JPH0357571A - ステンレス鋼の抵抗溶接部の構造 - 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〕 本発明はステンレス鋼の抵抗溶接隙間の隙間腐食を防止
し耐久性を向上させるステンレス鋼の溶接部構造に関す
る。

〔発明の背景〕

ステンレス鋼は優れた耐食を有することから耐食性が要
求される各種機器，機材に汎用されているところである
が，機器としての組立施工において，溶接やかしめなど
部分的に隙間構造をとることが多い。ステンレス鋼は隙
間のないあるいは隙間を形成しないような状態では耐食
性が優れるものの，隙間が生じていると使用条件によっ
ては腐食し，いわゆる隙間腐食を起こすことがある。

例えば熔接部うちでも溶接時に生した酸化スケール部分
では耐食性が一般に低下し，そこに隙間が形成されると
マイルドな環境においても隙間腐食が発生しやすくなり
ステンレス鋼でも耐隙間腐食性は著しく低下する。ステ
ンレス鋼の隙間腐食は特に塩化物環境において生しやず
＜，Ｃｌ−１度が高いほど，また，　／Ｍ度が高いほど
隙間腐食性が強くなる。

塩化物を含む水環境での溶接隙間部の腐食を防止する方
法としては，タト部電源を用いた電気防食法，またはＡ
１等の犠牲陽極による犠牲防食法が周知である。これら
の防食法はｍ器の構造が簡単な場合には効果的であるが
，複雑になると取付けが困難になり２　しかも防食効果
のおよぶ範囲が狭まることから防食コストの上昇を招い
たり１過防食や犠牲陽極の溶出量が増加することによる
水の汚染等の問題が副次的に生ずる。一方．大気環境で
の溶接隙間の腐食を防止する方法としては綱自身の耐食
性を高める以外に有効な手段は知られていない。最近の
動向としては水回り機器例えば温水機器関係等でも前記
のような防食手段を採らない無防食の缶体に移行するよ
うになっている。このようなことから，耐食性および耐
隙間腐食性の優れる＋Ｊ料の要求が一層高まってきた。

したがって．耐食性および耐隙間腐食性改善の要求に対
しては＋　　Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏなど高価な合金元素を多
量に添加して素材の耐食性を向上させた高合金材料の適
用がなされざるを得ないが，必然的にコストが上昇する
ことは否めない。

〔発明の目的〕

前記のような実状において．ステンレスｗ４機器のうち
でも抵抗溶接部をもつ機器に対する該溶接部の耐隙間腐
食を抑制する何らかの手段（高価な合金元素を多量に添
加するという素材側の対策以外の外的手段）が見出され
れば，それだけでもこの分野に多大の貢献ができる。本
発明はこれの達戒を目的としたものである。

〔発明の構或〕

前記の目的を達戒せんとする本発明の要旨とするところ
は，板の重ね合わせ面を抵抗溶接してなるステンレス鋼
の溶接部において．該溶接部近傍の板の重ね合わせ部分
の隙間を形成している板表面部にＺｎ被覆層またはＺｎ
を主或分とするＺｎ合金被覆層を施してなるステンレス
鋼の抵抗溶接部の構造に存する。

すなわち，汎用ステンレス鋼の板と板とを接合して各種
の機器類を構或または加工する場合に板の端而同士を重
ね合わせてまたはかしめたうえその重ね合わせ面をシー
ム溶接やスポット溶接等の抵抗溶接で接合することが一
般に行われるのであるが，本発明によれば，かような板
の重ね合わせ接合部において不可避的に生ずる板と板と
の間の隙間部分を．その隙間を構威する両基板の表面が
ステンレス鋼表面ではな＜ＺｎまたはＺｎ合金被覆層の
表面となるように，ＺｎまたはＺｎ合金で実質上形成し
た点に特徴がある。換言すれば．ステンレス鋼の鋼板同
士の重ね合わせ面を．その重ね合わせ面積よりも小さな
面積の抵抗溶接融着部分をもって接合してなるステンレ
ス鋼板の接合部において．該融着部分以外の重ね合わせ
面の殆んどの両表面をＺｎまたはＺｎ合金の表面で形成
してなるステンレス鋼の抵抗溶接部の構造を本発明は提
供するものである。ここで，ＺｎまたはＺｎ合金の表面
は該重ね合わせ部のほぼ全表面にわたって有しているこ
とが本発明構造の特徴とするところであるが．この重ね
合わせ面以外のステンレス鋼基材表面もＺｎまたはＺｎ
合金の表面を有していても特に問題はない。このような
溶接部の構造は，ステンレス鋼表面にＺｎまたはＺｎ合
金のめっきを施したうえ，そのめっき面を重ね合わせて
抵抗熔接するという処法によって，簡単に形戒すること
ができる。

