JPH09276789A - 成形性に優れる溶接可能な有機複合めっき鋼板 - Google Patents
成形性に優れる溶接可能な有機複合めっき鋼板Info
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Abstract
プレス時の成形性を兼ね備える有機複合めっき鋼板を提
供する。 【解決手段】 亜鉛とニッケルの合金、または、亜鉛と
鉄の合金、または、亜鉛とクロムの合金からなるめっき
層を有する鋼材の両面に、クロム化合物を含有する防錆
処理層を形成し、さらにその上に防錆顔料5〜40容量
%、および、導電性材料として鉄化合物と球状金属粒子
の混合物1〜40容量%、および、有機樹脂35〜94
容量%よりなる、厚み0.5〜20μmの塗膜を形成す
ることを特徴とする有機複合めっき鋼板。
Description
を有し、抵抗溶接による接合が可能であり、かつ、耐食
性が高い鋼板に関するものである。
板、またはめっき鋼板を溶接により接合した後に、複数
の工程による塗装を施す。自動車用部材の例で言えば、
塗装工程は、化成処理、電着塗装、1回以上の中塗り、
及び上塗りの各工程よりなり、化成処理、電着塗装、お
よび、中塗りは、車体の防錆のために必要な工程であ
る。塗装に先立って鋼板を接合するのは、塗装後は鋼板
表面の導電性が失われ、抵抗溶接方式による部材の接合
・組立が不可能となるからである。
鋼板接合製品の組立後に塗装する場合、製造現場では、
組立後の部材全体を処理できるサイズの塗装・処理装置
を各工程毎に備えねばならず、製造コストに対する大き
い負担となっている。また、多数の工程で排出される揮
発溶剤、廃液を、各工程毎に処理する必要があることも
コスト負担となっている。
有機樹脂塗膜を形成し、その塗膜中に防錆顔料および導
電性顔料粒子を配合することで、溶接性および耐食性を
向上させるものである。該鋼材を用いることで、成形、
接合後の塗装工程を簡略化することが可能である。すな
わち、鋼板表面の有機塗膜が導電性材料を含有すること
で、抵抗溶接による接合が可能となり、防錆顔料を含有
することで、鋼板の耐食性が向上するので、部材組立後
の表面処理としては、美観のために上塗りを施すだけで
良い。従って、鋼板を利用して製品を製造する現場にお
いて、工程省略による設備および排出物の最小限化によ
り、製造コストの削減が可能となる。
鉛−ニッケル合金、亜鉛−鉄合金、亜鉛−クロム合金な
どの亜鉛系合金電気めっきを鋼板表面に形成する。これ
らは、純亜鉛めっきと比較して、めっき金属の融点が高
いので、溶接チップとの間で合金化を起こしにくく、チ
ップの損耗を抑制して溶接作業性を向上させる。また、
めっき層の耐食性が高く、鋼板の腐食による赤錆の発生
を犠牲防食効果により防止しながら、めっき層の錆であ
る白錆も発生しにくいという利点がある。
有成分が金属の表面を不働態化することで、特に鋼板の
切断端面の耐食性を向上させる。この層は、電解クロメ
ート処理、ロールコート、スプレー塗布など公知の方法
のうち任意の手段で形成して良い。有機塗膜は、塗膜中
の防錆顔料の作用により鋼板の耐食性を増加させつつ、
抵抗溶接を実現するために必要な導電性を有する。塗膜
の膜厚は、片面あたり0.5μm〜20μmが望まし
い。膜厚0.5μm未満では耐食性に劣り、膜厚20μ
mを超えると、有機塗膜層の電気抵抗が増加して溶接性
が低下する。鋼板の溶接性を重視する場合は、塗膜の膜
厚は0.5〜5μm、耐食性を重視する場合は、塗膜の
膜厚は5〜20μmの範囲が望ましい。
ンチウム、クロム酸カルシウム、クロム酸亜鉛、クロム
酸バリウム、クロム酸アンモニウム、および、重クロム
酸アンモニウムは、いずれもクロム酸塩なので、前述の
クロム化合物含有防錆処理層と同様に、クロム含有成分
が金属の表面を不働態化することで、特に鋼板の切断端
面の耐食性を向上させる。塗膜中の含有量が5容量%未
満では防錆効果が薄く、40容量%を超えると、塗膜凝
集力が低下し鋼板表面との密着性が悪化する。また、通
電経路を阻害し、溶接性を低下させる。溶接性を重視す
る場合は、防錆顔料の含有量が5〜20容量%、耐食性
を重視する場合は10〜40容量%が望ましい。
子、および、鉄化合物粒子は、スポット溶接の際に塗膜
中で相互に接触することで、溶接電流の経路となる。詳
しくは、スポット溶接の際に鋼板が溶接電極により加圧
される時、導電性材料が塗膜を一部破壊して相互に接触
することで、溶接電極からめっき面に至る通電経路が確
保されることになる。
