(57)【要約】【課題】アーク溶接による接合部を含む被塗装体の防錆性を向上させることができる車両溶接部構造を提供する。【解決手段】車両溶接部構造１０は、金属製の母材同士がアーク溶接部２０を介して接合された被塗装体１８を備えている。アーク溶接部２０上を含む被塗装体１８上には、化成処理膜２２、電着塗装膜２４、フッ素塗膜２６のそれぞれが順次形成されている。フッ素塗膜２６には防錆顔料２８が含まれている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の母材同士がアーク溶接部を介して接合された被塗装体と、
前記アーク溶接部を含む前記被塗装体上に形成され、リン酸亜鉛又は酸化ジルコニウムを主成分とする化成処理膜と、
当該化成処理膜上に形成された電着塗装膜と、
当該電着塗装膜上に形成され、防錆顔料を含むフッ素塗膜と、
を備えた車両溶接部構造。
【請求項２】
金属製の母材同士がアーク溶接部を介して接合された被塗装体と、
前記アーク溶接部を含む前記被塗装体の表面に形成された凹凸を有するブラスト処理層と、
当該ブラスト処理層上に形成され、リン酸亜鉛又は酸化ジルコニウムを主成分とする化成処理膜と、
当該化成処理膜上に形成され、防錆粉末を含む防錆塗膜と、
当該防錆塗膜上に形成されたフッ素塗膜と、
を備えた車両溶接部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両溶接部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、塗料用組成物が開示されている。塗料用組成物には、フッ素樹脂と、防錆剤と、カップリング剤とが含有されている。カップリング剤として、エポキシ基、メルカプト基、イミダゾール基及びメタクリル基のうち１種以上を有するシランカップリング剤が使用されている。この塗料用組成物は金属材からなる被塗装面上に、直接、塗装される。これにより、被塗装面上には耐食性、耐候性及び接着性に優れた塗膜を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０６９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自動車等の車両、例えばシャーシには一般的に亜鉛めっき鋼板又は亜鉛めっきの無い裸鋼板が使用されている。プレス成型装置を用いて鋼板から複数の部品（母材）が形成され、複数の部品はアーク溶接による接合部を介して一体的に接合されてシャーシとして形成されている。このシャーシ（鋼板）を被塗装面として、直接、フッ素樹脂膜を塗装した場合、特に接合部にはフッ素樹脂膜の架橋が無いので、被塗装面とフッ素樹脂膜との接着力が弱くなる（密着力が低くなる）。被塗装面上に電着塗装膜を形成すれば、電着塗装膜とフッ素樹脂膜との接着力は改善される。
しかしながら、接合部の表面にはシリコン（Si）やマンガン（Mn）を主成分とする粒状のスラグが浮上し、スラグの部位には電着塗装膜が形成され難い。スラグは周辺の金属部と電池作用によって水（H2O）や酸素（O2）を得て錆発生の起点となる。このため、特に接合部における防錆性の点において、改善の余地があった。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、アーク溶接による接合部を含む被塗装体の防錆性を向上させることができる車両溶接部構造を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載された発明に係る車両溶接部構造は、金属製の母材同士がアーク溶接部を介して接合された被塗装体と、アーク溶接部を含む被塗装体上に形成され、リン酸亜鉛又は酸化ジルコニウムを主成分とする化成処理膜と、化成処理膜上に形成された電着塗装膜と、電着塗装膜上に形成され、防錆顔料を含むフッ素塗膜と、を備えている。
【０００７】
