JPS6144638A - 耐食性および成形性にすぐれた溶接可能塗装鋼板 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車の下廻り部品等の車体構成部材をはじ
め、各種分野における素材として有用な耐食性および成
形性にすぐれた溶接可能塗装鋼板に関する。

〔従来技術および問題点〕

近時、自動車分野において、車体の下廻り部品やドア等
の腐食が問題化し、その対策として耐食性のすぐれた塗
装鋼板が強く要求されている。これらの部材は、通常金
型を用いたプレス成形加工等により所要形状に成形され
たのち、溶接により組立てられるので、これに供される
塗装鋼板は、耐食性のほかに、プレス成形性等にすぐれ
、しかも溶接の可能なものでなければならない。

自動車分野のほか、家庭用電気機器、家具、建築用材料
等、多くの分野においても、耐食性、成形性および溶接
性を兼ね備えた塗装鋼板に対する要望が強い。

従来、かかる用途の塗装鋼板として、例えば、（イ）エ
ポキシ、ポリエステル、アクリル等の樹脂ビヒクルに、
亜鉛粉末を主とする金属粉末を多量に（７５〜９５重量
％）配合した塗料（ジンクリッチ塗料）を塗布した塗装
鋼板（特開昭５４−６１２７７号公報）や、 （ロ）アルリル、ポリエステル、ウレタン、エポキシ等
の樹脂ビヒクルに、亜鉛粉末やアルミニウム粉末を比較
的少量配合した塗料を塗布した鋼板（特開昭５１−６４
５４２号公報）、 等が提案されている。

しかし、前者の（イ）の塗装鋼板は、塗膜中に多量の亜
鉛粉末を含有しているので、耐食性は良好であるが、塗
膜の伸びが悪く、プレス成形において、成形部にクラッ
クや剥離が生じ易いという欠点がある。また、塗膜厚さ
を厚くすると溶接性が悪くなるという難点がなる。一方
、後者（口゛）の塗装鋼板では、塗膜中の金属粉末含有
量が比較的少いので、塗膜の伸びはそれ程悪（はないも
のの、やはりプレス成形性は十分でなく、しかも耐食性
の点にも問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は、上記実情に対処するために、自動車分野、そ
の他の用途に有用な、耐食性、成形性および溶接性の改
良された新規塗装鋼板を提供することを目的とする。

〔技術的手段および作用〕

本発明に係る塗装鋼板は、ＡＪ３〜７０重量％の亜鉛−
アルミニウム系合金めっき鋼板全基板とし、その表面に
、リニアポリエステル系樹′脂固形分１００重量部に対
し、架橋剤１０〜３０重量部と、亜鉛粉末、フェロアロ
イ粉末およびアルミニウム等の導電性材料のいづれか１
種または２種以上の導電性材料６０〜１５０重量部と、
防錆顔料５〜５０重量部とを含有して成る塗膜が形成さ
れている点に特徴を有する。

本発明の塗装鋼板について、まず基板を被覆する塗膜に
ついて詳述すると、その塗膜は、リニアポリエステル系
樹脂、すなわち線状飽和ポリエステル樹脂（飽和共重合
ポリエステル樹脂も含む。

）を塗料樹脂として構成される。従来の塗膜では、エポ
キシ、ポリエステル、アクリル、ウレタン等の樹脂が使
用さているが、これらの樹脂を用いた塗膜はプレス成形
性が不十分なため、プレス加工部にクランクや剥離が生
じ、その部分から錆が発生し易い。これに対し、本発明
に使用されるリニアポリエステル系樹脂の場合には１．
良好なプレス成形性を有し加工部の耐食性にすぐれた塗
膜が成形される。

なお、本発明において、リニアポリエステル系樹脂の架
橋剤として、例えばメラミン樹脂、フェノール樹脂、ウ
レタン樹脂、イソシアネート樹脂等を配合し、架橋反応
を行なわせることは、得られる塗膜の耐湿性や耐溶剤性
等が高められる点で好ましいことである。その配合量は
、リニアポリエステル系樹脂固形分１００重量部に対し
、３０重量部以下、好ましくは１０〜２０重量部である
。

また、塗膜の密着性の改善を目的として、例えば、エポ
キシ樹脂等を配合することができる。その配合量は、リ
ニアポリエステル系樹脂固形分１００重量部に対し５０
重量部以下であってよく、好ましくは１０〜２０重量部
である。

