JPS5935934A - 溶接性塗装鋼板 - 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】 本発明はマンガン粉末またはこれとともに防錆顔料を添
加することにより防食性、耐パウタ゛リング性および溶
接作業性を改善したジンクリンチ系（１）　　　　　　
　　　　　、。１ の溶接性塗装鋼板に関する。

近年自動車車体の下廻りやドアある（・はこれらの部拐
のように著しい腐食環境にきらされる部材の素材とＩ−
で高防食性入面処理鋼板が要求されている。しハ・し自
動車部材の場合一般に組立に電気溶接を伴うので、表面
処理鋼板としては電気溶接が可能であること、および防
食処理面は部材の裏面のみに必要とし、表面ば冷延鋼板
系の外観塗装をするので、片面は冷延鋼板であることな
どが要求されて（・る。

従来このような表面処理鋼板としては亜鉛系電気めっき
鋼板または溶融亜鉛めっき鋼板などのめつき鋼板、ある
いはジンクリンチ系塗装鋼根などの塗装鋼板が使用され
てし・ｋが、いずれも一長一短があり、自動車メーカー
の要求を満足きせるには至っていない。

例えば亜鉛系電気めっき鋼板の場合、従来Ｚｎ　−Ｎｉ
系やＺｎ　−Ｆｅ系台金ビめっきしたものやＺｎＲとＮ
ｉ層とを複層めっきしｋものが使用きれて（・たが、こ
れらの鋼板はプンス加工時めつざ層の剥離（２） やパウダリングの発生が非常に少く、かつスポット溶接
にゴｄける連続打点可能数がチップのドレッシングなし
で５０００点にも及ぶｊＣと加工性、溶接性に８いては
優れている。しかし電気めっき鋼板の場合一般にピンホ
ールの発生がさけられないので、ピンホールな起点とす
る錆の発生の問題があり、かつ電着塗装しても塩水噴霧
試験にどいてふくれが発生しや丁く、七の防食性はジン
クリンチ系塗装鋼板に比べると劣っている。また電着塗
膜の密着性もジンクリッチ系塗装鋼板には及ばな（′。

溶融亜鉛めっき鋼板の場合も同様で、従来Ｚｎ−Ｆｅ系
やＺｎ−Ａｌ系のものが使用されて（・Ｋが、その長短
は前記亜鉛系電気めっき鋼板と類似してい１こ。しかし
本鋼板の最大の難点は確実な片面めっき法がまだ開発さ
れていないことである。このため従来片面めっき品の製
造はめつぎ後片面のめっき層乞機械的に削除することに
より行っていた１こめ、その製造コストは著しく高価な
ものとなっていた。

一方ジンクロメタル（商品名）やクロム含有高耐食性下
塗層の一ヒにエポキシ系ジンクリンチ塗料ン塗布し１こ
塗装鋼板に代入キ赴ろジンクリッチ系塗装鋼板の場合既
存のストリップ塗装ラインで容易に片面塗装品が生産で
さ、亜鉛系電気めっき鋼板や溶融亜鉛めっき鋼板より優
、ｔ′１．た防食性を発揮する。しかし防食性に関して
はまだ不十分で鋼素地に対する著しいガルバニック作用
により鋼素地との界面で塗膜下腐食ン起し、これがブリ
スターとなって現れたり、あるいはダンス加工時にパウ
ダリング現象を呈して、そのパウダーがピックアップさ
れ製品に傷やへこみを生じさせｋす、さらにはスポット
溶接の際チップ（銅製）と亜鉛粉末とが合金化して亜鉛
粉末がテソグにピンクアップさオｔ１連続打点数が劣っ
Ｔこりしていた。

本発明は近年表面処理鋼板とし−（防食性能が穴あざま
で１０年以上のものが要求されている点に鑑み、前記底
面処理鋼板のうちでとくに防食性に優れたジンクリンチ
系塗装鋼板の防食性、耐パウダリング性および溶接作業
性ぞ改善し定溶接性塗装鋼板ン提供するものである。

本発明者らは従来のジンクリンチ系塗装鋼板の」二記欠
点ケ改善丁べく種々検討７行った結果、ジンクリンチ塗
膜中にマンガン粉末、またはこれとともに防錆顔料ぞ添
加して亜鉛−マンガンリッチ塗膜に丁れば改善でざろこ
とン知見１−五二。

