JPH03284942A

JPH03284942A - 有機樹脂被覆合金化溶融亜鉛めつき鋼板

Info

Publication number: JPH03284942A
Application number: JP8709790A
Authority: JP
Inventors: Shingo Nomura; 伸吾野村; Hirohiko Sakai; 堺　裕彦; Kenji Miki; 三木　賢二; Masatoshi Iwai; 正敏岩井
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1991-12-16

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】皮果上■五朋光國本発明は、自動車、家庭電気製品、建材等に好適に用い
られる耐食性にすぐれる有機樹脂被覆合金化溶融亜鉛め
っき鋼板に関する。

ｌ米■肢歪合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、従来、自動車庫体の防錆
のために広く用いられている。近年、防錆能を強化する
ために、めっき付着量を従来の４５ｇ／ｒｄ程度から６
０　ｇ／ｒｒｒ程度又はそれ以上に増加する傾向が強ま
りつつある。

しかし、従来、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を例えば自動
車車体に使用する場合、プレス加工時にパウダリング又
はフレーキングが生じる問題がある。即ち、合金化溶融
亜鉛めっき鋼板をプレス加工する際に、鋼板が変形した
り、或いはめつき層が金型に対して摺動するときに、め
っき層が微粉末状に剥ＩＩ（パウダリング）し、或いは
箔片状に剥離（フレーキング）するのである。

このような現象は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板における
めっき付着量が増大するにつれて顕著となるため、前述
したように、めっき付着量が増大する傾向にある最近に
おいては、その防止が一層強（要望されている。特に、
フレーキングは、めっき付着量が５０　ｇ／ｒｔＴ以上
のときに、ドロービード部等の面圧の著しい大きい摺動
部に発生する。

このフレーキングによる剥離片は、寸法が大きいので、
プレス金型に付着するときは、ビンプルやブッと呼ばれ
るプレス欠陥を生じるので、金型を頻繁に清掃せざるを
得す、生産性を著しく低下させる。

一般に、合金化溶融亜鉛めっき層は、鉄素地側から順に
ｒ相（鉄２８〜２１％）、δ相（鉄１１゜４〜７．０％
）、ζ相（鉄７．２〜６．０％）及びη相（鉄を微量固
溶した亜鉛）のそれぞれの鉄−亜鉛合金相からなってお
り、合金化処理の温度、時間等を増加させて、めっき層
中への鉄の拡散を増加させる（以後、これを「合金化度
を増加させる」という。）はど、鉄含有率の高い合金相
の厚みが増大する。

パウダリングやフレーキングによってめっき層が剥離す
るのは、硬くて脆いｒ相からであるので、かかるめっき
相の剥離を防止するには、合金化度を低減させて、ｒ相
の厚みを減少させればよい。

しかし、合金化度を低減させるときは、平均鉄含有率が
減少すると共に、表層付近に鉄含有率の低いζ相やη相
が残存しやすくなる。従って、プレス成形時の摺動抵抗
が増大し、合金化溶融亜鉛めっき鋼板がプレス金型内に
流入し難くなって、プレス製品の破断が起こりやすくな
る。この現象は、めっき付着量が多く、鉄が表面まで拡
散し難いめっき付着量５０ｇ／イ以上の厚めつき鋼板に
おいて特に顕著である。

以上に説明したように、パウダリング及びフレーキング
の問題と摺動の問題の両者を合金化溶融亜鉛めっき鋼板
の合金化度の調整によって解決することは、付着量５０
ｇ／ｒｒＩ以上の厚めつき綱板においては困難である。

そこで、従来、上記の問題を解決するために、例えば、
第１に、表層に硬度の高い鉄系の電気めっきを２〜５ｇ
／ｉｆの目付量にて施す、第２に、油性剤、極圧剤等を
加えて、プレス成形性を改良した高加工性防錆油を用い
る、第３に、ワックス、金属石ケン、二硫化モリブデン
等の乾性潤滑被膜を用いる等が行なわれている。

