JPH0114868B2 - - Google Patents

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
た溶接性塗装鋼板の改良に関する。 近年一部の自動車の車体下回りには裏面からの
腐食を防止するため片面にあらかじめ防食処理を
施した片面防食鋼板が使用されている。 この片面防食鋼板としては、従来使用していた
冷延鋼板の場合と同様、溶接性および未防食処理
面の塗装性が要求されていることから、従来片面
電気亜鉛めつき鋼板や片面溶融亜鉛めつき鋼板な
どのめつき鋼板が使用されていたが、生産能率が
低いとか、工程数が多くなるとかの理由により高
価になるという欠点があつた。 このため、近年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片面塗
装鋼板が検討されている。 本発明者らはこの種の塗装鋼板として、先に表
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％H₃PO₄）３〜４重量部、ポリアクリ
ル酸４〜５重量部、アクリルエマルジヨン重合体
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として10〜
50mg／m²形成され、さらにこの下塗層上に亜鉛粉
末を含有した樹脂の上塗層が10〜50μ形成されて
いて、前記下塗層の塗布量は表面粗度凸部より凹
部の方が多くなつている溶接性塗装鋼板を提案し
た。 この塗装鋼板は、下塗層が導電用金属粉を含ん
でおらず、またバインダーとして絶縁性の樹脂を
含んでいることから電気溶接性が劣る点および下
塗層は塗布量が少い程上塗層の密着性がよく、逆
に塗布量が多い程防食性がよくなるという性質を
有することから両性能を同時に向上させることが
困難な点を鋼板に表面粗度を形成することにより
解決したものであるが、上記塗装鋼板は下塗層の
性能上、製造の際前記水溶液中の６価と３価のク
ロム量比を厳格に管理しなければならなかつた。
しかし管理範囲がせまいため、その調整は容易で
なかつた。また上塗層中に含有させる亜鉛粉末の
増量による防食性向上には限界があるため、下塗
層による防食性向上が要望されていた。 本発明者らは上記要望を充し、かつ欠点を解決
すべく、種々検討を重ねた結果、鋼板と下塗層の
間にリン酸亜鉛−鉄〔Zn₂Fe（PO₄）₂・4H₂O〕皮
膜を形成すれば、所期の目的が達せられることを
見い出した。 第１図は本発明の溶接性塗装鋼板の断面を模式
的に示したもので、１は表面粗度を有する鋼板
で、２はこの鋼板１の表面に形成されたリン酸亜
鉛−鉄皮膜である。３はこのリン酸亜鉛．鉄皮膜
２の上に形成されたクロメート系の下塗層、４は
さらにこの下塗層３の上に形成された亜鉛粉末を
含有する上塗層である。 以下これらの構造、組成を詳細に説明する。 まず鋼板１であるが、該鋼板１の表面は粗くな
つていて、その表面粗度（表面粗度計による粗度
Rmax）は４〜20μになつている。この表面粗度
は電気溶接の際、上塗層４に接触させる溶接機の
チツプと鋼板１との距離とを短くし、溶接性を向
上させるために形成したもので、表面粗度は大き
い程電気溶接性は向上する。しかしあまり大きく
すると、リン酸亜鉛−鉄皮膜２を含めた製品塗膜
の厚さが不均一になつて、加工時に応力が特定の
部分に集中し、その部分に塗膜クラツクが発生す
るとともに、表面粗度の凸部５の塗膜厚は極端に
薄くなり、防食性は劣化するので、20μ以下にす
る必要がある。また表面粗度はあまり小さいと電
気溶接性の向上は期待できないので、4μ以上に
する必要がある。 鋼板１の表面粗度は化学的エツチング法（例え
ば塩化第二鉄水溶液によるエツチング）やシヨツ
トブラスト法により形成ししたものが均一かつ緻
密で最も好ましいが、工業的に実施する場合前者
の方法にはエツチング液の濃度管理が難かしいと
いう問題があり、後者の方法にも環境汚染やグリ
ツド回収が難かしいという問題がある。従つて工
業的に均一かつ緻密な表面粗度を形成するにはダ
ルロールによりスキンパス圧延するのが好まし
い。 鋼板１の表面に形成するリン酸亜鉛．鉄皮膜２
は、このリン酸亜鉛．鉄皮膜上に形成するクロメ
ート系の下塗層３中の６価と３価のクロム量比の
範囲を広くさせ、金属表面被覆用安定水溶液の管
理を容易にするとともに、下塗層３の塗布量を多
くしても上塗層４の密着性を良好に維持させるも
のである。 従来の下塗層３は40〜50％が３価の状態に還元
されている三酸化クロム10重量部、リン酸（100
％H₃PO₄）３〜４重量部、ポリアクリル酸４〜
５重量部、アクリルエマルジヨン重合体固形分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
布乾燥したもので、その組成は乾燥の際水が蒸発
した前記水溶液の残渣である。従来の水溶液の場
合、上記のように三酸化クロムの６価クロムは40
〜50％が３価に還元されていることを必要として
いたが、下塗層の下側にリン酸亜鉛−鉄皮膜を形
成しておくと、他の組成を変更することなく、三
酸化クロムにおける６価クロム量／３価クロム量
の比を０〜2.3に変更拡大しても性能上支障ない
ことが判明した。従つて本発明の溶接性塗装鋼板
における下塗層は６価クロムのすべてもしくは一
部が３価クロムに還元されて、６価クロム量／３
価クロム量の比が０〜2.3となつた三酸化クロム
10重量部、リン酸（100％H₃PO₄）３〜４重量
部、ポリアクリル酸４〜５重量部、アクリルエマ
ルジヨン重合体固形分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ものとなり、
３価クロム量が従来に比べて大巾に増大した組成
となる。 また上記下塗層の塗布量は従来より層中に含ま
れるすべてのクロム量である全クロム量で管理し
ていたが、この全クロム量による塗布量（以下下
塗層の塗布量は全クロム量の値を指す）は従来リ
ン酸亜鉛−鉄皮膜が形成されていない場合、最大
50mg／m²までで、これ以上多くすると上塗層の密
着性が低下するという問題があつた。このため従
来下塗層の防食性を高めようとしても、その塗布
量を50mg／m²より多くすることは困難であつた
が、下塗層の下にリン酸亜鉛−鉄皮膜を形成する
と下塗層の塗布量は100／m²まで多くできること
が判明した。また下塗層の塗布量下限は従来防食
性との関係上10mg／m²であつたが、リン酸亜鉛−
鉄皮膜による防食性向上により５mg／m²まで少く
しても従来と同等の防食性を維持できることが判
明した。 第２図は下塗層の下側にリン酸亜鉛−鉄皮膜が
形成されている場合と形成されていない場合の溶
接性塗装鋼板の塗膜密着性と防食性を下塗層の塗
布量の関係において示したもので、曲線１０およ
び１１はそれぞれリン酸亜鉛−鉄皮膜が形成され
ている場合の塗膜密着性および防食性を示し、１
０ａおよび１１ａはそれぞれリン酸亜鉛−鉄皮膜
が形成されていない場合の塗膜密着性および防食
性を示している。なお溶接性塗装鋼板は第１表の
条件でで作成したものを用い、塗膜密着性は180
度密着折曲げセロテープ剥離試験により、また防
食性はJIS・Ｚ・2371に準じた塩水噴霧試験240時
間によつた。

