JPH03253550A

JPH03253550A - スポット溶接性に優れた溶融合金化亜鉛めっき鋼板の製造方法及びめっき浴

Info

Publication number: JPH03253550A
Application number: JP15939890A
Authority: JP
Inventors: Yaichiro Mizuyama; 水山　弥一郎; Takashi Hotta; 堀田　孝; Motohiro Nakayama; 元宏中山
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-01-16
Filing date: 1990-06-18
Publication date: 1991-11-12

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】［ａ業上の利用分野〕本発明は、スポット溶接性に優れた溶融合金化亜鉛めっ
き鋼板の製造方法及びめっき浴に関するものである。

［従来の技術及び発明か解決しようとする課Ｕ］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号の如くめっき鋼板表面にＡ
ｌ２Ｏ５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
ることか開示されている。

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になされ
たものである。

［発明が解決しようとする課題］本発明の特徴とするところは、（１）　Ｚｎめっき浴中にＰｂ、Ｓｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ
、Ｂｉ、Ｔａ、Ｓｅ、Ｓの１種又は２　ｆｆｉ以上を０
．００５〜０．２％含有し、かつ、Ａｕ２０．００１　
Ｓ−０，２％含有せしめた浴でめっき後、加熱合金化処
理することを特徴とする、スポット溶接性に優れた溶融
合金化亜鉛めっき鋼板の製造方法。

（２）　Ｚｎめっきぞ釜中にＰｂ、Ｓｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓ
ｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓの１種又は２種以上を０．０
０５〜０．２％含有し、かつ、Ａｕ　０．００１〜０．
２％含有せしめた浴でめっき後加熱合金化処理し、次い
で酸化膜生成処理することを特徴とする、スポット溶接
性に優れた溶融合金化亜鉛めっき鋼板の製造方法。

（３）　Ｚｎめっきｔ層中にＰｂ、Ｓｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓ
ｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｅ、５の１種又は２種以上をｏ、ｏ
ｏｓ〜０２％含有し、かつ＾ｊｌＬＯ，ｏｏ１−０．２
％含有せしめた、スポット溶接性に優れた溶融合金化亜
鉛めっき鋼板製造用のＺｎめつき浴。

である。

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
０ｍｇ／ｍ２（片面当たり）生成させることが不安定て
あった。ここで、ＺｎＯを主体とする酸化膜としては酸
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。

本発明者等は亜鉛めっき層表面に、ＺｎＯを主体とする
酸化膜を生成せしめるに、Ｚｎめっき浴中にＰｂ、Ｓｎ
、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓの１ｆ！また
は２種以上を０．００５〜０．２％含有し、Ａｕ２を０
００１〜０２％含有せしめた溶融Ｚｎめっき浴で鋼板に
めっきを施し、次に加熱合金化処理することにより、合
金層生成と同時にめっき層中に含有されるＰｂ、Ｓｎ、
Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓの働きにより、
めっき層表面に若干生成したＺｎＯ中をめっき層中から
Ｚｎイオンが最表層まで容易に移動して０２と接触する
ことによってＺｎＯの生成か促進し、ＺｎＯを主体とす
る酸化膜を生成させるものである。

めっき浴中にＰｂ、Ｓｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ
、Ｓｅ、Ｓの１種または２ｆ！！以上を０．００５〜０
．２％含有することで、めっき層表面に生成したＺｎＯ
中をめっき層中からＺｎイオンが最表層まて容易に移動
して０□と接触することによってＺｎＯの生成を促進さ
せることでＺｎＯを主体とする酸化膜を形成することが
できるが、含有するＰｂ、Ｓｎ、Ｐ、　ＡｓＳｂ、Ｂｉ
、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓの１種または２種以上の下限を０．０
０５％としたのは、それ未満ではＰｂ、Ｓｎ、Ｐ。

Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｅ、ＳによるＺｎＯ中のＺ
ｎの移動への効果がなくなり、ＺｎＯ生戊の促進ができ
なくなるためである。また、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｐ、八ｓ、Ｓ
ｂ、Ｂｉ、Ｔｅ。

Ｓｅ、Ｓの１種または２ｆ！！！以上の上限を０．２％
としたのはそれを超えて含有してもＺｎＯ中のＺｎの移
動への効果か飽和し、スポット溶接チップ寿命の改善の
効果か低くなるためである。

めっき浴中に八ｎを０．００１〜０．２％含有すること
はＺｎとＦｅの合金化反応を適度に抑制することにより
、めっき層の密着性の向上、パウダリング性の向上のた
めてあり、その下限を０．００１％としたのはそれ未満
では効果かなくなるためであり、その上限を０．２％と
したのはそれを超えても効果が飽和し、また、合金化反
応を遅くしてしまい、しかも、ＺｎＯの生成を妨害する
ためである。

このようにして生成する合金層上のＺｎＯ主体酸化物量
は３０〜３０ＤＯｍｇ／ｍ２（ＺｎＯ量として）になり
、これても溶接電極チップにめっき層の１部が溶解付着
するのを十分防止し、溶接性を向上する。

