JPWO2018083784A1 - Surface-treated steel sheet - Google Patents

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Abstract

【課題】優れた耐結露白化性および耐食性を有する表面処理鋼板を提供する。【解決手段】鋼板と、前記鋼板の表面に形成された亜鉛を含むめっき層と、前記めっき層上に形成された皮膜とを有し、前記皮膜が、平均粒径20nm以上200nm以下のポリウレタン樹脂からなる樹脂粒子を含む樹脂成分と、PとTiとVとSiとを含み、皮膜3中にPを2.5質量%以上7.5質量%以下含み、皮膜の断面における前記樹脂成分の面積率が35%以上80%以下であり、皮膜中に樹脂粒子が分散しており、かつ、樹脂粒子の重心間距離の最大値が、樹脂粒子の平均粒径の3.0倍以下である、表面処理鋼板とする。【選択図】図1A surface-treated steel sheet having excellent condensation whitening resistance and corrosion resistance is provided. A polyurethane resin having a steel plate, a plating layer containing zinc formed on a surface of the steel plate, and a coating formed on the plating layer, the coating having an average particle size of 20 nm to 200 nm. A resin component comprising resin particles comprising: P, Ti, V, and Si; P in the film 3 is contained in an amount of 2.5% by mass to 7.5% by mass; and the area of the resin component in the cross section of the film The rate is 35% or more and 80% or less, the resin particles are dispersed in the film, and the maximum value of the distance between the centers of gravity of the resin particles is 3.0 times or less of the average particle diameter of the resin particles. A surface-treated steel sheet is used. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、表面に皮膜を有する表面処理鋼板に関する。   The present invention relates to a surface-treated steel sheet having a coating on the surface.

従来、亜鉛めっき鋼板は、家電製品、建材、自動車などの多様な分野で使用されている。また、亜鉛めっき鋼板の耐食性などを向上させる方法として、亜鉛めっき鋼板の表面に皮膜を形成する技術が広く用いられている(例えば、特許文献1〜特許文献6参照)。   Conventionally, galvanized steel sheets are used in various fields such as home appliances, building materials, and automobiles. Moreover, as a method for improving the corrosion resistance of the galvanized steel sheet, a technique for forming a film on the surface of the galvanized steel sheet is widely used (for example, see Patent Documents 1 to 6).

特開2011−183307号公報JP 2011-183307 A 特開2003−13252号公報JP 2003-13252 A 特許第5642082号公報Japanese Patent No. 5642082 特開2012−92444号公報JP 2012-92444 A 国際公開第2011/122119号International Publication No. 2011/122119 特開2011−225967号公報JP 2011-225967 A

無塗装で使用される表面処理鋼板の表面外観品位に関する重要な要求特性の一つとして耐結露白化性がある。結露白化(白錆)とは、表面処理鋼板の表面に発生した結露水との接触部分が、白化する現象である。しかしながら、従来の表面に皮膜を有する亜鉛めっき鋼板は、結露白化を十分に抑制できるものではなかった。また、従来の表面に皮膜を有する亜鉛めっき鋼板では、より一層耐食性を向上させることが要求されていた。   Condensation whitening resistance is one of the important required characteristics regarding the surface appearance quality of surface-treated steel sheets used without coating. Condensation whitening (white rust) is a phenomenon in which a contact portion with dew condensation water generated on the surface of a surface-treated steel sheet is whitened. However, the conventional galvanized steel sheet having a coating on its surface cannot sufficiently suppress dew whitening. In addition, the conventional galvanized steel sheet having a coating on the surface has been required to further improve the corrosion resistance.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、優れた耐結露白化性および耐食性を有する表面処理鋼板を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, and makes it a subject to provide the surface treatment steel plate which has the outstanding dew condensation whitening resistance and corrosion resistance.

本発明者は、上記課題を解決するために、鋭意検討した。本発明者らは、まず、皮膜を構成する成分について検討を行い、P、Ti、V、Siおよびポリウレタン樹脂を含む処理薬剤を用いて形成した皮膜が耐結露白化性および耐食性を向上させることを見出した。   The present inventor has intensively studied to solve the above problems. The present inventors first examine the components constituting the film, and that the film formed using a treatment agent containing P, Ti, V, Si and polyurethane resin improves condensation whitening resistance and corrosion resistance. I found it.

さらに、本発明者らは、ポリウレタン樹脂を微細な粒子状とし、皮膜中に均一に分散させることにより、V、Ti等の腐食抑制作用を有する成分を皮膜中に均一に分散させることによって、更なる耐結露白化性および耐食性を向上させる可能性に着目した。そして、本発明者らは、酢酸を処理薬剤の成分として使用する特殊な製法を採用することにより、上記の組成系において初めてポリウレタン樹脂を粒子状で均一に分散させた皮膜を確認した。さらに、驚くことに、本発明者らは、このようにして形成された皮膜が、優れた耐結露白化性および耐食性を発現することのみならず、結露白化とは全く異なる環境で生じるスタック白化に対しても高い耐性を発現することを見出した。
本発明の要旨は以下のとおりである。
Furthermore, the present inventors further reduced the amount of the polyurethane resin into fine particles and uniformly dispersed in the film, thereby uniformly dispersing the component having corrosion inhibitory action such as V and Ti in the film. We focused on the possibility of improving the whitening resistance and corrosion resistance. Then, the present inventors have confirmed a film in which the polyurethane resin is uniformly dispersed in a particulate form for the first time in the above composition system by adopting a special manufacturing method using acetic acid as a component of the treatment chemical. Furthermore, the present inventors surprisingly found that the film formed in this way not only exhibits excellent dew condensation whitening resistance and corrosion resistance, but also stack whitening that occurs in a completely different environment from dew condensation whitening. It was also found that high resistance was developed.
The gist of the present invention is as follows.

(1) 鋼板と、前記鋼板の表面に形成された亜鉛を含むめっき層と、前記めっき層上に形成された皮膜とを有し、
前記皮膜が、平均粒径20nm以上200nm以下のポリウレタン樹脂からなる樹脂粒子を含む樹脂成分と、PとTiとVとSiとを含み、
前記皮膜中にPをリン酸換算で2.5質量%以上7.5質量%以下含み、
前記皮膜の断面における前記樹脂成分の面積率が35%以上80%以下であり、
前記皮膜中に前記樹脂粒子が分散しており、かつ、前記樹脂粒子の重心間距離の最大値が、当該樹脂粒子の平均粒径の3.0倍以下である、表面処理鋼板。
(1) It has a steel plate, a plating layer containing zinc formed on the surface of the steel plate, and a film formed on the plating layer,
The film includes a resin component including resin particles made of a polyurethane resin having an average particle diameter of 20 nm or more and 200 nm or less, P, Ti, V, and Si,
In the film, containing 2.5% by mass to 7.5% by mass of P in terms of phosphoric acid,
The area ratio of the resin component in the cross section of the film is 35% or more and 80% or less,
A surface-treated steel sheet in which the resin particles are dispersed in the film, and the maximum value of the distance between the centers of gravity of the resin particles is 3.0 times or less the average particle diameter of the resin particles.

(2) 前記皮膜の表面粗さ(Ra)が1nm以上10nm以下である、(1)に記載の表面処理鋼板。
(3) 前記鋼板の表面粗さ(Ra)が0.1μm以上2μm以下である、(1)または(2)に記載の表面処理鋼板。
(4) 前記めっき層がアンチモンを含む、(1)〜(3)のいずれかに記載の表面処理鋼板。
(5) 前記樹脂成分が、オレフィン系ワックスおよび/またはフェノール樹脂を含む、(1)〜(4)のいずれかに記載の表面処理鋼板。
(2) The surface-treated steel sheet according to (1), wherein the surface roughness (Ra) of the film is 1 nm or more and 10 nm or less.
(3) The surface-treated steel sheet according to (1) or (2), wherein a surface roughness (Ra) of the steel sheet is 0.1 μm or more and 2 μm or less.
(4) The surface-treated steel sheet according to any one of (1) to (3), wherein the plating layer contains antimony.
(5) The surface-treated steel sheet according to any one of (1) to (4), wherein the resin component includes an olefin wax and / or a phenol resin.

(6) 前記皮膜中にSiをSiO換算で10質量%以上40質量%以下、
Tiを1.7質量%以上2.4質量%以下、
Vを0.70質量%以上0.90質量%以下含み、
TiとVとの質量比(Ti/V)が2.1以上2.9以下である、(1)〜(5)のいずれかに記載の表面処理鋼板。
(6) Si in the film is 10% by mass or more and 40% by mass or less in terms of SiO 2 ;
Ti is 1.7% by mass or more and 2.4% by mass or less,
V is 0.70 mass% or more and 0.90 mass% or less,
The surface-treated steel sheet according to any one of (1) to (5), wherein a mass ratio (Ti / V) between Ti and V is 2.1 or more and 2.9 or less.

以上、本発明の表面処理鋼板は、優れた耐結露白化性および耐食性を有する。   As described above, the surface-treated steel sheet of the present invention has excellent condensation whitening resistance and corrosion resistance.

また、本発明の表面処理鋼板は、以上の構成を備えることにより、驚くべきことにさらに優れた耐スタック白化性をも有する。ここで、「耐スタック白化性」とは表面処理鋼板のコイル等が高温高湿環境下で輸送、保管される際の耐食性を示す。スタック白化は反応速度を支配する温度が高く、反応場である水量が少ないのに対し、結露白化は常温で反応場である水量が多い点で異なっており、両者の耐性を向上させることができたのは驚くべき効果である。   In addition, the surface-treated steel sheet of the present invention has surprisingly further excellent anti-stacking whitening property by having the above-described configuration. Here, “stacking whitening resistance” indicates the corrosion resistance when the coil of the surface-treated steel sheet is transported and stored in a high-temperature and high-humidity environment. Stack whitening has a high temperature governing the reaction rate, and the amount of water that is a reaction field is small, whereas condensation whitening is different in that there is a large amount of water that is a reaction field at room temperature, and both resistances can be improved. It is a surprising effect.

本実施形態の表面処理鋼板の断面構造の一例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating an example of the cross-sectional structure of the surface treatment steel plate of this embodiment. 樹脂粒子の重心間距離と樹脂粒子の平均粒径との比較方法を説明するための皮膜の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the membrane | film | coat for demonstrating the comparison method of the distance between the gravity centers of a resin particle, and the average particle diameter of a resin particle. 樹脂粒子の重心間距離と樹脂粒子の平均粒径との比較方法を説明するための皮膜の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the membrane | film | coat for demonstrating the comparison method of the distance between the gravity centers of a resin particle, and the average particle diameter of a resin particle. 実施例4の表面処理鋼板の断面を走査透過型電子顕微鏡(STEM)で観察して得た明視野(STEM−BF)像である。It is the bright field (STEM-BF) image obtained by observing the cross section of the surface-treated steel plate of Example 4 with a scanning transmission electron microscope (STEM). 実施例4の表面処理鋼板の断面を走査透過型電子顕微鏡(STEM)で観察して得た高角散乱環状暗視野(STEM−HAADF)像である。It is a high angle scattering annular dark field (STEM-HAADF) image obtained by observing the cross section of the surface-treated steel sheet of Example 4 with a scanning transmission electron microscope (STEM). 実施例4の表面処理鋼板の断面を走査透過型電子顕微鏡(STEM)で観察して得た高角散乱環状暗視野(STEM−HAADF)像である。It is a high angle scattering annular dark field (STEM-HAADF) image obtained by observing the cross section of the surface-treated steel sheet of Example 4 with a scanning transmission electron microscope (STEM). 比較例11の表面処理鋼板の断面を走査透過型電子顕微鏡(STEM)で観察して得た明視野(STEM−BF)像である。It is the bright field (STEM-BF) image obtained by observing the cross section of the surface treatment steel plate of the comparative example 11 with a scanning transmission electron microscope (STEM). 比較例11の表面処理鋼板の断面を走査透過型電子顕微鏡(STEM)で観察して得た明視野(STEM−BF)像である。It is the bright field (STEM-BF) image obtained by observing the cross section of the surface treatment steel plate of the comparative example 11 with a scanning transmission electron microscope (STEM).

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、本明細書中、「a〜b」なる数値範囲についての記載は、aとbとの間の範囲のみならず上限値および下限値も含めることを意図した記載である。すなわち、本明細書において、「a〜b」なる記載は「a以上b以下」を意味すると解釈される。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol. In the present specification, the description of the numerical range “a to b” is a description intended to include not only the range between a and b but also the upper limit value and the lower limit value. That is, in the present specification, the description “ab” means “a to b”.

1. 表面処理鋼板
図1は、本実施形態の表面処理鋼板の断面構造の一例を説明するための模式図である。
図1に示す表面処理鋼板10は、鋼板1と、鋼板1の表面1aに形成された亜鉛を含むめっき層2と、めっき層2上に形成された皮膜3とを有する。
図1に示す表面処理鋼板10では、鋼板1の片面の表面1a側のみにめっき層2および皮膜3が形成されている場合を例に挙げて説明するが、本発明の表面処理鋼板は、鋼板の両面にめっき層および皮膜が形成されていてもよい。また、めっき層2が、鋼板1の両面に形成されている場合、皮膜3は片面にのみ形成されていてもよいし、両面に形成されていてもよい。
1. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an example of a cross-sectional structure of a surface-treated steel sheet according to this embodiment.
A surface-treated steel plate 10 shown in FIG. 1 includes a steel plate 1, a plating layer 2 containing zinc formed on the surface 1 a of the steel plate 1, and a coating 3 formed on the plating layer 2.
In the surface-treated steel sheet 10 shown in FIG. 1, the case where the plating layer 2 and the coating 3 are formed only on the surface 1a side of one surface of the steel sheet 1 will be described as an example. A plating layer and a film may be formed on both sides of the film. Moreover, when the plating layer 2 is formed on both surfaces of the steel plate 1, the film 3 may be formed only on one surface, or may be formed on both surfaces.

1.1 鋼板
本実施形態において、表面1aにめっき層2の形成される鋼板1としては、特に限定されるものではない。例えば、鋼板1として、極低C型(フェライト主体組織)、Al−k型(フェライト中にパーライトを含む組織)、2相組織型(例えば、フェライト中にマルテンサイトを含む組織、フェライト中にベイナイトを含む組織)、加工誘起変態型(フェライト中に残留オーステナイトを含む組織)、微細結晶型(フェライト主体組織)等、いずれの型の鋼板を用いても良い。
1.1 Steel Plate In the present embodiment, the steel plate 1 on which the plating layer 2 is formed on the surface 1a is not particularly limited. For example, as the steel sheet 1, an extremely low C type (ferrite main structure), Al-k type (structure containing pearlite in ferrite), two-phase structure type (for example, structure containing martensite in ferrite, bainite in ferrite) Any type of steel sheet may be used, such as a processing induced transformation type (structure containing residual austenite in ferrite), a fine crystal type (ferrite main structure), and the like.

鋼板1の表面粗さRa(試験長:1インチ)(以下、「Ra−S」ともいう。)は、特に限定されないが、好ましくは、0.1〜2μmである。皮膜3は、ポリウレタン樹脂が均一に分散された結果、皮膜3中の各成分の分布が均一となっており、このため皮膜3内における入射光の乱反射が比較的抑制されている。さらに、皮膜3は、比較的小さな膜厚、例えば500nmの厚さの場合であっても、優れた耐食性、耐結露白化性および耐スタック白化性を発現する。このように皮膜3中において均一に成分が分布し、比較的膜厚が小さい場合、皮膜3の組成等に応じて、表面処理鋼板10上に干渉模様が発生する場合がある。   The surface roughness Ra (test length: 1 inch) (hereinafter also referred to as “Ra-S”) of the steel sheet 1 is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 2 μm. As a result of the uniform dispersion of the polyurethane resin, the coating 3 has a uniform distribution of each component in the coating 3, and therefore, irregular reflection of incident light in the coating 3 is relatively suppressed. Furthermore, the film 3 exhibits excellent corrosion resistance, anti-condensation whitening resistance and anti-stack whitening resistance even when the film 3 has a relatively small film thickness, for example, 500 nm. Thus, when a component is uniformly distributed in the film 3 and the film thickness is relatively small, an interference pattern may occur on the surface-treated steel sheet 10 depending on the composition of the film 3 and the like.

これに対し、本発明者らは、鋼板1の表面の粗さを所定の範囲内とすることにより、皮膜3のめっき層2側の反射界面の形状を制御し、干渉模様を抑制することを見出した。具体的には、また、鋼板1の表面粗さ(Ra−S)(試験長:1インチ)が0.1μm以上であると、表面処理鋼板10上に干渉模様が発現することを回避でき、良好な外観が得られる。鋼板1の表面粗さ(Ra−S)は、より好ましくは0.2μm以上、さらに好ましくは0.3μm以上である。   On the other hand, the present inventors control the shape of the reflective interface on the plating layer 2 side of the coating 3 and suppress the interference pattern by making the surface roughness of the steel plate 1 within a predetermined range. I found it. Specifically, when the surface roughness (Ra-S) (test length: 1 inch) of the steel plate 1 is 0.1 μm or more, it is possible to avoid the occurrence of an interference pattern on the surface-treated steel plate 10, Good appearance is obtained. The surface roughness (Ra-S) of the steel sheet 1 is more preferably 0.2 μm or more, and further preferably 0.3 μm or more.

一方で、鋼板1の表面粗さ(Ra−S)(試験長:1インチ)が2μm以下であると、鋼板1の表面粗さが大きいために鋼板1の一部が皮膜3を貫通して露出することを、より確実に防止できる。したがって、優れた耐食性がより確実に得られる。鋼板1の表面粗さ(Ra−S)は、より好ましくは1.5μm以下、さらに好ましくは1.0μm以下である。
なお、鋼板1の表面粗さ(Ra−S)(試験長:1インチ)とは、鋼板1の表面1aにめっき層2および皮膜3が形成されている表面処理鋼板10の皮膜3表面における表面粗さ(Ra)とする。また、本明細書において、表面粗さRaは、JIS B 0601に準拠して測定することに得られる。
On the other hand, when the surface roughness (Ra-S) (test length: 1 inch) of the steel plate 1 is 2 μm or less, the surface roughness of the steel plate 1 is large, so that a part of the steel plate 1 penetrates the coating 3. It is possible to prevent exposure more reliably. Therefore, excellent corrosion resistance can be obtained more reliably. The surface roughness (Ra-S) of the steel plate 1 is more preferably 1.5 μm or less, and even more preferably 1.0 μm or less.
In addition, the surface roughness (Ra-S) (test length: 1 inch) of the steel plate 1 is the surface on the surface of the coating 3 of the surface-treated steel plate 10 in which the plating layer 2 and the coating 3 are formed on the surface 1a of the steel plate 1. Roughness (Ra). Moreover, in this specification, surface roughness Ra is obtained by measuring based on JISB0601.

1.2 めっき層
めっき層2は、亜鉛を含み、鋼板1の片面または両面の表面に形成されている。亜鉛を含むめっき層とは、純亜鉛系めっき層と、亜鉛含有量が40質量%以上の亜鉛合金めっき層とを包含する意味である。亜鉛合金めっき層としては、例えば、55%Al−Zn合金めっき層、5%Al−Zn合金めっき層、Al−Mg−Zn合金めっき層、Ni−Zn合金めっき層などが挙げられる。
1.2 Plating Layer The plating layer 2 contains zinc and is formed on one or both surfaces of the steel plate 1. The zinc-containing plating layer is meant to include a pure zinc-based plating layer and a zinc alloy plating layer having a zinc content of 40% by mass or more. Examples of the zinc alloy plating layer include a 55% Al—Zn alloy plating layer, a 5% Al—Zn alloy plating layer, an Al—Mg—Zn alloy plating layer, and a Ni—Zn alloy plating layer.

