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WO2024204731A1 - 表面処理鋼板 - Google Patents

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Publication number
WO2024204731A1
WO2024204731A1 PCT/JP2024/013085 JP2024013085W WO2024204731A1 WO 2024204731 A1 WO2024204731 A1 WO 2024204731A1 JP 2024013085 W JP2024013085 W JP 2024013085W WO 2024204731 A1 WO2024204731 A1 WO 2024204731A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
steel sheet
coating
coating film
plating layer
treated steel
Prior art date
Application number
PCT/JP2024/013085
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
隆志 藤井
保明 河村
邦彦 東新
明 中川
Original Assignee
日本製鉄株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本製鉄株式会社 filed Critical 日本製鉄株式会社
Publication of WO2024204731A1 publication Critical patent/WO2024204731A1/ja

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B32B15/092Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin comprising epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/38Chromatising
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • C25D5/36Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated of iron or steel

Definitions

  • the present invention relates to surface-treated steel sheets.
  • plated steel sheets are used as materials for manufacturing motorcycle fuel tanks.
  • the plated steel sheets used as materials must be processed into the desired shape.
  • the surface of the plated steel sheet that is exposed to fuels such as gasoline must be corrosion resistant to prevent corrosion caused by the fuel. For this reason, plated steel sheets used as materials for fuel tanks must be both easy to form and corrosion resistant.
  • Patent Document 1 discloses an organic composite plated steel sheet in which a chromate film and a film made of a paint composition are formed on the surface of a zinc, aluminum or zinc-based alloy plated steel sheet.
  • the present invention was made in consideration of the above problems, and the object of the present invention is to provide a surface-treated steel sheet that can further improve corrosion resistance after forming.
  • the gist of the present invention which was completed based on these findings, is as follows.
  • a surface-treated steel sheet comprising a plating layer containing zinc and nickel located on at least one surface of the steel sheet, and a coating film located on the plating layer and containing at least an epoxy resin and an isocyanate resin, wherein when a cross section cut in the thickness direction is observed after being subjected to a tensile elongation of 10%, within a region 60 ⁇ m long in a direction perpendicular to the thickness direction, the ratio of the sum of the lengths of cracks generated in the coating film to the sum of the lengths of cracks generated in the plating layer is 80% or less.
  • the coating further contains polyethylene wax
  • the content of the epoxy resin is 30.0 mass% or more relative to the coating solid content
  • the content of the isocyanate resin is 0.1 to 2.0 in terms of mass ratio relative to the epoxy resin
  • the content of the silica particles is 5.0 to 50.0 mass% relative to the coating solid content
  • the content of the polyethylene wax is 0.1 to 10.0 mass% relative to the coating solid content
  • the coating contains the epoxy resin, the isocyanate resin, the silica particles, and the polyethylene wax in a total amount of 100 mass% or less.
  • the present invention makes it possible to further improve corrosion resistance after molding.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic diagram of an example of a structure of a surface-treated steel sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a schematic diagram of another example of the structure of the surface-treated steel sheet according to the embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a Si-enriched region in the surface-treated steel sheet according to the embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining cracks that occur after tensile elongation is applied to the surface-treated steel sheet according to the embodiment.
  • 3 is a flow chart showing an example of a flow of a method for producing a surface-treated steel sheet according to the embodiment.
  • Figure 1A is an explanatory diagram that shows a schematic diagram of one example of the structure of the surface-treated steel sheet according to the present embodiment
  • Figure 1B is an explanatory diagram that shows a schematic diagram of another example of the structure of the surface-treated steel sheet according to the present embodiment.
  • the surface-treated steel sheet 1 according to this embodiment has a steel sheet 10, a plating layer 20, and a coating film 30. Furthermore, as shown diagrammatically in FIG. 1B, the surface-treated steel sheet 1 according to this embodiment may further have a chemical conversion coating 40 between the plating layer 20 and the coating film 30.
  • the surface-treated steel sheet 1 having the configuration shown in FIG. 1A or FIG. 1B can be suitably used as a material for fuel tanks of various automobiles (particularly motorcycles).
  • FIGS 1A and 1B show a case in which the plating layer 20, the coating film 30, and the chemical conversion coating 40 are provided on one surface of the steel sheet 10, these plating layer 20, the coating film 30, and the chemical conversion coating 40 may be provided on both surfaces of the steel sheet 10.
  • the steel plate 10 is a base material of the surface-treated steel plate 1 according to this embodiment, and various steel plates can be used depending on the strength (e.g., tensile strength) required for the surface-treated steel plate 1. Examples of such steel plates include ordinary steel, low carbon steel, and high strength steel.
  • the thickness of the steel plate 10 may also be set appropriately depending on the strength required for the surface-treated steel plate 1 and the allowable mass of the article manufactured by processing the surface-treated steel plate 1.
  • the plating layer 20 in the surface-treated steel sheet 1 is a layer provided to ensure the corrosion resistance of the base material, that is, the steel sheet 10.
  • the plating layer 20 according to the present embodiment is located on at least one surface of the steel sheet 10, and is a plating layer containing zinc (Zn) and nickel (Ni).
  • the plating layer 20 By providing a plating layer 20 containing zinc and nickel, the plating layer 20 exhibits excellent resistance weldability, workability, and corrosion resistance (particularly gasoline resistance).
  • the Ni content is preferably within the range of 5 to 15 mass%, with the remainder being Zn and impurities.
  • Ni content By setting the Ni content to 5 mass% or more, it is possible to further improve corrosion resistance without causing a decrease in resistance weldability and workability.
  • the Ni content is more preferably 8 mass% or more.
  • Ni content By setting the Ni content to 15 mass% or less, it is possible to further suppress the occurrence of large cracks in the plating layer 20 and further ensure the adhesion of the plating layer 20.
  • the Ni content is more preferably 13 mass% or less.
  • the coating weight of the plating layer 20 is preferably within the range of 2 to 50 g/ m2 .
  • the coating weight of the plating layer 20 is more preferably 10 g/m2 or more .
  • the coating weight of the plating layer 20 is more preferably 40 g/ m2 or less.
  • the amount of the plating layer 20 attached can be calculated from the difference in mass before and after a known area of the plating layer 20 is physically or chemically removed from the steel sheet 10.
  • the method for removing the plating layer 20 from the steel sheet 10 is not particularly limited, but examples of physical methods include blasting, and examples of chemical methods include acid dissolution treatment. It is also possible to calculate the amount of the plating layer attached by performing fluorescent X-ray analysis and using a calibration curve made from a known zinc-nickel standard sample from the measured intensity of zinc, which is the main component of the plating layer 20.
  • the Ni content of the plating layer 20 can be determined by measuring the plating layer 20 removed from the steel sheet 10 as described above with an X-ray fluorescent analyzer.
  • the plating layer 20 When the plating layer 20 according to this embodiment is measured by radio frequency glow discharge optical emission spectrometry (RF-Glow Discharge Optical Emission Spectrometry: RF-GD-OES), the plating layer 20 has a concentration gradient in which the Zn concentration increases toward the coating film 30 in the Zn depth profile obtained by the measurement. This state is achieved by a specific manufacturing method described below.
  • RF-Glow Discharge Optical Emission Spectrometry RF-GD-OES
  • Zn an element with a lower potential than Fe, is present in large amounts on the coating film 30 side of the plating layer 20, which makes it easier for the sacrificial anticorrosive effect of Zn to function, contributing to further improvement of corrosion resistance.
  • the concentration gradient of Zn in the plating layer 20 as described above can be confirmed as follows. That is, a depth profile is obtained from the surface side of the plating layer 20 by radio frequency glow discharge optical emission spectroscopy (RF-GD-OES). Then, of the thickness of the plating layer 20 calculated from the profile corresponding to the plating layer 20, the maximum intensity at a position that is a thickness corresponding to 1/4 of the layer thickness from the interface on the coating film 30 side toward the steel sheet 10 side, and the maximum intensity at a position that is a thickness corresponding to 1/4 of the total thickness from the interface on the steel sheet 10 side toward the coating film 30 side are calculated. At this time, if the Zn intensity on the coating film 30 side is higher than the Zn intensity on the steel sheet 10 side, it is defined as having a concentration gradient such that the Zn concentration is higher.
  • RF-GD-OES radio frequency glow discharge optical emission spectroscopy
  • the two positions where the nickel peak is halved (the half-value position on the coating film 30 side and the half-value position on the steel sheet 10 side) in the depth profile of nickel, which is an element derived from the plating layer 20, can be defined as the interface of the plating layer 20 on the coating film 30 side and the interface of the plating layer 20 on the steel sheet 10 side, respectively.
  • the above RF-GD-OES measurements can be performed using a glow discharge optical emission surface analyzer (for example, a Marcus-type high-frequency glow discharge optical emission surface analyzer GD-Profiler2 manufactured by Horiba Jobin Yvon Co., Ltd.) under conditions of a gas replacement time of 30 seconds, a pre-sputtering time of 30 seconds, a pressure of 600 Pa, and an output of 35 W, until the intensity of the spectrum of iron derived from the underlying steel is detected.
  • a glow discharge optical emission surface analyzer for example, a Marcus-type high-frequency glow discharge optical emission surface analyzer GD-Profiler2 manufactured by Horiba Jobin Yvon Co., Ltd.
  • the maximum strength of Zn at 1/4 of the layer thickness on the coating film 30 side of the plating layer 20 is 1.01 to 1.50 times the maximum strength of Zn at 1/4 of the layer thickness on the steel sheet 10 side.
  • the maximum strength ratio of Zn is more preferably 1.02 or more, and even more preferably 1.03 or more.
  • the maximum strength ratio of Zn is more preferably 1.40 or less, and even more preferably 1.30 or less.
  • a test piece When identifying the state of the plating layer 20 from a surface-treated steel sheet that has already been processed into various parts such as a fuel tank, a test piece can be cut out from a portion of the part of interest that has not been subjected to any joining processes such as welding, drawing, bending, etc., and used as the subject of analysis.
  • the size of the test piece to be cut out can be the size of the test piece when made into a flat plate, for example, about 50 x 50 mm.
  • a portion of the obtained test piece can be used to carry out the above-mentioned RF-GD-OES measurement.
  • the coating film 30 is located on the plating layer 20 or the chemical conversion coating 40, and is a resin layer containing at least an epoxy resin and an isocyanate resin.
  • the coating film 30 preferably further contains either silica particles or polyethylene wax, or both.
  • the epoxy resin contained in the coating film 30 according to the present embodiment is a resin that functions as a binder resin.
  • the water resistance and alkali resistance of the coating film are improved, and the adhesion between the coating film and other layer structures is also improved.
  • the number average molecular weight of the epoxy resin contained in the coating film 30 according to this embodiment is preferably within the range of 300 to 100,000.
  • the resin By making the number average molecular weight of the epoxy resin 300 or more, the resin can be sufficiently polymerized by the crosslinking reaction, and the corrosion resistance of the coating film can be further improved.
  • the number average molecular weight of the epoxy resin is more preferably 1000 or more, and even more preferably 2000 or more.
  • the number average molecular weight of the epoxy resin 100,000 or less by making the number average molecular weight of the epoxy resin 100,000 or less, the resin can be sufficiently polymerized by the crosslinking reaction, and the corrosion resistance of the coating film can be further improved.
  • the number average molecular weight of the epoxy resin is more preferably 20,000 or less, and even more preferably 10,000 or less.
  • the epoxy resins having a number average molecular weight within the above range it is more preferable to use one having an epoxy equivalent within the range of 1000 to 3500.
  • the epoxy equivalent of the epoxy resin is more preferably 1500 or more, and even more preferably 2000 or more.
  • the epoxy equivalent of the epoxy resin is more preferably 3000 or less, and even more preferably 2500 or less.
  • the isocyanate resin contained in the coating film 30 according to the present embodiment is a resin that functions as a curing agent, and can appropriately cure the coating film 30 to exhibit excellent corrosion resistance, processability, and adhesion.
  • the isocyanate resin according to the present embodiment means a resin having an isocyanate group or a low molecular weight compound having an isocyanate group, and examples of such isocyanate resins include polyisocyanate compounds and blocked polyisocyanate compounds.
  • polyisocyanate compounds include aliphatic or alicyclic diisocyanate compounds, aromatic diisocyanate compounds, triisocyanate compounds, etc.
  • examples of aliphatic or alicyclic diisocyanate compounds include hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, etc.
  • aromatic diisocyanate compounds include tolylene diisocyanate, diphenylmethane-4,4'-diisocyanate, etc.
  • triisocyanate compounds include adducts of 1 mole of trimethylolpropane and 3 moles of the above diisocyanates, and trimers of diisocyanates such as hexamethylene diisocyanate and tolylene diisocyanate.
  • blocked polyisocyanate compounds are those obtained by blocking the polyisocyanate compounds exemplified above with a blocking agent. It is preferable that such blocking agents are those which, when added to isocyanate groups, produce adducts which are stable at room temperature, and which dissociate when the coating film is baked to form, regenerating free isocyanate groups.
  • blocking agents examples include lactam-based blocking agents, oxime-based blocking agents, alcohol-based blocking agents, phenol-based blocking agents, and ester-based blocking agents.
  • lactam-based blocking agents include ⁇ -caprolactam and ⁇ -butyrolactam.
  • oxime-based blocking agents include methyl ethyl ketoxime and cyclohexanone oxime.
  • alcohol-based blocking agents include methanol, ethanol, and isobutyl alcohol.
  • phenol-based blocking agents include phenol, p-tert-butylphenol, and cresol.
  • ester-based blocking agents include ethyl acetoacetate and methyl acetoacetate.
  • methyl ethyl ketoxime and ethyl acetoacetate are particularly preferred, from the viewpoint that they dissociate particularly at low temperatures and are stable when the paint for forming a coating film is stored.
  • the polyisocyanate compounds and blocked polyisocyanate compounds as described above can be used alone or in combination of two or more types.
  • the compounds exemplified above are merely examples of isocyanate resins, and isocyanate resins other than those described above can also be used.
  • the silica particles that are preferably contained in the coating film 30 according to this embodiment are components that are contained to prevent components in the coating film 30 from eluting out of the coating film and to further improve the corrosion resistance of the coating film 30.
  • Examples of such silica particles include fumed silica and colloidal silica. At least one of such silica particles is used in the coating film 30 according to this embodiment.
  • the average particle size of the fumed silica is preferably within the range of 5 to 40 nm.
  • the average particle size of the fumed silica is more preferably 7 nm or more.
  • the average particle size of the fumed silica 40 nm or less it is possible to further improve the corrosion resistance while maintaining the smoothness of the coating film 30.
  • the average particle size of the fumed silica is more preferably 16 nm or less.
  • the average particle size of the colloidal silica is preferably within the range of 5 to 200 nm. By making the average particle size of the colloidal silica 5 nm or more, it is possible to further improve the corrosion resistance and adhesion of the coating film 40.
  • the average particle size of the colloidal silica is more preferably 9 nm or more, and even more preferably 12 nm or more.