より一層ＺｎＯ主体酸化物を多く生成し、連続打点を増
加させる溶接性を一層向上するためには、その後合金化
めっき鋼板温度４３０〜５５０℃（インライン又はライ
ン外で）で気水混合体（水蒸気も含む）を吹付けること
により、上記作用とあいまって、水との接触による酸化
膜生成との複合作用により、安定的に片面３０００ｍｇ
／ｍ２位の酸化膜生成ができ、この量であれば溶接性は
著しく向上させることができる。

かくして、ＺｎＯを主体として、Ｆｅの酸化物、Ｚｎお
よびＦｅの水産化物で、車体でも混合していても、かつ
ＡＪ２等の不純物を含んでいてもかまわない。しかし、
表面皮膜としての特性で表面を均一に覆う皮膜がよくて
皮膜の抵抗が低いＺｎＯが多いことが望ましい。

ところで、２ｎＯを主体とする酸化膜を多く生成させる
条件として、前記のごとく、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｐ。

Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓの１ｆ！または２種
以上を洛中に添加して、ＺｎＯを主体とする酸化膜を生
成せしめることで、スポット溶接性に優れた合金化亜鉛
めっき鋼板とすることかできるが、第１図（両面ＡＳ：
合金化溶融亜鉛めっき鋼板、目付量：　６０／６０　（
ｇ／ｍ２）　　浴中Ａｊ２　；　０．１０％、浴中Ｆｅ
　：　０．０２２％、合金化温度＝５００℃、酸化膜生
成処理：４８０℃、２　ｓｅｃ、気水水量１２５ｊ２　
／ｍ１ｎ）はＺｎ浴中に添加したｐｂの量とＺｎＯを主
体とする酸化膜生成量の関係であるが、ｐｂの量が増加
するにしたがい、ＺｎＯを主体とする酸化膜量が増加す
る傾向を示す。このように、ＺｎＯを主体とする酸化膜
はｐｂを添加して、合金化処理後、酸化膜中１１ｉ、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、３０〜３０００ｍ呂／　ｍ　
２で３０　ｍｇ／ｍ２未満では効果がなく、又３０００
ｍｇ／ｍ２超になると、電気抵抗が大となり、チップが
軟化変形を生じ易くなり、チップ寿命が短命になり好ま
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、先のめっき金属か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つき組成の亜
鉛が選択的に反応し、硬く脆い銅−亜鉛合金層を形成し
て、チップが損耗し、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％、Ｚｎ：４０〜
８０％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部分か局在するような場合は
好ましくない。

また、電極保護金属はめつき金属の成分、Ｍｎ、Ｓなど
の鋼板成分、Ｃｒなとのめつき鋼板の化ｆＡｍ理なと表
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。

［実　施　例］次に本発明の実施例を比較例と共に挙げる。

１：めっき鋼板の種類・両面ＡＳ：合金化溶融亜鉛めっき鋼板。

・片面ＡＳ：片面が合金化溶融亜鉛めっき鋼板で、他面
が鉄。

注２二酸化膜生成処理方法は合金化が完了後、気水をノ
ズルから噴霧中を所定の温度と時間で通板する。

酸化膜生成処理の温度は気水処理中の平均温度。

気水ノズルの水量はノズル５００本の合計。

注３＝酸化物中のＺｎＯ測定５％沃素メチルアルコール溶液で、めっき層のみを溶解
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　２５Ｑｋｇｆ２）初期加圧時間：４０Ｈｚ３）通電時間＋１２Ｈｚ４保持時間：５Ｈｚ５溶接電流：１１に八６）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３．６ｍｍ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、他面を下として、２枚重ね合わせて連続打点数をとった。

注５＝製造は連続溶融亜鉛めっきラインで、鋼板（ｆ）
を溶融亜鉛めっき後付着量制御し、次いで加熱合金化処
理した、又合金化処理後酸化膜生成処理をインラインで
連続処理した。

［発明の効果コ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、それた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きる
。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か得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＺｎ洛中に添加したｐｂの量とＺｎＯを主体と
する酸化膜生成量の関係を示す図である。第１図Ｚｎめっき渦中のＰ１ン（％）他４名

Claims

【特許請求の範囲】１　Ｚｎめっき浴中にＰｂ，Ｓｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂ
ｉ，Ｔｅ，Ｓｅ，Ｓの１種又は２種以上を０．００５〜
０．２％含有し、かつ、Ａｌ０．００１〜０．２％含有
せしめた浴でめっき後、加熱合金化処理することを特徴
とする、スポット溶接性に優れた溶融合金化亜鉛めっき
鋼板の製造方法。２　Ｚｎめっき浴中にＰｂ，Ｓｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂ
ｉ，Ｔｅ，Ｓｅ，Ｓの１種又は２種以上を０．００５〜
０．２％含有し、かつ、Ａｌ０．００１〜０．２％含有
せしめた浴でめっき後加熱合金化処理し、次いで酸化膜
生成処理することを特徴とする、スポット溶接性に優れ
た溶融合金化亜鉛めっき鋼板の製造方法。３　Ｚｎめっき浴中にＰｂ，Ｓｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂ
ｉ，Ｔｅ，Ｓｅ，Ｓの１種又は２種以上を０．００５〜
０．２％含有し、かつＡｌ０．００１〜０．２％含有せ
しめた、スポット溶接性に優れた溶融合金化亜鉛めっき
鋼板製造用のＺｎめつき浴。