請求項１に記載された車両溶接部構造は、被塗装体と、化成処理膜と、電着塗装膜と、フッ素塗膜とを含んで構成される。被塗装体は複数の金属製の母材を有し、母材同士はアーク溶接部を介して接合される。化成処理膜は、リン酸亜鉛又は酸化ジルコニウムを主成分とし、アーク溶接部を含む被塗装体上に形成される。電着塗装膜は化成処理膜上に形成される。そして、フッ素塗膜は防錆顔料を含み、このフッ素塗膜は電着塗装膜上に形成される。
【０００８】
ここで、被塗装体上にはアーク溶接部を含んで電着塗装膜が形成されるので、電着塗装膜とフッ素塗膜との接着力が電着塗装膜を形成しない場合に比して強くなる。一方、アーク溶接部の表面にはスラグが浮上する場合があるが、アーク溶接部の表面に浮上するスラグは僅かである。この僅かな部位に電着塗装膜が形成されなくても、フッ素塗膜により覆われる。フッ素塗膜には防錆顔料が含まれるので、錆の発生を防止又は効果的に抑制することができる。
【０００９】
請求項２に記載された発明に係る車両溶接部構造は、金属製の母材同士がアーク溶接部を介して接合された被塗装体と、アーク溶接部を含む被塗装体の表面に形成された凹凸を有するブラスト処理層と、ブラスト処理層上に形成され、リン酸亜鉛又は酸化ジルコニウムを主成分とする化成処理膜と、化成処理膜上に形成され、防錆粉末を含む防錆塗膜と、防錆塗膜上に形成されたフッ素塗膜と、を備えている。
【００１０】
請求項２に記載された車両溶接部構造は、被塗装体と、ブラスト処理層と、化成処理膜と、防錆塗膜と、フッ素塗膜とを含んで構成される。被塗装体は複数の金属製の母材を有し、母材同士はアーク溶接部を介して接合される。ブラスト処理層は、アーク溶接部を含む被塗装体の表面に形成され、凹凸を有する。化成処理膜は、リン酸亜鉛又は酸化ジルコニウムを主成分とし、アーク溶接部を含む被塗装体上に形成される。
【００１１】
ここで、被塗装体の表面では、アーク溶接部の表面を含んでブラスト処理層が形成される。ブラスト処理層が形成されると、錆発生の起点とされるアーク溶接部の表面に浮上するスラグが除去される。また、アーク溶接部を含む被塗装体の表面に形成されたブラスト処理層の凹凸が化成処理膜の表面に伝達され、化成処理膜の表面積が増加されるので、アンカー効果により化成処理膜と防錆塗膜との接着力がアンカー効果が無い場合に比して強くなる。このため、錆発生の原因を排除しつつ、スラグの除去がたとえ不十分であったとしても、防錆塗膜により錆の発生を防止又は効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る車両溶接部構造は、アーク溶接による接合部を含む被塗装体の防錆性を向上させることができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施の形態に係る車両溶接部構造の断面図である。
【図２】図１に示される車両溶接部構造の製造方法を説明するフローチャートである。
【図３】第２実施の形態に係る車両溶接部構造の断面図である。
【図４】図３に示される車両溶接部構造の製造方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１実施の形態］
以下、図１及び図２を用いて、本発明の第１実施の形態に係る車両溶接部構造を説明する。また、本実施の形態では、車両溶接部構造の説明に加えて、車両溶接部構造の製造方法についても説明する。ここで、図中、適宜示される矢印Ｕ方向は板状に形成された被塗装体の板厚方向上側を示し、矢印Ｄ方向は被塗装体の板厚方向下側を示している。なお、車両溶接部構造の適用方向が本実施の形態に限定されるものではない。
【００１５】
（車両溶接部構造の構成）
図１に示されるように、本実施の形態に係る車両溶接部構造１０は、アーク溶接部（接合部）２０を含む被塗装体１８と、化成処理膜２２と、電着塗装膜２４と、フッ素塗膜２６とを含んで構成されている。
【００１６】
