JP7124992B1 - 溶接継手及び自動車部品 - Google Patents

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Abstract

本開示の技術は、第１鋼板と第２鋼板とをスポット溶接した溶接継手において液体金属脆化（ＬＭＥ）割れを抑制するとともに、耐食性を向上させるものである。本開示の溶接継手においては、第１鋼板の第２鋼板に向かい合う面の上に、第１めっき層が備えられ、第２鋼板の第１鋼板に向かい合う面の上に、めっき層が存在しないか、又は、第２めっき層が備えられ、第１鋼板と第２鋼板との間、且つ、コロナボンドの端部からスポット溶接部の外側に向かって０．５ｍｍの範囲に、境界めっき層が備えられる。第１鋼板の引張強さと第２鋼板の引張強さとのうちの高い方の引張強さが、７８０ＭＰａ以上であり、境界めっき層の断面におけるＭｇＺｎ２相の面積率が１０％以上であり、第１めっき層及び前記第２めっき層が、所定の関係Ｉを満たす。

Description

本願は溶接継手及び自動車部品を開示する。
複数のめっき鋼板をスポット溶接により接合した際、めっき層中の金属成分が鋼板の粒界へと侵入し、液体金属脆化（ＬＭＥ）割れを引き起こす場合がある。ＬＭＥ割れは、特に高強度鋼板において問題となり易い。
スポット溶接時のＬＭＥ割れを抑制する技術として、特許文献１には、スポット溶接の際、総板厚の関数に基づいて溶接電極の溶接後保持時間を決定する技術が開示されている。また、ＬＭＥ割れと直接関係する技術ではないものの、特許文献２には、スポット溶接部に超音波衝撃処理を施し、溶接部のき裂を開口させ、き裂への水分の侵入を抑制する技術が開示されている。
特開２０１７－０４７０４５号公報 特開２００５－１０３６０８号公報
従来技術においては、スポット溶接における工程や操作によってＬＭＥ割れを抑制している。一方で、めっき鋼板そのものを工夫することでＬＭＥ割れを抑制することについては十分な検討はなされていない。この点、溶接継手におけるＬＭＥ割れの抑制に関して改善の余地がある。
また、従来技術においては、溶接継手の耐食性を確保することについては十分な検討がなされていない。この点、溶接継手において、ＬＭＥ割れの抑制と耐食性の確保とを両立することに関して、改善の余地がある。
本願は上記課題を解決するための手段の一つとして、
溶接継手であって、第１鋼板と、第２鋼板と、前記第１鋼板及び前記第２鋼板を接合するスポット溶接部と、を備え、
前記第１鋼板の前記第２鋼板に向かい合う面の上に、第１めっき層が備えられ、
前記第２鋼板の前記第１鋼板に向かい合う面の上に、めっき層が存在しないか、又は、第２めっき層が備えられ、
前記スポット溶接部が、ナゲットとコロナボンドとを備え、
前記第１鋼板と前記第２鋼板との間、且つ、前記コロナボンドの端部から前記スポット溶接部の外側に向かって０．５ｍｍの範囲に、境界めっき層が備えられ、
前記第１鋼板の引張強さと前記第２鋼板の引張強さとのうちの高い方の引張強さが、７８０ＭＰａ以上であり、
前記境界めっき層の断面におけるＭｇＺｎ２相の面積率が１０％以上であり、
前記第１めっき層及び前記第２めっき層が、以下の関係Ｉを満たす、
溶接継手
を開示する。
関係Ｉ：０．３０≧［（前記第１めっき層のＭｇ組成（質量％））×（前記第１めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））＋（前記第２めっき層のＭｇ組成（質量％））×（前記第２めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））］／［（前記第１めっき層のＺｎ組成（質量％））×（前記第１めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））＋（前記第２めっき層のＺｎ組成（質量％））×（前記第２めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））］≧０．０６
ここで、前記第２めっき層が存在しない場合、第２めっき層のＭｇ組成、Ｚｎ組成及び付着量は０である。
本開示の溶接継手においては、前記境界めっき層の断面におけるＭｇＺｎ２相の面積率が６０％以上であってもよい。
本開示の溶接継手においては、前記境界めっき層が、長径が０．５μｍ以上である酸化物を１個以上有するものであってもよい。
本開示の溶接継手は、前記第１鋼板の前記第２鋼板に向かい合う面側に、深さ１．５μｍ以上、２０．０μｍ以下の内部酸化層を有するものであってもよい。
本開示の溶接継手は例えば自動車部品として適用され得る。例えば、本開示の自動車部品は、上記の本開示の溶接継手を備え、前記第１鋼板が車両外側に配置され、前記第２鋼板が車両内側に配置され、前記第１めっき層のＭｇ組成よりも前記第２めっき層のＭｇ組成が低いものであってもよい。
本開示の自動車部品においては、［前記第１めっき層のＭｇ組成（質量％）］／［第１めっき層のＺｎ組成（質量％）］が０．３０よりも大きくてもよい。
本開示の溶接継手においては、ＬＭＥ割れの抑制と耐食性の確保とが両立され易い。
溶接継手の断面構成の一例を概略的に示している。 自動車部品の構成の一例を概略的に示している。
１．溶接継手
図１に示されるように、溶接継手１００は、第１鋼板１０と、第２鋼板２０と、第１鋼板１０及び第２鋼板２０を接合するスポット溶接部３０と、を備える。ここで、前記第１鋼板１０の前記第２鋼板２０に向かい合う面の上に、第１めっき層１１が備えられる。前記第２鋼板２０の前記第１鋼板１０に向かい合う面の上に、めっき層が存在しないか、又は、第２めっき層２１が備えられる。前記スポット溶接部３０は、ナゲット３１とコロナボンド３２とを備える。前記第１鋼板１０と前記第２鋼板２０との間、且つ、前記コロナボンド３２の端部から前記スポット溶接部３０の外側に向かって０．５ｍｍの範囲に、境界めっき層５０が備えられる。溶接継手１００においては、前記第１鋼板１０の引張強さと前記第２鋼板２０の引張強さとのうちの高い方の引張強さが、７８０ＭＰａ以上であり、前記境界めっき層５０の断面におけるＭｇＺｎ２相の面積率が１０％以上であり、前記第１めっき層１０及び前記第２めっき層２０が、以下の関係Ｉを満たすことに特徴がある。
関係Ｉ：０．３０≧［（前記第１めっき層のＭｇ組成（質量％））×（前記第１めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））＋（前記第２めっき層のＭｇ組成（質量％））×（前記第２めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））］／［（前記第１めっき層のＺｎ組成（質量％））×（前記第１めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））＋（前記第２めっき層のＺｎ組成（質量％））×（前記第２めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））］≧０．０６
１．１ 鋼板
