JPH0247293A

JPH0247293A - スポット溶接電極チップの耐久性に優れためっき鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH0247293A
Application number: JP63197260A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Yamazaki; 一正山崎
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-08-09
Filing date: 1988-08-09
Publication date: 1990-02-16
Also published as: JPH05478B2

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、スポット溶接に優れためっき鋼板の製造方法
に関するものである。

［従来の技術］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、特開昭６０−６３
３９４号公報のごとくめっき鋼板表面にＡ　Ｉ　２０　
ａ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
して寿命延長をはかることが開示されている。

又特開昭５９−１０４４６３号公報のごとく、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等を向上
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。

また、いかなる鋼板においても効果のある改善方法はい
まだ見出されていないのが実情であり、種々の鋼板に共
通な改善方法の開発が望まれている。

［発明が解決しようとする課題］本発明はスポット溶接性に優れ、チップの耐久性を向上
せしめる亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供するものであ
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、亜鉛めっき鋼板表面に、
亜鉛イオンと酸化剤を含有する酸性洛中で、鋼板を陰極
とし、電解により亜鉛酸化物と亜鉛水酸化物の１種また
は２種を含む酸化物層を亜鉛の量にして０．０３〜３　
、０ｇ／　ｄ付着せしめることを特徴とするスポット溶
接性に優れためっき鋼板の製造方法にある。

本発明の対象とする亜鉛めっき鋼板とは、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
方法によるものがある。

めっき組成としては純Ｚｎの他、ＺｎとＦｅ、ＺｎとＮ
ｉ　、ＺｎとＡ　Ｄ　ｓ　Ｚ　ｎとＭｎなどＺｎ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２
種以上の合金元素および不純物元素を含み、また、５ｉ
０２、Ａｇ２Ｏ３などのセラミックス微粒子、Ｔ　ｉ　
Ｏ２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る。

さらに多層めっき鋼板では、最上層あるいは中間層、最
下層としてＦｅやＮｉを主成分とし、Ｚｎを全く含有し
ないかもしくは一部含有し、Ｐなど各種合金元素を含む
層を有するものがある。

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ウム、鉄などの合
金溶融亜鉛めっき鋼板、めっき届所面方向で下層が合金
化されている合金化溶融亜鉛めっき鋼板（一般にハーフ
アロイと称する）、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き鋼板、これら
のめっき層上に電気めっき、蒸若めつき等により亜鉛、
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、更に単一合金層又は多層合金
電気めっき鋼板及びこれらのめっき層上に有機皮膜を被
覆しためつき鋼板、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、ＳｉＯ２，ＡＮＯ’ａなどのセラミックス微粒
子、ＴｉＯ２酸化物微粒子及び有機高分子などを亜鉛又
は亜鉛合金めっき中に分散させた分散めっき鋼板がある
。

本発明では、該鋼板の表面に、亜鉛イオンと酸化剤を含
有する酸性浴中で、鋼板を陰極とし、電解により亜鉛酸
化物と亜鉛水酸化物の１種または２種を含む酸化物層を
亜鉛の量にして０．０３〜３．０ｇ１ｒｄ付着せしめる
。

この理由は以下の如くである。

めっき鋼板をスポット溶接により接合しようとすると、
溶接時の発熱によりめっき層が溶融状態となり、チップ
組成の銅とめっき金属とが選択的に反応し、硬く脆い合
金層を形成して、チップが損耗し、電極チップの寿命を
短命にすることになる。

しかしながら、電極チップとめっき層との間に亜鉛の酸
化物層もしくは水酸化物層が存在すると、この層は、銅
−めっき金属の選択的合金化を防止する作用があり、電
極チップの損耗を遅延させる。

この理由は、該層によりチップとめっき金属との接触が
断たれ、合金層の生成による溶損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、
主として鉄を含有する合金となり、これが電極チップの
先端に付着し、堆積してチップの保護金属膜となり、溶
接を継続しても保護金属膜の厚み、形状には大きな変化
がなく、常時良好な溶接ができ、かつチップの損傷も防
止できるためと考えられる。

この保護金属の組成は、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％、
Ｚｎ：４８〜８０％程度の場合が多いが、一般にＦｅｌ
ａ度の高い方が好ましい。

また、めっき金属の成分、もしくはＭｎ、Ｓなどの鋼板
成分、Ｏｒなどの化成処理等表面処理生成物の成分、お
よびＣｕなど電極チップの成分を含むことがある。

以上の如く、スポット溶接性を改善するには亜鉛の酸化
物層もしくは水酸化物層を鋼板表面に形成せしめればよ
い。

めっき層中に亜鉛を多量に含む場合はこの層を酸化させ
ればよいが、上層中に亜鉛を含有しない場合あるいは亜
鉛含有量の少ない場合は、単なるめっき層の酸化では亜
鉛の酸化物を形成することはできず、めっき層の酸化と
いう方法はかならずしもすべての鋼板に共通であるとは
いえない。