しかし、上記第１の方法によれば、鉄系電気めっき層が
強い引張応力を有するために、合金化溶融亜鉛めっき層
が拘束されて、鋼素地の変形に追随し難い結果、依然と
して、パウダリングが起こりやすい。しかも、この方法
においては、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する溶融
亜鉛めっきラインの出側に電気めっき設備を設置するか
、又は溶融亜鉛めっきラインにて製造した合金化溶融亜
鉛めっき鋼板コイルを更に別の電気めっきラインに移動
させて、鉄系電気めっきを施す必要があり、製造費用を
高くする。

前記第２の方法によれば、プレス成形性を改善した前記
のような高加工性防錆油は、通常、高粘度を有し、取扱
いが困難であると共に、加工後の脱脂も困難である。更
に、表面に塵が付着しやすいので、これを除去するため
にプレス前に洗浄油を用いるときは、防錆油の大部分も
同時に除去されるので、反対に、プレス成形性が劣化す
る問題が生じる。

前記第３の乾性潤滑被膜を用いる方法においては、プレ
ス後に塗装を施す際に、塗膜密着性をよくするためには
、上記被膜を脱脂によって除去する必要があるところ、
上記乾性潤滑被膜は、通常の防錆油と同じ条件によって
は除去することができない、そこで、脱脂性を改善すれ
ば、プレス前の洗浄において、被膜が除去されるという
ような問題を生じる。更に、乾性潤滑被膜は、その種類
によっては、剥離した被膜が型上に堆積することもあり
、型の清掃が必要となる。また、乾性潤滑被膜は、耐食
性を有しておらず、プレス前後の一時保存中に鉄に錆が
発生するおそれがある。゛が”しようとする量本発明は、上記した問題を解決するためになされたもの
であって、従来の合金化溶融亜鉛めっき鋼板、特に、め
っき付着量が５０ｇ／ｒｒｆ以上の厚目付は合金化溶融
亜鉛めっき鋼板において、高い耐パウダリング性や耐フ
レーキング性を付与すると共に、高い摺動性を有する有
機樹脂被覆合金化溶融亜鉛めっき網板を提供することを
目的とする。

量　を”′するための本発明による有機樹脂被覆合金化溶融亜鉛めっき鋼板は
、フッ素系樹脂粒子を２〜４０重量％含有する有機樹脂
層が付着量０．１〜５ｇ／ｒｒｆにて鋼板の表面に形成
されていることを特徴とする。

本発明による有機樹脂被覆合金化溶融亜鉛めっき餌仮に
おいて、有機樹脂被覆を形成する有機樹脂層は、フッ素
系樹脂粒子を２〜４０重量％含有する。フッ素系樹脂粒
子が２重量％よりも少ないときは、得られる被膜の摩擦
係数が大きく、摺動性が改善されない。しかし、４０重
量％を越えるときは、フッ素系樹脂が一般に樹脂との結
合力が弱いために、プレス加工時に有機樹脂層が合金化
溶融亜鉛めっき鋼板から剥離しやすいと共に、塗膜密着
性も劣化する。特に、本発明においては、フッ素系樹脂
粒子量は、有機樹脂被膜において、５〜３５重量％であ
ることが好ましい。

このようなフッ素系樹脂粒子の効果を最大限に得るには
、フッ素系樹脂は、その粒径が０．０１〜２μｍの範囲
にあることが好ましい。粒径が２μｍを越えるときは、
東５機樹脂層を形成するための有機樹脂塗布組成物を調
製するに際して、その樹脂エマルジョン中にフッ素樹脂
粒子を均一に分散させるのが困難となり、その結果とし
て、得られる樹脂被膜の鋼板への密着性や、得られる有
機樹脂被膜の塗膜との密着性が低下する。他方、フッ素
系樹脂の粒径が０．０１μｍよりも小さいときは、フッ
素系樹脂の添加による摺動性の向上の効果が減少する。

上記フッ素系樹脂としては、例えば、四フッ化エチレン
樹脂（ＰＴＦＥ）　、三フッ化塩化エチレン樹脂、フッ
化ビニリデン樹脂、フン化ビニル樹脂、エチレン・四フ
ッ化エチレン共重合体樹脂、四フッ化エチレン・六フッ
化プロピレン共重合体樹脂等を挙げることができる。こ
れらのフッ素系樹脂は、エマルジョンとして市販品を入
手することができる。

