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JPH07106611B2 - Method for producing organic composite coated steel sheet having excellent corrosion resistance and weldability - Google Patents
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JPH07106611B2 - Method for producing organic composite coated steel sheet having excellent corrosion resistance and weldability - Google Patents

Method for producing organic composite coated steel sheet having excellent corrosion resistance and weldability

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Publication number
JPH07106611B2
JPH07106611B2 JP2071135A JP7113590A JPH07106611B2 JP H07106611 B2 JPH07106611 B2 JP H07106611B2 JP 2071135 A JP2071135 A JP 2071135A JP 7113590 A JP7113590 A JP 7113590A JP H07106611 B2 JPH07106611 B2 JP H07106611B2
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steel sheet
corrosion resistance
coating
chromate
silica sol
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研治 高尾
英夫 大岸
肇 木村
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川崎製鉄株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は主として自動車車体としてプレス成形して用い
られる高耐食性有機複合被覆鋼板の製造方法に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial field of application> The present invention mainly relates to a method for producing a highly corrosion-resistant organic composite coated steel sheet, which is used by press forming as an automobile body.

〈従来の技術〉 近年、自動車車体に高耐食性が要求されており、従来の
冷延鋼板上にZnめっきもしくはZn系合金めっきを施した
表面処理鋼板が適用されつつある。
<Prior Art> In recent years, high corrosion resistance is required for automobile bodies, and surface-treated steel sheets obtained by subjecting conventional cold-rolled steel sheets to Zn plating or Zn-based alloy plating are being applied.

またさらに腐食の厳しい地域においてはプレス・車体組
立後の塗装が十分行き渡らない内板袋構造部および曲げ
加工部に高度の裸耐食性が要求され、これに応えるもの
として、例えば特公昭60−33192号公報や特開昭58−224
174号公報等に開示されているように、Zn系めっき鋼板
上にクロメートおよび有機被覆を施した有機複合被覆鋼
板が開発されている。
Furthermore, in areas where corrosion is more severe, a high degree of bare corrosion resistance is required for the inner plate bag structure and the bending part where the coating after press / body assembly is not sufficiently spread, and as a response to this, for example, Japanese Patent Publication No. 60-33192. Gazette and JP-A-58-224
As disclosed in Japanese Patent No. 174, etc., an organic composite coated steel sheet in which a chromate and an organic coating are applied on a Zn-based plated steel sheet has been developed.

特公昭60−33192号公報は、Zn系めっき鋼板上に水系樹
脂および粒子径7〜100μmのシリカゾルからなる複合
有機シリケート樹脂皮膜を0.01〜4μmの膜厚で形成さ
せることにより、耐食性に優れた複合被覆鋼板が得られ
ることを唱っているが、本発明者らの研究によると、膜
厚と比較してかかる巨大なシリカゾルを用いた場合、シ
リカゾルは塗膜中に保持されず実施不可能である。
Japanese Patent Publication No. 60-33192 discloses a composite excellent in corrosion resistance by forming a composite organic silicate resin film composed of a water-based resin and silica sol having a particle size of 7 to 100 μm on a Zn-based plated steel sheet in a film thickness of 0.01 to 4 μm. Although it is advocated that a coated steel sheet can be obtained, according to the study by the present inventors, when such a huge silica sol is used as compared with the film thickness, the silica sol is not retained in the coating film and cannot be carried out. is there.

特開昭58−224174号公報は、樹脂および粒径数〜数十nm
の水分散シリカゾルを含有した塗料組成物を亜鉛系めっ
き鋼板上に塗布し高耐食性を発現することを目的とした
ものであるが、既存のシリカゾルを用いた場合、化成
処理時に塗膜中に水分が侵入し、下層のクロメート中の
クロムが溶出して環境を汚染する、アルカリ脱脂時に
塗膜剥離を生じ、耐食性劣化を招来する、腐食環境下
に曝されたときに塗膜下に水分が侵入し、カソード部に
おいて高アルカリになるために塗膜−クロメート界面の
結合が切断され、塗装後密着性が不良である、しばし
ば耐食性が劣る場合がある、均一に分散したシリカの
存在により塗膜の熱分解が妨げられ、溶接性を著しく劣
化させているという問題点を内包していた。
JP-A-58-224174 discloses a resin and a particle size of several to several tens nm.
The purpose is to apply a coating composition containing a water-dispersed silica sol on a zinc-plated steel sheet to develop high corrosion resistance, but when using an existing silica sol, the water content in the coating film during chemical conversion treatment Invades, and chromium in the lower chromate elutes to pollute the environment, causes peeling of the coating film at the time of degreasing with alkali, which leads to deterioration of corrosion resistance, moisture enters under the coating film when exposed to a corrosive environment However, due to the high alkali in the cathode part, the bond at the coating film-chromate interface is broken, the adhesion after coating is poor, the corrosion resistance is often inferior, the presence of uniformly dispersed silica causes The problem is that thermal decomposition is hindered and weldability is significantly deteriorated.

