JP7460035B1 - 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
- JP7460035B1 JP7460035B1 JP2023561103A JP2023561103A JP7460035B1 JP 7460035 B1 JP7460035 B1 JP 7460035B1 JP 2023561103 A JP2023561103 A JP 2023561103A JP 2023561103 A JP2023561103 A JP 2023561103A JP 7460035 B1 JP7460035 B1 JP 7460035B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel sheet
- layer
- treated steel
- amount
- oxide
- 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 246
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 246
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 23
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 157
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 99
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims abstract description 58
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 91
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 63
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 53
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 28
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims description 18
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 16
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 6
- 239000003973 paint Substances 0.000 abstract description 32
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N chromium(6+) Chemical compound [Cr+6] JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 74
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 63
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 50
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 45
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 39
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 19
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 16
- -1 fluorine ions Chemical class 0.000 description 15
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 14
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 13
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 12
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 6
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical compound [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 6
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 6
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 6
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 5
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 5
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 5
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005987 sulfurization reaction Methods 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910017091 Fe-Sn Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910017142 Fe—Sn Inorganic materials 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 4
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000005028 tinplate Substances 0.000 description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 3
- WHOZNOZYMBRCBL-OUKQBFOZSA-N (2E)-2-Tetradecenal Chemical compound CCCCCCCCCCC\C=C\C=O WHOZNOZYMBRCBL-OUKQBFOZSA-N 0.000 description 2