上記リニアポリエステル系樹脂に配合される亜鉛粉末、
フェロアロイ粉末、およびアルミニウム等の各導電性材
料は塗装鋼板の溶接を可能にするために加えられる。フ
ェロアロイ粉末としては、例えば燐鉄（フェロホスホル
）、フェロマンガン、フェロクロム、フェロニッケル等
が挙げられる。

就中、燐鉄はン容接１生の点で最も好適である。

上記導電性材料の配合量は、リニアポリエステル系樹脂
固形分１００重量部に対し、６０〜１５０重量部である
ことを要する。６０重量部以上とするのは、それより少
ないと溶接性が不十分となるからである。一方１５０　
ｆｆｌ量部を上限とするのは、それを越えると、塗膜の
伸びが乏しく、成形性が悪くなり、また亜鉛粉末のみの
場合は、溶接時のヒユーム発生に伴い、溶接性が悪化す
るほか、後塗装用有機系トップコートとの密着性が悪く
なる等、従来のジンクリッチ塗膜と同様の弊害が生じる
からである。

上記各導電性材料のそれぞれの特性をみると、亜鉛粉末
は導電性にすぐれるとともに、耐食性の向上に奏効する
粉末であり、フェロアロイ粉末は、就中導電性に冨み、
しかも非揮発性で溶接時のヒユーム発生がないので、溶
接性改善の点で最も効果的な粉末であり、化学的安定性
にもすぐれている。アルミニウムは、粒子形態での導電
性は亜鉛粉末やフェロアロイ粉末に比しやや低いものの
、上記配合量で所要の溶接性をもたらす導電性材料であ
り、また、塗膜の隠蔽性（透光阻止性）にすぐれている
ので、塗膜の隠蔽性が特に要求される場合には必須の材
料である。

本発明の塗膜において、前記亜鉛粉末とフェロアロイ粉
末とアルミニウムの３種を複合的に含有してなる塗膜は
、溶接性、成形性、耐食性および隠蔽性の各特性がより
すぐれたものとなる。すなわち、亜鉛粉末とフェロアロ
イ粉末とを複合使用すると、亜鉛粉末のみを用いた場合
に比し、亜鉛粉末の比率が低く、その分だけ溶接時の亜
鉛ヒユームの発生が低減することに加えて、フェロアロ
イ粉末が極めて導電性に冨み、しかも非揮発性の粉末で
あることによってすぐれた溶接性が与えられる。また、
亜鉛粉末の存在によって良好な耐食性が確保される。更
に、これにアルミニウムが加えられることにより、塗膜
の確実な隠蔽性が付与されることになる。

上記３種の導電性材料を複合使用する場合において、亜
鉛粉末／フェロアロイ粉末の重量比は、３０／７０〜７
０／３０の範囲が好ましい。３０／７０以上とするのは
良好な耐食性、溶接性を確保するためであり、７０／３
０以下とするのは良好な溶接性、成形性を確保するため
である。更に好ましいのは４０／６０〜６０／４０であ
る。また、アルミニウムは、亜鉛粉末およびフェロアロ
イ粉末との混合物中５〜１０重量％を占める量とする。

５重量％以上とするのは十分な塗膜隠蔽性を得るためで
あり、１０重量％を上限とするのは良好な溶接性を確保
するためである。上記３種の材料の合計量は、ポリエス
テル系樹脂固形分１００重量部に対し、６０〜１５０重
量部の範囲が適当であり、より好ましくは７０〜８０重
量部である。

本発明における塗膜は、上記導電性材料のほか、更に防
錆顔料を含有する。防錆顔料の添加により塗膜の耐食性
は飛曜的に高められる。かかる防錆顔料の例として、ク
ロム酸亜鉛、クロム酸ストロンチウム、クロム酸カルシ
ウム、クロム酸バリウム、クロム酸鉛等のクロム酸系防
錆顔料、あるいはリン酸亜鉛、塩基性鉛等の防錆顔料等
が挙げられる。基板が亜鉛−アルミニウム系合金めっき
鋼板である本発明では、殊にクロム酸系防錆顔料が好適
である。これらの防錆顔料の適正な配合量は、リニアポ
リエステル系樹脂固形分１００重量部に対し、５〜５０
重量部である。５重量部以上とするのは、それより少な
いと耐食性効果が小さいからであり、５０重量部を上限
とするのは、それを越えると溶接性が悪くなるからであ
る。

