JPS6063394A - 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】 （産業上の利用分野） 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。

（従来技術） 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、溶接性が冷延
鋼板に比べ劣る欠点がある。

１１！、鉛メツキ鋼板の溶接性不良は、周知のごとく鋼
板表面の亜鉛層が、溶接時の発熱によシ、溶接チップ（
電極）に溶解付着、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ほどこの傾向
が著しくなる。一方、溶融メッキ法に比べ電気メツキ法
はメッキ層表面が、活性なため、薄メッキの割には溶接
が困難となる問題がある。

（発明の目的） 本発明はこのような難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
、メッキ層表面に不活性皮膜を形成せしめた溶接性に優
れた亜鉛メッキ鋼板に関するものである。ここで述べる
不活性皮膜とは溶接時、電極チップとメッキ層との熱的
相互拡散又は金属化合物生成反応全抑制する効果のある
皮膜を意味し、逆に、これらの反応を抑制しないか又は
促進する作用のある場合全活性皮膜と定義する。

即ち、亜鉛メッキ鋼板は安価で、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。

このため溶接性に対する品質要求が、厳しくなっており
、この種の用途に多品種が開発されている。例えば表裏
面でメッキ厚の異なる差厚メッキ鋼板、他面を鉄面とす
る片面亜鉛メッキ鋼板、あるいはメッキ後加熱処理によ
りメッキ層全体をＦｅ−Ｚｎｎ合金層上た合金化処理亜
鉛メッキ鋼板（両面メッキ、又は片面メッキ）等がある
。

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必要とされる場合があ
ること、更に品質上受なくとも片面は合金化処理を施し
ていないＬ１１！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ことから溶接性の劣化が
問題となっており、これらの要冷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、超深絞シ性鋼板、焼付硬化性鋼板
等、あるい（ｄ各種熱延鋼板に溶融メッキ法又は電気メ
ツキ法にょシ亜鉛メッキを施したメッキ製品が強く要求
されているが、これらの鋼板をメッキ用素材とする亜鉛
メッキ製品は、一般に溶接性が劣るため、溶接性の一層
の向上が望寸れている。

なお上記特殊、１２料に亜鉛メッキを施す場合、溶融メ
ッキ法に比較して電気メツキ法の方がメッキ密着性、材
質特性を確保する上で有利のため、電気メツキ法が多用
さカ、る。しかし電気メツキ法ではメッキ層表面が活性
なため溶接性に不利であり、溶接性向上が望１れている
。電気メツキ分野では通常の亜鉛メッキ以外に、塗装密
着性、塗装耐食性の向上を目的としてＺｎ−１’ｃ、　
Ｚｎ−Ｎｉ、　Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍ。

系などの合金メッキ製品の開発も行なわれているが溶接
性の面で未だ充分な性能が確保されていない／こめ、一
層の溶接性向上が望捷れている。

このよう々背景から、亜鉛メッキ１Ａｉｉｌ板および亜
鉛系合金メッキ鋼板の溶接性向上と安定性を確保するた
め、本発明は溶接性に没れた１１１Ｌ鉛メツキ鋼板を提
供するものである。

（発明の構成） 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ｔ、２ｙ、、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例えば薬剤により不活性化処理さ
れた表面改質層３からなっている。本発明は、溶融メッ
キ法または電気メツキ法により亜鉛メッキ後、薬剤をメ
ッキ層表面に塗布せしめて不活性化する方法で、表面改
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
が電極テップ６．７に付着又は反応してテップ６．７先
端に合金層を形成して、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
短命にさせると同時に正常なナゲツト形成を損なうこと
になり、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の表面に薬剤処理により表
面改質層３を形成せしめることにより、上記の如き難点
を有利に解決することを見出したものである。

ここで云うメッキ層４とは溶融メッキ法又は電気メッキ
法により被覆された主として亜鉛からなるメッキ層（亜
鉛系合金メッキを含む）を意味しており、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。

本発明による陪接１生向上のメカニズムについてに明確
ではないが、薬剤処理により形成された表面改質層３ｒ
ｒｉ電気伝導度がＩ」・塾いため溶接時の発熱反応を促
進すると同時に溶接１１１１　メッキ層中金属と溶接チ
ップとの直接接触を抑制するバリア一層としての効果を
有するためと考えられる。すなわち表面改質層３の上記
効果は、ナゲツト形成限界電流を低電流側に移行させる
と同時にチップ溶着電流を高電流側に移行させる効果を
有するため溶接適正電流範囲を拡大することになり溶接
作業性を向上させることになる。一方チツブの損耗速度
を低下させると同時にチップの損耗を均一化する効果を
有するため、電極寿命が向上する上に、溶接時の発熱が
安定して確保されるため連続打点性が向上すると考えら
れる。

