JPS6248539A - 高耐食性溶接可能塗装鋼板 - 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、電気抵抗溶接ができる耐食性の優れた溶接可
能塗装鋼板に関するもので、溶接性と耐食性が要求され
る分野１例えば自動車用鋼板として適用できるものであ
る。

〔従来の技術〕

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っている。自動車防錆用の表面処理
鋼板としては、亜鉛めっき鋼板あるいは亜鉛合金めっき
鋼板等の金属めっき鋼板の他、ジンクリッチ塗料を塗布
した溶接可能塗装鋼板が使われている。

ジンクリッ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、ドアーやフェンダ
−などにプレス成形する際、塗膜が剥がれたり、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れれ
、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９０重量％を超えないと犠牲防食効果を
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。従って、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
点をもっていた。

この欠点を解消する方法として、特公昭５４−１１３３
１号として低含有量の亜鉛末を含有する塗料を塗布した
鋼板が提案された。また、亜鉛めっき鋼板に代って、腐
食速度の小さな亜鉛−二ッケル−コバルト合金めっき鋼
板を原板とし、これに亜鉛末あるいは亜鉛末と硬質導電
性粉末を含んだ溶接可能塗料を塗布した耐食性の優れた
溶接可能塗装鋼板が特開昭５７−１８９８４号に開示さ
れている。さらに、特開昭５７−１８９８４４号では、
原板を亜鉛−ニッケルー鉄−クロム合金めっき鋼板とし
た溶接可能塗装鋼板が、特開昭５８−１５７９９５号で
は原板を亜鉛−アルミニウム系複合電気めっき鋼板とし
た溶接可能塗装鋼板が、それぞれ開示されている。

〔発明の解決しようとする問題点〕

これらは、何れも原板に耐食性の優れた亜鉛系合金めっ
き鋼板を用い、この上に溶接可能塗膜を有する高耐食性
の溶接可能塗装鋼板である。しかし、ユーザー側からの
要求性能がより高度化するに従って、自動車車体の下廻
り部の構造的に化成処理や電着塗装が施され難い部位で
の耐食あき性や、傷付部の耐食性の点で尚、改良の必要
があり、本発明はかかる高耐食性溶接可能塗装鋼板を目
的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、上記実情に鑑み、種々の実験を重ねた結
果、特定寸法の非金属微粒子を単独あるいは複合で所定
量範囲含有する亜鉛もしくは亜鉛合金めっき層を有する
亜鉛系複合めっき鋼板を原板とした溶接可能塗装鋼板は
、従来の溶接可能塗装鋼板に比べ、特に耐食あき性と傷
付部の耐食性において、良好であることを見出した。こ
れは、めっき層中に含有された非金属微粒子が、腐食の
進行に対して１種のバリヤー効果を発揮し、耐食性が向
上したものと考えられる。

また、非金属微粒子の寸法及び含有量が、ある上限を超
えなければ、溶接性や加工密着性も、従来材に対して遜
色のないものであることがわかった。

本発明は５以上の如き知見に基づいてなされたもので、
その要旨とするところは、平均粒径２μｍ以下の非金属
微粒子を０．１〜１０重量％含有する亜鉛もしくは亜鉛
合金をめっきした鋼板上に、亜鉛末あるいは亜鉛末と硬
質導電性粉末を含んだ溶接可能塗料を塗布したことを特
徴とする高耐食性の溶接可能塗装鋼板にある。

〔作用〕

以下、本発明について詳細に説明する。

亜鉛合金めっき鋼板に塗布すべき溶接可能塗料は、公知
のジンクリッチ塗料、すなわち８０重量％以上の亜鉛末
と、必要により少量のアルミニウム、マグネシウムなど
の金属粉末やカーボン粉を含有した塗料が使用しうる。

しかし、ジンクリッ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、より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、グラファイト、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、ニッケル。

コバルト、マンガン、クロム、鉛、銅の粉末およびこれ
らを基金属とする合金の粉末、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って、亜鉛末
単独系に比べ、少ない全金属含有量で同等の１！ｌ接性
がえられ、したがって加工密着性がすぐれるという特徴
かえられる。

