JP3276564B2 - 耐食性に優れた溶接可能型有機複合めっき鋼板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、優れた溶接性、耐
食性、加工性を有し、自動車用防錆鋼板として好適な溶
接可能型有機複合めっき鋼板に関する。

【０００２】

【従来の技術】すでに冷延鋼板の耐食性、塗装後の耐食
性及び加工性を損なわず量産化できる表面処理鋼板とし
て電気Ｚｎめっき鋼板が汎用されていることは周知であ
る。また、近年では寒冷地帯における冬期の道路凍結防
止用の散布岩塩に対する自動車の防錆対策としてＺｎめ
っき鋼板の使用が試みられ、過酷な腐食環境での耐食性
の要求が増加する傾向にある。

【０００３】これらＺｎめっき鋼板の耐食性向上要求に
対してＺｎめっき量（付着量）による耐食性の向上が知
られているが、めっき量の増加以外の方法としてＺｎ自
身の溶解を抑制するための合金めっきが数多く提案され
ている。これらの多くは、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏといった鉄
族元素を合金成分として含有するものである。これらの
Ｚｎ−鉄族系電気めっき鋼板は未塗装あるいは塗装後の
耐食性が優れる特徴があり、工業的に生産、実用化され
ているが、耐食性をさらに向上させることが望まれてい
る。

【０００４】この要求に対して、自動車用途などではＺ
ｎ系めっき鋼板にクロメート処理を行い、その上層に有
機被膜を被覆する有機複合めっき鋼板が開発されてき
た。一方、家電業界を中心に組立工程省略ニーズが高ま
り、ポストコートのプレコート化が進められている。自
動車外板用途でも、自動車用鋼板のプレコート化による
電着塗装省略型あるいは電着塗装、中塗り塗装省略型鋼
板のニーズが高まってきている。自動車用途にプレコー
ト鋼板を用いるとき、その溶接性が課題となるが、特開
昭６２−７３９３８号公報や特開昭６３−２７０１３１
号公報に導電顔料を含有させることにより、導電性を付
与した有機複合めっき鋼板が既に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記有
機複合めっき鋼板は自動車製造工程において、電着塗装
があることを前提としており、電着塗装あるいは電着塗
装、中塗り塗装を省略した場合には、鉄面がむき出しに
なる切断面の耐食性は考慮されておらず、切断面の耐食
性については十分な性能を有していなかった。本来、有
機複合鋼板は一般面の耐食性を高めることを目的として
おり、有機被膜中に防錆顔料などを含有させるなど、主
として最上層の有機被膜を形成する塗料組成物の改良が
進められてきた。しかし、切断面の耐食性については有
機被膜の防食性能よりもめっき層の犠牲防食能力に負う
ところが大きくめっき層についての十分な検討が必要と
なった。

【０００６】また、自動車車体外板の場合、上塗り塗装
の前に水研ぎと称される、水をつけた細目のサンドペー
パーで下塗り塗装面を研磨する工程がある。電着塗装が
無い場合には、有機複合めっき鋼板の塗膜を直接水研ぎ
することとなるが、前述の特開昭６２−７３９３８号公
報に開示されている有機複合めっき鋼板は、塗膜中にク
ロム系の防錆顔料を含んでおり、水研ぎ時に発生する塗
膜細粉の処理が必要となる。本発明は上記問題点を解決
し、耐食性、特に切断面の耐食性を向上させ、且つ作業
性に優れた有機複合めっき鋼板を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、切断面が腐食
したときに優れた犠牲防食能力を有する電気Ｚｎめっき
層、あるいは溶融Ｚｎめっき層を下地めっき層とし、ク
ロメート皮膜、有機被膜を適当量上層に形成することに
より、耐食性、特に切断面の耐食性が飛躍的に向上した
有機複合めっき鋼板を提供する。また、有機塗膜中の防
錆顔料として非クロム系の顔料を用いることにより、作
業性に優れた有機複合めっき鋼板を提供する。

【０００８】本発明の要旨は、 （１）鋼板の片面あるいは両面に鋼板側から順に、めっ
き付着量（ｇ／ｍ² ）／鋼板の板厚（ｍｍ）＝３０〜１
３０に相当する付着量であるＺｎめっき層、総Ｃｒ付着
量１０〜１５０ｍｇ／ｍ² のクロメート皮膜、膜厚１〜
２０μｍの有機被膜が形成されており、該有機被膜が含
む導電性無機顔料比率が１〜４０ｖｏｌ％、非クロム系
防錆顔料比率が５〜４０ｖｏｌ％、その合計が６〜６５
ｖｏｌ％であることを特徴とする溶接可能型有機複合め
っき鋼板。 （２）Ｚｎめっき層が、電気Ｚｎめっきあるいは溶融Ｚ
ｎめっきである前記（１）記載の溶接可能型有機複合め
っき鋼板。

