(57)【要約】      （修正有）【課題】スズ電気めっき後のリフロー操作において、酸化スズおよび水酸化スズ形成、酸エッチング、並びに木目模様の形成を抑制する改良されたフラックス方法を提供する。【解決手段】１以上のスルホン酸基を含む有機化合物、その塩または無水物の１種以上を０．１〜２０ｇ／Ｌの量で、および１種以上の無機酸を０．１〜１０ｇ／Ｌの量で含むフラックス組成物がスズまたはスズ合金析出物に適用される。このフラックス組成物は、次いで、スズまたはスズ合金上で均一にされて、スズまたはスズ合金酸化を抑制し、スズまたはスズ合金の光学を向上させる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）スズまたはスズ合金を含む導電基材を提供し；
ｂ）１以上のスルホン酸基を含む有機化合物、その塩もしくは無水物の１種以上を０．１〜２０ｇ／Ｌの量で、および１種以上の無機酸を０．１〜１０ｇ／Ｌの量で含むフラックス組成物を、前記スズまたはスズ合金に、０．５〜１０ｍｌ／ｍ２の面積あたり体積で適用し；並びに、
ｃ）前記フラックス組成物を前記スズまたはスズ合金上で均一にする；
ことを含む方法。
【請求項２】
前記フラックス組成物の表面張力が６０ダイン以下である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フラックス組成物の前記表面張力が４０〜６０ダインである請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記フラックス組成物が１種以上の界面活性剤をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記１種以上の界面活性剤が非イオン性界面活性剤から選択される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記１以上のスルホン酸基を含む有機化合物、その塩もしくは無水物の１種以上が芳香族スルホン酸、その塩または無水物、および脂肪族スルホン酸、その塩または無水物から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記フラックス組成物が浸漬、噴霧または霧化によって前記スズまたはスズ合金に適用される請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１以上のスルホン酸基を含む有機化合物、その塩もしくは無水物と、無機酸とをフラックス組成物が含むスズおよびスズ合金のための改良されたフラックス方法に関する。より具体的には、本発明は、フラックス組成物が１以上のスルホン酸基を含む有機化合物、その塩もしくは無水物と無機酸とを含み、かつ単位面積あたり均一な量でスズまたはスズ合金に適用されて、スズおよびスズ合金酸化を抑制しかつ表面特性を向上させる、スズおよびスズ合金のための改良されたフラックス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ストリップ鋼（ｓｔｒｉｐ  ｓｔｅｅｌ）のような鉄含有基材は、世界中の製鉄所において大きな連続めっき装置においてスズで電気めっきされうる。この装置においては、その装置の一方の端で鋼シートの大きなコイルがほどかれ、そしてクリーニングおよび酸洗いステーションを通って進み、次いで複数のスズ電気めっきステーションに進んで、その鋼表面上にスズ析出物を生じさせる。このスズ被膜はめっきされた時点で特徴的な滑らかな艶消し表面を示す。
【０００３】
このラインの次のセクションは「フロー−溶融」、「フロー−光沢化」または「リフロー」セクションのようにさまざまな名称で知られている。このリフロー操作は艶消し析出物をスズめっきに典型的な光沢反射仕上げに変換し、かつスズ被膜と鋼ベースとの間の界面に薄い鉄−スズ化合物層を生じさせ、それにより耐腐食性を向上させるために使用される。この操作は析出物の所望の特性をもたらしかつ達成するために、スズ被膜の温度を錫の融点より高く上昇させる工程、次いで直ちにクエンチングする工程を含む。
【０００４】
