JPH0120059B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は亜鉛−マンガン合金粉末、またはこれ
とともに防錆顔料を添加することにより防食性を
改善したジンクリツチ系の溶接性塗装鋼板に関す
る。 近年自動車車体の下廻りやドアあるいはこれら
の部材のように著しい腐食環境にされされる部材
の素材として高防食性表面処理鋼板が要求されて
いる。しかし自動車部材の場合一般に組立に電気
溶接を伴うので、表面処理鋼板としては電気溶接
が可能であること、および防食処理面は部材の裏
面のみに必要とし、表面は冷延鋼板系の外観塗装
をするので、片面は冷延鋼板であることなどが要
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層とを被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
耐食性下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、あるいは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たり、さら
にはスポツト溶接の際チツプ（銅製）と亜鉛粉末
とが合金化して亜鉛粉末がチツプにピツクアツプ
され、連続打点数が劣つたりしていた。 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改善した
溶接性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
上記欠点を改善すべく種々検討を行つた結果、ジ
ンクリツチ塗膜中に亜鉛−マンガン合金粉末、ま
たはこれとともに防錆顔料を添加して混合ジンク
リツチ塗膜にすれば改善できることを知見した。 本発明はかかる知見に基いてなされたもので、
その要旨とするところは表面を粗化した鋼板上に
クロメート系皮膜を介して亜鉛粉末と亜鉛−マン
ガン合金粉末を合計60重量％以上含有し、かつ亜
鉛−マンガン合金粉末が両粉末混合比の１／２以
下となつた混合ジンクリツチ塗膜が形成された溶
接性塗装鋼板にある。 以下本発明を詳細に説明する。 第１図、第２図は本発明の塗装鋼板断面を模式
的に示したもので、１は鋼板、２はこの鋼板１上
に形成されたクロメート系皮膜である。また３は
この皮膜２上に形成された混合ジンクリツチ塗膜
で、樹脂塗膜中に亜鉛粉末４と亜鉛−マンガン合
金粉末５とが分散されている。これらの鋼板１、
クロメート系皮膜２、および混合ジンクリツチ塗
膜３は以下のように構成されている。 まず鋼板１であるが、この鋼板１としては通常
表面を粗化した普通鋼冷延鋼板が用いられる。こ
こで鋼板１の表面を粗化させるのは混合ジンクリ
ツチ塗膜３の密着性を向上させるという一般的な
目的のほか、クロメート系皮膜の形成に塗布方式
の処理液を用いた場合に表面粗度の凹部において
クロメート系皮膜の付着量が多くなるようにして
全体の皮膜付着量を増大させ、防食性の向上をは
かるとともに、電気溶接の際溶接機チツプと凸部
との距離が短くなるようにして通電性を向上させ
るためである。 この鋼板１の表面粗化は平均表面粗度Rzで４
〜20μが適当である。これは4μ未満であると混合
ジンクリツチ塗膜３の密着性が低下し、加工時に
パウダリングや剥離が生じやすくなり、逆に20μ
を超えると塗膜面に肌荒れが生じ、防食性や外観
を低下させるからである。このような表面の粗化
は従来一般的に行われている方法、例えばダルス
キンバスやシヨツトブラストなどで形成したもの
でよい。 クロメート系皮膜２は反応型クロメート処理
（例えばクロム酸単味のものやそれにエツチング
剤を添加したもの）、ノーリンスの塗布型クロメ
ート処理、あるいは電解クロメートなど公知のク
ロメート処理法で形成したものでよい。しかし
種々検討してみると下記の組成のような塗布型ク
ロメート処理液によるのが防食、塗膜密着性上好
ましい。 処理液 １ (a) 40〜50％が３価状態に還元されている三酸化
クロム10重量部 (b) リン酸（100％H₃PO₄）３〜４重量部 (c) ポリアクリル酸４〜５重量部 (d) アクリルエマルジヨン重合体固形分17〜20重
量部 (e) 水溶液にするための水200〜4000重量部 処理液 ２ 前記処理液１の組成において、(a)の三酸化クロ
ムが６価クロムのすべてまたは一部が３価の状態
に還元され、６価クロム量／３価クロム量の比が
０〜2.3になつた処理液。 本発明の場合クロメート系皮膜２の付着量管理
は皮膜に含有される全クロム量で行い、その全ク
ロム量が10〜50mg／m²になるようにする。これは