このうち、〜については塗膜とクロメート界面の密
着力不良が原因で生じる現象である。これは、シリカ粒
表面のシラノール基が有機樹脂中の水酸基と結合するこ
とにより、有機樹脂とクロメート層との結合を妨げ、塗
膜−クロメート間の密着を低下させるためである。
Among these, items (1) to (4) are phenomena caused by poor adhesion between the coating film and the chromate interface. This is because the silanol groups on the surface of the silica particles are bonded to the hydroxyl groups in the organic resin, which hinders the bonding between the organic resin and the chromate layer and reduces the adhesion between the coating film and the chromate.

塗膜−クロメート間の密着力を確保するために、有機樹
脂中の水酸基を増加させる方法が有効である。しかしな
がら、この方法による塗膜−クロメート間の密着力は付
与されるものの、シリカ粒表面のほとんどのシラノール
基が有機樹脂と結合してしまうため、シラノール基が腐
食時に腐食生成物を安定保持することが不可能になり、
上記、に記した問題が派生する。
In order to secure the adhesive force between the coating film and the chromate, a method of increasing the number of hydroxyl groups in the organic resin is effective. However, although the adhesion between the coating film and the chromate is imparted by this method, most of the silanol groups on the surface of the silica particles are bonded to the organic resin, so that the silanol groups stably retain the corrosion products during corrosion. Becomes impossible,
The problem described above is derived.

さらに、特開昭63−35798号公報や特開昭64−65179号公
報に開示されるように有機溶剤中に乾式のヒュームドシ
リカを添加する方法も挙げられる。しかしながら、ヒュ
ームドシリカを用いた場合、良好な耐食性および溶接性
は得られるものの、塗料中の粘度ど著しく上昇するため
に、塗料塗布時の塗布量コントロールに支障をきたすと
ともに、しばしば調合時に凝集し塗布不可能になるとい
う問題点がある。
Further, as disclosed in JP-A-63-35798 and JP-A-64-65179, a method of adding dry fumed silica to an organic solvent may be mentioned. However, when fumed silica is used, good corrosion resistance and weldability are obtained, but the viscosity in the paint increases significantly, which hinders control of the coating amount during coating and often causes aggregation during formulation. There is a problem that coating becomes impossible.

本願出願人は特願平1−268478号にて、全アルカリ金属
量を規制した有機溶剤中に分散したシリカゾルを用いた
有機複合被覆鋼板を提案済みであり、有機複合被覆鋼板
は良好な耐食性、溶接性および塗装後密着性を有してい
る。しかしながら、塗料溶媒として有機溶剤を用いてい
た場合、揮発溶剤による循環汚染や作業者の健康保持な
らびに引火による火炎発生防止に特別の配慮が必要であ
った。
The applicant of the present application, in Japanese Patent Application No. 1-268478, has proposed an organic composite coated steel sheet using silica sol dispersed in an organic solvent in which the total amount of alkali metal is regulated, and the organic composite coated steel sheet has good corrosion resistance, It has weldability and adhesion after painting. However, when an organic solvent was used as the paint solvent, special consideration was required for the circulation pollution by the volatile solvent, the health maintenance of the worker, and the prevention of flame generation due to ignition.

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は上述した問題点を解決すべくなされたもので、
溶媒として水を用いた塗料中で水分散シリカゾルと水系
有機樹脂との良好な相溶性を維持し、塗料中シリカゾル
の分散状態を規制することにより、耐食性、溶接性およ
び塗装後密着性に優れる有機被覆鋼板の製造方法を提供
することを目的としている。
<Problems to be Solved by the Invention> The present invention has been made to solve the above-mentioned problems.
Maintains good compatibility between water-dispersed silica sol and water-based organic resin in a paint using water as a solvent, and regulates the dispersion state of the silica sol in the paint, resulting in an organic material with excellent corrosion resistance, weldability and adhesion after coating. It is intended to provide a method for manufacturing a coated steel sheet.

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するために本発明によれば、めっき目付
量が10〜40g/m2であるZnめっき鋼板またはZn系合金めっ
き鋼板上に、クロメート中のCr6+の比率が全クロム量に
対して70%以下であり、クロメート付着量がクロム換算
で5〜500mg/m2となるようにクロメート処理を施し、 その上に、2次粒子の平均粒度が0.05〜3.0μmであ
り、かつ比表面積が50〜400m2/gである水分散シリカゾ
ルおよび水分散もしくは水溶性有機樹脂をベースとする
数平均分子量が2000以上で、水酸基価が50以上である樹
脂組成物を含有し、この樹脂組成物100重量部(乾燥重
量)に対してシリカゾルの比率が10〜100重量部(乾燥
重量)である塗料組成物を乾燥重量にして0.2〜3.0g/m2
塗布することを特徴とする耐食性および溶接性に優れる
有機複合被覆鋼板の製造方法が提供される。
According to the present invention in order to achieve the above object <Means for Solving the Problem>, the Zn-plated steel sheet or a Zn-based alloy plated steel sheet on the coating weight per unit area is 10 to 40 g / m 2, Cr in the chromate The ratio of 6+ is 70% or less with respect to the total chromium amount, and chromate treatment is performed so that the chromate adhesion amount becomes 5 to 500 mg / m 2 in terms of chromium, and the average particle size of the secondary particles is A resin having a number average molecular weight of 2000 or more and a hydroxyl value of 50 or more based on a water-dispersed silica sol having a specific surface area of 0.05 to 3.0 μm and a specific surface area of 50 to 400 m 2 / g and a water-dispersed or water-soluble organic resin. The coating composition containing the composition and having a silica sol ratio of 10 to 100 parts by weight (dry weight) with respect to 100 parts by weight (dry weight) of the resin composition has a dry weight of 0.2 to 3.0 g / m 2
Provided is a method for producing an organic composite-coated steel sheet excellent in corrosion resistance and weldability, which is characterized by applying.