【０００９】（３）クロメート皮膜が水可溶分３０％以
下の難溶性クロメート皮膜である前記（１）記載の溶接
可能型有機複合めっき鋼板。 （４）非クロム系防錆顔料が、塩基性亜リン酸亜鉛、ま
たは塩基性亜リン酸亜鉛カルシウムである塩基性亜リン
酸塩系防錆顔料を単独、あるいはいずれかを主成分と
し、補助成分として亜鉛、ニッケルまたはコバルトの次
亜リン酸塩、亜リン酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、モリブ
デン酸塩またはオキシカルボン酸塩のうち少なくとも１
種類を含有する前記（１）記載の溶接可能型有機複合め
っき鋼板にある。

【００１０】

【発明の実施の形態】まず、下地めっき層について述べ
る。切断部の耐食性を高めるには電気Ｚｎめっき、また
は溶融Ｚｎめっきが有効である。一般面の耐食性につい
ては、各種Ｚｎ系合金めっきが開発されているが、この
ようなＺｎ系合金めっきでは腐食時にＺｎの優先溶解が
起こり、切断面のように鉄面が露出しているような場合
には犠牲防食作用が弱い。その点、電気Ｚｎめっきや溶
融Ｚｎめっきでは、Ｚｎ単相であるために鋼に対する犠
牲防食能力が高く有利である。また、溶融Ｚｎめっきで
は、微量のＡｌ，Ｐｂ，Ｃｄ，Ｓｂ，Ｔｉ，Ｍｇなどを
含有させても良い。

【００１１】Ｚｎめっきの付着量は、 めっき付着量（ｇ／ｍ² ）／鋼板の板厚（ｍｍ）＝３０
〜１３０ を満足する範囲とする。３０未満では十分な切断面の耐
食性が得られない。また、１３０を超えてもその効果は
飽和するので経済性を考慮して、上限を１３０とする。
めっき層の上に施されるクロメート層は、有機被膜との
密着性を確保する効果がある。Ｚｎめっき層はＣｒ⁶⁺お
よびまたはＣｒ³⁺からなる酸性処理液との反応性がよい
ので従来から公知の塗布型クロメート処理、反応型クロ
メート処理および電解型クロメート処理などはいずれも
適用できる。

【００１２】クロメート皮膜の付着量は総Ｃｒ量として
１０〜１５０ｍｇ／ｍ² とする。１０ｍｇ／ｍ² では有
機被膜の密着性が不十分であり、耐食性が劣化する。１
５０ｍｇ／ｍ² を超えると溶接性、プレス加工性が悪化
し、実用上好ましくない。より好ましい範囲は総Ｃｒ量
として２０〜１００ｍｇ／ｍ² である。なお、クロメー
ト皮膜の水可溶分は３０％以下、好ましくは２０％以下
が良い。水可溶分が３０％を超えると、可溶性のＣｒ⁶⁺
が多く含まれるため、耐クロム溶出性あるいは耐水膨潤
性が低下し、上層塗膜の二次密着性低下、あるいは有機
複合めっき鋼板としての高い耐食性能は得られにくい。
このクロメート皮膜の上層には有機被膜を施す。有機被
膜の厚みは０．５〜２０μｍとする。０．５μｍ以下で
は耐食性が十分ではなく、２０μｍを超えるとプレス加
工性が劣化することがあり、上限を２０μｍとする。好
ましくは２〜１０μｍが良い。

【００１３】有機皮膜は溶剤型、水溶性型いずれでも良
く、例えばエポキシ樹脂、アルキド樹脂、オイルフリー
ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、アクリルエチレン樹
脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポ
リカーボネート樹脂などが使用できる。必要に応じて硬
化剤、着色顔料、あるいはプレス加工性を一段と向上さ
せる潤滑剤等の各種添加剤を加えても良い。被覆方法
は、ロールコート、スプレーコート、カーテンフローコ
ートなどの公知のいずれの方法であっても良い。

【００１４】導電性顔料は塗膜に導電性を持たせること
を目的としており、ＳＵＳ粉末、フェロシリコン、燐化
鉄、Ｚｎ粉末、Ｎｉ粉末、導電性カーボンのうち１種あ
るいは２種以上の組み合わせで使用が可能である。ま
た、その平均粒径は１〜１５μｍ、好ましくは４〜１２
μｍが良い。平均粒径が１μｍ未満では塗料中で二次凝
集し、粗粒化して粒発生の原因となり、また塗膜として
の加工強度の低下を招くため好ましくない。その平均粒
径が１５μｍを超えると塗膜外観がざらつきのある粗面
と化し、型カジリやプレス品の加工部と非加工部とで外
観ムラを生じやすく、品質上好ましくない。

【００１５】導電性顔料の配合比は、品質上重要な要素
である。本発明における配合比は１〜４０ｖｏｌ％が良
い。配合比が１ｖｏｌ％未満では塗膜の接触抵抗が高く
導電機能が十分ではないため、適正電流範囲が狭く、ま
た電極への有機塗膜燃焼残渣付着による連続打点性不良
などスポット溶接性に難点がある。４０ｖｏｌ％を超え
ては樹脂のバインダーとして機能を超えるため、ロール
塗装などの均一塗装技術に支障をきたし、塗膜として固
化したとしても密着性に難があり、耐食性が劣化する。

【００１６】防錆顔料は、塗膜に高い防錆能力を付与す
ることができ、めっき層あるいは鋼板の腐食を抑制する
のに有効である。その効果は一般面（平板部）で特に大
きく、電着塗装を省略する場合、中塗り塗装、上塗り塗
装が施されない裏面側の耐食性保持に特に有効である。
防錆顔料には、水研ぎ時の塗膜細分の処理を考慮して、
非クロム系の防錆顔料を用いる。非クロム系防錆顔料に
は、塩基性亜リン酸亜鉛、または塩基性亜リン酸亜鉛カ
ルシウムである塩基性亜リン酸塩系防錆顔料を用いる。

【００１７】補助成分として亜鉛、ニッケルまたはコバ
ルトの次亜リン酸塩、亜リン酸塩、リン酸塩、ホウ酸
塩、モリブデン酸塩またはオキシカルボン酸塩のうち１
種類以上を含有してもよい。有機塗膜中の含有量は５〜
４０ｖｏｌ％とする。５ｖｏｌ％未満では防錆効果が薄
く、４０ｖｏｌ％を超えては樹脂のバインダーとして機
能を超えるため、ロール塗装などの均一塗装技術に支障
をきたし、塗膜として固化したとしても密着性に難があ
り、商品化は難しい。また、導電性顔料と非クロム系防
錆顔料の合計含有率は、有機樹脂のバインダー力を確保
する必要から６５ｖｏｌ％以下とする。したがって、導
電性顔料と非クロム系防錆顔料の合計を６〜６５ｖｏｌ
％と規定する。

【００１８】

【実施例】本発明にかかわる実施例を表１に示す。板厚
０．８ｍｍの低炭素鋼板にゼンジマー式溶融めっきある
いは電気めっき法でＺｎめっきを施し、表１に示すクロ
メート層、有機被膜層を順次施した。切断部耐食性の評
価は以下の方法で実施した。 （１）塩水噴霧（ＪＩＳ Ｚ２３７１） １時間 （２）乾燥（６０℃） ３．５時間 （３）湿潤（５０℃，ＲＨ９５％） ３．５時間 上記（１）〜（３）を１サイクルとし、２０サイクル後
の端面赤錆発生有無で評価した。切断面の耐食性評価結
果を表１〜表３に示す１番〜８０番が、本発明品で優れ
た切断面の耐食性を示すことがわかる。これに対し、表
３での比較例中の８１，８２，８４番はめっき付着量、
クロメート付着量あるいは有機被膜厚みが不十分である
ために、切断面の耐食性が不足している。８７番は有機
被膜中の導電性顔料が多すぎるために、有機被膜として
のバインダー力が不足するために切断面の耐食性が劣化
する例である。９０，９１番は導電性顔料と防錆顔料と
の合計が多すぎるために有機被膜としてのバインダー力
が不足するために耐食性が劣化する例である。

【００１９】一般面耐食性は、上記サイクルで腐食試験
を実施したときに、同じＺｎめっき付着量のＺｎめっき
鋼板に、リン酸塩処理（ＰＢ３０２０／日本パーカライ
ジング製）後、カチオン電着塗装パワートップＵ−１０
０（日本ペイント製）２０μｍを施した試料よりも、平
板部の白錆発生が速かったものを×、同等以上のものを
〇として評価した。その結果を表１〜表３に示すが、本
発明例での１番〜８０番が優れた一般面耐食性を示すこ
とがわかる。これに対して、比較例である８４番は有機
被膜厚みが不足しているために、８８番はクロム系防錆
顔料比率が少ないために、一般面の耐食性が不十分であ
る。また、８７，８９，９０，９１番は、導電性顔料、
クロム系防錆顔料のそれぞれあるいはそれらの合計が多
すぎるため有機被膜として機能せず、耐食性が劣化した
例である。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】

【表３】

【００２３】溶接性はスポット溶接による連続溶接性試
験で評価した。適正溶接電流範囲を求め、その結果から
得られる所定溶接電流値における限界連続溶接打点数を
求めた。適正電流範囲は、以下の手順で求めた。 板組：実施例に示す表面処理鋼板の同種２枚組 溶接電極：オバラ株式会社Ｔ−１６Ｄ（材質記号ＤＨ
ＯＭ） 電極間圧力：２００ｋｇｆ 溶接パターン：加圧開始→０．５秒保持→所定電流を
印加（０．２秒）→加圧解放 適正電流範囲測定：のパターンで溶接したときに、
ナゲット径４ｍｍ以上を確保できる最低電流値を下限電
流値、試料片と電極との間に強い溶着を生じる最低電流
値を上限電流値として、上下限電流値を測定。

【００２４】限界連続溶接打点数は、必要なナゲット径
を確保できる連続溶接打点数の上限のことであり、以下
の手順で求めた。 板組：実施例に示す表面処理鋼板の同種２枚組 溶接電極：オバラ株式会社Ｔ−１６Ｄ（材質記号ＤＨ
ＯＭ） 電極間圧力：２００ｋｇｆ 溶接パターン：加圧開始→０．５秒保持→所定電流を
印加（０．２秒）→加圧解放 溶接電流値：先に求めた適正溶接電流範囲の中間値
（下限電流値＋上限電流値）／２ 限界連続溶接打点数：〜の溶接条件で、打点速度
を１点／３秒とし、試験片に形成されるナゲットの直径
が４ｍｍ未満とならない最大連続打点数を測定。

【００２５】測定した連続打点数が、５００点以上の時
には〇、５００点未満では×として溶接性の評価とし
た。評価結果を表１〜表３に示す実施例１番〜８０番
が、本発明品で優れた溶接性を示すことがわかる。これ
に対し、比較例８３，８５番はクロメート付着量、有機
被膜厚みが多すぎるために、また８６番は有機被膜中の
導電性顔料が少なすぎるために溶接性を十分に確保する
ことができない。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明の有機複合
めっき鋼板は耐食性に優れており、電着塗装を省略した
ときにも自動車用鋼板として使用可能である。また、有
機被膜中の防錆顔料に非クロム系を用いているために作
業性も高い。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ２５Ｄ 5/26 Ｃ２５Ｄ 5/26 Ｃ (56)参考文献 特開 平９−234820（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−7540（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−44639（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−110353（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−60894（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B32B 15/08 B05D 7/14 - 7/18

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板の片面あるいは両面に鋼板側から順
   に、めっき付着量（ｇ／ｍ² ）／鋼板の板厚（ｍｍ）＝
   ３０〜１３０に相当する付着量であるＺｎめっき層、総
   Ｃｒ付着量１０〜１５０ｍｇ／ｍ² のクロメート皮膜、
   膜厚１〜２０μｍの有機被膜が形成されており、該有機
   被膜が含む導電性無機顔料比率が１〜４０ｖｏｌ％、非
   クロム系防錆顔料比率が５〜４０ｖｏｌ％、その合計が
   ６〜６５ｖｏｌ％であることを特徴とする溶接可能型有
   機複合めっき鋼板。
2. 【請求項２】 Ｚｎめっき層が、電気Ｚｎめっきあるい
   は溶融Ｚｎめっきである請求項１記載の溶接可能型有機
   複合めっき鋼板。
3. 【請求項３】 クロメート皮膜が水可溶分３０％以下の
   難溶性クロメート皮膜である請求項１記載の溶接可能型
   有機複合めっき鋼板。
4. 【請求項４】 非クロム系防錆顔料が、塩基性亜リン酸
   亜鉛、または塩基性亜リン酸亜鉛カルシウムである塩基
   性亜リン酸塩系防錆顔料を単独、あるいはいずれかを主
   成分とし、補助成分として亜鉛、ニッケルまたはコバル
   トの次亜リン酸塩、亜リン酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、
   モリブデン酸塩またはオキシカルボン酸塩のうち少なく
   とも１種類を含有する請求項１記載の溶接可能型有機複
   合めっき鋼板。