  • the average particle size of the colloidal silica 200 nm or less it is possible to further improve the corrosion resistance while maintaining the smoothness of the coating film 30.
  • the average particle size of the colloidal silica is more preferably 60 nm or less, and even more preferably 22 nm or less.
  • the polyethylene wax that is preferably contained in the coating film 30 according to this embodiment functions as a lubricant and further improves the workability of the surface-treated steel sheet 1 according to this embodiment.
  • a polyethylene wax having a density of 0.94 or more, a molecular weight in the range of 1000 to 10000, and an acid value of 15 KOHmg/g or less.
  • the coating film 30 may contain various lubricants such as polyolefin-based lubricants, carboxylate-based lubricants, metal carboxylates, and polyalkylene glycol-based lubricants, as well as various lubricant powders such as molybdenum disulfide, silicone compounds, and fluorine compounds.
  • various lubricants such as polyolefin-based lubricants, carboxylate-based lubricants, metal carboxylates, and polyalkylene glycol-based lubricants, as well as various lubricant powders such as molybdenum disulfide, silicone compounds, and fluorine compounds.
  • the contents of the epoxy resin, isocyanate resin, silica particles, and polyethylene wax satisfy the following conditions. That is, it is preferable that the epoxy resin content is 30.0 mass% or more relative to the coating solid content (i.e., relative to the total mass of coating film 30), the isocyanate resin content is 0.10 to 2.00 in mass ratio relative to the epoxy resin, the silica particle content is 5.0 to 50.0 mass% relative to the coating solid content (i.e., relative to the total mass of coating film 30), and the polyethylene wax content is 0.1 to 10.0 mass% relative to the coating solid content (i.e., relative to the total mass of coating film 30), and that the epoxy resin, isocyanate resin, silica particles, and polyethylene wax are contained in such a way that their total amount is 100 mass% or less.
  • the epoxy resin content is more preferably 45.0% by mass or more relative to the coating solids, and even more preferably 50.0% by mass or more.
  • the content of the isocyanate resin is more preferably 0.15 or more, and even more preferably 0.20 or more, in terms of mass ratio to the epoxy resin.
  • the content of the isocyanate resin is more preferably 0.90 or less, and even more preferably 0.50 or less, in terms of mass ratio to the epoxy resin.
  • the content of silica particles is more preferably 18.0% by mass or more, and even more preferably 23.0% by mass or more, relative to the total mass of the coating solids.
  • the content of silica particles 50.0% by mass or less relative to the total mass of the coating solids it is possible to prevent a decrease in the processing adhesion of coating 30.
  • the content of silica particles is more preferably 38.0% by mass or less, and even more preferably 33.0% by mass or less, relative to the total mass of the coating solids.
  • the polyethylene wax content is more preferably 1.0% by mass or more, and even more preferably 1.5% by mass or more, relative to the total mass of the coating solids.
  • the polyethylene wax content is more preferably 3.0% by mass or less, and even more preferably 2.5% by mass or less, relative to the total mass of the coating solids.
  • the coating film 30 according to this embodiment may further contain a resol type phenolic resin in addition to the above-mentioned components.
  • the coating film formation reaction can be promoted at a lower temperature (for example, a maximum temperature of about 100 to 130°C).
  • the content of the resol type phenolic resin relative to the content of the isocyanate resin is preferably, for example, within a range of 0.1 to 10.0 in terms of mass ratio. This makes it possible to promote the coating film formation reaction at a lower temperature while suppressing a decrease in the alkali resistance of the coating film 30.
  • the coating film 30 according to this embodiment may further contain anti-rust pigments, extender pigments, coloring pigments, anti-rust agents, dispersion stabilizers, etc.
  • the thickness of the coating film 30 (d1 in Figs. 1A and 1B) is within the range of 0.5 to 2.0 ⁇ m. If the thickness d1 of the coating film 30 is less than 0.5 ⁇ m, the coating film 30 is too thin, and the surface-treated steel sheet 1 cannot exhibit sufficient corrosion resistance. By setting the thickness d1 of the coating film 30 to 0.5 ⁇ m or more, the surface-treated steel sheet 1 can exhibit excellent corrosion resistance even if the surface-treated steel sheet 1 is exposed to various fuels including gasoline.
  • the thickness d1 of the coating film 30 is preferably 0.6 ⁇ m or more, and more preferably 0.7 ⁇ m or more.
  • the thickness d1 of the coating film 30 exceeds 2.0 ⁇ m, this is not preferred because it may cause a deterioration in the spot weldability and appearance of the surface-treated steel sheet 1.
  • the thickness d1 of the coating film 30 is preferably 1.5 ⁇ m or less.
  • the thickness d1 of the coating film 30 can be measured by direct observation of the cross section. Specifically, the surface-treated steel sheet of interest is embedded in a room-temperature drying epoxy resin so that the cross section in the thickness direction can be observed, and the embedded surface is mechanically polished and further finished to a mirror state, and then observed with a scanning electron microscope (SEM). The thickness is measured at any number of positions (for example, 10 positions), and the average value of the obtained thicknesses is taken as the thickness of the coating film 30.
  • the coating film 30 may be identified in combination with element mapping using energy dispersive X-ray spectrometry (EDS) or an electron probe microanalyzer (EPMA).
  • EDS energy dispersive X-ray spectrometry
  • EPMA electron probe microanalyzer
  • the film thickness can be converted into the thickness of the coating film 30 per unit sputtering time by measuring the depth profile from the surface side to the steel plate side of the surface-treated steel plate using radio frequency glow discharge optical emission spectroscopy (RF-GD-OES) and comparing the sputtering time corresponding to the depth profile of the coating film 30 with the thickness of the coating film 30 observed by SEM observation of the cross section described above.
  • RF-GD-OES radio frequency glow discharge optical emission spectroscopy
  • a test piece when identifying the details of the coating film 30 from a surface-treated steel sheet that has already been processed into various parts such as a fuel tank, a test piece can be cut out from a portion of the part of interest that has not been subjected to joining processes such as various welding processes, or processing processes such as drawing or bending processes, and used as the subject of analysis.
  • the size of the test piece to be cut out can be the size of the test piece when made into a flat plate, for example, about 50 x 50 mm.
  • Various measurements can then be carried out using the test piece obtained.
  • Various measurements can then be carried out using the test piece obtained.
  • the portion corresponding to the coating film 30 can be analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and determined based on whether or not a peak derived from an epoxy group or an isocyanate group is detected in the obtained infrared absorption spectrum. If a peak derived from an epoxy group is detected in the obtained infrared absorption spectrum, it can be determined that the coating film 30 of interest contains an epoxy resin. Also, if a peak derived from an isocyanate group is detected in the obtained infrared absorption spectrum, it can be determined that the coating film 30 of interest contains an isocyanate resin.
  • FT-IR Fourier transform infrared spectroscopy
  • the epoxy resin and isocyanate resin contents can be determined by preparing an epoxy resin/isocyanate resin mixed coating film with a known mixing ratio of epoxy resin and isocyanate resin in advance, and using FT-IR to create a calibration curve of the peak intensity of the peak derived from the epoxy group and the peak intensity of the peak derived from the isocyanate group for the mixed coating film.
  • the epoxy resin and isocyanate resin contents can then be determined from the peak intensity of each peak obtained in the FT-IR analysis obtained as described above.
  • the number average molecular weight of the epoxy resin can be determined as follows. That is, a sample is taken from the portion of the test piece that corresponds to the coating film 30, and the molecular structure of the resin is divided into units and analyzed by field desorption-mass spectrometry (FD-MS) to determine the molecular weight distribution.
  • FD-MS field desorption-mass spectrometry
  • the presence or absence of polyethylene wax can be determined by immersing a test piece in a heated solvent (more specifically, 2-butanone heated to about 80°C) to dissolve and separate the polyethylene wax in the solvent, analyzing the resulting extract by FT-IR, and determining whether or not a peak derived from a methylene group is detected in the obtained infrared absorption spectrum. If a peak derived from a methylene group is detected in the obtained infrared absorption spectrum, it can be determined that the coating film 30 of interest contains polyethylene wax.
  • the content ratio of polyethylene wax can be determined from the mass difference before and after the extraction of the polyethylene wax as described above.
  • the presence or absence of silica particles can be determined, for example, by confirming the presence of the elements Si and O in the portion of the test piece corresponding to the coating film 30 using elemental analysis such as X-ray fluorescence analysis, and then analyzing the portion corresponding to the coating film 30 using FT-IR, based on whether or not a peak derived from Si-O bonds is detected in the resulting infrared absorption spectrum. If the presence of the elements Si and O is confirmed by elemental analysis, and a peak derived from Si-O bonds is detected in the infrared absorption spectrum, it can be determined that the coating film 30 of interest contains silica particles.
  • elemental analysis such as X-ray fluorescence analysis
  • the average particle size of the silica particles can be calculated by cutting out a cross section of the coating film using a focused ion beam (FIB) or an ultramicrotome and observing the silica particles using a transmission electron microscope (TEM).
  • the content of the silica particles can be calculated by converting the amount of Si obtained by analyzing an area of, for example, 30 mm ⁇ of the coating film 30 using fluorescent X-ray analysis into the content of silica particles.
  • the surface-treated steel sheet 1 is manufactured by forming a plating layer on the surface of the steel sheet, and then applying a paint to form a coating film on the plating layer (in the case of the configuration shown in Fig. 1A), or by forming a plating layer on the surface of the steel sheet, and then forming a chemical conversion coating on the plating layer, and then applying a paint to form a coating film on the chemical conversion coating (in the case of the configuration shown in Fig. 1B).
  • the paint is solidified to form a coating film
  • the coated steel sheet is subjected to a predetermined heat treatment.
  • the surface-treated steel sheet 1 according to this embodiment has a chemical conversion coating layer 40 as described below, the application of the paint as described above often results in etching of the underlying chemical conversion coating, causing the components in the chemical conversion coating to diffuse into the coating. Furthermore, during such heat treatment, the components of the plating layer, the components of the paint, etc. will diffuse into each other, regardless of the presence or absence of the chemical conversion coating layer 40.
  • the plating layer 20 has a concentration gradient such that the concentration of Zn increases toward the coating film 30.
  • the detailed mechanism of the above-mentioned etching and heat treatment is unclear, due to the uneven distribution of Zn, Si, one of the components of the coating film 30, is concentrated at the interface between the coating film 30 and the plating layer 20 (or, depending on the degree of etching or heat treatment, between the coating film 30 and the chemical conversion coating 30), forming a Si-concentrated region 50 as shown diagrammatically in FIG. 2.
  • FIG. 2 illustrates an example in which the Si-concentrated region 50 is formed between the coating film 30 and the plating layer 20.
  • FIG. 2 illustrates an example in which the Si-concentrated region 50 is formed between the coating film 30 and the plating layer 20.
  • the Si-enriched region 50 is illustrated as if it were a region separate from the coating film 30. However, the Si-enriched region 50 is a region that exists as part of the coating film 30, and as shown by the dashed line in FIG. 2, the boundary of the Si-enriched region 50 on the opposite side from the plating layer 20 does not have a clear boundary with the coating film layer 30.
  • Si-enriched regions 50 allow them to follow the applied tensile elongation to a certain extent when the surface-treated steel sheet 1 is subjected to tensile elongation by forming processing. Furthermore, the presence of such Si-enriched regions 50 improves adhesion with the underlying chemical conversion layer 40 and plating layer 20. As a result, this has an advantageous effect on the adhesion between the coating film 30 and the plating layer 20 or chemical conversion coating 40.
  • the presence of the Si-enriched region 50 as described above can be confirmed as follows. That is, high-frequency glow discharge optical emission spectroscopy is used to measure the area from the surface of the coating film 40 to approximately the interface between the plating layer 20 and the steel sheet 10, and a depth profile of Si is obtained. Then, the presence of the Si-enriched region 50 can be confirmed by the presence of a Si peak on the plating layer 20 side of the coating film 30 in the obtained depth profile of Si.
  • the above-mentioned peak refers to the portion near the interface of the coating film 30 on the plating layer 20 side where the Si intensity is 1.1 times or more higher than the Si intensity at the center in the thickness direction of the coating film 30. Note that this Si peak is assumed to exist within 1/3 of the thickness of the coating film 30 from the interface on the plating layer 20 side toward the center in the thickness direction of the coating film 30.
  • a test piece when identifying the above-mentioned Si-enriched region 50 from a surface-treated steel sheet that has already been processed into various parts such as a fuel tank, a test piece can be cut out from a portion of the part of interest that has not been subjected to any joining processes such as welding, drawing, bending, etc., and used as the subject of analysis.
  • the size of the test piece to be cut out can be the size of the test piece when made into a flat plate, for example, about 50 x 50 mm.
  • the above-mentioned measurements can then be carried out using the test piece obtained.
  • Fig. 3 is an explanatory diagram for explaining the cracking that occurs after tensile elongation is applied to the surface-treated steel sheet according to the present embodiment.
  • the ratio of the sum of the lengths of cracks that have occurred in the coating film 30 to the sum of the lengths of cracks that have occurred in the plating layer 20 is 80% or less.
  • a specific description will be given with reference to Fig. 3.
  • a surface-treated steel sheet 1 having a plating layer 20, a chemical conversion coating 40, and a coating film 30 is illustrated as an example.
  • the cross section cut in the thickness direction is observed under a microscope. The observation is performed at a magnification that allows an area 60 ⁇ m long to be observed in the direction perpendicular to the thickness direction (the tensile direction in Figure 3).
  • the 10% tensile elongation applied to the surface-treated steel sheet 1 causes fractured parts to exist in the plating layer 20, the chemical conversion coating 40, and the coating 30.
  • the length of each fractured part along the direction perpendicular to the thickness direction is defined as the crack length.
  • the ratio of the sum of the lengths of the cracks that have occurred in the coating film 30 to the sum of the lengths of the cracks that have occurred in the plating layer 20 is ⁇ L1/(La+Lb+Lc) ⁇ x 100 [unit: %].
  • the above observation is carried out in multiple fields (e.g., 10 fields), and the above ratio is calculated for each field.
  • the ratios obtained from each field are then averaged by the number of fields observed, and this is treated as the ratio of the sum of the lengths of the cracks that have occurred in the coating film 30 to the sum of the lengths of the cracks that have occurred in the plating layer 20.
  • this ratio exceeds 80%, the coating film 30 will not be able to keep up with the tensile elongation, causing the cracks in the coating film 30 to become too large, and sufficient corrosion resistance will not be achieved. If this ratio is 80% or less, the surface-treated steel sheet 1 will exhibit excellent corrosion resistance even after forming. This ratio is preferably 60% or less, more preferably 50% or less, and even more preferably 40% or less. On the other hand, the smaller this ratio is, the better, and the lower limit may be 0%.
  • the chemical conversion coating 40 in this embodiment is provided on the plating layer 20 as necessary, and is a layer provided to improve the adhesion between the plating layer 20 and the coating film 30 as well as to improve the corrosion resistance of the surface-treated steel sheet 1.
  • the chemical conversion coating 40 according to this embodiment may be a so-called chromate coating that contains the element Cr, or it may be a so-called chromate-free coating that does not contain the element Cr.
