JPH08230100A - 溶接性、プレス性、プレス加工部耐食性に優れた潤滑樹脂処理金属板 - Google Patents

溶接性、プレス性、プレス加工部耐食性に優れた潤滑樹脂処理金属板

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JPH08230100A
JPH08230100A JP7316727A JP31672795A JPH08230100A JP H08230100 A JPH08230100 A JP H08230100A JP 7316727 A JP7316727 A JP 7316727A JP 31672795 A JP31672795 A JP 31672795A JP H08230100 A JPH08230100 A JP H08230100A
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Hiroyuki Ogata
形 浩 行 尾
Chiyoko Tada
田 千代子 多
Yoshihiro Naruse
瀬 義 弘 成
Hideo Ogishi
岸 英 夫 大
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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
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2202/00Metallic substrate
    • B05D2202/10Metallic substrate based on Fe
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05D7/00Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50Multilayers
    • B05D7/51One specific pretreatment, e.g. phosphatation, chromatation, in combination with one specific coating

Abstract

(57)【要約】 【課題】溶接性、プレス性、プレス加工部耐食性に優れ
た潤滑樹脂処理金属板の提供。 【解決手段】金属板の少なくとも一方の面に、付着量が
片面あたり金属Cr換算で5〜200mg/m2 のクロ
メート被膜を有し、その上に下記組成の樹脂混合物でか
つ該樹脂混合物のガラス転移温度(Tg)が0〜90℃
でその付着量が片面当たり0.1〜2g/m2 である樹
脂皮膜を有することを特徴とする溶接性、プレス性、プ
レス加工部耐食性に優れた潤滑樹脂処理金属板。 <樹脂混合物の組成> 水酸基、イソシアネート基、カルボキシル基、グリ
シジル基およびアミノ基から選ばれた少なくとも1種の
官能基を有する少なくとも1種の樹脂:100重量部、 有機ケイ素化合物:5〜80重量部、 融点が70〜150℃のポリオレフィン系ワック
ス:1〜40重量部 以上〜を酸触媒の不存在下で混合してなる混合物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、家電、建
材製品等に使用される表面処理金属板であって、溶接
性、プレス性、プレス加工部耐食性に優れた潤滑樹脂処
理金属板に関する。
【0002】
【従来の技術】塗装を施して実際の使用に供される各種
機器、部品等は一般に加工、組立後において全体に塗装
が施される。ところが、このような加工・組立後の塗装
では部位によって十分な塗膜が得られないことがある。
また加工時にプレス油を用いる場合がほとんどである
が、その後プレス油の除去のため使用されるフロン系脱
脂剤によるオゾン層破壊と地球温暖化防止のため、脱フ
ロン化が進んでいる。かかる問題を改善するためにオイ
ルレスでプレス加工ができる塗膜を予め塗装した、いわ
ゆる潤滑樹脂処理金属板が広く採用されつつある。
【0003】一方、組立時にスポットまたはプロジェク
ション溶接が行われるため、溶接性や、苛酷な腐食環境
下で使用される製品の場合は耐食性が要求されることが
多い。従って溶接性、プレス性、プレス加工部耐食性を
有する潤滑樹脂処理金属板の開発が望まれている。
【0004】このような背景の下で従来技術として下記
のものが開示されている。 (1) 冷延鋼板にγ相単層からなるニッケル含有電気
亜鉛メッキ層を形成し、さらに溶解度20〜10-5の6
価クロムを含むクロム化合物の少なくとも1種と水性シ
リカおよび/または水性樹脂バインダー、溶解度が20
より大なる水溶性クロム化合物、さらに2〜6重量%の
りん酸化合物を含む組成物からなる加工性、耐食性、溶
接性に優れた積層体(特開昭62−73938号公
報)。 (2) 亜鉛系めっき鋼板上にクロム付着量として5〜
200mg/m2 のクロメート皮膜および水分散性潤滑
添加物を含有する膜厚0.3〜3μmの有機複合シリケ
ート皮膜を形成せしめてなる防錆潤滑鋼板(特開昭61
−60886号公報)。 (3) 亜鉛系めっき鋼板上にクロム付着量が200m
g/m2 以下のクロメート層を有し、その上に水酸基お
よび/またはカルボキシル基を有する樹脂:100重量
部、シリカ:10〜80重量部、平均粒径が1〜7μm
