JPH0120058B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はマンガン粉末またはこれとともに防錆
顔料を添加することにより防食性、耐パウダリン
グ性および溶接作業性を改善したジンクリツチ系
の溶接性塗装鋼板に関する。 近年自動車車体の下廻りやドアあるいはこれら
の部材のように著しい腐食環境にさらされる部材
の素材として高防食性表面処理鋼板が要求されて
いる。しかし自動車部材の場合一般に組立に電気
溶接を伴うので、表面処理鋼板としては電気溶接
が可能であること、および防食処理面は部材の裏
面のみに必要とし、表面は冷延鋼板系の外観塗装
をするので、片面は冷延鋼板であることなどが要
求されている。 従来このような表面処理鋼板としては亜鉛系電
気めつき鋼板または溶融亜鉛めつき鋼板などのめ
つき鋼板、あるいはジンクリツチ系塗装鋼板など
の塗装鋼板が使用されていたが、いずれも一長一
短があり、自動車メーカーの要求を満足させるに
は至つていない。 例えば亜鉛系電気めつき鋼板の場合、従来Zn
−Ni系やZn−Fe系合金をめつきしたものやZn層
とNi層とを複層めつきしたものが使用さていた
が、これらの鋼板はプレス加工時めつき層の剥離
やパウダリングの発生が非常に少く、かつスポツ
ト溶接における連続打点可能数がチツプのドレツ
シングなしで5000点にも及ぶなど加工性、溶接性
においては優れている。しかし電気めつき鋼板の
場合一般にピンホールの発生がさけられないの
で、ピンホールを起点とする錆の発生の問題があ
り、かつ電着塗装しても塩水噴霧試験においてふ
くれが発生しやすく、その防食性はジンクリツチ
系塗装鋼板に比べると劣つている。また電着塗膜
の密着性もジンクリツチ系塗装鋼板には及ばな
い。 塗融亜鉛めつき鋼板の場合も同様で、従来Zn
−Fe系やZn−Al系のものが使用されていたが、
この長短は前記亜鉛系電気めつき鋼板と類似して
いた。しかし本鋼板の最大の難点は確実な片面め
つき法がまだ開発されていないことである。この
ため従来片面めつき品の製造はめつき後片面のめ
つき層を機械的に削除することにより行つていた
ため、その製造コストは著しく高価なものとなつ
ていた。 一方ジンクロメタル（商品名）やクロム含有高
耐食性下塗層の上にエポキシ系ジンクリツチ塗料
を塗布した塗装鋼板に代表されるジンクリツチ系
塗装鋼板の場合既存のストリツプ塗装ラインで容
易に片面塗装品が生産でき、亜鉛系電気めつき鋼
板や溶融亜鉛めつき鋼板より優れた防食性を発揮
する。しかし防食性に関してはまだ不十分で鋼素
地に対する著しいガルバニツク作用により鋼素地
との界面で塗膜下腐食を起し、これがブリスター
となつて現れたり、あるいはプレス加工時にパウ
ダリング現象を呈して、そのパウダーがピツクア
ツプされ製品に傷やへこみを生じさせたり、さら
にはスポツト溶接の際チツプ（銅製）と亜鉛粉末
とが合金化して亜鉛粉末がチツプにピツクアツプ
され、連続打点数が劣つたりしていた。 本発明は近年表面処理鋼板として防食性能が穴
あきまで10年以上のものが要求されている点に鑑
み、前記表面処理鋼板のうちでとくに防食性に優
れたジンクリツチ系塗装鋼板の防食性、耐パウダ
リング性および溶接作業性を改善した溶接性塗装
鋼板を提供するものである。 本発明者らは従来のジンクリツチ系塗装鋼板の
上記欠点を改善すべく種々検討を行つた結果、ジ
ンクリツチ塗膜中にマンガン粉末、またはこれと
ともに防錆顔料を添加して亜鉛−マンガンリツチ
塗膜にすれば改善できることを知見した。 本発明はかかる知見に基いてなされたもので、
その要旨とするところは表面を粗化した鋼板上に
クロメート系皮膜を介して亜鉛粉末とマンガン粉
末とを60重量％以上含有する亜鉛−マンガンリツ
チ塗膜が形成されていることを特徴とする溶接性
塗装鋼板にある。 以下本発明を詳細に説明する。 第１図、第２図は本発明の塗装鋼板断面を模式
的に示したもので、１は鋼板、２はこの鋼板１上
に形成されたクロメート系皮膜である。また３は
この皮膜２上に形成された亜鉛−マンガンリツチ
塗膜で、樹脂塗膜中に亜鉛粉末４とマンガン粉末
５とが分散されている。これらの鋼板１、クロメ
ート系皮膜２、および亜鉛−マンガンリツチ塗膜
３は以下のように構成されている。 まず鋼板１であるが、この鋼板１としては通常
表面を粗化した普通鋼冷延鋼板が用いられる。こ
こで鋼板１の表面を粗化させるのは亜鉛−マンガ
ンリツチ塗膜３の密着性を向上させるという一般
的な目的のほか、クロメート系皮膜の形成に塗布
方式の処理液を用いた場合に表面粗度の凹部にお
いてクロメート系皮膜の付着量が多くなるように
して全体の皮膜付着量を増大させ、防食性の向上
をはかるとともに、電気溶接の際溶接機チツプと
凸部との距離が短くなるようにして通電性を向上
させるためである。 この鋼板１の表面粗化は平均表面粗度Rzで４
〜20μが適当である。これは4μ未満であると亜鉛
−マンガンリツチ塗膜３の密着性が低下し、加工
時にパウダリングや剥離が生じやすくなり、逆に
20μを超えると塗膜面に肌荒れが生じ、防食性や
外観を低下させるからである。このような表面の
粗化は従来一般的に行われている方法、例えばダ
ルスキンバスやシヨツトブラストなどで形成した
ものでよい。 クロメート系皮膜２は反応型クロメート処理
