JPS60105535A - 溶接性、加工性、耐食性の優れた塗装鋼板 - 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、溶接性、加工性、耐食性の優れたジンクリッ
チ塗装鋼板に関するものである。

現在、北米、カナダでは冬期の自動車スリップ事故防止
のため、岩塩撒布による道路の凍結防止がなされている
。ところが、自動車の腐食の面からは、塩水による苛酷
な腐食環境にさらされており、特に自１１１１車の車体
の下回り等の袋構造を有する塩水の溜りやすい苛酷な腐
食環境にさらされる部位に対する防食対策として、自動
車メーカーでは、車体構造面および塗装システムの改善
とともに素材面では高耐食性の表面処理鋼板を使用して
いる。このような自動車用表面処理鋼板には、亜鉛系め
っき鋼板の他に、有機被覆ψ板としてのジンクリッチ塗
料を塗布した塗装鋼板がある。

一般に、自１ｉ１＋車の車体の製造工程は、上記塗装鋼
板をプレス成形→絹立て→塗装する工程から成り、自動
車用鋼板の性能としては、プレス作業性の面から加工性
、車体組立て時のスポット溶接性が、面１食性とともに
要求される。現在、自動車用ｍ板として使用されている
ジンクリッチ塗装鋼板は、８０％以上の「ＩＬ鉛粉末を
含有し、塗膜厚が１２〜１７μｍのジンクリッチ塗膜層
を有する。

このようなジンクリッチ塗装鋼板については、塗）１φ
中の！ｌｊ鉛粉末の含有オ、と塗膜厚が自動車用鋼板に
俊求される性能、溶接性、加工性、耐食性に大きく影響
する、現在使用されているジンクリッチ塗装鋼板は溶接
性、加工性、耐食性のバランスのとれた設計がなされて
いるものの、自動車用鋼板として十分な性能を備えてい
るとは伺い≠１＆い。

すなわち、このような塗装鋼板においては、塗膜中の亜
鉛粉末が８０チ以上と高配合量であること、塗膜厚が約
１５μｍと厚いため、亜鉛の電気化学的防食効果と塗膜
のバリアー効果によって、平板部の耐食性は良好である
が、塗膜中の亜鉛粉末が高配合量であるため、塗膜の伸
びが悪くなり、また膜厚が厚いため加工部では塗膜が剥
離し易く、ジンクリッチ被膜にょる防食効果がなくなる
、加工性については、プレス成形加工時に塗膜が剥離し
てパウダリング現象が起り易（、プレス作業性の面で問
題がある。溶接性については、塗膜中の亜鉛配合量が高
（、塗膜の導電性を増しているが、膜厚が厚いため、有
機物付着による電極表面の電気抵抗の増加に伴なう電極
の消耗が速く、連続スポット溶接性としても不十分であ
る。

従って、本発明の目的は、上述の従来塗装榊板の欠点を
解消し、溶接性、加工性、耐食性の全ての性能の優れた
ジンクリッチ塗装鋼板を提供することにある。

本発明者等は、銅板上＆ｌｊ鉛粉末とクロム酸を主体と
するクロメート処理被膜層と亜鉛粉末を７０〜８０１ｃ
ｌｉｌ−％含有するジンクリッチ塗膜層から成る塗装鋼
板において、素利鋼板として亜鉛系めっき鋼板、クロメ
ート処理液およびジンクリッチ塗料への添加剤について
鋭意研究を重ねた結果、本発明に至った。

