JPS58210190A - 溶接可能な塗装鋼板 - Google Patents

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】 この発明は、すぐれた溶接性を有し、かつ塗膜密着性並
びに耐食性の良好な塗装鋼板に関する。

ここでいう塗膜密着性とは、鋼板の成形加工時の塗膜剥
離の起りにくさを意味し、以降、塗膜密着性と云えばす
べてこの性質を指すものとする。

塗装を施して実際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かある。かかる不利を解
／ｌｌ１Ｊ″るため従来より。

予め塗装した、いわゆる塗装鋼板が広く採用されている
。塗装鋼板を使うととＯてより、加工・組立後における
全体塗装での塗膜の不足を補なおうというわけである。

ところか、この種塗装鋼板は普通、抵抗溶接か不１１丁
能で、その組立てには、溶接以外の、例えばボルト・ナ
ツト等の固着手段を採用しなければならず、作業性、組
立コストの点で不利が大きい。

塗装鋼板のかかる劣性はしかし、最近の研究、開発によ
って概ね排除されたと云ってよい。すなわち、塗装鋼板
の塗膜中にＺｎ、Ａｉｌ等、各種の導電性物質を含有せ
しめることによって、溶接性を付与するという対応策が
提案されており、これは実用的にみても１−分利用価１
直のあるものである。

ところで、塗装鋼板の主な使い途しては、具体的には自
動車重体、電気機器などが挙げられるが、とくにこうし
た関係に供する塗装鋼板には、Ｌ記ｒ容接性の他にも、
耐食性、それに塗膜密着性等、多くの特性が要求される
。

ここで、前記対策を施してｒ８接可能とした塗装鋼板（
以ド、ｒ合接可能型塗装鋼板と云う）とじ−Ｃは、従来
より次のようなものが知られている□一般の冷延鋼板母
材に、６価クロムを含む被覆を施してから、Ｚｎ　、　
Ａｊ等の電気伝導性物質を含（Ｔする塗料を塗布したも
の（特公昭４７−６８８２す）、そして母材にＺｎメッ
キ鋼板を使用して、各種導電性物質を含む塗料を塗布し
たもの（特公昭５４−１１３３１号）、である。しかる
にこれら従来のｉ８接可能型塗装鋼板はその何れもが、
上記した如き用途向けとしては決して十分なものとは云
えない。冷延板使用の前者はまず、塗膜密着性に難があ
り、例えば自動屯のフェンダ−等の成形加工は非常に高
加工であるため、塗膜が剥Ａｆｔする危険が高い。これ
（ｄそもそも、冷延板母料と塗装下地としてのクロメー
ト皮膜との間の密着性が十分でないためであるが、それ
詐りでなく、導電性物質の混入かある関係で塗装Ｑその
ものもクラックや剥離の発生し易い傾向になっており、
このような性質も上記成形加工時の塗膜損傷を増長させ
る因子に加えられる。

更にこの塗装鋼板では、加工時或いは使用中に塗膜損傷
かおこると、母材に早期に赤＃＋’ｌが発生し商品価値
が１１１われるという耐食１−の問題もある。

後石の亜鉛メッキ鋼板１史川のものは、いわば１−記塗
装鋼板の、とくに耐食性の問題の解決を意図したもので
、確かに耐赤詰１′１ミという点では優位に立つ。しか
しながら、亜鉛メッキ鋼板の耐食性とは本来、腐食環境
ドにおいて桶鉛が優先的に溶解して鋼板素地の腐食を防
ぐという、いわゆる犠牲防食性に依存するものであって
、腐食環境による亜鉛のｒ容解速度が犬なるために、庇
部或いは端面部１・１近では塗１模下での亜鉛溶解か進
行し、早期に塗膜ふくれ（以−ド、ブリスターと云う）
が生じる傾向がある。このブリスターはこの種塗装鋼板
の商品価値を著しく損ねるものであるから、この点が大
きな問題となる。それに、この狸鉛メッキ鋼板を使用し
ても、塗膜密着性について改善は望み１【ｔず、それど
ころか劣化の顔向さえ認められる。

このように溶接可能型塗装鋼板は何れもか、実用に不ｊ
−分なものであり・ことｔで従来品にｊい１ｎの塗膜密
着性不足という難点と、今一つ、耐食性と耐ブリスター
Ｐ：Ｌ（ブリスターの起りにくさを１旨す）の両立が不
「ｉｒ能という問題を抱え、こうした点に。

