JPH0542628A - 溶接性に優れた複合鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ２枚の鋼板の間に導電性フィラーを含む樹脂
層を有する抵抗溶接可能な複合鋼板の製造方法。導電性
フィラーを含まない厚さ10μｍ以下の樹脂塗膜を形成し
た鋼板と、導電性フィラーを含む樹脂塗膜を形成した鋼
板とを、樹脂塗膜面同士を合わせて加熱圧着することを
特徴とする。 【効果】 接着強度を確保しつつ、耐円周切れ溶接性と
いった厳しい溶接性も満たすことができ、加工性と溶接
性が共に優れた複合鋼板が容易な膜厚制御で製造され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性フィラーの入っ
た樹脂層とそれを両側から挟む２枚のスキン鋼板からな
る３層構造の溶接性に優れた複合鋼板の製造方法に関
し、より詳しくは、耐円周切れ性のような厳しい溶接性
をも満足することができる複合鋼板の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車・家電・建材用品の技術の
進展に伴って、各種機械装置のエンジンおよびモーター
等により発生する騒音、振動が環境面から問題とされる
ようになっており、その軽減化が社会的な要請としてク
ローズアップされている。そのため、２枚の鋼板の間に
樹脂層を挟んだ制振性に優れた複合鋼板の利用が拡大し
ている。かかる複合鋼板を上記部位に適用する場合、従
来の鋼板と同様の溶接により組み立て可能となるよう
に、樹脂層に導電性フィラーを混入した抵抗溶接可能な
複合鋼板が望まれている。

【０００３】導電性フィラー入り複合鋼板の製造方法と
して、特開昭63−188040号には、片方の鋼板にのみ導電
性フィラーの入った樹脂を塗布し、それに樹脂の塗布さ
れていない鋼板を圧着する、制振鋼板の製造方法が開示
されている。この方法は、熱圧着に際して樹脂と鋼板と
の濡れ性が確保しずらいため、接着強度が低く、加工性
に問題を生ずる。

【０００４】特開平２−251448号に記載の方法は、片面
に金属フィラーを混入した樹脂層を形成した金属フィラ
ー入り樹脂層形成鋼板と、該鋼板との対向面に樹脂層の
みを形成した相手側樹脂層形成鋼板とを圧着して複合鋼
板を製造する方法であり、フィラーを含まない方の樹脂
層の膜厚を一定範囲内に規定している。具体的には、フ
ィラーを含まない方の樹脂層の膜厚を、フィラーの粒径
とフィラー入り樹脂層の膜厚の差の1/2 以上であって、
圧着圧力と圧着温度での樹脂の針入度より小さい値に規
定したものである。この公報の実施例に示されるよう
に、実際には、この方法によるフィラーを含まない方の
樹脂層の膜厚の最小値は、フィラー入り樹脂層の膜厚と
同程度かやや小さい程度になる。

【０００５】フィラー入り樹脂層を持つ複合鋼板が溶接
可能となるためには、導電性フィラーが樹脂を突き破っ
て相手側のスキン鋼板とメタルタッチして溶接電流経路
を確保する必要があるが、上記特開平２−251448号に記
載の製造方法では、フィラーを含まない樹脂層の膜厚が
比較的大きいため、導電性フィラーが相手側スキン鋼板
とメタルタッチするまでに突き破らなければならない樹
脂厚さが大きくなり、フィラーと鋼板との接触が必ずし
も充分とはならない。その結果、溶接性は、通電性レベ
ルでは良好であっても、耐円周切れ性のような厳しい溶
接性では問題があり、用途が限定されてしまうことにな
る。

【０００６】さらに、上記特開平２−251448号に記載の
製造方法は、フィラーを含まない方の樹脂層の許容され
る膜厚範囲が比較的狭く、しかもフィラー入り樹脂層の
膜厚や圧着条件に応じて変動するため、この樹脂層の膜
厚が規定範囲内となるように膜厚または圧着時の圧下力
を操業中の条件変動に応じてフィードバック制御するな
どといった、面倒な制御が必要となり、製造工程が煩雑
となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、通電
性レベルのみならず、耐円周切れ性のような厳しい溶接
性をも満足する優れた溶接性を備え、しかも接着強度も
十分な複合鋼板を、フィードバック制御などの複雑な制
御を必要とせずに製造することのできる、複合鋼板の製
造方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
の達成に向けて研究した結果、極薄のフィラーなし樹脂
層を有する鋼板をフィラー入り樹脂層を有する鋼板と圧
着させることにより目的が達成されることを知り、本発
明を完成させた。

