JPS6365087A - 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、溶接性、加工性、耐食性の優れたジンクリッ
チ塗装鋼板に関するものである。

〈従来技術とその問題点〉 現在、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。ところが、自動車の腐食の面からは、塩水による苛
酷な腐食環境にさらされており、特に自動車の車体の下
回り等の袋構造を有する塩水の溜りやすい部位に対する
防食対策として、自動車メーカーでは、車体構造および
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、上記塗装鋼板をプ
レス成形→組立て→塗装する工程から成り、自動車用鋼
板の性能としては、プレス作業性の面から、加工性、車
体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使用されているジンクリッチ
塗装鋼板は、８０胃し％以上の亜鉛粉末を含有し、塗膜
厚が１２〜１７μｍのジンクリッチ被膜層を有する。

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、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、塗料中の亜
鉛粉末が８０ｗｔ％以上と高配合量であること、塗膜厚
が約１５μｍと厚いため、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Ｉｌ！２厚がＪ９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、塗膜の
導電性を増しているが、膜厚が厚いため有機物付着によ
る電極表面の電気抵抗の増加に伴なう電極の消耗が速く
、連続スポット溶接性としても不十分である。

以上のような従来の塗装鋼板の欠点を改善するため、本
発明者等は、すでに特開昭６０−１０５５３５号で、ク
ロム系可溶性防錆顔料および二硫化モリブデンを所定量
有するジンクリッチ塗料を用いることにより、溶接性、
加工性、耐食性に優れた塗装鋼板を開示した。

また、特願昭６０−１４６４１６号において、オルガノ
シリカゾルおよびクロム系防錆顔料を所定量有するジン
クリッチ塗料を用いた溶接性、加工性、耐食性に優れた
塗装鋼板をも開示した。

しかし、これらの塗装鋼板に対する要求はさらに厳しく
なっており、より高品質の塗装鋼板が望まれている。

〈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〉 本発明者らは、鋼板上にクロメート処理被膜層と亜鉛粉
末を６５〜８０ｗｔ％含有するジンクリッチ塗膜層から
成る塗装鋼板において、素材鋼板として亜鉛系めっき鋼
板、クロメート処理剤への添加剤について鋭意研究を重
ねた結果、耐食性、溶接性、加工性をバランスよく発揮
させるためには表面のジンクリッチ塗膜層の改良にはお
のずと限界があり、加工性の更なる向上のためには、亜
鉛系めっき鋼板とジンクリッチ塗膜層の密着性改良が有
効であることを見出し、本発明に至った。

すなわち、本発明は、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき銅板上に、
シランカップリング剤および／またはチタンカップリン
グ剤を添加したクロメート被膜層と、さらにその上にジ
ンクリッチｆｆｈ層とを形成して成る塗装鋼板において
、 ■前記″Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき層は、Ｎｉ含有量が５〜
２０ｗｔ％、めっき付着量が５〜３０　ｇ／ｍ″であり
、 ■前記クロメート被膜層は、 ＳｉＯ□またはＴｉｎ２換算でＣｒｙ３換算のクロム量
に対して５〜５０ｗｔ％の、クロメート処理液に対し相
溶性のシランカップリング剤および／またはチタンカッ
プリング剤を含有するクロメート処理液を塗布乾燥して
なり、 ■前記ジンクリッチ塗膜層は、Ｚｎ粉末の含有量が塗料
不揮発分に対して６５〜８０ｗｊ％であるジンクリッチ
塗料を塗布乾燥してなり、膜厚３〜１０μｍ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羽根
を提供するものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

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、犠牲防食性を有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
て塗膜剥離を引き起し、防食性能が低下することがわか
った。

