JPH0427538A

JPH0427538A - 耐低温チッピング性および耐塗膜剥離性に優れた表面処理鋼板

Info

Publication number: JPH0427538A
Application number: JP13354190A
Authority: JP
Inventors: Yuka Kikuta; 菊田　ゆか; Hideo Ogishi; 英夫大岸; Hajime Kimura; 肇木村; Kenji Takao; 研治高尾; Ryoichi Mukai; 亮一向
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1990-05-23
Filing date: 1990-05-23
Publication date: 1992-01-30

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、特に自動車用鋼板として好適に適用される耐
低温チッピング性および耐塗膜剥離性に優れた表面処理
鋼板に関する。

〈従来の技術〉各種の鋼板に対する防錆要求が年々高まっている。　特
に自動車用鋼板、電気製品等に対する防錆要求は厳しく
、防錆性を向上するための表面処理を施された表面処理
鋼板か各種開発実用化されている。

このような表面処理鋼板の一つに亜鉛めっき、亜鉛−ニ
ッケルめっきなどの亜鉛系合金めっき等を施した亜鉛系
めっき鋼板がある。

この亜鉛系めっき鋼板は高湿潤下での防錆性に優れる鋼
板てあつ、自動車ドアの袋構造部のように高湿潤条件下
にさらされる用途に適用した際にも高い裸防錆性を発揮
する。　そのため、この表面処理鋼板は亜鉛系めっきの
上層にクロメート処理、有機皮膜の形成等を施され、特
に袋構造部のような塗装不十分な部位を生しやすい、自
動車用鋼板の車体内面側等の用途に好適に適用されてい
る。

これに対し、自動車の車体表面（外面）のように、外装
面を構成する鋼板面では、従来は鮮映性や塗装性のよう
に外観に重点がおかれてきた。　そのため、車体の外面
側となる面には化成処理（リン酸塩処理）性の悪い亜鉛
−ニッケルめっき面を通用するのは好ましくなく、通常
の自動車用鋼板は一方の面のみにめっきが施され、車体
の外面側となる面には非めっき面（冷延鋼板）が使用さ
れている。　　しかしながら、近年ではこの外面側にも
高い防錆性が要求されるようになり、また、化成処理液
の改良もあって、従来の冷延鋼板に代りて、次第に表面
処理鋼板が使用される割合が高くなっている。

ところで、外装用の表面処理鋼板、特に自動車の外面と
なる鋼板面には、内面側では全く考慮する必要のない性
能を要求される。　その重要な性能の一つに耐低温チッ
ピング性がある。

チッピングとは、自動車の走行中に小石等が車体に当た
り、その衝軍でめっき層等が剥離して鋼板素地が露出す
る現象であり、特に低温時に起こりやすい。

上述の亜鉛系めっき鋼板、特に亜鉛−ニッケルめっき鋼
板はめつき密着性が悪い。　従って、めっき層上に塗装
を施した後は、塗膜（を着塗装、中塗り、上塗り等）の
応力が直接めっき層に掛かるため、亜鉛系めっき鋼板で
は低温チッピングによって鋼板素地とめつき層の剥離が
生じ易い。　つまり、亜鉛系合金めっき鋼板は、従来通
用されていた冷延鋼板に比べて耐食性、特に防錆性は格
段に優れるものの、自動車用鋼板の外面側に強く要求さ
れる耐低温チッピング性は冷延鋼板に比べて劣るという
問題点を有している。

〈発明が解決しようとする課題〉このような問題点を解決するために、亜鉛系めっき鋼板
のめつき密着性を向上させて、耐低温チッピング性を向
上させる改良が各種付われている。