鉄合金、および、コバルト/鉄合金などの鉄化合物の粒
子は、形状がいびつなために上記の塗膜破壊の効果が大
きい。しかしながら一方で、鋼板のプレス成形の際に、
塗膜がプレス型にかじりやすいという欠点を有する。本
発明では、導電性材料として球状の金属粒子を併用する
ことで、型かじりを改善した。すなわち、形状がいびつ
な鉄化合物は、鋭敏な先端が非常に狭い面積で型に接触
するためかじりの起点となり易いが、球状金属粒子は、
プレス型との接触がなめらかでかじりを生じにくくさせ
る効果がある。
ス、ニッケル等が使用可能である。球状金属粒子のみで
は、溶接の際に通電経路を確保する効果が低い。従っ
て、導電性材料は、金属粒子と鉄化合物とを併用するこ
とが肝要である。塗膜中の金属粒子/鉄化合物の重量比
は、1/9〜9/1が好ましい。この比率が1/9未満
ではプレス成型時に型かじりを防止する効果が小さく、
9/1を超えると溶接性が低下する。また、金属粒子/
鉄化合物の混合物の塗膜中の含有量は、1容量%未満で
は溶接性向上効果が薄く、40容量%を超えると、塗膜
凝集力が低下するために鋼板表面との密着性が低下す
る。
合、塗膜中の有機潤滑剤として、ポリオレフィン系化合
物、および、カルボン酸エステル化合物、のうち、少な
くとも1種類を塗膜中に含有することで、塗膜の摩擦抵
抗値を低下させ、成形時の型かじりを軽減することが可
能である。ただし、配合量が多いと、塗膜凝集力が低下
し、塗膜と鋼板表面との密着性が低下するため、密着性
を重視する場合は、配合量10容量%以下が望ましい。
く、例えばエポキシ樹脂、アルキド樹脂、オイルフリー
ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、アクリルエチレン樹
脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポ
リカーボネート樹脂などのうち、1種類または2種類以
上の混合物が使用できる。必要に応じて防錆顔料、硬化
剤、着色顔料、あるいはプレス加工性を一段と向上させ
る潤滑剤等の各種添加剤を加えても良い。被覆方法は、
ロールコート、スプレーコート、カーテンフローコート
などの公知のいずれの方法であっても良い。
バインダー樹脂として、エポキシ樹脂を用いた。鋼板に
施すめっきは、電気亜鉛めっき、または、Zn−Ni、
Zn−Fe、Zn−Crなどの亜鉛系合金電気めっきで
ある。クロム化合物含有防錆処理層、および、塗膜層
は、バーコートにより形成した。また、下記試験のう
ち、耐食性試験は、シャー切断した有機複合鋼板に、自
動車補修用ウレタン塗料をスプレー塗装し、乾燥膜厚5
0μmとしたものを用いた。その他の試験は、表2及び
表3に示す構成の有機複合鋼板をそのまま用いた。
板厚0.7mmの試験片切断端面における白錆および赤
錆の発生面積率を調査した。 塩水噴霧:1時間、乾燥:60℃、3.5時間、
湿潤:50℃、湿度90%、3.5時間 試験サンプルの構成と試験結果は表2及び表3の通り。
表2及び表3より、本発明の実施例が高い端面耐食性を
有することがわかる。塗膜中の防錆顔料含有量の少ない
例1は、端面錆面積率が50%以上となり、耐食性が低
かった。例28はめっきとしてZnめっきを用いたた
め、端面に白錆が多く発生した。例31は、塗膜の厚み
が薄すぎたために端面耐食性が低い。
試験方法として、まず、適正溶接電流範囲を求め、しか
る後に、限界連続溶接打点数を求めた。適正溶接範囲
は、以下の手順で求めた。 原板:板厚0.7mmの普通鋼に所定の表面処理を施
し、2枚一組で使用 電極:オバラ株式会社T−16D(材質記号DHO
M)を使用 電極間加圧力:200kgf 溶接パターン:下記の{ }内の加圧・通電パターン
をスポット溶接の1サイクルに設定 {加圧開始→(0.5秒間)→所定電流値の電流値を印
加(0.2秒間)→加圧力解放} 適正溶接電流範囲:の溶接パターンに従い、溶接電
流値を0.5KAずつ変化させ、ナゲット径4mm以上
を確保できる最低電流値を下限電流値、試験板と電極と
の間に強い溶着を生じる最低電流値を上限電流値と定
義。適正溶接電流範囲は下限電流値と上限電流値の間。
径を確保できる連続溶接打点数の上限のことであり、以
下の手順で求めた。 原板:板厚0.7mmの普通鋼に所定の表面処理を施
し、2枚1組で使用 電極:オバラ株式会社T−16D(材質記号DHO
M)を使用 電極間加圧力:200kgf 溶接パターン:次の{ }内の加圧・通電パターンを
スポット溶接の1サイクルとする。{加圧開始→(0.
