JPH02170986A - スポット溶接性及び化成処理性の優れた高耐食性めっき材料 - 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、高い耐食性を有するほか、スポット溶接性及
び化成処理性の優れたＺｎ−Ｍｇ系めっき材料に関し、
このめっき材料は自動車、車輌、家庭用電化製品の外板
用等として活用される。

本発明の通用対象となる金属材料としては、鉄・鋼、各
種合金鋼、アルミニウムなど様々の金属材料が挙げられ
、その形状も板状、棒状、管状、波板状あるいはＬ字も
しくはＨ字断面の異形棒状等様々の形状のものが対象と
なるが、本明細書では最も汎用性の高い鋼板を主体にし
て説明する。

［従来の技術］ 上記の様な用途に用いられる防錆鋼板としては、これま
で主としてＺｎめっき鋼板が使用されてきた。しかし防
錆レベルが高まってくるにつれて従来のＺｎめっき鋼板
では需要者の要求を満たすことができなくなり、防錆効
果の向上を期して様々のＺｎ系合金めっぎが検討されて
いる。その中でＺｎ−Ｍｇ合金めつきは防錆効果の優れ
たものであるとされている。

ところで防錆鋼板に要求される特性としては、耐食性の
ほか、スポット溶接性、更には塗装前処理として欠くこ
とのできない化成処理性が挙げられるが、殊に前者のス
ポット溶接性はＺｎ−Ｍｇ合金めっき鋼板に求められる
重要な改善項目とされている。即ちＺｎ−Ｍｇ合金めっ
き層は母材鋼板に比べて融点が低く且つ電気抵抗が小さ
いため、スポット溶接時におけるチップ当接点での発熱
が十分でなく、所要熱量を確保するのに多くの電流が必
要になる。しかもめつぎ材料が溶接チップ材と合金化し
て低融点の金属間化合物を形成し、チップ先端の消耗を
促進するという問題も指摘されている。こうした問題を
回避する為の手段として、Ｚｎ系合金めっき層の表面を
Ａｌ２Ｏ３の如き高融点の酸化物皮膜で被覆する方法（
特開昭５５−１１０７８３号公報等）が開示されている
が、この方法はスポット溶接性を必ずしも十分に改善し
得るものでないばかりでなく、酸化物皮膜の形成によっ
て化成処理性を劣化させるという弊害を招く。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記の様な従来技術の問題に着目してなされた
ものであって、その目的は、Ｚｎ−Ｍｇ合金めっきの有
する優れた耐食性を享受しつつその欠点とされるスポッ
ト溶接性を改善し且つ化成処理性にも優れためっき材料
を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決することのできた本発明に係るめっき材
料の構成は、素地金属上に、Ｍｇを５〜２０重量％含有
するＺｎ−ＭｇめつきＦｌ　（１）が形成され、その上
に、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ。

Ｃｒよりなる群から選択される金属の１種以上を５０重
量％超９５重量％以下含有し、残部が実質的にＺｎより
なるめっき層（２）を形成したもの、或は上記めっき層
（１）　　と（２）の間に、更にＦｅ。

Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒよりなる群から選択される金属
の１種以上からなるめっき層（３）を形成してなるとこ
ろに要旨を有するものである。

［作用］ 本発明ではまず素地鋼板上に形成される耐食性改善層と
して、Ｍｇを５〜２０１１量％（以下単に％と記す）を
含有するＺｎ−Ｍｇ合金めっｔ！層が形成される。ここ
でＭｇの含有率範囲を定めたのは、めっき材料としての
耐食性と塗装後の耐食性を同時に溝足させるためであり
、Ｍｇ量が５％未満ではＭｇとの合金化による耐食性改
善効果が十分に発揮されず、Ｚｎ、ｌＬ独めっｈｑに対
して有意差のある耐食性改善効果は期待で幹ない、一方
Ｍｇ量が２０％を超えると、塗装後の耐食性が乏しくな
る。この理由は次の様に考えられる。即ちＺ　ｎ−Ｍ　
ｇめつｔ！層に何らかの原因で傷ができたとき、この偏
部が陽極、塗膜下が陰極となり、陽極では４Ｍ−＝４Ｍ
”　＋４ｅ−（Ｍは金属元素、Ｍ′″は金属イオフを示
す）、陰極では２Ｈ２０＋４Ｃ−→４０Ｈ−の反応が起
こって塗膜下のｐＨは上昇するが、Ｍｇは耐アルカリ性
が悪いので、めっき層中のＭｇ量が多くなると上記の反
応が急速に進行し、塗装後の耐食性が低下するものと考
えられる。しかしＭｇ量が５〜２０％範囲にあるＺｎ−
Ｍｇ合金めっきでは、塗装後の耐食性にそれほどの悪影
響を及ぼすことがなく、合金化による耐食性改善効果を
有効に発揮させることができる。ちなみに第１図は、Ｚ
ｎ−Ｍｇめっき中のＭｇ含有率と塗装性（赤錆発生時間
）の関係を調べた結果を示したものであり、Ｍｇ含有量
は５％未満でも、また２０％を超えても十分な耐食性を
得ることができない。

