、Sn系合金めっき鋼板。
)前記錫酸化物の還元に要する電気量が0.2mC/cm以上5.0mC/cm以下である()に記載のSn系合金めっき鋼板。
)前記複合めっき層が、質量%で、Ni換算量として2mg/m以上200mg/m以下のNiと、Sn換算量として0.1g/m以上10g/m以下のSnと、を含有する、(1)又は(2)に記載のSn系合金めっき鋼板。
)鋼板の少なくとも片面にNi及びSnを含み、溶融加熱処理にて一部又は全部のNiとSnの一部とが合金化せしめられたFe−Ni−Sn合金層と、当該Fe−Ni−Sn合金層上に位置する島状のSnと、が生成された複合めっき層を有するSn系合金めっき鋼板を、ジルコニウムイオンを含む溶液中への浸漬又はジルコニウムイオンを含む溶液中での陰極電解処理により、前記複合めっき層上にジルコニウム酸化物を生成させ、
当該Sn系合金めっき鋼板について電解質溶液中で陽極電解処理を実施し、
前記陽極電解処理の電気量が0.1/dm以上6.4C/dm以下であるSn系合金めっき鋼板の製造方法。
)pHが3以上14以下である前記電解質溶液中で、陽極電解処理を実施する、()に記載のSn系合金めっき鋼板の製造方法。
The gist of the present invention completed based on the above findings is as follows.
(1) Steel plate and
A composite plating layer having a Fe—Ni—Sn alloy layer located on at least one surface of the steel sheet and island-shaped Sn located on the Fe—Ni—Sn alloy layer, and
A film layer located on the composite plating layer and containing zirconium oxide and tin oxide,
Have
The amount of the zirconium oxide adhered to the pre-film layer is 0.2 mg / m 2 or more and 50 mg / m 2 or less in terms of the amount of metal Zr.
The film layer is a Sn-based alloy containing a zirconium oxide in which the peak position of the binding energy of Zr3d5 / 2 by XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) is 182.5 eV or more and 182.9 eV or less. Plated steel plate.
( 2 ) The Sn-based alloy-plated steel sheet according to (1 ), wherein the amount of electricity required for reduction of the tin oxide is 0.2 mC / cm 2 or more and 5.0 mC / cm 2 or less.
( 3 ) The composite plating layer contains Ni in terms of Ni of 2 mg / m 2 or more and 200 mg / m 2 or less and Sn of 0.1 g / m 2 or more and 10 g / m 2 or less in terms of Sn. The Sn-based alloy-plated steel sheet according to (1) or (2), which contains.
( 4 ) An Fe-Ni—Sn alloy layer containing Ni and Sn on at least one surface of the steel plate and alloying a part or all of Ni and a part of Sn by melt heat treatment, and the Fe-Ni. Immersion of a Sn-based alloy-plated steel plate having an island-shaped Sn located on the −Sn alloy layer and a composite plating layer on which a tin alloy layer is formed in a solution containing zirconium ions or cathode electrolysis in a solution containing zirconium ions By the treatment, a zirconium oxide is generated on the composite plating layer,
The Sn-based alloy-plated steel sheet was subjected to anodic electrolysis treatment in an electrolyte solution.
A method for producing a Sn-based alloy-plated steel sheet in which the amount of electricity in the anodic electrolysis treatment is 0.1 / dm 2 or more and 6.4 C / dm 2 or less.
( 5 ) The method for producing a Sn-based alloy-plated steel sheet according to (4 ), wherein the anodic electrolysis treatment is carried out in the electrolyte solution having a pH of 3 or more and 14 or less.

以上説明したように本発明によれば、従来のクロメート処理を行うことなく、耐硫化黒変性、耐黄変性、塗膜密着性により一層優れるSn系合金めっき鋼板及びSn系合金めっき鋼板の製造方法を提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, a method for producing a Sn-based alloy-plated steel sheet and a Sn-based alloy-plated steel sheet, which are more excellent in sulfide blackening resistance, yellowing resistance, and coating adhesion, without performing conventional chromate treatment. Can be provided.

以下に、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
以下で説明する本発明は、食缶、飲料缶などの缶用途その他に広く用いられる容器用鋼板と、かかる容器用鋼板の製造方法に関するものである。より詳細には、従来のクロメート処理を行うことなく、耐硫化黒変性、耐黄変性、塗膜密着性、により一層優れるSn系合金めっき鋼板及びSn系合金めっき鋼板の製造方法に関するものである。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
The present invention described below relates to a steel sheet for containers widely used for cans such as food cans and beverage cans, and a method for manufacturing such a steel sheet for containers. More specifically, the present invention relates to a method for producing a Sn-based alloy-plated steel sheet and a Sn-based alloy-plated steel sheet, which are more excellent in black sulfide resistance, yellowing resistance, and coating film adhesion without performing conventional chromate treatment.

<1. Sn系合金めっき鋼板>
本実施形態に係るSn系合金めっき鋼板は、鋼板の少なくとも片方の表面上に位置する複合めっき層(Sn系合金めっき層)と、複合めっき層上に位置し、所定量のジルコニウム酸化物を含有する皮膜層と、を有する。
<1. Sn-based alloy plated steel sheet>
The Sn-based alloy-plated steel sheet according to the present embodiment contains a composite plating layer (Sn-based alloy plating layer) located on at least one surface of the steel sheet and a predetermined amount of zinc oxide located on the composite plating layer. It has a coating layer to be formed.

より詳細には、本実施形態に係るSn系合金めっき鋼板は、鋼板の少なくとも片面に、Ni及びSnを含み、溶融加熱処理にて一部又は全部のNiとSnの一部とが合金化せしめられたFe−Ni−Sn合金層と、かかるFe−Ni−Sn合金層上に位置し、島状のSnが生成された複合めっき層と、を有するSn系合金めっき鋼板上に、ジルコニウム酸化物を含有する皮膜層を有している。すなわち、本実施形態に係るSn系合金めっき鋼板は、複合めっき層上に上記皮膜層が生成されたものである。本実施形態に係るSn系合金めっき鋼板において、かかる皮膜層中におけるジルコニウム酸化物の含有量は、金属Zr量で片面当たり0.2mg/m以上50mg/m以下である。また、本実施形態に係るSn系合金めっき鋼板において、かかる皮膜層におけるジルコニウム酸化物のXPS(X−ray Photoelectron Spectroscopy:X線光電子分光法)によるZr3d5/2の結合エネルギーのピーク位置が、182.5eV以上182.9eV以下であるジルコニウム酸化物を含む。 More specifically, the Sn-based alloy-plated steel sheet according to the present embodiment contains Ni and Sn on at least one surface of the steel sheet, and a part or all of Ni and a part of Sn are alloyed by melt heat treatment. A zirconium oxide is placed on a Sn-based alloy-plated steel plate having a obtained Fe-Ni-Sn alloy layer and a composite plating layer located on the Fe-Ni-Sn alloy layer and in which island-shaped Sn is generated. Has a film layer containing. That is, in the Sn-based alloy-plated steel sheet according to the present embodiment, the above-mentioned film layer is formed on the composite plating layer. In the Sn-based alloy-plated steel sheet according to the present embodiment, the content of zirconium oxide in the film layer is 0.2 mg / m 2 or more and 50 mg / m 2 or less per side in terms of the amount of metal Zr. Further, in the Sn-based alloy plated steel plate according to the present embodiment, the peak position of the binding energy of Zr3d5 / 2 by XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) of the zirconium oxide in the film layer is 182. Contains zirconium oxides of 5 eV or more and 182.9 eV or less.

[1.1 鋼板]
本実施形態に係るSn系合金めっき鋼板に母材として用いられる鋼板は、特に規定されるものではなく、一般的な容器用鋼板に用いられている鋼板であれば、任意のものを使用可能であり、例えば、低炭素鋼や極低炭素鋼などが挙げられる。
[1.1 Steel plate]
The steel sheet used as the base material for the Sn-based alloy-plated steel sheet according to the present embodiment is not particularly specified, and any steel sheet used for general container steel sheets can be used. Yes, for example, low carbon steel and ultra-low carbon steel can be mentioned.

[1.2 複合めっき層(Sn系合金めっき層)]
上記のような鋼板の少なくとも片面には、複合めっき層が生成される。この複合めっき層は、Ni及びSnを含み、溶融加熱処理にて一部又は全部のNiとSnの一部とが合金化せしめられたFe−Ni−Sn合金層と、かかるFe−Ni−Sn合金層上に位置する島状のSnと、から構成されている。
[1.2 Composite plating layer (Sn-based alloy plating layer)]
A composite plating layer is formed on at least one side of the steel sheet as described above. This composite plating layer contains a Fe-Ni-Sn alloy layer containing Ni and Sn, and a part or all of Ni and a part of Sn are alloyed by a melt heat treatment, and such Fe-Ni-Sn. It is composed of island-shaped Sn located on the alloy layer.

(Fe−Ni−Sn合金層)
Fe−Ni−Sn合金層は、耐食性を向上させる効果がある。これは、電気化学的に鉄よりも貴な金属であるNiとSnとがFeとの合金層を生成することで、Fe自体の耐食性も向上させることによる。
(Fe-Ni-Sn alloy layer)
The Fe—Ni—Sn alloy layer has the effect of improving corrosion resistance. This is because Ni and Sn, which are electrochemically noble metals than iron, form an alloy layer of Fe, thereby improving the corrosion resistance of Fe itself.

