JP7453540B2 - 溶接継手、自動車部品、及び建材部品 - Google Patents

Description

本発明は、溶接継手、自動車部品、及び建材部品に関する。

機械構造部品、例えば自動車部品及び建材部品の耐食性を向上させる手段として、電着塗装がある。電着塗装とは、電着塗料が入ったタンクの中に被塗物及び電極を入れ、両者の間に電位を生じさせ、塗膜成分を電気泳動させる事により、被塗物の表面に塗膜を析出させる塗装方法である。

電着塗装によって機械構造部品の塗装後耐食性を向上させるにあたり、溶接部の電着塗装不良が問題となる。溶接部には溶接スラグが付着していることがあり、このスラグが電着塗装不良をもたらし、塗装不良箇所の塗装後耐食性を損なう。

特許文献１には、めっきを含めたワイヤ全質量に対する質量％で、Ｃ：０．０３～０．１５％、Ｓｉ：０．２～０．５％、Ｍｎ：０．３～０．８％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．１～０．３％、Ｔｉ：０．００１～０．２％、Ｃｕ：０～０．５％、Ｃｒ：０～２．５％、Ｎｂ：０～１．０％、Ｖ：０～１．０％を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、下記Ｘの値が、質量％で１．５～３．５％の範囲内にあるガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤが開示されている。このソリッドワイヤによれば、亜鉛又は亜鉛合金めっき鋼板などの鋼板を、ガスシールドアーク溶接するにあたって、溶接金属中のブローホールの発生と凝固後の溶接金属表面のスラグの発生との両者を、確実かつ安定に抑制することができるとされる。しかしながら、特許文献１の実施例にも示されるように、この技術によってもスラグの発生を完全に抑制することはできない。

特許文献２には、Ｃ：０．１５重量％以下、Ｓｉ：０．５～２．５重量％、Ｍｎ：１．０重量％以下、およびＺｒ、Ｔｉ、Ａｌのうちから選ばれる１種または２種以上を合計で０．０５～１．０重量％、残部Ｆｅおよび不純物からなることを特徴とする溶接ワイヤが開示されている。この溶接ワイヤによれば、溶接後の溶接金属表面に付着したスラグの剥離性が良好であって、当該スラグの除去を著しく容易に行うことが可能となるとされる。しかしながら、鋼板及びスラグ界面の熱応力によって、全てのスラグを剥離させることは困難である。特許文献２の技術を用いたとしても、スラグを剥離させる工程を電着塗装前に実施する必要があり、生産能率の低下及び生産コストの増加を招く。

特許文献３には、消耗電極を有する溶接トーチを用いて二枚の鋼板をアーク溶接する消耗電極式ガスシールドアーク溶接方法であって、酸素ポテンシャルαが１．５％～５％であるシールドガスを、前記溶接トーチから前記消耗電極に向けて供給しながらアーク溶接を行い、前記アーク溶接により形成された７００℃以上の状態にある溶接ビードと溶接止端部に対し、酸素ポテンシャルβが１５％～５０％である酸化促進ガスを、１～３ｍ／秒の流速で吹き付ける消耗電極式ガスシールドアーク溶接方法が開示されている。この溶接方法によれば、溶接ビード及び溶接ビード止端部の表面を導電性の鉄酸化物スラグで覆うことができるため、絶縁性のＳｉ，Ｍｎ系スラグが表面に出現することがないとされる。従って、溶接部を含む構造部材を電着塗装しても溶接部に電着塗装不良が発生せず、このため構造部材の耐食性を高めることができるとされる。しかしながら、特許文献３の技術においては、酸化促進ガスを溶接ビードと溶接止端部に吹き付ける必要があり、これが生産コストを増大させる。

特許文献４には、溶接後に電着塗装される炭素鋼母材用のガスシールドメタルアーク溶接用ワイヤであって、Ｓｉ：０．４％以下、Ｔｉ：０．０５～１．０％を含み、更にＳｉとＴｉとが〔Ｓｉ（％）／Ｔｉ（％）〕≦４を満足することを特徴とする、溶接部及び溶接部近傍の電着塗装後の耐食性に優れたガスシールドメタルアーク溶接用鋼製ワイヤが開示されている。特許文献４の鋼製ワイヤは、強脱酸元素としてＳｉの代わりにＴｉを用いることによって十分な脱酸効果を得ることができ、また、その脱酸反応で生成したＴｉ系のスラグは電着塗装性が良好であるとされる。しかしながら、特許文献４では、鋼製ワイヤの成分しか詳細に検討されていない。スラグの成分及び相構成は、鋼製ワイヤの成分と炭素鋼母材の成分との両方に影響されるはずである。しかし特許文献４では、炭素鋼母材に関しては何ら検討されておらず、スラグの分析結果についても詳細な開示がない。従って、特許文献４の技術は、特定の成分の炭素鋼母材にしか適用できない可能性がある。

