JPH04282239A - 端面耐食性および溶接性に優れた積層鋼板 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼板と鋼板の間に樹脂
を挟み込んで接合した積層鋼板に関し、特に端面耐食性
とスポット溶接性に優れた積層鋼板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の自動車騒音規制対策用の鋼板とし
て、あるいは自動車車両重量軽減対策用の鋼板として積
層鋼板が注目されている。積層鋼板とは、芯材としての
樹脂の両面を２枚の表皮材としての鋼板で挟み込んで接
合した複合鋼板であり、その優れた制振性、軽量性およ
び深絞り加工性などにより、自動車車両用部材（ダッシ
ュロアー、ルーフ、オイルパン等）の他、家電部材、一
般建築素材、産業機器のカバー等に広く用いられている
。例えば、自動車車両用部材として用いられる場合、多
くはスポット溶接による組立後に、りん酸塩処理および
カチオン電着塗装を施し防食性を付与している。

【０００３】ところで積層鋼板の中間層である樹脂は絶
縁材料であり導電性がないため、このままでは積層鋼板
の直接通電によるスポット溶接を行うことができない。 スポット溶接ができないことは、この積層鋼板の用途、
とりわけ自動車用としての用途を大きく制限することに
なる。

【０００４】そこで従来より直接通電によるスポット溶
接を可能とする種々の提案がなされている。例えば、各
種導電材料を芯材である樹脂中に分散させて、表皮材で
ある冷延鋼板をスポット溶接可能とする方法（特開昭５
０−７９９２０号公報、同５７−１４６６４９号公報、
同５８−１６０４１号公報および同６２−９０２３６号
公報他）　や、芯材である樹脂中に金属粉を分散させて
、表皮材である電気亜鉛めっき鋼板をスポット溶接する
方法（　特許第１２７９２５３　号）　がある。これら
の方法により積層鋼板のスポット溶接は確かに可能とな
る。ところが、例えば自動車用としてこれらの積層鋼板
を用い、前述のようにりん酸塩処理およびカチオン電着
塗装を施した場合、耐食性を付与できるのは表皮材であ
る鋼材の外面（樹脂層に接しない面）のみである。 そのため、表皮材である鋼板の、樹脂との接合界面の切
断面からの耐食性能（以下、「端面耐食性」という）は
不十分になってしまう。

【０００５】そこで、導電粉を分散させた樹脂を挟む鋼
板についての検討の結果、鋼板の樹脂との接合面にクロ
メート処理を施し端面耐食性を向上させる方法も提案さ
れた。特開昭６１−１２３５３７　号公報には、表皮材
である冷延鋼板あるいは片面めっき鋼板の非めっき面に
塗布型クロメート処理を施すことが示されている。また
、特開平１−２６３０４３号公報には表皮材である鋼板
の少なくとも樹脂層に接する面に亜鉛系めっきおよびク
ロメート処理を施すことにより、鋼板の端面耐食性およ
びスポット溶接性を改善し得ることが開示されている。 しかし、元来クロメート皮膜は絶縁体であるため、クロ
メート処理はスポット溶接性を低下させる傾向があり、
クロメート付着量の増大あるいは下地のめっき種によっ
てはスポット溶接が阻害される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、端面
耐食性とスポット溶接性を両立させた積層鋼板を提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、導電粉を
分散させた樹脂を鋼板と鋼板の間に挟んだ複層鋼板にお
いて、鋼板の耐食性について検討した結果、表皮材とし
ての鋼板の樹脂層との接合面に、腐食環境下においてク
ロメートを形成し得る亜鉛系めっき、即ちＺｎ−Ｃｒ合
金めっきを施すことで、スポット溶接性を損なわず端面
耐食性を向上できることがわかった。即ち、Ｚｎ−Ｃｒ
合金めっきは導電性が良好であり、また鋼板のスポット
溶接時には導電性を低下させることのあるクロメートを
形成していないためスポット溶接性は良好である。そし
て使用時の腐食環境下においては、クロメートを形成し
て端面耐食性の向上に寄与するため、スポット溶接性お
よび端面耐食性の両方に優れた積層鋼板が得られる。