被塗装体１８はそれぞれ金属製の第１母材１２及び第２母材１４を有し、被塗装体１８では第１母材１２及び第２母材１４同士がアーク溶接部２０を介して接合されている。本実施の形態では、第１母材１２、第２母材１４は、いずれも、プレス成型装置を用いて鋼板を所定の輪郭形状に加工した板状の金属製部品であり、この金属製部品を用いて例えば自動車等の車両のシャーシが形成されている。
第１母材１２は板厚方向に対向する表面１２Ａ及び裏面１２Ｂを有する。ここでは、表面１２Ａに亜鉛（Zn）めっき膜１６が形成されている。亜鉛めっき膜１６により第１母材１２の錆や腐食が防止されている。第２母材１４は板厚方向に対向する表面１４Ａ及び裏面１４Ｂを有する。表面１４Ａには表面１２Ａと同様に亜鉛めっき膜１６が形成されている。
なお、第１母材１２、第２母材１４のそれぞれには、亜鉛めっき膜１６が形成されていない裸鋼板を使用することができる。
【００１７】
第１母材１２の端部の表面１２Ａに第２母材１４の端部の裏面１４Ｂが重ね合わされ、この部位に第１母材１２の表面１２Ａから第２母材１４の表面１４Ａにわたる領域ＷＲにおいてアーク溶接部２０が形成されている。アーク溶接部２０は、第１母材１２の表面１２Ａ部位、第２母材１４の表面１４Ａ部位及び第２母材１４の符号を省略した側面部位を溶加材と共にアーク放電によって溶融し、その後に凝固させた部位である。このため、アーク溶接部２０は、第１母材１２及び第２母材１４の板厚方向へ溶け込んで一体に形成され、表面を突出させたビード状に形成されている。
【００１８】
ここで、アーク溶接部２０の表面にはアーク溶接により発生したスラグ２０Ａが浮上する。スラグ２０Ａは、脱酸剤として使用されるシリコンやマンガンと酸素とが結びついて形成された酸化シリコン（SiO2）や酸化マンガン（MnO）である。
【００１９】
化成処理膜２２は、アーク溶接部２０を含む被塗装体１８の表面上、具体的には第１母材１２の表面１２Ａ上、アーク溶接部２０の表面上及び第２母材１４の表面１４Ａ上に形成されている。化成処理膜２２として、リン酸亜鉛（Zn3(PO4)2）を主成分とするリン酸亜鉛膜、又酸化ジルコニウム（ZrO2）を主成分とする酸化ジルコニウム膜が使用されている。
【００２０】
電着塗装膜２４は化成処理膜２２の表面上に形成されている。電着塗装膜２４には、例えば変性エポキシ樹脂のカチオン電着塗装膜が使用されている。
【００２１】
フッ素塗膜２６は電着塗装膜２４の表面上に形成されている。フッ素塗膜２６は、好適にはフルオロオレフィン系共重合体を主成分として形成され、防錆顔料２８を含んで形成されている。防錆顔料２８としては、例えば亜鉛（Zn）又は酸化亜鉛（ZnO）を主成分とする顔料を実用的に使用することができる。また、防錆顔料２８にはリン酸系防錆顔料が使用可能である。リン酸系防錆顔料としては、例えばオルトリン酸塩又はポリリン酸塩を主成分とする顔料を実用的に使用することができる。
ここで、アーク溶接部２０の表面の領域Ａ、領域Ｂのそれぞれにおいて、電着塗装膜２４からスラグ２０Ａが露出されていたとしても、フッ素塗膜２６はスラグ２０Ａを覆って形成されている。
【００２２】
（車両溶接部構造の製造方法）
上記車両溶接部構造１０は以下に説明する製造方法を用いて形成されている。この製造方法は、図１を参照しつつ、図２に示されるフローチャートを用いて説明する。
まず最初に、アーク溶接を用いて、第１母材１２と第２母材１４とがアーク溶接部２０を介して接合され、被塗装体１８が形成される（ステップＳ１）。
【００２３】
次に、被塗装体１８には脱脂処理が施される（ステップＳ２）。脱脂処理は、主にアルカリ剤及び界面活性剤を含む溶液を用い、液温を３０℃〜５０℃に設定し、３０秒〜３分間、被塗装体１８を浸漬させて行う。被塗装体１８の水濡れ性が面積比において８０％を超えることが好ましい。
【００２４】
