JPH0230393B2 - Yosetsuseitosokohan - Google Patents

Yosetsuseitosokohan

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JPH0230393B2
JPH0230393B2 JP18412781A JP18412781A JPH0230393B2 JP H0230393 B2 JPH0230393 B2 JP H0230393B2 JP 18412781 A JP18412781 A JP 18412781A JP 18412781 A JP18412781 A JP 18412781A JP H0230393 B2 JPH0230393 B2 JP H0230393B2
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Takenori Deguchi
Yasuharu Maeda
Masatoshi Yokoyama
Masaru Suzuki
Koji Wakabayashi
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Nisshin Steel Co Ltd
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/73Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals characterised by the process
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は亜鉛粉末により塗膜に通電性をもたせ
た溶接性塗装鋼板の改良に関する。 近年一部の自動車の車体下回りには裏面からの
腐食を防止するため片面にあらかじめ防食処理を
施した片面防食鋼板が使用されている。 この片面防食鋼板としては、従来使用していた
冷延鋼板の場合と同様、溶接性および未防食処理
面の塗装性が要求されていることから、従来片面
電気亜鉛めつき鋼板や片面溶融亜鉛めつき鋼板な
どのめつき鋼板が使用されていたが、生産能率が
低いとか、工程数が多くなるとかの理由により高
価になるという欠点があつた。 このため、近年安価に製造できる片面防食鋼板
として、塗膜に溶接性と防食性を付与した片面塗
装鋼板が検討されている。 本発明者らはこの種の塗装鋼板として、先に表
面粗度が4〜20μの鋼板表面に、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、リ
ン酸(100%H3PO4)3〜4重量部、ポリアクリ
ル酸4〜5重量部、アクリルエマルジヨン重合体
固形分17〜20重量部および水溶液にするための水
200〜4000重量部を含む金属表面被覆用安定水溶
液を塗布乾燥した下塗層が全クロム量として10〜
50mg/m2形成され、さらにこの下塗層上に亜鉛粉
末を含有した樹脂の上塗層が10〜50μ形成されて
いて、前記下塗層の塗布量は表面粗度凸部より凹
部の方が多くなつている溶接性塗装鋼板を提案し
た。 この塗装鋼板は、下塗層が導電用金属粉を含ん
でおらず、またバインダーとして絶縁性の樹脂を
含んでいることから電気溶接性が劣る点および下
塗層は塗布量が少い程上塗層の密着性がよく、逆
に塗布量が多い程防食性がよくなるという性質を
有することから両性能を同時に向上させることが
困難な点を鋼板に表面粗度を形成することにより
解決したものであるが、上記塗装鋼板は下塗層の
性能上、製造の際前記水溶液中の6価と3価のク
ロム量比を厳格に管理しなければならなかつた。
しかし管理範囲がせまいため、その調整は容易で
なかつた。また上塗層中に含有させる亜鉛粉末の
増量による防食性向上には限界があるため、下塗
層による防食性向上が要望されていた。 本発明者らは上記要望を充し、かつ欠点を解決
すべく種々検討を重ねた結果、鋼板と下塗層の間
にリン酸鉄(FePO4)とリン酸亜鉛−鉄〔Zn2Fe
(PO42・4H2O〕とが混合してなる混合リン酸塩
