JP2005297054A

JP2005297054A - プロジェクション溶接方法及びプロジェクション溶接継手並びにプロジェクション溶接構造体

Info

Publication number: JP2005297054A
Application number: JP2004121041A
Authority: JP
Inventors: Masato Nakazawa; 眞人仲澤; Yoshitaka Sugita; 佳隆杉田; Yoichiro Mori; 陽一郎森
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2004-04-16
Filing date: 2004-04-16
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】本発明は、後処理皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板を、爆飛なく、しかも充分な接合強度で安定的にプロジェクション溶接する方法、及び、プロジェクション溶接継手並びに溶接構造体を提供する。
【解決手段】後処理皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板をプロジェクション溶接する方法であって、所定溶接電流Ｉを通電するに当って、通電直後の０〜０．５サイクルの間の平均実測電流値Ｉ_L及び０．５〜１サイクルの間の平均実測電流値Ｉ_Hが下記条件を満足することを特徴とするプロジェクション溶接方法、及び、これにより得られるプロジェクション溶接継手並びに構造体である。
０．７×Ｉ＜Ｉ_L
Ｉ_H＜１．４×Ｉ
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼板の上に犠牲防食能を有する亜鉛系めっきを施し、さらにめっきの上に一次防錆能を有する後処理皮膜を付与した鋼板を、プロジェクション溶接する方法に関するものである。また、本発明は、後処理皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板をプロジェクション溶接してなる溶接継手並びに溶接構造体に関するものである。

鋼板に亜鉛、亜鉛合金等をめっきした亜鉛系めっき鋼板を抵抗溶接する場合、亜鉛が溶接熱により急激に揮散され、いわゆる爆飛が起こる場合があり、充分な接合強度が得られない上、めっき損傷部を補修する必要があり、問題である。そこで、溶接部のめっき損傷が比較的少ない溶接方法として、プロジェクション溶接が採用されている。めっき損傷を軽微にするには、溶接電流を下げれば良いが、それでは充分な接合強度が得られない。プロジェクション溶接によって必要とする溶接強度を持ち、しかも亜鉛めっき層の破壊がない溶接部を形成するために、プロジェクション形状の改良が有効であることが、特開平４−２７００７６号公報（特許文献１）や特開平１１−７６４号公報（特許文献２）等に開示されている。

一方、亜鉛系めっき鋼板は、一次防錆の観点から、めっきの上にさらに後処理皮膜を有するものが広く用いられるようになってきている。しかも、近年の環境対応への関心の高まりから、従来のクロメート処理皮膜のみならず、クロメートを含有しない後処理皮膜の適用も進みつつある。これらの後処理皮膜はいずれも、亜鉛めっき表面の接触抵抗を多少なりとも上昇させる傾向にあり、これをプロジェクション溶接することは、従来にも増して困難となってきている。

表面抵抗の高い鋼板に対するプロジェクション溶接方法としては、特開平５−４２３７４号公報（特許文献３）及び特開平６−２４６４６３号公報（特許文献４）等に開示がある。特許文献３には、樹脂コート鋼板のプロジェクション溶接方法として、一方の鋼板に穴をあけ、この中に先端にプロジェクションを有する駒を入れることによりプロジェクション溶接する方法が開示されている。特許文献４には、１対の鋼板の間に樹脂層を有する樹脂複合鋼板に対して、プロジェクションを有する部位と反対側に金属製当て部材を当てて溶接する方法が開示されている。

一方、亜鉛めっき鋼板等の被覆鋼板において、溶接時の通電を二段階以上に分けることで、安定した溶接を行う技術もあり、特開昭５３−１０８０４９号公報（特許文献５）、特開昭６３−１７７９７７号公報（特許文献６）、特開平４−１２７９７２号公報（特許文献７）、および特開２０００２−９６１７８号公報（特許文献８）にその例が見られる。特許文献５は、亜鉛めっき鋼板の抵抗溶接において、本通電に先立って、短いサイクルの予備通電を行うことによりめっき層を加熱軟化し、すでに加えられている加圧力によりこれを圧潰して、本通電を円滑に行うという基本的な考え方を開示するものである。特許文献６〜８は、スポット溶接やプロジェクション溶接における、予備通電、本通電の具体的な通電パターンを開示するものである。また、特開昭５５−３６０３５号公報（特許文献９）には、溶接開始時に動作遅れ無く、直ちに所定電圧で給電可能な電圧補償方式による通電法が開示されている。

