JPS5993900A - 溶接性に優れた亜鉛メツキ鋼板 - 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】 本発明は溶接性に優れた亜鉛メッキ鋼板に関するもので
ある。

亜鉛メッキ鋼板は一般に溶融メッキ法又は電気メツキ法
などにより工業的に製造されているが。

溶接性が冷ｌＬ鋼板等に比べ劣る欠点がある。

亜鉛メッキ鋼板の溶接性不良（ｄ　＋周知のごとく鋼板
表面の亜鉛層が、溶接時の発熱により、溶接チップ（電
材・−）に溶解利殖、又はチップ先端が部分的に溶損し
たり、亜鉛との合金層を形成し通電特性を損なうことに
なり、溶接不良につながるものである。特に、亜鉛メッ
キ層のメッキ厚が大きくなる程この傾向が著しくなり、
溶接が困難となる問題がある。

本発明はこのような負ＩＬ点を有利に解決するためにな
されたものであり、その特徴とするところは亜鉛メッキ
後陽極的に電解酸化処理することにより、メッキ層表面
を改質した溶接性に優れた亜鉛メッキ鋼板に関するもの
である。

即ち亜鉛メッキ鋼、板は安価で１品質特性が、優れてい
ることから防錆品質ニーズの高まりにつれて、自動車、
家電、建材分野で多用され拡大の傾向にある。特に自動
車分野は防錆化、剛性化、軽量化の要求から、各種材質
系の亜鉛メッキ鋼板が。

大量に採用されており、増大の方向にある。

このため溶接性に対する品質要求が厳しく、多゛品種が
開発され１例えば表裏面でメッキ厚のことなる差厚亜鉛
メッキ鋼板、他■１を鉄面とする片面亜鉛メッキ鋼板、
又は加熱処理によりメッキ層全体をＦｅ−Ｚｎ合金層に
した合金化処理亜鉛メッキ鋼板（両面メッキ、又は片面
メッキ）活がある。

しかしながら使用部位、用途によっては、性能確保のた
め両面メッキの亜鉛メッキ鋼板が心太とされる」場合が
あり、更に品質上受なくとも片面は合金化処胛を施して
いない亜鉛メッキ鋼板（両面メッキ、片面メッキ〕が必
要とされる場合があるため、溶接性の劣化が問題となっ
ており、これらの用途では、溶接性に優れた亜鉛メッキ
鋼板が強く要求されている。

一方、使用部位の拡大につれて、一般の冷延鋼板にとど
まらず、高張力鋼板、超深絞り性鋼板、焼料硬化性鋼板
等、あるいは各種熱延鋼板に溶融メッキ法又は電気メツ
キ法により亜鉛メッキを施したメッキ製品が強く要求さ
れていることがら、溶接性が一層重視される動向にある
。

このような背景から、亜鉛メッキ鋼板の溶接性の向上と
安定性を確保するため１本発明は溶接性に優れた亜鉛メ
ッキ鋼板を提供するものである。

次に本発明を図面にもとづいて説明する。

第１図において、亜鉛メッキ鋼板１．２をラップし溶接
する場合、ラップ部に溶接チップ（電極）６．７を図示
の如く、接触配置し、チップ６．７間に通電してメッキ
鋼板１，２を点溶接するものである。

この場合亜鉛メッキ鋼板１．２は各々メッキ原板（鋼板
）５０表面に溶融メッキ法又は電気メツキ法によりメッ
キされた亜鉛メッキ層４．更にメッキ層の表面に陽極的
に電解酸化処理された酸化膜からなる表面改質層３から
なっている。本発明は溶融メッキ法又は電気メツキ法に
ょシ亜鉛メッキ後、陽電極酸化処理によりメッキ層表面
に改質層３を形成させることにより溶接性を飛躍的に向
上させ、維持することを見出したものである。

即ち一般の亜鉛メッキ鋼板の場合溶接時連続打点作業を
行なうと加熱により溶解されたメッキ層中の亜鉛４が電
極チップ６．７に付着又は反応してチップ６．７先端に
合金層を形成して１通電性を阻害すると同時にチップ６
、′７を溶損するためチップ６．７の寿命を著しく短命
にさせ、溶接性を低下させることになる。

