JPS598353B2 - 密着性に優れた高耐食性加工用複合被覆鋼板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、被覆鋼板とくに密着性に優れた高耐食性複
合被覆鋼板に関するものである。

近年、省資源、省エネルギー問題に伴つて、自動車、家
電、建材等の耐久化傾向が強まり、耐食性に重点を置い
た製品開発の動きが活発である。

特に自動車においては、ハイウエーの凍結防止の目的で
岩塩類の散布を行なうこともあり、自動車車体に耐食性
、とくに防錆性が要求されている。ところで一般に鋼板
の単なる耐食性向上のためには、鋼板表面に亜鉛めつき
、アルミめつき、錫めつき、亜鉛アルミ複合めつきのよ
うなめつき処理やカラー塗装塗膜、ビニール皮膜、亜鉛
含有導電性塗膜等の表面塗装処理が施されたが、めつき
処理だけのままでは高度の耐食性の要求を満たせず、め
つき後に表面塗装を重ねて耐食性の向上を計ることが必
要とされる上に、その場合次に述べる塗装鋼板と同様な
欠点がある。塗装処理鋼板は高い耐食性を有するが、厳
しい成形加工を受ける際には、塗膜のはく離損傷を起こ
し易く、また亜鉛含有導電性塗膜を除いて溶接接合の施
工が不可能な程にも困難であつて、成形加工を行つたあ
とで組立てを行うような部品の加工素材（以下成形用板
材という）としては使用できない欠点があつた。

・要するに、とくに高い防錆性が要求される成形用板材
として十分適合して使用できる表面処理鋼′板は、従来
技術によつては求め得ず、そのため冷延鋼板やめつき鋼
板を用いて成形組立後にあらた’めて下地化成処理、表
面塗装を行なうか、塗装処理鋼板を用いたときは部分塗
装補修等を必要とし、それだけ製造工程が複雑化しまた
製品コストも高くなつていた。

ここに金属基質の表面に６価のクロムを含有する被覆組
成物および還元性化合物を施し、該基質を十分な温度と
時間で加熱して該被覆組成物から揮発成分を揮発させて
、該基質表面に残留物質を沈着させることによつて得ら
れる残留物質からなる下被覆と、該下被覆の上にアルミ
ニウム、銅、カドミウム、磁鉄鉱（マグネタイト）、炭
素および亜鉛からなる群から選んだ電気伝導性の顔料と
ビヒクルからなる上被組成物を施し、これを焼成して得
られる残留物質の上被覆とからなる複合被覆が提案され
たけれども、かかるクロム酸皮膜と導電性塗膜との複合
被覆を施した被覆鋼板は、なお密着性、溶接性において
重点を残すほか被覆工程が複雑なところにも欠点があつ
た。

また上記のようなクロメート処理とは異なり、鋼板の下
地塗装としてりん酸金属塩の化成処理、なかでもりん酸
鉄の化成処理を行うと超薄膜処理が行なえ、得られる必
膜が非晶質でもあり、従つて密着性および溶接性の点で
すぐれるのでこの処理を施した上で、またときにはこの
りん酸鉄皮膜にクロメート処理による封孔を施したのち
、これらの皮膜に重ねて亜鉛粉末を含む導電性塗料を塗
装し、しかる後塗膜を硬化させた複合被覆鋼板が開発さ
れ、密着性および溶接性がかなり改善されはしたが、ま
だ十分とは言い難かつた。

この発明は上記のりん酸塩皮膜一導電性塗膜複合被覆鋼
板よりもさらに優れた表面特性を有し、かつ成形組立後
の事後化成処理や、表面塗装などが省略もしくは簡略化
できる高耐食性加工用複合被覆鋼板を提案するものであ
る。

この発明は、鋼板表面に施した亜鉛めつきを熱処理によ
り合金化させた合金化亜鉛めつき皮膜と、これに重ねて
導電性塗料を塗布ししかる後それを焼成して得られる導
電性塗膜とからなる密着性に優れた高耐食性加工用複合
被覆鋼板を提案するものである。

この発明では、導電性塗膜の表面保護作用と合金化亜鉛
めつき皮膜の犠牲防食作用との複合効果により、塩分、
水分、湿気等の腐食環境に対して極めて高い耐食性を示
し、たとえ塗膜の傷入り部、冫溶接接合部、端面切口部
のごとき部分露出部であつても合金化亜鉛めつきの儀牲
防食作用により露出部の防食保護ができる。