この耐低温チッピング性の改善方法としては、特開昭６
３−１４３２８６号公報に開示される初期のめっきを低
電流密度で行いこの鋼板の表面に亜鉛−ニッケルのエピ
タキシャル層を形成し、次いで電流密度をあげて亜鉛−
ニッケルめっきを施す方法、特開平１−１０８４００号
公報に開示されるめフき層中のＺｎを優先選択的に溶解
除去することを特徴とする方法、特開平１−１７６０９
１号公報に開示される予め鋼板上に０．９＜Ｎｉ／　（
Ｚｎ＋Ｎｉ）＜１．０　（モル比）、ｐＨ２以下、電流
密度５〜２００　Ａ／ｄｍ”の条件で５０〜１０００ｍ
ｇ／ｍ”のＺｎ−Ｎｉめつきを行い、引続き所定Ｎｉ含
有率のＺｎ−Ｎｉめつきを施す方法等のめつき自体の構
造に関する各種の方法が開示されている。

上記の各方法によれば、確かに通常の亜鉛系めっき鋼板
に比べて耐低温チッピング性は向上する。　しかしなが
ら、いずれの方法においても、その耐低温チッピング性
は、これに優れる冷延鋼板のレベルには達しておらず、
さらなる耐低温チッピング性の向上が望まれている。

また、特開昭６４−７８８３２号公報には、めっき上に
クロメートあるいはリン酸塩処理皮膜層を設け、さらに
その上にＴｇ点５５℃以下で、かつ焼付は後の常温にお
ける硬度が鉛筆硬度のＨ〜２Ｂである有機樹脂皮膜層か
０．１〜２．０μｍの厚さに設けられていることを特徴
とする方法が開示されている。

この方法によれば、確かにめっき剥離が減少する。　　
しかし、剥離部を更に詳細に調査したところ、確かにめ
っき一地鉄間の剥離は減少しているものの、この方法て
必須の要件としているＴｇ点５５℃以下では樹脂−電着
塗膜間の剥離がかなり肥ぬられ、自動車用外板としては
実用的でないことが判明した。　　これはＴｇ点５５℃
以下の樹脂では、樹脂−電着塗膜間の密着性か弱くなる
ためと推定される。

本発明の目的は前記従来技術の問題点を解決することに
あり、優れた耐低温チッピング性を有し、しかも製造も
容易な亜鉛系めっき表面処理鋼板を提供することにある
。

く課題を解決するための手段〉前記目的を達成するために、本発明者らｉｔ鋭意検討を
重ねた結果、意外にも、亜鉛系めっき表面処理鋼板にお
いて、通常行われてｌ／−るリン酸塩処理によって形成
されるリン酸塩皮膜か耐低温チッピング性を低下させて
いることを見出した。　自動車用の亜鉛系めっき表面処
理鋼板では、塗料の密着性（二次密着性）を向上させる
ために、めつき層形成後にリン酸塩処理を行りて水不溶
性リン酸塩皮膜を生成させる。　ところが、本発明者ら
の研究により、リン酸塩処理を行ってリン酸塩皮膜を形
成すると、得られた表面処理鋼板の二次密着性は向上す
るものの、耐低温チッピング性は低下することが初めて
明らかになった。

また、本発明者らはさらに検討を重ね、亜鉛系めっき表
面処理鋼板のめつき層上に所定の樹脂層、すなわちガラ
ス転移温度が６０〜１２０℃の樹脂層を０１〜２．５ｇ
／ｍ２　（乾燥重量）有することにより、低温チ・ンビ
ング性試験においてめっき剥離はもちろんのこと、樹脂
−電着塗膜間の剥離も大幅に改善されることを見出した
。　　しかも、このような樹脂層を有することにより、
耐低温チッピング性を低下させるリン酸塩皮膜を形成し
なくても、必要にして十分な塗料密着性を得ることがで
きることも同時に見出した。

すなわち、本発明は、少なくとも片面に亜鉛系めっき層
を有し、その上に付着量が乾燥重量で０．１〜２．５ｇ
／ｍ’、ガラス転移温度が６０〜１２０℃の樹脂層を有
してなることを特徴とする耐低温チッピング性および耐
塗膜剥離性に優れた表面処理鋼板を提供する。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明は、前述の知見を得ることにより成されたもので
あるか、この点について、図面を参照してより詳細に説
明する。