【表】

【表】 本発明で形成するリン酸亜鉛−鉄皮膜は皮膜量
が１mg／m²未満であると均一な皮膜が形成され
ず、下塗層塗布量増加に伴う上塗層の密着性低下
を補うことができず、また500mg／m²を超えると
電気伝導性が低下して電気溶接性が悪くなるの
で、その皮膜量は１〜500mg／m²が適当である。 リン酸亜鉛−鉄皮膜としては市販リン酸亜鉛皮
膜処理液〔例えばグラノジン46N−１、
DP#2000（以上いずれも日本ペイント製）など〕
を用いて鋼板を常法により処理すれば、鋼板表面
に形成される。 なお、第１図に示すように表面粗度が形成され
た鋼板１の表面にリン酸亜鉛−鉄皮膜２を形成し
ても、リン酸亜鉛−鉄皮膜２は鋼板１の表面形状
に沿つて形成されるので、表面粗度の凸部５、凹
部６は存在する。従つてこのリン酸亜鉛−鉄皮膜
２の上に金属表面被覆用安定水溶液を塗布して下
塗層３を形成した場合、水溶液は塗布後凸部５よ
り凹部６に流下することから、下塗層３の塗布量
は凸部５が薄く、凹部６が厚くなり層中クロム量
分布をＸ線マイクロアナライザーで調査すると凹
部６は第３図のようになる。ここで凹部６の下塗
層厚みが厚くなることにより上塗層４の密着性は
低下するがこの低下は表面粗度によるアンカー効
果や表面積の増大により補われ、凹部６における
上塗層４の密着性低下は認められない。 下塗層３の上に形成された上塗層４は防食兼導
電性物質である亜鉛粉末を含有する合成樹脂であ
る。この上塗層の場合、塗膜の防食性と通電性を
大きくするため、バインダーとしての合成樹脂を
極力少くすることが好ましいが、塗膜の形成上乾
燥塗膜にて少くとも４重量％を必要とするので、
亜鉛粉末は最大96重量％しか含有させることがで
きない。また亜鉛粉末は上塗層に良好な通電性を
付与する都合上少くとも80重量％は必要とする。
なお亜鉛粉末の平均径は塗装性を考慮して1.5〜
10μ、好ましくは1.5〜6μが適当である。 合成樹脂としては種々のものを用いることがで
きるが、密着性のすぐれたエポキシ樹脂とくに硬
化剤や硬化促進剤を添加しなくても200〜260℃の
板温で短時間に焼付乾燥できる分子量１〜10万の
ものが適当である。 また膜厚としては、10μ未満であると防食性が
劣り、50μを超えると鋼板表面粗度を大きくして
も電気溶接性が改善されないので、10〜50μとす
る。 実施例 １ 表面粗度が4μの冷延鋼板（板厚0.8mm）の表面
に市販のリン酸亜鉛処理液を用いて212mg／m²の
リン酸亜鉛−鉄皮膜を形成したものと形成しない
ものに対して、金属表面被覆用安定水溶液により
６価クロム量と３価クロム量の比および塗布量を
変えた下塗層を形成し、さらにこの上に亜鉛粉末
を乾燥塗膜にて85重量％含有するエポキシ樹脂上
塗層を15μ形成した溶接性塗装鋼板の塗膜密着
性、防食性を調査した。なお金属表面被覆用安定
水溶液の組成は次の通りである。 三酸化クロム 10重量部 リン酸 ３重量部 ポリアクリル酸 ５重量部 アクリルエマルジヨン 重合体固形分 18重量部 水 2000重量部 第２表に下塗層の塗布量をほぼ一定にした場合
の調査結果を、また第３表に６価クロム量／３価
クロム量の比を一定にした場合の調査結果を示
す。