本発明においては、有機樹脂被膜は、シリカ粒子をＳｉ
Ｏ□として１〜３０重量％含有することが好ましい。本
発明によれば、有機樹脂被膜がシリカを含有せずとも、
潤滑性や脱脂性を有する被膜を得ることができるが、シ
リカ粒子を含有させることによって、被膜の潤滑性や耐
食性を一層向上させることができる。

かかる観点からは、有機樹脂被膜中のシリカ粒子量は、
Ｓｉｎｇとして１重量％以上であることが好ましい。他
方、３０重量％を越えるときは、シリカが増摩剤として
作用するようになり、被膜の摩擦係数を高めて、潤滑性
を低下させる。特に、本発明においては、有機樹脂被膜
は、シリカ粒子を５〜１５重量％の範囲で含有すること
が好ましい。

上記したようなシリカの効果を最大限に得るには、シリ
カは、その粒径が１〜２０ｍμの範囲にあることが好ま
しい。−船釣には、シリカの粒径が小さくなるほど、有
機樹脂被膜は、緻密で密着性にすぐれ、その耐食性、塗
膜密着性、潤滑性等が改善される。しかし、極端に微小
な粒子を用いても、上記効果がそれに対応して、特に、
増強されるものでもないので、本発明においては、シリ
カは、粒径が１ｍａ以上であればよい。他方、２０ｍμ
を越えるときは、被膜の耐食性や潤滑性を低下させる。

特に、本発明においては、用いるシリカは、粒径が３〜
Ｉｏｎμの範囲が好ましい。

このようなシリカは、通常、コロイダルシリカとして知
られており、例えば、スノーテックス−ＸＳや５５（日
産化学工業■製）として、市販品を入手することができ
る。

本発明において、有機樹脂被覆を構成する基材樹脂とし
ては、フッ素樹脂のエマルジョンやコロイダルシリカと
混合したときに凝集を起こさないものであれば、特に、
限定されることなく、任意の樹脂を用いることができる
が、しかし、被膜の耐食性、塗膜との密着性、加工時の
合金化溶融亜鉛めっき素地との密着性等を考慮して、エ
ポキシ系、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレ
フィン系１、ウレタン系又はアクリル系の樹脂が好まし
く用いられる。

本発明においては、有機樹脂被膜の鋼板への付着量は、
０．１〜５ｇ／ｍの範囲であることが必要である。有機
樹脂被膜の鋼板への付着量がＯ，Ｉ　ｇ／ｒｒｉよりも
少ないときは、潤滑性や耐食性の改善の効果が十分でな
く、一方、５ｇ／％を越えるときは、有機樹脂被覆がプ
レス加工時に剥離しやくなり、金型に付着して、プレス
欠陥を生じるおそれがある。プレス成形に供する鋼板の
摩擦係数は、無条件に小さいほどよいのではない。摩擦
係数が小さくなるほど、鋼板は、プレス金型中に流入し
やす（なり、鋼板の破断に対しては有利であるが、他方
、フランジ部自体に作用する張力が弱くなって、しわが
発生しやすくなると共に、型内に作用する張力が弱くな
って、スプリング・バック、面歪み等の不良現象も発生
しやすくなるからである。

従って、鋼板の摩擦係数は、最適値に調整する必要があ
る。綱板の摩擦係数は、被膜中のフッ素系樹脂粒子の量
、即ち、被膜中のフッ素系樹脂粒子の含有率（重量％）
と鋼板への被膜の付着量（ｇ　／　ｒｒｒ　）の積に比
例して低下するから、上記フッ素系樹脂粒子の含有率と
鋼板への被膜の付着量のいずれか一方又は両方を調整す
ることによって、鋼板の摩擦係数を最適に設計すること
ができる。

耐食性や塗装性等の観点から、被膜付着量を増加させた
いときは、それに対応して、被膜中のフッ素系樹脂粒子
の含有率を低減することによって、鋼板の摩擦係数を一
定に保持することができる。

