JPH08257496A - 端面耐食性に優れた自動車用塗装鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】鋼板の両面に亜鉛系めっき皮膜を有し、その上
にクロメート皮膜（付着量がＣｒに換算して１０〜１５
０ｍｇ／ｍ² ）を有し、その上に塗料の固形分総重量に
対して１０〜６０重量％のクロム系防錆顔料と、同じく
０．５〜２０重量％の水溶性有機インヒビターを含有す
る厚みが５〜２０μｍの下塗り皮膜を有し、更にその上
に厚みが５〜３５μｍの上塗り皮膜を有する自動車用塗
装鋼板。 【効果】端面耐食性に著しく優れ、しかも、重要な性能
である加工性等の劣化も伴わず、自動車用塗装鋼板とし
て極めて好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、優れた端面耐食性を有
する自動車用塗装鋼板に関する。

【０００２】

【従来の技術】塗装鋼板は表面に予め塗装が施された鋼
板であって、ユーザーに引き渡された後、成形加工が施
され、そのまま製品として使用されるものであり、冷蔵
庫、洗濯機、電子レンジ等の屋内で使用される家電製品
や、自動販売機、エアコン屋外機等の屋外で使用される
家電製品等の素材として多用されている。

【０００３】一方、自動車車体に用いられる鋼板は、近
年の防錆能の向上に対する要求の高まりに応えるため、
通常、めっきや有機複合被覆（クロメートと、その上層
の厚みが１μｍ程度の有機被覆）が施されているが、最
終製品に至るまでに、自動車メーカーによる塗装が行わ
れる。すなわち、現行の自動車車体の場合、プレス加
工、溶接等の成形工程の後に、電着塗装による下塗り
（厚み２０μｍ程度）、吹き付け塗装による中塗り（厚
み３０〜４０μｍ程度）、および同じく吹き付け塗装に
よる上塗り（厚み３０〜４０μｍ程度）の３コートが施
されるのが通常である。

【０００４】ところが、近年、自動車製造時のコスト低
減や工程削減が積極的に推進されるようになるに伴い、
自動車車体用の鋼板についても、塗装鋼板を使用し、電
着塗装、さらには、中塗り塗装をも省略しようという検
討がなされるようになった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】塗装鋼板は、前述した
ように、ユーザーに引き渡された後、打ち抜き、折曲
げ、絞りなどの加工が施され、そのまま製品の外観を構
成することになる。したがって、加工後に塗装を施すポ
ストコート材に比べて端面の露出率が高く、端面耐食性
に優れていることが要求される。

【０００６】特に、自動車車体に使用される場合、その
腐食環境の厳しさは家電製品に使用される場合とは比べ
ものにならず、通常の塗装鋼板よりはるかに高いレベル
の端面耐食性が必要とされる。

【０００７】一般に、塗装鋼板の端面耐食性を向上させ
る手段としては、下塗り塗膜（プライマー）中の防錆顔
料量を増やす方法が採られるが、防錆顔料の含有量が増
すと下塗塗膜の加工性が低下し、ひいては塗装鋼板全体
としての加工性も低下するので、高度のプレス成形性も
要求される自動車車体用の塗装鋼板の端面耐食性の向上
対策には適さない。

【０００８】また、本出願人は、特願平５−２４１５３
０号で、プライマー中にアルキン類、アルキノール類、
アミン類もしくはその塩、チオ化合物、複素環化合物、
ポリカルボン酸化合物もしくはその塩、芳香族カルボン
酸化合物もしくはその塩、およびリグニンスルホン酸も
しくはその塩から選ばれた少なくとも１種の化合物を添
加して耐食性を向上させた樹脂被覆金属板を提案した。
この金属板は塩水噴霧試験において優れた耐食性を有す
るが、実際に自動車車体が曝される過酷な腐食環境にお
いては、未だ不十分なレベルである。

【０００９】本発明は上記の課題に鑑みなされたもの
で、耐食性、特に端面耐食性に優れるとともに、良好な
加工性を有する自動車用塗装鋼板を提供することを目的
とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、自動車車
体のように厳しい腐食環境に置かれる塗装鋼板の端面耐
食性について調査ならびに改善方法の検討を綿密に行っ
た結果、腐食抑制効果を有する有機インヒビターのなか
でも、特に水溶性の高いものをクロム系防錆顔料と併用
して、プライマー皮膜中に含有させた場合、両者の相乗
効果で端面耐食性が飛躍的に向上することを見出し、本
発明をなすに至った。

