JP7067543B2 - Steel sheet for cans and its manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、缶用鋼板およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a steel sheet for cans and a method for manufacturing the same.

特許文献1には、「鋼板の表面に、前記鋼板側から順に、金属クロム層およびクロム水和酸化物層を有し、前記金属クロム層の付着量が、50~200mg/mであり、前記クロム水和酸化物層のクロム換算の付着量が、3~30mg/mであり、前記金属クロム層が、厚さが7.0nm以上である基部と、前記基部上に設けられ、最大粒径が200nm以下であり、単位面積あたりの個数密度が30個/μm以上である粒状突起と、を含む、缶用鋼板。」が記載されている(請求項1)。 Patent Document 1 states that "a metal chromium layer and a chromium hydrated oxide layer are provided on the surface of a steel plate in this order from the steel plate side, and the amount of the metal chromium layer adhered is 50 to 200 mg / m 2 . The chromium-equivalent adhesion amount of the chromium hydrated oxide layer is 3 to 30 mg / m 2 , and the metal chromium layer is provided on the base portion having a thickness of 7.0 nm or more and the maximum. A steel plate for cans, comprising granular protrusions having a particle size of 200 nm or less and a number density of 30 pieces / μm 2 or more per unit area ”is described (claim 1).

国際公開第2018/225739号International Publication No. 2018/225739

本発明者らが検討した結果、特許文献1に具体的に記載された缶用鋼板は、評価の手法によっては、溶接性が不十分である場合があった。より詳細には、特定の条件下で、缶用鋼板と電極との間の接触抵抗値を測定したところ、その値が大きく、溶接性が不十分と判断される場合があった。 As a result of the examination by the present inventors, the steel sheet for cans specifically described in Patent Document 1 may have insufficient weldability depending on the evaluation method. More specifically, when the contact resistance value between the steel sheet for cans and the electrode was measured under specific conditions, the value was large and it was sometimes judged that the weldability was insufficient.

そこで、本発明は、溶接性に優れる缶用鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a steel sheet for cans having excellent weldability and a method for manufacturing the same.

本発明者らが鋭意検討した結果、金属クロム層の粒状突起の最大粒径が特定の範囲である場合に、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of diligent studies by the present inventors, it has been found that the above object is achieved when the maximum particle size of the granular protrusions of the metallic chromium layer is within a specific range, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、以下の[1]~[7]を提供する。
[1]鋼板の表面に、上記鋼板側から順に、金属クロム層およびクロム水和酸化物層を有し、上記金属クロム層の付着量が、65mg/m以上200mg/m以下であり、上記クロム水和酸化物層のクロム換算の付着量が、7mg/m以上30mg/m以下であり、上記金属クロム層が、基部と、上記基部上に設けられた粒状突起と、を含み、上記粒状突起の最大粒径が、200nm超である、缶用鋼板。
[2]上記粒状突起の最大粒径が、1000nm未満である、上記[1]に記載の缶用鋼板。
[3]上記[1]または[2]に記載の缶用鋼板を製造する方法であって、六価クロム化合物およびフッ素含有化合物を含有する水溶液を用いて、鋼板に対して、陰極パルス電解処理と陽極パルス電解処理とを無通電状態を生じさせることなく交互に行なう周期的逆電解処理を施し、上記周期的逆電解処理は、n回目の上記陰極パルス電解処理をCとし、n回目の上記陽極パルス電解処理をAとしたときに、下記(1)~(4)のいずれかで表される、缶用鋼板の製造方法。
(1)C・・・An+1
(2)C・・・C
(3)A・・・A
(4)A・・・Cn+1
ただし、上記(1)~(4)において、nは3以上の整数である。
[4]上記水溶液は、Cr量が0.5mol/L以上であり、かつ、F量が0.2mol/L以上である、上記[3]に記載の缶用鋼板の製造方法。
[5]上記陰極パルス電解処理の電気量密度に対する、上記陽極パルス電解処理の電気量密度の比が、0.001以上1未満である、上記[3]または[4]に記載の缶用鋼板の製造方法。
[6]上記水溶液は、0.009mol/L以上のSO 2-を含有する、上記[3]~[5]のいずれかに記載の缶用鋼板の製造方法。
[7]上記陰極パルス電解処理および上記陽極パルス電解処理の通電時間が、それぞれ、0.01秒以上1.00秒以下である、上記[3]~[6]のいずれかに記載の缶用鋼板の製造方法。
That is, the present invention provides the following [1] to [7].
[1] The surface of the steel plate has a metal chromium layer and a chromium hydrated oxide layer in this order from the steel plate side, and the amount of the metal chromium layer adhered is 65 mg / m 2 or more and 200 mg / m 2 or less. The adhered amount of the chromium hydrated oxide layer in terms of chromium is 7 mg / m 2 or more and 30 mg / m 2 or less, and the metallic chromium layer includes a base and granular protrusions provided on the base. A steel plate for cans, wherein the maximum particle size of the granular protrusions is more than 200 nm.
[2] The steel sheet for cans according to the above [1], wherein the maximum particle size of the granular protrusions is less than 1000 nm.
[3] The method for producing a steel plate for cans according to the above [1] or [2], wherein a cathode pulse electrolysis treatment is performed on the steel plate using an aqueous solution containing a hexavalent chromium compound and a fluorine-containing compound. And the anode pulse electrolysis treatment are alternately performed without causing a non-energized state. In the periodic back electrolysis treatment, the nth cathode pulse electrolysis treatment is set to Cn, and the nth time. A method for manufacturing a steel plate for a can, which is represented by any of the following (1) to (4) when the anode pulse electrolysis treatment is set to An.
(1) C 1 A 1 C 2 A 2 ... An C n + 1
(2) C 1 A 1 C 2 A 2 ... C n An
(3) A 1 C 1 A 2 C 2 ... An C n
(4) A 1 C 1 A 2 C 2 ... C n An + 1
However, in the above (1) to (4), n is an integer of 3 or more.
[4] The method for producing a steel sheet for cans according to the above [3], wherein the aqueous solution has a Cr content of 0.5 mol / L or more and an F content of 0.2 mol / L or more.
[5] The steel sheet for cans according to the above [3] or [4], wherein the ratio of the electric quantity density of the anode pulse electrolytic treatment to the electric quantity density of the cathode pulse electrolysis treatment is 0.001 or more and less than 1. Manufacturing method.
[6] The method for producing a steel sheet for cans according to any one of [3] to [5] above, wherein the aqueous solution contains SO 4-2 of 0.009 mol / L or more.
[7] The can for any of the above [3] to [6], wherein the energization time of the cathode pulse electrolysis treatment and the anode pulse electrolysis treatment is 0.01 seconds or more and 1.00 seconds or less, respectively. Manufacturing method of steel plate.