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、耐食性の侵わたジンク
リッチ塗装鋼板が得られた。

本発明で用いるＺｎ−Ｎｉめっき鋼板は、Ｎｉ含有量が
５〜２０ｗし％が好ましい。Ｎｉ含有量が５ｗｔ％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宵ｔ％を超えると、亜鉛による犠牲防食効果が小
さくなる。一方、めっき何者量については、５〜３０　
ｇ／ｒｒ？が好ましい。５　ｇ／ｍ″未満では十分な防
食効果がなく、３０ｇ／ｒｎ２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合金めつき鋼板を素
材鋼板として使用し、その上にシランカップリング剤お
よび／またはチタンカップリング剤を含有するクロメー
ト処理を施し、さらにジンクリッチ塗料を塗布するもの
である。

本発明で用いるクロメート処理液は、塗布型クロメート
処理液で、一般に（１）式で表されるシランカップリン
グ剤、（２）式で表されるチタンカップリング剤を添加
することにより本発明の塗装鋼板の加工性、耐食性が向
上する。

（１）ｘ４．、ｎ−５ｉ（ＯＲ）１ｎ＝０〜４（２）　
ｘ４−ｎ−Ｔｉ（ＯＲ）ｎｎ　＝Ｏ〜４ｎは整数 Ｘ：有機質と反応する官能基 （ビニル基、エポキシ基、メルカプ ト基、クロル基等） ０Ｒ：加水分解可能な基（メトキシ基、エトキシ基等） Ｓｉ（ＯＲ）。

Ｔｉ　（ＯＲ）。：無機材質と反応する官能基このよう
なカップリング剤は同一分子内に親油性および親水性の
異なる二種の官能基を有することにより、有機樹脂と無
機物とのなかだちの役目を果たし、相互の結合を強化す
る機能を有することが知られている。そこで、上記カッ
プリング剤をクロメート処理液に添加することにより、
クロメート被膜とジンクリッチ塗膜間の結合が強固にな
り加工性が向上するとともに、耐食性が向上する。

一般に、加工性を向上させるためには、導電性顔料の含
有量を減少させるか、膜厚を減少させる等の対策が有効
であるが、耐食性、溶接性とのバランスを考慮すると、
加工性向上には、このようなトップのジンクリッチ塗膜
の改良には自ずと限界がある。そのため、加工性の更な
る向上のためには、クロメート被膜層とジンクリッチ塗
膜層の密着性改良か有効である。すなわち、上述のよう
なりロメート処理層の改良が必要である。

そこで本発明では、これらのカップリング剤について検
討した結果、以下に示す分子構造のものは、クロメート
液中への溶解性（相８性）および液安定性が良好でかつ
格段に加工性および耐食性を向−ヒさせることが明らか
となった。

前述のカップリング剤のうち特に好ましくは、Ｘ：ビニ
ル基、メルカプト基、メチル基、エポキシ基、クロル基 Ｒ：メトキシ基 である以下の構造のものである。Ｘとして、アミノ基を
含有するカップリング剤は一般によく知られているが、
クロメート液と反応し、増粘するので、ここでは用いら
れない。

（２）　ｌｌ５ｃＩＩ□ＣＩｈＣＨ２Ｓｉ　（ＯＣＩＩ
３）　３（３）　Ｃ１ｌ＋Ｓｉ　（０に１１３）　３（
４）　　ｅｌｌ　□　−Ｇ＋１−（：Ｈ２ＱＣ）ｌ　２
Ｃ：Ｈ２０Ｈ□Ｓ　ｉ　（ＯＣＨ３）　３（５）　　Ｃ
１・ｅｌｌ、（：１１２ｅｌｌ□Ｓｉ　（ＯＣ１１３）
３（６）　　ＣＨ２＝　　ＣＨ３１（ＯＣＩＩ３）３（
７）　Ｔｉ（叶）　２　［０Ｃｔｌ　（ＣＨｓ）　ＣＩ
）ＯＨ］　２クロメート処理液中のカップリング剤の添
加全は５ｉ０２またはＴｉｅ２換算でＣｒｙ３換算のク
ロム量に対して５〜５０ｗｔ％とする。５ｗｔ％未満で
は加工性および耐食性が不十分であり、５０胃し％超で
は、クロメートとカップリング剤の相溶性が悪くなり、
クロメート塗布が均一にできなくなるからである。