第２図に示されるように、従来の表面処理鋼板では、冷
延鋼板１０上に、例えば亜鉛−ニッケルめっき等のめっ
き層１２を形成し、その上に塗料、つまりカチオン電着
塗装置６、中塗り層１８および上塗り層２０の密着性（
２次密看性）を向上するためのリン酸塩処理によって形
成されるリン酸塩皮膜１４を有する。

このような構成を有する従来の表面処理鋼板では、耐低
温チッピング性が低く、前述のような各種の改良方法が
提案されているが、いずれの方法でも所望の耐低温チッ
ピング性が得られないのは前述のとおりである。

ここで、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、従来の表
面処理鋼板ではリン酸塩処理によって形成されるリン酸
塩皮膜１４を有することにより、耐低温チッピング性か
低下していることを見出した。

その理由は明らかではないが、以下のとおりと考えられ
る。

通常行われているリン酸塩処理では、その上に塗料を堅
固に付着することができる。　これは、リン酸塩皮膜１
４においてはリン酸塩の結晶が大きく、表面粗度か大き
くなるために、塗料が物理的なアンカー効果を得られる
ためであると考えられている。　従って、このリン酸塩
の結晶により電着塗装とめっきとの接触面積か増大する
ため、塗料の残留応力伝達が侃進され、めっきにひずみ
が生じ、めっき密着性が低下するものと思われる。

たたし、単にこのリン酸塩皮膜を形成しないでカチオン
電着塗装置６、中塗り層１８、上塗り層２０等を形成す
ると、十分な二次密着性、特に耐水二次密着性を得るこ
とかできす、自動車用鋼板、特に外装用の鋼板として実
用することは不可能であるのは周知のとおりである。

また、めりき上にクロメートまたはリン酸塩処理皮膜を
設け、さらにＴｇ点５５℃以下でかつ焼付は後の常温に
おける硬度か鉛筆硬度のＨ〜２Ｂである有機樹脂皮膜層
を０．１〜２０μｍ設ける鋼板についても、めっき剥離
はないものの、樹脂−電着塗膜間の密着性の低下に起因
するとおもわれる低温チッピング時の塗膜剥離が生し、
やはり実用的ではない。

これに対し、本発明の耐低温チッピング性に優れた表面
処理鋼板（以下、表面処理鋼板とする。）は、このリン
酸塩皮膜１４を実質的に有さす、しかも、耐低温チッピ
ング性および耐塗膜剥離性を向上するための所定の樹脂
１２２、すなわち、ガラス転移温度が６０〜１２０’ｅ
の樹脂層を０．１〜２．５ｇ／ｍ２　（乾燥重量）有す
る。

つまり本発明者らは、更なる鋭意検討の結果めっぎ層１
２上に樹脂層２２を形成することにより、各塗料層の残
留応力のめっき層への伝達を緩和し、またその樹脂層の
Ｔｇ点を６０〜１２０℃にすることで耐塗膜剥離性をも
向上させることが可能であることを見出して、本発明を
完成させた。

しかも、このような樹脂層２２を有することにより、仮
にリン酸塩処理を行ったとしても、実質的にリン酸塩皮
膜（第２回行号１４）が形成されないことも同時に見出
した。

自動車の製造ラインにおいては、リン酸塩化成処理を含
む塗装工程は各部材を車体の形に組み上げた後に行うの
が一般的であり、車体外面に対しては耐低温チッピング
性の面から不必要なリン酸塩皮膜も、他の部分において
は必要であるため、リン酸塩化成処理工程そのものをな
くすことはできない。

これに対し、本発明によれば、第１図に示されるように
めっき層１２上に所定の樹脂層２２を形成することによ
り、そのうえにリン酸塩処理を行っても、耐低温チッピ
ング性を低下させるリン酸塩皮膜の実質的な形成を阻止
することができる望外の効果をも有するため、自動車の
塗装工程に何ら変更を加える必要もないのである。