特許文献５には、複数枚の薄鋼板をガスシールドアーク溶接により接合するためのガ
スシールドアーク溶接用ワイヤであって、ワイヤ全質量に対する質量％で、Ｃ：０．０６～０．１５％、Ｓｉ：０超～０．１８％、Ｍｎ：０．３～２．２％、Ｔｉ：０．０６～０．３０％、Ａｌ：０．００１～０．３０％、Ｂ：０．００３０～０．０１００％、Ｐ：０超～０．０１５％、Ｓ：０超～０．０３０％、Ｓｂ：０～０．１０％、Ｃｕ：０～０．５０％、Ｃｒ：０～１．５％、Ｎｂ：０～０．３％、Ｖ：０～０．３％、Ｍｏ：０～１．０％、Ｎｉ：０～３．０％、であり、残部が鉄および不純物からなり、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、ＡｌがＳｉ×Ｍｎ≦０．３０及び（Ｓｉ＋Ｍｎ／５）／（Ｔｉ＋Ａｌ）≦３．０を満たすことを特徴とするガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤが開示されている。特許文献４のソリッドワイヤによれば、Ｓｉ系スラグの生成を抑制し、溶接ビードの表面に導電性のＴｉ系スラグを生成させることで電着塗装性の改善が可能になるとされる。しかし特許文献５でも、スラグの成分及び相構成に関する詳細な検討がなされていない。従って、特許文献４と同様に、特許文献５の技術も、特定の成分の鋼板にしか適用できない可能性がある。

このように従来技術では、溶接部の電着塗装性を高めるための手段として、（１）スラグ生成量の抑制（例えば特許文献１）、（２）スラグ剥離性の向上（例えば特許文献２）、（３）スラグの発生形態の制御（例えば特許文献３）、及び（４）スラグの改質（例えば特許文献４、５）などが提案されている。しかしながら、いずれの技術においても、溶接継手の生産性、及び溶接部の電着塗装性の両方を高めることは難しい。

再公表ＷＯ２０１４／１２６２４６号公報 特開昭６２－１２４０９５号公報 再公表ＷＯ２０１７／１２６６５７号公報 特開平８－１０３８８４号公報 国際公開第２０１９／１２４３０５号

上述の事情に鑑みて、本発明は、生産効率が高く、且つ電着塗装性が高い溶接継手、自動車部品、及び建材部品を提供することを課題とする。なお、「電着塗装性が高い溶接継手」とは、溶接継手が電着塗膜を有しない場合は、電着塗装に供したときに塗装不良が発生し難い溶接継手を意味し、溶接継手が電着塗膜を有する場合は、塗装不良部が少ない溶接継手を意味する。

本発明の要旨は以下の通りである。
（１）本発明の一態様に係る溶接継手は、鋼材と、溶接ビードと、前記溶接ビードの表面に付着した溶接スラグとを備える溶接継手であって、前記溶接スラグが導電性酸化物相を含み、前記導電性酸化物相の、酸素を除いた化学成分は、前記酸素を除いた前記導電性酸化物相の全質量に対する質量％で、Ｓｉ：０～５％、Ｍｎ：０～６５％、Ｔｉ：０．３～１００％、Ａｌ：０～３０％、及びＦｅ：０～６５％を含有し、前記導電性酸化物相の、前記酸素を除いた前記化学成分は、式１及び式２を満たし、前記溶接スラグの断面における、前記導電性酸化物相の面積率が２０％以上であることを特徴とする。
３×Ｓｉ＋Ｍｎ／４－４×Ｔｉ＋Ａｌ／４＜０・・・式１
Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｆｅ≧７０・・・式２
ただし、前記式１及び前記式２におけるＳｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、及びＦｅは、前記酸素を除いた前記導電性酸化物相の前記全質量に対する質量％での、各元素の含有量を意味する。
（２）上記（１）に記載の溶接継手は、前記鋼材、前記溶接ビード、及び前記溶接スラグの表面に設けられた電着塗膜をさらに備えてもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載の溶接継手では、前記溶接スラグの前記断面における、前記導電性酸化物相の前記面積率が２５％以上であってもよい。
（４）上記（１）～（３）のいずれか一項に記載の溶接継手では、前記導電性酸化物相の、前記酸素を除く前記化学成分が、さらに酸素を除いた前記導電性酸化物相の前記全質量に対する質量％でＺｒ：１０％以下（０を含む）、Ｃｒ：５％以下（０を含む）からなる群から選択される一種以上を含み、残部が不純物からなることを特徴とする。
（５）本発明の別の態様に係る自動車部品は、上記（１）～（４）のいずれか一項に記載の溶接継手を備える。
（６）本発明の別の態様に係る建材部品は、上記（１）～（４）のいずれか一項に記載の溶接継手を備える。

