JP7327718B1 - 表面処理鋼板およびその製造方法 - Google Patents
表面処理鋼板およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7327718B1 JP7327718B1 JP2023532834A JP2023532834A JP7327718B1 JP 7327718 B1 JP7327718 B1 JP 7327718B1 JP 2023532834 A JP2023532834 A JP 2023532834A JP 2023532834 A JP2023532834 A JP 2023532834A JP 7327718 B1 JP7327718 B1 JP 7327718B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel sheet
- layer
- less
- treated steel
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 211
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 211
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 21
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 222
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 96
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 68
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 68
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 54
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 49
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 48
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 33
- -1 carboxylic acid compound Chemical class 0.000 claims description 17
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 14
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 38
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 38
- 239000003973 paint Substances 0.000 abstract description 36
- JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N chromium(6+) Chemical compound [Cr+6] JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 16
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 199
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 114
- 238000000034 method Methods 0.000 description 54
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 18
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 18
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 16
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 15
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 13
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 10
- 229910000576 Laminated steel Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 239000005029 tin-free steel Substances 0.000 description 9
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 8
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 8
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 7
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 6
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 6
- 239000002585 base Substances 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 4
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 4
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 150000007933 aliphatic carboxylic acids Chemical class 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 3
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 3
- 239000002335 surface treatment layer Substances 0.000 description 3
- 238000000177 wavelength dispersive X-ray spectroscopy Methods 0.000 description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- PHFQLYPOURZARY-UHFFFAOYSA-N chromium trinitrate Chemical compound [Cr+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O PHFQLYPOURZARY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010960 cold rolled steel Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000000851 scanning transmission electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 239000005028 tinplate Substances 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000298 Cellophane Polymers 0.000 description 1
- 229910021555 Chromium Chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910003271 Ni-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002313 adhesive film Substances 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001734 carboxylic acid salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical compound [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001845 chromium compounds Chemical class 0.000 description 1
- QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K chromium(3+) trichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cr+3] QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- DSHWASKZZBZKOE-UHFFFAOYSA-K chromium(3+);hydroxide;sulfate Chemical compound [OH-].[Cr+3].[O-]S([O-])(=O)=O DSHWASKZZBZKOE-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- GRWVQDDAKZFPFI-UHFFFAOYSA-H chromium(III) sulfate Chemical compound [Cr+3].[Cr+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O GRWVQDDAKZFPFI-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910000356 chromium(III) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011696 chromium(III) sulphate Substances 0.000 description 1
- 235000015217 chromium(III) sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000007621 cluster analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- LNOPIUAQISRISI-UHFFFAOYSA-N n'-hydroxy-2-propan-2-ylsulfonylethanimidamide Chemical compound CC(C)S(=O)(=O)CC(N)=NO LNOPIUAQISRISI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000010731 rolling oil Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
前記鋼板の少なくとも一方の表面上に配置されたNi含有層と、
前記Ni含有層上に配置された金属Cr層と、
前記金属Cr層上に配置された酸化Cr層とを有し、
水接触角が50°以下であり、
表面に吸着したK、Na、Mg、およびCaの、Crに対する原子比率の合計が、5.0%以下である、表面処理鋼板。
3価クロムイオンを含有する電解液を調製する電解液調製工程と、
少なくとも一方の面にNi含有層を有する鋼板を前記電解液中で陰極電解処理する陰極電解処理工程と、
前記陰極電解処理後の鋼板を少なくとも1回水洗する水洗工程とを含み、
前記電解液調製工程では、
3価クロムイオン源、カルボン酸化合物、および水を混合し、
pHを4.0~7.0に調整するとともに、温度を40~70℃に調整することによって前記電解液が調製され、
前記水洗工程では、
少なくとも最後の水洗において、電気伝導度100μS/m以下の水を使用する、表面処理鋼板の製造方法。