本発明において、合金化溶融亜鉛めっき網板は、特に、
限定されるものではなく、本発明によれば、どのような
めつき付着量のものに対しても、耐フレーキン、グ性、
潤滑性、塗装性、耐食性等を改善し得るが、特に、本発
明による有機樹脂被覆は、耐フレーキング性の劣化しや
すいめっき付着量５０ｇ／ｒｒｆ以上の厚目付は合金化
溶融亜鉛めっき鋼板に適用するとき、フレーキングが有
効に防止される。また、本発明において、有機樹脂被覆
は、合金化溶融亜鉛めっきの片面にのみ施してもよく、
また、両面に施してもよい。

本発明による有機樹脂被覆鋼板は、連続合金化溶融亜鉛
めっきライン内又はオフラインにて合金化溶融亜鉛めっ
き上に前記被覆組成物を塗布し、乾燥させることによっ
て、直接に形成することができる。しかし、加工時や、
或いは塗料を塗布した後の合金化溶融亜鉛めっき層と有
機樹脂被覆との密着性や加工前後の耐食性を必要とする
ときは、合金化溶融亜鉛めっき鋼板にクロメート処理を
施した後に、本発明による有機樹脂被覆を形成させるこ
とが有利である。ここに、クロメート処理は、何ら限定
されるものではなく、製造ラインの仕様に応じて、塗布
型クロメートや反応型クロメート処理を施せばよい。

本発明による樹脂被覆合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、防
錆油やプレス油等の油類を塗布せずとも、すぐれた潤滑
性を有するが、しかし、防錆油等を塗布しても、被膜の
溶解や潤滑性の劣化等の不都合が起こらない。

光皿少苅果以上のように、本発明の有機樹脂被覆合金化溶融亜鉛め
っき鋼板によれば、上記有機樹脂被覆がプレス成形時に
は一種の乾性潤滑被膜として作用し、この被膜単独にて
、又は防錆油や洗浄油との複合作用によって、鋼板の摩
擦係数を低減させて、合金化溶融亜鉛めっき鋼板と金型
との間の摺動性を向上させ、かくして、鋼板の破断をよ
く防止することができる。

更に、綱板の摩擦係数を低減させるために、合金化溶融
亜鉛めっき鋼板と金型の摺動時にめっき層と素地鋼板と
の間に存在する脆い「相に加わる剪断応力を減少させて
、パウダリングやフレーキングを防止する。

しかも、本発明による有機樹脂被覆層は、防錆油、洗浄
油によって除去されず、また、塗装前の脱脂によっても
、溶解、除去されず、そのまま、合金化溶融亜鉛めっき
の表層に残存し、耐食性被膜として、合金化溶融亜鉛め
っきめつき相と相俟って、鋼板の防錆に寄与すると共に
、塗装下地被膜としても適合し、そのうえに、塗膜密着
性にすぐれている。更に、高粘度の防錆油塗布の必要が
ないので、作業性にもすぐれる。

実施■ 以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例により何ら限定されるものではない。

実施例１板厚０．８１１ＩＩ１１、付着６２ｇ／ｒｒｆ、平均Ｆ
ｅ含有率９．８％の合金化溶融亜鉛めっき鋼板に塗布型
クロメート（関西ペイント■製コスマーＣ）をＣｒ付着
量６０■／ｍ２にて塗布し、乾燥させた後、第１表に示
す組成の有機樹脂被覆層を形成した。

このようにして得た樹脂被覆合金化溶融亜鉛めっき鋼板
について、摩擦係数、円筒深絞り、耐フレーキング性、
塗装密着性笈び耐食性を下記した方法によって調べた。

結果を第１表に示す。

星蓋板歎防錆油を塗布した供試材鋼板を２０ｍｍＸ２０ｓｉｍの
金型間に面圧３　ｋｇｆ／ａｒｍ”にて挟み、鋼板を５
００ｍ＋／分の速度で引張って、鋼板への加圧力をＮ、
鋼板に加わる引張力をＦとするとき、摩擦係数μ＝Ｆ／
２Ｎから求めた。