本発明によれば、生産効率が高く、且つ電着塗装性が高い溶接継手、自動車部品、及び建材部品を提供することができる。

溶接継手の一例の断面図である。 溶接継手の一例の断面図である。 導電性酸化物相を有する溶接スラグの一例のＳＥＭ写真である。 導電性酸化物相を有する溶接スラグの一例の電流像である。 溶接スラグ断面の観察位置の概要を示す電子顕微鏡写真、および観察位置におけるＳｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、及びＦｅのＥＤＳマッピング像である。

本発明者らは、電着塗装性に優れた溶接継手を得るための手段を鋭意検討した。その結果、スラグの発生を完全に抑制することは難しいことが判った。また、スラグ剥離のための追加工程を溶接継手の製造方法に含めることは、生産効率を考慮すると好ましくない。従って、スラグを溶接ビード上に残存させたままで、電着塗装性を向上させる方法を本発明者らは検討した。

そして本発明者らは、溶接スラグの断面における、導電性酸化物相の面積率を２０％以上とすることで、スラグ上に電着塗膜が形成可能であることを知見した。ここで、導電性酸化物相とは、後述する所定の化学成分を有する酸化物相として定義される。導電性酸化物相は、その化学成分に起因して、高い導電性を有する。これにより、スラグを溶接ビード上に残存させたままで、電着塗装性を向上させることができる。これは、導電性酸化物相がスラグ中に電流経路を形成し、スラグ上への電着塗膜の形成を促進するからであると推定される。

本発明者らが知見した手段の優位性の一つは、導電性酸化物相の面積率が２０％以上である限り、スラグのその他の相の成分は絶縁性成分であってもよいという点にある。例えば、母材鋼板がＳｉを多く含み、スラグにおける導電性酸化物相以外の相が、絶縁性のＳｉ、Ｍｎ系スラグであったとしても、導電性酸化物相の面積率が２０％であれば電着塗膜が形成できる。

以上の知見により得られた本発明の一態様に係る溶接継手１は、図１Ａに示されるように、鋼材１１と、溶接ビード１２と、溶接ビード１２の表面に付着した溶接スラグ１３とを備え、溶接スラグ１３が導電性酸化物相１３１を含み、導電性酸化物相１３１の、酸素を除いた化学成分は、酸素を除いた導電性酸化物相１３１の全質量に対する質量％で、Ｓｉ：０～５％、Ｍｎ：０～６５％、Ｔｉ：０．３～１００％、Ａｌ：０～３０％、及びＦｅ：０～６５％を含有し、導電性酸化物相１３１の、酸素を除いた化学成分は、式１及び式２を満たし、溶接スラグ１３の断面における、導電性酸化物相１３１の面積率が２０％以上である。
３×Ｓｉ＋Ｍｎ／４－４×Ｔｉ＋Ａｌ／４＜０・・・式１
Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｆｅ≧７０・・・式２
ただし、式１及び式２におけるＳｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、及びＦｅは、酸素を除いた導電性酸化物相の全質量に対する質量％での、各元素の含有量を意味する。以下、本実施形態に係る溶接継手１について詳細に説明する。

本実施形態に係る溶接継手１は、通常の溶接継手と同様に、鋼材１１と、鋼材１１を接合する溶接ビード１２とから構成される。溶接継手１が２以上の鋼材１１を備える場合、複数の鋼材１１の化学成分が相違していてもよい。

