JPS5853437A - 溶接性塗装鋼板およびその製造方法 - 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】 本発明は亜鉛粉末により塗膜に通電性をもたせ些溶接性
塗装鋼板およびその製造方法に関する。

近年一部の自動車には冬期凍結防止のため道路にまかれ
た岩塩による車体裏側からの腐食を防止するため、片面
にあらかじめ防食処理す施した片面防食鋼板が使用され
ている。

しかし自動車の製造工程において、冷延鋼板と片面防食
鋼板を使用した場合の製造工程を変えることは多量生産
方式を採用している設備上非常に不都合である。このた
め片面防食鋼板も冷延鋼板と同様に取扱えるものが要求
され、防食処理してない方の面は従来の外観塗装体係が
適用できるよ５鉄地であること、防食処理はプレス加工
等に耐え、かつ電気溶接可能であること等の性能が要求
従来鉄鋼メーカーはかかる性能を充すものとして片面電
気亜鉛めっき鋼板や片面溶融亜鉛めっき鋼板を供給して
いたが前者は電力を多く使用し、かつ生産能率が低いの
で晶価になり、後者も現在の溶融めっき技術では片面め
っきを行うことができないので、めっき後片面のめつき
層を除去しなければならず、やはり高価となつ【いた。

にのため、“安価に製造できる片面防食鋼板として、塗
膜に溶接性と防食性を付与した塗装鋼板が検討されてい
る。このような塗装鋼板として下塗。

層にクロムを含有させ、上塗層に導電用金属粉を含有さ
せたもの（例えば特公昭４７−６８８２号、特開昭４９
−１１４５４０号）および下塗層にもクロムおよび導電
用金属粉を含有させたもの（例えば特公昭５４−１１７
８０号、特開昭４８−２９６．４１号）などが知られて
いる。しかしこれらの鋼板の下塗層は通電性をよくする
ためバイ′ンダーとし【樹脂を全く含まないか、含んで
も極力少くするよ５に設計され、かつ防食性を重視する
都合上膜厚も１〜２μと厚くするようにされているりめ
、加工性が劣るという欠点がある。

一方この欠点を解消した下塗層として、バインダーにポ
リアクリル酸およびアクリルエマルジョン重合体を用い
たものが知られている。この下塗層は特開昭５４−１１
０１４５号に記載された下記組成の金属表面被覆用安定
水溶液を塗布、乾燥したものである。

金属表面被覆用安定水溶液組成 （ａ）　４０〜５０俤が３価状態に還元されている三酸
化クロム１０重量部 （ｂ）燐酸（１００４Ｈｓ　ＰＯ４）　３〜４重量部＜
ｃ＞ポリアクリル酸４〜５重量部 （ｄ）アクリルエマルジョン重合体固形分１７〜２０重
責部 （ｅ）水溶液にするための水２００〜４０００重量部 この下塗層は素材が冷延鋼板の場合、乾燥重量にて１−
当り数士岬塗布すればすぐれた密着性、防食性を発揮す
るが、導電用金属粉を含んでおらず、またバインダーと
し【絶縁性の樹脂を含有しているため、その上に導電用
金属粉を含有する上塗層を形成しても電蝋溶接性が若干
劣るという欠点があった。

本発明はこの特開昭５４−１１０１４５号に記載された
水溶液の乾燥皮膜の通電性を鋼板素地表面の改良により
解決した溶接性塗装鋼板およびその製造方法を提供する
ものである。

本発明の溶接性塗装鋼板は熱気鋼板、冷延鋼板など鋼板
と、この鋼板上に前記水溶液を塗布乾燥させた下塗層と
、この下塗層上に形成された亜鉛粉末を含有する樹脂の
上塗層とから構成され、その鋼板に表面粗度゛を持たせ
たものである。

すなわち本発明者らは下塗層、の導電性不良による溶接
性不良を改善する方法とし【、鋼板表面を粗くして、凹
凸を形成すれば、その凸部は鋼板表面が滑かな場合より
上塗層表面に近づき、溶接機のチップとの間隔は小さく
なり、通電性は改善されるのではないかとの推定のもと
に実験を行った結果、所期の効果が得られることを確認
した。