そこで本発明者等が溶接時の連続打点性の向上のため種
々検討した結果、メッキ層４表面を陽極的に電解酸化処
理することにより１表面改質層（酸化膜）３を形成せし
めることにより、上記のととき１Ｊ、（１，点を解決す
ることを見出しだものである。

ここで云うメッキ層４とは溶融メッキ法又は電気メツキ
法により被覆された主として亜鉛からなるメッキ層を意
味し、もちろん溶融メッキの場合には鋼板素地とメッキ
層の界面に合金層を有する。

すなわち、亜鉛メッキ後、メッキ層４に陽極的に電解酸
化処理を施した場合、メッキ層表面に改質層３が形成さ
れるため、この改質層が溶接時電極チップ６．７と加熱
溶融したメッキ層４中の亜鉛との直接接触を抑制するた
め電極チップの相傷が軽減されることになり溶接時の連
続打点性が改善され向」ニするものと推定される。

このように亜鉛メッキ鋼板においてメッキ後陽極酸化処
理を施した場合、メッキ層表面に形成される表面改質層
３の構造は現時点では明確ではないが亜鉛の酸化物又は
含水酸化物を主体とする皮膜と考えられる。この表面改
質層３は電気電導度も小さく、かつ融点が高いことから
溶接適性範囲を低電流側に移行せしめる有利な効果を有
すると同時に電極チップ６．７への亜鉛の付着又は反応
を抑制せしめる効果を有するため、溶接性を格段に向上
せしめるものと考えられる。

上述の亜鉛メッキ鋼板の溶接例は５両面メッキ鋼板につ
いてであるが１片面と他面でメッキ層厚の異なる差厚亜
鉛メッキ鋼板への適用はもちろんのことであるが１例え
ば鋼板の片面に亜鉛メッキ。

他面に亜鉛−鉄の合金メッキを施した亜鉛メッキ鋼板に
おいても、更には他面を鉄面とする片面亜鉛メッキ鋼板
においても１片面の亜鉛メッキ層に陽極酸化処理を施し
表面改質層を形成せしめることにより溶接性を確実に向
上させることができる。

なお両面メッキの場合においても電極チップに直接々触
する側のメッキ面にのみ陽極酸化処理を施すことも有効
で、この場合片面処理のみであることから処理費用が軽
減できる利点がある。

次に前記のごとく、亜鉛メッキ層表面に表面改質層を形
成する方法としては電気メツキ法又は溶融メッキ法など
により鋼板に亜鉛メッキを施した後−金属塩類の一種又
は二種以上を含有する水溶液中において亜鉛メッキ鋼板
を陽極とし、適当な通電材料（例えば鉛、ステンレス、
ｐｔ、メッキ板など）を陰極として電解処理を施すこと
によシ溶接性に有利な表面改質層を容易に形成せしめる
ことができる。

なお電解液中の金属塩類としては、各種金属の炭酸類、
リン酸類、硝酸類、硫酸類、塩化物類。

ホウ酸類、水酸化物類などがあげられる。これら金属塩
類の一種又は二種以上を電導度を付力するために適当濃
度に調整すればよいが通常１〜］−〇〇り／を程度であ
る。この他塔の電導度、安定性寸だけ形成皮膜の均質性
を向上させるため添加剤を加えることは有効である。上
記のごとき金属塩類の他、各種有機酸、エチレングリコ
ール等の水溶性有機化合物等を含有させることもできる
。

９↓に′ＰＩｉ解液のＰＨとしては４〜１３が望ましい
。

ＰＨ４以下の場合は亜鉛メッキ層が、溶解し易いだめ陽
極酸化処理による表面改質層が有効に形成されにくい。

捷たＰＩ−１１３以上の強アルカリ中でも亜鉛メッキ層
が浴解し易いため好ましくない。

従ってＰＨ４〜１３の範囲であれば陽極酸化処理時の電
流が表面改質層の形成に有効に利用されるとともにメッ
キ表面に処理ムラなども生ずることなく均一美麗な皮膜
を形成することが可能である。

なお電解液の浴温は常温から８０℃の範囲が好ましく、
工業的には４０〜６０℃が望捷しい。なお比較的浴温か
高い場合には陽極酸化処理を施すことなく無電解のｉｔ
で、浸漬処理するのみでも溶接性を向上させる表面改質
層が得られるが、よｐイｉｆｆ実で安定した表面改質層
を形成するには陽極電解処理をすることが効果的である
。