上記各配合成分からなる塗料の調製は、一般的な方法に
より行えばよく、例えばフェロアロイ粉末および防錆顔
料と、リニアポリエステル系樹脂の一部とを、ロールミ
ル、アトライター、サンドグラインディングミル、ボー
ルミル等にて粉砕し、ついで残りの各配合成分をディシ
ルバーにて混合することにより所定の塗料として調製す
ることができる。

本発明の塗料鋼板の基板は、亜鉛−アルミニウム系合金
めっき鋼板である。そのめっき皮膜は、基本的にはＡ１
３〜７０重量％（耐食性の点から、特に３〜８重量％、
または５０〜６０重量％がよい。）と、残部のＺｎおよ
び不可避不純物とから成り、Ａｆｆｉの耐食性と、Ｚｎ
の犠牲防食性′とを兼備するので亜鉛めっき鋼板等に比
し、非常にすぐれた腐食抵抗を示す。Ａｆ３重景％以上
とするのは、それより少ないと、Ａｌの耐食性効果が不
足するからであり、７０重量％以下とするのは、それを
越えると、Ｚｎの犠牲防食効果が、不十分となるからで
ある。また、そのめっき皮膜の組成は、Ｚｎ−Ａｌ１．
の二成分系に限定されるものではなく、めっき皮膜の材
質改善を目的として各種金属を適量含有するものであっ
てよい。そのようなめっき成分の例を挙げると、鋼板に
対する濡れ性（ベアスポット防止）、めっき作業性およ
び耐食性等の改善のために、例えばＳ　ｂ　：　０．０
０５〜０．１５重量％、Ｐｂ：０，１重量％以下、また
はミツシュメタル（Ｃｅ　−、Ｌ　ａ　、、Ｎ　ｄ　％
　Ｐ　ｒ等）　　：　５　ｐ　ｐｍ　〜１．０重景％１
好ましくは、０．０１〜０．２重量％）等が単独または
複合的に含有され、めっき皮膜の腐食抵抗性改善のため
に、例えばＳ　ｂ　：　０．０２〜０．１５重量％、Ｍ
　ｇ　：　０．０２〜１．０重量％、Ｃｕ　：　０．１
〜０．３重景％１またはＣｒ　ｓ　Ｍ　ｎ　ＳＮ　ｉ　
ｓ　Ｃｏの１種もしくは２種以上＝０．１〜２５．０重
量％等が単独または複合的に含有され、あるいはめっき
皮膜の密着性改善を目的として、Ｓｉ：Ａｊ２の０．５
〜３．０重量％、Ｂ　ｅ　：　０．０１〜０．２重量％
、Ｃａ　：　０．０１〜０．３重量％、またはＴｉ：０
．０１〜０．２重量％等が単独または複合して含有され
る。

上記亜鉛−アルミニウム系合金めっき鋼板に塗膜を形成
するに当たっては、塗膜の密着性を良好ならしめるため
に常法に従って表面処理が施される。その表面処理は、
化成処理、就中、燐酸塩処理による燐酸塩皮膜層の形成
（その付着量は０．１ｇ／　ｍ　”以上、好ましくは、
０．５〜１．０ｇ／　ｍ”）、またはクロメート処理に
よるクロム酸塩皮膜の形成（その付着量はクロム量で５
■／ｍ”以上、好ましくは１０〜５０■／ｍ２）が好適
であり、かかる化成処理皮膜の形成により、塗膜の密着
性と共に良好な耐食性が付与される。

本発明の塗装鋼板は、化成処理等の表面処理が施された
亜鉛−アルミニウム系合金めっき鋼板に、前述のように
調製された塗料を塗布し、ついで焼付乾燥することによ
り製造される。″その塗膜の形成は、常法に従い、例え
ばロールコータ−、カーテンフローコーター、またはス
プレー塗装等により行えばよく、また焼付乾燥処理は、
到達板温度２００〜２４０℃で行えばよい。塗膜の膜厚
は、耐食性確保の点から、好ましくは２μｍ以上とし、
また成形性の点から２５μｍ以下であることが好ましい
。

なお、本発明の塗装鋼板は、化成処理等の表面処理が施
された基板に、導電性プライマーコートとして導電性を
有する適当な塗膜を設け、その上に本発明により調製さ
れた前記塗料をトップコートとして塗布することにより
製造することもでき、更に必要に応じ、溶接施工後等に
、仕上げ塗装として適当な塗料が塗布される場合もある
。

