JP3102704B2 - 溶接性に優れた複層めっき鋼板 - Google Patents

溶接性に優れた複層めっき鋼板

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JP3102704B2 JP03193017A JP19301791A JP3102704B2 JP 3102704 B2 JP3102704 B2 JP 3102704B2 JP 03193017 A JP03193017 A JP 03193017A JP 19301791 A JP19301791 A JP 19301791A JP 3102704 B2 JP3102704 B2 JP 3102704B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として自動車車体用
の、スポット溶接性に優れた合金化溶融亜鉛系複層めっ
き鋼板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車車体の車体寿命の延長を目的とし
て、各種の表面処理鋼板が使用されているが、最近で
は、耐食性のさらなる向上が要求されている。
【0003】このような中、合金化溶融亜鉛系めっき鋼
板は、めっきが厚目付けであることから耐食性に優れて
いるため、自動車車体への採用が増大しつつある。しか
し、合金化溶融亜鉛系めっき鋼板は、溶接性、化成処理
性、プレス成形性は必ずしも良好とはいえず、これらの
特性の向上が要求されている。特に、冷延鋼板から合金
化溶融亜鉛系めっき鋼板への切り替えにあたり、スポッ
ト溶接における連続打点性の低下が重大な問題になり、
その改良が望まれている。また、重防錆化のために、合
金化溶融亜鉛系めっきの目付量が、片面につき45g/m2
から60g/m2へ厚目付け化されつつあり、その結果、単
純な付着量の増大による溶接性の低下だけでなく、厚目
付け化におるパウダリング性の低下も生じ、そのため、
めっき層のFe含有率を低下させる必要が生じたが、F
e含有率の低下は、ますます溶接性を劣化させることに
なる。従って、厚目付け合金化溶融亜鉛系めっき鋼板の
溶接性改善の要求は、極最近になって大きくなったもの
であるが、きわめて大きい要求である。
【0004】ところで、鋼板の溶接性を向上させる方法
としては、例えば、特開昭55−110783号公報
に、鋼板表面にAl2 3 等の酸化物皮膜を生成せし
め、その酸化物の高融点、高電気抵抗を利用して電極チ
ップとめっき金属との接触を妨げ、チップの溶損を防止
して寿命延長を計る方法が開示されている。又、特開平
1−283384号公報には、鋼板表面に酸を含有した
酸化剤水溶液を接触させ、スポット溶接における電極チ
ップの電極保護槽となる、ZnOを主体とする酸化膜を
30〜3000mg/m2 生成せしめる方法が開示されてい
る。
【0005】しかしながら、このような方法をもってし
ても、未だ、工業的規模では、鋼板の溶接性向上につい
て、満足すべき結果は得られていない。特に、合金化溶
融亜鉛系めっき鋼板では、溶接性の向上が発揮されにく
いばかりでなく、溶接性向上のための常套手段を講じる
と、合金化溶融亜鉛めっき層が損傷され、むしろ化成処
理性が劣化し、また、パウダリング性も劣化するなどの
重大な欠陥を呈する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解消し、スポット溶接における連続打点性が向上し
た、自動車車体用表面処理鋼板として好適な合金化溶融
亜鉛系複層めっき鋼板の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、先に、特
開平1−149990号公報において、Zn系合金めっ
き層の上にFe−O系めっき層もしくはFe−O−P系
めっき層を有する、加工性と塗装性に優れた二層めっき
鋼板を開示した。その後、このような層構成の合金化溶
融亜鉛めっき鋼板のうちの特定のものが、スポット溶接
性に優れることを見出したので、スポット溶接性の観点
から、必須の条件を鋭意検討し、本発明をなすに到った
ものである。
【0008】すなわち本発明は、めっき層の表面をアル
カリ金属炭酸塩またはアルカリ金属水酸化物の水溶液で
洗浄された合金化溶融亜鉛系めっき鋼板の少なくとも一
