JPS6340666B2

JPS6340666B2 -

Info

Publication number: JPS6340666B2
Application number: JP21349683A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Tsugawa; Keiko Imanaka; Toshiro Ichida; Taizo Mori; Toshio Irie
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1983-11-14
Filing date: 1983-11-14
Publication date: 1988-08-12
Also published as: JPS60105535A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、溶接性、加工性、耐食性の優れたジ
ンクリツチ塗装鋼板に関するものである。現在、北米、カナダでは冬期の自動車スリツプ
事故防止のため、岩塩撒布による道路の凍結防止
がなされている。ところが、自動車の腐食の面か
らは、塩水による苛酷な腐食環境にさらされてお
り、特に自動車の車体の下回り等の袋構造を有す
る塩水の溜りやすい苛酷な腐食環境にさらされる
部位に対する防食対策として、自動車メーカーで
は、車体構造面および塗装システムの改善ととも
に素材面では高耐食性の表面処理鋼板を使用して
いる。このような自動車用表面処理鋼板には、亜
鉛系めつき鋼板の他に、有機被覆鋼板としてのジ
ンクリツチ塗料を塗布した塗装鋼板がある。一般に、自動車の車体の製造工程は、上記塗装
鋼板をプレス成形→組立て→塗装する工程から成
り、自動車用鋼板の性能としては、プレス作業性
の面から加工性、車体組立て時のスポツト溶接性
が、耐食性とともに要求される。現在、自動車用
鋼板として使用されているジンクリツチ塗装鋼板
は、80％以上の亜鉛粉末を含有し、塗膜厚が12〜
17μｍのジンクリツチ塗膜層を有する。このようなジンクリツチ塗装鋼板については、
塗膜中の亜鉛粉末の含有量と塗膜厚が自動車用鋼
板に要求される性能、溶接性、加工性、耐食性に
大きく影響する。現在使用されているジンクリツ
チ塗装鋼板は溶接性、加工性、耐食性のバランス
のとれた設計がなされているものの、自動車用鋼
板として十分な性能を備えているとは言い難い。すなわち、このような塗装鋼板においては、塗
膜中の亜鉛粉末が80％以上と高配合量であるこ
と、塗膜厚が約15μｍと厚いため、亜鉛の電気化
学的防食効果と塗膜のバリアー効果によつて、平
板部の耐食性は良好であるが、塗膜中の亜鉛粉末
が高配合量であるため、塗膜の伸びが悪くなり、
また膜厚が厚いため加工部では塗膜が剥離し易
く、ジンクリツチ被覆による防食効果がなくな
る。加工性については、プレス成形加工時に塗膜
が剥離してパウダリング現象が起り易く、プレス
作業性の面で問題がある。溶接性については、塗
膜中の亜鉛配合量が高く、塗膜の導電性を増して
いるが、膜厚が厚いため、有機物付着による電極
表面の電気抵抗の増加に伴なう電極の消耗が速
く、連続スポツト溶接性としても不十分である。従つて、本発明の目的は、上述の従来塗装鋼板
の欠点を解消し、溶接性、加工性、耐食性の全て
の性能の優れたジンクリツチ塗装鋼板を提供する
ことにある。本発明者等は、鋼板上に亜鉛粉末とクロム酸を
主体とするクロメート処理被膜層と亜鉛粉末を70
〜80重量％含有するジンクリツチ塗膜層から成る
塗装鋼板において、素材鋼板として亜鉛系めつき
鋼板、クロメート処理液およびジンクリツチ塗料
への添加剤について鋭意研究を重ねた結果、本発
明に至つた。すなわち、高耐食性のジンクリツチ鋼板を得る
ため、素材鋼板として犠牲防食性を有する亜鉛系
めつき鋼板について検討したところ、苛酷な腐食
環境においては、通常の亜鉛めつき鋼板を用いた
