JPS6220025B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、電気抵抗溶接ができる耐食性のすぐ
れた溶接可能塗装鋼板に関するものである。 近年融雪塩による自動車の腐食が問題化したの
に対応して、自動車メーカーでは化成処理や塗装
面での改善、構造面での改善と併行して、表面処
理鋼板の使用による耐食性の向上対策を行つてい
る。自動車防錆用の表面処理鋼板としては、亜鉛
めつき鋼板あるいは亜鉛合金めつき鋼板等の金属
めつき鋼板の他、ジンクリツチ塗料を塗布した溶
接可能塗装鋼板が使われている。 ジンクリツチ塗料を塗布した塗装鋼板の場合、
塗料中の亜鉛末の含有量は塗膜の加工密着性、溶
接性、耐食性を左右する。すなわち溶接性の点か
らは亜鉛末含有量が多い方が好ましいが、加工密
着性は低下し、亜鉛末含有量が約80重量％を超え
ると、ドアーやフエンダーなどにプレス成形する
際、塗膜が剥れたり、パウダリングと呼ばれる塗
膜が粉状に脱落する現象があらわれ、プレス作業
性に支障が生じる。 一方耐食性については、亜鉛末含有量が重量90
％を超えないと、犠性防食効果を示さないことは
よく知られているが、90重量％以上亜鉛末を含有
させると、プレス成形性の点で全く実用性が損わ
れる。 このように亜鉛末塗料を塗布した溶接可能塗装
鋼板では、加工密着性、溶接性、耐食性のすべて
を満足したものを得ることは難かしく、現状で
は、加工密着性にやや重点を置いた製品が実用化
されている。従つて犠牲防食効果が乏しく、塗膜
に傷がついた場合や、切断面など鉄素地が露出し
た箇所では、短期間に赤錆が発生するという欠点
をもつていた。 この欠点を解消する方法として、本発明者ら
は、亜鉛めつき鋼板に低含有量の亜鉛末を含有す
る塗料を塗布した鋼板を提案した（特公昭54−
11331号公報）。この方法によつて亜鉛末塗装鋼板
の有していた上記の問題点を解決することが出来
た。 しかし、更に詳細に該塗装鋼板の自動車部材と
しての特性を調べていつたところ、例えばドアの
ヘム加工部などのように、常に水や塩類が溜つて
いる部位に用いた場合には、下層の亜鉛めつき層
が選択的に腐食し、腐食生成物が、塗膜下に堆積
するため塗膜ふくれが生じ、その結果上層の塗膜
を剥離せしめ、遂には防錆力を失うケースがある
ことを見出した。 この現象は塩類を含んだ溶液中での亜鉛の溶解
速度が早いことで説明される。例えば、JIS−Ｚ
−2731に規定されている塩水噴霧試験を行なう
と、亜鉛めつき層は約１ｇ／m²・hrの異常に早い
速度で溶解することが知られているが、このよう
な異常に早い亜鉛めつき層の溶解が塗膜のふく
れ、剥離とそれに伴なう防錆力の喪失に連なつて
いると考えることができる。 本発明者らは、亜鉛めつき鋼板を原板とした溶
接可能塗装鋼板のかゝる欠点を解消するため、亜
鉛めつきに代つて、腐食速度の小さな亜鉛合金め
つきの適用を検討したところ、亜鉛合金めつき鋼
板を原板にした溶接可能塗装鋼板の耐食性は、亜
鉛めつき鋼板を原板とした溶接可能塗装鋼板の耐
食性と比較し、単に亜鉛合金めつき鋼板と、亜鉛
めつき鋼板の耐食性向上比率とは、比較できない
程飛躍的に性能が向上することを見出し、本発明
を完成するに到つた。 すなわち本発明は、亜鉛合金めつき鋼板を原板
とし、これに亜鉛末と硬質導電性粉末を含んだ溶
接可能塗料を塗布した耐食性のすぐれた溶接可能
塗装鋼板を提供するものである。 亜鉛合金めつき鋼板に塗布すべき溶接可能塗料
について述べると、ジンクリツチ塗料では、前に
も述べたように亜鉛末等の含有量に対し、加工密
着性と溶接性に背反現象が見られるので、本発明
に好ましい塗料としては、本発明者らの発明によ
る亜鉛末と、硬質の導電性粉末を併用含有し、必