特開平４−２７００７６号公報特開平１１−７６４号公報特開平５−４２３７４号公報特開平６−２４６４６３号公報特開昭５３−１０８０４９号公報特開昭６３−１７７９７７号公報特開平４−１２７９７２号公報特開２０００２−９６１７８号公報特開昭５５−３６０３５号公報

しかしながら、従来技術はいずれも、後処理皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板を爆飛なく、かつ充分な接合強度で安定的にプロジェクション溶接する方法としては不十分である。特許文献１や特許文献２の方法は、亜鉛めっき鋼板そのものには有効であるが、後処理皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板に用いると、爆飛なく高い接合強度を得ることができない。また、特許文献３及び特許文献４の方法は、煩雑であり、高い生産性が期待できない。

特許文献５には、後処理皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板のプロジェクション溶接に適した具体的開示が無い。特許文献６は、ミリ秒単位での通電制御を必要とし汎用的でなく、また、用途としても絶縁抵抗の極めて高いりん酸塩処理材が例示されているのみである。特許文献７、８は、通電パターンの開示はあるものの、爆飛の有無との関係が明らかでない。特許文献９は、電圧補償回路の原理を開示してはいるが、本目的での利用可否及び方法が不明である。

本発明は、これらの課題を解決し、後処理皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板を爆飛なく、かつ充分な接合強度で、しかも高い生産性をもってプロジェクション溶接する方法を提供するものである。また、本発明は、めっき損傷がなくかつ高い接合強度を持った、後処理皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板を有するプロジェクション溶接継手及びプロジェクション溶接構造体を提供するものである。

本発明者らは、上記課題を解決すべく、プロジェクション溶接の初期過程と爆飛との関係を詳細に検討した。なお、ここでは通常使用されている定電流制御方式を用い、また、溶接電流Ｉとしては、同等の寸法、形状の冷延鋼板において充分な接合強度が得られる電流値を選んだ。検討の結果、後処理皮膜による表面抵抗の影響により、通電初期の０〜０．５サイクルまでの間にはＩより低い電流値Ｉ_Lが流れ、これに続く通電開始後０．５〜１サイクルの間には初期電流の不足を補償するためにＩに対して過剰な電流Ｉ_Hが流れて、１サイクル以降はサイクル毎の平均値としてほぼ設定値Ｉに相当する溶接電流が流れることが判った。ここで、Ｉ_Hが溶接電流Ｉの１．４倍を越えると亜鉛めっきの爆飛が発生すること、そしてＩ_Lが溶接電流Ｉの０．７倍を下回らないように制御すれば、Ｉ_Hが設定電流値Ｉの１．４倍を越えず、亜鉛めっきの爆飛を抑制できることを見出した。

電流値Ｉ_LがＩの０．７倍を下回らないためには、通電初期のみに限定して、特許文献９に見られる電圧補償方式を適用する方法があることが判った。もしくは、Ｉ通電するのに先立って、Ｉよりも低い電流Ｉ₀を予備通電して、後処理皮膜を亜鉛めっきの表層ごと熱的に破壊した後、引き続き所定の設定電流を通電する、いわゆる二段通電方式が有効であることを明らかにした。さらに、このようにして得られた溶接部が特徴的な断面形状を有することを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明は、以下の（１）〜（７）を要旨とする。
（１）後処理皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板をプロジェクション溶接する方法であって、所定溶接電流Ｉを通電するに当って、通電直後の０〜０．５サイクルの間の平均実測電流値Ｉ_L及び０．５〜１サイクルの間の平均実測電流値Ｉ_Hが下記条件を満足することを特徴とするプロジェクション溶接方法。
０．７×Ｉ＜Ｉ_L
Ｉ_H＜１．４×Ｉ

（２）所定溶接電流Ｉを通電するのに先立って、該溶接電流よりも低い電流Ｉ₀を予備通電し、本通電への移行直後の０〜０．５サイクルの間の平均実測電流値Ｉ_L及び０．５〜１サイクルの間の平均実測電流値Ｉ_Hが下記条件を満足することを特徴とする前記（１）記載のプロジェクション溶接方法。
０．７×Ｉ＜Ｉ_L
Ｉ_H＜１．４×Ｉ