Niによる耐食性向上の効果は、複合めっき層を鋼板上に生成するために鋼板上に生成されるNiめっき層又はFe−Niめっき層中のNiの量によって決まる。Niの量が、Ni換算量として片面当たり2mg/m以上であれば、耐食性の効果が発現する。Niの量が多いほど耐食性向上の効果は増加する。Ni換算量として片面当たり200mg/m超過となると耐食性向上の効果は飽和し、それ以上に増やしても経済的に好ましくない。また、Ni換算量として片面当たり200mg/m以下であれば、耐硫化黒変性を優れたものとすることができる。このため、Niの量は、特に限定されないが、例えば上記を考慮すると、Ni換算量として片面当たり2mg/m以上200mg/m以下とすることができる。Niの量は、より好ましくは、Ni換算量として片面当たり2mg/m以上180mg/m以下である。なお、複合めっき層中のNi含有量は、Fe−Ni−Sn合金層中のNi含有量にも相当する。 The effect of improving the corrosion resistance by Ni is determined by the amount of Ni in the Ni plating layer or the Fe—Ni plating layer generated on the steel sheet in order to form the composite plating layer on the steel sheet. When the amount of Ni is 2 mg / m 2 or more per side as a Ni equivalent amount, the effect of corrosion resistance is exhibited. The larger the amount of Ni, the greater the effect of improving corrosion resistance. If the Ni conversion amount exceeds 200 mg / m 2 per side, the effect of improving the corrosion resistance is saturated, and even if it is increased more than that, it is economically unfavorable. Further, if the Ni conversion amount is 200 mg / m 2 or less per side, the sulfurization-resistant blackening can be made excellent. Therefore, the amount of Ni is especially but not limited to, for example, considering the above, it is possible to per side 2 mg / m 2 or more 200 mg / m 2 or less as Ni equivalent amount. The amount of Ni is more preferably 2 mg / m 2 or more and 180 mg / m 2 or less per side as a Ni conversion amount. The Ni content in the composite plating layer also corresponds to the Ni content in the Fe—Ni—Sn alloy layer.

[島状Sn]
Fe−Ni−Sn合金層上に生成される島状のSnは、耐食性と塗膜密着性とを向上させる効果がある。Snは、大気腐食環境下では鉄よりも貴な金属であり、バリア型皮膜としてFeの腐食を防ぐ一方で、酸性飲料缶のような酸性腐食環境下では、鉄を犠牲防食して、耐食性を向上させる。また、島状にSnが存在することで、アンカー効果、及び、海部に相当するFe−Ni−Sn合金層の存在による錫酸化物の成長抑制効果によって、塗膜密着性を向上させる。また、錫酸化物の成長が抑制されることで、黄変も抑制する効果がある。
[Island Sn]
The island-shaped Sn generated on the Fe—Ni—Sn alloy layer has an effect of improving corrosion resistance and coating film adhesion. Sn is a metal that is more noble than iron in an air-corrosion environment, and as a barrier-type film, it prevents Fe from corroding. On the other hand, in an acid-corrosion environment such as an acidic beverage can, it sacrifices iron to provide corrosion resistance. Improve. Further, the presence of Sn in an island shape improves the adhesion of the coating film by the anchor effect and the effect of suppressing the growth of tin oxide due to the presence of the Fe—Ni—Sn alloy layer corresponding to the sea part. Further, by suppressing the growth of tin oxide, there is an effect of suppressing yellowing.

島状Snは、Fe−Ni−Sn合金層ともに効果を発揮するため、島状SnにおけるSn量は、複合めっき層全体のSn量と、その効果について関連する。このような島状Snによる耐食性向上効果と塗膜密着性向上効果とを発揮するには、Snの量は、特に限定されないが、例えば、複合めっき層においてSn換算量として片面当たり0.1g/m以上であることが好ましい。Snの量が増加するにつれて、耐食性と塗膜密着性向上の効果は増加する。一方で、Sn換算量として片面当たり10g/m以下であると、密着性の低下やコストの上昇を抑制しつつ、耐食性向上の効果を十分に得ることができる。このため、Snの量は、複合めっき層において、Sn換算量として片面当たり0.1g/m以上10g/m以下であることが好ましい。Snの量は、より好ましくは、Sn換算量として片面当たり0.2g/m以上8g/m以下である。 Since the island-shaped Sn exerts an effect together with the Fe—Ni—Sn alloy layer, the Sn amount in the island-shaped Sn is related to the Sn amount of the entire composite plating layer and its effect. The amount of Sn is not particularly limited in order to exert the effect of improving the corrosion resistance and the effect of improving the adhesion of the coating film by the island-shaped Sn, but for example, in the composite plating layer, the Sn conversion amount is 0.1 g / g per side. It is preferably m 2 or more. As the amount of Sn increases, the effects of improving corrosion resistance and coating film adhesion increase. On the other hand, when the Sn conversion amount is 10 g / m 2 or less per side, the effect of improving the corrosion resistance can be sufficiently obtained while suppressing the decrease in adhesion and the increase in cost. Therefore, the amount of Sn is preferably 0.1 g / m 2 or more and 10 g / m 2 or less per side in terms of Sn conversion amount in the composite plating layer. The amount of Sn is more preferably 0.2 g / m 2 or more and 8 g / m 2 or less per side as a Sn conversion amount.

[1.3 ジルコニウム酸化物を含有する皮膜層]
本実施形態に係るSn系合金めっき鋼板は、上記複合めっき層の表面に、ジルコニウム酸化物を含有する皮膜層を有する。かかる皮膜層中におけるジルコニウム酸化物の含有量は、金属Zr量で片面当たり0.2mg/m以上50mg/m以下であり、XPSによるZr3d5/2の結合エネルギーのピーク位置が、182.5eV以上182.9eV以下であるジルコニウム酸化物を含む。
[1.3 Zirconium oxide-containing film layer]
The Sn-based alloy-plated steel sheet according to the present embodiment has a film layer containing a zirconium oxide on the surface of the composite plating layer. The content of zirconium oxide in such a film layer is 0.2 mg / m 2 or more and 50 mg / m 2 or less per side in terms of the amount of metal Zr, and the peak position of the binding energy of Zr3d5 / 2 by XPS is 182.5 eV. It contains a zirconium oxide having a value of 182.9 eV or less.

なお、上記Zr3d5/2とは、例えば「X線光電子分光法(表面分析化学選書)」(日本表面科学会編、日本、丸善株式会社、1998年7月)の83頁に記載されているSn3d5/2がSnの電子軌道を示すことと同様に、Zrの電子軌道を示す。Zr3d5/2の電子軌道に着目した理由は、光イオン化断面積の大きい電子軌道であり高い光電子強度を得られるからである。 The above Zr3d5 / 2 is described on page 83 of, for example, "X-ray photoelectron spectroscopy (surface analytical chemistry selection)" (edited by the Surface Science Society of Japan, Japan, Maruzen Co., Ltd., July 1998). In the same way that / 2 indicates the electron orbit of Sn, it indicates the electron orbit of Zr. The reason for paying attention to the electron orbital of Zr3d5 / 2 is that the electron orbital has a large photoionization cross section and a high photoelectron intensity can be obtained.

本実施形態に係るSn系合金めっき鋼板は、複合めっき層の表面に上記のジルコニウム酸化物と錫酸化物とが共存する皮膜層を有することで、耐硫化黒変性、耐黄変性、塗膜密着性をより一層向上させることができる。錫酸化物のみ、又は、ジルコニウム酸化物のみでは、耐黄変性、塗膜密着性、及び、耐硫化黒変性を十分に改善出来ない。この理由は定かではないが、本発明者らの詳細な調査により以下のように考えている。 The Sn-based alloy-plated steel sheet according to the present embodiment has a film layer in which the above-mentioned zirconium oxide and tin oxide coexist on the surface of the composite plating layer, so that it is resistant to blackening and yellowing, and adheres to the coating film. The sex can be further improved. The tin oxide alone or the zirconium oxide alone cannot sufficiently improve the yellowing resistance, the coating film adhesion, and the sulfurization blackening resistance. The reason for this is not clear, but the detailed investigation by the present inventors considers it as follows.

従来の、例えば、特許文献3又は4に示すようなSnめっき鋼板上にジルコニウム酸化物を生成させる方法は、陰極電解によるSnめっき表面からの水素発生に伴うpH上昇を利用してジルコニウム酸化物をSnめっき表面に生成させる方法であるが、特に陰極電流密度が大きい場合においては、急激に発生する水素自体がジルコニウム酸化物のSnめっき表面への析出を阻害するため、粗大なジルコニウム酸化物や酸素が欠乏した不安定なジルコニウム酸化物が生成され易いと考えられる。このため、ジルコニウム酸化物を含む皮膜のバリア性は不十分となり、SとSn、Feの反応により硫化黒変したり、経時による酸素透過により錫酸化物が成長し黄変したりする。また錫酸化物の成長に伴い塗膜密着性が劣る。発明者らの調査によると、これらの手法で生成されたジルコニウム酸化物は、XPSによるZr3d5/2の結合エネルギーのピーク位置が、181.9eV以上182.5eV未満であった。 In the conventional method of forming a zirconium oxide on a Sn-plated steel plate as shown in, for example, Patent Document 3 or 4, the zirconium oxide is produced by utilizing the pH increase accompanying hydrogen generation from the Sn-plated surface by cathode electrolysis. This is a method of generating on the Sn-plated surface, but especially when the cathode current density is high, the rapidly generated hydrogen itself inhibits the precipitation of zirconium oxide on the Sn-plated surface, so that coarse zirconium oxide or oxygen It is considered that unstable zirconium oxide deficient in cathode is likely to be produced. For this reason, the barrier property of the film containing the zirconium oxide becomes insufficient, and the reaction of S with Sn and Fe causes blackening of sulfide, and the permeation of oxygen over time causes the tin oxide to grow and turn yellow. Further, the adhesion of the coating film is inferior as the tin oxide grows. According to the investigation by the inventors, the peak position of the binding energy of Zr3d5 / 2 by XPS of the zirconium oxide produced by these methods was 181.9 eV or more and less than 182.5 eV.