第１図の（ａ）および（ｂ）はそれぞれ表面が滑かな鋼
板と粗い鋼板に下塗層、上塗層を形成した場合の断面を
模式的に示したもので、１は鋼板、２は下塗層、３ｉｉ
上塗層である。図に示す如く、上塗層を同一塗布量（重
量）にした場合、表面が粗い鋼板の場合、その凸部４は
物理的に上塗層３０表面に近づく。従って電気溶接する
場合、鋼板１とチップとの間隔は小さくなり、下塗層２
の通電性不良は改善される。

第１表は普通鋼の１ライト冷延鋼板およびショツトブラ
ストによシ表面を粗くした冷延鋼板（各板厚０．８■）
に前記水溶液を塗布乾燥して、全クロム量分（含まれて
いるクロムの総量）が４３１−の下塗層を形成し、その
上に亜鉛粉末を８５重量−含むエポキシ樹脂の上塗層を
１５μ形成した片面塗装鋼板の電気溶接性（スポット溶
接性）を示したもので、表面の粗い冷延鋼板の方がすぐ
れている。

第　　１　　表 （注１）　電気溶接条件 （注２）　溶接性の評価基準 引張せん断強度３５０Ａｙｆ未満の溶接不良発生率によ
シ評価した。

０　２１Ｇ以下のもの Δ　２１ｉを超え、３５−以下のもの ×　３５憾を超えるもの また第１表より溶接性をある程度向Ｊニさせるには鋼板
の表面粗度を４μ以上にする必要があることがわかるう
しかし表面粗度による溶接性の向上は表面粗度が１５μ
以上で飽和し、かつあまり入門（なると上塗層を塗装す
る際空気を巻込むので２０μ以下にするのが好ましい。

また溶接性はこの表面粗度と上塗層の膜厚との関係にお
いて決るので、−上塗層の標準膜厚１０〜２５μの場合
、表面粗度は４〜１８μにするのが好ましい。

一方本発明者らは鋼板表面を粗くすることにより塗装鋼
板の防食性を一層高めることができることを新たに知見
した。

前記水溶液の乾燥残渣を下塗層とした塗装鋼板の塗膜密
着性（１８０度密着折曲げ（Ｏｔ）セロテープ貼付剥離
）は上塗層が亜鉛含有エポキシ樹脂（膜厚１５μ、亜鉛
粉末含有量８７重量％）で、鋼板がプライト冷延鋼板で
ある場合、第２図の如く、塗布量が少ない程良好となる
。しかしその防食性（ＪＩＳ−Ｚ・２３７１に準じた塩
水噴霧試験２４０時間）は第３図に示す如く、塗布量が
少ない程低下する。従って従来下塗層の塗布量は塗膜密
着性と防食性とが調和する範囲を選んで決定し、鋼板表
面粗度が３μ以下の場合層中の全クロム量が２〜１５−
となるようにしていた。

しかし、鋼板の表面を粗くした場合、下塗層の塗布液は
水溶液であるため、塗布後流下し、第１図（ｂ）に示す
ように凹部５にたまる。その結果凸部４およびその斜面
の部分は適正なる膜厚になる。従って表面粗度が大きい
場合、下塗層の塗布量を多くしても、過剰分は凹部５に
流下し、凸部４およびその斜面は適正なる塗布量となる
。

しかし凹部５は塗布量が多くなるので、塗膜密着性は低
下する。だがこの部分の塗膜密着性低下は表面を粗くし
たことによる表面積の増大およびアンカー効果等により
補強され、全体の塗膜密着性は向上する。じかして凹部
５には流下したものがたまってその部分の塗布量は多く
なっており、その分だけ防食性は向上することになる。