本発明によれば、溶接性に優れる缶用鋼板およびその製造方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a steel sheet for cans having excellent weldability and a method for manufacturing the same.

本発明の缶用鋼板の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the example of the steel plate for cans of this invention. 周期的逆電解処理の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of a periodic back electrolysis treatment.

[缶用鋼板]
図1は、本発明の缶用鋼板の一例を模式的に示す断面図である。
図1に示すように、鋼板2を有する。缶用鋼板1は、更に、鋼板2の表面に、鋼板2側から順に、金属クロム層3およびクロム水和酸化物層4を有する。
金属クロム層3は、鋼板2を覆う平板状の基部3aと、基部3a上に設けられた粒状突起3bとを含む。クロム水和酸化物層4は、粒状突起3bの形状に追従するように、金属クロム層3上に配置される。
[Steel sheet for cans]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a steel plate for cans of the present invention.
As shown in FIG. 1, it has a steel plate 2. The can steel plate 1 further has a metal chromium layer 3 and a chromium hydrated oxide layer 4 on the surface of the steel sheet 2 in this order from the steel plate 2 side.
The metal chromium layer 3 includes a flat plate-shaped base portion 3a that covers the steel plate 2 and granular protrusions 3b provided on the base portion 3a. The chromium hydrated oxide layer 4 is arranged on the metal chromium layer 3 so as to follow the shape of the granular protrusions 3b.

以下、本発明の缶用鋼板の各構成について、より詳細に説明する。 Hereinafter, each configuration of the steel sheet for cans of the present invention will be described in more detail.

〈鋼板〉
鋼板の種類は特に限定されない。通常、容器材料として使用される鋼板(例えば、低炭素鋼板、極低炭素鋼板)を用いることができる。この鋼板の製造方法、材質など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、調質圧延等の工程を経て製造される。
<Steel plate>
The type of steel sheet is not particularly limited. Usually, a steel plate used as a container material (for example, a low carbon steel plate or an extremely low carbon steel plate) can be used. The manufacturing method and material of this steel sheet are not particularly limited. It is manufactured through processes such as hot rolling, pickling, cold rolling, annealing, and temper rolling from the normal steel piece manufacturing process.

〈金属クロム層〉
本発明の缶用鋼板は、上述した鋼板の表面に、金属クロム層を有する。
金属クロムは、鋼板の表面露出を抑えて耐食性を向上させる。
缶用鋼板の耐食性が優れるという理由から、金属クロム層の付着量は、65mg/m以上であり、70mg/m以上が好ましく、80mg/m以上がより好ましい。付着量は鋼板片面当たりの付着量である(以下、同様)。
<Metallic chrome layer>
The steel sheet for cans of the present invention has a metal chromium layer on the surface of the above-mentioned steel sheet.
Metallic chromium suppresses surface exposure of the steel sheet and improves corrosion resistance.
The amount of the metal chromium layer adhered is 65 mg / m 2 or more, preferably 70 mg / m 2 or more, and more preferably 80 mg / m 2 or more because the steel sheet for cans has excellent corrosion resistance. The amount of adhesion is the amount of adhesion per one side of the steel sheet (hereinafter, the same applies).

一方、金属クロム量が多すぎると、高融点の金属クロムが鋼板全面を覆うことになり、溶接時に溶接強度の低下やチリの発生が著しくなり、溶接性が劣化する場合がある。
缶用鋼板の溶接性が優れるという理由から、金属クロム層の付着量は、200mg/m以下であり、180mg/m以下が好ましく、160mg/m以下がより好ましい。
On the other hand, if the amount of metallic chromium is too large, the high melting point metallic chromium covers the entire surface of the steel sheet, and the welding strength is significantly reduced and dust is generated significantly during welding, which may deteriorate the weldability.
The amount of the metal chromium layer adhered is 200 mg / m 2 or less, preferably 180 mg / m 2 or less, and more preferably 160 mg / m 2 or less because the weldability of the steel sheet for cans is excellent.

《付着量の測定方法》
金属クロム層の付着量、および、後述するクロム水和酸化物層のクロム換算の付着量は、次のようにして測定する。
まず、金属クロム層およびクロム水和酸化物層を形成させた缶用鋼板について、蛍光X線装置を用いて、クロム量(全クロム量)を測定する。次いで、缶用鋼板を、90℃の7.5N-NaOH中に10分間浸漬させるアルカリ処理を行なってから、再び、蛍光X線装置を用いて、クロム量(アルカリ処理後クロム量)を測定する。アルカリ処理後クロム量を、金属クロム層の付着量とする。
次に、(アルカリ可溶性クロム量)=(全クロム量)-(アルカリ処理後クロム量)を計算し、アルカリ可溶性クロム量を、クロム水和酸化物層のクロム換算の付着量とする。
<< Measurement method of adhesion amount >>
The amount of adhesion of the metallic chromium layer and the amount of adhesion of the chromium hydrated oxide layer described later in terms of chromium are measured as follows.
First, the amount of chromium (total amount of chromium) is measured for a steel sheet for cans on which a metallic chromium layer and a chromium hydrated oxide layer are formed, using a fluorescent X-ray apparatus. Next, the steel sheet for cans is subjected to an alkali treatment by immersing it in 7.5 N-NaOH at 90 ° C. for 10 minutes, and then the amount of chromium (the amount of chromium after the alkali treatment) is measured again using a fluorescent X-ray apparatus. .. The amount of chromium after the alkali treatment is defined as the amount of adhesion of the metallic chromium layer.
Next, (alkali-soluble chromium amount) = (total chromium amount)-(chromium amount after alkali treatment) is calculated, and the alkali-soluble chromium amount is used as the chromium-equivalent adhesion amount of the chromium hydrated oxide layer.

