JPH01123091A - アーク溶接性の優れた亜鉛系めっき鋼板 - 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、自動車用、建材用、家電用として溶接性の優
れた亜鉛系めっき鋼板に関するものである。

（従来の技術） 亜鉛系めっき鋼板は、その耐食性、塗装性に優れている
ことから、自動車用、建材用、家電用等の分野で広く利
用されている。

しかしながら、亜鉛系めっき鋼板の加工性のひとつであ
るアーク溶接性は、溶接欠陥の発生・溶接作業性の点で
冷延鋼板と比較すると極めて劣っていた。

亜鉛系めっき鋼板のアーク溶接性なかでも溶接欠陥の発
生を改善する方法としては、溶接速度を減少させること
が知られている。これは溶接速度を減することにより、
アーク放電によって発生する熱で、被めっき材に比べて
融点が低いめっき金属を充分に蒸発させながら溶接を進
行させ、めっき金属蒸気が溶融池に干渉するのを抑え、
ブローホール等の溶接欠陥の発生を防止するものである
。

また、亜鉛系めっき鋼板のアーク溶接性を改善するもう
一つの方法として、アーク溶接作業以前にアーク溶接開
先部近傍のめっき層をワイヤーブラシ等を用いて機械的
に除去する方法が採られている。

亜鉛系めっき鋼板を用いる製造現場では、製造ラインの
実情に合わせて上述の三方法を使い分けているが、さら
にこれを改善するために、溶接作業と平行してめっき層
を除去する方法が特開昭６０−１４１５５４号公報に挙
げられている。この方法は、逆極性プラズマアークを先
行熱源として用いることで被溶接物上のめっき層を除去
し、ついで所望の溶接装置により本溶接を実行するもの
である。

（発明が解決しようとする問題点） ところで上述の第１の方法は、溶接欠陥の発生を充分に
抑えるためには、冷延鋼板にアーク溶接する場合の約二
分の一程度まで溶接速度を低下させる必要があり、これ
に起因する溶接作業性の劣化ひいては溶接コストの増加
が重大な問題となっている。

第２の方法によると、実質的には冷延鋼板の溶接と同じ
であるため、アーク溶接作業性の劣化は妨げるものの、
めっき層除去という新たな作業工程を必要とするため、
実質的には溶接コストを増加する。

また第３の方法では溶接トーチ周辺が巨大なものとなる
ため、複雑な被溶接物への適用が困難であり、更には、
プラズマ装置が必要となるため新たな設備投資が必要と
なる。こうした理由から実際の製造ラインに適用される
ことは困難である。

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、溶接部にブ
ローホール等の溶接欠陥が発生しない溶接性の優れた亜
鉛系めっき鋼板を提供する。

（問題点を解決するための手段および作用）即ち、本発
明者らは、上記問題点を解決するために種々の実験を行
った結果、めっき処理あるいは合金化処理後のめっき層
と被めっき材の界面平均粗度がｏ、ｏｏｔミクロン〜０
．５　ミクロンとすることで、亜鉛系めっき鋼板のアー
ク溶接性を冷延鋼板並みにできることを見出した。

本発明は、以上のような知見に基ずいてなされたもので
あって、その要旨は、２０ｇ／　ｒｄ　〜２００　ｇ／
　ｇのめっき付着量を片面もしくは両面に有する亜鉛系
めっき鋼板において、めっき処理あるいは合金化処理後
のめっき層と被めっき材の界面平均粗度がｏ、ｏｏｉミ
クロン〜０．５　ミクロンとすることを特徴とする亜鉛
系めっき鋼板にある。

まず、ここでいう亜鉛系めっき鋼板とは、熱間あるいは
冷間圧延された原板に主として亜鉛めっきを施したもの
で、亜鉛以外にアルミニュウム・クロム・マンガン・鉛
・スズ・ニッケル等ヲ含有するものも含む。めっきされ
る原板の成分は特に限定されるものではなく、普通鋼・
高張力鋼などの鋼板であればいずれでもよい。また、亜
鉛めっきをする方法についても特に限定するものではな
く、従来からの溶融めっき法、電気めっき法、蒸着めっ
き法等のいずれでもよい。

めっき処理後めっき層の合金化処理を施したものも亜鉛
系めっき鋼板に含む。めっき層の合金化を行なう方法に
ついても特に限定するものではなく、ガス加熱炉、誘導
加熱炉、砥抗加熱炉、赤外加熱炉等いずれによって合金
化してもよい。

