JPS627540A - 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】 〈産業上の利用分野〉 □ 本発明は、自動車重防食用有機被覆鋼板、更に詳しくは
、溶接性、加工性、耐食性の性能を満足するジンクリッ
チ鋼板に関するものである。

〈従来技術とその問題点〉 北米やカナダでは、冬期の自動車スリップ事故防止のた
め、岩塩散布による道路の凍結防止がなされているが、
自動車の腐食の面からは苛酷な腐食環境にさらされてお
り、特に塩水の溜りやすい合わせ目や袋構造部は錆びや
すいという問題点がある。そこで、自動車メーカーでは
、車体構造お　　　　　５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、有機被覆鋼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、自動車の車体の製造工程は、プレス成形→組立
て→塗装工程から成り、自動車用鋼板の性能としては、
プレス成形性の面から、加工性、組立て時のスポット溶
接性が耐食性とともに要求される。

現在、自動車用鋼板として一般に使用されているジンク
リッチ塗装鋼板は、８０重量％以上の亜鉛粉末を含有し
、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、塗膜
中の亜鉛粉末の含有量と塗膜厚が、自動車用鋼板に要求
される性能、溶接性、加工性、耐食性に大きく影響する
。

現在一般に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、特に加工時のバクダリングやスポット溶
接性の点で、自動車用鋼板として十分な性能を備えてい
るとは言い難い。

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重量％以上と高配合量であることと、塗膜
厚が約１５μｍと厚膜であるため、亜鉛の電気化学的防
食効果と塗膜のバリヤー効果によって、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よる防
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く、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
の亜鉛配合量が高く、塗膜層内の導電性を増してはいる
が、粒子が小さいため電極と鋼板間の導電性が十分なレ
ベルではなく、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。

一方、最近、特開昭５７−１８９８４２号のように、ジ
ンクリッチ塗膜と鋼板間にＺｎ−Ｎｉ等の電気合金めっ
きとクロメート処理を施し、ジンクリッチ塗膜を薄くす
ることによって、加工性、溶接性を向上させる試みが開
示されているが、加工性、溶接性を重視して塗膜厚を薄
くすれば、耐食性が劣化すること、耐食性を重視して塗
膜厚を厚くすれば、加工性、溶接性が劣化するという矛
盾を未だ解決し得ていない。

本発明者らは、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき鋼板上にクロメー
ト被膜層と、さらにその上にジンクリッチ塗膜層を形成
して成る塗装鋼板において、Ｎｉ含有量が５〜２０重景
％で、めっき付着量が５〜３０ｇ／ｎｉ”であるＺｎ−
Ｎｉ合金めつき層と、クロメート付着量が１０〜５０　
ｍｇ／ｌｎ２であるクロメート被膜層と、 塗料不揮発分に対し、クロメート系防錆顔料を２〜８重
量％、平均粒径３〜２０μｍである亜鉛粉末６５〜７５
％含有するジンクリッチ塗料を塗布乾燥して得られた膜
厚３〜１０μｍのジンクリッチ被膜層とから成る溶接性
、加工性、耐食性の優れた塗装鋼板を特願昭５９−２７
９７４６号にて開示している。しかしこれでも高度の耐
食性を要求される場合は、不十分であることがわかって
きた。

〈発明の目的〉 本発明の目的は、上述の従来塗装鋼板の欠点を解決し、
溶接性、加工性、耐食性のすべ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。

〈発明の構成〉 本発明は、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき鋼板上にクロメート被
膜層と、さらにその上にジンクリッチ塗膜層を形成して
成る塗装鋼板において、 Ｎｉ含有量が５〜２０重量％で、めっき付着量が５〜３
０ｇ／ｍ２であるＺｎ−Ｎｉ合金めっき層と、クロム付
着量が１０〜５０ｍｇ／ｍ２であるクロメート被膜層と
、 クロム系防錆顔料を、塗料不揮発分に対し、２〜８ｆｆ
Ｉ量％、鱗片状の通電性粉末を塗料不揮発分に対して１
〜１０重量％、かつ平均粒径が３〜２０μｍである亜鉛
粉末を塗料不揮発分に対し、６５〜７５重量％含有する
ジンクリッチ塗料を塗布乾燥して得られた膜厚３〜１０
μｍのジンクリッチ被＋ｉ層を有することを特徴とする
溶接性、加Ｔ性、耐食性の優れた塗装鋼板を提供するこ
とにある。以下、本発明を更に詳細に説明する。