【００１１】本発明の要旨は、下記の自動車用塗装鋼板
にある。

【００１２】鋼板の両面に亜鉛系めっき皮膜を有し、そ
の上に付着量がＣｒに換算して１０〜１５０ｍｇ／ｍ²
のクロメート皮膜を有し、その上に塗料の固形分総重量
に対して１０〜６０重量％のクロム系防錆顔料と、同じ
く０．５〜２０重量％の水溶性有機インヒビターを含有
する厚み（乾燥皮膜厚）が５〜２０μｍの下塗り皮膜を
有し、更にその上に厚みが５〜３５μｍの上塗り皮膜を
有することを特徴とする端面耐食性に優れた自動車用塗
装鋼板。

【００１３】

【作用】以下、本発明の構成要件と作用効果について詳
細に説明する。

【００１４】本発明は、上記のように、両面にめっきが
施された鋼板を母材として、その上、すなわち両面に、
下層から順にクロメート皮膜（第１層）、クロム系防錆
顔料と水溶性有機インヒビターとを含有する下塗り皮膜
（第２層）および上塗り皮膜（第３層）を有する塗装鋼
板であって、その特徴は、第２層の下塗り皮膜中にクロ
ム系防錆顔料と水溶性有機インヒビターとが同時に含ま
れている点にある。なお、両面にめっき皮膜を有する鋼
板を母材とするのは、片面のみのめっきでは端面耐食性
が不十分だからである。

【００１５】めっきの種類としては、溶融亜鉛めっき、
合金化溶融亜鉛めっき、溶融亜鉛−アルミニウム合金め
っき等の溶融めっきや、電気亜鉛めっき、亜鉛−ニッケ
ル合金めっき、亜鉛−コバルト合金めっき、亜鉛−クロ
ム合金めっき、亜鉛−鉄合金めっき等の電気めっきが好
適である。特に、端面耐食性の観点からは、犠牲防食能
のあるめっきが好ましい。また、めっき付着量として
は、片面あたり３０〜１２０ｇ／ｍ² 程度が好ましく、
加工性も考慮すれば、３０〜９０ｇ／ｍ² が好ましい。

【００１６】（１）クロメート皮膜（第１層） 塗装鋼板の母材は塗膜密着性と耐食性向上のためにクロ
メート処理が施されている必要がある。クロメート皮膜
の付着量は、少ないと前記の効果が十分ではなく、多い
と加工性が低下するので、金属クロム（Ｃｒ）に換算し
て１０〜１５０ｍｇ／ｍ² であることが必要である。

【００１７】クロメート皮膜は、塗布型、反応型、電解
型のいずれの方法により形成されたものであってもよい
が、塗布型クロメート皮膜が耐食性に特に優れており、
好ましい。

【００１８】（２）下塗り皮膜（第２層） 樹脂 下塗り皮膜を構成する樹脂は、ポリエステル系、エポキ
シ系、アクリル系、ウレタン系等、通常の下塗り塗料に
用いられる樹脂であればよく、特に限定されることはな
い。

【００１９】クロム系防錆顔料 下塗り皮膜に含まれるクロム系防錆顔料としては、クロ
ム酸ストロンチウム、クロム酸バリウム、クロム酸亜
鉛、クロム酸鉛、塩基性クロム酸鉛、酸化クロム等が好
適である。含有量は、少ないと端面耐食性向上効果が十
分ではなく、多すぎると加工性の低下が著しくなるの
で、下塗り塗料の固形分総量に対して１０〜６０重量％
であることが必要である。

【００２０】このクロム系防錆顔料の腐食抑制作用は、
下塗り皮膜中にあって、塗膜と合体し緻密で非透水性の
膜を形成したり、腐食が進行しにくいアルカリ性の雰囲
気をもたらし、また、クロム酸イオン等を少量ずつ供給
し続けて金属（鋼）表面を不動態化したり、金属（鋼）
表面における局部電池の発生を抑制したりすることによ
るものと考えられる。

【００２１】水溶性有機インヒビター 下塗り皮膜にクロム系防錆顔料とともに含まれる水溶性
有機インヒビターは、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン
等の炭素数５〜９程度の脂肪族鎖状アミン類、メチルメ
ルカプタン、エチルメルカプタン等のチオール類、ピリ
ジン、ベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾール、フラ
ン等の複素環境化合物、クエン酸、コハク酸、マロン酸
等のポリカルボン酸、安息香酸、サリチル酸等の芳香族
カルボン酸化合物等であればよい。なお、アミン類およ
びカルボン酸類については、その塩であってもよい。す
なわち、アミン類の場合にはその酸付加塩（例えば、硫
酸塩、塩酸塩など）、ポリカルボン酸や芳香族カルボン
酸については、その金属塩（例えば、アルカリ金属塩、
亜鉛塩など）やアンモニウム塩が使用されたものであっ
てもよい。

【００２２】リグニンスルホン酸またはその塩も、端面
耐食性を高める上で上記の化合物と同等もしくはそれ以
上に有効である。

【００２３】有機インヒビターが水溶性であることが必
要な理由は、後述するように、顕著な防錆効果の発現の
ためには、水に溶解してクロム酸イオンとともに鋼板の
端面に供給される必要があるからである。

