WO2019039044A1 - 容器用鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
鋼板の種類は特に限定されるものではなく、通常、容器用材料として使用される鋼板(例えば極低炭素鋼板や低炭素鋼板)を用いることができる。鋼板の製造方法や材質等も特に限定されるものではなく、通常の鋼片製造工程から熱間圧延、酸洗、冷間圧延、焼鈍、及び調質圧延等の工程を経て製造される。
錫めっき層中における鋼板片面当たりのSn付着量は、0.1g/m2以上15.0g/m2以下の範囲内にあることが好ましい。Sn付着量が上記範囲内であれば、容器用鋼板の外観特性及び耐食性に優れる。中でも、これらの特性がより優れる点で、Sn付着量は、0.2g/m2以上15.0g/m2以下の範囲内がより好ましく、加工性がより優れる点で1.0g/m2以上15.0g/m2以下の範囲内がさらに好ましい。
本発明に係る容器用鋼板は、錫めっき層とリン酸錫皮膜との間に酸化錫皮膜を有する。酸化錫皮膜の量と質を適正に制御することにより、耐錫酸化性に優れる容器用鋼板を提供できる。具体的には、後述する容器用鋼板の還元電流-電位曲線において、-800~-500mV vs 飽和KCl―Ag/AgCl参照電極の範囲内に酸化錫皮膜の還元電流ピークを有し、以下に示す数式(1)で定義されるA値が1.0未満であり、その還元電流-電位曲線から計算される酸化錫皮膜の還元に要する電気量が1.5mC/cm2以上5.0mC/cm2以下の範囲内にある。
次に、上述した錫めっき鋼板の錫めっき層側の表面上に配置されるリン酸錫皮膜について説明する。リン酸錫皮膜は、概略的には、その成分としてリン酸及びSnを含有する皮膜であり、後述する処理液を用いて形成される。リン酸錫皮膜は、錫めっき鋼板の片面あたりのP換算の付着量(以下、「P付着量」ともいう)が0.1mg/m2以上3.0mg/m2以下の範囲内になるように形成されている。P付着量が0.1mg/m2未満である場合、塗料との結合に寄与するリン酸錫皮膜が錫めっき層全面を覆うことができないために塗料密着性が劣化する。一方、P付着量が3.0mg/m2より多い場合には、リン酸錫皮膜自体の凝集破壊により塗料密着性が劣化する。P付着量が0.1mg/m2以上3.0mg/m2以下の範囲内にあれば、塗料密着性に優れ、上述した酸化錫皮膜と併用することにより塗料密着性及び耐錫酸化性に優れる。なお、P付着量は、蛍光X線による表面分析により測定できる。
本発明に係る容器用鋼板の製造方法としては、まず、錫めっき鋼板をアルカリ性の処理液中に浸漬し、錫めっき鋼板が陽極となるよう適切な電気量密度で電解処理することで錫めっき層の表面に酸化錫皮膜を付与する。次いで、後述する処理液中に錫めっき鋼板を浸漬する、又は、処理液中に浸漬した錫めっき鋼板が陽極となるよう電解処理を施す。以下、本発明に係る容器用鋼板の製造方法について説明を行う。
本発明に係る容器用鋼板の製造方法では、後述するリン酸錫皮膜形成工程の前に後述する前処理工程を行う。前処理工程は、アルカリ性前処理液に錫めっき鋼板を陽極となるように電解処理することにより、錫めっき鋼板の錫めっき層側の表面上に酸化錫皮膜を形成する工程である。錫めっき鋼板を前処理液で陽極電解処理することにより、錫めっき鋼板が有する錫めっき層の一部が酸化錫を含有する酸化錫皮膜となる。アルカリ性前処理液は特に限定されない。例えば炭酸ナトリウムや炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩類の水溶液、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物類の水溶液が挙げられる。