溶接継手１００においては、第１鋼板１０及び第２鋼板２０のうちの少なくとも一つが、７８０ＭＰａ以上の引張強さを有する。言い換えれば、第１鋼板１０の引張強さと第２鋼板２０の引張強さとのうちの高い方の引張強さが、７８０ＭＰａ以上である。すなわち、溶接継手１００においては、第１鋼板１０の引張強さが７８０ＭＰａ以上、且つ、第２鋼板２０の引張強さが７８０ＭＰａ未満であってもよく、第１鋼板１０の引張強さが７８０ＭＰａ未満、且つ、第２鋼板２０の引張強さが７８０ＭＰａ以上であってもよく、第１鋼板１０及び第２鋼板２０の双方の引張強さが７８０ＭＰａ以上であってもよい。このように、溶接継手１００が引張強さ７８０ＭＰａ以上の高強度鋼板を含む場合に、ＬＭＥ割れの問題が顕著となり易い。第１鋼板１０と第２鋼板２０とは、互いに同程度の引張強さを有してもよいし、互いに異なる引張強さを有してもよい。また、溶接継手１００においては、第１鋼板１０の引張強さと第２鋼板２０の引張強さとのうちの高い方の引張強さが、９８０ＭＰａ以上、１１８０ＭＰａ以上又は１４７０ＭＰａ以上であってもよい。引張強さの上限は特に限定されるものではないが、例えば、２５００ＭＰａ以下、２２００ＭＰａ以下又は２０００ＭＰａ以下であってもよい。尚、本願にいう鋼板の「引張強さ」とは、ＩＳＯ ６８９２－１：２００９にしたがうものである。
第１鋼板１０及び第２鋼板２０の化学組成や金属組織によらず、本開示の溶接継手１００による効果が発揮される。すなわち、第１鋼板１０及び第２鋼板２０のうちの少なくとも一方が７８０ＭＰａ以上の引張強さを有する限り、各々の鋼板の化学組成や金属組織は特に限定されるものではない。鋼板１０、２０の化学組成や金属組織は、溶接継手１００の用途等に応じて適宜決定され得る。第１鋼板１０や第２鋼板２０は、例えば、質量％で、Ｃ：０．０１～０．５０％、Ｓｉ：０．０１～３．５０％、Ｍｎ：０．１０～５．００％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎ：０．０１００％以下、Ｏ：０～０．０２０％、Ａｌ：０～１．０００％、Ｂ：０～０．０１０％、Ｎｂ：０～０．１５０％、Ｔｉ：０～０．２０％、Ｍｏ：０～３．００％、Ｃｒ：０～２．００％、Ｖ：０～１．００％、Ｎｉ：０～２．００％、Ｗ：０～１．００％、Ｔａ：０～０．１０％、Ｃｏ：０～３．００％、Ｓｎ：０～１．００％、Ｓｂ：０～０．５０％、Ｃｕ：０～２．００％、Ａｓ：０～０．０５０％、Ｍｇ：０～０．１００％、Ｃａ：０～０．１００％、Ｚｒ：０～０．１００％、Ｈｆ：０～０．１００％、及び、ＲＥＭ：０～０．１００％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有していてもよい。また、上記化学組成において、任意添加元素の含有量の下限は０．０００１％又は０．００１％であってもよい。
第１鋼板１０及び第２鋼板２０の各々の板厚は特に限定されるものではない。板厚は用途に応じて適宜決定されればよい。板厚は、例えば、０．５ｍｍ以上、０．８ｍｍ以上、１．０ｍｍ以上、１．２ｍｍ以上又は２．０ｍｍ以上であってもよく、１０．０ｍｍ以下、５．０ｍｍ以下、４．０ｍｍ以下又は３．０ｍｍ以下であってもよい。板厚は、鋼板の全体において同一であってもよいし、鋼板の部位ごとに異なっていてもよい。
１．２ めっき層
溶接継手１００においては、第１鋼板１０の第２鋼板２０に向かい合う面の上に、第１めっき層１１が備えられる。また、第２鋼板２０の第１鋼板１０に向かい合う面の上に、めっき層が存在しないか、又は、第２めっき層２１が備えられる。図１には、第１めっき層１１と第２めっき層２１との両方を備える形態が示されているが、溶接継手１００におけるめっき層の形態はこれに限定されない。溶接継手１００においては、第１鋼板１０及び第２鋼板２０が、めっき層を挟んで溶接されればよい。尚、第１鋼板１０の第２鋼板２０に向かい合わない面の上には、めっき層があってもなくてもよい。また、第２鋼板２０の第１鋼板１０に向かい合わない面の上には、めっき層があってもなくてもよい。第１めっき層１１と、第２めっき層２１とは、同じ種類であっても異なる種類であってもよい。第１めっき層１１及び第２めっき層２１の化学組成は、後述する関係Ｉが満たされ、境界めっき層５０の断面においてＭｇＺｎ２相についての所定の面積率が満たされる限り、特に限定されるものではない。第１めっき層１１及び第２めっき層２１は、Ｚｎ系めっきであってよく、例えば、以下の化学組成を有していてもよい。
（Ａｌ：０～９０．０％）
めっき層にＡｌを含ませることで、めっき層の耐食性が向上する場合がある。第１めっき層１１及び第２めっき層２１の各々におけるＡｌの含有量は、質量％で、０％であってもよく、０．０１０％以上、０．１００％以上、０．５００％以上、１．０％以上、又は３．０％以上であってもよい。また、第１めっき層１１及び第２めっき層２１の各々におけるＡｌの含有量は、質量％で、９０．０％以下、８０．０％以下、７０．０％以下、６０．０％以下、５０．０％以下、４０．０％以下、３０．０％以下、２０．０％以下、１０．０％以下、又は５．０％以下であってもよい。溶接継手１００においては、第１めっき層１１及び第２めっき層２１のいずれか一方又は両方が、Ａｌを含まないものであってもよいし、第１めっき層１１及び第２めっき層２１のいずれか一方又は両方がＡｌを含むものであってもよい。
（Ｍｇ：０～６０．０％）
めっき層にＭｇを含ませることで、ＬＭＥ割れが抑制され易くなる。また、めっき層の耐食性が向上する場合がある。第１めっき層１１及び第２めっき層２１の各々におけるＭｇの含有量は、質量％で、０％であってもよく、０．０１０％以上、０．１００％以上、０．５００％以上、１．０％以上、又は３．０％以上であってもよい。また、第１めっき層１１及び第２めっき層２１の各々におけるＭｇの含有量は、質量％で、６０．０％以下、５５．０％以下、５０．０％以下、４０．０％以下、３０．０％以下、２０．０％以下、１５．０％以下、１０．０％以下、又は５．０％以下であってもよい。ただし、上記関係Ｉから自明なように、第１めっき層１１と第２めっき層２１とのうちの少なくとも一方が、Ｍｇを含む。第１めっき層１１及び第２めっき層２１のうち、Ｍｇを含むめっき層におけるＭｇの含有量は、例えば、質量％で、３．０％以上、６．０％以上、８．０％以上、１０．０％以上、１２．０％以上又は１５．０％以上であってもよく、６０．０％以下、５５．０％以下、５０．０％以下、４０．０％以下、３０．０％以下、２０．０％以下であってもよい。溶接継手１００においては、第１めっき層１１及び第２めっき層２１のいずれか一方がＭｇを含まないものであってもよいし、第１めっき層１１及び第２めっき層２１のいずれか一方又は両方がＭｇを含むものであってもよい。
（Ｆｅ：０～６５．０％）
鋼板の表面にめっき層を形成した後に熱処理した場合、鋼板からめっき層へとＦｅが拡散する場合がある。第１めっき層１１及び第２めっき層２１の各々におけるＦｅの含有量は、質量％で、０％であってもよく、１．０％以上、２．０％以上、３．０％以上、４．０％以上又は５．０％以上であってもよい。また、第１めっき層１１及び第２めっき層２１の各々におけるＦｅの含有量は、質量％で、６５．０％以下、５５．０％以下、４５．０％以下、３５．０％以下、２５．０％以下、１５．０％以下、１２．０％以下、１０．０％以下、８．０％以下又は６．０％以下であってもよい。
