JPH0230394B2 - Yosetsuseitosokohan - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は金属亜鉛粉末により塗膜に通電性を付
与した溶接性塗装鋼板の耐食性改善に関する。 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、リン酸鉄皮膜、
リン酸亜鉛−鉄皮膜あるいはリン酸鉄とリン酸亜
鉛−鉄とが混合した混合リン酸塩皮膜などのリン
酸塩皮膜が１〜500mg／m²形成され、さらにこの
リン酸鉄皮膜の上に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金属亜
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
板を提供した。 この鋼板はクロメート系下塗層の下側にリン酸
塩皮膜が形成されていることから製造の際金属表
面被覆用安定水溶液の６価と３価のクロム量比を
厳格に管理しなくとも防食性が安定し、しかも金
属亜鉛粉末を含有する上塗層の防食性が補強され
て、自動車の下回りの部材などに使用するのには
実用上支障のない防食性能を有している。 しかし近年自動車などにおいては耐用年数の長
期化からさらに防食性のよい素材の要望がなされ
ている。このため従来より防食性に根本的に寄与
している上塗層の膜厚を厚くしたり、上塗層中の
金属亜鉛粉末を増大させるなどの方法を検討して
きたが、いずれの方法も加工性を損うため、実施
上問題があつた。 本発明はこのような塗膜加工性の劣化がなく、
しかも防食性が従来より向上した溶接性塗装鋼板
を提供するものである。 本発明者らは塗膜加工性を維持したままさらに
防食性の向上した溶接性塗装鋼板を開発すべく
種々検討を行つた結果、上塗層に防錆顔料を混合
するとにより成功した。 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リン酸塩皮膜で
ある。３はこのリン酸塩皮膜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（表面粗度計による平均
粗度Rz）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、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
トプ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の表面に形成するリン酸塩皮膜２は、こ
の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容易にす
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。 このリン酸塩皮膜２はリン酸塩皮膜、リン酸亜
鉛−鉄皮膜あるいはこれらが混合してなる混合リ
ン酸塩皮膜で、その皮膜量は１〜500mg／m²であ
る。これは皮膜量が１mg／m²未満であると均一な
皮膜が形成されないためリン酸塩皮膜上に形成す
る下塗層の塗膜密着性が低下し、下塗層の塗布量
を多くした場合加工性の問題が生じるからであ
る。皮膜量が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。 リン酸塩皮膜２の組成としては市販リン酸処理
液を用いて形成したものでよい。例えばリン酸鉄
皮膜の場合はボンデライト９０１（日本パーカー
製）、ジユリジン（日本ペイント製）を、またリ
ン酸亜鉛−鉄皮膜の場合はグラノジン46N−１
（日本ペイント製）、さらに混合リン酸塩皮膜の場
合はこれらのリン酸鉄皮膜用のものとリン酸亜鉛
−鉄皮膜用のものを２段階に交互に使用して形成
したり、リン酸亜鉛−鉄皮膜用のものを単独で形
成したりしたものでよい。 リン酸鉄皮膜２の上の下塗層３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溶液か
ら水が蒸発した残渣である。この下塗層３は防食
性との関係上その塗布量は層中に含まれるすべて
のクロム量である全クロム量で５mg／m²以上、好
ましくは10mg／m²以上にする必要がある。しかし
100mg／m²を超えると上塗層４の密着性が低下す
るので上限は100mg／m²以下、好ましくは80mg／
m²以下にする必要がある。 また上塗層４の防食性には６価のクロム量と３
価のクロム量の比が大きく寄与するので、塗布の
際水溶液中の６価／３価のクロム量比を０〜2.3
にあるようにする。 上塗層４は金属亜鉛粉末80.0〜91.0重量部、防
錆顔料0.2〜5.0重量部、合成樹脂4.0〜19.8重量部
からなる塗膜が厚さ10〜50μ形成されたもので、
従来の金属亜鉛粉末のみを80〜96重量部含んでい
たものに比べ防食性は著しく向上し、しかも塗膜
の加工性は従来のままに維持される。 金属亜鉛粉末は従来と同様塗膜に防食性と通電
性を付与するために含有させるものであつて、良
好な通電性を付与するには少くとも塗膜全体の80
重量部以上必要とする。 防錆顔料の混合は本発明の特徴をなすもので、
防錆顔料としてはストロンチウムクロメート、ジ
ンククロメート、鉛酸カルシウムなどを単独また
は併用して使用する。これらの防錆顔料の使用に
より従来の金属亜鉛粉末より防食性を向上させる
のには塗膜全体の0.2重量部以上混合することが
必要である。しかし5.0重量部を超えて混合した
場合塗膜表面よりの６価クロムの溶出が著しくな
り、また防食効果も飽和してしまう。従つて防錆
顔料の混合量は塗膜全体の0.2〜5.0重量部とす
る。 合成樹脂は上記金属亜鉛粉末、防錆顔料のバイ
ンダーであつて、塗膜の通電性を向上させるのに
は少い方が好ましい。しかし少くすると塗膜の加
工性が低下し、簡単な加工にも耐えられなくな
る。このため合成樹脂としては塗膜全体の４重量
部は必要とする。従つて金属亜鉛粉末と防錆顔料
の合計は最大で96重量部であり、しかも防錆顔料
の最大混合量が5.0重量部であることから金属亜
鉛粉末量の上限は91重量部にする。一方合成樹脂
の上限は金属亜鉛粉末と防錆顔料の下限から19.8
重量部となる。 このバインダーとしての合成樹脂には種々の合
成樹脂を用いることができるが、密着性、加工性
に優れたエポキシ樹脂、とくに硬化剤や硬化触媒
を使用しなくとも連続塗装ラインの通常の焼付条
件（板温200〜260℃、焼付時間10〜80秒）で所期
の性能の塗膜が得られる分子量１〜10万の直鎖状
分子構造のが好ましい。これは分子量が１万未満
のものの場合上記焼付条件で正常の塗膜を得るの
に硬化剤や硬化触媒の添加を必要とし、しかもそ
れらの添加により塗膜が硬くなつて加工性が低下
するととともに、未反応の残留硬化剤により耐食
性も低下するからである。一方分子量が10万を超
えると樹脂の溶解が工業的に困難となり、かつ適
正粘度に調整するのに多量の溶剤を使用してコス
ト高になるとともに、塗膜厚調整も困難になる。 上塗層４は通常ロールコート法により下塗層３
の上に塗装する。このためには前記組成の金属亜
鉛粉末、防錆顔料および合成樹脂を50〜200重量
部の溶剤に溶解する。溶剤としては分子量１〜10
万のエポキシ樹脂の場合樹脂の溶解力やロール塗
装作業性の点からシクロヘキサノン、エチルセロ
ソルブアセテート、ダイアセトンアルコール、イ
ソホロンなどを用い、さらに作業性や焼付乾燥性
をよくするには脂肪族炭化水素や芳香族炭化水
素、エステル類、ケトン類、エーテル類などを併
用してもよい。 上塗層４の塗布量は10μ未満であると防食性が
劣り、50μが超えると鋼板表面粗度を大きくして
も電気溶液性が改善されないので、10〜50μとす
る。 本発明において上塗層４中に防錆顔料を混合す
ることにより防食性が向上するのは防錆顔料によ
り従来過度に溶解していた金属亜鉛粉末の溶解が
抑制されて、鋼板の赤錆発生防止に見合つた量だ
け溶解するようになり、その結果亜鉛の単位重量
当りの防食効率が増大し、防食性が持続されるも
のと考えられる。またこれと平行して防錆顔料自
体の防錆効果が相乗的に現れるためと考えられ
る。 実施例 １ 平均表面粗度Rzが7μの冷延鋼板（板厚0.8mm）
を市販リン酸鉄処理液で処理して、その表面に
200mg／m²のリン酸鉄皮膜を形成した。その後こ
の鋼板の表面に下記組成の金属表面被覆用安定水
溶液をロールコート法により塗布し、全クロム量
が60mg／m²の下塗層を形成し、次いでその上に金
属亜鉛粉末のみ、またはこれと防錆顔料を含有す
るエポキシ樹脂塗料をロールコート法により塗布
して230℃（板温）で60秒間焼付け、厚さ15μの
上塗層を形成した。 金属表面被覆用安定水溶液組成 三酸化クロム 10重量部 ６価／３価のクロム量比 1.5 リン酸 3.2重量部 ポリアクリル酸 4.6重量部 アクリルエマルジヨン重合体固形分 18.5重量部 水 2300重量部 第１表は上塗層の組成と性能を示したものであ
るが、本発明品は比較品と同等の加工性を有し、
しかも防食性が向上している。