【０００８】さらに、Ｚｎ−Ｃｒ合金めっきを施す母材
鋼板として、亜鉛系めっき鋼板を選択すると、Ｚｎ−Ｃ
ｒ合金めっきは薄く施す（　フラッシュめっき）　こと
が可能で、これによってさらにスポット溶接性が向上す
る。 また、亜鉛系めっき鋼板の中でも合金化溶融亜鉛めっき
鋼板を使用すると、それ自体の耐食性も加わり、非常に
端面耐食性に優れることも見出した。

【０００９】ここに、本発明の要旨は、導電粉を分散さ
せた樹脂層と該樹脂層を両面から挟む鋼板層とからなる
積層鋼板において、前記鋼板層として、少なくとも樹脂
層と接触する面にＣｒ含有率１〜７０重量％のＺｎ−Ｃ
ｒ合金めっきを施した鋼板を用いたことを特徴とする端
面耐食性と溶接性に優れた積層鋼板にある。また、Ｚｎ
−Ｃｒ合金めっきを施す母材鋼板として亜鉛系めっき鋼
板を用いればスポット溶接性がさらに向上し、その中で
も特に合金化溶融亜鉛めっき鋼板を用いると、スポット
溶接性に加えて端面耐食性もさらに向上した積層鋼板が
得られる。

【００１０】

【作用】本発明の積層鋼板において、鋼板と鋼板に挟ま
れる、導電粉を分散させた樹脂層としては従来使用され
ているものを用いればよく、特に限定されない。使用可
能な樹脂には、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポ
リウレタン系、ポリビニル系等の種々の樹脂が例示でき
、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂が代表的であ
る。樹脂層の厚さは、使用目的、用途によって異なるが
、通常１０〜１００　　μｍ　である。

【００１１】これらの樹脂は絶縁体であるため、既に知
られているように金属粒（例、鉄、ステンレス、ニッケ
ル）等の導電粉を樹脂中に分散させて導電性を確保する
。導電粉の粒径は、接着強度、制振性等を考慮して適当
な粒径分布を選択すればよく、好ましくは樹脂層厚みの
０．５　〜１．５　倍程度である。導電粉の添加量は積
層鋼板の制振性、通電性および接着性の点から０．１　
〜１０体積％が好ましい。本発明は、上記樹脂層を両面
から挟む鋼板層に特徴を有する。即ち、鋼板の少なくと
も樹脂層と接触する面にＺｎ−Ｃｒ合金めっきを施した
鋼板を用いた点である。

【００１２】Ｚｎ−Ｃｒ合金めっきを施す母材鋼板とし
ては、冷延鋼板、亜鉛系めっき鋼板、Ａｌ系めっき鋼板
等が使用される。亜鉛系めっき鋼板には、電気亜鉛めっ
き鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、亜鉛系合金めっき鋼板、
合金化溶融亜鉛めっき鋼板が例示できる。亜鉛系合金め
っきにおいては、合金成分としてＦｅ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍ
ｎ、Ｍｇ、Ｃｏ等から選んだ少なくとも１種を使用すれ
ばよい。Ａｌ系めっき鋼板としては５５Ａｌ−Ｚｎめっ
き、Ａｌめっき鋼板が例示できる。これらのめっきを施
す場合の付着量は特に制限されないが、通常は１０〜１
００ｇ／ｍ２　が好ましい。また、母材の板厚は積層鋼
板として要求される制振性、加工性、軽量性の点から０
．２　〜０．８　ｍｍ程度が望ましい。

【００１３】上述の母材鋼板にＺｎ−Ｃｒ合金めっきを
施すには、例えば酸性浴による電気めっき法、蒸着めっ
き法等が採用できる。また、このめっきは鋼板の樹脂層
との接合面には必ず行うが、樹脂との非接合面、即ち積
層鋼板の外面についてはめっきの種類は制限されない。 耐食性、加工性、スポット溶接性および塗装性等を考慮
して決めればよいが、Ｚｎ−Ｃｒ合金めっきを両面に施
せばこれらの点を満たし好ましい。