（Ｓｉ：０～１０．０％）
めっき層にＳｉを含ませることで、めっき層の耐食性が向上する場合がある。第１めっき層１１及び第２めっき層２１の各々におけるＳｉの含有量は、質量％で、０％であってもよく、０．００５％以上、０．０１０％以上、０．０５０％以上又は０．１００％以上であってもよい。また、第１めっき層１１及び第２めっき層２１の各々におけるＳｉの含有量は、質量％で、１０．０％以下、８．０％以下、５．０％以下、３．０％以下、２．５％以下、２．０％以下、１．５％以下又は１．０％以下であってもよい。
（その他）
第１めっき層１１及び第２めっき層２１は、各々、任意に、質量％で、Ｓｂ：０～０．５０％、Ｐｂ：０～０．５０％、Ｃｕ：０～１．０％、Ｓｎ：０～１．０％、Ｔｉ：０～１．０％、Ｓｒ：０～０．５０％、Ｃｒ：０～１．０％、Ｎｉ：０～１．０％、及びＭｎ：０～１．０％のうち１種又は２種以上を含有してもよい。これらの任意添加元素の合計含有量は、例えば、５．０％以下又は２．０％以下であってもよい。
第１めっき層１１及び第２めっき層２１において上記成分以外の残部はＺｎ及び不純物からなっていてよい。第１めっき層１１及び第２めっき層２１における不純物としては、第１めっき層１１及び第２めっき層２１を形成する際に、原料をはじめとして、形成工程の種々の要因によって混入する成分が挙げられる。第１めっき層１１及び第２めっき層２１においては、上で説明した元素以外の元素が微量に含まれていてもよい。
めっき層の化学組成は、鋼材の腐食を抑制するインヒビターを加えた酸溶液にめっき層を溶解し、得られた溶液をＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）発光分光法によって測定することにより特定することができる。
第１めっき層１１及び第２めっき層２１の各々の厚さは、例えば、３μｍ以上であってもよく、５０μｍ以下であってもよい。また、第１めっき層１１及び第２めっき層２１の各々の付着量は、特に限定されないが、例えば、鋼板の片面当たり１０ｇ／ｍ２以上であってもよく、１７０ｇ／ｍ２以下であってもよい。めっき層の付着量は、地鉄の腐食を抑制するインヒビターを加えた酸溶液にめっき層を溶解し、酸洗前後の重量変化から決定される。
（関係Ｉ）
溶接継手１００においては、第１めっき層１１及び第２めっき層２１が以下の関係Ｉを満たす。言い換えれば、第１めっき層１１及び第２めっき層２１に含まれる成分から算出される平均Ｍｇ／Ｚｎが以下の関係Ｉを満たす。
関係Ｉ：０．３０≧［（前記第１めっき層のＭｇ組成（質量％））×（前記第１めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））＋（前記第２めっき層のＭｇ組成（質量％））×（前記第２めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））］／［（前記第１めっき層のＺｎ組成（質量％））×（前記第１めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））＋（前記第２めっき層のＺｎ組成（質量％））×（前記第２めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））］≧０．０６
上記関係Ｉは、溶接継手１００において、第１めっき層１１の化学組成と第２めっき層２１の化学組成とをめっき層の付着量を考慮して加重平均した場合におけるＺｎに対するＭｇの質量比Ｍｇ／Ｚｎが０．０６以上０．３０以下であることを意味する。尚、本開示において、化学組成に関して「平均」という場合は、この加重平均を意味する。第１めっき層１１及び第２めっき層２１が上記関係Ｉを満たす場合、後述する境界めっき層５０においてＭｇを存在させ易くなる。第１めっき層１１及び第２めっき層２１に含まれるＭｇが境界めっき層５０におけるＬＭＥ割れに及ぼす影響についての詳細は明らかでないが、例えば、以下の通りに考えることができる。すなわち、溶接継手１００に備えられる第１めっき層１１及び第２めっき層２１の平均組成において質量比Ｍｇ／Ｚｎが上記の所定の範囲である場合、境界めっき層５０においてＭｇとＺｎとが共存し、鋼粒界におけるＺｎの存在を不安定化し、ＬＭＥ割れに繋がる鋼粒界へのＺｎ侵入が抑制されるものと考えられる。また、上記関係Ｉを満たす場合、溶接継手１００の耐食性を向上させることもできる。上記関係Ｉにおける下限は、０．０７以上、０．０９以上又は０．１０以上であってもよく、上限は、０．２５以下、０．２０以下又は０．１８以下であってもよい。或いは、関係Ｉにおける下限は０．２０超であってもよい。
尚、上述したように、溶接継手１００においては、第２めっき層２１が存在しなくてもよい。すなわち、上記関係Ｉにおいて、第２めっき層２１が存在しない場合、第２めっき層２１のＭｇ組成、Ｚｎ組成及び付着量は０である。
溶接継手１００において上記関係Ｉが満たされるか否かについては、溶接継手１００に備えられる第１めっき層１１及び第２めっき層２１の化学組成及び付着量を測定することによって、判断できる。第１めっき層１１及び第２めっき層２１の化学組成及び付着量は、例えば、スポット溶接部３０から十分離れためっき層１１、２１の部分において確認すればよい。
１．３ スポット溶接部
溶接継手１００においては、第１鋼板１０と第２鋼板２０とがスポット溶接部３０によって接合される。図１に示されるように、第１鋼板１０及び第２鋼板２０に対してスポット溶接がなされると、電極により加圧された部分にナゲット３１と呼ばれる鋼成分及び／又はめっき層成分が溶融凝固した部分が形成され、そしてそのナゲット３１の周囲に前記成分が溶融せずに接合したコロナボンド３２が形成される。尚、「コロナボンド」とは、ナゲットの周囲に形成された第１鋼板と第２鋼板とが圧接された箇所である。通常はコロナボンドの箇所にあっためっき層は、コロナボンド形成時にコロナボンドの周囲に押し出される。コロナボンドにはＺｎが残留することがある。この場合、Ｚｎは第１鋼板と第２鋼板に固溶した状態で残留する。Ｚｎが固溶していてもコロナボンドにおいて第１鋼板と第２鋼板とは隙間なく接しているのでコロナボンドの端部は判別可能である。また、コロナボンドにおいて固溶したＺｎから、後述するＺｎ侵入部が形成されることは無い。固溶したＺｎは高温でもα－（Ｆｅ，Ｚｎ）相として存在し、Ｚｎが析出するようなことは無いからである。ナゲット３１及びコロナボンド３２は、化学組成が異なるため、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の反射電子像（ＢＳＥ像）により容易に判別可能である。溶接継手１００におけるナゲット３１の形状や組成については特に限定されない。
１．４ セパレーション部
溶接継手１００においては、スポット溶接部３０の周囲（コロナボンド３２の周囲）にセパレーション部４０が存在する。セパレーション部４０は、スポット溶接による溶接や圧接が生じていない部分をいう。すなわち、「セパレーション部」とは、コロナボンドの周囲の第１鋼板と第２鋼板とが直接接していない箇所をいう。例えば図１に示されるように、スポット溶接部３０の周囲のセパレーション部４０においては、第１鋼板１０と第２鋼板２０との溶接や圧接がなされず、第１鋼板１０と第２鋼板２０との間に隙間が存在し得る。セパレーション部４０における隙間の大きさは、特に限定されるものではない。