図１Ｂに示されるように、溶接継手１が、鋼材１１、溶接ビード１２、及び溶接スラグ１３の表面に設けられた電着塗膜１４をさらに備えてもよい。鋼材１１が亜鉛系めっき等の表面処理をさらに備えてもよい。また、溶接継手１の種類も特に限定されない。図１Ａ及び図１Ｂには突き合せ継手を例示したが、他の形状を本実施形態に係る溶接継手１に適用してもよい。例えば、溶接継手１が重ね隅肉溶接継手、Ｔ字隅肉溶接継手などであってもよい。

溶接継手１は、さらに、溶接ビード１２の表面に付着した溶接スラグ１３を含む。通常の溶接継手において、溶接スラグ１３は電着塗装不良の原因となるので、なるべく少ないほうが好ましい。しかしながら、溶接スラグ１３の除去は、溶接継手１の製造コストを増大させる。そのため、本実施形態に係る溶接継手１では、溶接スラグ１３を残存させる。

溶接スラグ１３を残存させたまま、溶接継手１の電着塗装性を高めるために、本実施形態に係る溶接継手１の溶接スラグ１３は、所定の成分を有する酸化物相を備え、この酸化物相の含有量が所定値以上とされる。この酸化物相を、以下、導電性酸化物相１３１と称する。以下、導電性酸化物相１３１の、酸素を除いた化学成分を説明する。なお、導電性酸化物相１３１の化学成分を、酸素を除いた各元素の含有量によって規定する理由は、酸素の測定精度を確保することが難しいことによる。例えば、酸化物相の化学成分をＥＤＳによって分析すると、Ｏをはじめとする原子量の小さい元素（いわゆる軽元素）の測定値は、分析誤差が大きい。また、本発明者らの実験によれば、酸素を除く化学成分を評価することにより、導電性が高い酸化物相を特定することが十分に可能であった。

導電性酸化物相１３１を構成する元素の含有量の単位「％」は、導電性酸化物相から酸素を除いた全質量に対する質量％を意味する。例えば、導電性酸化物相の成分が、導電性酸化物相の全質量に対して、５０質量％のＯと、３０質量％のＦｅと、１０質量％のＭｎと、１０質量％のＴｉとを含む場合、この導電性酸化物相のＭｎ量は、酸素を除いた導電性酸化物相の全質量に対する質量％で、２０％（＝１０÷（１００－５０））である。

（Ｓｉ：０～５％）
Ｓｉ酸化物は絶縁体である。従って、導電性酸化物相１３１においては、Ｓｉ量が５％以下とされる。Ｓｉ量が５％超である相は、導電性が確保されず、電着塗装時に電流経路となり難いと推定される。導電性酸化物相１３１のＳｉ量は、電着塗装性の観点からは少ないほうが好ましいので、０％であってもよい。

ただし、Ｓｉは鋼材１１の化学成分に含まれる場合がある。また、Ｓｉが溶接材料に脱酸元素として含まれる場合もある。５％以下のＳｉは、導電性酸化物相１３１の導電性を損なわないと考えられるので、本実施形態に係る溶接継手１の導電性酸化物相１３１においては許容される。

（Ｍｎ：０～６５％）
Ｍｎは、アーク溶接時に溶融池の脱酸を促進し、溶接ビード１２の機械的特性を良好にする。また、Ｍｎは溶接ビード１２の引張強さを高める。また、Ｍｎ酸化物は種類によっては絶縁体であるが、Ｍｎ酸化物が電着塗装性に与える悪影響は、Ｓｉ酸化物のそれより小さい。そのため、本実施形態に係る溶接継手１の製造においては、Ｍｎが溶融池の脱酸剤のひとつとして用いられる。その結果、本実施形態に係る溶接継手１の導電性酸化物相１３１は、Ｍｎを含有してもよい。

ただし、導電性を確保する観点からは、導電性酸化物相のＭｎ含有量は０％であってもよい。一方、Ｍｎ含有量が６５％超である相は、導電性が確保されず、電着塗装時に電流経路となり難いと推定される。そのため、導電性酸化物相１３１のＭｎ含有量の上限値は６５％とされる。

（Ｔｉ：０．３～１００％）
Ｔｉは、アーク溶接時に溶融池の脱酸を促進し、溶接ビード１２の機械特性を良好にする。また、Ｔｉ酸化物は導体であるので、溶接スラグの導電性を向上させる。そのため、本実施形態に係る溶接継手１の製造においては、Ｔｉが溶融池の脱酸剤のひとつとして用いられる。その結果、本実施形態に係る溶接継手１の導電性酸化物相１３１は、０．３％以上のＴｉを含有する。

