JPS6024399A - 塗料密着性にすぐれたテインフリ−鋼板の製造方法 - Google Patents

塗料密着性にすぐれたテインフリ−鋼板の製造方法

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JPS6024399A
JPS6024399A JP13207183A JP13207183A JPS6024399A JP S6024399 A JPS6024399 A JP S6024399A JP 13207183 A JP13207183 A JP 13207183A JP 13207183 A JP13207183 A JP 13207183A JP S6024399 A JPS6024399 A JP S6024399A
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electrolytic
tin
steel sheet
acid treatment
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JP13207183A
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Hajime Ogata
緒方 一
Kyoko Yamaji
山地 京子
Shunichi Tsugawa
津川 俊一
Toshiro Ichida
市田 敏郎
Toshio Irie
敏夫 入江
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/38Chromatising

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Electrochemical Coating By Surface Reaction (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐レトルト処理性にすぐれたティンフリース
チールの製造方法に関するものである。
鋼板上に金属クロム層およびクロム酸化物層を有する表
面処理鋼板は、ティンフリースチールクロムタイプ(以
下、TFSと略称する)と称され、ブリキに代る缶用材
料としての特性が認められ、近年その使用量が増大して
いる。
TFSj士表面に金属クロム(以下、CrMと略称する
)とクロム水和酸化物(以下、CrOKと略称する)か
ら成る2層被膜を有するため、十分な溶接性を持たず、
その製缶にあたっては、缶胴はエポキシ・フェノール系
樹脂を塗装後、ナイロン系接着剤で接合されている。
最近、TFS缶の用途が拡大し、炭酸飲料やビールなど
内容物の充填が低温状態でなされるコールドパック用の
みならず、果汁およびコーヒーなどのように内容物を高
温殺菌して充填するいわゆるホットパック用、またはパ
ック後、高温で殺菌処理を行うレトルトパック用に使用
されるようになって、缶胴が破れるトラブルが発生して
いる。
このホ・ントバック、レトルトパックでT F S 4
g着缶に生ずる缶胴の破れは、缶胴接合部の塗膜を通し
て浸透する熱水により、塗膜とTFSとの界面の密着が
劣化して塗膜−TFS界面から剥離するために生ずるも
のである。
本願の発明者等はTFSの塗料密着性の改善を目的とし
て、クロムめっき後に該液中で鋼板を陽極とする逆電解
処理を施し、その後に6価のクロムを含む水溶液中で電
解クロム酸処理を施すことを、特開昭57−17799
8号として提案している。しかし、その後の調査研究に
よって、クロムめっき工程と電解クロム酸処理工程との
間に鋼板を陽極として逆電解を施す工程を挿入するこの
方法は、塗料密着性の改善に極めて有効であるが、逆電
解後の鋼板はその後の電解クロム酸処理工程でのOr 
皮膜の成長が抑制され、優れた塗料密着性を得るのに必
要なCr(1!皮膜量を得るためには、電解クロム酸処
理で多量の電気量を必要とし、経済的に不利であること
が判明した。
本発明は、すぐれた塗料密着性を損なうことなく、逆電
解後の鋼板上に必要なCr01+皮膜量を生成せしめる
経済的な方法について、詳細な検討を行なった結果なさ
れたものである。
本発明は、薄鋼板に片面50〜200mg/m’のCr
M層と、crに換算しテ8〜30 mg/ rrfO)
Cr”’79を有するTFSに関するものである。Cr
’層は、50mg/rrfより少ないと耐食性が劣って
−よくない。また、200mg/m’より多くしても耐
食性の更なる向上は望めないので、通常のTFSは50
〜200mg/ln’のCr 層を有している。一方、
C’r o X皮膜が8mg/in’より少ないと所望
の塗料密着性が得られず、また3 0 mg/ rn’
を越えると外観が悪くなるために、通常のTFSは8〜
30mg/rn’のCr 皮膜を有している。
本願の発明者等は先に、塗料密着性にすぐれたTFSの
製造方法として、クロムめっき後に該液中で鋼板を陽極
とする逆電解処理を施し、その後にクロム酸水溶液中で
電解クロム酸処理を施すことを提案している(特開昭5
7.−17’7998号参照)。その後の研究の結果、
クロムめっき工程と電解クロム酸処理工程の間に鋼板を
陽極として逆電解を施す工程を挿入するこの方法は、塗
料密着性の良いTFSの製造に極めて有効であるが、電
解クロム酸処理浴として、無水クロム酸、クロム酸塩、
重クロム酸塩より選んだ少なくとも1種を含み、かつ不
純物として含まれる硫酸根、フッ素イオン、塩素イオン
等以外に意図的に助剤を添加しない水溶液を用いると、
すぐれた塗料密着性を得るのに必要なCrO!皮膜量全
膜量するために、通常より多くの電気量を必要とし、従
って生産性に劣ることが判明した。
そこで、逆電解処理後の表面状態をESCAで調査した
結果、クロムめっき後の表面状態に比較して、クロム酸
化物皮膜中の共析S量(共析硫酸根と考えられる)が減
少し、かつ01sの結合エネルギーが531.4 eV
から530.1 eVと低エネルギー側ヘシフトしてい
ることから、クロム酸化物皮膜中におけるオール結合(
Cr−OH)の割合が減少し、オキソ結合(Cr−0)
の割合が増加していることがわかった(第1図参照)。
これらのために、逆電解処理後の電解クロム酸処理工程
においてCrOX皮膜の成長が抑制′されるのではない
かと考えられる。
そこで、本発明者等は、すぐれた塗料密着性を損なうこ
となく、しかも逆電解処理後の鋼板上におけるCr0!