- QZCLKYGREBVARF-UHFFFAOYSA-N Acetyl tributyl citrate Chemical compound CCCCOC(=O)CC(C(=O)OCCCC)(OC(C)=O)CC(=O)OCCCC QZCLKYGREBVARF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- AFVFQIVMOAPDHO-UHFFFAOYSA-N Methanesulfonic acid Chemical compound CS(O)(=O)=O AFVFQIVMOAPDHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910020938 Sn-Ni Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910008937 Sn—Ni Inorganic materials 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 235000013361 beverage Nutrition 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010960 cold rolled steel Substances 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 235000012343 cottonseed oil Nutrition 0.000 description 2
- 239000002385 cottonseed oil Substances 0.000 description 2
- MIMDHDXOBDPUQW-UHFFFAOYSA-N dioctyl decanedioate Chemical compound CCCCCCCCOC(=O)CCCCCCCCC(=O)OCCCCCCCC MIMDHDXOBDPUQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940044654 phenolsulfonic acid Drugs 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 239000002335 surface treatment layer Substances 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VLSOAXRVHARBEQ-UHFFFAOYSA-N [4-fluoro-2-(hydroxymethyl)phenyl]methanol Chemical compound OCC1=CC=C(F)C=C1CO VLSOAXRVHARBEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 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
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000001845 chromium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 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
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 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
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002932 luster Substances 0.000 description 1
- 229940098779 methanesulfonic acid Drugs 0.000 description 1
- 229910000403 monosodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019799 monosodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 239000008237 rinsing water Substances 0.000 description 1
- 239000010731 rolling oil Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M sodium dihydrogen phosphate Chemical compound [Na+].OP(O)([O-])=O AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 238000005486 sulfidation Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness 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
- XROWMBWRMNHXMF-UHFFFAOYSA-J titanium tetrafluoride Chemical compound [F-].[F-].[F-].[F-].[Ti+4] XROWMBWRMNHXMF-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 238000004383 yellowing Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003755 zirconium compounds Chemical class 0.000 description 1
- OMQSJNWFFJOIMO-UHFFFAOYSA-J zirconium tetrafluoride Chemical compound F[Zr](F)(F)F OMQSJNWFFJOIMO-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Snめっき層と、
前記Snめっき層上に配置された、Zr酸化物およびTi酸化物の少なくとも一方を含有する皮膜層とを有する表面処理鋼板であって、
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、全元素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。
少なくとも一方の面にSnめっき層を有する鋼板の表面を、ZrイオンおよびTiイオンの少なくとも一方を含有する水溶液で処理して、前記Snめっき層上に前記皮膜層を形成する皮膜形成工程と、
前記皮膜層の表面に前記水溶液が30.0g/m2超、60.0g/m2以下存在する状態で、0.1~20.0秒保持する表面調整工程と、
前記表面調整工程後の前記鋼板を少なくとも1回水洗する水洗工程とを含み、