前記鋼板としては、特に限定されることなく任意の鋼板を用いることができる。前記鋼板は、缶用鋼板であることが好ましい。前記鋼板としては、例えば、極低炭素鋼板または低炭素鋼板を用いることができる。前記鋼板の製造方法についても特に限定されず、任意の方法で製造された鋼板を用いることができる。通常は、前記鋼板として冷延鋼板を使用すればよい。前記冷延鋼板は、例えば、熱間圧延、酸洗、冷間圧延、焼鈍、および調質圧延を行う、一般的な製造工程により製造することができる。
C :0.0001~0.13%、
Si:0~0.020%、
Mn:0.01~0.60%
P :0~0.020%、
S :0~0.030%、
Al:0~0.20%、
N :0~0.040%、
Cu:0~0.20%、
Ni:0~0.15%、
Cr:0~0.10%、
Mo:0~0.05%、
Ti:0~0.020%、
Nb:0~0.020%、
B :0~0.020%、
Ca:0~0.020%、
Sn:0~0.020%、
Sb:0~0.020%、
および残部のFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼板を用いることが好ましい。上記成分組成のうち、Si、P、S、Al、およびNは含有量が低いほど好ましい成分であり、Cu、Ni、Cr、Mo、Ti、Nb、B、Ca、Sn、およびSbは、任意に添加し得る成分である。
表面処理鋼板を缶用鋼板として用いる場合、一般的に、ワイヤーシーム溶接等の抵抗溶接で溶接される。Niは鍛接性に優れる元素であるため、Ni含有層を配置することにより溶接性を向上させることができる。すなわち、Ni含有層が存在する場合、より低い抵抗発熱から優れた溶接強度が得られるため、溶接可能な電流の下限が広がる。
前記Ni含有層上には金属Cr層が存在する。
前記金属Cr層上には酸化Cr層が存在する。前記酸化Cr層の付着量は特に限定されず、任意の値とすることができる。しかし、耐食性をさらに向上させるという観点からは、酸化Cr層の付着量を、鋼板の片面当たりのCr付着量で0.1mg/m2以上とすることが好ましい。一方、前記酸化Cr層の付着量の上限についても特に限定されないが、前記酸化Cr層の付着量が過剰であると、接触抵抗が大きくなり、溶接性が損なわれる場合がある。そのため、より安定して溶接性を確保するという観点からは、酸化Cr層の付着量を、鋼板の片面当たりのCr付着量で15.0mg/m2以下とすることが好ましい。なお、酸化Cr層におけるCr付着量は、蛍光X線法により測定することができる。具体的には、前述の蛍光X線装置を用いて測定した全Cr量からアルカリ処理後Cr量を差し引くことにより、酸化Cr層におけるCr付着量を求めることができる。
本発明においては、表面処理鋼板の水接触角が50°以下であることが重要である。水接触角が50°以下となるよう表面処理鋼板の表面を高度に親水化することにより、塗料に含まれる樹脂と表面処理鋼板との間に強固な水素結合が形成され、その結果、湿潤環境下においても高い密着性を得ることができる。塗料2次密着性をさらに向上させるという観点からは、水接触角を48°以下とすることが好ましく、45°以下とすることがより好ましい。前記水接触角は、密着性向上の観点からは低ければ低いほど好ましいため、その下限はとくに限定されず、0°であってもよい。しかし、製造しやすさなどの観点からは、3°以上とすることが好ましく、6°以上とすることがより好ましい。なお、前記水接触角は、実施例に記載した方法で測定することができる。
上述したように、本発明の表面処理鋼板は水接触角が50°以下という高い親水性を有しており、その表面は化学的に活性である。そのため、前記表面処理鋼板の表面には、K、Na、Mg、およびCaなどの元素のカチオンが吸着しやすい。本発明者らは、単純に水接触角を50°以下とするのみでは、吸着した前記カチオンの影響のため、本来の密着性が発揮されないことを見出した。本発明では、表面処理鋼板の表面に吸着した前記カチオンの量を低減することにより、樹脂に対する密着性を向上させ、優れたフィルム湿潤密着性と塗料2次密着性を実現することができる。
本発明の一実施形態における表面処理鋼板の製造方法では、以下に説明する方法で、上記特性を備えた表面処理鋼板を製造することができる。
(1)3価クロムイオンを含有する電解液を調製する電解液調製工程
(2)Ni含有層を有する鋼板を前記電解液中で陰極電解処理する陰極電解処理工程
(3)前記陰極電解処理後の鋼板を少なくとも1回水洗する水洗工程
(i)混合
上記電解液調製工程では、まず、3価クロムイオン源、カルボン酸化合物、および水を混合して水溶液とする。
次に、前記水溶液のpHを4.0~7.0に調整するとともに、前記水溶液の温度を40~70℃に調整することによって前記電解液を調製する。上述した表面処理鋼板を製造するためには、単に3価クロムイオン源とカルボン酸化合物を水に溶解させるだけでは不十分であり、上記のとおりpHと温度を適正に制御することが重要である。
前記電解液調製工程においては、混合後の水溶液のpHを4.0~7.0に調整する。pHが4.0未満または7.0超であると、得られた電解液を用いて製造した表面処理鋼板の水接触角は50°より高くなる。pHは、4.5~6.5とすることが好ましい。
前記電解液調製工程では、混合後の水溶液の温度を40~70℃に調整する。温度が40℃未満、あるいは70℃超であると、得られた電解液を用いて製造した表面処理鋼板の水接触角が50°より大きくなる。なお、40~70℃の温度域での保持時間は特に限定されない。
次に、少なくとも一方の面にNi含有層を有する鋼板を上記電解液調製工程で得られた電解液中で陰極電解処理する。前記陰極電解処理により、前記Ni含有層上に金属Cr層と酸化Cr層とを形成することができる。
次に、上記陰極電解処理後の鋼板を少なくとも1回水洗する。水洗を行うことにより、鋼板の表面に残留している電解液を除去することができる。前記水洗は、特に限定されることなく任意の方法で行うことができる。例えば、陰極電解処理を行うための電解槽の下流に水洗タンクを設け、陰極電解処理後の鋼板を連続的に水に浸漬することができる。また、陰極電解処理後の鋼板にスプレーで水を吹き付けることによって水洗を行ってもよい。