方のめっき層上に、O含有率が0.1〜2.0wt%の
Fe−O系電気めっき層を片面につき2g/m2以上有する
ことを特徴とする溶接性に優れた複層めっき鋼板を提供
するものである。
【0009】以下に、本発明の複層めっき鋼板について
詳細に説明する。本発明の複層めっき鋼板は、素地鋼板
の両面に、合金化溶融亜鉛系めっき層を有し、そのめっ
き層上(少なくとも一方)に、Fe−O系電気めっき層
を有するものである。
【0010】本発明の複層めっき鋼板のFe−O系電気
めっき層は、O含有率が0.1〜2.0wt%、好まし
くは0.5〜1.0wt%であり、かつ、めっき付着量
が片面につき2g/m2以上、好ましくは3g/m2以上であ
る。
【0011】本発明の鋼板は、Fe−O系電気めっき層
を有するために、すなわち、Feに含有された酸素によ
りFe酸化物が生成し、これにより、溶融亜鉛めっき層
の溶接電極チップへの接触が防止されるために、スポッ
ト溶接性における連続打点性が向上する。従って、O含
有率が0.1wt%未満では、ほぼ純Fe金属のめっき
となり、そのような酸化物の無い純Fe金属そのもの
は、接触防止の効果がないために、一方、2.0wt%
を越えると、Fe酸化物量が増えるので、電気抵抗が大
きくなり、発熱量が大きくなりすぎるため、かえって溶
接性は低下するために、各々好ましくなく、Fe−O系
電気めっき層のO含有率は、0.1〜2.0wt%に限
定される。
【0012】また、上記した接触防止効果の観点から、
Fe−O系めっき付着量は、片面につき2g/m2は必要で
あり、3g/m2以上が好ましい。その上限は、溶接性の点
からは規制されないが、多すぎると耐食性が低下する恐
れがあるために、10g/m2以下が好ましい。
【0013】純Feめっきは、不純物がないために化成
処理時に核が発生しにくく、化成処理性は不良である、
しかし、本発明鋼板の最上層のFe−O系電気めっき層
は、不純物としてOを含有しているために、化成処理性
にも優れる。そして、さらに化成処理性を改良するため
には、PやZnを添加すればよい。
【0014】すなわち、本発明鋼板の最上層のFe−O
系電気めっき層の成分組成は、主成分がFeで、O含有
率が0.1〜2.0wt%であればよいのであるが、こ
のFe−O系電気めっき層を、O含有率が0.1〜2.
0wt%で、P含有率が0.05〜1.5wt%のFe
−O−P系電気めっき層、O含有率が0.1〜2.0w
t%で、Zn含有率が10〜40wt%のFe−O−Z
n系電気めっき層、あるいは、O含有率が0.1〜2.
0wt%、P含有率が0.05〜1.5wt%、Zn含
有率が1〜10wt%のFe−O−P−Zn系電気めっ
き層とすると、スポット溶接性と化成処理性に優れる複
層めっき鋼板となる。なお、上記のPあるいはZn含有
率範囲は、化成処理性向上効果が得られる範囲である。
【0015】本発明の複層めっき鋼板の下層めっき層
は、合金化溶融亜鉛系めっき層である。合金化溶融亜鉛
系めっき層には、Zn、Fe以外に、通常含有されてい
るAl、Pb、不可避的不純物等が含有されていてもよ
い。
【0016】合金化溶融亜鉛系めっきの溶接性は、その
付着量とFe含有率によって大きく変化し、付着量が多
いほど、また、Fe含有率が低いほど、スポット溶接の
連続打点性は低下する。すなわち、合金化溶融亜鉛系め
っきのめっき付着量が、片面につき45g/m2程度までの
場合であって、特に、Fe含有率が高い場合には、連続
打点性は、冷延鋼板と比較すると低いが、実用上はあま
り問題にならない。従って、本発明鋼板のように、Fe
−O系電気めっき層を設けることによる連続打点性改善
効果は、主に、合金化溶融亜鉛系めっきが厚目付けであ
り、かつ、Fe含有率が10wt%未満の場合に顕著で
あるといえる。
【0017】耐食性とパウダリング性を向上させるため
に、片面につき、50g/m2を越えた厚目付けとし、か
つ、Fe含有率が10wt%未満である合金化溶融亜鉛
系めっき層を有する鋼板は、連続打点性の低下が著し
く、Fe−O系電気めっき層を設けることによる連続打
点性の改善効果が大きく表れるので、特に、本発明を適
用するのに好適である。なお、合金化溶融亜鉛系めっき
の付着量が少ない場合等でも、Fe−O系電気めっき層
を設けることによる連続打点性改善効果は認められるの
で、本発明は、合金化溶融亜鉛系めっきの付着量が少な