このような金属クロム層は、基部と、基部上に設けられた粒状突起と、を含む。次に、金属クロム層が含むこれらの各部について、詳細に説明する。 Such a metallic chromium layer includes a base and granular protrusions provided on the base. Next, each of these parts included in the metallic chromium layer will be described in detail.

《金属クロム層の基部》
金属クロム層の基部は、主に、鋼板表面を被覆し、耐食性を向上させる。
金属クロム層の基部は、ハンドリング時に不可避的に缶用鋼板どうしが接触した際に、表層に設けられた粒状突起が基部を破壊して鋼板が露出しないように、均一な厚みを十分に確保していることが好ましい。
このような観点から、金属クロム層の基部の厚さは、7nm以上が好ましく、9nm以上がより好ましく、10nm以上が更に好ましい。
一方、上限は特に限定されないが、金属クロム層の基部の厚さは、例えば、20nm以下であり、15nm以下が好ましい。
《Base of metal chrome layer》
The base of the metal chromium layer mainly covers the surface of the steel sheet to improve corrosion resistance.
The base of the metal chrome layer has a sufficient uniform thickness so that when the steel sheets for cans inevitably come into contact with each other during handling, the granular protrusions provided on the surface layer destroy the base and the steel sheets are not exposed. Is preferable.
From such a viewpoint, the thickness of the base of the metal chromium layer is preferably 7 nm or more, more preferably 9 nm or more, still more preferably 10 nm or more.
On the other hand, although the upper limit is not particularly limited, the thickness of the base of the metallic chromium layer is, for example, 20 nm or less, preferably 15 nm or less.

(厚さの測定方法)
金属クロム層の基部の厚さは、次のようにして測定する。
まず、金属クロム層およびクロム水和酸化物層を形成させた缶用鋼板の断面サンプルを、集束イオンビーム(FIB)法で作製し、走査透過電子顕微鏡(TEM)で20,000倍にて観察する。次いで、明視野像での断面形状観察で、粒状突起がなく基部のみが存在する部分に注目し、エネルギー分散型X線分光法(EDX)によるライン分析で、クロムおよび鉄の強度曲線(横軸:距離、縦軸:強度)から基部の厚さを求める。このとき、より詳細には、クロムの強度曲線において、強度が最大値の20%である点を最表層として、鉄の強度曲線とのクロス点を鉄との境界点として、2点間の距離を基部の厚さとする。
(Thickness measurement method)
The thickness of the base of the metallic chromium layer is measured as follows.
First, a cross-sectional sample of a steel sheet for cans on which a metallic chromium layer and a chromium hydrated oxide layer are formed is prepared by a focused ion beam (FIB) method and observed with a scanning transmission electron microscope (TEM) at a magnification of 20,000. do. Next, in the cross-sectional shape observation in the bright field image, pay attention to the part where there are no granular protrusions and only the base, and in the line analysis by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), the intensity curves of chromium and iron (horizontal axis). : Distance, vertical axis: strength) to obtain the thickness of the base. At this time, more specifically, in the strength curve of chromium, the point where the strength is 20% of the maximum value is set as the outermost layer, and the cross point with the strength curve of iron is set as the boundary point with iron, and the distance between the two points. Is the thickness of the base.

《金属クロム層の粒状突起》
金属クロム層の粒状突起は、上述した基部の表面に形成されており、缶用鋼板どうしの接触抵抗を低下させて溶接性を向上させる。接触抵抗が低下する推定のメカニズムを以下に記述する。
金属クロム層の上に被覆されるクロム水和酸化物層は、不導体皮膜であるため、金属クロムよりも電気抵抗が大きく、溶接の阻害因子になる。金属クロム層の基部の表面に粒状突起を形成させると、溶接する際の缶用鋼板どうしの接触時の面圧により、粒状突起がクロム水和酸化物層を破壊して、溶接電流の通電点になり、接触抵抗が大幅に低下する。
《Granular protrusions of metallic chrome layer》
The granular protrusions of the metal chromium layer are formed on the surface of the above-mentioned base portion, and reduce the contact resistance between the steel plates for cans to improve the weldability. The estimation mechanism for reducing contact resistance is described below.
Since the chromium hydrated oxide layer coated on the metallic chromium layer is a non-conductor film, it has a higher electrical resistance than metallic chromium and becomes an inhibitory factor for welding. When granular protrusions are formed on the surface of the base of the metal chromium layer, the granular protrusions destroy the chromium hydrated oxide layer due to the surface pressure at the time of contact between the steel plates for cans during welding, and the current-carrying point of the welding current. , And the contact resistance is greatly reduced.

金属クロム層の粒状突起の最大粒径は200nm超である。これにより、缶用鋼板の溶接性が優れる。その理由は、粒状突起がある程度の大きさを有することにより、クロム水和酸化物層を破壊する効果が増したり、より通電点として機能しやすくなったりするためと推測される。
缶用鋼板の溶接性がより優れるという理由から、金属クロム層の粒状突起の最大粒径は、210nm以上が好ましく、230nm以上がより好ましく、260nm以上が更に好ましく、320nm以上が特に好ましく、340nm以上が最も好ましい。
The maximum particle size of the granular protrusions of the metallic chromium layer is more than 200 nm. As a result, the weldability of the steel plate for cans is excellent. It is presumed that the reason is that the granular protrusions having a certain size increase the effect of destroying the chromium hydrated oxide layer and make it easier to function as an energizing point.
The maximum particle size of the granular protrusions of the metal chromium layer is preferably 210 nm or more, more preferably 230 nm or more, further preferably 260 nm or more, particularly preferably 320 nm or more, and particularly preferably 340 nm or more, because the weldability of the steel sheet for cans is more excellent. Is the most preferable.

一方、金属クロム層の粒状突起が大きすぎると、缶用鋼板の表面外観が不十分となる場合がある。このため、缶用鋼板の表面外観が優れるという理由から、金属クロム層の粒状突起の最大粒径は、1,000nm未満が好ましく、800nm以下がより好ましく、600nm以下が更に好ましい。 On the other hand, if the granular protrusions of the metallic chromium layer are too large, the surface appearance of the steel sheet for cans may be insufficient. Therefore, the maximum particle size of the granular protrusions of the metal chromium layer is preferably less than 1,000 nm, more preferably 800 nm or less, still more preferably 600 nm or less, because the surface appearance of the steel sheet for cans is excellent.