皮1模の成長を促進する方法について、種々の検討を行
なった結果、無水クロム酸、クロム酸塩および重クロム
酸塩から選んだ少なくとも1種の化合物を主剤として含
み、かつ硫酸、硫酸塩、チオシアン基化合物およびスル
ポン酸系化合物から選んだ少なくとも1種の化合物を助
剤として添加した水溶液中において電解クロム酸処理を
行う方法を見出し、本発明を完成した。
以下、本発明の内容を詳細に説明する。
電解クロム酸処理浴の主剤としては、無水クロム酸、ク
ロム酸塩および重クロム酸塩の中から1種以上の化合物
を選択すれば良いが、主剤の濃度はCrO3に換算して
20〜200g/uの範囲が望ましい。主剤の濃度がC
rO3に換算して20g/11より低くなると浴電圧が
上昇して電力の損失を招く。また、主剤の濃度がCrO
3に換算して200g1文を越えると液の持ち出しによ
るCrO3のロスが多くなるために経済的に不利である
また、電解クロム酸処理浴中に意図的に添加する助剤と
し′ては、硫酸、硫酸塩、チオシアン基化合物およびス
ルホン酸系化合物の中から1種以上の化合物を選択すれ
ば良いが、助剤の濃度は、第2図に示すように、)12
 SO4のCrO3に対するモル比に換算して1/10
00〜1/100の範囲にする必要がある。助剤濃度が
H2SO4のCrO3に対するモル比に換算して1/1
000より少ない領域工(第2図参照)では、クロム酸
化物皮膜の成長を促進する助剤として効果はなく、本発
明の目的を達成できない。逆に、助剤濃度がn2SO4
のCrO3に対するモル比に換算して1/100を越え
る領域■(第2図参照)では、汚れが発生するために商
品とするには不適当である。従って、電解クロム酸処理
浴中に添加する助剤量(H2S04換算量)は、H2S
O4/ CrO3換算モル比で1/1000〜’1/1
00の範囲に限定するのが良い(第2図の領域II参照
)。
本発明は、クロムめつき→逆電解処理→電解クロム酸処
理の主要工程から成るティンフリー鋼板の製造方法に関
するものである。例えば、電解クロム酸処理浴中の助剤
濃度を1/1000〜1 /、100(H2SO4/ 
CrO3換算モル比)の範囲ニシテも、クロムめっきと
電解クロム酸処理との間で逆電解処理を実施しない場合
には、本発明と異なり、すぐれた塗料密着性は得られな
い。
また、本発明の製造法では、電解クロム酸処理クロム酸
処理で析出するCrMの量は、逆電解のない場合に比べ
て逆電解のある方が多い。従って、本発明は、クロムめ
っきの電気量を削減できるという経済的な利点もある。
また、塗料密着性は、U型剥離試験およびT型剥離試験
の両者の結果で総合評価した。
〔U型剥離試験〕
一つの試料表面lにフェノール・エポキシ系塗料を60
mg/rn’塗布し、210℃で12分間焼付けて厚膜
IAを形成した。もう一つの試料表面2に同じ塗料を2
5mg/rn’塗布し、同じ条件で焼付けて薄膜2Aを
形成した。この2つの試料を各4幅70mm、長さ6.
