JPH0247292A - スポット溶接性に優れた亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、スポット溶接性に優れた亜鉛めっき鋼板とそ
の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 亜鉛めっき鋼板の溶接性を向上させる方法としては、例
えば、特開昭５５−１１０７８３号、特開昭６０８１３
９４号公報のごとくめっき鋼板表面にＡｇ２Ｏ３等の酸
化物皮膜を生成せしめ、該酸化物の高融点、高電気抵抗
を利用し、溶接性を向上させるとともに、電極チップと
めっき金属との接触を妨げ、チップの溶損を防止して寿
命延長をはかることが開示されている。

又特開昭５９−１０４４６３号公報のごとく、めっき鋼
板の表面に加熱処理により、ＺｎＯ／Ｚｎ比を０．１〜
０，７０にした酸化膜を生成させ同様に溶接性等を向上
させることが開示されている。

しかしながら、このような方法においても、未だ工業規
模では満足すべき結果が得られ難く、めっき鋼板におけ
る溶接性の向上が強く要求されている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明はスポット溶接性に優れ、チップの耐久性を向上
せしめる亜鉛めっき鋼板及びその製造方法を提供するも
のである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の対象とする鉄−亜鉛合金電気めっき層を有する
亜鉛めっき鋼板とは、溶融めっき法、電気めっき法、蒸
着めっき法、溶射法など各種の製造方法によって製造さ
れた亜鉛めっき鋼板の上層に鉄−亜鉛合金電気めっき層
を有する亜鉛めっき鋼板である。

下層の組成としては、Ｚｎの他、ＺｎとＦｅ。

ＺｎとＮｌ　、ＺｎとＡｌ、ＺｎとＭｎなどＺｎを主成
分として、耐蝕性など諸機能の向上のため１種ないし２
種以上の合金元素および不純物元素を含み、また、Ｓｉ
Ｏ２、Ａｇ２Ｏ３などのセラミックス微粒子、Ｔ　ｉｏ
　２などの酸化物、有機高分子をめっき層中に分散させ
たものがあり、めっき層の厚み方向で単一組成のもの、
連続的あるいは層状に組成が変化するものがある。

さらに多層めっき鋼板では、ＦｅやＮｉを主成分とし、
Ｚｎを全く含有しないかもしくは一部含有し、Ｐなど各
種合金元素を含む層を有するものがある。

例えば、下地めっきとしては、溶融亜鉛めっき、鉄−亜
鉛合金化溶融亜鉛めっき、亜鉛を主とするアルミニウム
、鉄などの合金溶融亜鉛めっき、めっき届所面方向で下
層が合金化されている合金化溶融亜鉛めっき（一般にハ
ーフアロイと称する）、片面鉄−亜鉛合金化溶融亜鉛め
っき層、他面溶融亜鉛めっき層からなるめっき、これら
のめっき層上に電気めっき、蒸着めっき等により亜鉛、
鉄、ニッケルを主成分とする金属が施されているもの、
あるいは、電気亜鉛めっき、亜鉛、ニッケル、クロム等
合金電気めっき等、更に１ｌｊ−合金層又は多層合金電
気めっきなど各種のめっきがある。

本発明の特徴とするところは、該鋼板の表面にＺ　ｎ　
ｏ、　Ｚ　ｎ　（ＯＨ）　　　Ｚ　ｎ　Ｆ　ｅ　２０４
の１種２゜ または２種以上を含む酸化物層を、亜鉛の量にして０．
０：ｂｒ／ｍ２以上３．０ｇ／ｉ以下生成せしめた鋼板
、および該酸化物を生成せしめるに際し、鉄−亜鉛合金
電気めっき酸性浴中で電流密度２００Ａ／ｄｉ２を超え
７００Ａ／ｄｍ２以下で鉄−亜鉛合金めっきを施すこと
、および硫酸もしくは塩酸の濃度が１０ｇ／Ｒ以下のめ
っき浴中で鉄−亜鉛合金めっきを施すことにより、めっ
き層と該酸化物層とを同時に生成せしめることを特徴と
するスポット溶接性に優れためっき鋼板の製造方法にあ
る。

めっき鋼板をスポット溶接により接合しようとすると、
溶接時の発熱によりめっき層が溶融状態となり、チップ
組成の銅とめっき金属とが選択的に反応し、硬く脆い合
金層を形成して、チップが損耗し、電極チップの寿命を
短命にすることになる。

しかしながら、電極チップとめっき層との間に亜鉛の酸
化物層が存在すると、この層は、鋼−めっき金属の選択
的合金化を防止する作用があり、電極チップの損耗を遅
延させる。