以下に本発明をさらに詳細に説明する。The present invention will be described in more detail below.

本発明の出発素材としては、Znめっき鋼板またはZn系合
金めっき鋼板を用いる。
A Zn-plated steel sheet or a Zn-based alloy-plated steel sheet is used as the starting material of the present invention.

鋼板に施されるめっきの種類としては、従来より耐食性
を向上させるために用いられている純Znめっき、Zn−Ni
合金めっき(Ni含有立8〜16wt%)、Zn−Fe合金めっき
(Fe含有率5〜30wt%)等の2元系合金めっき、Zn−Ni
−Cr合金めっき、Zn−Co−Cr合金めっき等の3元系合金
めっき等を用いることができ、またZn−Co−Cr−Al2O3
等の複合分散めっきを用いてもよい。これらのめっきは
主として電気めっき法によって施されるが本発明の薄膜
の塗料を塗布するに適した平滑な表面を有するめっきで
あれば他の方法(例えば蒸着めっき、溶融めっき等)に
よってもよい。
The types of plating applied to steel sheets include pure Zn plating and Zn-Ni, which have been used to improve corrosion resistance.
Binary alloy plating such as alloy plating (Ni content 8 to 16 wt%), Zn-Fe alloy plating (Fe content ratio 5 to 30 wt%), Zn-Ni
-Cr alloy plating, Zn-Co-Cr alloy plating, and other ternary alloy plating can be used, and Zn-Co-Cr-Al 2 O 3
You may use composite dispersion plating such as. These platings are mainly carried out by an electroplating method, but other methods (for example, vapor deposition plating, hot dipping, etc.) may be used as long as they have a smooth surface suitable for applying the thin film coating material of the present invention.

これらのめっきは鋼板に耐食性を付与するために施され
るのであって、目付量が10〜40g/m2の範囲である。目付
量が10g/m2未満であると耐食性が不足であったりし、ま
た40g/m2超であるとこれ以上の大幅な耐食性改善効果が
なく、かえって溶接性やプレス加工性を損なう場合もあ
る。
These platings are performed to impart corrosion resistance to the steel sheet, and the basis weight is in the range of 10 to 40 g / m 2 . If the basis weight is less than 10 g / m 2 , the corrosion resistance may be insufficient, and if it is more than 40 g / m 2 , there is no further significant improvement in the corrosion resistance, and the weldability and press workability may be impaired. is there.

これらZnまたはZn系合金めっき層の上に、第1に高耐食
性の付与、第2には上層塗膜との密着力を付与するため
にクロメート処理を行う。
On these Zn or Zn-based alloy plating layers, a chromate treatment is firstly performed to impart high corrosion resistance and secondly to impart adhesion to the upper coating film.

クロメート付着量としてはクロム換算で5〜500mg/m2
好ましくは10〜150mg/m2の範囲とする。クロム付着量が
5mg/m2未満であるとクロメート非被覆部が生じ、耐食性
および塗膜密着性の観点から好ましくなく、500mg/m2
であるとこれ以上の大幅な耐食性改善効果がなく、また
絶縁皮膜抵抗が著しく高まり、溶接性および電着塗装性
を損なう。10〜150mg/m2の範囲では耐食性、密着性、溶
接性、電着塗装性の全ての面で安定して良好な性能が得
られる。
Chromate adhesion amount is 5 to 500 mg / m 2 in terms of chromium,
The preferred range is 10 to 150 mg / m 2 . The amount of chromium deposited
If it is less than 5 mg / m 2 , a chromate uncoated portion is generated, which is not preferable from the viewpoint of corrosion resistance and coating adhesion, and if it exceeds 500 mg / m 2 , there is no further significant improvement in corrosion resistance, and the insulation film resistance Markedly increases, impairing weldability and electrodeposition paintability. In the range of 10 to 150 mg / m 2 , stable and good performance can be obtained in all aspects of corrosion resistance, adhesion, weldability, and electrodeposition paintability.

クロメート処理方法としてはロールコータ、ロール絞り
等を用いる塗布型クロメート法、電解クロメート法、反
応型クロメート法等があるが、いずれの方法にしたがっ
てもよい。
Examples of the chromate treatment method include a coating type chromate method using a roll coater and a roll squeeze method, an electrolytic chromate method, and a reactive type chromate method, but any method may be used.