めっき層2は、アンチモンを含むものであってもよい。アンチモンを含むめっき層2では、アンチモンを含まない場合と比較して、表面処理鋼板10の耐食性が低くなる傾向がある。本実施形態では、めっき層2がアンチモンを含むものであっても、めっき層2上に形成された皮膜3によって、優れた耐結露白化性、耐スタック白化性および耐食性が得られる。
めっき層2のめっき付着量は特に制限されず、従来の一般的な範囲内でよい。
The plating layer 2 may contain antimony. In the plating layer 2 containing antimony, the corrosion resistance of the surface-treated steel sheet 10 tends to be lower than in the case where no antimony is contained. In the present embodiment, even if the plating layer 2 contains antimony, excellent dew whitening resistance, stack whitening resistance and corrosion resistance can be obtained by the coating 3 formed on the plating layer 2.
The plating adhesion amount of the plating layer 2 is not particularly limited and may be within a conventional general range.

1.3 皮膜
皮膜3は、めっき層2上に形成されている。
皮膜3は、図1に示すように、平均粒径20〜200nmのポリウレタン樹脂からなる樹脂粒子を含む第1成分31(樹脂成分)と、第1成分31を除く第2成分32とからなる。皮膜3の断面における第1成分31の面積率は35〜80%である。第2成分32は、りん(P)とチタン(Ti)とバナジウム(V)とシリコン(Si)とを含む。皮膜3中にはPがリン酸換算で2.5〜7.5質量%含まれている。皮膜3中には、第1成分31および第2成分32が略均一に分散している。
1.3 Film The film 3 is formed on the plating layer 2.
As shown in FIG. 1, the coating 3 includes a first component 31 (resin component) including resin particles made of polyurethane resin having an average particle diameter of 20 to 200 nm, and a second component 32 excluding the first component 31. The area ratio of the first component 31 in the cross section of the coating 3 is 35 to 80%. The second component 32 includes phosphorus (P), titanium (Ti), vanadium (V), and silicon (Si). The coating 3 contains 2.5 to 7.5% by mass of P in terms of phosphoric acid. In the film 3, the first component 31 and the second component 32 are dispersed substantially uniformly.

皮膜3は、皮膜3に含まれる各成分を所定の割合で含む水系表面処理薬剤を、めっき層2上に塗布し、乾燥させることにより得られる。以下に、本実施形態の皮膜3が形成されるメカニズムを説明する。   The coating 3 is obtained by applying an aqueous surface treatment agent containing each component contained in the coating 3 in a predetermined ratio on the plating layer 2 and drying it. Below, the mechanism in which the membrane | film | coat 3 of this embodiment is formed is demonstrated.

皮膜3に含まれる各成分を所定の割合で含む水系表面処理薬剤をめっき層2上に塗布すると、水系表面処理薬剤中のりん(P)がめっき層2の表面に沈着し、第1成分31(樹脂成分)が自己整合的に略均一に分散された塗膜が形成される。これは、水系表面処理薬剤と、水系表面処理薬剤中のりんが沈着しためっき層2との表面エネルギーのバランスと
、水系表面処理薬剤中に存在する第1成分31の比重のバランスとが適正であることによるものと推定される。そして、水系表面処理薬剤を塗布して得られた塗膜を乾燥させると、塗膜中における第1成分31の略均一な分散状態を維持したまま、第1成分31および隣接する第1成分31、31間に存在する第2成分32が略均一に配置された皮膜3が形成されると推定される。
When an aqueous surface treatment agent containing each component contained in the film 3 at a predetermined ratio is applied on the plating layer 2, phosphorus (P) in the aqueous surface treatment agent is deposited on the surface of the plating layer 2, and the first component 31. A coating film in which (resin component) is dispersed substantially uniformly in a self-aligning manner is formed. The balance between the surface energy of the aqueous surface treatment agent and the plating layer 2 on which phosphorus in the aqueous surface treatment agent is deposited and the balance of the specific gravity of the first component 31 present in the aqueous surface treatment agent are appropriate. It is presumed to be due to some. And if the coating film obtained by apply | coating an aqueous surface treatment chemical | medical agent is dried, the 1st component 31 and the adjacent 1st component 31 will be maintained, maintaining the substantially uniform dispersion state of the 1st component 31 in a coating film. , 31 is presumed to be formed as a film 3 in which the second components 32 existing between them are substantially uniformly arranged.

なお、後述するように本実施形態において水系表面処理薬剤は、酢酸成分を含有している。酢酸成分は、pH緩衝作用により水系表面処理薬剤のpHを安定化させることができる。水系表面処理薬剤中においてシリコン(Si)の前駆体、例えばシランカップリング剤の縮合反応を抑制することで安定化させ、その結果、第1成分の樹脂粒子の凝集や会合の抑制に寄与していると考えられる。このように酢酸成分が水系表面処理薬剤の各成分を安定化させることにより、形成される皮膜3においても第1成分31が比較的均一かつ微小な樹脂粒子として存在することが可能となる。これに対し、水系表面処理薬剤が酢酸成分を含有しない場合、このような当該水系表面処理薬剤の各成分が安定せず、結果として形成される被膜中において第1成分が均一かつ微小に分散することができない。   As will be described later, in this embodiment, the water-based surface treatment chemical contains an acetic acid component. The acetic acid component can stabilize the pH of the aqueous surface treatment agent by a pH buffering action. In the aqueous surface treatment agent, it is stabilized by suppressing the condensation reaction of a silicon (Si) precursor, for example, a silane coupling agent. As a result, it contributes to the suppression of aggregation and association of the resin particles of the first component. It is thought that there is. As described above, the acetic acid component stabilizes each component of the aqueous surface treatment agent, so that the first component 31 can be present as relatively uniform and minute resin particles even in the formed film 3. On the other hand, when the aqueous surface treatment agent does not contain an acetic acid component, each component of the aqueous surface treatment agent is not stable, and the first component is uniformly and finely dispersed in the resulting coating film. I can't.

第1成分31および第2成分32が略均一に分散している皮膜3では、第1成分31および第2成分32による耐食性、耐結露白化性および耐スタック白化性についての向上効果が皮膜全面において略均一に得られる。その結果、本実施形態の表面処理鋼板10では、優れた耐食性、耐結露白化性および耐スタック白化性が得られる。このような効果の発現原理は定かではないが、推定される効果の発現機構を以下に説明する。   In the coating 3 in which the first component 31 and the second component 32 are dispersed substantially uniformly, the improvement effect of the first component 31 and the second component 32 on the corrosion resistance, condensation whitening resistance, and stack whitening resistance is exerted on the entire surface of the coating. Obtained substantially uniformly. As a result, in the surface-treated steel sheet 10 of the present embodiment, excellent corrosion resistance, condensation whitening resistance and stack whitening resistance can be obtained. Although the manifestation principle of such an effect is not clear, the mechanism of manifestation of the estimated effect will be described below.

すなわち、まず、第1成分31と第2成分32に含まれるシリコンとによる造膜作用により、皮膜3が均一に形成され、優れたバリア性と密着性を発揮する。このため、皮膜3のいずれの場所においても、水や酸素等の侵入を抑制することができるとともに、皮膜3から表面処理鋼板10の各成分が皮膜3の表面上に浸出することが抑制される。この結果、皮膜3により耐食性が向上するとともに、耐結露白化性および耐スタック白化性が向上する。   That is, first, the film 3 is uniformly formed by the film forming action of silicon contained in the first component 31 and the second component 32, and exhibits excellent barrier properties and adhesion. For this reason, in any place of the film 3, intrusion of water, oxygen, or the like can be suppressed, and each component of the surface-treated steel sheet 10 from the film 3 is prevented from leaching onto the surface of the film 3. . As a result, the corrosion resistance is improved by the coating 3, and the condensation whitening resistance and the stack whitening resistance are improved.

一方で、チタン(Ti)およびバナジウム(V)は、皮膜3全面において略均一に分布していることから、表面処理鋼板10の一部において腐食が開始した場合であっても、これらの成分が素早く当該部分にアクセスすることができ、腐食を抑制することができる。さらに、チタン(Ti)およびバナジウム(V)は、皮膜3全面において略均一に分布していることから、表面処理鋼板10の一部においてチタン(Ti)およびバナジウム(V)が不足した場合であっても、素早く当該部分にチタン(Ti)およびバナジウム(V)が供給される。   On the other hand, since titanium (Ti) and vanadium (V) are distributed substantially uniformly over the entire surface of the coating 3, even when corrosion starts in a part of the surface-treated steel sheet 10, these components are present. The said part can be accessed quickly and corrosion can be suppressed. Furthermore, since titanium (Ti) and vanadium (V) are distributed substantially uniformly over the entire surface of the coating 3, it is a case where titanium (Ti) and vanadium (V) are insufficient in a part of the surface-treated steel sheet 10. Even so, titanium (Ti) and vanadium (V) are quickly supplied to the part.

そして、第1成分31と第2成分32に含まれるシリコン(Si)とによる造膜作用と、チタン(Ti)およびバナジウム(V)による腐食抑制作用との相乗効果により、優れた耐食性、耐結露白化性および耐スタック白化性が得られる。   And, by the synergistic effect of the film forming action by silicon (Si) contained in the first component 31 and the second component 32 and the corrosion inhibiting action by titanium (Ti) and vanadium (V), excellent corrosion resistance and dew condensation resistance Whitening resistance and stack whitening resistance can be obtained.

本実施形態において、皮膜3中の第1成分31の分散状態は、樹脂粒子の重心間距離の最大値を用いて評価する。本実施形態では、樹脂粒子の重心間距離の最大値は、平均粒径の3.0倍以下であり、より好ましくは2.5倍以下、さらに好ましくは2.0倍以下である。樹脂粒子の重心間距離の最大値が3.0倍以下であると、第1成分31および第2成分32が皮膜3中に均一に配置されていることによる効果が、高くなり、耐食性、耐結露白化性および耐スタック白化性に優れた表面処理鋼板10となる。一方で、第1成分31によるバリア性及び密着性向上効果と第2成分32による耐食性向上効果とを十分に優れたものとして両立させるために、樹脂粒子の重心間距離の最大値は、好ましくは平均粒径の1.0倍超、より好ましくは1.25倍以上、さらに好ましくは1.5倍以上である。   In the present embodiment, the dispersion state of the first component 31 in the coating 3 is evaluated using the maximum value of the distance between the centers of gravity of the resin particles. In the present embodiment, the maximum value of the distance between the center of gravity of the resin particles is 3.0 times or less of the average particle diameter, more preferably 2.5 times or less, and further preferably 2.0 times or less. When the maximum value of the distance between the centers of gravity of the resin particles is 3.0 times or less, the effect due to the first component 31 and the second component 32 being uniformly disposed in the coating 3 is increased, and the corrosion resistance, The surface-treated steel sheet 10 is excellent in condensation whitening resistance and stack whitening resistance. On the other hand, in order to achieve both the barrier property and adhesion improvement effect by the first component 31 and the corrosion resistance improvement effect by the second component 32 as sufficiently excellent, the maximum value of the distance between the centers of gravity of the resin particles is preferably The average particle size is more than 1.0 times, more preferably 1.25 times or more, and further preferably 1.5 times or more.

皮膜3における樹脂粒子の重心間距離の最大値は、以下のようにして求めることができる。
まず、断面TEM−EDX(Transmission Electron Microscope - Energy dispersive X-ray spectrometry)の炭素元素マッピングあるいは高角散乱環状暗視野(STEM−HAADF、High-angle Annular Dark Field Scanning TEM)像による皮膜3の任意の第1の成分31の3箇所の断面において、樹脂粒子を特定し、その輪郭は同樹脂粒子の最外側とする。測定対象の樹脂粒子が略真円の場合は、樹脂粒子の粒径および重心は、その粒径、重心そのものとする。また、測定対象の樹脂粒子が真円ではない場合は、樹脂粒子の最大径、最小径を計測し、樹脂粒子の断面が各々を長軸、短軸とする楕円であると見なす。しして、当該楕円の面積を算出した上で、最大径と最小径が交差する重心を持つ該面積の真円として、樹脂粒子の粒径、重心を決定する。
The maximum value of the distance between the center of gravity of the resin particles in the film 3 can be obtained as follows.
First, the arbitrary 3rd of the film | membrane 3 by the carbon element mapping of a cross-sectional TEM-EDX (Transmission Electron Microscope-Energy dispersive X-ray spectrometry) or a high angle scattering annular dark field (STEM-HAADF, High-angle Annular Dark Field Scanning TEM) image. The resin particles are identified in the three cross sections of the component 31 of 1 and the contour is the outermost side of the resin particles. When the resin particle to be measured is a substantially perfect circle, the particle size and the center of gravity of the resin particle are the particle size and the center of gravity itself. When the resin particles to be measured are not perfect circles, the maximum diameter and the minimum diameter of the resin particles are measured, and the cross section of the resin particles is regarded as an ellipse having a major axis and a minor axis, respectively. Then, after calculating the area of the ellipse, the particle diameter and the center of gravity of the resin particle are determined as a perfect circle having the center of gravity where the maximum diameter and the minimum diameter intersect.

そして、皮膜3の断面における第1の成分31の3箇所の断面において、互いに隣接し、かつ互いに接触していない樹脂粒子の重心間距離(各樹脂粒子の断面形状を円形とみなした場合の中心間距離)の最大値を算出し、3箇所の断面から得た値の平均値を求め、樹脂粒子の重心間距離の最大値とする。
なお、樹脂粒子内の比重は一定と見なして、上記の重心等の算出を行うことができる。
Then, in the three cross sections of the first component 31 in the cross section of the coating 3, the distance between the centers of gravity of the resin particles that are adjacent to each other and not in contact with each other (the center when the cross sectional shape of each resin particle is regarded as a circle) The maximum value of the distance between the centers of gravity of the resin particles is obtained by calculating the average value of the values obtained from the three cross-sections.
Note that the gravity center and the like can be calculated assuming that the specific gravity in the resin particles is constant.

図2および図3は、それぞれ、樹脂粒子の重心間距離と樹脂粒子の平均粒径との比較方法を説明するための皮膜の模式的な断面図である。なお、図2においては、樹脂粒子の重心間距離の最大値が平均粒径の3.0倍以下である例を、図3においては、樹脂粒子の重心間距離の最大値が平均粒径の3.0倍超である例を、それぞれ示した。なお、めっき層および鋼板1については、記載を省略した。
図2においては、まず、皮膜3内において互いに隣接し、且つ互いに接触していない樹脂粒子311同士の重心間距離lを求める。次いで、樹脂粒子311の平均粒径と比較して、樹脂粒子311の重心間距離lの最大値の平均粒径に対する比を求める。なお、平均粒子径を有する仮想的な樹脂粒子312を破線にて示した。
FIG. 2 and FIG. 3 are schematic cross-sectional views of a film for illustrating a method of comparing the distance between the center of gravity of the resin particles and the average particle diameter of the resin particles. In FIG. 2, the maximum value of the distance between the center of gravity of the resin particles is 3.0 times or less of the average particle diameter. In FIG. 3, the maximum value of the distance between the center of gravity of the resin particles is the average particle diameter. Each example is over 3.0 times. In addition, about the plating layer and the steel plate 1, description was abbreviate | omitted.
In FIG. 2, first, the distance 1 between the centers of gravity of the resin particles 311 that are adjacent to each other and not in contact with each other in the coating 3 is obtained. Next, a ratio of the maximum value of the distance 1 between the centers of gravity of the resin particles 311 to the average particle size is obtained by comparison with the average particle size of the resin particles 311. Note that virtual resin particles 312 having an average particle diameter are indicated by broken lines.

図3においては、まず、皮膜3A内において互いに隣接し、且つ互いに接触していない樹脂粒子311A同士の重心間距離lAを求める。次いで、樹脂粒子311Aの平均粒径と比較して、樹脂粒子311Aの重心間距離lAの最大値の平均粒径に対する比を求める。なお、平均粒子径を有する仮想的な樹脂粒子312Aを破線にて示した。   In FIG. 3, first, a distance lA between the centers of gravity of resin particles 311A that are adjacent to each other and are not in contact with each other in the coating 3A is obtained. Next, the ratio of the maximum value of the distance 1A between the centers of gravity of the resin particles 311A to the average particle diameter is obtained by comparison with the average particle diameter of the resin particles 311A. Note that virtual resin particles 312A having an average particle diameter are indicated by broken lines.

また、皮膜3の表面33の平滑性は、皮膜3中の樹脂粒子31の分散状態と相関関係を有する。したがって、皮膜3の表面粗さ(Ra)を用いても、皮膜3中の樹脂粒子の分散状態を評価できる。また、皮膜3中の樹脂粒子の分散状態は、皮膜3の表面粗さ(Ra)とともに、または皮膜3の表面粗さ(Ra)に代えて、粗さ曲線の最大断面高さ(Rt)および/または二乗平均平方根粗さ(Rq)を用いて評価してもよい。   In addition, the smoothness of the surface 33 of the coating 3 has a correlation with the dispersion state of the resin particles 31 in the coating 3. Therefore, even if the surface roughness (Ra) of the coating 3 is used, the dispersion state of the resin particles in the coating 3 can be evaluated. In addition, the dispersion state of the resin particles in the film 3 is determined together with the surface roughness (Ra) of the film 3 or instead of the surface roughness (Ra) of the film 3 and the maximum cross-sectional height (Rt) of the roughness curve and You may evaluate using a root mean square roughness (Rq).

皮膜3の表面粗さ(Ra)(以下、「Ra−F」ともいう。)は1〜10nmであることが好ましい。皮膜3の表面粗さ(Ra−F)が1nm以上であると、容易に製造でき、生産性に優れる。皮膜3の表面粗さ(Ra−F)が10nm以下であると、第1成分31および第2成分32が皮膜中に均一に配置されていることによる効果が、より一層高くなり、より耐食性、耐結露白化性および耐スタック白化性に優れた表面処理鋼板10となる。皮膜3の表面粗さ(Ra−F)は、5nm以下であることが好ましい。   The surface roughness (Ra) (hereinafter also referred to as “Ra-F”) of the film 3 is preferably 1 to 10 nm. When the surface roughness (Ra-F) of the film 3 is 1 nm or more, it can be easily manufactured and the productivity is excellent. When the surface roughness (Ra-F) of the film 3 is 10 nm or less, the effect due to the first component 31 and the second component 32 being uniformly arranged in the film is further enhanced, and the corrosion resistance, The surface-treated steel sheet 10 is excellent in condensation whitening resistance and stack whitening resistance. The surface roughness (Ra-F) of the film 3 is preferably 5 nm or less.

皮膜3の表面粗さ(Ra−F)が1〜10nmであると好ましいのと同様の理由により、皮膜3の粗さ曲線の最大断面高さ(Rt)は20〜200nmであることが好ましく、皮膜3の二乗平均平方根粗さ(Rq)は、1〜10nmであることがより好ましい。 なお、原子間力顕微鏡を用いて四辺が1μmの任意の矩形領域を走査し、測定データから算術平均粗さ(Ra)、最大断面高さ(Rt)二乗平均平方根粗さ(Rq)を算出することができる。   For the same reason that the surface roughness (Ra-F) of the film 3 is preferably 1 to 10 nm, the maximum cross-sectional height (Rt) of the roughness curve of the film 3 is preferably 20 to 200 nm. The root mean square roughness (Rq) of the film 3 is more preferably 1 to 10 nm. In addition, an arbitrary rectangular region having four sides of 1 μm is scanned using an atomic force microscope, and arithmetic mean roughness (Ra), maximum section height (Rt), and root mean square roughness (Rq) are calculated from the measurement data. be able to.