  • the chromate film may be formed according to a conventional treatment method such as electrolytic chromate treatment, immersion chromate treatment, paint-on chromate treatment, reactive chromate treatment, etc.
  • chromate treatment solution containing Cr6 + and Cr3 + as main components, and further containing inorganic colloids such as SiO2 and TiO2 , acids such as phosphoric acid and molybdic acid and their salts, fluorides, and water-soluble or emulsion-type organic resins.
  • chromate treatment solution containing Cr6 + and Cr3 + as main components, and further containing sulfuric acid and halogen ions, or a chromate treatment solution containing inorganic colloids such as SiO2 and TiO2 and metal ions such as Co and Zn in addition to the above components.
  • the chromate film formed using the above-mentioned chromate treatment liquid is preferably a poorly soluble chromate film having a water-soluble content of 5% or less.
  • a poorly soluble chromate film By forming a poorly soluble chromate film, it is possible to prevent chromium from dissolving into the treatment liquid for the chemical conversion treatment or electrodeposition coating that is subsequently performed on the surface-treated steel sheet. Since the chromium dissolving from the chromate film is due to Cr 6+ in the film, a poorly soluble chromate film can be obtained by performing the treatment using a chromate treatment liquid mainly containing Cr 3+ .
  • electrolytic chromate treatment or reactive chromate treatment which is likely to form a poorly soluble chromate film, is advantageous, but even in the immersion type chromate treatment or coating type chromate treatment, a poorly soluble chromate film can be obtained by fixing Cr 6+ with phosphoric acid or colloids.
  • a film containing a resin and, if necessary, one or more selected from the group consisting of a silane coupling agent, a zirconium compound, silica, phosphoric acid and its salts, fluoride, a vanadium compound, and tannin or tannic acid may be formed.
  • the inclusion of these substances further improves the film-forming properties after application of the chemical conversion coating solution, the barrier properties (density) of the film against corrosive factors such as moisture and corrosive ions, and the film's adhesion to the surface of the steel sheet, thereby contributing to raising the corrosion resistance of the film.
  • the chromate-free coating contains one or more of a silane coupling agent or a zirconium compound, a cross-linked structure is formed within the chromate-free coating, which also strengthens the bond with the steel sheet surface, making it possible to further improve the adhesion and barrier properties of the coating.
  • the chromate-free coating contains one or more of silica, phosphoric acid and its salts, fluorides, or vanadium compounds, it functions as an inhibitor, forming a precipitate film or a passive film on the steel sheet surface, making it possible to further improve corrosion resistance.
  • the resin for example, known organic resins such as polyester resin, polyurethane resin, epoxy resin, phenol resin, acrylic resin, polyolefin resin, etc. can be used. In order to further increase the adhesion to the steel sheet, it is preferable to use at least one resin having a forced site or a polar functional group in the molecular chain (polyester resin, urethane resin, epoxy resin, acrylic resin, etc.). The resin may be used alone or in combination of two or more kinds.
  • the resin content in the chromate-free coating is, for example, preferably 0 mass% or more, and more preferably 1 mass% or more, relative to the solid content of the coating. This allows for improved corrosion resistance. Furthermore, the resin content in the chromate-free coating is, for example, preferably 85 mass% or less, and more preferably 60 mass% or less, and even more preferably 40 mass% or less, relative to the solid content of the coating. By keeping the resin content at 85 mass% or less, it is possible to improve the corrosion resistance of the coating while ensuring the performance required of the coating other than corrosion resistance.
  • silane coupling agent examples include ⁇ -(2-aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilane, ⁇ -(2-aminoethyl)aminopropylmethyldimethoxysilane, ⁇ -(2-aminoethyl)aminopropyltriethoxysilane, ⁇ -(2-aminoethyl)aminopropylmethyldiethoxysilane, ⁇ -(2-aminoethyl)aminopropylmethyldimethoxysilane, ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane, ⁇ -methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, ⁇ -methacryloxypropyltriethoxysilane, ⁇ -methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, N- ⁇ -(N-vinylbenzylaminoethyl)- ⁇ -amino
  • the amount of the silane coupling agent added in the chemical conversion treatment agent for forming a chromate-free film can be, for example, 2 to 80 g / L.
  • the amount of the silane coupling agent added 2 g / L or more it is possible to improve the adhesion to the steel sheet surface and improve the processing adhesion of the coating film.
  • the amount of the silane coupling agent it is possible to maintain the cohesive force of the coating film and improve the processing adhesion of the coating film.
  • the silane coupling agents exemplified above may be used alone or in combination of two or more.
  • zirconium compounds examples include zirconium normal propylate, zirconium normal butylate, zirconium tetraacetylacetonate, zirconium monoacetylacetonate, zirconium bisacetylacetonate, zirconium monoethylacetoacetate, zirconium acetylacetonate bisethylacetoacetate, zirconium acetate, zirconium monostearate, zirconium carbonate, ammonium zirconium carbonate, potassium zirconium carbonate, and sodium zirconium carbonate.
  • the amount of the zirconium compound added in the chemical conversion treatment agent for forming a chromate-free film can be, for example, 2 to 80 g/L.
  • the zirconium compound in an amount of 2 g/L or more it is possible to improve the adhesion to the steel sheet surface and improve the processing adhesion of the coating film.
  • by adding the zirconium compound in an amount of 80 g/L or less it is possible to maintain the cohesive force of the coating film and improve the processing adhesion of the coating film.
  • Such zirconium compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • silica for example, commercially available silica gel such as "Snowtex N”, “Snowtex C”, “Snowtex UP”, and “Snowtex PS” manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., "Adelite AT-20Q” manufactured by ADEKA Corporation, or powdered silica such as Aerosil #300 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. can be used. Silica can be appropriately selected according to the performance of the coated metal plate required.
  • the amount of silica added in the chemical conversion treatment agent for forming a chromate-free film is preferably 1 to 40 g/L. By adding 1 g/L or more of silica, it is possible to improve the processing adhesion of the coating film. In addition, by adding 40 g/L or less of silica, it is possible to achieve both the effects of processing adhesion and corrosion resistance while suppressing the increase in cost.
  • phosphoric acid and its salts examples include phosphoric acids such as orthophosphoric acid, metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, triphosphoric acid, tetraphosphoric acid, and their salts, ammonium salts such as triammonium phosphate and diammonium hydrogen phosphate, phosphonic acids such as aminotri(methylenephosphonic acid), 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, ethylenediaminetetra(methylenephosphonic acid), diethylenetriaminepenta(methylenephosphonic acid), and their salts, and organic phosphoric acids such as phytic acid and their salts.
  • phosphoric acids such as orthophosphoric acid, metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, triphosphoric acid, tetraphosphoric acid, and their salts
  • ammonium salts such as triammonium phosphate and diammonium hydrogen phosphate
  • phosphonic acids such as aminotri(methylenephosphonic acid), 1-hydroxyethylidene-1,1
  • Examples of phosphoric acid salts other than ammonium salts include metal salts with Na, Mg, Al, K, Ca, Mn, Ni, Zn, Fe, and the like. Phosphoric acid and its salts may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of phosphoric acid and its salts is preferably 0% by mass or more, and more preferably 1% by mass or more, based on the solid content of the coating.
  • the content of phosphoric acid and its salts is preferably 20% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less, based on the solid content of the coating.
  • fluoride examples include ammonium zirconate fluoride, ammonium silicofluoride, ammonium titanium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, calcium fluoride, lithium fluoride, titanium hydrofluoric acid, zirconate hydrofluoric acid, etc. Such fluorides may be used alone or in combination of two or more.
  • the fluoride content is preferably 0% by mass or more, and more preferably 1% by mass or more, based on the solid content of the coating.
  • the fluoride content is preferably 20% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less, based on the solid content of the coating.
  • Vanadium compounds examples include vanadium compounds obtained by reducing pentavalent vanadium compounds such as vanadium pentoxide, metavanadic acid, ammonium metavanadate, sodium metavanadate, and vanadium oxytrichloride to divalent to tetravalent vanadium compounds with a reducing agent, vanadium trioxide, vanadium dioxide, vanadium oxysulfate, vanadium oxyoxalate, vanadium oxyacetylacetonate, vanadium acetylacetonate, vanadium trichloride, phosphovanadomolybdic acid, vanadium sulfate, vanadium dichloride, and vanadium oxide, and other vanadium compounds having an oxidation number of 4 to 2.
  • Such vanadium compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the vanadium compound is preferably 0 mass% or more, and more preferably 1 mass% or more, based on the solid content of the coating.
  • the content of the vanadium compound is preferably 20 mass% or less, and more preferably 10 mass% or less, based on the solid content of the coating.
  • Tannin or tannic acid may be either hydrolyzable tannin or condensed tannin.
  • tannin and tannic acid include hamameta tannin, Chinese gall tannin, gall tannin, myrobalan tannin, dividivi tannin, algarovila tannin, valonia tannin, and catechin.
  • the amount of tannin or tannic acid added to the chemical conversion treatment agent for forming a chromate-free film may be 2 to 80 g/L.
  • tannin or tannic acid in an amount of 2 g/L or more, the adhesion to the steel sheet surface can be improved, and the processing adhesion of the coating film can be improved.
  • tannin or tannic acid in an amount of 80 g/L or less, the cohesive force of the coating film can be maintained, and the processing adhesion of the coating film can be improved.
  • the thickness of the chemical conversion coating 40 as described above (d2 in FIG. 1B) is preferably 10 to 1000 nm. By setting the thickness to d2, it is possible to further improve adhesion between the coating 40 and the steel sheet 10 and between the coating 30, as well as corrosion resistance.
  • the thickness d2 of the chemical conversion coating 40 can be measured by observing the vicinity of the region from the plating layer 20 to the coating film 30 using a transmission electron microscope (TEM). Such observation may be performed by observing the exposed side surface of the surface-treated steel sheet 1 in a state in which the structure in the thickness direction can be observed, or by observing a cross section of the surface-treated steel sheet 1 cut in the thickness direction.
  • TEM transmission electron microscope
  • RF-GD-OES radio frequency glow discharge optical emission spectroscopy
  • a test piece When identifying the above-mentioned chemical conversion coating 40 from a surface-treated steel sheet that has already been processed into various parts such as a fuel tank, a test piece can be cut out from a portion of the part of interest that has not been subjected to any joining processes such as welding, drawing, bending, etc., and used as the subject of analysis.
  • the size of the test piece to be cut out can be the size of the test piece when made into a flat plate, for example, about 50 x 50 mm.
  • Fig. 4 is a flow chart showing an example of the flow of the manufacturing method of the surface-treated steel sheet according to the present embodiment.
  • the method for manufacturing the surface-treated steel sheet according to this embodiment includes a pretreatment process (step S11), an electroplating process (step S13), a cleaning process (step S15), a chemical conversion treatment process (step S17), a cleaning process (step S19), and a coating film formation process (step S21).
  • the pretreatment process is a process for making the steel plate, which is the base material, into a clean surface by carrying out various pretreatments, including alkaline degreasing, water washing, and pickling. There are no particular regulations regarding this pretreatment process, and normal processing methods may be followed.
  • the electroplating process (step S13) is a process in which a plating layer is formed on the surface of the base steel sheet by electroplating.
  • a plating bath containing components capable of realizing the desired plating composition (a plating bath containing Ni and, as necessary, other elements, with the balance being Zn) is prepared, and electroplating is performed using this plating bath and the steel sheet at a predetermined current density and current flow time.
  • the bath temperature of the plating bath is preferably 50 to 70° C.
  • the current density is preferably 5 to 100 A/ dm2 .
  • the current application time is preferably 10 to 100 seconds, and more preferably 12 to 50 seconds.
  • step S13 multiple cells holding the plating bath as described above are used to perform electroplating while the steel sheet is continuously passed through the cells.
  • the zinc concentration in the cells downstream in the direction of travel of the steel sheet is made higher than the zinc concentration in the cells upstream in the direction of travel.
  • the Zn ion concentration in the downstream cells is made to satisfy the condition that it is 1.1 times or more the average value of all plating cells.
  • the current density in the downstream cells is made to satisfy the condition that it is less than 1.0 times the average value of all plating cells.
  • the number of downstream cells is made to be 5% or more and 20% or less of the total number of cells. Then, the treatment is performed for the above-mentioned current flow time. As a result, the Zn concentration gradient near the interface on the coating film 30 side is realized as explained above.
  • the cleaning process is a process in which the steel sheet after the electroplating process is subjected to a cleaning treatment. There are no particular regulations regarding this cleaning process, and it is sufficient to follow a normal processing method.
  • the chemical conversion treatment process is a process in which, if necessary, a chemical conversion treatment is applied to the steel sheet (more specifically, the steel sheet on which the plating layer has been formed) after the cleaning process to form a chemical conversion coating (a chromate coating or a chromate-free coating).
  • Such a chemical conversion treatment process may be carried out according to normal processing methods using the treatment solution as previously described so as to achieve the thickness as previously described.
  • the coating film formation process (step S21) is a process in which a treatment is carried out to form a coating film on the steel sheet that has been subjected to the cleaning process (more specifically, the steel sheet on which the plating layer and the chemical conversion coating film have been formed).
  • paint for forming the coating film is prepared so that the content of the components of the coating film 30 as previously described can be achieved.
  • each component of the coating film 30 as previously described is dissolved or dispersed in an organic solvent.
  • a ketone-based organic solvent as the organic solvent.
  • a ketone-based organic solvent in the paint so that it is 40% by mass or more, and adjusting the paint solids concentration to 10 to 50% by mass, it becomes possible to easily form a uniform coating film.
  • ketone organic solvents examples include methyl isobutyl ketone, acetone cyclohexanone, and isophorone, but other ketone organic solvents can also be used. However, when selecting such a solvent, it is important to avoid selecting a solvent that can react with the isocyanate resin.
  • the paint prepared as described above is applied to the surface of the steel plate after the cleaning process by various methods such as roll coating and curtain flow coating. At this time, it is preferable to appropriately adjust the thickness of the applied paint so that the thickness of the coating film 30 after drying is within the range of 0.5 to 2.0 ⁇ m.
  • the steel sheet provided with the plating layer 20 (or the steel sheet provided with the plating layer 20 and the chemical conversion coating 40) is preheated.
  • This preheating treatment increases the reactivity between the Si derived from the coating 30 and the plating layer 20 and the chemical conversion coating 40, making it possible to realize the Si-enriched region as described above.
  • the preheating temperature when applying paint is determined according to the temperature of the paint to be applied. More specifically, the steel plate to be painted is preheated to a temperature that is at least 3°C higher than the temperature of the paint to be applied. The preheating temperature is preferably at least 5°C higher than the temperature of the paint to be applied.
  • the preheat temperature of the steel plate to be coated should be no more than +30°C higher than the temperature of the paint to be applied.
  • the preheat temperature is preferably no more than +20°C higher than the temperature of the paint to be applied.