従って、本発明の表面処理鋼板は、前述のように耐低温
チッピング性を低下させるリン酸塩皮膜１４を実質的に
有さないことと相俟って、非常に優れた耐低温チッピン
グ性を有する。

しかも、この樹脂層２２を有することにより、リン酸塩
皮膜１４がなくても必要にして十分な耐塗膜剥離性（二
次密着性）を得ることができる。

以下、本発明をさらに具体的に説明する。

本発明の表面処理鋼板は、鋼板１０の少なくとも片面に
亜鉛系めっきからなるめっき層１２を有する。　なお、
本発明における亜鉛系めフぎとは、低温チッピング性の
問題を内在している亜鉛系めっきであり、代表例として
はＺｎ−Ｎｉ合金めっきが挙げられる。

めっき層１２の形成方法としては特に限定はなく、電気
めっき、溶融めっき等各種の方法が適用可能である。

また、通用するめっきがＺｎ−Ｎｉめっきである場合に
は、鋼板１ｏとめっき層１２との密着性をより良好なも
のとするために、めっき層の下方はＮｉ含有量が高くな
るように形成されるのが好ましい。

本発明の表面処理鋼板は、このような亜鉛系めっきから
なるめっき層１２の上層に、０．１〜２．５ｇ／ｍ’の
ガラス転移温度が６０〜１２０℃の樹脂層２２を有する
。　このような構成とすることにより、非常に良好な耐
低温チッピング性を得ることができる。　　しかも、従
来の表面処理鋼板では上層として形成される塗料層の十
分な密着性（二次密着性）を得るために必要であった、
耐低温チッピング性の低下につながるリン酸塩皮膜の形
成を不要とすることができ、また、リン酸塩皮膜を形成
しなくても必要にして十分な二次密着性を得ることがで
きる。

また、仮にリン酸塩処理を行っても、実質的なリン酸塩
皮膜（第２回行号１４）の形成を防止することができる
。　なお、本発明において実質的にリン酸塩皮膜が形成
されないとは、リン酸塩処理によって形成されるリン酸
塩皮膜の付着量か、０．２ｇ／ｍ２以下である場合をも
意味する。

本発明に適用される樹脂は、ガラス転移温度が６０〜１
２０℃である。　ガラス転移温度が６０℃未満では、各
塗料層の残留応力がめつき層１２に掛かることがなく、
また、衝撃の伝達が樹脂層２２でとまるため、このめっ
き層１２の鋼板素地からの剥離か生じることはないが、
樹脂層２２とその上層に形成される塗膜層との間の密着
性が低く、この両者の間で剥離が生じ良好な表面処理鋼
板を得ることができないのは、前述の通りである。　一
方、樹脂層２２のガラス転移温度が１２０℃を越えると
、樹脂の粘度か高い上に各種の溶媒への溶解性も低下す
るため、これを均一に塗布することが困難であり、やは
り良好な表面処理鋼板を得ることはてきない。

なお、本発明においては、樹脂層２２のガラス転移温度
が８０〜１２０℃であるのかより好マシく、この際には
、耐低温チッピング性、耐水二次密着性をはじめ、たと
えばパウダリング性等種々の性能において、より良好な
結果を得ることができる。

本発明の樹脂層２２に適用される樹脂としては、上記ガ
ラス転移点を有するものであれは、各種のものが通用可
能であり、ニボキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂
、フェノール樹脂、ポリオレフィン樹脂等が例示される
。