更に言及すると、発明者等の知見によると連続打点性を
向上させるには適正電流範囲が大きいこと、かつ、′電
極チップの損耗が先☆；１１１面において均一に進行す
ることが前提と々る。

すなわち、通常の亜鉛メッキ鋼板は冷延鋼板に比べてナ
ゲツト形成し難くかつ、メッキ鋼板とチップとの溶着も
起こり易いことから適正′「に流範囲が狭い。従ってチ
ップの損耗によりテッグ先端径が増大すると、相対的に
電流密度が低下するためチップ直下の鋼板＞Ｘｌｌｉ分
の発熱が不充分となる。このためナゲツト形成可能な温
度に到達しないため、ナゲツト形成しないか、又は、不
充分となるため、正常な溶接が不可能となシ、この時点
で連続打点作業は停止することになる。

従ってチップ先端の損耗を極力抑制すると同時に適正電
流範囲を拡大すること、特て適正電流範囲の下限すなわ
ち、ナゲツト形成のための下限電流を低電流側に移行せ
しめることが有効である。

一方、チップ先端の損耗状態も重要で、先端面において
部分的に溶損、欠落することは溶接性を劣化させやすい
／こめ、電極チップの先端面の損耗が均一に進行するこ
とが〃（後件を確保する上で重要であることを見い出し
／こ。

また、打点数の増加に伴ない、チップの損耗が進行する
わけであるが先端面の損耗が先端面で均一に、（（行す
るか、あるいは細い網目状のクラックが生成する場合、
１ブこは先☆：ｉ１″１面の外周辺ｉ品分が先１イして
世４・ｔシてゆく場合（外欠型）には比較的溶接性の劣
化は小さいことを確認し／ζ。

それに比べて、チップ先端面の中央部が先行して損耗し
てゆく場合（向火型）には溶接性の劣化が竹に著しくな
る。

以上述べた知見に基づいて、亜鉛メッキ鋼板の溶接性の
向上技術につき、種々検討した結果、メッキ層表面を改
質し、溶接反応に対する不活性皮膜を形成せしめること
が効果的であることを見い出した。

すなわち不活性皮膜に必要々役割は、第１に溶接熱の発
生および伝達を損なわないこと、第２にナゲツト形成下
限電流を極力低電流側にシフトせしめること、第３に適
正電流範囲の上限、すなわち溶着電流値を高電流側にシ
フトせしめること、第４に、チップ先端の損耗進行を均
一化し、向火型の損耗進行を抑制することである。

従って不活性皮膜に必要な性質は、第１に適当な電気抵
抗を崩して、発熱を促進することによりナゲツト形成を
有利にすること、第２に適度の熱的安定性もあって溶接
時、′電極チップとメッキ層との直接々触を抑制するバ
リアー効果全治すること、 第３に連続打点時、電極チップの先端に付着したり、打
点数の増加とともに堆積したりして、通電特性を損なう
性質のないこと、 第４に、電極チップと反応しないか、または反応しても
チップの溶損を促進した９、内入型損耗を生起させない
こと、などである。

我々は上述の如き特性ｆ：崩する不活性皮膜の形成のた
め広範な薬剤につき種々研究した結果、限定された例え
ば後述のごとき、薬剤処理により本発明の目的を有利に
達成する不活性皮膜の形成が可能であることを見い出し
た。薬剤処理によるメッキ層表面の改質を通じて溶接性
に優れた亜鉛メッキ鋼板を発明した。本皮膜の形成条件
については更に後述する。前述の亜鉛メッキ鋼板の溶接
例は、両面メッキ鋼板についてであるが、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、例えば銅板の片面に曲鉛メッキ、
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＆ｆ
ｉｆｌ板においても、各々の亜鉛メッキｇｌｔＮＩ板の
メッキ層表面に例えば薬剤処理により、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せしめるこ
とができる。