金属クロム層の粒状突起が多い場合は、通電点が増加することにより、溶接性がより優れる。このため、金属クロム層の粒状突起の単位面積あたりの個数密度は、例えば、10個/μm以上であり、15個/μm以上が好ましく、20個/μm以上がより好ましく、30個/μm以上が更に好ましく、50個/μm以上が特に好ましく、100個/μm以上が最も好ましい。 When there are many granular protrusions on the metallic chromium layer, the weldability is improved by increasing the number of current-carrying points. Therefore, the number density of the granular protrusions of the metal chromium layer per unit area is, for example, 10 pieces / μm 2 or more, preferably 15 pieces / μm 2 or more, more preferably 20 pieces / μm 2 or more, and 30 pieces. / Μm 2 or more is more preferable, 50 pieces / μm 2 or more is particularly preferable, and 100 pieces / μm 2 or more is most preferable.

一方、缶用鋼板の表面外観が優れるという理由から、金属クロム層の粒状突起の単位面積あたりの個数密度は、10,000個/μm以下が好ましく、5,000個/μm以下がより好ましく、1,000個/μm以下が更に好ましく、800個/μm以下が特に好ましい。 On the other hand, the number density per unit area of the granular protrusions of the metal chromium layer is preferably 10,000 pieces / μm 2 or less, more preferably 5,000 pieces / μm 2 or less, because the surface appearance of the steel sheet for cans is excellent. It is preferable that 1,000 pieces / μm 2 or less is more preferable, and 800 pieces / μm 2 or less is particularly preferable.

(粒状突起の粒径および単位面積あたりの個数密度の測定方法)
金属クロム層の粒状突起の粒径および単位面積あたりの個数密度は、次のようにして測定する。
まず、金属クロム層およびクロム水和酸化物層を形成させた缶用鋼板の表面に、カーボン蒸着を行ない、抽出レプリカ法によって観察用サンプルを作製する。その後、走査透過電子顕微鏡(TEM)で20,000倍にて写真を撮影する。撮影した写真をソフトウェア(商品名:ImageJ)を用いて二値化して画像解析を行なうことで、粒状突起の占める面積から逆算し、真円換算として粒径および単位面積あたりの個数密度を求める。最大粒径は、20,000倍で5視野撮影した観察視野での最大の粒径とする。単位面積あたりの個数密度は、5視野の平均とする。
(Measuring method of particle size of granular protrusions and number density per unit area)
The particle size and the number density per unit area of the granular protrusions of the metallic chromium layer are measured as follows.
First, carbon vapor deposition is performed on the surface of a steel sheet for cans on which a metallic chromium layer and a chromium hydrated oxide layer are formed, and an observation sample is prepared by an extraction replica method. Then, a photograph is taken with a scanning transmission electron microscope (TEM) at a magnification of 20,000. By binarizing the photographed photograph using software (trade name: ImageJ) and performing image analysis, the area occupied by the granular protrusions is calculated back, and the particle size and the number density per unit area are obtained as a perfect circle conversion. The maximum particle size shall be the maximum particle size in the observation field of view taken in 5 fields at 20,000 times. The number density per unit area is the average of 5 fields of view.

〈クロム水和酸化物層〉
クロム水和酸化物は、鋼板の表面に、金属クロムと同時に析出し、耐食性および塗料密着性を向上させる。
<Chromium hydrated oxide layer>
Chromium hydrate precipitates on the surface of the steel sheet at the same time as metallic chromium, improving corrosion resistance and paint adhesion.

《付着量》
缶用鋼板の耐食性および塗料密着性を確保する理由から、クロム水和酸化物層のクロム換算の付着量は、7mg/m以上であり、16mg/m以上が好ましい。
<< Adhesion amount >>
From the viewpoint of ensuring the corrosion resistance and paint adhesion of the steel sheet for cans, the adhesion amount of the chromium hydrated oxide layer in terms of chromium is 7 mg / m 2 or more, preferably 16 mg / m 2 or more.

一方、クロム水和酸化物は、金属クロムと比較して導電率が劣り、量が多すぎると溶接時に過大な抵抗となり、チリやスプラッシュの発生および過融接に伴うブローホールなどの各種溶接欠陥を引き起こし、缶用鋼板の溶接性が劣る場合がある。
このため、クロム水和酸化物層のクロム換算の付着量は、缶用鋼板の溶接性が優れるという理由から、30mg/m以下であり、缶用鋼板の溶接性がより優れるという理由から、25mg/m以下が好ましく、20mg/m以下がより好ましい。
On the other hand, chromium hydrated oxide is inferior in conductivity to metallic chromium, and if the amount is too large, it causes excessive resistance during welding, and various welding defects such as blow holes due to dust and splash generation and overfusion welding. In some cases, the weldability of the steel plate for cans is inferior.
Therefore, the adhesion amount of the chromium hydrated oxide layer in terms of chromium is 30 mg / m 2 or less because the weldability of the steel sheet for cans is excellent, and the weldability of the steel sheet for cans is more excellent. 25 mg / m 2 or less is preferable, and 20 mg / m 2 or less is more preferable.

クロム水和酸化物層のクロム換算の付着量の測定方法は、上述したとおりである。 The method for measuring the amount of adhesion of the chromium hydrated oxide layer in terms of chromium is as described above.

[缶用鋼板の製造方法]
次に、上述した本発明の缶用鋼板を製造する方法(以下、単に「本発明の製造方法」ともいう)を説明する。
[Manufacturing method of steel sheet for cans]
Next, the method for manufacturing the above-mentioned steel sheet for cans of the present invention (hereinafter, also simply referred to as “the manufacturing method of the present invention”) will be described.

