JPH01263043A - 端面耐食性および溶接性に優れた積層鋼板 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は鋼板と鋼板の間に樹脂を挟み込んで接合した積
層鋼板、いわゆるサンドインチ鋼板に関する。

（従来の技術） 近年の自動車騒音規制対策用の鋼板としであるいは自動
車車両重量軽減対策用の鋼誉反として積層鋼板、いわゆ
るサンドインチ鋼板が注目されている。積層鋼板とはそ
の名の如く芯材としての樹脂の両面を２枚の表皮材とし
ての鋼板で挟み込んで接合した複合鋼板であり、その優
れた割振性、軽量性および深絞り加工性などにより自動
車車両用部材（ダツシュロア−、ルーフ、オイルパン等
）の他、家電部材としてさらに−＠建築材、産業機器の
カバー等に用いられている。例えば自動車車両用部材と
して用いられる場合は多くはスポット溶接により車体組
み立て後にリン酸塩処理およびカチオン電着処理を施し
防食性を付与している。

ところでこの積層鋼板の中間層である樹脂は絶縁材料で
あり通電性がないためこのままでは積層鋼板の直接通電
によるスポット溶接を行うことができない。スポットｌ
容接力（できないことはこの積層鋼板の用途、とりわけ
自動車用としての用途を大きく制限することとなる。そ
こで従来より直接通電によるスポット溶接を可能とする
種々の提案がなされている０例えば各種導電材料を芯材
である樹脂中に分散せしめて表皮材である冷延鋼板を溶
接可能とする方法（特開昭５０−７９９２０号、同５７
−１４６６４９号、同５８−１６０４１号、同６２−９
０２３６号他）や芯材である樹脂中に金属粉を分散せし
めて表皮材である電気亜鉛めっき鋼板を溶接する方法（
日本国特許第１２７９２５３号）やさらに表皮材である
冷延鋼板にあるいは片面亜鉛めっき鋼板の非めっき面に
塗布型クロメート処理を施し、導電粉を混入した樹脂層
と接合する方法（特開昭６１−１２３５３７号）などが
開示されている。

（発明が解決しようとする課題） これらの方法により積層鋼板のスポット溶接は確かに可
能となる。ところが前述したように例えば自動車用とし
てこれら積層鋼板を用いる場合にリン酸塩処理およびカ
チオン電着処理により防食性を付与できるのは第２図に
示した積層鋼板の外面ｌのみであって、表皮材である鋼
板と芯材である樹脂層の接合界面にはリン酸塩もカチオ
ン電着塗料も侵入することができない。そのため表皮材
である鋼板の樹脂との接合界面側２の防食性能（以下「
端面耐食性」という。）は不充分になってしまう。また
表皮材の鋼板の端面部３には焼付後に電着塗料が充分に
残存しないため早期に発錆しやすくなる。

したがってこれら積層鋼板を厳しい腐食環境のもとで使
用する場合はもちろん、通常の使用環境においても防食
性能が不足し綱板の端面部３から発生した錆が鋼板の樹
脂との接合界面側２に沿って容易に進行してしまうこと
になる。

したがって本発明の目的はスポット溶接性を損なわずに
端面耐食性を向上した積Ｎ鋼板を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは積層鋼板の端面耐食性を向上させる目的で
亜鉛めっき鋼板を母材とすることを検討したが溶接時に
樹脂の膨れやスポットの剥がれが発生するなど溶接性が
不充分であることが分かった。

さらに積層鋼板のめっき母材として亜鉛系合金めっき鋼
板を使用すると鋼板の溶接性は充分でありさらに端面耐
食性も向上することがわかった。

但し厳しい腐食環境ではその性能はまだ不充分であった
。

そこで本発明者らはさらに検討を続けたところ鋼板の接
合面に亜鉛系合金めっきと塗布型クロメート処理を施す
と鋼板の端面耐蝕性および溶接性はめっき中の合金めっ
き成分量とクロメート処理のＣｒｆＪの両方の影響を受
けることおよびこれら両者を一定範囲内に規定すること
によって端面耐食性および溶接性の両者をともに改善で
きることがわがっ　ノこ。

すなわち、本発明者らは、表皮材である鋼板の樹脂との
接合面にめっき成分量とＣｒ付着量との関係を制限した
亜鉛系合金めっきと塗布型クロメート処理を施すことに
より鋼板の端面耐食性を向上させかつスポット溶接性を
確保できることを知り本発明を完成した。

ここに本発明の要旨とするところは、鋼板と鋼板の間に
樹脂を煉み込んで接合した積層鋼板において、樹脂中に
導電粉を分散せしめかつ鋼板の少なくとも樹脂層との接
合面側に亜鉛めっきおよび率の関係が次式 ％式％） ただし　×：亜鉛系合金めっき中の合金成分の重量分率 ｙ：クロメート処理の金属Ｃｒ換算の処理量＜ｍｇ／　
ｒｄ　） を満足する範囲にあることを特徴とする、端面耐食性お
よび溶接性に優れた積層鋼板である。