すなわち、高１１１１食性のジンクリッチ鋼板を得るた
め、素材鋼板として犠牲防食性を有する亜鉛系めっき鋼
板について検討したところ、苛酷な腐食環境においては
、通常の亜鉛めっき鋼板を用いた場合、下地の曲鉛めつ
き層の曲鉛の溶出速度が極めて速いため、塗膜面にブリ
スターを生じて塗膜剥離を引き起し、防食性能が低下す
ることがわかった。ところが、亜鉛の溶出速度が適当に
コントロールされた合金化亜鉛めっきのうちでも、特に
Ｚｎ　Ｎｉ合金めっき鋼板を使用することにより、耐食
性の極めて優れたジンクリッチ塗装鋼板が得られた、 本発明で用いたＺ　ｎ　−Ｎ　ｉ合金めっき鋼板はＮｉ
含有量が５〜２０　ｗ１％が好ましい。Ｎｉ含有量が５
ｖｒｔ％未満では、亜鉛の溶出速度が速く、ブリスター
が発生し易く、２０ｔｖｔ　’１６　ｋ超えると亜鉛に
よる犠牲防食効果が小さくなる。一方、めっき付着量に
ついては５〜３ｏ２／ばか好ましいｎ　５　ｔ　／ｌｎ
未満では充分な防食効果がなく、３０ｆ／ｍ’を超える
と経済性の面から不利である、 本発明では、このよりなＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼板を素
材鋼板として使用し、その上にクロメート処理を施し、
さらにジンクリッチ塗料を塗布するものである。

本発明で用いるクロメート処理液は、亜鉛粉末とクロム
酸を主体とし、他に分散剤、還元剤等の少量の添加剤を
含有するもので、一種の塗布型クロメート処理液である
。これをロール等により塗布した後、板温的１７０℃で
９０秒程度加熱乾燥してクロメート波１１Ｑ層を鋼板上
に形成させる。クロメート処理液中の亜鉛粉末の含有量
としては、クロム酸に対し重４′比（Ｚ　ｎ／ＣｒＯ３
）で３〜５含有するのが好ましい。その理由は「Ｚｎ／
ＣｒＯ３が３未満では被膜の辿市゛性が悪くなり溶接性
が劣るし、Ｚｎ／ＣｒＯ３が３を超えると１１１」鉛と
クロム酸による血４食性が劣る」からである。このよう
なりロメート処理において、亜鉛粉末の含有により被膜
が導１１１．性を有し、また岨鉛粒子のコントロールさ
れた自己犠牲保を穫とクロム酸による素地面の不働態化
によって、溶接性、ｌｉｔ食性に対して極めて有効に作
用する。

また、さらに高１ｌ１４食性を得るためには、このクロ
メート処β１１液にクロム系可溶性防錆顔料を添加する
ことが有効であることがわかった、このクロム系防錆顔
料としては、常温での水可溶性成分がｃ　ｒ０３として
０．４〜１．２０ｆ／／の範囲にあるジンクボタジウム
クロメート（Ｋ２Ｏ・４　Ｃｒ　０３・４ＺｎＯ・３Ｈ
２０、以下ｚＰＣと略称する）あるいはストロンチウム
クロメ−）　（５ｒＣｒ０４１が好ましい。すなわち、
クロム系防錆顔料の添加により、クロメート被膜におけ
るクロム酸による素地面の不働態化の作用が増大し、耐
食性向上に効果があると考えられる。また、防錆顔料の
添加量としては、クロメート処理液中の亜鉛粉末に対し
て重量比で０．１１以下が好ましい。これが０．１１を
超えると、塗装面にブリスターが発生し易く、溶接性が
著しく低下するからである。

以上述べたようなりロメート処理被膜付附蛍としては、
クロム量として１００〜５　（ｌ　ｎ　ｍｆ　／　ｗｌ
が好ましい。クロム付着椙が１００〜／ぜ未満では充分
な耐食性が得られず、５ｏ（）■／−を超えると加工性
が著しく低下する。

さて、上記クロメート被膜上にジンクリッチ被稼層を形
成するために本発明で用いるジンクリッチ塗料は、７０
〜８５ｗｔ％の高配合匍の亜鉛粉末を含有する有機樹脂
系の一般のジンクリッチ塗料ヲヘースとしている。有機
樹脂としてば一エポキシ系樹脂が好ましいが、他の樹脂
系でもさしつかえない、このようなジンクリッチ塗料を
用いた鋼板では、塗膜中の亜鉛粒子同志の接触が保たれ
、塗膜自体が導？Ｉ１．性を有し、’ｒＱ気化学的防食
効果も有効に＠ｌＩき、溶接性、耐食性の面からは有利
である。

