(57)【要約】 【課題】      従来の自動車製造ラインに簡単な方法を付加するだけで車体の耐食性を確実に向上させることができ且つ安価な亜鉛系めっき鋼板が使用可能な自動車車体の製造方法と当該方法によって製造された車体とを提供する。【解決手段】  亜鉛系めっき鋼板12で組付けた車体10にボンデ処理を行ない、その表面にリン酸塩皮膜14を形成した後、さらにマグネシウム化合物を塗布してリン酸塩皮膜14の表面にマグネシウム皮膜16を形成しているので、車体10を構成する鋼板部品の打ち抜き端面，折曲部分，溶接部分などにもリン酸塩皮膜14が形成され且つ当該リン酸塩皮膜14と下塗り塗膜18との間には必ずマグネシウム化合物が介在することになる。このため、下塗り塗膜18を通過した水は必ずマグネシウムと反応するので、リン酸塩皮膜14あるいは亜鉛系めっき鋼板12中の亜鉛が酸化して白錆となるのを著しく遅延させることができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛系めっき鋼板を打ち抜き或いはプレス加工して鋼板部品を製造するとともに、前記鋼板部品を溶接して自動車の車体を組付ける車体組付け工程と、
組付けられた前記車体をリン酸塩溶液に浸漬してその表面にリン酸塩皮膜を形成するボンデ処理工程と、
前記リン酸塩皮膜が形成された前記車体表面にマグネシウム化合物を塗布するマグネシウム塗布工程と、
前記マグネシウム化合物が塗布された前記車体表面に下塗り塗膜を形成する下塗り塗装工程とを具備することを特徴とする自動車車体の製造方法。
【請求項２】
自動車車体の製造ラインにて設けられたリン酸塩皮膜と下塗り塗膜との間に、マグネシウム化合物からなるマグネシウム皮膜が介設されていることを特徴とする車体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐食性に優れ、長期の使用に耐え得る自動車車体の製造方法と当該方法によって製造された車体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、耐久消費財である自動車の車体には、錆びの発生を防ぐため、素地金属を亜鉛または亜鉛合金で鍍金した鋼板(以下、「亜鉛系めっき鋼板」という)が使用されており、さらに、この亜鉛系めっき鋼板の表面には耐食性や塗装の付着性を改善するため、クロム酸塩やリン酸塩などの化成皮膜が設けられている。
【０００３】
近年、資源の有効利用などの観点から、自動車の耐久性向上に対する要望は強く、特に、自動車の車体に関しては１０年以上の耐食性が要求されるようになってきている。
【０００４】
ここで、車体の耐食性を向上させるためには、車体を構成する鋼板の亜鉛系めっき付着量を増やしてめっき皮膜を厚くすればよいが、かかる方法では亜鉛使用量の増大によりコスト高になるとともに、枯渇が心配される亜鉛資源の浪費ともなる。また、１０年以上の長期の耐食性が要求されるようになると、中塗りおよび上塗り塗装が行なわれないドア内側のヘム部やスポット溶接部界面などの耐食性向上も大きな課題となってくる。
【０００５】
そこで、車体の耐食性向上に対する要求に応えるべく、亜鉛系めっき鋼板の表面に形成する化成皮膜について様々な改良が行なわれている。
【０００６】
このような技術として、亜鉛系めっき鋼板の表面にマグネシウム(以下、単に「Ｍｇ」という)を含有するリン酸亜鉛系の化成皮膜を設けるとともに、さらにその表面にオルトリン酸エステル化合物からなる皮膜を設ける技術（例えば、特許文献１参照。）や、亜鉛系めっき鋼板の塗装されない側の表面にリン酸亜鉛系皮膜とＭｇを含有するリン酸塩皮膜との複合リン酸塩皮膜を設ける技術（例えば、特許文献２参照。）などが知られている。
【０００７】
亜鉛系めっき鋼板の表面にＭｇ含有化成皮膜を形成するこれらの技術によれば、化成皮膜に達した水はまず始めにＭｇと反応し酸化還元反応が抑えられるので、化成皮膜あるいは亜鉛系めっき皮膜中に存在する亜鉛と水とが反応して酸化亜鉛(即ち白錆)が発生するのを抑制でき、車体の耐食性を向上させることができる。
【０００８】
しかしながら、自動車を製造する際には、上述した亜鉛系めっき鋼板を打ち抜きあるいはプレス加工することによって鋼板部品を製造し、これらの鋼板部品を溶接して車体を組付けている。したがって、鋼板部品の打ち抜き端面にはＭｇ含有化成皮膜や亜鉛系めっき皮膜が存在せず、また、折曲部分や溶接部分には応力や熱などが加えられており、これらの部分のＭｇ含有化成皮膜や亜鉛系めっき皮膜に微小クラックが発生したり欠落したりする場合がある。
