JPH0347749A - 抵抗溶接可能型制振鋼板 - 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、優れた振動減衰能を有する制振鋼板に係り、
より詳しくは、プレス成形性を左右する接着強度に優れ
、しかもスポット溶接、シーム溶接、プロジェクション
溶接に代表される抵抗溶接性能に特に優れた抵抗溶接可
能型制振鋼板に関する。 （従来の技術） 近年、各種の分野において静音性、静粛性の要求が高ま
ってきた。特に、自動車、家庭電気製品等の原動機を使
用する商品分野或いは建築物に使用される建材用途のよ
うに、外部からの振動、騒音を効果的に抑制する必要の
ある分野では、この振動、騒音エネルギーの吸収に有効
な制振鋼板の適用が積極的に進められている。 このような制振鋼板としては、冷延鋼板、各種めっき鋼
板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、チタン板、更に
は合成樹脂板等を表皮材に使用し、この２枚の表皮板間
に粘弾性高分子樹脂を挾み込んだ、所謂、拘束型の複合
材（制振材料）が適用されている。 しかし、表皮鋼板間に挾み込まれた高分子樹脂は、電気
絶縁体であるため、従来から薄物材を構造部材に適用し
た場合の接合技術として代表的な技術であるスポット溶
接、シーム溶接、プロジェクション溶接等の溶接法をそ
のまま適用できない難点があった。 （発明が解決しようとする課題） 最近、この電気絶縁体である粘弾性高分子樹脂に導電性
を付与するために、鉄粉（特開昭５７−５１４５３号公
報）、ニッケル粉末（特開昭６３−１８８０４０号公報
）等の各種金属粉末や、カーボン粉末（特開昭５７−１
６３５６０号公報）等の導電性物質を添加する方法が広
く採用されつつある。 これらの方法によれば、粘弾性高分子樹脂に導電性が一
応付与されるものの、溶接施工時の溶接不良の発生を未
然に防止するためには、多量の導電性物質の添加が必要
である。しかし、導電性物質の添加量を増すにつれて、
溶接性は安定化し、溶接不良発生率は低減できるものの
、それと共に剪断引張接着強度も低下するという問題が
生じる（「材料とプロセスＪＶｏＱ、１、Ｎｃｉ　５　
講演番号３４５、［鉄と鋼ＪＶｏＵ、６３．Ｎａ１３、
ｐ、３６３参照）。 接着強度の低下は、薄物材の加工法として代表的なプレ
ス加工時に複合板（２枚板）の剥離発生をもたらし、成
形加工ができないという致命的な欠陥となっている。 また、表皮材に各種めっき鋼板を使用した場合には、導
電性物質を添加しても、容易に溶接性の安定化を゛図り
、溶接不良の発生を未然に且つ完全に防止することは困
難であり、制振鋼板の表皮材として、耐蝕性に優れた各
種めっき鋼板を使用した材料の適用部拡大に大きな阻害
要因となっている。 本発明は、上記の従来技術の問題点を解決するためにな
されたものであって、制振性能を低下させることなく、
プレス成形に必要な接着強度を損なうこともないことは
勿論のこと、表皮材にめっき鋼板を使用した場合でも、
抵抗溶接が安定して施工できる抵抗溶接可能型制振鋼板
を提供することを目的とするものである。 （課題を解決するための手段） か＼る目的を達成するため、本発明者等は、先ず、抵抗
溶接時の溶接欠陥の発生する原因と接着強度の低下する
原因を詳細に調査した。その結果、以下のような原因が
あることが判明した。 すなわち、接着強度の低下と溶接不良の発生する原因は
、制振鋼板ラミネート時の接着が不完全であるため、粘
弾性高分子樹脂中に添加した導電性付与物質がラミネー
ト後に１表皮鋼板との間に樹脂を介在させた（巻き込ん
だ）状態のものと、樹脂の介在しないものとが不均一に
存在することにある。特に、表皮鋼板表面部の硬度が高