通常複合被覆鋼板であつても他の普通鋼板と組み合わせ
て使用する場合には、下地化成処理、電２着塗装、静電
塗装、スプレイ塗装などの表面塗装処理があらためて施
されるが、この発明の導電性塗膜は下地化成処理性およ
び塗装性に優れているので、該導電性塗膜上に重ねて表
面塗装処理を施しても塗？塗膜の下に生じ易いアンダー
フイルム ５コロージヨンのブリスタ一発生もなく、ま
た合金化亜鉛めつき層と普通鋼板の接合面に発生し易い
ガルバニツクアクシヨンによる電気化学的腐食作用も十
分抑制することができる。

またこの発明の複合被覆鋼板の成形用板材への３適用に
おいては、導電性塗膜そのものがプレス成形、ロール成
形などの成形しごきに対してはく離しにくい特徴を有す
るのに加えて、合金化亜鉛めつき層と強固に密着してい
るためより優れた耐はく離性を示す。

さらにこの発明による複合被覆鋼板は、溶接が容易であ
り、また接着剤接合性にも優れているので成形加工用板
材として十分使用に耐え得るものである。

以下この発明を詳細に説明する。

この発明の複合被覆鋼板の下被覆は、合金化亜鉛めつき
層よりなり、この亜鉛めつきとその合金化は常法によつ
て行えばよい。

念のためその一例を通常の要領について示す。例えば連
続溶融亜鉛メツキラインに於いて連続加熱炉中で鋼板表
面を加熱還元後亜鉛浴中に通板し目付量４５′ｒ／ｍ”
（片面）の溶融亜鉛メッキを施した後合金加熱炉内にて
１０秒間５５０℃迄に急速加熱しそのメツキ表面を再溶
解しその後４００℃迄急冷して合金化処理を行う。

この時亜鉛めつき皮膜の目付量は５〜１２０ｙ／ＴｒＬ
′の範囲にあることが望ましい。

目付量が５ｆ／′Ｆｉ′未満では高い耐食性が得られず
腐食により寿命が短くなる。また１２０′／ゴを超える
と耐食性は良好であるが、成形加工時にはく離が起き易
゛くなりまた溶接性も劣化するため好ましくない。続い
て上記の合金化亜鉛めつき層の上に重ねて亜鉛粉末を含
む導電性塗料を塗装するが、この導電性塗料は硬化膜厚
６〜３０μ混になるように塗装する必要がある。という
のは膜厚が６μｍ未満では耐食性が十分とはいい難く、
一方３０μｍより厚いと加工時にはく離が起き易く加工
性および溶接性が劣化するからである。導電性塗料の塗
装には通常の塗装機器たとえば刷毛、スプレー、ロール
コーター、シヤワーコータ一等を用いることができる。

なお塗膜の加熱乾燥装置は通常の熱風乾燥炉、赤外線炉
、高周波誘導〃口熱炉を適宜に選ぶことができる。

また塗料のビヒクルの種類により紫外線照射、電子線照
射も適用できる。焼付け条件は鋼板の到達温度として２
００〜２５０℃で３０〜２００秒である。

この発明で用いる導電性塗料は一般に高濃度亜鉛末塗料
と呼ばれて、従来船舶、橋梁等の鋼構造物用シヨツププ
ライマ一に用いられているものと組成的には殆ど変わる
ところがなく、亜鉛粉末を導電成分の主体として含有し
、ビヒクルと単に練り合わせて使用するものであるから
入手容易で経済的に有利である。

この塗料には、ビヒクルの種類に応じてフタル酸樹脂系
、エポキシ樹脂系、メラミン樹脂系、ポリエステル樹脂
系、ポリウレタン樹脂系などが用いられる。

第１図に導電性塗膜中の亜鉛含有量と塩水噴霧試験にお
ける赤錆発生時間との関係を示す。

第１図から明らかなように、亜鉛含有量が３０重量％未
満であると赤錆が発生し易く、また燃付け後の塗膜強度
も低下するため加工後の耐食性が著しく劣化する。また
９０重量％を超えると塗料の粘性が増すため、塗膜厚に
差異が生じ塗膜の特性が大きくばらつく害が生じる。加
えて塗膜中の有機樹脂が減少すると、結合力が弱くなり
塗膜が脆化し耐はく離性が劣化するので、加工時に塗膜
１はく離のトラブルを起こし易くなる。従つてこの発明
では、導電性塗膜中の亜鉛含有量を３０〜９０重量％の
範囲に限定したのである。