なお両面メッキの場合においては、電極チップ。

に直接々触する側のメッキ面にのみ薬剤処理を施すこと
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。

前記の如く、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
シ鋼板に亜鉛メッキ又は亜鉛系合金メッキを施した後、
金属塩類の一種又は二種以上を含有する水溶液を塗布し
てから、必要に応じて水洗した後、乾燥することにより
、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、塗布する薬剤として、広範な無機塩類につき検討
した結果Ｔｉ、　Ａｌ、　Ｎｉ、　Ｆｅ、　Ｓｉ、　Ｍ
ｎ、　Ｃｏ。

Ｗ、　Ｍｏ、　Ｃａ、　Ｂ、　Ｂｅ、　Ｚｎ　の各元素
からなる無機塩類が効果的で、上述元素の中から一種又
は二種以上の元素からなる炭酸類、リン酸類、ホウ酸類
、硝酸類、硫酸類、塩化物類、水酸化物類、酸化物類（
以下金属塩類と総称）などが効果的であることを見い出
した。

上記各元素に関する各種金属塩類の中から一種又は二種
以上を含有する水溶液又はコロイド状溶液、もしくはス
ラリー状分散溶液としてメッキ層表面に塗布すれば、前
述の不活性皮膜としての効果を発揮する。

塗布量としては１〜５００　ｍ９７ｍ　の範囲で溶接性
向上効果が認められる。５００　Ｍｇ／＋１２以上では
塗布量の割には溶接性の向上効果が小さいため、経済的
に損失が大きく、その上に加工性、塗装性などで劣化が
みられるため好ましくない。一方、１ｍｇ／ＩＩＣ以下
でも向上効果が認められるが向上程度および溶接安定性
が劣る不利がある。

更に言えば、これらの金属塩類の中でも、ナゲツト内に
混入した時にナゲツトの硬さを高めすぎてナゲツトの脆
化奮起す危険性のあるＮｉ、　Ｍｎ、　Ｂ。

１昆等望捷しくはない、、またＣ　ｏ　、　Ｗ、　Ｍｏ
等の塩類はコスト的に高い。また、電流によって高温に
加熱された時に鋼中に混入しにくくまた電極との反応が
少ない元素としては、Ｔｉ、　Ａｊ？、　Ｓｉ、　Ｃａ
等が熱的安定性の面からより好ましい。

一方硝酸類、硫酸類、塩化物類は、鋼板の切口等には腐
食面を形成することがあり、ホウ酸類は熱分解によって
生じたＢが鋼中に混入す“るとナゲツトの脆化を促進す
る危険性がある。従って炭酸類、リン酸類、水酸化物類
、酸化物類がより好ましいのである。特に自動車用鋼板
ではリン酸塩処理を塗装下地処理として行々う場合がほ
とんどであシ、それとの適合性を考えれば、リン酸類が
最も望ましいことを見い出した。特に後述の実施例でも
上げたＴ１やＡｄ、　Ｃａのリン酸化物は電極との反応
も少なく優れている。なお　７ｎ又は１・ｅ系の金属塩
類も有効で、薬剤が比較的安価であること、自動車用途
に必要な表面品質特性を劣化させない等の利点がある。

前記薬剤をメッキ層表面に塗布する方法としては従来知
られた方法でよく、例えば浸漬法、スプレー法、ロール
絞り法などがあげられる。寸だ塗布量の調整方法として
はガスワイピング法、ロール絞り法、スプレー法などが
あげられる。また処理浴濃度は上記塗布量の確保できる
適当な濃度であればよく、また皮膜を形成する方法とし
て、反応型、吸着型、塗布型のいずれでもよく、メッキ
鋼板の用途に応じて適宜選択すればよい。従って浴、の
ｐＨ、温度は上記選択した皮膜の形成方法に応じて決定
すればよい。その他、処理浴の粘度浴の安定性または改
質層皮膜の均質性を向上させるため各種添加剤や界面活
性剤を加えることは有効である。

以上薬剤処理によるメッキ層表面への改質層形成方法に
つき詳細に述べたが、塗布後、そのま捷乾燥するか、必
要に応じて水洗を行ない乾燥すればよい。水洗時、ブラ
ッシング又は高圧スプレーθじ浄などを併用して、メッ
キ層表面の処Ｊｊｐ液やスフツジなど全効果的に洗浄除
去することは防錆性、メッキ外観、塗装性能などを確保
するために有効である。なお乾燥温度については水分の
蒸発除去全達成できればよく特に限定はしないが、特に
塗装１」型皮膜の」７ｕ合は、乾燥＋！ｉＡ度を１００
〜４５０°Ｃの範囲で行ない加熱処理による皮膜の焼料
は処理も有効である。

