JPH02263968A - スポット溶接性に優れた亜鉛めっき鋼板の製造方法 - 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、スポット溶接性に優れた亜鉛めつぎ鋼板の製
造方法に関するものである。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）亜鉛め
っき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号公報の如くめっき鋼板表面
に＾又、０５等の酸化物皮膜を生成せしめ、該酸化物の
高融点、高電気抵抗を利用し、溶接性を向上させるとと
もに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図ることが開示されている
。

また、特開昭５９−１０４４６３号公報の如く、めっき
鋼板の表面に加熱処理により、ＺｎＯ／Ｚｎ比を０．１
〜０．７０にした酸化膜を生成させ同様に溶接性を向上
させることが開示されている。

しかしながら、このような方法においても、未だ工業規
模では満足すべき結果が得られ難く、めっき鋼板におけ
る溶接性の向上が強く要求されている。

本発明はこのような要求を有利に満足するためなされた
ものである。

〔課題を解決するための手段） 本発明の特徴とするところは、めっき層上層に、ＺｎＯ
を主体とする酸化膜を生成せしめるに、鋼板をアルカリ
含有の８２０２水溶液に接触させ、特に、鋼板をＮａＯ
Ｈ０，１〜４０％、Ｈ２Ｏ２０，５〜３０％との水溶液
に、０．２〜１０ｓｅｃ間、接触させ、酸化膜生成処理
を行うことを特徴とするスポット溶接性に優れた亜鉛め
っき鋼板の製造方法に関するものである。

本発明の対象とする亜鉛めっき鋼板は、溶融めっき法、
電気めっき法、蒸着めっき法、溶射法など各種の製造方
法によるものであり、めワき組成としては純２ｎの他、
ｚｎとＦｅ、　ＺｎとＮｉ。

２ｎとＡＭ、ＺｎとＭｎなどＺｎをを主成分として、耐
蝕性など諸機能の向上のため１種ないし２１１以上の合
金元素および不純物元素を含み、また、５ｉ０２　、へ
又２０．などのセラミック微粒子、７１０２などの酸化
物、有機高分子をめっき層中に分散させたものがあり、
めっき層の厚み方向で単一組成のもの、連続的あるいは
層状に組成が変化するものがあり、さらに、複層めっき
鋼板では最上層がＦｅやＮ１を主成分として２ｎ、　　
Ｐなど各種合金元素を含むものがある。例えば、溶融亜
鉛めっき鋼板、鉄−亜鉛合金化溶融亜鉛めっき鋼板、亜
鉛を主とするアルミニュウム、鉄などの合金溶融亜鉛め
っき鋼板、めっき層断面方向で下部が合金化されている
合金化溶融亜鉛めっき鋼板（一般にハーフアロイと称す
）、片面鉄−亜鉛合金化溶融亜鉛めっき層、他面溶融亜
鉛めっき層からなるめっｔ！鋼板、これらのめっき層上
に電気めっき、蒸着めっき等により亜鉛、鉄、ニッケル
を主成分とする金属をめっきした鋼板、あるいは、電気
亜鉛めっき鋼板、亜鉛、ニッケル、クロム等合金電気め
っき鋼板等、さらに、単一合金層または複層合金電気め
っき鋼板およびこれらのめっき上に有機皮膜を被覆した
めっき鋼板、亜鉛および亜鉛含有金属の蒸着めっき鋼板
等がある。その他、　５ｆ０２．　ＡＬＣｈなどのセラ
ミック微粒子、ＴｉＯ２酸化物微粒子および有機高分子
などを亜鉛または亜鉛合金めっき中に分散させた分散め
つき鋼板がある。

本発明者らは、亜鉛めっき鋼板の種類の如何によらず、
めっきが２ｎを主成分とする限り、めっき鋼板の表面に
ＺｎＯを形成させることにより、スポット溶接において
電極チップ先端にＦｅ、　Ｚｎを主成分とする電極保護
金属を生成させ、以って電極チップ寿命を大幅に改善す
ることを見出した。