【０００９】
このため、自動車の製造工程では、車体を組付け、電着塗装によって防錆用の合成樹脂を下塗りする前に、再度、リン酸塩溶液によるボンデ処理(鋼板の表面にリン酸塩皮膜を形成する化成処理)を行ない、車体表面にリン酸塩皮膜を形成するようにしているが、上述したように微小クラックの発生や欠落などによって鋼板表面にＭｇ含有化成皮膜あるいは亜鉛系めっき皮膜が存在しない部分では、鋼板表面と電着塗装による下塗り塗膜との間にリン酸塩皮膜は存在するものの、Ｍｇが存在せず、十分な耐食性を発揮することができないという問題があった。なお、このような問題を解決するため、自動車車体の製造ラインにおけるボンデ処理の際にリン酸塩溶液中にＭｇを添加することも考えられるが、車体へ付着させるＭｇの量をコントロールするのが困難であり、車体毎の耐食性にバラツキが生じ易いため現実的ではないという問題があった。
【００１０】
また、上述のような高度の耐食処理(事前処理)を行なった亜鉛系めっき鋼板は高価なものとなるため、原材料の調達コストが上昇するようになるという問題もあった。
【特許文献１】特開２００１−１５２３５５号公報（第２−５頁）
【特許文献２】特開２００１−１３１７６２号公報（第２−４頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
それゆえに、この発明の主たる課題は、従来の自動車車体の製造ラインに簡単な方法を付加するだけで車体全体の耐食性を確実に向上させることができ且つ安価な亜鉛系めっき鋼板が使用可能な自動車車体の製造方法と当該方法によって製造された車体とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載した発明は、「亜鉛系めっき鋼板(12)を打ち抜き或いはプレス加工して鋼板部品を製造するとともに、鋼板部品を溶接して自動車の車体(10)を組付ける車体組付け工程(S1)と、組付けられた車体(10)をリン酸塩溶液に浸漬してその表面にリン酸塩皮膜(14)を形成するボンデ処理工程(S2)と、リン酸塩皮膜(14)が形成された車体(10)表面にマグネシウム化合物を塗布するマグネシウム塗布工程(S3)と、マグネシウム化合物が塗布された車体(10)表面に下塗り塗膜(18)を形成する下塗り塗装工程(S4)とを具備する」ことを特徴とする自動車車体の製造方法である。
【００１３】
また、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の製造方法で製造された自動車の車体(10)であって、「自動車車体の製造ラインにて設けられたリン酸塩皮膜(14)と下塗り塗膜(18)との間に、マグネシウム化合物からなるマグネシウム皮膜(16)が介設されている」ことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明では、亜鉛系めっき鋼板(12)で組付けた車体(10)にボンデ処理を行ない、車体(10)表面にリン酸塩皮膜(14)を形成した後、さらにマグネシウム化合物を塗布して前記リン酸塩皮膜(14)の表面にマグネシウム皮膜(16)を形成している。このため、鋼板部品の打ち抜き端面，折曲部分および溶接部分などを含めた車体(10)の全表面にリン酸塩皮膜(14)が形成されるとともに、このリン酸塩皮膜(14)と下塗り塗膜(18)との間には必ずマグネシウム化合物が介在することになる。したがって、車体(10)のいずれの場所であっても、何らかの原因により下塗り塗膜(18)を通過した水は、必ずマグネシウム化合物と反応して酸化還元反応が抑えられるので、リン酸塩皮膜(14)あるいは亜鉛系めっき鋼板(12)中の亜鉛が酸化して白錆となるのを著しく遅延させることができる。
【００１５】
このように、従来の自動車製造工程におけるボンデ処理工程(S2)と下塗り塗装工程(S4)との間にマグネシウム塗布工程(S3)を付加するだけで、車体(10)表面全体の耐食性を格段に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、亜鉛系めっき鋼板を加工して組付けた車体の表面全体にリン酸塩皮膜が形成されており、さらに、このリン酸塩皮膜と下塗り塗膜との間には必ずマグネシウム化合物が介在しているので、車体のいずれの場所であってもリン酸塩皮膜あるいは亜鉛系めっき鋼板中の亜鉛が酸化して白錆となるのを著しく遅延させることができる。