〔実施例〕

溶融めっき法により得られた亜鉛−アルミニウム系合金
めっき鋼板を基板とし、基板表面に化成処理を施したの
ち、その化成処理皮膜の上に別途調製された塗料を塗布
して塗装鋼板を得た。また、比較例として、亜鉛−アル
ミニウム系合金溶融めっき鋼板または溶融亜鉛めっき鋼
板を基板とし、化成処理の後、別途調製された塗料を塗
布して塗装鋼板を得た。各共試塗装鋼板の塗膜組成を第
１表に、また耐食性、成形性、溶接性等の緒特性を第２
表にそれぞれ示す、第１表中、配合量は「重量部」であ
る。各塗装鋼板の製造条件、並びに緒特性の試験方法の
詳細は次のとりである。

ＣＩ）基板（各基板のメッキ層厚は１８μｍ〜２２μｍ
である。） （１）基板（ａ）：Ｚｎ、−Ａｆｆｉ系合金めっき鋼板
（Ａ１４〜６重量％、ミツシュメタル０．０１〜０．０
５重量％、Ｐ　ｂｓ　Ｓ　ｎ等の不純物０．０１重量％
以下、残部Ｚｎ）。

（２）基板（ｂ）：Ｚｎ−ＡＮ系合金めっき鋼板（，１
５２〜５７重量％、Ｓｉ１．２〜１．８重量％、Ｐｂ、
Ｓｎ等の不純物０．０１重量％以下、残部Ｚｎ）。

（３）基板（Ｃ）：溶融Ｚｎめっき鋼板（，６４２０，
２〜０．３重量％、Ｐ　ｂ　ＳＳ　ｎ等０．１重量％以
下、残部ｚｎ）ｅ （ｎ）基板の表面処理 （１）基板（ａ）　、　（ｃ）は燐酸亜鉛処理により、
０．５〜０．７　ｇ　／　ｍ　”の燐酸亜鉛皮膜層を、
また、基板（ｂ）はクロメート処理により、クロム量で
２０〜３０■／　ｍ　”の皮膜層を形成。

（Ｉ［［］塗料の調製 （１）実施例で使用した塗料 第１表に示す樹脂を溶剤（芳香族炭化水素系溶剤、ケト
ン系溶剤、エステル系溶剤）に加え、加熱溶解して得ら
れたリニアポリエステル樹脂ワニスの一部と防錆顔料お
よびフェロアロイ粉末とを常温でボールミルまたはアト
ライターにて混練りし、粒度３０μｍ以下に分散させ、
しかるのち分散機から取り出し、これに残りの配合物を
混合し、通常の小型ミキサーにより、常温で１５〜３０
分間混合攪拌することにより調製した。

（２）比較例で使用した塗料 リニアポリエステル樹脂をポリエステル樹脂またはエポ
キシ樹脂と置き換え、あるいは導電性を付与するための
粉末または防錆顔料の一部を省略したほかは、上記（１
）と同様の要領にて調製した。表中、比較例の欄におい
て、 ＊１はポリエステル樹脂を、 ＊２はエポキシ樹脂を、 ＊３は鉄粉を、 それぞれ使用した。

なお、上記塗料調製に使用した配合物は次のとおりであ
る。

リニアポリエステル樹脂：東洋紡績（株）製リニアポリ
エステル樹脂、亜鉛粉末：堺化学工業（株）装面鉛微粉
末、フェロアロイ粉末：フッカ−ケミカル（株）製隣鉄
、アルミニウム：東洋アルミニウム（株）製ノンリーフ
ィングアルミニウム、防錆顔料：堺化学工業（株）製ス
トロンチュウムクロメート。

（ｍＶ）塗膜形成 前記燐酸亜鉛処理された基板に膜厚５μｍになるように
塗布し、２６０℃で６０秒（到達板温度２００〜２１０
℃）間焼付は乾燥した。

（Ｖ）緒特性試験方法および評価方法 （１）成形性 塗装鋼板から切出した試験板について、（ｉ）１８０＠
密着曲げ（ＯＴ）、（ｉｉ）試験板と同じ厚さの板を１
枚はさんだ状態で１８０°曲げ（ＩＴ）、（ｉｉｉ）２
枚はさんだ状態で１８０°曲げ（２Ｔ）、（ｉｖ）３枚
はさんだ状態で１８０°曲げ（３Ｔ）の各曲げ加工を実
施したのち、試験板の曲げ部の塗膜にセロハンテープを
貼着して引剥したときの曲げ部の塗膜剥離状態を目視観
察し、次の基準に従って評価した。

