JPH03107494A - 溶接性、加工性に優れた亜鉛‐クロム合金メッキ鋼板及びその製造方法 - 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、溶接性、加工性に優れた亜鉛−クロム合金メ
ッキ鋼板及びその製造方法に関するものである。

（従来の技術） 亜鉛−クロム合金メッキ鋼板は、耐食性等に優れている
ことが知られている（特開昭６３−２４３２９５号公報
）。このような合金メッキ鋼板を自動車用、家電用鋼板
等に供するには、更に溶接性、加工性等を向上すること
が必要である。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は電極チップの寿命を保ち加工性に優れた亜鉛−
クロム合金メッキ鋼板及びそ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、下層Ｃｒ５〜４０％、残
りｎ、上層に亜鉛酸化物層を生成せしめた溶接性、加工
性に優れた亜鉛−クロム合金メッキ鋼板及び下層Ｃｒ５
〜４０％、残りｎ、上層に亜鉛層、更に該亜鉛層上層に
亜鉛酸化物層を生成せしめた溶接性、加工性に優れた亜
鉛−クロム合金メッキ鋼板及びＣｒ５〜４０％、残Ｚｎ
からなる合金層を生成し、その上層に亜鉛層を生成せし
め、次いで電解処理により亜鉛酸化物層を生成すること
を特徴とする溶接性、加工性に優れた亜鉛−クロム合金
メッキ鋼板の製造方法である。

本発明においては、亜鉛−クロム合金メッキ鋼板として
は、クロム５〜４０％、残Ｚｎからなるもので、Ｃｒ含
有率が高くなるに従って耐食性が向上し、Ｃｒ５％以上
から顕著な耐食性向上の効果があられれ、７％以上にな
ると、例えば、３０日間の塩水噴霧試験でも赤錆がほと
んど発生しない程の耐食性が認められ、上限は、加工性
等の点から４０％未満とするものである。

このようなＣｒ範囲で、他に少量のＦｅ、Ｎｉ。

Ｃｏ　＊　Ｍｎ　、Ｓ　ｎ　、Ｐ　ｂ　、Ｃｄ　、Ａｐ
　、Ｃｕ　＋　Ｈ＋Ｂ、Ｃ，Ｐ、Ｏ，Ｓｔ　、Ｔｉ　、
Ｚｒ、Ｓｂ、Ｍｏ。

Ｃｅ等を含有させてもよく、付着量としては、５〜３０
ｇ／ｒ！ｆで十分耐食性を発揮することができる。

このような合金メッキは、電気メッキ、蒸着メッキ等に
より生成することができる。電気メッキ方法としては、
例えば、Ｚｎイオン、３価クロムイオン及びＣｒ析出促
進剤を含む酸性メッキ浴から電着させることができ、電
流密度は５０Ａ／ｄＩ１１２以上で電着することが好ま
しい。

Ｃｒ析出促進剤としては、例えばポリエチレングリコー
ル、アルキルポリエチレンエーテル、ポリオキシメチレ
ン誘導体、α−エトキシレーテッドナフトール及びある
いはそのスルフォン酸誘導体等のポリオキシアルキレン
誘導体類を０．０１〜２０ｇ／Ｒ添加使用する。他の態
様としては、Ｓｉ。

Ａｌｌ、Ｚｒ、Ｔｉ・、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｍｏ。

Ｃｅ等の酸化物コロイド類を２〜２００ｇ／ρ添加使用
することができる。またメッキ層中にこれらを析出させ
ても良い。

他に電導度付与剤としてＮａ　、Ｋ　　、Ｎ　Ｈ４＋等
のアルカリ金属イオンを添加することもできる。

陰イオンとしては硫酸浴、塩化浴いずれも適用でき、ｐ
ｎは０，５〜３が適当である。

他に６価クロムイオン、鉄２価、３価イオン等不可避的
に共存するイオンはもちろん、Ｎｌ。

Ｃ，ｏ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｄ。

Ｐｄ　、Ｍｏ　、Ａｌｌ　、Ｍｇ等のイオンを必要あれ
ば添加し、またメッキ層中に析出させてもよい。

メッキ液の流速は、銅帯との相対速度として３０〜２０
０ｍ　／　１ｌｌｎ＜メッキ温度は４０〜７０℃が適当
である。

次にこのような合金メッキ層の上層に酸化物を生成せし
め、溶接性、加工性等を向上せしめるものであるが、酸
化物としては、ＺｎＯ主体とするものであり、例えば、
亜鉛酸化物、亜鉛水酸化物（Ｚ　ｎ　Ｏ、ｚｎ　（ＯＨ
）　２等）の１種又は２種を含む酸化物層を、亜鉛量に
して０．０３〜８．０ｇ／ｒｒｒ付着させることにより
、溶接性、加工性等を向上させることができる。

この理由は欠配の如くである。

メッキ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メッキ層が溶融状態となり、チップ
組成の銅とメッキ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、電極チップとメッキ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
−メッキ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メッキ金属との接触が
断たれ、合金層の生成による溶損を防止するとともに、
さらに溶融状態のメッキ金属が銅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、メッキ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Ｆｅ濃
度の高い方が好ましい。