【００１４】Ｚｎ−Ｃｒめっきの目付量は少なすぎると
十分な耐食性が得られず、また多すぎても耐食性はあま
り向上せず、製造ラインの規模や経済性の面から不利で
ある。具体的な目付量は、母材鋼板の種類により異なる
。母材鋼板が冷延鋼板の場合、通常１０〜４０ｇ／ｍ２
であり、実用上は２０ｇ／ｍ２程度で十分である。亜鉛
系やＡｌ系のめっき鋼板を母材とする場合は、既にめっ
き層が存在するので、通常０．５　〜１０ｇ／ｍ２程度
の薄いめっき（フラッシュめっき）で十分である。耐食
性および経済性の点から好ましくは１〜５ｇ／ｍ２であ
る。

【００１５】Ｚｎ−Ｃｒめっき中のＣｒ含有率は、低す
ぎるとクロメート形成能が低下して端面耐食性が劣り、
逆に高すぎるとこのめっきの密着性が低下するため、１
〜７０重量％の範囲とする。製品化に際して望ましい範
囲は１０〜３０重量％程度である。母材鋼板を冷延鋼板
とし、その両面にＺｎ−Ｃｒめっき層を設けた場合の本
発明の積層鋼板を図１に断面図として示す。また、母材
鋼板を亜鉛系めっき鋼板とした場合の同様の積層鋼板の
断面図を図２に示す。図中、１はＺｎ−Ｃｒ合金めっき
層、２は冷延鋼板、３は樹脂フィルム、４は圧着により
変形したステンレス球、５は亜鉛系めっき層を示す。

【００１６】本発明において母材鋼板にＺｎ−Ｃｒ合金
めっきを施すことにより、スポット溶接性および端面耐
食性が良好となる理由は以下の通りである。クロメート
が絶縁体であるのに対して、Ｚｎ−Ｃｒ合金めっきは合
金であるため電導率が高くスポット溶接性に優れる。ま
た、スポット溶接後、水や酸素が存在する腐食環境下に
さらされた場合、鋼板層と樹脂層の接触面にクロメート
を形成するため端面耐食性を損なわないと推測される。 従って、表皮材となる鋼板にさらにクロメート処理を行
わなくても耐食性は十分に確保される。

【００１７】さらに、母材として亜鉛系やＡｌ系のめっ
き鋼板を使用すると、この鋼板に施すＺｎ−Ｃｒ合金め
っきはフラッシュめっきによる薄い膜厚でも耐食性は十
分である。そしてこのフラッシュめっきによれば、めっ
き表面、即ち樹脂層との接合面がより平滑となり、当該
めっき層と樹脂層中の導電粉とが接触する可能性がより
高くなるため電導率が上昇し、スポット溶接性がさらに
向上する。また、亜鉛系めっき鋼板の中でも合金化溶融
亜鉛めっき鋼板を用いると、この鋼板自体の高耐食性、
特に高い耐孔あき性に起因して耐食性がさらに向上する
。

【００１８】鋼板の樹脂との接合面にＺｎ−Ｃｒ合金め
っきを施せば、さらにクロメート処理等を行わなくても
上述のように耐食性は十分に確保される。前記樹脂層と
Ｚｎ−Ｃｒ合金めっきを施した鋼板の接合により積層鋼
板を製造するには常法によればよい。２枚の鋼板の間に
樹脂層を挟み込んで積層させるには、予め導電粉を分散
させフィルム形状とした樹脂を用いるか、あるいは液状
樹脂をロールコーター等で鋼板に塗布し導電粉を散布す
ることにより鋼板間に樹脂を供給した後、加熱、圧着、
冷却により行えばよい。次に本発明の実施例を示すが、
これは本発明の例示であって、これにより本発明が制限
されるものではない。