皮膜3の断面における第1成分31(樹脂成分)の面積率は35〜80%である。本実施形態では、皮膜3の第1成分31の面積率が、35%以上であるので、第1成分31による皮膜形成機能が十分に得られ、バリア性および密着性に優れる皮膜3となる。このため、耐食性、耐結露白化性および耐スタック白化性に優れた表面処理鋼板10が得られる。第1成分31の面積率は、第1成分31によるバリア性および密着性向上効果をより一層向上させるため、40%以上であることが好ましい。また、本実施形態では、皮膜3の第1成分31の面積率が80%以下であるので、第2成分32による耐食性向上効果が十分に得られ、優れた耐食性が得られる。第1成分31の面積率は、第2成分32による耐食性向上効果をより一層向上させるため、60%以下であることが好ましい。   The area ratio of the first component 31 (resin component) in the cross section of the film 3 is 35 to 80%. In the present embodiment, since the area ratio of the first component 31 of the film 3 is 35% or more, the film forming function by the first component 31 is sufficiently obtained, and the film 3 is excellent in barrier properties and adhesion. For this reason, the surface-treated steel sheet 10 excellent in corrosion resistance, dew condensation whitening resistance and stack whitening resistance is obtained. The area ratio of the first component 31 is preferably 40% or more in order to further improve the barrier property and adhesion improving effect of the first component 31. Moreover, in this embodiment, since the area ratio of the 1st component 31 of the membrane | film | coat 3 is 80% or less, the corrosion-resistance improvement effect by the 2nd component 32 is fully acquired, and the outstanding corrosion resistance is acquired. The area ratio of the first component 31 is preferably 60% or less in order to further improve the corrosion resistance improvement effect by the second component 32.

皮膜3の断面における第1成分31(樹脂成分)の面積率は、以下のようにして得ることができる。
まず、表面処理鋼板10の表面に保護膜として炭素膜を蒸着し、さらにFIB(集束イオンビーム加工装置)を用いて、数μmの炭素膜を成膜する。その後、FIBを用いて加速電圧30kV(仕上げ加工;5kV)でマイクロサンプリングを実施し、これを薄膜化して皮膜3断面の試料とする。得られた試料を、EDS(エネルギー分散型X線分光器)を有するTEM(透過型電子顕微鏡)またはSEM(走査型電子顕微鏡)を用いて観察し、各表面処理鋼板10の皮膜3について、3箇所の断面のEDS分析(元素マッピング)を行って、C、P、Ti、V、Siの各元素マップを得る。得られた元素マップを100マス(10×10)に分割し、Cとそれ以外の元素について二値化して、皮膜の断面における樹脂成分の面積率を算出する。
The area ratio of the first component 31 (resin component) in the cross section of the film 3 can be obtained as follows.
First, a carbon film is deposited as a protective film on the surface of the surface-treated steel sheet 10, and a carbon film having a thickness of several μm is formed using a FIB (focused ion beam processing apparatus). Thereafter, microsampling is performed using an FIB at an acceleration voltage of 30 kV (finishing process: 5 kV), and this is thinned to obtain a sample having a cross section of the film 3. The obtained sample was observed using a TEM (transmission electron microscope) or SEM (scanning electron microscope) having an EDS (energy dispersive X-ray spectrometer). EDS analysis (element mapping) of the cross section of the part is performed to obtain each element map of C, P, Ti, V, and Si. The obtained element map is divided into 100 squares (10 × 10), and C and other elements are binarized to calculate the area ratio of the resin component in the cross section of the film.

皮膜3の厚みは、150〜900nmであることが好ましいがこれに限定されるものではない。皮膜3の厚みが150〜900nmであると、皮膜3による耐食性向上効果が顕著となり、より一層優れた耐食性が得られる。   The thickness of the film 3 is preferably 150 to 900 nm, but is not limited thereto. When the thickness of the film 3 is 150 to 900 nm, the effect of improving the corrosion resistance by the film 3 becomes remarkable, and even more excellent corrosion resistance is obtained.

以下、皮膜3を構成する第1成分31と第2成分32とについて詳細に説明する。
(i) 第1成分
第1成分31は、平均粒径20〜200nmのポリウレタン樹脂からなる樹脂粒子を含む。ポリウレタン樹脂は、抗張力と伸びのバランスが良好な皮膜を形成する。このため、ポリウレタン樹脂を含む第1成分31を含む皮膜3は、バリア性および密着性に優れる。よって、本実施形態の表面処理鋼板10は、優れた耐食性、耐結露白化性および耐スタック白化性を有する。
Hereinafter, the 1st component 31 and the 2nd component 32 which comprise the membrane | film | coat 3 are demonstrated in detail.
(I) 1st component The 1st component 31 contains the resin particle which consists of a polyurethane resin with an average particle diameter of 20-200 nm. The polyurethane resin forms a film having a good balance between tensile strength and elongation. For this reason, the membrane | film | coat 3 containing the 1st component 31 containing a polyurethane resin is excellent in barrier property and adhesiveness. Therefore, the surface-treated steel sheet 10 of this embodiment has excellent corrosion resistance, condensation whitening resistance, and stack whitening resistance.

皮膜3中のポリウレタン樹脂の含有量は25〜45質量%であることが好ましい。ポリウレタン樹脂の含有量が25質量%以上、より好ましくは30質量%以上であると、ポリウレタン樹脂によるバリア性および未着性向上効果が、より効果的に得られる皮膜3となる。ポリウレタン樹脂の含有量が45質量%以下、より好ましくは40質量%以下であると、その他の成分の含有量を十分に確保できるため、より優れた耐食性が得られる。   The content of the polyurethane resin in the film 3 is preferably 25 to 45% by mass. When the content of the polyurethane resin is 25% by mass or more, and more preferably 30% by mass or more, the barrier property and non-adhesion improvement effect by the polyurethane resin can be obtained more effectively. When the content of the polyurethane resin is 45% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, the content of other components can be sufficiently ensured, so that more excellent corrosion resistance can be obtained.

ポリウレタン樹脂の平均粒径が20nm未満であると、ポリウレタン樹脂からなる樹脂粒子が凝集しやすくなり、樹脂粒子が皮膜3中に均一に分散しにくくなる。その結果、樹脂粒子が偏在して配置された皮膜3となり、表面処理鋼板10の耐食性、耐結露白化性および耐スタック白化性が不十分となる恐れがある。本実施形態では、ポリウレタン樹脂の平均粒径が20nm以上であるので、優れた耐食性、耐結露白化性および耐スタック白化性が得られる。ポリウレタン樹脂の平均粒径が50nm以上であると、より一層、優れた耐食性、耐結露白化性および耐スタック白化性が得られる。また、本実施形態では、ポリウレタン樹脂の平均粒径が200nm以下であるので、後述する方法により皮膜3を形成することで、樹脂粒子が略均一に分散された皮膜3が形成される。ポリウレタン樹脂の平均粒径は、100nm以下であることが、より好ましい。   When the average particle size of the polyurethane resin is less than 20 nm, the resin particles made of the polyurethane resin are likely to aggregate, and the resin particles are difficult to uniformly disperse in the coating 3. As a result, there is a coating 3 in which resin particles are unevenly distributed, and the corrosion resistance, condensation whitening resistance, and stack whitening resistance of the surface-treated steel sheet 10 may be insufficient. In this embodiment, since the polyurethane resin has an average particle size of 20 nm or more, excellent corrosion resistance, condensation whitening resistance and stack whitening resistance can be obtained. When the average particle size of the polyurethane resin is 50 nm or more, further excellent corrosion resistance, condensation whitening resistance and stack whitening resistance can be obtained. Moreover, in this embodiment, since the average particle diameter of a polyurethane resin is 200 nm or less, the membrane | film | coat 3 by which the resin particle was disperse | distributed substantially uniformly is formed by forming the membrane | film | coat 3 by the method mentioned later. The average particle size of the polyurethane resin is more preferably 100 nm or less.

皮膜中のポリウレタン樹脂からなる樹脂粒子の平均粒径は、以下に示す皮膜断面を観察する方法により算出できる。まず、鋼板の表面に保護膜として炭素膜を蒸着する。続いて、FIB(集束イオンビーム加工装置、SMI3050SE:日立ハイテクサイエンス社製)を用いて、数μmの炭素膜を成膜する。その後、FIBを用いて加速電圧30kV(仕上げ加工;5kV)でマイクロサンプリングを実施し、これを薄膜化して皮膜断面の試料とする。得られた試料を、TEM(透過型電子顕微鏡)またはSEM(走査型電子顕微鏡)を用いて観察する。観察された樹脂粒子から円相当径の大きい樹脂粒子を10個選択し、その平均値をポリウレタン樹脂からなる樹脂粒子の平均粒径とする。
本発明者が検討した結果、上記の方法により算出したポリウレタン樹脂からなる樹脂粒子の平均粒径の結果は、本実施形態においては、水系表面処理薬剤の材料として用いたポリウレタン樹脂の平均粒径と略一致することが確認できた。したがって、皮膜中のポリウレタン樹脂からなる樹脂粒子の平均粒径は、水系表面処理薬剤の材料として用いたポリウレタン樹脂の平均粒径と同じと見なすことができる。
The average particle diameter of the resin particles made of polyurethane resin in the film can be calculated by a method of observing the film cross section shown below. First, a carbon film is deposited as a protective film on the surface of the steel plate. Subsequently, a carbon film of several μm is formed using FIB (focused ion beam processing apparatus, SMI3050SE: manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.). Thereafter, microsampling is performed using an FIB at an acceleration voltage of 30 kV (finishing process: 5 kV), and this is thinned to obtain a sample of a film cross section. The obtained sample is observed using TEM (transmission electron microscope) or SEM (scanning electron microscope). Ten resin particles having a large equivalent circle diameter are selected from the observed resin particles, and the average value is set as the average particle diameter of the resin particles made of polyurethane resin.
As a result of the study by the present inventors, the result of the average particle diameter of the resin particles made of the polyurethane resin calculated by the above method is the average particle diameter of the polyurethane resin used as the material of the aqueous surface treatment agent in this embodiment. It was confirmed that they were almost identical. Therefore, the average particle diameter of the resin particles made of the polyurethane resin in the film can be regarded as the same as the average particle diameter of the polyurethane resin used as the material for the aqueous surface treatment agent.

第1成分31(樹脂成分)は、ポリウレタン樹脂粒子だけでなく、オレフィン系ワックスおよび/またはフェノール樹脂を含んでもよい。
オレフィン系ワックスは、必要に応じて含有され、含まれていなくてもよい。オレフィン系ワックスは、皮膜3に潤滑性を付与するために、樹脂成分中に含まれていることが好ましい。オレフィン系ワックスとしては、例えば、ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワックス、酸化ポリプロピレンワックス等が挙げられる。オレフィン系ワックスは、平均粒径20〜200nmの樹脂粒子であることが好ましい。
The first component 31 (resin component) may include not only polyurethane resin particles but also an olefin wax and / or a phenol resin.
The olefin-based wax is included as necessary and may not be included. The olefin wax is preferably contained in the resin component in order to impart lubricity to the coating 3. Examples of the olefin wax include polyethylene wax, oxidized polyethylene wax, oxidized polypropylene wax, and the like. The olefin wax is preferably resin particles having an average particle size of 20 to 200 nm.

第1成分31がオレフィン系ワックスを含む場合、皮膜3中のオレフィン系ワックスの含有量は3.5〜6.0質量%であることが好ましい。オレフィン系ワックスの含有量が3.5質量%以上、より好ましくは4.0質量%以上であると、オレフィン系ワックスによる潤滑性向上効果が十分に得られる皮膜3となり、優れた加工性を有する表面処理鋼板10となる。オレフィン系ワックスの含有量が6.0質量%以下、より好ましくは5.5質量%以下であると、その他の成分の含有量を十分に確保できるため、より優れた耐食性が得られる。   When the 1st component 31 contains an olefin wax, it is preferable that content of the olefin wax in the membrane | film | coat 3 is 3.5-6.0 mass%. When the content of the olefinic wax is 3.5% by mass or more, and more preferably 4.0% by mass or more, the film 3 can sufficiently obtain the lubricity improvement effect by the olefinic wax, and has excellent workability. The surface-treated steel sheet 10 is obtained. When the content of the olefin-based wax is 6.0% by mass or less, more preferably 5.5% by mass or less, the content of other components can be sufficiently secured, so that more excellent corrosion resistance can be obtained.

第1成分31は、必要に応じてフェノール樹脂を含有していてもよい。皮膜3中にフェノール樹脂が含まれていると、皮膜3の密着性がより一層向上する。   The first component 31 may contain a phenol resin as necessary. When the phenol resin is contained in the film 3, the adhesion of the film 3 is further improved.

(ii) 第2成分
第2成分32は、PとTiとVとSiとを含む。
第2成分32に含まれるりん(P)は、皮膜3中で白錆原因となる亜鉛がめっき層2から溶出するのを抑制し、白錆の発生を抑制する。
(Ii) Second Component The second component 32 includes P, Ti, V, and Si.
Phosphorus (P) contained in the second component 32 suppresses zinc that causes white rust in the coating 3 from eluting from the plating layer 2 and suppresses the generation of white rust.

皮膜3中のP含有量はリン酸換算で2.5〜7.5質量%である。皮膜3中のP含有量がリン酸換算で2.5質量%以上である皮膜3は、十分にりんを含む水系表面処理薬剤を用いて形成される。このため、めっき層2上に水系表面処理薬剤を塗布した段階で、水系表面処理薬剤中のりんがめっき層2の表面に沈着し、めっき層2の表面エネルギーが適正となって、第1成分31が自己整合的に略均一に分散された塗膜が形成される。その結果、塗膜を乾燥させることにより、第1成分31および第2成分32が略均一に配置された皮膜3が形成される。また、本実施形態では、皮膜3中のP含有量が2.5質量%以上であるので、良好な耐スタック白化性および耐フィラメントテープ性が得られる。皮膜3中のP含有量は、耐スタック白化性および耐フィラメントテープ性を向上させるとともに、第1成分31および第2成分32がより均一に配置された皮膜3とするために、リン酸換算で3.0質量%以上であることが好ましい。皮膜3中のP含有量がリン酸換算で7.5質量%以下、好ましくは7.0質量%以下であると、良好な耐黒変性が得られるとともに、その他の成分の含有量を十分に確保できるため、より優れた耐食性が得られる。   The P content in the film 3 is 2.5 to 7.5% by mass in terms of phosphoric acid. The coating 3 in which the P content in the coating 3 is 2.5% by mass or more in terms of phosphoric acid is formed using an aqueous surface treatment agent that sufficiently contains phosphorus. Therefore, at the stage where the aqueous surface treatment agent is applied on the plating layer 2, phosphorus in the aqueous surface treatment agent is deposited on the surface of the plating layer 2, and the surface energy of the plating layer 2 becomes appropriate, so that the first component A coating film is formed in which 31 is dispersed substantially uniformly in a self-aligning manner. As a result, by drying the coating film, the coating film 3 in which the first component 31 and the second component 32 are arranged substantially uniformly is formed. Moreover, in this embodiment, since P content in the membrane | film | coat 3 is 2.5 mass% or more, favorable stack whitening resistance and filament tape-proof property are obtained. The P content in the film 3 is improved in terms of stack whitening resistance and filament tape resistance, and in order to obtain the film 3 in which the first component 31 and the second component 32 are more uniformly arranged, in terms of phosphoric acid. It is preferable that it is 3.0 mass% or more. When the P content in the film 3 is 7.5% by mass or less, preferably 7.0% by mass or less in terms of phosphoric acid, good blackening resistance is obtained, and the content of other components is sufficient. Since it can ensure, more excellent corrosion resistance is obtained.

チタン(Ti)およびバナジウム(V)は、腐食抑制作用を有する成分であり、表面処理鋼板10の耐食性を向上させる。TiとVは、それぞれ腐食抑制剤としての機能が効果的に発揮される腐食環境が異なる。このため、腐食抑制剤として、TiとVの2種を含有することで、TiとVとの相乗効果により様々な腐食環境下での腐食を抑制でき、より優れた耐食性が得られる。   Titanium (Ti) and vanadium (V) are components having a corrosion-inhibiting action, and improve the corrosion resistance of the surface-treated steel sheet 10. Ti and V have different corrosive environments in which the function as a corrosion inhibitor is effectively exhibited. For this reason, by containing two types of Ti and V as corrosion inhibitors, corrosion under various corrosive environments can be suppressed by the synergistic effect of Ti and V, and more excellent corrosion resistance can be obtained.

皮膜3中のTi含有量は1.7〜2.4質量%であることが好ましい。Ti含有量が1.7質量%以上、より好ましくは1.9質量%以上であると、Tiを含有することによる耐食性向上効果が十分に得られる皮膜3となり、より耐食性に優れた表面処理鋼板10となる。Ti含有量が2.4質量%以下、より好ましくは2.3質量%以下であると、その他の成分の含有量を十分に確保できるため、より優れた耐食性が得られる。   The Ti content in the film 3 is preferably 1.7 to 2.4% by mass. When the Ti content is 1.7% by mass or more, and more preferably 1.9% by mass or more, the surface treated steel sheet having a corrosion resistance improving effect due to containing Ti is sufficiently obtained, and the surface-treated steel sheet is more excellent in corrosion resistance. 10 When the Ti content is 2.4% by mass or less, more preferably 2.3% by mass or less, the content of other components can be sufficiently ensured, so that more excellent corrosion resistance can be obtained.

皮膜3中のV含有量は0.70〜0.90質量%であることが好ましい。V含有量が0.70質量%以上、より好ましくは0.75質量%以上であると、バナジウムによる耐食性向上効果が十分に得られる皮膜3となり、より耐食性に優れた表面処理鋼板10となる。V含有量が0.90質量%以下であると、その他の成分の含有量を十分に確保できるため、より優れた耐食性が得られる。   The V content in the film 3 is preferably 0.70 to 0.90% by mass. When the V content is 0.70% by mass or more, and more preferably 0.75% by mass or more, the coating 3 can sufficiently obtain the effect of improving the corrosion resistance by vanadium, and the surface-treated steel sheet 10 having more excellent corrosion resistance is obtained. When the V content is 0.90% by mass or less, the content of other components can be sufficiently ensured, so that more excellent corrosion resistance can be obtained.

皮膜3中のTiとVとの質量比(Ti/V)は2.1〜2.9であることが好ましい。(Ti/V)が2.1以上、より好ましくは2.2以上であると、チタンによる耐食性向上効果が十分に得られる皮膜3となり、優れた加工性を有する表面処理鋼板10となる。(Ti/V)が2.9以下、より好ましくは2.8以下であると、バナジウムによる耐食性向上効果が十分に得られるため、より優れた耐食性が得られる。   The mass ratio (Ti / V) between Ti and V in the film 3 is preferably 2.1 to 2.9. When (Ti / V) is 2.1 or more, more preferably 2.2 or more, the coating 3 can sufficiently obtain an effect of improving corrosion resistance by titanium, and the surface-treated steel sheet 10 having excellent workability is obtained. When (Ti / V) is 2.9 or less, and more preferably 2.8 or less, the effect of improving corrosion resistance by vanadium can be sufficiently obtained, and therefore, more excellent corrosion resistance can be obtained.

シリコン(Si)は、造膜作用を有し、バリア性および密着性を発揮することにより、耐食性、耐結露白化性および耐スタック白化性を向上させる。
皮膜3中のSi含有量は、SiO換算で10〜40質量%であることが好ましい。皮膜3中のSi含有量が、SiO換算で10質量%以上、好ましくは20質量%以上である皮膜3は、十分にSiを含む水系表面処理薬剤を用いて形成される。このため、水系表面処理薬剤を塗布して乾燥させることにより、シロキサン結合による三次元架橋が形成されたバリア性に優れる皮膜3となる。その結果、より一層優れた耐食性向上効果を有する皮膜3か得られる。皮膜3中のSi含有量が、SiO換算で40質量%以下、好ましくは30質量%以下であると、その他の成分の含有量を十分に確保できるため、より優れた耐食性が得られる。
Silicon (Si) has a film-forming action and exhibits barrier properties and adhesion, thereby improving corrosion resistance, condensation whitening resistance and stack whitening resistance.
Si content in the film 3 is preferably from 10 to 40 wt% in terms of SiO 2. The coating 3 in which the Si content in the coating 3 is 10% by mass or more, preferably 20% by mass or more in terms of SiO 2 is formed using an aqueous surface treatment agent that sufficiently contains Si. For this reason, it becomes the membrane | film | coat 3 excellent in the barrier property in which the three-dimensional bridge | crosslinking by a siloxane bond was formed by apply | coating and drying an aqueous surface treatment chemical | medical agent. As a result, it is possible to obtain the coating 3 having a further excellent effect of improving corrosion resistance. When the Si content in the film 3 is 40% by mass or less, preferably 30% by mass or less in terms of SiO 2 , the content of other components can be sufficiently ensured, so that more excellent corrosion resistance can be obtained.

