説明

導電性皮膜被覆金属板

【課題】導電性を有するとともに、溶接性および熱放射性にも優れた導電性皮膜を被覆した鋼板を提供する。
【解決手段】めっきを施した鋼板に、炭素質を分散させた水系樹脂を塗布し乾燥して導電性皮膜を被覆し、導電性皮膜被覆鋼板とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、導電性を有し、熱放射性にも優れた導電性皮膜が被覆された鋼板又はアルミニウム板に関する。特に、熱放熱性、シールド性が要求されるLCD(Liquid Crystal Display)のバックライトシャーシやPDP(Plasma Display Panel)の固定板に関する。
【背景技術】
【0002】
家電製品や事務用機器などの外装材として用いられる鋼板において、美観上の観点から表面を黒色化した鋼板が求められ、さらに溶接性や帯電防止性の観点から導電性を有することも求められる。表面を黒色化して溶接が可能な鋼板としては、主としてZnやZn合金をめっきした鋼板上に、カーボンブラックなどの黒色顔料を含む樹脂皮膜を形成したものが用いられる。黒色顔料を含む樹脂皮膜を形成することにより十分な黒色を発現させるためには黒色皮膜の厚さを大きくする必要があるが、皮膜厚さが大きくなると皮膜の導電性が低下して溶接が不可能になる欠点があった。また、最近では家電製品や事務用機器などにおいては、内部回路を保守する観点から機器内部に発生する熱を放出させるために、外装用の鋼板として熱放射性に優れたものも求められるようになってきている。
【0003】
これらの問題点を解決するため、有機皮膜中にカーボンブラックと一定範囲の粒径を有する固形潤滑剤を含有させ、かつ有機皮膜の厚さと固形潤滑剤の平均粒径の比を一定範囲とした皮膜をZnめっき鋼板やZn系合金めっき鋼板に被覆することにより、一定範囲の明度L値を有するダークグレーの均一で美麗な外観を有する表面処理鋼板を提案している(例えば特許文献1参照)。
【0004】
また、L値が56以下であるグレーの色調を有する合金Znめっきなどの金属板にカーボンブラックのみを含有する黒色皮膜を被覆した黒色金属板を提案している(例えば特許文献2参照)。しかし、これらの表面処理鋼板や黒色金属板は色調がグレーであるものの、L値が高いために所望の黒色度を得るためには、Zn系合金めっき鋼板などの色調を隠蔽するために、被覆する黒色皮膜の厚さをある程度まで厚くせざるを得ず、導電性が不十分となり、十分な溶接性が得られない。
【0005】
本出願に関する先行技術文献情報として次のものがある。
【特許文献1】特開平07−034260号公報
【特許文献2】特開2001−009966号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、導電性を有するとともに、熱放射性にも優れた導電性皮膜を被覆した鋼板又はアルミニウム板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の目的を達成する本発明の導電性皮膜被覆鋼板は、鋼板上に下から順に、めっき層、化成処理皮膜層、体積抵抗率が10〜10Ω・cmである導電性皮膜を形成してなる導電性皮膜被覆鋼板(請求項1)であり、
上記(請求項1)の導電性皮膜被覆鋼板において、前記めっき層がZnめっき、Snめっき、Niめっき、Zn−Co−Mo合金めっきのいずれかであること(請求項2)を特徴とし、また
上記(請求項1または2)の導電性皮膜被覆鋼板において、前記導電性皮膜表面の2端子法による抵抗値が10−2〜10Ωであること(請求項3)を特徴とし、また
上記(請求項1〜3)のいずれか導電性皮膜被覆鋼板において、前記導電性皮膜のJIS K 7194に基づく4探針法による抵抗値が10−5〜10−1Ωであること(請求項4)を特徴とし、また
上記(請求項1〜4)のいずれかの導電性皮膜被覆鋼板において、L値が30以下であること(請求項4)を特徴とし、また
上記(請求項1〜5)のいずれかの導電性皮膜被覆鋼板において、グロス値が25以下であること(請求項6)を特徴とし、また
上記(請求項1〜6)のいずれかの導電性皮膜被覆鋼板において、放射率が0.5以上であること(請求項7)を特徴とし、また
上記(請求項1〜7)のいずれかの導電性皮膜被覆鋼板において、前記導電性皮膜が、炭素質を分散させてなる水系樹脂を塗布し乾燥して得られること(請求項8)を特徴とする。