皮膜(以下単に混合リン酸塩皮膜と称する)形成
することにより成功した。 第1図は本発明の溶接性塗装鋼板の断面を模式
的に示したもので、1は表面粗度を有する鋼板
で、2はこの鋼板1の表面に形成された混合リン
酸塩皮膜である。3はこの混合リン酸塩皮膜2の
上に形成されたクロメート系の下塗層、4はさら
にこの下塗層3の上に形成された亜鉛粉末を含有
する上塗層である。 以下これらの構造、組成を詳細に説明する。 まず鋼板1であるが、該鋼板1の表面は粗くな
つていて、その表面粗度(表面粗度計による粗度
Rmax)は4〜20μになつている。この表面粗度
は電気溶接の際、上塗層4に接触させる溶接機の
チツプと鋼板1との距離とを短くし、溶接性を向
上させるために形成したもので、表面粗度は大き
い程電気溶接性は向上する。しかしあまり大きく
すると、混合リン酸塩皮膜2を含めた製品塗膜の
厚さが不均一になつて、加工時に応力が特定の部
分に集中し、その部分に塗膜クラツクが発生する
とともに、表面粗度の凸部5の塗膜厚は極端に薄
くなり、防食性は劣化するので、20μ以下にする
必要がある。また表面粗度はあまり小さいと電気
溶接性の向上は期待できないので、4μ以上にす
る必要がある。 鋼板1の表面粗度は化学的エツチング法(例え
ば塩化第二鉄水溶液によるエツチング)やシヨツ
トブラスト法により形成したものが均一かつ緻密
で最も好ましいが、工業的に実施する場合前者の
方法にはエツチング液の濃度管理が難かしいとい
う問題があり、後者の方法にも環境汚染やグリツ
ド回収が難かしいという問題がある。従つて工業
的に均一かつ緻密な表面粗度を形成するにはダル
ロールによりスキンパス圧延するのが好ましい。 鋼板1の表面に形成する混合リン酸塩皮膜2
は、この混合リン酸塩皮膜上に形成するクロメー
ト系の下塗層3中の6価と3価のクロム量比の範
囲を広くさせ、金属表面被覆用安定水溶液の管理
を溶易にするとともに、下塗層3の塗布量を多く
しても上塗層4の密着性を良好に維持させるもの
である。 従来の下塗層3は40〜50%が3価の状態に還元
されている三酸化クロム10重量部、リン酸(100
%H3PO4)3〜4重量部、ポリアクリル酸4〜
5重量部、アクリルエマルジヨン重合体固形分17
〜20重量部および水溶液にするための水200〜
4000重量部を含む金属表面被覆用安定水溶液を塗
布乾燥したもので、その組成は乾燥の際水が蒸発
した前記水溶液の残渣である。従来の水溶液の場
合、上記のように三酸化クロムの6価クロムは40
〜50%が3価に還元されていることを必要として
いたが、下塗層の下側に混合リン酸塩皮膜を形成
しておくと、他の組成を変更することなく、三酸
化クロムにおける6価クロム量/3価クロム量の
比を0〜2.3に変更拡大しても性能上支障ないこ
とが判明した。従つて本発明の溶接性塗装鋼板に
おける下塗層は6価クロムのすべてもしくは一部
が3価クロムに還元されて、6価クロム量/3価
クロム量の比が0〜2.3となつた三酸化クロム10
重量部、リン酸(100%H3PO4)3〜4重量部、
ポリアクリル酸4〜5重量部、アクリルエマルジ
ヨン重合体固形分17〜20重量部、および水溶液に
するための水20〜4000重量部を含む金属表面被覆
用安定水溶液を塗布乾燥したものとなり、3価ク
ロム量が従来に比べて大巾に増大した組成とな
る。 また上記下塗層の塗布量は従来より層中に含ま
れるすべてのクロム量である全クロム量で管理し
ていたが、この全クロム量による塗布量(以下下
塗層の塗布量は全クロム量の値を指す)は従来混
合リン酸塩皮膜が形成されていない場合、最大50
mg/m2までで、これ以上多くすると上塗層の密着
性が低下するという問題があつた。このため従来
下塗層の防食性を高めようとしても、その塗布量
を50mg/m2より多くすることは困難であつたが、
下塗層の下に混合リン酸塩皮膜を形成すると下塗
層の塗布量は100mg/m2まで多くすることが判明
した。また下塗層の塗布量下限は従来防食性の関
係上10mg/m2であつたが、混合リン酸塩皮膜によ
る防食性向上により5mg/m2まで少くしても従来
と同等の防食性を維持できることが判明した。 第2図は下塗層の下側に混合リン酸塩皮膜が形