クロメート処理液は水溶性のクロム化合物を主成分と
し、これに適量のリン酸根、フッ素イオン等のアニオ
ン、Zn、Ni、Co等の金属イオン、デンプン、メタノール
等の有機物を必要に応じて添加する。さらに、耐食性の
向上を目的として、シリカゾルを添加することも可能で
ある。
The chromate treatment liquid contains a water-soluble chromium compound as a main component, to which an appropriate amount of phosphate radicals, anions such as fluorine ions, metal ions such as Zn, Ni and Co, and organic substances such as starch and methanol are added as necessary. . Further, silica sol can be added for the purpose of improving the corrosion resistance.

また、クロメート中Cr6+の比率は全クロム量に対して70
%以下とする。Cr6+量が70%超であるとアルカリ脱脂時
の耐クロム溶出性が劣化するためである。
In addition, the ratio of Cr 6+ in chromate is 70% of the total chromium amount.
% Or less. This is because if the Cr 6+ content exceeds 70%, the chromium elution resistance during alkaline degreasing deteriorates.

上記クロメート皮膜上には、シリカゾルと有機樹脂組成
物からなる複合皮膜が施される。本発明の鋼板におい
て、複合皮膜中シリカゾルは、表面のシラノール基が腐
食環境下に曝されたときに生成するZn系腐食生成物を安
定保持する機能を有するために高耐食性を発現するもの
である。しかしながら、シリカゾルを単体で鋼板上に塗
布することは不可能であるため、バインダーとしての有
機樹脂が必須である。この有機樹脂としては水溶性もし
くは水分散性の高分子有機樹脂を用いる。本発明におい
てはシリカゾルとして水分散シリカゾルを用いるが、水
分散シリカゾルはシリカ粒子表面に水分子が水和したか
たちで吸着しているために有機溶剤を用いた有機樹脂組
成物と調合した場合、直ちに沈殿・ゲル化してしまい、
塗料組成物としての使用が困難であるためである。水溶
性もしくは水分散性の高分子有機樹脂としては、エポキ
シ、ウレタン、アクリル、ポリエステル、アルキッド共
重合体等が挙げられる。
A composite coating composed of silica sol and an organic resin composition is applied on the chromate coating. In the steel sheet of the present invention, the silica sol in the composite coating is one which exhibits high corrosion resistance because it has a function of stably retaining Zn-based corrosion products generated when the silanol groups on the surface are exposed to a corrosive environment. . However, since it is impossible to apply silica sol alone to a steel plate, an organic resin as a binder is essential. As the organic resin, a water-soluble or water-dispersible polymer organic resin is used. In the present invention, a water-dispersed silica sol is used as the silica sol, but when the water-dispersed silica sol is mixed with an organic resin composition using an organic solvent because water molecules are adsorbed on the silica particle surface in a hydrated form, immediately It will precipitate and gel,
This is because it is difficult to use as a coating composition. Examples of the water-soluble or water-dispersible polymer organic resin include epoxy, urethane, acrylic, polyester, alkyd copolymer and the like.

このような樹脂組成物の数平均分子量Mnとしては2000以
上であり、また水酸基価H(KOH mg/樹脂g)として
は、 H≧50 であることが必要である。
The number average molecular weight Mn of such a resin composition must be 2000 or more, and the hydroxyl value H (KOH mg / resin g) must be H ≧ 50.

数平均分子量が2000未満であると樹脂長が短くなり、樹
脂が編目状の構造をとらないために、シリカゾルのバイ
ンダーとしての機能を果たさず、耐食性および塗料密着
性を著しく損なう。また、塗料中でのシリカゾルとの相
溶性も劣化する。また、数平均分子量の上限は特に定め
ないが、100000超であると、皮膜の抵抗が高まり、電着
塗装性およびスポット溶接性を阻害する場合もあるので
好ましくは100000以下であるのが良い。
When the number average molecular weight is less than 2000, the resin length becomes short, and the resin does not have a knitted structure, so that it does not function as a binder of silica sol, and corrosion resistance and paint adhesion are significantly impaired. Further, the compatibility with silica sol in the paint is also deteriorated. The upper limit of the number average molecular weight is not particularly limited, but if it is more than 100,000, the resistance of the coating increases and the electrodeposition coatability and spot weldability may be impaired. Therefore, it is preferably 100,000 or less.

有機樹脂中のヒドロキシル基は、密着性に寄与する官能
基であるが、本発明者らの研究の結果、この量が50未満
であると、下地クロメート層との間に強固な密着性を
確保できず、カチオン電着塗装後の鋼板と電着塗膜間
に良好な密着性を得ることができない場合がある。
The hydroxyl group in the organic resin is a functional group that contributes to the adhesiveness, but as a result of the research conducted by the present inventors, if this amount is less than 50, a strong adhesiveness with the underlying chromate layer is secured. In some cases, good adhesion cannot be obtained between the steel sheet after cationic electrodeposition coating and the electrodeposition coating film.