また、本発明によれば、アルミニウム板(アルミニウム合金板を含む)上に、体積抵抗率が103〜106Ω・cmである導電性皮膜を形成して成る導電性被覆アルミニウム板が提供される。
【発明の効果】
【0008】
本発明の導電性皮膜被覆鋼板は、めっきを施した鋼板に炭素質を分散させた水系樹脂を塗布し乾燥して導電性皮膜を被覆したものであり、皮膜中に炭素質が多量に含有しているので、皮膜全体および皮膜表面において優れた導電性を示し溶接が可能であり、帯電防止機能も有している。また薄膜でも十分な黒色を呈するために放射率が高く優れた熱放射性を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、本発明の内容を説明する。本発明においては皮膜全体および皮膜表面において導電性を有しかつ優れた溶接性を得るために、鋼板上に被覆する導電性皮膜を可能な限り薄膜化しつつ、かつ十分な黒色を呈して優れた熱放射性を可能とすることを目的とする。
【0010】
鋼板としては、電気めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛‐アルミニウム合金めっき鋼板、溶融亜鉛‐アルミニウム‐マグネシウム合金めっき鋼板、溶融アルミニウム鋼板、蒸着アルミニウムめっき鋼板、溶融亜鉛めっき後、熱処理した合金化溶融亜鉛めっき鋼板など公知の表面処理鋼板が適用できる。また、軽量でかつ高強度が要求される鋼板の場合、成分として重量%で、C:0.08〜0.60%、Si:1.0〜3.0%、Mn:0.5〜3.0%、P:≦0.06%、S:≦0.06%、Al:≦0.1%、N:0.0010〜0.0150%、残部Feおよび不可避的な不純物よりなる冷延鋼板、あるいは成分として重量%で、C:0.03〜0.20%、Si:≦0.5%、Mn:0.5〜3.0%、P:≦0.1%、S:≦0.06%、Al:≦0.1%、N:0.0010〜0.0160%、残部Feおよび不可避的な不純物よりなる冷延鋼板をめっき用原板として用いる。後者の鋼成分を有する冷延鋼板の場合、重量%で、Ti:0.01〜0.2%、Nb:0.05〜0.1%およびB:0.001〜0.01%の内、1種または2種を更に含有しても良い。さらに、平均粒径が5μm〜12μmのフェライトと、平均粒径が5μm以下のマルテンサイトであって体積率が30%以下のマルテンサイトからなる組織を有することが望ましい。その他、電気めっき鋼板としては炭素量が0.001〜0.3重量%の低炭素アルミキルド鋼の冷間圧延板、またはこれを焼鈍し、調質圧延を施したものを用いる。めっきとしては、Znめっき、Snめっき、Niめっき、Zn−Co−Mo合金めっきのいずれかのめっき層を形成させる。めっき量としては3〜30g/mであることが好ましい。3g/m未満ではめっき下地の鋼板の光沢面を十分に隠蔽できない。30g/mを超えると隠蔽効果は飽和し、経済的に不利となる。めっき層としてZn−Co−Mo合金めっき層を形成させる場合、めっき浴として公知の硫酸亜鉛、硫酸コバルト、モリブデン酸アンモニウムを含有する水溶液に、光沢剤として有機窒素化合物を含有させたものを用いるが、めっき浴中の有機物の含有量によってめっき層の暗色化の程度が異なるめっき皮膜を得ることができる。
【0011】
次いで上記のいずれかのめっき層上に、ジルコニウム系の化成処理皮膜層を形成させる。化成処理皮膜層はめっき鋼板と導電性皮膜の密着性、特に加工密着性を向上させるために設ける。加工密着性の観点からはクロム系の化成処理皮膜層を設けることが好ましいが、作業環境や使用環境の観点からはジルコニウム系の化成処理などの非クロム系の化成処理による皮膜層を設けることが好ましい。ジルコニウム系の化成処理皮膜層を形成させる場合は、皮膜量としては蛍光X線法を用いて測定されるZr量として0.1〜10mg/mであることが好ましく、0.5〜3mg/mであることがより好ましい。0.1mg/m未満および10mg/mを超える場合は加工密着性が不良となり、好ましくない。
【0012】