まだまだ改善の余地を残していた。

本発明は、」二層２つの問題点を有効に解決上だ。

つまり高加工を受けても塗膜剥離のないすぐれた塗膜密
着性を１１１＃え、かつ冷延板使用のものに匹敵する耐
ブリスター性を有ししかも耐食性の点では亜鉛メッキ鋼
板使用の従来品を更に」二層る溶接可能型塗装鋼板の提
供を目的とするものである。

すなわち本発明の要旨とする°ところは、第１層として
γ相単和からなるＮｉ−Ｚｎ合金メッキ層をイＪし、そ
のにに第２層としてＦｅ１Ｏ〜４０ｗｔ％を含むＦｅ−
Ｚｎ合金メッキ層を有する二層メッキ鋼板にクロメート
処理を施し、゛その上に導電性物質を含（Ｊする塗料を
塗布しぞなることを特徴とするｔ６接１す能型塗装鋼板
、にある。

溶接可能型塗装鋼板の性能を左右する重要・な因子の一
つに、母１１自体の性質が挙げられることは先に掲げた
２つの例を引くまでもなく明らかである。さて、叱鉛メ
ツギ鋼板＆１１Ｎではブリスターの発生か問題となるこ
とは、先に述べたが、このブリスターの発生は、メッキ
厚が大きくなるにつれ顕著化する。このことは、かかる
現象か塗膜下のメッキ層のｒ６解に起因することからも
明らかであるか・反面、亜鉛メッキの耐食性は、先述の
ようにメッキ層の犠牲防食によるものであるから、その
良否はひとえに亜鉛日付量にかかつており・目ｆ−Ｊ゛
ｔが十分にないと高耐食性は保証しｒｌ）ないル情があ
る。すなわち、亜鉛メッキでは、十分な耐ブリスター性
を得ようとすると、口伺量が自ずと制限されることとな
り、本来の耐食性が全く期待できなくなるのである。

ところで現在、耐食メッキとしては既に多種多様なもの
が知られているが、これらの中には、犠牲防食性ととも
に、腐食環境下で表面に電気化学的に皮膜を形成して防
食するという別の機能を併有するものも多い。

本発明台らはこの２つの事柄を結びつけて考え、高耐食
性を確保しつつブリスターの問題を回避するという点か
らは、同じメッキでも、メッキ層の溶解を伴う犠牲防食
よりむしろ、前記電気化学的な防食機能の方に重点をお
いた形式のものを採用する方が、得策ではないか、と推
察した。犠牲防食の傾向が強いほど、当然ブリスターが
顕在化し易いと考えられるからである０ 本発明者らはまず、種々実験、調査を行い、この考え方
が妥当であることを確認した。

そこで次に、この電気化学的な防食機能の強いメッキを
用いて溶接可能型塗装鋼板に高耐食性、耐ブリスター性
と同時に、すぐれた塗膜密着性を１・Ｊ°与する手法を
見い出すべく、鋭意実験、検討を重ねた結果、γ相単…
からなるＮｉ−Ｚｎ合金メッキ層を内層とし、外層とし
てＦｅ１Ｏ〜４０ｗｔ％を含むＦｅ−Ｚ％１合金メッキ
層を有する二層メッキ鋼板を母材に用いることが、耐食
性、耐ブリスター性のみならず、塗膜密着性に対しても
きわめて有効である事実を知見した。すなわちｓ　Ｎｉ
−Ｚｎ／Ｆｅ−Ｚｎの二層メッキ鋼板はその二層のメッ
キがともに、犠牲防食の傾向は弱く、電気化学的な防食
機能が強いもので、その閉の耐食性は内層ＫＮニーＺｎ
合金メッキ層があり外層にこれより電位の低いＦｅ−Ｚ
ｎ合金メッキ層かある関係から、一般ｆｌｕ鉛メッキ鋼
板を格段に上欄る。この二層メッキ鋼板を使用すれば、
冷延板を使った場合と同等の耐ブリスター性がｉｌられ
、しかも耐食性も亜鉛メッキ鋼板使用の場合に対し著し
く改善されることが確認された０この点については、上
記したＮｉ−Ｚｎ／Ｆｅ−Ｚｎメッキ鋼板の性格、性能
による、ということで十分説明がつく。つまり、この場
さＩＬは、メッキの性格上、腐食環境下でのメッキ層の
ｔ８解速度が亜鉛メッキ鋼板に較べ著しく小さいため、
すぐれた耐ブリスター性が確保でき・しかも裸の耐食性
が高いことから、亜鉛メッキ鋼板使用のときよりも大巾
に良好な塗装鋼板としての耐食性が期待できるも塗膜密
着性の向上にもきわめて有効に寄与するという、予測し
得ないり↓実が同時に判明したものである。Ｎ　１−Ｚ
ｎ／Ｆｅ−Ｚｎメッキ鋼板の使用によって、この種飯装
鋼板の塗膜密着性が向上する理由については、十分解明
していないが、亜鉛単体のメッキ層に比較して、塗装側
、つまり外層のＦｅ−″ＺｎＡ金メッキ層が、塗装Ｆ地
としてのクロメート皮膜との反応性にすぐれることは確
かであり、恐らくこの辺のことが関係しているものとみ
られる。