【００１７】
このため、亜鉛系めっき鋼板のめっき付着量を低減することができるとともに、複合化成皮膜処理などの高耐食処理を施した高価な鋼板を用いる必要がなく、安価な亜鉛系めっき鋼板を使用できるので、原材料の調達コストを低減することができる。
【００１８】
さらに、中塗りおよび上塗り塗装が行なわれないドア内側のヘム部やスポット溶接部界面などにもリン酸塩皮膜およびマグネシウム皮膜が形成されているので、シーラーなどを用いた防水処理が不要となる。
【００１９】
したがって、従来の自動車車体の製造ラインに簡単な方法を付加するだけで車体全体の耐食性を確実に向上でき且つ安価な亜鉛系めっき鋼板を使用することができる自動車車体の製造方法と当該方法によって製造された車体とを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を図示実施例に従って説明する。図１は本発明の自動車車体の製造方法を用いて製造した車体(10)の概要を示したものであり、大略、亜鉛系めっき鋼板(12)、リン酸塩皮膜(14)、マグネシウム皮膜(16)および下塗り塗膜(18)などで構成されている。
【００２１】
亜鉛系めっき鋼板(12)は、素地金属(12a)の両表面に、亜鉛あるいは亜鉛合金からなる亜鉛系めっき皮膜(12b)を設けた鋼板であり、車体(10)の骨格やアウターパネルなどを構成する材料である。
【００２２】
この亜鉛系めっき鋼板(12)を構成する亜鉛系めっき皮膜(12b)は、片面当たりのめっき付着量が１０〜８０ｇ／ｍ2の範囲であることが好ましい。めっき付着量が１０ｇ／ｍ2未満になると十分な耐食性が得られず腐食環境下で亜鉛系めっき鋼板(12)に穴あきが生じやすくなり、逆に、８０ｇ／ｍ2を超えると耐食性は十分であるが、プレス成形性や溶接性が悪化するとともに、車体重量が増加して自動車の燃費が低下するようになるからである。なお、亜鉛系めっき皮膜(12b)の形成方法は電気亜鉛めっき、溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっき等いずれの方法であってもよく、形成した亜鉛系めっき皮膜(12b)は単層であっても複層であってもよい。
【００２３】
また、この亜鉛系めっき鋼板(12)には、プレス成形性，耐食性および塗装性を向上させるべく、ボンデ処理が施されており、その表面にリン酸塩からなる化成皮膜(12c)が形成されている。さらに、必要に応じて、化成皮膜(12c)の表面にはリン酸二水素ＭｇなどからなるＭｇ含有化成皮膜(12d)が形成されており、耐食性の向上が図られている。
【００２４】
なお、亜鉛系めっき皮膜(12b)の表面に化成皮膜(12c)を設ける方法としては、上述したボンデ処理のみならずクロム酸塩皮膜を形成するクロメート処理などであってもよい。
【００２５】
リン酸塩皮膜(14)は、上述した亜鉛系めっき鋼板(12)で車体(10)を組付けた後、ボンデ処理を行なって形成したリン酸亜鉛などのリン酸塩からなる皮膜である。
【００２６】
リン酸塩皮膜(14)の付着量は、片面当たり通常０．２〜２ｇ／ｍ2の範囲であることが好ましい。リン酸塩皮膜(14)の付着量が０．２ｇ／ｍ2未満になると十分な耐食性および塗装性が得られなくなり、逆に、２ｇ／ｍ2を超えると耐食性は十分であるが、リン酸塩皮膜(14)の層間強度が低下して、その表面に設けられるマグネシウム皮膜(16)や下塗り塗膜(18)の固着強度が低下するようになるからである。
【００２７】
また、このリン酸塩皮膜(14)は、亜鉛系めっき鋼板(12)で車体(10)を組付ける際、プレス加工や溶接などによって化成皮膜(12c)およびＭｇ含有化成皮膜(12d)が欠落したり、微小クラックが発生した部分(L1)や亜鉛系めっき皮膜(12b)が剥離したり、微小クラックが発生した部分(L2)なども被覆して車体(10)の全体に耐食性を付与する。
【００２８】
マグネシウム皮膜(16)は、リン酸塩皮膜(14)の表面全体を被覆するように形成されたマグネシウム化合物水溶液の塗布乾燥皮膜である。
【００２９】
マグネシウム皮膜(16)の付着量は、片面当たり通常０．１〜２ｇ／ｍ2の範囲であることが好ましい。マグネシウム皮膜(16)の付着量が０．１ｇ／ｍ2未満になると十分な耐食性が得られなくなり、逆に、２ｇ／ｍ2を超えると耐食性は十分であるが、マグネシウム皮膜(16)の層間強度が低下して、その表面に設けられる下塗り塗膜(18)の固着強度が低下するようになるからである。
【００３０】