まず、表1に示す組成A~Gを有する電解液を、表1に示した各条件で調製した。すなわち、表1に示した各成分を水と混合して水溶液とし、次いで前記水溶液を表1に示したpHおよび温度に調整した。なお、電解液Gは、特許文献6の実施例で使用されている電解液に相当する。pHの上昇にはいずれもアンモニア水を使用し、pHの低下には電解液A、B、Gには硫酸、電解液C、Dには塩酸、電解液E、Fには硝酸を使用した。
一方、鋼板に両面に電気Niめっきを施して、前記鋼板の両面にNi含有層としてのNiめっき層を備えるNiめっき鋼板を得た。前記電気Niめっきには、ワット浴を使用した。また、前記電気Niめっきに先だって、前記鋼板には電解脱脂、水洗、希硫酸への浸漬による酸洗、および水洗を順次施した。前記電気Niめっきにおいては、電気量密度を変えることによりNiめっき層のNi付着量を表2、3に示す値とした。前記Ni含有層のNi付着量は、上述した蛍光X線による検量線法で測定した。Niめっき層形成後は水洗を施し、キープウェットのまま次の陰極電解処理工程に供した。なお、一部の実施例においては、Ni含有層としてNi-Fe合金層を形成した。すなわち、上述した方法によりNiめっき層を形成した後、焼鈍することによりNi-Fe合金層を形成した。
次に、前記Niめっき鋼板に対して、表2、3に示す条件で陰極電解処理を施した。なお、陰極電解処理の際の電解液は表1に示したpHと温度に保持した。陰極電解処理時の電気量密度は表2、3に示す値であり、電解時間とパス数は適宜変化させた。陰極電解処理時の陽極としては、基体としてのTiに酸化イリジウムをコーティングした不溶性陽極を使用した。陰極電解処理を行った後は、水洗処理を行い、ブロアを用いて室温で乾燥を行った。
次いで、上記陰極電解処理後の鋼板に水洗処理を施した。前記水洗処理は、表2、3に示した条件で1~5回行った。各回の水洗の方法と、使用した水の電気伝導度は表2、3に示したとおりとした。
水接触角は、協和界面科学社製の自動接触角計CA-VP型を用いて測定した。表面処理鋼板の表面温度を20℃±1℃とし、水は20±1℃の蒸留水を使用し、2μlの液滴量で蒸留水を表面処理鋼板の表面に滴下し、1秒後にθ/2法によって接触角を測定し、5滴分の接触角の相加平均値を水接触角とした。
表面処理鋼板の表面に吸着したK、Na、Mg、およびCaの、Crに対する原子比率の合計を、XPSにより測定した。測定においては、スパッタは行わなかった。試料最表面のK2p、Na1s、Ca2p、Mg1s、およびCr2pのナロースペクトルの積分強度から、相対感度係数法により原子比率を定量化し、(K原子比率+Na原子比率+Ca原子比率+Mg原子比率)/Cr原子比率を算出した。XPSの測定には、アルバックファイ社製走査型X線光電子分光分析装置PHI X-toolを用い、X線源はモノクロAlKα線、電圧は15kV、ビーム径は100μmφ、取出角は45°とした。
表面処理鋼板の最表面におけるNi含有量のCrに対する原子比率を、XPSにより測定した。測定においては、スパッタは行わなかった。試料最表面のNi2pおよびCr2pのナロースペクトルの積分強度から、相対感度係数法により原子比率を定量化し、Ni原子比率/Cr原子比率を算出した。XPSの測定には、アルバックファイ社製走査型X線光電子分光分析装置PHI X-toolを用い、X線源はモノクロAlKα線、電圧は15kV、ビーム径は100μmφ、取出角は45°とした。
フィルム耐食性およびフィルム湿潤密着性の評価に使用するサンプルとしてのラミネート鋼板を、以下の手順で作製した。
作製したラミネート鋼板のフィルム面および塗装鋼板の塗装面に、カッターを用いて地鉄(鋼板)に達する深さのクロスカットを入れた。クロスカットを入れたラミネート鋼板および塗装鋼板を、1.5質量%クエン酸と1.5質量%食塩とを含有する混合水溶液からなる55℃の試験液に、96時間浸漬した。浸漬後、洗浄および乾燥をした後、ラミネート鋼板のフィルム面、および塗装鋼板の塗装面にセロハン粘着テープを貼り付け、引き剥がすテープ剥離を行った。フィルム耐食性については、ラミネート鋼板のクロスカット部の任意の4箇所についてフィルム剥離幅(カット部から広がる左右の合計幅)を測定し、4箇所の平均値を求め、腐食幅とみなした。塗装耐食性については、塗装鋼板のクロスカット部の任意の4箇所について塗装剥離幅(カット部から広がる左右の合計幅)を測定し、4箇所の平均値を求め、腐食幅とみなした。フィルム耐食性および塗装耐食性は、下記の4水準で評価した。実用上、評価が1~3であれば、耐食性に優れるといえる。
1:腐食幅0.3mm未満
2:腐食幅0.3mm以上0.5mm未満
3:腐食幅0.5mm以上1.0mm未満
4:腐食幅1.0mm以上
フィルム湿潤密着性は、上記ラミネート鋼板を使用して、温度130℃、相対湿度100%のレトルト雰囲気における180°ピール試験により評価した。具体的な手順は以下の通りとした。
1:剥離長20mm未満
2:剥離長20mm以上40mm未満
3:剥離長40mm以上60mm未満
4:剥離長60mm以上
同じ条件で作製した塗装鋼板2枚を、ナイロン接着フィルムを挟んで塗装面が向かい合わせになるように積層した後、圧力2.94×105Pa、温度190℃、圧着時間30秒の圧着条件下で貼り合わせた。その後、これを5mm幅の試験片に分割した。分割した試験片は、1.5質量%クエン酸と1.5質量%食塩とを含有する混合水溶液からなる55℃の試験液に、168時間浸漬した。浸漬後、洗浄および乾燥をした後、分割した試験片の2枚の鋼板を引張試験機で引き剥がし、引き剥がしたときの引張強度を測定した。3つの試験片の平均値を下記の4水準で評価した。実用上、評価が1~3であれば、塗料2次密着性に優れるといえる。
1:2.5kgf以上
2:2.0kgf以上2.5kgf未満
3:1.5kgf以上2.0kgf未満
4:1.5kgf未満
得られた表面処理鋼板について、塗装焼付工程を想定して210℃×10分の熱処理を施した後、2枚のサンプルを、DR型1質量%Cr-Cu電極(先端径2.3mm、曲率R40mmとして加工した電極)で挟み込み、下記条件で通電した。
・アマダミヤチ社製トランジスタ式電源:MDA-8000A
・溶接ヘッド:AH-200
・加圧:40kgf
・通電時間:1.6msec.(スロープ0.2msec.)