そこで本発明者らは、これら粗大かつ酸素欠乏型の不安定なジルコニウム酸化物の改善を試み、XPSによるZr3d5/2の結合エネルギーのピーク位置が182.5eV以上182.9eV以下であるジルコニウム酸化物をSn系合金めっき鋼板上に生成させることで経時による黄変や硫化黒変、塗膜密着性を改善することが出来ることが分かった。これは、従来よりも高い結合エネルギーを有するジルコニウム酸化物により、ジルコニウム化合物の安定性が増しバリア性が向上したためと推定している。 Therefore, the present inventors attempted to improve these coarse and oxygen-deficient unstable zirconium oxides, and the peak position of the binding energy of Zr3d5 / 2 by XPS is 182.5 eV or more and 182.9 eV or less. It was found that yellowing, blackening of sulfide, and coating adhesion with time can be improved by forming the above on a Sn-based alloy-plated steel sheet. It is presumed that this is because the zirconium oxide, which has a higher binding energy than before, increases the stability of the zirconium compound and improves the barrier property.

結合エネルギーが大きいほどジルコニウム酸化物の安定性、バリア性は向上するが、過剰である場合は塗膜密着性が劣る傾向にあることから、Zr3d5/2の結合エネルギーのピーク位置は182.5eV以上182.9eV以下である必要があり、182.6eV以上182.8eV以下であればより好ましい。結合エネルギー位置が182.5eV未満の場合、ジルコニウム酸化物の安定性、バリア性が不十分であり、耐硫化黒変性や耐黄変性に劣る。一方、結合エネルギー位置が182.9eVを超える場合は塗膜密着性に劣るため好ましくない。なお、XPSにおいては、試料の帯電等による影響でスペクトル、さらはピーク位置がシフトする(チャージシフト)可能性があるため、試料の表面に吸着している汚染物質(有機物の炭素)によるピーク位置補正を行う。具体的には、試料の表面で検出された炭素(C1s)のピーク位置が284.8eVになるように全体のスペクトルをシフトさせた上で、Zr3d5/2の結合エネルギー位置を求めた。 The greater the binding energy, the better the stability and barrier properties of the zirconium oxide, but if it is excessive, the coating film adhesion tends to be inferior. Therefore, the peak position of the binding energy of Zr3d5 / 2 is 182.5 eV or more. It needs to be 182.9 eV or less, and more preferably 182.6 eV or more and 182.8 eV or less. When the binding energy position is less than 182.5 eV, the stability and barrier property of the zirconium oxide are insufficient, and the sulfurization blackening resistance and the yellowing resistance are inferior. On the other hand, when the binding energy position exceeds 182.9 eV, the adhesion to the coating film is inferior, which is not preferable. In XPS, the spectrum and peak position may shift (charge shift) due to the influence of charge of the sample, so the peak position due to contaminants (organic carbon) adsorbed on the surface of the sample. Make corrections. Specifically, the binding energy position of Zr3d5 / 2 was determined after shifting the entire spectrum so that the peak position of carbon (C1s) detected on the surface of the sample was 284.8 eV.

前記ジルコニウム酸化物の付着量は金属Zr量で0.2mg/m以上50mg/m以下である必要がある。0.2mg/m未満である場合は耐硫化黒変性に劣り、50mg/mを超える場合は塗膜密着性に劣る。好ましい範囲は0.5mg/m以上25mg/m以下、より好ましい範囲は1.0mg/m以上10mg/m以下である。上記のZrの付着量は、本実施形態に係る皮膜層を表面に生成させたSn系合金めっき鋼板を、例えば、フッ酸と硫酸などの酸性溶液に浸漬して溶解し、得られた溶解液を高周波誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma:ICP)発光分析法などの化学分析によって測定された値とする。あるいは、上記のZrの付着量は、蛍光X線測定によって求めても構わない。 The amount of the zirconium oxide adhered needs to be 0.2 mg / m 2 or more and 50 mg / m 2 or less in terms of the amount of metal Zr. If it is less than 0.2 mg / m 2 , it is inferior in sulfurization blackening resistance, and if it exceeds 50 mg / m 2 , it is inferior in coating film adhesion. The preferred range is 0.5 mg / m 2 or more and 25 mg / m 2 or less, and the more preferable range is 1.0 mg / m 2 or more and 10 mg / m 2 or less. The amount of Zr adhered is determined by immersing a Sn-based alloy-plated steel plate having a film layer according to the present embodiment on its surface in an acidic solution such as hydrofluoric acid and sulfuric acid to dissolve it. Is a value measured by chemical analysis such as high frequency inductively coupled plasma (ICP) emission spectrometry. Alternatively, the amount of Zr attached may be determined by fluorescent X-ray measurement.

また、上記皮膜層は、錫酸化物を含むことが好ましい。錫酸化物は、皮膜層にバリア性を付与する成分であり、皮膜層の耐硫化黒変性及び耐黄変性の向上に寄与する。特に、皮膜層が上述したジルコニウム酸化物と錫酸化物とを同時に含むことにより、それぞれが単独で含有される場合と比較して、耐硫化黒変性及び耐黄変性がより一層向上する。 Further, the film layer preferably contains a tin oxide. Tin oxide is a component that imparts barrier properties to the film layer, and contributes to the improvement of sulfurization blackening resistance and yellowing resistance of the film layer. In particular, when the film layer contains the above-mentioned zirconium oxide and tin oxide at the same time, the sulfurization blackening resistance and the yellowing resistance are further improved as compared with the case where each is contained alone.

上記の皮膜層における錫酸化物の還元に要する電気量は0.2mC/cm以上5.0mC/cm以下であることが好ましい。錫酸化物の還元に要する電気量が5.0mC/cm以下であると、初期より黄みを帯びていたり、塗膜密着性が低下したりすることを防止することができる。一方、錫酸化物の還元に要する電気量が0.2mC/cm以上の場合、耐硫化黒変性を十分に優れたものとすることができる。好ましくは0.5mC/cm以上2.0mC/cm以下である。 The amount of electricity required for reduction of tin oxide in the above film layer is preferably 0.2 mC / cm 2 or more and 5.0 mC / cm 2 or less. When the amount of electricity required for the reduction of the tin oxide is 5.0 mC / cm 2 or less, it is possible to prevent yellowing from the initial stage and deterioration of the coating film adhesion. On the other hand, when the amount of electricity required for the reduction of the tin oxide is 0.2 mC / cm 2 or more, the sulfurization blackening resistance can be sufficiently excellent. It is preferably 0.5 mC / cm 2 or more and 2.0 mC / cm 2 or less.

錫酸化物の還元に要する電気量は、窒素ガスのバブリング等に溶存酸素を除去した0.001mol/Lの臭化水素酸水溶液中で0.06mA/cmの定電流で本発明のSn系合金めっき鋼板を陰極電解し、錫酸化物を還元除去する時間と電流との積から求めることができる。 The amount of electricity required for the reduction of tin oxide is 0.06 mA / cm 2 in a 0.001 mol / L hydrobromic acid aqueous solution from which dissolved oxygen has been removed by bubbling nitrogen gas, etc., and the Sn system of the present invention. It can be obtained from the product of the time and current for cathodic electrolysis of an alloy-plated steel plate to reduce and remove tin oxide.

なお、上記のジルコニウム酸化物と錫酸化物とを含有する皮膜層は、両者の混合状態であっても酸化物の固溶体であってもよく、その存在状態を問わない。また、これらの酸化物中にFe、Ni、Cr、Ca、P、Na、Mg、Al、Si等のような、如何なる元素が含まれていても何ら問題ない。 The film layer containing the zirconium oxide and the tin oxide may be in a mixed state of both or in a solid solution of the oxide, and its existence state does not matter. Further, there is no problem even if any element such as Fe, Ni, Cr, Ca, P, Na, Mg, Al, Si and the like is contained in these oxides.

また、本実施形態に係るSn系合金めっき鋼板は、少なくとも一方の面に複合めっき層及び皮膜層を有すればよく、他方の面に、複合めっき層又は皮膜層のいずれか一方のみを有してもよいし、複合めっき層及び皮膜層の両方を有していなくてもよい。また、上記Sn系合金めっき鋼板は、両面に複合めっき層及び皮膜層を有していてもよい。また、本実施形態に係るSn系合金めっき鋼板は、上記他方の面に、他の成分で構成される層や皮膜を有していてもよい。 Further, the Sn-based alloy-plated steel sheet according to the present embodiment may have a composite plating layer and a coating layer on at least one surface, and has only one of the composite plating layer and the coating layer on the other surface. It may or may not have both a composite plating layer and a coating layer. Further, the Sn-based alloy-plated steel sheet may have a composite plating layer and a coating layer on both sides. Further, the Sn-based alloy-plated steel sheet according to the present embodiment may have a layer or a film composed of other components on the other surface.

また、本実施形態に係るSn系合金めっき鋼板は、いかなる方法により製造されてもよいが、例えば、以下に説明するSn系合金めっき鋼板の製造方法により、製造することができる。 Further, the Sn-based alloy-plated steel sheet according to the present embodiment may be manufactured by any method, and for example, it can be manufactured by the Sn-based alloy-plated steel sheet manufacturing method described below.

<2. Sn系合金めっき鋼板の製造方法>
次に、本実施形態に係るSn系合金めっき鋼板の製造方法について説明する。本実施形態に係るSn系合金めっき鋼板の製造方法は、鋼板の少なくとも片面に、Ni及びSnを含み、溶融加熱処理にて一部又は全部のNiとSnの一部とが合金化せしめられたFe−Ni−Sn合金層と、当該Fe−Ni−Sn合金層上に位置する島状のSnと、が形成された複合めっき層を有するSn系合金めっき鋼板を、ジルコニウムイオンを含む溶液中への浸漬又はジルコニウムイオンを含む溶液中での陰極電解処理により、前記複合めっき層上にジルコニウム酸化物を生成させ、当該Sn系合金めっき鋼板について電解質溶液中で陽極電解処理を実施する。
また、前記陽極電解処理の電気量は、0.1/dm以上6.4C/dm以下である。
なお、本実施形態においては、上記陰極電解処理に先立ち、鋼板を準備するとともに、鋼板の少なくとも片面上に複合めっき層を形成する。
<2. Manufacturing method of Sn-based alloy plated steel sheet>
Next, a method for manufacturing a Sn-based alloy-plated steel sheet according to the present embodiment will be described. In the method for producing a Sn-based alloy-plated steel sheet according to the present embodiment, at least one side of the steel sheet contains Ni and Sn, and a part or all of Ni and a part of Sn are alloyed by melt heat treatment. A Sn-based alloy-plated steel sheet having a composite plating layer in which a Fe-Ni-Sn alloy layer and an island-shaped Sn located on the Fe-Ni-Sn alloy layer are formed is placed in a solution containing zirconium ions. A tin oxide oxide is generated on the composite plating layer by immersion or a cathode electrolysis treatment in a solution containing zirconium ions, and the Sn-based alloy-plated steel sheet is subjected to an anode electrolysis treatment in an electrolyte solution.
The amount of electricity in the anode electrolysis treatment is 0.1 / dm 2 or more and 6.4 C / dm 2 or less.
In this embodiment, a steel sheet is prepared and a composite plating layer is formed on at least one surface of the steel sheet prior to the cathode electrolysis treatment.