このようなりロメート処理液をロール等により塗布した
後、板温約６０〜１５０℃で乾燥して、クロメート被膜
層を鋼板上に形成させる。

クロム付着量としては、１０〜５０ｍｇ／ｍ２が望まし
い。１０　ｒａｇ／　ｒｎ”未満では目的とする耐食性
が得られず、５０　ｏｒｇ／　ｍ″を超えると、加工性
、溶接性が低下してくる。

さて上記クロメート被膜上にジンクリッチ塗膜層を形成
するために本発明で用いるジンクリッチ塗料は６５〜８
０胃し％の高配合量の亜鉛粉末を含有する有機系の一般
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、他の樹脂でもさしつ
かえない。このようなジンクリッチ塗料を用いた鋼板で
は、塗膜中の亜鉛粒子同志の接触が保たれ、塗膜自体が
導電性を有し、電気化学的防食効果も有効に働き、溶接
性、耐食性の面からは有利である。しかし、加工性の而
からは塗膜の伸びが悪くなり問題があった。

そこで、本発明においては、塗膜中の亜鉛粉末の配合量
を塗料不揮発分に対し６５〜８０ｗｔ％に維持し、加工
性を改良するために塗膜厚を３〜１０μｍと薄くする。

亜鉛粉末の配合量が６５ｗｔ％未満では溶接性が悪くな
り、８０ｗｔ％を超えると加工性が悪くなる。塗膜厚が
３μｍ未満では均一な塗膜を得ることが困難で耐食性も
劣り、１０μｍを超えると加工性だけでなく溶接性も低
下する。亜鉛の平均粒子径は、好ましくは３〜２０μｍ
とするのが良い。塗膜厚に対し亜鉛平均粒子径を大きく
すると、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。

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０．８１１１１１１のＺｎ−Ｎｉめっき鋼板上に、
クロム酸を主体とし、第１表に示したカップリング剤を
含む塗布型クロメート処理液をロールコータ−で塗布し
、１５０℃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
した組成のジンクリッチ塗料をロールコータ−で塗布し
、２７０℃で９０秒焼き付けて試料を作製した。これを
第１表にまとめて示す。

（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３０Ｘ１００ｍｍの試験片に溶接し、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：塗装面−冷延面 加圧力：２００ｋｇ 電　　　流：　８．５　ＫＡ 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６９ｍｍφ、ダイス径３３ｆｆＩＩＩＩφで
、２５ｍｍ高さ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、以下のように被膜層ｆ
ｉｆｆｉで加工性を評価した。

剥Ｍ量＝（ブランクの重量） −（剥離後のカップ重量） 加工性評価　◎：　被膜剥離量　３ｍｇ以下Ｏ：　被１
摸剥重量　３〜５ｍｇ △：　被膜剥離量　５〜２０ｍｇ Ｘ：　被膜剥重量　２０ｍｇ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、塩水噴震４時間、乾燥（
６０℃）２時間、湿潤（５０℃、Ｒ８９５５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（１００サイクルでの赤錆発生状態）◎：赤
錆発生面積率　　　　　　Ｏ％ Ｏ：赤錆発生面積率　　　　１〜３％ △：赤錆発生面積率　　　　３〜５％ ×：赤錆発生面積率　　　　　　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。第１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
おいて優れている。

比較例 別に比較として、クロメート処理液中のカップリング剤
の■比が本発明の範囲外のものく比較例１〜４）、カッ
プリング剤がクロメート処理液と相溶性を持たないもの
く比較例５．６）、　Ｚｎ−Ｎｉめっき鋼板が本発明の
範囲外のものく比較例７゜８．１０）、クロム付着量が
多すぎるものく比較例９）を実施例と同様に作製し、同
様の性能試験を行った。

