JPS63162886A - 耐食性、溶接性、潤滑性、加工後の耐食性、耐指紋性に優れた表面処理鋼板 - 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、家電、建材製品等に使用される表面処
理鋼板であって、耐食性、溶接性、潤滑性、加工後耐食
性および耐指紋性に優れた表面処理鋼板に関する。

〈先行技術とその問題点〉 自動車、家電、建材製品等に使用される鋼板、特にＺｎ
またはＺｎ系合金めっき鋼板のようなめっき鋼板は、無
塗装また・は塗装して使用するが、それまでに種々の工
程を通り、しかもその間に、かなり長期間にわたって無
塗装の状態でおかれる。そのため、その間に錆が発生し
たり、めっき鋼板表面に種々の物質が吸湯、付着したり
して塗料の密層性が悪くなるなどの問題がある。

従って、めっき鋼板が需要家で使用されるまでの一次防
錆としてクロメート処理が施される。しかし、このクロ
メート処理の耐食性は一般に塩水噴霧試験でせいぜい２
４〜４８時間程度であり、また特殊クロメートとしてシ
リカゾルを添加した塗布型クロメートでも塩水噴霧試験
で１００〜２００時間の耐食性しか得られないものであ
る。

従って長期にわたって苛酷な腐食環境下で使用される製
品では耐食性が不十分である。

製品が苛酷な腐食環境下で使用される場合を考慮して、
クロメート処理の代りにりん酸塩処理を施した後２０μ
ｍ厚程度０塗装を施し、腐食を防止する方法がある。し
かるに、このような厚塗り塗装を施した場合には、鋼板
にプレス加工等を施したとき、塗膜の剥離や亀裂を生じ
、その部分で局部的な耐食性の低下を生じる。また、塗
装板では、スポット溶接などの溶接が困難または不可能
になるので、溶接部は予め塗膜の除去が必要になる。さ
らに、塗膜を厚くするほど多くの塗料を消費し、コスト
アップを招く等の問題もある。

従って塗料を用いることなく、それ自体優れた耐食性を
有する表面処理鋼板の開発が望まれている。

また、需要家が従来の表面処理鋼板を用いて、種々の工
程を経て製品を製造する場合、作業者のハンドリングな
どによって鋼板の表面に指紋等の汚れが付着し、商品価
値を著しく低下させることがある。従って、ハンドリン
グ時に指紋等の汚れがつき難い表面処理鋼板の開発も望
まれている。

さらに、鋼板をプレス成形するに際しては、潤滑油を鋼
板表面に塗布するが、この作業は脱脂工程があるため、
加工時に、潤滑油等を使用せずに、プレス加工ができる
表面処理鋼板の開発も望まれている。

このような背景の下で、従来技術として、イ、特開昭５
７−１８５９８７号公報、ロ、特開昭５８−１００６８
５号公報、ハ、特開昭５８−１５３７８５号公報、二、
特開昭５８−１７７４７６号公報、ホ、特開昭５９−１
８９９７５号公報、へ、特開昭５９−１４００５０号公
報、ト、特開昭６０−５０１７９号公報等が開示されて
いる。

イは、ポリアクリル酸とＣｒＯ＋の混合物を塗布するも
ので、耐食性が不十分（塩水噴霧試験で１５０時間程度
）であり、かつ、耐指紋性、潤滑性も劣る。

口、ハ、二およびホは、カルボキシル化ポリエチレン樹
脂を用い、耐食性、耐指紋性あるいは耐溶剤性の優れた
被膜を形成するものであるが、これらの発明では、最終
工程で１３０℃以上の板温まで加熱する樹脂被膜の乾燥
工程が必要であり、乾燥設備が長大なものとなる。また
、これらの発明では潤滑性が劣り、プレス加工性が劣る
。

へおよびトは、めっき層上にクロメート被膜さらに有機
被膜を有するものであり、最終乾燥温度も１００℃以下
で可能で、耐食性も優れた処理法であるが、両者共に、
それ自体潤滑性が劣り無塗油ではプレス加工ができない
という欠点がある。

〈発明の目的〉 本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、耐
食性、溶接性、潤滑性、加工後の耐食性および耐指紋性
を兼ね備えた表面処理鋼板を提供することにある。