[2.1 鋼板の準備]
まず、Sn系合金めっき鋼板の母材となる鋼板を準備する。用いる鋼板の製造方法や材質は、特に規定されるものではなく、例えば、鋳造から熱間圧延、酸洗、冷間圧延、焼鈍、調質圧延等の工程を経て製造されたものを挙げることができる。
[2.1 Preparation of steel plate]
First, a steel sheet to be a base material of a Sn-based alloy-plated steel sheet is prepared. The manufacturing method and material of the steel sheet to be used are not particularly specified, and examples thereof include those manufactured through processes such as casting, hot rolling, pickling, cold rolling, annealing, and temper rolling. it can.

[2.2 複合めっき層の形成]
次いで、鋼板の少なくとも一方の表面上に、Fe−Ni−Sn合金層上に、島状のSnが生成された複合めっき層を形成する。
複合めっき層は、鋼板上に下地となるNiめっき層又はFe−Niめっき層を形成し、更にこのNiめっき層又はFe−Niめっき層の上にSnめっき層を形成した後、加熱溶融処理を施すことで生成される。つまり、溶融加熱処理によって、鋼板のFeと、Niめっき層のNiと、Snめっき層の一部のSnと、が合金化して、Fe−Ni−Sn合金層が生成されるとともに、残部のSnめっき層が島状Snとなる。
[2.2 Formation of composite plating layer]
Next, on at least one surface of the steel sheet, a composite plating layer in which island-shaped Sn is generated is formed on the Fe—Ni—Sn alloy layer.
In the composite plating layer, a Ni plating layer or a Fe-Ni plating layer as a base is formed on the steel sheet, and a Sn plating layer is further formed on the Ni plating layer or the Fe-Ni plating layer, and then heat melting treatment is performed. It is generated by applying. That is, by the melt heat treatment, Fe of the steel sheet, Ni of the Ni plating layer, and Sn of a part of the Sn plating layer are alloyed to form an Fe—Ni—Sn alloy layer, and the remaining Sn is formed. The plating layer becomes island-shaped Sn.

Niめっき及びFe−Niめっきの方法としては、特に規定するものではないが、公知の電気めっき法を用いることが可能であり、例えば、硫酸浴や塩化物浴を用いためっき法を挙げることができる。 The Ni plating and Fe-Ni plating methods are not particularly specified, but known electroplating methods can be used, and examples thereof include a plating method using a sulfuric acid bath or a chloride bath. it can.

Snめっきを、上記Niめっき層又はFe−Niめっき層の表面に施す方法としては、特に規定するものではないが、例えば公知の電気めっき法が好ましい。電気めっき法としては、例えば、周知のフェロスタン浴やハロゲン浴やアルカリ浴などを用いた電解法を利用することができる。 The method of applying Sn plating to the surface of the Ni plating layer or the Fe—Ni plating layer is not particularly specified, but for example, a known electroplating method is preferable. As the electroplating method, for example, an electrolytic method using a well-known ferrostan bath, halogen bath, alkaline bath, or the like can be used.

Snめっき後には、Snの融点である231.9℃以上に、めっきされた鋼板を加熱する加熱溶融処理を施す。この加熱溶融処理によって、Snめっきが溶融して、下地のNiめっき層又はFe−Niめっき層と合金化し、Fe−Ni−Sn合金層が生成され、更に、島状のSn層が生成される。 After Sn plating, heat melting treatment is performed to heat the plated steel sheet to 231.9 ° C. or higher, which is the melting point of Sn. By this heat melting treatment, the Sn plating is melted and alloyed with the underlying Ni plating layer or Fe-Ni plating layer to form an Fe-Ni-Sn alloy layer, and further, an island-shaped Sn layer is generated. ..

以下では、本実施形態に係るジルコニウム酸化物を含有する皮膜層の生成方法について、説明する。 Hereinafter, a method for forming a film layer containing a zirconium oxide according to the present embodiment will be described.

[2.3 陰極電解処理]
本実施形態に係る皮膜層を生成するためには、まず、Sn系合金めっき鋼板の複合めっき層上に対して、ジルコニウム酸化物を含有するジルコニウム酸化物層を生成する。
[2.3 Cathode electrolysis treatment]
In order to generate the film layer according to the present embodiment, first, a zirconium oxide layer containing a zirconium oxide is generated on the composite plating layer of the Sn-based alloy-plated steel sheet.

ジルコニウム酸化物を含有するジルコニウム酸化物層は、ジルコニウムイオンを含む溶液中にSn系合金めっき鋼板を浸漬する、又は、ジルコニウムイオンを含む溶液中で陰極電解処理を行うことにより、Sn合金系めっき鋼板上に生成することができる。ただし、浸漬処理では、下地であるSn系合金めっき鋼板の表面がエッチングされることでジルコニウム酸化物を含有するジルコニウム酸化物層が生成されるため、その付着量が不均一になりやすく、また、処理時間も長くなるため、工業生産的には不利である。一方、陰極電解処理では、強制的な電荷移動及び鋼板界面での水素発生による表面清浄化とpH上昇による付着促進効果も相まって、均一な皮膜を得ることができる。更に、この陰極電解処理において、処理液中に硝酸イオンとアンモニウムイオンとが共存することにより、数秒から数十秒程度の短時間処理が可能であることから、工業的には極めて有利である。従って、本実施形態に係るジルコニウム酸化物を含有するジルコニウム酸化物層の生成には、陰極電解による方法を利用することが好ましい。 The zirconium oxide layer containing a zirconium oxide is obtained by immersing a Sn-based alloy-plated steel sheet in a solution containing zirconium ions or performing a cathode electrolysis treatment in a solution containing zirconium ions to perform a Sn-based alloy-based galvanized steel sheet. Can be generated on. However, in the dipping treatment, the surface of the Sn-based alloy-plated steel sheet, which is the base, is etched to form a zirconium oxide layer containing a zirconium oxide, so that the amount of adhesion tends to be non-uniform. Since the processing time is long, it is disadvantageous for industrial production. On the other hand, in the cathode electrolysis treatment, a uniform film can be obtained in combination with the forced charge transfer, the surface cleaning by hydrogen generation at the steel sheet interface, and the adhesion promoting effect by increasing the pH. Further, in this cathode electrolysis treatment, the coexistence of nitrate ions and ammonium ions in the treatment liquid enables short-time treatment of about several seconds to several tens of seconds, which is extremely advantageous industrially. Therefore, it is preferable to use the method by cathode electrolysis for forming the zirconium oxide layer containing the zirconium oxide according to the present embodiment.

陰極電解処理を実施する溶液中のジルコニウムイオンの濃度は、生産設備や生産速度(能力)に応じて適宜調整すればよいが、例えば、ジルコニウムイオン濃度は、100ppm以上4000ppm以下であることが好ましい。また、ジルコニウムイオンを含む溶液中には、フッ素イオン、アンモニウムイオン、硝酸イオン、硫酸イオンなど、他の成分が含まれていても何ら問題ない。 The concentration of zirconium ions in the solution to be subjected to the cathode electrolysis treatment may be appropriately adjusted according to the production equipment and the production rate (capacity), but for example, the zirconium ion concentration is preferably 100 ppm or more and 4000 ppm or less. Further, there is no problem even if other components such as fluorine ion, ammonium ion, nitrate ion and sulfate ion are contained in the solution containing zirconium ion.

ここで、陰極電解する溶液(陰極電解液)の液温は、特に規定するものではないが、例えば、10℃以上50℃以下の範囲とすることが好ましい。50℃以下で陰極電解を行うことにより、非常に細かい粒子により生成された、緻密で均一な皮膜組織の生成が可能となる。また、液温が50℃以下とすることにより、生成されるジルコニウム酸化物皮膜組織中における欠陥、割れ、マイクロクラック等の発生を防止し、塗膜密着性の低下を防止することができる。また、液温が10℃以上である場合には、皮膜の生成効率良好なものとすることができ、かつ、夏場など外気温が高い場合であっても溶液の冷却を不要とすることができ、経済的である。 Here, the liquid temperature of the solution for cathodic electrolysis (cathode electrolytic solution) is not particularly specified, but is preferably in the range of, for example, 10 ° C. or higher and 50 ° C. or lower. Cathodic electrolysis at 50 ° C. or lower enables the formation of a dense and uniform film structure formed by very fine particles. Further, by setting the liquid temperature to 50 ° C. or lower, it is possible to prevent the occurrence of defects, cracks, microcracks and the like in the generated zirconium oxide film structure, and to prevent deterioration of the coating film adhesion. Further, when the liquid temperature is 10 ° C. or higher, the film formation efficiency can be made good, and cooling of the solution can be unnecessary even when the outside air temperature is high such as in summer. , Economical.

また、陰極電解液のpHは、特に規定するものではないが、3以上5以下であることが好ましい。pHが3以上であれば、ジルコニウム酸化物の生成効率を優れたものとすることができ、pHが5以下であれば、溶液中に沈殿が多量に発生することを防止し、連続生産性を良好にすることができる。 The pH of the cathode electrolyte is not particularly specified, but is preferably 3 or more and 5 or less. When the pH is 3 or more, the production efficiency of zirconium oxide can be made excellent, and when the pH is 5 or less, a large amount of precipitation is prevented from being generated in the solution, and continuous productivity is improved. Can be good.