１．５ 境界めっき層
「境界めっき層」とは、コロナボンドの周囲にある溶接入熱により融けて固まっためっき層である。境界めっき層は、境界部ともいう。溶接継手１００において、境界めっき層５０は、コロナボンド３２の端部からスポット溶接部３０の外側に向かって０．５ｍｍの範囲に含まれる。すなわち、第１鋼板１０と第２鋼板２０との互いに向き合う面に存在するめっき層１１、２１のうち、コロナボンド３２の端部からスポット溶接部３０の外側に向かって０．５ｍｍの区間にあるめっき層が、スポット溶接により、境界めっき層５０になる。また、コロナボンド３２になった箇所にあっためっき層がスポット溶接時にコロナボンドの外側に押し出されて境界めっき層５０の一部を形成する。スポット溶接の溶接入熱が高ければ、境界めっき層５０になる区間はスポット溶接の外側に向かってさらに拡大する。また、第２鋼板２０の第１鋼板１０に向き合う面にめっき層が無い場合、コロナボンド３２に隣接するセパレーション部４０の第２鋼板２０側に第１鋼板のめっき層が融けて回り込んで境界めっき層５０を形成することがある。境界めっき層５０は、図１に示されるように、扇形状（半円状）の断面形状を有していてもよいし、これ以外の形状を有していてもよい。境界めっき層５０の形状は、スポット溶接条件等によって変化し得る。
溶接継手１００においては、境界めっき層５０が、第１めっき層１１及び第２めっき層２１に由来する成分を含む。すなわち、境界めっき層５０は、スポット溶接によって溶融しためっき層１１、２１等が凝固することによって形成され得る。例えば、第１めっき層１１及び第２めっき層２１の双方が存在する場合、境界めっき層５０においては、当該２つのめっき層１１、２１に由来する成分と、鋼板に由来する成分とが混ざり合う。すなわち、境界めっき層５０には、第１めっき層１１及び第２めっき層２１に由来する成分のほか、鋼板１０、２０に由来する成分が存在していてもよい。境界めっき層５０の化学組成は、鋼板に由来する成分を除いた場合、溶接継手１００に備えられる第１めっき層１１及び第２めっき層２１の平均組成と対応し得る。ただし、本発明者の知見によると、境界めっき層５０においては化学組成に大きなバラつきがあり、境界めっき層５０における化学組成を明確に特定することは難しい。この点、本開示の溶接継手１００においては、境界めっき層５０における化学組成が特定される必要はなく、第１めっき層１１及び第２めっき層２１の平均の化学組成が特定されればよい。すなわち、第１めっき層１１及び第２めっき層２１に関して上記の関係Ｉが満たされることで、境界めっき層５０の化学組成がＬＭＥ割れ抑制に効果的な化学組成となり易い。
上記の通り、境界めっき層５０の化学組成は特に限定されるものではない。境界めっき層５０は、その少なくとも一部において、以下の化学組成を有していてもよい。或いは、境界めっき層５０は、その平均の化学組成として、以下の化学組成を有していてもよい。
（Ｍｇ／Ｚｎ：０．０６～０．３０）
溶接継手１００においては、境界めっき層５０におけるＭｇとＺｎとの質量比Ｍｇ／Ｚｎが、境界めっき層５０の少なくとも一部において、或いは、境界めっき層５０の平均の化学組成として、０．０６以上、０．３０以下であってよい。本発明者の新たな知見によると、境界めっき層５０においてこのような所定範囲の量にてＭｇが含まれることで、鋼板１０、２０に対するＺｎの侵入が効果的に抑制され、ＬＭＥ割れが生じ難くなる。Ｍｇの作用機構について詳細は明らかでないが、Ｍｇが存在することで鋼粒界におけるＺｎの存在を不安定化し、ＬＭＥ割れに繋がる鋼粒界へのＺｎ侵入を抑制するものと考えられる。境界めっき層５０におけるＭｇとＺｎとの質量比Ｍｇ／Ｚｎは、０．０７以上、０．０９以上又は０．１０以上であってもよく、０．２５以下、０．２０以下又は０．１８以下であってもよい。
（Ｆｅ：６５．０質量％以下）
境界めっき層５０は、その少なくとも一部において、或いは、その平均化学組成において、Ｆｅの濃度が６５．０質量％以下、５５．０質量％以下、４５．０質量％以下、３５．０質量％以下、２５．０質量％以下、１５．０質量％以下、１２．０質量％以下、１０．０質量％以下、８．０質量％以下又は６．０質量％以下であってもよい。上述したように、境界めっき層５０は、スポット溶接の際、めっき層１１、２１由来の金属成分や鋼板１０、２０由来の金属成分が溶融等して混ざり合うことにより形成される。すなわち、スポット溶接時、鋼板１０、２０から境界めっき層５０へとＦｅが拡散し得る。本発明者の新たな知見によると、スポット溶接時に液相のＺｎと共存するＦｅの濃度が低い場合（すなわち、鋼板１０、２０から境界めっき層５０へのＦｅの拡散が小さい場合）、鋼板１０、２０に対するＺｎの侵入が抑制される傾向にある。鋼板１０、２０から境界めっき層５０へのＦｅの拡散を抑制するためには、例えば、鋼板１０、２０のうちの少なくとも一方に対して、後述する内部酸化処理を施すことが有効である。尚、ホットスタンプ等によって溶接前のめっき層１１、２１にＦｅが多量に含まれていたとしても、溶接時に液相のＺｎと共存するＦｅの濃度は必ずしも高くはならない。これは、ホットスタンプ等によってめっき層１１、２１中に拡散したＦｅが、その他の金属とともに高融点金属間化合物を形成し得ることから、溶接時には溶融し難いためである。
（その他の成分）
境界めっき層５０において、上記した成分以外の成分の含有量については特に限定されるものではない。例えば、境界めっき層５０は、その少なくとも一部において、或いは、その平均化学組成において、Ａｌを０．５００質量％以上、９０．０質量％以下含んでいてもよく、Ｓｉを０．００１質量％以上、１０．０質量％以下含んでいてもよい。また、上述したように、境界めっき層５０は、めっき層１１、２１や鋼板１０、２０に由来するその他の元素や不純物を含んでいてもよい。
（ＭｇＺｎ２相：面積率１０％以上）
上述したように、境界めっき層５０におけるＦｅの濃度が低い場合、鋼板１０、２０に対するＺｎの侵入が抑制される傾向にある。すなわち、境界めっき層５０には、Ｆｅ濃度の低い相が一定以上含まれるとよい。本発明者の知見によると、境界めっき層５０の断面において、ＭｇＺｎ２相の面積率が１０％以上である場合に、ＬＭＥ割れが一層抑制され易い。「ＭｇＺｎ２相」とは、Ｍｇ／Ｚｎ質量比が０．２５～０．４５の範囲内で、Ｆｅ濃度が５質量％以下である相をいう。境界めっき層５０の断面におけるＭｇＺｎ２相の面積率は、３０％以上、４０％以上、５０％以上又は６０％以上であってもよく、１００％以下、９５％以下、９０％以下又は８０％以下であってもよい。境界めっき層５０の断面におけるＭｇＺｎ２相の面積率は、境界めっき層５０の断面における金属組成を測定すること等によって特定可能である。ＭｇＺｎ２相の面積率の測定方法については、実施例にて詳述する。
（酸化物）