【表】 (注) 防食性における＊印のものはブリスターの発生
が多い。

【表】

【表】 実施例 ２ 表面粗度が20μの冷延鋼板（板厚0.8mm）の片面
に種々の皮膜量のリン酸亜鉛−鉄皮膜を形成し、
その上に実施例１で用いた金属表面被覆用安定水
溶液（但し６価クロム量／３価クロム量の比1.4）
により79mg／m²の下塗層を、またさらにこの下塗
層上に実施例１と同様の上塗層を形成して片面溶
接性塗装鋼板を製造し、そのスポツト溶接性を調
査した。第４表はこの結果を示すものである。

【表】

【表】 以上の如く、本発明の溶接性塗装鋼板は下塗層
の下側にリン酸亜鉛−鉄皮膜が形成されているこ
とにより、リン酸亜鉛−鉄皮膜が形成されていな
い場合に比べて下塗層中の６価と３価のクロム量
の比率範囲を広げることができ、製造の際に金属
表面被覆用安定水溶液の管理が容易となる。また
下塗層の塗布量も大巾に増大させることができる
ので、下塗層による防食性も向上させることがで
きる。

【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
であり、第２図は溶接性塗装鋼板において鋼板に
下塗層が直接形成されている場合と、鋼板にリン
酸亜鉛−鉄皮膜を介して下塗層が形成されている
場合の下塗層塗布量と塗膜密着性および防食性の
関係を示すものである。第３図は鋼板にリン酸亜
鉛−鉄皮膜を介して下塗層が形成されている場合
の下塗層中のクロム量分布をＸ線マイクロアナラ
イザーで調査したものを示し、点で表示されてい
る部分が鋼板表面粗度凹部のクロム量の多い部分
である。 １……鋼板、２……リン酸亜鉛−鉄皮膜、３…
…下塗層、４……上塗層、５……凸部、６……凹
部、１０……リン酸亜鉛−鉄皮膜が形成されてい
る場合の溶接性塗装鋼板の塗膜密着性、１０ａ…
…リン酸亜鉛−鉄皮膜が形成されていない場合の
溶接性塗装鋼板の塗膜密着性、１１……リン酸亜
鉛−鉄皮膜が形成されている場合の溶接性塗装鋼
板の防食性、１１ａ……リン酸亜鉛−鉄皮膜が形
成されていない場合の溶接性塗装鋼板の防食性。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 表面粗度が４〜20μの鋼板表面にリン酸亜鉛
   −鉄皮膜が１〜500mg／m²形成され、さらにこの
   リン酸亜鉛−鉄皮膜の上に、６価クロムのすべて
   または一部が３価の状態に還元され、６価クロム
   量／３価クロム量の比が０〜2.3となつた三酸化
   クロム10重量部、リン酸（100％H₃PO₄）３〜４
   重量部、ポリアクリル酸４〜５重量部、アクリル
   エマルジヨン重合体固形分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
   クロム量として５〜100mg／m²、またこの下塗層
   の上に亜鉛粉末を含有する樹脂の上塗層が10〜
   50μそれぞれ形成されていることを特徴とする溶
   接性塗装鋼板。