なお、陰極電解液のpHを調整したり電解効率を上げたりするために、陰極電解液中に、例えば硝酸、アンモニア水等を添加してもよい。 In addition, for example, nitric acid, aqueous ammonia, or the like may be added to the cathode electrolytic solution in order to adjust the pH of the cathode electrolytic solution or increase the electrolytic efficiency.

また、陰極電解する際の電流密度は、例えば、0.05A/dm以上50A/dm以下にすることが好ましい。電流密度が0.05A/dm以上である場合には、ジルコニウム酸化物の生成効率を十分に高くすることができ、安定的なジルコニウム酸化物を含有する皮膜層の生成が可能となり、耐硫化黒変性や耐黄変性、塗装後耐食性を十分に優れたものとすることができる。電流密度が50A/dm以下である場合には、ジルコニウム酸化物の生成効率を適度にすることができ、粗大かつ密着性に劣るジルコニウム酸化物の生成を抑制することができる。より好ましい電流密度の範囲は、1A/dm以上10A/dm以下である。 Further, the current density at the time of cathode electrolysis is preferably, for example, 0.05 A / dm 2 or more and 50 A / dm 2 or less. When the current density is 0.05 A / dm 2 or more, the production efficiency of zirconium oxide can be sufficiently increased, a stable film layer containing zirconium oxide can be produced, and sulfurization resistance can be generated. It can be made sufficiently excellent in blackening resistance, yellowing resistance, and corrosion resistance after painting. When the current density is 50 A / dm 2 or less, the production efficiency of zirconium oxide can be made appropriate, and the production of coarse and inferior zirconium oxide can be suppressed. A more preferable range of current densities is 1 A / dm 2 or more and 10 A / dm 2 or less.

なお、ジルコニウム酸化物層の生成に際して、陰極電解の時間は、問うものではない。狙いとするZr付着量に対し、電流密度に応じて適宜陰極電解の時間を調整すればよい。 When forming the zirconium oxide layer, the time for cathode electrolysis does not matter. The time of cathode electrolysis may be appropriately adjusted according to the current density with respect to the target amount of Zr adhered.

陰極電解に用いられる溶液の溶媒としては、例えば、蒸留水等を使用することができるが、蒸留水等の水に規定されるものではなく、溶解する材料や生成方法等に応じて、適宜選択することが可能である。 As the solvent of the solution used for cathode electrolysis, for example, distilled water or the like can be used, but it is not specified in water such as distilled water and is appropriately selected depending on the material to be dissolved, the production method and the like. It is possible to do.

陰極電解中のジルコニウムは、例えば、HZrFのようなジルコニウム錯体をジルコニウムの供給源として使用できる。上記のようなZr錯体中のZrは、陰極電極界面におけるpHの上昇によりZr4+となって陰極電解液中に存在する。このようなZrイオンは、陰極電解液中で更に反応し、ジルコニウム酸化物となる。電解液中にリン酸を含む場合は、リン酸ジルコニウムが生成する場合もある。 Zirconium in the cathodic electrolysis may be used, for example, zirconium complexes such as H 2 ZrF 6 as a source of zirconium. Zr in the Zr complex as described above becomes Zr 4+ due to an increase in pH at the cathode electrode interface and exists in the cathode electrolytic solution. Such Zr ions further react in the cathode electrolyte to form a zirconium oxide. When phosphoric acid is contained in the electrolytic solution, zirconium phosphate may be produced.

また、陰極電解する際の通電パターンとしては、連続通電であっても断続通電であっても何ら問題はない。 Further, as the energization pattern at the time of cathode electrolysis, there is no problem whether it is continuous energization or intermittent energization.

陰極電解時には陰極電解に用いる溶液と鋼板の相対流速を50m/分以上とすることが好ましい。相対流速が50mp分以上であれば、通電時の水素発生に伴う鋼板表面のpHを均一としやすく、粗大なジルコニウム酸化物が生成することを抑制できる。なお、相対流速の上限は特に規定するものではない。 At the time of cathodic electrolysis, the relative flow velocity between the solution used for cathodic electrolysis and the steel sheet is preferably 50 m / min or more. When the relative flow velocity is 50 mp or more, the pH of the steel sheet surface due to hydrogen generation during energization can be easily made uniform, and the formation of coarse zirconium oxide can be suppressed. The upper limit of the relative flow velocity is not particularly specified.

[2.4 陽極電解処理]
本実施形態に係るジルコニウム酸化物を含有する皮膜層は、上記のジルコニウム酸化物を含有するジルコニウム酸化物層を生成させたSn系合金めっき鋼板を、電解質溶液中で陽極電解処理することで得られる。なお、このような陽極電解処理により、通常、上述したジルコニウム酸化物に加えて、錫酸化物も同時に生成する。用いられる電解質溶液は、具体的な成分については特に規定するものではないが、液性については、弱酸性からアルカリ性の電解質溶液とすることが好ましい。ここでいう中性からアルカリ性の電解質とは、pHが3以上14以下の処理液のことを意味する。pHがこの範囲であれば、電解質溶液中での複合めっき層の溶解が緩やかとなるため、本実施形態に係る安定型錫酸化物を含有する皮膜層を安定に生成することができる。
[2.4 Anode electrolysis treatment]
The film layer containing a zirconium oxide according to the present embodiment can be obtained by subjecting a Sn-based alloy-plated steel sheet having the above-mentioned zirconium oxide-containing zirconium oxide layer to an anodic electrolysis treatment in an electrolyte solution. .. In addition to the above-mentioned zirconium oxide, tin oxide is usually produced at the same time by such anodic electrolysis treatment. The electrolyte solution used is not particularly specified for specific components, but it is preferable that the electrolyte solution is a weakly acidic to alkaline electrolyte solution. The neutral to alkaline electrolyte referred to here means a treatment liquid having a pH of 3 or more and 14 or less. When the pH is in this range, the composite plating layer is slowly dissolved in the electrolyte solution, so that the film layer containing the stable tin oxide according to the present embodiment can be stably formed.

上記の陽極電解のための電解質溶液(処理液)の例として、アルカリ及びアルカリ土類金属の水酸化物や炭酸塩、リン酸塩、有機酸塩、ホウ酸塩、硫酸塩などを挙げることができ、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、二リン酸ナトリウム、クエン酸三ナトリウム、一酒石酸アンモニウム、硫酸ナトリウムなどがある。これらの成分の濃度は、特に規定するものではなく、電気伝導度として0.1S/m以上を満たす濃度とすることが好ましい。濃度の上限も特に規定はしないが、濃度が大き過ぎる場合は保管時に沈殿し、配管詰まり等の障害を引き起こす可能性があるため、各電解質の0℃における溶解度以下とすることが好ましい。上記成分の濃度は、好ましくは、電気伝導度で0.5S/m以上4S/m以下を満たす濃度であり、より好ましくは、電気伝導度で1S/m以上2.5S/m以下を満たす濃度である。なお、電気伝導度は、市販の電気伝導度計を用いて測定すればよく、例えば、東亜ディーケーケー株式会社製の電気伝導率セルCT−27112B等を用いることが可能である。 Examples of the electrolyte solution (treatment solution) for the above anode electrolysis include hydroxides, carbonates, phosphates, organic acid salts, borates, sulfates, etc. of alkaline and alkaline earth metals. It can be made, for example, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium diphosphate, trisodium citrate, ammonium monotartrate, sodium sulfate and the like. The concentration of these components is not particularly specified, and it is preferable that the concentration satisfies 0.1 S / m or more as the electrical conductivity. The upper limit of the concentration is not particularly specified, but if the concentration is too high, it may precipitate during storage and cause troubles such as clogging of pipes. Therefore, it is preferable that the solubility of each electrolyte at 0 ° C. or less. The concentration of the above component is preferably a concentration satisfying 0.5 S / m or more and 4 S / m or less in electrical conductivity, and more preferably a concentration satisfying 1 S / m or more and 2.5 S / m or less in electrical conductivity. Is. The electrical conductivity may be measured using a commercially available electrical conductivity meter, and for example, an electrical conductivity cell CT-27112B manufactured by DKK-TOA CORPORATION can be used.

前記陽極電解処理の電気量は0.1C/dm以上6.4C/dm以下であることが好ましい。電気量が0.1C/dm以上の場合、電気量を十分な量とすることができ、本実施形態に係るジルコニウム酸化物を含有する皮膜層を安定的に得ることができる。電気量が6.4C/dm以下である場合は、錫酸化物の過度の増加を防止し、外観が黄みを帯びることを防止できる。より好ましい範囲は、0.2C/dm以上3.2C/dm以下、より一層好ましい範囲は0.4C/dm以上2.0C/dm以下である。 Electric quantity of the anodic electrolysis treatment is preferably 0.1 C / dm 2 or more 6.4C / dm 2 or less. When the amount of electricity is 0.1 C / dm 2 or more, the amount of electricity can be set to a sufficient amount, and the film layer containing the zirconium oxide according to the present embodiment can be stably obtained. When the amount of electricity is 6.4 C / dm 2 or less, it is possible to prevent an excessive increase in tin oxide and prevent the appearance from becoming yellowish. A more preferred range, 0.2 C / dm 2 or more 3.2C / dm 2 or less, even more preferred range is 0.4C / dm 2 or more 2.0 C / dm 2 or less.