このため、アルカリ脱脂時にクロメート中のクロムが
溶出する、上層に電着塗装および上塗り塗装した後、
湿潤環境に曝されると、クロメート−有機複合皮膜間も
しくは電着塗膜−有機複合皮膜間の密着が不良となり、
塗膜剥離が生じるという問題が発生する場合がある。し
たがって、有機樹脂の水酸基価Hは50以上であることが
必要である。また、水酸基価Hの上限値は、特に定めな
いが、この値が高くなると、塗料化したときのシリカゾ
ルとの相溶性を失い、塗料の凝集・ゲル化をもたらす場
合がある。
For this reason, chromium in chromate is eluted during alkaline degreasing, after electrodeposition coating and top coating on the upper layer,
When exposed to a humid environment, the adhesion between the chromate-organic composite film or the electrodeposition coating-organic composite film becomes poor,
There may be a problem that the coating film peels off. Therefore, the hydroxyl value H of the organic resin must be 50 or more. Further, the upper limit of the hydroxyl value H is not particularly defined, but if this value becomes high, the compatibility with silica sol when made into a paint may be lost, and the paint may aggregate or gel.

次に、シリカゾルの限定理由について詳細に説明する。Next, the reason for limiting the silica sol will be described in detail.

本発明鋼板のシリカゾルとしては、平均粒度が0.05〜3.
0μmであり、かつ比表面積が50〜400m2/gである水分散
シリカゾルを用いる。シリカとしてこの他に、ヒューム
ドシリカが知られる。ヒュームドシリカは粒子間にシロ
キサン結合を持ち粒子表面にシラノール基を有するシリ
カ凝集微粉末であるが、これを塗料中に配合すると、
塗料中に機械的剪断力を与えた場合急激に塗料粘度が上
昇し、工業的に安定して塗布できない、有機溶剤中添
加量を増加して行くと増粘・沈殿・ゲル化するため添加
量が限定される。そこで、塗料中で安定な水分散シリカ
ゾルを用いる。
The silica sol of the steel sheet of the present invention has an average particle size of 0.05 to 3.
A water-dispersed silica sol having a particle size of 0 μm and a specific surface area of 50 to 400 m 2 / g is used. In addition to this, fumed silica is known as silica. Fumed silica is a silica agglomerated fine powder that has a siloxane bond between particles and a silanol group on the particle surface, but when this is incorporated into a paint,
When mechanical shearing force is applied to the paint, the viscosity of the paint rapidly rises and it cannot be applied industrially stably. As the amount added in an organic solvent increases, the amount increases because of thickening, precipitation and gelation. Is limited. Therefore, a water-dispersed silica sol that is stable in the paint is used.

シリカ粒子の比表面積は50〜400m2/gとする。比表面積
が50m2/g未満であると、腐食生成物を安定保持するとこ
ろのシリカ表面の自由シラノール基が僅少になるため耐
食性不良となる。そこで、比表面積を50m2/g以上と規定
し、シリカ表面の自由シラノール基を確保することによ
り、良好な耐食性を発現することを可能とするものであ
る。
The specific surface area of silica particles is 50 to 400 m 2 / g. If the specific surface area is less than 50 m 2 / g, the amount of free silanol groups on the silica surface, where the corrosion products are stably retained, becomes small, resulting in poor corrosion resistance. Therefore, by defining the specific surface area to be 50 m 2 / g or more and securing the free silanol groups on the silica surface, it is possible to exhibit good corrosion resistance.

さらに、シリカ比表面積が400m2/g超であるとシラノー
ル基の数が必要以上に増大しゲル化しやすくなる。ま
た、シリカ比表面積が50m2/g未満ではシリカ表面の自由
シラノール基が僅少となり耐食性不良となる。
Further, if the specific surface area of silica is more than 400 m 2 / g, the number of silanol groups increases more than necessary and gelation easily occurs. When the specific surface area of silica is less than 50 m 2 / g, the amount of free silanol groups on the surface of silica is very small, resulting in poor corrosion resistance.

