JPH0120056B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はジンクリツチ系塗装鋼板において、鋼
板とジンクリツチ塗膜との間にマンガンリツチ塗
膜を介在せしめて防食性を向上させた溶接可能な
複合塗装鋼板に関する。 近年自動車車体の下廻りやドアなどの素材とし
て高耐食性表面処理鋼板の要求が高まつている。
しかし自動車部材の場合その組立に電気溶接を伴
うので電気溶接が可能であること、および塗装体
系は冷延鋼板を対象とするものであるので、表面
処理は片面のみであることが要求されている。 従来このような表面処理鋼板としては亜鉛系電
気めつき鋼板または溶融亜鉛めつき鋼板などのめ
つき鋼板、あるいはジンクリツチ系塗装鋼板など
の塗装鋼板が使用されていたが、いずれも一長一
短があり、自動車メーカーの要求を満足させるに
は至つていない。 例えば亜鉛系電気めつき鋼板の場合、従来Zn
−Ni系やZn−Fe系合金をめつきしたものやZn層
とNi層とを複層めつきしたものが使用されてい
たが、これらの鋼板はプレス加工時めつき層の剥
離やパウダリングの発生が非常に少く、かつスポ
ツト溶接における連続打点可能数がチツプのドレ
ツシングなしで5000点にも及ぶなど加工性、溶接
性においては優れている。しかし電気めつき鋼板
の場合一般にピンホールの発生がさけられないの
で、ピンホールを起点とする錆の発生の問題があ
り、かつ電着塗装しても塩水噴霧試験においてふ
くれが発生しやすく、その防食性はジンクリツチ
系塗装鋼板に比べると劣つている。また電着塗膜
の密着性もジンクリツチ系塗装鋼板には及ばな
い。 溶融亜鉛めつき鋼板の場合も同様で、従来Zn
−Fe系やZn−Al系のものが使用されていたが、
その長短は前記亜鉛系電気めつき鋼板と類似して
いた。しかし本鋼板の最大の難点は確実な片面め
つき法がまだ開発されていないことである。この
ため従来片面めつき品の製造はめつき後片面のめ
つき層を機械的に削除することにより行つていた
ため、その製造コストは著しく高価なものとなつ
ていた。 一方ジンクロメタル（商品名）やクロム含有高
耐食性不塗層の上にエポキシ系ジンクリツチ塗料
を塗布した塗装鋼板に代表されるジンクリツチ系
塗装鋼板の場合既存のストリツプ塗装ラインで容
易に片面塗装品が生産でき、亜鉛系電気めつき鋼
板や溶融亜鉛めつき鋼板より優れた防食性を発揮
する。しかし防食性に関してはまだ不十分で鋼素
地に対する著しいガルバニツク作用により鋼素地
との界面で塗膜下腐食を起し、これがブリスター
となつて現れたり、また塗膜が剥離すると腐食進
行が速いなどの欠点がある。またこの塗装鋼板の
場合、プレス加工時にパウダリング現象を呈して
そのパウダーがピツクアツプされ、製品に傷やへ
こみを生じさせるパウダリングの問題や溶接性が
めつき鋼板より劣るという問題がある。 本発明は近年表面処理鋼板として防食性能が穴
あきまで10年以上のものが要求されている点に鑑
み、前記表面処理鋼板のうちでとくに防食性に優
れたジンクリツチ系塗装鋼板の防食性をさらに高
めた溶接可能な複合塗装鋼板を提供するものであ
る。 本発明者らは従来のジンクリツチ系塗装鋼板の
欠点である塗膜下腐食によるブリスターの発生お
よび塗膜剥離による腐食進行を改善すべく種々研
究を重ねた結果、ジンクリツチ塗膜の下側にマン
ガンリツチ塗膜を形成し、かつ該塗膜を鋼板表面
に形成した凹凸で強固に保持しておけば溶接性を
損うことなく前記欠点の改善が可能であることを
見出したのである。 そして本発明者らは平均表面粗度Rzが４〜30μ
の鋼板上に鋼板側より順次(1)皮膜中の全クロム量
が５〜100mg／m²であるクロメート系皮膜と、(2)
エポキシ系樹脂中にマンガン粉末を重量％にて50
〜90％含有する膜厚２〜20μのマンガンリツチ塗
膜と、(3)エポキシ系樹脂中に亜鉛粉末を重量％に
て70〜90％含有する膜厚２〜20μのジンクリツチ
塗膜とが形成されていることを特徴とする溶接可
能な複合塗装鋼板の開発に成功した。 以下本発明を詳細に説明する。 第１図は本発明の塗装鋼板の断面を模式的に示
したもので、１は鋼板、２はこの鋼板上に形成さ
れたクロメート系皮膜、３は本発明の特徴をなす
マンガンリツチ塗膜で、前記クロメート系皮膜の
上に形成されている。４はこのマンガンリツチ塗
膜の上に形成されたジンクリツチ塗膜である。本
発明においてはこれらの要素は以下のようにされ
ている。 まず鋼板１であるが、この鋼板１には平均表面
粗度Rzが４〜30μの凹凸が形成されている。この
凹凸はクロメート系皮膜２の上に形成するマンガ
ンリツチ塗膜３およびジンクリツチ塗膜４の密着
性および耐スクラツチ性を向上させるとともに、
加工により塗膜剥離が生じてもマンガンリツチ塗
膜３の一部が鋼板１に残存するようにするもので
ある。すなわち従来のジンクリツチ系塗装鋼板の
場合塗膜剥離が生じるとジンクリツチ塗膜４ａは
第２図に示すように鋼板１の表面から剥離し、鋼
素地が露出してしまつたが本発明の場合は凹凸に
よりマンガンリツチ塗膜３で凝集破壊が起るの
で、第３図に示すように、マンガンリツチ塗膜３
の一部は鋼板１に残存し、鋼素地は露出しない。
従つて加工や走行中の飛石により部材に塗膜剥離
が生じても防食性はまだ維持され、急激な腐食進
行は防止される。 本発明において鋼板１に凹凸を形成する他の目
的は凹部５に付着するクロメート系皮膜２の厚さ
が厚くなるようにして防食性を向上させ、かつ凸
部６により電気溶接の際の溶接機チツプと鋼板１
の距離を短くして溶接性を高めるのである。 平均表面粗度Rzは4μ未満であると塗膜の密着
性が低下し、とくに加工時にパウダリングや剥離
を誘発しやすくなる。またこのように平均表面粗
度Rzが小さいと凹部５に付着するクロメート系
皮膜２の量も少くなるとともに、塗膜剥離により
残存するマンガンリツチ塗膜３の量も少くなり防
食性が低下する。一方30μを超えると塗膜表面が
肌荒れを起し、防食性を低下させるほか外観をも
損う。従つて本発明の場合鋼板１の平均表面粗度
Rzは４〜30μにする。なお表面粗度のプロフイル
はとくに限定を必要とせず、一般にダルスキンパ
スやシヨツトブラストで形成したもので十分であ
る。また鋼板１の種類としては自動車車体の部材
の場合普通鋼鋼板を使用するが、用途によつては
他の鋼種の鋼板を用いることも可能である。 クロメート系皮膜２は鋼板１の表面を不働態皮
膜で覆つて不活性化すると同時に塗膜密着性を向
上させるものであるが、皮膜中の全クロム量が５
mg／m²未満であると防食性に乏しく、塗膜密着性
も安定せず、良好な密着性が得られない場合があ
る。また100mg／m²を超えると防食性は向上する
が、塗膜密着性が低下し、プレス加工などで剥離
したりして安定した実用に耐える製品が得られな
い。このため本発明ではクロメート系皮膜２の皮
膜量は皮膜中の全クロム量で５〜100mg／m²にす
る。 クロメート系皮膜２は公知のクロメート処理法
により形成したものでよく、例えば反応型クロメ
ート処理、ノーリンス型の塗布方式のクロメート
処理、あるいは電解クロメート処理などで形成し
たもので十分である。 マンガンリツチ塗膜３はマンガン粉末７を含有
するエポキシ系塗膜で、マンガン粉末７により防
食性の改善および通電性の付与を行う。 マンガンの防食作用に関しては電気化学的に亜
鉛より卑であるので、鋼素地に対するガルバニツ
ク作用は亜鉛より本来大きい。しかしマンガンは
腐食された場合、安定した腐食生成物を生じるの
でガルバニツク作用は緩和され、亜鉛より小さく
なる。このためマンガンリツチ塗膜単独の場合そ
の防食性はジンクリツチ塗膜単独の場合より劣
る。しかし実験によれば上層にジンクリツチ塗膜
が存在する適度のガルバニツク作用を発揮して、
ジンクリツチ塗膜下のブリスターの発生を抑制
し、赤錆や白錆の発生が遅くなり、防食性を向上
させることが確認されている。このブリスター抑
制機構についてはまだ十分解明されていないが、
これはマンガンが鉄と亜鉛の自己消耗的な積極的
ガルバニツク作用を抑制して亜鉛が不必要以上に
溶出するのを防止するためと考えられる。 本発明の場合プレス加工や走行中の飛石により
塗膜剥離が生じる場合、その塗膜剥離は第３図に
示したようにこのマンガンリツチ塗膜３内より生
じるので、その残存塗膜により鋼素地は保護され
る。 塗膜中のマンガン粉末７の含有量は乾燥塗膜状
態にて50重量％未満であると溶接性が劣り、また
ガルバニツク作用も乏しくなつて、塗膜の剥離前
後を問わず防食性が低下する。一方90重量％を超
えるとパウダリングが発生しやすくなり、ジンク
リツチ塗膜４との層間剥離が生じやすくなる。こ
のため塗膜の組成としては重量％にてマンガン粉
末50〜90％、エポキシ系樹脂10〜50％にする。な
おエポキシ系樹脂としては分子量１〜10万のもの
が品質的、作業的に好ましい。 塗膜厚（乾燥塗膜厚）は2μ未満であると保護
力が弱く、鋼板１の表面粗度の関係上鋼板１とジ
ンクリツチ塗膜４とが直接接してしまい、ブリス
ター抑制効果が乏しくなる。一方20μを超えると
品質上の問題はないがコストが高くなり、不経済
となる。このため塗膜厚は２〜20μにする。 ジンクリツチ塗膜４は亜鉛粉末８を乾燥塗膜中
に重量％にて70〜90％含有するエポキシ系樹脂塗
膜で、亜鉛粉末含有量が70％未満であると通電性
が悪くなつて溶接性が低下し、傷部からの赤錆発
生抑制効果も乏しくなる。一方90％を超えると塗
膜密着性が著しく低下してパウダリングしやすく
なる。塗膜厚は乾燥塗膜厚にて2μ未満であると
マンガンリツチ塗膜３との相剰効果による防食効
果が低下して赤錆が発生しやすくなり、20μを超
えるとコスト高になり不経済となる。なお本塗膜
の場合もエポキシ系樹脂としてはマンガンリツチ
塗膜３の場合と同グレードのものを使用するのが
好ましい。 前記マンガンリツチ塗膜３やジンクリツチ塗膜
４の形成は公知の塗装方法で塗装した後板温200
〜260℃になる温度で焼付乾燥すれば容易に形成
することができる。 次に実施例により本発明を説明する。 実施例 板厚0.8mmの普通鋼冷延鋼板をダルスキンパス
して表面に凹凸を形成した後２コート２ベーク方
式の連続塗装ラインを使用して脱脂、クロメート
処理、マンガンリツチ塗膜の形成およびジンクリ
ツチ塗膜の形成を順次行つて複合塗装鋼板の製造
を行つた。第１表に得られた鋼板を、また第２表
にその品質性能を示す。なおマンガンリツチ塗膜
とジンクリツチ塗膜の焼付けはともに板温が260
℃になる温度で60秒間行つたものである。

【表】

【表】

【表】 第２表の品質性能試験は次の要領で行つた。 (1) 塗膜密着性 JIS・Ｇ・3312の着色亜鉛鉄板の試験法に準
じて折曲げ試験を行つた。折曲げ試験は曲げ内
側の間隔枚数０枚（0t）、２枚（2t）で180度密
着折曲げ加工を行つた後加工部塗膜にセロテー
プを貼付け、それを急激にひきはがすセロテー
プ剥離を行い、次の基準により評価した。

【表】 (2) 防食性 試験片にあらかじめナイフによる鋼素地に達
するクロスカツトと、1tの180度密着折曲げと、
ナイフにより塗膜をけづり落した塗膜剥離とを
施した後JIS・Ｚ・2371に基いて塩水噴霧試験
を行つて腐食状態を調査した。評価は塗膜剥離
部について100時間経過した時点で行い、他の
部分については1000時間経過した時点で行つ
た。評価は次の基準によつた。

【表】 第２表より明らかな如く、マンガンリツチ塗
膜を有する本発明の塗装鋼は従来のジンクリツ
チ系塗装鋼板（No.40）に比べてブリスターの発
生と塗膜剥離が生じた場合の腐食進行抑制は大
幅に改善されている。またマンガンリツチ塗膜
だけでは防食性は改善されないこともわかる。 以上の如く、本発明の塗装鋼板はマンガンリツ
チ塗膜とジンクリツチ塗膜の相剰効果によりブリ
スターの発生を抑制し、また鋼板の表面粗度によ
るマンガンリツチ塗膜の凝集破壊により塗膜剥離
後の腐食進行を抑制する。従つてその防食性は従
来のジンクリツチ塗装鋼板より著しく優れてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の溶接可能な複合塗装鋼板の模
式断面図、第２図は従来のジンクリツチ系塗装鋼
板の塗膜剥離状態を示す断面図、第３図は本発明
の鋼板の塗膜剥離状態を示す断面図である。 １……鋼板、２……クロメート系皮膜、３……
マンガンリツチ塗膜、４，４ａ……ジンクリツチ
塗膜、５……凹部、６……凸部、７……マンガン
粉末、８……亜鉛粉末。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平均表面粗度Rzが４〜30μの鋼板上に鋼板側
   より順次 (1) 皮膜中の全クロム量が５〜100mg／m²である
   クロメート系皮膜と、 (2) エポキシ系樹脂中にマンガン粉末を重量％に
   て50〜90％含有する膜厚２〜20μのマンガンリ
   ツチ塗膜と、 (3) エポキシ系樹脂中に亜鉛粉末を重量％にて70
   〜90％含有する膜厚２〜20μのジンクリツチ塗
   膜と、 が形成されていることを特徴とする溶接可能な複
   合塗装鋼板。