境界めっき層５０は、長径が０．５μｍ以上である酸化物を１個以上有していてもよい。すなわち、境界めっき層５０の切断面を観察した場合に、長径０．５μｍ以上の酸化物があってもよい。また、境界めっき層５０は、長径が０．５μｍ以上である酸化物を２個以上、３個以上、５個以上、１０個以上又は２０個以上有していてもよい。さらには、境界めっき層５０は、長径が１．５μｍ以上である酸化物を２個以上、３個以上、５個以上、１０個以上又は２０個以上有していてもよい。後述するように、鋼板１０、２０のうちの少なくとも一つに内部酸化処理が施されている場合、スポット溶接時、鋼板１０、２０から境界めっき層５０へと内部酸化物が拡散し得る。当該内部酸化物は、鋼材に所定の焼鈍処理（焼鈍の前処理を含む）を行うことで得ることができる。酸化物は、酸素に加え、鋼板１０、２０中に含まれる元素のうち１種又は２種以上を含むものであって、典型的に、Ｓｉ、Ｏ及びＦｅを含み、場合によりさらにＭｎを含み得る。より具体的には、酸化物は、典型的にＳｉ：５～２５％、Ｍｎ：０～１０％、Ｏ：４０～６５％、及びＦｅ：１０～３０％を含んでいてよい。当該酸化物は、これらの元素以外にも上述した元素を含んでもよい。酸化物は、Ｓｉ及び／又はＭｎを含有する酸化物であってもよい。Ｓｉ及び／又はＭｎを含有する酸化物は、腐食環境において、腐食生成物の絶縁皮膜化を促進し得る。これにより、溶接継手１００の耐食性が向上する場合がある。尚、酸化物についての「長径」とは、当該酸化物を横切る最大の線分の長さをいう。酸化物の形状は、特に限定されず、円状、略円状、楕円状、多角形状などであってもよい。酸化物の長径は、０．７μｍ以上、１．０μｍ以上又は１．５μｍ以上であってもよい。酸化物の長径の上限は特に限定されないが、例えば、１０．０μｍ以下であってもよい。
１．６ 補足
上述したように、溶接継手１００においては、第１鋼板１０と第２鋼板２０とのうちの少なくとも一つが、内部酸化処理されたものであってもよい。例えば、溶接継手１００においては、第１鋼板１０と第２鋼板２０とのうちの少なくとも一つが、深さ１．５μｍ以上、２０．０μｍ以下の内部酸化層を有してもよい。より具体的には、例えば、溶接継手１００は、第１鋼板１０の第２鋼板２０に向かい合う面側に、深さ１．５μｍ以上、２０．０μｍ以下の内部酸化層を有するものであってもよい。尚、内部酸化層の「深さ」とは、鋼板（地鉄）表面からの深さをいう。第１鋼板１０と第２鋼板２０とのうちの少なくとも一つが所定の内部酸化層を有する場合、上述したように、ＬＭＥ割れが抑制され易い。特に、内部酸化層を有する鋼板におけるＬＭＥ割れが抑制され易い。
上述したように、溶接継手１００においては、第１めっき層１１と第２めっき層２１との双方が備えられていてもよい。例えば、第１鋼板１０の第２鋼板２０と向かい合う面の上に、第１めっき層１１を有してもよい。また、第２鋼板２０の第１鋼板１０と向かい合う面の上に、第２めっき層２１を有してもよい。また、第１めっき層１１と第２めっき層２１とのうちの少なくとも一つが、ＺｎとＭｇとの両方を含んでもよい。さらに、境界めっき層５０が、第１めっき層１１に由来する成分と、第２めっき層２１に由来する成分とを含んでもよい。
上記説明では、溶接継手１００が、第１鋼板１０及び第２鋼板２０を備える形態について説明したが、溶接継手１００は、第１鋼板１０及び第２鋼板２０に加えて、これら以外の鋼板をさらに備えていてもよい。すなわち、溶接継手１００は３枚以上の鋼板が重ね合わされてスポット溶接により接合されたものであってもよい。また、溶接継手１００は、複数のスポット溶接部を有するものであってもよい。いずれにしても、溶接継手１００は、少なくとも一部に、上記の第１鋼板１０、第２鋼板２０、スポット溶接部３０、及び境界めっき層５０とみなせる部分があればよい。すなわち、複数のスポット溶接部を備える場合、複数の境界めっき層の一部に、上記の境界めっき層５０の条件が満たされないものが存在していてもよい。
２．溶接継手の製造方法
溶接継手１００の製造方法は、（１）第１鋼板１０及び第２鋼板２０を製造すること、ここで前記第１鋼板１０の前記第２鋼板２０と向かい合う面の上に第１めっき層１１が備えられ、前記第２鋼板２０の前記第１鋼板１０と向かい合う面の上にめっき層が存在しないか、又は、第２めっき層２１が備えられ、第１めっき層１１及び第２めっき層２１のうちの少なくとも一方が、Ｚｎ及びＭｇを含み、第１鋼板１０の引張強さと第２鋼板２０の引張強さとのうちの高い方の引張強さが、７８０ＭＰａ以上である、及び、（２）めっき層を挟むようにして前記第１鋼板１０及び前記第２鋼板２０を重ね合わせたうえでスポット溶接すること、を含み得る。以下、溶接継手１００の製造方法の一例について説明するが、溶接継手１００は、これ以外の方法によって製造されてもよい。
２．１ 鋼板の製造条件
鋼板は、例えば、成分組成を調整した溶鋼を鋳造して鋼片を形成する鋳造工程、鋼片を熱間圧延して熱延鋼板を得る熱延工程、熱延鋼板を巻取る巻取工程、巻取った熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を得る冷延工程、冷延鋼板に対して通電処理する前処理工程、及び前処理した冷延鋼板を焼鈍する焼鈍工程を行うことで得ることができる。代替的に、熱延工程後に巻き取らず、酸洗してそのまま冷延工程を行ってもよい。その後、鋼板の表面にめっきを施すことで、めっき層を有する鋼板が製造される。
（鋳造工程）
鋳造工程の条件は特に限定されない。例えば、高炉や電炉等による溶製に引き続き、各種の二次製錬を行い、次いで、通常の連続鋳造、インゴット法による鋳造などの方法で鋳造すればよい。
（熱延工程）
上記のように鋳造した鋼片を熱間圧延して熱延鋼板を得ることができる。熱延工程は、鋳造した鋼片を直接又は一旦冷却した後に再加熱して熱間圧延することにより行われる。再加熱を行う場合には、鋼片の加熱温度は、例えば１１００℃～１２５０℃であればよい。熱延工程においては、通常、粗圧延と仕上圧延とが行われる。各圧延の温度や圧下率は、所望の金属組織や板厚に応じて適宜変更すればよい。例えば仕上げ圧延の終了温度を９００～１０５０℃、仕上圧延の圧下率を１０～５０％としてもよい。
（巻取工程）
熱延鋼板は所定の温度で巻取ることができる。巻取温度は、所望の金属組織等に応じて適宜変更すればよく、例えば５００～８００℃であればよい。巻取る前又は巻取った後に巻き戻して、熱延鋼板に所定の熱処理を与えてもよい。代替的に、巻取工程は行わずに熱延工程後に酸洗して後述する冷延工程を行うこともできる。
（冷延工程）
熱延鋼板に酸洗等を行った後、熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を得ることができる。冷間圧延の圧下率は、所望の金属組織や板厚に応じて適宜変更すればよく、例えば２０～８０％であればよい。冷延工程後は、例えば空冷して室温まで冷却すればよい。
（前処理工程）
冷延鋼板を焼鈍する前に所定の前処理工程を行った場合、上記圧延工程で鋼板表面に形成される外部酸化膜などが適切に除去され、焼鈍時に酸素が鋼の内部に侵入し易くなり、鋼板の内部における酸化物の形成が促進され易い。また、鋼板表層に歪を導入すること等によって鋼板の内部における酸化物の形成を促進することもあり得る。すなわち、このような前処理工程を行った場合は、後述する焼鈍工程において所望の内部酸化物を生成し易い。当該前処理工程は、ブラシ等を用いた研削処理や電解処理を含んでいてよい。例えば、研削処理は、ＮａＯＨを０．５～４．０質量％含む水溶液を冷延鋼板に塗布し、ブラシ圧下量０．５～４．０ｍｍ、回転量２００～１２００ｒｐｍでブラシ研削を施すことを含んでいてよく、電解処理は、例えば、ｐＨ８．０以上の溶液中で冷延鋼板を通電することを含んでいてよい。通電の際の電流密度は１．０～８．０Ａ／ｄｍ2であるとよい。通電時間は５～１０秒間であるとよい。このようなｐＨ、電流密度及び通電時間に制御して通電処理を行うことで、後述する焼鈍工程において、内部酸化物を効率的に形成することができる。
