JPH11140614A - 耐食性に優れた溶接可能塗装鋼板 - Google Patents

耐食性に優れた溶接可能塗装鋼板

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JPH11140614A
JPH11140614A JP31233297A JP31233297A JPH11140614A JP H11140614 A JPH11140614 A JP H11140614A JP 31233297 A JP31233297 A JP 31233297A JP 31233297 A JP31233297 A JP 31233297A JP H11140614 A JPH11140614 A JP H11140614A
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JP
Japan
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steel sheet
powder
coating
corrosion resistance
weight
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JP31233297A
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English (en)
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Hiromasa Nomura
広正 野村
Kazuhiko Honda
和彦 本田
Kazumi Nishimura
一実 西村
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工性、耐食性に優れ、電気抵抗溶接が可能
な塗装鋼板の提供。 【解決手段】 Mg,Al含有Znめっき鋼板の塗装に
おいてZn粉末を塗料に適量添加した塗料を焼き付ける
ことを特徴とし、必要に応じ、Znめっきの下地にNi
めっきを有する耐食性に優れた溶接可能塗装鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、Mg:0.05〜
3.0重量%、Al:0.1〜1.0重量%、残部がZ
nからなるZn合金めっき鋼板(以下Zn−Mg−Al
合金めっき鋼板と称する)を対象とした塗装鋼板に関す
るもので、電気抵抗溶接ができる耐食性に優れた塗装鋼
板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】北米を中心とした融雪塩の散布による自
動車の腐食が問題化したのに対して、自動車メーカーで
は構造面での改良と同時に表面処理鋼板の使用による耐
食性の向上策をとってきた。表面処理鋼板としては、亜
鉛めっき鋼板や亜鉛めっき系合金めっき鋼板が使用され
るようになり、さらには有機樹脂を被覆した塗装鋼板を
適用して高防錆化をはかっているものもある。このと
き、塗装鋼板の塗料としてはジンクリッチ塗料が使用さ
れる場合が多い。
【0003】このジンクリッチ塗料を塗布した塗装鋼板
において、塗料中のZn粉末の含有量は、塗膜の加工密
着性、溶接性、耐食性に大きな影響を与える。つまり、
溶接性の観点からはZn粉末の含有量が多い方が好まし
い、一方、Zn粉末の含有量が多いと加工密着性は低下
し、約80%を超えるとプレス成型時に塗膜が割れた
り、パウダリングと呼ばれる塗膜が粉状に脱落する現象
が現れる。また、耐食性の面では、Zn粉末の含有量が
90重量%を超えないと犠牲防食効果を示さない。すな
わち、ジンクリッチ塗料においてZn粉末の含有量は溶
接性と耐食性には同じ効果をもたらすものの、加工密着
性には逆効果をもたらし、これらの性能を同時に満たす
ことは極めて困難であった。これに対して、特開昭61
−152444号公報にみられるように、下地鋼板にZ
n−Ni合金めっき鋼板を使用し、ジンクリッチ塗料中
のZn粉末を70〜80重量%と少なくし、さらに塗膜
厚を薄くし、Znの粉末を大きめなサイズに規定したも
のが提案されている。確かにこの方法でZn粉末量を少
なくしたことにより加工性は改善されるものの、塗膜厚
を薄くしたことにより耐食性が若干劣り、また、溶接性
も不十分であった。
【0004】塗装鋼板、特にプレコート鋼板は、ユーザ
ーにおける塗装工程を省略することが可能であるため、
近年、冷蔵庫、電子レンジ、エアコンなどの家庭電化製
品や屋根材、壁材、などの外装建材に幅広く使用される
ようになってきている。しかしながら、塗装鋼板は表面
に有機樹脂を有するため電気抵抗溶接が困難であり、接