リン酸錫皮膜形成工程は、錫めっき鋼板の錫めっき層側の表面上に酸化錫皮膜層を形成した後にリン酸錫皮膜を形成する工程であって、処理液中に錫めっき鋼板を浸漬する(浸漬処理)、又は、浸漬した錫めっき鋼板に陽極電解処理を施す工程である。処理液としては市販のリン酸錫処理液を使用することができる。例えば日本パーカライジング社製のリン酸錫処理液PF-K5102等が挙げられる。錫めっき鋼板の浸漬時間は、P付着量を0.1mg/m2以上3.0mg/m2以下の範囲内に確保するという点から、1.0秒以上5.0秒以下の範囲内にあることが好ましく、2.0秒以上4.0秒以下の範囲内にあることがより好ましい。
まず、板厚0.22mmの鋼板(T4原板)を電解脱脂し、ワット浴を用いて以下の表2に示す片面当たりのNi付着量でニッケルめっき層を両面に形成後、10vol.%H2+90vol.%N2雰囲気中にて700℃で焼鈍してニッケルめっきを拡散浸透させることによりFe-Ni合金層(Ni含有層)を両面に形成した。引き続き、表層にNi含有層を有する鋼板に対して錫めっき浴を用い、表2中に示す片面当たりのSn付着量でSn層を両面に形成後、Snの融点以上でリフロー処理を施し、錫めっき層をT4原板の両面に形成した。
浴温30℃、pHが11の、10g/Lの炭酸ナトリウム、又は、水酸化ナトリウム水溶液中にめっき層付き鋼板を浸漬し、以下の表2に示す前処理条件にて陽極電解処理を行い、酸化錫皮膜を形成した。次いで、得られた酸化錫皮膜付き鋼板を水洗し、日本パーカライジング社製のリン酸錫処理液PF-K5102を100g/Lとなるよう添加した60℃の処理液(溶媒:水)を用い、以下の表2に示す電解条件(電流密度、浸漬時間、電解時間)で陽極電解処理を施した。その後、得られた酸化錫皮膜付き鋼板を85℃の水で洗浄し、ブロアを用いて室温で乾燥させることにより、鋼板の両面に本発明の皮膜を形成した。これにより、容器用鋼板の試験材を作製した。その後、作製した容器用鋼板の試験材について、塗料密着性及び耐錫酸化性を後述する方法で評価した。評価結果を以下の表3にまとめて示す。
作製した容器用鋼板の表面に付着量50mg/dm2のエポキシフェノール系塗料を塗布した後、210℃で10分間の焼付を行った。次いで、上記塗布及び焼付を行った容器用鋼板にカッターナイフで碁盤目を100マス(1マスの面積は1mm2)入れ、その後、テープ剥離を行い、以下に示す評価基準で塗料の剥離率を評価した。実用上、評価が◎又は○であれば、塗料密着性に優れるものとして評価できる。
○:10.0%以上60.0%未満
×:60%以上
作製した直後(作製後1週間以内)の容器用鋼板について、温度50℃、相対湿度80%の環境下で2週間保管し、その前後の鋼板表面の呈色を評価した。具体的には、日本電色工業社製SQ-2000を用いてb値を測定し、Δb値(試験後鋼板b値-試験前鋼板b値)を以下に示す評価基準で評価した。そして、評価が○であれば、耐錫酸化性に優れるものとして評価した。
△:Δb値 1.0以上2.0未満
×:Δb値 2.0以上
Claims (2)
- 表面に錫めっき層を有する錫めっき鋼板と、
前記錫めっき層の表面上に形成された酸化錫皮膜と、
前記酸化錫皮膜の表面上に形成された、P量として0.1mg/m2以上3.0mg/m2以下のリン酸錫を含むリン酸錫皮膜と、
を備え、
前記酸化錫皮膜は、0.001Nの臭化水素水溶液中において電位を浸漬電位から卑側に掃引しながら前記酸化錫皮膜を還元した際、-800~-500mV vs 飽和KCl―Ag/AgCl参照電極の範囲内に還元電流ピークを有し、
後記数式(1)で定義されるA値が1.0未満であり、
前記酸化錫皮膜の還元電流-電位曲線から計算される酸化錫皮膜の還元に要する電気量が1.5mC/cm2以上5.0mC/cm2以下の範囲内にある
ことを特徴とする容器用鋼板。
- pHが8以上13以下の範囲内にある水溶液中で表面に錫めっき層を有する錫めっき鋼板を陽極として電解処理を施し、水洗し、次いでリン酸塩水溶液中に錫めっき鋼板を1.0秒以上5.0秒以下浸漬する、又は、錫めっき鋼板を陽極として0.1A/dm2以上10A/dm2、0.1秒以上2.0秒以下の電解処理を施すことにより容器用鋼板を製造するステップを含むことを特徴とする容器用鋼板の製造方法。
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