皮膜3中のP、Ti、V、Siの含有量は、皮膜3を蛍光X線分析し、皮膜3中のP、Ti、V、Siが酸化物として存在するとみなして算出できる。本発明者が検討した結果、上記の方法により算出した皮膜中のP(リン酸換算)、Ti、V、Si(SiO換算)の各成分は、水系表面処理薬剤の全固形分に対する質量比(リン酸、Ti、V、Si(SiO換算))と対応することが確認できた。したがって、皮膜3中のP(リン酸換算)、Ti、V、Si(SiO換算)の含有量(質量%)は、水系表面処理薬剤の全固形分に対する質量比を百分率で示したものと見なすことができる。The contents of P, Ti, V, and Si in the film 3 can be calculated on the assumption that P, Ti, V, and Si in the film 3 are present as oxides by fluorescent X-ray analysis of the film 3. As a result of examination by the present inventors, each component of P (phosphoric acid equivalent), Ti, V, Si (SiO 2 equivalent) in the film calculated by the above method is a mass ratio with respect to the total solid content of the aqueous surface treatment agent. It was confirmed that it corresponds to (phosphoric acid, Ti, V, Si (in terms of SiO 2 )). Therefore, the content (mass%) of P (phosphoric acid equivalent), Ti, V, Si (SiO 2 equivalent) in the film 3 is expressed as a percentage of the mass ratio of the aqueous surface treatment agent to the total solid content. Can be considered.

皮膜3は、フッ化物イオンを含有していてもよい。皮膜3中のフッ化物イオンは、例えば、皮膜3を形成する際に使用する水系表面処理薬剤中に、必要に応じて含有されるフッ化物イオンを含む成分に由来する。フッ化物イオンを含む成分は、皮膜3となる各成分を、水系表面処理薬剤中に水溶性化または可溶化するために使用される場合がある。皮膜3中のフッ化物イオンの含有量は、特に限定されないが、例えば0.3mg・m−2未満であると、フッ化物イオンを含むことに起因する結露白化の発生をより確実に防止できる。より詳細には、フッ化物イオンの含有量が0.3mg・m−2未満であると、結露水中に溶出するフッ化物イオン量が僅かとなる。このため、結露水の乾燥過程で皮膜3上にフッ化物イオンが濃縮・析出しても、結露白化として現れない微量にとどまる。したがって、結露白化による外観の悪化(白錆発生)を防止できる。The film 3 may contain fluoride ions. Fluoride ions in the film 3 are derived from components containing fluoride ions contained in the aqueous surface treatment agent used when the film 3 is formed, for example. The component containing fluoride ions may be used for water-solubilizing or solubilizing each component to be the film 3 in the aqueous surface treatment agent. Although content of the fluoride ion in the film 3 is not particularly limited, for example, when it is less than 0.3 mg · m −2 , the occurrence of condensation whitening due to the inclusion of fluoride ion can be more reliably prevented. More specifically, when the content of fluoride ions is less than 0.3 mg · m −2 , the amount of fluoride ions eluted in the condensed water becomes small. For this reason, even if fluoride ions are concentrated and deposited on the film 3 during the drying process of the dew condensation water, the amount is not shown as dew condensation whitening. Therefore, it is possible to prevent deterioration of the appearance (white rust generation) due to whitening of condensation.

2. 表面処理鋼板の製造方法
次に、本実施形態の表面処理鋼板を製造する方法について、例を挙げて説明する。
まず、鋼板1を用意し、鋼板1の片面または両面の表面に従来公知の方法により、亜鉛を含むめっき層2を形成する。
次に、本実施形態では、上記の皮膜3に含まれる各成分を所定の割合で含む水系表面処理薬剤を、めっき層2上に塗布して乾燥させることにより、めっき層2上に皮膜3を形成する方法について説明する。
2. Next, a method for manufacturing the surface-treated steel sheet according to the present embodiment will be described with an example.
First, the steel plate 1 is prepared, and the plating layer 2 containing zinc is formed on one or both surfaces of the steel plate 1 by a conventionally known method.
Next, in this embodiment, the coating system 3 is formed on the plating layer 2 by applying an aqueous surface treatment agent containing the respective components contained in the coating film 3 in a predetermined ratio on the plating layer 2 and drying it. A method of forming will be described.

2.1 水系表面処理薬剤
本実施形態では、例えば、水系表面処理薬剤として、ポリウレタン樹脂(A)と、フェノール樹脂(B)と、シランカップリング剤(C)と、チタンのアセチルアセトン錯体(D)と、バナジウム化合物(E)と、オレフィン系ワックス(F)と、酢酸成分(G)と、りん酸成分(H)と、水とを含むものを用いる。
2.1 Aqueous Surface Treatment Agent In this embodiment, for example, as an aqueous surface treatment agent, polyurethane resin (A), phenol resin (B), silane coupling agent (C), and titanium acetylacetone complex (D) And a vanadium compound (E), an olefin wax (F), an acetic acid component (G), a phosphoric acid component (H), and water.

<ポリウレタン樹脂(A)>
水系表面処理薬剤に含まれるポリウレタン樹脂(A)は、水に分散された平均粒径20〜200nmの水分散性樹脂粒子(ディスパージョン)として存在している。ポリウレタン樹脂(A)としては、カチオン性ポリウレタン樹脂が好ましい。カチオン性ポリウレタン樹脂としては、樹脂粒子の表面をアミン変性したものが好ましい。アミンによる変性は、3級以下のアミンによる変性であることが好ましい。4級アミンによる変性の場合、水系表面処理薬剤を塗布して乾燥することにより形成した皮膜3中に存在するプラス電荷に
よって、耐水性が劣化する。アミンによる変性は、皮膜3中における樹脂粒子の分散性と皮膜3の耐水性との両立の観点から、3級アミンによる変性であることが好ましい。
<Polyurethane resin (A)>
The polyurethane resin (A) contained in the aqueous surface treatment agent exists as water-dispersible resin particles (dispersion) having an average particle diameter of 20 to 200 nm dispersed in water. As the polyurethane resin (A), a cationic polyurethane resin is preferable. As the cationic polyurethane resin, a resin particle whose surface is modified with an amine is preferable. The modification with amine is preferably modification with a tertiary or lower amine. In the case of modification with a quaternary amine, the water resistance deteriorates due to a positive charge present in the film 3 formed by applying and drying an aqueous surface treatment agent. The modification with amine is preferably modification with a tertiary amine from the viewpoint of achieving both the dispersibility of the resin particles in the film 3 and the water resistance of the film 3.

カチオン性ポリウレタン樹脂としては、下記一般式(1)で示される構造単位を含むポリカーボネート系のカチオン性ポリウレタン樹脂であることが好ましい。カチオン性ポリウレタン樹脂が下記一般式(1)で示される構造単位を含む場合、水系表面処理薬剤を塗布して乾燥することにより形成した皮膜3に、より優れたバリア性が付与されるため、耐食性、耐結露白化性および耐スタック白化性が向上する。   The cationic polyurethane resin is preferably a polycarbonate-based cationic polyurethane resin containing a structural unit represented by the following general formula (1). When the cationic polyurethane resin contains a structural unit represented by the following general formula (1), the coating film 3 formed by applying and drying an aqueous surface treatment agent is given more excellent barrier properties, so that it has corrosion resistance. , Condensation whitening resistance and stack whitening resistance are improved.

上記一般式(1)中、Rは炭素数4〜9の脂肪族アルキレン基であり、nは、上記ポリカーボネート系のカチオン性ポリウレタン樹脂の原料であるカーボネート系ポリオールの数平均分子量が500〜5000の範囲となるのに相当する整数である。   In the general formula (1), R is an aliphatic alkylene group having 4 to 9 carbon atoms, and n is a number average molecular weight of a carbonate-based polyol which is a raw material of the polycarbonate-based cationic polyurethane resin is 500 to 5000. An integer corresponding to the range.

<フェノール樹脂(B)>
フェノール樹脂(B)は、必要に応じて水系表面処理薬剤中に含有されるものであり、含まれていなくてもよい。水系表面処理薬剤中に、フェノール樹脂(B)が含まれていると、水系表面処理薬剤の安定性が向上する。
<Phenolic resin (B)>
The phenol resin (B) is contained in the aqueous surface treatment agent as necessary, and may not be contained. When the phenolic resin (B) is contained in the aqueous surface treatment agent, the stability of the aqueous surface treatment agent is improved.

フェノール樹脂(B)としては、カチオン性フェノール樹脂(B)が好ましい。カチオン性フェノール樹脂は、下記一般式(2)で示される反復単位を有するものであることが好ましい。カチオン性フェノール樹脂は、下記一般式(2)で示される反復単位の平均重合度が2〜50である重合体分子であることがより好ましい。平均重合度が上記範囲内であると、優れた耐水性を有する皮膜3が得られるため、より優れた耐食性が得られる。なお、一般式(2)の反復単位の平均重合度は、H−NMRにより積分比から求めることができる。As the phenol resin (B), a cationic phenol resin (B) is preferable. The cationic phenol resin preferably has a repeating unit represented by the following general formula (2). The cationic phenol resin is more preferably a polymer molecule having an average degree of polymerization of a repeating unit represented by the following general formula (2) of 2 to 50. When the average degree of polymerization is within the above range, the coating 3 having excellent water resistance can be obtained, so that more excellent corrosion resistance can be obtained. In addition, the average polymerization degree of the repeating unit of General formula (2) can be calculated | required from an integral ratio by < 1 > H-NMR.

上記一般式(2)中、X、及びYは、それぞれ独立して水素または一般式(3)または一般式(4)で示されるZ基を表し、各ベンゼン環当たりのZ基の平均置換数は0.2〜1.0である。なお、Z基の平均置換数は、H−NMRにより積分比から求めるこ
とができる。
In the general formula (2), X and Y each independently represent hydrogen or a Z group represented by the general formula (3) or the general formula (4), and the average number of substitution of Z groups per each benzene ring Is 0.2 to 1.0. In addition, the average number of substitution of Z group can be calculated | required from an integration ratio by < 1 > H-NMR.

上記一般式(3)及び一般式(4)における、R1、R2、R3、R4及びR5は、それぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数1〜10のヒドロキシアルキル基を表し、Aは水酸化物イオン又はオキソ酸(例えば、硝酸、硫酸、リン酸、炭酸、カルボン酸等)イオンを表す。In the above general formula (3) and general formula (4), R1, R2, R3, R4 and R5 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a hydroxyalkyl group having 1 to 10 carbon atoms. A represents a hydroxide ion or an oxo acid (eg, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, carbonic acid, carboxylic acid, etc.) ion.

水系表面処理薬剤には、カチオン性ポリウレタン樹脂およびカチオン性フェノール樹脂のカウンターアニオンとして、乾燥造膜中に揮発するアニオンを用いることが好ましい。乾燥造膜中に揮発するアニオンとしては、具体的には、ギ酸又は酢酸イオンが好ましい。   In the aqueous surface treatment agent, it is preferable to use an anion that volatilizes during dry film formation as the counter anion of the cationic polyurethane resin and the cationic phenol resin. Specifically, formic acid or acetate ion is preferred as the anion that volatilizes during dry film formation.

<シランカップリング剤(C)>
シランカップリング剤(C)は、水系表面処理薬剤を塗布して形成した塗膜を乾燥(焼付け)させる過程で、加水分解によりシラノール化し、シロキサン結合により三次元架橋したシロキサン型の皮膜を形成する。
シランカップリング剤(C)としては、2以上、好ましくは3以上のアルコキシ基を有するアルコキシシランを用いることが好ましい。シランカップリング剤(C)としては、上記アルコキシシランの部分加水分解物を使用してもよい。
<Silane coupling agent (C)>
The silane coupling agent (C) is a process of drying (baking) a coating film formed by applying an aqueous surface treatment agent to form silanol by hydrolysis and forming a three-dimensionally crosslinked siloxane type coating by siloxane bonds. .
As the silane coupling agent (C), it is preferable to use an alkoxysilane having 2 or more, preferably 3 or more alkoxy groups. As the silane coupling agent (C), a partial hydrolyzate of the above alkoxysilane may be used.

シランカップリング剤(C)のアルコキシ基は、水系表面処理薬剤中で加水分解し、シラノール(−Si−OH)となる。水系表面処理薬剤のpHが6.5以下であると、水系表面処理薬剤中でのシラノールの分散安定性が良好となる。   The alkoxy group of the silane coupling agent (C) is hydrolyzed in an aqueous surface treatment agent to form silanol (—Si—OH). When the pH of the aqueous surface treatment agent is 6.5 or less, the dispersion stability of silanol in the aqueous surface treatment agent is good.

シランカップリング剤(C)としては、例えば、N−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトエリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。   Examples of the silane coupling agent (C) include N- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and 3-glycidoxy. Examples thereof include propylmethyldimethoxysilane, 2- (3,4 epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, and 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane.

シランカップリング剤(C)としては、上記の中でも、ポリウレタン樹脂(A)及びフェノール樹脂(B)と反応性の官能基を有するものを用いることが好ましい。このようなシランカップリング剤(C)としては、例えば、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が好ましく、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランが特に好ましい。
ポリウレタン樹脂(A)及びフェノール樹脂(B)とシランカップリング剤(C)との反応の種類は、重合反応、縮合反応、付加反応等でよく、特に制限されない。
Among the above, the silane coupling agent (C) is preferably one having a functional group reactive with the polyurethane resin (A) and the phenol resin (B). As such a silane coupling agent (C), for example, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane and the like are preferable, and 3-aminopropyltriethoxysilane is preferable. Silane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane is particularly preferred.
The type of reaction between the polyurethane resin (A) and the phenol resin (B) and the silane coupling agent (C) may be a polymerization reaction, a condensation reaction, an addition reaction, or the like, and is not particularly limited.

<チタンのアセチルアセトン錯体(D)>
水系表面処理薬剤中のチタンのアセチルアセトン錯体(D)は、水系表面処理薬剤を塗布して形成した塗膜を乾燥(焼付け)させる過程でめっき層2と反応し、チタン化合物として皮膜3中に析出する。なお、皮膜3中にチタンのアセチルアセトン錯体(D)に起因するアセチルアセトナトおよびアセチルアセトンが存在していても、これらはイオン性が弱いため、結露白化性に悪影響を与えない。チタンのアセチルアセトン錯体(D)としては、例えば、チタンジイソプロポキシビスアセチルアセトネート、チタンテトラキスアセチルアセトネートなどが挙げられる。
<Titanium acetylacetone complex (D)>
The titanium acetylacetone complex (D) in the aqueous surface treatment agent reacts with the plating layer 2 in the process of drying (baking) the coating formed by applying the aqueous surface treatment agent, and precipitates in the coating 3 as a titanium compound. To do. Even if acetylacetonate and acetylacetone resulting from the acetylacetone complex (D) of titanium are present in the coating 3, they are weakly ionic and do not adversely affect the condensation whitening property. Examples of the titanium acetylacetone complex (D) include titanium diisopropoxybisacetylacetonate and titanium tetrakisacetylacetonate.

<バナジウム化合物(E)>
バナジウム化合物(E)としては、強電解質が含まれない化合物または揮発性酸との塩を用いることが好ましい。強電解質が含まれないバナジウム化合物(E)としては、五酸化バナジウム、メタバナジン酸及びその塩(例えば、メタバナジン酸アンモニウム)、三酸化バナジウム、二酸化バナジウム、バナジウムオキシアセチルアセトナト、バナジウムアセチルアセトナト等が挙げられる。揮発性酸との塩としては、酢酸バナジウム等が挙げられる。耐食性向上効果を考慮すると、上記のバナジウム化合物(E)の中でも特に、バナジウムアセチルアセトナト、バナジウムオキシアセチルアセトナト等のバナジウムのアセチルアセトン錯体を用いることが好ましい。
<Vanadium compound (E)>
As the vanadium compound (E), a compound containing no strong electrolyte or a salt with a volatile acid is preferably used. Examples of the vanadium compound (E) that does not include a strong electrolyte include vanadium pentoxide, metavanadate and salts thereof (for example, ammonium metavanadate), vanadium trioxide, vanadium dioxide, vanadium oxyacetylacetonate, vanadium acetylacetonate, and the like. Can be mentioned. Examples of the salt with a volatile acid include vanadium acetate. Considering the effect of improving corrosion resistance, it is preferable to use an acetylacetone complex of vanadium such as vanadium acetylacetonate and vanadium oxyacetylacetonate among the vanadium compounds (E).

<オレフィン系ワックス(F)>
オレフィン系ワックス(F)は、必要に応じて水系表面処理薬剤中に含有されるものであり、含まれていなくてもよい。オレフィン系ワックス(F)は、皮膜3に潤滑性を付与するために、水系表面処理薬剤中に含まれていることが好ましい。
オレフィン系ワックス(F)としては、例えば、ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワックス、酸化ポリプロピレンワックス等が挙げられる。
<Olefin wax (F)>
The olefin wax (F) is contained in the aqueous surface treatment agent as necessary, and may not be contained. The olefin wax (F) is preferably contained in the aqueous surface treatment agent in order to impart lubricity to the coating 3.
Examples of the olefin wax (F) include polyethylene wax, oxidized polyethylene wax, oxidized polypropylene wax, and the like.

オレフィン系ワックス(F)からなる樹脂粒子は、シランカップリング剤(I)により表面修飾されていることが好ましい。オレフィン系ワックス(F)が、シランカップリング剤(I)に表面修飾されているものである場合、水系表面処理薬剤中でのオレフィン系ワックス(F)の濡れ性が増す。このため、水系表面処理薬剤を塗布して乾燥することにより得られた皮膜3は、より一層均一に、オレフィン系ワックス(F)からなる樹脂粒子が分散しているものとなる。   The resin particles made of the olefin wax (F) are preferably surface-modified with the silane coupling agent (I). When the olefin wax (F) is surface-modified with the silane coupling agent (I), the wettability of the olefin wax (F) in the aqueous surface treatment agent is increased. For this reason, the coating film 3 obtained by applying and drying the aqueous surface treatment agent has resin particles made of olefin wax (F) dispersed more uniformly.

オレフィン系ワックス(F)の表面修飾に用いられるシランカップリング剤(I)としては、反応性官能基を有するシランカップリング剤を用いることが好ましい。シランカップリング剤(I)により表面修飾されたオレフィン系ワックス(F)としては、カルボキシル基を有するポリエチレンワックスエマルジョンを、エポキシ基を含有するシランカップリング剤(例えば、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)で表面修飾したものであることが好ましい。   As the silane coupling agent (I) used for the surface modification of the olefin wax (F), it is preferable to use a silane coupling agent having a reactive functional group. As the olefin wax (F) surface-modified with the silane coupling agent (I), a polyethylene wax emulsion having a carboxyl group is used as a silane coupling agent containing an epoxy group (for example, 3-glycidoxypropyltrimethoxy). It is preferable that the surface is modified with (silane).

オレフィン系ワックス(F)の質量に対するシランカップリング剤(I)の質量の比(I/F)は0.025〜0.035であることが好ましい。シランカップリング剤(I)の添加量は、水系表面処理薬剤に用いるオレフィン系ワックス(F)のディスパージョンの酸価と等モル以上であることが好ましい。   The ratio (I / F) of the mass of the silane coupling agent (I) to the mass of the olefin wax (F) is preferably 0.025 to 0.035. The addition amount of the silane coupling agent (I) is preferably equal to or greater than the acid value of the dispersion of the olefin wax (F) used for the aqueous surface treatment agent.