本発明者らは、Ｚｎ−Ｎｉ合金めつき鋼板上にクロメ−
１処理被膜層と亜鉛粉末を含有するジンクリッチ塗膜層
から成る塗装鋼板の最適条件を得るため、素材鋼板とし
て、Ｚｎ−Ｎｉめつきの付着量、Ｎｉ含有量およびクロ
メートの付着量、かつ、ジンクリッチ塗料中の亜鉛粉末
の粒径および添加量、更にクロム系防錆顔料とアルミニ
ウム粉末のような通電性粉末の種類および添加量につい
て検討した結果、本発明に至ったものである。

即ち、高耐食性のジンクリッチ鋼板を得るため、素材鋼
板として、犠牲防食性を存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、下地の亜鉛めっき層の亜
鉛の溶出速度がきわめて速いため、塗膜面にブリスター
を生じ、塗膜剥離を引き起し、防食性能が低下すること
がわかワた。

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、耐食性のきわめて優れた
ジンクリッチ塗装鋼板が得られることを見出した。

本発明で用いたＺｎ−Ｎｉめっき鋼板は、Ｎｉ含有量が
５〜２０重量％が好ましい。１含有量が５重量％未満で
は、亜鉛の溶出速度が速くてブリスターが発生し易く、
２０重量％を越えると、亜鉛による犠牲防食効果は小さ
くなる。一方、めっき付着量については、５〜３０　ｇ
／ｍ２が好ましい。

５　ｇ／ｒｎ’未満では十分な防食効果がなく、３０　
ｇ／ｒｎ’を越えると経済性の面から不利である。

本発明では、このような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。

本発明で用いるクロメート処理は、塗布型クロメート処
理が好ましく、ロール塗布後、板温約１５０℃で９０秒
程度加熱乾燥して、クロメート被膜層を鋼板上に形成さ
せる。この被膜層は、クロム酸による素地面の不働態化
によって、耐食性に対してきわめて有効に作用する。ク
ロメート処理被膜付着量としては、クロム量として１０
〜５０Ｉ！１ｇ／ｒＩ′Ｉ″が好ましい。クロム付着量
がｌＯＩＩＩｇ／ゴ未満では十分な耐食性が得られず、
ＳＯＢ／ｍ″を超えると、加工性、溶接性が著しく低下
する。

更に、本発明におけるクロメート被膜上に施すジンクリ
ッチ塗膜の特徴は、従来の亜鉛粉末が平均粒径３〜６μ
ｍ、塗料不揮発分に対し８０重量％以上、かつ塗膜厚が
１２〜１７μｍであるのに対して、亜鉛粉末の平均粒径
３〜２０μＩで塗料不揮発分に対し６５〜７５重看％、
鱗片状のアルミニウム粉のような通電性粉末を１〜８重
社％、クロム系防錆顔料を２〜８重量％含有し、かつ塗
膜厚が３〜１０μｍである。

本発明のジンクリッチ塗膜は、塗膜厚に対し亜鉛平均粒
子径が塗膜厚よりも大きいため、塗膜表面上に亜鉛粒子
が突出しているので、溶接時の通電性が良い。この効果
は、平均粒子径が塗膜厚と同等以上で発揮される。同等
未満では通電性が劣る。