従来の上記めっき鋼板においては、ＺｎＯを主体とする
酸化膜を溶接性によいとされるＺｎＯ量で３０〜３００
０　ｍｇ／ｍ”　（片面当たり）生成させることが不安
定であった。ここで、ＺｎＯを主体とする酸化膜とは酸
化物中にＺｎＯの他、例えば、めっき層中に含有する成
分元素またはそれらの酸化物などの化合物等を含有する
ものでも良い。また、陽極酸化などの電気化学処理にお
いて、処理液が含有する成分あるいは化合物を含んでも
良い。

本発明者は亜鉛めっきの上層に、ＺｎＯを主体とする酸
化膜を生成せしめるに、鋼板をアルカリ含有のＨ２Ｏ２
水溶液に接触させ、特に、鋼板をＮａ０）１０．１〜１
０％、Ｈ２Ｏ２０，５〜３０％の水溶液に、０．２〜１
０ｓｅｃ間、接触させ、酸化膜生成処理を行うことで、
ｚｎＯを主体とする酸化膜をＺｎＯ量で３０〜３０００
　ｍｇ／ｒｎ”　（片面当たり）生成させることが容易
になり、溶接性に優れた亜鉛めっき鋼板とすることをみ
いだした。

ＺｎＯを主体とする酸化膜を生成せしめるに、アルカリ
含有の［２０□水溶液のアルカリはＮａＯＨく水酸化ナ
トリウム）、ＫＯＨ（水酸化カリウム）、ＮａＨＣＯ３
（炭酸水素ナトリウム）　、２Ｎａ２（ｌｓｉ０２（オ
ルソ珪酸ナトリウム）　、ＮａＨＣＯ３（硫酸ナトリウ
ム）等のアルカリの一種または二種以上の混合液とする
。このようなアルカリ含有のＨ２Ｏ２水溶液に鋼板を接
触させ、ＺｎＯを主体とする酸化膜を生成せしめ、スト
ツボ溶接性に優れた亜鉛めっき鋼板とすることができる
。このとき、アルカリの種類は前述のようになんでも良
いが、好ましくはＮａＯＨが良い。この理由は明らかで
はないが、ＮａＯＨの場合、容易に亜鉛の酸化物を生成
する。このように、ＺｎＱを主体とする酸化膜を生成せ
しめるに、鋼板をＮａＯＨ０，１〜４０％、Ｈ２Ｏ２０
，５〜３０％の水溶液に０．２〜１Ｏｓｅｃ間接触させ
、酸化膜生成処理を行うこととした。鋼板とアルカリ含
有のＨ２Ｏ２水溶液を接触させる方法としては浸漬、ス
プレーによる噴射等いずれの方法でもよい。

酸化膜生成処理液のＭａｉｌ（濃度を０．１〜４０％と
し、下限を０．１％としたのは、めっき表層のＩｎ等を
溶解して、１１２０２による酸化を容易にするためであ
り、０．１％未満では、その効果が得られないためであ
り、４０％を超えるとめっき表層のＺｎ等を溶解しすぎ
、め）き層が薄くなり、亜鉛めっき鋼板の耐蝕性を損な
うためである。

また、Ｈ２Ｏ２濃度を０．５％〜３０％としたのは、０
．５％未満ではＮａ０）Ｉで溶解したＺｎ等を酸化させ
るに不十分で、ＺｎＯを主体とする酸化膜の生成ができ
にくいためであり、３０％超では、酸化膜の生成が飽和
し、ＺｎＯを主体とする酸化膜の増加には影響しなくな
り、酸化膜の生成を容易にすることができないためであ
る。さらに、接触時間を０．２〜１Ｏｓｅｃとしたのは
、０．２ｓｅｃ未満では酸化膜生成処理が不十分で、溶
接性が向上しないためであり、１０ｓｅｃを超えて処理
しても酸化膜の生成は飽和して、しかも、めっき表層の
Ｚｎ等を溶解しすぎ、めつぎ層が薄くなり、亜鉛めっき
鋼板の耐蝕性を損なうためである。