〈発明の構成〉 上述した従来技術に見られるように、鋼板表面にクロメ
ート処理後、水性樹脂系被膜を形成することにより耐食
性を向上することができる。本発明者らは、これら従来
技術の長所を生かししつつ、低温乾燥が可能であり、し
かも潤滑性の良好な有機樹脂被膜を鋭意検討した結果、
カルボキシル化ポリオレフィン系樹脂に液体エポキシ樹
脂を所定量混合することにより低温乾燥が可能となり、
さらに、フッ素樹脂を添加することにより潤滑性が向上
するを見い出し本発明に至った。

即ち、本発明は、めっき鋼板または冷延鋼板上に、Ｃｒ
換算で付着量５〜２００　ｍｇ／ｍ２のクロメート被膜
を有し、その上にカルボキシル基を３〜２０モル％含有
するカルボキシル化ボリオレフイン系樹脂１００重量部
に対し、液体エポキシ樹脂５〜５０重量部と、フッ素樹
脂０．５〜１５重量部とを含有し、その付着量が乾燥重
量で０．３〜３ｇ／ｍ２である有機複合被膜を有するこ
とを特徴とする耐食性、溶接性、潤滑性、加工後の耐食
性、耐指紋性に優れた表面処理鋼板を提供するものであ
る。

また、本発明は、めっき鋼板または冷延鋼板上に、Ｃｒ
換算で付着量５〜２００　ｍｇ／ｍ”のクロメート被膜
を有し、その上にカルボキシル基を３〜２０モル％含有
するカルボキシル化ポリオレフィン系樹脂１００重量部
に対し、液体エポキシ樹脂５〜５０重量部と、フッ素樹
脂０．５〜１５重量部と、シリカ６０重量部以下とを含
有し、その付着量が乾燥重量で０．３〜３３７ｍ２であ
る有機複合被膜を有することを特徴とする耐食性、溶接
性、潤滑性、加工後の耐食性、耐指紋性に優れた表面処
理鋼板を提供するものである。

以下、本発明の耐食性、溶接性、潤滑性、加工後の耐食
性、耐指紋性に優れた表面処理鋼板について詳細に説明
する。

本発明で対象とする表面処理鋼板の素材としては、めっ
きがなされていない冷延鋼板の他、電気亜鉛めっき鋼板
、電気Ｚｎ−Ｎｉめつき鋼板、溶融Ｚｎめっき鋼板、５
％Ａ１−Ｚｎ溶融めっき鋼板のような各種Ｚｎ系めっき
鋼板、　ＡＩｌめつき鋼板、Ｃｒめっき鋼板、Ｓｎめっ
き鋼板等あるいはこれらの多層めっき鋼板、複合めっき
鋼板等を挙げることができる。

冷延鋼板上または、めっき鋼板のめっき面上に施される
クロメート処理は、通常の処理方法に従えばよく、例え
ば、無水クロム酸、クロム酸塩、重クロム酸等を主剤と
した水溶液中での浸漬クロメート処理、電解クロメート
処理および、上記水溶液にコロイダルシリカ等を混合し
た処理液を塗布する塗布型クロメート処理等によってク
ロム水和酸物を主体とする被膜を形成するものである。

そのクロメート被膜の付着量は、Ｃｒ換算で１０〜２０
０　ｒａｇ／ｒａ２程度とするのがよい、付着量が１０
　ｍｇ／ｒｎ”未満では、十分な耐食性が得られず、ま
た２　００　ｍｇ／ｍ２を超えても付着量の増加の割合
に対し耐食性の向上効果が少なく、また処理液の劣化が
激しくなりしかも表面外観が悪くなるからである。

このようなりロメート被膜上には次のような組成および
付着量の有機樹脂被膜を形成する。

カルボキシル基を３〜２０モル％含有するカルボキシル
化ポリオレフィン系樹脂の固形分１００重量部に対し、
液体エポキシ樹脂５〜５０重量部とフッ素樹脂０．５〜
１５重量部、またはこれらに加えてシリカ６０重量部以
下を含む有機複合被膜を、乾燥重量で０．３〜３　ｇ／
ｍ”付着形成する。

カルボキシル化ポリオレフィン系樹脂におけるカルボキ
シル基の含有率を３〜２０モル％の範囲とする理由は次
の通りである。

カルボキシル基の含有率が３モル％未満ではポリオレフ
ィン系樹脂の乳化ができない上に、液体エポキシ樹脂の
乳化が困難となり、かつ被膜密着性が低下する。また、
２０モル％を超えるカルボキシル基を導入すると、水溶
性が高くなり、耐食性が低下する。

カルボキシル化ポリオレフィン系樹脂としては、水分散
性または水溶性のカルボキシル化ポリエチレン、カルボ
キシル化ポリプロピレン、カルボキシル化ポリブチレン
等が挙げられる。