脱脂処理の後、被塗装体１８に化成処理を施し、被塗装体１８の表面上に化成処理膜２２が形成される（ステップＳ３）。化成処理膜２２としてリン酸亜鉛膜が使用される場合、化成処理は以下の通り行われる。表面調整工程により被塗装体１８の表面に亜鉛やチタン（Ti）等の結晶の核が付着される。液温が３０℃〜５０℃に設定されたリン酸亜鉛化成工程によりリン酸亜鉛結晶を０．５μｍ〜５μｍの厚さに成長させる。これにより、被塗装体１８の表面上にリン酸亜鉛膜が形成される。
また、化成処理膜２２として酸化ジルコニウム膜が使用される場合、化成処理は以下の通り行われる。液温が３０℃〜５０℃に設定されたジルコニウム化成工程により、酸化ジルコニウム膜が１０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さに成長する。これにより、被塗装体１８の表面上に酸化ジルコニウム膜が形成される。
【００２５】
化成処理の後、電着塗装処理を施し、化成処理膜２２の表面上に電着塗装膜２４が形成される（ステップＳ４及びステップＳ５）。電着塗装処理は、液温が２０℃〜４０℃前後に設定された変性エポキシ樹脂のカチオン電着塗装液に、２分〜１０分前後、被塗装体１８を浸漬させて行う。電着塗装槽から槽出された被塗装体１８は１２０℃〜２２０℃の温度に設定された乾燥炉内において焼き付けされる。これにより、化成処理膜２２の表面上に５μｍ〜１００μｍの厚さの電着塗装膜２４が形成される。
【００２６】
電着塗装処理の後、電着塗装膜２４の表面上にフッ素塗膜２６が形成される（ステップＳ６）。フッ素塗膜２６は、前述の通り、フルオロオレフィン系共重合体を主成分として形成され、防錆顔料２８を含んで形成される。フッ素塗膜２６は約１μｍ〜５０μｍの厚さに形成され、防錆顔料２８の含有比率は０．５％〜１０％に設定される。
このとき、図１に示されるように、アーク溶接部２０では、スラグ２０Ａが浮上し、電着塗装膜２４の表面から露出する場合がある。フッ素塗膜２６はこのような浮上したスラグ２０Ａを覆って形成される。
【００２７】
そして、常乾又は焼き付けによる乾燥処理が施される（ステップＳ７）。乾燥処理の乾燥方法は特に限定されないが、常乾は例えば自然乾燥である。これら一連の工程が終了すると、本実施の形態に係る製造方法が終了し、車両溶接部構造１０が完成する。
【００２８】
（本実施の形態の作用及び効果）
本実施の形態に係る車両溶接部構造１０は、図１に示されるように、被塗装体１８と、化成処理膜２２と、電着塗装膜２４と、フッ素塗膜２６とを含んで構成される。被塗装体１８は複数の金属製の第１母材１２及び第２母材１４を有し、第１母材１２及び第２母材１４同士はアーク溶接部２０を介して接合される。化成処理膜２２は、リン酸亜鉛又は酸化ジルコニウムを主成分とし、アーク溶接部２０を含む被塗装体１８上に形成される。電着塗装膜２４は化成処理膜２２上に形成される。そして、フッ素塗膜２６は防錆顔料２８を含み、このフッ素塗膜２６は電着塗装膜２４上に形成される。
【００２９】
ここで、被塗装体１８上にはアーク溶接部２０を含んで電着塗装膜２４が形成されるので、電着塗装膜２４とフッ素塗膜２６との接着力が電着塗装膜２４を形成しない場合に比して強くなる。一方、アーク溶接部２０の表面にはスラグ２０Ａが浮上するが、アーク溶接部２０の表面に浮上するスラグ２０Ａは例えば領域Ａ及び領域Ｂとして示されるように僅かである。この僅かな部位に電着塗装膜２４が形成されなくても、僅かな部位は、面積が小さいので、フッ素塗膜２６により簡単に覆われる。フッ素塗膜２６には防錆顔料２８が含まれるので、錆の発生を防止又は効果的に抑制することができる。
このため、車両溶接部構造１０では、アーク溶接部２０を含む被塗装体１８の防錆性を向上させることができる。
【００３０】
また、本実施の形態に係る車両溶接部構造１０の製造方法では、電着塗装膜２４を形成した後に、防錆顔料２８を含むフッ素塗膜２６を形成する工程を追加するだけで、上記スラグ２０Ａに起因する錆の発生を防止又は効果的に抑制することができる。