<酢酸成分(G)>
酢酸成分(G)は、水系表面処理薬剤の安定性を向上させる。この効果は、酢酸成分(G)のpH緩衝作用によって水系表面処理薬剤のpHが3.5〜4.0で安定し、シラノール化したシランカップリング剤(C)の分散安定性が高まって、シランカップリング剤(C)の縮合反応が遅くなることによるものと推測される。なお、本発明者らの検討により、シランカップリング剤(C)の縮合反応が最も遅くなるpHは3.5〜4.0であることがわかっている。
<Acetic acid component (G)>
The acetic acid component (G) improves the stability of the aqueous surface treatment agent. This effect is stabilized by the pH buffering action of the acetic acid component (G) when the pH of the aqueous surface treatment agent is stabilized at 3.5 to 4.0, and the dispersion stability of the silanolated silane coupling agent (C) is increased. It is presumed that the condensation reaction of the silane coupling agent (C) is slow. In addition, it is known from the investigation by the present inventors that the pH at which the condensation reaction of the silane coupling agent (C) is the slowest is 3.5 to 4.0.

そして、酢酸成分(G)は、上述したように、シランカップリング剤(C)の分散安定性を高めることにより、ひいては、第1成分の樹脂粒子の凝集や会合を抑制する。これに対し、水系表面処理薬剤が酢酸成分(G)を含有しない場合、このような当該水系表面処理薬剤の各成分が安定せず、結果として形成される被膜中において第1成分が均一かつ微小に分散することができない。   Then, as described above, the acetic acid component (G) increases the dispersion stability of the silane coupling agent (C), thereby suppressing aggregation and association of the resin particles of the first component. On the other hand, when the aqueous surface treatment agent does not contain the acetic acid component (G), each component of the aqueous surface treatment agent is not stable, and the first component is uniform and minute in the resulting coating film. Can not be dispersed.

酢酸成分(G)としては、例えば、酢酸、酢酸アンモニウム、酢酸カリウム、酢酸ナトリウム等が挙げられる。水系表面処理薬剤の薬剤安定性を考慮すると、酢酸が特に好ましい。また、酢酸の沸点は118℃であり、緩衝作用を有する有機酸の中では沸点が低く、皮膜3中に残存しにくい。このため、酢酸は、水系表面処理薬剤に含有させる酢酸成分(G)として好適である。   Examples of the acetic acid component (G) include acetic acid, ammonium acetate, potassium acetate, sodium acetate and the like. In view of the chemical stability of the aqueous surface treatment chemical, acetic acid is particularly preferred. In addition, acetic acid has a boiling point of 118 ° C., and has a low boiling point among organic acids having a buffering action and hardly remains in the film 3. For this reason, acetic acid is suitable as an acetic acid component (G) contained in the aqueous surface treatment agent.

<りん酸成分(H)>
りん酸成分(H)としては、例えば、りん酸、りん酸アンモニウム、りん酸カリウム、りん酸ナトリウム、リン酸二水素一ナトリウム等の無機りん酸化合物が挙げられる。これらの中でも特に、耐スタック白化性および耐フィラメントテープ性を向上させるとともに、第1成分31および第2成分32がより均一に配置された皮膜3が得られる効果を考慮すると、りん酸成分(H)として、りん酸を用いることが好ましい。
<Phosphoric acid component (H)>
Examples of the phosphoric acid component (H) include inorganic phosphoric acid compounds such as phosphoric acid, ammonium phosphate, potassium phosphate, sodium phosphate, and monosodium dihydrogen phosphate. Among these, the phosphoric acid component (H) is considered in consideration of the effect of improving the stack whitening resistance and the filament tape resistance and obtaining the coating 3 in which the first component 31 and the second component 32 are more uniformly arranged. ) Is preferably phosphoric acid.

水系表面処理薬剤中に含まれるりん酸成分(H)は、めっき層2と反応して、めっき層2の表面にりん酸亜鉛皮膜を生成する。りん酸亜鉛皮膜は、めっき層2からの亜鉛の溶出を抑制し、白錆の発生を抑制する。また、りん酸成分(H)は、皮膜3中に残存する酢酸成分(G)の量を低減させる。その結果、表面処理鋼板10からなるコイルの端部を仮止めするために用いるフィラメンテープの粘着層が、酢酸成分(G)に侵されることを防止でき、フィラメンテープの密着性低下を抑制できる。また、皮膜3中に残存する酢酸成分(G)による耐結露白化性の低下を防止できる。   The phosphoric acid component (H) contained in the aqueous surface treatment agent reacts with the plating layer 2 to form a zinc phosphate film on the surface of the plating layer 2. The zinc phosphate coating suppresses the elution of zinc from the plating layer 2 and suppresses the occurrence of white rust. Further, the phosphoric acid component (H) reduces the amount of the acetic acid component (G) remaining in the coating 3. As a result, the adhesive layer of the filament tape used to temporarily fix the end of the coil made of the surface-treated steel sheet 10 can be prevented from being attacked by the acetic acid component (G), and the decrease in the adhesion of the filament tape can be suppressed. Moreover, the fall of the dew condensation whitening resistance by the acetic acid component (G) which remains in the film 3 can be prevented.

なお、リン酸成分(H)として、薬剤中での安定性から好ましくは無機リン酸がよい。   The phosphoric acid component (H) is preferably inorganic phosphoric acid because of its stability in the drug.

本実施形態で用いる水系表面処理薬剤に含まれる各成分の好ましい配合比は、以下の通りである。
(1)水系表面処理薬剤の固形分(V)の質量に対する、前記シランカップリング剤(C)のSiO換算による質量との比(NC)/(NV)が0.10〜0.40
(2)固形分(V)の質量に対する、前記チタンのアセチルアセトン錯体(D)のTi換算による質量(ND)との比(ND)/(NV)が0.017〜0.024
(3)固形分(V)の質量に対する、前記バナジウム化合物(E)のV換算による質量(NE)との比(NE)/(NV)が0.007〜0.009
(4)固形分(V)の質量に対する、前記オレフィン系ワックス(F)の質量との比(NF)/(NV)が0.035〜0.060
(5)固形分(V)の質量に対する、前記酢酸成分(G)の質量との比(NG)/(NV)が0.04〜0.14
(6)固形分(V)の質量に対する、前記りん酸成分(H)の質量との比(NH)/(NV)が0.025〜0.075
(7)バナジウム化合物(E)のV換算による質量に対する、前記チタンのアセチルアセトン錯体(D)のTi換算による質量との比(ND)/(NE)が2.1〜2.9
(8)酢酸成分(G)の質量に対する、前記りん酸成分(H)の質量との比(NH)/(NG)が0.25〜1.1
The preferable compounding ratio of each component contained in the aqueous surface treatment agent used in the present embodiment is as follows.
(1) The ratio (NC) / (NV) of the silane coupling agent (C) to the mass in terms of SiO 2 with respect to the mass of the solid content (V) of the aqueous surface treatment agent is 0.10 to 0.40.
(2) The ratio (ND) / (NV) of the titanium acetylacetone complex (D) to the mass (ND) in terms of Ti with respect to the mass of the solid content (V) is 0.017 to 0.024.
(3) Ratio (NE) / (NV) of the vanadium compound (E) to the mass (NE) in terms of V with respect to the mass of the solid content (V) is 0.007 to 0.009.
(4) Ratio (NF) / (NV) of the olefin wax (F) to the mass of the solid content (V) is 0.035 to 0.060.
(5) Ratio (NG) / (NV) of the mass of the acetic acid component (G) to the mass of the solid content (V) is 0.04 to 0.14.
(6) The ratio (NH) / (NV) of the phosphoric acid component (H) to the mass of the solid content (V) is 0.025 to 0.075.
(7) The ratio (ND) / (NE) of the mass of the acetylacetone complex (D) of titanium to the mass of Ti of the vanadium compound (E) in terms of V is 2.1 to 2.9.
(8) The ratio (NH) / (NG) of the mass of the phosphoric acid component (H) to the mass of the acetic acid component (G) is 0.25 to 1.1.

<(NC)/(NV)>
水系表面処理薬剤の固形分(V)の質量に対する、シランカップリング剤(C)のSiO換算による質量との比(NC)/(NV)は、0.10〜0.40であることが好ましく、より好ましくは0.16〜0.19である。(NC)/(NV)が0.40以下で
あると、その他の成分の含有量を十分に確保できるため、その他の成分による耐食性向上効果が十分に得られる。(NC)/(NV)が0.10以上であると、シロキサン結合による三次元架橋が十分に形成され、優れた耐食性、耐結露白化性および耐スタック白化性を有する皮膜3が得られる。
<(NC) / (NV)>
The ratio (NC) / (NV) of the silane coupling agent (C) to the mass in terms of SiO 2 with respect to the mass of the solid content (V) of the aqueous surface treatment agent is 0.10 to 0.40. Preferably, it is 0.16-0.19. When (NC) / (NV) is 0.40 or less, the content of other components can be sufficiently ensured, so that the effect of improving corrosion resistance by the other components can be sufficiently obtained. When (NC) / (NV) is 0.10 or more, three-dimensional crosslinking due to a siloxane bond is sufficiently formed, and the coating 3 having excellent corrosion resistance, anti-condensation whitening resistance and anti-stack whitening resistance is obtained.

<(ND)/(NV)>
上記固形分(V)の質量に対する、チタンのアセチルアセトン錯体(D)のTi換算による質量(ND)との比(ND)/(NV)は、0.017〜0.024であり、好ましくは0.019〜0.023である。(ND)/(NV)が0.017以上であると、チタン化合物(D)による耐食性向上効果が十分に得られる皮膜3となる。(ND)/(NV)が0.024以下であると、その他の成分の含有量を十分に確保できるため、その他の成分による耐食性向上効果が十分に得られる。
<(ND) / (NV)>
The ratio (ND) / (NV) of the mass of acetylacetone complex (D) of titanium with respect to the mass of solid content (V) (ND) / (NV) is 0.017 to 0.024, preferably 0. .019 to 0.023. When (ND) / (NV) is 0.017 or more, the coating film 3 can sufficiently obtain the effect of improving the corrosion resistance by the titanium compound (D). When (ND) / (NV) is 0.024 or less, the content of other components can be sufficiently ensured, so that the effect of improving corrosion resistance by the other components can be sufficiently obtained.

<(NE)/(NV)>
上記固形分(V)の質量に対する、バナジウム化合物(E)のV換算による質量(NE)との比(NE)/(NV)は、0.0070〜0.0090であり、好ましくは0.0075〜0.0090である。(NE)/(NV)が0.0070以上であると、バナジウム化合物(E)による耐食性向上効果が十分に得られる皮膜3となる。(NE)/(NV)が0.0090以下であると、その他の成分の含有量を十分に確保できるため、その他の成分による耐食性向上効果が十分に得られる。
<(NE) / (NV)>
The ratio (NE) / (NV) of the vanadium compound (E) to the mass (NE) in terms of V with respect to the mass of the solid content (V) is 0.0070 to 0.0090, preferably 0.0075. ~ 0.0090. When (NE) / (NV) is 0.0070 or more, the coating 3 can sufficiently obtain the effect of improving the corrosion resistance by the vanadium compound (E). When (NE) / (NV) is 0.0090 or less, the content of other components can be sufficiently secured, so that the effect of improving the corrosion resistance by the other components can be sufficiently obtained.

<(NF)/(NV)>
上記固形分(V)の質量に対する、オレフィン系ワックス(F)の質量との比(NF)/(NV)は、0.035〜0.060であり、好ましくは0.040〜0.055である。(NF)/(NV)が0.035以上であると、十分な潤滑性を有する皮膜3が得られ、加工性の良好な表面処理鋼板10が得られる。また、(NF)/(NV)が0.060以下であると、取扱い性の良好な表面処理鋼板10が得られる。
<(NF) / (NV)>
The ratio (NF) / (NV) of the mass of the olefin wax (F) to the mass of the solid content (V) is 0.035 to 0.060, preferably 0.040 to 0.055. is there. When (NF) / (NV) is 0.035 or more, the film 3 having sufficient lubricity is obtained, and the surface-treated steel sheet 10 having good workability is obtained. Further, when (NF) / (NV) is 0.060 or less, the surface-treated steel sheet 10 having good handleability can be obtained.

<(NG)/(NV)>
上記固形分(V)の質量に対する、酢酸成分(G)の質量との比(NG)/(NV)は、0.04〜0.14であり、好ましくは0.05〜0.13であり、より好ましくは0.06〜0.12である。(NG)/(NV)が0.04以上であると、水系表面処理薬剤の安定性がより一層良好となる。(NG)/(NV)が0.14以下であると、皮膜3中に酢酸成分(G)が残留することによる耐結露白化性の低下を防止できる。
<(NG) / (NV)>
The ratio (NG) / (NV) of the mass of the acetic acid component (G) to the mass of the solid content (V) is 0.04 to 0.14, preferably 0.05 to 0.13. More preferably, it is 0.06-0.12. When (NG) / (NV) is 0.04 or more, the stability of the aqueous surface treatment agent is further improved. When (NG) / (NV) is 0.14 or less, it is possible to prevent a decrease in condensation whitening resistance due to the acetic acid component (G) remaining in the coating 3.

<(NH)/(NV)>
上記固形分(V)の質量に対する、りん酸成分(H)の質量との比(NH)/(NV)は、0.025〜0.075であり、好ましくは0.030〜0.070であり、より好ましくは0.035〜0.065である。(NH)/(NV)が0.025以上であるので、めっき層2からの亜鉛の溶出を抑制できる。また、めっき層2上に水系表面処理薬剤を塗布した段階で、水系表面処理薬剤中のりん酸成分(H)がめっき層2の表面に沈着して、めっき層2の表面エネルギーが適正となり、第1成分31が自己整合的に略均一に分散された塗膜が形成される。(NH)/(NV)が0.075以下であると、その他の成分の含有量を十分に確保できるため、その他の成分による耐食性向上効果が十分に得られる。
<(NH) / (NV)>
The ratio (NH) / (NV) of the mass of the phosphoric acid component (H) to the mass of the solid content (V) is 0.025 to 0.075, preferably 0.030 to 0.070. Yes, more preferably 0.035 to 0.065. Since (NH) / (NV) is 0.025 or more, elution of zinc from the plating layer 2 can be suppressed. In addition, when the aqueous surface treatment agent is applied on the plating layer 2, the phosphoric acid component (H) in the aqueous surface treatment agent is deposited on the surface of the plating layer 2, and the surface energy of the plating layer 2 becomes appropriate. A coating film in which the first component 31 is dispersed substantially uniformly in a self-aligning manner is formed. When (NH) / (NV) is 0.075 or less, the content of other components can be sufficiently secured, so that the effect of improving the corrosion resistance by the other components can be sufficiently obtained.

<(ND)/(NE)>
バナジウム化合物(E)のV換算による質量に対する、チタンのアセチルアセトン錯体(D)のTi換算による質量との比(ND)/(NE)は、2.1〜2.9であり、好ましくは2.2〜2.8であり、より好ましくは2.3〜2.7である。(ND)/(NE)が2.1以上であると、チタン化合物(D)による耐食性向上効果が十分に得られる皮
膜3となる。(ND)/(NE)が2.9以下であると、バナジウム化合物(E)による耐食性向上効果が十分に得られる皮膜3となる。(ND)/(NE)が2.1〜2.9であると、TiとVとの相乗効果により様々な腐食環境下での腐食を抑制でき、より優れた耐食性を有する皮膜3となる。
<(ND) / (NE)>
The ratio (ND) / (NE) of the mass in terms of Ti of the acetylacetone complex (D) of titanium to the mass in terms of V of the vanadium compound (E) is 2.1 to 2.9, preferably 2. It is 2-2.8, More preferably, it is 2.3-2.7. When (ND) / (NE) is 2.1 or more, the coating 3 can sufficiently obtain the corrosion resistance improvement effect of the titanium compound (D). When (ND) / (NE) is 2.9 or less, the coating 3 can sufficiently obtain the effect of improving the corrosion resistance by the vanadium compound (E). When (ND) / (NE) is 2.1 to 2.9, corrosion under various corrosive environments can be suppressed due to the synergistic effect of Ti and V, and the coating 3 has more excellent corrosion resistance.

<(NH)/(NG)>
酢酸成分(G)の質量に対する、りん酸成分(H)の質量との比(NH)/(NG)は、0.25〜1.1であり、0.30〜1.0であることが好ましく、0.35〜0.9であることがより好ましい。(NH)/(NG)が0.25〜1.1であると、酢酸成分(G)による水系表面処理薬剤の安定性向上効果が十分に得られるとともに、皮膜3中に酢酸成分(G)が残留することによる耐結露白化性低下およびフィラメンテープの密着性低下を抑制できる。
<(NH) / (NG)>
The ratio (NH) / (NG) of the mass of the phosphoric acid component (H) to the mass of the acetic acid component (G) is 0.25 to 1.1, and is 0.30 to 1.0. Preferably, it is 0.35-0.9. When (NH) / (NG) is 0.25 to 1.1, the effect of improving the stability of the aqueous surface treatment agent by the acetic acid component (G) is sufficiently obtained, and the acetic acid component (G) is contained in the coating 3. Decrease in condensation whitening resistance and decrease in adhesion of the filament tape can be suppressed due to the residual.

水系表面処理薬剤は、上記の成分を上記の配合比で水系溶媒に溶解又は分散させることにより調製できる。各成分は皮膜3中で所定の割合となるように、溶媒及び揮発性成分を除外した不揮発分(固形分(V))の質量(皮膜の質量)に対して所定の割合となるように調整する。
水系表面処理薬剤に使用する水系溶媒は、水のみとすることができる。水系表面処理薬剤に使用する水系溶媒には、水系表面処理薬剤を塗布して形成した塗膜の乾燥性を改善するなどの目的で、強電解質が含まれない水溶性有機溶媒(例えば、アルコール類)を、例えば、水系溶媒全体の30質量%以下の含有量で含有させてもよい。
The aqueous surface treatment agent can be prepared by dissolving or dispersing the above components in an aqueous solvent at the above mixing ratio. Each component is adjusted to have a predetermined ratio with respect to the mass of the nonvolatile content (solid content (V)) excluding the solvent and the volatile component (the mass of the film) so as to have a predetermined ratio in the film 3. To do.
The aqueous solvent used for the aqueous surface treatment agent can be water only. The water-based solvent used for the water-based surface treatment agent is a water-soluble organic solvent (for example, alcohols) that does not contain a strong electrolyte for the purpose of improving the drying property of the coating film formed by applying the water-based surface treatment agent. ) May be contained, for example, at a content of 30% by mass or less of the entire aqueous solvent.

<pH>
水系表面処理薬剤のpHは、2.0〜6.5であることが好ましい。水系表面処理薬剤のpHが6.5以下であると、シランカップリング剤(C)の分散安定性が良好となる。水系表面処理薬剤のpHが2.0以上であると、水系表面処理薬剤の取扱いが容易であるとともに、水系表面処理薬剤が設備にダメージを与えることを防止でき、好ましい。水系表面処理薬剤のpHは、例えば、酢酸、ギ酸等の揮発性の酸を水系表面処理薬剤に添加することにより、調整できる。
<PH>
The pH of the aqueous surface treatment agent is preferably 2.0 to 6.5. When the pH of the aqueous surface treatment agent is 6.5 or less, the dispersion stability of the silane coupling agent (C) is good. It is preferable that the pH of the aqueous surface treatment agent is 2.0 or more because the aqueous surface treatment agent can be easily handled and the aqueous surface treatment agent can be prevented from damaging the equipment. The pH of the aqueous surface treatment agent can be adjusted, for example, by adding a volatile acid such as acetic acid or formic acid to the aqueous surface treatment agent.