液体エポキシ樹脂の添加量を５〜５０重量部とする理由
は、次の通りである。

液体エポキシ樹脂の添加量が５重量部未満では、板温１
００℃以下の乾燥温度では被膜が完全に乾燥せず表面に
ベトッキが残り、また、被膜の架橋が不十分なために、
耐食性、耐溶剤性が低下する。また添加量が５０重量部
を超えると、やはり、被膜の乾燥性が悪く、低温乾燥で
は、耐食性、耐溶剤性が低下し、逆に乾燥温度を高くし
て架橋を十分行なうと、被膜の硬度が高まり、加工時に
皮膜に亀裂が生じ、耐食性が著しく低下する。

液体エポキシ樹脂としては、例えば商品名（シェル化学
）でエピコート８１２、エピコート８１５、エピコート
８１９、エピコート８２７、エピコート８２８、エピコ
ート８３２、エピコート８３４、エピコート８７１、エ
ピコート８７２等が使用可能であり、その他これらと同
等品であればいかなるものでもよい。

次にフッ素樹脂について説明する。

一般に乾式潤滑剤としては、ワックス、二硫化モリブデ
ン、有機モリブデン、グラファイト、フッ化カーボン、
金属セッケン、窒化ホウ素、フッ素樹脂等が知られてお
り、これらは軸受は用潤滑剤として使用されたり、プラ
スチックや油、グリース等に添加して潤滑性を向上させ
るために用いられている。

そこで、これらの潤滑剤を用いて、潤滑性の優れた表面
処理鋼板を得るための検討を行った。

しかし、この際に問題となるのは、単に潤滑性の向上の
みを図るのではなく、表面処理鋼板として要求される他
の特性、即ち耐食性、加工後の耐食性、溶接性および耐
指紋性を損なうことなく、総合的にこれらの特性を向上
させることにある。

また、潤滑剤は表面自由エネルギーが小さく、物質との
親和力が非常に小さい（このため摩擦係数が小さく、潤
滑性が優れるといわれている）。

従って、耐食性、耐溶剤性、耐指紋性向上のために用い
る水分散系の樹脂との混合については、潤滑剤が水との
親和性が小さいために非常に困難となる。

以上のような問題点を解決すべく検討を加えたところ、
上記潤滑剤のうちフッ素樹脂が最も潤滑性向上に優れて
おり、次に述べる方法により水分−敗系樹脂との混合を
可能とすることによって、被膜が均一に形成され、その
結果として耐食性も向上するということを知見した。

つまり、耐食性等の向上のために用いるカルボキシル化
ポリオレフィン系水分散樹脂との混和を容易にするため
の方法は、フッ素樹脂の微粉末をアルコール、シランカ
ップリング剤、非イオン界面活性剤等を用いて水分散液
とすることである。

これにより前記水分散系樹脂に水分散させたフッ素樹脂
を混合し、この混合液を鋼板表面に塗布し、乾燥するこ
とで潤滑性に優れた被膜を形成することかできる。

フッ素樹脂粉末を含有する有機複合被膜は、加工部で、
フッ素樹脂が延ばされて、極薄い均一な潤滑被膜を形成
するために、加工部の耐食性が著しく向上する。

これに対し、鋼板表面に単にフッ素樹脂水分散液のみを
塗布乾燥しても鋼板表面への密着力がなく、摩擦、衝撃
等により全て粉末として離脱してしまう。

また、一般の水分散系または水溶性樹脂（例えばアクリ
ル、エポキシ、ウレタン系の水分散系または水溶性樹脂
）に水分散させたフッ素樹脂を混和させることもでき、
これにより潤滑性の向上を図ることもできるが、耐溶剤
性、耐食性等の性能は得られない。

従って、耐食性、耐指紋性、耐溶剤性の向上および低温
乾燥を可能とするには、前述したカルボキシル化ポリオ
レフィン系樹脂を用いるのが最もよい。

フッ素樹脂としては、ポリ４フツ化エチレン、ポリフッ
化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフルオルエチレ
ン等が挙げられ、これらのうち１種を単独でまたは２　
ｆｆｆｉ以上を混合して用いることができる。また、フ
ッ素樹脂粉末の粒径は小さいほどよく、１０μｍ以下が
好ましい。