ところでＺｎ−Ｍｇ合金めつ各村はスポット溶接性に問
題があり、その理由として■Ｚｎ−Ｍｇ合金の融点が低
く且つ溶融状態での電気抵抗が小さいため電極当接点に
おける発熱が不十分であること、■Ｚｎ−Ｍｇ合金と電
極材料であるＣｕが合金化し易く電極が消耗し易いこと
など、が挙げられることは先に示した。そこで、このＺ
ｎ−Ｍｇ合金めっき層と電極が直接々触して電極素材と
反応するのを阻止し、且つ前記従来技術として開示した
酸化物皮膜の様に化成処理性を阻害することのない様な
めつき素材について検討した。その結果、Ｆｅ、Ｎｉ、
Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒの１種または２　ｆ！！１以上（以下
、Ｆｅ系金属ということがある）を５０％超９５％以下
含有し、残部が実質的にＺｎよりなる合金であれば、Ｚ
ｎ−Ｍｇ合金に比べて融点が高く且つ電極を構成するＣ
ｕとの合金化反応も起こし難く、またこの合金めっき材
は化成処理性も非常に良好であることが確認された。こ
こでＦｅ系金属の含有量が５０％以下である場合は、合
金めっき材の融点を十分に高めることがで籾ないばかり
でなくＣｕ電極との合金化抑制効果も不十分となる。一
方これらの金属の含有量が９５％を超える場合は、Ｚｎ
−Ｍｇ合金めつき層と電極との遮断効果は十分に発揮さ
れるものの化成処理性が悪くなり、塗装性に問題がでて
くる。ちなみに第２図は、代表例としてＺｎ−Ｆｅめっ
き中のＦｅ含有率と化成処理性（リン酸塩皮膜付着Ｒ）
の関係を調べた結果を示したものであり、Ｆｅ量が９５
％を超えると化成処理性が急激に悪化することが分かる
。

上記説明からも容易に理解できる様に、Ｆｅ系金属自体
の遮断効果は優れたものであるから、本発明ではこのＦ
ｅ系金属を専ら遮断層として利用し、化成処理性につい
ては、更にその上に化成処理性改善層を形成して３層め
っき構造とすることもできる。この場合の該処理性改善
層としては、遮断層との密着性も考慮して、Ｆｅ系金属
を５０％超９５％以下含有し残部が実質的にＺｎよりな
る合金が使用される。

この様に本発明では、■耐食性層として形成されるＺｎ
−Ｍｇ合金めっき層の上に、遮断層及び化成処理性改善
層としての機能を兼備するものとしてＦｅ系金属−Ｚｎ
合金めつぎ層を形成した２層めっぎ構造、あるいは■Ｚ
ｎ−Ｍｇ合金めフき層の上に遮断層としてＦｅ系合金め
っき層を形成した後、更にその上に化成処理性改善層と
じてＦｅ系金属−Ｚｎ合金めっき層を形成した３層めっ
き構造、としたところに特徴を有するものであり、各め
っき層の形成方法や厚さ等は特に限定されないが、好ま
しい態様として示すならば下記の通りである。

まず耐食性層となるＺｎ−Ｍｇ合金めっき層は、蒸着法
、スパッタリング法、電気めっき法、溶射決算様々の方
法により形成されるが、幅方向及び厚さ方向に亘って均
一なめっき組成が得られ易く且つピンホール欠陥等を無
くすうえで最も好ましいのは蒸着めっき法である。但し
その肉厚が薄過ぎる場合は耐食性が不十分となり、また
厚過ぎる場合はプレス成形工程等でめっき剥離を起こし
易くなるので、好ましくは５〜６０　ｇ／ｍ’、より好
ましいのは１０〜４０　ｇ／ｍ”である。

