(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板に複数層の皮膜が形成された表面被覆金属板であって、
前記皮膜のうち最表層皮膜は、無機顔料を含まないことにより溶接性が高められ、
前記最表層皮膜の下には、無機顔料を１〜４０重量％含む下塗り皮膜が形成されることにより耐食性が高められたものであることを特徴とする溶接性及び耐食性に優れた表面被覆金属板。
【請求項２】
前記最表層皮膜及び下塗り皮膜の厚さは０．１〜３．０μｍである請求項１に記載の表面被覆金属板。
【請求項３】
前記最表層皮膜のガラス転移点は１００℃以下である請求項１または２に記載の表面被覆金属板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接性及び耐食性に優れた表面被覆金属板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
家電製品等の内部部品は溶接により接合されることが多く、優れた溶接性が要求される。
【０００３】
一方、原板ままでは耐食性に劣ることから、溶接性と耐食性を兼ね備えた金属板を提供すべく、従来は原板の上に、耐食性向上作用・防錆作用のある無機顔料（シリカ、クロム酸化合物等）を、溶接性を阻害しない程度に薄く被覆していた。これは、上記構成とすることにより、無機顔料添加による耐食性向上、及び皮膜の薄膜化による溶接性向上の両方を得ようというものである。
【０００４】
ところが上記構成を採用したとしても安定した溶接性は得られず、頻繁に電極チップの洗浄および電極チップの交換を余儀なくされているというのが実情である。従って、安定したスポット溶接性を確保し、更に耐食性も兼ね備えた表面被覆金属板の提供が切望されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的は、連続的に安定したスポット溶接性を確保すると共に、耐食性も兼ね備えた表面被覆金属板を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し得た本発明に係る溶接性及び耐食性に優れた表面被覆金属板は、金属板に複数層の皮膜が形成された表面被覆金属板であって、上記皮膜のうち最表層皮膜は、無機顔料を含まないことにより溶接性が高められ、上記最表層皮膜の下には、無機顔料を１〜４０重量％含む下塗り皮膜が形成されることにより耐食性が高められたものであるところに要旨を有するものである。
【０００７】
ここで、上記最表層皮膜及び下塗り皮膜の厚さが０．１〜３．０μｍであるものや、上記最表層皮膜のガラス転移点が１００℃以下であるものは、本発明の好ましい態様である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、連続的に安定したスポット溶接性を確保し、更に耐食性も兼ね備えた表面被覆金属板を提供すべく、これら両特性の向上を目的として提供されている従来の薄膜被覆金属板（原板の上にシリカ等の無機顔料を薄く被覆してなる金属板）について、スポット溶接性が低下する原因を詳細に検討してみた。
【０００９】
一般に皮膜の膜厚が薄くなると溶接性は向上する。薄膜部分では通電し易いからである。しかしながら、当該薄膜皮膜に無機顔料を添加した金属板をスポット溶接すると、▲１▼電極チップに無機顔料が付着し、スパークが発生し易くなる；▲２▼無機顔料の添加により電極チップが損傷する、という現象が生じる為、溶接が安定しないことが明らかになった。即ち、シリカ等の無機顔料は耐食性向上には有効であるが、当該無機顔料を添加すると、スパークの発生や電極チップの損傷が見られ、結果的に、安定した溶接性が得られないということが分かった。
【００１０】
以上の知見により、「溶接性向上」という観点からすれば、金属板に、実質的に無機顔料を含まない薄膜皮膜を設けることが必要であることが明らかになった。そして、溶接性に加えて耐食性にも優れた表面被覆金属板を得る為には、皮膜の構成を複数層とし、最表層皮膜を実質的に無機顔料を含まない皮膜とし、当該最表層皮膜の下には、無機顔料を含む下塗り皮膜を形成することが有効であることが分かった。即ち、溶接性と耐食性の両特性を確保する為には、皮膜の構成を少なくとも二層とし、このうち最表層皮膜では、下塗り皮膜中に添加される無機顔料に基づく電極チップの損傷等を防止し、安定した連続溶接性の向上を図ると共に、下塗り皮膜では無機顔料の添加により耐食性の向上を図る、という様に、皮膜毎に性能の役割分担を行う方法が有効であることを見出し、本発明を完成したのである。
【００１１】