【００２４】これらの水溶性有機インヒビターの含有量
は、下塗り塗料の固形分総量に対して０．５〜２０重量
％であることが必要である。０．５重量％より少ない
と、十分な耐食性向上効果が得られず、一方、２０重量
％を超えると、下塗りの有機樹脂皮膜の緻密度（架橋
度）が低下し、その結果耐食性が劣化する。より好まし
い範囲は、１〜１０重量％である。

【００２５】なお、これらの有機インヒビターを下塗り
樹脂皮膜中に含有させるには、下塗り塗料液に予め所望
のインヒビターを溶解または分散させておき、通常用い
られる方法で塗装、焼付を行えばよい。

【００２６】水溶性有機インヒビターが下塗り皮膜中に
含まれる効果の特徴は、クロム系防錆顔料とともに含有
されることにより、それぞれ単独で含まれる場合には得
られない顕著な端面耐食性向上効果が発揮されることに
ある。この相乗効果の詳細な機構は明らかではないが、
上述したクロム系防錆顔料による鋼板端面へのクロム酸
イオンの供給の際、水溶性であるために有機インヒビタ
ーもクロム酸イオンとともに供給され、腐食の抑制に寄
与するものと推察される。

【００２７】架橋剤 前記の樹脂は、単体では耐沸水性、密着性等が十分で
ないため、通常は架橋剤と反応させて使用する。本発明
の塗装鋼板においても、下塗り皮膜は樹脂と架橋剤との
架橋反応により形成された皮膜である。架橋剤は、通常
の塗料に用いられるメラミン樹脂、イソシアネート化合
物等であればよく、特に限定されない。

【００２８】また、架橋剤の添加量についても特に制限
はなく、樹脂皮膜の硬度と加工性のバランスをよくする
という観点から、５〜５０ＰＨＲ（樹脂１００に対する
添加重量比）程度であるのが好ましい。

【００２９】触媒 架橋剤としてメラミン樹脂が使用されている場合には、
樹脂と架橋剤との架橋反応が促進されるように、Ｐ（パ
ラ）−トルエンスルホン酸やドデシルベンゼンスルホン
酸等のスルホン酸系触媒が添加されているのが好まし
い。添加量は樹脂と架橋剤の固形分総重量１００重量部
に対して０．３〜５重量部が好ましい。添加量が０．３
重量部未満であれば架橋反応が十分に進行せず、５重量
部を超えると架橋が著しく進行し、樹脂皮膜の加工性が
低下するほか、耐沸水性も低下する傾向がみられる。

【００３０】架橋剤としてイソシアネート化合物が使用
されている場合には、架橋剤としてジラウリル酸−ｎ−
ジブチルスズ等の有機スズ塩やトリエチレンジアミン等
の３級アミン化合物が使用されているのが好ましい。こ
の場合も、前記のスルホン酸系触媒の場合と同様の理由
により、添加量は樹脂と架橋剤の固形分総重量１００重
量部に対して０．３〜５重量部が好ましい。

【００３１】防錆顔料以外の顔料 防錆顔料以外の顔料としては、塗膜に意匠性、加工性、
硬度等を付与するために酸化チタン等の着色顔料が、ま
た、塗膜の密着性改善等のためにシリカ、カオリン等の
体質顔料が添加されているのが好ましい。これらの顔料
の種類、含有比率等は使用目的に合わせて適宜選択すれ
ばよく、特に限定されないが、これらの顔料（すなわ
ち、防錆顔料以外の顔料）全体の含有量が、その他の下
塗り塗料の固形分１００重量部に対して７０重量部未満
であれば耐疵付き性、密着性および隠ぺい性等が低下
し、一方、１２０重量部を超えると加工性が低下するの
で、その他の下塗り塗料の固形分１００重量部に対して
７０〜１２０重量部程度が好ましい。

【００３２】その他の添加剤 潤滑剤（ワックス成分）、消泡剤、レベリング剤、表面
硬化調整剤、艶消し剤等の添加剤については、塗装鋼板
の使用目的や、製造条件に合わせて適宜選択すればよ
く、特に限定されない。

【００３３】下塗皮膜の膜厚は５〜２０μｍの範囲であ
ることが必要である。５μｍ未満では端面耐食性に乏し
く、２０μｍを超えると加工性の低下を招き、実用上問
題が生じる。好ましくは、７〜１５μｍの範囲である。

【００３４】（３）上塗り皮膜（第３層） 上塗り皮膜を構成する樹脂系、架橋剤、顔料、添加剤等
については特に限定されない。

【００３５】膜厚範囲は、隠ぺい性、加工性、硬度等の
バランスから５〜３５μｍである。

【００３６】好ましくは、１０〜２５μｍである。

【００３７】上記本発明の塗装鋼板は、下塗り皮膜中に
含まれるクロム系防錆顔料と水溶性有機インヒビターと
の相乗効果によって優れた耐食性、特に優れた端面耐食
性を有しており、しかも、後述する実施例に示すように
加工性も良好である。