10mg／m²未満であると防食性が乏しくなり、また
塗膜密着性も安定せず、常に良好な密着性が得ら
れないからである。一方50mg／m²を超えると防食
性は向上するが、塗膜密着性が低下してプレス加
工などで剥離しやすくなる。 混合ジンクリツチ塗膜３は従来の亜鉛粉末のみ
を含有するジンクリツチ塗膜に亜鉛−マンガン合
金粉末を添加することにより防食性を高めるもの
である。 マンガンは電気化学的に亜鉛より卑であるの
で、亜鉛に対してガルバニツク作用を有し、亜鉛
の溶出保護するとともに、亜鉛の鉄に対する過剰
な自己消費的ガルバニツク作用をも緩和する。ま
たマンガンは腐食環境下におかれた場合防食性の
あるマンガン酸化物や水酸化物を生じ、これらの
腐食生成物がマンガン自体の溶解を抑制する。従
つて亜鉛粉末とマンガン粉末または亜鉛−マンガ
ン合金粉末とが塗膜中に共存する場合防食性は高
められる。しかしながら亜鉛−マンガン合金粉末
は現状では合金を機械粉砕して粉末にするしか工
業的規模での安価な製造方法がないためその形状
はマンガン粉末に比べると著しく不規則である。
このため亜鉛−マンガン合金粉末はマンガン粉末
に比べ吸油量が多いので、同一添加量でもマンガ
ン粉末の場合より樹脂量を多くしなければならな
い。しかし樹脂量が多くなると通電性が低下し、
溶接性を損うので、マンガン粉末の場合より少く
する必要がある。マンガン粉末の場合亜鉛粉末／
マンガン粉末＝２／98〜98／２とほぼ任意の混合
が可能であるが、亜鉛−マンガン合金粉末の場合
はこの吸油量の関係から亜鉛粉末／亜鉛−マンガ
ン合金粉末＝50／50〜98／２と１／２以下にする
必要がある。一方亜鉛−マンガン合金粉末の最小
添加量としては、マンガン粉末の場合でも亜鉛粉
末／マンガン粉末の比がそれぞれ98／２未満にな
るとマンガン粉末添加による防食効果が小さくな
り、十分なる防食性を付与できなくなるので、亜
鉛−マンガン合金粉末の場合も亜鉛粉末／亜鉛−
マンガン合金粉末＝98／２にするのが好ましい。
本発明の場合亜鉛−マンガン合金粉末の亜鉛／マ
ンガン比は添加範囲がこの範囲にあれば限定を要
しない。 塗膜のこれらの合計含有量は60重量％未満であ
ると通電性が悪くなり、防食性も低下するので、
60重量％以上にする。しかし91重量％を超えると
塗膜密着性も低下してき、またパウダリングも生
じやすくなるので、上限91重量％以下にするのが
好ましい。 塗膜を形成する樹脂として最良のものはエポキ
シ系樹脂であつて、その中でもとくに分子量１〜
10万の直鎖構造のものがよい。膜厚はあまり薄い
と防食用の金属粉末含有量が少くなつて防食性が
低下し、逆に厚くなりすぎると加工性が低下する
ので、５〜50μが適当である。 本発明の場合、このように塗膜中に亜鉛粉末４
と亜鉛−マンガン合金粉末５とを含有させること
により従来のジンクリツチ系塗装鋼板の欠点は改
善されるが、さらに防食性を改善するのに防錆顔
料６を添加することも可能である（第２図）。一
般塗料の塗膜の場合も防錆顔料添加により塗膜の
防食性を改善することが行われるが、その防食作
用は防錆顔料自体の防食作用によるものである。
しかし本発明の場合はこのような防食作用ととも
に亜鉛の過剰溶出を抑制し、鋼素地防食に必要な
分だけ亜鉛を溶出させるという作用が期待でき
る。 この防錆顔料の添加量は0.2〜５重量％が適当
で、0.2重量％未満であると添加効果が少い。逆
に５重量％を超えると防錆顔料がクロム酸塩であ
る場合クロムが溶出することがある。 本発明の塗装鋼板の製造は鋼板を素材として着
色亜鉛鉄板の製造の要領で可能である。この場合
混合ジンクリツチ塗膜の樹脂としてエツチング系
樹脂を用いた場合、その焼付けは板温200〜260℃
で10〜80秒間行えばよい。 実施例 板厚0.8mmの冷延鋼板にダルスキンパスを施し
てRz20μの表面粗度を形成した後脱脂して表面を
清浄にしてその表面にロールコートにより塗布型
クロメート処理を塗布して全クロム量40mg／m²の
クロメート系皮膜を形成した。その後この皮膜の
上に亜鉛粉末と亜鉛−マンガン合金粉末、または
これらに防錆顔料を添加した混合ジンクリツチ塗
膜（いずれも乾燥塗膜にて15μ）を形成した。第
１表、第２表にこれらの塗膜の組成と性能との関
係を示す。なおクロメート系皮膜と混合ジンクリ
ツチ塗膜の形成は次の条件によつた。 (1) クロメート系皮膜形成条件 三酸化クロム酸 10重量部、リン酸 ３重量
部、ポリアクリル酸 ５重量部、アクリルエマ
ルジヨン重合体固形分 18重量部、水2000重量
部、Cr⁺⁶／Cr⁺³＝1.4からなる塗布型クロメー
ト処理液をロールコート法で塗布。 (2) 混合ジンクリツチ塗膜の形成条件 ロールコート法により塗装後250℃（板温）
で60秒間焼付。

【表】

【表】 また塗膜性能は次の要領で調査した。 (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）、１枚（1t）、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 (イ) クロカツト部、曲げ加工部の防食性 試験片にあらかじめナイフにより鋼素地に
達するクロカツトと4tの180度密着折曲げを
行つたものをJIS・Ｚ・2371に基いて100時間
の塩水噴霧試験を行い、発生した赤錆を次の
基準により評価した。

【表】 (ロ) プレス加工部 試験片をブランク径360mmに切断後防錆潤
滑油（オイルコートZ2、出光興産製）を塗
布して300トン油圧プレス機によりポンチ径
200mm、ポンチR13mm、ダイスR4mm、絞り高
さ65mm、全しわ押え22トンの条件で塗膜が外
側になるようにして円筒深絞り試験を行つた
後前記同様に塩水噴霧試験を240時間行い、
円筒外周面に発生した赤錆、フレクを次の基
準により評価した。

【表】 (3) 溶接性 下記の溶接条件でスポツト溶接を行つた後引
張試験を行い、引張せん断強度350Kgｆ未満の
ものの発生率を調査した。

【表】

【表】 第１表より塗膜中に亜鉛粉末と亜鉛−マンガン
合金粉末を含有させると亜鉛粉末だけの場合より
防食性は向上し、また第１表と第２表の比較する
と防錆顔料の添加より防食性はさらに向上するこ
とがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の塗装鋼板の模式断面
図である。 １……鋼板、２……クロメート系皮膜、３……
混合ジンクリツチ塗膜、４……亜鉛粉末、５……
亜鉛−マンガン合金粉末、６……防錆顔料。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面を粗化した鋼板上にクロメート系皮膜を
   介して亜鉛粉末と亜鉛−マンガン合金粉末とを合
   計60重量％以上含有し、かつ亜鉛−マンガン合金
   粉末が両粉末混合比の１／２以下となつた混合ジ
   ンクリツチ塗膜が形成されていることを特徴とす
   る溶接性塗装鋼板。 ２ 亜鉛粉末／亜鉛−マンガン合金粉末の混合比
   が50／50〜98／２で、塗膜中の両粉末合計含有量
   が60〜91重量％であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の溶接性塗装鋼板。 ３ 混合ジンクリツチ塗膜中に防錆顔料が添加さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の溶接性塗装鋼板。