また、一般的なシリカゾルの粒度は0.05μm以下であ
り、溶媒中に均一に分散した状態である。しかしなが
ら、本発明者らの研究によると、このような均一に分散
されたシリカゾルを用いると、スポット溶接すること
により、溶接電極チップが摩耗が促進されて電極面積が
減少するために溶接電流密度が低下し、ナゲットが形成
されない、スポット溶接時、通電路が僅少になるため
にスパークが発生し、電極の損傷を助長するためにスポ
ット溶接性が著しく劣化するということが判明した。し
たがって、良好な溶接性を確保するためには、均一な分
散を妨げる必要があり、シリカゾル1次粒子を塗料中で
2次凝集させることが必要となるのである。すなわち、
1次粒子を凝集させて、形成される2次粒子の平均粒度
を0.05μm以上とし、良好な溶接性を確保する。さら
に、2次粒子の平均粒度が3.0μm超であると、塗膜の
均一塗布性を損なうために、好ましくない。粒子を2次
凝集させる手段としては、たとえば通常シリカゾル中に
含まれるNa2O量を0.05重量%以下に低減する方法などが
挙げられる。シリカゾル中にNa2Oが含まれると、シリカ
粒子表面に対イオンとしてNa+が配位し、さらにそのま
わりに水和層を持った電気2重層を形成するために、シ
リカ粒子同士の反発によりコロイド状態を維持し、均一
に分散されるが、シリカゾル中に含まれるNa2O量を0.05
重量%以下に低減することにより、シリカ表面に電気2
重層を形成させて電荷を持つことを防止し、1次粒子ど
うしを2次凝集させるものである。
Further, the particle size of a general silica sol is 0.05 μm or less, and it is in a state of being uniformly dispersed in a solvent. However, according to the study by the present inventors, when such a uniformly dispersed silica sol is used, spot welding results in accelerated wear of the welding electrode tip and a reduction in the electrode area, resulting in a decrease in the welding current density. It was found that the spot weldability deteriorates, the nugget is not formed, and during spot welding, a spark is generated due to a small number of current-carrying paths, which promotes damage to the electrode and the spot weldability is significantly deteriorated. Therefore, in order to secure good weldability, it is necessary to prevent uniform dispersion, and it is necessary to secondary-aggregate the silica sol primary particles in the coating material. That is,
The primary particles are agglomerated to form secondary particles having an average particle size of 0.05 μm or more to ensure good weldability. Further, if the average particle size of the secondary particles exceeds 3.0 μm, the uniform coating property of the coating film is impaired, which is not preferable. Examples of means for secondary agglomeration of particles include a method of reducing the amount of Na 2 O normally contained in silica sol to 0.05% by weight or less. When Na 2 O is contained in the silica sol, Na + is coordinated on the surface of the silica particle as a counter ion, and an electric double layer having a hydrated layer is formed around it, so that the silica particles repel each other. Maintains a colloidal state and is uniformly dispersed, but the amount of Na 2 O contained in the silica sol is 0.05.
By reducing the amount to less than 1% by weight, the silica surface will not be charged
It is intended to form a multi-layer so as to prevent it from having an electric charge and to cause primary particles to secondary aggregate.

なお、塗料組成物中シリカゾルと樹脂組成物の乾燥重量
比率は、樹脂100重量部に対してシリカゾル10〜100重量
部とする。シリカゾル量が10重量部未満であると、腐食
成分を安定保持するシラノール基数が僅少となり良好な
耐食性が得られないからであり、また、100重量部超に
なると樹脂組成物との相溶性が得られなくなり、塗料化
して鋼板上に塗布することが困難になるためである。
The dry weight ratio of silica sol to resin composition in the coating composition is 10 to 100 parts by weight of silica sol to 100 parts by weight of resin. If the amount of silica sol is less than 10 parts by weight, the number of silanol groups that stably retain the corrosive component is small and good corrosion resistance cannot be obtained, and if it exceeds 100 parts by weight, compatibility with the resin composition is obtained. This is because it becomes difficult to form a paint and apply it to the steel sheet.

本発明の塗料組成物中に必要に応じて、シランカップリ
ング剤を配合することもできる。これにより、基体樹脂
とシリカゾルを間に橋架けが形成され、シリカゾルを安
定固定する上で有効である。このような、シランカップ
リング剤としてはビニルシラン、メタクリロキシシラ
ン、エポキシシラン、アミノシラン、メルカプトシラン
等が知られているが、このうち、アミノシランは本発明
で用いられる樹脂組成物との相溶性が不良であるため不
適である。また、シランカップリング剤は耐食性に寄与
するシリカゾル表面のシラノール基と結合し、これを消
失せしめるために、必要量以上の添加は良好な耐食性を
維持する上で有害である。
If necessary, a silane coupling agent may be added to the coating composition of the present invention. Thereby, a bridge is formed between the base resin and the silica sol, which is effective in stably fixing the silica sol. As such a silane coupling agent, vinyl silane, methacryloxy silane, epoxy silane, amino silane, mercapto silane, etc. are known. Among them, amino silane has poor compatibility with the resin composition used in the present invention. Therefore, it is not suitable. Further, the silane coupling agent binds to the silanol groups on the surface of the silica sol, which contributes to the corrosion resistance, and eliminates them, so addition of more than necessary amount is harmful for maintaining good corrosion resistance.

シリカゾル100重量部に対して、シランカップリング剤2
0重量部超の添加はこの観点から好ましくない。
Silane coupling agent 2 to 100 parts by weight of silica sol
Addition of more than 0 parts by weight is not preferable from this viewpoint.

以上のように配合してなる本発明の塗料組成物をクロメ
ート皮膜上に塗布する方法としては、工業的に一般に用
いられる、ロールコーター法、エアーナイフ法等の方法
が用いられる。本発明鋼板の塗料組成物の塗布量は、乾
燥重量にして0.2〜3.0g/m2とする。0.2g/m2未満である
と耐食性が劣り、3.0g/m2超では皮膜抵抗が高まるため
スポット溶接性および電着塗装性が劣化する。
As a method for applying the coating composition of the present invention, which is formulated as described above, onto the chromate film, methods such as a roll coater method and an air knife method which are generally used in the industry are used. The coating amount of the coating composition of the steel sheet of the present invention is 0.2 to 3.0 g / m 2 in terms of dry weight. If it is less than 0.2 g / m 2 , the corrosion resistance will be poor, and if it exceeds 3.0 g / m 2 , the film resistance will increase and the spot weldability and electrodeposition coatability will deteriorate.

