JPH02297433A - 複合鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ この発明は複合鋼板に係わり、特に、複合鋼板の溶接性
及び耐蝕性を改善するために樹脂層に含有されるフィラ
ーの改良を行った複合鋼板に関する。

〔従来の技術〕

複合鋼板とは綱板間に樹脂層を挟装してなるものであり
、鋼板に比べて樹脂層を厚くして軽量化を目的としたラ
ミネート鋼板と、鋼板に比べて樹脂層を薄くして制振性
を目的とした制振鋼板があることが知られている。

ところで、複合鋼板の中間層に使用されている樹脂それ
自体には導電性がないためにスポット溶接性を可能にす
る上で、種々の提案がなされている。

これらの提案のうし、導電性担体であるフィラーを樹脂
に含有して樹脂層を導電化して溶接を可能にする従来例
が存在する。

このフィラーは樹脂層に含有されて綱板間に樹脂層を挟
装して圧着される隙に鋼板同士と接触してスポット溶接
時に電気的な短絡を形成するごとにより溶接を可能にす
るものである。

このフィラーには、カーボンで代表される無機質のもの
と金属質のものとが提案されている。

無機質のフィラーを含有する従来例として、例えば特開
昭５７−１６３５６０号（カーボンブラック）、特公昭
６１−４９１１２号（カーボングラファイト）が提案さ
れており、金属質のフィラーを含有する従来例として、
例えば特開昭５６−３１５４０号（鉄粉）、特開昭６１
−４０１５０号（亜鉛粉）、特開昭６１−４１５４０号
（リン化鉄粉）、特開昭６２−１５１３３２号（金属粉
、金属フレーク、金属繊維）が提案されている。

複合鋼板では樹脂中にフィラーを含有して樹脂のフィル
ムを作成し、綱板間にフィルムを挟装して樹脂層を形成
するか、フィラーを含有する液状樹脂を鋼板上に塗工し
て樹脂層を形成するかして、プレスまたはロールによっ
て鋼板と樹脂とを熱圧着することにより複合鋼板を製造
していた。　ところで、複合鋼板の溶接性を良好なもの
に維持するには、樹脂層の厚みに対してフィラー粒径を
一定な値にする必要があるため（特開昭６３−１８８０
４０号等）、篩を通過した一定粒径のフィラーが使用さ
れていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

無機質のフィラーであるカーボン等は、脆いため樹脂と
フィラーを混合する際破砕されたり、樹脂と鋼板とを圧
着する際の加圧力、またはスポット溶接の際の加圧によ
って破砕されるめに、フィラーの粒径が初期の粒径とは
異なるものが配合されることになり、同鋼板のスボンＩ
−溶接性を不安定なものにしていた。つまり、フィラー
に番Ｊある程度の硬さが必要である。

一方、金属のフィラーについては、破砕されるような現
象は生じていないが、金属によっては、スポット溶接時
に高い電流密度が実現できない結果、ナゲツト形成が小
さくなり継手強度を十分血保てきす、溶接を不安定なも
のにしていた。

さらに、金属フィラー、特に安価で高頻度で使用される
鉄粒子の場合は極めて錆やすく樹脂層中で腐蝕され、鋼
板と樹脂との接着強度を低下していた。接着性が低下す
ると成形加工の際、銅板と樹脂とが剥離すること等が生
ずるため、加工性が低下することに繋がる。

そこで、この出願に係る発明は上記課題を解決するため
に、フィラーを改良することにより溶接性及び接着性に
優れた複合鋼板を堤供することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

上記目的を達成するために請求項に記載の発明は、―板
間に導電性担体であるフィラーを含有した樹脂層を設け
てなる複合銅板において、前記フィラーは、μＨｖ≧５
０の硬度を有する芯材と、該芯材に被覆されてなり当該
芯材より導電性が高く、かつ耐蝕性が良好な金属被覆層
からなることを特徴とするものである。

この発明において、硬度（μＨｖ　）が５０以上で溶接
の際溶融するものであれば、たとえ導電性または耐蝕性
の少なくとも一つが低いものでも芯材として使用するこ
とができる。このため、フィラー芯材用材料として安価
な鉄及びその他の金属またはプラスチック等を使用でき
る。

また、芯材に被覆される金属材料としては、導電性及び
耐蝕性が良好な、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｍｏ
、Ｗ、Ｔｉの少なくとも一種の単体またはこれらの複合
体を用いることができる。