なお、このマグネシウム皮膜(16)を構成するマグネシウム化合物としては、炭酸マグネシウム，リン酸マグネシウム，リン酸水素マグネシウムおよびリン酸二水素マグネシウムなどの水溶性マグネシウム化合物が挙げられる。
【００３１】
下塗り塗膜(18)は、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などの合成樹脂を主体に構成された下塗り塗料からなる厚さ１０〜３０μｍ程度の塗膜である。この下塗り塗膜(18)は、マグネシウム皮膜(16)の表面全体を被覆するように、つまり車体(10)全体を被覆するように形成されており、車体(10)に耐食性を付与している。
【００３２】
次に、本発明の自動車の車体(10)の製造方法は、図２に示すように、車体組付け工程(S1)，ボンデ処理工程(S2)，マグネシウム塗布工程(S3)および下塗り塗装工程(S4)で構成されている。以下、各工程(S1〜S4)における処理について具体的に説明する。
【００３３】
車体組付け工程(S1)は、亜鉛系めっき鋼板(12)を打ち抜き或いはプレス加工して鋼板部品を製造するとともに、当該鋼板部品をスポット溶接などの方法で溶接して自動車の車体(10)を組付ける工程であり、この工程で組付けられた車体(10)は次のボンデ処理工程(S2)へ与えられる。
【００３４】
ここで、車体組付け工程(S1)で製造される鋼板部品の打ち抜き端面には亜鉛系めっき皮膜(12b)が存在しておらず、また、プレス加工や溶接などによって亜鉛系めっき鋼板(12)には応力や熱が与えられるため、化成皮膜(12c)およびＭｇ含有化成皮膜(12d)が欠落した部分(L1)や亜鉛系めっき皮膜(12b)が剥離した部分(L2)が生じている(図３(A)参照)。
【００３５】
ボンデ処理工程(S2)は、車体組付け工程(S1)から与えられた車体(10)の表面にリン酸塩皮膜(14)を形成する工程であり、具体的には、脱脂，水洗および乾燥などの前処理を行なって車体(10)表面を清浄にした後、当該車体(10)をリン酸亜鉛水溶液が満たされた浴に浸漬し、その表面全体にリン酸亜鉛水溶液を塗布するとともに、これを風乾あるいは加熱乾燥して車体(10)表面にリン酸亜鉛からなるリン酸塩皮膜(14)を固着する工程である。このボンデ処理工程(S2)を経ることにより、車体(10)を構成する鋼板部品の打ち抜き端面，化成皮膜(12c)等が欠落したり、微小クラックが発生した部分(L1)および亜鉛系めっき皮膜(12b)が剥離したり、微小クラックが発生した部分(L2)などにもリン酸塩皮膜(14)が形成されるので、これらの部分を含めた車体(10)全体の耐食性や塗装性を向上させることができる(図３(B)参照)。
【００３６】
このボンデ処理工程(S2)でその表面にリン酸塩皮膜(14)が形成された車体(10)は、次のマグネシウム塗布工程(S3)へ与えられる。
【００３７】
マグネシウム塗布工程(S3)は、リン酸塩皮膜(14)が形成された車体(10)表面にマグネシウム皮膜(16)を形成する工程であり、具体的には、浸漬(ディッピング)法，スプレー法およびロールコーティング法など公知の薬液塗布方法を用いて車体(10)表面全体にマグネシウム化合物水溶液を塗布するとともに、これを風乾あるいは加熱乾燥して車体(10)表面にマグネシウム皮膜(16)を固着する工程である。このマグネシウム塗布工程(S3)を経ることにより、車体(10)の表面全体にマグネシウム皮膜(16)を形成することができ、車体(10)の耐食性や塗装性をより一層向上させることができる(図３(C)参照)。
【００３８】
ここで、特に、薬液塗布方法として浸漬法を用いた場合には、上述したボンデ処理で用いる設備をそのまま流用できるとともに、ドア内側のヘム部やスポット溶接部界面など車体(10)の閉断面部にもマグネシウム化合物の水溶液を十分に行き渡らせることができ、これらの部分にも確実にマグネシウム皮膜(16)を形成できる。また、スプレー法やロールコーティング法を用いた場合には、特に耐食性を必要とする部分だけにマグネシウム皮膜(16)を形成することができる。
【００３９】
さらに、車体(10)に塗布したマグネシウム化合物の水溶液を乾燥させてマグネシウム皮膜(16)を形成する際、約１１０℃以上の熱風などで加熱乾燥した場合には、マグネシウム皮膜(16)をリン酸塩皮膜(14)上に強固に固着させることができ、また、特にドア内側のヘム部やスポット溶接部界面など、中塗りあるいは上塗り塗装は行なわれないが高い耐食性の要求される部分を常温乾燥した場合には、当該部分のマグネシウム皮膜(16)が水溶性を維持するので、これらの部分およびその近傍の耐食性をより一層高めることができる。