（Ａｌ：０～３０％）
Ａｌ酸化物は絶縁体である。導電性の観点からは、導電性酸化物相１３１にＡｌ酸化物が含まれる必要がない。そのため、導電性酸化物相１３１のＡｌ量の下限値は０％である。また、Ａｌ酸化物量が３０％以上である相は、電着塗装性が確保できない。そのため、導電性酸化物相１３１のＡｌ量の上限値は３０％とされる。

ただし、Ａｌは脱酸能力が高く、スラグ量を減少させる効果を有する。そのため、本実施形態に係る溶接継手１の製造においては、Ａｌが溶融池の脱酸剤のひとつとして用いてもよく、導電性酸化物相１３１にＡｌが含まれてもよい。

（Ｆｅ：０～６５％）
Ｆｅ酸化物は、鋼材１１に由来して、溶接スラグ１３に含まれる。しかし、本発明者らの実験においては、Ｆｅを含まない導電性酸化物相１３１も散見された。これは、酸素がＦｅよりも他の合金元素（上述したＳｉ及びＴｉ等）と結合しやすいからであると推定される。従って導電性酸化物相１３１において、Ｆｅは、０％であってもよい。一方、Ｆｅ酸化物は、導電性向上効果を有している。しかし、Ｆｅ量が６５％超となる相を得るためには、特許文献３に記載の技術のように、酸化促進ガスを、別途部品を用いて供給しながら溶接ビードを製造する必要があり、生産効率上は、好ましくない。そこで、導電性酸化物相１３１のＦｅ含有量の上限値は６５％とされる。

なお、導電性酸化物相１３１が、上に列記した成分以外の元素を含有してもよい。例えば、自動車鋼板はＺｒ、及びＣｒなどの元素を含む場合がある。このような自動車鋼板を鋼材１１に適用することにより、導電性酸化物相１３１が、Ｚｒ、及びＣｒなどの元素を含むこととなる。例えば、導電性酸化物相１３１の酸素を除く化学成分が、上述の元素に加えて、Ｚｒ：１０％以下（０を含む）、Ｃｒ：５％以下（０を含む）からなる群から選択される一種以上を含み、残部が不純物からなるものであってもよい。Ｚｒ量及びＣｒ量の単位は、酸素を除いた導電性酸化物相１３１の全質量に対する質量％である。

さらに、導電性酸化物相１３１は、酸素を除いた化学成分が式１及び式２を満たす。
３×Ｓｉ＋Ｍｎ／４－４×Ｔｉ＋Ａｌ／４＜０・・・式１
Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｆｅ≧７０・・・式２
式１及び式２におけるＳｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、及びＦｅは、酸素を除いた導電性酸化物相の全質量に対する質量％での、各元素の含有量を意味する。

本発明者らは、種々の成分の鋼板、及び種々の成分の溶接材料を用いて、溶接ビードを作製した。そして、溶接ビードの上に生成したスラグの酸化物相を分析するとともに、電着塗装性を調べた。その結果、式１の左辺「３×Ｓｉ＋Ｍｎ／４－４×Ｔｉ＋Ａｌ／４」においてＳｉ、Ｍｎ、及びＡｌの係数は正の数とされ、Ｔｉの係数は負の数とされている。この「３×Ｓｉ＋Ｍｎ／４－４×Ｔｉ＋Ａｌ／４」が増大し、０以上となった導電性酸化物相１３１は、導電性向上効果を有しないことが統計的に明らかになった。

さらに、上記の実験から、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｆｅの総質量％が７０％以上であることも、導電性酸化物相１３１が電着塗装性向上効果を有するために必要であるという知見を得た。そのため、導電性酸化物相１３１は、式１に加え、式２も満たすものである必要がある。ただし、式２が満たされる限り、導電性酸化物相１３１の化学成分（酸素除く）がＳｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｆｅ以外の元素（例えば、上述したＺｒ及びＣｒ等）を含有することも妨げられない。

本実施形態に係る溶接継手１の溶接スラグ１３は、上述した化学成分、式１、及び式２によって定義される導電性酸化物相１３１を、所定量以上含む。具体的には、溶接スラグ１３の断面における、導電性酸化物相１３１の面積率が２０％以上とされる。これにより、溶接スラグ１３の内部に電流経路が確保され、溶接スラグ１３を覆う電着塗膜を形成することが可能となる。導電性酸化物相１３１は多いほど好ましく、その面積率を２５％以上、３０％以上、又は４０％以上としてもよい。導電性酸化物相１３１の面積率の上限は特に規定されず、１００％であってもよい。導電性酸化物相１３１の面積率を９５％以下、９０％以下、又は８５％以下としてもよい。