フッ素樹脂の添加量は、カルボキシル化ポリオレフィン
系樹脂１００重量部に対して０．５〜１５重量部である
。その理由は、添加量が０．５重量部未満であると潤滑
性の向上が少なく、また１５重量部を超えると、被膜強
度が低下し、かつ外観が悪くなるからである。

耐食性を更に向上させるために、有機被膜中にシリカを
添加するとよい。但し、シリカの含有量が多くなると被
膜硬度が高まり、加工時に型カジリを生じ、また溶接性
も低下する。従って、シリカの添加量は、カルボキシル
化ポリオレフィン系樹脂１００重量部に対して６０重量
部以下とするのが好ましい。

また、シリカとしては、コロイダルシリカ（例えば、日
産化学■製、スノーテックス−０、スノーテックス−Ｎ
、スノー−テックス−２０等）や、シリカ粉末（例えば
、アエロジル社製、気相シリカ粉末）等を使用すること
ができる。シリカ粉末の粒径としては、例えば、５〜７
０ｎｍのものが使用可能である。

このような有機複合被膜の付着量を乾燥重量で０．３〜
３　ｇ／ｍ”と規定した理由は次の通りである。

付着量が０．３ｇ／ｍ２未満では鋼板表面の凹凸を埋め
きれず、耐指紋性および耐食性の向上が少なく、また３
　ｇ７ｍ２を超えると耐食性の向上はあるが、溶接性が
低下し、かつ経済的でないからである。

以上に述べた本発明の表面処理鋼板の製造方法としては
、めっき鋼板または冷延鋼板を任意の方法によりクロメ
ート処理した後、その上に、カルボキシル基を３〜２０
モル％含有するカルボキシル化ポリオレフィン系水溶液
又は水分散性溶液の固形分１００重量部に対し、液体エ
ポキシ樹脂５〜５０重量部、フッ素樹脂の水分散性溶液
を固形分で０．５〜１５重量部から成る溶液、または、
これらにシリカを６０重量部以下添加した溶液を塗布し
、乾燥して付着量が乾燥重量で０．３〜３ｇ／ｎ＋２の
有機複合被膜を形成することにより提供される。

ここでクロメート被膜上に塗布した上記溶液の乾燥は、
６０〜２５０℃、１〜３０秒程度の熱風乾燥等により行
えばよく、容易かつ簡単に乾燥することができる。

〈実施例〉 （本発明例） 下記条件の下で本発明の表面処理鋼板の試験片Ｎ０１１
〜２４を作成した。

１）供試材（めっき鋼板の種類） Ａ：電気亜鉛めっき鋼板（板厚０．８　ｍｍ）Ｚｎめっ
き付着量２０３７ｍ２ Ｂ＝電気Ｚｎ−Ｎｉめっき鋼板（板厚０．８　ｍｍ）Ｚ
ｎ−Ｎｉめっき付着量２０　ｇ／ｌａ’Ｎｉ含有量１２
％ Ｃ：溶融Ｚｎめフき鋼板（板厚０．８　ｍｍ）Ｚｎめっ
き付着量６０　ｇ／ｍ２ ■）クロメート処理 前記各供試材にＣｒｙ３２０　ｇ／Ｊ２、　ＮａＡｆｌ
Ｆ。

４ｇ／λなる組成のクロメート処理液をスプレー処理し
た後、フラットゴムロールで絞り、熱風乾燥した。クロ
メート被膜の付着量は、スプレー処理時間を調整して、
表１に示す値（１０〜２００ｍｇ／ｍ２）にした。

３）樹脂被膜処理 表１に示す処理液組成、付着量（乾燥重量）および乾燥
温度により有機複合樹脂被膜を形成した。

（比較例） 前記供試材ＡにＣｒｙｓ　　２０　ｇ／Ｊ２、５１０２
４０ｇ／１２なる組成のクロメート処理液を用いて耐食
性の良好な塗布型クロメートを施し、付着量がＣｒ換算
で６０　ｍｇ／ｖａ２のクロメート被膜を形成した試験
片Ｎｏ、２５を作成した。

前記各供試材に本発明例と同様のクロメート処理を施し
、その上に、表１に示す処理液組成（フッ素樹脂を含ま
ない）、付着量および乾燥温度により樹脂被膜を形成し
て試験片Ｎｏ、２６〜３３を作成した。