更には、めっき処理・合金化処理後、ボンデ処理・クロ
メート処理等の後処理を施したものも亜鉛系めっき鋼板
に含む。

亜鉛系めっき鋼板のアーク溶接性が冷延鋼板並みに改善
される理由としては、アーク溶接が進行するにつれて溶
融池前縁から低融点の亜鉛が溶融・蒸発するのに際し、
めっき層と被めっき材との界面平均粗度が大きい場合、
被めっき材に深くくいこんだ亜鉛の溶融・排除が遅れ、
溶融池により接近して亜鉛の蒸発がなされるため、これ
が溶融池・アーク放電に干渉しやすくなっていることが
考えられる。これに対しめっき層と被めっき材との界面
平均粗度が小さい場合には、円滑に亜鉛の溶融・除去が
行われるため、溶融池・アーク放電への影響が緩和され
る。

次に、めっき処理あるいは合金化処理後のめっき層と被
めっき材との界面平均粗度で０．００１ミクロン〜０．
５ミクロンとした理由について述べる。

ここでいう平均粗度とは、ＪＩＳ　Ｒ０６０１−１９７
０に定義されている中心線平均粗さ（Ｒａ）を指してい
る。

中心線平均粗さ（Ｒａ）は、被測定物をスキャンして得
られたあらさ曲線からその中心線の方向に測定長さ（Ｌ
）の部分を抜き取り、この抜き取り部分の中心線をＸ軸
、これと直交する方向をＹ軸とし、あらさ曲線をＹ　＝
　ｆ　（Ｘ）で表わしたとき、次の式％式％ めっき材との界面平均粗度は、まずめっき層を５％塩酸
＋インヒビターの溶液で除去した後、被めっき材表面の
あらさ曲線を触針電気拡大式表面あらさ測定機で求め、
（１１式から算出した。

なお、めっき処理前のめっき原板の表面平均粗度につい
ては、そのままあらさ曲線を求め、（１１式から算出し
た。

まず、第１図にアーク溶接欠陥の発生状況を示す。図は
、重ね隅肉試片１　（亜鉛めっき鋼板１ａ＋ｌｂを二枚
重ねて階段状にしたもの）の重ね部を狙って、炭酸ガス
アーク溶接を実行した場合の溶接部断面模式図（ａｌお
よびＸ線写真模式図（ｂｌである。

はぼ溶接部２断面全域を占めるように空間が広がってい
るが、この空間は溶接部長手方向にも延びており、これ
がブローホール３と呼ばれる溶接欠陥である。通常全溶
接長に対しブローホールの占める割り合いが２０％を越
えると継ぎ手強度上問題があるものと評価され、不合格
となっている。

第２図（ａ）〜（ｆ）はブローホールの発生とめっき層
・被めっき材の界面平均粗度を種々変化させた場合の関
係を示した図面である。亜鉛めっき鋼板として板厚１．
６ｍｍで、めっき付着量５０　ｇ　／　ｍの両面亜鉛め
っき鋼板を用いている。ここでも、炭酸ガスアーク溶接
を採用し、１．：２ｍｍφのソリッドワイヤと１分間１
５リツトルの炭酸ガスをシールドガスに用いている。図
は、ワイヤ送給速度を一定とし、界面平均粗度毎のアー
ク溶接可能領域（横軸：溶接速度、縦軸：溶接電圧）を
示している。

図中の記号は、 ０８０％ ０８０〜５％ ６８５〜２０％ ・：２０％〜 を表わしている。なお％の値は（ブローホール長の合計
／溶接長）Ｘ１００％を示している。

図にみるように、めっき層と被めっき材の界面平均粗度
が大きい程ブローホールの発生が著しく、特に溶接速度
が早く、また溶接電圧が高い領域でその傾向が顕著であ
る。

第３図は、板厚１．６ｆｉの冷延鋼板で重ね隅肉試片を
作製し、これに第２図と同じ条件で炭酸ガスアーク溶接
を実行した場合の溶接可能領域を示している。この場合
全領域にわたってブローホールの発生は認められず、極
めて優れたアーク溶接性を有している。

第２図および第３図を比較すると、めっき層と被めっき
材の界面平均粗度が０．５ミクロン以下になると、亜鉛
めっき鋼板のアーク溶接性が著しく向上し、はぼ冷延鋼
板に匹敵する溶接作業性を有することが明らかである。

従って界面平均粗度の上限は０．５ミクロンとした。尚
、めっき層と被めっき材の界面平均粗度の下限を０．０
０１ミクロンとしたのは、界面平均粗度が小さければ小
さい程アーク溶接性は良くなるが、現在の技術で達成で
きる限界がこの粗度レベルにあるためである。