しかし、加工性の而からは塗膜の伸びが悪くなり問題が
あった。

そこで、本発明においては、塗膜中の亜鉛粉末の配合」
１１を７０〜８５ｗｔ％に維持し、加工性を改良するた
めに潤滑性付与剤を添加し、かつ＠膜厚を薄く１−るこ
とＶｃｒす、高加工性の塗装鋼板が得られた、潤滑性付
与剤としては、検討の結果二硫化モリブデンが有効であ
ることが判った。また、その含イ１Ｆｉ１としては塗料
不揮発分に対し０．２〜０．８ｗｔチ含有することが好
ましい。０．２　Ｗ　ｔチ未満では加工性が向上せず、
０．８ｗｔ％を超えても更なる加工性向上は期待できず
、むしろ塗料中に添加した場合増粘性が増し、塗装性が
悪くなる。塗膜厚は３〜１（）μｍが好ましい、３μｍ
未満では均一な冷恥を得ることが困峠で耐食性が劣り、
１０μｍを超えると加工性だけでなく溶接性も低下する
、 しかし、このようにジンクリッチ塗ｌＦ）の膜厚を薄く
すると、塗膜によるバリアー効果が小さくなり、耐食性
が低下する。本発明の目的である商耐食性鋼板を得るた
めには、塗膜の覆膜化にょる耐食性低下を防止する必要
がある。そこで、本発明忙おいては、塗膜中にクロム系
可溶性防錆ｍ科を添加する。クロム系可溶性防錆顔料と
しては、常温における水可溶性成分がＣｒ　０３として
０．４０〜１．２０ｆ／ｌｌの範囲にあるもの、すなわ
ち、ジンクボタジウムクロメート（Ｋ２ｏ拳４Ｃｒ０３
・４Ｚｎ０・３Ｈ２０、ｚＰＣと略称する）あるいはス
トロンチウムクロメ−）　（５ｒＣｒ０４　）が有効で
あった。水可溶性成分がｃ　ｒ０３として０．４０　ｔ
／ｌより少なりものでは、可溶性クロムによる素地鋼板
の不働態化の作用が期待できず、１．２（ｌｙ／ｌを超
えると塗膜面にブリスターが発生し、目的とする４食性
が得られない。塗膜中の防錆顔料の含有量は塗料不揮発
分に対し２〜６ｗｔチが好ましい。２ｗｔチ未満では耐
食性向上が期待できず、６ｗｔ％を超えると塗膜にブリ
スターを発生し易くなり、また溶接性も低下する。

一方、ジンクリッチ塗膜の腓厚を薄くすることによって
溶４号性は向上するが、クロム系防錆顔料（Ａと略記す
る）と二硫化モリブデン（Ｂと略記する）のジンクリッ
チ塗膜中の含有量がそれぞれ２≦Ａ≦６　ｗ　ｔ　’Ｉ
＝、０．２≦Ｂ≦０．８ｗｔ％の範囲において、その含
有用孔が０．０５≦Ｂ／Ａ≦０．２５の範囲で、溶接性
が飛躍的に向上することを見い出した（第１図参照）、
クロム系防錆顔料または二硫化モリブデンを単独で含有
しているジンクリッチ塗膜では、溶接性の向上は認めら
れず、これらの併用によって初めて溶接性を著しく向上
させることができる。