いめっき鋼板の場合には、樹脂を巻き込み、介在させた
状態で存在している頻度が非常に高いということである
。 このような状態で導電性物質が存在した場合には、抵抗
溶接時の通電初期には、樹脂を介在しない通電回路によ
り電流が流れ、通電に伴う抵抗発熱（ジュール熱）によ
り、樹脂が溶融軟化し、電極の加圧力により樹脂が排除
され、表皮鋼板と導電性物質との間で絶縁破壊を生じ、
スパークを発生することになる。また、表皮鋼板と導電
性物質との間に樹脂を介在させた頻度が高い場合には、
通電初期に通電回路として作用する局部に電流が集中し
、この際のジュール発熱量が表皮鋼板の熱容量を大幅に
上回れば、表皮鋼板が溶融し、内部樹脂の軟化・溶融・
蒸発に伴う鋼板間の内圧上昇に耐えきれず、表皮鋼板に
穴あきが発生する場合も生じる。 これを防止するために、導電性物質の添加量を増してい
くと、表皮鋼板間に樹脂を介在しない安定な通電回路が
増加し、溶接性は安定になると予想される。しかし１本
来の接着強度を付与する鋼板表面と樹脂との接着面積の
減少に伴い、接着に寄与する水素結合の数が減少し、接
着強度が低下する。また、樹脂膜厚さよりも粒子径の小
さい導電性物質を添加した場合には、電極の加圧によっ
ても有効な通電回路を形成することができず、溶接継手
が得られない未通電や、穴アキ等の重大欠陥の発生を引
き起こすことが明らかになった。 したがって、抵抗溶接性の安定化を図るためには、表皮
鋼板間の通電状態を良好にするために、制振樹脂膜厚さ
よりも大きな物質を添加することが望ましいが、ラミネ
ート時に導電性物質のみが変形する場合には、表皮鋼板
と制振樹脂との接着面積の低下をもたらし、接着強度が
低下する。また、表皮鋼板と通電性物質との間に樹脂を
介在させるため、抵抗溶接性はかならずしも安定になら
ない。 以上の原因究明の結果に基づき１本発明者等は、粘弾性
高分子樹脂に粉末状の導電性物質を混合して、抵抗溶接
時に有効な通電回路形成する方法について、前述の従来
技術とは全く異なる角度から研究した結果、従来技術で
は困難であった抵抗溶接可能型制振鋼板の接着強度を損
なうことなく、極めて高い抵抗溶接性の安定化を容易に
し、且つ低コストで製造可能であることを見い出したも
のである。 すなわち、本発明に係わる抵抗溶接可能型制振鋼板は、
２枚の薄鋼板の間に、金属粒子を均一に分散させた粘弾
性高分子樹脂を挾みこんでラミネートされている制振鋼
板において、金属粒子の硬さ（Ｐｈ）と薄鋼板の表面硬
さ（Ｓｈ）の比が０．６≦Ｐｈ／Ｓｈ≦１．１の範囲で
あることを特徴とするものである。 以下に本発明を更に詳しく説明する。 （作用） 本発明による抵抗溶接可能型制振鋼板は、２枚の薄鋼板
の間に、導電性物質として作用する金属粒子が均一に分
散されている粘弾性高分子樹脂がラミネートされている
構造を有している。 薄鋼板としては、この種の用途に用いられる様々な鋼種
が可能であり０通常の冷延鋼板、熱延鋼板、各種めっき
鋼板、ステンレス鋼板等々であり、特に各種めっき鋼板
に最適なものであり、また、その板厚さも特に制限され
ない。 粘弾性高分子樹脂層の厚さは特に制限されないが、１０
〜１５０μ復が好ましく、より好ましくは３０〜８０μ
ｍの範囲である。樹脂膜厚さが１０μｍ未満では、制振
樹脂の制振性能、すなわち。 外部からの振動エネルギーを熱エネルギーに変換し、放
散させる効果が急激に減衰し、制振鋼板本来の特性を発
揮できなくなるので好ましくない。 一方、樹脂膜厚さが１５０μｍを超えても制振性能自体
の低下はないが、樹脂自体の強度不足により、制振鋼板
の加工成形時に鋼板端部にズレ量が大きくなり不利であ
る。 なお、粘弾性高分子樹脂としては、この種の用途に用い
られるポリオレフィン、ポリエステル、酢酸ビニール等