このリフロー操作においては、艶消しスズめっきがすすがれた後で、鋼シートがフラックス処理（ｆｌｕｘｉｎｇ）ステーションを通って進む。この文脈中の用語「フラックス」とは溶融または流動を助け、誘起しまたはこれに活発に関与する物質をいう。フラックスの適用の後に乾燥が行われ、そしてリフローステーション自体が鋼の温度を錫の融点より高く上昇させる。この鋼は次いで水中で素早くクエンチされて、結果的に光沢仕上げを有するスズ表面を生じさせる。リフロー後に、この鋼は不動態化、塗油（ｏｉｌｉｎｇ）およびこの装置の出口端における巻き取りもしくは断片への切断のような処理のための他のステーションを通って進む。
【０００５】
上記工程の全てが最適に実行される場合には、均一な光沢仕上げは汚点または切れ目なく達成されるが、そうでなければ、酸化スズもしくは水酸化スズ並びに「木目模様（ｗｏｏｄｇｒａｉｎ）」がこのスズめっき表面上に生じる。木目模様は、軽いスズ被膜重量が生じさせられる場合に、通電（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ）リフローされたスズめっきにおいて起こりうる一般的な目に見える欠陥であり、その表面が研磨された木材の表面に似た不均一な外観を帯びる。酸化スズおよび水酸化スズの形成が、リフローの際にスズ仕上げにおける欠陥を引き起こしうる。この欠陥は白色のヘイズとしてスズの表面上で観察可能である。別の一般的な欠陥は、フラックス化合物の過剰適用または過剰な残留めっき酸のせいで、スズめっきの酸エッチングによって引き起こされる青色ヘイズである。多くの望ましいスズ電解質には、酸、例えば、フェノールスルホン酸、硫酸、フルオロボラート、およびアルキルスルホン酸が挙げられる。フラックスの前の不充分なすすぎのせいで過剰なめっき酸またはフラックス化合物がストリップ上に残留する場合には、それは青色ヘイズまたは過剰エッチング効果を引き起こす。電解質がフェノールスルホン酸（ＰＳＡ）をベースにしているスズめっきラインは別個のフラックスタンクを有しないが、その代わりにスズめっき表面上にフラックスとして働くのに充分な量の残留ＰＳＡを残すめっき後の低いすすぎ効率に頼っている。
【０００６】
しかし、ＰＳＡからメタンスルホン酸（ＭＳＡ）への一般的な移行のせいで、より環境的に持続可能なスズめっき電解質である、ｅｘ−ＰＳＡスズめっきラインは、１つのすすぎ液タンクをＭＳＡ操作に必要とされるフラックスタンクに代えることによってそのすすぎ液タンクの１つを失わなければならないことによる１つのすすぎ液タンクの不足があることが典型的に見いだされている。めっき後の不充分なすすぎは結果的にフラックス液の過剰な汚染、およびリフロー溶融欠陥、例えば、ヘイズ、過剰エッチングおよび木目模様のさらに高い傾向をもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
よって、酸化スズおよび水酸化スズ形成、酸エッチング、並びに木目模様の形成を抑制する改良されたフラックス方法についての必要性が存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
方法は、スズまたはスズ合金を含む導電基材を提供し；１以上のスルホン酸基を含む有機化合物、その塩もしくは無水物の１種以上を０．１〜２０ｇ／Ｌの量で、および１種以上の無機酸を０．１〜１０ｇ／Ｌの量で含むフラックス組成物を、前記スズまたはスズ合金に、０．５〜１０ｍｌ／ｍ２の面積あたり体積で適用し；並びに、前記フラックス組成物を前記スズまたはスズ合金上で均一にすることを含む。この方法はスズまたはスズ合金上の酸化スズおよび水酸化スズを抑制し、酸エッチングを抑制し、並びに木目模様形成を低減させもしくは防止する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書全体にわたって使用される場合、文脈が明らかに他のことを示さない限りは、以下の略語は以下の意味を有するものとする：℃＝摂氏度；ｍｏｌ＝モル；ｇ＝グラム；ｐｐｍ＝１００万分率；Ｌ＝リットル；ｍｌ＝ミリリットル；ｍ＝メートル；ｃｍ＝センチメートル；ｄｍ＝デシメートル；ｍｍ＝ミリメートル；μｍ＝ミクロン；Ａ＝アンペア；ＡＳＤ＝アンペア／ｄｍ２；ダイン＝１×１０−５Ｎ；Ｎ＝ニュートン；および重量％＝重量基準のパーセント。