この理由は、該層によりチップとめっき金属との接触が
断たれ、合金層の生成による溶損を防止するとともに、
さらに溶融状態のめっき金属が鋼板の鉄と合金化され、
主として鉄を含有する合金となり、これが電極チップの
先端に付着し、堆積してチップの保護金属膜となり、溶
接を継続しても保護金属膜の厚み、形状には大きな変化
がなく、常時良好な溶接ができ、かつチップの損傷も防
止できるためと考えられる。

この保護金属の組成は、めっき金属と地鉄との合金を主
体とするもので、平均濃度としてＦｅ：２０〜６０％、
Ｚｎ：４８〜８０％程度の場合が多いが、一般にＦｅ６
度の高い方が好ましい。

また、めっき金属の成分、もしくはＭｎ、Ｓなどの鋼板
成分、Ｃｒなどの化成処理等表面処理生成物の成分、お
よびＣｕなど電極チップの成分を含むことがある。

以上の如く、スポット溶接性を改善するには亜鉛の酸化
物層を鋼板表面に形成せしめればよい。

酸化物層を生成せしめるには、めっき後表面を酸化剤を
含んだ酸に浸漬するか、陽極酸化する方法等が考えられ
るが、本発明法では、めっきと同時に酸化物を生成せし
めることができる。

スポット溶接性の改善効果を保つためには、酸化物層の
量は、亜鉛の量にして０．０３ｇ／ｒ＋ｆ以上必要であ
る。付着量が亜鉛の量にして０．０３ｇ／ｍ２未満であ
ると銅−亜鉛の選択的合金化を防止する作用がなくなる
。

また、該酸化物層が亜鉛の量にして３．０ｇ／ゴを超え
ると化成処理性が劣化する。したがって、酸化物層の付
ＭｊＳとしては、亜鉛の量にして０．０３ｇ／ｒｄ以上
３．０ｇ／は以下とする。

該酸化物の組成はＺｎＯ，Ｚｎ　（ＯＨ）２　。

ＺｎＦｅ２Ｏ４の１種または２種以上を含むが、それぞ
れの比に特に規定はなく、また、ＺｎＦｅ２ｏ４なる酸
化物に対し、鉄と亜鉛との含有比が変わっていても、さ
らに酸化物層にＦｅｄ、あるいはＡΩ等の不純物を含ん
でいてもかまわない。

また、鉄−亜鉛合金めっき浴中に燐、ニッケル、マンガ
ン、コバルトなどの元素を含んでいて、これらの元素が
酸化物層中に含まれてもがまゎない。

該酸化物の生成方法としては、鉄−亜鉛合金電気めっき
酸性浴中で電流密度２０ＯＡ／ｄｍ２を超え７００　Ａ
／ｄａ２以下で鉄−亜鉛合金めっきを施す。

鉄−亜鉛合金電気めっきでは、鉄と亜鉛の電析は固液界
面に生じた水酸化物を通して行われる。

このとき、該水酸化物を多く生成させる条件でめっきを
施すと、めっき終了後も該水酸化物が表面に残存し、容
易に脱水して酸化物となる。

水酸化物を多く生成させるためには、高電流密度でめっ
きを施すことが好ましい。電流密度が高くなると、固液
界面における水素の発生が多くなり、界面のｐＨが上昇
して水酸化物が生成し易くなる。

この水酸化物をスポット溶接の電極チップ寿命改善に有
効な全残存させるための条件が、電流密度２００Ａ／ｄ
ＩＩ１２を超え７００Ａ／ｄｎ＋２以下である。

電流密度２０ＯＡ／ｄｍ２以下であると、めっき終了後
０．０３ｇ／ｒ＆以上の酸化物量が得られないため２０
ＯＡ／ｄｎ＋２を下限とし、７００Ａ／ｄｍ２を超える
と酸化物量が多くなり、化成処理性が劣るとともに、酸
化物層の密着性が悪くなるために７００Ａ／ｄｏ２を上
限とする。

また、めっき浴中の酸の濃度を低下させることも酸化膜
生成に有効である。酸の濃度を下げるとめっき界面のｐ
Ｈが上昇し品くなり、必要な酸化膜を生成させることが
できる。

一般にめっき浴には硫酸もしくは塩酸が使用されるが、
この酸の濃度がＩＯｇ／Ωを超えると、界面のｐＨが上
がり難くなるとともに、酸によるエツチング作用が高ま
り、生成した酸化物層が侵食され溶接性向上に十分な酸
化物量が得られなくなるため、酸濃度の上限をＬＯｇ／
Ωとする。下限については、特に規定はない。