成されている場合と形成されていない場合の溶接
性塗装鋼板の塗膜密着性と防食性を下塗層の塗布
量の関係において示したもので、曲線10および
11はそれぞれ混合リン酸塩皮膜が形成されてい
る場合の塗膜密着性および防食性を示し、10a
および10bはそれぞれ混合リン酸塩皮膜が形成
されていない場合の塗膜密着性および防食性を示
している。なお溶接性塗装鋼板は第1表の条件で
作成したものを用い、塗膜密着性は180度密着折
曲げセロテープ剥離試験により、また防食性は
JIS・Z・2371に準じた塩水噴霧試験240時間によ
つた。
【表】 本発明で形成する混合リン酸塩皮膜は皮膜量が
1mg/m2未満であると均一な皮膜が形成されず、
下塗層塗布量増加に伴う上塗層の密着性低下を補
うことができず、また500mg/m2を超えると電気
伝導性が低下して電気溶接性が悪くなるので、そ
の皮膜量は1〜500mg/m2が適当である。 また混合リン酸塩におけるリン酸鉄とリン酸亜
鉛の比率は、リン酸鉄およびリン酸亜鉛とも同じ
性質を有しているので、いずれが多くとも同一の
効果が期待できる。 混合リン酸塩皮膜の形成は市販のリン酸鉄処理
液〔例えばボンデライト901(日本パーカー製)、
またはジユリジン(日本ペイント製)あるいはグ
ラノジン1101C(日本ペイント製)〕で処理後さら
にリン酸亜鉛処理液〔例えばグラノジン46N−1
(日本ペイント製)〕で処理する2段処理(2ステ
ツプ処理)する方法およびリン酸亜鉛処理液単独
による方法等により行うことができる。前者の方
法により混合リン酸塩皮膜を形成するにはまず鋼
板をリン酸鉄処理液で処理して、鋼板にリン酸鉄
を析出させ、その後必要に応じて水洗した後リン
酸亜鉛処理液処理してリン酸亜鉛を析出させれば
よい。一方後者の方法により混合リン酸塩皮膜を
形成するには処理時間の設定によればよい。すな
わち、鋼板にリン酸亜鉛処理液を作用させた場
合、鋼素地にまずリン酸鉄が析出し、その後処理
時間の経過とともにそのリン酸鉄の上に順次リン
酸亜鉛−鉄およびリン酸亜鉛が析出する。従つて
他の条件が一定の場合処理時間を予め設定してお
けば本発明の混合リン酸塩皮膜が形成される。こ
の皮膜中のリン酸鉄およびリン酸亜鉛の同定およ
び両リン酸塩量の測定はX線回析により確認でき
る。 なお第1図に示すように表面粗度が形成された
鋼板1の表面に混合リン酸塩皮膜2を形成して
も、混合リン酸塩皮膜2は鋼板1の表面形状に沿
つて形成されるので、表面粗度の凸部5、凹部6
は存在する。従つてこの混合リン酸塩皮膜2の上
に金属表面被覆用安定水溶液を塗布して下塗層3
を形成した場合、水溶液は塗布後凸部5より凹部
6に流下することから、下塗層3の塗布量は凸部
5が薄く、凹部6が厚くなり層中クロム量分布を
X線マイクロアナライザーで調査すると凹部6は
第3図のようになる。ここで凹部6の下塗層厚み
が厚くなることにより上塗層4の密着性は低下す
るがこの低下は表面粗度によるアンカー効果や表
面積の増大により補われ、凹部6における上塗層
4の密着性低下は認められない。 下塗層3の上に形成された上塗層4は防食兼導
電性物質である亜鉛粉末を含有する合成樹脂であ
る。この上塗層の場合、塗膜の防食性と通電性を
大きくするため、バインダーとしての合成樹脂を
極力少くすることが好ましいが、塗膜の形成上乾
燥塗膜にて少くとも4重量%を必要とするので、
亜鉛粉末は最大96重量%しか含有させることがで
きない。また亜鉛粉末は上塗層に良好な通電性を
付与する都合上少くとも80重量%は必要とする。
なお亜鉛粉末の平均径は塗装性を考慮して1.5〜
10μ、好ましくは1.5〜6μが適当である。 合成樹脂としては種々のものを用いることがで
きるが、密着性のすぐれたエポキシ樹脂、とくに
硬化剤や硬化促進剤を添加しなくても200〜260℃
の板温で短時間に焼付乾燥できる分子量1〜10万
のもが適当である。 また膜厚としては、10μ未満であると防食性が
劣り、50μを超えると鋼板表面粗度を大きくして
も電気溶接性が改善されないので、10〜50μとす
る。 実施例 1 表面粗度が4μの冷延鋼板(板厚0.8mm)の表面