因みに従来では、Ｎｉ−Ｚｎ／Ｆｅ＝Ｚｎ二層メッキ鋼
板について、溶接可能型塗装鋼板の、とくに塗膜密着性
向上に有用であるといった考え方はなく、勿論、この二
層メッキ鋼板を使用した溶接可能型塗装鋼板も、実際見
受けられない。

本発明において、母材としての二層メッキ鋼板の第１層
は、γ相単和からなるＮｉ−Ｚｎ合金メッキ層でなけれ
ばならない。本発明の場ｈ、塗装鋼板の耐食性は、主に
Ｎｉ−Ｚｎ合企メグキ層に依存するものであるが、γ相
ｔ１ｉ相以外の相を呈するときは、例え同じＮｉ−Ｚｎ
合金メッキであったとしても、後述実施例に示す如く十
分に高い耐食性、耐ブリスター性が期待できないからで
ある。γ相単和からなるＮｉ−Ｚｎ合金メッキ層を得る
には、メッキ層中のＮｉ含有量を９〜２　Ｏｗｔ俤に調
整すればよい。９〜２０ｗｔチＮｉのＮ１−Ｚ１１メッ
キ層は、一般公知のＺ電１電気メツキシておいて、浴中
Ｚｌｌ　ｆｉｉ、’の７０俤程度を１−Ｃ酸ニッケル゛
あるいは塩化ニッケル等によってＮｉＫ置換えて電気メ
ッキを行うという方法にて得るこ七ができる。この第１
層の１゛１付歌については、特に限定するものではない
が、耐食性の点から１７／ＩＴ＋″以ととするのが好ま
しいが、実用上２０　ｆ／ｒｒｉｔ程度までで十分で、
これを越える厚１−］付は殆んど不要で、不経済となる
。

母材の第２層メッキとしては、Ｆｅ１Ｏ〜４０ｗｔ％の
Ｆｅ−Ｚｎ４金メツキを採用する必要かある。このＦｅ
−Ｚｎ合金メッキ層は、塗膜密着性確保上有効なもので
あるがｓ　Ｆｅ含含有量４０ｗｔ超越では実用」二十分
な塗膜密着性が得られず、しかも耐赤錆性か劣る。他方
これがｌｏｗｔチ未（＋Ｗ４’（：’はメンキ層の犠牲
　−防食性が強くなりすぎる関係で、ブリスターの効果
的な抑４７１１が達せられない。Ｆｃ−Ｚｎ合金メッキ
は、Ｉｎメッキ浴の浴中Ｚ１１の一部を硫酸第１鉄や塩
化第１鉄にてＦｅに置換して電気メッキする方法にて、
得ることができる。第２層についてもロイ」欺は、特に
限定しないが、塗膜密着性の面からＨ’／ｎ？以上とす
ることが推奨される。しかしながら、実際上この目付量
としてｌ　Ｏｆ／♂をこえる量は不要である。第１層、
第２層の合計目付量としては、３０ｆ／ｒｒ１′以下程
度とすることが、）８接性の上からも適当と云える。な
お、前記第２層メッキ中に、少量のＣ，ｒ　ｅ　Ｎ　ｉ
＋　Ｃｏ　＋　Ｓｎ等の１種または２種以−１１が付加
されたときにも、上記効果に影響が出ることはなく、本
発明はこのような元素の少量添加を許すものとする。

本発明塗装鋼板は、上記二層メッキ鋼板を母材として、
それにクロメート処理を施し、その上に導電性物質を含
む塗料を塗布してなるものである。

塗装の下地としてクロメート皮膜を形成させることは、
この種塗装鋼板において通例的なものであって、その皮
膜形成のだめのクロメート処理は、電解クロメ−１，ト
、塗布型クロメートなど、何れの方式でも、とくに差支
えない。クロメート皮膜のＣｒ含有歇としては、１〜５
００１ｖ／２程度が好適である。なお、限定的なことで
はないが、上記クロメート皮膜中にも、後述のＺｎ等の
導電性物質を適当に含ませることが、溶接性の点から推
奨される。