なお亜鉛粉末と併用してアルミニウム粉末、銅粉末、酸
化鉄、炭素その他導電性顔料を配合すると溶接性の面で
より有利になる。ここで鋼板の下被覆としてこの発明の
合金化亜鉛めつき層を有するものと、従来の溶融亜鉛め
つきや電気亜鉛めつきを施したものに、重ねて上記導電
性塗料を被成した試料について、それぞれ耐食性、加工
性、溶接性の比較を行なつた。

通常の工程で処理した冷延鋼板を脱脂洗滌処理後、直ち
に下記に示す処理を行なつて試料を作成した。

試料１：（合金化亜鉛めつき） 板厚０．８ｍ／ｍの冷間圧延鋼板を連続溶融メツキライ
ンにてメツキ付着量４５ｆ１ｒ／ゴ（片預）の目付に調
整した後５５０℃に加熱し通常の合金化処理を行つた合
金化溶融亜鉛メツキ鋼板。

試料２：（溶融亜鉛めつき）板厚０．８ｍ／ｍの冷間圧
延鋼板を連続溶融メツキラインにてメツキ付着量４５９
ｒ／ゴ（片面）の目付に調整した溶融亜鉛メツキ鋼板。

試料３：（電気亜鉛めつき） 冷間圧延後焼鈍した板厚０．８ｍ／ｍの鋼板を連続電気
亜鉛メツキラインにてメツキ付着量４５′ｒ／Ｔｒｌ′
（片面）を電気付着さした電気亜鉛メツキ鋼板。

以上のようにして作成した下被覆に、重ねてエポキシ樹
脂に亜鉛粉末７０重量％を含有さしたものをロールコー
ターにて膜厚１５μｍ塗布調整し６０秒間にて２００℃
に焼付した後冷却して被覆を形成さした。

それぞれの試料についての試験結果を表１に示す。塗膜
密着性 １溶接性１ なお耐食性、塗膜密着性、溶接性はそれぞれ次の様な試
験により判定した。

（１）耐食性 １０００時間塩水噴霧（ＪＩＳＺ２３７ｌ５％塩水連続
噴霧）を施した後，クロスカツト部をテープではく離し
、そのはく離幅で判定した。

（２）塗膜密着性重錘５００′、撃心半径３／１．６イ
ンチのデ・ユポン衝撃試験、及びエリクセン試験を行な
いそれぞれ塗膜亀裂が発生する最小の落下高さ、押出し
高さにより判定した。

（３）溶接性 電極材質Ｃｕ−Ｃｒ合金、チツプ径４．８朋、加圧力２
００ｋｇ、２次電流９５００〜１１２００Ａ１通電サイ
クル１０〜２０サイクルでスポツト溶接を行ない、点溶
接の連続可能打点数にて判定した。

下被覆が溶融亜鉛めつき皮膜、電気亜鉛めつき皮膜であ
る試料２，３は、塩水噴霧試験においてアンダーフイル
ムコロージヨンによるプリスタ一発生が著しく、導電性
塗膜が損傷を受け耐食性は大幅に劣化したが、合金化亜
鉛めつき皮膜（試料１）ではアンダーフイルムコロージ
ヨンによる耐食性の劣化は起きず、導電性塗膜との複合
効果により高い耐食性が得られた。

密着性については、試料２，３はめつき皮膜表面が滑ら
かで微細な凹凸が少ないため上被覆との密着性は劣り成
形加工時にはく離を生じ易い。

しかし試料１は、下被覆と上被覆との密着性が強固なの
で、加工を施しても塗装膜のはく離は生じ難い〜 さらに溶接性においても、試料１は試料２，３に比して
優れており、点溶接連続可能打点数で比較すると試料１
は試料２，３の約２倍にも達している。

以上のように下被覆としての合金化亜鉛めつき皮膜は、
導電性塗膜との複合において極めて優れた特性を有し、
鋼板にこの複合被覆を施すと耐食性、密着性、溶接性と
も著しく向上する。