【０００９】ここに、本発明の要旨は、２枚の鋼板の間
に導電性フィラーを含む樹脂層を有する複合鋼板の製造
方法であって、片面に導電性フィラーを含まない厚さ10
μｍ以下の樹脂塗膜を有する鋼板と、片面に導電性フィ
ラーを含む樹脂塗膜を有する鋼板とを、樹脂塗膜面同士
を合わせて加熱圧着することを特徴とする、複合鋼板の
製造方法である。

【００１０】

【作用】本発明の方法で用いる鋼板（スキン鋼板）は、
冷延鋼板、ステンレス鋼板、亜鉛もしくは亜鉛合金めっ
き鋼板などの各種めっき鋼板などのいずれでもよく、所
望により、クロメート処理もしくはリン酸塩処理などの
適当な下地処理を施して使用してもよい。鋼板の板厚は
制限されないが、好ましくは 0.2〜2.0 ｍｍの範囲内で
ある。

【００１１】中間の樹脂層を形成する樹脂は、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、熱可塑性ポリエステル、ポリ塩
化ビニルなどの熱可塑性樹脂、ならびにエポキシ、ポリ
ウレタン、アクリル、熱硬化性ポリエステルなどの熱硬
化性樹脂のいずれでもよい。樹脂は、１種もしくは２種
以上を使用できる。目的とする制振性能や使用環境、特
に温度に応じて適当な樹脂を選択する。樹脂層全体の厚
みも使用目的に応じて選択すればよいが、通常は30〜70
μｍの範囲内が好ましい。

【００１２】本発明で用いる導電性フィラーは、鉄、
銅、ニッケル、ステンレス、亜鉛、アルミニウム等の良
電導性金属の粒子が好ましいが、カーボン、グラファイ
ト、ホウ化ジルコニウム、炭化ケイ素等の非金属導電体
粒子も使用できる。フィラーの粒径は、樹脂層の厚みに
応じて適宜選択するが、一般に平均粒径で40〜90μｍの
範囲内が好ましい。

【００１３】本発明は、それぞれ片面に樹脂塗膜を有す
る鋼板の樹脂面同士を圧着させることによる金属−樹脂
−金属の３層構造の複合鋼板の製造において、一方の鋼
板の片面には１０μｍ以下という薄膜の導電性フィラー
を含まない樹脂（無フィラー樹脂）の塗膜を形成してお
き、他方の鋼板の片面には導電性フィラーを含有する樹
脂（フィラー入り樹脂）の塗膜を形成しておく点に主要
な特徴がある。

【００１４】鋼板上への樹脂塗膜の形成は常法により実
施できる。例えば、樹脂を必要により適宜の溶剤により
希釈した樹脂液を、ロールコーター、スプレーガン、カ
ーテンフローコーターなどの適当な装置で塗布する。フ
ィラー入り樹脂塗膜は、樹脂液にフィラーを十分に混合
してから塗布するか、或いは無フィラーの樹脂液を塗布
した後、フィラーを散布することにより形成することが
できる。樹脂層中のフィラーの配合量は、用いるフィラ
ーの導電性に応じて、必要な抵抗溶接性が得られるよう
に選択する。いずれの樹脂塗膜も、樹脂液の塗布後は塗
膜を乾燥ないし焼付して、指触乾燥状態の塗膜とする。

【００１５】その後、２枚の鋼板の樹脂面同士を合わせ
て積層し、加熱ロールまたは加熱プレスに通して樹脂を
加熱圧着させると複合鋼板が得られる。加熱圧着の条件
は、樹脂層の種類によっても異なるが、一般には温度が
150〜250 ℃、圧力60〜120kgf/cm² である。加熱圧着
後、引き続いて冷却ロールまたは冷却プレスに通すこと
により冷却中も加圧することができる。

【００１６】本発明によれば、一方の鋼板の片面に薄膜
の無フィラー樹脂塗膜を形成しておくことにより、鋼板
と樹脂との濡れ性を確保することができ、良好な接着強
度を得ることができる。同時に、他方の鋼板の片面に存
在する導電性フィラーが相手側のスキン鋼板とメタルタ
ッチするために突き破らなければならない樹脂厚（即
ち、無フィラー樹脂塗膜の厚み）が小さいために、フィ
ラーと相手側鋼板とが確実に十分接触することができ、
優れた抵抗溶接性、特に耐円周切れ溶接性をも有してい
る。

【００１７】無フィラー樹脂塗膜の膜厚が大きくなる
と、導電性フィラーが相手側スキン鋼板とメタルタッチ
するために突き破らなければならない樹脂厚が大きくな
って、鋼板とフィラーとの接触が不十分となり、溶接性
が悪くなる。優れた溶接性を有するためには、片面に塗
布する樹脂の膜厚を10μｍ以下にする必要があることが
判明した。