このようにして得られる化成処理皮膜層を形成させためっき鋼板上に導電性皮膜を形成して、本発明の導電性皮膜被覆鋼板とする。また、アルミニウム板あるいはアルミニウムにマンガン、シリコン、マグネシウムなどを添加したJIS H 4000記載のアルミニウム合金板の表面に酸化被膜を形成した後、あるいは酸化被膜を形成せずに本発明の導電性被膜を被覆しても良い。この場合、導電性被膜の下層に上記ジルコニウム系の化成処理を設けても良い。導電性皮膜は、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル変性ポリエステル樹脂、ウレタン変性ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などの水系樹脂の単独溶液またはこれらの水系樹脂の2種以上からなる混合溶液に導電性微粒子を分散させたものを、上記の暗色めっき鋼板上に塗布し乾燥することにより形成させる。水系樹脂溶液としてはエマルジョンタイプやディスパージョンタイプのものがあるが、導電性微粒子を均一に分散させる観点からディスパージョンタイプの水系樹脂を用いることが好ましい。樹脂濃度としては固形部分として10〜50%であることが好ましい。
【0013】
これらの水系樹脂溶液に含有させる導電性微粒子として、微細金属粉や導電性プラスチックに用いられる導電性フィラーも検討したが、微細金属粉は比重が大きく樹脂溶液中の均一な分散が困難であるので、本発明においては導電性微粒子として、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどの粒径が20〜100nmの微細な炭素質を用いることがより好ましい。これらの炭素質は固形分として20〜50%含有する水分散液として水系樹脂溶液に含有させるが、含有量としては樹脂濃度にもよるが、樹脂100重量部に対して炭素質5〜30重量部であることが好ましい。
5重量部未満では皮膜の導電性が乏しく、溶接性が不良となる。30重量部を超えると皮膜の可撓性が乏しくなり、曲率半径の小さな折り曲げ加工を施した場合に、皮膜にクラックが生じやすくなる。また、皮膜の耐食性や耐疵付性を向上させるためにシリカを含有させてもよいし、皮膜の滑り性を向上させるために4フッ化フルオロエチレンやポリエチレンワックスなどの潤滑剤を含有させてもよいし、密着性を向上させるためにシランカップリング剤を含有させてもよい。
【0014】
このようにして水系樹脂水溶液に炭素質、または必要に応じてさらにシリカ、フッ化物、ワックス、シランカップリング剤などを含有させてなる溶液を、ロールコート法、スプレーコート法、浸漬コート法などいずれかの公知の塗布方法を用いて上記の暗色めっき鋼板表面に塗布し乾燥して導電性皮膜を形成させる。乾燥後の導電性皮膜の厚さは0.5〜8μmであることが好ましい。0.5μm未満では十分な耐食性が得られない。一方、8μmを超えるとコスト上のメリットが失われるだけでなく、十分な溶接性が得られない。
【0015】
上記のようにして得られる本発明の導電性皮膜被覆鋼板は、JIS K 7194に準拠して測定する導電性皮膜の体積抵抗率が10〜10Ω・cmであることが好ましい。
また、それぞれ2mm径の2本の電極に3.5gの荷重を負荷し、450Vの電圧を印加して測定する2端子法による抵抗値が10−2〜10Ωであることが好ましい。さらに、JIS K 7194に基づく4探針法による抵抗値が10−5〜10−1Ωであることが好ましい。これらの体積抵抗率や抵抗値がそれぞれの好適範囲の上限を超える場合は、皮膜全体および皮膜表面において優れた導電性が得られず、溶接性や帯電防止性が不良となる。一方、体積抵抗率や抵抗値がそれぞれの好適範囲の下限を超える場合は、導電性皮膜中の炭素質含有量が過多になり、皮膜が脆化して曲率半径の小さな折り曲げ加工を施した場合に、皮膜にクラックが生じやすくなる。
【0016】
さらに、本発明の導電性皮膜被覆鋼板は、L値が30以下であること、またグロス値が25以下であることが好ましい。L値およびグロス値をこれらの好適範囲とすることにより、放射率を0.5以上とすることが可能となり、発熱体を有する機器の外装材に適用した場合に優れた放熱性が得られる。例えば、PDP(Plasma Display Panel)の背面ガラスを固定して背面ガラスの強度を補強したりするPDPの固定板では、シールド性と放熱性が要求され、PDPの固定板として適用できる。
【0017】
さらに、導電性を損なわない範囲で水系樹脂、シリコン樹脂などをトップコートとして導電性皮膜上に被覆して、耐食性、耐疵付性、耐摩耗性、滑り性、撥水性、耐熱性、光沢性などを向上させてもよい。
【0018】
さらに、導電性被膜やトップコートを形成した後、導電性皮膜被覆鋼板を120〜250℃に加熱することにより、導電性皮膜の鋼板との密着性、皮膜強度、耐食性、耐溶剤性、耐アルカリ性などを向上させることができる。
【実施例】
【0019】
以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明する。
[供試板の作成]
冷延鋼板(板厚0.3mm)をめっき基板として、アルカリ液中で電解脱脂し、次いで硫酸酸洗して水洗した後、下記に示すめっき浴を用いて表1に示すめっき量を有するめっき層を形成させた。Zn−Co−Mo合金めっきの場合は、めっき浴中の光沢剤(有機窒素化合物)の含有量を変化させてZn−Co−Mo合金めっき層を形成させた。次いで下記に示すジルコニウム系の化成処理溶液を用いてめっき層上に表1に示す皮膜量の化成処理皮膜層を形成させ、めっき番号A1〜A10で示す樹脂皮膜被覆下地めっき鋼板とした。
【0020】
<Zn−Co−Mo合金めっき浴>
浴組成 硫酸亜鉛 230g/L
硫酸コバルト 30g/L
モリブデン酸アンモニウム 0.05g/L
硫酸アンモニウム 35g/L
硫酸ナトリウム 25g/L
光沢剤(有機窒素化合物) 0〜3mL/L
浴温度 40℃
pH 2.7〜3.7
電流密度 20A/dm
【0021】
<Zめっき浴>
浴組成 硫酸亜鉛 220g/L
硫酸ナトリウム 50g/L
浴温度 40℃
pH 1.0
電流密度 20A/dm
【0022】
<Snめっき浴>
浴組成 硫酸錫 80g/L
フェノールスルホン酸 60g/L
エトキシ化α−ナフトール 6g/L
浴温度 40℃
pH 1.2
電流密度 10A/dm
【0023】
<Niめっき浴>
浴組成 硫酸ニッケル 300g/L
塩化ニッケル 45g/L
ホウ酸 45g/L
硫酸ナトリウム 25g/L
浴温度 60℃
pH 4.3
電流密度 10A/dm
【0024】
<ジルコニウム系化成処理溶液>
浴組成 パーレン(日本パーカライジング(株)製) 7.5重量%
浴温度 40℃
【0025】
【表1】

【0026】
次いでディスパージョンタイプの水系ウレタン樹脂(固形分45%)の単独溶液、この水系ウレタン樹脂の単独溶液にカーボンブラック、シリカ、4フッ化フルオロエチレンのいずれか1種または2種以上を含有させてなる溶液、この水系ウレタン樹脂と水系アクリル変性ポリエステル樹脂(固形分40%)を体積率1:1で混合した溶液にカーボンブラック、シリカ、4フッ化フルオロエチレンのいずれか1種または2種以上を含有させてなる溶液、この水系ウレタン樹脂と水系ウレタン変性ポリエステル樹脂(固形分40%)を体積率1:1で混合した溶液にカーボンブラック、シリカ、4フッ化フルオロエチレンのいずれか1種または2種以上を含有させてなる溶液のいずれかを表1に示した樹脂皮膜被覆下地めっき鋼板にロールコートし、次いでスチームドライヤーを用いて急速加熱乾燥し、さらに誘導加熱オーブン中で180℃に加熱し、表2に示す皮膜組成と皮膜厚さを有する導電性皮膜を形成させて試料番号1〜20で示す供試板を作成した。
【0027】
【表2】

【0028】
[特性評価]
以上のようにして作成した試料番号1〜20で示す供試板の特性を、以下のようにして評価した。
【0029】
<体積抵抗率>
低抵抗率計(ロレスタ G P MCP−T600、三菱化学(株)製)を用い、JIS K 7194に準拠して樹脂皮膜の抵抗値を測定し、下記の基準で体積抵抗率を評価した。下記評価基準で◎と○を合格とした。
◎:体積抵抗率≦10Ω・cm
○:体積抵抗率>10Ω・cmでかつ≦10Ω・cm
×:体積抵抗率>10Ω・cm
【0030】
<2端子法による抵抗値>
テスター(3020 SOAR(株)製)を用い、最大450Vの電圧を印加して樹脂被覆鋼板の抵抗値を測定し 、下記の基準で抵抗値を評価した。下記評価基準で◎と○を合格とした。
◎:抵抗値≦10Ω
○:抵抗値>10Ωでかつ≦10Ω
×:抵抗値>10Ω
【0031】
<4探針法による抵抗値>
低抵抗率計(ロレスタ G P MCP−T600、三菱化学(株)製)を用い、JIS K 7194に準拠して樹脂被覆鋼板の抵抗値を測定し、下記の基準で体積抵抗率を評価した。下記評価基準で◎と○を合格とした。
◎:抵抗値≦10−3Ω
○:抵抗値>10−3Ωでかつ≦10−1Ω
×:抵抗値>10−1Ω
【0032】
<L値>
供試板の表面を分光測色計(MODEL CM−3500d ミノルタ(株)製)を用いてL値を測定し、下記の基準でL値を評価した。下記評価基準で◎と○を合格とした。
◎:L値≦20
○:L値>20でかつ≦30
×:L値>30
【0033】
<グロス値>
供試板の表面をデジタル変角光沢計(スガ試験器(株)製)を用いてグロス値を測定し、下記の基準でグロス値を評価した。下記評価基準で◎と○を合格とした。
◎:グロス値≦15
○:グロス値>15でかつ≦25
×:グロス値>25
【0034】
<熱放射性>
放射率計(AERD放射率計(DEVICES & SERVICES COMPANY製))を用いて供試板の放射率を測定し、下記の基準で熱放射性を評価した。熱放射性は熱放射率が0.5以上(下記評価基準で◎と○に相当する)を合格とした。
◎:放射率≧0.6
○:放射率≧0.5でかつ<0.6
×:放射率<0.5
【0035】
<加工密着性>
72時間の塩水噴霧試験(SST)を施した供試板に張出高さ10mmでエリクセン張出加工を施し、突出部にスコッチテープを貼付けて強制剥離した後の黒色皮膜の剥離の有無を肉眼観察し、下記の基準加工密着性を評価した。
○:剥離は認められない
×:剥離が認められる。
これらの特性評価結果を表3に示す。
【0036】
【表3】

【産業上の利用可能性】
【0037】
本発明の導電性皮膜被覆鋼板は、めっきを施した鋼板に、炭素質を分散させた水系樹脂を塗布し乾燥して0.5〜8μmの薄膜の導電性皮膜を被覆したものであり、皮膜中に炭素質を多量に含有しているので、皮膜全体および皮膜表面において優れた導電性を示す。また薄膜でも十分な黒色を呈するために放射率が0.5以上と高く、優れた熱放射性を示す。そのため、溶接性、帯電防止性、放熱性などを要求される用途に好適に適用することができる。特に、熱放熱性、シールド性が要求されるLCD(Liquid Crystal Display)のバックライトシャーシやPDP(Plasma Display Panel)の固定板、カーナビあるいはカーステレオなどの電子機器の筐体に適用できる。また、リアプロジェクションテレビ及びLCDの光を反射しないで吸収する光学部品にも適用できる。更に、放熱性とシールド性が要求される電子機器に設けられたIC基板の放熱板として適用もできる。液晶プロジェクターやリアプロジェクションテレビなどの映像機器、あるいはスキャナーの情報読取部近辺の光反射防止板及び放熱板にも適用できる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼板上に下から順に、めっき層、化成処理皮膜層、体積抵抗率が10〜10Ω・cmである導電性皮膜を形成してなる導電性皮膜被覆鋼板。
【請求項2】
前記めっき層が、Znめっき、Snめっき、Niめっき、Zn−Co−Mo合金めっきのいずれかである、請求項1に記載の導電性皮膜被覆鋼板。
【請求項3】
前記導電性皮膜表面の2端子法による抵抗値が10−2〜10Ωである、請求項1または2に記載の導電性皮膜被覆鋼板。
【請求項4】
前記導電性皮膜のJIS K 7194に基づく4探針法による抵抗値が10−5〜10−1Ωである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性皮膜被覆鋼板。
【請求項5】
値が30以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の導電性皮膜被覆黒色鋼板。
【請求項6】
グロス値が25以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の導電性皮膜被覆鋼板。
【請求項7】
放射率が0.5以上である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の導電性皮膜被覆鋼板。
【請求項8】
前記導電性皮膜が、炭素質を分散させてなる水系樹脂を塗布し乾燥して得られることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の導電性皮膜被覆鋼板。
【請求項9】
アルミニウム板(アルミニウム合金板を含む)上に、体積抵抗率が103〜106Ω・cmである導電性皮膜を形成して成る導電性皮膜被覆アルミニウム板

【公開番号】特開2007−22058(P2007−22058A)
【公開日】平成19年2月1日(2007.2.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−336498(P2005−336498)
【出願日】平成17年11月22日(2005.11.22)
【出願人】(390003193)東洋鋼鈑株式会社 (265)
【Fターム(参考)】