陽極電解する溶液の液温は、特に規定するものではないが、好ましくは5℃以上60℃以下の範囲であり、さらに好ましくは15℃以上50℃以下の範囲である。温度が十分に高い場合には、電解効率を十分なものとすることができ、本実施形態に係るジルコニウム酸化物及び錫酸化物を容易に生成させることができる。一方、温度を上記上限値以下とすることにより、溶液の蒸発を防止し、作業性や操業安定性を良好にすることができる。 The liquid temperature of the solution for anodic electrolysis is not particularly specified, but is preferably in the range of 5 ° C. or higher and 60 ° C. or lower, and more preferably in the range of 15 ° C. or higher and 50 ° C. or lower. When the temperature is sufficiently high, the electrolysis efficiency can be made sufficient, and the zirconium oxide and tin oxide according to the present embodiment can be easily produced. On the other hand, by setting the temperature to the above upper limit value or less, evaporation of the solution can be prevented and workability and operational stability can be improved.

陽極電解する際の電流密度は、特に規定するものではないが、例えば、0.2A/dm以上10A/dm以下の範囲とすることが好ましい。電流密度が0.2A/dm以上10A/dm以下である場合には、本実施形態に係る安定型錫酸化物を均一かつ安定に生成できる。具体的には、電流密度が0.2A/dm以上である場合には、電解処理時間を比較的短くすることができ、複合めっき層の溶解に伴う塗装後耐食性の低下を防止することができる。一方、電流密度が10A/dm以下である場合には、Sn系合金めっき鋼板上での水素発生を抑制し、pH上昇に伴うSnめっき層の溶解を防止することができるため生産効率上好ましく、均一な錫酸化物生成により耐硫化黒変性や耐黄変性を十分なものとすることができる。好ましい電流密度範囲は、1.0A/dm以上5A/dm以下である。 The current density during anodic electrolysis is not particularly specified, but is preferably in the range of 0.2 A / dm 2 or more and 10 A / dm 2 or less, for example. When the current density is 0.2 A / dm 2 or more and 10 A / dm 2 or less, the stable tin oxide according to the present embodiment can be uniformly and stably produced. Specifically, when the current density is 0.2 A / dm 2 or more, the electrolytic treatment time can be relatively shortened, and the deterioration of the corrosion resistance after coating due to the dissolution of the composite plating layer can be prevented. it can. On the other hand, when the current density is 10 A / dm 2 or less, hydrogen generation on the Sn-based alloy-plated steel sheet can be suppressed and dissolution of the Sn-plated layer due to an increase in pH can be prevented, which is preferable in terms of production efficiency. , Sufficient black sulphurization resistance and yellowing resistance can be achieved by producing uniform tin oxide. The preferred current density range is 1.0 A / dm 2 or more and 5 A / dm 2 or less.

陽極電解の時間については、特に規定するものではない。電流密度や電極長さや生産速度(通板速度)に応じて、任意に決めることが可能である。 The time for anodic electrolysis is not specified. It can be arbitrarily determined according to the current density, the electrode length, and the production speed (plate passing speed).

陽極電解に用いられる溶液の溶媒としては、例えば、蒸留水等を使用することができるが、蒸留水等の水に制限されるものではない。また、陽極電解する際の通電パターンとしては、連続通電であっても断続通電であっても何ら問題はない。 As the solvent of the solution used for anodic electrolysis, for example, distilled water or the like can be used, but the solvent is not limited to water such as distilled water. Further, as the energization pattern at the time of anodic electrolysis, there is no problem whether it is continuous energization or intermittent energization.

実施例及び比較例を示しながら、本発明に係るSn系合金めっき鋼板及びそ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、あくまでも本発明に係るSn系合金めっき鋼板及びその製造方法の一例にすぎず、本発明に係るSn系合金めっき鋼板及びその製造方法が下記の例に限定されるものではない。 The Sn-based alloy-plated steel sheet and the method for producing the same according to the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples. The examples shown below are merely examples of the Sn-based alloy-plated steel sheet and its manufacturing method according to the present invention, and the Sn-based alloy-plated steel sheet and its manufacturing method according to the present invention are limited to the following examples. It's not a thing.

<試験材>
板厚0.2mmの低炭素冷延鋼板に対し、前処理として、電解アルカリ脱脂、水洗、希硫酸浸漬酸洗、水洗した後、硫酸浴にてNiめっきをした。Niの付着量は、Ni換算量で片面当たり1mg/m以上300mg/m以下の範囲とした。更に、Niめっきの上に、フェノールスルホン酸浴を用いて、電気Snめっきを施した。Snの付着量は、Sn換算量で片面当たり0.08g/m以上15g/m以下の範囲とした。このように作製したNiめっき層及びSnめっき層を有する鋼板を加熱溶融処理して、複合めっき層の生成されたSn系合金めっき鋼板を作製した。なお、複合めっき層中のNi及びSnの付着量は、複合めっき層生成後の鋼板を10%硝酸に浸漬して、Ni及びSnを含む複合めっき層を溶解し、得られた溶解液中のNi及びSnをICP発光分析法(リガク社製ZSX Primus)で求めることで特定した。
<Test material>
A low-carbon cold-rolled steel sheet having a plate thickness of 0.2 mm was subjected to electrolytic alkali degreasing, water washing, dilute sulfuric acid immersion pickling, and water washing as pretreatment, and then Ni-plated in a sulfuric acid bath. The amount of Ni adhered was in the range of 1 mg / m 2 or more and 300 mg / m 2 or less per side in terms of Ni conversion amount. Further, on the Ni plating, electric Sn plating was performed using a phenol sulfonic acid bath. The amount of Sn adhered was in the range of 0.08 g / m 2 or more and 15 g / m 2 or less per side in terms of Sn conversion amount. The steel sheet having the Ni-plated layer and the Sn-plated layer thus produced was heat-melted to produce a Sn-based alloy-plated steel sheet in which the composite plating layer was formed. The amount of Ni and Sn adhered to the composite plating layer was determined by immersing the steel sheet after forming the composite plating layer in 10% nitric acid to dissolve the composite plating layer containing Ni and Sn, and in the obtained solution. Ni and Sn were identified by obtaining them by the ICP emission analysis method (ZSX Primus manufactured by Rigaku Co., Ltd.).

上記のように作製したSn系合金めっき鋼板を、フッ化ジルコニウムを含む水溶液中で陰極電解し、Sn系合金めっき鋼板上にジルコニウム酸化物層を生成した。電流密度、流速、pH、浴温は適宜変更した。Zr付着量は、蛍光X線法(リガク社製ZSX Primus)により測定することで特定した。 The Sn-based alloy-plated steel sheet produced as described above was cathodically electrolyzed in an aqueous solution containing zirconium fluoride to form a zirconium oxide layer on the Sn-based alloy-plated steel sheet. The current density, flow velocity, pH, and bath temperature were changed as appropriate. The amount of Zr adhered was specified by measuring by a fluorescent X-ray method (ZSX Primus manufactured by Rigaku Co., Ltd.).

更に、ジルコニウム酸化物層を生成させたSn系合金めっき鋼板を、電気伝導度2.0S/mの炭酸水素ナトリウム溶液中で陽極電解し、皮膜層を生成させた。浴温は25℃とし、かつ、陽極電解の電流密度は2A/dmとした。なお、一部の水準においては、陽極電解液の種類や陽極電解条件を変えた。陽極電解時間は、適宜調整した。なお、陽極電解の処理液のpHをガラス電極で測定し、液性が弱酸性からアルカリ性である(pHが3〜14の範囲に含まれる)場合を○と記すとともに、液性が酸性である(pHが3未満である)場合を△と記した。なお、比較として、ジルコニウム酸化物のみ生成させ陽極電解をしない試験材も作製した。 Further, the Sn-based alloy-plated steel sheet on which the zirconium oxide layer was formed was electrolyzed in a sodium hydrogen carbonate solution having an electric conductivity of 2.0 S / m to form a film layer. The bath temperature was 25 ° C., and the current density of anodic electrolysis was 2 A / dm 2 . At some levels, the type of anodic electrolyte and the anodic electrolysis conditions were changed. The anodic electrolysis time was adjusted as appropriate. The pH of the anodic electrolysis treatment liquid is measured with a glass electrode, and the case where the liquid property is weakly acidic to alkaline (pH is included in the range of 3 to 14) is marked with ◯, and the liquid property is acidic. The case (pH is less than 3) is marked with Δ. For comparison, a test material in which only zirconium oxide was produced and anodic electrolysis was not performed was also produced.

このように作製したSn系合金めっき鋼板の錫酸化物の還元に要する電気量は、窒素ガスのバブリング等に溶存酸素を除去した0.001mol/Lの臭化水素酸水溶液中で0.06mA/cmの定電流で本発明のSn系合金めっき鋼板を陰極電解し、錫酸化物を還元除去する時間と電流との積から求めた。 The amount of electricity required to reduce the tin oxide of the Sn-based alloy-plated steel sheet thus produced is 0.06 mA / L in a 0.001 mol / L hydrobromic acid aqueous solution from which dissolved oxygen has been removed by bubbling nitrogen gas or the like. It was determined from the product of the time and current for cathodic electrolysis of the Sn-based alloy-plated steel sheet of the present invention with a constant current of cm 2 to reduce and remove tin oxide.

以上のように作製したSn系合金めっき鋼板について、以下に示す種々の評価をした。 The Sn-based alloy-plated steel sheet produced as described above was evaluated in various ways as shown below.

[付着量]
片面当たりのZr付着量は、蛍光X線法(リガク社製ZSX Primus)で求めた。
[Adhesion amount]
The amount of Zr adhered per side was determined by a fluorescent X-ray method (ZSX Primus manufactured by Rigaku Co., Ltd.).

[XPSでのピーク位置]
XPS(ULVAC−PHI製PHI Quantera SXM)によりZr3d5/2の結合エネルギーのピーク位置を調べた。ピーク位置の決定に際しては、試料の表面で検出された炭素(C1s)のピーク位置が284.8eVになるように全体のスペクトルをシフトさせた上で、Zr3d5/2の結合エネルギー位置を求めた。
[Peak position in XPS]
The peak position of the binding energy of Zr3d5 / 2 was investigated by XPS (PHI Quantera SXM manufactured by ULVAC-PHI). In determining the peak position, the binding energy position of Zr3d5 / 2 was determined after shifting the entire spectrum so that the peak position of carbon (C1s) detected on the surface of the sample was 284.8 eV.