【００１８】しかし、特開昭63−188040号に記載のよう
に、一方のスキン鋼板に樹脂を塗布しない場合には、得
られた複合鋼板の溶接性は良好であるが、このスキン鋼
板が他面に塗布した樹脂塗膜で十分に濡れがたいため、
良好な接着強度を得ることができない。従って、導電性
フィラーを含有しない側の面にも濡れ性の点から樹脂を
塗布する必要がある。

【００１９】無フィラー樹脂塗膜の膜厚は、耐円周切れ
溶接性を確実に確保するためには５μｍ以下であること
が好ましい。このような極薄の樹脂塗膜で濡れ性が改善
されて十分な接着強度が得られるかどうかは未知であっ
たが、実験の結果、わずか２μｍ程度の樹脂を塗布した
だけで十分な接着強度が得られることを見出した。無フ
ィラー樹脂塗膜の膜厚の下限は特に限定されないが、極
端な薄膜は塗布の制御が困難であるので、通常は１μｍ
以上、特に２μｍ以上が好ましい。このように、相手側
の鋼板に無フィラー樹脂の薄膜を塗布しておくことで、
接着強度を損なうことなく優れた溶接性を得ることがで
きた。

【００２０】

【実施例】以下、実施例および比較例により本発明をさ
らに具体的に説明する。

【００２１】クロメート処理した0.4 mm厚の２枚の合金
化溶融亜鉛めっき鋼板 (目付量60 g/m²)の片面に、ポリ
エステル−メラミン系樹脂塗料をそれぞれ所定の膜厚と
なるようにロール塗布し、160 ℃で５分間の焼付により
塗膜を乾燥・硬化させた。一方の鋼板に塗布した樹脂塗
膜には、導電性フィラーとして平均粒径60μｍのニッケ
ル粉を、面密度６個／mm² になるように混入した。得ら
れたそれぞれ片面に所定膜厚の樹脂塗膜を有する２枚の
鋼板を、樹脂面同士を合わせて加圧力100 kgf/cm² 、温
度220 ℃で５分間ホットプレスすることにより、複合鋼
板を製作した。なお、比較例１では、片方の鋼板にニッ
ケル粉入りの樹脂塗膜を形成し、他方の鋼板は樹脂を塗
布せずに、同様に複合鋼板を製作した。

【００２２】得られた複合鋼板について、剪断接着強度
と耐円周切れ溶接性を次の手順で評価した。剪断接着強
度の測定は、上記複合鋼板を25 mm ×150 mmの寸法に切
って、12.5mmの継手長さになるようにノッチ加工を施
し、試験温度23℃、引張速度５mm/minの条件で行った。

【００２３】耐円周切れ溶接試験は、図１に示すよう
に、複合鋼板と相手材〔0.8mm 厚合金化溶融亜鉛めっき
鋼板 (目付60 g/m²)〕の間に２mmの隙間を開け、上下の
電極に垂直な状態から15°ずらして角度をつけた状態
で、試験片の端から２mmの地点を初期加圧時間20サイク
ル、通電時間12サイクル、電流10,500Ａ、加圧力150 kg
fの条件で溶接した。このような溶接方法をとった場合
の溶接不良現象としては、溶接部の外縁部分からすすが
吹き出したり、外縁部分の一部または全周が溶断するい
わゆる円周切れ現象がある。全溶接点に対するこのよう
な溶接不良のない良溶接点の割合から溶接性を評価し
た。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１より、Ni粉を含まない側の樹脂厚が２
〜10μｍであると良好な接着強度と溶接性が確保できる
が、片側に樹脂を塗布しない場合 (比較例１) には接着
強度が低くなり、またNi粉を含まない側の樹脂厚が１０
μｍを超えた (比較例２) の場合には溶接性が悪くな
る。

【００２６】

【発明の効果】このように本発明によれば、接着強度を
確保しつつ、耐円周切れ溶接性といった優れた溶接性を
得ることができ、自動車用および家電建材用にますます
需要がのびつつある複合鋼板の性能向上が可能となり、
産業上有益である。また、特開平２−251448号に記載の
方法では、無フィラー樹脂層の膜厚が規定範囲内となる
ように膜厚または圧着時の圧下力を操業中の条件変動に
応じてフィードバック制御する必要があるが、本発明の
方法では無フィラー樹脂層の膜厚は一定とすることがで
き、膜厚の制御はより容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で行った溶接性試験方法を示す
説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池上 祐一 大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金 属工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚の鋼板の間に導電性フィラーを含む
   樹脂層を有する複合鋼板の製造方法であって、片面に導
   電性フィラーを含まない厚さ10μｍ以下の樹脂塗膜を有
   する鋼板と、片面に導電性フィラーを含む樹脂塗膜を有
   する鋼板とを、樹脂塗膜面同士を合わせて加熱圧着する
   ことを特徴とする、複合鋼板の製造方法。