ところで、ＺｎＯを主体とする酸化膜の生成条件として
、鋼板をＮａ１ｌ（０，１〜４０％、Ｈ２Ｏ，０，５〜
３０％の水溶液に、０．２〜１Ｏｓｅｃ間、接触させ、
酸化膜生成処理を行うことで達成できる。

第１図はＨ２Ｏ２濃度３％、１０％、ＮａＯＨ１２％、
２０％の酸化膜生成処理液中で時間を変えて酸化膜生成
処理を行ったときの処理時間とＺｎＯを主体とする酸化
膜量の関係であるが、Ｈ２Ｏ２濃度、ＮａＯＨ濃度が高
くなるとＺｎＯ量は多くなり、また、時間が長くなると
ＺｎＯ量が増加する傾向を示す。このように、ＺｎＯを
主体とする酸化膜は酸化膜生成処理を行うことで容易に
生成することが明らかである。

このような酸化膜の生成量としては、酸化膜中のＺｎＯ
量（片面当たり）として、３０〜３０００口ｇ／　ｍ　
２で３０ｍｇ／ｍ”未満では効果がなく、又３０００ｍ
ｇ／ｍ２超になると、電気抵抗が大となり、チップか軟
化変形を生じ易くなり、チップ需要が短命になり好まし
くない、即ち溶接等においては、その加熱によりめっき
金属が溶融状態となり、次いで、鋼板との合金化へと進
行するが、先のめっき金属が溶融状態のとき電極チップ
と直接接触すると、チップ組成の銅とめっき組成の亜鉛
が選択的に反応し、硬く脆い銅−亜鉛合金層を形成して
、チップが消耗し、電極チップ寿命を短命にすることに
なる。

この溶融状態のめっき金属は、前記めっき鋼板表面に生
成せしめた酸化膜により、チップとの接触を断たれ、め
っき金属のチップとの直接接触による溶損等を防止する
とともに、さらに、溶融状態のめっき金属が鋼板の鉄と
合金化され、主として鉄−亜鉛合金となり、これが酸化
膜の亀裂部等を通して、あるいは、酸化膜と一緒に電極
チップ先端部へ付着し、堆積してチップの保護金属膜と
なり、理由は明確でないが、溶接を継続しても保護膜の
厚み、形状等には変化がなく、常時良好な溶接ができ、
かつ、チップの損傷も防止できる。ここで電極保護金属
とは、めっき金属と地鉄との合金を主体とするもので、
平均濃度として、Ｆｅ：２０〜６０％、２ｎ：４０〜８
０％程度の場合が多いが、般にＦｅ濃度の高い方が好ま
しく、特に、高濃度Ｚｎ部分が局在するような場合は好
ましくない。

また、電極保護金属はめっき金属の成分、Ｍｎ。

Ｓなどの鋼板成分、Ｃｒなとのめっき鋼板の化成処理な
ど表面処理生成物の成分およびＣｕなとの電極チップの
成分を含むことがある。

また、この電極保護金属膜は、チップ先端形状を凸状に
保つ効果を有するので、チップが同程度に軟化損傷した
場合でも、低電流で溶接ができ、チップ保護膜をチップ
先端表面の５０％以上の面積に付着させると、電極チッ
プ寿命を大幅に延長することができる。すなわち、亜鉛
めっき表面に電極保護金属を付着させるＺｎＯを主体と
する酸化膜を生成せしめ、溶接熱によりめっき金属と鋼
板との合金を上記酸化膜を通して、あるいは、酸化膜と
一緒に該電極保護金属を電極チップへ付着させつつ、溶
接するものである。

しかして、前記の如き酸化膜の生成方法としては、めっ
き後、また、めっき層を合金化する場合には、合金化が
完了した後、酸化膜生成処理を行うことで、ＺｎＯを主
体とする酸化膜が確実に生成する。その具体的な方法と
しては、例えば、連続溶融めっきの場合には、ライン内
でコイルに巻き取る前に酸化膜生成処理液に浸漬し、水
洗、乾燥して達成できる。また、連続電気めっきの場合
には、ライン内でコイルに巻き取る前に、酸化膜生成処
理液に浸漬し、水洗、乾燥して達成できる。さらに、ラ
イン外で、コイルを巻き戻しながら、酸化膜生成処理液
に浸漬して、水洗、乾燥、さらに、コイルに巻き取るこ
とで、確実に生成させることができる。また、いずれの
場合でも、酸化膜生成処理液をスプレーによって噴射し
て酸化膜を生成できる。