（３）本通電の所定溶接電流値Ｉが、プロジェクション１点当りの平均値として、６ｋＡ以上、１０ｋＡ以下であることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のプロジェクション溶接方法。
（４）予備通電の電流値Ｉ₀が、プロジェクション１点当りの平均値として２ｋＡ超、６ｋＡ未満の範囲内から、後処理皮膜に応じて決定されることを特徴とする請求項２記載のプロジェクション溶接方法。

（５）予備通電の通電時間が、２サイクル以上、１５サイクル以下であることを特徴とする前記（２）又は（４）に記載のプロジェクション溶接方法。
（６）後処理皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板を加工、プロジェクション溶接してなる継手であって、プロジェクション溶接部の中心断面において、溶接完了後の熱影響部の長さＬが、プロジェクションのつぶれにより生じた接合部の凸部の長さＤに対して、下記条件を満足することを特徴とするプロジェクション溶接継手。
１．５＜Ｌ／Ｄ＜４

（７）後処理皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板を加工、プロジェクション溶接してなる部位を有する構造体であって、プロジェクション溶接部の中心断面において、溶接完了後の熱影響部の長さをＬ、プロジェクションのつぶれにより生じた接合部の凸部の長さをＤとしたとき、全プロジェクション溶接点の内、半分以上が下記条件を満足することを特徴とするプロジェクション溶接構造体。
１．５＜Ｌ／Ｄ＜４

本発明により、従来技術ではプロジェクション溶接が困難であった後処理皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板を、爆飛なく、かつ充分な接合強度で安定的かつ高い生産性でプロジェクション溶接することが可能となる。また、爆飛による亜鉛めっきの損傷が無いことから接合部の耐食性に優れ、かつ、接合強度にも優れたプロジェクション溶接継手及び溶接構造体を提供することができる。

以下、本発明を詳述する。
まず、前記（１）は、本発明の基本的な考え方を規定するものである。定電流制御方式を用い、かつ、冷延鋼板において充分な接合強度が得られる所定溶接電流値Ｉを選んで、後処理皮膜を有する亜鉛めっき鋼板のプロジェクション溶接を行った場合、後処理皮膜による接触抵抗の影響により通電初期の０〜０．５サイクルまでの間には所定溶接電流Ｉより低い電流Ｉ_Lが流れ、これに続く通電開始後０．５〜１サイクルの間には電流Ｉ_Lの不足を補償するために所定溶接電流Ｉに対して過剰な電流Ｉ_Hが流れる。

爆飛を防ぐにはＩ_Hが所定溶接電流Ｉの１．４倍を越えない必要がある。Ｉ_HがＩの１．４倍を越えると、その時点で爆飛が発生する。なお、ここで言う所定溶接電流Ｉとは、溶接開始後１サイクル以降の電流値の半サイクルもしくは１サイクル毎の平均値を全溶接時間について、さらに平均化したものである。また、溶接電流の設定値を半サイクルもしくは１サイクル毎にモニターして制御する方式の溶接機においては、溶接電流Ｉとして、設定電流値そのものを用いても良い。Ｉ_Hが所定溶接電流Ｉの１．４倍を越えないためには、Ｉ_Lが所定溶接電流Ｉの０．７倍を下回らないことが必要である。これを実現する方法としては、例えば、通電初期のみに限定して、特許文献９に見られる電圧補償方式を適用する方法がある。

前記（２）は、Ｉ_Lが所定溶接電流Ｉの０．７倍を下回らないための別の方法として、溶接電流Ｉを通電するのに先立って、これよりも低い電流Ｉ₀を予備通電して、後処理皮膜を亜鉛めっきの表層ごと熱的に破壊した後、引き続き所定の溶接電流Ｉを通電する、いわゆる二段通電方式を規定したものである。予備通電の条件を適切に設定することにより、本通電への移行直後の０〜０．５サイクルの間の平均実測電流値Ｉ_Lが所定溶接電流Ｉの０．７倍を下回らず、この結果、本通電への移行後０．５〜１サイクルの間の平均実測電流値Ｉ_Hが所定溶接電流Ｉの１．４倍を越えずに、爆飛を防ぐことができる。予備通電の適正条件については（４）、（５）で規定する。