場合、下地の亜鉛めつき層の亜鉛の溶出速度が極
めて速いため、塗膜面にブリスターを生じて塗膜
剥離を引き起し、防食性能が低下することがわか
つた。ところが、亜鉛の溶出速度が適当にコント
ロールされた合金化亜鉛めつきのうちでも、特に
Zn−Ni合金めつき鋼板を使用することにより、
耐食性の極めて優れたジンクリツチ塗装鋼板が得
られた。本発明で用いたZn−Ni合金めつき鋼板はNi含
有量が５〜20wt％が好ましい。Ni含有量が5wt
％未満では、亜鉛の溶出速度が速く、ブリスター
が発生し易く、20wt％を超えると亜鉛による犠
牲防食効果が小さくなる。一方、めつき付着量に
ついては５〜30ｇ／m²が好ましい。５ｇ／m²未満
では充分な防食効果がなく、30ｇ／m²を超えると
経済性の面から不利である。本発明では、このようなZn−Ni合金めつき鋼
板を素材鋼板として使用し、その上にクロメート
処理を施し、さらにジンクリツチ塗料を塗布する
ものである。本発明で用いるクロメート処理液は、亜鉛粉末
とクロム酸を主体とし、他に分散剤、還元剤等の
少量の添加剤を含有するもので、一種の塗布型ク
ロメート処理液である。これをロール等により塗
布した後、板温約170℃で90秒程度加熱乾燥して
クロメート被膜層を鋼板上に形成させる。クロメ
ート処理液中の亜鉛粉末の含有量としては、クロ
ム酸に対し重量比（Zn／CrO₃）で３〜５含有す
るのが好ましい。その理由はZn／CrO₃が３未満
では被膜の通電性が悪くなり溶接性が劣るし、
Zn／CrO₃が５を超えると亜鉛とクロム酸による
耐食性が劣るからである。このようなクロメート
処理において、亜鉛粉末の含有により被膜が導電
性を有し、また亜鉛粒子のコントロールされた自
己犠牲保護とクロム酸による素地面の不働態化に
よつて、溶接性、耐食性に対して極めて有効に作
用する。また、さらに高耐食性を得るためには、このク
ロメート処理液にクロム系可溶性防錆顔料（Ａと
略記する）を添加することが有効であることがわ
かつた。このクロム系防錆顔料としては、常温で
の水可溶性成分がCrO₃として0.4〜1.20ｇ／の
範囲にあるジンクポタジウムクロメート（K₂O・
4CrO₃・4ZnO・3H₂O、以下ZPCと略称する）あ
るいはストロンチウムクロメート（SrCrO₄）が
好ましい。すなわち、クロム系防錆顔料の添加に
より、クロメート被膜におけるクロム酸による素
地面の不働態化の作用が増大し、耐食性向上に効
果があると考えられる。また、防錆顔料の添加量
としては、クロメート処理液中の亜鉛粉末に対し
て重量比（Ａ／Zn）で0.11以下が好ましい。これ
が0.11を超えると、塗装面にブリスターが発生し
易く、溶接性が著しく低下するからである。以上述べたようなクロメート処理被膜付着量と
しては、クロム量として100〜500mg／m²が好まし
い。クロム付着量が100mg／m²未満では充分な耐
食性が得られず、500mg／m²を超えると加工性が
著しく低下する。さて、上記クロメート被膜上にジンクリツチ被
覆層を形成するために本発明で用いるジンクリツ
チ塗料は、70〜85wt％の高配合量の亜鉛粉末を
含有する有機樹脂系の一般のジンクリツチ塗料を
ベースとしている。有機樹脂としてはエポキシ系
樹脂が好ましいが、他の樹脂系でもさしつかえな
い。このようなジンクリツチ塗料を用いた鋼板で
は、塗膜中の亜鉛粒子同志の接触が保たれ、塗膜
自体が導電性を有し、電気化学的防食効果も有効
に働き、溶接性、耐食性の面からは有利である。
しかし、加工性の面からは塗膜の伸びが悪くなり
問題があつた。そこで、本発明においては、塗膜中の亜鉛粉末
の配合量を70〜85wt％に維持し、加工性を改良
するために潤滑性付与剤を添加し、かつ塗膜厚を
薄くすることにより、高加工性の塗装鋼板が得ら
れた。湿潤性付与剤としては、検討の結果二硫化
モリブデンが有効であることが判つた。また、そ
の含有量としては塗料不揮発分に対し0.2〜0.8wt