めっき外観が厳しくないものに対しては、フリー酸を含
んでいる必要はない。美麗な外観が要求されるものにつ
いては、要求レベルに応じてｌＯｇ／ｌ以下の範囲で含
有させる。

本発明法によれば、めっきと同時にめっき層上層に酸化
物層を形成することができ、容易に溶接性を向上させる
ことができる。

［実　施　例コ 次に本発明の実施例を比較例とともに第１表に挙げる。

第１表に示すごとく、本発明法によれば、電極チップの
寿命が比較例に比して格段に向上していることがわかる
。

注１；鋼板はいずれも０．８關の普通鋼。

注２；溶接条件は下記による。

１〉加　圧　力；　２５０ｋｇ ２）初期加圧時間：　４０Ｈｚ ３）通電時間：　１２Ｈ２ ４）保持時間：５Ｈｚ ５）溶接電流：　１ｌｋＡ ６）チップ先端径：５．Ｏφ（円錐台頭型）７）電極寿
命終点判定：溶接電流の８５％でのナゲツト径が３，６
關を確保できる打点数。

８）電極材質：Ｃｕ−Ｃｒ（一般に用いられているもの
） 溶接は、めっき鋼板の片面を上、他面を下にして２枚重
ね合わせて連続打点数をとった。

注３＝酸化物の種類の同定は、抽出レプリカ法により酸
化物をめっき鋼板表面より抽出し、透過型電子顕微鏡の
電子線回折パターンに判定した。特に回折パターンの不
明確なものは、エネルギー分散型Ｘ線分析装置により解
析した。

注４二酸化物量の測定は、５％沃素メタノール溶液によ
りめっき層を溶解し、抽出残渣を混合融剤（硼酸１、炭
酸ナトリウム３）で融解した後、塩酸で溶融液化して亜
鉛の量をＩＣＰで測定した。

注５：化成処理の判定は、日本バー力ライジング社製Ｂ
ｔ３０８０を用いて、標準条件で化成処理を施し、表面
結晶状態を観察し、スケのないものを合格とした。表中
でＯ印が合格であり、Ｘ印はスケのあったものである。

［発明の効果コ かくすることにより、スポット溶接において、連続打点
数を増加し、それだけチップを取り替えることなく長時
間溶接ができ、チップの耐久性を向上することができる
。

又溶接による生産性を向上させることができ、かつ適性
電流範囲も従来材と同レベルであり、溶接性も良好であ
る等の優れた効果が得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鉄−亜鉛合金電気めっき層を有する亜鉛めっき鋼板
   の表面に、ＺｎＯ、Ｚｎ（ＯＨ）＿２、ＺｎＦｅ＿２Ｏ
   ＿４の１種または２種以上を含む酸化物層を、亜鉛の量
   にして０．０３ｇ／ｍ＾２以上３．０ｇ／ｍ＾２以下生
   成せしめたスポット溶接性に優れためっき鋼板。 ２、鉄−亜鉛合金電気めっき層を有する亜鉛めっき鋼板
   の表面に、ＺｎＯ、Ｚｎ（ＯＨ）＿２、ＺｎＦｅ＿２Ｏ
   ＿４の１種または２種以上を含む酸化物層を、亜鉛の量
   にして０．０３ｇ／ｍ＾２以上３．０ｇ／ｍ＾２以下生
   成せしめるに際し、鉄−亜鉛合金電気めっき酸性浴中で
   電流密度２００Ａ／ｄｍ＾２を超え７００Ａ／ｄｍ＾２
   以下で鉄−亜鉛合金めっきを施すことにより、めっき層
   と該酸化物層とを同時に生成せしめることを特徴とする
   スポット溶接性に優れためっき鋼板の製造方法。 ３、鉄−亜鉛合金電気めっき層を有する亜鉛めっき鋼板
   の表面に、ＺｎＯ、Ｚｎ（ＯＨ）＿２、ＺｎＦｅ＿２Ｏ
   ＿４の１種または２種以上を含む酸化物層を、亜鉛の量
   にして０．０３ｇ／ｍ＾２以上３．０ｇ／ｍ＾２以下生
   成せしめるに際し、鉄−亜鉛合金電気めっき酸性浴中の
   硫酸もしくは塩酸濃度を１０ｇ／ｌ以下として鉄−亜鉛
   合金めっきを施すことにより、めっき層と該酸化物層と
   を同時に生成せしめることを特徴とするスポット溶接性
   に優れためっき鋼板の製造方法。