〈周期的逆電解処理〉
本発明の製造方法においては、後述する水溶液を用いて、鋼板に対して、周期的逆電解処理を施す。図2は、周期的逆電解処理の一例を示すグラフである。図2に示すように、周期的逆電解処理では、陰極パルス電解処理(通電時間が極短い陰極電解処理)と陽極パルス電解処理(通電時間が極短い陽極電解処理)とを無通電状態を生じさせることなく交互に行なう。各パルス電解処理の通電時間は、1.00秒以下が好ましく、0.60秒以下がより好ましい。
一方、粒状突起が形成しやすくなり、溶接性がより優れるという理由から、各パルス電解処理の通電時間は、0.01秒以上が好ましく、0.10秒以上がより好ましく、0.20秒以上が更に好ましい。
<Periodic reverse electrolysis treatment>
In the production method of the present invention, a steel sheet is subjected to periodic reverse electrolysis treatment using an aqueous solution described later. FIG. 2 is a graph showing an example of periodic reverse electrolysis treatment. As shown in FIG. 2, in the periodic reverse electrolysis treatment, the cathode pulse electrolysis treatment (cathode electrolysis treatment with an extremely short energization time) and the anodic pulse electrolysis treatment (anode electrolysis treatment with an extremely short energization time) generate a non-energized state. Alternately without letting. The energization time of each pulse electrolysis treatment is preferably 1.00 seconds or less, more preferably 0.60 seconds or less.
On the other hand, the energization time of each pulse electrolysis treatment is preferably 0.01 seconds or longer, more preferably 0.10 seconds or longer, and 0.20 seconds or longer, because granular protrusions are easily formed and weldability is more excellent. Is more preferable.

すなわち、周期的逆電解処理は、n回目の陰極パルス電解処理をCとし、n回目の陽極パルス電解処理をAとしたときに、下記(1)~(4)のいずれかで表される。
(1)C・・・An+1
(2)C・・・C
(3)A・・・A
(4)A・・・Cn+1
That is, the periodic reverse electrolysis treatment is represented by any of the following (1) to (4) when the nth cathode pulse electrolysis treatment is Cn and the nth anode pulse electrolysis treatment is An. To.
(1) C 1 A 1 C 2 A 2 ... An C n + 1
(2) C 1 A 1 C 2 A 2 ... C n An
(3) A 1 C 1 A 2 C 2 ... An C n
(4) A 1 C 1 A 2 C 2 ... C n An + 1

最初の陰極パルス電解処理によって、金属クロムおよびクロム水和酸化物が析出する。続く陽極パルス電解処理によって、鋼板全面かつ多発的に金属クロムが溶解し、粒状突起の起点(析出サイト)が形成される。更に続く陰極パルス電解処理によって、金属クロムの粒状突起が析出する。
最初に陽極パルス電解処理を行なう場合においても、続けて、陰極パルス電解処理と陽極パルス電解処理とを繰り返し行なうことにより、同様に、粒状突起が形成される。
このため、陰極パルス電解処理と陽極パルス電解処理とを複数回繰り返す。具体的には、上記(1)~(4)において、n(以下、「繰り返し数n」ともいう)は、3以上の整数であり、5以上が好ましく、10以上がより好ましい。
上限は特に限定されないが、繰り返し数nは、例えば、800以下であり、500以下が好ましく、300以下がより好ましく、100以下が更に好ましく、50以下が特に好ましい。
The first cathode pulse electrolysis treatment precipitates metallic chromium and chromium hydrated oxide. By the subsequent anodic pulse electrolysis treatment, metallic chromium is frequently melted on the entire surface of the steel sheet, and the starting point (precipitation site) of the granular protrusion is formed. Further, by the cathode pulse electrolysis treatment, granular protrusions of metallic chromium are deposited.
Even when the anodic pulse electrolysis treatment is first performed, the cathode pulse electrolysis treatment and the anodic pulse electrolysis treatment are repeatedly repeated to form granular protrusions in the same manner.
Therefore, the cathode pulse electrolysis process and the anode pulse electrolysis process are repeated a plurality of times. Specifically, in the above (1) to (4), n (hereinafter, also referred to as “repetition number n”) is an integer of 3 or more, preferably 5 or more, and more preferably 10 or more.
The upper limit is not particularly limited, but the number of repetitions n is, for example, 800 or less, preferably 500 or less, more preferably 300 or less, further preferably 100 or less, and particularly preferably 50 or less.

従来の方法(特に、工業的な連続ラインを用いる方法)では、水溶液中を搬送される鋼板に対して、離れた複数の電極ごとに、陰極電解処理または陽極電解処理を行なう。このため、陰極電解処理と陽極電解処理との間に、不可避的に無通電状態(鋼板が水溶液中に無通電で浸漬された状態)が生じる。
電解処理に用いる水溶液に含まれるフッ素含有化合物から解離するイオン(例えば、F、SiF 2-)や任意で含まれる硫酸イオン(SO 2-)は、無通電状態であっても、鋼板の表層に形成されたクロム水和酸化物を不均一に溶解する。この溶解サイトは、後の陰極電解処理において金属クロムの粒状突起が析出するサイトとなる。
すなわち、従来の方法では、粒状突起の析出サイトが、陽極電解処理だけでなく、無通電状態の浸漬によっても不均一に形成される。このため、粒状突起は分散し、粒径が微細化すると考えられる。
In the conventional method (particularly, the method using an industrial continuous line), the steel sheet conveyed in the aqueous solution is subjected to cathode electrolysis treatment or anodic electrolysis treatment for each of a plurality of distant electrodes. Therefore, a non-energized state (a state in which the steel sheet is immersed in the aqueous solution without energization) is inevitably generated between the cathode electrolysis treatment and the anodic electrolysis treatment.
Ions that dissociate from the fluorine - containing compound contained in the aqueous solution used for electrolysis (for example, F- , SiF 6-2- ) and optionally the sulfate ion ( SO4-2 ) are steel plates even when they are not energized. The chromium hydrated oxide formed on the surface layer of the above is non-uniformly dissolved. This dissolution site becomes a site where granular protrusions of metallic chromium are deposited in the subsequent cathode electrolysis treatment.
That is, in the conventional method, the precipitation sites of the granular protrusions are formed non-uniformly not only by the anodic electrolysis treatment but also by the immersion in a non-energized state. Therefore, it is considered that the granular protrusions are dispersed and the particle size becomes finer.

これに対して、無通電状態を生じさせることなく、陰極パルス電解処理と陽極パルス電解処理とを交互に繰り返す。これにより、限られたサイトで集中的に粒状突起を成長させることができ、粗大化できると考えられる。
また、周期的逆電解処理では、短時間に極性を逆転させて電解処理を繰り返す。このため、電解処理に用いる水溶液中の反応物質が電気的に移動する前に、電解処理が切り替わっていることが予想され、拡散律速状態にあると推定される。拡散律速である(物質移動が律速である)と、特に電流が集中しやすい粒状突起上で溶解と析出とを繰り返すことになるから、従来の方法よりも、粒状突起が粗大化しやすいと考えられる。一方で、各パルス電解処理の通電時間が短すぎると、粒状突起を形成しにくい場合があると考えられる。
On the other hand, the cathode pulse electrolysis process and the anode pulse electrolysis process are alternately repeated without causing a non-energized state. As a result, it is considered that granular protrusions can be grown intensively at a limited site and can be coarsened.
Further, in the periodic reverse electrolysis treatment, the polarity is reversed in a short time and the electrolysis treatment is repeated. Therefore, it is expected that the electrolytic treatment is switched before the reactants in the aqueous solution used for the electrolytic treatment are electrically transferred, and it is presumed that the reaction substance is in a diffusion rate-determining state. If the diffusion is rate-determining (mass transfer is rate-determining), dissolution and precipitation are repeated on the granular protrusions where the current tends to concentrate, so it is considered that the granular protrusions are more likely to be coarsened than the conventional method. .. On the other hand, if the energization time of each pulse electrolysis treatment is too short, it may be difficult to form granular protrusions.

陰極パルス電解処理は、金属クロムおよびクロム水和酸化物を析出させ、かつ、粒状突起の起点から粒状突起を形成する。このとき、陰極パルス電解処理が強すぎたり弱すぎたりすると、粒状突起の個数密度が減少する場合がある。
陽極パルス電解処理は、粒状突起の起点を形成する。このとき、陽極パルス電解処理での溶解が強すぎたり弱すぎると、粒状突起の起点が減少したり、不均一に溶解が進行して粒状突起の分布にばらつきが生じたり、金属クロム層の基部の厚さが減少したりする場合がある。
そこで、陰極パルス電解処理の電気量密度に対する、陽極パルス電解処理の電気量密度の比(陽極パルス電解処理/陰極パルス電解処理)は、0.001以上1未満が好ましく、0.003以上0.090以下がより好ましく、0.005以上0.075以下が更に好ましい。
電気量密度の比(陽極パルス電解処理/陰極パルス電解処理)が上記範囲内であれば、金属クロム層における粒状突起の個数密度や基部の厚さを適切な範囲にしやすい。
電気量密度(単位:C/dm)は、電流密度(単位:A/dm)と通電時間(単位:sec.)との積である。
The cathode pulse electrolysis treatment precipitates metallic chromium and chromium hydrated oxide, and forms granular protrusions from the starting point of the granular protrusions. At this time, if the cathode pulse electrolysis treatment is too strong or too weak, the number density of the granular protrusions may decrease.
The anodic pulse electrolysis process forms the starting point of the granular protrusions. At this time, if the dissolution in the anode pulse electrolysis treatment is too strong or too weak, the starting point of the granular protrusions may decrease, the dissolution may proceed unevenly, and the distribution of the granular protrusions may vary, or the base of the metal chromium layer may be formed. The thickness of the may decrease.
Therefore, the ratio of the electric quantity density of the anode pulse electrolysis treatment to the electric quantity density of the cathode pulse electrolysis treatment (anodic pulse electrolysis treatment / cathode pulse electrolysis treatment) is preferably 0.001 or more and less than 1, and 0.003 or more and 0. It is more preferably 090 or less, and further preferably 0.005 or more and 0.075 or less.
When the ratio of the electric quantity density (anode pulse electrolysis treatment / cathode pulse electrolysis treatment) is within the above range, the number density of the granular protrusions in the metal chromium layer and the thickness of the base can be easily set in an appropriate range.
The electric energy density (unit: C / dm 2 ) is the product of the current density (unit: A / dm 2 ) and the energization time (unit: sec.).

〈水溶液〉
周期的逆電解処理に用いる水溶液は、少なくとも、六価クロム化合物およびフッ素含有化合物を含有する。
<Aqueous solution>
The aqueous solution used for the periodic back electrolysis treatment contains at least a hexavalent chromium compound and a fluorine-containing compound.

六価クロム化合物としては、例えば、三酸化クロム(CrO);二クロム酸カリウム(KCr7)などの二クロム酸塩;クロム酸カリウム(KCrO)などのクロム酸塩;等が挙げられる。
水溶液におけるCr量は、0.5mol/L以上が好ましく、0.7mol/L以上がより好ましく、1.0mol/L以上が更に好ましい。
一方、水溶液におけるCr量は、5.0mol/L以下が好ましく、3.0mol/L以下がより好ましい。
Examples of the hexavalent chromium compound include chromium trioxide (CrO 3 ); dichromate such as potassium dichromate (K 2 Cr 2 O 7 ); and chromate such as potassium dichromate (K 2 CrO 4 ). ; Etc. can be mentioned.
The amount of Cr in the aqueous solution is preferably 0.5 mol / L or more, more preferably 0.7 mol / L or more, still more preferably 1.0 mol / L or more.
On the other hand, the amount of Cr in the aqueous solution is preferably 5.0 mol / L or less, more preferably 3.0 mol / L or less.

フッ素含有化合物としては、例えば、フッ化水素酸(HF)、フッ化カリウム(KF)、フッ化ナトリウム(NaF)、ケイフッ化水素酸(HSiF)および/またはその塩などが挙げられる。ケイフッ化水素酸の塩としては、例えば、ケイフッ化ナトリウム(NaSiF)、ケイフッ化カリウム(KSiF)、ケイフッ化アンモニウム((NHSiF)などが挙げられる。
水溶液におけるF量は、0.2mol/L以上が好ましく、0.25mol/L以上がより好ましい。
一方、水溶液におけるF量は、5.0mol/L以下が好ましく、4.0mol/L以下がより好ましく、3.0mol/L以下がより好ましい。
Fluorine-containing compounds include, for example, hydrofluoric acid (HF), potassium fluoride (KF), sodium fluoride (NaF), silicate hydrofluoric acid (H2 SiF 6 ) and / or salts thereof. Examples of the salt of sodium fluorosilicate include sodium silica (Na 2 SiF 6 ), potassium fluorosilicate (K 2 SiF 6 ), ammonium silica fluoride ((NH 4 ) 2 SiF 6 ) and the like.
The amount of F in the aqueous solution is preferably 0.2 mol / L or more, more preferably 0.25 mol / L or more.
On the other hand, the amount of F in the aqueous solution is preferably 5.0 mol / L or less, more preferably 4.0 mol / L or less, and even more preferably 3.0 mol / L or less.