％含有することが好ましい。0.2wt％未満では加
工性が向上せず、0.8wt％を超えても更なる加工
性向上は期待できず、むしろ塗料中に添加した場
合増粘性が増し、塗装性が悪くなる。塗膜厚は３
〜10μｍが好ましい。3μｍ未満では均一な塗膜を
得ることが困難で耐食性が劣り、10μｍを超える
と加工性だけでなく溶接性も低下する。しかし、このようにジンクリツチ塗膜の膜厚を
薄くすると、塗膜によるバリアー効果が小さくな
り、耐食性が低下する。本発明の目的である高耐
食性鋼板を得るためには、塗膜の薄膜化による耐
食性低下を防止する必要がある。そこで、本発明
においては、塗膜中にクロム系可溶性防錆顔料を
添加する。クロム系可溶性防錆顔料としては、常
温における水可溶性成分がCrO₃として0.40〜1.20
ｇ／の範囲にあるもの、すなわち、ジンクポタ
ジウムクロメート（K₂O・4CrO₃・4ZnO・
3H₂O、ZPCと略称する）あるいはストロンチウ
ムクロメート（SrCrO₄）が有効であつた。水可
溶性成分がCrO₃として0.40ｇ／より少ないも
のでは、可溶性クロムによる素地鋼板の不働態化
の作用が期待できず、1.20ｇ／を超えると塗膜
面にブリスターが発生し、目的とする耐食性が得
られない。塗膜中の防錆顔料の含有量は塗料不揮
発分に対し２〜6wt％が好ましい。2wt％未満で
は耐食性向上が期待できず、6wt％を超えると塗
膜にブリスターを発生し易くなり、また溶接性も
低下する。一方、ジンクリツチ塗膜の膜厚を薄くすること
によつて溶接性は向上するが、クロム系防錆顔料
（Ａと略記する）と二硫化モリブデン（Ｂと略記
する）のジンクリツチ塗膜中の含有量がそれぞれ
２≦Ａ≦6wt％、0.2≦Ｂ≦0.8wt％の範囲におい
て、その含有量比が0.05≦Ｂ／Ａ≦0.25の範囲
で、溶接性が飛躍的に向上することを見い出した
（第１図参照）。クロム系防錆顔料または二硫化モ
リブデンを単独で含有しているジンクリツチ塗膜
では、溶接性の向上は認められず、これらの併用
によつて初めて溶接性を著しく向上させることが
できる。この理由については詳細は不明であるが、溶接
電極表面を観察すると、ジンクリツチ塗膜中の樹
脂に由来する有機物の電極への付着が、本発明鋼
板では極めて少ないので、有機物付着による電極
表面の電気抵抗の増大に伴なう電極の消耗を抑制
していると考えられる。すなわち、ジンクリツチ
塗膜中のクロム系防錆顔料と二硫化モリブデンの
適正含有割合によつて、溶接時のジンクリツチ塗
膜中の樹脂の電極への付着が抑制される。以上述べたように、Zn−Ni合金めつき鋼板上
に、亜鉛粉末とクロム酸を主成分とするクロメー
ト処理被膜あるいはさらにクロム系防錆顔料を添
加したクロメート処理被膜上に、クロム系防錆顔
料と二硫化モリブデンを含有するジンクリツチ被
膜を形成させることによつて、従来のジンクリツ
チ塗装鋼板より溶接性、加工性、耐食性の全ての
性能が飛躍的に向上したジンクリツチ塗装鋼板を
得ることができる。以下本発明を実施例および比較例につき具体的
に説明する。実施例１〜10、比較例１〜10 (1) 試験片の作成 0.8mmの各種鋼板上に、以下に示した組成の
クロメート処理液をロールコーターで塗布し、
170℃で90秒加熱乾燥した。放冷後直ちにエポ
キシ樹脂をベースとし、第１表に示した添加物
を含有するジンクリツチ塗料をロールコーター
で塗布し、270℃で90秒焼付けて試料を作成し
た。クロメート処理液組成クロム酸 42ｇ亜鉛粉末 160ｇ ZPCまたはストロンチウムクロメート０〜24ｇコハク酸イミド 6.0ｇキサンタンガム 1.5ｇ水 1 (2) 性能試験上記試料について以下に示す試験を行つて性
能を評価した。 (2‐1) 溶接性試験連続スポツト溶接試験を以下の条件で、二
枚重ね板に100点スポツト溶接を行い、次に
二枚の30×100mmの板に１点スポツト溶接し、
引張剪断強度が400Kg以上確保できるまでの