このようにして得られた試験片Ｎｏ、　　１〜３３につ
いて、耐食性、溶接性、潤滑性、加工後の耐食性および
耐指紋性を調べた。その結果を表２に示す。

なお、上記各性能試験の試験方法および評価方法は、次
の通りである。

〔耐食性〕

塩水噴霧試験（ＪＩＳＺ＝　２３７　ｔ　）による白錆
発生時間で示した。

（溶接性ン 連続スポット溶接条件 溶接溶接電流　９５００Ａ 加圧力　　　　　２５０Ｋｇ 電極　　　　　（：ｒ−Ｃｕ　　Ｃｒ型　６ｍｍφｍｍ
時間　　　　　　８Ｈｚ 上記条件で連続打点数を測定した。

連続打点数：１組の電極で正常なナゲツト形成ができな
くなり、鋼板と電極が密 着するまでの溶接回数 〔潤滑性〕 無塗油の試験片に対し、カップ絞り機で絞り比を変えて
、絞りをかけ、その限界絞り比を求めた。試験片は、無
塗油なので、被膜自体の潤滑性のみが絞り性に影響を与
える。即ち、絞り比の高いものほど潤滑性が良いことを
示す。

〔加工後の耐食性〕

試験片にカップ絞り機で絞り比１．７８で絞り加工を施
し、そのカップの絞り面に対し塩水噴霧試験（ＪＩＳＺ
−２３７１）を行い、白錆発生までの時間で評価した。

（耐指紋性） 人工汗（Ｎａ［ＪＺ、乳酸、尿素、ラノリン含有液）を
湿潤させたゴム栓を試験片の被膜形成面に強くスタンプ
し、人工汗のスタンプ跡の付着状況を観察し、下記のラ
ンクに分けて評価した。

◎ニスタンプの跡が全く残らない。

Ｏニスタンプの跡がごく軽度に残る。

△ニスタンプの跡が軽度に残る ×ニスタンプの跡がはっきりと残る。

表　　　２　　（その１） 表　　　２　　（その２） 上記表２の結果から、本発明の表面処理鋼板（Ｎｏ、１
〜２４）は、いずれも耐食性、溶接性、潤滑性、加工後
耐食性および耐指紋性を兼ね備えており、特に比較例（
Ｎｏ、２５〜３３）に比べ潤滑性および加工後耐食性が
格段に向上している。

〈発明の効果〉 本発明の表面処理鋼板によれば、クロメート被膜上に、
カルボキシル基を３〜２０モル％含有するカルボキシル
化ポリオレフィン系樹脂１００重量部に対し、液体エポ
キシ樹脂５〜５０重量部と、フッ素樹脂０．５〜１５重
量部またはこれらに加えてシリカ６０重量部以下とを含
有し、その付着量が乾燥重量で０．３〜３　ｇ／ｍ２で
ある有機複合被膜を形成したことにより、耐食性、溶接
性、潤滑性、加工後の耐食性および耐指紋性の全てに優
れた表面処理鋼板が提供される。　特に、本発明の表面
処理鋼板は、潤滑性が優れていることから、プレス加工
時にプレス油等の潤滑油を使用せずに、そのままプレス
加工が可能である。従って需要家において潤滑油の塗布
作業や脱脂処理が省略でき、作業性が向上する。

また、加工後の耐食性が格段に優れていることから、最
終製品の品質も大幅に向上する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）めっき鋼板または冷延鋼板上に、Ｃｒ換算で付着
   量５〜２００ｍｇ／ｍ＾２のクロメート被膜を有し、 その上にカルボキシル基を３〜２０モル％含有するカル
   ボキシル化ポリオレフィン系樹脂１００重量部に対し、
   液体エポキシ樹脂５〜５０重量部と、フッ素樹脂０．５
   〜１５重量部とを含有し、その付着量が乾燥重量で０．
   ３〜３ｇ／ｍ＾２である有機複合被膜を有することを特
   徴とする耐食性、溶接性、潤滑性、加工後の耐食性、耐
   指紋性に優れた表面処理鋼板。
2. （２）めっき鋼板または冷延鋼板上に、Ｃｒ換算で付着
   量５〜２００ｍｇ／ｍ＾２のクロメート被膜を有し、 その上にカルボキシル基を３〜２０モル％含有するカル
   ボキシル化ポリオレフィン系樹脂１００重量部に対し、
   液体エポキシ樹脂５〜５０重量部と、フッ素樹脂０．５
   〜１５重量部と、シリカ６０重量部以下とを含有し、そ
   の付着量が乾燥重量で０．３〜３ｇ／ｍ＾２である有機
   複合被膜を有することを特徴とする耐食性、溶接性、潤
   滑性、加工後の耐食性、耐指紋性に優れた表面処理鋼板
   。