このような酸化物を生成せしめる方法としては、例えば
、酸化雰囲気中で加熱し、ＺｎＯ主体とする酸化物を生
成する。又過酸化水素液、塩酸、硝酸水溶液に接触し、
亜鉛酸化物を生成する等の加熱酸化剤との接触による方
法もあるが、以下に述べるごとき電解処理による方法が
、安定しており好ましい。

即ち、電解処理による酸化物層の生成方法としては、例
えば、亜鉛イオンと酸化剤を含有する酸性浴中で、前記
のごとき亜鉛−クロム合金メッキ鋼板を陰極として３〜
３０Ａ／ｄｍ２の電流密度で電解処理する。

酸化剤としては、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。

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。

しかして亜鉛イオン量としては、前記のごとく、酸化物
層をＺｎ量として０．０３〜３．０ｇ／ｒｒｒ生成させ
るものであり、Ｚｎ２＋、！ｌ−シて必然的に定まる。

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。

次に亜鉛−クロム合金メッキ鋼板のメッキ中のクロムが
４０％近くなると、残亜鉛がそれだけ少なくなり、上記
のごとき、亜鉛酸化物が迅速に生成しにくくなり、又酸
化物層の合金メッキ層への密着性が低下することがある
。

このような場合には、亜鉛−クロム合金メッキ層の上層
に亜鉛層を生成し、その上層に上記のごとく、亜鉛酸化
物を生成することにより、迅速に生成せしめ、かつ密着
性も向上することができる。

亜塩層の生成量としては、３ｇ／ｒｒｆ以下、下限は亜
鉛金属が付着しておればよく、３ｇ／ｒｒｆ超になると
、耐食性（特に耐ブリスター性）に劣ることがあり、好
ましくない。

Ｚｎ−Ｃｒ合金メッキ層の上には化成処理で緻密なリン
酸塩皮膜が生成し難いが、酸化亜鉛層と亜鉛層は化成処
理において容易にリン酸塩皮膜に転換するので、塗装下
地として耐食性のある緻密なリン酸塩結晶が生成してく
る利点もある。この場合、薄い酸化亜鉛層のみでは生成
するリン酸塩皮膜量が不十分であり、亜鉛層からのリン
酸皮膜生成が加わることがより好ましい。

亜鉛層が３ｇ／ｒｄ超になると、化成処理後も亜鉛層が
残存し、ｚｎ−Ｃｒ合金層のもつ良好な塗装耐食性を殺
してしまうので好ましくない。

次にプレス成形性においては、酸化亜鉛層は潤滑効果を
示し、金型ビード部等の高面圧がかかる条件で摺動抵抗
を低下させ、材料の流入性を改善し、メッキ剥離を軽減
する効果がある。

（実　施　例） 次に本発明の実施例を比較例とともに挙げる。

０ １ 注１＝合金メッキ層、亜鉛層は電気メッキにより析出。

注２：亜鉛酸化物は、Ｚ　ｎ（Ｎ　Ｏ）　　・６　Ｈ２
０；２ ４００ｇ／ρ溶中で、電流密度３〜３０Ａ／ｄｍ２処理
時間１〜５秒で生成し、酸化物中の亜鉛量で表示。

注３＝溶接性は下記による。

■）加　圧　カニ　２５０ｋｇ ２）初期加圧時間：　４０１１ｚ ３）通電時間：　１２１１ｚ ４）保持時間：５Ｈｚ ５）溶接電流：　１１ｋＡ 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３．６
開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、メッキ鋼板の片面を上、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４＝酸化物量の測定はグロー放電分光分析によるＯの
積分強度から、既知試料による検量線でＺｎＯに換算し
て表示した。

注５：化成処理性の判定は、日本パー力ライジング社製
８１３０８０を用いて、標準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Ｏ印が合格であり、Ｘ印はスケのあったものである
。

注６：加工性は、角ビード曲げ引張り試験による摩擦係
数で評価した。

板厚０．８１１１１１％板幅１７ｍ＋ｍの試片を肩Ｒ−
１關の角ビードに沿って、引張り速度５００關／ｍ１ｍ
で押え、荷重１００ｋｇｆ’以上板破断に至るまで変化
させて試験し、引張り荷重〜押え荷重は図の直線部の勾
配から摩擦係数を求めた。

なお、試片は条件を過酷にするために６Ｃ３ｔ粘度の防
錆油をミネラルスピリットで１０％に希釈したものを塗
布した同一潤滑条件で試験した。

（発明の効果） 本発明の亜鉛−クロム合金メッキ鋼板は亜鉛酸化物を有
するのでスポット溶接において電極チップの寿命を長く
する優れた溶接性とともに、プレス成形でメッキ剥離を
軽減する効果があった。

代 理 人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下層Ｃｒ５〜４０％、残Ｚｎ、上層に亜鉛酸化物層
   を生成せしめた溶接性、加工性に優れた亜鉛クロム合金
   メッキ鋼板。 ２、下層Ｃｒ５〜４０％、残Ｚｎ、上層に亜鉛層、更に
   該亜鉛層上層に亜鉛酸化物層を生成せしめた溶接性、加
   工性に優れた亜鉛−クロム合金メッキ鋼板。 ３、Ｃｒ５〜４０％、残Ｚｎからなる合金層を生成し、
   その上層に亜鉛層を生成せしめ、次いで電解処理により
   亜鉛酸化物層を生成することを特徴とする溶接性、加工
   性に優れた亜鉛−クロム合金メッキ鋼板の製造方法。