【００３１】
［第２実施の形態］
以下、図３及び図４を用いて、本発明の第２実施の形態に係る車両溶接部構造１０及びその製造方法を説明する。なお、本実施の形態において、第１実施の形態に係る車両溶接部構造１０の構成要素と同一又は実質的に同一の構成要素には同一の符号が付され、この符号が付された構成要素の説明は重複するので省略する。
【００３２】
（車両溶接部構造の構成）
図３に示されるように、本実施の形態に係る車両溶接部構造１０は、アーク溶接部２０を含む被塗装体１８と、ブラスト処理層３０と、化成処理膜２２と、防錆塗膜３２と、フッ素塗膜３４とを含んで構成されている。
【００３３】
被塗装体１８は、第１実施の形態における被塗装体１８と同様の構成を有し、第１母材１２にアーク溶接部２０を介して第２母材１４を接合している。本実施の形態では、被塗装体１８は裸鋼板により形成されている。
【００３４】
ブラスト処理層３０は、アーク溶接部２０の表面を含む被塗装体１８の表面、具体的には第１母材１２の表面１２Ａ、第２母材１４の表面１４Ａ及びアーク溶接部２０の表面に形成された凹凸加工面である。ブラスト処理層３０は、特に凹凸の粗さを限定するものではないが、積層される化成処理膜２２の表面にもブラスト処理層３０の凹凸が伝達される粗さに設定されている。また、ブラスト処理層３０が形成されることにより、前述の図１に示されるスラグ２０Ａが除去される。
【００３５】
化成処理膜２２はブラスト処理層３０の表面上に形成されている。化成処理膜２２には、第１実施の形態における化成処理膜２２と同様のものが使用されている。
【００３６】
防錆塗膜３２は化成処理膜２２の表面上に形成されている。防錆塗膜３２として、本実施の形態ではジンク（Zn）リッチペイントが使用されている。詳しく説明すると、ジンクリッチペイントは、防錆粉末として亜鉛粉末を含むアルカリシリケート塗料又はアルキルシリケート塗料である。亜鉛粉末は例えば５０％以上含まれている。
【００３７】
フッ素塗膜３４は防錆塗膜３２の表面上に形成されている。フッ素塗膜３４には、例えば第１実施の形態におけるフッ素塗膜２６と同様のフルオロオレフィン系共重合体を主成分とするものが使用されている。第１実施の形態におけるフッ素塗膜２６とは異なり、フッ素塗膜３４には防錆顔料２８は含まれていない。また、フッ素塗膜３４には、エポキシ樹脂膜を使用することができる。
【００３８】
（車両溶接部構造の製造方法）
上記車両溶接部構造１０は以下に説明する製造方法を用いて形成される。この製造方法は、図３を参照しつつ、図４に示されるフローチャートを用いて説明する。
まず最初に、第１実施の形態に係る車両溶接部構造１０の製造方法のステップＳ１と同様に、アーク溶接を用いて、第１母材１２と第２母材１４とがアーク溶接部２０を介して接合され、被塗装体１８が形成される（ステップＳ１１）。
【００３９】
次に、被塗装体１８の表面にブラスト加工が施され（ステップＳ１２）、アーク溶接部２０の表面を含む被塗装体１８の表面にブラスト処理層３０が形成される。ブラスト加工では、研磨剤となる小さな研磨粒が被塗装体１８の表面に例えばエアーにより吹付けられ、被塗装体１８の表面に凹凸が形成され、被塗装体１８の表面が粗面化される。研磨粒としては、鉄粒、砥粒、ステンレス粒等を実用的に使用することができる。ブラスト加工が施されると、アーク溶接によりアーク溶接部２０の表面に浮上した図１に示されるスラグ２０Ａが除去される。また、ブラスト処理層３０が粗面化されているので、ブラスト処理層３０の表面積を増加させることができる。
【００４０】
次に、被塗装体１８には脱脂処理が施される（ステップＳ１３）。脱脂処理は、第１実施の形態における脱脂処理と同様の条件を使用する。
引き続き、被塗装体１８に化成処理を施し、被塗装体１８の表面上に化成処理膜２２が形成される（ステップＳ１４）。化成処理は、第１実施の形態における化成処理と同様の条件を使用する。