クロメート皮１嘆への導電性物質の混入は、クロメート
娠理液（クロム噴水ｒ容液）中にその物質の粉末を添加
することにより実現し得る。クロメート皮ＩＩＱは適切
な条件で加熱ｆ′畳元、いわゆる焼付けによって母相と
の反応を促進させ密着１牛を７！）るものである。この
加熱層元は、クロメート処理後１６０゛Ｃ１１分程度で
乾燥し、続いて塗装後塗料と共に１８０〜２８０°Ｃで
３０〜１２０秒間焼１・１けることにより達成される。

塗料中に含ませる導電性物質としては、Ｚｎをはじめ、
Ａｌ　＋Ｓｎ、Ｆｅ＋Ｎ＋　＋Ｃｏ＋Ｃｒ　＋Ｉ’＜ｄ
ｏおよびそれらの合金などが挙げられる。これら導電性
物質は何れの場合にも、粉末の１杉で含自させるもので
ある。

その含有量は、特に限定するものではなく、使用する物
質に応じ、十分な通電性が確保されるように適宜決めれ
ばよい。Ｚｎの場合には、８５ｗｔ１　以上の含有量で
、良好な通電性が１時られるものである。塗料用ビヒク
ルについても特に制限はなく、例エバアクリル、エポキ
シ、ウレタン、ビニル、ポリエステＩし、ブタジェン、
アルキッド、スチレン、フタル酸系等の合成樹脂、その
他天然樹脂、油トドビヒクルの何れの使用も可能である
。塗装は、例、ｔ　ハロールコーター、カーテン７０−
コーター法等、公知の手段で塗料を塗り、しかるのち２
２０〜２８０°Ｃで約３０〜１２０秒聞焼１・［けを行
う。膜厚としては、５〜１５ｔｔ程１（が通例である。

次に、本発明の実施効果について具体例を挙げて詳述す
る。

第１表に示す各種の母材を用い、クロム酸溶液にＺｎの
粉末を混入した１容夜（日本ダクロシャムロンク化製の
ダクロメット２００）でクロメート処理（塗布型）を行
い、これを６０’（’Ｘｉ分にて加熱乾燥し、次いでそ
の１：にエポキシ樹脂にＺｎ粉末を混入した塗料（日本
ダクロシャムロック化製のジンクロメツト）をロールコ
ータ−で塗装し、しかるのち２８０°ＣＸ１ｆｉ焼付け
を行なった。

得られた塗装鋼板について、耐食性０、耐ブリスター性
、溶接性および塗膜密着性を下記の試験により評価した
。

（ｆ）　　耐赤錆性試験：塗装鋼板の塗Ｉｌｌ！　Ｋク
ロスカツオ（ トを入れ、４８０時聞０塩ｌ噴霧試験を実施し、試験後
の前記クロスカット部の赤錆発生状況を調査した。評価
は、Ｏ：赤錆発生皆無、Δ：同じく僅かにあり、Ｘ：同
じく顕著、の３段階に上った。

■　耐ブリスター性＝１−記の）の塩水噴霧試験後にお
いて、クロスカット部の最大剥離中を調査した０ ■溶接性試駆；電極５Ｉ＋Ｉｍ径、加圧力２００ｋｇ、
時間１０’−、電流８５００Ａの条件にてスポット溶接
を実施し、連続打点可能な打点数を調べた。

評価に１、Ｏ’：　５０００点以１１、△：３０００点
以１−５０００点未満、Ｘ　：　３０００点未満、の３
段階で行なった。

■　塗膜密着性試験ニブレス成形機でビードしどき試験
を行い、塗膜残存率を調査した。

以りの結果をまとめて第１表に示した。

上表において、冷延板使用の（１）は、耐ブリスター性
、溶接性の点では全く問題がないが、４赤＞＋’ｉ性が
著しく劣っており、また塗膜密着１！ｌ：について鉛メ
ツキ鋼板を使用した（２）１４．耐赤錆性の点では上記
を遥かに浚ぐ満足のゆく結果が得られている。

亜鉛メッキ鋼板の使用は、この点では有効と云える。し
かしその反面、亜鉛メッキ鋼板の使用は、とくに耐ブリ
スター性の著しい劣化につながるところに問題があり、
また溶接性−の点からも好ましくなく、更に塗膜密着性
の改善には結びつかない、。