（実施例） つぎに本発明の実施例を比較例とともに第１表に挙げる
。

注１：めつ ・Ｇｉ ・ＥＧ ・両面ＡＳ ・片面ＡＳ ・片面ＥＬ ・両面ＥＬ ・両面ＨＡ ・ＡＳ／ＧＩ ・　八Ｓ／＾Ｓ−Ｅ き鋼板の種類 ：溶融亜鉛めっき鋼板 ：電気亜鉛めっき鋼板 二合金化溶融亜鉛めっき鋼板 二片面が合金化溶融亜鉛めっき層で 他面は鉄 片面が鉄・亜鉛合金電気亜鉛めっ き層で他面は鉄 鉄・亜鉛合金電気亜鉛めっき鋼板 ：めフき周断面方向で下部が合金化 されている合金化溶融亜鉛めっき 鋼板（一般にハーフアロイと称 す） ：片面が合金化溶融亜鉛めっき層で 他面は溶融亜鉛めっき層の溶融能 鉛めっき鋼板 ；片面が合金化溶融亜鉛めっき層で 他面は合金化溶融亜鉛めっき層の 上層に鉄・亜鉛合金電気亜鉛めっ きを施したもの ・鋼板厚は、いずれも０　、８ｍｍの普通鋼性２：酸化
膜生成条件 酸化膜生成条件の方法は連続溶融亜鉛めっきおよび連続
電気亜鉛めっきの場合に、ライン内で処理したもの、−
は無処理のもの。

注３；酸化物中のＺｎＯの測定 ５％沃素メチルアルコールｍ？夜で、めっき層のみ溶解
し、抽出残漬を混合融剤（硼酸１炭酸ナトリウム３）で
融解した後、塩酸で溶液化してＩＣＰで分析した亜鉛量
をＺｎＯ量に換算。

注４：溶接条件 溶接条件は下記による。

１　加圧カニ２５０ｋｇｆ ２）　初期加圧時間：４０ｔｌｚ ３　通電時間：１２Ｈｚ ４）保持時間：５１１ｚ ５）　溶接電流：１１にへ ６　チップ先端径＝５．０φ（円錐台頭型）７）電極寿
命終点判定：溶接電流の８５％でのナゲツト径が３．８
ｍｍを確保できる打点数８）　電極材質：　Ｃｕ　−Ｃ
ｒ　（一般に用いられているもの） 溶接は、めっき鋼板の片面を上、他面を下として、２枚
重ね合わせて連続打点数をとった。

〔発明の効果〕

かくすることにより、スポット溶接において、連続打点
数を増加し、それだけチップを取り替えることなく長時
間溶接でき、チップの耐久性を向上させることがで台る
。また、溶接による生産性を向上させることができ、か
つ、適性溶接電流範囲も従来材と同レベルであり、溶接
性も良好である等の優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は酸化膜生成処理液中で時間を変えて酸化膜生成
処理を行ったときの処理時間とＺｎＯ量の関係を示す図
である。 ′ｔｅｔ温、２５℃ ＋１１ｉ１；旧ｓｅｃｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　亜鉛めっき鋼板の製造する際に、めっき層上層に、
   ＺｎＯを主体とする酸化膜を生成せしめるに、鋼板をア
   ルカリ含有のＨ＿２Ｏ＿２水溶液に接触させ、酸化膜生
   成処理を行うことを特徴とするスポット溶接性に優れた
   亜鉛めっき鋼板の製造方法。 ２　アルカリ含有のＨ＿２Ｏ＿２水溶液をＮａＯＨ０．
   １〜４０％、Ｈ＿２Ｏ＿２０．５〜３０％として、鋼板
   と０．２〜１０ｓｅｃ間接触させることを特徴とする請
   求項１記載のスポット溶接性に優れた亜鉛めっき鋼板の
   製造方法。