◎：塗膜の異状（剥離等）全くなし ○：極く一部に塗膜の剥離ないし膨れ発生６２曲げ部の
３０〜５０％に塗膜剥離が発生×：曲げ部の５０％〜全
面に塗膜剥離が発生（２）衝撃特性 デュポン衝撃試験機を用い、％インチφｘ　ｌ　ｋｇＸ
５Ｑｃｍで裏打および裏打後、塗膜にセロハンテープを
貼着して引剥したときの塗膜剥離状況を目視観察し、次
の基準に従って塗膜性能を評価した。

◎：塗膜の異状（剥離等）全くなし ○：極く一部に異状（剥離または膨れ）発生へ：打痕部
の３０〜５０％に塗膜剥離発生×：打痕部の５０％〜全
面に塗膜剥離発生（３）耐食性 各供試塗装鋼板の加工前および加工後の耐食性および切
断端面の耐食性を評価した。

（３・１）加工前：平板のまま塩水噴霧試験（ＪＩＳ　
　Ｚ　　２３７１）実施 （３・２）加工後：エリクセン試験法（ＪＩＳＺ　　２
２４７Ａ）により６１ｍ押し出し後、衝撃性試験法（前
記（２）参照）による衝撃試験を行ったのち、１８０＠
密着曲げ（ＯＴ）を行い、その加工部に塩水噴霧試験（
ＪＩＳ　　Ｚ　　２３７１）を実施。

（３・３）切断端面：試験板の切断端面を、基板金属が
露出した状態で塩水噴霧試験に付す。

各塩水噴霧試験における錆の発生状況を観察し、白錆発
生までの時間を測定し、次の基準により耐食性を測定し
た。

０２７００時間以上 ０　：　７００時間未満 ６２５００時間未満 Ｘ：３００時間未満 （４）溶接性 点溶接（但し、ドレッシングなし）における連続打点可
能な打点数により判定した。

◎：　２０００打点以上 ０７１０００打点以上、２０００打点未満△：　５００
打点以上、１０００打点未満（５）隠蔽性 塗装鋼板を目視観察し、次の基準に従って評価した。

◎：完全に隠蔽され、原板は透けて見えない○：原板は
殆ど透けて見えない ×：原板は透けて見える 前記各表に示されるように、本発明の塗装鋼板は、耐食
性、成形性および溶接性にすぐれており、また衝撃性も
良好である。かかる緒特性は、基板の亜鉛−アルミニウ
ム系合金めっき皮膜の性能と塗膜性能との相剰効果によ
るものである。

〔発明の効果〕

本発明の塗装鋼板は、耐食性、成形性および溶接性等の
緒特性にすぐれているので、自動車分野をはじめ、家庭
用電気機器、家具類、建築用材料その他各種の用途の素
材として好適であり、従来材を凌ぐ耐久性を保証するこ
とができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａｌ３〜７０重量％の亜鉛−アルミニウム系合金
   めっき鋼板を基板とし、その表面に、リニアポリエステ
   ル系樹脂固形分１００重量部に対し、架橋剤１０〜３０
   重量部と、亜鉛粉末、フェロアロイ粉末およびアルミニ
   ウム等の導電性材料６０〜１５０重量部と、防錆顔料５
   〜５０重量部とを含有する塗膜が形成されていることを
   特徴とする耐食性および成形性にすぐれた溶接可能塗装
   鋼板。
2. （２）導電性材料として、亜鉛粉末とフェロアロイ粉末
   とアルミニウムとが配合され、亜鉛粉末／フェロアロイ
   粉末の重量比が３０／７０〜７０／３０であって、アル
   ミニウムの配合量は、導電性材料中５〜１０重量％であ
   ることを特徴とする上記第（１）項に記載の耐食性およ
   び成形性にすぐれた溶接可能塗装鋼板。
3. （３）フェロアロイ粉末が燐鉄であることを特徴とする
   上記第（１）項または第（２）項に記載の耐食性および
   成形性にすぐれた溶接可能塗装鋼板。
4. （４）防錆顔料がクロム酸系防錆顔料であることを特徴
   とする上記第（１）項ないしは第（３）項のいづれか１
   つに記載の耐食性および成形性にすぐれた溶接可能塗装
   鋼板。