ここで、化成処理膜２２の下地、すなわち被塗装体１８の表面にはブラスト処理層３０が形成されているので、ブラスト処理層３０の凹凸が伝達され、化成処理膜２２の表面には凹凸が形成される。
【００４１】
化成処理の後、化成処理膜２２の表面上に防錆塗膜３２、具体的には前述の通りジンクペイントにより防錆粉末を含む塗料が形成される（ステップＳ１５）。この防錆塗膜３２は、電着塗装法を用いずに、浸漬又はスプレーにより塗布される。ここで、ブラスト加工により完全にスラグ２０Ａ（図１参照）が除去されていない場合でも、防錆塗膜３２はスラグ２０Ａを覆って形成される。
【００４２】
そして、防錆塗膜３２の表面上にフッ素塗膜３４が形成され（ステップＳ１６）、この後、焼き付けによる乾燥処理が行われる（ステップＳ１７）。これら一連の工程が終了すると、本実施の形態に係る製造方法が終了し、車両溶接部構造１０が完成する。
【００４３】
（本実施の形態の作用及び効果）
本実施の形態に係る車両溶接部構造１０は、図３に示されるように、被塗装体１８と、ブラスト処理層３０と、化成処理膜２２と、防錆塗膜３２と、フッ素塗膜３４とを含んで構成される。被塗装体１８は複数の金属製の第１母材１２及び第２母材１４を有し、第１母材１２及び第２母材１４同士はアーク溶接部２０を介して接合される。ブラスト処理層３０は、アーク溶接部２０を含む被塗装体１８の表面に形成され、凹凸を有する。化成処理膜２２は、リン酸亜鉛又は酸化ジルコニウムを主成分とし、アーク溶接部２０を含む被塗装体１８上に形成される。
【００４４】
ここで、被塗装体１８の表面では、アーク溶接部２０の表面を含んでブラスト処理層３０が形成される。ブラスト処理層３０が形成されると、錆発生の起点とされるアーク溶接部２０の表面に浮上するスラグ２０Ａ（図１参照）が除去される。また、アーク溶接部２０を含む被塗装体１８の表面に形成されたブラスト処理層３０の凹凸が化成処理膜２２の表面に伝達され、化成処理膜２２の表面積が増加されるので、アンカー効果により化成処理膜２２と防錆塗膜３２との接着力がアンカー効果が無い場合に比して強くなる。このため、錆発生の原因を排除しつつ、スラグ２０Ａの除去がたとえ不十分であったとしても、防錆塗膜３２により錆の発生を防止又は効果的に抑制することができる。
【００４５】
また、本実施の形態に係る車両溶接部構造１０の製造方法では、被塗装体１８の表面にブラスト処理層３０を形成した後に、防錆塗膜３２を形成する工程を追加するだけで、錆の発生を防止又は効果的に抑制することができる。
【００４６】
［上記実施の形態の補足説明］
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、被塗装体は重合わせ継ぎ手構造とされているが、継ぎ手構造は限定されるものではなく、本発明は、被塗装体を突き合わせ継ぎ手構造としてもよい。また、上記実施の形態では、被塗装体が板状の母材とされていたが、本発明は、ブロック状の母材により被塗装体を形成してもよい。さらに、上記実施の形態では、被塗装体がシャーシとされていたが、本発明は、アーク溶接部を有するドアパネル、フードパネル等を被塗装体としてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０  車両溶接部構造
１８  被塗装体
２０  アーク溶接部
２２  化成処理膜
２４  電着塗装膜
２６、３４  フッ素塗膜
２８  防錆顔料
３０  ブラスト処理層
３２  防錆塗膜
【図１】
2018134644.tif 000003
【図２】
2018134644.tif 000004
【図３】
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【図４】
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