要により更に少量のアルミニウム、グラフアイ
ト、スズ、マグネシウム、カーボンなどの粉末を
含有させた溶接可能塗料が使用できる。 ここで言う硬質の導電性粉末とは、鉄、ニツケ
ル、コバルト、マンガン、クロムの粉末およびこ
れらを含む合金の粉末、およびチタン、ジルコニ
ウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタ
ル、クロム、タングステン、モリブデンおよびこ
れらの混合物の炭化物粉末から選ばれた１種また
は２種以上の粉末のことで、これを亜鉛末に併用
することによつて、亜鉛末単独系に比べ、低金属
含有量で同等の溶接性がえられ、したがつて加工
密着性がすぐれるという特徴がえられる。 硬質導電性粉末を併用した溶接可能塗料におけ
る亜鉛粉末の含有量は、塗料全不揮発分に対し
て、耐食性の点から５重量％以上、好ましくは30
重量％以上必要である。また硬質導電性粉末の含
有量は、主として溶接性の観点から決められるべ
きもので、全導電性粉末の含有量、硬質導電性粉
末の種類によつても左右されるので一概には言え
ないが、炭化物系統の粉末の場合５重量％以上、
金属粉末の場合20重量％以上で効果が顕著にな
る。もちろん第三成分としてアルミニウム、ス
ズ、カーボン、グラフアイト、マグネシウムなど
の粉末を添加することも、通電性、耐食性の点で
効果がある。 本発明で用いられる亜鉛合金めつき鋼板は、亜
鉛をベースに、ニツケルを３〜20重量％、クロム
を0.03重量％以上１重量％以下含んだ合金を、１
ｇ／m²以上めつきした鋼板である。 本発明に用いられる亜鉛合金めつき鋼板は、例
えば硫酸亜鉛50〜250ｇ／、硫酸ニツケル50〜
300ｇ／を主成分にし、必要により硫酸ナトリ
ウム、硫酸アンモニウムなどの電導度向上剤、そ
の他の添加剤等を含むめつき液に、３価のクロム
化合物あるいは無水クロム酸等の６価クロム化合
物を添加した液から得ることができる。 クロム化合物の添加量は、めつき液のPHや温
度、硫酸第一鉄の量その他により必要量が異つて
くるが、クロム換算で、0.5〜50ｇ／程度で充
分である。 もちろん本発明は、上記のめつき液から得られ
る亜鉛合金めつき鋼板に限定されるべきものでは
なく、上記以外の硫酸浴、塩化浴、ピロリン酸
浴、グルコン酸浴など本発明で規定する範囲の亜
鉛合金めつき鋼板が得られるめつき浴であれば適
用できることはもちんである。 亜鉛にニツケルを合金化させためつき鋼板の耐
食性は、ニツケルの含有量によつて変わる。ニツ
ケルが３重量％以上になると、耐食性向上効果が
見られ、５重量％で塩水噴霧試験での腐食速度
が、亜鉛めつき鋼板の約1/2に、15重量％で約1/4
になる。これ以上のニツケル添加は、腐食速度そ
のものは小さくするが、犠牲防食効果を失わさ
せ、傷付部や切断端面では赤錆が発生しやすくな
る。 一方クロムは、そもそもめつき中に包含しにく
い金属で、せいぜい１重量％包含させるのが限度
である。そして耐食性向上効果は、この程度のク
ロム含有ではそれ程顕著ではない。 しかし、これらの合金めつき鋼板に、前述の亜
鉛末と硬質導電性粉末系の溶接可能塗料を塗布し
た鋼板は、亜鉛めつき鋼板に同様の塗料を塗布し
た鋼板に比べ、亜鉛めつき鋼板と、合金めつき鋼
板の耐食性の差からは想像しえない程、顕著な耐
食性、特に切断端面や傷付部の耐ふくれ性の向上
を示すことを本発明者らは見出した。 例えばめつき量20ｇ／m²の亜鉛めつき鋼板と、
同一めつき量のニツケルを13重量％、クロムを
0.1重量％含む亜鉛・ニツケル・クロム合金めつ
き鋼板は、塩水噴霧試験での腐食速度がそれぞれ
1.0ｇ／m²・hr、0.4ｇ／m²・hrであり、赤錆発生
までの時間はそれぞれ24時間、72時間である。 ところがこれらの鋼板に、亜鉛末を40重量％、