有機複合皮膜は鋼板表面の最高到達温度として、100℃
以上200°以下で焼き付けるのが好ましい。100℃未満の
温度では十分乾燥されず溶剤が塗膜中に残存するために
耐食性を損なうからであり、200℃超であると、鋼板に
降伏伸びが生じてプレス加工時にストレッチャーストレ
インが生じるという材質上の問題があるためである。
The organic composite film has a maximum temperature of 100 ℃ on the surface of the steel sheet.
It is preferable to bake at above 200 °. This is because at temperatures below 100 ° C, the solvent does not dry sufficiently and the solvent remains in the coating film, impairing corrosion resistance.If it exceeds 200 ° C, yield elongation occurs in the steel sheet and stretcher strain occurs during press working. This is because there is a problem with the material.

本発明の方法は、鋼板の用途に応じて、鋼板の両面に適
用しても良いし、片面のみに適用しても良い。
The method of the present invention may be applied to both sides of a steel plate or only to one side depending on the use of the steel plate.

〈実施例〉 以下、本発明の硬化を実施例に基づいて具体的に説明す
る。
<Example> Hereinafter, the curing of the present invention will be specifically described based on Examples.

(実施例1) 板厚0.7mmの低炭素冷延鋼板上に第4表に示す所定のZn
合金めっきを被覆した試料の表面にロールコーターを用
いて第4表に示す付着量の塗布型クロメート処理を行
い、最高到達板温130℃で焼き付け、第3表に示す有機
複合皮膜をロールコーターで塗布し、最高到達板温160
℃で焼き付けた後、直ちに水冷・乾燥し、試験に供し
た。第1表に塗料のベースレジンの明細を、第2表に添
加するシリカゾルの明細を示した。
(Example 1) Predetermined Zn shown in Table 4 on a low carbon cold-rolled steel plate having a plate thickness of 0.7 mm.
The surface of the alloy-coated sample was coated with a roll coater to the coating amount shown in Table 4, and baked at the maximum plate temperature of 130 ° C. The organic composite film shown in Table 3 was coated with a roll coater. Apply and reach maximum plate temperature of 160
After baking at 0 ° C., it was immediately water-cooled and dried and used for the test. Table 1 shows the details of the base resin of the paint, and Table 2 shows the details of the silica sol to be added.

なお、各性能評価法の詳細は以下の通りである。The details of each performance evaluation method are as follows.

また、第2表中の比表面積はN2ガスを用いたBEF法によ
る値、第2表中の平均粒度は遠心沈降粒度分布測定によ
る平均粒度、第3表中の樹脂組成物およびシリカの配合
量は乾燥重量%、第4表中のZn−Ni下地めっきのNi分は
12wt%、めっきAはNi:12wt%、Cr:1wt%、残Zn、めっ
きBはCo:1wt%、Cr:0.8wt%、Al2O3:1wt%、残Znをそ
れぞれ示す。
Further, the specific surface area in Table 2 is a value by the BEF method using N 2 gas, the average particle size in Table 2 is the average particle size by centrifugal sedimentation particle size distribution measurement, and the resin composition and silica in Table 3 are mixed. The amount is dry weight%, and the Ni content of Zn-Ni undercoat in Table 4 is
12 wt%, plating A shows Ni: 12 wt%, Cr: 1 wt%, residual Zn, and plating B shows Co: 1 wt%, Cr: 0.8 wt%, Al 2 O 3 : 1 wt%, residual Zn, respectively.

第4表から明らかなように、本発明例はいずれも耐食
性、溶接性等に優れた有機複合被覆鋼板である。
As is clear from Table 4, all the examples of the present invention are organic composite coated steel sheets having excellent corrosion resistance, weldability and the like.

◎耐食性 塩水噴霧 4時間 5%NaCl溶液 35℃ 乾燥 2時間 60℃ 湿潤 2時間 95%RH 50℃ を1サイクルとする複合サイクル腐食試験を行い、赤錆
の発生するサイクル数で評価した。
◎ Corrosion resistance Salt spray 4 hours 5% NaCl solution 35 ° C Dry 2 hours 60 ° C Wet 2 hours 95% RH 50 ° C A combined cycle corrosion test was performed as one cycle, and the number of cycles in which red rust was generated was evaluated.

◎耐水2次密着性 試料をリン酸塩処理(PB L3020、日本パーカー(株)
製)後、カチオン電着塗装(パワートップU−600、日
本ペイント(株)製)を20μm施し、170℃×20分焼
付、さらにその上に上塗り塗装(ルーガーベイク ホ
ワイト、関西ペイント(株)社製)を35μm施し、140
℃×30分焼き付けた後40℃純温水浸漬を10日間行い、NT
カッターを用いて2mm角10×10枡目のゴバン目をいれ、
テープ剥離後の塗膜残存率を測定することにより耐水2
次密着性を評価した。
◎ Water resistant secondary adhesion Phosphate treatment of sample (PB L3020, Nippon Parker Co., Ltd.)
Then, a cationic electrodeposition coating (Power Top U-600, manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.) is applied to 20 μm and baked at 170 ° C. for 20 minutes, and then a top coating is applied (Ruger Bakeho).
Wight, Kansai Paint Co., Ltd.) applied 35 μm, 140
After baking at ℃ × 30 minutes, soak in pure water at 40 ℃ for 10 days,
Using a cutter, put a 2 mm square 10 × 10 square mesh,
Water resistance is measured by measuring the residual rate of the coating film after tape peeling.
The next adhesion was evaluated.