一方陽極電解処理時の通電量（クーロン／　ｄｉ、）に
関してはＩＣ／ｄ？？Ｚ２以上が有利である。Ｉ　Ｇ／
ｄ＋ｎ’以下では陽極酸化処理を施しても溶接性を確実
に向上せしめる表面改質層が形成されにくい。通電量が
Ｉ　Ｃ／ｄ＋ｙ＋Ｆ以上であれば確実にしかも安定した
溶接性を確保できる効果がある。なお通電量の増加につ
れて表面改質層の生成量が増加するが。

５００　Ｃ／　ｄｍ’以上に通電することは、通電量の
割には溶接性の向上は認められないため経済的に好まし
くない。次に電流付加方法としては、直流の他交流、パ
ルス電流等を用いることができる。更に電流密度に関し
ては設備能力に応じて適当に選べばよいが電流密度が高
い程、より高ＰＨ浴を採用した方が表面改質層を有効に
形成せしめることができる傾向がある。一般には１　”
＝　１５０　Ａ／ｄ＋ｎＦの範囲の電流密度が選択でき
る。

一方、陽極的に電解酸化処理された表面改質層邦：寸１
％Ｉ解液の組成、ＰＨ，温度、電流密度１通電：Ｍ’ｌ
：などに依存して生成量が異なるが、前記条件範囲で電
１９イ処理されるが、確実にＯ，工ｉ／／Ｊ以上の表面
改質層を形成せし７めることかできる。表面改質層量が
Ｏ８］グ／フフ？　より少ないと溶接チップと亜鉛メッ
キ層との反応を充分抑制できないため、溶接性を向」ニ
させる効果が小さく利点がない。一方○吊ｉｔ’　／＋
＋？以上の表面改質層が形成されれば溶接性を格段に向
上せしめることができ、有利なものとなる。表面改質層
が多いほど溶接性を安定して確保できるものであるが、
一般には３ｆ／ｎ？以下で充分である。

以上陽極酸化処理条件につき詳ｉｌ＋に述べたが電解処
理後、水洗を行ない乾燥すればよいわけであるが、水洗
時ブラッシング又は高圧スプレー洗浄などを併用して電
解処理時の電解液やスラッジなどを効果的に除去するこ
とは防錆性、塗装性能などを確保するだめに有効である
。

なお本発明のメッキ層は溶融メッキ法、電気メツキ法な
どにより被覆された亜鉛を主体とするものであるが、耐
食性・塗装密着性・化成処理性などの向上を目的として
＋　Ｎｉ、　　Ｓｎ、　Ｏｒ、　Ｔｉ。

Ｍ＃＋　　　Ａｎ、　　　Ｐｂ、　　　Ｓｉ、　　　Ｍ
ｎ、　　　Ｆｅ、　　　Ｇｏ、　　　ＭＯ，ＯＬｌ　　
等を一種又は二種以上含有させて固溶１分散もしくはこ
れらの金属間化合物を形成せしめた亜鉛系合金メッキ鋼
板においても、もちろん有効に適用しうるものである。

更に２層メツギされた亜鉛系合金メッキ鋼板や多層メッ
キされたｒｕｉ鉛系鉛系合金上ツギ鋼板にも同様に有効
に適用しうるものである。

才だメッキ原板としては鋼板であるが特に規定するもの
ではない。更に０．０１　％　Ｃ以下の楡低炭素鋼板を
はじめこれら鋼（板）中にＣ，Ｓｉ　、　Ｔｉ。

Ｎｂ、Ｐ、　Ｃｒ、Ｍｎ、Ｏｕ、Ｎ、Ｍ等を一種又は二
種以上含有せしめたメッキ鋼板においても、有効に溶接
性を向」二せしめることができる。

メッキ原板の種類によっては著しく溶接性が低下するこ
とがある。あるいは防食性を向上させるためメッキ層厚
を太きくしだ場合などは溶接性の劣化が問題となるが、
このような場合においても本発明を通用ずれば、有効に
溶接性を向上ぜしめ。

溶接特性を確実に良好に維持することができる利点があ
る。

本発明を適用することによシテノプの取替期間を延長す
ることができ、溶接能率を向上すること・ができる。更
にチップの消耗が少なくなり、溶接コストを下げること
ができる等の優れた効果が得られる。なお本発明により
形成された亜鉛メツギ層表向の改質層は亜鉛メッキ鋼板
に要求されるその他の品質特性５例えば裸の耐食性、化
成処理性。