  • the steel sheet after coating is held at a maximum temperature of 100-200°C for 10-60 seconds, for example, to volatilize the solvent in the paint and dry and solidify the paint solids, forming the coating film 30.
  • the components contained in the paint, the chemical conversion coating, the plating layer, etc. are thermally diffused, and ultimately, the Si-enriched region 50 is formed as described above.
  • the surface-treated steel sheet 1 according to this embodiment is manufactured as described above.
  • the surface-treated steel sheet according to the present invention will be specifically described while showing examples and comparative examples. Note that the example shown below is merely one example of the surface-treated steel sheet according to the present invention, and the surface-treated steel sheet according to the present invention is not limited to the following example.
  • Zinc-nickel plated steel sheet The plated steel sheet used was a cold-rolled steel sheet (manufactured by Nippon Steel Corporation) on which zinc-nickel plating was formed by electroplating to a predetermined nickel content.
  • the plating weight is the plating weight per one side.
  • the plating layer of the following zinc-nickel plated steel sheet was spray degreased for 5 seconds using a commercially available sodium orthosilicate alkaline cleaning solution, washed with water, and dried. In the facility where the above electroplating was performed, the number of downstream cells accounted for 7% of the total number of cells.
  • the Zn concentration ratio and current density ratio of the downstream cells are shown in Tables 1-1 to 1-3 below.
  • Epoxy resin Epoxy resin A: No. 1007 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, molecular weight: 2900, epoxy equivalent: 1750-2200
  • Epoxy resin B No. 827 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, molecular weight: 360, epoxy equivalent: 180-190
  • Epoxy resin C No. 1001 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, molecular weight: 900, epoxy equivalent: 450-500
  • Epoxy resin D H-360 manufactured by DIC Corporation, molecular weight: 25,000
  • Epoxy resin E No. 4250 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, molecular weight: 60,000, epoxy equivalent: 7,500-8,900
  • Isocyanate resin Isocyanate A: Hexamethylene diisocyanate manufactured by Tosoh Corporation
  • Isocyanate B Blocked acetoacetate
  • Fumed silica A Aerosil 300 (average particle size: 7 nm) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.
  • Fumed silica B Aerosil 200 (average particle size: 12 nm) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.
  • Fumed silica C Aerosil R972CF (average particle size: 16 nm) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.
  • Fumed silica D Aerosil MOX80 (average particle size: 30 nm) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.
  • Fumed silica E Aerosil OX50 (average particle size: 40 nm) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.
  • Colloidal silica B Snowtex ST-NXS (average particle size: 5 nm) manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.
  • Colloidal silica C Snowtex ST-NS (average particle size: 9 nm) manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.
  • Colloidal silica D Snowtex ST-N-40 (average particle size: 22 nm) manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.
  • Colloidal silica F Snowtex MP-2040 (average particle size: 200 nm) manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.
  • Colloidal silica G Snowtex MP-454M (average particle size: 450 nm) manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.
  • the paint prepared as above was applied using a roll coater and dried and solidified by holding it at a maximum temperature (PMT) of 165 to 185°C for 10 to 60 seconds.
  • PMT maximum temperature
  • the coating thickness after drying and solidification is shown in Tables 1-1 to 1-3.
  • the plate temperature before the paint was applied, the temperature relative to the paint, and the post-heating plate temperature are also shown in Tables 1-1 to 1-3.
  • Test pieces were cut out from each surface-treated steel sheet, and cylindrical cup drawing was performed under the following conditions: punch diameter: 50 mm ⁇ , punch shoulder R: 5 mm, blank diameter: 100 mm ⁇ , drawing ratio: 2.0, and pressing pressure: 1 t.
  • the painted surface was the inside of the cylinder.
  • 40 mL of the test liquid below was poured into the cup of the molded product obtained by the cylindrical cup drawing, and the product was left to stand at 45°C for 1000 hours, and the pitting depth was measured. A score of 2 or more was considered to be a pass.
  • Test liquid Degraded gasoline + 10% aqueous solution (formic acid 100 ppm, acetic acid 200 ppm, chloride ions 100 ppm) [Evaluation Criteria] Rating 5: 0.005 mm or less 4: More than 0.005 mm and less than 0.010 mm 3: More than 0.010 mm and less than 0.015 mm 2: More than 0.015 mm and less than 0.020 mm 1: More than 0.020 mm
  • the surface-treated steel sheets corresponding to the examples of the present invention showed pass results in each of the three types of evaluation results for corrosion resistance after processing, while some of the surface-treated steel sheets corresponding to the comparative examples of the present invention showed fail results in at least one of the three types of evaluation results for corrosion resistance after processing.
  • the coating further comprises a polyethylene wax
  • the content of the epoxy resin is 30.0 mass% or more based on the coating solid content
  • the content of the isocyanate resin relative to the epoxy resin is 0.1 to 2.0 in terms of mass ratio
  • the content of the silica particles is 5.0 to 50.0% by mass based on the coating solid content
  • the content of the polyethylene wax is 0.1 to 10.0% by mass based on the coating solid content
  • the silica particles are at least one of fumed silica and colloidal silica, The average particle size of the fumed silica is 5 to 40 nm;

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Abstract

【課題】成形加工後における耐食性を更に向上させること。 【解決手段】本発明の表面処理鋼板は、鋼板の少なくとも一方の表面に位置する、亜鉛及びニッケルを含有するめっき層と、前記めっき層上に位置し、エポキシ樹脂及びイソシアネート樹脂を少なくとも含有する塗膜と、を有し、10%の引張伸びを付与した後に、厚み方向に切断した断面を観察した際に、前記厚み方向に対して直交する方向に長さ60μmの領域内において、前記めっき層に生じた割れの長さの総和に対する、前記塗膜に生じた割れの長さの総和の比率が、80%以下である。

Description

表面処理鋼板
 本発明は、表面処理鋼板に関する。
 自動二輪車の燃料タンクを製造する際の素材として、各種のめっき鋼板が用いられている。燃料タンクを製造する際には、素材となるめっき鋼板を所望の形状まで加工しなくてはならない。また、ガソリン等の燃料に曝される側のめっき鋼板の表面には、燃料による腐食を防止するための耐食性が求められる。そのため、燃料タンクの素材として用いられるめっき鋼板には、成形加工性と耐食性との両立が求められてきた。
 かかる成形加工性と耐食性との両立を実現するために、例えば以下の特許文献1では、亜鉛、アルミニウム又は亜鉛系合金めっき鋼板の表面に、クロメート皮膜と、塗料組成物からなる皮膜と、が形成された、有機複合めっき鋼板が開示されている。
特公平4-28539号公報
 ここで、本発明者らが上記特許文献1に開示されている有機複合めっき鋼板について、更なる検討を行ったところ、成形加工後における耐食性に関して、更なる向上の余地があることを知見した。
 そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、成形加工後における耐食性に関して、更に向上させることが可能な、表面処理鋼板を提供することにある。
 上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、表面処理鋼板に加工を行うことで加わった応力が存在する場合であっても、めっき層の上方に設けられた塗膜が応力に追随して適切に変形することができれば、成形加工後における耐食性について、更なる向上を図ることが可能である旨に想到した。
 かかる知見に基づき完成された本発明の要旨は、以下の通りである。
(1)鋼板の少なくとも一方の表面に位置する、亜鉛及びニッケルを含有するめっき層と、前記めっき層上に位置し、エポキシ樹脂及びイソシアネート樹脂を少なくとも含有する塗膜と、を有し、10%の引張伸びを付与した後に、厚み方向に切断した断面を観察した際に、前記厚み方向に対して直交する方向に長さ60μmの領域内において、前記めっき層に生じた割れの長さの総和に対する、前記塗膜に生じた割れの長さの総和の比率が、80%以下である、表面処理鋼板。
(2)前記めっき層と前記塗膜との界面部分には、Siが濃化した領域であるSi濃化領域が存在しており、前記めっき層は、前記めっき層側の界面におけるZnの濃度よりも前記塗膜側の界面におけるZnの濃度の方が高くなる濃度勾配を有する、(1)に記載の表面処理鋼板。
(3)前記塗膜の厚みは、0.5~2.0μmである、(1)又は(2)に記載の表面処理鋼板。
(4)前記エポキシ樹脂は、数平均分子量が300~100000である、ビスフェノールA型のエポキシ樹脂である、(1)又は(2)に記載の表面処理鋼板。
(5)前記塗膜は、シリカ粒子を更に含有する、(4)に記載の表面処理鋼板。
(6)前記塗膜は、ポリエチレンワックスを更に含有し、前記エポキシ樹脂の含有量は、塗膜固形分に対して、30.0質量%以上であり、前記イソシアネート樹脂の含有量は、前記エポキシ樹脂に対して、質量比で、0.1~2.0であり、前記シリカ粒子の含有量は、塗膜固形分に対して、5.0~50.0質量%であり、前記ポリエチレンワックスの含有量は、塗膜固形分に対して、0.1~10.0質量%であり、前記塗膜は、前記エポキシ樹脂、前記イソシアネート樹脂、前記シリカ粒子、及び、前記ポリエチレンワックスを、合計で100質量%以下となるように含有する、(5)に記載の表面処理鋼板。
(7)前記シリカ粒子は、ヒュームドシリカ、又は、コロイダルシリカの少なくとも何れかであり、前記ヒュームドシリカの平均粒径は、5~40nmであり、前記コロイダルシリカの平均粒径は、5~200nmである、(5)又は(6)に記載の表面処理鋼板。
(8)前記めっき層と前記塗膜との間に、化成処理皮膜を更に有しており、前記化成処理皮膜の厚みは、10~1000nmである、(1)又は(2)に記載の表面処理鋼板。
(9)燃料タンクの素材として用いられる、(1)又は(2)に記載の表面処理鋼板。
 以上説明したように本発明によれば、成形加工後における耐食性に関して、更なる向上を図ることが可能となる。
本発明の実施形態に係る表面処理鋼板の構造の一例について模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る表面処理鋼板の構造の他の一例について模式的に示した説明図である。 同実施形態に係る表面処理鋼板におけるSi濃化領域について説明するための説明図である。 同実施形態に係る表面処理鋼板に対して引張伸びを付与した後に生じる割れについて説明するための説明図である。 同実施形態に係る表面処理鋼板の製造方法の流れの一例を示した流れ図である。
 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。
(表面処理鋼板について)
 以下に、本発明の実施形態に係る表面処理鋼板について、詳細に説明する。
<表面処理鋼板の全体的な構成について>
 まず、図1A及び図1Bを参照しながら、本実施形態に係る表面処理鋼板の全体的な構成について説明する。図1Aは、本実施形態に係る表面処理鋼板の構造の一例について模式的に示した説明図であり、図1Bは、本実施形態に係る表面処理鋼板の構造の他の一例について模式的に示した説明図である。
 図1Aに模式的に示したように、本実施形態に係る表面処理鋼板1は、鋼板10と、めっき層20と、塗膜30と、を有している。また、本実施形態に係る表面処理鋼板1は、図1Bに模式的に示したように、めっき層20と塗膜30との間に、更に、化成処理皮膜40を有していてもよい。図1Aや図1Bに示したような構成を有する表面処理鋼板1は、各種の自動車(特に、自動二輪車)の燃料タンクの素材として、好適に用いることが可能である。
 なお、図1A及び図1Bでは、鋼板10の片側の表面上に、めっき層20、塗膜30及び化成処理皮膜40が設けられている場合について図示しているが、これらのめっき層20、塗膜30及び化成処理皮膜40は、鋼板10の両方の表面上に設けられていてもよい。
[鋼板10について]
 鋼板10は、本実施形態に係る表面処理鋼板1の母材となるものであり、表面処理鋼板1に求められる強度等(例えば、引張強さ等)に応じて、各種の鋼板を用いることが可能である。このような鋼板として、例えば、普通鋼、低炭素鋼、高強度鋼等を挙げることができる。
 ただし、本実施形態に係る表面処理鋼板1の重要な用途の一つである燃料タンクを製造する際には、素材となる鋼板に対し高度な加工性が要求される。そのため、本実施形態に係る鋼板10として、加工性に優れたIF鋼を用いることが好ましく、更には、溶接後の気密性、二次加工性等を確保するために、ホウ素(B)を数ppm以上含有する鋼板を用いることが、より好ましい。
 また、鋼板10の厚みについても、表面処理鋼板1に求められる強度や、表面処理鋼板1を加工することで製造される物品に許容される質量等に応じて、適宜設定すればよい。
[めっき層20について]
 表面処理鋼板1におけるめっき層20は、母材である鋼板10の耐食性を担保するために設けられる層である。本実施形態に係るめっき層20は、鋼板10の少なくとも一方の表面上に位置しており、亜鉛(Zn)及びニッケル(Ni)を含有するめっき層である。
 亜鉛及びニッケルを含有するめっき層20を設けることで、かかるめっき層20は、優れた抵抗溶接性、加工性、耐食性(特に、耐ガソリン性)を示す。かかるめっき層20において、Ni含有量は、5~15質量%の範囲内であり、残部は、Zn及び不純物であることが好ましい。
 Ni含有量を5質量%以上とすることで、抵抗溶接性及び加工性の低下を招くことなく、耐食性をより向上させることが可能となる。Ni含有量は、より好ましくは8質量%以上である。一方、Ni含有量を15質量%以下とすることで、めっき層20への大きなクラックの発生をより一層抑制して、めっき層20の密着性をより一層担保することが可能となる。Ni含有量は、より好ましくは13質量%以下である。
 かかるめっき層20の付着量は、2~50g/mの範囲内であることが好ましい。めっき層20の付着量を2g/m以上とすることで、めっき層20が示す抵抗溶接性、加工性、耐食性等の諸特性を、十分に発現させることが可能となる。めっき層20の付着量は、より好ましくは10g/m以上である。一方、めっき層20の付着量を50g/m以下とすることで、抵抗溶接性及び加工性と、耐食性とを、より好ましい状態で両立させることが可能となる。めっき層20の付着量は、より好ましくは40g/m以下である
 なお、めっき層20の付着量については、既知の面積のめっき層20を鋼板10上から物理的又は化学的に除去した際の、除去前後の質量差から算出することができる。めっき層20を鋼板10から除去するための手法は、特に限定されるものではないが、例えば、物理的な手法としてはブラスト処理が挙げられ、化学的な手法としては酸溶解処理等の手法があげられる。また、蛍光X線分析を実施し、めっき層20の主成分である亜鉛の測定強度から、既知の亜鉛-ニッケル標準試料により作製した検量線を用いて、めっき層の付着量を算出することも可能である。また、めっき層20のNi含有量は、上記のようにして鋼板10上から除去されためっき層20を蛍光X線分析装置により測定することで、特定することが可能である。
 ここで、本実施形態に係るめっき層20を、高周波グロー放電発光分光法(RF-Glow Discharge Optical Emission Spectrometry:RF-GD-OES)により測定したときに、かかるめっき層20は、測定により得られるZnの深さプロファイルにおいて、塗膜30側に向かうほど、Znの濃度が高くなるような濃度勾配を有している。かかる状態は、後述するような特定の製造方法により実現されるものである。
 Feに比べて電位的に卑な元素であるZnが、めっき層20の塗膜30側に多く存在することで、Znが有する犠牲防食作用が機能しやすくなり、耐食性の更なる向上に寄与している。
 上記のようなめっき層20におけるZnが示す濃度勾配については、以下のようにして確認することができる。すなわち、高周波グロー放電発光分光法(RF-GD-OES)により、めっき層20の表層側から深さプロファイルを取得する。その上で、めっき層20に相当するプロファイルから算出されるめっき層20の厚みのうち、塗膜30側の界面から鋼板10側に向かって層厚の1/4に対応する厚み分だけ進んだ位置での最大強度と、鋼板10側の界面から塗膜30側に向かって総厚の1/4に対応する厚み分だけ進んだ位置での最大強度と、をそれぞれ算出する。このとき、塗膜30側のZn強度の方が、鋼板10側のZn強度に比べて高い場合に、Znの濃度が高くなるような濃度勾配を有していると定義する。
 なお、高周波グロー放電発光分光法(RF-GD-OES)の深さプロファイルにおいて、めっき層20に由来する元素であるニッケルの深さプロファイルにおいて、ニッケルのピークが半減する2つの位置(塗膜30側の半減位置、及び、鋼板10側の半減位置)を、それぞれ、めっき層20の塗膜30側の界面、及び、めっき層20の鋼板10側の界面と定義することができる。
 また、上記のRF-GD-OESによる測定は、グロー放電発光表面分析装置(例えば、ホリバ・ジョバンイボン株式会社製マーカス型高周波グロー放電発光表面分析装置GD-Profiler2)を用いて、ガス置換時間30秒、予備スパッタ時間30秒、圧力600Pa、出力35Wの条件で、下地の鋼由来の鉄のスペクトルが強度として検出されるまで行えばよい。
 ここで、本実施形態に係るめっき層20において、めっき層20における塗膜30側の層厚1/4でのZnの最大強度が、鋼板10側の層厚1/4でのZnの最大強度に対して、1.01倍以上1.50倍以下であることが好ましい。Znの最大強度比が上記の範囲内にあるとき、めっき層20の表層がZnリッチであることによる適度な加工性と、Niによる良好な耐食性と、を両立させることができる。Znの最大強度比は、より好ましくは1.02倍以上であり、更に好ましくは1.03倍以上である。また、Znの最大強度比は、より好ましくは1.40倍以下であり、更に好ましくは1.30倍以下である。
 なお、既に燃料タンク等の各種部品に加工されている状態の表面処理鋼板から、上記のめっき層20の状態について特定する場合には、着目する部品において、各種の溶接等といった接合処理や絞り加工や曲げ加工等の加工処理が施されていない部位から試験片を切り出し、分析対象物とすればよい。この際、切り出す試験片の大きさは、試験片を平板状としたときの大きさで、例えば50×50mm程度とすればよい。得られた試験片の一部を用いて、上記のようなRF-GD-OESによる測定を実施すればよい。
[塗膜30について]
 本実施形態に係る塗膜30は、めっき層20上、又は、化成処理皮膜40上に位置するものであり、エポキシ樹脂及びイソシアネート樹脂を少なくとも含有する樹脂層である。また、かかる塗膜30は、更に、シリカ粒子又はポリエチレンワックスの何れか一方又は両方を含有することが好ましい。かかる塗膜30が設けられることで、本実施形態に係る表面処理鋼板1は、優れた耐食性、加工性、及び、電着塗装性を示す。
≪エポキシ樹脂≫
 本実施形態に係る塗膜30が含有するエポキシ樹脂は、バインダー樹脂として機能する樹脂である。塗膜30がエポキシ樹脂を含有することで、塗膜としての耐水性及び耐アルカリ性が向上することに加え、他の層構造との間の密着性についても向上する。本実施形態に係る塗膜30では、かかるエポキシ樹脂として、例えば、ビスフェノールA型のエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
 また、本実施形態に係る塗膜30が含有するエポキシ樹脂の数平均分子量は、300~100000の範囲内であることが好ましい。
 エポキシ樹脂の数平均分子量を300以上とすることで、架橋反応により樹脂を十分に高分子化させて、塗膜の耐食性をより向上させることが可能となる。エポキシ樹脂の数平均分子量は、より好ましくは1000以上であり、更に好ましくは2000以上である。一方、エポキシ樹脂の数平均分子量を100000以下とすることで、架橋反応により樹脂を十分に高分子化させて、塗膜の耐食性をより向上させることが可能となる。エポキシ樹脂の数平均分子量は、より好ましくは20000以下であり、更に好ましくは10000以下である。
 また、上記のような範囲内の数平均分子量を有するエポキシ樹脂の中でも、エポキシ当量が1000~3500の範囲内であるものを用いることが、より一層好ましい。エポキシ樹脂のエポキシ当量を1000以上とすることで、より適切にエポキシ樹脂を架橋させて、塗膜の耐食性をより向上させることが可能となる。エポキシ樹脂のエポキシ当量は、より好ましくは1500以上であり、更に好ましくは2000以上である。一方、エポキシ樹脂のエポキシ当量を3500以下とすることで、エポキシ樹脂の過度な高分子化を抑制して塗膜30の加工性を保持しつつ、塗膜の耐食性をより向上させることが可能となる。エポキシ樹脂のエポキシ当量は、より好ましくは3000以下であり、更に好ましくは2500以下である。
 以上の観点から、本実施形態に係る塗膜30におけるエポキシ樹脂として、数平均分子量が300~100000の範囲内であり、かつ、エポキシ当量が1000~3500の範囲内である、ビスフェノールA型のエポキシ樹脂を用いることが、より好ましい。
≪イソシアネート樹脂≫
 本実施形態に係る塗膜30が含有するイソシアネート樹脂は、硬化剤として機能する樹脂であり、塗膜30を適切に硬化させて、優れた耐食性、加工性、密着性を発現させることができる。ここで、本実施形態に係るイソシアネート樹脂は、イソシアネート基を有する樹脂又はイソシアネート基を有する低分子化合物を意味しており、このようなイソシアネート樹脂として、例えば、ポリイソシアネート化合物、及び、ブロックポリイソシアネート化合物が挙げられる。
 ポリイソシアネート化合物としては、例えば、脂肪族又は脂環族ジイソシアネート化合物、芳香族ジイソシアネート化合物、トリイソシアネート化合物等を挙げることができる。
 ここで、脂肪族又は脂環族ジイソシアネート化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水素化ジフェニルメタンジイソシアネート等がある。芳香族ジイソシアネート化合物としては、例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート等がある。トリイソシアネート化合物としては、例えば、トリメチロールプロパン1モルと上記ジイソシアネート3モルとのアダクト体、ヘキサメチレンジイソシアネートやトリレンジイソシアネート等のジイソシアネートの3量体等がある。
 また、ブロックポリイソシアネート化合物は、上記に例示したようなポリイソシアネート化合物を、ブロック剤でブロックしたものである。かかるブロック剤としては、イソシアネート基に付加することで生成される付加物が常温において安定であり、かつ、塗膜の焼き付け形成時にブロック剤が解離して、遊離のイソシアネート基を再生させるものであることが好ましい。
 このようなブロック剤として、例えば、ラクタム系ブロック剤、オキシム系ブロック剤、アルコール系ブロック剤、フェノール系ブロック剤、エステル系ブロック剤等を挙げることができる。
 ここで、ラクタム系ブロック剤としては、例えば、ε-カプロラクタム、γ-ブチロラクタム等がある。オキシム系ブロック剤としては、例えば、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム等がある。アルコール系ブロック剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソブチルアルコール等がある。フェノール系ブロック剤としては、例えば、フェノール、p-tert-ブチルフェノール、クレゾール等がある。エステル系ブロック剤としては、例えば、アセト酢酸エチル、アセト酢酸メチル等がある。なお、上記のようなブロック剤の中でも、特に低温で解離し、塗膜形成用の塗料を保管している状態では安定である、という観点から、メチルエチルケトオキシムや、アセト酢酸エチルは、特に好ましいブロック剤である。
 本実施形態に係る塗膜30では、上記のようなポリイソシアネート化合物や、ブロックポリイソシアネート化合物を、単独で、又は、2種類以上を組み合わせて使用することが可能である。また、上記に例示した化合物は、イソシアネート樹脂の一例に過ぎず、上記以外のイソシアネート樹脂を用いることも可能である。
≪シリカ粒子≫
 本実施形態に係る塗膜30が含有することが好ましいシリカ粒子は、塗膜30中の成分が塗膜外へと溶出することを防止しつつ、塗膜30の耐食性をより向上させるために含有される成分である。このようなシリカ粒子として、例えば、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ等を挙げることができる。本実施形態に係る塗膜30では、このようなシリカ粒子の少なくとも何れかが用いられる。
 ここで、ヒュームドシリカの平均粒径は、5~40nmの範囲内であることが好ましい。ヒュームドシリカの平均粒径を5nm以上とすることで、塗膜30の耐食性及び密着性をより向上させることが可能となる。ヒュームドシリカの平均粒径は、より好ましくは7nm以上である。一方、ヒュームドシリカの平均粒径を40nm以下とすることで、塗膜30の平滑性を保持しつつ、耐食性をより向上させることが可能となる。ヒュームドシリカの平均粒径は、より好ましくは16nm以下である。
 また、コロイダルシリカの平均粒径は、5~200nmの範囲内であることが好ましい。コロイダルシリカの平均粒径を5nm以上とすることで、塗膜40の耐食性及び密着性をより向上させることが可能となる。コロイダルシリカの平均粒径は、より好ましくは9nm以上であり、更に好ましくは12nm以上である。一方、コロイダルシリカの平均粒径を200nm以下とすることで、塗膜30の平滑性を保持しつつ、耐食性をより向上させることが可能となる。コロイダルシリカの平均粒径は、より好ましくは60nm以下であり、更に好ましくは22nm以下である。
≪ポリエチレンワックス≫
 本実施形態に係る塗膜30が含有することが好ましいポリエチレンワックスは、滑剤として機能するものであり、本実施形態に係る表面処理鋼板1の加工性をより向上させるものである。特に、かかるポリエチレンワックスとして、密度が0.94以上であり、分子量が1000~10000の範囲内であり、かつ、酸価が15 KOHmg/g以下であるポリエチレンワックスを用いることが好ましい。上記のような密度、分子量、酸価を有するポリエチレンワックスを用いることで、表面処理鋼板1の加工性をより一層向上させることが可能となる。
 また、本実施形態に係る塗膜30において、上記のポリエチレンワックスに加えて、ポリオレフィン系滑剤、カルボン酸エステル系滑剤、カルボン酸金属塩、ポリアルキレングリコール系滑剤等の各種の滑剤や、二硫化モリブデン、シリコーン化合物、フッ素化合物等の各種の滑剤粉末が含有されていてもよい。
≪上記成分の含有量≫
 本実施形態に係る塗膜30において、上記エポキシ樹脂、イソシアネート樹脂、シリカ粒子、及び、ポリエチレンワックスの含有量は、以下のような条件を満足することが好ましい。
 すなわち、エポキシ樹脂の含有量は、塗膜固形分に対して(すなわち、塗膜30の全質量に対して)、30.0質量%以上であり、イソシアネート樹脂の含有量は、エポキシ樹脂に対して、質量比で、0.10~2.00であり、シリカ粒子の含有量は、塗膜固形分に対して(すなわち、塗膜30の全質量に対して)、5.0~50.0質量%であり、ポリエチレンワックスの含有量は、塗膜固形分に対して(すなわち、塗膜30の全質量に対して)、0.1~10.0質量%であり、エポキシ樹脂、イソシアネート樹脂、シリカ粒子、及び、ポリエチレンワックスを、合計で100質量%以下となるように含有することが好ましい。
 エポキシ樹脂の含有量を、塗膜固形分(すなわち、塗膜30)の全体質量に対して30.0質量%以上とすることで、塗膜30の脆化を抑制して、塗膜30の加工密着性をより向上させることが可能となる。エポキシ樹脂の含有量は、塗膜固形分に対して、より好ましくは45.0質量%以上であり、更に好ましくは50.0質量%以上である。
 イソシアネート樹脂の含有量を、上記エポキシ樹脂に対して、質量比で0.10以上とすることで、エポキシ樹脂とイソシアネート樹脂とを好ましい架橋状態とさせて、耐食性に優れる塗膜を実現することが可能となる。イソシアネート樹脂の含有量は、上記エポキシ樹脂に対する質量比で、より好ましくは0.15以上であり、更に好ましくは0.20以上である。一方、イソシアネート樹脂の含有量を、上記エポキシ樹脂に対して、質量比で2.00以下とすることで、塗膜30の耐水性、耐アルカリ性を保持しつつ、塗膜30の密着性をより向上させることが可能となる。イソシアネート樹脂の含有量は、上記エポキシ樹脂に対する質量比で、より好ましくは0.90以下であり、更に好ましくは0.50以下である。
 シリカ粒子の含有量を、塗膜固形分(すなわち、塗膜30)の全体質量に対して5.0質量%以上とすることで、塗膜40の耐食性をより向上させることが可能となる。シリカ粒子の含有量は、塗膜固形分に対して、より好ましくは18.0質量%以上であり、更に好ましくは23.0質量%以上である。一方、シリカ粒子の含有量を、塗膜固形分の全体質量に対して50.0質量%以下とすることで、塗膜30の加工密着性の低下を防止することが可能となる。シリカ粒子の含有量は、塗膜固形分に対して、より好ましくは38.0質量%以下であり、更に好ましくは33.0質量%以下である。
 ポリエチレンワックスの含有量を、塗膜固形分(すなわち、塗膜30)の全体質量に対して0.1質量%以上とすることで、塗膜30の表面の摩擦抵抗を低下させて、加工時の塗膜剥離等を防止することが可能となる。ポリエチレンワックスの含有量は、塗膜固形分に対して、より好ましくは1.0質量%以上であり、更に好ましくは1.5質量%以上である。一方、ポリエチレンワックスの含有量を、塗膜固形分の全体質量に対して10.0質量%以下とすることで、ポリエチレンワックスの収縮ムラ模様等の発生を防止して、外観に優れる塗膜30を実現することが可能となる。ポリエチレンワックスの含有量は、塗膜固形分に対して、より好ましくは3.0質量%以下であり、更に好ましくは2.5質量%以下である。
≪その他の成分について≫
 本実施形態に係る塗膜30は、上記のような成分に加えて、更に、レゾール型フェノール樹脂を含有してもよい。塗膜30がレゾール型フェノール樹脂を更に含有することで、より低温(例えば、最高到達温度100~130℃程度の温度)での塗膜形成反応を促進させることができる。この際、レゾール型フェノール樹脂の含有量は、イソシアネート樹脂の含有量に対して、例えば、質量比で0.1~10.0の範囲内とすることが好ましい。これにより、塗膜30の耐アルカリ性の低下を抑制しつつ、より低温での塗膜形成反応の促進が可能となる。
 また、本実施形態に係る塗膜30は、上記のような成分に加えて、防錆顔料、体質顔料、着色顔料、防錆剤、分散安定化剤等を更に含有してもよい。
≪厚みについて≫
 本実施形態に係る塗膜30において、塗膜30の厚み(図1A及び図1Bにおけるd1)は、0.5~2.0μmの範囲内である。塗膜30の厚みd1が0.5μm未満である場合には、塗膜30の厚みが薄すぎ、表面処理鋼板1が十分な耐食性を示すことができない。塗膜30の厚みd1を0.5μm以上とすることで、表面処理鋼板1がガソリンをはじめとする各種の燃料に曝されたとしても、表面処理鋼板1は優れた耐食性を発現することができる。塗膜30の厚みd1は、好ましくは0.6μm以上であり、より好ましくは0.7μm以上である。
 一方、塗膜30の厚みd1が2.0μmを超える場合には、表面処理鋼板1のスポット溶接性や外観が低下する可能性があるため、好ましくない。塗膜30の厚みd1を2.0μm以下とすることで、スポット溶接性や外観の低下を抑制しつつ、優れた耐食性を発現させることが可能となる。塗膜30の厚みd1は、好ましくは1.5μm以下である。
 ここで、塗膜30の厚みd1は、断面からの直接観察により測定することが可能である。具体的には、常温乾燥型エポキシ樹脂中に、着目する表面処理鋼板を、厚み方向の断面が観察可能なように埋め込み、その埋め込み面を機械研磨し、更に鏡面状態に仕上げた後に、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)で観察する。任意の複数の位置(例えば、10箇所)で厚みを測定し、得られた複数の厚みの平均値を、塗膜30の厚みとすればよい。その際、エネルギー分散型X線分光法(Energy dispersive X-ray spectrometry:EDS)や電子線プローブマイクロアナライザー(Electron Probe Micro Analyzer:EPMA)による元素マッピングと組み合わせて塗膜30を判別しても良い。
 また、膜厚は、高周波グロー放電発光分光法(RF-GD-OES)により、表面処理鋼板の表面側から鋼板側への深さプロファイルを測定し、塗膜30の部分の深さプロファイルに相当するスパッタリング時間と、前述の断面からのSEM観察による塗膜30の厚みと、を照合することで、単位スパッタリング時間あたりの塗膜30の厚みへと換算することができる。
 ここで、既に燃料タンク等の各種部品に加工されている状態の表面処理鋼板から、上記の塗膜30の詳細について特定する場合には、着目する部品において、各種の溶接等といった接合処理や絞り加工や曲げ加工等の加工処理が施されていない部位から試験片を切り出し、分析対象物とすればよい。この際、切り出す試験片の大きさは、試験片を平板状としたときの大きさで、例えば50×50mm程度とすればよい。その上で、得られた試験片を用いて、各種の測定を実施すればよい。その上で、得られた試験片を用いて、各種の測定を実施すればよい。
 例えば、試験片のうち塗膜30に対応する部分に、上記のような成分がどのような含有量で含有されているかを特定する場合には、塗膜30に対応する部分を、フーリエ変換赤外分光法(Fourier transform Infrared Spectroscopy:FT-IR)によって分析し、得られる赤外吸収スペクトルにおいて、エポキシ基やイソシアネート基に由来するピークが検出されるか否かに基づいて、特定することができる。得られる赤外吸収スペクトルにおいて、エポキシ基に由来するピークが検出されている場合に、着目する塗膜30はエポキシ樹脂を含有していると判断することができる。また、得られる赤外吸収スペクトルにおいて、イソシアネート基に由来するピークが検出されている場合に、着目する塗膜30はイソシアネート樹脂を含有していると判断することができる。
 また、エポキシ樹脂及びイソシアネート樹脂の含有量は、エポキシ樹脂及びイソシアネート樹脂の混合比率が既知のエポキシ樹脂/イソシアネート樹脂混合塗膜を予め作製し、FT-IRによって、かかる混合塗膜についての、エポキシ基に由来するピークのピーク強度及びイソシアネート基に由来するピークのピーク強度の検量線を作成しておく。その上で、上記のようにして得られたFT-IRによる分析において、得られた各ピークのピーク強度から、エポキシ樹脂及びイソシアネート樹脂の含有量を特定することができる。
 また、エポキシ樹脂の数平均分子量は、以下のようにして特定することが可能である。すなわち、試験片の塗膜30に対応する部分からサンプルを採取し、かかるサンプルについて、電解脱離質量分析法(Field Desorption-MassSpectrometry:FD-MS)により、樹脂の分子構造をユニット化して解析することで、その分子量分布を把握することが可能である。
 また、ポリエチレンワックスの存在有無は、加熱した溶剤(より詳細には、2-ブタノンを、80℃程度に加熱したもの)に試験片を浸漬することで、ポリエチレンワックスを溶剤中に溶出させて分離し、得られた抽出物をFT-IRにより分析し、得られた赤外吸収スペクトルにメチレン基由来のピークが検出されるか否かに基づいて、特定することができる。得られる赤外吸収スペクトルにおいて、メチレン基に由来するピークが検出されている場合に、着目する塗膜30はポリエチレンワックスを含有していると判断することができる。また、ポリエチレンワックスの含有比率は、上記のようなポリエチレンワックスの抽出前後の質量差から、特定することが可能である。
 また、シリカ粒子の存在有無は、例えば、試験片の塗膜30に対応する部分について、蛍光X線分析法等の元素分析法により、元素Si、Oの存在を確認した上で、塗膜30に対応する部分についてFT-IRによる分析を行った場合に、得られる赤外吸収スペクトルにSi-O結合に由来するピークが検出されるか否かに基づいて、特定することができる。元素分析法により元素Si、Oの存在が確認され、かつ、赤外吸収スペクトルにおいてSi-O結合に由来するピークが検出された場合に、着目する塗膜30はシリカ粒子を含有していると判断することができる。
 また、シリカ粒子の平均粒径は、集束イオンビーム(Focused Ion Beam:FIB)やウルトラマイクロトーム(Ultra Microtome)によって塗膜の縦断面を切り出し、透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope:TEM)によってシリカ粒子を観察することで、シリカ粒子の平均粒径を算出することができる。シリカ粒子の含有量は、塗膜30を蛍光X線分析によって、例えば30mmφの領域を分析したときのSi量から、シリカ粒子の含有量に換算することで、算出することができる。
[Si濃化領域について]
 本実施形態に係る表面処理鋼板1は、以下で改めて説明するように、鋼板の表面にめっき層を形成した後、めっき層上に塗膜を形成するための塗料を塗布するか(図1Aに示した構成の場合)、又は、鋼板の表面にめっき層を形成した後、めっき層上に化成処理皮膜を形成し、かかる化成処理皮膜上に、塗膜を形成するための塗料を塗布する(図1Bにしめした構成の場合)ことで製造される。ここで、塗料を固化させて塗膜とする際には、塗布後の鋼板に対して、所定の熱処理が施される。
 本実施形態に係る表面処理鋼板1が、以下で詳述するような化成処理皮膜層40を有する場合、上記のような塗料の塗布の際には、下層の化成処理皮膜がエッチングされ、化成処理皮膜中の成分が塗膜にも拡散することが多い。また、かかる熱処理の際には、化成処理皮膜層40の有無によらず、めっき層の成分や、塗料の成分等が、相互拡散していく。
 ここで、先だって説明したように、本実施形態に係るめっき層20では、塗膜30側に向かうほど、Znの濃度が高くなるような濃度勾配を有している。上記のようなエッチングや熱処理において、詳細なメカニズムは不明であるが、上記のようなZnの偏在状態に起因して、塗膜30の成分の一つであるSiが塗膜30とめっき層20との間(または、エッチングや熱処理の程度によっては、塗膜30と化成処理皮膜30との間)の界面に濃化していき、図2に模式的に示したようなSi濃化領域50が形成される。なお、図2では、Si濃化領域50が、塗膜30とめっき層20との間に形成されている場合を例に挙げて、図示を行っている。また、図2では、図面作成の都合上、あたかもSi濃化領域50が塗膜30とは異なる領域であるかのように図示しているが、Si濃化領域50は、塗膜30の一部として存在する領域であり、図2中にSi濃化領域50のめっき層20とは反対側の境界を破線で示したように、塗膜層30との間での明確な境界が存在するわけではない。
 このようなSi濃化領域50は、Siが多く存在していることによって、表面処理鋼板1に対し成形加工処理によって引張伸びが付与された際に、加えられた引張伸びに対して、ある程度追随するようになる。また、かかるSi濃化領域50が存在することで、下層の化成処理層40やめっき層20との間の密着性も向上する。その結果、塗膜30と、めっき層20又は化成処理皮膜40との間の密着性において、有利に作用するようになる。
 ここで、上記のようなSi濃化領域50の存在については、以下のようにして確認することができる。すなわち、高周波グロー放電発光分光法により、塗膜40の表面からめっき層20と鋼板10との界面程度までの範囲を測定し、Siの深さプロファイルを得る。その上で、得られたSiの深さプロファイルにおいて、塗膜30のめっき層20側において、Siのピークが存在していることで、かかるSi濃化領域50存在を確認することができる。
 なお、上記のピークとは、塗膜30の厚み方向の中央でのSiの強度に対し、塗膜30のめっき層20側での界面付近で、Siの強度が1.1倍以上となっている部分のことを意味する。なお、かかるSiのピークは、塗膜30において、めっき層20側の界面から、塗膜30の厚み方向中央に向かって塗膜30の厚みの1/3以内に存在するものとする。
 ここで、既に燃料タンク等の各種部品に加工されている状態の表面処理鋼板から、上記のSi濃化領域50について特定する場合には、着目する部品において、各種の溶接等といった接合処理や絞り加工や曲げ加工等の加工処理が施されていない部位から試験片を切り出し、分析対象物とすればよい。この際、切り出す試験片の大きさは、試験片を平板状としたときの大きさで、例えば50×50mm程度とすればよい。その上で、得られた試験片を用いて、上記のような測定を実施すればよい。
[引張伸びを付与した際の塗膜の割れについて]
 本実施形態に係る表面処理鋼板1に対して、引張伸びを付与した際の塗膜の割れについて、図3を参照しながら説明する。図3は、本実施形態に係る表面処理鋼板に対して引張伸びを付与した後に生じる割れについて説明するための説明図である。
 本実施形態に係る表面処理鋼板1は、10%の引張伸びを付与した後に、厚み方向に切断した断面を観察した際に、厚み方向に対して直交する方向に長さ60μmの領域内において、めっき層20に生じた割れの長さの総和に対する、塗膜30に生じた割れの長さの総和の比率が、80%以下となる。
 以下、図3を参照しながら、具体的に説明する。なお、図3では、表面処理鋼板1が、めっき層20、化成処理皮膜40及び塗膜30を有している場合を例に挙げて、図示を行っている。
 表面処理鋼板1に対して10%の引張伸びを付与した後に、厚み方向に切断した断面を、顕微鏡により観察する。その際、厚み方向に対して直交する方向(図3における引張方向)に、長さ60μmの領域が観察可能なような倍率で、観察を行うものとする。
 表面処理鋼板1に対して付与した10%の引張伸びにより、めっき層20、化成処理皮膜40、塗膜30には、破断した部分が存在するようになる。この際、各破断部分について、厚み方向に対して直交する方向に沿った長さを、割れの長さと定義する。
 図3に示した例では、めっき層20において、長さがLaである割れと、長さがLbである割れと、長さがLcである割れの3種類が存在している。そのため、長さ60μmの領域内において、めっき層20に生じた割れの長さの総和は、(La+Lb+Lc)となる。一方、塗膜30においては、長さがL1である割れが存在している。そのため、長さ60μmの領域内において、塗膜40に生じた割れの長さの総和は、L1となる。
 従って、図3に示した例では、めっき層20に生じた割れの長さの総和に対する、塗膜30に生じた割れの長さの総和の比率は、{L1/(La+Lb+Lc)}×100[単位:%]となる。
 上記のような観察を、複数の視野(例えば、10視野)で実施し、各視野について、上記のような比率を算出する。その上で、各視野から得られた比率を観察視野数で平均し、めっき層20に生じた割れの長さの総和に対する、塗膜30に生じた割れの長さの総和の比率として取り扱う。
 かかる比率が80%超となる場合には、引張伸びに対して塗膜30が追随できない結果、塗膜30の割れが大きくなりすぎて、十分な耐食性を発現することができない。かかる比率が80%以下となることで、表面処理鋼板1は、成形加工後であっても、優れた耐食性を示すようになる。かかる比率は、好ましくは60%以下であり、より好ましくは50%以下であり、更に好ましくは40%以下である。一方、かかる比率は、小さければ小さいほどよく、その下限値は0%であってもよい。
[化成処理皮膜40について]
 本実施形態に係る化成処理皮膜40は、必要に応じて、めっき層20上に設けられるものであり、めっき層20と、塗膜30との間の密着性を向上させるとともに、表面処理鋼板1の耐食性を向上させるために設けられる層である。
 ここで、本実施形態に係る化成処理皮膜40は、元素Crを含有する、いわゆるクロメート皮膜であってもよいし、元素Crを含有しない、いわゆるクロメートフリー皮膜であってもよい。
 化成処理皮膜40として、クロメート皮膜を設ける場合には、かかるクロメート皮膜は、電解型クロメート処理、浸漬型クロメート処理、塗布型クロメート処理、反応型クロメート処理等といった通常の処理方法に従って、形成すればよい。