とのｌＱｊ山についＣは計則は不明であるが、溶接電極
表面を観察すると、ジンクリッチ塗膜中の樹脂に由来す
る有機物の電極への付着が、本発明鋼板では４１′ｉ、
めて少ないので、有機物付ＭＫ、よる電極表面のｌ／Ｗ
気抵抗抵抗大に伴なう電極の消耗を抑制していると考え
られる。すなわち、ジンクリッチ塗膜中のクロム系防錆
顔料と二硫化モリブデンの適正含有割合によって、溶接
時のジンクリッチ塗膜中の樹脂の電極への付着が抑制さ
れる、以上述べたように、Ｚｎ−Ｎｉ合金めつき鋼板上
に、亜鉛粉末とクロム酸を主成分とするクロメート処理
破膜あるいはさらにクロム系防錆顔料を添加したクロメ
ート処理被膜上に、クロム系防錆顔料と二硫化モリブデ
ンを含有するジンクリッチ被膜を形成させることによっ
て、従来のジンクリッチ塗装鋼板より溶接性、加工性、
耐食性の全ての性能が飛躍的に向上したジンクリッチ塗
装鋼板を得ることができる、 以下本発明を実施例および比較例につき具体的に説明す
る。

〔実施例１〜１０．比較例１〜１０〕 （１）　試験片の作成 ０、８７ＪＪの各種鋼板上に、以下に示した組成のクロ
メート処理液をロールコータ−で塗布し、１７０℃で９
０秒加熱乾燥した。放冷後直ちにエポキシ樹脂をベース
とし、第１表に示した添加物を含有するジンクリッチ塗
料をロールコーターテ塗布し、２７　Ｔｌ　℃で９０秒
焼付けて試料を作成した、 クロメート処Ｊ１１１液組成 りロムｒＩＩ４２１ ■１鉛粉末　１６０１ ｚＰＣまたはストロンチウムクロメート０〜２４ｆコハ
ク酸イミド　６．ｏ１ キザンクンガム　１．５ｖ 水　１１ （２１性能試験 上Ｒｔ３試刺について以下に示す試験を行って性能をｎ
′ド価した。

（２−１）　重接性試験 連続スポット溶接試験を以下の条件で、二枚取ね板に１
００点スポット溶接を行い、次に二枚の３　（ｌ　Ｘ　
１００　ｍｓの板に１点スポット溶接し、引張剪断す・
′１１度が４　（＋　（Ｉ　Ｋ９以上確保できるまでの
打点数で評価した。

溶接面　塗ｊ１り一冷延面 力旧り力　２　（１０にワ 電流　８．５　ＫＡ 通電時間　１０サイクル 電　極　Ｒ４０（ラジアス型）、Ｃｒ−Ｃｕ（２”−２
）　加工性試験 ブランク径６９１ｕ１φ、ダイス径３３襲φで２５ｍ高
さまでカップ絞り加工し、加工部をセロテープで３回繰
り返し剥離し、以下のように被膜剥離量で加工性を評価
した。

剥離量（＋ｖ）＝（ブランクの重量） −（剥離後のカップ型部） 加工性評価　○・・・被膜剥離量　５■以下Δ・・・　
〃　５〜２０■ ×・・・　〃　２０η以上 （２−３）　耐食性試験 試料を複合腐食試験法（塩水噴霧４時間、乾燥６０℃で
２時間、湿潤５０℃、９５襲以上で２時間を１サイクル
とし、全部で１０　（ｌサイクル）により試験し、赤錆
発生状態により以下の通り耐食性を評価した。

○・・・赤＠発生面積率　０チ △・・・赤９Ｉ′７う６生面積率　１〜５％×・・・　
〃　５チ以上 ＠２表に示す性ｌｉｔ：試験結果から明らかなように、
本発明の塗装鋼板は従来のジンクリッチ鋼板に比べて、
溶接性、加工ｅ１ユ、耐食性全ての性能において遥かに
優れている。また、本発明において、本発明で使用した
’ｌ、ｎ−Ｎｉ合金めつき鋼板、亜鉛粉末あるいはさら
にクロム系防錆顔料を含有したクロメート処理およびク
ロム系防錆顔料と二硫化モリブデンを含廟するジンクリ
ッチ塗料の塗布処理を組み合わせることによって、初め
て本発明の目的を達成することができる。