5秒間)→所定電流値の電流値を印加(0.2秒間)→
加圧力解放} 溶接電流値:先に求めた適正溶接電流範囲の中間値=
(下限電流値+上限電流値)/2 限界連続溶接打点:〜の条件で2枚組の試験片を
連続溶接。打点速度は1点/3秒。試験片間に形成され
るナゲットの直径4mm未満とならない最大連続打点数
が限界連続打点数。
表3の通り。溶接性に関して、本発明の実施例はいずれ
も、連続溶接打点数500点以上という優れた溶接性を
示した。例9は塗膜中の導電成分の量が不足するために
連続溶接打点が500点に達しなかった。例6は塗膜中
の過剰な防錆顔料が塗膜中の通電を阻害した。例19
は、導電性成分として球状ステンレス粒子のみを用いた
ため、溶接性が低下した。例28は、めっき層が純Zn
で、Zn−Ni合金などに比べ融点が低いので溶接電極
と合金化しやすく、電極損耗が激しいため溶接性が低
い。例35は塗膜厚みが過剰である。
次の試験を実施した。プレス成形のビードを模した金型
で鋼板を挟み、荷重を掛けつつ一定速度で引き抜き、塗
膜の損傷を調べるものである。 ・サンプル引き抜き巾:30mm ・金型:片側がφ4mm円筒、反対側が平板 ・押しつけ荷重:500kg ・引き抜き速度:200mm/min ・塗油:なし ・塗膜損傷評価:かじり、剥離の有無
表3の通り。成形性に関して、本発明の実施例はいずれ
も、金型とのかじりなしという優れた成形性を示した。
例23は、樹脂量が少なく密着性に劣るために塗膜の剥
離を生じた。また、例16は、球状ステンレス粒子を含
まず、金型との間にかじりが生じた。例20はステンレ
ス粒子の形状が非球状であるためにかじりを生じた。
っき層成分を亜鉛系合金電気めっきとし、有機塗膜中の
防錆顔料、および、導電性材料の割合を特定し、かつ、
導電性材料を鉄化合物と球状金属粒子の混合物とするこ
とで、耐食性、溶接性、および、プレス成形性に優れた
有機複合めっき鋼板を得ることができた。
Claims (3)
- 【請求項1】 亜鉛とニッケルの合金、または、亜鉛と
鉄の合金、または、亜鉛とクロムの合金からなるめっき
層を有する鋼材の両面に、クロム化合物を含有する防錆
処理層を形成し、さらにその上に、塗料全固形分に対し
て5〜40容量%のクロム系防錆顔料、1〜40容量%
の導電性材料、および、35〜94容量%の熱硬化性樹
脂および架橋材からなる有機樹脂を必須成分とする塗膜
を、0.5〜20μmの厚みで形成することを特徴とす
る耐食性、溶接性、プレス成形性に優れる有機複合めっ
き鋼板。 - 【請求項2】 請求項1記載の導電性材料が、球状の金
属粒子、および、鉄化合物粒子の混合物であることを特
徴とする耐食性、溶接性、プレス成形性に優れる有機複
合めっき鋼板。 - 【請求項3】 請求項2記載の球状金属粒子が、平均粒
子径が1〜30μmの球状ステンレス粒子であることを
特徴とする耐食性、溶接性、プレス成形性に優れる有機
複合めっき鋼板。
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---|---|---|---|
JP09632296A JP3307829B2 (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | 成形性に優れる溶接可能な有機複合めっき鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09276789A true JPH09276789A (ja) | 1997-10-28 |
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JP (1) | JP3307829B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001170558A (ja) * | 1999-12-22 | 2001-06-26 | Nippon Steel Corp | 耐食性とプレス成形性に優れた抵抗溶接可能な有機複合塗装金属板 |
WO2008014885A1 (de) | 2006-07-31 | 2008-02-07 | Voestalpine Stahl Gmbh | Korrosionsschutzschicht mit verbesserten eigenschaften |
-
1996
- 1996-04-18 JP JP09632296A patent/JP3307829B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2001170558A (ja) * | 1999-12-22 | 2001-06-26 | Nippon Steel Corp | 耐食性とプレス成形性に優れた抵抗溶接可能な有機複合塗装金属板 |
WO2008014885A1 (de) | 2006-07-31 | 2008-02-07 | Voestalpine Stahl Gmbh | Korrosionsschutzschicht mit verbesserten eigenschaften |
DE102006035660A1 (de) * | 2006-07-31 | 2008-02-07 | Voestalpine Stahl Gmbh | Korrosionsschutzschicht mit verbesserten Eigenschaften |
DE102006035660A9 (de) * | 2006-07-31 | 2008-05-15 | Voestalpine Stahl Gmbh | Korrosionsschutzschicht mit verbesserten Eigenschaften |
DE102006035660B4 (de) * | 2006-07-31 | 2009-08-20 | Voestalpine Stahl Gmbh | Korrosionsschutzschicht mit verbesserten Eigenschaften und Verfahren zu ihrer Herstellung |
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