<フッ化物イオンを含む成分>
水系表面処理薬剤には、必要に応じて、フッ化物イオンを含む成分が含まれていてもよい。フッ化物イオンを含む成分は、皮膜3となる各成分を、水系表面処理薬剤中に水溶性化または可溶化させるために使用される。
水系表面処理薬剤に含有されるフッ化物イオンを含む成分としては、例えば、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウム、チタンフッ化水素酸、ジルコンフッ化水素酸などが挙げられる。
<Components containing fluoride ions>
The water-based surface treatment agent may contain a component containing fluoride ions as necessary. The component containing fluoride ions is used for water-solubilizing or solubilizing each component to be the film 3 in the aqueous surface treatment agent.
Examples of the component containing fluoride ions contained in the aqueous surface treatment agent include sodium fluoride, potassium fluoride, calcium fluoride, lithium fluoride, titanium hydrofluoric acid, zircon hydrofluoric acid, and the like.

水系表面処理薬剤には、レベリング剤、消泡剤等の塗布用処理液に慣用されている添加剤を添加してもよい。   Additives commonly used in coating treatment liquids such as leveling agents and antifoaming agents may be added to the aqueous surface treatment agent.

2.2 皮膜の形成方法
本実施形態では、このようにして得られた水系表面処理薬剤を、めっき層2上に塗布することにより塗膜を形成する。めっき層2上に水系表面処理薬剤を塗布する方法としては、ロールコータを用いることが好ましい。ロールコータを用いて塗布する場合、周速比を調節することで膜厚を容易に制御できるとともに、優れた生産性が得られる。
2.2 Method for Forming Film In this embodiment, a coating film is formed by applying the aqueous surface treatment agent thus obtained onto the plating layer 2. As a method of applying the aqueous surface treatment agent on the plating layer 2, it is preferable to use a roll coater. When coating using a roll coater, the film thickness can be easily controlled by adjusting the peripheral speed ratio, and excellent productivity can be obtained.

本実施形態では、水系表面処理薬剤をめっき層上に塗布して塗膜を形成してから乾燥を開始するまで、0.1〜10秒間保持する。塗膜の状態で0.1秒間以上、より好ましくは0.2秒間以上保持することにより、塗膜中の第1成分31が自己整合的に略均一に安定して分散する。なお、塗膜を形成してから乾燥を開始するまでの時間を10秒間超えにしても塗膜中の第1成分31が均一に分散する効果は向上せず、生産性が低下する。また、塗膜を形成してから開始するまでの時間が長時間にわたると第1成分31同士の凝集、偏在が起こる傾向にある。したがって、塗膜の状態で保持する時間を10秒間以下とすることが好ましく、5秒間以下とすることがより好ましい。   In this embodiment, the aqueous surface treatment agent is applied on the plating layer to form a coating film and then held for 0.1 to 10 seconds until drying is started. By holding for 0.1 second or more, more preferably 0.2 seconds or more in the state of the coating film, the first component 31 in the coating film is stably dispersed substantially uniformly in a self-aligning manner. In addition, even if it exceeds 10 seconds after forming a coating film until it starts drying, the effect that the 1st component 31 in a coating film disperse | distributes uniformly is not improved, and productivity falls. Further, if the time from the formation of the coating film to the start thereof is long, the first components 31 tend to aggregate and unevenly distribute. Therefore, it is preferable that the time for maintaining the state of the coating film is 10 seconds or less, and more preferably 5 seconds or less.

次に、所定の時間保持した塗膜を乾燥させる。塗膜を乾燥させる際の温度は、水系表面処理薬剤中の揮発性成分であるカチオン性ポリウレタン樹脂およびカチオン性フェノール樹脂のカウンターアニオンおよび酢酸成分(G)が揮発する温度となるように選択する。具体的には、塗膜を乾燥させる際の最高到達板温(PMT)が60〜150℃の範囲内となるようにすることが好ましい。塗膜を乾燥させる際の乾燥方法としては、例えば、熱風乾燥、誘導加熱または炉内乾燥が挙げられる。   Next, the coating film held for a predetermined time is dried. The temperature at which the coating film is dried is selected such that the counter anion and acetic acid component (G) of the cationic polyurethane resin and the cationic phenol resin, which are volatile components in the aqueous surface treatment agent, are volatilized. Specifically, it is preferable that the maximum ultimate plate temperature (PMT) when the coating film is dried be in the range of 60 to 150 ° C. Examples of the drying method for drying the coating film include hot air drying, induction heating, and oven drying.

塗膜を乾燥させることにより塗膜中の揮発性成分が揮発すると、塗膜中のpHが上昇する。これにより、第1成分31が略均一に分散している状態を維持したまま、めっき層2と、チタンのアセチルアセトン錯体(D)と、加水分解によりシラノール化したシランカップリング剤(C)と、カチオン性ポリウレタン樹脂と、カチオン性フェノール樹脂とが反応する。その結果、めっき層2の表面と、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、シロキサン化合物、チタン化合物が、アイオノマ結合、メタロキサン結合又はシロキサン結合による強固なネットワークを形成し、そこにバナジウム化合物とオレフィン系ワックスとが固定され、第1成分31および第2成分32が略均一に分散している皮膜3が形成される。
以上の工程により、本実施形態の表面処理鋼板が得られる。
When the volatile component in the coating film is volatilized by drying the coating film, the pH in the coating film increases. Thereby, while maintaining the state in which the first component 31 is substantially uniformly dispersed, the plating layer 2, the acetylacetone complex of titanium (D), the silane coupling agent silanolized by hydrolysis (C), Cationic polyurethane resin reacts with cationic phenol resin. As a result, the surface of the plating layer 2 and polyurethane resin, phenol resin, siloxane compound, and titanium compound form a strong network by ionomer bond, metalloxane bond, or siloxane bond, and the vanadium compound and olefin wax are fixed there. Thus, the film 3 in which the first component 31 and the second component 32 are dispersed substantially uniformly is formed.
The surface-treated steel sheet of this embodiment is obtained by the above process.

なお、本実施形態では、皮膜3を形成する際に、フェノール樹脂(B)およびオレフィン系ワックス(F)を含む水系表面処理薬剤を用いる場合を例に挙げて説明したが、フェノール樹脂(B)および/またはオレフィン系ワックス(F)を含まない水系表面処理薬剤を用いて皮膜3を形成してもよい。   In the present embodiment, the case where an aqueous surface treatment agent containing a phenol resin (B) and an olefin wax (F) is used when forming the coating 3 has been described as an example, but the phenol resin (B) Alternatively, the film 3 may be formed using an aqueous surface treatment agent that does not contain the olefin wax (F).

次に、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例に限定されるものではない。   Next, examples of the present invention will be described. In addition, this invention is not limited to the Example shown below.

1.表面処理鋼板の製造
表1および以下に示す各成分を表2に示す含有量で含む水系表面処理薬剤X1〜X46を調製した。なお、水系表面処理薬剤中の固形分は11質量%になるように調整した。
1. Manufacture of surface-treated steel sheets Aqueous surface treatment chemicals X1 to X46 containing the contents shown in Table 1 and the components shown below in Table 2 were prepared. The solid content in the aqueous surface treatment agent was adjusted to 11 mass%.

(水系表面処理薬剤の成分)
[ポリウレタン樹脂(A)]
A1:ポリウレタン樹脂(平均粒径60nm)
A2:ポリウレタン樹脂(平均粒径10nm)
A3:ポリウレタン樹脂(平均粒径300nm)
(Components of aqueous surface treatment chemicals)
[Polyurethane resin (A)]
A1: Polyurethane resin (average particle size 60 nm)
A2: Polyurethane resin (average particle size 10 nm)
A3: Polyurethane resin (average particle size 300 nm)

[フェノール樹脂(B)]
B1:カチオン性フェノール樹脂
一般式(2)の反復単位の平均重合度n=5、一般式(2)のX=−CHN(CH、一般式(2)のY=H、一般式(2)のZ置換度=0.5
[Phenolic resin (B)]
B1: Cationic phenol resin Average polymerization degree n of repeating units of general formula (2) n = 5, X = —CH 2 N (CH 3 ) 2 of general formula (2), Y = H of general formula (2), Z substitution degree of general formula (2) = 0.5

[シランカップリング剤(C)]
C1:3−アミノプロピルトリエトキシシラン
C2:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
C3:3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
[Silane coupling agent (C)]
C1: 3-aminopropyltriethoxysilane C2: 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane C3: 3-mercaptopropyltrimethoxysilane

[チタンのアセチルアセトン錯体(D)]
D1:チタンジイソプロポキシビスアセチルアセトネート
D2:チタンテトラキスアセチルアセトネート
D3:チタンフッ化水素酸(フッ化物イオンを含む成分)
[バナジウム化合物(E)]
E1:バナジウムアセチルアセトナト
[Acetylacetone complex of titanium (D)]
D1: Titanium diisopropoxybisacetylacetonate D2: Titanium tetrakisacetylacetonate D3: Titanium hydrofluoric acid (component containing fluoride ion)
[Vanadium compound (E)]
E1: Vanadium acetylacetonate

[オレフィン系ワックス(F)]
F1:平均粒径0.05μmのオレフィン系ワックス
F2:平均粒径0.05μmであり、シランカップリング剤(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)で表面修飾されたオレフィン系ワックス。オレフィン系ワックス中に含まれるシランカップリング剤の含有量[シランカップリング剤の質量/オレフィン系ワックスの質量]=0.030
[Olefin wax (F)]
F1: Olefin wax having an average particle diameter of 0.05 μm F2: Olefin wax having an average particle diameter of 0.05 μm and surface-modified with a silane coupling agent (3-glycidoxypropyltrimethoxysilane). Content of silane coupling agent contained in olefin wax [mass of silane coupling agent / mass of olefin wax] = 0.030

[酢酸成分(G)]
G1:酢酸
[りん酸成分(H)]
H1:りん酸
[Acetic acid component (G)]
G1: Acetic acid [phosphoric acid component (H)]
H1: Phosphoric acid

表3、表4に示す表面粗さ(Ra−S)の以下に示す両面にめっき層を有する鋼板を用意した。いずれの両面にめっき層を有する鋼板も、亜鉛含有量が40質量%以上のめっき層を有する。なお、表3、表4に示す鋼板の表面粗さ(Ra−S)は、後述する方法により皮膜を形成して得た表面処理鋼板において、皮膜表面の任意の場所で1インチの測定長での表面粗さ(Ra)を、接触式粗度計を用いて測定することにより求めた。   The steel plate which has a plating layer on both surfaces shown below of the surface roughness (Ra-S) shown in Table 3 and Table 4 was prepared. A steel sheet having plating layers on both sides also has a plating layer having a zinc content of 40% by mass or more. In addition, the surface roughness (Ra-S) of the steel sheet shown in Tables 3 and 4 is a measurement length of 1 inch at any place on the surface of the film in the surface-treated steel sheet obtained by forming the film by the method described later. The surface roughness (Ra) was determined by measuring using a contact-type roughness meter.

(両面にめっき層を有する鋼板)
− EG
NSジンコート(登録商標)、新日鐵住金株式会社製、電気亜鉛めっき鋼板、板厚0.8mm、片面のめっき付着量20g/m
− GI
NSシルバージンク(登録商標)、新日鐵住金株式会社製、溶融亜鉛めっき鋼板、板厚0.8mm、片面のめっき付着量60g/m
− GI(Sb)
NSシルバージンク(登録商標)、新日鐵住金株式会社製、アンチモン含有溶融亜鉛めっき鋼板、板厚0.8mm、片面のめっき付着量60g/m
(Steel plate with plating layers on both sides)
-EG
NS JINCOAT (registered trademark), manufactured by Nippon Steel & Sumikin Co., Ltd., electrogalvanized steel sheet, plate thickness 0.8 mm, single-sided plating coverage 20 g / m 2
-GI
NS Silver Zinc (registered trademark), manufactured by Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation, hot-dip galvanized steel sheet, plate thickness 0.8 mm, single-sided plating coverage 60 g / m 2
-GI (Sb)
NS Silver Zinc (registered trademark), manufactured by Nippon Steel & Sumikin Co., Ltd., antimony-containing hot dip galvanized steel sheet, plate thickness 0.8 mm, single-sided plating coverage 60 g / m 2

− GA
NSシルバーアロイ(登録商標)、新日鐵住金株式会社製、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、板厚0.8mm、片面のめっき付着量60g/m
− SD
スーパーダイマ(登録商標)、新日鐵住金株式会社製、亜鉛−アルミニウム−マグネシウム−シリコン合金めっき鋼板、板厚0.8mm、片面のめっき付着量60g/m
− ZL
NSジンクライト(登録商標)、新日鐵住金株式会社製、亜鉛−ニッケル合金めっき鋼板、板厚0.8mm、片面のめっき付着量20g/m、めっき層中のニッケル含有量12質量%
-GA
NS Silver Alloy (registered trademark), manufactured by Nippon Steel & Sumikin Co., Ltd., alloyed hot dip galvanized steel sheet, plate thickness 0.8 mm, single-sided plating coverage 60 g / m 2
-SD
Superdimer (registered trademark), manufactured by Nippon Steel & Sumikin Co., Ltd., zinc-aluminum-magnesium-silicon alloy-plated steel sheet, plate thickness 0.8 mm, single-sided plating coverage 60 g / m 2
-ZL
NS Zinclite (registered trademark), manufactured by Nippon Steel & Sumikin Co., Ltd., zinc-nickel alloy plated steel sheet, plate thickness 0.8 mm, plating coating amount 20 g / m 2 on one side, nickel content 12% by mass in the plating layer

表3、表4に示すめっき層を有する鋼板の両面に、めっき層形成後直ちに表2に示す水系表面処理薬剤X1〜X46を、ロールコータを用いて塗布した。皮膜が700(mg/m)の付着量(形成後の重量)および150〜900nmの膜厚となるようにロールコータの周速比を調整した。皮膜の厚みは、TEMまたはSEMを用いて表面処理鋼板の断面を観察し、任意の5箇所で皮膜の膜厚を測定し、その平均値を算出することにより求めた。また、塗布してから乾燥を開始するまで、塗膜の状態で表3、表4に示す時間(塗膜保持時間)保持した。塗膜保持時間は、ロールコータから加熱炉までの鋼板の搬送速度を制御することにより調整した。塗膜の乾燥は、誘導加熱炉を用いて表3、表4に示す最高到達板温(PMT)で行った。なお、比較例15においては、皮膜の形成を行わなかった。
以上の工程により、実施例および比較例の表面処理鋼板を得た。
Immediately after the plating layer was formed, aqueous surface treatment agents X1 to X46 shown in Table 2 were applied to both surfaces of the steel plates having the plating layers shown in Tables 3 and 4 using a roll coater. The peripheral speed ratio of the roll coater was adjusted so that the film had an adhesion amount (weight after formation) of 700 (mg / m 2 ) and a film thickness of 150 to 900 nm. The thickness of the film was determined by observing the cross section of the surface-treated steel sheet using TEM or SEM, measuring the film thickness of the film at any five locations, and calculating the average value. Further, the time shown in Tables 3 and 4 (coating film holding time) was maintained in the state of the coating film from the application to the start of drying. The coating film holding time was adjusted by controlling the conveying speed of the steel plate from the roll coater to the heating furnace. The coating film was dried at the maximum plate temperature (PMT) shown in Tables 3 and 4 using an induction heating furnace. In Comparative Example 15, no film was formed.
Through the above steps, surface treated steel sheets of Examples and Comparative Examples were obtained.

2.評価
このようにして得られた実施例および比較例の表面処理鋼板について、以下の各項目を以下の方法により評価した。
2. Evaluation About the surface treatment steel plate of the Example and comparative example which were obtained in this way, each following item was evaluated with the following method.

2.1 皮膜性状評価
(皮膜中のポリウレタン樹脂からなる樹脂粒子の平均粒径)
実施例4と、比較例1と、比較例2について、上述した皮膜断面を観察する方法を用いて皮膜中のポリウレタン樹脂からなる樹脂粒子の平均粒径を測定した。その結果は、水系表面処理薬剤の材料として用いたポリウレタン樹脂の平均粒径(実施例4:60nm、比較例1:10nm、比較例2:200nm)と同等であった。したがって、実施例1〜3、実施例5〜47、比較例3〜15のポリウレタン樹脂の平均粒径も、水系表面処理薬剤の材料として用いたポリウレタン樹脂の平均粒径と同等とみなした。
2.1 Evaluation of film properties (average particle diameter of resin particles made of polyurethane resin in the film)
For Example 4, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, the average particle diameter of the resin particles made of the polyurethane resin in the film was measured using the above-described method of observing the film cross section. The result was equivalent to the average particle size (Example 4: 60 nm, Comparative Example 1: 10 nm, Comparative Example 2: 200 nm) of the polyurethane resin used as the material for the aqueous surface treatment agent. Therefore, the average particle diameters of the polyurethane resins of Examples 1 to 3, Examples 5 to 47, and Comparative Examples 3 to 15 were also regarded as equivalent to the average particle diameter of the polyurethane resin used as the material for the aqueous surface treatment agent.

(皮膜中のP、Ti、V、Si(SiO換算)の含有量)
皮膜中のP(リン酸換算)、Ti、V、Si(SiO換算)の含有量(質量%)は、表2に示す水系表面処理薬剤の全固形分に対する質量比を百分率で示したものとみなした。
(Contents of P, Ti, V, Si (SiO 2 equivalent) in the film)
Content (mass%) of P (phosphoric acid equivalent), Ti, V, and Si (SiO 2 equivalent) in the film is expressed as a percentage of the total solid content of the aqueous surface treatment agent shown in Table 2. Considered.

(皮膜中のフッ化物イオンの含有量)
各表面処理鋼板から切り出した100mm×200mmのサンプルを20組用意した。次に、各サンプルをそれぞれ、60℃、100mLの水に10分間浸漬した。次いで、サンプルを浸漬した水2000mLを回収し、エバポレータで濃縮して、イオンクロマトグラフにより分析した。その結果を用いて、皮膜中のフッ化物イオンの含有量(mg・m−2)を算出した。その結果を表2に示す。
(Content of fluoride ion in the film)
Twenty sets of 100 mm × 200 mm samples cut out from each surface-treated steel plate were prepared. Next, each sample was immersed in 100 mL of water at 60 ° C. for 10 minutes. Next, 2000 mL of water in which the sample was immersed was collected, concentrated with an evaporator, and analyzed by ion chromatography. Using the result, the content (mg · m −2 ) of fluoride ions in the film was calculated. The results are shown in Table 2.