本発明は７））かろ知見に基いてなされたもので、その
要旨とするところは界面を粗化した鋼板上にクロメート
系皮膜を介して亜鉛粉末とマンガン粉末と娑６０重量％
以上含有する亜鉛−マンガンリッチ塗膜が形成されてい
ることぞ特徴とする溶接性塗装鋼板にある。

以下本発明の詳細な説明する。

第１図、第２図は本発明の塗装鋼板断面を模式的に示し
ｋもので、１は鋼板、２はこの鋼板１上に形成され７ｊ
クロメート系皮膜である。まｙ＝　３はこの皮膜２上に
形５３ｉ：すれに亜鉛−マンガンリッチ塗膜で、樹脂塗
膜中に亜鉛粉末４とマンガン粉末５とが分散されている
。これらの鋼板１、クロメート系皮膜２、君よび亜鉛−
マンガンリッチ塗膜３（５） は以下のように構成されている。

まず鋼板１であるが、この鋼板１としては通常表面欠粗
化しｆこ普通鋼冷延鋼板が用いられろ。ここで鋼板１の
表面欠粗化させろのは亜鉛−マンガンリッチ塗膜３の密
着性！向上させ石という一般的な目的のほか、クロメー
ト系皮膜の形成に塗布方式の処理液な用（・７．、場合
に表面粗度の四部においてクロメート系皮膜の付着量が
多くなるようにして全体の皮膜付Ｎ量ン増大させ、防食
性の向上７はかるとともに、電気溶接の際溶接機チップ
と凸部との距離が灼（なるようにして通電性を向上させ
ろためである。

この鋼板１の表面粗化は平均表面粗度Ｒｚで４〜２０μ
が適当である。こｊ、は４μ未満であると亜鉛−マンガ
ンリッチ塗膜３の密着性が低下し、加工時にパウダリン
グや剥離が生じゃ丁くなり、逆に２０μを超えろと塗膜
面に肌荒れが生じ、防食性や外観を低下させるからであ
る。このような界面の粗化は従来一般的に行われている
方法、例えばダルスキンバスやショツトブラストなどで
形成しくａ　　　） にものでよい。

クロメート系皮膜２は反応型クロメート処理（例文ばク
ロム酸単味のものやそれにエンチング剤を添加しπもの
）、ノーリンスの塗布型クロメ−）・処理、あるいは電
解クロメートなど公知のクロメート処理法で形成しＫも
のでよ（・。しかし種々検討してみろと下記の組成のよ
うな塗布型クロメート処理液によるのが防食、塗膜密着
性上好ましい。

処理液１ （ａ１４０〜５０％が３価状態に還元されている三酸化
クロム１０重量部 （ｂ）　　　リ　ン酸　（１００％８３　ＰＯ４）　　
３〜４１■【置部（ｅ）　　ポリアクリル酸４〜５重量
部（ｄ）　　アクリルエマルジョン重合体固形分１７〜
２０重ｆｔ５ （ｅ）　　水溶液にＴるための水２００〜４，０００！
蓋都 処理液２ 前記処理液Ｉの組成にお（・て、（ａ）の三酸化クロム
が６価クロムの丁べてまたは一部が３価の状態に還元き
れ、６価クロム量／３価クロム量の比が０〜．２．３に
なりた処理液。

本発明の場合りｐメート系皮膜２の付Ｎ量管理は皮膜に
含＋ｆさ扛る全クロム量で行い、その全クロム量がｌＯ
〜５０苓背になるようにする。これは１０１ｎｆ／ｎ？
未満であると防食性が乏しくなり、また塗膜密Ｎ性も安
定せず、常に良好な管層性が得られないからである。一
方５０叡４２乞超えると防食性は向上するが、塗膜ぞ層
性が低下してプレス加工などで剥離しや丁くなる。

亜鉛〜マンガンリッチ塗膜３は亜鉛粉末４とともにマン
ガン粉末５を含有させることにより防食性、加工時の耐
パウダリング性２よび電気溶接時のピックアップを改善
させたものである。