つぎに本発明のようなめっき処理後のめっき層・被めっ
き材の界面平均粗度を得る方法について述べる。

一般に、めっき処理を受ける前のめっき原板の表面平均
粗度とめっき層・被めっき材の界面平均粗度はほぼ一致
するので、表面平均粗度が０．００１ミクロン〜０．５
ミクロンのめっき原板をめっき処理すれば、本発明のめ
っき鋼板は得られる。但し、溶融めっき処理、合金化処
理、めっき処理後の調質圧延等をおこなった場合、界面
平角粗度が表面平均粗度より大きくなる傾向にある。例
えば表面平均粗度が０．５ミクロンのめっき原板を用い
て合金化亜鉛めっき鋼板を作製した場合、界面平均粗度
が１．０ミクロンにも達することも確認した。

従って、このような場合にはその分、表面平均粗度の小
さいめっき原板を使用すべきである。

（実施例） 供試亜鉛系めっき鋼板のめっき層・被めっき材の界面平
均粗度、めっき層組成、めっき付着量、めっき方法、合
金化の有無、溶接欠陥発生状況を第１表にまとめて示す
。

炭酸ガスアーク溶接法を使用し、重ね隅肉試験片に対し
以下の条件で溶接を実施した。

溶接ワイヤ　　　　　　１．２Ｎφ ワイヤ送給速度　　　　３．５　ｍ／ｍｉｎ溶接電圧　
　　　　　　２１　Ｖ 溶接速度　　　　　　　１．０　ｍ／ｍｉｎ溶接性評価
基準は次の通りである。

０８０％ Ｏ：０〜５％ △：５〜２０％　　　゛ ・：２０％〜 ただし％の値は（ブローホール長の合計／溶接第１表 炭酸ガスアーク溶接 溶接ワイヤ　　　　　１．２　ｍ ワイヤ送給速度　　　３．５　ｍ／ｓｉｎ溶接電圧　　
　　　２１Ｖ 溶接速度　　　　　　１．０　ｍ／ｗｉｎ第１表におい
て、試料Ｎｌｌ〜１２が本発明めっき鋼板であり、他は
比較材である。

本発明めっき鋼板は、比較材に比ベアーク溶接性が優れ
ており、被めっき材の平均粗度が本発明の範囲内にあれ
ば、アーク溶接性が改善されることがわかる。

なお、試料Ｎ１１ｉｏおよび１１は、表面平均粗度０．
２ミクロンのめっき原板に溶融めっき後合金化したもの
であって、めっき層と被めっき材の界面平均粗度は０．
５ミクロンになっており、同じめっき原板を用いて電気
めっきしたものと比べると、アーク溶接性は若干劣化す
るもののおおむね良好な結果が得られた。

（発明の効果） 以上説明したごとく本発明は、めっき層と被めっき材の
界面平均粗度を０．００１〜０．５ミクロンとすること
により、溶接時のブローホールを減少させ、亜鉛系めっ
き鋼板の溶接速度を高めるとともに溶接性を向上させた
ものであり、自動車用、建材用、家電用などに広く利用
することができ、その品質向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ｔａ＞、　ｆｂ）はアーク溶接欠陥の発生状況を
示す断面およびｘｇ写真模式図、第２図（ａ）〜（ｆｌ
は亜鉛系めっき鋼板における界面平均粗度を変化させた
場合のアーク溶接可能領域図、第３図は冷延鋼板におけ
るアーク溶接可能領域図である。 ｌ・・・重ね隅肉試片、ｌａ、ｌｂ・・・亜鉛めっき鋼
板、２・・・溶接部、３・・・ブローホール代理人　弁
理士　秋　沢　政　光 他１名 第１図 Ｃｂ） 第２図 （Ｑ）　　　　　　　　（ｂ）　　　　　　　（Ｃ）５
容博速廣（′ｒｎムＬｅｔ）　５怪培達度（暫−ｎ）壇
将遣度（７）／ｒｎ＝ｙｒ）左２図 （ζズ、）　　　　　　　　　　　　　　　　（ｅン　
　　　　　　　　　　　　　　（十〕ｓ＊ｊ；＄１−ノ
１［ミ（”／ｍＬｒＬ）　　”１４ｉｌｌｐ該（”／ｖ
ｒ＝ｎ）　　　＄ｊ；’１１遠Ｋ（１’／ｒｎ二ｎ）第
３図 簿博良度（領ム諸）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２０ｇ／ｍ＾２〜２００ｇ／ｍ＾２のめっき付着量を片
   面或いは両面に有する亜鉛系めっき鋼板において、めっ
   き処理あるいは合金化処理後のめっき層と被めっき材の
   界面平均粗度が０．００１ミクロン〜０．５ミクロンで
   あることを特徴とする溶接性の優れた亜鉛系めっき鋼板
   。