導電性酸化物相１３１の面積率が２０％以上となる溶接スラグ１３の例を、図２に示す。図２は、溶接ビード１２と、溶接スラグ１３と、電着塗膜１４とを視野に含むようにして撮影された、本実施形態に係る溶接継手１の断面のＳＥＭ写真である。溶接スラグ１３に含まれる、デンドライト状の形状を有する淡色の相が、導電性酸化物相１３１である。導電性酸化物相１３１が電流経路として働くので、図２に示される溶接継手１においては、溶接スラグ１３の表面に電着塗膜１４を形成することができた。

図３に、導電性酸化物相１３１を有する溶接スラグ１３の電流像の例を示す。電流像とは、ＳＰＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：走査プローブ顕微鏡）を用いて作成された、電流の流れやすさを可視化した像である。図３の電流像において、明度が高い領域は電流が流れにくい領域（即ち、抵抗値が高い領域）を示し、明度が低い領域は電流が流れやすい領域（即ち、抵抗値が低い領域）を示す。デンドライト形状を有する導電性酸化物相１３１は、明度が低く、従って抵抗値が低いことがわかる。図３に示されるような溶接スラグ１３を有する溶接継手１は、良好な電着塗装性を有する。

導電性酸化物相１３１の面積率の測定方法は、以下の通りである。

（１）溶接継手１を、溶接ビード１２の長手方向に対し、垂直に切断する。切断の際は、溶接ビード１２に付着した溶接スラグ１３が脱落しないようにする必要がある。溶接継手１が電着塗膜１４を有する場合は特段の配慮は不要である。一方、溶接継手１が電着塗膜１４を有しない場合は、溶接ビード１２の表面に接着剤を塗布してから溶接継手１を切断することが好ましい。

（２）溶接スラグ１３の断面における元素分布を取得する。元素分布の取得は、走査電子顕微鏡に付属のＥＤＳまたはＥＰＭＡを用いて行う。観察倍率は５００～１０００倍とする。

通常は、溶接スラグ１３は、成分が一様な酸化物相を一相以上有する構成となる。溶接スラグ１３の元素分布を取得した場合、図４のように一様な領域が認められる場合が多い。図４は、スラグの断面の反射電子像、並びにスラグの断面におけるＳｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、及びＦｅの濃度マッピング像である。これらの像を比較することによって、成分が一様な酸化物相を特定することができる。これら領域（相）それぞれの化学成分を測定し、記録する。

（３）溶接スラグ１３の断面における、導電性酸化物相１３１に該当する領域を特定する。導電性酸化物相１３１に該当する領域とは、酸素を除いた化学成分が上述の範囲内となる領域である。

（４）測定視野における、溶接スラグ１３の面積と、導電性酸化物相１３１の面積とを測定する。これらの値に基づいて、（１）で形成された溶接スラグ１３の切断面における、導電性酸化物相１３１の面積率を算出する。

（５）上記（１）～（４）の手順を、溶接継手１の１０箇所において実施する。そして、１０箇所それぞれで得られた面積率を平均した値を、溶接継手１における導電性酸化物相１３１の面積率とみなす。

なお、切断面において溶接スラグが付着していない場合がある。この場合は、該切断面における測定は実施せず、別の切断面を作製する。例えば、溶接スラグが付着していない切断面が１つ形成された場合、１１個の切断面が形成され、１０箇所で測定が実施されることとなる。一方、溶接スラグが付着しているが、そのスラグに導電性酸化物相が含まれない切断面が存在した場合、その切断面における導電性酸化物相の面積率が０％とみなし、（５）の平均値算出の際にその測定値を算入する。

また、上述の方法による測定を行った場合、導電性酸化物相１３１の要件を満たす相が２種以上認められる場合がある。この場合、２種の導電性酸化物相１３１の合計面積率を、溶接継手１における導電性酸化物相１３１の面積率とみなす。