に混合リン酸塩皮膜206mg/m2形成したものと形
成しないものに対して、金属表面被覆用安定水溶
液を用いて6価と3価のクロム量比および塗布量
が異なつた下塗層を形成し、さらにこの下塗層の
上に亜鉛粉末を乾燥塗膜にて85重量%含有するエ
ポキシ樹脂上塗層を15μ形成して溶接性塗装鋼板
を製造し、該板の塗膜密着性および防食性を調査
した。なお混合リン酸塩皮膜の形成は、鋼板を市
販リン酸鉄処理液で処理した後水洗し、その後市
販リン酸亜鉛処理液で処理して、リン酸鉄とリン
酸亜鉛の重量比が3対7になるようにした。また
金属表面被覆用安定水溶液は次の組成のものを使
用した。 三酸化クロム 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 第2表に下塗層の塗布量をほぼ一定にした場合
の調査結果を、また第3表に6価クロム量/3価
クロム量の比を一定にした場合の調査結果を示
す。
【表】 (注) 防食性における*印はブリスターの発生が
多い
【表】 実施例 2 表面粗度が20μの冷延鋼板(板厚0.8mm)の片面
に実施例1と同要領で混合リン酸塩皮膜を形成
し、その上に実施例1で用いた金属表面被覆用安
定水溶液(但し6価クロム量/3価クロム量の比
1.4)により67mg/m2の下塗層を、またさらにこ
の下塗層上に実施例1と同様の上塗層を形成して
片面溶接性塗装鋼板を製造し、そのスポツト溶接
性を調査した。第4表はこの結果を示すものであ
る。
【表】 以上の如く、本発明の溶接性塗装鋼板は下塗層
の下側に混合リン酸塩皮膜が形成されていること
により、混合リン酸塩皮膜が形成されていない場
合に比べて下塗層中の6価と3価のクロム量の比
率範囲を広げることができ、製造の際に金属表面
被覆用安定水溶液の管理が容易となる。また下塗
層の塗布量も大巾に増大させることができるの
で、下塗層による防食性も向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の溶接性塗装鋼板の模式断面図
であり、第2図は溶接性塗装鋼板において鋼板に
下塗層が直接形成されている場合と、鋼板に混合
リン酸塩皮膜を介して下塗層が形成されている場
合の下塗層塗布量と塗膜密着性および防食性の関
係を示すものである。第3図は鋼板に混合リン酸
塩皮膜を介して下塗層が形成されている場合の下
塗層中のクロム量分布をX線マイクロアナライザ
ーで調査したものを示し、点で表示されている部
分が鋼板表面粗度凹部のクロム量の多い部分であ
る。 1……鋼板、2……混合リン酸塩皮膜、3……
下塗層、4……上塗層、5……凸部、6……凹
部、10……混合リン酸塩皮膜が形成されている
場合の溶接性塗装鋼板の塗膜密着性、10a……
混合リン酸塩皮膜が形成されていない場合の溶接
性塗装鋼板の塗膜密着性、11……混合リン酸塩
皮膜が形成されている場合の溶接性塗装鋼板の防
食性、11a……混合リン酸塩皮膜が形成されて
いない場合の溶接性塗装鋼板の防食性。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 表面粗度が4〜20μの鋼板表面にリン酸鉄と
    リン酸亜鉛−鉄とが混合してなる混合リン酸塩皮
    膜が1〜500mg/m2形成され、さらにこの混合リ
    ン酸塩皮膜の上に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となつた三酸化クロム10重
    量部、リン酸(100%H3PO4)3〜4重量部、ポ
    リアクリル酸4〜5重量部、アクリルエマルジヨ
    ン重合体固形分17〜20重量部および水溶液にする
    ための水200〜4000重量部を含む金属表面被覆用
    安定水溶液を塗布乾燥した下塗層が全クロム量と
    して5〜100mg/m2、またこの下塗層の上に亜鉛
    粉末を含有する樹脂の上塗層が10〜50μそれぞれ
    形成されていることを特徴とする溶接性塗装鋼
    板。
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