塗装耐食性、塗装密着性、加工適性などを劣化さぜない
ばかりかむしろ同等以上に組長できる特徴がちり、有利
なものである。とくに加工性においては、連続プレス成
形時に、しばしば発生する成形品の表面損傷に対して、
格段の効果が認められる。

一方９本発明を適用したのち１表面改質層に一般の表面
処理１例えば防錆油を塗布したり化成処理液（クロメー
ト処理、リン酸塩処理々ど）々とを塗布することなども
後処理として適用することはその性能を勅げるものでは
ない。

次に本発明の実施例を比較例とともに第１表にあげる。

注１　メッキ態様に示す他面合金化処理とは、溶融亜鉛
メッキにおいてメッキ浴からメッキ佑帯を引き上げ直後
、ガスワイピング法によりメッキ付着量を制御し、続い
て合金化炉へ導びき他面のみ５３０℃Ｘ　１０　ｓｅｃ
、の加熱を施し、他面のみ全メッキ層を鉄−亜鉛合金層
としたものである。

注２　メッキ原板に示すＡＰ、−キルドとＴｉ−３ＵＬ
Ｃとは第２表に鋼中化学成分を示す。

第２表 注３　酸化膜量はカンード還元法に基づいて以下の方法
で測定した。

Ｊ）サンプル面積：　　５　ｃｎＩ（ロウシール）２）
電解液　：　０．０５ＭＮａ２Ｂ４Ｏ７’　１０Ｈ２０
ｐＨ＝７６５（ｏＩＮＨｃｚにて調整）３）電流密度：
３０〜２００μＡ／ｃａ１４）対　極；白金 ５）参照電極：飽和カロメル電極 ６）酸化膜量の算出；電位の時間変化を記録し平衡電位
（約−１３５０ｍＶ）に達するまでに要した電気量から
ＺｎＯ換算 で算出した。

注４．溶接性は連続作業性試験を行ない、打点数にて評
価した。溶接条件は下記条件による。

１）加圧力　　２５０に、９ｆ ２）初期加圧時間　　　２２　Ｈｚ ３）通電時間　８　Ｈｚ ４）保持時間　　５　Ｈｚ ５）溶接電流　１３　ＫＡ ６）板　　厚　　　　　　０８期 ７）チップ先端径　　６５φ（円錐さい頭型）８）ナゲ
ツト径　　　３．６闘ｆ下限とする。

なお溶接時はメッキ鋼板の片面を上側、他面を下側とし
て２枚のメッキ鋼板を重ね合わせて連続打点試験に供し
た。

手続補正書 昭和５８年１０月ノ３日 特許庁長官　　若　杉　和　夫　　殿 １、事件の表示 昭和５７年特許願第２０４１１１、 発明の名称 溶接性に優れた亜鉛メッキ鋼板 ３補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　東京都千代田区大手町２丁目６番３号名称　
（６６５）新日本製鐵株式会社 代表者　　武　１）　　豊 ４、代　理　人　〒１０５電（５ｏ３）４ｓ７７住　所
　　東京都港区西新橋１−１２−１第１森ビル８階６補
正の対象　　明細書の発明の詳細な説明の欄７、補正の
内容 別紙の通り （１）　　明細書第１Ｏ頁下から３行目において。

「・・・・・る。」の次に次の文章を挿入する。

［これら合金メッキ層はＺｎを主体とするものはもちろ
んのこと、Ｚｎよりもその他の合金元素が多く含まれる
場合も１本発明の適用効果があ見Ｚｎ　　組成に依存し
ない。合金メッキに適用した場合に形成される表面改質
層には、　Ｚｎ以外にもこれら合金元素を含むと考えら
れ、メッキ層中成分元素からなる陽極酸化膜を形成して
いる′と推定される。」 （２）　　同第１５頁下−から６行において、「書礪（
１峡　１３ＫＡｊ　　とあるを。

ｒ　Ｉｎ　ｘ　１．３　（ＫＡ） （Ｉｎ−ナゲツト径３６φに達する下限電流（ＫＡ））
Ｊと訂正する。

（３）同第１３頁第１表を別紙のように訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 亜鉛メッキ鋼板の表面に電解酸化処理による酸化膜を形
   成ぜしめた溶接性に優れた亜鉛メッキ鋼板０