また．この隙間部のＺｎまたはＺｎ合金の表面同士を外
部から圧を加えるなどして密着させた構造とすることも
有利である。

隙間部にＺｎ合金を存在させる場合には，　　ＦｅＮｊ
またはＣｏを１種以上適量含有させたＺｎ基合金を使用
するのがよい。

〔作用〕

本発明による溶接部構造は，隙間部に存在する亜鉛およ
びその亜鉛の腐食生戒物が基材のステンレス鋼の腐食を
防止し．塩素イオンの存在下でも極めて良好な耐食性を
維持する。すなわち１隙間ではＺｎまたはＺｎ合金層が
良好な耐食性を維持すると同時に，腐食が進行してもＺ
ｎの腐食生成物となりこれが隙間に保持される。この亜
鉛の腐食生戒物は主として水酸化亜鉛からなるものであ
るが　これの存在がステンレス＠基材の腐食の進行を阻
止すると同時に隙間部に滞留する液の腐食作用を軽減す
る役割を果たす。この場合，隙間を構威している両表面
に被覆するＺｎまたはＺｎ合金は．その被覆層の目付量
が２８／ｍ２以上，好ましくは］．Ｏｇ／ｒｒ？以上で
あるのが好ましい。また，ＺｎまたはＺｎ合金の被覆層
を互いに圧着または熔着によって密着させておくと一層
その耐食性効果が良好となる。

周知のように，一般に普通鋼の腐食を防止ずるためにＺ
ｎめっきが施されているが，普通鋼ではＺｎがなくなる
とガルパニック作用がなくなって直ちに腐食が起こる。

Ｚｎ被覆をステンレス鋼に施した場合にもＺｎによる防
食作用は普通鋼と同様であろうと一般的に考えられてい
た。しかし，本発明者等はステンレス鋼にＺｎめっきし
た場合の効果について，種々検利した結果，Ｚｎが存在
しているときはもちろんのこと，Ｚｎが腐食して形成さ
れた腐食生戒物が残りこれがステンレス鋼の腐食を防止
する作用のあることを見出した。また，Ｚｎの消耗量も
ステンレス鋼のほうが少ないこともわかった。とくにＺ
ｎの効果は隙間腐食の防止に効果的であり，ステンレス
鋼製機器の隙間構造の腐食防止に最適であることがわか
った。

隙間内のＺｎは溶出し難＜，Ｚｎがある間はガルパニッ
ク作用による防食効果が働く。一方２隙間外部のＺｎは
もちろん犠牲防食の役目をする。

Ｚｎが溶けて水酸化亜鉛となった際にも，隙間外部では
，水酸化物が酸化還元のバリャーとなって自然電位の上
昇を抑え，腐食を防止する。さらに隙間内の亜鉛が溶解
して生した水酸化亜鉛は隙間内のｐＨの低下を抑え．隙
間腐食の発生を防止する。

一般にシーム溶接やスポット溶接等の抵抗溶接では，板
と板との重ね合わせ部に通電し．その接触抵抗に応して
発熱させ，この熱にて素材を一部溶融状態にして接合す
るのであるが，ＺｎまたはＺｎ合金被覆をもつステンレ
ス鋼板を，その被覆面を重ね合わせて抵抗溶接する場合
には，溶接時の発熱で被覆層の一部は蒸発，逸散し，熔
着部のごく近辺でのＺｎ被覆層は無くなる。しかしＺｎ
の一部は溶着したり被覆層のままで残存し．ステンレス
綱素祠の隙間腐食が軽減される。さらに隙間内のＺｎあ
るいはＺｎ合金被覆層を，別途互いに圧接したり熱を加
えて溶着させることにより，素材の耐隙間腐食性が著し
く改善される。またこの抵抗溶接によって酸化スケール
等が溶接部近傍に発生してもＺｎまたはＺｎ合金被覆の
存在によって酸化スケールの存在個所が腐食の起点とな
ることも防止される。

以下に実施例を挙げる。

〔実施例１〕 第１表は，　ＳＵＳ３１６　のステンレス鋼にＺｎある
いはＺｎ合金を被覆し，その被覆面を重ね合わせてスポ
ット溶接した場合の隙間腐食試験の結果を示したもので
ある。第１図に試験片の形状を示した。図示のように大
径板１に小径板２を被覆面同士が重なるように同心的に
重ね合わせ５小径板２のほぼ中央部３をスポット溶接し
て接合した。したがって，スポット熔接した中央接合部
３では溶着しているが，それ以外の重ね合わせ部では隙
間が存在する。この試験片においてＺｎまたはＺｎ合金
の被覆量を変えたものを多数作り，各試験片を温度が８
０゜Ｃの３．５％ＮａＣＩ溶液に１０日間浸漬する試験
を実施し．この試験後の隙間腐食の状況を調べた。

第１表の結果に見られるように，ＺｎあるいはＺｎ合金
被覆がない素材（ＳＬＩＳ３１６）ではスポット溶接隙
間部に激しい隙間腐食が発生している。これに対してＺ
ｎあるいはＺｎ合金被覆材のスポット隙間部では隙間腐
食は減少し．さらにＺｎあるいはＺｎ合金被覆量が多け
れば多いほど隙間腐食の防止には効果的であることがわ
かる。