（焼鈍工程）
焼鈍は、例えば０．１～２０ＭＰａの張力をかけた状態で行うのが好ましい。焼鈍時に張力をかけると鋼板に歪みをより効果的に導入することが可能となり、鋼板の内部に酸化物が生成されやすくなる。
内部酸化物を適切に形成するために、焼鈍工程の保持温度は７００～９００℃であるとよく、好ましくは７２０～８７０℃である。このような範囲にすることで、外部酸化層の形成を抑制し、酸化物を鋼板の内部に形成することができる。上記保持温度が７００℃未満であると、焼鈍時に所望の内部酸化物が十分に形成されない場合がある。上記保持温度が９００℃超であると、焼鈍時に外部酸化層が形成され易い。上記保持温度までの昇温速度は、特に限定されないが１～１０℃／秒で行えばよい。また、昇温は、１～１０℃／秒の第１昇温速度と、当該第１昇温速度とは異なる１～１０℃／秒の第２昇温速度とにより、２段階で行ってもよい。
上記焼鈍工程の保持温度での保持時間は、１０～３００秒間であってもよいし、３０～２５０秒間であってもよい。このような範囲にすることで、外部酸化層の形成を抑制し、酸化物を鋼板の内部に形成することができる。上記保持時間が１０秒間未満であると、焼鈍時に所望の内部酸化物が十分に形成されない場合がある。上記保持時間が３００秒間超であると、焼鈍時に外部酸化層が形成され易い。
焼鈍工程における雰囲気の露点は、内部酸化物を十分に生成させる観点から、－２０～１０℃であるとよく、好ましくは－１０～５℃である。
尚、焼鈍工程を行う前に、焼鈍工程よりも前の工程において鋼板の内部に生成した酸化物（典型的に粒界型酸化物を含む）を除去してもよい。上述した圧延工程、特に熱延工程の間に、鋼板の表層に内部酸化層が形成される場合がある。そのような圧延工程で形成された内部酸化層は、焼鈍工程において内部酸化物を形成するのを阻害するおそれがあるため、当該内部酸化層は酸洗処理等により焼鈍前に除去しておいてもよい。例えば、焼鈍工程での内部酸化層の成長を見越して、焼鈍工程前における冷延鋼板の内部酸化物の層の深さを、１．５μｍ以下、１．０μｍ以下、０．５μｍ以下、０．３μｍ以下、０．２μｍ以下又は０．１μｍ以下にしておくとよい。
以上の通り、鋼板１０、２０を製造するにあたっては、鋼板の表層（例えば鋼板の表面から２０μｍまでの領域、すなわち鋼板の内部）において内部酸化物を形成しておくことが有効である。例えば、第１鋼板１０におけるＬＭＥ割れを抑制したい場合は、第１鋼板１０の表層において上記の内部酸化物を形成しておくとよい。このような内部酸化物としては、鋼の結晶粒内又は結晶粒界上に粒状に分散した粒状型酸化物、鋼の結晶粒界に沿って存在する粒界型酸化物、及び／又は結晶粒内にデンドライト状に存在するデンドライト型酸化物などが挙げられる。鋼板１０、２０に対して内部酸化処理を施した場合、例えば、鋼板１０、２０に含まれるＳｉが酸化され、鋼板１０、２０の表層において固溶Ｓｉが欠乏した状態となる。本発明者の新たな知見によると、鋼板１０、２０の表層において固溶Ｓｉが欠乏すると、鋼板１０、２０の表層においてＺｎが液相になり難くなる。すなわち、溶接継手１００において、第１鋼板１０と第２鋼板２０とのうちの少なくとも一つが適切に内部酸化処理されたものである場合、鋼板１０、２０の表層においてＺｎが液相になり難い。結果として、鋼板１０、２０の内部へとＺｎが侵入し難くなり、ＬＭＥ割れが抑制される。鋼板１０、２０の表面上（外部）に膜状に酸化物が形成される場合、すなわち外部酸化層が形成される場合は、このような効果は得られ難い。
２．２ めっき工程
めっき工程により、鋼板の表面に対してめっき層が形成される。めっき工程は、当業者に公知の方法に従って行えばよい。めっき工程は、例えば、溶融めっきにより行ってもよく、電気めっきにより行ってもよく、蒸着めっきにより行ってもよい。好ましくは、めっき工程は溶融めっきにより行われる。めっき工程の条件は、所望のめっき層の成分組成、厚さ及び付着量等を考慮して適宜設定すればよい。めっき処理の後、合金化処理を行ってもよい。典型的には、めっき工程の条件は、Ａｌ：０～９０．０％、Ｍｇ：３．０～６０．０％、Ｆｅ：０～１５．０％、及びＳｉ：０～１０．０％を含み、残部がＺｎ及び不純物からなるめっき層を形成するように設定するとよい。
２．３ スポット溶接条件
以上のようにして鋼板１０、２０を製造した後は、鋼板１０、２０を重ね合わせて、少なくとも１箇所にスポット溶接を行う。スポット溶接の条件は、当業者に公知の条件で行えばよい。例えば、ドームラジアス型の先端直径６～８ｍｍの溶接電極を用い、加圧力１．５～６.０ｋＮ、通電時間０．１～１．０ｓ（５～５０サイクル、電源周波数５０Ｈｚ）、通電電流４～１５ｋＡにてスポット溶接を行うことができる。
以上の通り、本開示の溶接継手１００のように、第１めっき層１１及び第２めっき層２１が所定の関係Ｉを満たし、境界めっき層５０の断面においてＭｇＺｎ２相が所定の面積率を満たすことで、ＬＭＥ割れが抑制され易く、且つ、優れた耐食性が確保され易い。
３．溶接継手の用途
溶接継手１００は、上述のようにＬＭＥ割れが抑制され易く、且つ、優れた耐食性を有するものであり、様々な用途に適用され得る。例えば、自動車部品に適用されることが好ましい。好ましい形態において、自動車部品は、上記の溶接継手１００を備え、第１鋼板１０が車両外側に配置され、第２鋼板２０が車両内側に配置され、第１めっき層１１のＭｇ組成よりも第２めっき層２１のＭｇ組成が低い。また、当該自動車部品においては、［前記第１めっき層のＭｇ組成（質量％）］／［第１めっき層のＺｎ組成（質量％）］が０．３０よりも大きくてもよい。
自動車部品は複数の鋼板から構成される。自動車部品において鋼板を重ね合わせたとき、車両外側に配置される鋼板の方が、車両内側に配置される鋼板より高い耐食性が要求される。この要求にこたえるため、車両外側に配置される鋼板の表面に高Ｍｇのめっき層を配置すればよい。一方、車両内側に配置される鋼板は、耐食性の観点から、車両外側に配置される鋼板に比べめっき層に含まれるＭｇの含有量を高くする必要が無い。車両外側に配置される鋼板の表面の高Ｍｇのめっき層により車内側に配置される鋼板との溶接部にＬＭＥ割れが懸念される場合、車両内側に配置される鋼板の車両外側の表面にあるめっき層のＭｇ／Ｚｎの含有量の割合と、めっき層の厚さ（付着量）とを、上記関係Ｉを満たす範囲にすれば、自動車部品の耐食性と溶接部の健全性との両立を達成することができる。また、第１めっき層の組成が単体でＬＭＥ割れの発生が無いＭｇ量であったとしても、第２めっき層の組成と付着量とを調整することで溶接部の耐食性が不十分となることを避けられる。