〔作用〕

フィラー芯材の硬度（μＨｖ）は、μＨｖ≧５０である
ため、複合鋼板製造の際の鋼板と樹脂との圧着の加圧、
溶接時の加圧、成形加工時の加圧によってフィラーが粉
砕されることがない。

また、フィラーの被覆層は芯＋Ａよりも導電性が良好な
金属で形成されているため、この被覆層に溶接の際の電
流が集中して高い電流密度が形成できる。その結果、ナ
ゲツト形成が大きくなり高い継手強度を得ることができ
る。

さらに、被覆層は耐蝕性の良好な金属で形成されている
ために、被覆層自身の腐蝕を防くと同時に芯材の腐蝕を
防止する。この結果、鋼板と樹脂との接着性の劣化を防
くことが可能となる。

尚、芯材の硬度（μＨｖ　）がμ）Ｉ　ｖ　＜　５０で
あると、複合鋼板製造時の加圧、成形加工時の加圧及び
溶接時の加圧によってフィラーが破砕して？容接性が不
安定となるので、芯材の硬度を４−記のように限定した
。

〔実施例］ 次に本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明に用いられるフィラーの構成を示した模
式回である。

第１図において、１は芯材を示し、２はこの芯材に被覆
された金属被覆層を示す。

芯材は硬度（μＨｖ　）がμＩＩ　ｖ≧５０のものであ
り、溶接の際に溶解するものであればいかなるものも使
用することができる。たとえ導電性及び耐食性が低いも
のでも良い。導電性及び耐食性は金属被覆層によって確
保されているからである。

このような芯材形成材料として、例えば安価な鉄粒子お
よびプラスチック粒子を用いることができる。

芯材形成材料としてのプラスチックは、フィラーが含有
される樹脂と同じものであっても良いし、これとことな
るものであっても良い。

上記金属被覆層２は、芯材が金属で形成されている場合
は例えばメッキ法によって芯材に被着させることができ
る。また、芯材がプラスチックで形成されている場合は
、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、イオンブレーティン
グ法等によって芯材に被着させることができる。

金属被覆層は、上記芯材よりも導電性の高く、かつ耐蝕
性の金属で形成される。

金属被覆層が芯材よりも導電性が高い結果、芯材よりも
この被覆層に溶接の際の電流が集中する。

その結果、溶接の隙、金属被覆層の部分に高い電流密度
を形成できるため、ナゲツト形成が大きくなり高い継手
強度を得ることができる。

また、金属被覆層は耐蝕性が良好である結果、芯材に被
腐蝕性が高い材料を用いてもフィラーの腐蝕を防止する
ことができる。この結果、樹脂と鋼板との接着性の低下
を防止することが可能となる。

金属被覆層を形成するための金属材料としては、例えば
、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｍｏ。

Ｗ、Ｔｉの少なくとも一種の単体またはこれらの複合体
を用いることができる。

金属被覆層の被覆厚は特に制限されないが、０．１〜２
０μｍの範囲にあることが好ましい。０゜１μｍ未満で
あると、加圧ノｊの如何によっては被覆層に亀裂が形成
され溶接性及び接着性が悪化することがあり、２０μｍ
を越えると電流密度の集中の度合いが低下して溶接性に
影響を与えることがあるからである。

金属被覆層の形成材料は上記の中から選択できるが、フ
ィラーを樹脂中に均一に分散させることが必要である。

フィラーの分散が不足する個所ではナゲツト形成が小さ
くなり継手強度が低下する。

また、フィラーの分散が過大になる個所では樹脂量が相
対的に不足して、鋼板と樹脂層との接着性が低下し、か
つ制振鋼板の場合は制振性が低下する。

フィラーが含有される樹脂としては、ポリプロピレン、
ポリエチレン、熱可塑性ポリエステル。

塩化ビニル等の熱可塑性樹脂である。または、エポキシ
、ポリウレタン、アクリル、熱硬化性ポリエステル等の
熱硬化性樹脂である。また、これらの共重合体、変性体
であっても良い。これらの樹脂は、単独で、あるいは熱
可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを混合して、それぞれの単
独樹脂の場合より広い温度範囲で安定した硬さが得られ
る混合樹脂として用いることができる。混合樹脂とする
場合は、上記熱可塑性樹脂をヘースにして、これに添加
される熱硬化性樹脂の混合比を調節することにより、常
温用、中温用１高温用など使用環境によって最適の制振
特性を付与することができる。