々、種々の材質が可能であることは言うまでもない。 導電性付与物質としては、各種の金属粒子を用いること
ができるが、本発明では１表皮鋼板の表面硬さ（Ｓｈ）
と金属粒子の硬さ（Ｐｈ）との関係を規定したものであ
り、その範囲は０．６≦Ｐｈ／Ｓｈ≦１．１とする。す
なわち、金属粒子の硬さと表皮鋼板の表面硬さとの比が
０．６以上であれば、抵抗溶接時の溶接不良の発生は認
められないが、０．６未満では溶接不良の発生を完全に
は防止できない。またその比が１．１を超えると、溶接
性には問題ないが、制振鋼板の表面に金属粒子の分散模
様が発生し、表面品質の面から好ましくない。 次に添加する金属粒子の硬さについて説明する。 金属粒子の安価な製造法としては、水アトマイズ法があ
る。この方法で製造すると溶融状態の金属゛溶湯から急
冷されて得られるので、アトマイズままでは表面に酸化
膜が厚く存在するため、導電性物質としては使用が難し
い。また急冷組織を持つため、硬さが非常に高く延性が
乏しい。この欠点を回避するため、還元雰囲気中で熱処
理され表面層の酸化膜の還元処理と、金属粒子の硬さ（
強度）の低下と延性改善が図られる。この熱処理条件を
コントロールすることにより、所定の粒子硬さと変形能
を確保することができる。 なお、添加する金属粒子の粒径に関しては、鉄粉の場合
を例にとり説明すると、粉末状のものを使用する場合に
は、一定の粒子サイズのもののみは得られず、常にある
範囲の粒度分布を伴うものである。したがって、ＪＩＳ
Ｚ８８０１の規定に従った篩いを使用して、２ランク異
なるメツシュ範囲の大きさに篩い分は整粒とした粉末を
使用するのが実用的である。 制振鋼板の製造に際しては、予め制振樹脂中にその硬さ
を調整した導電性付与のための金属粒子を均一に分散さ
せた樹脂フィルムとし、この樹脂フィルを２枚の表皮鋼
板（薄鋼板）で挾み込む時。 加熱により樹脂を一度溶融させ、制振樹脂層への空気の
巻き込みを防止するため、樹脂溜まりを生成させる。そ
の後、所定の樹脂膜厚さに金属ロールでラミネートする
場合に、溶融樹脂の反力以上の加圧力を付加した状態で
ラミネートすることにより、導電性物質である金属粒子
が樹脂膜厚さまで変形すると共に、表皮鋼板に噛み込ん
だ状態でラミネートされることにより、金属粒子と表皮
鋼板との接触が非常に良好となり、抵抗溶接性は安定と
なる。また、この時の金属粒子が表皮鋼板に噛み込んだ
状態で存在することが、接着強度に関しては、アンカー
効果として作用し、導電性物質の添加量を増した場合の
接着強度の低下防止に有効に作用するものである（第１
図参照）。 表皮鋼板及び金属粒子共に変形し、アンカー効果を発揮
させるためには、添加する金属粒子の硬さは金属粒子と
直接接触する表皮鋼板表面層の硬さと一定の関係を保つ
必要があり、また添加した金属粒子のラミネート前後の
樹脂膜厚さ方向の粒径比、すなわち、変形量（偏平率）
を少なくとも６％以上、望ましくは２０％以上確保する
ことが好ましい。なお、金属粒子の変形量の上限は特に
規定しないが、常識的に使用される範囲の硬さ１粒径の
金属粒子を用いて常識的な樹脂厚さにラミネートされる
状況を考慮すれば、９０％を超える状況で行われること
はない。 また、接着強度に与える金属粒子のアンカー効果を確保
するためには、ラミネート後の金属粒子の表皮鋼板への
噛み込み量（δ）を樹脂膜厚さ（１）の最低１％以上と
すれば効果がある。しかし、１０％以上も噛み込ませた
状態でラミネートすることは困難であり、また大きく表
皮鋼板に噛み込ませるためには金属粒子の硬さを不必要
に高くする必要があり、プレス成形後の表面状況にも悪
影響を与える。そのため、１０％を上限とするのが好ま
しい。 なお、金属粒子の添加量は、溶接性の安定に必要な最低