以下この発明を実施例と比較例と対比しつつ説明する。

実施例 １ アルミキルド冷延鋼板に連続焼鈍、表面還元処理を施し
た後、直ちに目付量（両面）４５ｆ／Ｔｆｔ′：となる
よう溶融亜鉛めつきを行ない合金化炉にて１０秒間で５
５０℃迄に急速加熱しその後４００℃迄急冷して合金化
処理を行う。

合金化亜鉛めつき層に、重ねてその片面のみに亜鉛含有
量７０重量％のエポキシ樹脂系導電性塗ｈ料を１５μｍ
の膜厚になるようロールコーターで塗布後、６０秒間に
て２００℃で焼付する。

実施例 ２アルミキルド冷延鋼板に連続焼鈍、表面還元
処理を施した後、直ちに目付量（両面） ６０ｆ／ｍ”
３となるよう溶融亜鉛めつきを行ない、合金化炉にて１
０秒間で６００℃迄急速加熱しその後４００℃迄急冷し
て合金化処理を行う。

合金化亜鉛めつき層に、重ねてその片面のみに亜鉛含有
量５０重量％のポリエステル樹脂系導電性塗料を膜厚１
０μｍにて塗布後、６０秒間にて２００℃で暁付する。

比較例 １ 冷間圧延後焼鈍したアルミキルド冷延鋼板を脱脂洗滌し
、直ちに片面のみに亜鉛含有量８０重量％のエポキシ樹
脂系導電性塗料を１５μｍの膜厚となるようロールコー
タ一により塗布し、その後６０秒間にて２００℃に焼付
する。

比較例 ２ 冷間圧延後焼鈍したアルミキルド冷延鋼板を脱脂洗滌し
、その後６価クロムイオン、還元剤、及び増粘剤を含有
したエポキシ樹脂をロールコータで２μｍの膜厚に塗布
した後３０秒間で１６『Ｃに加熱硬化することにより得
られたクロム酸塩皮膜に重ねて、亜鉛含有量８０重量％
のエポキシ樹脂系導電性塗料を１３μｍの膜厚になるよ
うロールコーターで塗布し、その後６０秒間で２８０ー
Ｃに焼付する。

比較例 ３ 冷間圧延後焼鈍したアルミキルド鋼板を脱脂洗滌し、そ
の後リン酸鉄化成処理液を濃度４５ｐｔ温度６５℃にて
板面にスプレイして、りん酸鉄系化成皮膜を形成した。

直ちにクロム酸処理液ＣｒＯ，２Ｏｆ／′）を温度６０
℃でロールコーター方式にて施し、全クロム５１１ｆ／
／ゴの封孔を行なつた。続いて、亜鉛含有量８０重量％
のエポキシ樹脂系導電性塗料を１５μｍの膜厚になるよ
うロールコーターで塗布し、その後６０秒間で２００℃
に焼付した。．これらの実施例、比較例に対して、下被
覆の違いによる表面特性の変化を調べたのと同様の耐食
性、塗膜密着性および溶接性試験を行ない、その結果を
表２に示す。

なお試験結果の判定方法は前記同様である。

この発明による実施例１，２は、溶接性はもともと優れ
た特性を示す比較例と同程度であるが、耐食性、密着性
は比較例と比して著しく向上している。なおこの発明の
実施例では冷延鋼板を素材として用いているが、この発
明の適用素材としては冷延鋼板および鋼帯、熱延鋼板お
よび鋼帯を用いることもできる。

以上のようにこの発明は、複合被覆鋼板の下被覆である
亜鉛めつき皮膜に合金化という簡単な処理を施すだけで
、従来の被覆鋼板と比して表面特性とくに耐食性と密着
性を溶接性を損なうことなく著しく向上させることがで
き、需要家での前処理が不用で成形や溶接がそのまま適
用できるので、作業性や公害発生等を考慮した場合非常
に有利に使用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は導電性塗膜中の亜鉛含有量と塩水噴霧試験にお
ける赤錆発生時間との関係を表わしたグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋼板表面に合金化亜鉛めつき皮膜と、これに重ねて
   被成した亜鉛粉末を３０〜９０重量％の範囲で含有する
   膜厚６〜３０μｍの導電性塗膜とを有する密着性に優れ
   た高耐食性加工用複合被覆鋼板。