 浸漬型クロメート処理、塗布型クロメート処理、反応型クロメート処理の際には、Cr6+、Cr3+を主成分として、更に、SiOやTiOなどの無機コロイド類、リン酸やモリブデン酸などの酸類やその塩類、フッ化物、水溶性もしくはエマルジョン型の有機樹脂を含有するクロメート処理液を用いることが可能である。また、電解型クロメート処理の際には、Cr6+、Cr3+を主成分として、他に硫酸やハロゲンイオンを含有するクロメート処理液や、かかる成分に加えて、更に、SiOやTiOなどの無機コロイド類、CoやZnなどの金属イオンを含有するクロメート処理液を用いることが可能である。
 上記のようなクロメート処理液を用いて形成されるクロメート皮膜は、水可溶分が5%以下の難溶性クロメート皮膜であることが好ましい。難溶性のクロメート皮膜を形成することで、表面処理鋼板に対して事後的に施される化成処理や電着塗装の際に、これら処理のための処理液中へのクロム溶出を防止することが可能となる。クロメート皮膜から溶出するクロムは、皮膜中のCr6+に起因するため、難溶性クロメート皮膜を得るには、Cr3+を主体とするクロメート処理液を用いて、処理を行えばよい。かかる処理において、難溶性クロメート皮膜が形成されやすい電解型クロメート処理や反応型クロメート処理が有利であるが、浸漬型クロメート処理や塗布型クロメート処理においても、リン酸やコロイド類によってCr6+を固定するなどの工夫により、難溶性クロメート皮膜を得ることができる。
 また、化成処理皮膜40として、いわゆるクロメートフリー皮膜を設ける場合には、樹脂を含有し、更に、必要に応じて、シランカップリング剤、ジルコニウム化合物、シリカ、リン酸及びその塩、フッ化物、バナジウム化合物、並びに、タンニン又はタンニン酸からなる群より選択される何れか一つ以上を含有する皮膜を形成すればよい。これら物質を含有することで、更に、化成処理液塗布後の成膜性、水分や腐食性イオン等の腐食因子に対する皮膜のバリア性(緻密性)、及び、鋼板の表面への皮膜密着性などが向上し、皮膜の耐食性の底上げに寄与する。
 特に、クロメートフリー皮膜が、シランカップリング剤、又は、ジルコニウム化合物の何れか一つ以上を含有すると、クロメートフリー皮膜内に架橋構造を形成し、鋼板表面との結合についても強化するため、皮膜の密着性やバリア性を更に向上させることが可能となる。
 また、クロメートフリー皮膜が、シリカ、リン酸及びその塩、フッ化物、又は、バナジウム化合物の何れか一つ以上を含有すると、インヒビターとして機能し、鋼板表面に沈殿皮膜や不動態皮膜を形成することで、耐食性を更に向上させることが可能となる。
 以下では、上記のようなクロメートフリー皮膜が含みうる各構成成分の詳細について、例を挙げながら説明する。
≪樹脂≫
 樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂等といった、公知の有機樹脂を使用することができる。鋼板との密着性を更に高めるためには、分子鎖中に強制部位や極性官能基をもつ樹脂(ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等)の少なくとも一つを使用することが好ましい。樹脂は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 クロメートフリー皮膜における樹脂の含有量は、例えば、皮膜固形分に対して、0質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましい。これにより、耐食性を向上させることができる。また、クロメートフリー皮膜における樹脂の含有量は、例えば、皮膜固形分に対して、85質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることが更に好ましい。樹脂の含有量を85質量%以下とすることで、耐食性以外の皮膜として求められる性能を担保しつつ、皮膜の耐食性を向上させることができる。
≪シランカップリング剤≫
 シランカップリング剤としては、例えば、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、N-β-(N-ビニルベンジルアミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β-(N-ビニルベンジルアミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-β-(N-ビニルベンジルアミノエチル)-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-β-(N-ビニルベンジルアミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ-メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、γ-クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ-クロロプロピルトリエトキシシラン、γ-クロロプロピルメチルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、γ-アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ-アニリノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-アニリノプロピルトリエトキシシラン、γ-アニリノプロピルメチルジエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、オクタデシルジメチル[3-(トリメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、オクタデシルジメチル[3-(メチルジメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、オクタデシルジメチル[3-(トリエトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、オクタデシルジメチル[3-(メチルジエトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、γ-クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン等を挙げることができる。クロメートフリー皮膜を形成するための化成処理剤中のシランカップリング剤の添加量は、例えば、2~80g/Lとすることができる。シランカップリング剤の添加量を2g/L以上とすることで、鋼板表面との密着性を向上させて、塗膜の加工密着性を向上させることが可能となる。また、シランカップリング剤の添加量を80g/L以下とすることで、皮膜の凝集力を保持させて、塗膜の加工密着性を向上させることが可能となる。上記に例示したようなシランカップリング剤は、1種で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
≪ジルコニウム化合物≫
 ジルコニウム化合物としては、例えば、ジルコニウムノルマルプロピレート、ジルコニウムノルマルブチレート、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ジルコニウムモノアセチルアセトネート、ジルコニウムビスアセチルアセトネート、ジルコニウムモノエチルアセトアセテート、ジルコニウムアセチルアセトネートビスエチルアセトアセテート、ジルコニウムアセテート、ジルコニウムモノステアレート、炭酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウムアンモニウム、炭酸ジルコニウムカリウム、炭酸ジルコニウムナトリウム等を挙げることができる。クロメートフリー皮膜を形成するための化成処理剤中のジルコニウム化合物の添加量は、例えば、2~80g/Lとすることができる。ジルコニウム化合物の添加量を2g/L以上とすることで、鋼板表面との密着性を向上させて、塗膜の加工密着性を向上させることが可能となる。また、ジルコニウム化合物の添加量を80g/L以下とすることで、皮膜の凝集力を保持させて、塗膜の加工密着性を向上させることが可能となる。かかるジルコニウム化合物は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
≪シリカ≫
 シリカとしては、例えば、日産化学株式会社製の「スノーテックスN」、「スノーテックスC」、「スノーテックスUP」、「スノーテックスPS」、株式会社ADEKA製の「アデライトAT-20Q」等の市販のシリカゲル、又は、日本アエロジル株式会社製のアエロジル#300等の粉末シリカを用いることができる。シリカは、必要とされる塗装金属板の性能に応じて、適宜選択することができる。クロメートフリー皮膜を形成するための化成処理剤中のシリカの添加量は、1~40g/Lとすることが好ましい。シリカの添加量を1g/L以上とすることで、塗膜の加工密着性を向上させることが可能となる。また、シリカの添加量を40g/L以下とすることで、コストの増加を抑制しつつ、加工密着性及び耐食性の効果の両立を図ることが可能となる。
≪リン酸及びその塩≫
 リン酸及びその塩としては、例えば、オルトリン酸、メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、四リン酸等のリン酸類及びそれらの塩、リン酸三アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム等のアンモニウム塩、アミノトリ(メチレンホスホン酸)、1-ヒドロキシエチリデン-1,1-ジホスホン酸、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)等のホスホン酸類及びそれらの塩、フィチン酸等の有機リン酸類及びそれらの塩等が挙げられる。なお、リン酸の塩として、アンモニウム塩以外の塩としては、Na、Mg、Al、K、Ca、Mn、Ni、Zn、Fe等との金属塩が挙げられる。リン酸及びその塩は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 なお、リン酸及びその塩の含有量は、皮膜固形分に対して、0質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましい。また、リン酸及びその塩の含有量は、皮膜固形分に対して、20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましい。リン酸及びその塩の含有量が20質量%以下となることで、皮膜の脆化を防止でき、表面処理鋼板を成形加工する際の皮膜の加工密着性の低下を防止することが可能となる。
≪フッ化物≫
 フッ化物としては、例えば、ジルコンフッ化アンモニウム、ケイフッ化アンモニウム、チタンフッ化アンモニウム、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等を挙げることができる。かかるフッ化物は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 なお、フッ化物の含有量は、皮膜固形分に対して、0質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましい。また、フッ化物の含有量は、皮膜固形分に対して、20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましい。フッ化物の含有量が20質量%以下となることで、皮膜の脆化を防止でき、表面処理鋼板を成形加工する際の皮膜の加工密着性の低下を防止することが可能となる。
≪バナジウム化合物≫
 バナジウム化合物としては、例えば、五酸化バナジウム、メタバナジン酸、メタバナジン酸アンモニウム、メタバナジン酸ナトリウム、オキシ三塩化バナジウム等の5価のバナジウム化合物を還元剤で2~4価に還元したバナジウム化合物、三酸化バナジウム、二酸化バナジウム、オキシ硫酸バナジウム、オキシ蓚酸バナジウム、バナジウムオキシアセチルアセトネート、バナジウムアセチルアセトネート、三塩化バナジウム、リンバナドモリブデン酸、硫酸バナジウム、二塩化バナジウム、酸化バナジウム等の酸化数4~2価のバナジウム化合物等を挙げることができる。かかるバナジウム化合物は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 なお、バナジウム化合物の含有量は、皮膜固形分に対して、0質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましい。また、バナジウム化合物の含有量は、皮膜固形分に対して、20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましい。バナジウム化合物の含有量が20質量%以下となることで、皮膜の脆化を防止でき、表面処理鋼板を成形加工する際の皮膜の加工密着性の低下を防止することが可能となる。
≪タンニン又はタンニン酸≫
 タンニン又はタンニン酸は、加水分解できるタンニン、縮合タンニンのいずれも用いることができる。タンニン及びタンニン酸の例としては、ハマメタタンニン、五倍子タンニン、没食子タンニン、ミロバランのタンニン、ジビジビのタンニン、アルガロビラのタンニン、バロニアのタンニン、カテキン等を挙げることができる。クロメートフリー皮膜を形成するための化成処理剤中のタンニン又はタンニン酸の添加量は、2~80g/Lとすることができる。タンニン又はタンニン酸の添加量を2g/L以上とすることで、鋼板表面との密着性を向上させて、塗膜の加工密着性を向上させることができる。また、タンニン又はタンニン酸の添加量の添加量を80g/L以下とすることで、皮膜の凝集力を保持させて、塗膜の加工密着性を向上させることができる。
 以上説明したような化成処理皮膜40の厚み(図1Bにおけるd2)は、10~1000nmとすることが好ましい。かかる厚みd2とすることで、鋼板10との間、及び、塗膜30との間の密着性、並びに、耐食性をより向上させることが可能となる。
 ここで、化成処理皮膜40の厚みd2は、透過型電子顕微鏡(TEM)により、めっき層20から塗膜30まで領域付近を観察することで測定できる。かかる観察は、表面処理鋼板1の厚み方向の構造が観察可能な状態で露出している側面を観察することで実施してもよいし、表面処理鋼板1を厚み方向に切断した断面を観察することで実施してもよい。
 また、上記のようなTEMによる観察に換えて、高周波周波グロー放電発光分光法(RF-GD-OES)の測定によっても測定することが可能である。より詳細には、化成処理皮膜40に含まれうる元素(例えば、クロメート含有皮膜の場合はクロム、クロメートフリー皮膜の場合はクロム以外の皮膜由来の元素)が検出されるか否かにより、化成処理皮膜40の有無を確認することができる。また、化成処理皮膜40に含まれうる元素の強度から化成処理皮膜40の厚みを求めることができる。
 なお、既に燃料タンク等の各種部品に加工されている状態の表面処理鋼板から、上記の化成処理皮膜40について特定する場合には、着目する部品において、各種の溶接等といった接合処理や絞り加工や曲げ加工等の加工処理が施されていない部位から試験片を切り出し、分析対象物とすればよい。この際、切り出す試験片の大きさは、試験片を平板状としたときの大きさで、例えば50×50mm程度とすればよい。
 以上、図1~図3を参照しながら、本実施形態に係る表面処理鋼板1について、詳細に説明した。
(表面処理鋼板の製造方法について)
 続いて、以上説明したような、本実施形態に係る表面処理鋼板の製造方法について、図4を参照しながら説明する。図4は、本実施形態に係る表面処理鋼板の製造方法の流れの一例を示した流れ図である。
 本実施形態に係る表面処理鋼板の製造方法は、図4に示したように、前処理工程(ステップS11)と、電気めっき工程(ステップS13)と、洗浄工程(ステップS15)と、化成処理工程(ステップS17)と、洗浄工程(ステップS19)と、塗膜形成工程(ステップS21)と、を有する。
 前処理工程(ステップS11)は、母材となる鋼板に対して、アルカリ脱脂処理、水洗処理、酸洗処理等をはじめとする各種の前処理を施して、清浄な鋼板表面とするための工程である。かかる前処理工程については、特に規定されるものではなく、通常の処理方法に従えばよい。
 電気めっき工程(ステップS13)は、母材となる鋼板の表面に、電気めっき法により、めっき層を形成する工程である。かかる電気めっき工程では、所望のめっき組成を実現可能な成分を有するめっき浴(Ni、及び、必要に応じてその他の元素等を含有し、残部がZnであるめっき浴)を準備し、かかるめっき浴と、鋼板とを用いて、所定の電流密度、通電時間により、電気めっきが行われる。
 ここで、めっき浴の浴温としては、50~70℃とすることが好ましい。また、電流密度としては、5~100A/dmとすることが好ましい。また、通電時間としては、10~100秒とすることが好ましく、12~50秒とすることがより好ましい。
 また、本実施形態に係る電気めっき工程(ステップS13)では、上記のようなめっき浴を保持した複数のセルを用い、鋼板を連続的に通板させながら電気めっきが行われるが、鋼板の進行方向下流側のセルにおける亜鉛濃度を、進行方向上流側のセルにおける亜鉛濃度よりも濃くしておく。具体的には、Znイオンの濃度を、全めっきセルの平均値に対し、下流側セルでは1.1倍以上という条件を満足するようにしておく。また、電流密度は、全めっきセルの平均値に対し、下流側セルでは1.0倍未満という条件を満足するようにしておく。更に、下流側セルの数は、全セル数の5%以上20%以下とする。その上で、上記のような通電時間で処理を行う。これにより、先だって説明したような、塗膜30側の界面近傍におけるZnの濃度勾配が実現される。