0 mmに切断し、塗膜厚の異なる2枚の試片の長さ方
向の両端を8mmだけ重ね、その間に100−のナイロ
ンフィルム3をはさみ、ホットプレスを用いて200℃
で120秒の予熱を行なった後、3Kg/【rdの加圧
下で200°C130秒間の圧着を行なった(第3a図
参照)。この試験片4を10組つくり、第3b図に示す
ように、治具5にセットしてレトルト釜(130℃の高
温水蒸気)の中に入れて、300分後の剥離本数により
塗料密着性を評価した。U型剥離試験による評価基準は
、300分後の剥離本数が0〜1本であるものを塗料密
着性が良いと判定した。
〔T型剥離試験〕
試料にフェノール・エポキシ系塗料を50mg/m2塗
布し、210℃で12分間焼付けた。これを5mm幅に
切断した試料塗膜の間にナイロン系接着剤をはさみ、ホ
ットプレスを用いて200℃で30秒間圧着した。これ
を0.4%、90℃クエン酸水溶液中に7日間浸漬した
後で、Tピール引張強度を測定して塗料2次密着性を評
価した。T型剥離試験による評価基準は、0.4%、9
0℃クエン酸水溶液中7日間浸漬後のTビール引張強度
が2 Kg/ 5 +u+以上のものを良いと判定した
塗料2次密着性は、以上説明したU型およびT型剥離試
験の成績が共にすぐれているものを良しと総合評価した
次に、本発明を実施例につき具体的に説明する。
板厚0 、22m+5(7)冷延鋼板(T 4 CA)
を5%ホメザソン水溶液(80℃)中で電解脱脂を行い
、水洗後、lO%H2SO4中に5秒間浸漬して酸洗し
た後、水洗して下記の条件で本処理を行なった。
本処理の工程は、 (1)クロムめっき工程→(2)逆
電解工程→(3)電解クロム酸処理工程の順に行い、 
(1)および(2)は同一の電解液中で連続して実施し
た。
(1) クロムめっき くA浴〉 Cr03150 gin tl 2 SO40,8g/見 Na2 SiF 6 7 gel Or3” ’ 3 g/見 浴温 50 °C くB浴〉 Cr03250 g/文 H2SO42,5g/fL Cr 3+4 g 7文 浴温 eo ’c 両浴の電解条件: 50A/dm2 X 1.2秒の陰極処理(2) 逆電
解処理 めっき液中で鋼板を陽極として5 A/d+o2×0.
2秒、あるいはl 5 A/dm2 X O,1秒の逆
電解処理を行なった。比較のために逆電解処理を行わな
い例も表1に記した。
(3)電解クロム酸処理 Cr03水溶液中に意図的に82 SO4を添加した浴
を用い、温度は40℃とし、lθ〜20coulomb
/dm2の陰極処理をした。比較のために、H2SO4
を添加しない例も表1に記した。
上記の (1)クロムめっき、 (ワ逆電解処理、(3
)電解クロム酸処理工程を組み合わせてTFSを製造し
、蛍光X線法によるC 、OK成膜量分析、電解法によ
るCr’皮膜量分析ならびにU型およびT型剥離試験に
よる塗料密着性の耐レトルト処理性評価を行なった。こ
れらの結果を表1に示す。
比較例1は、 (1)クロムめっき工程に続き (2)
逆電解処理を行なっているが、 (3)の電解クロム酸
処理の浴中H,,SO4濃度が■2 SO4/ CrO
3モル比で1/2000と低いために、Cr0!皮膜量
が少なく、塗料2次密着性が劣る。
実施例1では比較例1と異なり、電解クロム酸処理浴中
のH2SOd ia度が[2SO4/ CrO3モル比
で1/200と適正であるので、十分なCrOX皮膜量
であり、塗料2次密着性もすぐれている。
比較例2では、電解クロム酸処理浴中H2so4/ C
rO3モル比は実施例1と同じで適正であるが、実施例
1とは異なり (2)の逆電解処理を行なっていないた
めに、CrOX皮膜量は十分であるが塗料2次密着性は
非常に悪い。
比較例3では、(2)の逆電解処理は行なっているが、
 (3)の電解クロム酸処理浴中のn、、 SO4/C
rO3モル比が1/20と高いために、塗料2次密着性
は良いが、汚れが発生して商品としては不適である。
実施例2〜4では、本発明におけるように、(1)クロ
ムめっき→(2)逆電解処理に続いて、H2SO4/ 
CrO3%)Lt比が1/1000−1/100 テあ
る水溶液中で電解クロム酸処理を行なっているので、C
rOX皮膜量は十分であり、塗料2次密着性が非常にす
ぐれている。
比較例4では、 (1)クロムめっき(陰極処理)を行
なわずに、 (2)逆電解処理(陽極処理)→(3)電