本実施形態に係る溶接継手１の製造方法は特に限定されない。スラグの成分が上述の範囲内となるように、鋼材１１及び溶接材料（例えばソリッドワイヤなど）の成分を適宜調整すればよい。鋼材１１は、熱延鋼板でも冷延鋼板でもよい。鋼材１１はめっき鋼板でも良い。鋼材１１の板厚は、１．０ｍｍから３．６ｍｍ程度が例示される。ソリッドワイヤの直径は０．９ｍｍから２．０ｍｍ程度が例示される。本実施形態に係る溶接継手１を得るために好適な鋼材１１の化学組成の一例は、質量％で、Ｃ：０．０５～０．３０％、Ｓｉ：０．２０％以下、Ｍｎ：０．３～３．０％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｔｉ：０．０２～０．３０％、Ｂ：０．０１％以下、Ａｌ：０．３０％以下、Ｃｒ：０．５％以下、Ｎｂ：０．５％以下、Ｖ：０．３％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｎｉ：３．０％以下、Ｚｒ：０．２％以下、及び残部：鉄及び不純物である。また、好適なソリッドワイヤの化学組成の一例は、質量％で、Ｃ：０．０５～０．２０％、Ｓｉ：０．１５％以下、Ｍｎ：０．３～２．５％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０４％以下、Ｔｉ：０．０２～０．２０％、Ｂ：０．０１２％以下、Ａｌ：０．２２％以下、Ｃｒ：０．５％以下、Ｎｂ：０．３％以下、Ｖ：０．３％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｎｉ：３．０％以下、Ｚｒ：０．２００％以下、Ｃｕ：０．５％以下、及び残部：鉄及び不純物である。溶接方法も特に限定されず、溶接継手１の形状に応じて適宜選択することができる。溶接スラグ１３の量を減少させる観点から、例えばソリッドワイヤを用いたガスシールドアーク溶接によって本実施形態に係る溶接継手１を製造することが好ましい。

次に、本発明の別の態様に係る自動車部品について説明する。本発明の別の態様に係る自動車部品は、本実施形態に係る溶接継手を備える。これにより、本実施形態に係る自動車部品は、鋼材１１及び溶接ビード１２の両方において高い電着塗装性を有する。従って、本実施形態に係る自動車部品は、鋼材１１及び溶接ビード１２の両方において、電着塗装後の耐食性（塗装後耐食性）に優れる。

自動車部品の種類は特に限定されない。本実施形態に係る自動車部品の例として、ロアアーム、サブフレーム、サスペンションメンバ、又はバッテリーケースを挙げることができる。自動車フロアを構成する部材を、本実施形態に係る自動車部品としてもよい。

次に、本発明の別の態様に係る建材部品について説明する。本発明の別の態様に係る建材部品は、本実施形態に係る溶接継手を備える。これにより、本実施形態に係る建材部品は、鋼材１１及び溶接ビード１２の両方において高い電着塗装性を有する。従って、本実施形態に係る建材部品は、鋼材１１及び溶接ビード１２の両方において、電着塗装後の耐食性（塗装後耐食性）に優れる。

建材部品の種類は特に限定されない。本実施形態に係る建材部品の例として、バルコニーが挙げられる。

表１に記載の化学成分を有する鋼材Ａ～Ｅ（板厚２．６ｍｍ）と、表２に記載の化学成分を有するソリッドワイヤａ～ｅ（直径１．２ｍｍ）とを、表３に記載の通り組み合わせて、種々の溶接継手を作製した。表１及び表２に開示された化学成分の残部は、鉄（Ｆｅ）及び不純物であった。溶接方法は、ガスシールドアーク溶接とした。溶接条件は以下の通りとした。

＜溶接条件＞
・溶接電流：２００Ａ
・溶接電圧：２２．０Ｖ
・溶接速度：８０ｃｍ／ｍｉｎ
・シールドガス種：Ａｒ－２０％ＣＯ_２
・シールドガス流量：２０ｌ／ｍｉｎ
・ワイヤ突出し長さ：１５ｍｍ
・継手形状：重ね隅肉（重ね代：１０ｍｍ）
・溶接モード：パルス

これにより得られた溶接継手１～１４において、塗装不良面積率を、以下の手順により調査した。まず、溶接継手を脱脂、及び化成処理した。次いで、膜厚が２０μｍとなるように電着塗装を行った。そして、電着塗装後の溶接ビード部を写真撮影し、その写真を画像解析することにより、溶接ビードの面積に対する電着塗装不良部の面積の比率を測定した。この比率を塗装不良面積率として表４に記載した。なお、溶接ビードの長さは１２０ｍｍとした。この溶接ビードから、溶接始端部（溶接ビードの、溶接開始側の端から１５ｍｍまでの領域）と終端部（溶接ビードの、溶接終了側の端から１５ｍｍまでの領域）とを除いた、長さ９０ｍｍの領域に対し、上述の測定を行った。電着塗装では、灰色の塗料を用いた。電着塗装不良部では黄褐色のスラグが露出するので、灰色の塗料を用いて電着塗装をすると、電着塗装不良部を容易に識別することができる。塗装不良面積率が５％以下の溶接継手を、電着塗装性に優れた溶接継手と判断した。