なお、ここで言う二段通電とは、設定電流値より低い電流での予備通電と、設定電流による本通電との二段階での通電方式を意味している。ここで、予備通電、本通電とも電流、溶接時間の１通りづつの組み合わせを適用すれば十分であるが、それぞれ２通り以上の組み合わせであっても差し支えない。例えば、予備通電が２段階、本通電が２段階であっても良い。また、各通電の間に休止時間を設けても良い。例えば、予備通電と本通電との間に１〜１０サイクル程度の休止時間があってもよい。

前記（３）は、本通電の所定溶接電流Ｉの適正範囲を規定したものである。プロジェクション１点当りの電流値が６ｋＡ以下では接合強度が不十分であり、一方、プロジェクション１点当りの電流値が１０ｋＡ超になると、前記（１）、（２）の方法をもってしても、爆飛を防ぐことが困難となる恐れがある。

前記（４）は、予備通電の電流Ｉ₀の決定方法である。電流Ｉ₀の適正値は、後処理皮膜の種類に応じて決定されるべきものである。より具体的には、後処理皮膜の表面抵抗を考慮しつつ、実際に電流Ｉ₀を変化させながら、電流値Ｉ_Lと電流値Ｉ_Hを測定し、前記（２）の条件を満足するように決定されるべきものである。したがって、電流Ｉ₀の適正値は、後処理皮膜の種類や厚みによって異なるが、目安としては、プロジェクション１点当りの平均値として２ｋＡ超、６ｋＡ未満の範囲内から選択されることが好ましい。プロジェクション１点当りの電流値が２ｋＡ以下では、予備通電としての効果が不十分であり、本通電で前記（２）の条件が満足されずに爆飛が発生し、一方、プロジェクション１点当りの電流値が６ｋＡ以上になると、予備通電としては電流が過大であり、予備通電の段階で爆飛が発生する恐れが高まる。

前記（５）は、予備通電の溶接時間の適正範囲を規定したものである。溶接時間が２サイクル未満では、予備通電としての効果が不十分であり、本通電で爆飛が発生し易くなる。溶接時間が１５サイクル以上では効果が飽和し、場合によってはむしろ接合強度が低下する恐れがある。

前記（６）は、前記（１）〜（５）の方法に従って、後処理皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板をプロジェクション溶接することで得られる、溶接継手の断面形状を規定したものである。溶接完了後の熱影響部の長さＬ及びプロジェクションのつぶれにより生じた接合部の凸部の長さＤの測り方は、図１及び図２の断面写真に示す通りである。ここで、断面が溶接部中心断面（プロジェクションの中心点を含み、周囲の平坦部に垂直な断面）となるように切断、研磨することが重要である。中心断面からずれると、Ｌ及びＤの測定が不正確になる。中心断面であるかどうかは、プロジェクションによる凸部と周囲の平坦部との位置関係を、接合ままのものと比較することで判別可能である。即ち、平坦部に対して凸部が低すぎると、中心から外れている可能性が高い。また、熱影響部を可視化するためには、ナイタール等によるエッジングが有効である。

爆飛がなく接合された溶接断面は、接合部に図１や図２の写真で判別できるような隙間が無いことは言うまでも無い。さらに、充分な継手強度を有するためには、プロジェクションによる凸部長さＤに対する熱影響部長さＬが、１．５＜Ｌ／Ｄ＜４を満足することが必要である。Ｌ／Ｄが１．５より小さいと、ナゲットが小さく接合強度が低い。また、Ｌ／Ｄが４より大きいと、熱影響の及ぶ範囲が広すぎて、接合時の電流密度が低くなるため、やはり接合強度は低い。

前記（７）は、後処理皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板を加工、プロジェクション溶接してなる部位を有する構造体であって、全プロジェクション溶接点の内、少なくとも半分以上が１．５＜Ｌ／Ｄ＜４を満足するプロジェクション溶接構造体である。このような構造体は、亜鉛めっきの爆飛が無いため溶接部の耐食性の問題が無く、かつ接合強度が充分高い。プロジェクション溶接は、自動車部品や家電部品に多用されており、前記（７）の具体例としては、ウインドーレギュレーター（図３）やモーター用ファン等を例示できる。

なお、ここで言うプロジェクション溶接構造体は、プロジェクション溶接点が１点以上、何点あってもよく、また、溶接部に後処理皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板を１枚以上含んでいれば、何枚重ねの溶接構造であってもよく、かつその他の材料を接合部に含んでいてもよい。例えば、鋼材へ後処理皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板をプロジェクション溶接したようなものであってもよい。

本発明が適用可能な亜鉛系めっき鋼板としては、電気めっき、溶融めっき、蒸着めっき、無電解めっき等の方法により作製された純亜鉛めっき鋼板、亜鉛とニッケル、鉄、アルミニウム、クロム、チタン、マグネシウム、マンガン、コバルト、錫、鉛、シリコン等の１種又は２種以上の元素との合金めっき鋼板、さらに、これらのめっき層に他の元素、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア等の無機物、又は有機化合物の１種又は２種以上を意図的にもしくは不純物として不可避的に含有するめっき鋼板、さらには、上述の２種類以上のめっきを複層有するめっき鋼板等がある。めっき付着量も、実用されている範囲のものであれば特に限定せず、数ｇ／ｍ²の低付着量のものでも、１００ｇ／ｍ²超の高付着量のものであってもよい。

亜鉛系めっき鋼板の後処理皮膜としては、めっきに一次防錆性を付与するものであれば、特に限定されない。例えば、クロメートを含有する皮膜として、無水クロム酸の水溶液に微量の硫酸を添加した後、電解処理することで形成される電解型クロメート皮膜や、部分還元クロム酸の水溶液にシリカ、アルミナ等の無機微粒子、りん酸、硝酸等の鉱酸及びその化合物、アクリル系樹脂等の酸性樹脂、Ｃｏ、Ｎｉ等の金属イオン等から選ばれる添加物の内１種又は２種以上を添加した後、亜鉛系めっき鋼板に塗布、乾燥して得られる塗布型クロメート皮膜等が挙げられる。

また、クロメートを含有しない有機系皮膜としては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂等の内のいずれか、もしくは２つ以上を複合して用いた皮膜であって、これらに、シリカ、アルミナ等の無機微粒子、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤等のカップリング剤、タンニン酸、フィチン酸等の有機インヒビター等の内１種又は２種以上を添加した皮膜が例示できる。

さらに、クロメートを含有しない無機系皮膜として、バナジウム、チタン、セリウム等の金属を含有する化合物、特にこれらの酸素酸化合物やフッ化物、シリカ、アルミナ等の無機微粒子、りん酸、硝酸等の鉱酸及びその化合物、リチウム、ナトリウム、カルシウム等のシリケート、次亜りん酸ソーダ等の無機インヒビター等の内１種又は２種以上を含有する皮膜が例示できる。

また、単層のもののみならず、上記のうちの２つ以上からなる複層構造を有する後処理皮膜であってもよい。例えば、下地処理層として無機系非クロメート皮膜、上層として有機系非クロメート皮膜を有するもの等がその例である。ただし、後処理皮膜の全膜厚が２μｍを越えると、表面抵抗が過度に高くなり、本発明をもってしても爆飛なくプロジェクション溶接することが困難となる。より好適には１．５μｍ以下である。

プロジェクションの形状や寸法は公知のもので良い。例えば、特許文献１の開示する円形張り出し部分を有するものや、特許文献２に見られる凸曲面のかまぼこ型プロジェクション等は、いずれも適用可能である。プロジェクション溶接条件は、前記（１）〜（５）を満足する限りにおいて、それ以上の制限は無い。ただし、溶接時の加圧力は、爆飛の有無や接合強度に影響する場合があり、概ねの傾向として言えば、適正な高さを有するプロジェクションを用いた場合、その高さを１５％〜３０％程度、押し潰すような加圧力が好ましいと言える。

以下に、実施例を用いて、本発明を非限定的に説明する。
（実施例１）
（Ａ）鋼板及び後処理
板厚０．８ｍｍ、亜鉛付着量１００ｇ／ｍ²の溶融亜鉛めっき鋼板に、以下に示す組成の有機系非クロメート処理皮膜を０．８μｍ有するものを用いた。
アイオノマー樹脂（三井化学製、Ｓ６５０）：７５ｍａｓｓ％
コロイダルシリカ（日産化学製、スノーテックスＮ）：２３ｍａｓｓ％
エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン製、ＹＬ６９３１）：２ｍａｓｓ％
なお、塗布はロールコーターで行い、到達板温１５０℃で乾燥した。後処理皮膜の表面抵抗を、ＪＩＳＫ７１９４準拠の表面抵抗測定装置（ロレスターＧＰ、三菱化学製）で測定したところ、抵抗値が１０^-5Ω以下と測定されたのは１５測定中１１回であった。

（Ｂ）溶接用試験片
特許文献２に見られる凸曲面のかまぼこ型に準ずる形状で、高さ０．７６ｍｍ、直径２．６７ｍｍのプロジェクションを１点有する試験片（１００ｍｍ×５０ｍｍ）と、同じ寸法でプロジェクションの無い試験片を２枚１組とし、両端を約１５ｍｍずらして重ねて溶接した。
（Ｃ）溶接機及び溶接電極
マイコンタイマを搭載した交流式の抵抗溶接試験機を用いた。溶接電極には銅製のフラット型電極を使用した。

（Ｄ）溶接条件
加圧力は１．２７ｋＮとし、この結果、プロジェクション高さが約０．６ｍｍとなった。予備通電は、（ｉ）２ｋＡ、２サイクル（比較例）、（ｉｉ）３ｋＡ、２サイクル（実施例）の２条件で行い、それぞれに対して本通電は、設定電流８ｋＡ、通電時間１５サイクルとした。

（Ｅ）評価
溶接試験中の実電流値を０．５サイクル毎に測定した。また、溶接時の爆飛の有無を記録した。溶接継手を引張りせん断破壊して、破壊強度を測定した。同一条件で作成した溶接継手の溶接部中心断面を実体顕微鏡で観察し、Ｄ及びＬの長さを測定した。
結果を図１に示す。予備通電の電流値が２ｋＡでは爆飛が発生した。電流の実測値を調べると、本通電に入ってから０〜０．５サイクルの間の平均実測電流値Ｉ_Lは３．９９ｋＡと設定電流（８ｋＡ）の０．７倍以下であり、逆に、０．５〜１サイクルの間の平均実測電流値Ｉ_Hは１２．１１ｋＡと、設定電流の１．４倍を越える電流が流れていた。接合部はハンドリング中に破断した。

これに対して、予備通電の電流値が３ｋＡでは爆飛は見られず、電流の実測値を調べると、本通電に入ってから０〜０．５サイクルの間の平均実測電流値Ｉ_Lは６．３４ｋＡと設定電流（８ｋＡ）の約０．８倍であり、０．５〜１サイクルの間の平均実測電流値Ｉ_Hは９．６８ｋＡと設定電流の１．４倍以内であった。接合部の破壊強度は４．８ｋＮで、材料破壊した。また、接合部の中心断面においてＤ及びＬを測定したところ、Ｄ＝１．１ｍｍ、Ｌ＝３．０ｍｍであった。

（実施例２）
（Ａ）鋼板及び後処理
鋼板は、以下の４種類を用いた。
ＣＲ：板厚０．８ｍｍの冷延鋼板
ＧＩ：板厚０．８ｍｍ、亜鉛めっき付着量１００ｇ／ｍ²の溶融亜鉛めっき鋼板
ＥＧ：板厚０．８ｍｍ、亜鉛めっき付着量２０ｇ／ｍ²の電気亜鉛めっき鋼板
Ｚｎ−Ａｌ：板厚０．８ｍｍ、めっき付着量７０ｇ／ｍ²のＺｎ−１１％Ａｌめっき鋼板
また、後処理は、クロメート処理（部分還元クロム酸２５ｍａｓｓ％、酸性コロイダルシリカ７５ｍａｓｓ％、乾燥板温６０℃、Ｃｒ付着量４０ｍｇ／ｍ²）及び以下の２種類の非クロメート処理を用いた。

Ａ：実施例１に示したアイオノマー樹脂主体の有機系非クロメート処理で膜厚０．７μｍのもの
Ｂ：炭酸ジルコニウム（３０ｍａｓｓ％）、りん酸（２０ｍａｓｓ％）、コロイダルシリカ（３０ｍａｓｓ％）、カルシウムシリケート（２０ｍａｓｓ％）からなる膜厚０．２μｍの無機系非クロメート皮膜で、到達板温９０℃で乾燥後処理皮膜の表面抵抗を、ＪＩＳＫ７１９４準拠の表面抵抗測定装置（ロレスターＧＰ、三菱化学製）で測定したところ、抵抗値１０^-5Ω以下と測定されたのは、クロメート処理は１５測定中１５回、Ａは１５測定中１１回、Ｂは１５測定中１５回であった。

（Ｂ）溶接用試験片
実施例１と同様のものを用いた。
（Ｃ）溶接機及び溶接電極
実施例１と同様のものを用いた。
（Ｄ）溶接条件
表１に示すとおりである。
（Ｅ）評価
実施例１と同様に行った。なお、爆飛が発生したものは、接合断面のＤとＬを測定できなかった。また、本通電の電流値Ｉは、いずれも設定電流である。

結果を表１に示す。Ｎｏ．１〜５は比較例、Ｎｏ．６〜９は本発明例、Ｎｏ．１０は比較例、Ｎｏ．１１〜１６は本発明例、Ｎｏ．１７〜２０は比較例、Ｎｏ．２１〜３２は本発明例、Ｎｏ．３３は比較例である。比較例Ｎｏ．１は、冷延鋼板での溶接例であり、６ｋＡ、１５サイクルの１段通電で、爆飛なく、しかも材料破壊に至る充分な接合強度が得られている。比較例Ｎｏ．２は、後処理皮膜を有しない溶融亜鉛めっき鋼板での溶接例であるが、冷延鋼板と同じ溶接条件で溶接すると、爆飛の発生は無いが、接合強度が低い。そこで、溶接電流を上げると、比較例Ｎｏ．３のように爆飛が発生し、接合強度も改善されない。後処理皮膜を有する比較例Ｎｏ．４及び５では、さらにプロジェクション溶接が困難であり、Ｎｏ．２と同じ条件でも爆飛が発生する。

これに対して、二段通電を行った本発明例は、いずれも爆飛の発生なく、接合強度も材料破壊に至る強度（○印）、もしくはこれに準ずる高い強度が得られている。本通電後０〜０．５サイクルの間の平均実測電流値Ｉ_Lは設定値Ｉの０．７倍以上であり、０．５〜１サイクルの間の平均実測電流値Ｉ_Hは設定値Ｉの１．４倍以内であった。接合部断面のＬ／Ｄの値も、本発明の条件を満足している。また、本発明例Ｎｏ．７、Ｎｏ．２２のように、本通電初期の０〜０．５サイクル及び０．５〜１サイクルの間のみを、特許文献９の電圧補償方式で通電して前記（１）の条件を満足するようにＩ_L、Ｉ_Hを通電し、１サイクル以降を通常の定電流方式で通電した場合にも、爆飛なく、充分な接合強度が得られた。

（実施例３）
（Ａ）鋼板及び後処理
以下の２通りの組み合わせを用いた。
Ｐ：板厚１．２ｍｍの溶融亜鉛めっき鋼板（亜鉛付着量１００ｇ／ｍ²）に、実施例１の有機系非クロメート処理（膜厚０．８μｍ）を施したもの
Ｑ：板厚１．２ｍｍの電気亜鉛めっき鋼板（亜鉛付着量２０ｇ／ｍ²）に、実施例２の無機系非クロメート処理Ｂ（膜厚０．４μｍ）を施したもの
後処理皮膜の表面抵抗を、ＪＩＳＫ７１９４準拠の表面抵抗測定装置（ロレスターＧＰ、三菱化学製）で測定したところ、抵抗値１０^-5Ω以下と測定されたのは、Ｐは１５測定中９回、Ｑは１５測定中１４回であった。

（Ｂ）溶接用試験片
Ｐは、図３に示したウインドレギュレーターの中の、イコライザーアーム（２個１組）に加工し、片方に３点の円形張り出し型プロジェクションを付与した。
Ｑは、モーター用ファンに加工して５点の円形張り出し型プロジェクションを付与した後、低炭素鋼にプロジェクション溶接した。
（Ｃ）溶接機及び溶接電極
実施例１、２と同様であるが、溶接点の数と試験片の大きさに見合った定格容量やアームの大きさを有する溶接機を用いた。

（Ｄ）溶接条件
表２に示すとおりである。なお、ここでも、本通電の全電流値は設定電流である。
（Ｅ）評価
実施例１、２と同様に行った。なお、Ｑの接合断面のＤとＬの測定は、５点の溶接点の内１個おきの３点を用いた。

結果を表２に示す。Ｎｏ．３４〜３５は比較例、Ｎｏ．３６〜４０は本発明例、Ｎｏ．４１〜４３は比較例、Ｎｏ．４４〜５５は本発明例、Ｎｏ．５６は比較例である。この表に示すように、本発明の溶接方法は、複数の点数を同時にプロジェクション溶接して、溶接構造体を作製する場合においても、爆飛なく高い接合強度を与えることが判る。また、得られた溶接構造体の内、全溶接点の内の半分以上の点が、本発明に規定するＤとＬの関係を満足しているものが、本発明のプロジェクション溶接構造体である。

（実施例４）図３に示したＸアーム式ウインドレギュレーターのプロジェクション溶接を量産試作した。溶接部分として評価したのは、イコラーザーアーム間（３点）及びリフトアームとドリブンギア間（３点）である。鋼材は、いずれも溶融亜鉛めっき鋼板（亜鉛付着量１００ｇ／ｍ²）に、実施例２の無機系非クロメート処理Ｂ（膜厚０．６μｍ）を施したものである。溶接条件としては、表２のＮｏ．４９を用いた。６００個を連続的に溶接したが、最後まで爆飛の発生はなく、また、１個目、１０個目、５０個目、１００個目、２００個目、３００個目、４００個目、５００個目、６００個目について、溶接部中心断面を調べてＬ／Ｄを求めたが、いずれも６点の溶接点の内４点以上が、本発明に規定するＬ／Ｄの範囲内であった。したがって、このウインドレギュレーターは、本発明のプロジェクション溶接構造体である。

予備通電の電流値、溶接部中心断面、溶接時実測電流の関係を示した図イコライザーアームを３点のプロジェクションで溶接した場合の溶接部中心断面図（実体顕微鏡写真）自動車用Ｘアーム式ウインドレギュレーターの写真である。

符号の説明

Ｌ: 溶接完了後の熱影響部長さ
Ｄ: プロジェクションのつぶれにより生じた接合部の凸部の長さ

特許出願人新日本製鐵株式会社
代理人弁理士椎名彊他１

Claims

後処理皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板をプロジェクション溶接する方法であって、所定溶接電流Ｉを通電するに当って、通電直後の０〜０．５サイクルの間の平均実測電流値Ｉ_L及び０．５〜１サイクルの間の平均実測電流値Ｉ_Hが下記条件を満足することを特徴とするプロジェクション溶接方法。
０．７×Ｉ＜Ｉ_L
Ｉ_H＜１．４×Ｉ
所定溶接電流Ｉを通電するのに先立って、該溶接電流よりも低い電流Ｉ₀を予備通電し、本通電への移行直後の０〜０．５サイクルの間の平均実測電流値Ｉ_L及び０．５〜１サイクルの間の平均実測電流値Ｉ_Hが下記条件を満足することを特徴とする請求項１記載のプロジェクション溶接方法。
０．７×Ｉ＜Ｉ_L
Ｉ_H＜１．４×Ｉ
本通電の所定溶接電流Ｉが、プロジェクション１点当りの平均値として、６ｋＡ以上、１０ｋＡ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクション溶接方法。
予備通電の電流Ｉ₀が、プロジェクション１点当りの平均値として２ｋＡ超、６ｋＡ未満の範囲内から、後処理皮膜に応じて決定されることを特徴とする請求項２記載のプロジェクション溶接方法。
予備通電の通電時間が、２サイクル以上、１５サイクル以下であることを特徴とする請求項２又は４に記載のプロジェクション溶接方法。
後処理皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板を加工、プロジェクション溶接してなる継手であって、プロジェクション溶接部の中心断面において、溶接完了後の熱影響部の長さＬが、プロジェクションのつぶれにより生じた接合部の凸部の長さＤに対して、下記条件を満足することを特徴とするプロジェクション溶接継手。
１．５＜Ｌ／Ｄ＜４
後処理皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板を加工、プロジェクション溶接してなる部位を有する構造体であって、プロジェクション溶接部の中心断面において、溶接完了後の熱影響部の長さをＬ、プロジェクションのつぶれにより生じた接合部の凸部の長さをＤとしたとき、全プロジェクション溶接点の内、半分以上が下記条件を満足することを特徴とするプロジェクション溶接構造体。
１．５＜Ｌ／Ｄ＜４