（作用） 次に、本発明における積層鋼板において亜鉛系めっき鋼
板中の合金成分の重量分率Ｘとクロメート処理の金属Ｃ
ｒ換算の処理量ｙの関係を前述の如く制限した理由を説
明する。なお以下特にことわりがない限り「％」は「重
量％」とする。

ｉ）純亜鉛めっき鋼板または合金めっきの成分量が５％
未満の亜鉛系合金めっきｗ４Ｆｉにおいては金属Ｃｒ換
算の処理量が５ｍｇ／　ｒｔｒ以上のクロメート処理を
施すことにより端面耐食性は良好となる。よって ０≦Ｘ＜０．０５のとき　　ｙ≧５　・・・（１）であ
る。

ｉｉ）合金めっきの成分量が５％以上、６０％以下の亜
鉛めっき鋼板においてはクロメート処理の有無に関わら
ず端面耐食性は良好であるが、クロメート処理を施す方
がより好ましい。また６０％超の合金成分を含有する場
合には却って端面耐食性を損ない逆効果である。よって ０．０５≦Ｘ≦０．６のとき　ｙ≧０　・・・（２）で
ある。

ｉｉｉ　）クロメート処理量はＣｒ酸化物やシリカ粒子
などの絶縁材料を主成分としているため金属Ｃｒ換算の
処理量が３０ｈｇ／−を超えると通電性すなわちスポッ
ト溶接性が悪化する。よって ０≦Ｘ≦０．６のとき　　ｙ；３００　−−−　＋３１
である。

ｉｖ）さらに純亜鉛めっき鋼板あるいは合金めっきの成
分量が１０％未満の亜鉛系合金めっき鋼板においては、
クロメート処理時にクロメート層とめっき層との反応に
より形成される亜鉛を含む強固な絶縁層の影響を受ける
。この時この絶縁層の形成はめっき中の亜鉛量に依存し
、亜鉛量が多い程絶縁層は強固なものになることが判明
した。したがって溶接性の観点より ０≦ｘ＜０．１のとき　　ｙ≦２０００ｘ＋１００　　
・・・ｆ４）である。

以上（１）式、（２）式、（３）式および（４）式によ
り亜鉛系合金めっき鋼板の合金成分の重量分率Ｘとクロ
メート処理の金属Ｃｒ換算の処理ｍｙの関係は５≦ｙ≦
２０００ｘ　＋１００　（０≦ｘ＜０．０５）・・・（
５）０≦ｙ≦２０００ｘ　＋１００　　（０，０５≦ｘ
　＜０．１）　・・−ｆ６１０≦ｙ≦３００　　　　　
　　（０，１≦Ｘ≦０．６）　　　・　・　・（７）と
導かれる。

なお合金成分としてはＦｅ　、　Ｎｉ、　ＡＱ、　Ｍｎ
、　ｎｇ、Ｃｏなどから選んだ少なくとも１種を使用す
ることが最適である。また特にＦｅを使用する場合には
５〜６０％の範囲で用いることが端面耐食性の観点から
より望ましく、またＮｉを使用する場合も同様の理由に
より９〜２０％であることがより望ましい。

つまり、（５）〜（７）式においてＦｅの場合には、０
．０５≦Ｘ≦０．６がより望ましい範囲であり、Ｎｌの
場合に１；ｔｏ、０９≦Ｘ≦０．２がより望ましい範囲
である。２種以上の合金成分を利用する場合、Ｘはその
合計量の分率である。

さらにこのＰａあるいはＮｉ合金化亜鉛系めっきの場合
においてもクロメート処理を施すことによりさらに端面
耐食性を改良することが可能となる。

ここでクロメート処理量としてＣｒ金属換算で５＋Ｂ／
ｄ以上が望ましく、一方溶接の安定性の観点から２００
ｍｇ／　ｒｄ以下であることが望ましい。よって（５）
〜（７）式の範囲としては５≦ｙ≦２００が望ましい範
囲である。

なお、めっき方法はその皮膜量の制御の観点からＦｅ　
−Ｚｎ系では溶融めっき法あるいは電気めっき法が、Ｎ
ｉ−Ｚｎ系では電気めっき法が適している。

ところで、ＨｉＮ鋼板の溶接性を確保する一般的な手法
としては従来より中間層である樹脂中に分散させた導電
粉の粒径を樹脂層厚みの０．５〜１．５倍程度の範囲と
しかつ０．１〜１０％程度分散させることが有効である
といわれており　（日本国特許第１２７９２５３号）、
本発明においてもこの範囲で導電粉を用いることが望ま
しい。