い場合等を除外するものではない。
【0018】次に、本発明鋼板の好適製造方法について
述べる。
【0019】合金化溶融亜鉛めっきを含む亜鉛系めっき
の上層にFe系電気めっきを施すに際し、冷延鋼板と同
様な電解脱脂と酸洗を行うと、亜鉛系めっき層が溶解し
てしまうためにめっきが剥離し易くなるので、そのよう
な前処理を行うことはできない。そこで、このような亜
鉛系めっきの上層にFe系電気めっきを施す場合には、
一般的には、前処理を行わずにそのまま電気めっきをす
るか、あるいは、水濡れ、スキンパス、電気めっき液へ
の接触、0.1wt%程度の薄い酸による軽酸洗などの
前処理後に電気めっきが行われている。
【0020】しかし、合金化溶融亜鉛めっきは、Zn−
NiやZn−Feなどの電気亜鉛系合金めっきとは異な
り、Alを含有する溶融亜鉛浴に鋼板を浸漬し、その後
加熱処理して製造されるために、その表面にはAl酸化
膜が著しく濃化されている。Al酸化膜は、安定な化合
物である上に、電気伝導性が悪いために、Fe系電気め
っきを著しく阻害する。従って、前処理を行わずにFe
系電気めっきを施すと、大きな粒状のFe系めっきがぼ
そぼそに付着し、合金化溶融亜鉛系めっき層のカバーリ
ングが不良となる。
【0021】このように、Fe−O系電気めっき層がま
ばらに上層にあって、合金化溶融亜鉛系めっき層の一部
が露出されている場合には、溶接性改善効果は著しく小
さくなる。そこで、合金化溶融亜鉛系めっきの上層に、
Fe−O系電気めっきを均一に電折させる必要がある
が、そのためには、前処理として、合金化溶融亜鉛系め
っき層の表面をアルカリ金属炭酸塩またはアルカリ金属
水酸化物の水溶液で洗浄し、Al酸化膜を除去すること
が好ましい。
【0022】上記の前処理を行った後のFe系電気めっ
きは、常法によって行えばよい。なお、Fe系めっき層
中にOを含有させ、O含有率を制御するためには、めっ
き浴中にFe3+を含有させ、さらに、浴温度を低温と
し、また、電流密度を一定の範囲に制限すればよい。
【0023】また、Fe系めっき層中にPを含有させ、
P含有率を制御するためには、めっき浴中にNaH2
2 ・H2 Oなどの次亜リン酸塩を含有させ、さらに、
例えば後述する実施例の条件で電気めっきを行えばよ
く、Znを含有させ、Zn含有率を制御するためには、
ZnSO4 ・7H2 OなどのZn2+の塩を添加すればよ
い。
【0024】
【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に
説明する。
【0025】(実施例)有機溶剤脱脂した合金化溶融亜
鉛めっき鋼板を、2%水酸化ナトリウム水溶液にて活性
化処理した後、その両面に、以下に示す条件で、Fe−
O系電気めっきを施した。得られた複層めっき鋼板のめ
っき層の成分組成と付着量は、表Aに示した。これらの
複層めっき鋼板について、下記の方法で、溶接性、化成
処理性および耐食性を評価し、結果を表Aに示した。
【0026】 〔Fe−O系電気めっき条件〕 (1)めっき浴組成 (1−1) Fe−Oめっき FeSO4 ・7H2 O 400g/l Fe2 (SO4 3 ・10H2 O 25g/l (1−2) Fe−O−Pめっき FeSO4 ・7H2 O 400g/l Fe2 (SO4 3 ・10H2 O 25g/l NaH2 PO2 ・H2 O 0.2g/l (1−3) Fe−O−Znめっき FeSO4 ・7H2 O 300g/l Fe2 (SO4 3 ・10H2 O 25g/l ZnSO4 ・7H2 O 25g/l (1−4) Fe−O−P−Znめっき FeSO4 ・7H2 O 300g/l Fe2 (SO4 3 ・10H2 O 25g/l NaH2 PO2 ・H2 O 0.2g/l ZnSO4 ・7H2 O 15g/l (2)電解条件 pH 1.5〜2.5 浴温度 25〜60℃ 電流密度 5〜125A/dm2
【0027】〔鋼板の評価方法〕 (1)溶接性 複層めっき鋼板2枚を重ね合わせ、下記条件でスポット
溶接を行い、溶接電流の85%でのナゲット径が板厚を
tとしたときに4√tを確保できる打点数を連続打点数
とした。 (溶接条件) 加圧力 : 250Kgf 初期加圧時間 : 40Hz 通電時間 : 12Hz 保持時間 : 5Hz 溶接電流 : 11kA チップ先端径 : 5.0φ 電極材質 : Cu−Cr合金