この様に本発明は、「無機顔料の添加によりスパークの発生や電極チップの損傷が見られ、連続して安定した溶接性が得られない」という、無機顔料と溶接性の関係を明らかにしたところに最重要ポイントが存在する。そして、無機顔料のみに着目して連続溶接性と耐食性の向上を図る場合には、皮膜構成を上記の複数層に特定することが有効であり、この様な構成を採用することにより始めて、無機顔料添加による耐食性向上作用を有効に発揮させつつ、優れた連続溶接性を確保することができることを明らかにしたところに本発明の技術的意義が存在する。
【００１２】
以下、本発明の構成について詳述する。
【００１３】
前述した通り、本発明の表面被覆金属板は金属板に複数層の皮膜が形成された金属板であって、上記皮膜のうち最表層皮膜は、実質的に無機顔料を含まない薄膜皮膜とすることにより溶接性が高められ、上記最表層皮膜の下には、無機顔料を含む下塗り皮膜が形成されることにより耐食性が高められたものであるところに特徴を有するものである。
【００１４】
まず、本発明によれば、溶接性向上の為には、無機顔料を含まない皮膜を最表層皮膜に設けることが不可欠である。前述した通り、皮膜中に無機顔料が添加されると、スポット溶接時に無機顔料が電極チップに付着し、スパークが発生したり電極チップを損傷することから、溶接が安定せず、所望のナゲット径が確保できない為溶接性に劣る。従って、下塗り皮膜中に添加される無機顔料に基づく電極チップの損傷等を防止する為には、無機顔料を含まない皮膜を最表層皮膜に設けなければならないのである。ここで、「無機顔料を含まない」とは、無機顔料を全く含まない（添加量＝０）場合を意味する。
【００１５】
上記最表層皮膜の厚さは０．１〜３．０μｍであることが推奨される。この様な薄膜皮膜とすることにより通電性が良好になり、優れた溶接性が確保されるからである。０．１μｍ未満では電極チップを充分保護することができない。より好ましくは０．２μｍ以上、更により好ましくは０．３μｍ以上である。但し、３．０μｍを超えると導電性がなくなり、溶接できなくなる。より好ましくは２．５μｍ以下、更により好ましくは２．０μｍ以下である。
【００１６】
また、一層優れた溶接性を得る為には、上記皮膜のガラス転移点は１００℃以下であることが好ましい。ガラス転移点が１００℃を超えると皮膜が硬くなる為、無機顔料を含有する下塗り皮膜において、当該無機顔料の添加に基づく電極チップの損傷を充分防止することができない。より好ましくは９０℃以下、更により好ましくは８０℃以下である。尚、ガラス転移点の下限は、溶接性向上の観点からすれば特に制限されないが、皮膜の疵付き性を考慮すれば０℃以上であることが推奨される。より好ましくは１０℃以上、更により好ましくは２０℃以上である。
【００１７】
上記最表層皮膜は実質的に無機顔料を含まない皮膜であれば良く、当該皮膜を構成する樹脂としては、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、フッ素系樹脂等の樹脂、及びこれら樹脂の混合物または変性した樹脂より構成される有機系皮膜であることが推奨される。
【００１８】
尚、上記構成は主に溶接性向上という観点のみに着目し、当該皮膜の構成を「実質的に無機顔料を含まない」旨特定したものであるが、無機顔料以外の成分の添加を排除するものではない。従って、例えば溶接性に加えて黒色鋼板の提供を目指す場合には、上記皮膜にカーボンブラック等の有機顔料を添加することが推奨される。
【００１９】
更に耐疵付き性の向上を目指して、当該皮膜をクリヤー皮膜とすることも好ましい態様であり、これらの態様も全て本発明の範囲内に包含される。
【００２０】
ここで、クリヤー皮膜を構成する樹脂としては特に限定されず、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂等の樹脂、及びこれら樹脂の混合物または変性した樹脂等が挙げられる。更にクリヤー皮膜中には、本発明の作用を損なわない範囲で、架橋剤、ワックス、艶消し剤、顔料等を添加しても良い。
【００２１】
更に本発明では、最表層皮膜の下には、無機顔料を含む下塗り皮膜が形成されていることが必要であり、この様な下塗り皮膜を施すことにより耐食性が向上する。この様に本発明では、上層皮膜では溶接性向上を、下層皮膜では耐食性向上を、という様に各皮膜毎に性能の役割分担を行わせることにより、各性能を同時に備えた金属板を提供することが可能になるのである。
【００２２】