・波形:矩形波
1:2.5kA以上
2:2.0kA以上、2.5kA未満
3:1.5kA以上、2.0kA未満
4:1.5kA未満
Claims (10)
- 鋼板と、
前記鋼板の少なくとも一方の表面上に配置されたNi含有層と、
前記Ni含有層上に配置された金属Cr層と、
前記金属Cr層上に配置された酸化Cr層とを有し、
水接触角が50°以下であり、
表面に吸着したK、Na、Mg、およびCaの、Crに対する原子比率の合計が、5.0%以下である、表面処理鋼板。 - 前記Ni含有層は、Ni付着量が前記鋼板の片面当たり200mg/m2以上2000mg/m2以下である、請求項1に記載の表面処理鋼板。
- 前記金属Cr層は、Cr付着量が前記鋼板の片面当たり2mg/m2以上40mg/m2未満である、請求項1または2に記載の表面処理鋼板。
- 前記酸化Cr層は、Cr付着量が前記鋼板の片面当たり0.1mg/m2以上15.0mg/m2以下である、請求項1または2に記載の表面処理鋼板。
- 前記酸化Cr層は、Cr付着量が前記鋼板の片面当たり0.1mg/m 2 以上15.0mg/m 2 以下である、請求項3に記載の表面処理鋼板。
- 前記表面処理鋼板の表面におけるNiの、Crに対する原子比率が、100%以下である、請求項1または2に記載の表面処理鋼板。
- 前記表面処理鋼板の表面におけるNiの、Crに対する原子比率が、100%以下である、請求項3に記載の表面処理鋼板。
- 前記表面処理鋼板の表面におけるNiの、Crに対する原子比率が、100%以下である、請求項4に記載の表面処理鋼板。
- 前記表面処理鋼板の表面におけるNiの、Crに対する原子比率が、100%以下である、請求項5に記載の表面処理鋼板。
- 鋼板と、前記鋼板の少なくとも一方の表面上に配置されたNi含有層と、前記Ni含有層上に配置された金属Cr層と、前記金属Cr層上に配置された酸化Cr層とを有する表面処理鋼板の製造方法であって、
3価クロムイオンを含有する電解液を調製する電解液調製工程と、
少なくとも一方の面にNi含有層を有する鋼板を前記電解液中で陰極電解処理する陰極電解処理工程と、
前記陰極電解処理後の鋼板を少なくとも1回水洗する水洗工程とを含み、
前記電解液調製工程では、
3価クロムイオン源、カルボン酸化合物、および水を混合し、
pHを4.0~7.0に調整するとともに、温度を40~70℃に調整することによって前記電解液が調製され、
前記水洗工程では、
少なくとも最後の水洗において、電気伝導度100μS/m以下の水を使用する、表面処理鋼板の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022064801 | 2022-04-08 | ||
JP2022064801 | 2022-04-08 | ||
PCT/JP2023/006069 WO2023195251A1 (ja) | 2022-04-08 | 2023-02-20 | 表面処理鋼板およびその製造方法 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP7327718B1 true JP7327718B1 (ja) | 2023-08-16 |
JPWO2023195251A1 JPWO2023195251A1 (ja) | 2023-10-12 |
JPWO2023195251A5 JPWO2023195251A5 (ja) | 2024-03-15 |
Family
ID=87563008
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023532834A Active JP7327718B1 (ja) | 2022-04-08 | 2023-02-20 | 表面処理鋼板およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7327718B1 (ja) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007129979A1 (en) * | 2006-05-09 | 2007-11-15 | Sandvik Intellectual Property Ab | Flapper valve material, production and use thereof |
JP2009035806A (ja) * | 2007-07-12 | 2009-02-19 | Okuno Chem Ind Co Ltd | 3価クロムめっき浴及びその製造方法 |
JP2014513214A (ja) * | 2011-05-03 | 2014-05-29 | アトテツク・ドイチユラント・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 電気めっき浴及び黒色クロム層の製造方法 |
CN105386089A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-03-09 | 武汉迪赛环保新材料股份有限公司 | 一种三价铬硬铬电镀溶液及其在硬铬电镀中的应用 |
JP2020109205A (ja) * | 2018-12-13 | 2020-07-16 | ティッセンクルップ ラッセルシュタイン ゲー エム ベー ハー | 三価クロム化合物を含む電解液を使用してクロムおよび酸化クロムのコーティングで被覆された金属ストリップの製造方法 |