この樹脂に対するフィラーの含有割合は、１〜２０νｏ
１％であることが好ましい。フィラーの含有割合が１ｖ
ｏ１％未満であると樹脂中の溶接電流の確保が困難で溶
接の継手強度が低下し、一方、フィラーの含有割合が２
０ｖｏ１％を越えると相対的に樹脂量が不足して樹脂と
鋼板との接着性が低下し、制振鋼板の場合は制振性も低
下する。

また、樹脂層の厚さくＡ）に対するフィラー粒径（Ｆ）
の比（Ａ／Ｆ）は、０．５〜２であること、特に１．０
〜１，５であることが好ましい（フィラーが球状の場合
は粒径は直径であり、フィラーが球状でない場合は粒径
は最小径とする）。（Ａ／Ｆ）が０．５未満であると、
樹脂層厚に対してフィラーの粒径が小さ過ぎるため、鋼
板と樹脂を圧着してもフィラーが鋼板同士を電気的に短
絡することが困難であり、（Δ／Ｆ）が２を越えるとフ
ィラーが樹脂層よりも厚く成りすぎて樹脂と鋼板の密着
性を阻害して鋼板と樹脂の接着性を低下させる。

芯材の形状としては特に限定されるものではないが、球
形またはこれに近いものであることが好ましい。即ち、
フィラー全量の８０ｖｏ１％以上についてフィラーの長
径（Ｌ）と短径（Ｓ）との比（Ｌ／Ｓ）が１．０≦Ｌ　
／　Ｓ≦１．２であることが好ましい（フィラーが球状
である場合には長径−短径−直径となる。）。球状の方
がフィラーの粒度分布を揃え易いからであり、また（　
Ｌ　／　Ｓ　）がこの範囲にないと樹脂がフィラーの通
電経路を妨げる結果となるからである。

上記実施例では、被覆層を一層で形成しているが被覆層
を複数で形成することも可能である。

次に具体的な実施例について説明する。

第１表に示すように粒径が８０〜１００μｍの芯材に金
属を５μｍ蒸着またはメッキして被覆層を有するフィラ
ーを得た。

次いで、ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレー
ト）に作成されたフィラーを１０νｏ１％配合してこれ
をトルエンに溶解して液状樹脂とした。

この液状樹脂を０．４ｍｍｗ、の冷延鋼板に塗工した後
、樹脂塗工層を電気炉で１５０°Ｃ，２分間力（Ｉ熱乾
燥し、次いで、他の鋼板を２２０’Ｃ，ｌ０ｋｇ／ｃＪ
の条件でホットプレスにより熱圧着して複合鋼板（実施
例鋼板）を作成した。面、樹脂層の厚みは９０μｍにし
た。また、芯材、被ｉ＋３、被覆厚を種々変更して実施
例鋼板を製造した。

一方、比較例として、金属被覆層を設けないフィラーを
利用して上記と同様に樹脂を塗工、乾燥、圧着して複合
鋼板を作成した。

次いで、各実施例鋼板及び比較例鋼板について、溶接性
試験、耐久性試験を行った。各試験条件は次の通りであ
る。

監接柱拭竣 各々の実施例鋼板及び比較例鋼板から２５ｍｍｘ３０ｍ
ｍの複合鋼板同士のスポット溶接を行った。

溶接は、ダイレフＩ・スポット溶接で加圧力１７０冊 ｋｇｆ、電流８ＫＡ、通電８サイクル、チップ径８Ｒ球
形状で行った。このスポット溶接後の試験片を引張試験
機により、引張り継手の破壊形態を観察した。

紺久旦菰駿 各々の実施例鋼板及び比較例鋼板から２５０ｍｍＸ　１
．５０　ｍｍの試験片を切り出し、鋼板表面にテープを
貼り、塩水噴霧試験（Ｊ　ｌ５Ｚ−２３７１）を行った
。暴露環境は、５％Ｎａ　Ｃｆｆ１溶液が噴霧される３
５°Ｃ環境である。ここに１０００ｈ暴露し暴露後の接
着強度（Ｔピール強度、ＪＩＳ−６８５４）を測定した
。これを塩水噴霧前の初期接着強度と比較することによ
り強度保存率〔（試験前の接着強度／試験後の接着強度
）Ｘ１００（％）〕を求めた。

同様な試験片を５０°Ｃ１５％Ｎａ（、ｐ、溶液に１０
００ｈ浸漬し、上記強度保存率を求めた。

また、上記耐久試験前と後とで溶接性の評価を行った。

この評価は、上記スボッ１〜溶接性の条件下で、溶接で
きたものを溶接可能として「○」と判定し、一部でも未
通電があるときは溶接性不良として「×」と判定した。

第１表において、塩水噴霧前の接着性を一次スボッ１〜
溶接性とし、塩水噴霧後の接着性を二次スボッ１へ溶接
性とした。

上記試験結果を次の第１表に示す。

（以下、余白） Ａ 第１表から分かるように、実施例鋼板１では、芯材に鉄
粉を使用するが、芯材にはＮｉ被覆層が形成されている
ために、溶接性（−次スボンド溶接性）が良好であるば
かりでなく、溶接時にこの被覆層に電流密度が集中して
高い溶接継手強度を得ることが可能である。尚、本実施
例ではフィラー含有量及びフィラー粒径が共に良好な範
囲内であるので、鋼板と樹脂との接着性が良好である結
果、高い初期接着強度（Ｔピール強度）を有している。

また、実施例鋼板１では、Ｎ１被覆を有するため耐蝕性
に優れている。その結果、塩水噴霧試験後においても高
い接着強度（Ｔビール強度）及び強度保存率（％）を有
しているため、樹脂と鋼板との良好な接着性をそのまま
保持していることが分かる。また、塩水試験後において
フィラーが腐蝕されていない結果、腐蝕後にスポット溶
接性試験を実行しても溶接性（二次スボント溶接性）が
良好であることが分かる。

実施例鋼板２は、実施例鋼板１と異なり芯材に　Ｇ Ｎ１をＪ　ｙ圭することにより被覆層を完成したフィラ
ーを用いているが、実施例８ｉＡ十反１と同様に溶接性
及び耐蝕性も良好である。このことは、金１．ｆｆｉの
被覆方法としては、種々のものか選択可能であることを
示している。

実施例鋼板３では、フィラーの芯材にポリプロピレン（
プラスチック）を用いているが、その表層にはＮ１が被
覆されているため、溶接の際にこのＮ１層に高い電流密
度を形成可能である結果、組手強度が良好である。この
ことは、フィラーの芯材には通常の安価な鉄等の金属の
他、Ｎ１等が被覆可能なプラスチックを用いることかで
きることを示している。そして、Ｎ１は耐蝕性が良好で
あるため、実施例鋼板３も実施例鋼板１と同様に良好な
耐久性を有する。

実施例鋼板４では、フィラーの芯（ＡにＮｉ０代わりに
Ａｕを用い、実施例鋼板５では同しくＮｉの代わりにＣ
ｕを用いているが、これらの釦１仮でも、実施例鋼板１
と同様に良好な溶接性及び耐久性を有している。ごのこ
とは、被覆層形成材料としてＮｉの代わりに芯材よりも
導電性が良好な他の耐蝕性金属を広く使用できることを
示している。

実施例鋼板６では、実施例鋼板１と同様に芯材に鉄を使
用しＮｉを被覆しているものであるが、Ｎｉの被覆層厚
さが実施例鋼板１の比較して極めて薄く形成されている
。この実施例鋼板６の溶接性及び耐久性は全体として見
れば良好であるが、被覆層が薄く形成されているために
、スボッ）？８接の際の加圧力の如何によっては被覆層
にわずかながらクランク等が入るため、その分溶接継手
強度が実施例鋼板１と対比して若干低下する。

また、被覆層を薄く形成すると被覆層にピンホールが生
し耐蝕性が若干低下することもある。そのため、実施例
鋼板６の塩水噴霧試験後の接着強度及び強度保存率が実
施例鋼板１に比べて若干ながら低下する。しかしながら
、溶接継手強度の低下及び塩水噴霧後の接着強度の低下
は、実用上問題に成らない程度である。

実施例鋼板７では、実施例鋼板６の場合と反対に被覆層
に厚いＮ１層を形成したフィラーを用いＪ　　’１ ている。この時、Ｎｉ層を厚くするとズボン１〜溶接の
際Ｎ１層に於ける電流密度の集中の度合いが低下し、そ
の層形成されるナゲントが小さくなる結果、溶接継手強
度が若干低下する。また、Ｎｉは極めて高価であるため
、その被覆厚は必要以−１―に大きくすることはない。

但し、溶接継手強度の低下量は実用上問題にならない程
度である。

次に比較例鋼板の結果について説明する。

比較例鋼板１ではカーボンブラックのみからなるフィラ
ーを用いている。この鋼板では、耐蝕性に問題のないカ
ーボンブラックを用いているため、塩水噴霧後の接着強
度及び強度保存率は良好な値となっているが、硬度は低
いため溶接の際の加圧によって破砕されることがあり、
破砕された部分でフィラーの粒径が初期値と変わってし
まい、樹脂厚に対してフィラーの粒径が小さくなる部分
を生じる。この部分では溶接の際未通電となり、実施例
鋼板と対比して溶接性（−次スボッ１〜溶接性）が低下
し、溶接継手強度も低下する。

比較例鋼板２では鉄粉のみからなるフィラーを用いてい
る。この鋼板では、耐蝕性が不良な鉄粉を用いているた
め、樹脂との界面において鉄粉が腐蝕する。その結果、
塩水噴霧試験後の接着強度及びその強度保存率が上記実
施例鋼板に比較してかなり低下する。そして、塩水噴霧
の後での二次スポット溶接性も不良となる。腐蝕部分に
おいて導通不良となるからである。

また、この比較例ｍ仮２において、鉄粉表面に鉄より導
電性に冨む金属が被覆されていないため、電流密度の集
中の度合いが弱く、形成されるナゲツトが小さいため、
塩水噴霧前でも溶接継手強度も実施例鋼板に比較して小
さくなる。

比較例鋼板３では、Ｎｉのみからなるフィラーを用いて
いる。この鋼板では、耐蝕性が良好なＮｉを用いている
ため、塩水噴霧後の接着強度及び強度保存率さらには塩
水噴霧後の二次スポット溶接性も良好ある。しかし、フ
ィラー全体が極めて高価なＮｉで形成されているため、
鋼板コストが大幅に大きくなる。

また、比較例鋼板３と実施例鋼板１とを対比すると実施
例鋼板ｌでは、フィラーの芯材の鉄より被覆層のＮ１の
方が導電性良好であるため、被覆層に高い電流密度が形
成されスポット溶接の際に形成されるナゲ・ントが大き
くなり、比較例鋼板３に比べて高い溶接継手強度を得る
ことができる。

このため、フィラーを高価なＮｉでのめ形成すると目標
とするフィラー粒径を稼く必要から多量のＮ１を必要と
するが、フィラーの芯材を安価な鉄にし被覆材をＮｉに
しても耐蝕性は問題がなく、かつ被覆層により高い電流
密度を形成可能である。

したがって、フィラーをこのような多層構造にすれば、
経済性と複合鋼板の性能（溶接性、ｉ１蝕性）とを同時
に向することができる。

また、鉄表面にＮｉを被覆したフィラーと鉄のみからな
るフィラーのポリエステル樹脂に対する分散性を調べた
ところ、前者の方が分散性良好であった。実施例鋼板ｌ
の溶接継手強度が比較例鋼板３のそれより大きいのは、
この理由にもよる。

以上の実施例ではスポラトン８接を用いて複合鋼板を製
造しているが、シーム溶接、プロジェクタＵ ジン溶接等の他の電気抵抗溶接方法を使用することもで
きる。

また、上記実施例では鋼板としては冷延鋼板を用いてい
るが、これに限定されず、クロメート処理鋼板、亜鉛処
理鋼板、リン酸処理鋼板、ステンレス鋼板、有機被膜鋼
板等の各種の表面処理、非処理の鋼板を使用することが
できる。また、これ以外の金属板を使用することもでき
る。

また、樹脂と鋼板との圧着をプレスによっているが、ロ
ール圧着を使用することも可能である。

また、上記実施例の数値は単なる例でありこれに限定さ
れず他の数値を選択することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、芯材に該芯材より
も導電性が良好でかつ耐蝕性の金属被覆層を形成してな
るフィラーを、樹脂層中に含有しているため、溶接性及
び耐蝕性に優れた複合鋼板を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられるフィラーの構成を示す模式
図である。 図中、１は芯材、２は金属被覆層を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）綱板間に導電性担体であるフィラーを含有した樹
   脂層を設けてなる複合鋼板において、前記フィラーは、
   μＨｖ≧５０の硬度を有する芯材と、該芯材に被覆され
   てなり当該芯材より導電性が高く、かつ耐蝕性が良好な
   金属被覆層からなることを特徴とする複合鋼板。