本開示の溶接継手１００は、第１鋼板１０と第２鋼板２０とがスポット溶接部３０を介して接合されるあらゆる自動車部品に適用可能である。図２に一実施形態に係る自動車部品１０００を示す。図２に示されるように、自動車部品１０００は、車両外側に配置されるハット型部材２００と、車両内側に配置される補強部材３００及びクロージングプレート３００とを備えるものであってもよい。尚、自動車部品１０００は、補強部材３００を備えないものであってもよい。自動車部品１０００のうち、例えば、ハット型部材２００が、上記の溶接継手１００における第１鋼板１０に相当するものであってもよい。また、自動車部品１０００のうち、例えば、補強部材３００が、上記の溶接継手１００における第２鋼板２０に相当するものであってもよい。また、自動車部品１０００のうち、例えば、クロージングプレート４００が、上記の溶接継手１００における第２鋼板２０に相当するものであってもよい。
以下、実施例を示しつつ本開示の溶接継手による効果についてさらに説明するが、本開示の溶接継手はこれらの実施例に限定されるものではない。
１．鋼板の製造
成分組成を調整した溶鋼を鋳造して鋼片を形成し、鋼片を熱間圧延し、酸洗した後に冷間圧延して冷延鋼板を得た。次いで、室温まで空冷し、冷延鋼板に酸洗処理を施して圧延により形成された内部酸化層を除去した。次いで、一部の冷延鋼板について、ブラシによる研削処理と電解処理とを行った。ブラシ研削処理は、冷延鋼板にＮａＯＨを２．０％含む水溶液を塗布した状態で、鋼板に対するブラシ圧下量を２．０ｍｍ、回転量を６００ｒｐｍとして２回実施した。電解処理は、冷延鋼板を、ｐＨ９．８の溶液中で６．１Ａ／ｄｍ２の電流密度で７．２秒間通電するものとした。その後、所定の露点、保持温度及び保持時間により焼鈍処理を行い、各鋼板を作製した。全ての鋼板において、焼鈍時の昇温速度は、５００℃までは６．０℃／秒とし、５００℃から保持温度までは２．０℃／秒とした。保持温度は８００℃で保持時間は１００秒とし、保持中の雰囲気はＮ２－４％Ｈ２で露点は０℃とした。上記焼鈍処理において、一部の冷延鋼板については０．５ＭＰａの張力をかけた状態で焼鈍処理を行い、その他の冷延鋼板については張力をかけずに焼鈍処理を行った。なお、各鋼板について、圧延方向に直角な方向を長手方向とするＪＩＳ５号引張試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に準拠して引張試験を行った。使用した鋼板の板厚は全て１．６ｍｍであった。
２．めっき
各鋼板を１００ｍｍ×２００ｍｍのサイズに切断した後、各鋼板に対して溶融亜鉛めっきを施し、次いで合金化処理を行った。溶融亜鉛めっき工程では、切断した試料を４４０℃の溶融亜鉛めっき浴に３秒間浸漬した。浸漬後、１００ｍｍ／秒で引き抜き、Ｎ2ワイピングガスによりめっき付着量を制御した。めっき後の冷却速度は１０℃／秒としてめっき浴温から１５０℃以下まで冷却しサンプルを得た。その後、一部のサンプルには５００℃で合金化処理を行い、合金化Ｚｎ系めっき鋼板を得た。
３．スポット溶接
各Ｚｎ系めっき鋼板を５０ｍｍ×１００ｍｍのサイズに切断したものを２枚準備し、その２枚のＺｎ系めっき鋼板試料に対して、ドームラジアス型の先端直径８ｍｍの溶接電極を用いて、打角３°、加圧力４．０ｋＮ、通電時間０．５秒（２０サイクル、電源周波数５０Ｈｚ）、通電電流７ｋＡ、板隙０．３ｍｍにてスポット溶接を行うことで、溶接継手を得た。なお、「打角」とは、電極と鋼板のなす角度が９０°からどれだけ傾いているかを意味する。例えば打角３°は、電極と鋼板が８７°の角度で接したまま溶接することを意味する。
４．めっき層の金属組成の分析・算出
得られた各溶接継手に対して、第１鋼板の第２鋼板と向かい合う面の上に形成された第１めっき層の化学組成と、第２鋼板の第１鋼板と向かい合う面の上に形成された第２めっき層の化学組成とを分析し、以下の式で表される平均Ｍｇ／Ｚｎを算出した。第１めっき層の組成分析と第２めっき層の組成分析とは、境界めっき層から１０ｍｍ以上離れた部分もしくは溶接を施していない部分を対象とした。めっき層の組成は、３０ｍｍ×３０ｍｍに切断したサンプルをインヒビター入りの１０％塩酸に浸漬してめっき層を溶解させた後、溶液中に溶解しためっき成分をＩＣＰ分析することで測定した。
平均Ｍｇ／Ｚｎ＝［（前記第１めっき層のＭｇ組成（質量％））×（前記第１めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））＋（前記第２めっき層のＭｇ組成（質量％））×（前記第２めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））］／［（前記第１めっき層のＺｎ組成（質量％））×（前記第１めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））＋（前記第２めっき層のＺｎ組成（質量％））×（前記第２めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））］
５．境界めっき層の断面における金属組織の確認
境界めっき層の断面におけるＭｇＺｎ２相の面積率の測定は、断面ＳＥＭ観察により行う。ここで、ＭｇとＺｎが共存し、Ｍｇ／Ｚｎの質量比が０．２５～０．４５、Ｆｅ濃度が５質量%以下である層をＭｇＺｎ２相とみなす。観察する断面は、溶接継手のナゲットの中心を通り、第１鋼板の板厚方向に沿った溶接継手の断面である。ＭｇＺｎ２相の面積率測定は次の手順で行う。まず、境界めっき層を含む断面をＳＥＭ観察してＳＥＭ画像を得る。次にＳＥＭ画像のうち、コロナボンドの端部から溶接部の外側に向かって０．５ｍｍの区間にあるめっき層を境界めっき層として区画する。区画した境界めっき層の元素マップをＳＥＭ－ＥＤＳを用いて取得する。取得した元素マップにおいて、ＭｇＺｎ２相に該当する相と該当しない相とを画像解析ソフトで二値化して面積率を導出する。
６．ＬＭＥ割れの有無の評価
得られた各溶接継手のスポット溶接部を観察し、ＬＭＥ割れの有無を評価した。評価基準は以下の通りである。
評価ＡＡ：ＬＭＥ割れなし
評価Ａ：ＬＭＥ亀裂長さ０μｍ超～１００μｍ
評価Ｂ：ＬＭＥ亀裂長さ１００μｍ超～３００μｍ
評価Ｃ：ＬＭＥ亀裂長さ３００μｍ超
７．耐食性評価
各溶接継手について、ＪＡＳＯ（Ｍ６０９－９１）に従って複合サイクル腐食試験に供して３６０サイクル後の鋼材の腐食状況により、スポット溶接部の耐食性を評価した。各評価用サンプルについて、上記腐食試験の完了後、スポット溶接部（ナゲット及びコロナボンド）と鋼板とを含む部分の断面をＳＥＭにより観察した（例えば図１のような部分）。観察画像から、境界めっき層から鋼板の方向に向かって（例えば図１では上方向に向かって）１ｍｍの範囲における鋼板部分の最大腐食深さを測定し、以下の評価基準で耐食性を評価した。
評価ＡＡ：腐食深さ０．１ｍｍ以下
評価Ａ：腐食深さ０．１ｍｍ超～０．３ｍｍ以下
評価Ｂ：腐食深さ０．３ｍｍ超～０．５ｍｍ以下
評価Ｃ：腐食深さ０．５ｍｍ以上
８．評価結果
下記表に、各溶接継手に採用した第１鋼板及び第２鋼板の強度、めっき組成及びその他の性状、溶接継手における境界めっき層のＭｇＺｎ２相の面積率、溶接継手に対するＬＭＥ割れの評価結果、並びに、耐食性の評価結果を示す。
Figure 0007124992000001