ここで、本発明に用いられる無機顔料としては、耐食性向上の目的で通常用いられる無機顔料であれば特に限定されず、シリカ、クロム酸化合物等が挙げられる。このうち優れた耐食性が得られるのは、粒径の小さい（２〜３００ｎｍ）シリカである。
【００２３】
また、上記無機顔料の添加量は１〜４０重量％であることが好ましい。１重量％未満では所望の耐食性向上効果が得られない。より好ましくは３重量％以上、更により好ましくは５重量％以上である。但し、４０重量％を超えて無機顔料が添加されると電極チップの損傷が著しくなり溶接性に劣る。より好ましくは３５重量％以下、更により好ましくは３０重量％以下である。
【００２４】
上記下塗り皮膜には無機顔料の他、本発明の作用を損なわない範囲で他の成分も含まれる。例えば導電性の向上を目指してＮｉ粉、リン化鉄等の導電性顔料を、溶接性を阻害しない程度に添加しても良いし、更に、架橋剤、ワックス、艶消し剤、顔料等の通常用いられる添加剤を添加しても良い。
【００２５】
更に上記下塗り皮膜は、無機系皮膜・有機系皮膜のいずれでも良く、或いは、これらの複合系であっても構わない。このうち有機系皮膜を構成する樹脂としては、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、フッ素系樹脂等の樹脂、及びこれら樹脂の混合物または変性した樹脂が挙げられる。
【００２６】
尚、上記下塗り皮膜は、最表層皮膜の下に形成されるものは全て本発明の範囲内に包含される。例えば三層の複数皮膜からなる場合、基材側から見て皮膜を第一皮膜、第二皮膜、及び第三皮膜（最表層皮膜）とすると、本発明では、当該第三皮膜が、実質的に無機顔料を含まない皮膜であれば良く、無機顔料を含む耐食性皮膜は第一皮膜に形成されていても良いし、第二皮膜に形成されていても良く、或いは、第一皮膜及び第二皮膜の双法に形成されていても良く、いずれの態様も全て本発明の範囲内に包含される。
【００２７】
以上、本発明の表面被覆金属板を構成する皮膜について詳述した。上述した通り、本発明の最重要ポイントは皮膜の構成を特定したところにあり、皮膜以外の金属板（原板）については特に限定されない。従って本発明では、冷延鋼板、熱延鋼板、電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧ）、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）、合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）、５％Ａｌ−Ｚｎめっき鋼板、５５％Ａｌ−Ｚｎめっき鋼板、Ａｌ等の各種めっき鋼板、ステンレス鋼板等の鋼板類；溶接用途に用いられる公知の金属板等を全て適用することができる。勿論、これらの金属板に、耐食性向上、皮膜の密着性向上等を目的として、クロメート処理やリン酸塩処理等の表面処理を行っても良い。
【００２８】
次に本発明の金属板を製造する方法について説明する。本発明の金属板は、上記成分を含む塗料を、公知の塗装方法で順次原板の表面に塗布し、乾燥させて製造することができる。塗装方法は特に限定されないが、例えば表面を清浄化して、必要に応じて塗装前処理（例えばリン酸塩処理、クロメート処理など）を施した長尺金属帯表面に、ロールコーター法、スプレー法、カーテンフローコーター法などを用いて塗料を塗工し、熱風乾燥炉を通過させて乾燥させる方法などが挙げられる。被膜厚さの均一性や処理コスト、塗装効率などを総合的に勘案して実用上好ましいのは、ロールコーター法である。
【００２９】
尚、樹脂塗装を施す金属板には、樹脂被膜との密着性または耐食性の向上目的で、塗装前処理としてリン酸塩処理またはクロメート処理を施しても構わない。但し、クロメート処理材については、樹脂塗装金属板使用中のクロム溶出性の観点から、クロメート処理時のＣｒ付着量を３５ｍｇ／ｍ2以下に抑制することが好ましい。この範囲であれば、本発明の表面処理金属板は、下地クロメート処理層からのクロム溶出を抑えることが可能である。また、従来のクロメート処理材は必要に応じて設けられる上塗り塗装の耐水密着性が、６価クロムの溶出に伴って、湿潤環境下において低下する傾向にあるが、本発明の表面処理金属板では溶出が抑制されるため、上塗り被膜の耐水密着性が悪化することはない。
【００３０】
以下実施例によって本発明をさらに詳述するが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することはすべて本願発明に含まれる。
【００３１】
【実施例】
実施例１