従来の塗膜では膜厚に対して亜鉛粒子が小さく、溶接時
の通電性が低いことが難点であった。

以上のように、本発明の塗膜では亜鉛粒子径が大きいた
めと鱗片状のアルミニウム粉のような通電性粉末の併用
によって、塗料不揮発分に対し含有量６５〜７５重量％
と、従来のジンクリッチ塗膜よりも少ない量の亜鉛で優
れた溶接性を示す。従って、塗料と亜鉛粒子の接触面積
も極端に少なくなり、塗１漠の伸びが向上し、加工時に
亜鉛が脱離しにくくなる。ただし、亜鉛粒子径が塗膜厚
の２倍超では粒子の剥落が起り易い。

一方　本発明のジンクリッチ塗膜厚は３〜１０μｍと、
従来のジンクリッチ塗膜の１／４〜３１５であり、この
点でも加工時の剥ｌｌ量を低減し、かつ溶接性も向上さ
せる効果がある。塗膜厚を薄くすることができるのは、
前述したＺｎ−Ｎｉ合金めっきによる防食効果はもちろ
ん、クロム系可溶性防錆顔料と、鱗片状のアルミニウム
粉のような通電性粉末の添加により防錆効果を著しく向
上させたためである。

クロム系可溶性防錆顔料としては、ジンククロメートの
うち（ＺＰＣ：　　Ｈ２０４ＣｒＯ：ｓ　　４ＺｎＯ−
３Ｈ２０）または（ＺＴＯ：　　ＺｎＣｒ０４　　・４
Ｚｎ（ＯＨ）　２　）およびストロンチウムクロメート
（ＳｒＣｒｎ・）が有効である。これら防錆顔料の添加
量は、塗料不揮発に対し２〜８重量％が良い。２重１％
未満では防錆効果がなく、８重量％を超えると塗膜にブ
リスターを発生し易くなる。

更に本発明においては、塗膜の水や腐食イオン等の透過
を阻止し、耐食性の優れた塗膜を得るために、鱗片状通
電性粉末を必須成分とする。該鱗片状の通電性粉末とし
ては、厚さ　０．１〜０．５μｍ、平均粒径１０〜４０
μｍの形状のものが望ましい。添加量としては、塗料不
揮発分に対し１〜１０重量％が好ましい。１重量％未満
では、防錆効果が少なく、ｔｏＩ！ｚ％を超えると、加
工時の塗膜剥離量が増大し、加工部の耐食性を低下させ
る。

鱗片状の通電性粉末を１重量％以上含有する塗膜の耐食
性が向上する理由としては、鱗片状の通電性粉末が塗装
時に鋼板と平行な方向に塗膜中に配列され、塗膜の水透
過性、腐食イオン（例えば塩素イオン）透過性を低下さ
せるためと考える。

鱗片状の通電性粉末の代表例としてアルミニウム、亜鉛
、鉄、銅、ニッケル、炭素およびこれらの合金の鱗片状
の粉末を挙げることができる。また、これらの鱗片状の
通電性粉末を２種以上混合して使用してもよい。

鱗片状の通電性粉末は、形状の均一性（厚さ０．１〜０
．５μｍ、平均粒径１０〜４０μ１１１）、塗膜中での
粉末の配列の点で鱗片状アルミニウム粉末が望ましい。

本発明で用いるジンクリッチ塗料は、６５〜７Ｓｆｉ量
％の配合量の亜鉛粉末を含有する有機樹脂系の一般のジ
ンクリッチ塗料をベースとしている。有機樹脂としては
エポキシ系樹脂が好ましいが、他の樹脂でも支障ない。

一方、本発明で用いるジンクリッチ塗料の塗膜厚につい
ては、３μｍ未満では均一な塗膜を得ることが困難で、
耐食性が劣るし、１０μｍを超えると加工時の剥離量が
増える。したがフて、乾燥塗膜厚は３〜１０ｕｍとする
のがよい。

く実　施　例〉 以下、本発明を実施例につき具体的に説明する。

（１）試験片の作製 厚さ０．８　ｆｆ１ｍのＺｎ−Ｎｉめっき鋼板上に、ク
ロム酸を主体とする塗布型クロメート処理液をロールコ
ータ−で塗布し、ｔｓｏ”ｃで９０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
−で塗布し、２７０”Ｃで９０秒焼き付けて試料を作製
した。これを第１表にまとめた。