[耐黄変性]
上記<試験材>に記載の方法で作製したSn系合金めっき鋼板を、40℃、相対湿度80%に保持した恒温恒湿槽中に4週間載置する湿潤試験を行い、湿潤試験前後における色差b*値の変化量△b*を求めて、評価した。△b*が1以下であれば◎とし、1超過2以下であれば○とし、2超過3以下であれば△とし、3を超過していれば×とし、評価「◎」、「○」、「△」を合格とした。また、Δb*の値が2以下であっても、湿潤試験前(初期)のb*値が4以上の場合は「△」とした。b*は、市販の色差計であるスガ試験機製SC−GV5を用いて測定し、b*の測定条件は、光源C、全反射、測定径30mmである。
[Yellow denaturation resistance]
A wet test was conducted in which the Sn-based alloy-plated steel sheet produced by the method described in the above <test material> was placed in a constant temperature and humidity chamber maintained at 40 ° C. and a relative humidity of 80% for 4 weeks, and the color difference before and after the wet test was performed. The amount of change in the b * value Δb * was obtained and evaluated. If Δb * is 1 or less, it is evaluated as ◎, if it exceeds 1 and 2 or less, it is evaluated as ○, if it exceeds 2 and 3 or less, it is evaluated as △, and if it exceeds 3, it is evaluated as ×, and evaluations “◎” and “○”. , "△" was accepted. Further, even if the value of Δb * is 2 or less, if the b * value before the wet test (initial) is 4 or more, it is set as “Δ”. b * is measured using a commercially available color difference meter SC-GV5 manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd., and the measurement conditions for b * are a light source C, total reflection, and a measurement diameter of 30 mm.

[塗膜密着性]
塗膜密着性は、以下のようにして評価した。
上記<試験材>に記載の方法で作製したSn系合金めっき鋼板を、[耐黄変性]に記載の方法で湿潤試験した後、表面に、市販の缶用エポキシ樹脂塗料を乾燥質量で7g/m塗布し、200℃で10分焼き付け、24時間室温に置いた。その後、得られたSn系合金めっき鋼板に対し、鋼板表面に達する傷を碁盤目状に入れ(3mm間隔で縦横7本ずつの傷)、その部位のテープ剥離試験をすることで評価した。テープ貼り付け部位の碁盤目部分の塗膜(試験面)が全く剥離していなければ◎、試験面の塗膜の10%以下が剥離していれば○、試験面の10%超20%以下の塗膜が剥離していれば△、試験面の20%超の塗膜が剥離していれば×とし、評価「◎」、「○」、「△」を合格とした。
[Coating film adhesion]
The coating film adhesion was evaluated as follows.
After a wet test of a Sn-based alloy-plated steel sheet produced by the method described in the above <test material> by the method described in [Yellow Degeneration], a commercially available epoxy resin paint for cans is applied to the surface in a dry mass of 7 g / g. m 2 was coated, baked 10 minutes at 200 ° C., was placed in room temperature for 24 hours. Then, the obtained Sn-based alloy-plated steel sheet was evaluated by making scratches reaching the surface of the steel sheet in a grid pattern (7 scratches in each of the vertical and horizontal directions at 3 mm intervals) and performing a tape peeling test at that portion. If the coating film (test surface) on the grid of the tape application site is not peeled off at all, ◎, if 10% or less of the coating film on the test surface is peeled off, ○, more than 10% and 20% or less of the test surface If the coating film of No. 1 was peeled off, it was evaluated as Δ, and if the coating film of more than 20% of the test surface was peeled off, it was evaluated as ×, and the evaluations “⊚”, “◯”, and “Δ” were passed.

[耐硫化黒変性]
耐硫化黒変性は、以下のようにして評価した。
上記[塗膜密着性]に記載の方法で作製及び湿潤試験したSn系合金めっき鋼板の表面に、市販の缶用エポキシ樹脂塗料を乾燥質量で7g/m塗布した後、200℃で10分焼き付け、24時間室温に置いた。その後、得られたSn系合金めっき鋼板を所定のサイズに切断し、リン酸二水素ナトリウムを0.3%、リン酸水素ナトリウムを0.7%、L−システイン塩酸塩を0.6%からなる水溶液中に浸漬し、密封容器中で121℃・60分のレトルト処理を行い、試験後の外観から評価した。
試験前後で外観の変化が全く認められなければ◎とし、僅かに(試験面の5%以下に)黒変が認められれば○、試験目の5%超10%以下の領域に黒変が認められれば△、試験面の10%超過の領域に黒変が認められれば×とし、評価「◎」、「○」、「△」を合格とした。
[Sulfide-resistant black denaturation]
Sulfide blackening resistance was evaluated as follows.
A commercially available epoxy resin paint for cans is applied to the surface of a Sn-based alloy-plated steel sheet prepared and wet-tested by the method described in the above [Coating film adhesion] at a dry mass of 7 g / m 2 and then at 200 ° C. for 10 minutes. It was baked and left at room temperature for 24 hours. Then, the obtained Sn-based alloy plated steel sheet was cut into a predetermined size, and sodium dihydrogen phosphate was 0.3%, sodium hydrogen phosphate was 0.7%, and L-cysteine hydrochloride was 0.6%. It was immersed in the aqueous solution of the above-mentioned product, retorted at 121 ° C. for 60 minutes in a sealed container, and evaluated from the appearance after the test.
If no change in appearance is observed before and after the test, it is marked as ◎, if a slight blackening is observed (5% or less of the test surface), ○, and a blackening is observed in the region of more than 5% and 10% or less of the test. If so, it was evaluated as Δ, and if blackening was observed in the area exceeding 10% of the test surface, it was evaluated as ×, and the evaluations “◎”, “○”, and “Δ” were passed.

[塗装後耐食性]
塗装後耐食性は、以下のようにして評価した。
上記[塗膜密着性]に記載の方法で作製及び湿潤試験したSn系合金めっき鋼板の表面に、市販の缶用エポキシ樹脂塗料を乾燥質量で7g/m塗布した後、200℃で10分焼き付け、24時間室温に置いた。その後、得られたSn系合金めっき鋼板を所定のサイズに切断し、市販のトマトジュースに60℃で7日間浸漬した後の錆の発生有無を、目視にて評価した。錆が全く認められなければ「◎」、錆が試験面の5%以下の領域に認められれば「○」、錆が試験面の5%超の領域に認められれば「×」とし、評価「◎」、「○」を合格とした。
[Corrosion resistance after painting]
Corrosion resistance after painting was evaluated as follows.
A commercially available epoxy resin paint for cans is applied to the surface of a Sn-based alloy-plated steel sheet prepared and wet-tested by the method described in the above [Coating film adhesion] at a dry mass of 7 g / m 2 and then at 200 ° C. for 10 minutes. It was baked and left at room temperature for 24 hours. Then, the obtained Sn-based alloy-plated steel sheet was cut into a predetermined size and immersed in commercially available tomato juice at 60 ° C. for 7 days, and then the presence or absence of rust was visually evaluated. If no rust is found, it is rated as "◎", if rust is found in an area of 5% or less of the test surface, it is rated as "○", and if rust is found in a region of more than 5% of the test surface, it is rated as "x". ◎ ”and“ ○ ”are accepted.

<実施例1>
表1、表2は、Niめっき付着量及びSnめっき付着量とジルコニウム酸化物の付着量及びジルコニウム酸化物のZr3d5/2の結合エネルギー位置、錫酸化物量を変化させた場合の結果を示す。
<Example 1>
Tables 1 and 2 show the results when the Ni plating adhesion amount, the Sn plating adhesion amount, the zirconium oxide adhesion amount, the Zr3d5 / 2 binding energy position of the zirconium oxide, and the tin oxide amount were changed.

Figure 0006852454
Figure 0006852454

Figure 0006852454
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上記表1、表2から明らかなように、本発明の範囲であるA1〜A25は、いずれの性能も良好である。一方、比較例であるa1〜a4は、耐硫化黒変性、耐黄変性、塗膜密着性、塗装後耐食性のいずれかが劣ることがわかる。 As is clear from Tables 1 and 2 above, A1 to A25, which are the scope of the present invention, have good performance. On the other hand, it can be seen that a1 to a4, which are comparative examples, are inferior in any of sulfurization blackening resistance, yellowing resistance, coating film adhesion, and post-coating corrosion resistance.

<実施例2>
表3は、錫酸化物の還元に要する電気量が異なる場合の結果を示す。本発明で規定する条件に則して作製した発明例B1〜B18の性能は、いずれも良好である。
<Example 2>
Table 3 shows the results when the amount of electricity required for reduction of tin oxide is different. The performances of Invention Examples B1 to B18 produced according to the conditions specified in the present invention are all good.

Figure 0006852454
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<実施例3>
表4は、陽極電解の電気量を種々変更した場合の結果を示す。陰極電解の条件としては、フッ化ジルコニウムを含む水溶液中のジルコニウムイオン濃度を1400ppm、電流密度を3.0A/m、流速を200m/分、pHを4.0、浴温は35℃とした。陽極電解の処理液に使う電解質には炭酸水素ナトリウムを用い、電気伝導度は2.0S/m、浴温は25℃とした。
<Example 3>
Table 4 shows the results when the amount of electricity of the anode electrolysis was changed in various ways. The conditions for cathode electrolysis were a zirconium ion concentration in an aqueous solution containing zirconium fluoride of 1400 ppm, a current density of 3.0 A / m 2 , a flow velocity of 200 m / min, a pH of 4.0, and a bath temperature of 35 ° C. .. Sodium hydrogen carbonate was used as the electrolyte used in the anodic electrolysis treatment liquid, the electrical conductivity was 2.0 S / m, and the bath temperature was 25 ° C.