水溶液は、更に、SO 2-を含有してもよい。
SO 2-は、例えば、硫酸(HSO);硫酸ナトリウム(NaSO)、硫酸カルシウム(CaSO)などの硫酸塩;等の態様で水溶液に含有される。硫酸の態様で水溶液に含有されることが好ましい。
水溶液におけるSO 2-量は、0.009mol/L以上が好ましい。
一方、水溶液におけるSO 2-量は、0.090mol/L以下が好ましく、0.080mol/L以下がより好ましく、0.070mol/L以下が更に好ましい。
The aqueous solution may further contain SO 4-2 .
SO 4-2 is contained in the aqueous solution in the manner of, for example, sulfuric acid (H 2 SO 4); sulfate such as sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) , calcium sulfate ( Ca SO 4 ); and the like. It is preferably contained in an aqueous solution in the form of sulfuric acid.
The amount of SO 4-2 in the aqueous solution is preferably 0.009 mol / L or more.
On the other hand, the amount of SO 4-2 in the aqueous solution is preferably 0.090 mol / L or less, more preferably 0.080 mol / L or less, and even more preferably 0.070 mol / L or less.

周期的逆電解処理における水溶液の液温は、20℃以上80℃以下が好ましく、40℃以上60℃以下がより好ましい。 The liquid temperature of the aqueous solution in the periodic reverse electrolysis treatment is preferably 20 ° C. or higher and 80 ° C. or lower, and more preferably 40 ° C. or higher and 60 ° C. or lower.

以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

〈缶用鋼板の作製〉
0.22mmの板厚で製造した調質度T4CAの鋼板に対して、通常の脱脂および酸洗を施した。次いで、CrO、NaF、および、HSOを含有する水溶液を、静止セルに入れ、鉛電極を使用し、鋼板に対して、周期的逆電解処理を施して、缶用鋼板を作製した。作製後の缶用鋼板は、水洗し、ブロアを用いて室温で乾燥した。
水溶液のCr量、F量、および、SO 2-量を、下記表1に示す。
周期的逆電解処理の種類(上述した(1)~(4)のいずれか)、繰り返し数n、および、電気量密度の比(陽極パルス電解処理/陰極パルス電解処理)を、下記表1に示す。
<Making steel sheets for cans>
A steel sheet having a tempering degree of T4CA manufactured with a plate thickness of 0.22 mm was subjected to normal degreasing and pickling. Next, an aqueous solution containing CrO 3 , NaF, and H 2 SO 4 was placed in a stationary cell, and a steel sheet was subjected to periodic reverse electrolysis treatment using a lead electrode to prepare a steel sheet for cans. .. The prepared steel sheet for cans was washed with water and dried at room temperature using a blower.
The Cr amount, F amount, and SO4-2 amount of the aqueous solution are shown in Table 1 below.
The types of periodic reverse electrolysis treatment (any of (1) to (4) described above), the number of repetitions n, and the ratio of the electric quantity density (anode pulse electrolysis treatment / cathode pulse electrolysis treatment) are shown in Table 1 below. show.

ただし、比較例1では、特許文献1(国際公開第2018/225739号)の実施例43と同様にして、缶用鋼板を作製した。 However, in Comparative Example 1, a steel sheet for cans was produced in the same manner as in Example 43 of Patent Document 1 (International Publication No. 2018/225739).

〈付着量および粒状突起の最大粒径〉
作製した缶用鋼板について、金属クロム層の付着量、および、クロム水和酸化物層のクロム換算の付着量(下記表1では単に「付着量」と表記)を測定した。測定方法は、上述したとおりである。
また、作製した缶用鋼板の金属クロム層について、粒状突起の最大粒径を測定した。測定方法は、上述したとおりである。
いずれも結果を下記表1に示す。
<Adhesion amount and maximum particle size of granular protrusions>
With respect to the produced steel sheet for cans, the amount of adhesion of the metallic chromium layer and the amount of adhesion of the chromium hydrated oxide layer in terms of chromium (indicated simply as "adhesion amount" in Table 1 below) were measured. The measuring method is as described above.
In addition, the maximum particle size of the granular protrusions was measured for the metallic chromium layer of the produced steel sheet for cans. The measuring method is as described above.
The results are shown in Table 1 below.

〈評価〉
作製した缶用鋼板について、以下の評価を行なった。評価結果は下記表1に示す。
<evaluation>
The following evaluations were made on the produced steel sheets for cans. The evaluation results are shown in Table 1 below.

《溶接性》
作製した缶用鋼板について、塗装焼付時の熱処理をシミュレートした熱処理を行なった後、接触抵抗を測定した。
より詳細には、まず、各例ごとに、缶用鋼板を2枚ずつ、210℃に設定したガス炉内に入れ、205℃に到達した後、10分間熱処理した。このとき、熱電対を溶接した測温用サンプルを、缶用鋼板とともにガス炉内に入れて、温度をモニターした。
熱処理後、2枚の缶用鋼板を重ね合わせた。重ね合わせた2枚の缶用鋼板を、電極(先端径6mm、曲率R40mmとして加工した、DR型1質量%Cr-Cu電極)で挟み込んで、加圧力1kgf/cmとして15秒保持した。その後、10Aの通電を行ない、缶用鋼板と電極との間の接触抵抗値(R)を測定した。10点測定し、平均値を接触抵抗値とし、下記基準で評価した。実用上、「◎◎」、「◎」または「○」であれば、溶接性に優れると評価できる。
《Weldability》
The produced steel sheet for cans was subjected to a heat treatment simulating the heat treatment during coating baking, and then the contact resistance was measured.
More specifically, first, for each example, two steel plates for cans were placed in a gas furnace set at 210 ° C., and after reaching 205 ° C., heat treatment was performed for 10 minutes. At this time, a temperature measurement sample to which a thermocouple was welded was placed in a gas furnace together with a steel plate for a can, and the temperature was monitored.
After the heat treatment, two steel plates for cans were overlapped. The two stacked steel plates for cans were sandwiched between electrodes (DR type 1 mass% Cr—Cu electrode processed with a tip diameter of 6 mm and a curvature of R40 mm) and held at a pressing force of 1 kgf / cm 2 for 15 seconds. Then, 10 A was energized, and the contact resistance value (R) between the steel plate for can and the electrode was measured. 10 points were measured, and the average value was taken as the contact resistance value and evaluated according to the following criteria. Practically, if it is "◎◎", "◎" or "○", it can be evaluated that the weldability is excellent.