打点数で評価した。溶接面塗膜−冷延面加圧力 200Kg 電流 8.5KA 通電時間 10サイクル電極 R40（ラジアス型）、Cr−Cu (2‐2) 加工性試験ブランク径69mmφ、ダイス径33mmφで25mm
高さまでカツプ絞り加工し、加工部をセロテ
ープで３回繰り返し剥離し、以下のように被
膜剥離量で加工性を評価した。剥離量（mg）＝（ブランクの重量） −（剥離後のカツプ重量）加工性評価〇…被膜剥離量 5mg以下 △… 〃 5〜20mg ×… 〃 20mg以上 (2‐3) 耐食性試験試料を複合腐食試験法（塩水噴霧４時間、
乾燥60℃で２時間、湿潤50℃、95％以上で２
時間を１サイクルとし、全部で100サイクル）
により試験し、赤錆発生状態により以下の通
り耐食性を評価した。〇…赤錆発生面積率 0％ △… 〃 1〜 5％ ×… 〃 5％以上第２表に示す性能試験結果から明らかなよう
に、本発明の塗装鋼板は従来のジンクリツチ鋼板
に比べて、溶接性、加工性、耐食性全ての性能に
おいて遥かに優れている。また、本発明におい
て、本発明で使用したZn−Ni合金めつき鋼板、
亜鉛粉末あるいはさらにクロム系防錆顔料を含有
したクロメート処理およびクロム系防錆顔料と二
硫化モリブデンを含有するジンクリツチ塗料の塗
布処理を組み合わせることによつて、初めて本発
明の目的を達成することができる。特に、ジンクリツチ被膜中のクロム系防錆顔料
と二硫化モリブデンの含有割合が塗装鋼板の性能
に大きく影響し、クロム系防錆顔料の含有量が耐
食性に、二硫化モリブデンの含有量が加工性に、
クロム系防錆顔料に対する二硫化モリブデンの含
有比率が溶接性に影響を与えることがわかつた。
クロム系防錆顔料と二硫化モリブデンのジンクリ
ツチ塗膜中の含有割合を変えたジンクリツチ塗装
鋼板を作成し、その性能を評価した。その結果を
第１図に示した。ジンクリツチ被膜中のクロム系
防錆顔料と二硫化モリブデンの含有割合が、本発
明の範囲内であれば、溶接性、加工性、耐食性が
すべて優れていることがわかる。

【表】

【表】【図面の簡単な説明】

第１図はジンクリツチ被膜中のジンクポタジウ
ムクロメートと二硫化モリブデンの適正含有割合
を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１ Ni含有量が５〜20wt％、めつき付着量が５
〜30ｇ／m²であるZn−Ni合金めつき層と、亜鉛粉末とクロム酸を主成分とし、その重量比
Zn／CrO₃が３〜５のクロメート処理液で処理し
て得たクロム付着量が100〜500mg／m²であるクロ
メート被膜層と、クロム系可溶性防錆顔料（Ａと略記する）およ
び二硫化モリブデン（Ｂと略記する）を含有し、
その含有割合が塗料不揮発分に対し、２≦Ａ≦６
（wt％）、0.2≦Ｂ≦0.8（wt％）、0.05≦Ｂ／Ａ≦
0.25であり、かつ亜鉛粉末の含有量が塗料不揮発
分に対し70〜85wt％であるジンクリツチ塗料を
塗布、乾燥して得た膜厚３〜10μｍのジンクリツ
チ被膜層とを有することを特徴とする溶接性、加
工性、耐食性の優れた塗装鋼板。２ Ni含有量が５〜20wt％、めつき付着量が５
〜30ｇ／m²であるZn−Ni合金めつき層と、亜鉛粉末、クロム系可溶性防錆顔料（Ａと略記
する）およびクロム酸を主成分とし、重量比
Zn／CrO₃が３〜５、重量比Ａ／Znが0.11以下で
あるクロメート処理液で処理して得たクロム付着
量が100〜500mg／m²であるクロメート被膜層と、クロム系可溶性防錆顔料（Ａと略記する）およ
び二硫化モリブデン（Ｂと略記する）を含有し、
その含有割合が塗料不揮発分に対し、２≦Ａ≦６
（wt％）、0.2≦Ｂ≦0.8（wt％）、0.05≦Ｂ／Ａ≦
0.25であり、かつ亜鉛粉末の含有量が塗料不揮発
分に対し70〜85wt％であるジンクリツチ塗料を
塗布、乾燥して得た膜厚３〜10μｍのジンクリツ
チ被膜層とを有することを特徴とする溶接性、加
工性、耐食性の優れた塗装鋼板。