またＦｅ系金属−Ｚｎ合金めっき層やＦｅ系金属めっき
層も上記と同様任意の方法で形成することができ、遮断
層としての効果を期待するときの好ましい肉厚は１〜５
　ｇ／＠”、化成処理性改善層としての効果を期待する
ときの好ましい肉厚は０．５〜３ｇ／ｌａ”程度である
。肉厚が不足する場合は遮断層あるりは化成処理性改善
層としての機能が不十分となり、一方上記好適範囲を超
えて厚くしてもそれ以上の改善効果は得られず、かえフ
て加工性を阻害することがあるからである。

［実施例］ 表面を浄化した鋼板（約０．７ｍｍｔ）に蒸着法で所定
のＺｎ−Ｍｇ合金めっき層を形成し、その上に蒸着めっ
き法によってＦｅ系金属−Ｚｎ合金めっき層及び／又は
Ｆｅ系金属めっき層を形成して２層構造または３層構造
のめっき層を形成し、得られた各めっき材のスポット溶
接性及び化成処理性を下記の方法で評価した。

（スポット溶接） 溶接電流　：１０ＫＡ 加圧力　　：２５０ｋｇ 溶接時間　：１２秒 電極チップ：Ｃｕ−Ｃｒ合金（ドーム型）上記の条件で
スポット溶接を行ない、スポット溶接性及び溶接チップ
の消耗状況を観察した。

○：良好 △ 普通 ×：劣る めっき組成及び試験結果を第１表に一括して示す。

第１表において実験Ｎｏ、１〜１５は本発明の規定要件
を満たす実施例であり、スポット溶接性、化成処理性共
に良好な結果が得られている。これに対し実験Ｎｏ、１
６以降は比較例であり、特にＮｏ、　１６〜１８はＺｎ
−Ｍｇ合金めっき単独の比較例であり、化成処理性は良
好であるがスポット溶接性が悪い、また実験Ｎｏ、１９
〜２２は、Ｚｎ−Ｍｇ合金めっき層上にＦｅ系金属めっ
きのみを形成した２層めっき構造のものであり、スポッ
ト溶接性は良好であるが化成処理性は悪い。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、Ｚｎ−Ｍｇ合金め
っき層の上に遮断層と化成処理性改善層の機能を兼備し
たＦｅ系金属−Ｚｎ合金めっき層を形成し、あるいはＺ
ｎ−Ｍｇ合金めっき層上に遮断層としてＦｅ系金属めっ
き層を形成し更にその上に化成処理性改善層としてＦｅ
系金属−Ｚｎ合金めっき層を形成することにより、耐食
性、スポット溶接性、化成処理性のすべてに優れた複層
めっき金属材を提供し得ることになった。

【図面の簡単な説明】 第１図はＺｎ−Ｍｇめっき中のＭｇ含有率と耐食性（寺
請発生時間）の関係を示すグラフ、第２図はＺｎ−Ｆｅ
めっき中のＦｅ含有率と化成処理性（リン酸塩皮膜付着
量）の関係を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）素地金属上に、Ｍｇを５〜２０重量％含有するＺ
   ｎ−Ｍｇ合金めっき層が形成され、該めっき層の上に、
   Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒよりなる群から選択され
   る金属の１種以上を５０重量％超９５重量％以下含有し
   、残部がＺｎ及び不可避不純物よりなるめっき層が形成
   されたものであることを特徴とするスポット溶接性及び
   化成処理性の優れた高耐食性めっき材料。
2. （２）素地金属材上に、Ｍｇを５〜２０重量％含有する
   Ｚｎ−Ｍｇ合金よりなるめっき層が形成され、該めっき
   層の上に、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒよりなる群か
   ら選択される金属の１種以上よりなるめっき層が形成さ
   れ、更にその上に、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒより
   なる群から選択される金属の１種以上を５０重量％超９
   ５重量％以下含有し、残部がＺｎ及び不可避不純物より
   なるめっき層が形成されたものであることを特徴とする
   スポット溶接性及び化成処理性の優れた高耐食性めっき
   材料。