【表】

【表】 実施例 ２ 実施例１同様の冷延鋼板に200mg／m²皮膜量の
リン酸亜鉛−鉄皮膜を市販処理液を用いて形成し
た後その上に実施例１で用いた金属表面被覆用安
定水溶液をロールコート法で全クロム量が60mg／
m²となるように塗布し、その後平均粒径4μの金
属亜鉛粉末、またはこれに防錆顔料を混合した平
均分子量１万５千のエポキシ樹脂ジンクリツチ塗
料をロールコート法で塗布して235℃で60秒間焼
付け、上塗層を形成した。 第２表は得られた溶接性塗装鋼板の性能を実施
例１と同要領で調整した結果を示すものである
が、上塗層中の金属亜鉛粉末は溶接性を良好にす
るには80重量％以上にする必要があり、好ましく
は85重量％以上がよい。しかし金属亜鉛粉末が91
重量％を超え、これにさらに防錆顔料を混合する
と上塗層の加工性が低下することから金属亜鉛粉
末の上限は90重量％以下にとどめるのが好まし
い。従つて金属亜鉛粉未の好ましい範囲としては
85〜90重量％である。 一方防錆顔料の混合は１重量％以上になると防
食効果が顕著になることから１重量％以上混合す
るのが好ましい。 No.13およびNo.15とNo.21、さらにNo.11およびNo.16
とNo.17を比較してみれば理解できるように防錆顔
料の混合により加工性を維持したまま防食性を向
上させることができる。なお防食性の4t折曲部は
試験片にあらかじめ4t折曲げを施し、それを
JIS・Ｚ・2371に基いて塩水噴霧試験を240時間行
い、4t折曲部の赤錆発生状態を評価したものであ
る。

【表】 以上の如く、本発明は防錆顔料の混合により防
錆顔料自体の防食作用のほか、金属亜鉛粉末の過
度の溶出抑制作用を利用して上塗層に金属亜鉛粉
末を含有する溶接性塗装鋼板の防食性を向上させ
たものであり、しかも加工性を損うことがないこ
とから従来よりさらに防食性を必要とする用途に
使用できる。

【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
である。 １……鋼板、２……リン酸塩皮膜、３……下塗
層、４……上塗層、５……凸部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 平均表面粗度Rzが４〜20μの鋼板表面にリン
   酸塩皮膜が１〜500mg／m²形成され、さらにこの
   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
   に金属亜鉛粉末80.0〜91.0重量部、防錆顔料0.2〜
   5.0重量部、合成樹脂4.0〜19.8重量部からなる上
   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。