量以上とすれば良く、２容量％未滴の添加では溶接不良
の発生を防止できず、また制振性能、接着強度への影響
のない範囲で、最大値は５容量％であり、２〜５容量％
が望まし・い。 また、平均粒子径（ｄ）と制振樹脂膜厚さ（１）の比が
１．２以上であれば、スポット溶接不良の発生は認めら
れない、ｄ／を値が２．５以上になると、剪断接着強度
がやや大きく低下する。したがって、ｄ／を値の上限は
２．５が好ましい。 （実施例） 次に本発明の実施例を示す。 失五籠よ 板厚０　、４　ｍ１ｎｔの連鋳アルミキルド鋼板と、両
面合金化溶融亜鉛めっき鋼板（めっき付着量：４５ｇ／
ｍ２）を使用し、その間に、金属粒子を予め均一に分散
させたポリオレフィン系樹脂をラミネートした。このラ
ミネート鋼板より試験片を採取し、確性試験を行った。 なお、ラミネート条件は以下の通りである。 ■導電性付与物質： （１）水アトマイズ法で製造した純鉄系鉄粉、硬さＨｖ
（０，００５）＝　１１０ （２）　　水アトマイズ法で製造した低合金鋼粉、硬さ
Ｈｖ（０、０Ｏ５）＝　１７３ （３）　　水アトマイズ法で製造した純Ｎｉ粉末、硬さ
Ｈｖ（０，００５）＝１２２ （４）　　ガス還元法で製造した純Ｎｉ粉末、硬さＨｖ
（０，００５）＝２５２ （５）水アトマイズ法で製造した５ＵＳ３０４粉末、硬
さＨｖ（０，００５）＝２２０（６）　　水アトマイズ
法で製造した５ＵＳ３０４粉末、硬さＨｖ（０，００５
）＝４８０■金金属子・粒径：６３〜８７μ脇 ■金属粒子添加量：３．５容量％（一定）■ラミネート
樹脂膜厚さ：５０μ醜（±３μｎ＋）■表皮鋼板表面層
（めっき層）の硬さ Ｈｖ（０，００１）　＝　２６５ 試作したラミネート鋼板より、試験片サイズ３０ｍ＋＋
＋ｗ　Ｘ　１００＋＋ｕｓＱの形状に切断し、１０００
枚のサンプルを採取した。このサンプルを用い、重ね代
３０＋ｍでスポット溶接を行い、スポット溶接性を評価
した。その結果を第１表に示す。 なお、溶接条件は、電極加圧力２００ｋｇｆ、溶接電流
８ｋＡ、通電時間１２サイクルである。スポット溶接性
は、溶接後のスポット溶接試験片の表面状況を観察し、
鋼板表面の穴開き、焼け、未通電等の溶接不良発生率を
集計し、全溶接試験枚数比で溶接不良発生率を求めて評
価した。 第１表より、金属粒子の硬さ（Ｐｈ）と薄鋼板の表面硬
さ（Ｓｈ）の比が０．６≦Ｐｈ／Ｓｈ≦１．１の範囲に
ある本発明例＆２．ＮＱ４〜Ｎα５は、いずれもスポッ
ト溶接性が優れ５表面状況も良好であることがわかる。

【以下余白】

１１礼 板厚０　、４　ｍｍｔの連鋳アルミキルド鋼板と、　Ｚ
ｎ−Ｎｉ合金両面電気めっき鋼板（めっき付着量：２０
ｇ／［１１”）を使用し、その間に、金属粒子を予め均
一に分散させたポリオレフィン系樹脂をラミネートした
。このラミネート鋼板より試験片を採取し、確性試験を
行った。なお、ラミネート条件は以下の通りである。 ■導電性付与物質： （１）水アトマイズ法で製造した純鉄系鉄粉。 硬さＨｖ（０，００５）”　１１０ （２）　　水アトマイズ法で製造した低合金鋼粉、硬さ
Ｈｖ（０，００５）＝　１７３ （３）　　水アトマイズ法で製造した純Ｎｉ粉末。 硬さＨｖ（０，００５）＝　１２２ （４）　　ガス還元法で製造した純Ｎｉ粉末、硬さＨｖ
（０，００５）＝　２５２ （５）　　水アトマイズ法で製造した５ＵＳ３０４粉末
、硬さＨｖ（０，００５）”　２２０（６）水アトマイ
ズ法で製造した５ＵＳ３０４粉末、硬さＨｖ（０，００
５）＝４８０■金金属子・粒径：６３〜８７μｍ ■金属粒子添加量：３．５容量％（一定）■ラミネート
樹脂膜厚さ８５０μｍ（±３μｍ）■表皮鋼板表面層（
めっき層）の硬さ Ｈｖ（０，００１）＝　２６５ 試作したラミネート鋼板より、試験片サイズ３０ｎ＋ｍ