(1)皮膜の断面における樹脂成分の面積率
鋼板の表面に保護膜として炭素膜を蒸着し、さらにFIB(集束イオンビーム加工装置、SMI3050SE:日立ハイテクサイエンス社製)を用いて、数μmの炭素膜を成膜した。その後、FIBを用いて加速電圧30kV(仕上げ加工;5kV)でマイクロサンプリングを実施し、これを薄膜化して皮膜断面の試料とした。得られた試料を、EDS(エネルギー分散型X線分光器)を有するTEMまたはSEMを用いて観察した。各鋼板の皮膜について、3箇所の断面のEDS分析(元素マッピング)を行って、C、P、Ti、V、Siの各元素マップを得た。得られた元素マップを100マス(10×10)に分割し、Cとそれ以外の元素について二値化して、皮膜の断面における樹脂成分(C)の面積率を算出し、以下のように評価した。
1:35%未満、80%超
2:35%以上80%以下
3:40%以上60%以下
(1) Area ratio of resin component in the cross section of the film A carbon film is deposited as a protective film on the surface of the steel plate, and further, using a FIB (focused ion beam processing apparatus, SMI3050SE: manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.) A film was formed. Thereafter, microsampling was performed using FIB at an acceleration voltage of 30 kV (finishing process: 5 kV), and this was thinned to obtain a sample having a cross section of the film. The obtained sample was observed using a TEM or SEM having an EDS (energy dispersive X-ray spectrometer). The EDS analysis (element mapping) of the cross section of 3 places was performed about the film | membrane of each steel plate, and each element map of C, P, Ti, V, and Si was obtained. The obtained element map is divided into 100 squares (10 × 10), C and other elements are binarized, the area ratio of the resin component (C) in the cross section of the film is calculated, and evaluated as follows. did.
1: Less than 35%, more than 80% 2: 35% or more and 80% or less 3: 40% or more and 60% or less

また、各鋼板上から酸処理により皮膜を剥離し、赤外線分光分析と、熱分解GC−MS(ガスクロマトグラフ−質量分析計)分析とを行った。そして、赤外線分光分析により得られた皮膜の赤外吸収スペクトルにおける樹脂成分由来の観測吸収の帰属から解析した結果と、熱分解GC−MSの結果とから、皮膜中にウレタン樹脂、フェノール樹脂、オレフィン系ワックスが含まれていることを確認した。
その結果、表2に示す水系表面処理薬剤X1〜X46の含有量に対応する結果が得られた。
Moreover, the film was peeled off from each steel plate by acid treatment, and infrared spectroscopic analysis and pyrolysis GC-MS (gas chromatograph-mass spectrometer) analysis were performed. And from the result analyzed from the attribution of the observed absorption derived from the resin component in the infrared absorption spectrum of the film obtained by infrared spectroscopic analysis, and the result of pyrolysis GC-MS, urethane resin, phenol resin, olefin in the film It was confirmed that the system wax was contained.
As a result, results corresponding to the contents of the aqueous surface treatment agents X1 to X46 shown in Table 2 were obtained.

(2)樹脂粒子の重心間距離の最大値
断面TEM−EDXの炭素元素マッピングによる皮膜の断面における樹脂成分の面積率で観察した各皮膜の3箇所の断面において、互いに隣接し、かつ互いに接触していない樹脂粒子の重心間距離(各樹脂粒子の断面形状を円形とみなした場合の中心間距離)の最大値を算出し、3箇所の断面から得た値の平均値を求め、樹脂粒子の重心間距離の最大値とした。得られた樹脂粒子の重心間距離の最大値を、平均粒径の倍数を用いて下記のように評価した。なお、樹脂粒子内の比重は、一定と見なした。また、樹脂粒子の特定、樹脂粒子の平均粒径および重心の測定は、上述した方法で行った。
1:3.0倍超
2:2.0倍超3.0倍以下
3:2.0倍以下
(2) Maximum value of the distance between the center of gravity of the resin particles In the three cross sections of each film observed by the area ratio of the resin component in the cross section of the film by carbon element mapping of the cross section TEM-EDX, they are adjacent to each other and in contact with each other The maximum value of the distance between the center of gravity of the resin particles that are not (the distance between the centers when the cross-sectional shape of each resin particle is regarded as a circle) is calculated, and the average value of the values obtained from the three cross-sections is obtained. The maximum distance between the centers of gravity was used. The maximum value of the distance between the centers of gravity of the obtained resin particles was evaluated as follows using a multiple of the average particle diameter. The specific gravity within the resin particles was considered constant. Further, the identification of the resin particles and the measurement of the average particle diameter and the center of gravity of the resin particles were performed by the method described above.
1: More than 3.0 times 2: More than 2.0 times 3.0 or less 3: Less than 2.0 times

(3)皮膜の表面粗さ(Ra−F)
原子間力顕微鏡(AFM)により、めっき層を有する鋼板上に形成した皮膜表面の任意の場所において、1μm×1μmの測定範囲で表面粗さ(Ra)を測定し、以下のように評価した。
1:10nm超
2:1nm以上、10nm以下
(3) Surface roughness of the film (Ra-F)
With an atomic force microscope (AFM), the surface roughness (Ra) was measured in a measurement range of 1 μm × 1 μm at an arbitrary location on the surface of the film formed on the steel sheet having the plating layer, and evaluated as follows.
1: Over 10 nm 2: 1 nm to 10 nm

2.2 耐食性評価
(4)耐食性
試験板に、無加工のもの(平面部)、NTカッターで素地到達までクロスカットしたもの(クロスカット部)、エリクセン7mm押し出し加工したもの(加工部)について、耐食性試験を行った。評価方法は次の通りである。
2.2 Corrosion resistance evaluation (4) Corrosion resistance For the test plate, unprocessed (planar part), cross-cut to the base with an NT cutter (cross-cut part), and Erichsen 7 mm extruded (processed part) A corrosion resistance test was performed. The evaluation method is as follows.

(4)−1:平面部耐食性
塩水噴霧試験法JIS−Z−2371に基づき、塩水噴霧から72時間後の白錆発生面積率を求め評価した。評価基準を以下に示す(A〜Cが実用性能である。)。
A:白錆発生面積率が10%未満
B:白錆発生面積率が10%以上、30%未満
C:白錆発生面積率が30%以上、60%未満
D:白錆発生面積率が60%以上
(4) -1: Plane portion corrosion resistance Based on the salt spray test method JIS-Z-2371, the white rust generation area ratio after 72 hours from salt spray was determined and evaluated. Evaluation criteria are shown below (A to C are practical performances).
A: White rust generation area ratio is less than 10% B: White rust generation area ratio is 10% or more and less than 30% C: White rust generation area ratio is 30% or more and less than 60% D: White rust generation area ratio is 60 %more than

(4)−2:クロスカット部耐食性
塩水噴霧試験法JIS−Z−2371に基づき、塩水噴霧から72時間後の白錆発生状況を肉眼で評価した。評価基準を以下に示す(A〜Cが実用性能である。)。
A:錆発生がほとんどなし
B:錆発生が僅かに認められる
C:錆発生が認められる
D:錆発生が著しい
(4) -2: Corrosion resistance of the cross-cut part Based on the salt spray test method JIS-Z-2371, the white rust generation situation 72 hours after salt spray was evaluated with the naked eye. Evaluation criteria are shown below (A to C are practical performances).
A: Almost no rust generation B: Slight rust generation C: Rust generation D: Significant rust generation

(4)−3:加工部耐食性
塩水噴霧試験法JIS−Z−2371に基づき、塩水噴霧から72時間後の白錆発生状況を肉眼で評価した。評価基準を以下に示す(A〜Cが実用性能である。)。
A:錆発生がほとんどなし
B:錆発生が僅かに認められる
C:錆発生が認められる
D:錆発生が著しい
(4) -3: Processed part corrosion resistance Based on the salt spray test method JIS-Z-2371, the occurrence of white rust 72 hours after salt spray was evaluated with the naked eye. Evaluation criteria are shown below (A to C are practical performances).
A: Almost no rust generation B: Slight rust generation C: Rust generation D: Significant rust generation

(5)耐アルカリ性(脱脂後耐食性)
ファインクリーナーE6406(日本パーカライジング(株)製)を20g/Lに建浴し、65℃に調整した脱脂剤水溶液に試験板を2分間浸漬し、水洗した後、80℃で乾燥した。この板について、上記(4)−1に記載した平面部耐食性の条件及び評価方法で、耐食性を評価した。
(5) Alkali resistance (corrosion resistance after degreasing)
Fine cleaner E6406 (manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd.) was bathed at 20 g / L, the test plate was immersed in a degreasing aqueous solution adjusted to 65 ° C. for 2 minutes, washed with water, and dried at 80 ° C. About this board | substrate, corrosion resistance was evaluated by the conditions and evaluation method of a plane part corrosion resistance described in said (4) -1.

2.3 外観評価
(6)耐結露白化性
試験板の表面にイオン交換水を1滴滴下し、滴下面側に別の試験片を皮膜同士が対向するように重ね合せて2枚の試験片で水を挟んだ状態とした。次いで、試験片をラッピングし、四隅をクリップで留め、50℃の乾燥機に72時間保管した後の水滴滴下部分の白化
有無を目視評価した。評価基準は次の通りである(A、Bが実用性能である。)。
A:目視にて白化なし、つやびけ(光沢低下)もなし
B:目視にて白化ないが、つやびけ(光沢低下)あり
C:目視にて白化あり、つやびけ(光沢低下)もあり
2.3 Appearance evaluation (6) Condensation whitening resistance One test piece of ion-exchanged water was dropped on the surface of the test plate, and another test piece was superimposed on the dropping surface side so that the films face each other. With water in between. Subsequently, the test piece was wrapped, the four corners were clipped, and the presence or absence of whitening of the water droplet dropping portion after storage in a dryer at 50 ° C. for 72 hours was visually evaluated. The evaluation criteria are as follows (A and B are practical performances).
A: No whitening visually, no glossiness (loss of gloss) B: No whitening visually, glossiness (loss of gloss) C: Whitening, glossiness (loss of gloss) Yes

(7)耐スタック白化性
2つの試験板の塗装面が向き合うように対面させ1対としたものを、5〜10対重ねて、角の4箇所をボルト締めにして、トルクレンチで、5.7N・mの目盛りまで荷重をかけた。そして、70℃の温度で、かつ80%の相対湿度の湿潤箱内に6日間保持した後、取り出して、重ね合わせ部の白変状況を目視にて判定した。なお、評価基準は次の通りである(A〜Dが実用性能である。)。
A :白変した箇所の面積率が1%未満(白変なし)
B :白変した箇所の面積率が1%以上、5%未満
C :白変した箇所の面積率が5%以上、25%未満
D :白変した箇所の面積率が25%以上、50%未満
E :白変した箇所の面積率が50%以上
(7) Stack whitening resistance 5-10 pairs of two test plates facing each other so that the painted surfaces face each other are piled up, bolted at four corners, and torque wrench. The load was applied to a scale of 7 N · m. And after hold | maintaining for 6 days in the humidity box of the temperature of 70 degreeC and 80% of relative humidity, it took out and determined the whitening condition of the overlapping part visually. The evaluation criteria are as follows (A to D are practical performances).
A: Area ratio of the whitened portion is less than 1% (no whitening)
B: The area ratio of the whitened part is 1% or more and less than 5% C: The area ratio of the whitened part is 5% or more and less than 25% D: The area ratio of the whitened part is 25% or more, 50% Less than E: Area ratio of whitened area is 50% or more

(8)耐黒変性
試験板を、70℃の温度で、かつ80%の相対湿度の湿潤箱内に6日間保持した後、取り出して、試験板の黒変状況を目視にて判定した。なお、評価基準は次の通りである(A−Dが実用性能である。)。
A :黒変した箇所の面積率が1%未満(黒変なし)
B :黒変した箇所の面積率が1%以上、5%未満
C :黒変した箇所の面積率が5%以上、25%未満
D :黒変した箇所の面積率が25%以上、50%未満
E :黒変した箇所の面積率が50%以上
(8) Blackening resistance After holding the test plate in a wet box at a temperature of 70 ° C. and a relative humidity of 80% for 6 days, the test plate was taken out and the blackening state of the test plate was visually determined. The evaluation criteria are as follows (A to D are practical performances).
A: Area ratio of the blackened portion is less than 1% (no blackening)
B: Area ratio of blackened portion is 1% or more and less than 5% C: Area ratio of blackened portion is 5% or more and less than 25% D: Area ratio of blackened portion is 25% or more, 50% Less than E: Area ratio of blackened area is 50% or more

(9)干渉模様
鋼板外観を十分に明るい蛍光灯の下で目視確認し、以下のように評価した。
A:正面から見て干渉模様がはっきり見える。
B:正面から見て干渉模様が見えない。
C:斜めから見て干渉模様が見えない。
(9) Interference pattern The appearance of the steel sheet was visually confirmed under a sufficiently bright fluorescent lamp and evaluated as follows.
A: The interference pattern is clearly seen from the front.
B: The interference pattern cannot be seen from the front.
C: The interference pattern is not seen when viewed from an oblique direction.

(10)耐フィラメントテープ性
試験板に、日立マクセル製フィラメンテープ(登録商標)No.9514を貼り付け後、40℃の温度で、かつ80%の相対湿度の湿潤箱内に7日間保持した後に剥離し、外観評価を実施した。評価基準は次の通りである(A〜Dが実用性能である。)。
A :剥離箇所が、斜めから見ても全くわからない
B :剥離箇所が、斜めから見て僅かにわかる
C :剥離箇所が、斜めから見て明確にわかる
D :剥離箇所が、正面から見て僅かにわかる
E :剥離箇所が、正面から見て明確にわかる
(10) Filament tape resistance Filament tape (registered trademark) no. After attaching 9514, it was peeled off after being held in a wet box at a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 80% for 7 days, and the appearance was evaluated. The evaluation criteria are as follows (A to D are practical performances).
A: The peeled portion is completely unknown even when viewed obliquely. B: The peeled portion is slightly understood when viewed obliquely. C: The peeled portion is clearly understood when viewed obliquely. D: The peeled portion is slightly visible when viewed from the front. E: The peeled part can be clearly seen from the front.

以上の結果を表5、表6に示す。   The above results are shown in Tables 5 and 6.

表5、表6に示すように、本発明の実施例である実施例1〜45にかかる表面処理鋼板は、いずれも、(4)耐食性および(5)耐アルカリ性(脱脂後耐食性)に加え、(6)耐結露白化性、(7)耐スタック白化性、(8)耐黒変性、(9)干渉模様における評価が良好であった。また、本発明の実施例である実施例1〜45にかかる表面処理鋼板は、いずれも、(10)耐フィラメントテープ性にも優れていた。   As shown in Tables 5 and 6, each of the surface-treated steel sheets according to Examples 1 to 45, which are examples of the present invention, is in addition to (4) corrosion resistance and (5) alkali resistance (corrosion resistance after degreasing) (6) Condensation whitening resistance, (7) Stack whitening resistance, (8) Blackening resistance, and (9) Interference pattern were good. Moreover, all the surface treatment steel plates concerning Examples 1-45 which are the Examples of this invention were excellent also in (10) filament tape resistance.

なお、表6に示すように、鋼板の表面粗さ(Ra−S)が0.1μm未満である実施例46では、(4)耐食性および(5)耐アルカリ性(脱脂後耐食性)に加え、(6)耐結露白化性、(7)耐スタック白化性も優れていたが、(9)干渉模様が観察された。また、鋼板の表面粗さ(Ra−S)が2μmを超える実施例47では、(9)干渉模様が観察された。   In addition, as shown in Table 6, in Example 46 where the surface roughness (Ra-S) of the steel sheet is less than 0.1 μm, in addition to (4) corrosion resistance and (5) alkali resistance (corrosion resistance after degreasing), ( 6) Condensation whitening resistance and (7) Stack whitening resistance were excellent, but (9) interference patterns were observed. Moreover, in Example 47 where the surface roughness (Ra-S) of the steel sheet exceeds 2 μm, (9) an interference pattern was observed.

ポリウレタン樹脂の平均粒径が20nm未満である比較例1では、(2)樹脂粒子の重心間距離の最大値が平均粒径の3.0倍超となり、また、(3)皮膜の表面粗さ(Ra−F)が10nm超であり、樹脂粒子の分散が不均一であるため、(4)耐食性が不十分となった。
また、ポリウレタン樹脂の平均粒径が200nmを超える比較例2では、(2)樹脂粒子の重心間距離の最大値が平均粒径の3.0倍超となり、また(3)皮膜の表面粗さ(Ra−F)が10nm超であり、樹脂粒子の分散が不均一であるため、(4)耐食性が不十分となった。
In Comparative Example 1 in which the average particle size of the polyurethane resin is less than 20 nm, (2) the maximum value of the distance between the centers of gravity of the resin particles exceeds 3.0 times the average particle size, and (3) the surface roughness of the film Since (Ra-F) is more than 10 nm and the dispersion of the resin particles is not uniform, (4) the corrosion resistance is insufficient.
In Comparative Example 2 where the average particle size of the polyurethane resin exceeds 200 nm, (2) the maximum value of the distance between the centers of gravity of the resin particles exceeds 3.0 times the average particle size, and (3) the surface roughness of the film Since (Ra-F) is more than 10 nm and the dispersion of the resin particles is not uniform, (4) the corrosion resistance is insufficient.

(1)皮膜の断面における樹脂成分の面積率が35%未満である比較例3では、(4)樹脂粒子の重心間距離の最大値が平均粒径の3.0倍超となり、樹脂粒子の分散が不均一となり、(4)耐食性が不十分となった。
(1)皮膜の断面における樹脂成分の面積率が80%超である比較例4では、TiとVとSiによる耐食性向上効果が十分に得られず、(4)耐食性が不十分となった。
(1) In Comparative Example 3 in which the area ratio of the resin component in the cross section of the coating is less than 35%, (4) the maximum value of the distance between the centers of gravity of the resin particles is more than 3.0 times the average particle size, Dispersion became non-uniform and (4) corrosion resistance was insufficient.
(1) In Comparative Example 4 in which the area ratio of the resin component in the cross section of the film was more than 80%, the effect of improving corrosion resistance by Ti, V, and Si was not sufficiently obtained, and (4) the corrosion resistance was insufficient.

Siを含まない比較例5では、(4)耐食性が不十分となった。
Tiを含まない比較例6では、(4)耐食性が不十分となった。
Vを含まない比較例7では、(4)耐食性が不十分となった。
In Comparative Example 5 containing no Si, (4) the corrosion resistance was insufficient.
In Comparative Example 6 containing no Ti, (4) the corrosion resistance was insufficient.
In Comparative Example 7 containing no V, (4) the corrosion resistance was insufficient.

Pを含まない比較例8では、(2)樹脂粒子の重心間距離の最大値が平均粒径の3.0倍超となり、樹脂粒子の分散が不均一であるため、(4)耐食性および(5)耐アルカリ性(脱脂後耐食性)が不十分となった。また、比較例8では、(7)耐スタック白化性、(6)耐結露白化性、(10)耐フィラメントテープ性が実用性能を満足していなかった。   In Comparative Example 8 not containing P, (2) the maximum value of the distance between the centers of gravity of the resin particles was more than 3.0 times the average particle size, and the dispersion of the resin particles was non-uniform, so (4) corrosion resistance and ( 5) Alkali resistance (corrosion resistance after degreasing) was insufficient. Further, in Comparative Example 8, (7) stack whitening resistance, (6) condensation whitening resistance, and (10) filament tape resistance did not satisfy practical performance.

P含有量が少ない比較例9では、(2)樹脂粒子の重心間距離の最大値が平均粒径の3.0倍超となり、樹脂粒子の分散が不均一であるため、(4)耐食性および(5)耐アルカリ性(脱脂後耐食性)が低くなった。また、比較例9では、(7)耐スタック白化性および(10)耐フィラメントテープ性が実用性能を満足していなかった。   In Comparative Example 9 with a low P content, (2) the maximum value of the distance between the center of gravity of the resin particles is more than 3.0 times the average particle size, and the dispersion of the resin particles is non-uniform. (5) Alkali resistance (corrosion resistance after degreasing) was lowered. In Comparative Example 9, (7) stack whitening resistance and (10) filament tape resistance did not satisfy practical performance.

P含有量が多い比較例10では、(4)耐食性および(5)耐アルカリ性(脱脂後耐食性)が低く、さらに(8)耐黒変性が実用性能を満足していなかった。   In Comparative Example 10 having a large P content, (4) corrosion resistance and (5) alkali resistance (corrosion resistance after degreasing) were low, and (8) blackening resistance did not satisfy practical performance.

表面処理薬剤において酢酸成分(G)およびリン酸成分(H)を用いなかった比較例11においては、(2)樹脂粒子の重心間距離の最大値が平均粒径の3.0倍超となり、樹脂粒子の分散が不均一であるため、(4)耐食性および(5)耐アルカリ性(脱脂後耐食性)が不十分となった。また、比較例11では、(7)耐スタック白化性、(10)耐フィラメントテープ性が実用性能を満足していなかった。   In Comparative Example 11 in which the acetic acid component (G) and the phosphoric acid component (H) were not used in the surface treatment agent, (2) the maximum value of the distance between the centers of gravity of the resin particles was more than 3.0 times the average particle size, Since the dispersion of the resin particles is not uniform, (4) corrosion resistance and (5) alkali resistance (corrosion resistance after degreasing) are insufficient. Further, in Comparative Example 11, (7) stack whitening resistance and (10) filament tape resistance did not satisfy practical performance.