【００３８】この塗装鋼板を製造するには、両面に亜鉛
系めっきが施された母材鋼板の表面に第１層のクロメー
ト皮膜、および第２層の下塗り皮膜を形成させ、その上
に上塗り皮膜を設けてやればよい。

【００３９】下塗り皮膜を形成するには、上記の所定の
組成を有する塗料をロールコーター、カーテンフローコ
ーター等の慣用の塗装手段で塗装すればよく、焼付け硬
化も、通常使用される熱風オーブン、誘導加熱式オーブ
ン等を用いて行えばよい。上塗り皮膜の形成も通常用い
られている方法により行う。

【００４０】

【実施例】厚さ０．８ｍｍの各種のめっき鋼板を母材と
し、その両面に、塗布型クロメート処理を施した後、表
１〜表４に示す条件で下塗りおよび上塗り皮膜を形成
し、塗装鋼板を作製した。

【００４１】下塗り皮膜の形成に用いた塗料は、数平均
分子量が約１５０００、ガラス転移温度が２０℃の共重
合ポリエステル樹脂をベース樹脂として用い、架橋剤に
はメラミン樹脂を使用した。また、上塗り皮膜の形成に
は、市販のポリエステル樹脂塗料を用いた。

【００４２】このようにして、得られた塗装鋼板の端面
耐食性および加工性を以下に示す方法で評価した。

【００４３】［端面耐食性］１５０ｍｍ×７０ｍｍの寸
法に切り出した試験片に対してカエリが上になるように
円形の打ち抜き（クリアランス＝板厚の２０％）を行
い、得られた円形の試験片について下記の複合腐食試験
を１００サイクル行った後、端面（円周部）のカエリの
部分に生じた赤錆発生率およびブリスター度合いを評価
した。なお、赤錆発生率は、３０％以下であれば良好と
した。また、ブリスター度合いは下記の４段階で評価
し、◎および○の場合良好とした。

【００４４】・複合腐食試験 塩水噴霧（３５℃、４ｈｒ）→乾燥（６０℃、２ｈｒ）
→湿潤（５０℃、ＲＨ９８％、２ｈｒ） （上記の１サイクル８ｈｒの試験を繰り返す） ・ブリスター評価 ◎：ブリスター幅が１．０ｍｍ未満 ○： 〃 が１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ未満 △： 〃 が２．０ｍｍ以上３．０ｍｍ未満 ×： 〃 が３．０ｍｍ以上 ［加工性］１５０ｍｍ×５０ｍｍの試験片を切り出し、
評価しようとする面を外側にして２５℃の恒温室で折曲
げ試験を実施した。評価は、加工部における樹脂皮膜の
亀裂の有無を１０倍のルーペで観察し、亀裂の生じない
最小の板挟み枚数で表示した。例えば、ＯＴは密着曲げ
が可能であることを示し、ＩＴは折曲げられた板と板と
の間隔が試験片と同じ厚みの板１枚分となるまで亀裂を
生じることなく折曲げが可能であることを示す。０Ｔ〜
４Ｔであれば良好とした。

【００４５】試験結果を表１〜表４に併せて示す。表１
〜表３に示した試験Ｎｏ．１〜２１が本発明例であり、
表４に示した試験Ｎｏ．２２〜３０が比較例である。こ
れらの結果から明らかなように、本発明で定める条件を
満たすＮｏ．１〜２１の塗装鋼板は、端面耐食性に優
れ、加工性も良好であったが、比較例では、それらのい
ずれかが不良であった。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】

【表３】

【００４９】

【表４】

【００５０】

【発明の効果】本発明の塗装鋼板は端面耐食性に著しく
優れ、しかも、重要な性能である加工性等の劣化も伴わ
ず、自動車用塗装鋼板として極めて好適である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０５Ｄ 7/24 ３０３ Ｂ０５Ｄ 7/24 ３０３Ｅ (72)発明者 木本 雅也 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内 (72)発明者 福井 清之 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼板の両面に亜鉛系めっき皮膜を有し、そ
   の上に付着量がＣｒに換算して１０〜１５０ｍｇ／ｍ²
   のクロメート皮膜を有し、その上に塗料の固形分総重量
   に対して１０〜６０重量％のクロム系防錆顔料と、同じ
   く０．５〜２０重量％の水溶性有機インヒビターを含有
   する厚みが５〜２０μｍの下塗り皮膜を有し、更にその
   上に厚みが５〜３５μｍの上塗り皮膜を有することを特
   徴とする端面耐食性に優れた自動車用塗装鋼板。