ここで特に注意すべき点は、上記Ｘおよびｙの限定範囲
は積層鋼板用の鋼板の接着面側についてのものであり、
ｍｉｘ板の製品としての表面側については何ら制限がな
いことである。ただし表面側にクロメート処理が施され
た場合ヌポフ）溶接時にＣｒ酸化物などが溶接チップに
付着し連続打点性が劣ることがある。し７たがって自動
車用積層鋼仮などの連続打点性が要求される場合には接
着面にのみクロメート処理が施されることが望ましい。

まためっき鋼板としては多層構造であってもよくこの場
合にはめっき最外層（樹脂と接触する面）の合金成分の
重量分率が０〜０．１の範囲にある場合にはめっき層全
体の合金成分の重量分率によらずめっき最外層の合金成
分量によって前記（５）および（６）式に示すＣｒｉの
クロメート処理を行う。ただしＸ≦０．０５の場合にｙ
＞５という条件はめっき層全体としての合金成分量によ
って決定される。またＸ≦０．６に限定されるという条
件も、めっき層全体としての合金成分量によって決定さ
れる。また亜鉛系めっき鋼板の付着量としては５〜２０
抛ｇ／ｄが望ましく、それ以下では端面耐食性への効果
が少なくそれ以上では加工時にめっき層のわれ等が発生
して好ましくない。

次に本発明の実施例を示すがこれは本発明の例示であっ
て本発明が不当に制限されるものではない。

実施■ 厚さ０．５ｍｍの冷延鋼板および第２表に示ｒ組成のめ
っき綱板を用意した。樹脂は無水マレイン酸変性ポリエ
チレンに６０μ階の直径のステンレス鋼（ＳＩＪＳ３０
４）球を２％分散させたものを４５μｍの厚さのフィル
ムにして作製した。

前記各種鋼板を脱脂後そのままあるいはクロメート処理
を施こして、前記導電粉入りフィルムと加熱圧着した。

クロメート処理は市販のクロメート処理液（商品名：コ
スマー１００）を用い、付着量は蛍光Ｘ線法により金属
Ｃｒ換算量を測定した。熱圧着はホットプレスを用いて
圧着温度、圧着力および圧着時間をそれぞれ１５０℃、
３０ｋｇｆ　、１５ｍ１ｎでおこなった。

得られた積層鋼板を３０１１ＩＩｌｘ１５０ＩＩＩ１１
のサイズに切断し端面耐食性試験と溶接性試験を行った
。

端面耐食性試験は塩水噴霧試験（ＪＩＳ　Ｚ２３７１）
を行い５００および２０００時間後に試験片を剥離して
腐食の進行長さを測定した。評価は第１表に示す基準で
行った。

第１表 一方溶接試験については、同種の材料を重ね合わせて電
流１００００Ａ、　ｉｌｌ待時間１５サイクルて行った
。また加圧力は１００ｋｇｆおよび３００ｋｇｒの２水
準で行い、試験片の数は１水準にたいして１００とした
。

評価はすべての試験にたいしてスパーク、膨れが発生し
ない場合を◎とし、加圧力３００ｋｇｆではスパーク膨
れが発生しないが１００ｋｇｆでは発生する場合を○と
し３００．１００ｋｇｆともに発生する場合×とした。

結果を第１表および第２図にしめす。第２表から明らか
なように、本発明の例では積層鋼板の端面耐食性および
溶接性はともに良好である。

第　　２　　表 （発明の効果） 以上詳述してきたように本発明によれば積層鋼板の表皮
材である鋼板の樹脂との接合面に純亜鉛めっきあるいは
亜鉛系合金めっきと限定された量のクロメート処理を施
すことにより溶接性を…なわずに積層鋼板の端面耐食性
を改善することができた。従来の積層鋼板では腐食のた
め使用が困難であった部位にも積層鋼板を使用すること
が可能となるなど本発明の意義は著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例における各試験片の本発明の範囲に対す
る包、含関係を表す図；および第２図は積層鋼板の断面
図である。 １：表皮材である鋼板の外表面 ２：表皮材である鋼板の樹脂との接合面３：表皮材であ
る鋼板の端末

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 鋼板と鋼板の間に樹脂を挟み込んで接合した積層鋼板に
   おいて、樹脂中に導電粉を分散せしめかつ鋼板の少なく
   とも樹脂層との接合面側に亜鉛めっきおよびクロメート
   処理を施し、亜鉛めっき上のクロメート処理付着量と亜
   鉛めっき中の合金成分の重量分率との関係が次式 ５≦ｙ≦２０００ｘ＋１００（０≦ｘ＜０．０５）０≦
   ｙ≦２０００ｘ＋１００（０．０５≦ｘ＜０．１）０≦
   ｙ≦３００（０．１≦ｘ≦０．６） ただし　ｘ：亜鉛系合金めっき中の合金成分の重量分率 ｙ：クロメート処理の金属Ｃｒ換算の処理量（ｍｇ／ｍ
   ＾２） を満足する範囲にあることを特徴とする、端面耐食性お
   よび溶接性に優れた積層鋼板。