解クロム酸処理(陰極処理)をしたために、すぐれた塗
料密着性が得られない。
以上から、すぐれた塗料密着性を得るためには、 (1
)クロムめっき→(2)逆電解処理→(3)電解クロム
酸処理の一連の3つの主要工程がすべて必要であり、し
かも、 (3)電解クロム酸処理の浴中に8042−を
生成する助剤を意図的に添加して、12 SO4/ C
rO3モル比に換算して、1/1000〜1/100と
することによって塗料密着性のすぐれたTFSを経済的
に製造できることがわかる。
なお、主剤としてCrO3、44a2 Cr207 、
助剤としてH2SO4を含む液による電解クロム酸処理
の例につき上記説明を行なったが、主剤および助剤とも
に前述した他の化合物を選択しても、そのH2SO4/
CrO3モル比換算値が前述の適正範囲にある限り、上
述の実施例と同様の効果を奏するのは勿論のことである
【図面の簡単な説明】
第1図は逆電解処理後の表面状態をESCAで調査した
結果、オール結合(531,4eV)の割合が減少し、
オキソ結合(530,1eV)の割合が増加しているこ
とを示す図、第2図は電解クロム酸処理浴中のH2SO
4/CrO3モル比換算値とc rOK皮膜の生成量と
の関係を示すグラフ、第3図は塗料密着性試験を行なう
手順を示す線図である。 符号の説明 1.2・・・TFS試料、IA 、 2A・・・塗膜、
3・・・ナイロンフィルム、4・・・試片、5・・・治
具特許出願人 川崎製鉄株式会社 代理人 弁理士 渡 辺 望 稔〜 第1図 531.4eV 0+sピーク 菓3図 (a) (b) 手続補正書印釦 昭和59年7月12日 1、事件の表示 昭和58年特許願第132071号 2、発明の名称 塗料密着性にすぐれたティンフリー鋼板の製造方法3、
補正をする者 事件との関係 特許出願人 柱 所 兵庫県神戸市中央区北本町通1丁目1番28号
名 称 (125)川崎製鉄株式会社 4、代理人 〒101 電話864−4498住 所 
東京都千代田区岩本町3丁目2番2号6、補正の内容 (1)明細書第7頁第8行の「・・・不利である。Jの
後に次の文章を加入する。 [なお、クロム酸塩および重クロム酸塩の代表例として
は、 Na2 fEr2.07、(NH4) 2 Cr2O7
、K 2 Cr207 、 K 20r 04、Na2
0r 04、(NH4) 20r 04などを挙げるこ
とができ、これらはCrO3とほぼ同等の効果を奏する
。」 (2)同第8頁第6行の「照)。」の後に次の文章を加
入する。 「なお、硫酸塩としては、Na2 S04、(NH4)
 2 SO4、K 2 SO4など、チオシアン基化合
物としては、Na5CN 、 KSCN、 NH4SO
Nなど、スルホン酸系化合物としては、フェノールジス
ルホン酸、カテコールジスルホン酸またはこれらの塩(
Na塩、K塩、NH4塩など)などを代表的に挙げるこ
とができ、これらは硫酸とほぼ同等の効果を奏する。」
(3)同第14頁第1行の「比較例4」を「比較例4お
よび5」に訂正する。 (4)同第15頁および第16頁の第1表を別紙の通り
訂正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. クロムを含有する水溶液中において薄鋼板に陰極電解に
    よって金属クロムを主体とするクロムめっきを行う工程
    と、このクロムめっき鋼板を前記クロムめっき水溶液中
    において引き続き陽極処理(逆電解)を行う工程と、こ
    の逆電解処理鋼板を、無水クロム酸、クロム酸塩および
    重クロム酸塩より成る群から選択した少なくとも1種を
    主剤として含み、かつ硫酸、硫酸塩、チオシアン基化合
    物およびスルホン酸系化合物より成る群から選択された
    少なくとも1種を助剤として含む水溶液中において電解
    クロム酸処理を行う工程とを有するティンフリー鋼板の
    製造方法において、前記電解クロム酸処理浴の組成を、
    主剤はCr03に、助剤はH2SO4に換算して、その
    モル比H2SO4/CrO3が1/1000〜1/10
    0の範囲にあるようにしたことを特徴とする塗料密着性
    にすぐれたティンフリー鋼板の製造方法。
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