■厨探絞立防錆油を塗布した供試材鋼板について、ポンチ径５０ｍ
ｍ、しわ押さえ力６００　ｋｇｆ／＋ｍ”にて限界絞り
比を求めた。限界絞り比が大きいほど、潤滑性がよく、
プレス成形時に鋼板の破断がおこり難い。

ｉｌ」＝ゴし孔外法防錆油を塗布した供試材鋼板について、第１図に示すよ
うに、金型間のクリアランス０．６　ｍとし、加工速度
１９．２ｍ、しごき率２５％にてしごき、この加工後、
供試材外側の摺動部をテーピングし、付着した箔片の量
を目視にて評価し、耐フレーキング性にすぐれる方から
◎、Ｏ１Δ及び×の４段階にて評価した。

里展皇１立供試材を浸漬法リン酸塩処理とカチオン電着塗装（２０
μｍ）を行なった後、１閣基盤目試験を行なった。◎は
塗膜の剥離なし、○はカッター疵の周囲が部分的に剥離
した、△は基盤目１００個のうち、１〜１０個が剥離し
た、×は基盤目１００個のうち、１１個以上が剥離した
、を示す。

■要件供試材にエリクセン張出加工（張出高さ６０）を行なっ
た後、塩水噴霧試験（１２０時間）を行ない、白錆発生
率にて評価した。

実施例１〜３と比較例１及び２から、フッ素系樹脂粒子
の含有率が増加するに従って、摩擦係数が減少し、限界
絞り比が増加し、潤滑性が向上すると共に、耐フレーキ
ング性が向上するが、含有率が５０％に至れば、膜密着
性が劣化することが示される。

実施例２．４及び５と比較例３から、シリカ粒子の含有
率が増加するにつれて、耐食性が向上するが、シリカ粒
子の含有率が４０％になれば、摩擦係数が増加し、潤滑
性が劣化することが示される。

実施例５〜７と比較例４から、有機樹脂被膜の付着量が
０．０５ｇ／ｎｆでは、摩擦係数低下の効果がないが、
０．２ｇ／ｒｒＩ以上では、被膜付着量の増加に比例し
て、摩擦係数が低減することが示される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例において、合金化溶融亜鉛めっき網板
の耐フレーキング性を調べるために用いた装置系を示す
図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）フッ素系樹脂粒子を２〜４０重量％含有する有機
樹脂層が付着量０．１〜５ｇ／ｍ＾２にて鋼板の表面に
形成されていることを特徴とする有機樹脂被覆合金化溶
融亜鉛めつき鋼板。
（２）有機樹脂層が更にシリカ粒子をＳｉＯ＿２として
１〜３０重量％含有することを特徴とする請求項第１項
記載の有機樹脂被覆合金化溶融亜鉛めつき鋼板。
（３）フッ素系樹脂粒子が０．０１〜２μｍの粒子径を
有することを特徴とする請求項第１項乃至第２項いずれ
かに記載の有機樹脂被覆合金化溶融亜鉛めつき鋼板。
（４）シリカ粒子が１〜２０ｍμの粒子径を有すること
を特徴とする請求項第２項乃至第３項いずれかに記載の
有機樹脂被覆合金化溶融亜鉛めつき鋼板。
（５）合金化溶融亜鉛めつき層の付着量が５０ｇ／ｍ＾
２以上であることを特徴とする請求項第１項乃至第４項
いずれかに記載の有機樹脂被覆合金化溶融亜鉛めつき鋼
板。
（６）クロメート処理層の上に有機樹脂層が形成されて
いることを特徴とする請求項第１項乃至第５項いずれか
に記載の有機樹脂被覆合金化溶融亜鉛めつき鋼板。
（７）有機樹脂層を構成する基材樹脂がエポキシ系、ポ
リオレフィン系、ウレタン系又はアクリル系であること
を特徴とする請求項第１項乃至第６項いずれかに記載の
有機樹脂被覆合金化溶融亜鉛めつき鋼板。