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重量品以上必要である
。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、
硬質導電性の粉末の種類によって左右されるもので一概
に言えないが、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」二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、グラファ
イト、カーボン、マグネシウムなどの粉末を添加するこ
とも導電性、耐食性の点で効果がある。

硬質導電性粉末の粒径については、溶接性、加工性の点
から平均粒径１〜３０μｍが適当である。

さらに、塗膜の導電性の上では、 ｄ−１＜Ｄ＜ｄ＋１ （ｄは塗膜厚、Ｄは硬質導電性粉末の粒径、単位μｍ） なる粒径の粉末を塗膜中の全硬質導電性粉末の内、２０
重量％以上含有することが好ましい。

本発明で用いられる亜鉛系複合めっき鋼板は、マトリッ
クスとなるめっきとして、亜鉛単独、あるいは亜鉛−鉄
、亜鉛−ニッケル、亜鉛−コバルト、亜鉛−クロム、亜
鉛−スズ、亜鉛−カドミウム、亜鉛−チタン、亜鉛−ニ
ッケルーコバルト、亜鉛−ニッケルーチタン、亜鉛−ニ
ッケルー鉄−クロム等の亜鉛合金めっきを用いることが
できる。

より高い耐食性を狙う意味では、腐食速度の小さい合金
めっき系が有効であるが、めっき層の犠牲防食効果を維
持する点で合金成分の総量は２０％以下が望ましい。

本発明においては、かかる亜鉛あるいは亜鉛合金をマト
リックスとして、非金属微粒子を単独あるいは複合で含
有せしめた亜鉛系複合めっき層を塗装下地とする点に最
大の特徴がある。

ここで、非金属微粒子とは、金属単体あるいは金属合金
の微粒子以外の微粒子であり、具体的には、金属、非金
属、あるいは半金属の酸化物、炭化物、窒化物、及び黒
鉛、有機物などである。この内、特に耐食性上有効な非
金属微粒子は、酸化物では、Ｓ　ｉ　Ｏ，、Ｔ　ｉ　Ｏ
，、Ａ　Ｑ、０３．　Ｚ　ｒ　Ｏ，。

炭化物ではＳ　ｉＣｅ　Ｔ　ｉＣ＋窒化物ではＳｉＮ。

ＴｉＮ、ＡｌＮ、及び黒鉛である。これらは、単独ある
いは複合で用いても効果がある。

また、非金属微粒子の性状は、粉末状、あるいはコロイ
ダルシリカのようなコロイド状、何れでもよく、特に限
定するものではない、微粒子の大きさとしては、平均粒
径が２μｍ以下であることが必要であり、特に０．１μ
ｍ以下の超微粒子が耐食性、加工性共に最も効果がある
。２μｍ超では、加工性、溶接性が劣化する。なお、平
均粒径とは、全粒子の内通も分布量の大である粒径を意
味する。非金属微粒子のめっき層中の含有量は、０．１
〜１０重社％である。０．１％未満では、耐食性向上の
効果が無く、１０％を超えると加工性や溶接性が劣化す
る。

本発明に用いられる亜鉛系複合めっき鋼板は、例えば公
知の硫酸塩系、塩化物系の亜鉛あるいは亜鉛合金めっき
液中に非金属微粒子の粉末、あるいはコロイド溶液を非
金属粒子として１０〜１５０ｇ／Ｉｔ分散させた液から
得られる。この際、非金属微粒子に特異吸着して電荷を
付与させる性質のある、ニッケル、鉄、コバルトといっ
た鉄族イオンを含む合金めっき浴を使用すると、めっき
層中への非金属微粒子の共析が効率よく行なわれ、これ
らを含まないめっき浴に比べ、非金属微粒子をより多く
含む複合めっき層が得られる。

本発明において、めっき量は特に制約が無く、めっき量
に応じてそれ相応の耐食性を持った鋼板が得られるが、
めっきの効果が発揮されるためには、最低１ｇ／ｒｒｉ
以上、好ましくは３ｇ／イ、コストをも考慮に入れると
、より好ましくは５〜２０ｇ／ｎｆが適当である。また
、塗膜厚についても同様で、特に制約する理由はないが
、塗膜の効果を発揮できることと、コストを考えれば３
〜２０μｍが適当であり、より適切な範囲としては５〜
１５μｍがあげられる。塗装前処理は、通常使われるり
ん酸塩処理、クロメート処理、酸化皮膜処理、その他の
処理すべてが適用できる。