（例えばクロム酸単味のものやそれにエツチング
剤を添加したもの）、ノーリンスの塗布型クロメ
ート処理、あるいは電解クロメートなど公知のク
ロメート処理法で形成したものでよい。しかし
種々検討してみると下記の組成のような塗布型ク
ロメート処理液によるのが防食、塗膜密着性上好
ましい。 処理液１ (a) 40〜50％が３価状態に還元されている三酸化
クロム10重量部 (b) リン酸（100％H₃PO₄）３〜４重量部 (c) ポリアクリル酸４〜５重量部 (d) アクリルエマルジヨン重合体固形分17〜20重
量部 (e) 水溶液にするための水200〜4000重量部 処理液２ 前記処理液１の組成において、(a)の三酸化クロ
ムが６価クロムのすべてまたは一部が３価の状態
に還元され、６価クロム量／３価クロム量の比が
０〜2.3になつた処理液。 本発明の場合クロメート系皮膜２の付着量管理
は皮膜に含有される全クロム量で行い、その全ク
ロム量が10〜50mg／m²になるようにする。これは
10mg／m²未満であると防食性が乏しくなり、また
塗膜密着性も安定せず、常に良好な密着性が得ら
れないからである。一方50mg／m²を超えると防食
性は向上するが、塗膜密着性が低下してプレス加
工などで剥離しやすくなる。 亜鉛−マンガンリツチ塗膜３は亜鉛粉末４とと
もにマンガン粉末５を含有させることにより防食
性、加工時の耐パウダリング性および電気溶接時
のピツクアツプを改善させたものである。 マンガンは電気化学的に亜鉛より卑であるの
で、亜鉛に対してはガルバニツク作用を有し、亜
鉛の溶出を保護する。またマンガンは腐食環境下
におかれた場合防食性のあるマンガン酸化物や水
酸化物を生成し、この腐食生成物がマンガン自体
の溶解を抑制する。従つて亜鉛−マンガンリツチ
塗膜３は犠性的防食作用と不働態的防食作用を有
し、これらの両面から防食性を向上させる。さら
にマンガンにはこれらの防食作用のほか、亜鉛の
鉄に対する過剰な自己消費的ガルバニツク作用を
自己のガルバニツク作用で緩和し、亜鉛が必要以
上溶出するのを抑制する作用もある。 またマンガン粉末５は亜鉛より高硬度であるの
で、亜鉛粉末単独の場合より加工時のパウダリン
グ性が改善される。 さらにマンガンは亜鉛より高融点であるので、
溶接時にチツプと合金化しにくく、ピツクアツプ
は抑制される。 本発明の場合この亜鉛−マンガンリツチ塗膜３
中の亜鉛粉末４とマンガン粉末５との含有割合は
亜鉛粉末／マンガン粉末＝２／98〜98／２になる
ようにする。これは亜鉛粉末４が両粉末合計の２
重量％未満であると亜鉛のガルバニツク作用が発
揮されず、防食性が低下してしまい、逆にマンガ
ン粉末５が２重量％未満であるとマンガン粉末５
による前記のような効果が小さくなるからであ
る。 塗膜のこれらの合計含有量は60重量％未満であ
ると通電性が悪くなり、防食性も低下するので、
60重量％以上にする。しかし91重量％を超えると
塗膜密着性も低下していき、またパウダリングも
生じやすくなるので、上限は91重量％以下にする
のが好ましい。 塗膜を形成する樹脂として最良のものはエポキ
シ系樹脂であつて、その中でもとくに分子量１〜
10万の直鎖構造のものがよい。膜厚はあまり薄い
と防食用の金属粉末含有量が少くなつて防食性が
低下し、逆に厚くなりすぎると加工性が低下する
ので、５〜50μが適当である。 本発明の場合このように塗膜中に亜鉛粉末４と
マンガン粉末５とを含有させることにより従来の
ジンクリツチ系塗装鋼板の欠点は改善されるが、
さらに防食性を改善するのに防錆顔料６を添加す
ることも可能である（第２図）。一般塗料の塗膜
の場合も防錆顔料添加により塗膜の防食性を改善
することが行われるが、その防食作用は防錆顔料
自体の防食作用によるものである。しかし本発明
の場合はこのような防食作用とともに亜鉛の過剰
溶出を抑制し、鋼素地防食に必要な分だけ亜鉛を
溶出させるという作用が期待できる。 ここの防錆顔料の添加量は0.2〜５重量％が適
当で、0.2重量％未満であると添加効果が少い。
逆に５重量％を超えると防錆顔料がクロム酸塩で
ある場合クロムが溶出することがある。 本発明の塗装鋼板の製造は鋼板を素材として着
色亜鉛鉄板の製造の要領で可能である。この場合
亜鉛−マガンンリツチ塗膜の樹脂としてエポキシ
系樹脂を用いた場合、その焼付けは板温200〜260
℃で10〜80秒間行えばよい。 実施例 板厚0.8mmの冷延鋼板にダルスキンパスを施し
てRz20μの表面粗度を形成した後脱脂して表面を
清浄にしてその表面にロールコートにより塗布型
クロメート処理を塗布して全クロム量40mg／m²の
クロメート系皮膜を形成した。その後この皮膜の
上に亜鉛粉末とマンガン粉末またはこれらに防錆
顔料を添加した亜鉛−マンガンリツチ塗膜（いず
れも乾燥塗膜厚20μ）を形成した。第１表、第２
表にこれらの塗膜の組成と性能との関係を示す。
なおクロメート系皮膜と亜鉛−マンガンリツチ塗
膜の形成は次の条件によつた。 (1) クロメート系皮膜形成条件 三酸化クロム酸10重量部、リン酸３重量部、
ポリアクリル酸５重量部、アクリルエマルジヨ
ン重合体固形分18重量部、水2000重量部、
Cr⁺⁶／Cr⁺³＝1.4からなる塗布型クロメート処
理液をロールコート法で塗布。 (2) 亜鉛−マンガンリツチ塗膜形成条件 ロールコート法により塗装後250℃（板温）
で60秒間焼付。