マンガンは電気化学的に亜鉛より卑であるので、亜鉛に
対してはガルバニック作用’ａ？’ＦＥＴし、亜鉛の溶
出を保護′１″る。またマンガンは腐食環境下に８かれ
た場合防食性のあるマンガン酸化物や水酸化物ヶ生５ｙ
、１〜、この腐食生成物がマンガン自体の溶解娑抑制す
る。従って亜鉛−マ／カンリンテ塗膜３は犠性的防食作
用と不働態的防食作用ケ有し、こｎらの両面から防食性
ン向干させろ。さらにマンガンにはこれらの防食作用の
ほか、亜鉛の鉄に対する過剰な自己消費的ガルバニック
作用ン自己のガルバニック作用で緩和し、亜鉛が必要以
上溶出′Ｔろのを抑制する作用もある。

またマンガン粉末５は亜鉛より高硬度であるので、亜鉛
粉末単独の場合より加工時のパウダリング性が改善され
る。

さらにマ／ガ／は亜鉛より高融点であるので、溶接時に
テソグと合金化しにくく、ピックアップは抑制される。

本発明の場合この亜鉛−マンガンリッチ塗膜３中の亜鉛
粉末４とマンガン粉末５との含有割合は亜鉛粉末／マン
ガン粉末−２／９８〜９８／２になろようにする。これ
は亜鉛粉末４が肉粉末合計の２重量％未満であると亜鉛
のガルバニック作用が発揮されず、防食性が低下してし
まい、逆にマンガン粉末５が２重量％未満であるとマン
ガン粉末５による前記のような効果が小さくなるからで
ある。

塗膜のこれらの合計含有量は６０ｉ量％未満であると通
電性が悪くなり、防食性も低下するので、６０重量％以
上にする。しハ）し９１重量％娑超えφ ると塗膜″Ｍ着性も低下してざ、まにパウダリングも生
じや丁くなるので、上限は９１重量％以下にするのか好
ましい。

塗膜ぞ形成する樹脂として最良のものはエポキシ系樹脂
であって、その中でもとくに分子量１〜ｌＯ万の直鎖構
造のものがよい。膜厚はあまり薄いと防食用の金属粉末
含有量が少くなって防食性が低下し、逆に厚（なり丁ぎ
ろと加工性が低下下るので１、Ｓ・〜５０μが適当であ
る。

本発明の場合このように塗膜中に亜鉛粉末４とマンガン
粉末５とを含有さ・せることにより従来のジンクリッチ
系塗装鋼板の欠点は改善されろが、さらに防食性を改＠
するのに防錆顔料６ン添加することも可能である（第２
図）。一般塗料の塗膜の場合も防錆顔料添加により塗膜
の防食性を改善することが行われるが、その防食作用は
防錆顔料自体の防食作用によるものである。しかし本発
明の場合はこのような防食作用とともに亜鉛の過剰溶出
を抑制し、鋼素地防食に必要な分だけ亜鉛ケ溶出させろ
と（・５作用が期待でざる。

この防錆顔料の添加量は０．２〜５重量％が適当で、０
．２Ｎ量％未満であるとざＸ加効果が少い。逆に５重量
％乞超えると防錆顔料がクロム酸塩である場合クロムが
溶出Ｔることかある。

本発明の塗装鋼板の製造は鋼板？素材として着色亜鉛鉄
板の製造の要領で可能である。この場合亜鉛−マンガン
リッチ塗膜の樹脂としてエポキシ系樹脂ン用いｆこ場合
、その焼付けは板温２００〜２６０℃で１０〜８０秒間
行えばよい。

実施例 板厚０．８關の冷延鋼板にダルスキンパス乞施してＲｚ
　２０μの表面粗度ン形成しに後脱脂して表面を清浄に
してその異部にロールコートにより塗布型クロメート処
理ン伍布して全クロム量４０　ｍｙ／ｒｒ？ノクロメー
ト系皮膜ヲ形成し１こ。その後この皮膜の上に亜鉛粉末
とマンガン粉末ま文はこｎ、らに防錆顔料を添加した亜
鉛−マンガンリッチ塗膜（いず赴も乾燥塗膜厚２０μ）
火形成し１こ。第１衣、第２衣にこれらの塗膜の組成と
性能との関係ン示す。