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、とく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が、缶用鋼板を用いることが好ましい。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とくに限定されず、任意の方法で製造された鋼板を用いることができるが、通常は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。
前記Snめっき層は、鋼板の少なくとも一方の面に備えられていればよく、両面に備えられていてもよい。前記Snめっき層は、鋼板の少なくとも一部を覆っていればよく、該Snめっき層が設けられた面の全体を覆っていてもよい。また、前記Snめっき層は、連続層であってもよいし、不連続層であってもよい。前記不連続層としては、例えば、島状構造を有する層が挙げられる。
上記表面処理鋼板は、さらに任意にNi含有層を有することができる。例えば、本発明の一実施形態における表面処理鋼板は、前記Snめっき層の下に配置されたNi含有層をさらに有することができる。言い換えると、本発明の一実施形態における表面処理鋼板は、鋼板の少なくとも一方の面に、Ni含有層と、前記Ni含有層上に配置されたSnめっき層と、前記Snめっき層上に配置された、Zr酸化物およびTi酸化物の少なくとも一方を含有する皮膜層を有する表面処理鋼板であってよい。
前記Snめっき層上には、Zr酸化物およびTi酸化物の少なくとも一方を含有する皮膜層が存在する。Zr酸化物およびTi酸化物の少なくとも一方を前記皮膜層に含有させることは、優れた耐硫化黒変性、塗料2次密着性、および外観を得るために必要である。
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、5°以上であってよく、8°以上であってもよい。
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、優れた塗料2次密着性を実現することができる上、硫黄の浸透に対する強固なバリア性を示すため、優れた耐硫化黒変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)皮膜形成工程
(2)表面調整工程
(3)水洗工程
上記皮膜形成工程においては、少なくとも一方の面にSnめっき層を有する鋼板の表面を、ZrイオンおよびTiイオンの少なくとも一方を含有する水溶液で処理して、前記Snめっき層上に皮膜層を形成する。形成される前記皮膜層は、Zr酸化物およびTi酸化物の少なくとも一方を含有する皮膜層である。
次に、前記皮膜形成工程で得られた皮膜層に対して、表面調整を行う。具体的には、前記皮膜層の表面に前記水溶液が30.0g/m2超、60.0g/m2以下存在する状態で、0.1~20.0秒保持する。前記条件で表面調整を行うことにより、前記皮膜層を高度に親水化した状態で定着させることができる。
表面調整を行う際の水溶液の量が30.0g/m2以下であると、エッチングが十分に進行せず、その結果、水接触角が50°より大きくなる。そのため、前記水溶液の量は30.0g/m2超、好ましくは32.0g/m2以上、より好ましくは35.0g/m2以上とする。一方、水溶液の量が60.0g/m2を超えると、かえってエッチングが進まず、所望の親水性が得られない。これは、前記エッチングの進行は、皮膜層と水溶液との間の界面近傍に存在する溶存酸素の量に依存するためであると考えられる。すなわち、水溶液の量が過剰であると、水溶液が形成する層の厚さが厚くなるため、前記界面に十分な酸素が供給されず、その結果、エッチングが十分に進行しない。そのため、前記水溶液の量を、60.0g/m2以下、好ましくは58.0g/m2以下、より好ましくは55.0g/m2以下とする。
また、前記表面調整において、保持時間が0.1秒未満であるとエッチングが十分に進行せず、その結果、水接触角が50°より大きくなる。そのため、前記保持時間を、0.1秒以上、好ましくは0.2秒以上、より好ましくは0.3秒以上とする。一方、前記保持時間が20.0秒を超える場合にも水接触角が50°より大きくなる。これは、エッチングが過度に進行し、親水性の発現に適した表面状態から外れるためだと考えられる。そのため、前記保持時間を、20.0秒以下、好ましくは18.0秒以下、より好ましくは15.0秒以下とする。
(1)アルカリ性水溶液中での陰極電解処理
(2)アルカリ性水溶液中での浸漬処理
(3)アルカリ性水溶液中での陰極電解処理およびそれに続くアルカリ性水溶液中での陽極電解処理
(4)アルカリ性水溶液中での陽極電解処理
次に、上記表面調整工程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水溶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、皮膜形成を行うための槽の下流に水洗タンクを設け、皮膜形成工程後の鋼板を連続的に水に浸漬することができる。また、皮膜形成工程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、鋼板に電解脱脂、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のち、フェノールスルホン酸浴を用いた電気Snめっきを施して、前記鋼板の両面にSnめっき層を形成した。その際、通電時間を変えることにより前記Snめっき層のSn付着量を表2、3に示す値とした。また、一部の実施例においては、前記電気Snめっきに先立ち、鋼板にワット浴を用いた電気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めっき層を形成した。その際、通電時間と電流密度を変えることにより前記Niめっき層のNi付着量を表2、3に示す値とした。前記Snめっき層のSn付着量は、JIS G 3303に定められた電解剥離法によって測定した。また、前記Niめっき層の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。
その後、得られたSnめっき鋼板に対して、表2、3に示した前処理を施した。「C」は陰極電解処理、「A」は陽極電解処理、「D」は浸漬処理、「C→A」は陰極電解処理を行った後、さらに陽極電解処理を行ったことを表す。前記前処理における陰極電解処理、陽極電解処理、および浸漬処理には、いずれも濃度10g/Lの炭酸水素ナトリウム水溶液を使用し、前記炭酸水素ナトリウム水溶液の温度は室温とした。陰極電解処理の際の電気量密度は2.0C/dm2、陽極電解処理の際の電気量密度は4.0C/dm2とした。浸漬処理における浸漬時間は1秒とした。なお、比較のために一部の実施例においては前処理を行わなかった。