ステンレス粉末を35重量％含むエポキシ系溶接可
能塗料を10μ塗布し、焼付硬化した鋼板の耐食性
を塩水噴霧で調べたところ、傷付部に１mmのふく
れが発生する迄の時間が、それぞれ500時間、
4000時間と約８倍の耐食性があることがわかり、
特に切断端面においては、亜鉛めつき鋼板原板の
場合、24時間で巾10mmのふくれが発生していたの
に比べ、合金めつき鋼板原板の場合には、240時
間でも全くふくれの発生がなく、赤錆の発生しな
い状態で、実に10倍以上の耐食性を示すという驚
くべき効果がある。これが本発明の最大の特長で
ある。 この著しい耐食性向上効果の得られる機構につ
いては、よく解明されていないが、以下の理由が
考えられる。 第１はめつき層／鉄地、めつき層／塗膜の電位
差の問題がある。めつきが亜鉛めつきの場合、塗
膜中の亜鉛粉とめつきとは、元来同電位であつて
しかるべきだが、腐食がはじまると、亜鉛の腐食
生成物が形成され、塗膜中では、腐食生成物は塗
膜により拘束され、系外に出にくいので、塗膜中
の亜鉛粉の電位が、次第に貴になり、めつき層亜
鉛との間に電位差を生じ、めつき層亜鉛の腐食を
促進する。 めつき層が合金めつきの場合には、合金めつき
自身が亜鉛めつきより貴であるため、電位差は小
さく腐食が促進されることがない。まためつき層
が腐食溶解した際生成するニツケルイオンは、亜
鉛の腐食生成物を、酸素還元反応を抑制する効果
のあるZn（OH）₂の形に安定化させる効果があ
り、めつき層のみならず、塗膜中亜鉛の腐食を抑
制する効果がある。これが第２の理由である。 第３の理由は、このような腐食抑制効果のある
腐食生成物が塗膜で拘束され、系外に流出しない
ため、長時間腐食抑制効果が持続することがあげ
られる。またクロムの添加効果としては、亜鉛の
不働態化促進効果も見のがすことはできない。 本発明の第二の特徴は、ニツケル含有量が15重
量％を超えても犠性防食効果が失われず、20重量
％まで赤錆発生することなく、ニツケルの耐食性
向上効果を有効に活用出来ることである。これも
塗膜中の亜鉛末による犠牲防食作用が作用してい
るためと考えられる。 めつき量は１ｇ／m²以上からめつきの効果があ
らわれ、めつき量の増加とともに耐食性は飛躍的
に向上する。めつき層のピンホール、価格等から
考えると、好ましい実施形態としては３ｇ／m²以
上、より好ましくは５ｇ／m²〜20ｇ／m²である。 また塗装前処理としては、公知のりん酸塩処
理、クロメート処理、酸化膜処理の他あらゆる処
理が適用できるが、加工性、耐食性の点からはク
ロメート処理が最も好ましい。 以下本発明の特徴をより明らかにすべく、第１
表に実施例を示す。

【表】

【表】 なお第１表の実施例に用いた塗料用樹脂は、日
本油脂製プレカラー用エポキシワニスで、焼付は
250℃×50秒で行なつた。 以上の通り本発明による塗装鋼板は加工性、耐
食性及び溶接性において極めて優れており、その
工業的効果は大きい。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 亜鉛を主成分とし、３〜20重量％のニツケル
   と、１重量％以下のクロムを含む合金をめつきし
   た鋼板に、鉄、ニツケル、コバルト、マンガン、
   クロムおよびこれらの合金、チタン、ジルコニウ
   ム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタ
   ル、クロム、タングステン、モリブデンおよびこ
   れらの混合物の炭化物のうちから選ばれた１種ま
   たは２種以上の粉末と、全塗料不揮発分に対し
   て、５重量％以上の亜鉛粉末を含んだ塗料を塗布
   したことを特徴とする耐食性のすぐれた溶接可能
   塗装鋼板。