合金化？容融咥鉛メッキ鋼板−を使用した場Ｇには、（
３）の例にみる如く」二層両者の略中聞的な特性を示し
、塗膜密着性の点では（１）、　（２）に対する改善傾
１１．すが認められる。が、この程度の特性では上記実
用］二、まだまだ６１１１１足できるものではない。

（４）、（５）は二層メッキ鋼板を使用した例で、第２
層がＦｅ１Ｏ〜４０ｗｔ％を含むＦｅ−Ｚｎ合企メッキ
層である点でＱよ本発明の条件を満たすものである。し
かしなから（４）は第１層がＮ　ｉ　−１ｎメッキであ
るか、γ＋η（Ｎｉ：５ｗｔ％）の２相からなるもので
、第１層メッキ中のＺ　ｎＩＱＨが多すぎて犠（どＬ防
食性か曲鉛りｔ独メッキ層のそれと大差ないほどに大き
く、このため創赤ｊ／Ｊ性の点ではとりたてて劣るとい
ったことはないが、耐ブリスター性については前出Ｚｎ
メッキ鋼板使用の（２）と殆んど変わらす処方である。

また（５）は第１層がγ＋αの２相を呈するＮｉ−Ｚｎ
合金メッキ（Ｎｉ　：　３０ｗｔ％）からなり、これも
、メッキ層の犠牲防食性と電気化学的な防食機能とのバ
ランスが悪くメッキ層全体としての防食性が劣る関係で
、耐赤錆性に難かあり、かつ耐ブリスター性も十分でな
く、その上を６接性にも問題かある。ただし、これら（
４）、（５）は何れも、第２層がＦｅ１ｏ〜４０ｗｔ％
のＦｅ−Ｚｎ合金メッキ層であるため、塗膜密着性の点
では満足とまではゆかないものの、比較的良い結果を示
している。

比較列１′６）、（７）および（８）は、第１層がγ相
単相からなるＮｉ−Ｚｎ１”ｉ金メッキ層である点で（
ｒ１本発明の条件を満足するか、第２層Ｖ、１木発明条
件外のものである。（６）は第２層が電気Ｚｎメッキで
、これは、前出（２）の亜鉛単層メッキ鋼板使用のもの
と間知向の特性を示し、とりわけ耐ブリスター性と塗装
す°３密着性に問題がある。（７）は第２層が電気Ｆｅ
メッキのもので、耐赤錆性をはじめ、塗膜密着性、耐ブ
リスター性の全てに大きな不満がある。更に（８）はＦ
ｅ　−Ｚｎ合金メッキの第２層をもつが、そのＦｅ含有
駐が本発明範囲（＜４０ｗｔ１）を越えるため、とくに
耐赤錆性に難があり、また塗膜密着性の点でも不満が大
きい。

これら比較例に対し本発明例（９）〜０４）は、第１層
かγ相単和からなるＮｉ−Ｚｎ合金メッキ層、第２層カ
Ｆｅ　１０〜４０ｗｔ％のＦｅ−Ｚｎ合金メッキ層であ
る二層メッキ鋼板を使用したもので、これは耐赤ξ＋’
Ｊ性耐ブリスター性、溶接性そして塗膜密着性Ω全での
性質において、実用上十分に満足できる結果が出た。す
なわち、耐ブリスター性、溶接性についでなく、塗膜密
着性の点では自動車用としての高加工にも１−分に１１
旧えて塗膜剥離を生じないｔｉ：　ｆｉｔ：か保証でき
る値を７１＜シた□ 以上の説明から明らかなように本発明のｒ？ｉ４ｕ田能
型塗装鋼板Ｃま、１１１１ｊ食性とともに而）ブリスタ
ー性にす、ぐれ、かつ塗１漠密着性がきわめて高く、し
かもこの種塗装鋼板本来のすぐれた１８接性をその−ま
ま備えるものであるから、高加工を受けるとともに厳し
い腐食環境下で使用される自動東用鋼阪等に適用して満
足できる効果を挙げることかできるものである。

出　順　人　住友金属工茨株式会？１”５１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　第１層としてγ相単相からなるＮｉ−Ｚｎ合
   金メッキ層を有し、その上に第２層としてＦｅ１Ｏ〜４
   ０ｗｔ％を含むＦｅ−Ｚｎ合金メッキ層を有する二層メ
   ッキ鋼板にクロメート処理を施しその上に導ｔｌＩ性物
   質を含有する塗料を塗布してなることを特徴とするｒ容
   接可能な塗装鋼板。