 なお、かかる電気めっき工程におけるめっきの付着量については、先だって説明したようなめっき層20の付着量が実現可能なように、2~50g/mの範囲内とすることが好ましい。
 洗浄工程(ステップS15)は、電気めっき工程を経た後の鋼板に対して、洗浄処理を施す工程である。かかる洗浄工程については、特に規定されるものではなく、通常の処理方法に従えばよい。
 化成処理工程(ステップS17)は、洗浄工程を経た後の鋼板(より詳細には、めっき層の形成された鋼板)に対して、必要に応じて化成処理を施して、化成処理皮膜(クロメート皮膜、又は、クロメートフリー皮膜)を形成する工程である。
 かかる化成処理工程については、先だって説明したような処理液を用いて、先だって説明したような厚みが実現されるように、通常の処理方法に従って実施すればよい。
 洗浄工程(ステップS19)は、化成処理工程を経た後の鋼板に対して、洗浄処理を施す工程である。かかる洗浄工程については、特に規定されるものではなく、通常の処理方法に従えばよい。
 塗膜形成工程(ステップS21)は、洗浄工程を経た鋼板(より詳細には、めっき層及び化成処理皮膜の形成された鋼板)に対して、塗膜を形成するための処理を施す工程である。
 かかる工程に際して、先だって説明したような塗膜30の成分の含有量が実現可能となるように、塗膜形成用の塗料が準備される。かかる塗料では、先だって説明したような塗膜30の各成分が、有機溶剤に溶解又は分散されている。
 ここで、本実施形態に係る塗膜形成工程では、かかる有機溶剤として、ケトン系有機溶媒を用いることが好ましい。ケトン系有機溶媒を塗料質量の40質量%以上となるように含有させ、かつ、塗料固形分濃度を10~50質量%となるように調整することで、均一な塗膜を容易に形成することが可能となる。
 かかるケトン系有機溶媒としては、例えば、メチルイソブチルケトン、アセトンシクロヘキサノン、イソホロン等を挙げることができるが、上記以外のケトン系有機溶媒についても、用いることが可能である。ただし、かかる溶媒を選択するにあたっては、イソシアネート樹脂と反応しうる溶媒を選択しないようにすることが肝要である。
 以上のようにして準備した塗料を、ロールコート法、カーテンフローコート法等の各種の方法により、洗浄工程を経た後の鋼板の表面に塗布する。この際、塗布した塗料の厚みは、乾燥後の塗膜30の厚みが0.5~2.0μmの範囲内となるように、適宜調整することが好ましい。
 なお、上記のような塗料を塗布する際に、めっき層20が設けられた鋼板(または、めっき層20及び化成処理皮膜40が設けられた鋼板)を、予熱しておく。このような予熱処理により、塗膜30に由来するSiと、めっき層20や化成処理皮膜40との間の反応性が高まり、先だって説明したようなSi濃化領域を実現することが可能となる。
 なお、塗料を塗布する際の予熱の温度は、塗布する塗料の温度に応じて決定する。より詳細には、塗布する塗料の温度に対し、+3℃以上の温度に、塗布対象の鋼板を予熱しておく。予熱の温度は、好ましくは、塗布する塗料の温度に対して、+5℃以上である。
 一方、塗布対象の鋼板の予熱温度が高すぎると、接触する塗料の乾燥や硬化が促進され、塗布する塗膜の成分が変化する。そのため、塗布対象の鋼板の予熱温度は、塗布する塗料の温度に対し、+30℃以下とする。予熱の温度は、好ましくは、塗布する塗料の温度に対して、+20℃以下である。
 続いて、塗料を塗布した後の鋼板を、例えば、最高到達温度100~200℃の範囲内で、10~60秒間保持することで、塗料中の溶媒を揮発させるとともに、塗料固形分を乾燥・固化させて、塗膜30を形成させる。また、かかる熱処理工程に際して、塗料に含まれる成分や、化成処理皮膜に含まれる成分や、めっき層に含まれる成分等が熱拡散し、最終的に、先だって説明したようなSi濃化領域50が形成されるようになる。
 以上のような工程を経ることで、先だって説明したような、本実施形態に係る表面処理鋼板1が製造されることとなる。
 以上、図4を参照しながら、本実施形態に係る表面処理鋼板の製造方法について、詳細に説明した。
 以下では、実施例及び比較例を示しながら、本発明に係る表面処理鋼板について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明に係る表面処理鋼板の一例にすぎず、本発明に係る表面処理鋼板が、下記の例に限定されるものではない。
(1)亜鉛-ニッケルめっき鋼板
 めっき鋼板には、冷延鋼板(日本製鉄株式会社製)上に、電気めっきにより亜鉛-ニッケルめっきを所定のニッケル含有量となるように形成したものを使用した。なお、めっき付着量は、片面当たりのめっき付着量である。以下の亜鉛-ニッケルめっき鋼板のめっき層を、市販のオルト珪酸ソーダ系アルカリ洗浄液を用いて5秒間スプレー脱脂処理し、水洗、乾燥した。なお、上記の電気めっきを実施した設備において、下流側セルの数が、全セル数に占める割合は、7%であった。また、下流側セルのZn濃度比及び電流密度比を、以下の表1-1~表1-3に示した。
(2)化成処理及び塗装処理
 クロメート化成処理液及び塗料を準備した。
 クロメート化成処理では、電解クロメート処理により、液温50~70℃、電流密度5~100A/dmの範囲で電解を行った。その後、各めっき鋼板を、水洗、乾燥した。
 また、以下に示すエポキシ樹脂、イソシアネート樹脂、シリカ粒子、及び、ポリエチレンワックスを用いて、これら成分が所定の割合となるように調合し、塗料とした。なお、表1-1~表1-3中で示す含有量は、塗膜(固形分)における含有量を示したものである。
[エポキシ樹脂]
 エポキシ樹脂A:三菱ケミカル株式会社製No.1007、分子量:2900、エポキシ当量:1750-2200
 エポキシ樹脂B:三菱ケミカル株式会社製No.827、分子量:360、エポキシ当量:180-190
 エポキシ樹脂C:三菱ケミカル株式会社製No.1001、分子量:900、エポキシ当量:450-500
 エポキシ樹脂D:DIC株式会社製H-360、分子量:25000
 エポキシ樹脂E:三菱ケミカル株式会社製No.4250、分子量:60000、エポキシ当量:7500-8900
[イソシアネート樹脂]
 イソシアネートA:東ソー株式会社製ヘキサメチレンジイソシアネート
 イソシアネートB:アセト酢酸エチルブロック体
[シリカ粒子]
<ヒュームドシリカ>
 ヒュームドシリカA:日本アエロジル株式会社製アエロジル300(平均粒径:7nm)
 ヒュームドシリカB:日本アエロジル株式会社製アエロジル200(平均粒径:12nm)
 ヒュームドシリカC:日本アエロジル株式会社製アエロジルR972CF(平均粒径:16nm)
 ヒュームドシリカD:日本アエロジル株式会社製アエロジルMOX80(平均粒径:30nm)
 ヒュームドシリカE:日本アエロジル株式会社製アエロジルOX50(平均粒径:40nm)
<コロイダルシリカ>
 コロイダルシリカA:日産化学株式会社製スノーテックスN(平均粒径:12nm)
コロイダルシリカB:日産化学株式会社製スノーテックスST-NXS(平均粒径:5nm)
コロイダルシリカC:日産化学株式会社製スノーテックスST-NS(平均粒径:9nm)
コロイダルシリカD:日産化学株式会社製スノーテックスST-N-40(平均粒径:22nm)
コロイダルシリカE:日産化学株式会社製スノーテックスST-YL(平均粒径:60nm)
コロイダルシリカF:日産化学株式会社製スノーテックスMP-2040(平均粒径:200nm)
コロイダルシリカG:日産化学株式会社製スノーテックスMP-454M(平均粒径:450nm)
[ポリエチレンワックス]
 クラリアントケミカルズ株式会社製CERIDUST3620
 上記のように調整した塗料をロールコーターにより塗布し、最高到達温度(PMT)165~185℃の範囲内で、10~60秒間保持することで乾燥・固化させた。乾燥・固化後の塗膜厚を、表1-1~表1-3に示す。なお、塗料を塗布する前の板温及び塗料に対する温度、後加熱板温についても、表1-1~表1-3にあわせて示した。
 以上のようにして得られた各表面処理鋼板について、先立って説明した方法にて、GD-OESによるめっき層のZnの濃度勾配及びSi濃化領域の測定を実施した。得られた結果は、表1-1~表1-3にあわせて示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 また、得られた各表面処理鋼板について、3種類の観点から加工後耐食性の評価を行った。各評価について、評価方法及び評価基準は、以下の通りである。得られた結果を、以下の表2-1~表2-3にまとめて示した。
<加工後耐食性(球頭張り出し)>
 各表面処理鋼板から試験片を切り出し、エリクセン試験機にて高さ7mmまで球頭張り出しをした後、塩水噴霧試験(JIS Z 2371:2015)を500時間行い、球頭張り出し部の白錆発生面積率で評価した。端面及び裏面部はシールして評価に供した。評点2以上を合格とした。
[評価基準]
 評点5:5%以下
   4:5%超7%以下
   3:7%超10%以下
   2:10%超12%以下
   1:12%超
<加工後耐食性(脱脂後球頭張り出し)>
 各表面処理鋼板から試験片を切り出し、市販のオルト珪酸ソーダ系アルカリ洗浄液を用いて、60℃で2分間スプレー脱脂したのち、エリクセンにて高さ7mmまで球頭張り出しをした。その後、塩水噴霧試験(JIS Z 2371:2015)を500時間行い、球頭張り出し部の白錆発生面積率で評価した。端面及び裏面部はシールして評価に供した。評点2以上を合格とした。
[評価基準]
 評点5:5%以下
   4:5%超7%以下
   3:7%超10%以下
   2:10%超12%以下
   1:12%超
<加工後耐食性(円筒溶剤浸漬)>
 各表面処理鋼板から試験片を切り出し、円筒カップ絞り加工をポンチ径:50mmφ、ポンチの肩R:5mm、ブランク径:100mmφ、絞り比:2.0、押え圧:1tの条件で絞り抜くことで実施した。なお塗装面は円筒の内側とした。上記円筒カップ絞り成形によって得られた成形品のカップ内に、下記試験液を40mL入れて45℃、1000時間静置し、孔食深さを測定した。評点2以上を合格とした。
 試験液:劣化ガソリン+10%水溶液(ギ酸100ppm、酢酸200ppm、塩化物イオン100ppm)
[評価基準]
 評点5:0.005mm以下
   4:0.005mm超0.010mm以下
   3:0.010mm超0.015mm以下
   2:0.015mm超0.020mm以下
   1:0.020mm超
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 上記表2-1~表2-3から明らかなように、本発明の実施例に該当する表面処理鋼板は、3種類の加工後耐食性に関する評価結果のそれぞれが、合格となる結果を示した一方で、本発明の比較例に該当する表面処理鋼板は、3種類の加工後耐食性の評価結果の少なくとも何れかについて、不合格となるものが存在した。
 例えば、No.1、2の比較例は、めっき層を形成する際の下流側セルの条件が適切ではなかったために、めっき層中におけるZnの濃度勾配が適切な状態とならなかった結果、所望の加工後耐食性が実現できなかった。また、No.9、14の比較例は、塗膜を形成する際の予熱が適切ではなかったために、塗膜中におけるSiの濃化状態が適切な状態とならなかった結果、所望の加工後耐食性が実現できなかった。
 以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
 今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではない。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲、後述するような本発明の技術的範囲に属する構成及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。例えば、上記実施形態の構成要件は、その効果を損なわない範囲内で、任意に組み合わせることが可能である。また、当該任意の組み合せからは、組み合わせにかかるそれぞれの構成要件についての作用及び効果が当然に得られるとともに、本明細書の記載から当業者には明らかな他の作用及び他の効果が得られる。
 また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的又は例示的なものであって、限定的ではない。つまり、本発明に係る技術は、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
 なお、以下のような構成も、本発明の技術的範囲に属する。
(1)
 鋼板の少なくとも一方の表面に位置する、亜鉛及びニッケルを含有するめっき層と、
 前記めっき層上に位置し、エポキシ樹脂及びイソシアネート樹脂を少なくとも含有する塗膜と、
を有し、
 10%の引張伸びを付与した後に、厚み方向に切断した断面を観察した際に、前記厚み方向に対して直交する方向に長さ60μmの領域内において、前記めっき層に生じた割れの長さの総和に対する、前記塗膜に生じた割れの長さの総和の比率が、80%以下である、表面処理鋼板。
(2)
 前記化成処理皮膜と前記塗膜との界面部分には、Siが濃化した領域であるSi濃化領域が存在しており、
 前記めっき層は、前記めっき層側の界面におけるZnの濃度よりも前記塗膜側の界面におけるZnの濃度の方が高くなる濃度勾配を有する、(1)に記載の表面処理鋼板。
(3)
 前記塗膜の厚みは、0.5~2.0μmである、(1)又は(2)に記載の表面処理鋼板。
(4)
 前記エポキシ樹脂は、数平均分子量が300~100000である、ビスフェノールA型のエポキシ樹脂である、(1)~(3)の何れか1つに記載の表面処理鋼板。
(5)
 前記塗膜は、シリカ粒子を更に含有する、(4)に記載の表面処理鋼板。
(6)
 前記塗膜は、ポリエチレンワックスを更に含有し、
前記エポキシ樹脂の含有量は、塗膜固形分に対して、30.0質量%以上であり、
 前記イソシアネート樹脂の含有量は、前記エポキシ樹脂に対して、質量比で、0.1~2.0であり、
 前記シリカ粒子の含有量は、塗膜固形分に対して、5.0~50.0質量%であり、
 前記ポリエチレンワックスの含有量は、塗膜固形分に対して、0.1~10.0質量%であり、
 前記塗膜は、前記エポキシ樹脂、前記イソシアネート樹脂、前記シリカ粒子、及び、前記ポリエチレンワックスを、合計で100質量%以下となるように含有する、(5)に記載の表面処理鋼板。
(7)
 前記シリカ粒子は、ヒュームドシリカ、又は、コロイダルシリカの少なくとも何れかであり、
 前記ヒュームドシリカの平均粒径は、5~40nmであり、
 前記コロイダルシリカの平均粒径は、5~200nmである、(5)又は(6)に記載の表面処理鋼板。
(8)
 前記めっき層と前記塗膜との間に、化成処理皮膜を更に有しており、前記化成処理皮膜の厚みは、10~1000nmである、(1)~(7)の何れか1つに記載の表面処理鋼板。
(9)
 燃料タンクの素材として用いられる、(1)~(8)の何れか1つに記載の表面処理鋼板。
  1  表面処理鋼板
 10  鋼板
 20  めっき層
 30  塗膜
 40  化成処理皮膜
 50  Si濃化領域
 

Claims (9)

  1.  鋼板の少なくとも一方の表面に位置する、亜鉛及びニッケルを含有するめっき層と、
     前記めっき層上に位置し、エポキシ樹脂及びイソシアネート樹脂を少なくとも含有する塗膜と、
    を有し、
     10%の引張伸びを付与した後に、厚み方向に切断した断面を観察した際に、前記厚み方向に対して直交する方向に長さ60μmの領域内において、前記めっき層に生じた割れの長さの総和に対する、前記塗膜に生じた割れの長さの総和の比率が、80%以下である、表面処理鋼板。
  2.  前記めっき層と前記塗膜との界面部分には、Siが濃化した領域であるSi濃化領域が存在しており、
     前記めっき層は、前記めっき層側の界面におけるZnの濃度よりも前記塗膜側の界面におけるZnの濃度の方が高くなる濃度勾配を有する、請求項1に記載の表面処理鋼板。
  3.  前記塗膜の厚みは、0.5~2.0μmである、請求項1又は2に記載の表面処理鋼板。
  4.  前記エポキシ樹脂は、数平均分子量が300~100000である、ビスフェノールA型のエポキシ樹脂である、請求項1又は2に記載の表面処理鋼板。
  5.  前記塗膜は、シリカ粒子を更に含有する、請求項4に記載の表面処理鋼板。
  6.  前記塗膜は、ポリエチレンワックスを更に含有し、
     前記エポキシ樹脂の含有量は、塗膜固形分に対して、30.0質量%以上であり、
     前記イソシアネート樹脂の含有量は、前記エポキシ樹脂に対して、質量比で、0.1~2.0であり、
     前記シリカ粒子の含有量は、塗膜固形分に対して、5.0~50.0質量%であり、
     前記ポリエチレンワックスの含有量は、塗膜固形分に対して、0.1~10.0質量%であり、
     前記塗膜は、前記エポキシ樹脂、前記イソシアネート樹脂、前記シリカ粒子、及び、前記ポリエチレンワックスを、合計で100質量%以下となるように含有する、請求項5に記載の表面処理鋼板。
  7.  前記シリカ粒子は、ヒュームドシリカ、又は、コロイダルシリカの少なくとも何れかであり、
     前記ヒュームドシリカの平均粒径は、5~40nmであり、
     前記コロイダルシリカの平均粒径は、5~200nmである、請求項5又は6に記載の表面処理鋼板。
  8.  前記めっき層と前記塗膜との間に、化成処理皮膜を更に有しており、
     前記化成処理皮膜の厚みは、10~1000nmである、請求項1又は2に記載の表面処理鋼板。
  9.  燃料タンクの素材として用いられる、請求項1又は2に記載の表面処理鋼板。
     
     
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