第２表は鋼板表向を粗くした場合、下塗層の所布量をど
の程度増加させることができるか、また増加させた場合
の塗膜密着性と防食性の関係を示したものである。

第　　２　　表 （注１）　鋼板の板厚は０．８−である。　。

（注２）　下塗層塗布量は層中の全クロム量である。

（注３）　上塗層は亜鉛粉末を８７重量係含有するエポ
キシ樹脂膜１５μ。

（注４）　塗膜密着性はＪＩＳ−Ｇ・３３１２の着色亜
鉛鉄板の試験法に準じて常態 □　　　　における折曲げ試験を行った。折曲げ試験は
曲げ内側の間隔板枚数、０枚 （Ｏｌ）、１枚（１ｔ）、２枚（２ｔ）ｋよる１８０度
密清白げを行い、試験 加工部の塗膜にセロテープを貼付けた 後急激にひきはがすセロテープ剥離を 行い、下記５点法により評価した。　。

（注５．）　　防食性は試験片の塗膜にナイフであらか
じめ鋼板に達するクロスカットを 施し、それをＪＩＳ−Ｚ・２３７１に 基いて塩水噴霧試験した。試験は２４０時−行い、クロ
スカット部の赤錆発生 状態を次の５点法により評価した。

第２表より下塗層の塗布量は５０翳３まで増加させるこ
とができる。また下限としては１０１！ＶＩとなる。

第４図は鋼板表面における下塗層に含まれるクロム濃度
の分布をＸ線マイクロアナライザーにより調査した結果
を示すもので、図中黒い部分がり本発明の塗装鋼板の防
食性は下塗層にもその一部を担当させるが、大部分は上
塗層が担当する。

このため上塗層には防食兼導電物質として亜鉛粉末を含
有させ、それをバインダーで結合する。従って上塗層は
亜鉛粉末を多くし、バインダーを極力少なくするのが好
ましいが、バインダーは塗膜形成上乾燥塗膜にて少なく
とも４重量係を必要とするので、亜鉛粉末の上限は９６
重重量子ある。

また上塗層に良好な通電性を付与するには少なくとも８
０重重量上必要とする。なお、亜鉛粉末平均ましくけ１
．５〜６μが適当である。またバインダーとしては種々
の樹脂を用いることもできるが、密着性のすぐれたエポ
キシ樹脂が好ましい。さらに膜厚は１０μ未満であると
防食性が劣り、また５０μを超えると鋼板表面粗度を大
きくしても溶接性が改善されないので、１０〜５０μと
する。

本発明の塗装鋼板の製造はまず鋼板表面を粗くして４〜
２０μの表面粗度を付与し、その後常法により脱脂、酸
洗、水洗等を行って表面を清浄にする。この場合表面の
和し方についてはペーパーやバフによる研磨よりショツ
トブツストや化学研磨の方が塗膜密着性、副食性が良好
となる。

表面清浄後は金属表面被覆用安定水溶液を塗布して下塗
層を形成するのであるが、キの塗布はスプレー、ゲップ
、・−ル等種々の公知の方法でｉうことができる。そし
て塗布に際しては乾燥後の塗布量が全クロム量分として
ｌＯ〜５０ｗＶ？になるよ５液濃度、絞り圧力等を調整
する。

そしてこのようにして下塗層を形成した後その上に亜鉛
粉末を乾燥塗膜にて８０〜９６嗟含有する樹脂を塗布す
る。この場合樹脂としては先に述べたようにエポキシ樹
脂を用いるのが好ましいが、エポキシ、樹脂でもとくに
分子量が１〜１０万のものが加工性、密着性にすぐれて
いて好都合である。