特に、ジンクリッチ被膜中のクロム系防錆顔料と二硫化
モリブデンの含有割合が塗装鋼板の性能に大きく影響し
、クロム系防錆顔料の含有量が耐食性に、二Ｉｉａ化モ
リブデンの含有量が加工性に、クロム系防錆顔料に対す
る二硫化モリブデンの含有比率が溶接性に影響を与える
ことがわかった。

クロム系防錆顔料と二硫化モリブデンのジンクリッチ塗
膜中の含有割合を変えたジンクリッチ塗装鋼板を作成し
、その性能を評価した。その結果を第１］ン１に示した
、ジンクリッチ被膜中のクロム系防！Ｍ顔料と二硫化モ
リブデンの含有割合が、本発明の範囲内であれば、溶接
性、加工性、耐食性がすべて優れていることがわかる、 第２表

【図面の簡単な説明】

第１図はジンクリッチ被膜中のジンクボタジウムクロメ
ートと二硫化モリプデ／の適正含有割合を示すグラフで
ある、 第１図 ロ！容棒性、却工性、耐食恨力１゛すべ１良好帽屹囲Ｑ
渾特性、力Ｑ工性、ｉｆ食ａ枦゛すぺ？むＨ条件ｚＰＣ
含有量（ｔ　−１％）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ｉｌ　Ｎｉ　含イｊ＠が５〜２０ｗｔチ、めっき付着
   量が５−３０　Ｔｎｇ／　ｍ’であるｚｎ−Ｎｉ合金め
   っき層と、亜鉛粉末とクロム酸な主成分とし、その重量
   比Ｚｎ／ＣｒＯ３が３〜５のクロメート処理液で処理し
   て得たクロム付着ｈ）が１００〜５　（１０ｒｒｑ／ｄ
   であるクロメート破膜ｊ（４と、 クロム糸ｉｉＪ　Ｍ　（＜ｌ：防錆顔料（Ａと略記する
   ）および二酸化モリブデンＣＢと略記する）を含有し、
   その含有割合が塗料不揮発分に対し、２≦Ａ≦６（ｗ　
   ｔ％）、０２≦Ｂ≦０．８（ｖｔ係）、０．０５≦Ｂ／
   Ａ≦０２５であり、かつ亜鉛粉末の含有量が塗料不揮発
   分に対し７０〜８５ｗｔ’ｊであるジンクリッチ塗料を
   塗布、乾燥して得た膜ｊ厚３〜１０μｍのジンクリッチ
   被膜層とを有することを特徴とする溶接性、加工性、耐
   食性の優れた塗装鋼板。 （２１Ｎｉ含イＳ７ｑが５−２　（１ｖｔ　ｔ％、めっ
   き付Ｎ量が５〜３０■／ｄであるＺｎ−Ｎｉ合金めっき
   層と、亜鉛粉末、クロム系可溶性防錆顔料（Ａと略記す
   る）およびクロム酸を主成分とし、重量比７ｒ　ｎ／Ｃ
   ｒＯ３が３〜５、重量比Ｚｎ／Ａが０．１１以下である
   クロメート処理液で処理して得たクロム付着量が１００
   〜５００■／Ｉであるクロメート被膜層と、クロム系可
   溶性防錆顔料（Ａと略記する）および二硫化モリブデン
   ＣＢと略記する）を含有し、その含有割合が塗料不揮発
   分に対し、２≦Ａ≦６（ｗ　ｔ　％　）、０．２≦Ｂ≦
   ０．８（ｗｔ’％）、００５≦Ｂ／Ａ≦０．２５であり
   、かつ亜鉛粉末の含有量が塗料不揮発分に対し７０〜８
   ５ｗｔ％であるジンクリッチ塗料を塗布、乾燥して得た
   膜厚３〜１０μｍのジンクリッチ被膜層とを有すること
   を特徴とする溶接性、加工性、耐食性の優れた塗装鋼板
   。