次いで、前記Snめっき鋼板の表面を水溶液で処理することにより、前記Snめっき層上に皮膜層を形成した。具体的には、前記水溶液として表1に示す組成の水溶液を使用し、該水溶液中で陰極電解処理を行うことで皮膜層を形成した。前記水溶液の温度は35℃とし、pHは3以上5以下となるように調整した。電気量密度を調整することによりZr付着量およびTi付着量を制御した。なお、Zr含有化合物としてはフッ化ジルコニウム(ZrF4)を用い、Ti含有化合物としてはフッ化チタン(TiF4)を用いた。そして、前記水溶液は、表1に示す組成を有するように、Zr含有化合物及びTi含有化合物以外の化合物をさらに用いて各イオンの濃度を調整することにより作成した。
上記皮膜形成工程の後、表2、3に示した条件で表面調整を行った。具体的には、皮膜形成工程が終了した時点の、表面に水溶液が付着した状態の鋼板をリンガーロールで絞ることにより、皮膜層の表面に存在する水溶液の量を表2、3に記載の量に調整した。前記水溶液の量は、先に述べたとおりフィルター式赤外吸収法による水分計で測定した。その後、表2、3に示した保持時間の間、保持した。すなわち、表面調整工程で使用した水溶液は、上記皮膜形成工程で使用した水溶液と同じである。
次いで、上記表面調整工程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。なお、水洗の方法を「浸漬」とした回では、鋼板を水に浸漬して水洗を行った。一方、水洗の方法を「スプレー」とした回では、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た。また、電気伝導度は導電率計を用いて測定した。
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℃の蒸留水を使用した。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の全元素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検出された全元素に対する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)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。
上述の方法で作製した表面処理鋼板の表面に、市販の缶用エポキシ樹脂塗料を乾燥質量で60mg/dm2塗布した後、200℃の温度下で10分間焼き付け、その後24時間室温に置いた。その後、得られた鋼板を所定のサイズに切断した。無水リン酸水素二ナトリウム:7.1g/L、無水リン酸二水素ナトリウム:3.0g/L、Lシステイン塩酸塩:6.0g/Lを含有する水溶液を作製し、1時間煮沸した後、蒸発により減少した体積分を純水でメスアップした。得られた水溶液をテフロン(登録商標)製の耐圧耐熱の容器中に注ぎ、所定のサイズに切断した鋼板を前記水溶液中に浸漬し、容器の蓋を閉め密封した。密閉された前記容器に、温度131℃、60分間のレトルト処理を施した。
得られた表面処理鋼板の表面に、エポキシフェノール系塗料を塗布し、210℃で10分間の焼付を行って塗装鋼板を作製した。塗装の付着量は50mg/dm2とした。
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
上述の方法で作製した表面処理鋼板及び皮膜形成工程前のSnめっき鋼板のL値を測定した。L値は、日本電色工業社製の分光色彩計SQ-2000を用いて、測定径を30mmφとして測定し、SCI(Specular Component Include:正反射を含む)の値を採用した。そして、L値の差ΔLを、(皮膜形成工程前のSnめっき鋼板のL値)-(得られた表面処理鋼板のL値)の式を用いて算出した。L値は色の明るさを表し、ΔLが大きいほど、ぶりき本来の明るく美しい外観が損なわれることを意味する。ΔLは下記の4水準で評価した。実用上、結果が1~3であれば、外観に優れるものとして評価できる。
1:1.0未満
2:1.0以上3.0未満
3:3.0以上5.0未満
4:5.0以上
Claims (15)
- 鋼板の少なくとも一方の面に、
Snめっき層と、
前記Snめっき層上に配置された、Ti酸化物、またはZr酸化物およびTi酸化物を含有する皮膜層とを有する表面処理鋼板であって、
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、全元素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Snめっき層は、Sn付着量が前記鋼板の片面当たり0.1~20.0g/m2である、請求項1に記載の表面処理鋼板。
- 前記皮膜層中におけるZr酸化物およびTi酸化物の付着量の合計が、金属Zr量と金属Ti量で前記鋼板の片面当たり0.3~50.0mg/m2である、請求項1に記載の表面処理鋼板。
- 前記皮膜層中におけるZr酸化物およびTi酸化物の付着量の合計が、金属Zr量と金属Ti量で前記鋼板の片面当たり0.3~50.0mg/m2である、請求項2に記載の表面処理鋼板。
- 前記皮膜層は、さらにPを含有し、P付着量が前記鋼板の片面当たり50.0mg/m2以下である、請求項1に記載の表面処理鋼板。
- 前記皮膜層は、さらにPを含有し、P付着量が前記鋼板の片面当たり50.0mg/m2以下である、請求項2に記載の表面処理鋼板。
- 前記皮膜層は、さらにPを含有し、P付着量が前記鋼板の片面当たり50.0mg/m2以下である、請求項3に記載の表面処理鋼板。
- 前記皮膜層は、さらにPを含有し、P付着量が前記鋼板の片面当たり50.0mg/m2以下である、請求項4に記載の表面処理鋼板。
- 前記皮膜層は、さらにMnを含有し、Mn付着量が前記鋼板の片面当たり50.0mg/m2以下である、請求項1~8のいずれか一項に記載の表面処理鋼板。
- 前記表面処理鋼板が、前記Snめっき層の下に配置されたNi含有層をさらに有する、請求項1~8のいずれか一項に記載の表面処理鋼板。
- 前記表面処理鋼板が、前記Snめっき層の下に配置されたNi含有層をさらに有する、請求項9に記載の表面処理鋼板。
- 前記Ni含有層は、Ni付着量が前記鋼板の片面当たり、2mg/m2~2000mg/m2以下である、請求項10に記載の表面処理鋼板。
- 前記Ni含有層は、Ni付着量が前記鋼板の片面当たり、2mg/m2~2000mg/m2以下である、請求項11に記載の表面処理鋼板。
- 鋼板の少なくとも一方の面に、Snめっき層と、前記Snめっき層上に配置されたZr酸化物およびTi酸化物の少なくとも一方を含有する皮膜層とを有する表面処理鋼板の製造方法であって、
少なくとも一方の面にSnめっき層を有する鋼板の表面を、ZrイオンおよびTiイオンの少なくとも一方を含有する水溶液で処理して、前記Snめっき層上に前記皮膜層を形成する皮膜形成工程と、
前記皮膜層の表面に前記水溶液が30.0g/m2超、60.0g/m2以下存在する状態で、0.1~20.0秒保持する表面調整工程と、
前記表面調整工程後の前記鋼板を少なくとも1回水洗する水洗工程とを含み、
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。 - 前記表面処理鋼板が、前記Snめっき層の下に配置されたNi含有層をさらに有する、請求項14に記載の表面処理鋼板の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022187786 | 2022-11-24 | ||
