(57)【要約】【課題】Ｐｂを一切含有することなく、かつＰｂフリー半田との間に良好な濡れ性を備え、しかもホイスカーを一切発生しない、表面処理鋼板を提供する。【解決手段】鋼板表面の少なくとも片面に、Ｂｉ含有量が０．１〜５７ｍａｓｓ％であるＳｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜を付着量が２ｇ／ｍ２以上で形成し、該めっき皮膜上に、Ｐ付着量が０．５〜１００ｍｇ／ｍ２であるりん酸Ｓｎ皮膜を形成する。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板表面の少なくとも片面に、Ｂｉ含有量が０．１〜５７ｍａｓｓ％であるＳｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜を有し、該めっき皮膜の付着量が２ｇ／ｍ２以上であり、該めっき皮膜上に、Ｐ付着量が０．５〜１００ｍｇ／ｍ２であるりん酸Ｓｎ皮膜を有することを特徴とする表面処理鋼板。
【請求項２】
前記りん酸Ｓｎ皮膜が、付着量として５〜３０ｍｇ／ｍ２のＳｉを含むことを特徴とする請求項１記載の表面処理鋼板。
【請求項３】
請求項１において、前記りん酸Ｓｎ皮膜上に、さらにＳｉ付着量が５〜３０ｍｇ／ｍ２のＳｉ含有皮膜を有することを特徴とする表面処理鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半田濡れ性に優れた表面処理鋼板であって、特にＰｂを全く含有せずかつホイスカーを発生しない、家電製品等の部品に用いて好適な、表面処理鋼板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
家電製品のシャーシや部品ケース等には、冷間圧延鋼板が用いられることが多い。これらシャーシや部品ケースに用いられた鋼板は、その設置先において、各種部品と半田により接合される場合がある。この半田接合を良好に行うために、鋼板には半田との濡れ性を向上させる表面処理が施されるのが通例である。この表面処理として、例えばＰｂ−Ｓｎ合金めっき皮膜は、鋼板に良好な半田濡れ性を付与し、またホイスカーを発生しないため、この皮膜をめっきした鋼板は、従来家電製品等に広く用いられてきた。
【０００３】
ここで、ホイスカーとは、ＳｎやＺｎなどの金属より自然に発生、成長するひげ状結晶のことである。このホイスカーが成長して他の部品に接触するか、あるいは振動や空気流などにより折れて電気回路上に落下すると、回路の短絡の原因になる。従って、家電製品等には、ホイスカーを発生しない表面処理を施した鋼板を用いる必要がある。
【０００４】
ところで、近年、廃棄された工業製品の部品に含まれるＰｂが、雨などに曝される事により溶出し、土壌汚染の原因となることが指摘されている。また、Ｐｂで汚染された地下水を飲用することによりＰｂが人体に蓄積され、疼痛、知能障害、精神不安定などの中毒症状を引き起こす。このため、世界的にＰｂの使用を規制しようとする機運が高まってきており、Ｐｂを含有する製品の代替品開発が産業上非常に重要となってきている。
【０００５】
これまで半田にはＳｎ−Ｐｂ合金が用いられてきたが、上記の理由から、Ｐｂを含まない半田、つまりＰｂフリー半田として、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系等の合金が開発され、用いられるようになってきている。前述のように、半田との間で良好な濡れ性が必要とされる鋼板には、Ｐｂ−Ｓｎ合金めっき皮膜を形成した鋼板が用いられてきたが、Ｐｂを含有する半田とともに、このＰｂを含有する表面処理鋼板もその代替が求められている。すなわち、皮膜中にＰｂを含まず、Ｐｂフリー半田とも良好な濡れ性を備え、かつホイスカーの発生の無い表面処理鋼板が必要とされている。特に、Ｐｂフリー半田は、Ｐｂ−Ｓｎ半田に比べ融点が高くなっているものが多く、従来以上に優れた半田濡れ性が、表面処理鋼板に要求される。
【０００６】
Ｐｂを含まずかつ半田濡れ性のある表面処理を施した鋼板としては、特許文献１に、鋼板側から順にＮｉめっき、ＳｎめっきおよびＺｎめっきを施した後、加熱処理によって該めっき層を合金化させ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｚｎ−Ｎｉ、Ｓｎ−ＮｉおよびＦｅ−Ｎｉ合金を主体とする皮膜を形成させ、さらにクロメート皮膜を付着させたことを特徴とする耐ホイスカー性並びに半田濡れ性に優れた表面処理鋼板が開示されている。ここで、耐ホイスカー性に優れるとは、ホイスカーを発生しないことである。
しかし、この鋼板は、耐ホイスカー性は良いものの、Ｐｂフリー半田との濡れ性に劣り、前記の要求を満足するものではなかった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平３−１８３７９６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、Ｐｂを一切含有することなく、かつＰｂフリー半田との間に良好な濡れ性を備え、しかもホイスカーを一切発生しない、表面処理鋼板を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
さて、Ｓｎ−Ｚｎを主体とするめっき層にクロメート処理を行う上記従来技術では、Ｐｂフリー半田に対して濡れ性を満足させることは困難であった。そこで、発明者らは、表面処理鋼板における上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、特に半田濡れ性にはＳｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜を形成することが、Ｐｂフリー半田との濡れ性をもたらすのに有効であること、さらにＳｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜上に、りん酸Ｓｎ皮膜またはこれにＳｉを含有する皮膜を形成することが、半田濡れ性および耐ホイスカー性を向上するのに有効であることを新規に見出し、この発明を完成するに到った。
【００１０】
すなわち、この発明は、鋼板表面の少なくとも片面に、Ｂｉ含有量が０．１〜５７ｍａｓｓ％であるＳｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜を有し、該めっき皮膜の付着量が２ｇ／ｍ２以上であり、該めっき皮膜上に、Ｐ付着量が０．５〜１００ｍｇ／ｍ２であるりん酸Ｓｎ皮膜を有することを特徴とする表面処理鋼板である。
【００１１】
また、上記のりん酸Ｓｎ皮膜が、付着量として５〜３０ｍｇ／ｍ２のＳｉを含むこと、あるいは上記のりん酸Ｓｎ皮膜上に、さらにＳｉ付着量が５〜３０ｍｇ／ｍ２のＳｉ含有皮膜を有することが、さらなる半田濡れ性および耐ホイスカー性の向上に有効である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の構成を詳細に説明する。
この発明では、まず鋼板表面の少なくとも片面に、Ｂｉ含有量が０．１〜５７ｍａｓｓ％であるＳｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜を、付着量：２ｇ／ｍ２以上にて有することが、肝要である。このＳｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜によって、半田濡れ性は格段に向上する。
すなわち、ＳｎにＢｉを添加することにより、その融点を下げることができる。一般に、めっき皮膜は融点が低いほど良好な半田濡れ性を示すため、このＢｉによる低融点化は有効である。一方、Ｓｎ−Ｚｎ合金皮膜などは保存中および接合時に合金中のＺｎが容易に酸化され、その酸化皮膜が半田濡れ性に悪影響を及ぼすが、Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜にはそのような欠点が無いことも有利である。さらに、ＢｉにはＰｂのような毒性は無く、環境問題への対応という点においてもＳｎ−Ｂｉ合金は優れている。
【００１３】
ここで、Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜は、その付着量が２ｇ／ｍ２以上である必要がある。なぜなら、皮膜の付着量が２ｇ／ｍ２未満であると、半田との十分な濡れ性が得られないためである。一般に、半田と可溶性皮膜との濡れ性は、皮膜の付着量にも依存し、ある程度までは付着量が多いほど濡れ性は良く、少なすぎると必要な濡れ性を確保できないため、２ｇ／ｍ２以上とする。一方、付着量の上限は特に規定する必要はないが、多すぎても利点は無く、製造コストが過大になるため、３０ｇ／ｍ２以下とすることが好ましい。
【００１４】
この付着量の調整は、電流密度と通電時間の調整により行うことができる。これら条件は、共に任意の値が可能であるが、必要以上の高電流密度により電気めっきを行うとめっきの焼けが生じ、またカソードであるめっき原板からの水素発生も激しくなり、外観を損なう。したがって、電流密度と通電時間は、浴によって好適な値を決定し、これを用いることが好ましい。
【００１５】
次に、Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜中のＢｉ濃度が、０．１〜５７ｍａｓｓ％であることも必要である。すなわち、Ｂｉ濃度が０．１ｍａｓｓ％未満であると、ホイスカーの発生を抑制する効果が十分に得られず、一方５７ｍａｓｓ％を超えると、融点が高くなり半田濡れ性の点で不利になる。また、皮膜が脆くなり、曲げやプレス等の加工によって皮膜にひび割れを生じる可能性がある。
【００１６】
なお、この発明に従う、Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜がホイスカー発生を抑制するのは、合金元素として添加されたＢｉ原子がＳｎ原子の拡散を阻害するためであると考えられる。したがって、Ｂｉ原子の量が少ないと、Ｓｎ原子の拡散を阻害する効果が十分に得られないため、一定量以上のＢｉ濃度が必要となるのである。
【００１７】
また、ＳｎとＢｉとは金属間化合物を形成することはないが、Ｓｎ中のＢｉ濃度の増加とともに、固溶強化により合金の硬さは上昇し、脆くなる。そして、脆い皮膜を有する鋼板を塑性加工すると皮膜のひび割れを生じ、素地の鋼が露出して耐食性が低下し、さらに皮膜が脆いと半田接合後の接合強度も低下することになる。以上の理由から、Ｓｎ中のＢｉ濃度は一定量以下に制限する必要がある。なお、Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜は電気めっき法により形成することが好ましく、その際、めっき浴成分の調整を行うことによって、皮膜の組成を調整できる。
【００１８】
さらに、上記Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜の上に、Ｐ付着量が０．５〜１００ｍｇ／ｍ２であるりん酸Ｓｎ皮膜を形成する。このりん酸Ｓｎ皮膜は、Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜表面の酸化を抑制する効果が大きい。すなわち、Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜表面では、時間の経過とともに酸化が進行し、酸化Ｓｎの成長によって半田濡れ性が経時劣化する。この経時劣化を、りん酸Ｓｎ皮膜を形成することによって効果的に抑制することができ、長期に渡って実用上十分な半田濡れ性を確保することができる。従って、このりん酸Ｓｎ皮膜は、この発明の表面処理鋼板において必須である。
【００１９】
ちなみに、クロメート処理も経時劣化防止の目的で表面処理鋼板の化成処理として一般的に用いられているが、この発明のＳｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜上に施した場合、経時劣化を効果的に抑制するには至らず、かえって半田濡れ性を阻害するため、適さない。
【００２０】
ここで、りん酸Ｓｎ皮膜におけるＰの付着量を０．５〜１００ｍｇ／ｍ２とする必要がある。すなわち、該付着量が０．５ｍｇ／ｍ２未満では、上記の効果が十分に発揮することができず、一方１００ｍｇ／ｍ２をこえると、かえって半田濡れ性が低下するため、０．５〜１００ｍｇ／ｍ２の範囲とする。
【００２１】
さらに、りん酸Ｓｎ皮膜中にＳｉを含むか、又はりん酸皮膜上にＳｉ含有皮膜を有することが好ましい。すなわち、Ｓｉによって、Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜の表面の酸化がより効果的に抑制され、半田濡れ性は著しく向上する。また、Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜表面をＳｉで覆うことにより、ホイスカーの発生を徹底的に抑えることが可能となる。
【００２２】
ここで、上記りん酸Ｓｎ皮膜中又は同皮膜上のＳｉ量は、５〜３０ｍｇ／ｍ２であることが好ましい。すなわち、Ｓｉの量が５ｍｇ／ｍ２未満であると、半田濡れ性および耐ホイスカー性への寄与が十分に得られず、３０ｍｇ／ｍ２を超えると、却って半田濡れ性が低下する。
【００２３】
次に、この発明の表面処理鋼板を製造する方法の一例を、具体的に説明する。まず、めっき原板には、任意の寸法の鋼板を用いることができる。必要に応じて脱脂、酸洗等の前処理を鋼板に施し、めっき原板とする。また、処理後の鋼板表面の導電性を損なわない限り、Ｎｉめっき等の下地めっきを施しておいても良い。鋼成分についても特に規定しないが、家電製品等の部品に用いる場合、通常の曲げ、プレス等の塑性加工が可能な延性を有する成分系である必要がある。
【００２４】
次いで、めっき原板にＳｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜を形成するが、この皮膜は必要に応じて鋼板の両面に形成すること、および片面にのみ形成することの、いずれも可能である。両面に形成する場合は、皮膜の合金組成および付着量をそれぞれ両面で等しくすることも、異なる値にすることも可能である。片面にのみ形成する場合、この発明による合金めっき皮膜の特性を損なわない限り、もう一方の面は任意の皮膜を形成することが可能である。もちろん片面をこの発明による合金めっき皮膜とし、もう一方の面は皮膜を形成しなくとも良い。
【００２５】
ここで、めっき原板に合金めっき皮膜を形成するに当り、電気めっき法は電流密度および通電時間を制御することによって、正確に所望の付着量の皮膜を得ることができるため、この発明の鋼板におけるＳｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜は、電気めっき法により形成することが好ましい。勿論、無電解めっき法や溶融めっき法により、形成することも可能である。
【００２６】
また、電気めっき法により、上記Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜を形成するには、ＳｎおよびＢｉを同時に電着する合金めっき法と、ＳｎおよびＢｉを多層にめっきし、引き続き加熱処理により合金化する手法と、が考えられるが、前者による方法が簡便である。以下、電気めっき法（合金めっき法）を用いる場合について、具体的に説明する。
【００２７】
すなわち、この発明のＳｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜の形成は、酸性または中性の、公知のめっき浴を用いて行うことができる。酸性浴としては、有機スルホン酸浴などの有機酸浴および硫酸浴などの無機酸浴のいずれも用いることができるが、アルカンスルホン酸浴などの有機スルホン酸浴を用いることが、推奨される。特に好適なのは、メタンスルホン酸浴である。２価のＳｎイオンと３価のＢｉイオンとを適量含む上記のいずれかの浴を、めっき浴として用いる。なお、所望の皮膜組成を得るために必要な浴中のＳｎイオンとＢｉイオンの質量比は、浴および添加剤の種類により異なるため、適宜調整する必要がある。
【００２８】
これらのめっき浴には、必要に応じて光沢剤等の添加剤を適量加えて用いることができる。さらに、これらのめっき浴には、Ｓｎ、ＢｉおよびＳｎ−Ｂｉ合金のいずれかを可溶性アノードとして用いる他に、Ｐｔにより被覆したＴｉなどの不溶性アノードも用いることができる。一方のカソードは、めっき原板である。
また、めっき浴の浴温については特に規定しないが、添加剤を用いる場合は、添加剤が変成しないような温度域に浴温を保つ必要がある。
【００２９】
上記のＳｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜を形成した後に、リフロー処理を施すことが可能である。すなわち、リフロー処理で一旦皮膜を溶融することにより、ホイスカー発生の一因と考えられている皮膜中の電着応力が解消され、耐ホイスカー性が一層向上する。ただし、リフロー処理によりめっき皮膜と素地との間にＳｎを含む合金層が形成され、その分Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜の量が減少する。このとき、十分な量のＳｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜の量が残存していないと、半田滞れ性が悪化するため、Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜の付着量には注意が必要である。このリフロー処理には、抵抗加熱法および高周波加熱法のいずれをも用いることができる。
【００３０】
次いで、Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜形成後、あるいはさらにリフロー処理した後に、りん酸Ｓｎ処理を施し、りん酸Ｓｎ皮膜を形成する必要がある。
このりん酸Ｓｎ皮膜の形成方法としては、例えばりん酸系化成処理によって行うことが好ましく、この場合、化成処理液中のＰの供給源としては、りん酸イオン換算で１〜３０ｇ／ｌのりん酸、りん酸ナトリウム、りん酸アルミニウム、りん酸カリウム等の金属塩および／又は１水素りん酸塩などを使用することが好ましい。りん酸系化成処理では、Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜の一部が溶解し、この溶解時の水素イオン消費に伴う界面ｐＨ上昇によってりん酸塩皮膜が形成され、この際溶解したＳｎがりん酸塩皮膜中に含有され、りん酸Ｓｎ皮膜を形成する。
なお、化成処理液には、Ｓｎの金属塩、例えば塩化Ｓｎ、硫酸Ｓｎ、硝酸Ｓｎなどを適宜添加し、より積極的にりん酸Ｓｎとして皮膜形成させる。また、皮膜形成促進剤として、塩素酸ナトリウム、亜硝酸塩などの酸化剤、フッ素イオンなどのエッチング剤を適宜添加してもよい。
【００３１】
さらに、りん酸Ｓｎ皮膜の上にＳｉ含有皮膜を形成する場合、このＳｉ含有皮膜の形成には、シランカップリング剤を用いることが好ましい。シランカップリング剤は、一般式Ｙ−Ｓｉ−Ｘ３で示されるもので、Ｙはアミノ、エポキシ、ビニル、メタクリル、メルカプト基に代表される反応性有機官能基を、Ｘはアルコキシ基に代表される加水分解基をそれぞれ表す。シランカップリング剤は、水により加水分解されてシラノール基を生成し、シラノール基と金属表面のＯＨ基との間の脱水縮合反応により、Ｏを介してりん酸Ｓｎ層と結合するＳｉを含む皮膜を形成する。このシランカップリング剤による処理は、被処理材をシランカップリング剤の水溶液に浸漬、あるいはシランカップリング剤の水溶液を被処理材に塗布した後に、被処理剤を乾燥させることにより行うのが好適である。
【００３２】
また、りん酸Ｓｎ層中にＳｉを含有させる場合は、前記化成処理液中へシランカップリング剤を添加し、そのｐＨ値を適正に調整することにより、りん酸Ｓｎ皮膜にＳｉを含有させることができる。
【００３３】
【実施例】
実施例１
厚さ０．２ｍｍの冷間圧延鋼板に、脱脂および酸洗の前処理を施し、鋼板両面にＳｎ−Ｂｉ合金電気めっきを施した。めっき浴は、メタンスルホン酸浴を用い、アノードにはＳｎを用いた。そのめっき浴の組成を、表１に示す。このＳｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜の形成後、もしくはそれに続くリフロー処理後に、りん酸Ｓｎ処理を施した。表２にりん酸Ｓｎ処理に用いた処理液組成並びに、表３に処理条件をそれぞれ示す。
【００３４】
【表１】
2004002982.tif 000002
【００３５】
【表２】
2004002982.tif 000003
【００３６】
【表３】
2004002982.tif 000004
【００３７】
また、比較として、この発明の請求範囲外の条件の表面処理鋼板や、クロメート処理を施した表面処理鋼板も作製した。さらに、比較として、Ｂｉを含まない点以外は発明例と同じメタンスルホン酸浴を用いて電気めっきによりＳｎめっき皮膜を形成し、リフロー処理、りん酸Ｓｎ処理を施した表面処理鋼板を作製した。
かくして得られた各表面処理鋼板について、以下に示す半田濡れ性、耐ホイスカー性および曲げ加工性の評価を行った。
【００３８】
（半田濡れ性評価）
メニスコグラフ法により半田濡れ性を評価した。このメニスコグラフ法は、垂直に吊り下げた試験片にかかる力を検出しながら、試験片を溶融半田浴に浸漬し、力の時間変化を読み取る試験法である。すなわち、浸漬した直後は半田の表面張力により上向きの力がかかるが、濡れが進行するにしたがって上向きの力が減少し、やがて半田が濡れ上がり、下向きの力がかかるようになる。浸漬を開始してから上向きの力が零になるまでの時間をゼロクロスタイムとし、濡れ性の指標とする。すなわち、ゼロクロスタイムが短いほど濡れ性が良いということになる。半田はＰｂフリーのＳｎ−３．５ｍａｓｓ％Ａｇ−０．７５ｍａｓｓ％Ｃｕ合金を使用し、試料に非活性フラックスを塗布してから試験を行った。半田浴温は２４５℃、浸漬深さは３ｍｍ、浸漬速度は５ｍｍ／ｓである。半田濡れ性の評価結果はゼロクロスタイムで示し、ゼロクロスタイムが１０ｓ以上である場合は、「×」の評価としている。
【００３９】
（耐ホイスカー性評価）
耐ホイスカー評価は、恒温恒湿試験により行った。すなわち、８０℃、８５％ＲＨの環境下に３００時間試料を曝した後、表面を走査型電子顕微鏡により観察し、ホイスカー発生の有無を確認した。耐ホイスカー性については、ホイスカーが発生しない場合を合格「○」、ホイスカーが発生した場合を不合格「×」としている
【００４０】
（曲げ加工性評価）
曲げ加工性は、試料を５ｍｍＲで９０度に曲げ、その際の皮膜表面を走査型電子顕微鏡により観察し、割れの発生を調べた。そして、割れが発生した場合は「×」、割れがない場合は「〇」としている。
【００４１】
以上の評価結果を、表４に示す。表４に示すように、この発明に従う鋼板は、いずれも半田濡れ性、耐ホイスカー性および曲げ加工性の全てにおいて良好な特性を示している。これに対し、比較例１−１、１−２および１−６〜１−８は半田濡れ性は良好なものの、耐ホイスカー性が劣っている。これは、比較例１−１ではめっき皮膜中のＢｉ濃度が足りないため、比較例１−２では化成皮膜を有しないため、そして比較例１−６〜１−８ではＢｉを含まないためである。一方、比較例１−３および１−４は、耐ホイスカー性が良好であるが、半田濡れ性に劣っている。すなわち、比較例１−３はＳｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜の付着量が足りないためであり、比較例１−４はりん酸Ｓｎ処理の代わりにクロメート処理が施されているからである。比較例１−５は、半田濡れ性に劣り、曲げ加工により皮膜に割れが発生した。これは皮膜中のＢｉ濃度が多すぎるためである。
【００４２】
【表４】
2004002982.tif 000005
【００４３】
実施例２
厚さ０．５ｍｍの冷間圧延鋼板に、脱脂および酸洗の前処理を施し、鋼板両面にＳｎ−Ｂｉ合金電気めっきを施した。めっき浴は、メタンスルホン酸浴を用い、アノードにはＳｎを用いた。そのめっき浴の組成の一例（Ｓｎ−３ｍａｓｓ％Ｂｉめっき皮膜）は、表１に示した通りである。このＳｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜の形成後、もしくはそれに続くリフロー処理後に、りん酸Ｓｎ処理を施した。なお、りん酸Ｓｎ処理に用いた処理液組成は先に示した表２に示したとおりであり、また処理条件は表５に示すとおりである。
【００４４】
【表５】
2004002982.tif 000006
【００４５】
また、比較として、この発明の請求範囲外の条件の表面処理鋼板や、クロメート処理を施した表面処理鋼板も作製した。さらに、比較として、Ｂｉを含まない点以外は発明例と同じメタンスルホン酸浴を用いて電気めっきによりＳｎめっき皮膜を形成し、リフロー処理、りん酸Ｓｎ処理を施した表面処理鋼板を作製した。
かくして得られた各表面処理鋼板について、以下に示す半田濡れ性、耐ホイスカー性および曲げ加工性の評価を、上記した実施例１の場合と同様に行った。
【００４６】
以上の評価結果を、表６に示す。表６に示すように、この発明に従う鋼板は、いずれも半田濡れ性、耐ホイスカー性および曲げ加工性の全てにおいて良好な特性を示している。これに対し、比較例２−１、２−２および２−６〜２−８は半田濡れ性は良好なものの、耐ホイスカー性が劣っている。これは、比較例２−１ではめっき皮膜中のＢｉ濃度が足りないため、比較例２−２では化成皮膜を有しないため、そして比較例２−６〜２−８ではＢｉを含まないためである。一方、比較例２−３および２−４は、耐ホイスカー性が良好であるが、半田濡れ性に劣っている。すなわち、比較例２−３はＳｎ−Ｂｉ合金めっき皮膜の付着量が足りないためであり、比較例２−４はりん酸Ｓｎ処理の代わりにクロメート処理が施されているからである。比較例２−５は、半田濡れ性に劣り、曲げ加工により皮膜に割れが発生した。これは皮膜中のＢｉ濃度が多すぎるためである。
【００４７】
【表６】
2004002982.tif 000007
【００４８】
実施例３
厚さ０．５ｍｍの冷間圧延鋼板に、脱脂および酸洗の前処理を施し、鋼板両面にＳｎ−Ｂｉ合金電気めっきを施した。Ｓｎ−Ｂｉ合金めっき浴は、メタンスルホン酸浴を用い、アノードにはＳｎを用いた。そのめっき浴の組成の一例（Ｓｎ−３ｍａｓｓ％Ｂｉめっき皮膜）は、先に表１に示した通りである。
【００４９】
このＳｎ−Ｂｉ合金めっきを施した鋼板に、りん酸Ｓｎ層を含む皮膜を形成した。これらの処理は、りん酸とγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを含む処理液に鋼板を浸漬することにより行った。処理液の温度は５０℃、浸漬時間は３ｓである。浸漬後、加熱乾燥させ、再度乾燥させた。Ｐの付着量が６ｍｇ／ｍ２、Ｓｉの付着量が１２ｍｇ／ｍ２の場合の処理液の組成を表７に示す。
【００５０】
【表７】
2004002982.tif 000008
【００５１】
また、りん酸Ｓｎ皮膜とＳｉ含有皮膜を、それぞれ個別の処理液を用いて行う方法により形成した。両処理液の温度は５０℃、浸漬時間は３ｓである。りん酸Ｓｎ処理液にＳｎ−Ｂｉ合金めっき鋼板を浸漬し、水洗の後、シランカップリング剤の水溶液に浸漬した。その後、加熱乾燥させ、水洗後、再度乾燥させた。この場合、りん酸Ｓｎ処理液の組成は、表７に示した組成からγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを除いたものであり、シランカップリング剤はγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの３５ｇ／ｌ水溶液である。
【００５２】
また、比較として、この発明の請求範囲外の条件の表面処理鋼板や、クロメート処理を施した表面処理鋼板も作製した。さらに、比較として、Ｂｉを含まない点以外は発明例と同じメタンスルホン酸浴を用いて電気めっきによりＳｎめっき皮膜を形成し、リフロー処理、りん酸Ｓｎ処理を施した表面処理鋼板も作製した。
以上の発明例および比較例の処理条件を、表８に示す。
【００５３】
【表８】
2004002982.tif 000009
【００５４】
かくして得られた各表面処理鋼板について、以下に示す半田濡れ性、耐ホイスカー性および耐食性の評価を行った。半田濡れ性および耐ホイスカー性は、上記した実施例１の場合と同様である。
また、耐食性の評価は、加工後の塩水噴霧サイクル試験により行った。すなわち、試料に、５０ｇ／ｌの塩化ナトリウム溶液を１０時間にわたって噴霧し、そのままの状態で噴霧を止めて１４時間放置する。以上の過程を１サイクルとし、半径５ｍｍで折り曲げた試料の山側を表面として、連続５サイクルの試験環境下に曝した。耐食性については、折り曲げた部分の山側に赤錆が発生しない場合を合格「○」、赤錆が発生した場合を不合格「×」としている。
【００５５】
以上の評価結果を、表９に示す。表９に示すように、発明例３−１〜３−１３は、いずれも半田濡れ性、耐ホイスカー性および耐食性の全てにおいて良好な特性を示している。また、発明例３−１４は耐食性に劣るものの、半田濡れ性および耐ホイスカー性は良好である。発明例３−１５は半田濡れ性にやや劣るものの、耐ホイスカー性および耐食性は良好である。これに対し、比較例３−１は半田濡れ性が良好なものの、耐ホイスカー性が劣っている。これは、めっき皮膜中のＢｉ濃度が足りないためである。比較例３−３および３−４は、半田濡れ性に劣っている。これは比較例３−３はＰの付着量が多すぎるため比較例３−４は皮膜中のＢｉ濃度が多すぎるためである。比較例３−２は、半田濡れ性、耐食性のいずれも劣っている。これは、Ｐの付着量が少なすぎるためである。比較例３−５〜３−７は耐ホイスカー性に劣っている。これは、皮膜中にＢｉを含まないためである。
【００５６】
【表９】
2004002982.tif 000010
【００５７】
【発明の効果】
この発明によって、特に家電製品に用いられる表面処理鋼板、特にＰｂフリー半田に対する濡れ性が良好で、かつ耐ホイスカー性に優れる表面処理鋼板を提供することが可能になった。