【表】

【表】 また塗膜性能は次の要領で調査した。 (1) 塗膜密着性 JIS・Ｇ・3312の着色亜鉛鉄板の試験法に準
じて折曲げ試験を行つた。折曲げ試験は曲げ内
側の間隔数０枚（0t）、１枚（1t）、２枚（2t）
で180度密着折曲げ加工を行つた後加工部塗膜
にセロテープを貼付け、それを急激にひきはが
すセロテープ剥離を行い、次の基準により評価
した。

【表】 (2) 耐パウダリング性 試験片をブランク径360mmに切断後防錆潤滑
油（オイルコートZ2、出光興産製）を塗布し
て300トン油圧プレス機によりポンチ径200mm、
ポンチR13mm、ダイスR4mm、絞り高さ65mm、
全しわ押え22トンの条件で塗面が外側になるよ
うにして円筒深絞り試験を行い、試験後ダイス
金型に付着したパウダーを研摩紙でこすりと
り、その量を目視で評価して次の基準で評価し
た。

【表】 (3) 防食性 試験片にあらかじめナイフによるクロスカツ
トと、4tの180度密着折曲げとを行つたものと、
前記耐パウダリング性において深絞り試験した
ものをJIS・Ｚ・2371に基いてそれぞれ1000時
間および240時間試験し、次の基準により評価
した。

【表】

【表】 (4) 溶接性 下記の溶接条件でスポツト溶接を行つた後引
張試験を行い、引張せん断強度350Kgｆ未満の
ものの発生率と一定溶接条件での連続打点数を
調査した。 引張せん断強度の溶接条件は下記の３条件で行
い、連続打点数の溶接条件は4.5φ−CFの電極を
用いて加圧力250Kg、通電時間（サイクル）12、
電流7500Aで行つた。そして後者の場合は100打
点毎に引張せん断強度を求め、その強度が
RWMAに示す許容下限値より低くなつた時点を
電極の寿命とした。

【表】

【表】 第１表より亜鉛粉末とともにマンガン粉末を含
有させると亜鉛粉末単味より防食性は向上し、か
つ少い含有量でもつて同等以上の溶接性を得るこ
とができ、パウダリングも減少することがわか
る。また第１表と第２表を比較すると防錆顔料の
添加により防食性がさらに向上することがわか
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の塗装鋼板の模式断面
図である。 １……鋼板、２……クロメート系皮膜、３……
亜鉛−マンガンリツチ塗膜、４……亜鉛粉末、５
……マンガン粉末、６……防錆顔料。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面を粗化した鋼板上にクロメート系皮膜を
   介して亜鉛粉末とマンガン粉末とを合計60重量％
   以上含有する亜鉛−マンガンリツチ塗膜が形成さ
   れていることを特徴とする溶接性塗装鋼板。 ２ 亜鉛粉末／マンガン粉末の比が２／98〜98／
   ２で、塗膜中の両粉末合計含有量が60〜91重量％
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の溶接性塗装鋼板。 ３ 亜鉛−マンガンリツチ塗膜中に防錆顔料が添
   加されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の溶接性塗装鋼板。