〔実施例２〕 第２表は，第２図にその溶接部断面を示した（ａ）（ｂ
）および（Ｃ）の３種の溶接部構造について，実施例■
と同し腐食試験を行った結果を示したものである。第２
図（ａ）の溶接部構造は，第１図で示したのと同様に二
枚のＳＵＳ３１６の板４，４゛の重ね合わせ部でスポッ
ト溶接したものであり，溶着部５の付近にはＳＵＳ３１
６そのものの表面が露出した隙間６が存在している。同
（ｂ）の溶接部構造は，隙間６に面する重ね合わせ部の
表面にＺｎまたはＺｎ合金被覆７を有している以外は前
記（ａ）と同様の構造である。また同（Ｃ）の溶接部構
造は，ＺｎまたはＺｎ合金皮被覆７を熱的に溶着させた
以外は前記（ｂ）と同様の構造である。なお．（ｂ）と
（Ｃ）の場合には被覆量は４ｇ／ｍｌとした。

第２表 第２表の結果に見られるように．（ａ）のように隙間表
面がステンレス鋼ままでは隙間腐食が発生するが　Ｚｎ
あるいはＺｎ合金を被覆した試料ではその被覆量が少な
いものの隙間腐食は軽減され，さらに隙間内のＺｎを溶
着させた試料では，被覆量が少なくても隙間腐食は発生
していないことがわかる。

第３表は．前記第１表および第２表の試験と同型の試片
で塩乾湿複合サイクル試験を行い，耐隙間腐食性を調査
した結果を示したものである。この塩乾湿複合サイクル
試験は、塩水噴霧（３５’Ｃの５χＮａＣＩを１５分間
噴霧）→乾燥（相対湿度５５〜６０Ｘ１　】 ６０’Ｃで６０分間乾燥）→湿潤（相対湿度９０〜９５
χ，５０゛Ｃで６０分間湿潤）を１サイクルとして，こ
れを２００サイクル実施したものである。

１ ２ １ ４ 第３表の結果から，ＺｎおよびＺｎ合金を隙間内に施す
ことによって，素材の抵抗溶接隙間の隙間腐食は著しく
改善されていることがわかる。

なお素材のステンレス鋼として，　ＳＵＳ４１０Ｌや４
３０などのフエライト系ステンレス鋼およびＳＬＩＳ３
０４などのオーステナイト系ステンレス鋼を用いて前記
同様の試験を実施したが，ＺｎあるいはＺｎ合金被覆に
よる隙間腐食の防止効果は同様に顕著であった。

（発明の効果〕 以上の実施例で明らかなように，重ね合わせ部をもつ抵
抗溶接部では．ステンレス鋼であっても隙間腐食が進行
しやすいが，本発明のＺｎまたはＺｎ合金被覆を隙間表
面に介在させることによって隙間腐食の進行を抑制する
ことができ．ステンレス綱の欠点であった抵抗溶接部の
隙間腐食が防止できる。その結果，水質環境下で使用さ
れる温水器（太陽熱渇水器，電気温水器，貯湯槽なと）
や大気環境下で使用される隙間構造物（家電５住宅等の
外板材など）等の隙間を形成するステンレ１５ ス鋼構造部の耐食性が高まり１耐久性が著しく向上する
。このことは，ＣｒやＭｏ等の耐食性改善元素を多くし
た高価なステンレス鋼材料を必ずしも用いる必要がなく
なり．コストの低減が可能な上省資源の観点からも有益
である。また，機器を構戒する場合に隙間構造を特に避
けることが必要ではなくなり，隙間構造があるために設
計上の制約があった従来のステンレス鋼製品に比べて設
計の自由度が高まり，多様な製品を抵抗熔接によって安
価に製作することもできるなど，工業的に多犬の貢献が
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実験に用いた試験片の形状を示す斜視図，第２
図は抵抗溶接後の溶着部とその隙間部の断面状態を示し
た試験片の断面図である。 ３，５　　・・抵抗溶接部，　　６・・隙間。 １ ６

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）板の重ね合わせ面を抵抗溶接してなるステンレス
   鋼の溶接部において，該溶接部近傍の板の重ね合わせ部
   分の隙間を形成している板表面部にＺｎ被覆層またはＺ
   ｎを主成分とするＺｎ合金被覆層を施してなるステンレ
   ス鋼の抵抗溶接部の構造。
2. （２）Ｚｎ合金被覆層は合金元素としてＦｅ，Ｎｉまた
   はＣｏの１種以上をＺｎ中に含有した合金である請求項
   １に記載の抵抗溶接部の構造。
3. （３）ＺｎまたはＺｎ合金被覆層は，その被覆量が１０
   ｇ／ｍ＾２以上である請求項１または２に記載の抵抗溶
   接部の構造。
4. （４）ＺｎまたはＺｎ合金被覆層は，その被覆量が２ｇ
   ／　ｍ＾２以上であり，隙間部のＺｎまたはＺｎ合金被
   覆層が圧着または溶着している請求項１，２または３に
   記載の抵抗溶接部の構造。
5. （５）重ね合わせ面以外のステンレス鋼表面にもＺｎま
   たはＺｎ合金被覆を有する請求項１，２，３または４に
   記載の抵抗溶接部の構造。