ｗ　Ｘ　１００ｍ＋ｕｌの形状に切断し、１０００枚の
サンプルを採取した。このサンプルを用い、重ね代３０
ｍｍでスポット溶接を行い、スポット溶接性を評価した
。その結果を第２表に示す。なお。 溶接条件並びにスポット溶接性の評価は実施例１の場合
と同じである。 第２表より、金属粒子の硬さ（Ｐｈ）と薄鋼板の表面硬
さ（Ｓｈ）の比が０．６≦Ｐｈ／Ｓｈ≦１．１の範囲に
ある本発明例Ｎα４〜Ｎｏ　５は、いずれもスポット溶
接性が優れ、表面状況も良好であることがわかる。

【以下余白】

去ＩＬジ 板厚０　、４　ｍａ＋ｔの連鋳アルミキルド鋼板と１合
金化溶融亜鉛めっき鋼板表面にＦｅ−Ｚｎ合金を電気め
っきした鋼板（めっき付着量は合金化溶融亜鉛めっき４
０ｇ／ｍ”であり、電気めっき５ｇ／ｍ”である）を使
用し、その間に、金属粒子を予め均一に分散させたポリ
オレフィン系樹脂をラミネートした。このラミネート鋼
板より試験片を採取し、確性試験を行った。なお、ラミ
ネート条件は以下の通りである。 ■導電性付与物質： （１）水アトマイズ法で製造した純鉄系鉄粉、硬さＨｖ
（０，００５）＝　１１０ （２）水アトマイズ法で製造した低合金鋼粉、硬さＨｖ
（０，００５）＝　１７３ （３）水アトマイズ法で製造した純Ｎｉ粉末、硬さＨｖ
（０，００５）＝　１２２ （４）　　ガス還元法で製造した純Ｎｉ粉末、硬さＨｖ
（０，００５）＝　２５２ （５）水アトマイズ法で製造した５ＵＳ３０４粉末、硬
さＨｖ（０，００５）＝２２０（６）　　水アトマイズ
法で製造した５ＵＳ３０４粉末、硬さＨｖ（０，００５
）　＝４８０■金金属子・粒径：６３〜８７μｍ ■金属粒子添加量：３．５容量％（一定）■ラミネート
樹脂膜厚さ８５０μｍ（±３μｍ）■表皮鋼板表面層（
めっき層）の硬さ Ｈｖ（０，００１）＝　２６５ 試作したラミネート鋼板より、試験片サイズ３０ｍｍｗ
　Ｘ　１００ｍｍＱの形状に切断し、１０００枚のサン
プルを採取した。このサンプルを用い１重ね代３０ｍｍ
でスポット溶接を行い、スポット溶接性を評価した。そ
の結果を第３表に示す。なお。 溶接条件並びにスポット溶接性は実施例１の場合と同じ
である。 第３表より、金属粒子の硬さ（Ｐｈ）と薄鋼板の表面硬
さ（Ｓｈ）の比が０．６≦Ｐｈ／Ｓｈ≦１．１の範囲に
ある本発明例Ｎ［１４〜Ｎｃ１５は、いずれもスポット
溶接性が優れ、表面状況も良好であることがわかる。 （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、制振性能を低下
させることなく、しかもプレス成形に必要な接着強度を
損なうことなく、表皮材に各種めっき鋼板を使用した場
合でも、抵抗溶接が安定して施工できる優れた性能の抵
抗溶接可能型制振鋼板を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は接着強度の低下を防止するアンカー効果を説明
する図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）２枚の薄鋼板の間に、金属粒子を均一に分散させ
   た粘弾性高分子樹脂を挾みこんでラミネートされている
   制振鋼板において、金属粒子の硬さ（Ｐｈ）と薄鋼板の
   表面硬さ（Ｓｈ）の比が０．６≦Ｐｈ／Ｓｈ≦１．１の
   範囲であることを特徴とする抵抗溶接可能型制振鋼板。 （２）ラミネート後の金属粒子の偏平率が２０％以上で
   ある請求項１に記載の制振鋼板。（３）ラミネート後の
   金属粒子の表皮鋼板への噛み込み量（δ）と粘弾性高分
   子樹脂膜厚さ（ｔ）の比が１％≦δ／ｔ≦１０％の範囲
   である請求項１又は２に記載の制振鋼板。 （４）金属粒子の粘弾性高分子樹脂への添加量が２〜５
   容量％である請求項１に記載の制振鋼板。