バインダーとして分子量１万未満のエポキシ樹脂を用い
た場合連続塗装ラインで焼付する場合、硬化剤や硬化触
媒を併用しないと充分な乾燥塗膜が得られず実用に供し
得ない。したがって硬化触媒等を併用せざるを得す、そ
の場合、塗膜がかたくなり加工性が劣り、かつ未反応の
硬化剤が塗膜中に残存するため耐食性が低下する。この
ようなことから、硬化剤を使用しない方法に着眼し、分
子量１〜１０万の範囲内においてのみ加工性、耐食性と
もに満足できる領域を見いだしたもので（この範囲内で
は硬化剤は使用しない）、分子量１万以上で完全な塗膜
が形成され１０万以上では樹脂を溶解する工業的溶媒が
存在しないため塗料化できない。したがって本発明に用
いるエポキシ樹脂は１〜ｌＯ万が最適で、この範囲内で
は硬化剤や硬化促進剤を用いなくとも板温２００〜２６
０Ｃで１０〜６０秒で乾燥焼付ができる。

なお溶剤としてはメチルエチルケトン、シクロヘキサノ
ン、イソホロ、ダイア七トンアルコール等を用いればよ
い。

本発明の塗装鋼板は用途によっては両面塗装鋼板にする
ことができ、また用途も自動車車体の他、船体の内装、
水に触れる家具、家電機器などで製造の際電気溶接を行
うものに使用することもできる。

以上の如く、本発明は下塗層が樹脂を含んでいることｋ
より溶接性が悪くなり、またその塗布量を多くすると塗
膜密着性が悪くなるという特殊事情を鋼板表面に表面粗
度を付与することにより解決したものであり、従ってと
くに片面防食鋼板の製造は容易となり、価格的にも安価
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の溶接性塗装鋼板の模式断面図で、（Ｊ
ｌ）は鋼板がブライト冷延鋼板の場合、（ｂ）はショツ
トブラストにより表面を粗した冷延鋼板の場合を示して
いる。第２図は下塗層の塗布量と塗膜密着性の関係を、
また第３図は下塗層塗布量と耐゛食性との関係を示すも
のである。第４図は下塗層中のクロムの分布状態をＸ線
マイクロアナライザーで調査した場合の分布状態を示す
ものである。 ｌ・・・鋼板、２・・・下塗層、３・・・上塗層、４・
・・凸部、５・・・凹部 特許出願人 日新製鋼株式会社 代理人 進藤　満 第１図 第　３　図 第　４１！］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）表面粗度が４〜２０μの鋼板表面に、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
   、リン酸（１００％Ｈ１ｌ　ＰＯ４）３〜４重量部、ポ
   リアクリル酸４〜５重量部、アクリルエマルジョン重合
   体固形分１７〜２０重量部および水溶液にするための水
   ２００〜４０００重量部を含む金属表面被覆用安定水溶
   液を塗布乾燥した下塗層が全クロム量分として１０〜５
   ０ｉ２となるよう形成され、慈らにこの下塗層上に亜鉛
   粉末を含有する樹脂の上塗層が１０〜５０μ形成されて
   い一前記下塗層の塗布量は表面粗度の凸部より四部の方
   が多くなっていることを特徴とする溶接性塗装鋼板。 ＜２）　　鋼板の表面粗度が４〜１８μで、上塗層膜厚
   が１０〜２５μであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の溶接性塗装鋼板。 （３）上塗層が平均粒径１．５〜６μの亜鉛粉末を・８
   ０〜９６．重量係合んでいることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の溶接性塗装鋼板。 （４）上塗層の樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の溶接性塗装鋼板。　　
   　　　゛・ （５）表面粗度が４〜２０μの鋼板表面に、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
   、リン酸（１００％Ｈ＊　ＰＯ４）３〜４重量部、ポリ
   アクリル酸４〜５重量部、アクリルエマルジョン重合体
   固形分１７〜２０重量部および水溶液にするための水２
   ００〜４０００重量部を含む金属表面被覆用安定水溶液
   をその乾燥皮膜が全り四ム量分として１゛０〜５０　ｌ
   Ｉｆ／ｓ島になるように塗布して下塗層を形成し、その
   後亜鉛粉末を乾燥塗膜にて５ｏ−ｊｃ＋　６重量係合む
   分子量１〜１０万のエポキシ樹脂−波型塗料をその乾燥
   膜厚が１０〜５０μとなるよう塗布することを％徴とす
   る溶接性塗装鋼板の製造方法。