【００１９】

【実施例】厚さ０．５ｍｍの冷延鋼板および亜鉛系めっ
き鋼板に、表２に示すＣｒ含有率のＺｎ−Ｃｒ合金めっ
きを同じく表２に示す目付量で電気めっき法により両面
に施し、表皮材としての鋼板を作製した。一方、導電粉
として直径６０μｍのステンレス球（ＳＵＳ３０４）を
無水マレイン酸変性ポリエチレンに２体積％分散させた
樹脂を４５μｍのフィルムに作製した。このフィルムを
両面から前記鋼板２枚で挟み込み、加熱圧着した。加熱
圧着はホットプレスを用いて圧着温度、圧着力および圧
着時間をそれぞれ１５０℃、３０ｋｇｆ、１５分として
実施した。

【００２０】作製した積層鋼板を３０ｍｍ×１５０ｍｍ
のサイズに切断し、端面耐食性試験とスポット溶接性試
験を行った。端面耐食性試験は塩水噴霧試験（ＪＩＳ　
　Ｚ２３７１）を行い、５００および２０００時間後に
試験片から表面鋼板を剥離して腐食の進行長さを測定す
ることにより行った。評価は表１に示す基準で行った。

【００２１】

【表１】

【００２２】スポット溶接性試験は、同種の材料を重ね
合わせて、電流１００００Ａ、通電時間１５サイクルで
行った。また、加圧力は１００ｋｇｆおよび３００ｋｇ
ｆの２水準で行い、試験片の数は１水準に対して１００
とした。評価は、すべての試験に対してスパーク膨れが
発生しない場合を◎とし、加圧力３００ｋｇｆではスパ
ーク膨れが発生しないが１００ｋｇｆでは発生する場合
を○とし、３００および１００ｋｇｆともに発生する場
合を×とした。結果を表２に示す。

【００２３】

【比較例】比較例としてクロメート処理の有無、Ｃｒ含
有率、Ｚｎ−Ｃｒ合金めっき目付量が端面耐食性性およ
び溶接性に及ぼす影響を調べた。結果を表２に示す。

【００２４】

【表２】

【００２５】表２より明らかなように、Ｃｒ含有率を１
〜７０重量％としたＺｎ−Ｃｒ合金めっきを施した本発
明例では、端面耐食性およびスポット溶接性は共に良好
であり、特に母材を合金化溶融亜鉛めっき鋼板とした場
合の端面耐食性は優れている。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述してきたように、本発明によれ
ば、積層鋼板の表皮材である鋼板の少なくとも樹脂層と
の接合面にＺｎ−Ｃｒ合金めっきを施したことにより、
導電粉を分散させた樹脂層を有する積層鋼板のスポット
溶接性を損なうことなく、端面耐食性性を優れたものと
することができる。また、Ｚｎ−Ｃｒ合金めっきを施す
母材鋼板に亜鉛系めっき鋼板を使用すればさらにスポッ
ト溶接性は向上し、特に合金化溶融亜鉛めっき鋼板を用
いるとスポット溶接性はもちろんのこと、極めて端面耐
食性に優れた積層鋼板を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷延鋼板を母材として用いた本発明積層鋼板の
断面図を示す。

【図２】亜鉛系めっき鋼板を母材として用いた本発明積
層鋼板の断面図を示す。

【符号の説明】

１　　Ｚｎ−Ｃｒ合金めっき層 ２　　冷延鋼板 ３　　樹脂フィルム ４　　圧着により変形したステンレス球５　　亜鉛系め
っき層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　導電粉を分散させた樹脂層と該樹脂層
   を両面から挟む鋼板層とからなる積層鋼板において、前
   記鋼板層として、少なくとも樹脂層と接触する面にＣｒ
   含有率１〜７０重量％のＺｎ−Ｃｒ合金めっきを施した
   鋼板を用いたことを特徴とする端面耐食性と溶接性に優
   れた積層鋼板。