以下、本発明の効果を更に明らかにするため、実施例を
もって具体的に説明する。

〔実施例〕

本発明鋼板の内代表的な鋼板のめっき層組成、塗装前処
理、塗膜組成及び加工性、耐食性、溶接性試験結果につ
いて、第１表にまとめて示す。実施例１〜６０が本発明
例であり、比較例１〜１４は、本発明の特許請求の範囲
を逸脱する例、又、比較例１５〜２０は従来例である。

塗料用樹脂は。

日本油脂（株）製プレカラー用エポキシワニスを用い、
焼付は２５０℃×５０℃で行なった。塗料中の硬質導電
性粉末としては、平均粒径１ｏμｍのものを用いた。

一方、性能試験の方法と評価基準は以下の通りである。

（加工性）　　２Ｔ〜４Ｔ折曲後　テープテスト黒化度
０　１０％未満 Δ　１０％以上、２５％未満 Ｘ　　２５％以上 （耐蝕性）　１穴あき性・・・サイクル腐食試験２００
サイクル後、最大穴あき深さ Ｏ・・・０．１ｍｍ未満 ０−０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ未満 Δ−０，２ｒｎｒｎ以上０．３ｍｍ未満Ｘ・・・０．３
ｍｍ以上 傷付部耐食性・・・サイクル腐食試験２００サイクル後
、最大ふく乳中 Ｏ・・・１ｍｍ未満 ０・・・１ｍｍ以上２ｍｍ未満 Δ・・・３ｍｍ以上５ｍｍ未満 ×・・・５ｍｍ以上 サイクル腐食試験は、塩水噴霧試験（ＪＩＳ、Ｚ２３７
１、）と４０℃、５％食塩水浸漬と６０℃乾燥を１サイ
クルとし、１サイクルの時間は８時間とした。

（溶接性）　スポット溶接時の連続打点数第１表に示す
ように、本発明は、比較例１５〜２ｏの従来例に比較し
て、１穴あき性、傷付部の耐食性の向上効果が大であり
、溶接性、加工性も同等レベルで良好である。比較例１
〜１３は、微粒子の含有率やサイズが本発明の範囲を逸
脱しているため、加工性、耐食性、溶接性の内、１つ以
上が不良である。比較例１４は塗膜中の亜鉛含有率が、
本発明の範囲より低いため性能不良である。

また、めっき層中の微粒子は単独で含有するのみでなく
、本発明例４７〜６０に示す通り、複合で含有してもそ
の効果は大である。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明の溶接可能塗装鋼板は。

下地めっきとして非金属微粒子を含有する亜鉛系複合め
っき層を有するため、従来の溶接可能塗装鋼板に比べ、
耐食あき性、傷付部の耐食性に優れ、かつ加工性、溶接
性も従来と同等であり、その実用的価値は、誠に大きい
ものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）平均粒径２μｍ以下の非金属微粒子を単独あるい
   は複合で０．１〜１０重量％含有する亜鉛もしくは亜鉛
   合金をめっきした鋼板上に、塗料不揮発分に対し、８０
   重量％以上の亜鉛粉末を含有した塗料を塗布したことを
   特徴とする高耐食性溶接可能塗装鋼板。
2. （２）平均粒径２μｍ以下の非金属微粒子を単独あるい
   は複合で０．１〜１０重量％含有する亜鉛もしくは亜鉛
   合金をめっきした鋼板上に、鉄、ニッケル、コバルト、
   マンガン、クロム鉛、銅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少なくとも１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高耐食性溶接可能
   塗装鋼板。
3. （３）非金属微粒子としては、ＳｉＯ＿２、ＴｉＯ＿２
   、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＺｒＯ＿２、ＳｉＣ、ＴｉＣ、Ｓｉ
   Ｎ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、黒鉛の内１種以上を含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項及び第２項記載の溶接可
   能塗装鋼板。