【0028】(2)化成処理性 複層めっき鋼板をパルボンド#3020(日本パーカラ
イジング社製)にて処理した後、化成結晶を電子顕微鏡
にて観察し、下記基準で判定した。 (基準) ○ : 微細で均一 △ : 一部粗大結晶 × : 粗大結晶、スケ
【0029】(3)耐食性 (2)の化成処理後、U−53(日本ペイント社製)を
用いて20μm厚の電着塗装を施し、クロスカット後、
塩水噴霧試験(JIS Z2371)を行った。試験時
間480時間後の剥離幅によって、下記基準で評価し
た。(基準) ○ : <1.5mm △ : 1.5〜3.0mm × : .3.0mm
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
【0032】表Aから明らかなように、本発明鋼板は、
溶接性(連続打点数)が比較例に比して格段に高く、か
つ、化成処理性および耐食性にも優れる。
【0033】
【発明の効果】本発明により、スポット溶接における連
続打点性が向上した、自動車車体用表面処理鋼板として
好適な合金化溶融亜鉛系複層めっき鋼板が提供される。
本発明の鋼板を用いれば、スポット溶接において、チッ
プの耐久性が向上し、連続打点数が増加し、かつ、チッ
プの取り替え回数が減少する。従って、溶接の際の生産
性が向上し、特に、自動車車体の生産性向上に有効であ
る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−119652(JP,A) 特開 平4−191356(JP,A) 特開 平2−47292(JP,A) 特開 平1−149990(JP,A) 特開 平1−283384(JP,A) 特開 昭55−110783(JP,A) 特開 昭62−267497(JP,A) 特開 平3−6386(JP,A) 特開 昭63−186883(JP,A) 特公 昭60−43428(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C25D 5/00 - 7/12 C23C 18/00 - 18/02 B23K 11/16

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 めっき層の表面をアルカリ金属炭酸塩ま
    たはアルカリ金属水酸化物の水溶液で洗浄された合金化
    溶融亜鉛系めっき鋼板の少なくとも一方のめっき層上
    に、O含有率が0.1〜2.0wt%のFe−O系電気
    めっき層を片面につき2g/m2以上有することを特徴とす
    る溶接性に優れた複層めっき鋼板。
  2. 【請求項2】 前記Fe−O系電気めっき層が、O含有
    率が0.1〜2.0wt%でP含有率が0.05〜1.
    5wt%のFe−O−P系電気めっき層である請求項1
    に記載の溶接性に優れた複層めっき鋼板。
  3. 【請求項3】 前記Fe−O系電気めっき層が、O含有
    率が0.1〜2.0wt%でZn含有率が10〜40w
    t%のFe−O−Zn系電気めっき層である請求項1に
    記載の溶接性に優れた複層めっき鋼板。
  4. 【請求項4】 前記Fe−O系電気めっき層が、O含有
    率が0.1〜2.0wt%、P含有率が0.05〜1.
    5wt%、Zn含有率が1〜10wt%のFe−O−P
    −Zn系電気めっき層である請求項1に記載の溶接性に
    優れた複層めっき鋼板。
  5. 【請求項5】 前記合金化溶融亜鉛系めっき鋼板の合金
    化溶融亜鉛系めっき層は、付着量が片面につき50g/m2
    以上であり、かつ、Fe含有率が10wt%未満である
    請求項1〜4のいずれかに記載の溶接性に優れた複層め
    っき鋼板。
  6. 【請求項6】 合金化溶融亜鉛系めっき鋼板にFe系電
    気めっきを施すことにより請求項1〜5のいずれかに記
    載の複層めっき鋼板を製造する方法であって、 該Fe系
    電気めっきの前処理として、合金化溶融亜鉛系めっき層
    の表面をアルカリ金属炭酸塩またはアルカリ金属水酸化
    物の水溶液で洗浄することを特徴とする複層めっき鋼板
    の製造方法。
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