さらに、上述の手順で電着塗装された溶接継手における、溶接ビード９０ｍｍの間を１０カ所切断し、断面を研磨した。ＥＤＳ、ＳＰＭを用いて、導電性酸化物の有無、及びその面積率を調査した。調査の手順は、上述された通りとした。その結果、いずれの溶接継手の溶接スラグにおいても、１～４種類の相が確認された。ここで「相」とは、成分が一様な酸化物から構成される領域である。表４に、各溶接継手において確認された相の成分を記載した。なお、相に含まれる各元素の含有量の単位「ｍａｓｓ％」は、酸素を除いた相の全質量に対する各元素の質量の比率を示す。Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｒ、及びＣｒ以外の元素を含む相が散見されたが、これら元素以外の元素の含有量の記載は省略した。また、導電性酸化物の要件を満たす相に関しては、その面積率もあわせて表４に記載した。

溶接継手１～６においては、１相以上の導電性酸化物が含まれており、その合計面積率は２０％以上であった。そして、これら溶接継手１～６は、スラグ除去などの特段の処置をすることなく製造されたものであるが、電着塗装不良性が５％以下に抑制されていた。従って、これら溶接継手１～６は、生産効率が高く、且つ電着塗装性が高い溶接継手であるといえる。

一方、溶接継手７～１３においては、導電性酸化物が含まれず、溶接継手１４においては、導電性酸化物の面積率が２０％に満たなかった。そして、これら溶接継手の電着塗装性は、溶接継手１～６よりも顕著に劣った。

本発明によれば、生産効率が高く、且つ電着塗装性が高い溶接継手を提供することができる。本発明を例えば自動車部品や建材部品に適用すれば、低コストで高い耐食性を有する車体を製造することができる。従って、本発明は高い産業上の利用可能性を有する。

１ 溶接継手
１１ 鋼材
１２ 溶接ビード
１３ 溶接スラグ
１３１ 導電性酸化物相
１４ 電着塗膜

Claims (6)

1. 鋼材と、
   溶接ビードと、
   前記溶接ビードの表面に付着した溶接スラグと
   を備える溶接継手であって、
   前記溶接スラグが導電性酸化物相を含み、
   前記導電性酸化物相の、酸素を除いた化学成分は、前記酸素を除いた前記導電性酸化物相の全質量に対する質量％で、
   Ｓｉ：０～５％、
   Ｍｎ：０～６５％、
   Ｔｉ：０．３～１００％、
   Ａｌ：０～３０％、及び
   Ｆｅ：０～６５％
   を含有し、
   前記導電性酸化物相の、前記酸素を除いた前記化学成分は、式１及び式２を満たし、
   前記溶接スラグの断面における、前記導電性酸化物相の面積率が２０％以上である
   ことを特徴とする溶接継手。
   ３×Ｓｉ＋Ｍｎ／４－４×Ｔｉ＋Ａｌ／４＜０・・・式１
   Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｆｅ≧７０・・・式２
   ただし、前記式１及び前記式２におけるＳｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、及びＦｅは、前記酸素を除いた前記導電性酸化物相の前記全質量に対する質量％での、各元素の含有量を意味する。
2. 前記鋼材、前記溶接ビード、及び前記溶接スラグの表面に設けられた電着塗膜をさらに備える請求項１に記載の溶接継手。
3. 前記溶接スラグの前記断面における、前記導電性酸化物相の前記面積率が２５％以上である請求項１又は２に記載の溶接継手。
4. 前記導電性酸化物相の、前記酸素を除く前記化学成分が、さらに酸素を除いた前記導電性酸化物相の前記全質量に対する質量％でＺｒ：１０％以下（０を含む）、Ｃｒ：５％以下（０を含む）からなる群から選択される一種以上を含み、残部が不純物からなる
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の溶接継手。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の溶接継手を備えた自動車部品。
6. 請求項１～４のいずれか一項に記載の溶接継手を備えた建材部品。

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