◎◎:Rが500μΩ以下
◎:Rが500μΩ超、1000μΩ以下
○:Rが1000μΩ超、1500μΩ以下
△:Rが1500μΩ超、2000μΩ以下
×:Rが2000μΩ超
◎ ◎: R is 500 μΩ or less ◎: R is more than 500 μΩ, 1000 μΩ or less ○: R is more than 1000 μΩ, 1500 μΩ or less △: R is more than 1500 μΩ, 2000 μΩ or less ×: R is more than 2000 μΩ

Figure 0007067543000001
Figure 0007067543000001

〈評価結果のまとめ〉
上記表1に示すように、発明例1~18の缶用鋼板は、比較例1よりも、溶接性に優れていた。
<Summary of evaluation results>
As shown in Table 1 above, the steel sheets for cans of Invention Examples 1 to 18 were superior in weldability to Comparative Example 1.

1:缶用鋼板
2:鋼板
3:金属クロム層
3a:基部
3b:粒状突起
4:クロム水和酸化物層
1: Steel plate for cans 2: Steel plate 3: Metallic chromium layer 3a: Base 3b: Granular protrusions 4: Chromium hydrated oxide layer

Claims (6)

鋼板の表面に、前記鋼板側から順に、金属クロム層およびクロム水和酸化物層を有し、
前記金属クロム層の付着量が、65mg/m以上200mg/m以下であり、
前記クロム水和酸化物層のクロム換算の付着量が、7mg/m以上30mg/m以下であり、
前記金属クロム層が、基部と、前記基部上に設けられた粒状突起と、を含み、
前記粒状突起の最大粒径が、200nm超350nm以下である、缶用鋼板。
A metal chromium layer and a chromium hydrated oxide layer are provided on the surface of the steel sheet in this order from the steel sheet side.
The amount of the metal chromium layer adhered is 65 mg / m 2 or more and 200 mg / m 2 or less.
The chromium-equivalent adhesion amount of the chromium hydrated oxide layer is 7 mg / m 2 or more and 30 mg / m 2 or less.
The metallic chromium layer comprises a base and granular protrusions provided on the base.
A steel sheet for cans in which the maximum particle size of the granular protrusions is more than 200 nm and 350 nm or less .
請求項1に記載の缶用鋼板を製造する方法であって、
六価クロム化合物およびフッ素含有化合物を含有する水溶液を用いて、鋼板に対して、陰極パルス電解処理と陽極パルス電解処理とを無通電状態を生じさせることなく交互に行なう周期的逆電解処理を施し、
前記周期的逆電解処理は、n回目の前記陰極パルス電解処理をCとし、n回目の前記陽極パルス電解処理をAとしたときに、下記(1)~(4)のいずれかで表される、缶用鋼板の製造方法。
(1)C・・・An+1
(2)C・・・C
(3)A・・・A
(4)A・・・Cn+1
ただし、前記(1)~(4)において、nは3以上の整数である。
The method for manufacturing a steel sheet for cans according to claim 1 .
Using an aqueous solution containing a hexavalent chromium compound and a fluorine-containing compound, the steel sheet is subjected to periodic reverse electrolysis treatment in which cathode pulse electrolysis treatment and anodic pulse electrolysis treatment are alternately performed without causing a non-energized state. ,
The periodic reverse electrolysis treatment is represented by any of the following (1) to (4) when the nth cathode pulse electrolysis treatment is Cn and the nth anode pulse electrolysis treatment is An. A method for manufacturing steel sheets for cans.
(1) C 1 A 1 C 2 A 2 ... An C n + 1
(2) C 1 A 1 C 2 A 2 ... C n An
(3) A 1 C 1 A 2 C 2 ... An C n
(4) A 1 C 1 A 2 C 2 ... C n An + 1
However, in the above (1) to (4), n is an integer of 3 or more.
前記水溶液は、Cr量が0.5mol/L以上であり、かつ、F量が0.2mol/L以上である、請求項に記載の缶用鋼板の製造方法。 The method for producing a steel sheet for cans according to claim 2 , wherein the aqueous solution has a Cr content of 0.5 mol / L or more and an F content of 0.2 mol / L or more. 前記陰極パルス電解処理の電気量密度に対する、前記陽極パルス電解処理の電気量密度の比が、0.001以上1未満である、請求項またはに記載の缶用鋼板の製造方法。 The method for producing a steel sheet for cans according to claim 2 or 3 , wherein the ratio of the electric quantity density of the anode pulse electrolytic treatment to the electric quantity density of the cathode pulse electrolysis treatment is 0.001 or more and less than 1. 前記水溶液は、0.009mol/L以上のSO 2-を含有する、請求項のいずれか1項に記載の缶用鋼板の製造方法。 The method for producing a steel sheet for cans according to any one of claims 2 to 4 , wherein the aqueous solution contains SO 4-2 of 0.009 mol / L or more. 前記陰極パルス電解処理および前記陽極パルス電解処理の通電時間が、それぞれ、0.01秒以上1.00秒以下である、請求項のいずれか1項に記載の缶用鋼板の製造方法。 The method for manufacturing a steel sheet for cans according to any one of claims 2 to 5 , wherein the energization time of the cathode pulse electrolysis treatment and the anode pulse electrolysis treatment is 0.01 seconds or more and 1.00 seconds or less, respectively. ..
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