Figure 0007124992000002
Figure 0007124992000003
表１～３に示される結果から明らかなように、溶接継手が以下の要件を満たす場合、引張強さ７８０ＭＰａ以上の高強度鋼板を含む場合においても、ＬＭＥ割れが顕著に抑制されるとともに、耐食性も確保されることが分かる（Ｎｏ．２、３、５～７、１０～１２、１４、１６、１８～２２、２５、２６、２８、３１～３４）。
（１）第１鋼板の第２鋼板に向かい合う面の上に、第１めっき層が備えられ、第２鋼板の第１鋼板に向かい合う面の上に、めっき層が存在しないか、又は、第２めっき層が備えられること。
（２）第１めっき層及び第２めっき層が、以下の関係Ｉを満たすこと。
（３）境界めっき層の断面におけるＭｇＺｎ２相の面積率が１０％以上であること。
関係Ｉ：０．３０≧［（前記第１めっき層のＭｇ組成（質量％））×（前記第１めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））＋（前記第２めっき層のＭｇ組成（質量％））×（前記第２めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））］／［（前記第１めっき層のＺｎ組成（質量％））×（前記第１めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））＋（前記第２めっき層のＺｎ組成（質量％））×（前記第２めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））］≧０．０６
尚、Ｎｏ．１、４、８、９、１３及び１７については、平均Ｍｇ／Ｚｎが上記関係Ｉの下限値を下回ったため、境界部におけるＭｇＺｎ２相の面積率も小さくなり、境界部においてＭｇとＺｎとが共存することによる効果が得られ難く、ＬＭＥ割れに繋がる鋼粒界へのＺｎ侵入が生じ易かった結果、ＬＭＥ割れに繋がったものと考えられる。また、Ｍｇが少な過ぎたことで、十分な耐食性を確保できなかったものと考えられる。
Ｎｏ．１５、２３及び２４については、冷延鋼板の内部酸化処理条件が適切でなかった結果、溶接時に境界部にＦｅが拡散し易くなり、境界部におけるＭｇＺｎ２相の面積率が小さくなり、鋼板表層においてＺｎの液相が生じ易くなった結果、ＬＭＥ割れが生じ易くなったものとも考えられる。
Ｎｏ．２７については、平均Ｍｇ／Ｚｎが上記関係Ｉの上限値を上回っており、Ｍｇが過剰となったことで耐食性が低下したものと考えられる。
また、第２めっき層が無い場合においても、上記の要件を満たせばＬＭＥ割れの抑制と耐食性の両立を達成できることがわかる。第２めっき層が無い事例はＮｏ．２８、２９、３０、３１、３２及び３４である。このうち、上記の要件を満たすのは、Ｎｏ．２８、３１、３２及び３４である。すなわち、Ｎｏ．２８、３１、３２及び３４は実施例である。これらの実施例はＬＭＥ割れの抑制と耐食性の両立を達成できている。一方で、Ｎｏ．２９は関係Ｉの下限を外れ、Ｎｏ．３０は関係Ｉの上限を外れているため、十分な耐食性が得られない。また、Ｎｏ２９は、境界めっき層の断面におけるＭｇＺｎ２相の面積率が１０％未満であり、ＬＭＥ割れも抑制できていない。
さらに、内部酸化層に関してさらに詳述すると以下の通りである。Ｎｏ．１５、２３及び２４の事例は、関係Ｉを満たすものの境界めっき層の断面におけるＭｇＺｎ２相の面積率が小さ過ぎたため、ＬＭＥ割れを抑制できていない。Ｎｏ．１５、２３及び２４と同等の関係Ｉの値の実施例は、Ｎｏ．６、７、１０、１６、１８、２２、２５、２６、２８及び３２である。これらの実施例では第１鋼板と第２鋼板との少なくとも一方に深さが１．５μｍ以上の内部酸化層がある。すなわち、深さが１．５μｍ以上の内部酸化層が存在すると、関係Ｉを満たしたとき境界めっき層の断面におけるＭｇＺｎ２相の面積率が、深さが１．５μｍ以上の内部酸化層が無い場合よりも高くなり、ＬＭＥ割れを抑制しやすくなる。Ｎｏ．３２及びＮｏ．３４の実施例では、第１鋼板と第２鋼板の内部酸化層のうち内部酸化層の厚さ（深さ）が１．５μm以上であるのは片方しかない。このような場合では関係Ｉの値が０．０６以上であれば、境界めっき層の断面におけるＭｇＺｎ２相の面積率を１０％以上にすることができる。境界めっき層の断面におけるＭｇＺｎ２相の割合が１０％以上であれば、ＬＭＥ割れを抑制することができる。Ｎｏ．３１及びＮｏ３３の実施例では、第１鋼板と第２鋼板の内部酸化層の厚さ（深さ）がどちらも１．５μｍ未満である。このような薄い（浅い）内部酸化層しかなくても、関係Ｉの値が０．２０を超えていれば、境界めっき層の断面におけるＭｇＺｎ２相の面積率を大きくすることができる。すなわち、内部酸化層の状態に関わらずＭｇＺｎ２相の面積率を大きくしてＬＭＥ割れを抑制することができる。
１０ 第１鋼板
１１ 第１めっき層
２０ 第２鋼板
２１ 第２めっき層
３０ スポット溶接部
３１ ナゲット
３２ コロナボンド
４０ セパレーション部
５０ 境界めっき層
１００ 溶接継手
２００ ハット型部材
３００ 補強部材
４００ クロージングプレート

Claims (1)

  1. 溶接継手を備える自動車部品であって、
    前記溶接継手が、 第１鋼板と、第２鋼板と、前記第１鋼板及び前記第２鋼板を接合するスポット溶接部と、を備え、
    前記第１鋼板の前記第２鋼板に向かい合う面の上に、第１めっき層が備えられ、
    前記第２鋼板の前記第１鋼板に向かい合う面の上に、第２めっき層が備えられ、
    前記スポット溶接部が、ナゲットとコロナボンドとを備え、
    前記第１鋼板と前記第２鋼板との間、且つ、前記コロナボンドの端部から前記スポット溶接部の外側に向かって０．５ｍｍの範囲に、境界めっき層が備えられ、
    前記第１鋼板の引張強さと前記第２鋼板の引張強さとのうちの高い方の引張強さが、７８０ＭＰａ以上であり、
    前記境界めっき層の断面におけるＭｇＺｎ２相の面積率が１０％以上であり、
    前記第１めっき層及び前記第２めっき層が、以下の関係Ｉを満た し、
    前記第１鋼板が、車両外側に配置され、
    前記第２鋼板が、車両内側に配置され、
    前記第１めっき層のＭｇ組成よりも前記第２めっき層のＭｇ組成が低く、
    ［前記第１めっき層のＭｇ組成（質量％）］／［前記第１めっき層のＺｎ組成（質量％）］が、０．３０よりも大きい、
    自動車部品 。
    関係Ｉ：０．３０≧［（前記第１めっき層のＭｇ組成（質量％））×（前記第１めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））＋（前記第２めっき層のＭｇ組成（質量％））×（前記第２めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））］／［（前記第１めっき層のＺｎ組成（質量％））×（前記第１めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））＋（前記第２めっき層のＺｎ組成（質量％））×（前記第２めっき層の付着量（ｇ／ｍ２））］≧０．０６
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