クロメート処理（Ｃｒ付着量２０ｍｇ／ｍ2）した板厚０．８ｍｍの原板に、表１〜３に示す如く皮膜の種類、添加剤、及び膜厚を種々変化させた下塗り皮膜及び上塗り皮膜を施して試験サンプルを作製した。この様にして得られた二層皮膜鋼板の溶接性、耐食性、及びＴｇを下記評価方法で評価した。
【００３２】
（１）溶接性試験
図１の電極チップを用い、下記要領で連続溶接試験を実施し、形成されたナゲット径が５√ｔ（ｔ：膜厚）を下回らない連続溶接回数を測定した。
加圧力  ：２００ｋｇｆ
サイクル：１２サイクル
電    流：ナゲット径が約５√ｔ＋１ｍｍとなる様な電流値を予備実験で調査し、そのときの電流値で連続溶接試験を実施した。
得られた連続打点数に応じ、下記基準により評価した。
◎：３００打点以上
○：１００〜２９９打点
△：１０〜９９打点
×：９打点以下。
【００３３】
（２）加工部耐食性
ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１に記載の塩水噴霧試験（試験時間：２４０時間）を行い、平面部の錆発生率を下記評価基準で評価した。
◎：異常なし
○：錆発生１％未満
△：錆発生１％以上〜１０％未満
×：錆発生１０％以上。
【００３４】
（３）Ｔｇ
ＪＩＳ  Ｋ  ７１２１に記載の示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用い、Ｔｇを測定した。
【００３５】
（４）耐疵付き性試験
試験サンプル表面に、１０円硬貨を４５°に傾けた状態で荷重２００ｇで押付け、１０ｃｍ／ｓの速度でサンプル表面を擦った後の皮膜外観変化を下記基準で評価した。
◎：異常なし
○：僅かに痕跡あり
これらの結果を表１〜３に併記する。
【００３６】
【表１】
0003771763.tif 000002
【００３７】
【表２】
0003771763.tif 000003
【００３８】
【表３】
0003771763.tif 000004
【００３９】
まず、表１は原板の種類をＧＡ；下塗り皮膜の種類をポリエステル系有機皮膜、無機顔料（シリカ）の添加量を１０重量％；上塗り皮膜のＴｇを６０℃と一定にし、下塗り皮膜の膜厚及び上塗り皮膜の膜厚を、本発明の好ましい範囲で変化させた例であるが、いずれも溶接性及び耐食性に優れていた。
【００４０】
また、表２のＮｏ．２９〜３８は、上記表１において、下塗り皮膜の膜厚及び上塗り皮膜の膜厚を１．０μｍと一定にし、上塗り皮膜のＴｇを種々変化させた例である。このうちＴｇを本発明の好ましい範囲（１００℃以下）に制御したＮｏ．２９〜３７は、溶接性及び耐食性の両特性に優れているが、Ｔｇが好ましい範囲を超えるＮｏ．３８は溶接性に劣っていた。
【００４１】
また、表２のＮｏ．３９〜４８は、上記表１において、下塗り皮膜の膜厚及び上塗り皮膜の膜厚を１．０μｍと一定にし、下塗り皮膜中の無機顔料の添加量を、本発明の好ましい範囲で種々変化させた例であるが、いずれも溶接性及び耐食性に優れていた。
【００４２】
また、表２のＮｏ．４９〜５１は、上記表１において、下塗り皮膜の膜厚及び上塗り皮膜の膜厚を１．０μｍと一定にし、原板の種類を変化させた例であるが、いずれも溶接性及び耐食性に優れていた。
【００４３】
表２のＮｏ．５２〜５８は、上記表１において、下塗り皮膜の膜厚及び上塗り皮膜の膜厚を１．０μｍと一定にし、下塗り皮膜の種類及び上塗り皮膜の種類を種々た変化させた例であるが、いずれも溶接性及び耐食性に優れていた。
【００４４】
これに対し、表３のＮｏ．５９〜６５は夫々以下の不具合を有している。
【００４５】
まず、Ｎｏ．５９は下塗り皮膜を施さない例、Ｎｏ．６０は下塗り皮膜の膜厚が本発明の好ましい要件を下回る例であり、いずれも耐食性に劣っていた。
【００４６】
また、Ｎｏ．６１は下塗り皮膜の膜厚が本発明の好ましい要件を超える例であり、溶接性に劣っていた。
【００４７】
更にＮｏ．６２は上塗り皮膜を施さない例、Ｎｏ．６３は上塗り皮膜の膜厚が本発明の好ましい要件を下回る例、Ｎｏ．６４は上塗り皮膜の膜厚が本発明の好ましい要件を超える例であり、いずれも溶接性に劣っていた。また、Ｎｏ．６５は、上塗り皮膜に無機顔料を添加した例であるが、溶接性に劣るものであった。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の表面被覆金属板は以上の様に構成されているので、連続的に安定したスポット溶接性が確保されると共に、良好な耐食性も兼ね備えた表面被覆金属板を効率よく提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に用いた溶接性試験測定用電極チップの形状を示す概略説明図である。
【図１】
0003771763.tif 000005