（２）上記試料について、以下に示す試°験を行なって
性能を評価した。

■　連続スポット溶接試験を以下の条件で行ない、１０
０点毎に３０ｘｌＯＯｍ＋５（７）試験片に溶接し、引
張剪断強度が４００ｋｇ以上確保できるまでの打点数で
評価した。

溶接面：塗膜−冷延面 加圧力：２００ｋｇ 電　　　流＝８．５　にＡ 通電時間：１０サイクル 電　　極：Ｒ４０（ラジアス型） 材質　クロム−銅 ■　加工性試験 ブランク径６９＋＋＋Ｉｌφ、ダイス径３３ｍｍφで、
２５ａ１１１高ざまでカップ絞り加工し、加工部をセロ
ハンテープで３回くり返し剥離し、以下のように被膜剥
離量で加工性を評価した。

剥離量＝（ブランクの重量） −（剥離後のカップ重量） 加工性評価　Ｏ：　被膜剥離量　５Ｔｍｇ以下△：　　
〃　　　　５〜２０ｍｇ ×：　　　〃　　　　　２０ｆｌＩｇ以上■　耐食性試
験 表面にクロスカットを入れた試料および■に示した条件
で円筒絞り加工をした試料を、塩水噴Ｎ４時間、乾燥（
６０℃）２時間、湿潤（５０℃、Ｒ８９５％以上）２時
間を１サイクルとする複合腐食試験法により試験し、赤
錆発生状態から平板および加工部の耐食性を評価した。

耐食性評価（１５０サイクルでの赤錆発生状態）Ｏ：赤
錆発生面積率　　　　　　　０％△：　　　〃　　　　
　　　　１〜５％ｘ：　　　〃　　　　　　　　　　５
％以上第１表に本発明例、比較例の性能試験結果を示し
た。表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、加工性、耐食性、
すべての性能において道かに優れており、また、本発明
においては、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき鋼板、塗布型クロメ
ート処理および平均粒径６．０〜１４．０ｇ＋ｗの亜鉛
粉末、鱗片状アルミニウム粉末、クロム系防錆顔料を含
有するジンクリッチ塗料の塗布処理を組合せることによ
って、初めて本発明の目的を達成することができる。

〈発明の効果〉 本発明によれば、耐食性のすぐれたＺｎ−Ｎｉ合金めっ
き鋼板上に、クロメート処理被膜および亜鉛粉末、鱗片
状アルミニウム粉末、クロム系防錆顔料を含有するジン
クリッチ塗料被膜を形成させることにより、従来のジン
クリッチ鋼板にくらべて、溶接性、加工性および耐食性
のすべての性能において逢かに優れたジンクリッチ鋼板
が得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき鋼板上にクロメート被膜層
   と、さらにその上にジンクリッチ塗膜層を形成して成る
   塗装鋼板において、 Ｎｉ含有量が５〜２０重量％で、めっき付着量が５〜３
   ０ｇ／ｍ＾２であるＺｎ−Ｎｉ合金めっき層と、クロム
   付着量が１０〜５０ｍｇ／ｍ＾２であるクロメート被膜
   層と、 クロム系防錆顔料を、塗料不揮発分に対し、２〜８重量
   ％、鱗片状の通電性粉末を塗料不揮発分に対して１〜１
   ０重量％、かつ平均粒径が３〜２０μｍである亜鉛粉末
   を、塗料不揮発分に対し、６５〜７５重量％含有するジ
   ンクリッチ塗料を塗布、乾燥して得られた膜厚３〜１０
   μｍのジンクリッチ被膜層を有し、かつ含有する亜鉛粉
   末の平均粒子径が膜厚と同等から２倍であることを特徴
   とする溶接性、加工性、耐食性の優れた塗装鋼板。