本発明で規定する条件に則して作製した発明例C1〜C20は、いずれの性能も良好である。一方、比較例c1〜c3は、本発明で規定する条件に即さない場合であり、耐硫化黒変性、耐黄変性、塗膜密着性のいずれかが劣ることがわかる。 The performances of Invention Examples C1 to C20 produced according to the conditions specified in the present invention are good. On the other hand, Comparative Examples c1 to c3 are cases that do not meet the conditions specified in the present invention, and it can be seen that any of sulfurization-resistant blackening resistance, yellowing resistance, and coating film adhesion is inferior.

Figure 0006852454
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<実施例4>
表5は陽極電解に使う処理液に種々の電解質を用い浴のpHを変更した場合の結果を示す。Niめっきの片面当たりのNi付着量は25mg/m、Snめっきの片面当たりのSn付着量は1.0g/mとした。陰極電解の条件としては、電流密度は3.0A/m、流速は200m/分、pHは4.0、浴温は35℃とし、陽極電解時の通電量は1.6C/dm、浴温は25℃とした。
本発明で規定する条件に則して作製した発明例D1〜D14の性能は、いずれも良好である。
<Example 4>
Table 5 shows the results when the pH of the bath was changed by using various electrolytes as the treatment liquid used for anodic electrolysis. The amount of Ni adhered to one side of Ni plating was 25 mg / m 2 , and the amount of Sn adhered to one side of Sn plating was 1.0 g / m 2 . The conditions for cathode electrolysis are a current density of 3.0 A / m 2 , a flow velocity of 200 m / min, a pH of 4.0, a bath temperature of 35 ° C, and an energization amount of 1.6 C / dm 2 during anode electrolysis. The bath temperature was 25 ° C.
The performances of Invention Examples D1 to D14 produced according to the conditions specified in the present invention are all good.

Figure 0006852454
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<実施例5>
表6は陽極電解に使う処理液の電気伝導度、浴温、また、陽極電解の電流密度を種々変更した場合の結果である。Niめっきの片面当たりのNi付着量は25mg/m、Snめっきの片面当たりのSn付着量は1.0g/mとした。陽極電解の電解質には炭酸水素ナトリウムを用いた。陰極電解の条件としては、フッ化ジルコニウムを含む水溶液中のジルコニウムイオン濃度を1400ppm、電流密度を3.0A/m、流速を200m/分、pHを4.0、浴温を35℃とした。
本発明で規定する条件に則して作製した発明例E1〜E19の性能は、いずれも良好である。
<Example 5>
Table 6 shows the results when the electrical conductivity, bath temperature, and current density of the anodic electrolysis of the treatment liquid used for the anodic electrolysis were variously changed. The amount of Ni adhered to one side of Ni plating was 25 mg / m 2 , and the amount of Sn adhered to one side of Sn plating was 1.0 g / m 2 . Sodium hydrogen carbonate was used as the electrolyte for anodic electrolysis. The conditions for cathode electrolysis were a zirconium ion concentration in an aqueous solution containing zirconium fluoride of 1400 ppm, a current density of 3.0 A / m 2 , a flow velocity of 200 m / min, a pH of 4.0, and a bath temperature of 35 ° C. ..
The performances of Invention Examples E1 to E19 produced according to the conditions specified in the present invention are all good.

Figure 0006852454
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表7〜10は陰極電解条件を種々変更した場合の結果である。なお、表7、8には、陰極電解条件等の製造条件を、表9、10には、得られたSn系合金めっき鋼板の物性等を示した。Niめっきの片面当たりのNi付着量は25mg/m、Snめっきの片面当たりのSn付着量は1.0g/mとした。一部のサンプルについてはNi付着量とSn付着量を増減した。
本発明で規定する条件に則して作製した発明例F1〜F34の性能は、いずれも良好である。
Tables 7 to 10 show the results when the cathode electrolysis conditions are variously changed. Tables 7 and 8 show manufacturing conditions such as cathode electrolysis conditions, and Tables 9 and 10 show the physical properties of the obtained Sn-based alloy-plated steel sheet. The amount of Ni adhered to one side of Ni plating was 25 mg / m 2 , and the amount of Sn adhered to one side of Sn plating was 1.0 g / m 2 . For some samples, the amount of Ni and Sn adhered was increased or decreased.
The performances of Invention Examples F1 to F34 produced according to the conditions specified in the present invention are all good.

Figure 0006852454
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以上のように、鋼板と、当該鋼板の少なくとも片面上に位置するFe−Ni−Sn合金層及び前記Fe−Ni−Sn合金層上に位置する島状Snを有する複合めっき層と、前記複合めっき層上に位置し、ジルコニウム酸化物を含有する皮膜層と、を有し、前記皮膜層中における前記ジルコニウム酸化物の付着量が金属Zr量で0.2mg/m以上50mg/m以下であり、前記皮膜層がXPSによるZr3d5/2の結合エネルギーのピーク位置が、182.5eV以上182.9eV以下であるジルコニウム酸化物を含む、Sn系合金めっき鋼板は、従来のクロメート処理を必要とせずに、耐黄変性、塗膜密着性、耐硫化黒変性に優れることから、環境にやさしい缶用材料として、食缶、飲料缶などに広く用いることができ、産業上の利用価値が極めて高いものである。


As described above, the steel plate, the composite plating layer having the Fe—Ni—Sn alloy layer located on at least one surface of the steel plate and the island-shaped Sn located on the Fe—Ni—Sn alloy layer, and the composite plating. It is located on the layer and has a coating layer containing a tin oxide oxide, and the amount of the zinc oxide adhered in the coating layer is 0.2 mg / m 2 or more and 50 mg / m 2 or less in terms of the amount of metal Zr. A Sn-based alloy-plated steel sheet containing a zirconium oxide in which the coating layer contains a zirconium oxide in which the peak position of the binding energy of Zr3d5 / 2 by XPS is 182.5 eV or more and 182.9 eV or less does not require conventional chromate treatment. In addition, because it has excellent yellowing resistance, coating adhesion, and blackening resistance to sulfide, it can be widely used as an environment-friendly material for cans, such as food cans and beverage cans, and has extremely high industrial utility value. Is.


Claims (5)

鋼板と、
前記鋼板の少なくとも片面上に位置するFe−Ni−Sn合金層及び前記Fe−Ni−Sn合金層上に位置する島状Snを有する複合めっき層と、
前記複合めっき層上位置し、ジルコニウム酸化物及び錫酸化物を含有する皮膜層と、
を有し、
前記皮膜層中における前記ジルコニウム酸化物の付着量が金属Zr量で0.2mg/m以上50mg/m以下であり、
前記皮膜層は、X線光電子分光法によるZr3d5/2の結合エネルギーのピーク位置が182.5eV以上182.9eV以下であるジルコニウム酸化物を含む、
Sn系合金めっき鋼板。
Steel plate and
A composite plating layer having a Fe—Ni—Sn alloy layer located on at least one surface of the steel sheet and island-shaped Sn located on the Fe—Ni—Sn alloy layer, and
And the film layer located in the composite plating layer, containing zirconium oxide and tin oxide,
Have,
The amount of the zirconium oxide adhered to the film layer is 0.2 mg / m 2 or more and 50 mg / m 2 or less in terms of the amount of metal Zr.
The film layer contains a zirconium oxide having a peak position of the binding energy of Zr3d5 / 2 by X-ray photoelectron spectroscopy of 182.5 eV or more and 182.9 eV or less.
Sn-based alloy plated steel sheet.
前記錫酸化物の還元に要する電気量が0.2mC/cm以上5.0mC/cm以下である、請求項に記載のSn系合金めっき鋼板。 The Sn-based alloy-plated steel sheet according to claim 1 , wherein the amount of electricity required for the reduction of the tin oxide is 0.2 mC / cm 2 or more and 5.0 mC / cm 2 or less. 前記複合めっき層が、質量%で、Ni換算量として2mg/m以上200mg/m以下のNiと、Sn換算量として0.1g/m以上10g/m以下のSnと、を含有する、請求項1又は2に記載のSn系合金めっき鋼板。 The composite plating layer, by mass%, contains a 2 mg / m 2 or more 200 mg / m 2 or less of Ni as Ni equivalent amount, and 10 g / m 2 or less of Sn 0.1 g / m 2 or more as Sn in terms of weight, the The Sn-based alloy-plated steel sheet according to claim 1 or 2. 鋼板の少なくとも片面に、Ni及びSnを含み、溶融加熱処理にて一部又は全部のNiとSnの一部とが合金化せしめられたFe−Ni−Sn合金層と、当該Fe−Ni−Sn合金層上に位置する島状のSnと、が形成された複合めっき層を有するSn系合金めっき鋼板を、ジルコニウムイオンを含む溶液中への浸漬又はジルコニウムイオンを含む溶液中での陰極電解処理により、前記複合めっき層上にジルコニウム酸化物を生成させ、
当該Sn系合金めっき鋼板について電解質溶液中で陽極電解処理を実施し、
前記陽極電解処理の電気量が0.1/dm以上6.4C/dm以下である、Sn系合金めっき鋼板の製造方法。
An Fe-Ni-Sn alloy layer containing Ni and Sn on at least one surface of the steel plate and alloying a part or all of Ni and a part of Sn by a melt heat treatment, and the Fe-Ni-Sn. An island-shaped Sn located on the alloy layer and a Sn-based alloy-plated steel plate having a composite plating layer on which tin is formed are immersed in a solution containing zirconium ions or subjected to cathode electrolysis treatment in a solution containing zirconium ions. , A tin oxide oxide is generated on the composite plating layer,
The Sn-based alloy-plated steel sheet was subjected to anodic electrolysis treatment in an electrolyte solution.
A method for producing a Sn-based alloy-plated steel sheet, wherein the amount of electricity in the anodic electrolysis treatment is 0.1 / dm 2 or more and 6.4 C / dm 2 or less.
pHが3以上14以下である前記電解質溶液中で、陽極電解処理を実施する、請求項に記載のSn系合金めっき鋼板の製造方法。 The method for producing a Sn-based alloy-plated steel sheet according to claim 4 , wherein the anodic electrolysis treatment is carried out in the electrolyte solution having a pH of 3 or more and 14 or less.
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