のポリオレフィンワックス:20重量部以下から成る潤
滑樹脂を0.3〜3g/m2 有する事を特徴とする成形
性に優れた潤滑樹脂処理鋼板(特開平3−16726号
公報)。 (4) 水酸基、カルボキシル基およびアミノ基から選
ばれた少なくとも1種の官能基を含有する有機重合体と
シラン化合物を反応せしめてなる疎水性の複合体樹脂と
架橋剤としてのアミノ樹脂およびまたはエポキシ樹脂と
の組合せからなる組成物(特公昭63−2310号公
報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記(1)の技術は、
連続スポット溶接性が塗膜バインダー樹脂の熱分解性に
大きく関わり、また該熱分解性は樹脂分子中の芳香族環
含有率と、易熱分解性物質の共存の有無により変化し、
芳香族環含有率が0あるいはある限度内であり、且つ易
熱分解性化合物を適量配合することにより連続スポット
溶接性が著しく向上したと記載されている。一方上記バ
インダー樹脂は水性シリカとの反応(例えばりん酸を触
媒として使用)により水溶性クロム化合物を取り込んだ
強固な層を形成し、高耐食性を有するとも記載されてい
る。しかしながら、上記骨格を有する強固な皮膜の場
合、塗膜バインダー樹脂単体として溶接性を向上させる
べく熱分解性を調整した効果がなくなり、つまり、たと
え易熱分解性を有する樹脂であってもシリカと反応して
強固な網目構造を構成したため皮膜としては難熱分解性
になり、まったく連続スポット溶接性が発現しない。
【0006】(2)の技術についても基本的に(1)の
技術と同様である。つまり有機樹脂とシリケートが予備
的に反応した有機複合シリケート皮膜を主体としてお
り、熱分解性が悪く、溶接性に劣る。(3)、(4)の
技術も基本的に同様である。
【0007】一方、上記従来技術における2層型皮膜処
理鋼板の潤滑性は、低速プレス加工(〜5mm/se
c)に対しては有効である。しかし実プレスのような高
速プレス加工(500mm/sec程度)における苛酷
な加工条件での連続プレスでは、プレス時に慴動面が昇
温し、プレス初期には常温であったものが、数10個目
には高温(100℃以上)になることが知られている。
そのため、従来技術における2層型皮膜処理鋼板は金型
の昇温がない低速プレス、もしくは高速プレスにおいて
もプレス初期には優れた潤滑性を発揮するが、高速連続
プレスにおいては樹脂皮膜層が剥離しやすくなり、樹脂
剥離粉が金型、プレス加工品表面に付着し、パウダリン
グ性を低下させ、ついにはプレス不良に至るという問題
がある。
【0008】上記4技術は全て、プレス性および/また
は耐食性を改善する手法として考えられた技術である
が、いづれも溶接性との両立は達成されていない。本発
明は、上述した従来技術の欠点を解消し、溶接性、プレ
ス性、プレス加工部耐食性に優れた潤滑樹脂処理金属板
を提供する事を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らはこれら従来
技術の長所を生かしつつ溶接性に優れ、高速プレス成形
下でも潤滑性が良好で、しかもプレス加工部耐食性にも
優れた有機樹脂皮膜を鋭意検討した結果、水酸基、イソ
シアネート基、カルボキシル基、グリシジル基およびア
ミノ基から選ばれた少なくとも1種の官能基を含有する
樹脂、有機ケイ素化合物、融点が70℃以上150℃以
下のポリオレフィン系ワックスがそれぞれ単独で含有さ
れ、かつこの混合物皮膜のTgを0〜90℃とすること
により溶接性、プレス性、プレス加工部耐食性を向上、
両立させることができることを見い出し、本発明に至っ
た。また、樹脂混合物の付着量を片面当たり乾燥重量で
0.1〜2g/m2 の範囲に制御することによりスポッ
ト溶接性を向上させることができることを見い出し本発
明に至った。
【0010】すなわち、本発明は、金属板の少なくとも
片面に、付着量が金属Cr換算で片面あたり5〜200
mg/m2 でシリカを含有しないあるいはシリカを金属
Crに対して5重量倍以下含有するクロメート皮膜を有
し、その上に下記組成の樹脂混合物でかつ該樹脂混合物
のガラス転移温度(Tg)が0〜90℃でその付着量が
片面当たり0.1〜2g/m2 である樹脂皮膜を有する
ことを特徴とする溶接性、プレス性、プレス加工部耐食
性に優れた潤滑樹脂処理金属板を提供する。 <樹脂混合物の組成> 水酸基、イソシアネート基、カルボキシル基、グリ
シジル基およびアミノ基から選ばれた少なくとも1種の
官能基を有する少なくとも1種の樹脂:100重量部、 有機ケイ素化合物:5〜80重量部、 融点が70℃以上150℃以下のポリオレフィン系
ワックス:1〜40重量部、 の樹脂と硬化反応し得る硬化剤:5〜40重量部 以上〜あるいは〜を酸触媒の不存在下で混合し
てなる混合物。
【0011】ここで、クロメート皮膜のアルカリ可溶分
が3〜50重量%であるのが好ましい。また、本発明
は、上述の金属板でクロメート付着量が片面あたり金属
Cr換算で5〜30mg/m2 であり、樹脂混合物の付
着量が片面あたり0.1〜0.5g/m2 である高速連
続プレス加工下でも潤滑性が良好で連続溶接性にも優れ
る潤滑樹脂処理金属板を提供する。
【0012】上記発明において、金属板としては、亜鉛
めっき鋼板、亜鉛系めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼
板、アルミニウム合金めっき鋼板、アルミニウム板およ
びアルミニウム合金板から選ばれた金属板を用いるのが
好ましい。ポリオレフィン系ワックス、特にポリエチレ
ン系ワックスの平均粒径は1〜7μmの範囲に制御する
ことにより高速プレス成形性、加工部耐食性を向上させ
た金属板を得ることができる。特に溶接性を重視する場
合は、潤滑樹脂処理皮膜付着量を0.1〜1.0g/m
2 にするのが良い。また特に加工部耐食性を重視する場
合は潤滑樹脂処理皮膜付着量を1.0〜2.0g/m2
にするのが良い。また特に耐溶剤ラビング性や、連続プ
レス成形性の向上を狙う場合は樹脂と反応しうる硬化剤
を5〜40重量部混合するのが良い。耐食性を向上させ
るためには、クロメート皮膜中にシリカを金属Crに対
して5倍以下添加するのがよい。
【0013】有機ケイ素化合物としては、下記式(I)
および(II)で表される化合物の一種または二種以上を
用いるのが好ましい。 ここで、R1 〜R4 は同一でも異なっていてもよくアル
キル基、アリル基またはアリール基(これらは置換され
ていてもよい)を示し、nは12以下の整数である。 (II)(R5 3-n −Si−(OR6 n+1 で表される
シラン化合物 ここで、R2 はアルキル基、アリル基、アリール基、ビ
ニル基、γ−クロルプロピル基、γ−アミノプロピル
基、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピル基、γ−
メルカプトプロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、
β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基、γ
−メタクリルオキシプロピル基(これらの基は置換され
ていてもよい)を示し、R6 は置換されていてもよいア
ルキル基またはアリール基を示し、nは1または2であ
る。
【0014】
【発明の作用】以下に本発明の溶接性、プレス性、プレ
ス加工部耐食性に優れた潤滑樹脂処理金属板について詳
細に説明する。
【0015】本発明で対象とする潤滑樹脂処理金属板の
素材として、好ましくは亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛−ニ
ッケルめっき鋼板、5%アルミニウム−亜鉛溶融めっき
等の亜鉛系めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板、アル
ミニウム合金めっき鋼板、アルミニウム板およびアルミ
ニウム合金板を挙げることができるが、これらに限定さ
れるものではない。
【0016】これら金属板の少なくとも一方の面上に施
されるクロメート皮膜は、通常のクロメート皮膜が用い
られ、例えば無水クロム酸、クロム酸塩、重クロム酸等
を主剤とした水溶液あるいはこれにコロイダルシリカ等
のシリカを混合した処理液を、通常の方法にて処理した
クロム水和物主体の皮膜である。クロメート液の塗布量
は金属Cr換算で片面あたり5〜200mg/m2 が好
ましい。5mg/m2未満では、金属板表面と樹脂との
密着性、耐食性が不充分であったり、そのためプレス加
工時に皮膜が剥離して加工性および加工部耐食性が劣化
する原因となるからである。また200mg/m2 を超
えると、クロメート皮膜にひびが入り、つまりこの層の
凝集破壊がおこり、樹脂の密着性が劣化するためプレス
性やプレス加工部耐食性が劣化するからである。さらに
溶接性も不導体であるクロメート皮膜付着量の増加とと
もに劣化するからである。
【0017】好ましくは、シリカ中のアルカリ可溶分を
3〜50より好ましくは、10〜30重量%とする。主
としてCr6+からなるアルカリ可溶分をこの範囲とする
と、クロメート皮膜の熱分解性が高く溶接性が良く、し
かも上層に設けられる潤滑樹脂皮膜との密着性が高い。
【0018】好ましくは、クロメート液の塗布量を、片
面あたり金属Cr換算で5〜30より好ましくは10〜
20mg/m2 とする。この範囲とすると、皮膜の電気
抵抗が低く連続スポット溶接性に優れ、また、高速連続
プレス加工下でも潤滑性が良好である。
【0019】耐食性を一層向上させようとするときに
は、クロメート処理液中にシリカ好ましくはコロイダル
シリカを含有させ、クロメート皮膜中にシリカを含有さ
せる。クロメート皮膜中におけるシリカの含有量は金属
Crに対して5倍以下とする。5倍を超えるシリカの含
有量では、クロメート層が脆くなり、プレス加工部の皮
膜密着性不良となるためである。
【0020】本発明の溶接性、プレス性、プレス加工部
耐食性に優れた潤滑樹脂処理金属板は、前記のシリカを
含有するあるいはシリカを含有しないクロメート皮膜お
よびその上に次のような組成および付着量の有機樹脂皮
膜を少なくとも一方の面に有する。 水酸基、イソシアネート基、カルボキシル基、グリ
シジル基およびアミノ基から選ばれた少なくとも1種の
官能基を含有する少なくとも1種の樹脂:100重量
部、 有機ケイ素化合物:5〜80重量部、 融点が70℃以上150℃以下のポリオレフィン系
ワックス:1〜40重量部以上、 の樹脂と硬化反応し得る硬化剤:5〜40重量部 以上のうち〜あるいは〜を酸触媒の不存在下で
混合してなる混合物でかつ該樹脂混合物のガラス転移温
度(Tg)が0〜90℃でその付着量が片面あたり0.