◎耐クロム溶出性 日本パーカー(株)社製リン酸塩処理液 PB L3020を用
いて脱脂、水洗、表面調整、化成の4工程を通じて処理
を行い、処理前後のCr付着量を蛍光X線分析装置を用い
て測定し、溶出量を算出した。
◎ Chromium elution resistance Using a phosphate treatment liquid PB L3020 manufactured by Nippon Parker Co., Ltd., treatment is performed through four steps of degreasing, washing with water, surface conditioning, and chemical conversion. Was used to calculate the elution amount.

◎電着塗装性 パワートップU−100(日本ペイント(株)製)を電着
電圧100V、浴温28℃、180秒通電した後、170℃×20分焼
付を行い、電着塗膜上に発生したガスピンホール数を測
定し評価した。
◎ Electrodeposition coatability Power Top U-100 (manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.) is energized at a voltage of 100V, a bath temperature of 28 ° C for 180 seconds, and then baked at 170 ° C for 20 minutes to be applied on the electrodeposition coating film. The number of generated gas pinholes was measured and evaluated.

○:0〜6個/cm2 △:7〜10個/cm2 ×:10個/cm2超 ◎溶接性 先端6mmφの銅・クロム合金の溶接チップを用い、加圧
力200kgf、電流9kA、溶接時間10Hzで連続溶接を行い、
ナゲットが形成されなくなる打点数で溶接性を評価し
た。
○: 0 to 6 pcs / cm 2 △: 7 to 10 pcs / cm 2 ×: 10 pcs / cm 2 over ◎ Weldability Welding force is 200 kgf, current is 9 kA, welding is done by using copper / chromium alloy welding tip with 6 mmφ tip Perform continuous welding at 10Hz for
Weldability was evaluated by the number of hit points at which no nugget was formed.

○:3000点以上 △:1000〜3000点 ×:1000点未満 〈発明の効果〉 本発明は以上説明したように構成されているので、本発
明の製造方法による有機複合被覆鋼板は溶接性に優れ、
かつ耐食性、塗料密着性が良好であり、自動車車体用を
はじめ広く利用することができる。
○: 3000 points or more △: 1000 to 3000 points ×: Less than 1000 points <Effect of the Invention> Since the present invention is configured as described above, the organic composite-coated steel sheet according to the production method of the present invention has excellent weldability,
It also has good corrosion resistance and paint adhesion, and can be widely used for automobile bodies and other applications.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 肇 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (56)参考文献 特開 昭58−98172(JP,A) 特開 平2−54779(JP,A) 特開 昭62−7539(JP,A) 特開 昭63−143270(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hajime Hajime No. 1 Kawasaki-cho, Chiba-shi, Chiba Kawasaki Steel Co., Ltd. Technical Research Division (56) Reference JP-A-58-98172 (JP, A) JP-A-2 -54779 (JP, A) JP 62-7539 (JP, A) JP 63-143270 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】めっき目付量が10〜40g/m2であるZnめっき
鋼板またはZn系合金めっき鋼板上に、クロメート中のCr
6+の比率が全クロム量に対して70%以下であり、クロメ
ート付着量がクロム換算で5〜500mg/m2となるようにク
ロメート処理を施し、 その上に、2次粒子の平均粒度が0.05〜3.0μmであ
り、かつ比表面積が50〜400m2/gである水分散シリカゾ
ルおよび水分散もしくは水溶性有機樹脂をベースとする
数平均分子量が2000以上で、水酸基価が50以上である樹
脂組成物を含有し、この樹脂組成物100重量部(乾燥重
量)に対してシリカゾルの比率が10〜100重量部(乾燥
重量)である塗料組成物を乾燥重量にして0.2〜3.0g/m2
塗布することを特徴とする耐食性および溶接性に優れる
有機複合被覆鋼板の製造方法。
1. Chromate in chromate on a Zn-plated steel sheet or a Zn-based alloy-plated steel sheet having a coating weight of 10 to 40 g / m 2.
The ratio of 6+ is 70% or less with respect to the total chromium amount, and chromate treatment is performed so that the chromate adhesion amount becomes 5 to 500 mg / m 2 in terms of chromium, and the average particle size of the secondary particles is A resin having a number average molecular weight of 2000 or more and a hydroxyl value of 50 or more based on a water-dispersed silica sol having a specific surface area of 0.05 to 3.0 μm and a specific surface area of 50 to 400 m 2 / g and a water-dispersed or water-soluble organic resin. The coating composition containing the composition and having a silica sol ratio of 10 to 100 parts by weight (dry weight) with respect to 100 parts by weight (dry weight) of the resin composition has a dry weight of 0.2 to 3.0 g / m 2
A method for producing an organic composite-coated steel sheet having excellent corrosion resistance and weldability, which is characterized by coating.
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