【００４０】
そして、このマグネシウム塗布工程(S3)でその表面にマグネシウム皮膜(16)が形成された車体(10)は、次の下塗り塗装工程(S4)へ与えられる。
【００４１】
下塗り塗装工程(S4)は、マグネシウム皮膜(16)が形成された車体(10)表面に、電着塗装法などを用いて下塗り塗膜(18)を形成する工程である。具体的には、水溶性あるいは水分散性のカチオン電着塗料(下塗り塗料)溶液が満たされた浴に車体(10)を浸漬し、車体(10)を陰極、電着塗料溶液中に設置した電極を陽極として、これらの電極の間に電圧を印加して直流電流を流し、車体(10)の表面に電着塗料を凝集させるとともに、凝集した電着塗料を不溶化(ポリマー化)させ、車体(10)表面に薄い塗膜を析出させる工程である。このような電着塗装を行なうことによって、車体(10)の表面全体に防錆性を有する下塗り塗膜(18)を形成することができる(図３(D)参照)。なお、下塗り塗膜(18)の形成方法は、上述した電着塗装に限られるものではなく、マグネシウム皮膜(16)の表面全体に均一な膜厚の下塗り塗膜(18)を形成できるのであれば、例えば浸漬法など何れの方法であってもよい。
【００４２】
そして、以上の方法により製造された車体(10)は、吹き付け塗装による中塗りおよび上塗り工程を経た後、エンジン，タイヤ,計器類および内装品などの部品を取付ける組立て工程を経て、自力で走行できる完成車へと仕上げられる。
【００４３】
この実施例によれば、亜鉛系めっき鋼板(12)で組付けた車体(10)にボンデ処理を行ない、その表面にリン酸塩皮膜(14)を形成した後、さらにマグネシウム化合物を塗布して前記リン酸塩皮膜(14)の表面にマグネシウム皮膜(16)を形成しているので、車体(10)を構成する鋼板部品の打ち抜き端面，化成皮膜(12c)が欠落等した部分(L1)および亜鉛系めっき皮膜(12b)が剥離等した部分(L2)などにもリン酸塩皮膜(14)が形成されるとともに、当該皮膜(14)と下塗り塗膜(18)との間には必ずマグネシウム化合物が介在することになる。このため、何らかの原因により下塗り塗膜(18)を通過した水は、必ずマグネシウム化合物と反応して酸化還元反応が抑えられるので、リン酸塩皮膜(14)あるいは亜鉛系めっき鋼板(12)中の亜鉛が酸化して白錆となるのを著しく遅延させることができる。
【００４４】
このように、従来の自動車製造工程におけるボンデ処理工程(S2)と電着塗装工程(S4)との間にマグネシウム塗布工程(S3)を付加するだけで、車体(10)表面全体の耐食性を格段に向上させることができる。
【００４５】
また、以上述べたところから明らかなように、車体(10)を構成する亜鉛系めっき鋼板(12)は、車体(10)組付け後に設けられたリン酸塩皮膜(14)およびマグネシウム皮膜(16)で完全に被覆され且つ保護されているので、亜鉛系めっき鋼板(12)のめっき付着量を低減しても車体(10)の耐食性に影響を及ぼさない。
【００４６】
また、車体(10)を構成する亜鉛系めっき鋼板(12)として、その表面に予めＭｇ含有化成皮膜(12d)などを設けた高価な高耐食処理鋼板を用いる必要がなく、安価な亜鉛系めっき鋼板使用できるので、原材料の調達コストを低減することができる。
【００４７】
さらに、ドア内側のヘム部やスポット溶接部界面などにもリン酸塩皮膜(14)やマグネシウム皮膜(16)が形成されているので、シーラーなどを用いた防水処理が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施例の自動車車体を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施例の自動車車体の製造工程を示す工程図である。
【図３】本発明の一実施例の自動車車体の製造工程を示す概念図である。
【符号の説明】
【００４９】
(10)…車体
(12)…亜鉛系めっき鋼板
(12a)…素地金属
(12b)…亜鉛系めっき皮膜
(12c)…化成皮膜
(12d)…Ｍｇ含有化成皮膜
(14)…リン酸塩皮膜
(16)…マグネシウム皮膜
(18)…下塗り塗膜
【図１】
2005133189.tif 000003
【図２】
2005133189.tif 000004
【図３】
2005133189.tif 000005