1〜2g/m2 とする。またポリオレフィン系ワックス
の平均粒径は1〜7μmとするのが良い。
【0021】本発明の潤滑樹脂混合物に使用するベース
樹脂は水酸基、イソシアネート基、カルボキシル基、グ
リシジル基およびアミノ基から選ばれた少なくとも1種
の官能基を含有する少なくとも1種の樹脂であるが、場
合により有機溶剤に可溶なものまたは水に溶解または分
散可能なものが好適である。
【0022】例えば、アクリル系共重合体、ウレタン樹
脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、
脂肪酸もしくは多塩基酸変性ポリブタジエン樹脂、メチ
ロール基導入フェノール樹脂、アルカノールアミン変性
ポリウレタン樹脂、ポリアミン樹脂、アミノ樹脂、ポリ
カルボン酸樹脂、ポリビニルアセタール類およびこれら
の樹脂の1種または2種以上の混合物が挙げられる。前
記した樹脂の中でも、本発明に好適なものは、分子内に
水酸基を含有する樹脂であり、中でもアクリル系共重合
体、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、
またはポリビニルアセタール類が好適である。
【0023】本発明において好適に使用可能な有機ケイ
素化合物は、下記式(I)および(II)で表される化合
物の一種または二種以上である。 ここで、R1 〜R4 は同一でも異なっていてもよくアル
キル基、アリル基またはアリール基(これらは置換され
ていてもよい)を示し、nは12以下の整数である。 (II)(R5 3-n −Si−(OR6 n+1 で表される
シラン化合物 ここで、R2 はアルキル基、アリル基、アリール基、ビ
ニル基、γ−クロルプロピル基、γ−アミノプロピル
基、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピル基、γ−
メルカプトプロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、
β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基、γ
−メタクリルオキシプロピル基(これらの基は置換され
ていてもよい)を示し、R6 は置換されていてもよいア
ルキル基またはアリール基を示し、nは1または2であ
る。
【0024】上記(I)式で表されるシリケート類およ
びシロキサン類の代表例としては、メチルオルトシリケ
ート、エチルオルトシリケート、n−プロピルオルトシ
リケート、n−ブチルオルトシリケート、n−オクチル
オルトシリケート、フェニルオルトシリケート、ベンジ
ルオルトシリケートおよびフェネチルオルトシリケー
ト、アリル(Allyl )オルトシリケート、メタアリルオ
ルトシリケートなどがあり、さらにされらのシリケート
類の脱水縮合によって生成するシロキサン類がある。
【0025】また、上記(II)式で表されるシラン化合
物の代表例としては、具体的には、ジビニルジエトキシ
シラン、ジビニル−ジ−(β−メトキシエトキシ)シラ
ン、ジ(γ−グリシドキシプロピル)ジメトキシシラ
ン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシ
ラン、ビニルトリス−β−メトキシエトキシシラン、γ
−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタ
クリルオキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,
4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラ
ン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどを
あげることができる。
【0026】上述した(I)および(II)式で表される
化合物の内でも、シリケートおよびシラン化合物が、分
子量が小さくシリカに比べて熱分解し易く好適に用いる
ことができる。
【0027】上記有機ケイ素化合物を選定すべき理由に
ついて記述する。耐食性を向上させる手段として有機樹
脂にシリカ(SiO2 )を加えることが従来からよく使
われている。この場合、コロイダルシリカ、例えば、ス
ノーテックス−Oやスノーテックス−N(いづれも日産
化学社製)やオルガノシリカゾル、例えば、エチルセロ
ソルブシリカゾル(日産化学社製)やシリカ粉末、例え
ば、気相シリカ粉末(アエロジル社製)を用いる場合が
多く、本技術分野では一般的である。しかし、これらの
いずれを用いても溶接性の劣化が著しい。なぜなら上記
シリカは不導体であるケイ素原子を含む無機化合物、ま
たはこれらが重合体中の組み込まれていて、溶接時の昇
温によっても分解しづらいためである。
【0028】またシリカではなく前記のごとくアルキル
シリケートを用いた従来技術であっても、特開昭62−
73938号公報、特開昭61−60886号公報、特
開平3−16726号公報、特公昭63−2310号公
報のいずれの場合も樹脂とアルキルシリケートが化学結
合し緻密な重合体を形成しており、そのため溶接時に皮
膜が熱分解しにくく、かつ溶接チップ表面に熱分解され
た樹脂にひきずられてシリコン系分解物が付着して、連
続スポット溶接性が劣化していた。