なおりロメート系皮膜と亜鉛−マンガンリッチ塗膜の形
成は次の条件によった。

（１）　　クロメート系皮膜形５ｙ、粂件三酸化クロム
酸１０Ｍ量都、リン酸３重量部、ポリアクリル酸５１量
部、アクリルエマルジョン重合体固形分１８重１都、水
２０００ｉ量都、Ｃｒ＋６／Ｃｒ＋３−Ｌ４カらなる塗
布型クロメート処理液ＹＯ−ルコート法で塗布。

（２）亜鉛−マンガンリンチ塗膜形取条件ａ−ルコー　
ト法により塗装後２５０°Ｃ（板温）で６０秒間焼付。

まに塗膜性能は次の要領で調査した。

（１）塗膜密着性 Ｊ　Ｉ　Ｓ　−Ｇ・３３１２の着色亜鉛鉄板の試験法に
準じて折曲げ試験ン行った。折曲げ試験は曲げ内側の間
隔枚数０枚（Ｏｔ）、１枚（ｌ　ｔ）、２枚（２ｔ）で
１８０度密着折曲げ加工を行った後加工部塗膜にセロテ
ープン貼付け、それン急激にひざはが丁セロテープ剥離
ン行（・、次の基準により評価した。

（２）　　耐パウダリング性 試験片ンブラ／り径３６０１１１に切断後防錆潤滑油（
オイルコートＺ２、出光興産製）を塗布して３００トン
油圧グＶス機によりポンチ径（１４） ２００期、ポンチＲｔＢ詔、ダイスＩｔ　Ｊ■、絞り高
さ６５ｍ、全しわ押え２２トンの条件で顔面が外側にな
るようにして円筒深絞り試験ン行（・、試験後ダイス金
型に付着しＴこパウダーを研摩紙でこ丁りとり、その量
を目視で評価して次の基準で評価した。

（３）防食性 試験片にあらかじめナイフによるクロスカットと、４ｔ
の１８０度密着折曲げと２行つｋものと、前記耐パウダ
リング性にだいて深絞り試験し１こもの１ＪＩｓ−Ｚ・
２３７Ｉに基いてそれぞれ１０００時間？よび２４０時
間試験し、次の基準により評価した。

クロスカット都Ｓよび４を折曲げ部 プレス加工部（深さ外周面） （４）溶接性 下記の溶接条件でスポット溶接を行つ几後引張試験乞行
い、引張せん断強度３５０ｋｇｆ未満のものの発生率と
一定溶接条件での連続打点数ン調査Ｌ−ｙ、：　。

引張せん断強度の溶接条件は下記の３条件で行い、連続
打点数の溶接条件は４，５Ω−ＣＦの霜、極を用いて加
圧力２５０ｋｇ、通電時間（サイクル）Ｉ２、電流７５
００Ａで行った。そして後者の場合は１００打点毎に引
張せん断強度ケ求め、その強度がＲＷＭＡに示１許容下
限値より低くなった時点を電極の寿命とした。

（イ）溶接条件 （ロ）　引張−ぜん断強度３５０　Ａｌｌｌｆ未満の発
生率第１Ｎより亜鉛粉末とともにマンガン粉末を含有さ
せると亜鉛粉末単味より防食性は向上し、かつ少い含有
量でもって同等以上の溶接性を得ることかでさ、パウダ
リングも減少することがわ力）る。

また第１表と第２衣を比較すると防錆顔料の添加により
防食性がさらに向」二することがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の塗装鋼板の模式断面図である
。 １・鋼板、２・・クロメート系皮膜、３・・・亜鉛−マ
ンガンリンチ塗膜、４・・・亜鉛粉末、５・・マンガン
粉末、６・・・防錆顔料 特許出願人 日新製鋼株式会社 代理人 進藤　満 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　表面ン粗化し左鋼板上にクロメート系皮膜を
   介して亜鉛粉末とマンガン粉末とを合計６０ｉ量％以上
   含有する亜鉛−マンガンリッチ塗膜が形５ｙ：、されて
   いることヶ特徴とする溶接性塗装鋼板。 に）　亜鉛粉末／マンガン粉末の比が２／９８〜９８／
   ２で、塗膜中の両粉末会計含有量が６０〜９１重量％で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の溶
   接性塗装鋼板。 （３）亜鉛−マンガンリッチ塗膜中に防錆顔料が添加さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の溶接性塗装鋼板。