なお、上記の樹脂は２種以上混合して使用してもよい。

　後に詳述するが、この場合も、樹脂の全体量が０．１
〜２．５ｇ／ｍ’となるように形成する。

また、ガラ７１８点が６０℃未満の樹脂であっても、各
種の硬化剤や変性剤等の添加剤を加え、ガラス転移点を
６０℃以上として適用することか可能である。

本発明において、この樹脂層２２の量は、乾燥重量でｏ
、ｉ〜２．５ｇ／ｍ２である。　樹脂層２２の量か０．
１ｇ／ｍ２未満ては、めっき層１２上に樹脂層２２を均
一に形成することが困難であり、また、リン酸塩処理工
程を内在する既存の塗装ラインを通してリン酸塩処理を
行うとリン酸塩皮膜か一部形成され、良好な耐低温チッ
ピング性を得ることができない。　また、樹脂層２２の
量が２．５ｇ／ｍ２を越えると、この樹脂層２２形成の
後に通常行われる電着塗装置６の塗装性が劣化してしま
い、良好な表面処理鋼板を得ることができない。

このような樹脂層２２の形成方法には特に限定はなく、
適用する樹脂に応じた各種の溶媒を用い、これに樹脂を
溶解して、スズ１ノーコート、デイツプコート、ロール
コート等の方ン去によって塗布した後、加熱、紫外線照
射等によって乾燥する通常の方法によれはよい。

基本的にこのような構成を有する本発明の表面処理鋼板
は、この樹脂層２２上に、カチオン電着塗装置６、各種
の塗料によって中塗り層１８、上塗り層２０等か施され
、自動車用鋼板等の各種の用途に好適に通用される。　
なお、本発明の表面処理鋼板ては、リン酸塩皮膜を有さ
なくても、良好な塗膜密着性（二次密着性）を有するこ
とは前述のとおりである。

〈実施例〉以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明をより詳細
に説明する。

［実施例］冷延鋼板を酸洗・脱脂後、Ｚｎ−Ｎｉめっきを行い、Ｚ
ｎ−Ｎｉめっき鋼板を作製した。

なお、作製したＺｎ−Ｎｉめっき鋼板のうち、いくつか
のものは、めっき初期を低電流密度で行い１１次いて電
流密度をあげることにより、平均Ｎｉ含有率１２％、目
付１２０ｇ／ｍ’のＺローＮ１めっきを施すめっき密着
性対策を施した。

作製したＺｎ−Ｎｉめっき鋼板の目付量、めっき密着性
対策の有無を表１に示す。

このようにして作製したいくつかのＺｎ−Ｎｉめっき鋼
板表面に、下記の樹脂を用いて樹脂層を形成した。　な
お、′Ｈ１１脂層の形成は、通用する樹脂をそれに応じ
た溶媒に熔解し、バーコーターで塗布した後、電気炉で
乾燥することによって行った。

樹脂Ａ（ガラス転移点１２０℃）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂樹脂Ｂ（ガラス転移点１０６℃）フェノール樹脂樹脂Ｃ（ガラス転移点８５℃）アクリル樹脂樹脂Ｄ（ガラス転移点６３℃）ウレタン−エポキシ樹脂樹脂Ｅ（ガラス転移点５４℃）ウレタン樹脂樹脂Ｆ（ガラス転移点２２℃）変性エポキシ樹脂樹脂Ｇ（ガラス転移点−１２℃）ポリオレフィン樹脂形成した樹脂層の樹脂の種類、ガラス転移温度、および
樹脂塗布量（塗膜量）を表１に示す。

なお、サンプルＮｏ、２．６および１３は下記の条件で
リン酸塩処理を行い、また、サンプルＮｏ、１７．１８
および１９は、樹脂層を形成せずにリン塩酸処理を行っ
た。　処理条件は、下記に示すとおりである。

リン酸塩処理通常のスプレー型のアルカリ脱脂を行い、つづいて、リ
ン酸塩処理（日本バーカライジング社製パルボンド３０
２０に１２０秒浸漬）を行った。

リン酸塩処理の有無、およびリン酸塩皮膜の有無を表１
に示す。　なお、リン酸塩皮膜は付着量０．２ｇ／ｍ２
以上を皮膜有り、未満を皮膜無しとした。

このように作製した表面処理鋼板に、パワートップＵ−
６００（日本ペイント■製）を電着電圧２５０Ｖ、浴温
２８℃、１８０秒通電し、１７０℃×２０分焼付けした
。

電着塗装後の各サンプルに、さらに自動車用中塗り塗料
、上塗り塗料をスプレー塗装を行った。

このようにして得られた各サンプルを用い、ダイヤモン
ドショット試験および耐水二次密着性試験を行った。

［ダイヤモンドショット試験コダイヤモンド：　　１０ｍｇ（±１　ｍｇ）試験温度：
　−２０℃ ショットスピード：　　２１０ｋｍ／ｈ上記の各条件に
おいてダイヤモンドショット試験を行った。　評価方法
はショット１０点の剥離面積の合計面積である。

なお、２１０　ｋ　ｍ　／　ｈのショットスピードは日
本国内における通常の試験条件よりも厳しいものである
（通常はショットスピード１７０ｋ　ｍ　／　ｈ以下）
。

［耐水二次密着性試験コ各サンプルを４０℃の温水に２４０時間浸漬した。　各
サンプルを取り出したのち、１０分以内に基盤目状に２
ｍｍ間隔で１００個、カッターナイフで傷をっけ、セロ
ハンテープを用いて剥離試験を行った。　評価は剥離個
数を測定することにより行った。

◎：剥離なしＯ：剥離個数１以下 △：剥離個数２〜１０ ×：剥離個数１１以上各試験の結果は表１に示す。

上記表１に示される結果より、本発明の表面処理鋼板に
よれば、樹脂層を有さない従来の表面処理鋼板に比べ、
はるかに優れた耐低温チッピング性を有することが分か
る。　　また、たとえめっき密着性対策を行わなくても
、従来、耐低温チッピング性が高いとされる冷延鋼板よ
りもはるかに優れた耐低温チッピング性を有するものも
ある。　さらに、表１に示される結果より、リン酸塩皮
膜を有する従来の表面処理鋼板は、耐低温チッピング性
が極めて低いこともわかる。　　また、所定の樹脂層を
有することにより、リン酸塩処理を行っても、耐低温チ
ッピング性を悪化させるリン酸塩皮膜は実質的に形成さ
れないこともわかる。

なお、上記の実施例はＺｎ−Ｎｉめつき表面処理鋼板に
ついててあったが、このような本発明の効果は、前述の
亜鉛系めっき鋼板（亜鉛系合金めっき、亜鉛系複合めっ
き等）のいずれのものであっても園様であるのはもちろ
んのことである。

〈発明の効果〉以上詳細に説明したように、本発明の耐低温チッピング
性に優れる表面処理鋼板は、従来の表面処理鋼板に比べ
、格段に優れた耐低温チ・ノビング性および耐塗膜剥離
性を有するものである。　　しかも、従来は二次密着性
を同上するために必要であった、耐低温チッピング性を
低下させるリン酸塩皮膜を不要とすることもてき、また
、仮にリン酸塩処理を行っても、実質的なリン酸塩皮膜
の形成を防止することかでき、しかも、必要にして十分
な二次密着性を得ることもで参る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の耐低温チッピング性および耐塗膜剥
離性に優れる表面処理鋼板を概念的に示す図である。第２図は、従来の表面処理鋼板を示す概念図である。符号の説明１０・・・冷延鋼板１２−　Ｚ　ｎ　−Ｎ　ｉめつき層、１４・・・リン酸塩皮膜、１６・・・電着塗装、１８・・・中塗り層、２０・・・上塗り層、２２・・・樹脂層

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも片面に亜鉛系めっき層を有し、その上に付着量が乾燥重量で０．１〜２．５ｇ／
ｍ＾２、ガラス転移温度が６０〜１２０℃の樹脂層を有
してなることを特徴とする耐低温チッピング性および耐
塗膜剥離性に優れた表面処理鋼板。