そこで、本発明法ではあらゆるめっき鋼板に共通な方法
として、めっき鋼板表面に亜鉛を酸化させながら付着さ
せる方法を見出した。

すなわち、種々の亜鉛めっき鋼板の表面に、亜鉛イオン
と酸化剤を含有する酸性浴中で鋼板を陰極とし、電解に
より亜鉛酸化物と亜鉛水酸化物の１種または２種を含む
酸化物層を付着せしめる方法である。

ここでいう酸化剤とは、オゾン、過酸化物、過マンガン
酸とその塩類、重クロム酸塩、次亜塩素酸とその塩類、
亜塩素酸とその塩類、塩素酸とその塩類、次亜臭素酸と
その塩類、臭素酸とその塩類、次亜ヨウ素酸とその塩類
、ヨウ素酸とその塩類、硝酸とその塩類等がある。

過酸化物とは、例えば、過酸化カリウム、過酸化水素、
過酸化ナトリウム、過酸化水素ナトリウム、過酸化バリ
ウム、過酸化マグネシウム等をいい、これらはいずれも
酸性水溶液中で過酸化水素を発生して強い酸化作用を持
つ。

本発明法の酸化剤としては、これらの物質の１種または
２種以上を添加して用いることができる。

また、酸化作用を高めるために酸と併用することもでき
る。

本発明法では、これらの酸化剤を含む水溶液中で鋼板を
陰極として電解を行なう。酸化剤の中では、浴の安定性
、廃液処理、作業の安全性を考慮すると、硝酸もしくは
硝酸塩が最も好ましい。

本発明法でいう亜鉛酸化物、亜鉛水酸化物を含む酸化物
層とは、Ｚ　ｎ　Ｏ，Ｚ　ｎ　（ＯＨ）　２などを含有
するもので、上層めっき組成金属の酸化物、たとえば鉄
−亜鉛合金めっきの場合のｚｎＦ８２０４などあるいは
浴中に含まれる物質を含んでいてもよい。また、ＡＩな
どの不純物を含んでいてもかまわない。

該酸化物層の付着量は、亜鉛の量にして０．０３ｇ１ｒ
ｄ未満では溶接性を向上させる効果がないため、この値
を下限とし、また、３．０ｇ／ｒｒｆを超えると化成処
理性が劣化するため、この値を上限とする。

しかして亜鉛イオン量としては、上記のごとく、酸化物
層をＺｎ量として０．０３〜３．０ｇ／ｒｒｆ生成させ
るものであり、Ｚ　ｎ　２”（！：　して必然的に定“
る。又酸化剤量としても亜鉛イオンを酸化させるに必要
な量であり、これも必然的に定まる。

［実　施　例］次に本発明の実施例を比較例とともに第１表に挙げる。

第１表に示すごとく、本発明法によれば、電極チップの
寿命が比較例に比して格段に向上していることがわかる
。

注１：めっき鋼板の種類は、ＡＳ：溶融鉄−亜鉛合金化
めっき鋼板（溶融亜鉛めっき後、加熱処理し、鉄分７〜
１３％、残部亜鉛とする）、ＧＩ：溶融亜鉛めっき鋼板
、ＥＧ二電気亜鉛めっき鋼板、ＺＬ：亜鉛−ニッケル合
金電気めっき鋼板、ＥＬ：複層鉄−亜鉛合金電気めっき
鋼板（下層；亜鉛８５％−鉄１５％、上層；亜鉛１５％
−鉄８５％）、及びＳ　ｉＯ２＋Ａｇ　Ｏ：ＳｉＯＡｇ
２Ｏ３をそれぞ２３　　　２Ｉれのめっき鋼板に分散させたもの、である。

鋼板はいずれも０．８ｍｍの普通鋼。

注２：溶接条件は下記による。

１）加　圧　カニ　２５０ｋｇ２）初期加圧時間：　４０Ｈｚ３）通電時間：　１２１１ｚ４）保持時間：５１１ｚ５）溶接電流：　１１ｋＡ６）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３．６
ｍｍを確保できる打点数８）電極材質：Ｃｕ−Ｃｒ（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、他面を下にして２枚重
ね合わせて連続打点数をとった。

注３＝酸化物量の測定は、５％沃素メタノール溶液でめ
っき層を溶解し、抽出残渣を混合融剤（硼酸１、炭酸す
トリウム３）で融解した後、塩酸で溶融液化して亜鉛の
量をＩＣＰ　（赤外分光法）で測定した。

注４二化成処理性の判定は、日本パー力ライジング社製
Ｂ１０８０を用いて、標章条件で化成処理を施し、表面
結晶状態を観察し、スケのないものを合格とした。表中
で○印が合格であり、Ｘ印はスケのあったものである。

［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
間溶接ができ、チップの耐久性を向上することができる
。又溶接による生産性を向上させることができ、かつ適
性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。

代理人

Claims

【特許請求の範囲】

亜鉛めっき鋼板の表面に、亜鉛イオンと酸化剤を含有す
る酸性浴中で、鋼板を陰極とし、電解により亜鉛酸化物
と亜鉛水酸化物の１種または２種を含む酸化物層を、亜
鉛の量にして０．０３〜３．０ｇ／ｍ＾２付着させるこ
とを特徴とするスポット溶接性に優れためっき鋼板の製
造方法。