なお本発明の不活性皮膜を形成する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、　Ｃｒ、　Ｔｉ、　Ｍｇ、　Ａｌ、　Ｐｂ、　Ｓ
ｉ、　Ｆｃ、　Ｃｏ、　Ｍｏ、　Ｃｕ等を一種又は二種
以上含有させて、同容、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層メッキされた亜鉛系合金メッキ鋼板や多層メッ
キされた亜鉛系合金メッキ鋼板などにも同様に有効に適
用しうるものである。

また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Ｃ：０．０１％以下の極低炭素鋼板をは
じめこれら鋼板中にＣ，Ｓｉ、　’Ｉ’ｉ、　Ｎｂ。

Ｐ、　Ｃｒ、　Ｍｎ、　Ｃｕ、　Ｎ、　Ａｌｔ等ヲ一種
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
溶接性を向上せしめることができる１、 （発明の効果） 上記素材において成分系によっては著しく溶接性が低下
することが認められ、更に防食性を向上させるためにメ
ッキ層厚を大きくした場合などは溶ｉ妾性の劣化が問題
となるが、このような場合においても本発明を適用すれ
ば、有効に溶接性を向上せしめ、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りチップの取替期間を延長す
ることができるとともに、連続打点数の向」ハ溶接品質
の向上など溶接性を確実に改善できる効果がある。その
他、メッキ層表層が改質層により不活性化することによ
ってプレス加工時の型がじり性が、一段と改イｔ１され
る効果や、異物の表面４７１着性が少なくなる効果もあ
る。

（実施例） 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　メッキ態様において示す、他面（対両面）合金化
処理とは、溶融亜鉛メツキラインにおいて、メッキ浴か
らメッキ鋼帯を引き上げ直後、ガスワイピング洗上より
メッキ伺着量を制御し、続いて合金化炉へ導ひき他面の
み（又は両面）ｔ５３０°ＣＸ　１０　ｓｅｃの加熱ヲ
施し、他面のみ（又は両面）の全メッキ層を鉄−１１１
１鉛合金層（約１０％Ｆｅ）としたものである。

一方、合金メッキとは電気メツキラインにおいて硫酸系
のメッキ浴を使用し１３°Ａｌｄｎ２の電流密度で鉄−
亜鉛合金メッキ層を電析したものである。

注２．　メッキ原板て示すＡｄ−キルトとＴｉ　−８Ｕ
ＬＣとは第２表に示す鋼中化学成分からなるＷｊ板を示
す。

第２表 注３゜処理液の塗布方法は所定の処理浴に浸漬（５ｓｅ
ｃ間）後、ガスワイピング法により塗布量を調整したの
ち、熱風乾燥機により乾燥した。

なお実施例９は処理液を５秒間スプレー塗布後、スプレ
ー水洗した後、乾燥した。

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。溶接条件は下記による。

■）加圧力　２ｓＯＫｇｆ ２）初期加圧時間　２２１１ｚ ３）通電時間　８ｌ−ＩＺ ４）保持時間　５１１７゜ ５）溶接電流　１　ｎ　Ｘ　］、、　３　（ＫＡ　）（
１「１−ナゲツト径３６φを形成する下限′市原（ＫＡ
）） ６）板厚　Ｑ、３１ｍ ７）チップ先が１．１径　５７鏝（円≦；１１ニさい類
型）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■１１′ｉＩ板を重ね合わせて連続
打点試験に供した。

連続打点数はナゲツト径３．５　ｍｍを下限として終点
判定した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一例を示す説明図である。 １．２・・・亜鉛メッキ鋼板 ３・・・薬剤処理された表面改質層（不活性皮膜）４・
・・亜鉛メッキ層 ５・・・メッキ原板 ６・・・溶接電極（チップ） 手続補正書 昭和５８年１０月７７日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 ■、事件の表示 昭和５８年特許願第７’？０ｒ７２号 ２、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　置　（５０３）４．８７７
住　所　東京都港区西新橋１−１２−１第１森ビル８階
（１）　明細書第１８頁１ｏ行において、「１３°Ａノ
ｄｎ２Ｊとあるを 「１３０Ａ／ｄ１ｎ２」と訂正する。 （２）第１７貞第１表を 別紙のように訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 亜鉛系連続被覆層表面に不活性皮膜を形成せしめた、溶
   接性に優れた亜鉛メッキ鋼板。