表面処理薬剤においてチタン化合物(D)およびリン酸成分(H)を用いなかった比較例12においては、(2)樹脂粒子の重心間距離の最大値が平均粒径の3.0倍超となり、樹脂粒子の分散が不均一であるため、またチタン化合物(D)が含まれないことから、(4)耐食性および(5)耐アルカリ性(脱脂後耐食性)が不十分となった。また、比較例12では、(7)耐スタック白化性、(10)耐フィラメントテープ性が実用性能を満足していなかった。   In Comparative Example 12 in which the titanium compound (D) and the phosphoric acid component (H) were not used in the surface treatment agent, (2) the maximum value of the distance between the centers of gravity of the resin particles was more than 3.0 times the average particle diameter, Since the dispersion of the resin particles is not uniform and the titanium compound (D) is not included, (4) corrosion resistance and (5) alkali resistance (corrosion resistance after degreasing) are insufficient. In Comparative Example 12, (7) stack whitening resistance and (10) filament tape resistance did not satisfy practical performance.

表面処理薬剤においてチタン化合物(D)および酢酸成分(G)を用いなかった比較例13においては、(4)耐食性および(5)耐アルカリ性(脱脂後耐食性)が不十分となった。   In Comparative Example 13 in which the titanium compound (D) and the acetic acid component (G) were not used in the surface treatment agent, (4) corrosion resistance and (5) alkali resistance (corrosion resistance after degreasing) were insufficient.

処理薬剤においてチタン化合物(D)、酢酸成分(G)およびリン酸成分(H)を用いなかった比較例14においては、(2)樹脂粒子の重心間距離の最大値が平均粒径の3.0倍超となり、樹脂粒子の分散が不均一であるため、またチタン化合物(D)が含まれないことから、(4)耐食性および(5)耐アルカリ性(脱脂後耐食性)が不十分となった。また、比較例14では、その(7)耐スタック白化性、(10)耐フィラメントテープ性が実用性能を満足していなかった。   In Comparative Example 14 where the titanium compound (D), the acetic acid component (G) and the phosphoric acid component (H) were not used in the treatment agent, (2) the maximum value of the distance between the centers of gravity of the resin particles was 3. Since the dispersion of the resin particles is not uniform and the titanium compound (D) is not contained, (4) corrosion resistance and (5) alkali resistance (corrosion resistance after degreasing) are insufficient. . In Comparative Example 14, (7) stack whitening resistance and (10) filament tape resistance did not satisfy practical performance.

皮膜を形成しなかった比較例15においては、(4)耐食性および(5)耐アルカリ性(脱脂後耐食性)が不十分となった。さらに、比較例15に係る鋼板は、(8)耐黒変性について実用性能を有していなかった。   In Comparative Example 15 in which no film was formed, (4) corrosion resistance and (5) alkali resistance (corrosion resistance after degreasing) were insufficient. Furthermore, the steel plate according to Comparative Example 15 did not have practical performance with respect to (8) blackening resistance.

また、実施例4の表面処理鋼板の断面を走査透過型電子顕微鏡(STEM)で観察し、明視野(STEM−BF)像と高角散乱環状暗視野(STEM−HAADF)像とを得た。図4は、実施例4の明視野像である。図5は、実施例4の高角散乱環状暗視野像である。   Moreover, the cross section of the surface-treated steel sheet of Example 4 was observed with a scanning transmission electron microscope (STEM), and a bright field (STEM-BF) image and a high angle scattering annular dark field (STEM-HAADF) image were obtained. FIG. 4 is a bright-field image of Example 4. FIG. 5 is a high-angle scattering annular dark field image of Example 4.

図4に示す実施例4の明視野(STEM−BF)像では、灰色の部分と複数の略球状の白色部分とからなる皮膜が観察され、白色部分が皮膜内に略均一に配置されていることがわかる。また、図5に示す実施例4の高角散乱環状暗視野(STEM−HAADF)像では、図4における白色部分が黒色になっている。高角散乱環状暗視野像では、軽元素が黒色となるため、図4に示す白色部分は樹脂粒子である。このことから、実施例4の表面処理鋼板では、皮膜中に樹脂粒子が略均一に分散していることが確認できた。   In the bright field (STEM-BF) image of Example 4 shown in FIG. 4, a film composed of a gray part and a plurality of substantially spherical white parts is observed, and the white part is arranged substantially uniformly in the film. I understand that. In the high-angle scattering annular dark field (STEM-HAADF) image of Example 4 shown in FIG. 5, the white portion in FIG. 4 is black. In the high-angle scattering annular dark field image, since the light element is black, the white portion shown in FIG. 4 is resin particles. From this, in the surface-treated steel sheet of Example 4, it has confirmed that the resin particle was disperse | distributing substantially uniformly in the membrane | film | coat.

さらに、実施例4の表面処理鋼板の断面を走査透過型電子顕微鏡(STEM)で観察した高角散乱環状暗視野(STEM−HAADF)像を示す。なお、樹脂粒子の模式的な疑似形状を実線の縁で示した。また、平均粒子径を有する仮想的な樹脂粒子を破線にて示した。   Furthermore, the high angle scattering cyclic | annular dark field (STEM-HAADF) image which observed the cross section of the surface treatment steel plate of Example 4 with the scanning transmission electron microscope (STEM) is shown. The schematic pseudo shape of the resin particles is indicated by the solid line edge. Further, virtual resin particles having an average particle diameter are indicated by broken lines.

図6に示す実施例4の高角散乱環状暗視野(STEM−HAADF)像では、実施例4の表面処理鋼板では、皮膜中に樹脂粒子が略均一に分散していることが確認できた。また、樹脂粒子の重心間の距離が粒径の3倍以下であることが確認できた。   In the high-angle scattering annular dark field (STEM-HAADF) image of Example 4 shown in FIG. 6, it was confirmed that the resin particles were dispersed substantially uniformly in the film in the surface-treated steel sheet of Example 4. Moreover, it has confirmed that the distance between the gravity centers of a resin particle was 3 times or less of a particle size.

また、比較例11の表面処理鋼板の断面を走査透過型電子顕微鏡(STEM)で観察し、明視野(STEM−BF)像を得た。図7および図8は、比較例11の明視野像である。なお、樹脂粒子の模式的な疑似形状を実線の縁で示した。また、平均粒子径を有する仮想的な樹脂粒子を破線にて示した。   Moreover, the cross section of the surface treatment steel plate of the comparative example 11 was observed with the scanning transmission electron microscope (STEM), and the bright field (STEM-BF) image was obtained. 7 and 8 are bright field images of Comparative Example 11. FIG. The schematic pseudo shape of the resin particles is indicated by the solid line edge. Further, virtual resin particles having an average particle diameter are indicated by broken lines.

図7に示す比較例11の明視野(STEM−BF)像では、灰色の部分と複数の略球状の白色部分とからなる皮膜が観察され、白色部分が皮膜内に偏在して配置されていた。このことから、比較例11の表面処理鋼板では、皮膜中の樹脂粒子が偏在していることが確認できた。また、図8は、図7の枠で囲まれた部分の拡大像であるが、樹脂粒子の重心間の距離が粒径の3倍超であることが確認できた。   In the bright field (STEM-BF) image of Comparative Example 11 shown in FIG. 7, a film composed of a gray part and a plurality of substantially spherical white parts was observed, and the white part was unevenly arranged in the film. . From this, in the surface-treated steel sheet of Comparative Example 11, it was confirmed that the resin particles in the film were unevenly distributed. FIG. 8 is an enlarged image of the portion surrounded by the frame in FIG. 7, and it was confirmed that the distance between the gravity centers of the resin particles is more than three times the particle size.

また、樹脂粒子がアクリル樹脂粒子である皮膜を形成したこと以外は、実施例4と同じである比較例の表面処理鋼板を作製した。そして、比較例の表面処理鋼板の断面を走査透過型電子顕微鏡(STEM)で観察し、実施例4と同様にして、明視野(STEM−BF)像を得た。その結果、比較例の明視野(STEM−BF)像では、灰色の部分と複数の略球状の白色部分とからなる皮膜が観察され、白色部分が皮膜内に偏在して配置されていた。このことから、比較例の表面処理鋼板では、皮膜中の樹脂粒子が偏在していることが確認できた。   Moreover, the surface-treated steel sheet of the comparative example which is the same as Example 4 was produced except having formed the membrane | film | coat whose resin particle is an acrylic resin particle. And the cross section of the surface treatment steel plate of a comparative example was observed with the scanning transmission electron microscope (STEM), and it carried out similarly to Example 4, and obtained the bright field (STEM-BF) image. As a result, in the bright field (STEM-BF) image of the comparative example, a film composed of a gray part and a plurality of substantially spherical white parts was observed, and the white part was unevenly arranged in the film. From this, it was confirmed that the resin particles in the film were unevenly distributed in the surface-treated steel sheet of the comparative example.

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述した形態に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で当業者が想到し得る他の形態または各種の変更例についても本発明の技術的範囲に属するものと理解される。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment. That is, it is understood that other forms or various modifications that can be conceived by those skilled in the art within the scope of the invention described in the claims belong to the technical scope of the present invention.

1 鋼板、2 めっき層、3、3A 皮膜、10 表面処理鋼板、31 第1成分、 311、311A 樹脂粒子、 32 第2成分   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steel plate, 2 Plating layer, 3, 3A film | membrane, 10 Surface treatment steel plate, 31 1st component, 311, 311A Resin particle, 32 2nd component

皮膜3における樹脂粒子の重心間距離の最大値は、以下のようにして求めることができる。
まず、断面TEM−EDX(Transmission Electron Microscope - Energy dispersive X-ray spectrometry)の炭素元素マッピングあるいは高角散乱環状暗視野(STEM−HAADF、High-angle Annular Dark Field Scanning TEM)像による皮膜3の任意の第1の成分31の3箇所の断面において、樹脂粒子を特定し、その輪郭は同樹脂粒子の最外側とする。測定対象の樹脂粒子が略真円の場合は、樹脂粒子の粒径および重心は、その粒径、重心そのものとする。また、測定対象の樹脂粒子が真円ではない場合は、樹脂粒子の最大径、最小径を計測し、樹脂粒子の断面が各々を長軸、短軸とする楕円であると見なす。そして、当該楕円の面積を算出した上で、最大径と最小径が交差する重心を持つ該面積の真円として、樹脂粒子の粒径、重心を決定する。
The maximum value of the distance between the center of gravity of the resin particles in the film 3 can be obtained as follows.
First, the arbitrary 3rd of the film | membrane 3 by the carbon element mapping of a cross-sectional TEM-EDX (Transmission Electron Microscope-Energy dispersive X-ray spectrometry) or a high angle scattering annular dark field (STEM-HAADF, High-angle Annular Dark Field Scanning TEM) image. The resin particles are identified in the three cross sections of the component 31 of 1 and the contour is the outermost side of the resin particles. When the resin particle to be measured is a substantially perfect circle, the particle size and the center of gravity of the resin particle are the particle size and the center of gravity itself. When the resin particles to be measured are not perfect circles, the maximum diameter and the minimum diameter of the resin particles are measured, and the cross section of the resin particles is regarded as an ellipse having a major axis and a minor axis, respectively. Then, after calculating the area of the ellipse, the particle diameter and the center of gravity of the resin particles are determined as a perfect circle having the center of gravity where the maximum diameter and the minimum diameter intersect.

皮膜3中のポリウレタン樹脂の含有量は25〜45質量%であることが好ましい。ポリウレタン樹脂の含有量が25質量%以上、より好ましくは30質量%以上であると、ポリウレタン樹脂によるバリア性および着性向上効果が、より効果的に得られる皮膜3となる。ポリウレタン樹脂の含有量が45質量%以下、より好ましくは40質量%以下であると、その他の成分の含有量を十分に確保できるため、より優れた耐食性が得られる。 The content of the polyurethane resin in the film 3 is preferably 25 to 45% by mass. The content of the polyurethane resin is 25 mass% or more, and more preferably is 30 wt% or more, barrier properties and tight adhesion improving effect of the polyurethane resin, a coating 3 obtained more effectively. When the content of the polyurethane resin is 45% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, the content of other components can be sufficiently ensured, so that more excellent corrosion resistance can be obtained.

シランカップリング剤(C)としては、例えば、N−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。 Examples of the silane coupling agent (C) include N- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and 3-glycidoxy. propyl methyl dimethoxy silane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyl trimethoxy silane, and the like.

<チタンのアセチルアセトン錯体(D)>
水系表面処理薬剤中のチタンのアセチルアセトン錯体(D)は、水系表面処理薬剤を塗布して形成した塗膜を乾燥(焼付け)させる過程でめっき層2と反応し、チタン化合物として皮膜3中に析出する。なお、皮膜3中にチタンのアセチルアセトン錯体(D)に起因するアセチルアセトナトおよびアセチルアセトンが存在していても、これらはイオン性が弱いため、結露白化性に悪影響を与えない。チタンのアセチルアセトン錯体(D)としては、例えば、チタンジイソプロポキシビスアセチルアセトネート、チタンテトラキスアセチルアセトネートなどが挙げられる。
<Titanium acetylacetone complex (D)>
The titanium acetylacetone complex (D) in the aqueous surface treatment agent reacts with the plating layer 2 in the process of drying (baking) the coating formed by applying the aqueous surface treatment agent, and precipitates in the coating 3 as a titanium compound. To do. Even if acetylacetonate and acetylacetone resulting from the acetylacetone complex (D) of titanium are present in the coating 3, they are weakly ionic and do not adversely affect the condensation whitening property. The titanium acetylacetone complex (D), for example, titanium di-iso-propoxide-bis acetylacetonate, and titanium tetrakis acetylacetonate.

水系表面処理薬剤中に含まれるりん酸成分(H)は、めっき層2と反応して、めっき層2の表面にりん酸亜鉛皮膜を生成する。りん酸亜鉛皮膜は、めっき層2からの亜鉛の溶出を抑制し、白錆の発生を抑制する。また、りん酸成分(H)は、皮膜3中に残存する酢酸成分(G)の量を低減させる。その結果、表面処理鋼板10からなるコイルの端部を仮止めするために用いるフィラメンテープの粘着層が、酢酸成分(G)に侵されることを防止でき、フィラメンテープの密着性低下を抑制できる。また、皮膜3中に残存する酢酸成分(G)による耐結露白化性の低下を防止できる。 The phosphoric acid component (H) contained in the aqueous surface treatment agent reacts with the plating layer 2 to form a zinc phosphate film on the surface of the plating layer 2. The zinc phosphate coating suppresses the elution of zinc from the plating layer 2 and suppresses the occurrence of white rust. Further, the phosphoric acid component (H) reduces the amount of the acetic acid component (G) remaining in the coating 3. As a result, the adhesive layer of Filament tape using an end portion of the coil consisting of a surface treated steel sheet 10 for temporarily fixing is prevented to be damaged by acid component (G), suppressing a decrease adhesion Filament Tape it can. Moreover, the fall of the dew condensation whitening resistance by the acetic acid component (G) which remains in the membrane | film | coat 3 can be prevented.

<(NH)/(NG)>
酢酸成分(G)の質量に対する、りん酸成分(H)の質量との比(NH)/(NG)は、0.25〜1.1であり、0.30〜1.0であることが好ましく、0.35〜0.9であることがより好ましい。(NH)/(NG)が0.25〜1.1であると、酢酸成分(G)による水系表面処理薬剤の安定性向上効果が十分に得られるとともに、皮膜3中に酢酸成分(G)が残留することによる耐結露白化性低下およびフィラメンテープの密着性低下を抑制できる。
<(NH) / (NG)>
The ratio (NH) / (NG) of the mass of the phosphoric acid component (H) to the mass of the acetic acid component (G) is 0.25 to 1.1, and is 0.30 to 1.0. Preferably, it is 0.35-0.9. When (NH) / (NG) is 0.25 to 1.1, the effect of improving the stability of the aqueous surface treatment agent by the acetic acid component (G) is sufficiently obtained, and the acetic acid component (G) is contained in the coating 3. There can suppress a decrease adhesion resistance condensation whitening resistance decreases and filament tapes due to residual.

[チタンのアセチルアセトン錯体(D)]
D1:チタンジイソプロポキシビスアセチルアセトネート
D2:チタンテトラキスアセチルアセトネート
D3:チタンフッ化水素酸(フッ化物イオンを含む成分)
[バナジウム化合物(E)]
E1:バナジウムアセチルアセトナト
[Acetylacetone complex of titanium (D)]
D1: Titanium diisopropoxy de bisacetylacetonate D2: titanium tetrakis acetylacetonate D3: titanium hydrofluoric acid (component containing a fluoride ion)
[Vanadium compound (E)]
E1: Vanadium acetylacetonate

Claims (6)

鋼板と、前記鋼板の表面に形成された亜鉛を含むめっき層と、前記めっき層上に形成された皮膜とを有し、
前記皮膜が、平均粒径20nm以上200nm以下のポリウレタン樹脂からなる樹脂粒子を含む樹脂成分と、PとTiとVとSiとを含み、
前記皮膜中にPをリン酸換算で2.5質量%以上7.5質量%以下含み、
前記皮膜の断面における前記樹脂成分の面積率が35%以上80%以下であり、
前記皮膜中に前記樹脂粒子が分散しており、かつ、前記樹脂粒子の重心間距離の最大値が、当該樹脂粒子の平均粒径の3.0倍以下である、表面処理鋼板。
A steel plate, a plating layer containing zinc formed on the surface of the steel plate, and a coating formed on the plating layer,
The film includes a resin component including resin particles made of a polyurethane resin having an average particle diameter of 20 nm or more and 200 nm or less, P, Ti, V, and Si,
In the film, containing 2.5% by mass to 7.5% by mass of P in terms of phosphoric acid,
The area ratio of the resin component in the cross section of the film is 35% or more and 80% or less,
A surface-treated steel sheet in which the resin particles are dispersed in the film, and the maximum value of the distance between the centers of gravity of the resin particles is 3.0 times or less the average particle diameter of the resin particles.
前記皮膜の表面粗さ(Ra)が1nm以上10nm以下である、請求項1に記載の表面処理鋼板。   The surface-treated steel sheet according to claim 1, wherein the film has a surface roughness (Ra) of 1 nm or more and 10 nm or less. 前記鋼板の表面粗さ(Ra)が0.1μm以上2μm以下である、請求項1または2に記載の表面処理鋼板。   The surface-treated steel sheet according to claim 1 or 2, wherein a surface roughness (Ra) of the steel sheet is 0.1 µm or more and 2 µm or less. 前記めっき層がアンチモンを含む、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の表面処理鋼板。   The surface-treated steel sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the plating layer contains antimony. 前記樹脂成分が、オレフィン系ワックスおよび/またはフェノール樹脂を含む、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の表面処理鋼板。   The surface-treated steel sheet according to any one of claims 1 to 4, wherein the resin component contains an olefin wax and / or a phenol resin. 前記皮膜中にSiをSiO換算で10質量%以上40質量%以下、
Tiを1.7質量%以上2.4質量%以下、
Vを0.70質量%以上0.90質量%以下含み、
TiとVとの質量比(Ti/V)が2.1以上2.9以下である、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の表面処理鋼板。
In the film, Si is converted into SiO 2 in an amount of 10% by mass to 40% by mass,
Ti is 1.7% by mass or more and 2.4% by mass or less,
V is 0.70 mass% or more and 0.90 mass% or less,
The surface-treated steel sheet according to any one of claims 1 to 5, wherein a mass ratio (Ti / V) between Ti and V is 2.1 or more and 2.9 or less.
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