着や機械的接合などで組み立てられている。接着や機械
的接合でもある程度対応は可能であるが、電気抵抗溶接
ができる方が作業性は遙かに向上する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
の塗装鋼板の欠点を解決し、溶接性、加工性、耐食性に
優れた塗装鋼板を提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の主旨とするとこ
ろは以下のとおりである。 (1)Mg:0.05〜3.0重量%、Al:0.1〜
1.0重量%、残部がZnからなるZn合金めっき鋼板
の塗装において、塗料不揮発成分に対して80重量%以
上のZn粉末を含有した塗料を塗布して焼き付け、膜厚
が1〜30μmの範囲であることを特徴とする耐食性に
優れた溶接可能塗装鋼板。 (2)Mg:0.05〜3.0重量%、Al:0.1〜
1.0重量%、残部がZnからなるZn合金めっき鋼板
の塗装において、塗料不揮発成分に対して60重量%以
上80重量%未満のZn粉末を含有する塗料を焼き付
け、膜厚が1〜20μmの範囲で、なおかつZn粉末の
平均粒径が塗膜の厚み以上であることを特徴とする耐食
性に優れた溶接可能塗装鋼板。 (3)塗装鋼板のZn合金めっき層の下層にNiめっき
層を有することを特徴とする上記(1)または(2)に
記載の耐食性に優れた溶接可能塗装鋼板。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
本発明者らは、塗装鋼板として下地にZn−Mg−Al
合金めっき鋼板を用い、その上に特定のジンクリッチ塗
装を施すことにより、加工性、耐食性、溶接性のバラン
スがとれた塗装鋼板を作製することが可能になることを
見い出し、本発明を完成した。
【0008】すなわち、高耐食性の塗装鋼板を得るため
に、下地鋼板として様々な亜鉛系めっき鋼板を検討した
ところ、JIS Z 2371に記載されている塩水噴
霧試験のような厳しい腐食環境においては、一般的な亜
鉛めっき鋼板を使用した場合、亜鉛の溶出速度が速いた
めに大きな塗膜膨れを発生し、耐食性の低下が確認され
た。また、Zn−Ni合金めっき鋼板を使用したとこ
ろ、亜鉛めっき鋼板と比較して塗膜膨れは著しく軽減さ
れたものの、端面部に赤錆の発生があり、外観の面で問
題がみられた。一方、裸耐食性の優れるZn−Mg−A
l合金めっき鋼板を使用したところ、塗膜の膨れは溶融
亜鉛めっき鋼板に比較して著しく小さく、さらに、端面
部の赤錆の発生もZn−Niめっき鋼板に比較して著し
く小さく、極めて耐食性の優れた塗装鋼板が得られた。
このメカニズムについては未だ明確ではないが、めっき
層に含まれるMgがめっきの表面に生成した腐食生成物
層を安定化し、さらなる腐食の進行を妨げているものと
考えられる。
【0009】本発明のZn−Mg−Al合金めっき鋼板
のめっき原板としては、Alキルド鋼、TiやNbなど
を添加した極低炭素鋼、及びこれらにP,Si,Mnな
どの強化元素を添加した高強度鋼などが適用できる。Z
n−Mg−Al合金めっきは、Mg:0.05〜3.0
重量%、Al:0.1〜1.0重量%、残部がZnから
なるZn合金めっき層である。Mg含有量を限定した理
由は、0.05重量%未満では端面耐食性を向上させる
効果が不十分であり、3.0重量%を超えるとめっき層
が脆くなって、密着性が低下するためである。Alの含
有量を限定した理由は、0.1重量%未満ではめっき層
が脆くなって密着性が低下するためであり、1.0重量
%を超えると端面耐食性を向上させる効果が認められな
くなるためである。
【0010】加工性をさらに向上させるために、Zn−
Mg−Al合金めっき層の下層にNiめっき層をもうけ
ることも可能である。このNiプレめっき層は2.0g
/m 2 以下が好ましい。2.0g/m2 を超えると密着
性が低下する。本発明ではZn−Mg−Al合金めっき
層に、第1工程としてクロメート処理を施し、クロメー
ト被膜層を形成させる、クロメート処理については特に
限定するものではないが、塗布型クロメートが好まし
く、クロメート皮膜の付着量としては全クロム量として
10〜50mg/m2 が好ましい。全クロム付着量が10
mg/m2 未満では耐食性の面で不十分であり、50mg/
2 を超えると加工性と溶接性が低下する。
【0011】本発明におけるクロメート皮膜の上に塗装
する塗料としては、Zn粉末の含有量が80重量%以上
の場合は公知のジンクリッチ塗料をそのまま使用でき
る。Zn粉末が80重量%以上の条件ではZn粉末の粒
径に関わらず、良好な溶接性が得られる。Zn粉末量を
限定した理由は、80重量%未満では加工性は十分であ
るものの、通電点の数が少なくなり、請求項2に記載し
たような条件をジンクリッチ塗料にもうけない限り、溶
接性が劣るようになるためである。80重量%以上のZ
n粉末を含有するジンクリッチ塗料を塗布して作製する
塗装鋼板の塗膜の厚さは1〜30μmである。塗膜の厚
さを限定した理由は、溶接性、加工性、耐食性のいずれ
も塗膜の厚さに大きな影響を受けるからである。溶接性
は塗膜が厚いと阻害される。加工性は塗膜が薄いとプレ
ス加工の際に金型とのカジリが生じ、厚いと塗膜はく離
が生ずる。耐食性は塗膜が薄いと劣り、充分厚くなると
耐食性への寄与は飽和する。塗膜が1μm未満であると
加工時に型カジリを生じ、30μmを越えると溶接性が
劣るようになるからである。
【0012】一般的なジンクリッチ塗装鋼板において、
公知のようにZn粉末量が80重量%未満では十分な溶
接性が得られない。本件の発明者らは、Zn粉末量が8
0重量%より少ない条件で溶接性、加工性、耐食性を最
適化する方法を検討したところ、Zn粉末の平均粒径を
1〜30μm、塗膜厚を1〜20μm、さらにZn粉末
の平均粒径を塗膜厚と同等以上にすることで、最適化す
る事が可能であることを見いだした。
【0013】Zn粉末の含有量が80重量%より少なく
なって溶接性が低下するのは、溶接時に電極と接するZ
nが少ないからであり、これを解決するために、Zn粉
末を部分的に塗膜の上へ出して通電点を確保する条件を
設定した。すなわち、Zn粉末の粒径を塗膜厚と同じ
か、それより大きくすることが重要な点である。ここ
で、塗膜の厚さを1μm未満とすると金型に対する型カ
ジリが生ずるので、1μm以上が好ましい。この時のZ
n粉末の粒径は1μm以上の粒径が好ましい。一般的に
塗膜厚が薄くなると耐食性の面での問題があるが、本発
明では下地鋼板に耐食性に優れるZn−Mg−Al合金
めっき鋼板を使用することで、耐食性の面での課題をク
リアした。
【0014】塗膜の厚さが20μmを超えるといかなる
条件でZn粉末を添加しても溶接性と加工性のバランス
が低下するため、塗膜の厚さは20μm以下が好まし
い。塗膜の厚さが20μmの条件でZn粉末の粒径が3
0μmを超えると成形加工時にZn粉末の脱落が観察さ
れ、好ましくない。また、塗膜厚が1μmの時にZn粉
末の平均粒径を10μmとするとZn粉末の脱落が観察
され好ましくない、塗膜厚に対するZn粉末の最適粒径
については一概には言えないが、塗膜厚に対してZn粉
末の平均粒径は1倍〜3倍の範囲が好ましい。Zn粉末
量は60〜80重量%とする。60重量%未満ではZn
粉末を添加したことによる溶接性の向上効果がみられな
い。80重量%を超えると塗膜の表面に出ているZn粉
末の白錆が若干目立つようになり、また成形加工時に亜
鉛粒子の脱落もみられるので、好ましくない。
【0015】本発明の塗料に使用される樹脂は塗装鋼板
に使用可溶なものであれば、どのようなものでも適用で
きる、例えば、エポキシ、フェノキシ、フェノール、ポ
リエステル、アクリル、アルキッド、メラミン、ポリテ
トラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、
ポリエーテルサルフォン、ポリイミド、ポリアミド樹脂
の1種または2種以上を混合したものが使用される。
【0016】本発明の溶接性に優れる塗装鋼板を製造す
るためには、Zn−Mg−Al系合金めっき鋼板に前記
のクロメート処理を施した後、通常行われているバーコ
ーター、ロールコーター、カーテンフローコーター、ロ
ーラーカーテンフローコーターなどの任意の方法で塗料
が塗布される。次いで、塗料の種類、塗料に添加される
硬化剤の種類、塗膜厚に応じて、100〜280℃の温
度範囲で、約3〜60秒の加熱時間で、焼き付けられ
る。本発明の塗装は片面塗装鋼板と両面塗装鋼板のいず
れにも適用できる。
【0017】更に、本発明はそのまま溶接可能塗装鋼板
として使用してもよいが、さらに耐食性や意匠性を付与
するために、塗装処理を施してもよい。本発明の大きな
特徴は、本発明の溶性可能塗装鋼板の下地のZn−Mg
−Al合金めっき鋼板が犠牲防食効果を持ちつつ、塗膜
下でのめっきの腐食速度が十分に遅いため、キズ付き部
や単面部での塗膜膨れと赤錆の発生を抑制することにあ
る。これは単に一般的な亜鉛めっき鋼板に比べて、本発
明に使用するZn−Mg−Al合金めっき鋼板の裸耐食
性の良さ、つまり腐食速度の遅さからは想像できないほ
どの優れた耐食性である。
【0018】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。 (実施例1)塗装鋼板の下地めっき鋼板としては、Mg
量とAl量を変化させたZn−Mg−Al合金めっき鋼
板を使用した。板厚は0.6mm、めっきの付着量は片面
40g/m2 とした。一部の試料には下層にNiプレめ
っきを施した。比較例として本発明の範囲外のめっき鋼
板も入れた。下地めっき鋼板に対して、クロメート処理
を施した後、エポキシ樹脂をベースとして様々なZn粉
末含有量のジンクリッチ塗料を塗布し、焼き付け、試料
とした。詳細を第1表に示す。
【0019】以上の条件で作製した試料に対して下記の
試験を行った。 1.加工性試験 試料を20℃で1T曲げ加工性、加工部にセロテープを
圧着、セロテープを強制はく離、セロテープに付着した
塗膜の多少を5点法で評価した。すなわち、塗膜はく離
が全くない場合を5点、最も加工性が劣る全面はく離を
0点とし、その間を程度に応じて4点から1点までに分
けた。3点以上を合格とした。 2.耐食性試験 試料を所定のサイズに切断し、上下の端面を塗装でシー
ルした後、240時間の塩水噴霧試験を行った。耐食性
の評価は左右の端面からの最大膨れ幅を測定し、以下に
示す5点法で採点した。3点以上を合格とした。 5:0.5mm未満 4:0.5mm以上1mm未満 3:1mm以上2mm未満 2:2mm以上3mm未満 1:3mm以上 3.溶接性の評価 連続打点性試験で溶接性を評価した。すなわち、電気抵
抗溶接を100点行う毎に、引張せん断試験を行い、引
張せん断強さが400Kg未満となるまでの打点数を求め
た。1000打点以上を合格とした。
【0020】総合評価は、加工性、耐食性、溶接性、の
全てが合格しているものを合格とした。表1に得られた
結果を示す。本発明の範囲のZn粉末含有量並びに塗膜
厚の条件で、加工性、耐食性、溶接性、のバランスがと
れた塗装鋼板となることがわかる。
【0021】
【表1】
【0022】(実施例2)塗装鋼板の下地Zn−Mg−
Al合金めっき鋼板としては、表1の番号1(Zn−
0.5%Mg−0.25%Alめっき鋼板)と番号6
(Niプレめっき0.5g/m2 、Zn−0.5%Mg
−0.27%Alめっき鋼板)を使用した。これらめっ
き鋼板に対して、第2表と第3表に示す様々なZn粉末
の含有量および平均粒径、塗膜厚の条件で塗装を施した
後、実施例1記載の加工性試験、耐食性試験、溶接性試
験を行った。総合評価は加工性、耐食性、溶接性の全て
が合格しているものを合格とした。
【0023】表2と表3に得られた結果を示す。本発明
の範囲のZn粉末含有量、Zn粉末平均粒径、塗膜厚の
条件で、加工性、耐食性、溶接性、のバランスがとれた
塗装鋼板となることがわかる。
【0024】
【表2】
【0025】
【表3】
【0026】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、耐
食性の優れたZn−Mg−Al合金めっき鋼板の上にZ
n粉末を含有する所定のジンクリッチ塗料を所定の膜厚
で塗布することにより、従来のジンクリッチ塗装鋼板よ
りも、加工性、耐食性、溶接性が高度にバランスされた
塗装鋼板が得られる。本発明の塗装鋼板により、自動車
分野においては高耐食性を維持しつつ電気抵抗溶接が可
能となり、家電製品や建材などにおいては機械的接合や
接着のみならず、電気抵抗溶接でも組み立てが可能とな
る。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Mg:0.05〜3.0重量%、Al:
    0.1〜1.0重量%、残部がZnからなるZn合金め
    っき鋼板の塗装において、塗料不揮発成分に対して80
    重量%以上のZn粉末を含有する塗料を焼き付け、膜厚
    が1〜30μmの範囲であることを特徴とする耐食性に
    優れた溶接可能塗装鋼板。
  2. 【請求項2】 Mg:0.05〜3.0重量%、Al:
    0.1〜1.0重量%、残部がZnからなるZn合金め
    っき鋼板の塗装において、塗料不揮発成分に対して60
    重量%以上80重量%未満のZn粉末を含有する塗料を
    焼き付け、膜厚が1〜20μmの範囲で、なおかつZn
    粉末の平均粒径が塗膜の厚み以上であることを特徴とす
    る耐食性に優れた溶接可能塗装鋼板。
  3. 【請求項3】 塗装鋼板のZn合金めっき層の下層にN
    iめっき層を有することを特徴とする請求項1または請
    求項2に記載の耐食性に優れた溶接可能塗装鋼板。
JP31233297A 1997-11-13 1997-11-13 耐食性に優れた溶接可能塗装鋼板 Pending JPH11140614A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Effective date: 20030304