【0029】一方、上述した有機ケイ素化合物は、シリ
カに比べ熱分解しやすく、かつ樹脂に引きずられてチッ
プに付着する事もおこらず、溶接性も劣化しにくい。有
機ケイ素化合物の含有量は5〜80特には20〜40重
量部が好ましい。5重量部未満であると耐食性、加工部
耐食性に劣る。80重量部を超えるとプレス性(潤滑
性、パウダリング性)や溶接性に劣る。
【0030】次に潤滑剤について説明する。一般に乾式
潤滑剤としては、ポリエチレン系ワックス、二硫化モリ
ブデン、有機モリブデン、グラファイト、フッ化カーボ
ン、金属セッケン、窒化ホウ素、フッソ樹脂等が知られ
ており、これらは、軸受け用潤滑剤として使用された
り、プラスチックや油、グリース等に添加して潤滑性を
向上させるために用いられている。そこでこれらの潤滑
剤を用いて潤滑性の優れた樹脂処理金属板を得るための
検討を行った。
【0031】本発明のように高速プレス成形下(500
mm/sec)という摺動部の発熱を伴う苛酷なプレス
成形条件で、皮膜剥離を起さず連続成形可能な高度の潤
滑性を有する樹脂処理鋼板を得るためには潤滑剤の種類
(熱特性)、量、粒子径、混合物のTgが非常に重要で
ある。
【0032】これらが適切に処方された潤滑樹脂処理金
属板では、金属板上の樹脂皮膜表面の潤滑剤が金型との
摩擦を低減し、樹脂皮膜の損傷が防止され、連続成形性
が向上する。
【0033】このような目的に合った潤滑剤、ベース樹
脂との組合せについて鋭意検討を行った。本高速プレス
成形が連続的に約1000個実施される場合、金型温度
は、常温〜100℃の範囲の条件となるが、最も多い
(可能性の高い)条件は70℃である。一方ポリエチレ
ン等のポリオレフィン系ワックスはその融点近傍で最も
低摩耗率を示し、摩擦係数も低いことが調査された。よ
って70℃以上の融点を有するものが好ましい。また、
融点が150℃を超えるポリオレフィン系ワックスは、
金型温度の条件において弾性率が高く潤滑性の点で好ま
しくない。より好ましくは融点が110〜130℃とす
る。
【0034】ポリオレフィン系ワックスは、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブテン等のオレフィン系炭化
水素の重合体からなるワックスであればいずれでもよい
しこれらを組み合わせて用いてもよい。ポリエチレン系
ワックスが好ましい。また、ポリオレフィン系ワックス
の添加量は、1〜40好ましくは5〜15重量部が望ま
しい。1.0重量部未満では、潤滑性向上への効果が少
なく、プレス成形性も劣り、40重量部を超えると樹脂
皮膜強度が低下し、プレス加工外観が低下する。ポリオ
レフィン系ワックスの平均粒径は1〜7より好ましくは
2〜5μmが好適であることが分った。1μm未満の場
合皮膜中の樹脂の摩耗度が高く、7μmを超える場合皮
膜からのポリオレフィン系ワックスの脱離が多い。いづ
れにしてもプレス成形性に劣る。
【0035】以上の皮膜構成成分を所定の比率で混合し
た樹脂混合物の平均Tgは0〜90好ましくは30〜8
0、より好ましくは50〜70℃が好適であることが分
った。Tgが0℃未満の場合摩耗度が高く、金型と金属
板の接触率も高くなり、潤滑性が劣化する。90℃超の
場合、摩耗度は低くなるが、プレス時の皮膜の柔軟性が
低下し、やはり潤滑性が劣化する。
【0036】本発明で用いる樹脂混合物中には必要に応
じて樹脂の硬化剤を添加するのが好ましい。当然のこと
ながら、硬化剤は樹脂のみと反応しうるもので、他の混
合物成分とは反応しないものを用いる。ここで用いるこ
とができる硬化剤としては、イソシアネート系化合物、
メラミン系化合物、アミン系化合物などを代表的に挙げ
ることができる。硬化剤の含有量は、好ましくは、樹脂
100重量部に対して、10〜30重量部の範囲とす
る。この理由は、組合せの樹脂種や焼付条件により硬化
剤が少なすぎると硬化不足であり硬化剤が多すぎると余
った硬化剤が皮膜をもろくするためである。樹脂に硬化
剤を添加すると耐溶剤ラビング性や連続プレス成形性が
向上する。
【0037】本発明で用いる樹脂混合物において重要な
ことは、酸性の触媒あるいは酸性の触媒作用をする物質
を添加しないことである。酸触媒などが存在すると、前
述したように、せっかく有機ケイ素化合物を用いたとし
ても、これらと樹脂との間で緻密な架橋皮膜をつくって
しまうために、またケイ素化合物が樹脂重合体中に取り
込まれてしまうために、溶接性が低下してしまう。この
ように、本発明では、樹脂混合物中に酸触媒を添加しな
いから、樹脂成分の、、が互いに結合することな
く独立して存在する混合物をなしている。このため、後
述する実施例に証明されるように、溶接性が飛躍的に向
上する。このような知見は従来技術には全くなく、本発
明者らによって初めて得られた。
【0038】そして、前述の〜あるいは〜の成
分で構成される樹脂混合物の塗布により形成される潤滑
樹脂皮膜の付着量は、片面あたり0.1〜2.0g/m
2 より好ましくは0.1〜1.0g/m2 とする。付着
量が0.1g/m2 未満では鋼板表面の凹凸を埋め切れ
ず、耐食性、プレス性の向上効果が小さい。また2.0
g/m2 を超えると耐食性の向上効果はあるが、溶接性
が低下するためである。特に0.1〜0.5好ましくは
0.2〜0.3g/m2 とすると、樹脂の絶縁性が高く
ならず通電性が保てるので連続溶接性にも優れる。
【0039】次に本発明の溶接性、プレス性、プレス加
工部耐食性に優れた潤滑樹脂処理金属板の製造方法につ
いて、簡単に説明する。
【0040】本発明の潤滑樹脂処理金属板の製造にあた
り、金属板に施すクロメート処理は通常の処理方法に従
えばよく、例えば、無水クロム酸、クロム酸塩、重クロ
ム酸等を主剤とした水溶液中で浸漬クロメート処理、電
解クロメート処理を行えばよく、あるいは上記水溶液中
にコロイダルシリカ等、より好ましくは気相シリカを混
合した処理液を金属板上に塗布する塗布型クロメート処
理等を行って、クロム水和物を主体とする皮膜を形成さ
せても良い。なお金属板をクロメート処理液で処理した
後、フラットゴムロール等で絞る工程や、熱風乾燥等の
乾燥工程を経て、クロメート皮膜が金属板の少なくとも
一方の面に形成される。
【0041】続いて前記クロメート皮膜上に上述した
〜あるいは〜の成分で構成される樹脂混合物の各
配合成分を所定量用意し、それらを混合させて物理的に
均一とする。前記樹脂混合物をロールコート、スプレー
塗装、浸漬塗布、ハケ塗り等の公知の通常の方法によっ
て所定の厚さとなるように塗布し、通常50〜180℃
で3〜90秒間乾燥させる。
【0042】
【実施例】次に本発明を実施例に基いてさらに具体的に
説明する。 (実施例および比較例) 〔I〕クロメート皮膜を有する潤滑樹脂処理金属板 下記1)の金属板に、2-1)または2-2)のクロメート処理
液を用いて常法によりクロメート処理し、4)有機樹脂
+5)有機ケイ素樹脂+7)ポリエチレン系ワックスで
構成される樹脂混合物あるいは上記成分に6)硬化剤を
加えた樹脂混合物をクロメート皮膜上に塗布乾燥して樹
脂皮膜を形成した。形成時の諸条件および下記の8)〜
11)の試験を行なった結果を表1〜6に示す。1−1
〜1−35、1−56〜1−90、1−99と1−10
0は本発明の実施例を示し、1−39〜1−55、1−
91〜1−98、1−101〜1−107は比較例を示
す。なお、表3において、1−43および1−44で
は、酸触媒としてそれぞれ塩酸5%(樹脂固形分に対す
る重量)およびリン酸5%(樹脂固形分に対する重量)
を用いた。
【0043】以上の試験結果から明らかなように、比較
例を示す表3、表6のものは本発明の範囲をはずれてい
るために本発明例に比べて評価が悪い。特に、従来技術
に相当する酸触媒が入った例は樹脂皮膜が硬化しすぎて
いて、溶接性が著しく低下している。
【0044】1)金属板の種類 A 電気亜鉛めっき鋼板 板厚 0.8mm 亜鉛めっき付着量 20g/m2 (片面あたり) B 電気亜鉛−ニッケルめっき鋼板 板厚 0.8mm 亜鉛−ニッケルめっき付着量 20g/m2 (片面あた
り) C 溶融亜鉛めっき鋼板 板厚 0.8mm 亜鉛めっき付着量 60g/m2 (片面あたり) D 亜鉛−Al合金めっき鋼板(Al含有率55%) 板厚 0.8mm 亜鉛−Alめっき付着量 60g/m2 (片面あたり) E JIS 5182合金板 代表的な加工用アルミニウム合金板 板厚 1.0mm
【0045】2)クロメートの種類、処理 2-1) シリカの入っていないクロメート皮膜の形成 前記各金属板にCrO3 20g/L、Na3AlF5 4g/
Lなる組成のクロメート処理液をスプレー処理した後、
フラットゴムロールで絞り、熱風乾燥し、アルカリ可溶
分10%のクロメート皮膜を形成した。クロメート皮膜
の付着量はスプレー処理時間を調整して両面塗布した。 2-2) シリカの入ったクロメート皮膜の形成 2-1)のクロメート処理液にSiO2 を60g/l添加し
たクロメート処理液を用い、2-1)と同様にしてSiO2
入りのクロメート皮膜を形成した。 2-3) 2-1)、2-2)と同様にして、ただし、焼付温度を調
整にしてアルカリ可溶分を変化させたクロメート皮膜を
形成した。
【0046】3)樹脂皮膜処理 別表に示す組成の処理液をロール塗布により片面で乾燥
重量で所定の付着量となるよう両面塗布し、20秒後の
到達板温が150℃となるような条件で乾燥し、樹脂皮
膜を形成した。
【0047】4)有機樹脂の種類 エポキシ樹脂 油化シェルエポキシ社製 商品名:
エピコート1009 アルキッド樹脂 三井東圧化学社製 商品名:ユリ
ックス アクリル樹脂 三井東圧化学社製 商品名:アルマ
テックス749 ウレタン樹脂 三井東圧化学社製 商品名:オレス
ター ブチラール樹脂 電気化学工業社製 商品名:デン
カブチラール ポリエステル樹脂 三井東圧化学社製 商品名:ア
ルマテックスP645 5)有機ケイ素化合物の種類 日本コルコート化学(株)製 商品名 エチルシ
リケート40 信越化学工業(株)製 商品名 KBM5
03 日産化学工業(株)製(シリカ粉末)商品名 スノ
ーテックス−N
【0048】6)硬化剤の種類 日本ポリウレタン工業(株)製 商品名 コロネ
ート2507 三井サイアナミッド(株)製 商品名 サイメ
ル303
【0049】7)ポリオレフィン系ワックスの種類 三井石油化学工業(株)製 商品名 三井ハイワック
ス 融点は105〜127℃ 粒径は各ワックスをキシレンまたはトルエン溶媒中にて
加温溶解後、冷却速度を変化させて種々のものを自製し
た。
【0050】8)プレス性の試験と評価方法 表面処理後の試験片の加工性は、無塗油で径33mmφ
の高速高温ビード付円筒絞り加工(加工速度500mm
/sec、金型温度100℃、しわ押さえ圧0.5〜9
t、ビード先端0.5mmR、ビード深さ2mmとし図
1に示すプレス形状で行なった。プレスする金属板1を
上側押さえ板2および下側押さえ板3で挟み、プレス型
4で金属板1を矢印方向にプレスした。)し、その加工
限界であるしわ押さえ圧力(t)により評価した。また
その時の耐パウダリング性をダイスに付着した剥離粉を
セロテープで採取し、その程度から評価した。評価基準
は以下に示す。 ◎:ダイス付着なし ○:ダイス付着若干あり △:ダイス付着やや多い ×:ダイス付着多い
【0051】9)溶接試験 ラジアス型(10mmφ、100mmR)の電極を用い
て通電サイクル:13サイクル、加圧力:190kg、
電流:7.8kAで連続打点試験を行い、引張り強度、
ナゲット径を測定し、連続打点数を求めた。さらに全打
点の中のチリの発生した打点数の割合を求めた。溶接性
は樹脂皮膜の硬化度と相関があるため反応度(硬化度)
の指標としてエタノールラビング性を測定した。すなわ
ちエタノールを浸透させたガーゼで1kgf/cm2 の圧力を
加えて、試験片をこすり、クロメート面が出現するまで
の往復回数によって優劣を評価した。
【0052】10)平板耐食性試験 塩水噴霧試験(JIS Z−2371)を行い、白錆発
生までに要する時間で評価した。
【0053】11)加工部耐食性試験 前記8)と同様の高速高温ビード付円筒絞り加工試験に
てしわ押え圧1tで加工し、そのカップの壁面に対し塩
水噴霧試験(JIS Z−2371)を行ない、白錆発
生までに要する時間で評価した。
【0054】
【表1】
【0055】
【表2】
【0056】
【表3】
【0057】
【表4】
【0058】
【表5】
【0059】
【表6】
【0060】
【表7】
【0061】
【表8】
【0062】
【表9】
【0063】
【表10】
【0064】
【表11】
【0065】
【表12】
【0066】〔2〕クロメート皮膜中のアルカリ可溶分
を変化させた潤滑樹脂処理金属板 上記〔1〕と同様にして、ただしクロメート皮膜として
2−3)に記載のものを用いて樹脂皮膜を形成し、形成
時の諸条件および前記の8)〜11)の試験を行った結
果を表7〜12に示す。表に示した結果から明らかなよ
うに、本発明の実施例の潤滑樹脂処理鋼板2−1〜2−
40、2−51と2−52は、比較例の2−41〜2−
52、2−55〜2−58に比べて溶接性、プレス性、
加工部耐食性に優れる。
【0067】
【表13】
【0068】
【表14】
【0069】
【表15】
【0070】
【表16】
【0071】
【表17】
【0072】
【表18】
【0073】〔3〕クロメート皮膜を有する潤滑樹脂処
理金属板の高速連続プレス加工性と連続溶接性の評価 上記〔1〕、〔2〕と同様にして潤滑樹脂処理金属板を
形成し、形成時の諸条件および下記の12)〜15)の
試験を行った結果を表13〜16に示す。表に示す結果
から明らかなように、本発明の3−1〜3−23の潤滑
樹脂処理鋼板は比較例の3−24〜3−36の処理鋼板
に比較して、高速プレス成形時における潤滑性が良好で
あり、そのために、加工後の耐食性も良好である。ま
た、連続スポット溶接性にも優れる。
【0074】12)常温加工性試験 無塗油の試験片を、ビード付きエリクセンカップ絞り試
験機でしわ押さえ圧を変えて加工し、その絞り切れなく
なる限界圧を求めた。また、その時のパウダリング性
を、ダイスに付着した剥離粉をセロテープで採取し、そ
の程度から評価した。 プレス条件 ・しわ押さえ圧 1〜9トン ・ポンチ径 33mmφ ・ブランク径 70mmφ ・絞り速度 500mm/s 評価基準 ◎:ダイス付着なし ○:ダイス付着若干あり △:ダイス付着やや多 ×:ダイス付着多
【0075】13)高温加工性試験 連続プレス加工時の金型温度上昇を考慮し、金型温度を
100℃での上記限界絞り圧を求めた。また、その時の
パウダリング性を、同様に評価した。
【0076】14)加工部耐食性試験 無塗油の試験片を、エリクセンカップ絞り試験機で、下
記条件にて絞り加工を施し、そのカップの絞り面に対
し、塩水噴霧試験(JISZ−2371)を行った。白
錆発生までに要する時間で評価した。 プレス条件 ・しわ押さえ圧 2トン ・ポンチ径 33mmφ ・ブランク径 64mmφ ・絞り速度 500mm/s
【0077】15)連続スポット溶接性試験 コーンフラット型(3.5mmφ)の電極を用い、通電
時間50−8−30サイクル、加圧力120kgf、電
流9.0kAで連続スポット溶接を行い、引張り強度、
ナゲット径を測定し、連続打点数を求めた。
【0078】
【表19】
【0079】
【表20】
【0080】
【表21】
【0081】
【表22】
【0082】
【発明の効果】以上説明した処から明らかなように、本
発明の潤滑樹脂処理金属板は、有機ケイ素化合物を含む
樹脂を、酸触媒の不存在下で混合物としているから、樹
脂の架橋が過度に進まず、その結果従来のものに比べて
溶接性に著しく優れ、また他のプレス性、プレス加工部
耐食性にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 高速高温ビード付円筒絞り加工試験の加工形
状を説明する模式図である。
【符号の説明】
1 金属板 2 上側押さえ板 3 下側押さえ板 4 プレス型
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09D 5/08 PQE C09D 5/08 PQE 191/06 PCZ 191/06 PCZ 201/02 PDE 201/02 PDE C23C 22/24 C23C 22/24 28/00 28/00 C (72)発明者 成 瀬 義 弘 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 大 岸 英 夫 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属板の少なくとも一方の面に、付着量が
    片面あたり金属Cr換算で5〜200mg/m2 のクロ
    メート皮膜を有し、その上に下記組成の樹脂混合物でか
    つ該樹脂混合物のガラス転移温度(Tg)が0〜90℃
    でその付着量が片面当たり0.1〜2g/m2 である樹
    脂皮膜を有することを特徴とする溶接性、プレス性、プ
    レス加工部耐食性に優れた潤滑樹脂処理金属板。 <樹脂混合物の組成> 水酸基、イソシアネート基、カルボキシル基、グリ
    シジル基およびアミノ基から選ばれた少なくとも1種の
    官能基を有する少なくとも1種の樹脂:100重量部、 有機ケイ素化合物:5〜80重量部、 融点が70〜150℃のポリオレフィン系ワック
    ス:1〜40重量部 以上〜を酸触媒の不存在下で混合してなる混合物。
  2. 【請求項2】前記クロメート皮膜のアルカリ可溶分が3
    〜50重量%である請求項1記載の潤滑樹脂処理金属
    板。
  3. 【請求項3】前記クロメート皮膜の付着量が片面あたり
    金属Cr換算で5〜30mg/m2であり、前記樹脂混
    合物の付着量が片面当たり0.1〜0.5g/m2 であ
    る請求項1または2に記載の潤滑樹脂処理金属板。
  4. 【請求項4】前記金属板が、亜鉛めっき鋼板、亜鉛系め
    っき鋼板、アルミニウムめっき鋼板、アルミニウム合金
    めっき鋼板、アルミニウム板およびアルミニウム合金板
    から選ばれたいずれかである請求項1〜3のいずれかに
    記載の潤滑樹脂処理金属板。
  5. 【請求項5】前記有機ケイ素化合物は、下記式(I)お
    よび(II)で表される化合物から選ばれる少なくとも1
    つである請求項1〜4のいずれかに記載の潤滑樹脂処理
    金属板。 ここで、R1 〜R4 は同一でも異なっていてもよくアル
    キル基、アリル基またはアリール基(これらは置換され
    ていてもよい)を示し、nは12以下の整数である。 (II)(R5 3-n −Si−(OR6 n+1 で表される
    シラン化合物 ここで、R2 はアルキル基、アリル基、アリール基、ビ
    ニル基、γ−クロルプロピル基、γ−アミノプロピル
    基、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピル基、γ−
    メルカプトプロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、
    β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基、γ
    −メタクリルオキシプロピル基(これらの基は置換され
    ていてもよい)を示し、R6 は置換されていてもよいア
    ルキル基またはアリール基を示し、nは1または2であ
    る。
  6. 【請求項6】前記オレフィン系ワックスがポリエチレン
    系ワックスであり、その平均粒径が1〜7μmである請
    求項1〜5のいずれかに記載の潤滑樹脂処理金属板。
  7. 【請求項7】前記樹脂混合物が、さらに前記の樹脂と
    硬化反応し得る硬化剤を樹脂100重量部に対して5〜
    40重量部、酸触媒の不存在下で混合してなる樹脂混合
    物である請求項1〜6のいずれかに記載の潤滑樹脂処理
    金属板。
  8. 【請求項8】前記クロメート皮膜が、さらにシリカを金
    属Crに対して5重量倍以下含有してなる請求項1〜7
    のいずれかに記載の潤滑樹脂処理金属板。
JP7316727A 1994-12-28 1995-12-05 溶接性、プレス性、プレス加工部耐食性に優れた潤滑樹脂処理金属板 Withdrawn JPH08230100A (ja)

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JP32805094 1994-12-28
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1180660A (ja) * 1997-09-12 1999-03-26 Oiles Ind Co Ltd 潤滑塗料

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH1180660A (ja) * 1997-09-12 1999-03-26 Oiles Ind Co Ltd 潤滑塗料

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