用語「析出」および「めっき」は本明細書を通して交換可能に使用される。「ハライド」とはフルオリド、クロリド、ブロミドおよびヨージドをいう。「アルキル」とは線状、分岐および環式アルキルをいう。用語「均一化する」とは均一にすることをいう。全てのパーセンテージは他に示されない限りは重量基準である。全ての数値範囲は境界値を含み、かつその数値範囲が合計で１００％になるように制約されることが理にかなっている場合以外は任意に組み合わせ可能である。
【００１０】
スズまたはスズ合金が導電基材上に析出される。スズまたはスズ合金を導電基材上に析出させるために、従来の方法、並びに従来のスズおよびスズ合金めっき浴が使用されうる。好ましくは、スズが導電基材上にめっきされる。めっき方法には、これに限定されないがバレルめっき、ラックめっきおよびリールツーリール（ｒｅｅｌ−ｔｏ−ｒｅｅｌ）高速めっきが挙げられる。基材をスズまたはスズ合金浴と接触させ、この浴に電流を流してスズまたはスズ合金をこの基材上に析出させる工程によってスズまたはスズ合金層が基材上に析出されうる。スズまたはスズ合金を電気めっきするのに使用される電流密度は０．１Ａ／ｄｍ２〜２００Ａ／ｄｍ２の範囲であり得る。低速電気めっきプロセスが使用される場合には、電流密度は０．１Ａ／ｄｍ２〜４Ａ／ｄｍ２の範囲であり得る。高速電気めっきプロセスが使用される場合には、電流密度は５Ａ／ｄｍ２〜２００Ａ／ｄｍ２の範囲であり得る。スズおよびスズ合金は従来の温度で、典型的には、１５℃〜７０℃の範囲で析出されうる。一般的には、スズおよびスズ合金は、２μｍまでの厚さ、典型的には０．１μｍ〜１．５μｍの厚さで基材上に電気めっきされる。
【００１１】
スズまたはスズ合金でめっきされる基材には、鉄、ニッケル、亜鉛、炭素、コバルト、タングステン、クロム、ジルコニウム、モリブデン、マンガン、バナジウムまたはこれらの混合物が挙げられうる。好ましくは、基材には、１種以上の前記元素を伴う鉄が挙げられる。この鉄含有基材には鋼が挙げられる。一般的には、鋼は低炭素鋼である。低炭素鋼は０．０２％〜０．３％の炭素を含むことができる。典型的には、この鉄含有基材は、スズおよびスズ合金めっきの前にオイルおよびグリースを除去するために、最初にアルカリクリーナーで清浄化される。従来の清浄化プロセスが使用されうる。めっきのために鉄基材を準備するために使用される当該技術分野において周知の多くの従来のアルカリクリーナーが使用されうる。市販のクリーナーはロナクリーン（ＲＯＮＡＣＬＥＡＮ（商標））アルカリクリーナー（マサチューセッツ州マルボロのロームアンドハースエレクトロニックマテリアルズＬＬＣから入手可能）である。
【００１２】
スズおよびスズ合金浴におけるスズイオン源には、これに限定されないが、１種以上のスズ塩、例えば、硫酸スズ、ハロゲン化スズ、アルカンスルホン酸スズ、例えば、メタンスルホン酸スズ、エタンスルホン酸スズ、およびプロパンスルホン酸スズ、アリールスルホン酸スズ、例えば、フェニルスルホン酸スズ、およびトルエンスルホン酸スズ、並びにアルカノールスルホン酸スズが挙げられる。さまざまなスズ塩の混合物もこの浴に使用されうる。好ましくは、硫酸スズまたはアルカンスルホン酸スズがこの浴に使用されうる。より好ましくはアルカンスルホン酸スズ、例えば、メタンスルホン酸スズ、エタンスルホン酸スズおよびプロパンスルホン酸スズが使用される。より好ましくは、メタンスルホン酸スズがスズまたはスズ合金めっき浴に使用される。ハロゲン化スズが使用される場合には、ハライドは典型的にはクロライドである。浴に有用なスズ化合物はさまざまなソースから一般的に市販されており、そしてさらなる精製なしで使用されうる。あるいは、スズ化合物は文献において知られている方法によって製造されうる。浴に使用されるスズ化合物の量は５ｇ／Ｌ〜１００ｇ／Ｌの範囲のスズ含量を提供する量である。低速めっきプロセスにおいてこの浴が使用される場合には、組成物中のスズの量は５ｇ／Ｌ〜６０ｇ／Ｌの範囲であり得る。高速めっきにおいて浴が使用される場合には、スズの量は５ｇ／Ｌ〜４０ｇ／Ｌの範囲であり得る。
【００１３】
スズおよびスズ合金浴は１種以上の無機酸もしくは有機酸、またはこれらの塩も含むことができる。この酸には、これに限定されないが、無機酸、例えば、硫酸、塩酸、硝酸およびフルオロホウ酸が挙げられる。有機酸には、これに限定されないが、アルカンスルホン酸、例えば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸およびプロパンスルホン酸、アリールスルホン酸、例えば、フェニルスルホン酸およびナフチルスルホン酸、並びにこれらの塩が挙げられる。好ましくは、酸は硫酸およびアルカンスルホン酸、並びにこれらの塩である。より好ましくは、酸は硫酸およびメタンスルホン酸、並びにこれらの塩である。最も好ましくは、酸はメタンスルホン酸およびこの塩である。これら酸およびその塩は従来の量でスズおよびスズ合金浴中に含まれうる。典型的には、それらは２０ｇ／Ｌ〜３００ｇ／Ｌの量で含まれる。
【００１４】
１種以上の合金形成金属には、これに限定されないが、銅、ニッケル、ビスマス、亜鉛、銀、インジウムおよびこれらの混合物が挙げられる。金属および金属化合物の選択、並びに合金浴中に存在する量は析出されるスズ合金に応じて決定される。この量は当業者に周知である。好ましくは、銅またはニッケルが使用される。より好ましくは、銅がスズとの合金形成金属として使用される。金属化合物には、これに限定されないが、塩、例えば、金属ハロゲン化物、金属硫酸塩、金属アルカンスルホン酸塩、例えば、金属メタンスルホン酸塩、金属アリールスルホン酸塩、例えば、金属フェニルスルホン酸塩、および金属トルエンスルホン酸塩、並びに金属アルカノールスルホン酸塩が挙げられる。好ましくは、金属硫酸塩または金属アルカンスルホン酸塩が使用される。より好ましくは、金属硫酸塩および金属メタンスルホン酸塩が使用される。最も好ましくは、金属メタンスルホン酸塩が使用される。
【００１５】
典型的には、スズおよびスズ合金浴は、１種以上の添加剤、例えば、還元剤、湿潤剤、光沢剤、電流密度範囲を広げる化合物、例えば、カルボン酸、並びにスラッジ凝集体を含む。この任意の浴添加剤は従来の量で含まれうる。
【００１６】
スズまたはスズ合金層が導電基材上に析出させられた後で、場合によっては少なくとも１回水ですすがれる。場合によっては、それは乾燥させられる。好ましくは、スズまたはスズ合金層は濡れたままである。
【００１７】
スズまたはスズ合金層は水性酸フラックス組成物で処理される。この水性酸フラックスはスズ酸化物、水酸化物の形成、酸エッチングおよび木目模様を妨げまたは抑制する。水性酸フラックスはスズまたはスズ合金層に、０．５〜１０ｍｌ／ｍ２の面積あたり体積（ａｒｅａ  ｖｏｌｕｍｅ）で、好ましくは１〜５ｍｌ／ｍ２で適用され、次いで所定の場所で乾燥させられる。このフラックスはスズまたはスズ合金を伴う基材をフラックス溶液に浸漬することにより、析出物上にこのフラックスを噴霧することにより、ローラーで適用することにより、またはエアロゾルを用いて適用されることにより、スズまたはスズ合金層に適用されうる。スズまたはスズ合金層上がこのフラックスでまだ濡らしている間に、スズまたはスズ合金層の表面上でフラックスの成分が均一な分布を有するのを確実にするために、１組以上の絞りロールの間に通すことによってそれが均一化される。あるいは、このフラックスは、ライン速度の変動を相殺するように流体送達速度の適切な補償を伴う２組の絞りロールの間で噴霧適用されることができ、よって、この第１のものはそのストリップが均一な厚さのすすぎ水を有するのを確実にし、そして第２の組は噴霧適用されるフラックスが均一に適用されるのを確実にする。流体送達速度およびライン速度の変動のようなパラメータは装置ごとに変化しうる。よって、ライン速度に対して適切な流体送達速度を決定するにはわずかな実験が行われるだけでよい。
【００１８】
フラックス組成物が噴霧もしくはロール適用される場合には、フラックスのディップ適用のためのタンクを有する必要はなく、それにより、追加のタンクがめっき後すすぎに利用できるようになる。すすぎ水の全てが回収されることができかつ金属基材の清浄度、よってフラックス処理およびリフロー−溶融操作の効率も典型的に向上させうるので、めっき後の向上されたすすぎは化学物質消費を低減させる。
【００１９】
水性酸フラックス組成物は、１以上のスルホン酸基を含む有機化合物、その塩もしくは無水物の１種以上を０．１〜２０ｇ／L、好ましくは１〜１０ｇ／Lの量で含む。この有機スルホン酸化合物、その塩もしくは無水物は芳香族または脂肪族であってよい。この芳香族化合物には、一般式１を有するヒドロキシルベンゼン化合物およびその塩が挙げられうる：
【００２０】
【化１】
2013174009.tif 000002
【００２１】
式中、ＹはＨ、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、遷移金属イオンおよびアンモニウムイオンであり、ａは０、１、２または３であり、ｂは１、２、３、４、または５であり、ｃは１または２であり、各Ｒは独立してハロゲン、ＣＮ、ＣＯＯＹ、Ｃ１−Ｃ３アルキル、置換Ｃ１−Ｃ３アルキル、およびＣ１−Ｃ３アルコキシからなる群から選択され、前記アルキル置換は直鎖もしくは分岐アルコキシ、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アシル、フェニル、ハロ置換フェニル、ヘテロアリール、ハロゲン、ヒドロキシル、シアノまたは前記のものの少なくとも１種の組み合わせからなる群から選択される。この化合物には、これに限定されないが、スルホサリチル酸、フェノールスルホン酸、１，２−ジヒドロキシベンゼン−４−スルホン酸、１，２−ジヒドロキシベンゼン−３，５−ジスルホン酸、１，４−ジヒドロキシベンゼンスルホン酸、１，４−ジヒドロキシベンゼン２−スルホン酸、１，４−ジヒドロキシベンゼン−２，５−ジスルホン酸、２，４−ジヒドロキシベンゼンスルホン酸、これらの塩および異性体が挙げられる。好ましくは、ヒドロキシルベンゼン化合物はスルホサリチル酸、１，２−ジヒドロキシベンゼン−４−スルホン酸、１，４−ジヒドロキシベンゼンスルホン酸、およびそれらの塩である。より好ましくは、ヒドロキシルベンゼン化合物はスルホサリチル酸、この塩および異性体である。
【００２２】
芳香族スルホン酸には一般式２を有するナフタレンスルホン酸およびその塩も挙げられうる：
【００２３】
【化２】
2013174009.tif 000003
【００２４】
式中、Ｙは上で定義された通りであり、ｄは１、２または３であり、Ｒ２はヒドロキシルであり、並びにｆは１または２である。
【００２５】
この化合物には、これに限定されないが、１−ナフタレンスルホン酸、２−ナフタレンスルホン酸、１，５−ナフタレンジスルホン酸、１，６−ナフタレンジスルホン酸、２，６−ナフタレンジスルホン酸、２，７−ナフタレンジスルホン酸、１，３，５−ナフタレントリスルホン酸、および１，３，６−ナフタレントリスルホン酸、並びにこれらの塩が挙げられる。好ましくは、このナフタレン化合物は１−ナフタレンスルホン酸、およびこの塩である。
【００２６】
この化合物には、ヒドロキシナフタレンスルホン酸およびその塩も挙げられうる。これら化合物には、これに限定されないが、４−ヒドロキシ−２−ナフタレンスルホン酸、４−ヒドロキシ−１−ナフタレンスルホン酸、５−ヒドロキシ−１−ナフタレンスルホン酸、８−ヒドロキシ−１−ナフタレンスルホン酸、２−ヒドロキシ−１−ナフタレンスルホン酸、６−ヒドロキシ−２−ナフタレンスルホン酸、７−ヒドロキシ−２−ナフタレンスルホン酸、７−ヒドロキシ−１−ナフタレンスルホン酸、４，５−ジヒドロキシ−１−ナフタレンスルホン酸、６，７−ジヒドロキシ−１−ナフタレンスルホン酸、５−ヒドロキシ−２，７−ナフタレンジスルホン酸、８−ヒドロキシ−１，６−ナフタレンジスルホン酸、４−ヒドロキシ−１，６−ナフタレンジスルホン酸、４−ヒドロキシ−１，５−ナフタレンジスルホン酸、３−ヒドロキシ−２，７−ナフタレンジスルホン酸、７−ヒドロキシ−１，３−ナフタレンジスルホン酸、４，５−ジヒドロキシ−２，７−ナフタレンジスルホン酸、８−ヒドロキシ−１，３，６−ナフタレントリスルホン酸、および７−ヒドロキシ−１，３，６−ナフタレンスルホン酸、並びにそれらの塩、例えば、アルカリ金属塩が挙げられる。
【００２７】
脂肪族有機スルホン酸化合物には、これに限定されないが、アルカンスルホン酸およびその塩、並びにアルカノールスルホン酸、その塩および無水物が挙げられる。アルカンスルホン酸には、モノスルホン酸、ポリスルホン酸、これらの塩および無水物が挙げられる。ポリスルホン酸には、これに限定されないが、アルカンジスルホン酸、アルカントリスルホン酸、これらの塩および無水物が挙げられる。モノスルホン酸には、これに限定されないが、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸およびプロパンスルホン酸、これらの塩および無水物が挙げられる。ポリスルホン酸には、これに限定されないが、メタンジスルホン酸、メタントリスルホン酸、モノクロロメタンジスルホン酸、ジクロロメタンジスルホン酸、１，１−エタンジスルホン酸、２−クロロ−１，１−エタンジスルホン酸、１，２−ジクロロ−１，１−エタンジスルホン酸、１，１−プロパンジスルホン酸、３−クロロ−１，１−プロパンジスルホン酸、これらの塩および無水物が挙げられる。好ましくは、脂肪族スルホン酸はメタンスルホン酸、メタンジスルホン酸およびこれらの塩である。
【００２８】
好ましくは、酸フラックス組成物は６０ダイン以下、より好ましくは４０〜６０ダイン、および最も好ましくは４５〜５５ダインの表面張力を有する。所望の表面張力を達成するのに必要な所定の界面活性剤の量を決定するにはいくつかのわずかな実験が必要とされうるだけである。この所望の表面張力を達成するために、１種以上の界面活性剤がフラックス組成物中に、このフラックス溶液を所望の表面張力に調節する量で含まれうる。この界面活性剤には、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、および両性界面活性剤が挙げられる。これら界面活性剤はそれら自体がスズまたはスズ合金めっき浴と混和性である限りは、この界面活性剤のいずれが使用されてもよい。好ましくは、この組成物は１種以上の非イオン性界面活性剤を含む。１種以上の界面活性剤の重量基準の量は所望の表面張力を達成するように変動しうる。
【００２９】
非イオン性界面活性剤には、これに限定されないが、アルキレンオキシド化合物が挙げられる。アルキレンオキシド化合物には、これに限定されないが、エチレンオキシド／プロピレンオキシド（ＥＯ／ＰＯ）コポリマー、少なくとも１つのヒドロキシ基および２０個以下の炭素原子を有する有機化合物のアルキレンオキシド縮合生成物、並びにオキシプロピレンをポリオキシエチレングリコールに付加することにより製造される化合物が挙げられる。典型的には、このＥＯ／ＰＯコポリマーは５００〜１０，０００ｇ／モル、または例えば、１０００〜５０００ｇ／モルの範囲の平均分子量を有する。より典型的には、アルキレンオキシド化合物はＥＯ／ＰＯブロックコポリマーである。
【００３０】
少なくとも１つのヒドロキシ基および２０個以下の炭素原子を有する有機化合物の適するアルキレンオキシド縮合生成物には、１〜７個の炭素原子の脂肪族炭化水素を有するもの、不飽和芳香族化合物、またはアルキル部分に６個以下の炭素を有するアルキル化芳香族化合物が挙げられる。脂肪族アルコールは飽和または不飽和であり得る。芳香族化合物は２個以下の芳香環を有することができる。芳香族アルコールは、エチレンオキシドでの誘導体化の前に、２０個以下の炭素原子を有することができる。この脂肪族および芳香族アルコールは、例えば、スルファートもしくはスルホナート基でさらに置換されていてよい。このアルキレンオキシド化合物には、これに限定されないが、１２モルのＥＯを有するエトキシ化ポリスチレン化フェノール、５モルのＥＯを有するエトキシ化ブタノール、１６モルのＥＯを有するエトキシ化ブタノール、８モルのＥＯを有するエトキシ化ブタノール、１２モルのＥＯを有するエトキシ化オクタノール、１３モルのＥＯを有するエトキシ化ベータ−ナフトール、１０モルのＥＯを有するエトキシ化ビスフェノールＡ、３０モルのＥＯを有するエトキシ化スルファート化ビスフェノールＡ、および８モルのＥＯを有するエトキシ化ビスフェノールＡが挙げられる。
【００３１】
非イオン性界面活性剤には、ポリアルキレングリコールが挙げられうる。このポリアルキレングリコールには、これに限定されないが、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコールが挙げられる。このポリアルキレングリコールは、一般的に、さまざまなソースから市販されており、さらなる精製せずに使用されうる。典型的には、この組成物に有用なポリアルキレングリコールは、２００〜１００，０００ｇ／モル、または例えば、９００〜２０，０００ｇ／モルの範囲の平均分子量を有するものである。
【００３２】
アニオン性界面活性剤の例はスルファート化アルキルエトキシラートおよびスルホプロピル化アニオン性界面活性剤である。カチオン性界面活性剤の例は窒素塩、例えば、第四級アンモニウム塩、ピリジニウム塩、イミダゾリウム塩およびより高次のアルキルアミン塩である。これら界面活性剤は米国特許第４，６６２，９９９号および米国特許第４，８８５，０６４号に記載されている。この界面活性剤は所望の表面張力を提供する量で含まれる。
【００３３】
このフラックスの成分は従来の混合方法を用いて任意の順に一緒にされることができ、均一な水性フラックス組成物を提供することができる。フラックス組成物が製造されたら、望まれない残留物質が、例えば、ろ過によって除去され、次いでこの組成物の最終的な体積を調節するように水が添加される。このフラックス組成物は既知の手段、例えば、かき回しおよび超音波混合によって攪拌されうる。この水性酸フラックス組成物は７未満、好ましくは１〜６未満、より好ましくは１〜３のｐＨを有する。
【００３４】
フラックス組成物は室温から５０℃までの温度でスズまたはスズ合金に適用される。スズまたはスズ合金をフラックスで処理した後で、スズまたはスズ合金層を伴う基材が高温空気への曝露によって乾燥させられ、次いで通電または誘導加熱によってリフローされる。スズおよびスズ合金は２３５℃〜４００℃、または例えば、２４０℃〜２８０℃の温度でリフローされうる。このリフロー方法および条件、並びに誘導ヒーターは当該技術分野において周知である。これがＦｅＳｎ２合金層を発現させ、次いでスズめっき生成物が改良されたスズまたはスズ合金接着性、耐腐食性、および美的観点から魅力的な光学仕上げを示す。さらに木目模様が防止されるかまたは少なくとも従来の方法と比較して低減される。次いで、基材は、この産業界において実行されている従来の方法を用いてさらに処理されうる。
【００３５】
以下の実施例は本発明をさらに説明することを意図しており、本発明の範囲を限定することを意図していない。
【実施例】
【００３６】
実施例１（比較）
フルスケールトライアルがスズライン上で保持された：鋼ストリップはオイルおよびグリースを除くために、従来のアルカリクリーナーで清浄化された。この鋼は水すすぎに３回通され、次いで４０ｇ／Ｌの硫酸を含む水溶液中で、全部で２秒間、１８００Ａの印加アノード電流を伴って電解的に酸洗いされ、そしてすすがれ、その後で、スズ電気めっきのためのスズ電解質に入れられた。複数のめっきセルは、４０℃に維持され、メタンスルホン酸およびメタンスルホン酸第一スズを含んでいたロナスタン（ＲＯＮＡＳＴＡＮ（商標））スズ電気めっきめっき液を収容していた。木目模様および光沢のそれぞれの同時に起こる懸念を伴う軽いおよび重い被膜重量の双方を生じさせるフラックス処理溶液の有効性を評価するために、異なる被膜が生じさせられた：３００ｍ／分のライン速度で、上面は３０．５ＡＳＤの電流密度でめっきされて５．４ｇ／ｍ２のスズの被膜重量を生じさせ、そして底は９ＡＳＤでめっきされて、５．４ｇｍ２の被膜重量を生じさせた。この鋼ストリップの双方の面上のスズ析出物は外観が艶消しであった。
【００３７】
このスズめっきされた鋼ストリップは、次いで、すすぎタンクを２回通すことによって水ですすがれ、そして唯一の添加剤として４ｇ／Ｌの５−スルホサリチル酸を含んでいる水性フラックス溶液が、単位面積あたりの体積で２ｍｌ／ｍ２で両面に噴霧適用された。スズ上がフラックス溶液で濡れているこのスズめっきされた鋼ストリップが、次いで、このスズの表面上のフラックスをさらに均一化するために、１組の絞りロールの間を通された。
【００３８】
このスズめっきされた鋼ストリップは、次いで、適用されたフラックス溶液から水を除去するために加熱空気送風機によって乾燥させられ、スズ表面上に均一に分布した５−スルホサリチル酸８ｍｇ／ｍ２の固体フラックス残留物を残した。次いで、このストリップを２４０℃の温度まで加熱するのに充分な電流を通すことにより、このストリップはリフロー−溶融され、そして５０℃に保たれた水中でクエンチされた。このストリップの上面（高被膜重量）は許容可能に光沢に見えたが、ヘイズが目立った。このストリップの底面（低被膜重量）は重度の木目模様のテクスチャを示していたことが観察された。
【００３９】
実施例２（比較）
酸洗いにおいて印加されたアノード電流が５４００Ａに上げられた以外は、上述の方法が繰り返された。これについての理由は、フラックス化学物質の変更によってもたらされ得た木目模様の強さにおいて起こりうる向上の目に見える検出をより良好に可能にするように、人工的に木目模様欠陥を強調するためであった。処理した後で、このストリップの上面は変わらないままであった（許容可能に光沢、しかしヘイズを伴う）が、底面はこの場合、重度に木目模様のテクスチャを示したことが観察された。
【００４０】
実施例３
すすぎの後で、スズめっきされた鋼ストリップの両面上が、４ｇ／Ｌの５−スルホサリチル酸と、１５００ｇ／モルの平均分子量を有するＥＯ／ＰＯコポリマー１２０ｐｐｍと、０．５ｍｌ／Ｌのスルファート化アルキルエトキシラート（トライトン（商標）ＱＳ−１５コポリマー界面活性剤、ミシガン州ミッドランドのザダウケミカルカンパニーから入手可能）とだけを添加剤として含む、均一な水性フラックス溶液で噴霧されたこと以外は、実施例２に記載される方法が繰り返された。このストリップの上面（高被膜重量）は実施例２よりもわずかにより光沢に見え、わずかに少ないヘイズを伴っており、そして底面（軽い被膜重量）はわずかに低い強さの木目模様欠陥を有することが観察された。
【００４１】
実施例４
実施例３のフラックス溶液に２ｇ／Ｌの硫酸の添加が行われ、そして実験が繰り返された。底面の木目模様の外観が見た目で有意に低減されたことが観察され、そして上面の光沢が改良されわずかなヘイズしか示さなかったことが観察された。よって、フラックス溶液への硫酸の添加はスズ表面上の、光沢を向上させ、ヘイズを低減させかつ木目模様を低減させた。
【００４２】
実施例５
実施例４のフラックス溶液に１ｇ／Ｌの硫酸のさらなる添加が行われ、この場合合計３ｇ／Ｌの硫酸であり、そして実験が繰り返された。底面の木目模様の外観および上面の光沢は、両方ともさらにわずかに改良されたことが観察された。
【００４３】
実施例６
フラックス中の硫酸の濃度が合計４ｇ／Ｌに上げられた以外は、実施例５に記載された方法が繰り返された。底面の木目模様の外観はさらに改良されたが、上面の光沢は、この場合は白色の過剰エッチング汚点の一般的な外観によって損なわれたことが観察された。これは、上面上のフラックスの不均一な分布のせいであると考えられた。過剰なエッチング汚点の外観はフラックス溶液の不均一な分布を確実にする必要性を強調する：局在した領域での過剰固体フラックス残留物は局所的な過剰エッチングを導く場合があり、かつ不充分なフラックスは相対的な光沢の低減をもたらす場合があり、汚点形成を効果的に引き起こしうる。
【００４４】
実施例７
酸洗いにおいて印加されるアノード電流が実施例１のに適合する１８００Ａの標準レベルまで下げられたこと以外は、実施例５に記載された方法が繰り返された。ストリップの上面（高被膜重量）は充分に光沢に見え、目に見えるヘイズを伴っていなかった；底面（軽い被膜重量）はこの場合は木目模様がないと観察された。
【外国語明細書】
2013174009000001.pdf
2013174009000002.pdf
2013174009000003.pdf