JP2020200533A (ja) * | 2019-06-06 | 2020-12-17 | Jfeスチール株式会社 | 缶用鋼板およびその製造方法 |
-
2023
- 2023-02-20 JP JP2023532834A patent/JP7327718B1/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007129979A1 (en) * | 2006-05-09 | 2007-11-15 | Sandvik Intellectual Property Ab | Flapper valve material, production and use thereof |
JP2009035806A (ja) * | 2007-07-12 | 2009-02-19 | Okuno Chem Ind Co Ltd | 3価クロムめっき浴及びその製造方法 |
JP2014513214A (ja) * | 2011-05-03 | 2014-05-29 | アトテツク・ドイチユラント・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 電気めっき浴及び黒色クロム層の製造方法 |
CN105386089A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-03-09 | 武汉迪赛环保新材料股份有限公司 | 一种三价铬硬铬电镀溶液及其在硬铬电镀中的应用 |
JP2020109205A (ja) * | 2018-12-13 | 2020-07-16 | ティッセンクルップ ラッセルシュタイン ゲー エム ベー ハー | 三価クロム化合物を含む電解液を使用してクロムおよび酸化クロムのコーティングで被覆された金属ストリップの製造方法 |
JP2020200533A (ja) * | 2019-06-06 | 2020-12-17 | Jfeスチール株式会社 | 缶用鋼板およびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2023195251A1 (ja) | 2023-10-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5884947B2 (ja) | Niめっき鋼板及びNiめっき鋼板の製造方法 | |
JP5760355B2 (ja) | 容器用鋼板 | |
JP7070823B1 (ja) | 表面処理鋼板およびその製造方法 | |
WO2022138006A1 (ja) | 表面処理鋼板およびその製造方法 | |
TW201641705A (zh) | 表面處理鋼板、金屬容器及表面處理鋼板之製造方法 | |
JP7327718B1 (ja) | 表面処理鋼板およびその製造方法 | |
JP6098763B2 (ja) | Snめっき鋼板及び化成処理鋼板並びにこれらの製造方法 | |
JP7327719B1 (ja) | 表面処理鋼板およびその製造方法 | |
JP6098709B2 (ja) | 容器用鋼板 | |
JP7070822B1 (ja) | 表面処理鋼板およびその製造方法 | |
WO2023195251A1 (ja) | 表面処理鋼板およびその製造方法 | |
TWI840140B (zh) | 表面處理鋼板及其製造方法 | |
JP7435924B1 (ja) | 表面処理鋼板およびその製造方法 | |
JP7435925B1 (ja) | 表面処理鋼板およびその製造方法 | |
WO2022138005A1 (ja) | 表面処理鋼板およびその製造方法 | |
JP7401039B1 (ja) | 表面処理鋼板およびその製造方法 | |
WO2021261155A1 (ja) | 表面処理鋼板、金属容器および表面処理鋼板の製造方法 | |
JP2010013706A (ja) | 錫めっき鋼板の製造方法および錫めっき鋼板 | |
WO2024111159A1 (ja) | 表面処理鋼板およびその製造方法 | |
WO2024111158A1 (ja) | 表面処理鋼板およびその製造方法 | |
TW202421847A (zh) | 表面處理鋼板及其製造方法 | |
JP2014231631A (ja) | 容器用鋼板 | |
TW202421858A (zh) | 表面處理鋼板及其製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230530 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230530 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20230530 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230704 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230717 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7327718 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |