JP2009220174A - フラックス組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のフラックス組成物は、(A)Mg成分を除去しうる作用を有するフラックスと、(B)水溶性有機樹脂と、(C)増粘剤と、(D)水とを含む。ここで、前記(B)水溶性有機樹脂の含有量は、組成物中、0.01〜20質量%であり、前記(A)フラックスの含有量は、組成物中、1質量%であり、(C)増粘剤の含有量は、「(B)水溶性有機樹脂+(D)水」との合計量に対して、0.1〜1.5質量%であることが好ましい。
【選択図】なし
Description
このような鋼板は、通常、所望の形状に成形され、さらには溶接されて使用される。溶接の種類としては、スポット溶接に代表されるような抵抗溶接、およびアーク溶接に代表されるような溶融溶接が知られている。建築構造物や自動車の足廻り部品等は、比較的高い接合強度が要求されること、板厚が比較的厚いこと、また抵抗溶接では電極の寿命が短いこと等の理由から、主として溶融溶接が採用されている。
Zn−Al−Mg合金めっき鋼板を溶融溶接すると、めっき原板である鋼母材とめっき層が溶融される。このとき、Zn−Al−Mg合金めっき鋼板のめっき層の融点は、鋼母材の融点よりもかなり低いため、溶接部の一部または周辺では、ある一定の時間、めっき層が溶融した状態で鋼板表面に存在することになる。ところが、このように鋼板上にめっき層が溶融した状態のところへ一定以上の引張り応力が印加されると、鋼板に割れが発生することが知られている。このように鋼板に割れが発生する現象は、「溶融金属脆化割れ」とも呼ばれる(例えば、非特許文献1)。特に、Zn−Al−Mg合金めっき鋼板を溶融溶接しようとする際に複数の条件が重なると、熱影響部近傍に溶融金属脆化割れが発生しやすくなることがあり、問題となっていた。
さらに、本出願人等は、固着剤を用いてMg等除去フラックスを溶接棒の表面に固着させ、溶接時に被溶接箇所に供給しつづける方法も提案している(特許文献4)。
[2] 前記フラックス組成物は、(E)水溶性有機溶剤をさらに含む、[1]記載のフラックス組成物。
[3] 前記フラックス組成物は、(F)防かび剤をさらに含む、[1]または[2]記載のフラックス組成物。
[4] 前記(A)フラックスの含有量は、前記組成物中1〜80質量%であり、前記(B)水溶性有機樹脂の含有量は、前記組成物中0.01〜20質量%である、[1]〜[3]いずれかに記載のフラックス組成物。
[5] 前記(E)水溶性有機溶剤は、前記(D)水と前記(E)水溶性有機溶剤の合計量中、0.5〜55質量%である、[2]〜[4]いずれかに記載のフラックス組成物。
[6] 前記(C)増粘剤の含有量は、前記(B)水溶性有機樹脂と前記(D)水との合計量に対して0.1〜1.5質量%である、[1]または[3]〜[5]いずれかに記載のフラックス組成物。
[7] 前記(C)増粘剤の含有量は、前記(B)水溶性有機樹脂と前記(D)水と前記(E)水溶性有機溶剤との合計量に対して0.1〜1.5質量%である、[2]〜[5]いずれかに記載のフラックス組成物。
[8] 前記(F)防かび剤の含有量は、前記組成物中0.03質量%以上である、[3]〜[7]いずれかに記載のフラックス組成物。
[9] 前記(A)フラックスは、フッ化アルミン酸化合物である、[1]〜[8]いずれかに記載のフラックス組成物。
[10] 前記(A)フラックスは、KAlF4とK3AlF6を含む混合物、またはCsAlF4とCs3AlF6を含む混合物である、[1]〜[9]いずれかに記載のフラックス組成物。
[11] 前記(C)増粘剤は、微生物発酵法により製造される天然水溶性高分子である、[1]〜[10]いずれかに記載のフラックス組成物。
本発明のフラックス組成物(単に、「組成物」と称することもある)は、(A)Mg成分を除去しうる作用を有するフラックスと、(B)水溶性有機樹脂と、(C)増粘剤と、(D)水とを含むことを特徴とする。
本発明のフラックス組成物は、Mg成分を除去しうる作用を有するフラックスを含む。フラックスとは、一般に溶接で用いられる融剤をいう。本発明のフラックスは、Mg成分を除去しうる作用を有する。「Mg成分を除去しうる」とは、めっき層に含まれるMg成分を溶接時に取り除くことをいう。このようなフラックスの例には、塩素化合物やフッ化アルミン酸化合物が含まれる。塩素化合物の具体例には、ZnCl2やNH4Clが含まれる。フッ化アルミン酸化合物とは、MAlF4やM3AlF6で表される化合物(Mは一価の金属元素)をいい、その具体例には、KAlF4、K3AlF6、CsAlF4やCs3AlF6が含まれる。
一方、フッ化アルミン酸化合物は、化学反応によりMg成分をめっき層から除去する。これにより、めっき層のMg成分が低減されるので、AlはFeと金属間化合物を生成しやすくなる。よって、フッ化アルミン酸化合物により、Alは間接的にめっき鋼板から除去されるといえる。
本発明のフラックス組成物は、水溶性有機樹脂を含む。この水溶性有機樹脂は、フラックス組成物においてバインダーの役割を担う。すなわち、フラックス組成物から得られる皮膜において、前記Mg除去フラックスを皮膜に定着させるとともに、皮膜自体をめっき鋼板に良好に密着させる。なお、本発明のフラックス組成物は溶剤として水が使用されるために、バインダーとなる樹脂も水溶性とする。
本発明のフラックス組成物は、増粘剤を含む。増粘剤とは、系の粘度を上昇させるために添加される剤をいう。通常、増粘剤は溶剤によりゲル化して、系を増粘させる。本発明では、水によって増粘作用を発現する増粘剤が好ましい。増粘剤は、Mg除去フラックスが組成物中で沈降することを防止するとともに、組成物に適切な粘度を与えて塗布性を良好にする。
キサンタンガムは、トウモロコシ等の澱粉を細菌により発酵させて得られる多糖類である。その具体例には、三晶(株)より市販されているKELZAN、同S、同ASX、同ASXT、同AR、同T、同ST、同HP、同M、XANTHAN G、KELTROL、同F、同T、K9A48等が含まれる。
ウェランガムの具体例には、KIA96、ラムザンガムの具体例には、KIA112、K7C233、ジェランガムの具体例にはKELCOGELが含まれる。その他の発酵ガムとして、RHEOZAN、MEYPOLYを用いてもよい。これらはいずれも三晶(株)より市販されている。
C3)繊維素誘導体系増粘剤の例には、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースが含まれる。
C5)アルギン酸系増粘剤の例には、アルギン酸ソーダが含まれる。
C7)ポリエーテル系増粘剤の例には、プルロニックポリエーテル、ポリエーテルジアルキルエステル、ポリエーテルジアルキルエーテル、ポリエーテルエポキシ変性物が含まれる。
C9)ポリアマイド系増粘剤の例には、ポリアマイドアミン塩が含まれる。
C10)粘土鉱物の例には、シリカ、マグネシウムアルミニウムシリケート、ベントナイト、ヘクトライトが含まれる。上記の増粘剤は併用してよい。
本発明のフラックス組成物は、水を含む。水は、フラックス組成物を水溶性にするため、組成物の取り扱い性を容易にするとともに環境適合性を向上させる。特に、本発明のフラックス組成物は、溶接後のめっき鋼板から除去する際に溶剤を用いることなく除去できるために、溶接後の取り扱い性にも優れる。
本発明のフラックス組成物は、水溶性有機溶剤を含んでいてもよい。水溶性有機溶剤は、前述した(D)水とともに、フラックス組成物中の溶剤として作用し、(B)水溶性有機樹脂との親和性をより向上させるとともに、フラックス組成物を塗布する際の常温乾燥性、および塗布時の濡れ性等をより向上させる。
ところで、引火点が低く危険物に指定されるような水溶性有機溶剤をフラックス組成物に含ませる場合、前述のとおり、(E)水溶性有機溶剤の含有量に応じては、フラックス組成物自体が消防法上の危険物に分類されるおそれがある。そのため、火花等が発生し得る溶接現場のような、危険物の取扱いを嫌う環境下でフラックス組成物を使用する場合は、フラックス組成物自体が危険物に該当しない範囲で、(E)水溶性有機溶剤の使用量を適宜調整することが好ましい。
また、本発明のフラックス組成物は、防かび剤を含んでいてもよい。防かび剤は、かびの成長や発育を抑制・阻止する薬剤をいう。本発明のフラックス組成物は、高分子多糖類のような(C)増粘剤、および(D)水を含むので、室温下等で長期保存すると、かびが発生しやすい。当該かびの発生は、一度、フラックス組成物を空気と接触させた後に長期保存する場合、顕著となる。その点、本発明のフラックス組成物に防かび剤を含ませると、フラックス組成物を長期保存しても、かびの発生が抑制されうる。なお、防かび剤は、殺菌剤、漂白剤、防腐剤を含んでいてもよい。
本発明のフラックス組成物は、発明の効果を損なわない範囲で任意に製造できる。すなわち、(A)Mg成分を除去しうる作用を有するフラックスと、(B)水溶性有機樹脂と、(C)増粘剤と、(D)水とを混合する方法であれば特に限定されない。以下、フラックス組成物の製造方法の好ましい一例として、上記(A)〜(D)成分に加えて、(E)水溶性有機溶剤および(F)防かび剤を含むフラックス組成物の製造方法を説明する。
1)(B)水溶性有機樹脂および(C)増粘剤を(D)水に加えて溶解または均一に分散させる工程。
2)前記混合物に(E)水溶性有機溶剤を添加し、溶解させる工程。
3)2)工程で得られた混合物に、(A)Mg除去フラックスおよび(F)防かび剤をさらに加えてから、十分に分散させる工程。
フラックス組成物は、めっき鋼板の溶接予定部に塗布された後、乾燥されて皮膜を形成する。フラックス組成物を塗布する手段は特に限定されない。例えば、スプレー塗装、ハケ塗装、ローラー塗装等により塗布してよい。また、乾燥する手段も特に限定されない。乾燥手段の例には、加熱乾燥、強制乾燥、常温乾燥が含まれる。
(D)成分である精製水191.04gに、(B)ポリビニルアルコール1.00gと(C)増粘剤(商品名ケルザン、三晶(株)製)1.00gを混合し、よく攪拌した。次に、この混合物に、(E)2−プロピルアルコール(「IPA」ともいう)7.96gを添加し、さらによく攪拌した。続いて、当該混合物に、(A)Mg除去フラックスとして、50モル%のKAlF4と50モル%K3AlF6の混合物200.00gを添加して、ミルを用いてよく分散させた。
溶接性の評価は、以下の方法により行い、溶融金属脆化割れが発生しないものを○とし、発生したものを×とした。
板厚4.0mmの熱延鋼板を原板に、片面当り90g/m2の付着量の溶融Zn−Al−Mg合金めっきを施して、Zn−Al−Mg合金めっき鋼板を得た。さらに、このめっき鋼板を100mm×100mmに切り出してサンプルを得た。次に、このサンプルの中央から約半径30mmの円内に前記フラックス組成物を塗布し、乾燥させた。乾燥後の膜の厚みは約20μmであった。
図1に示すように、このサンプル1を台(図示せず)の上にクランプし、サンプル1の上に、20mmφの丸棒体2を載置して、その周囲を図1の矢印3で示す方向にボス溶接した。
ボス溶接は、シールドガスとしてCO2を用い、溶接電流を217A、溶接電圧を25.5V、溶接速度を0.3m/分、トーチ角を45度、後退角を10度、シールドガスの流量を20L/分として行った。溶接ワイヤーには直径1.2mmのYGW12を用いた。入熱条件の影響をみるために、溶接電流を241A、溶接電圧を27.0Vとした条件、及び溶接電流を269A、溶接電圧を29.6Vとした条件でも行った。ボス溶接を行った結果、めっき鋼板には、図1中の4で示すように、ラップされた溶接ビードが形成された。ビード端から約7mmの範囲(図中破線で示される範囲の内側)には、熱影響部5が形成されていた。
密着性の評価は、次のように行った。まず、前記と同様にしてフラックス組成物を塗布した後、乾燥させた鋼板を準備した。次に、この鋼板の端部(フラックス組成物が塗布されていない)で他の金属を叩き、フラックス組成物の脱落の様子を観察した。フラックス組成物が容易に脱落しないものを○とし、容易に脱落するものを×とした。
フラックスのハードケーキの有無の評価は、フラックス組成物を室温で1週間放置した後の状態を目視で観察して評価した。ハードケーキが形成されない状態を良好(○)、ハードケーキが形成された状態を不良(×)とした。
ハジキ性の評価は、前記Zn−Al−Mg合金めっき鋼板にフラックス組成物を塗布した際の、フラックス組成物の様子を目視で観察し、ハジキが発生しないものを○、ハジキが発生するものを×として二段階で評価した。
防かび性の評価は、塗料の腐敗品を1%添加したフラックス組成物をガラス瓶に入れ、室温下で1週間保存した後、フラックス組成物の様子を目視で観察し、評価した。このとき、フラックス組成物の表面等に「かび」が発生していないものを○とし、多量の「かび」が発生していたものを×とした。
(A)50モル%KAlF4と50モル%K3AlF6の混合物 200.00g
(B)ポリビニルアルコール 1.00g
(C)増粘剤(商品名ケルザン、三晶(株)製) 1.00g
(D)精製水 191.04g
(E)2−プロピルアルコール 7.96g
(F)防かび剤(商品名ビオサイト800S、タイショーテクノス製) 0.80g
(A)50モル%CsAlF4と50モル%Cs3AlF6の混合物 200.00g
(B)ポリビニルアルコール 1.00g
(C)増粘剤(商品名ケルザン、三晶(株)製) 1.00g
(D)精製水 191.04g
(E)2−プロピルアルコール 7.96g
(F)防かび剤(商品名ビオサイト800S、タイショーテクノス製) 0.80g
(A)50モル%のKAlF4と50モル%K3AlF6の混合物 200.00g
(B)ポリビニルアルコール 1.00g
(C)増粘剤(商品名ケルザン、三晶(株)製) 1.00g
(D)精製水 99.50g
(E)2−プロピルアルコール 99.50g
(F)防かび剤(商品名ビオサイト800S、タイショーテクノス製) 0g
(A)50モル%のKAlF4と50モル%K3AlF6の混合物 200.00g
(B)ポリビニルアルコール 1.00g
(C)増粘剤(商品名ケルザン、三晶(株)製) 1.00g
(D)精製水 99.50g
(E)2−プロピルアルコール 99.50g
(F)防かび剤(商品名ビオサイト800S、タイショーテクノス製) 0.80g
(A)50モル%CsAlF4と50モル%Cs3AlF6の混合物 200.00g
(B)ポリビニルアルコール 1.00g
(C)増粘剤(商品名ケルザン、三晶(株)製) 1.00g
(D)精製水 99.50g
(E)2−プロピルアルコール 99.50g
(F)防かび剤(商品名ビオサイト800S、タイショーテクノス製) 0.80g
(A)50モル%のKAlF4と50モル%K3AlF6の混合物 200.00g
(B)ポリビニルアルコール 1.00g
(C)増粘剤(商品名ケルザン、三晶(株)製) 2.00g
(D)精製水 191.04g
(E)2−プロピルアルコール 7.96g
(F)防かび剤(商品名ビオサイト800S、タイショーテクノス製) 0.80g
(A)50モル%のKAlF4と50モル%K3AlF6の混合物 300.38g
(B)ポリビニルアルコール 1.25g
(C)増粘剤(商品名ケルザン、三晶(株)製) 1.00g
(D)精製水 191.04g
(E)2−プロピルアルコール 7.96g
(F)防かび剤(商品名ビオサイト800S、タイショーテクノス製) 1.00g
(A)50モル%のKAlF4と50モル%K3AlF6の混合物 199.40g
(B)ポリビニルアルコール 0.40g
(C)増粘剤(商品名ケルザン、三晶(株)製) 1.00g
(D)精製水 191.04g
(E)2−プロピルアルコール 7.96g
(F)防かび剤(商品名ビオサイト800S、タイショーテクノス製) 0.80g
(A)50モル%のKAlF4と50モル%K3AlF6の混合物 201.01g
(B)ポリビニルアルコール 2.01g
(C)増粘剤(商品名ケルザン、三晶(株)製) 0.40g
(D)精製水 99.50g
(E)2−プロピルアルコール 99.50g
(F)防かび剤(商品名ビオサイト800S、タイショーテクノス製) 0.80g
(A)50モル%のKAlF4と50モル%K3AlF6の混合物 85.59g
(B)ポリビニルアルコール 0.71g
(C)増粘剤(商品名ケルザン、三晶(株)製) 0.40g
(D)精製水 99.50g
(E)2−プロピルアルコール 99.50g
(F)防かび剤(商品名ビオサイト800S、タイショーテクノス製) 0.57g
(A)50モル%のKAlF4と50モル%K3AlF6の混合物 200.00g
(B)ポリビニルアルコール 1.00g
(C)増粘剤(商品名ケルザン、三晶(株)製) 1.00g
(D)精製水 198.90g
(E)2−プロピルアルコール 0.10g
(F)防かび剤(商品名ビオサイト800S、タイショーテクノス製) 0.80g
(A)50モル%のKAlF4と50モル%K3AlF6の混合物 200.00g
(B)ポリビニルアルコール 1.00g
(C)増粘剤(商品名ケルザン、三晶(株)製) 1.00g
(D)精製水 199.00g
(E)2−プロピルアルコール 0g
(F)防かび剤(商品名ビオサイト800S、タイショーテクノス製) 0g
(A)50モル%のKAlF4と50モル%K3AlF6の混合物 200.00g
(B)ポリビニルアルコール 1.00g
(C)増粘剤(商品名ケルザン、三晶(株)製) 1.00g
(D)精製水 199.0g
(E)2−プロピルアルコール 0g
(F)防かび剤(商品名ビオサイト800S、タイショーテクノス製) 0.80g
(A)50モル%のKAlF4と50モル%K3AlF6の混合物 0g
(B)ポリビニルアルコール 0.50g
(C)増粘剤(商品名ケルザン、三晶(株)製) 1.00g
(D)精製水 191.04g
(E)2−プロピルアルコール 7.96g
(F)防かび剤(商品名ビオサイト800S、タイショーテクノス製) 0.40g
(A)50モル%のKAlF4と50モル%K3AlF6の混合物 199.00g
(B)ポリビニルアルコール 0g
(C)増粘剤(商品名ケルザン、三晶(株)製) 1.00g
(D)精製水 159.20g
(E)2−プロピルアルコール 39.80g
(F)防かび剤(商品名ビオサイト800S、タイショーテクノス製) 0.80g
(A)50モル%のKAlF4と50モル%K3AlF6の混合物 200.00g
(B)ポリビニルアルコール 1.00g
(C)増粘剤(商品名ケルザン、三晶(株)製) 0g
(D)精製水 191.04g
(E)2−プロピルアルコール 7.96g
(F)防かび剤(商品名ビオサイト800S、タイショーテクノス製) 0.80g
(A)50モル%のCslF4と50モル%Cs3AlF6の混合物 200.00g
(B)ポリビニルアルコール 1.00g
(C)増粘剤(商品名ケルザン、三晶(株)製) 0g
(D)精製水 191.04g
(E)2−プロピルアルコール 7.96g
(F)防かび剤(商品名ビオサイト800S、タイショーテクノス製) 0.80g
2 丸棒体
3 ボス溶接する方向を示す矢印
4 溶接ビード
5 熱影響部
Claims (11)
- (A)Mg成分を除去する作用を有するフラックスと、(B)水溶性有機樹脂と、(C)増粘剤と、(D)水とを含む、フラックス組成物。
- 前記フラックス組成物は、(E)水溶性有機溶剤をさらに含む、請求項1記載のフラックス組成物。
- 前記フラックス組成物は、(F)防かび剤をさらに含む、請求項1または2記載のフラックス組成物。
- 前記(A)フラックスの含有量は、前記組成物中1〜80質量%であり、前記(B)水溶性有機樹脂の含有量は、前記組成物中0.01〜20質量%である、請求項1記載のフラックス組成物。
- 前記(E)水溶性有機溶剤は、前記(D)水と前記(E)水溶性有機溶剤の合計量中、0.5〜55質量%である、請求項2記載のフラックス組成物。
- 前記(C)増粘剤の含有量は、前記(B)水溶性有機樹脂と前記(D)水との合計量に対して0.1〜1.5質量%である、請求項1記載のフラックス組成物。
- 前記(C)増粘剤の含有量は、前記(B)水溶性有機樹脂と前記(D)水と前記(E)水溶性有機溶剤との合計量に対して0.1〜1.5質量%である、請求項2記載のフラックス組成物。
- 前記(F)防かび剤の含有量は、前記組成物中0.03質量%以上である、請求項3記載のフラックス組成物。
- 前記(A)フラックスは、フッ化アルミン酸化合物である、請求項1記載のフラックス組成物。
- 前記(A)フラックスは、KAlF4とK3AlF6を含む混合物、またはCsAlF4とCs3AlF6を含む混合物である、請求項1記載のフラックス組成物。
- 前記(C)増粘剤は、微生物発酵法により製造される天然水溶性高分子である、請求項1記載のフラックス組成物。
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