JP2022187786 | 2022-11-24 | ||
PCT/JP2023/025344 WO2024111156A1 (ja) | 2022-11-24 | 2023-07-07 | 表面処理鋼板およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP7460035B1 true JP7460035B1 (ja) | 2024-04-02 |
Family
ID=90474271
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023561103A Active JP7460035B1 (ja) | 2022-11-24 | 2023-07-07 | 表面処理鋼板およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7460035B1 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012002360A1 (ja) | 2010-06-29 | 2012-01-05 | 新日本製鐵株式会社 | 容器用鋼板およびその製造方法 |
JP2015232169A (ja) | 2014-05-15 | 2015-12-24 | Jfeスチール株式会社 | 容器用鋼板 |
JP2016084492A (ja) | 2014-10-24 | 2016-05-19 | Jfeスチール株式会社 | 容器用鋼板およびその製造方法 |
JP2018135569A (ja) | 2017-02-22 | 2018-08-30 | 新日鐵住金株式会社 | Snめっき鋼板及びSnめっき鋼板の製造方法 |
JP7070823B1 (ja) | 2020-12-21 | 2022-05-18 | Jfeスチール株式会社 | 表面処理鋼板およびその製造方法 |
-
2023
- 2023-07-07 JP JP2023561103A patent/JP7460035B1/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012002360A1 (ja) | 2010-06-29 | 2012-01-05 | 新日本製鐵株式会社 | 容器用鋼板およびその製造方法 |
JP2015232169A (ja) | 2014-05-15 | 2015-12-24 | Jfeスチール株式会社 | 容器用鋼板 |
JP2016084492A (ja) | 2014-10-24 | 2016-05-19 | Jfeスチール株式会社 | 容器用鋼板およびその製造方法 |
JP2018135569A (ja) | 2017-02-22 | 2018-08-30 | 新日鐵住金株式会社 | Snめっき鋼板及びSnめっき鋼板の製造方法 |
JP7070823B1 (ja) | 2020-12-21 | 2022-05-18 | Jfeスチール株式会社 | 表面処理鋼板およびその製造方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20150167192A1 (en) | Steel sheet for container and method of manufacturing the same | |
MXPA05006156A (es) | Solucion para tratamiento de superficie de metal y un metodo para tratamiento de superficie. | |
TWI792744B (zh) | 表面處理鋼板及其製造方法 | |
US20110300402A1 (en) | Steel sheet for container use and method of production of same | |
JP7070823B1 (ja) | 表面処理鋼板およびその製造方法 | |
WO2009139480A1 (ja) | 錫めっき鋼板の製造方法および錫めっき鋼板ならびに化成処理液 | |
JP4864254B2 (ja) | 錫めっき鋼板およびその製造方法 | |
JP7460035B1 (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 | |
JP7435925B1 (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 | |
WO2024111156A1 (ja) | 表面処理鋼板およびその製造方法 | |
JP7435924B1 (ja) | 表面処理鋼板およびその製造方法 | |
WO2024111157A1 (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 | |
WO2024111159A1 (ja) | 表面処理鋼板およびその製造方法 | |
JP7327719B1 (ja) | 表面処理鋼板およびその製造方法 | |
JP2002356785A (ja) | 耐酸化性の優れた錫めっき鋼板およびその製造方法 | |
JP7239020B2 (ja) | Sn系めっき鋼板 | |
JP7327718B1 (ja) | 表面処理鋼板およびその製造方法 | |
JPS6050175A (ja) | 亜鉛および亜鉛合金の表面処理浴 | |
TWI840140B (zh) | 表面處理鋼板及其製造方法 | |
JP7410386B2 (ja) | Sn系めっき鋼板 | |
JP7295486B2 (ja) | Sn系めっき鋼板 | |
WO2023195251A1 (ja) | 表面処理鋼板およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231003 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231003 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20231003 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231128 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231226 |
|
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: 20240220 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240304 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7460035 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |