鋼板交疊結構、其製造方法及用於鋼板交疊結構的鋼板的製作方法

2023-08-06 01:45:16 3

專利名稱：鋼板交疊結構、其製造方法及用於鋼板交疊結構的鋼板的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼板交疊結構，製造它的方法，以及用於鋼板交 疊結構的鋼板。
背景技術：
通過利用點焊等而將加工成期望形狀的多個鋼板接合，生產在車 輛和家電設備的本體中使用的鋼板交疊結構。防鏽處理鋼板例如電鍍 鋼板已經被廣泛用作用於這種結構的鋼板。然而，為了便於鋼板焊接， 需要利用薄的鍍層保證其防鏽能力，因此，有時不能展示出充分的防 鏽性能。特別地，鋼板的接頭部是一對鋼板在此處相互接觸的結構，並且 在為實現防鏽而通常進行的轉化膜形成或者電沉積中，有時存在塗覆 膜或者電沉積材料不能滲透到其中的區域。結果，鋼板的接頭部有時 未被塗覆並且被暴露於腐蝕性環境。為了防止這點，進行例如使用車 身密封膠、底塗層或者袋蠟的防鏽處理。而且，為了對鋼板接頭部防鏽，已經對各種防鏽材料進行了研究。例如，日本專利申請公開No.ll-222565(JP-A-ll-222565)描述了一種在鋼板的接頭部處使用防鏽塗覆材料的實例，所述防鏽塗覆材料包括石 油磺酸鹽、羊毛脂酸、硬化蓖麻油、脂肪填料和/或纖維填料。在JP-A-11-222565中描述的防鏽塗覆材料展示出優秀的防鏽性 能，但是仍然不足以防止鋼板的接頭部生鏽。

發明內容
本發明的一個目的在於提供一種鋼板交疊結構，它能夠在鋼板的 接頭部中保證防鏽能力，而不用利用密封劑等進行防鏽處理； 一種用 於製造這種結構的方法；以及一種用於鋼板交疊結構的鋼板。本發明的第一方面涉及一種鋼板交疊結構。所述鋼板交疊結構具 有一對接合的鋼板和含有導電聚合物並且被設於所述鋼板之間的防鏽 層。本發明的第二方面涉及一種鋼板交疊結構。所述鋼板交疊結構具 有一對在接頭部中接合的鋼板，以及含有導電聚合物並且被設於所述 接頭部的周邊和所述一對鋼板的對置表面之間的防鏽層。在根據上述方面的鋼板交疊結構中，所述防鏽層應該被設置成在 接頭部中延伸到所述鋼板的端表面。本發明的第三方面涉及一種鋼板交疊結構。所述鋼板交疊結構具 有一對接合鋼板和含有導電聚合物並且被設於所述鋼板的端表面處的 防鏽層。在根據上述方面的鋼板交疊結構中，所述導電聚合物可以是聚苯胺。所述聚苯胺可以是摻雜有金屬磷酸鹽的聚苯胺。本發明的第四方面涉及一種用於鋼板交疊結構的鋼板。所述鋼板 設有含有導電聚合物的防鏽層。在所述鋼板的防鏽層中，所述導電聚合物可以在鋼板上形成鈍態體。
在所述鋼板的防鏽層中，所述導電聚合物可以是聚苯胺。在所述鋼板的防鏽層中，所述聚苯胺可以摻雜有金屬磷酸鹽。本發明的第五方面涉及一種用於製造鋼板交疊結構的方法。該制 造方法包括防鏽處理過程，用於在將被接合的一對鋼板的至少一個 表面上形成含有導電聚合物的防鏽層；以及接合過程，用於經由所述 防鏽層將所述一對鋼板接合。本發明的第六方面涉及一種用於製造鋼板交疊結構的方法。該制 造方法包括防鏽處理過程，用於在將被接合的一對鋼板中的至少一 個鋼板的端表面上形成含有導電聚合物的防鏽層；以及接合過程，用 於將所述一對鋼板接合從而防鏽層已經在此處形成的端表面位於所述 一對鋼板的接合位置附近。在上述製造方法中，所述所述導電聚合物可以是聚苯胺。在上述製造方法中，所述聚苯胺可以是摻雜有金屬磷酸鹽的聚苯胺。本發明的上述方面提供一種鋼板交疊結構，它能夠在鋼板的接頭 部中保證防鏽能力，而不用利用密封劑等進行防鏽處理； 一種用於制 造這種結構的方法；以及一種用於鋼板交疊結構的鋼板。


參考附圖從下面對示例實施例的說明可以清楚本發明的以上的以 及其它的特徵和優點，其中相同的數字用於代表相同的元件，並且其 中圖1是示意第一實施例的鋼板交疊結構的接頭部的周邊的截面視圖2示意聚苯胺塗層對鋼(St-37)、不鏽鋼(V2A)和銅的電位-電流 曲線的效果；圖3是示意第一實施例的鋼板交疊結構的修改實例的接頭部的周 邊的截面視圖；圖4是示意第一實施例的鋼板交疊結構的另一個修改實例的接頭 部的周邊的截面視圖；圖5是示意第二實施例的鋼板交疊結構的接頭部的截面視圖。
具體實施方式
將參考附圖在下面更加詳細地描述根據本發明的一種鋼板交疊結 構及其製造方法。在所有的圖中具有相同功能的構件將利用相同的參 考標記標註，並且將省去其多餘的說明。圖1是示意本發明第一實施例的鋼板交疊結構的接頭部的周邊的 截面視圖。第一實施例的鋼板交疊結構包括鋼板10、與之接合的鋼板 12，以及設於鋼板IO和鋼板12的接合表面之間的具有導電聚合物的 防鏽層14。通過在鋼板IO和鋼板12鋼板的交疊區域(接頭部的周邊)之間設置 防鏽層14，能夠防止在接頭部中生鏽。鋼板10和鋼板12的實例包括冷軋鋼板、防鏽處理鋼板例如電鍍 鋼板、不鏽鋼板以及鋁鋼板，但是其中防鏽處理鋼板是優選的。更特 別地，電鍍鋼板例如電鍍鋅鋼板、熱浸鍍鋼板以及熱浸鍍和合金鋼板 是優選的。鋼板10和鋼板12例如通過點焊接合。典型的點焊條件是3500到 8800A的焊接電流、392到1961N的壓力、以及8到69的通電循環次 數。　　防鏽層14具有導電聚合物。只要聚合物能夠在鋼板表面上形成鈍 化狀態，則該導電聚合物並不受到具體限制。在鋼板表面上形成鈍化 狀態抑制生鏽。能夠在鋼板表面上形成鈍化狀態的導電聚合物的特殊 實例包括聚秘、咯、聚噻吩、聚苯胺、聚對苯以及聚苯乙炔。其中，聚 苯胺是優選的。圖2示意聚苯胺塗層對鋼(St-37)、不鏽鋼(V2A)和銅的電位-電流 曲線的效果(鈍化處理效果)。具有聚苯胺的塗層明顯地將電位偏移到貴 金屬側(穩定方向)。結果，金屬表面鈍化，並且顯然利用聚苯胺塗覆金 屬表面產生防鏽效果。在本實施例中使用的聚苯胺優選地是摻雜有金屬磷酸鹽的聚苯 胺。將在下面描述摻雜有金屬磷酸鹽的聚苯胺。摻雜有金屬磷酸鹽的聚苯胺(在下面可被簡稱為"本實施例的聚苯胺")能夠經由以下兩個過程製造通過將表面活性劑、水、水溶性質子酸、金屬磷酸鹽以及苯胺及其衍生物中的任一種添加到不能與水混 合的有機溶劑中而製備苯胺混合溶液的過程(在下面可被稱為"混合過程")；以及將聚合引發劑添加到苯胺混合溶液並且聚合苯胺及其衍生物中的任一種的過程(在下面可被稱為"聚合過程")。在混合過程中，通過將表面活性劑、水、水溶性質子酸、金屬磷 酸鹽以及苯胺及其衍生物中的任一種添加到不能與水混合的有機溶劑 中而製備苯胺混合溶液。在苯胺混合溶液中，利用苯胺或其衍生物與 金屬磷酸鹽形成苯胺鹽。在所述混合過程中使用的不能與水混合的有機溶劑的特殊實例包 括苯、甲苯、氯仿和二甲苯。其中優選的是甲苯和二甲苯。在本實施例中，"不能與水混合的有機溶劑"是具有大約7到12的溶解參數(SP 值)的有機溶劑。　200810168096.7說明書第6/10頁在所述混合過程中使用的表面活性劑不受具體限制，並且能夠使 用陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑以及非離子表面活性劑。陽 離子表面活性劑的實例包括長鏈垸基銨鹽和季銨鹽、十六烷基三甲基 溴化銨是一個特殊例子。陰離子表面活性劑的實例包括長鏈烷基硫酸 鹽、羧酸鹽以及硫酸酯鹽。特殊的例子包括十二烷基磺酸鈉和烷基硫 酸酯鹽。非離子表面活性劑的實例包括脂肪酸和高級醇。特殊的例子 包括甘油脂肪酸酯和聚氧乙烯垸基醚。其中，因為利用苯胺和表面活性劑形成鹽，並且聚合在膠束形成 下進一步進行，因此優選地使用陰離子表面活性劑。在混合過程中使用的水溶性質子酸的特殊實例包括磷酸、鹽酸、 硫磺酸和硝酸。其中，由於金屬磷酸鹽共存，從向本實施例的具有聚 苯胺的溶液賦予緩衝液功能的能力的觀點看，磷酸是優選的。在混合過程中使用的金屬磷酸鹽的特殊實例包括磷酸鋅、磷酸鐵、 和磷酸錳。其中，因為磷酸鋅具有優良的防鏽能力，因此它是優選的。在混合過程中使用的苯胺及其衍生物中的至少一種的特殊實例包 括苯胺和茴香胺，但是因為苯胺易於獲得它是優選的。在本實施例中， 可以以其兩種或者更多種的混合物的形式使用苯胺及其衍生物。在混合過程中將表面活性劑、水、水溶性質子酸、金屬磷酸鹽以 及苯胺及其衍生物中的至少一種添加到不能與水混合的有機溶劑中的 順序不受具體限制。在聚合過程中，將聚合引發劑添加到在混合過程中製備的苯胺混 合溶液並且苯胺及其衍生物中的任一種被聚合。利用聚合反應合成聚 苯胺。
只要苯胺及其衍生物能夠被聚合，則在所述聚合過程中使用的聚 合引發劑不受具體限制。適當的聚合引發劑的實例包括過硫酸銨、過 氧化氫和氯化鐵。這些聚合引發劑能夠被單獨地或者以其兩種或更多 種的組合的方式使用。其中，過硫酸銨被優選用作聚合引發劑。在聚合過程中的聚合溫度和聚合時間能夠基於苯胺及其衍生物以 及聚合引發劑的類型和添加量而被適當地調整。除了上述導電聚合物，如果必要，防鏽層14可以包括基質樹脂和 防鏽添加劑。基質樹脂的特殊實例包括丙烯酸樹脂、環氧樹脂和聚脂樹脂。防 鏽添加劑的實例包括鋅粉和磷鐵。下面將描述用於製造第一實施例的鋼板交疊結構的方法。能夠經由在鋼板10的表面上形成防鏽層14的防鏽處理過程和經 由防鏽層14接合鋼板IO和鋼板12的接合過程製造第一實施例的鋼板 交疊結構。防鏽層14可以至少在鋼板IO和鋼板12交疊的區域中形成 並且可以在鋼板10的全部表面上形成。而且，防鏽層可以在至少一個 鋼板的表面上形成並且可以在兩個對置鋼板上形成。當防鏽層在兩個 對置鋼板上形成時，通過使得在一個鋼板的表面上形成的防鏽層與在 另一個鋼板的表面上形成的防鏽層形成接觸而將兩個鋼板相接合。圖3是示意第一實施例的鋼板交疊結構的修改實例的接頭部的周 邊的截面視圖。在該實施例中，防鏽層14在鋼板IO和鋼板12上形成。 當鋼板交疊結構具有這種結構時，防鏽效果可被進一步提高。圖4是示意第一實施例的鋼板交疊結構的另一個修改實例的接頭
部的周邊的截面視圖。在該實施例中，防鏽層14被設置成沿著鋼板10的端表面IOA和鋼板12的端表面12A的方向延伸。當鋼板交疊結構具 有這種結構時，防鏽效果可被進一步提高。在防鏽處理過程中，通過塗覆具有構成防鏽層14的組分的塗覆液 體而形成的塗覆膜被乾燥並且如果必要通過加熱固化。在上面描述了 構成防鏽層14的組分。也可通過將鋼板浸入塗覆液體中或者通過在鋼 板上噴塗塗覆液體而形成塗覆膜。當通過點焊接合鋼板10和鋼板12時，在鋼板表面上形成的電鍍 層能夠妨礙點焊。在有關技術中，當鍍鋅量較小時，不能獲得足夠的 防鏽效果。在本實施例中，具有導電聚合物的防鏽層14被設於鋼板10 和鋼板12的接合表面之間。因此，即使當鍍鋅量被降低至使其並不妨 礙點焊的程度時，也能夠展示出足夠的防鏽效果。進而，當進行點焊 時，通過過熱分解並且移除防鏽層14。因此，防鏽層14並不妨礙點焊。例如，在汽車車身的情形中，有關技術的防鏽過程在裝配車身(鋼 板交疊結構)之後進行。因此，在鋼板的接頭部的周邊中，能夠出現一 些區域，在隨後的轉化膜形成過程和電沉積塗覆中，塗覆膜或者沉積 材料不能滲透到這些區域中。結果，需要利用車身密封膠、底塗層或 者袋蠟對接頭部的周邊進行防鏽處理。另外，因為人工地進行車身密 封膠操作，所以由於人員帶入的灰塵和汙垢而使得塗層的最終狀態劣 化，並且防鏽處理的質量能夠變得不穩定。然而，通過在對鋼板進行 防鏽處理過程之後執行鋼板接合過程，如在本實施例中，能夠對於鋼 板的接頭部進行充分的防鏽處理，在接頭部處難以進行塗覆或者噴漆。 因此，輔助防鏽材料例如密封膠能夠被消除或者其數量能夠被大大降 低，並且能夠降低防鏽處理所需的成本和過程持續時間。另外，因為 人工進行的車身密封膠操作變得不必要，所以塗層的最終狀態被改進 並且防鏽質量得以穩定。 圖5是示意本發明的第二實施例的鋼板交疊結構的接頭部的截面 視圖。第二實施例的鋼板交疊結構具有相互接合的鋼板10和鋼板12以及在接頭部中設於鋼板10的端表面10A和鋼板12的端表面12A上 的防鏽層14。通過在接頭部中在鋼板10的端表面10A和鋼板12的端表面12A 上設置防鏽層14,能夠防止在接頭部中生鏽。能夠經由在鋼板10的端表面IOA和鋼板12的端表面12A上形成防鏽層14的防鏽處理過程和接合鋼板10和鋼板12從而端表面10A和端表面12A位於鋼板IO和鋼板12的接合位置的附近的接合過程製造第二實施例的鋼板交疊結構。在第二實施例的鋼板交疊結構中，可以 在至少一個鋼板的端表面上形成防鏽層，但是通過在兩個鋼板的端表面上形成防鏽層能夠進一步提高防鏽效果。而且，在第二實施例中防 鏽層的構成材料的特殊實例、用於形成防鏽層的方法以及用於接合鋼 板的方法與第一實施例的那些相同。將在下面基於其實例更加詳細描述本發明，但是本發明並不限於 這些實例。通過基於塗覆材料中的樹脂成分，以2%質量比向Kansai Paint制 造的用於汽車的純淨塗覆材料(丙烯酸塗覆材料，Kinol 200TW)添加聚 苯胺而製備用於形成防鏽層的塗覆液體。符合JIS標準的SPC270D的鋼板被用作用於汽車的冷軋鋼板，並 且用於形成以上述方式獲得的防鏽層的塗覆液體利用塗覆器(拉道)被 塗覆在鋼板的表面上並且在14(TC下乾燥20分鐘以形成具有20Mm的 乾燥膜厚度的防鏽層。符合JIS標準的SPC270D的鋼板作為用於汽車的冷軋鋼板被置於
其上已經形成防鏽層的用於汽車的冷軋鋼板的防鏽層上，並且在5000A 的焊接電流、588N的壓力和33的通電循環次數下迸行焊接以獲得評 價樣本l。以與評價樣本1相同的方式獲得評價樣本2，只是沒有形成 任何防鏽層。當進行點焊時，在評價樣本1和2之間沒有觀察到任何 可點焊性差異，並且評價樣本1的可點焊性良好。對於評價樣本1和2進行符合JIS K5621的複合循環測試。通過 在分離鋼板之後進行觀察而評價在預定循環次數之後的在接頭部周邊 上的鏽狀態。結果表明，在評價樣本l中，在30次循環之後在接頭部 的周邊的一部分中出現紅鏽，並且在60次循環之後在接頭部的周邊的 全部表面上出現紅鏽。而且，在120次循環之後，接頭部的周邊被鏽 抬高。在另一方面，在評價樣本1中，在120次循環之後在接頭部的 周邊的一部分中出現紅鏽。雖然已經參考其示例實施例描述了本發明，但是應該理解本發明 不限於所述的實施例構造。在另一方面，本發明旨在涵蓋各種修改和 等價布置。另外，雖然以各種示例組合和配置示出本公開發明的各種 元件，但是包括更多、更少或者僅僅一個單獨元件的其它組合和配置 也位於所附權利要求的範圍中。
權利要求
1. 一種鋼板交疊結構，包括一對接合的鋼板；和防鏽層，所述防鏽層包括導電聚合物，並且所述防鏽層設於所述鋼板的接合表面之間。
2. —種鋼板交疊結構，包括在接頭部中接合的一對鋼板；和防鏽層，所述防鏽層包括導電聚合物，並且所述防鏽層設於所述 接頭部的周邊和所述一對鋼板的對置表面之間。
3. 根據權利要求1或2的鋼板交疊結構，其中所述防鏽層設置成 在接頭部中延伸到所述鋼板的端表面。
4. 一種鋼板交疊結構，包括 一對接合的鋼板；和防鏽層，所述防鏽層包括導電聚合物，並且所述防鏽層設於所述 鋼板的端表面處。
5. 根據權利要求1、 2或4中任一項的鋼板交疊結構，其中所述 導電聚合物是聚苯胺。
6. 根據權利要求5的鋼板交疊結構，其中所述聚苯胺是摻雜有金 屬磷酸鹽的聚苯胺。
7. 根據權利要求1、 2或4中任一項的鋼板交疊結構，其中在所 述防鏽層中，所述導電聚合物在所述鋼板上形成鈍態體。
8. —種用於鋼板交疊結構的鋼板，在所述鋼板上包括含有導電聚 合物的防鏽層。
9. 根據權利要求8的鋼板，其中在所述防鏽層中，所述導電聚合 物在所述鋼板上形成鈍態體。
10. 根據權利要求8或9的鋼板，其中在所述防鏽層中，所述導 電聚合物是聚苯胺。
11. 根據權利要求10的鋼板，其中在所述防鏽層中，所述聚苯胺 摻雜有金屬磷酸鹽。
12. —種用於製造鋼板交疊結構的方法，包括防鏽處理過程，在將被接合的一對鋼板的至少一個表面上形成含有導電聚合物的防鏽層；以及接合過程，經由所述防鏽層將所述一對鋼板接合。
13. —種用於製造鋼板交疊結構的方法，包括-防鏽處理過程，在將被接合的一對鋼板中的至少一個鋼板的端表面上形成含有導電聚合物的防鏽層；以及接合過程，將所述一對鋼板接合，使得已經形成有所述防鏽層的 所述端表面位於所述一對鋼板的接合位置的附近。
14. 根據權利要求12或13的用於製造鋼板交疊結構的方法，其 中所述導電聚合物是聚苯胺。
15. 根據權利要求14的用於製造鋼板交疊結構的方法，其中所述 聚苯胺是摻雜有金屬磷酸鹽的聚苯胺。
全文摘要
鋼板交疊結構、其製造方法及用於鋼板交疊結構的鋼板。鋼板交疊結構具有兩個接合的鋼板(10)和(12)；兩個鋼板(10)和(12)的接合表面之間的含有導電聚合物的防鏽層(14)。該方法包括防鏽處理過程，在將被接合的一對鋼板的至少一個表面上形成含有導電聚合物的防鏽層；接合過程，經由防鏽層將一對鋼板接合。該鋼板交疊結構能夠在鋼板的接頭部中保證防鏽能力，而不用利用密封劑等進行防鏽處理。
文檔編號C09D179/02GK101397675SQ20081016809
公開日2009年4月1日 申請日期2008年9月27日 優先權日2007年9月27日
發明者倉本憲幸, 石井正彥, 高田悠 申請人:豐田自動車株式會社