また、比較として下記に示すクロメート処理液およびジ
ンクリッチ塗膜を用いて特開昭６０−１０５５３５号に
開示した塗装鋼板を作製しく比較例１１〜１５）、実施
例と同様の性能試験を行った。

クロメート処理液組成 りロム酸　　　　　　　　　　　　　　４２ｇ亜鉛粉末
　　　　　　　　　　　　１６０ｇジンクポタジウムク
口メート（に２０・４ＣｒＯ：＋・４ＺｎＯ−３１１２
０、ＺＰ（：と略称する）　　　　　　０〜２４ｇコハ
ク酸イミド　　　　　　　　　　　６．０ｇキサンタン
ガム　　　　　　　　　　　１．５ｇ水　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１ｇジンクリ
ッチ塗膜 クロム系防錆顔料−Ｚ　Ｐ　Ｃ２〜６ｇ二硫化モリブデ
ン（ＭｏＳ２）　　　０．２〜０．８　ｇＺｎ粉末（Ｚ
ｎ）　　　　　　　　　　　７０〜８５ｇエポキシ樹脂
　　　　　　　　　１２．８〜２３．２ｇ但し第１表に
示すカップリング剤は、 （２）　ｌｌ５（：ＩＩ□ＣＩ＋２（：Ｈ２Ｓ１　（０
に１１３）　３（３）　ＣＩｌ＋Ｓｉ　（ＯＣＨ３）　
３（４）　ｅｌｌ□−Ｃ１ｆ−ＣＨ２０（：１１２（：
８２Ｃ＋１２Ｓｉ（ＯＣ＋Ｉ＋）ｔ（５）　　　ＣＩＬ
　　・Ｇ１１２Ｃ８２Ｃ１１２Ｓｉ　（ＯＣＨ３）　３
（６）　Ｃ１１２−Ｃｌｌ５Ｉ　（０（：１１３）　３
（７）　Ｔｉ（Ｏｌｌ）２［０ＣＨ（ＣＨ３）（：ＯＯ
Ｈ１２（８）　Ｎ１１２Ｃ１１□（：＋１２Ｎ）ｌ（：
ＩＩ□Ｃｌ２ＣＨ２Ｓｉ　（０（：）１３）３である。

〈発明の効果〉 本発明の塗装鋼板は、所定のＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼板
と、シランカップリング剤またはチタンカップリング剤
を所定量含有するクロメート被膜層と、面沿粉末の含有
量と膜厚が所定量であるジンクリッチ塗膜層との組合せ
によって、溶接性、耐食性の優れたジンクリッチ塗膜層
とＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼板との密着性が向上し、加工
性が非常に高い。

本発明の塗装鋼板は、溶接性、加工性、耐食性が優れて
いるので、自動車鋼板等として、プレス成型−溶接−塗
装等の作業性が良く、耐食性も高い。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき鋼板上に、シランカップリ
   ング剤および／またはチタンカップリング剤を添加した
   クロメート被膜層と、さらにその上にジンクリッチ塗膜
   層とを形成して成る塗装鋼板において、 ［１］前記Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき層は、Ｎｉ含有量が５
   〜２０ｗｔ％、めっき付着量が５〜３０ｇ／ｍ＾２であ
   り、 ［２］前記クロメート被膜層は、 ＳｉＯ＿２またはＴｉＯ＿２換算でＣｒＯ＿３換算のク
   ロム量に対して５〜５０ｗｔ％の、クロメート処理液に
   対し相溶性のシランカップリング剤および／またはチタ
   ンカップリング剤を含有するクロメート処理液を塗布乾
   燥してなり、 ［３］前記ジンクリッチ塗膜層は、Ｚｎ粉末の含有量が
   塗料不揮発分に対して６５〜８０ｗｔ％であるジンクリ
   ッチ塗料を塗布乾燥してなり、膜厚３〜１０μｍ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。