JPH036386A - スポット溶接性に優れた複層めっき鋼板 - 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複層めつき鋼板に関し
、さらに詳しくは、耐蝕性、プレス成形性および表面処
理性、例えば、燐酸塩処理性が良好で、かつ、スポット
溶接性に優れており、種々の用途、例えば、自動車用鋼
板として有用な複層めっき鋼板に関するものである。

［従来技術］ 一般に、優れた耐蝕性を有する各種の亜鉛系めっき鋼板
は、自動車用外板および内板また家庭電気製品さらに建
築材料等を主流として、多方面に使用されてきており、
特に、最近になってその需要が増大している。

また、同時に上記各種亜鉛系めっき鋼板には、耐蝕性以
外に加工性、塗装性および溶接性等の性能についても、
益々多様化してきており、それぞれその用途に応じてよ
り高い性能の亜鉛系めっき鋼板が要求されるようになっ
てきている。

そして、上記したような種々の性能のうちでも、特に溶
接性、即ち、スポット溶接性に対する性能の改善が強く
要求されている。

しかして、亜鉛系めっき鋼板をスポット溶接する場合に
、電極チップの寿命が冷間圧延鋼板に比較して短いこと
は、良く知られているように溶接の途中において電極デ
ツプの材質である銅とめっき層中の亜鉛が反応すること
により、電極チップの先端表面に低融点のＺｎ−Ｃｕ合
金層が形成され、この合金層が連続的に溶接を行なうこ
とて、合金層の形成、剥離が繰り返されるからである。

また、溶接されるめっき銅板間にめっき層が存在する場
合には、低融点のめっき層が通電初期に溶融することに
より、電流密度が低下して発熱効率が低下する結果とし
て電極デツプ寿命がさらに短くなるのである。

上記に説明したように、亜鉛系めっき鋼板のスポット溶
接性を改善するために、いままでにも研究が行なわれ、
その改善策が種々提案されている。

例えば、亜鉛系めっき鋼板を改善する対策としては、 ■各種亜鉛系めっき鋼板上に上層めっきを設けること。

」二層めっきとしては、Ｆ’ｅＳＺｎ−Ｆ’ｅ。

Ｔ　ｉ　Ｏ２、Ａｌｔｏｓ、Ｓｉｎ、等の酸化物（セラ
ミックス）等が挙げられている（特開昭６３−１８６８
８２号公報）。

を行い、検討を重ねた結果、亜鉛系めっき鋼板の優れた
スポット溶接性を有しており、耐蝕性は勿論のこと、加
工性、表面処理性等のもともと亜鉛系めっき鋼板に要求
されている特性には悪影響をおよぼすことのないスポッ
ト溶接性に優れた複層めっき鋼板を開発したのである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係るスポット溶接性に優れた複層めっき鋼板は
、 （１）鋼板の片面または両面に、Ｚｎ系めっき層を設け
、その上に１〜５ｇ／ｍ’のＦｅ系めっき層を設け、さ
らに、セラミックス微粉末を含有する防錆油層を最表面
に設けたことを特徴とするスポット溶接性に優れた複層
めっき鋼板を第１の発明とし、（２）鋼板の片面または
両面に、Ｚｎ系めっき層を設け、その上に１〜５ｇ／ｍ
’のＦｅ系めっき層を設ニブ、さらに、粒径５〜１１０
００ｎのセラミックス微粉末を０．０５〜３０ｗｔ％含
有する防錆油層を最表面に設けたことを特徴とするスポ
ット溶接性に優れた複層めっき鋼板を第２の発明とする
２つの発明よりなるも■めっき鋼板表面に加熱処理等に
より酸化皮膜を形成すること（特開昭６３−ｔｇ６ｓｇ
３号公報）。

■母材およびめっき層の電気抵抗を高くすること。

例えば、母材のＳｉ含有による電気抵抗値の増加等（特
開昭６３−１１９９８８号公報）。

等の技術かがある。

しかしながら、上記の技術において、Ｚｎめっき鋼板に
要求される溶接性以外の性能、例えば、耐蝕性、加工性
、表面処理性、特に、燐酸塩処理性等に悪影響をおよぼ
ず場合があり、また、製造時に大規模な設備投資を必要
とし、コストアップにつながり、実用上工業的規模にお
いてこれを適用することは極めて困難であり、さらに、
実用的なスポット溶接性の改善に対する対策が要望され
ている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記に説明したような従来における亜鉛系めっ
き鋼板のスポット溶接性に対する種々の対策における問
題点に鑑み、本発明者が鋭意研究のである。

本発明に係るスポット溶接性に優れた複層めっき鋼板に
ついて、以下詳細に説明する。

本発明に係るスポット溶接性に優れた複層めっき鋼板を
開発する途上において、亜鉛系めっき鋼板上に防錆油を
塗布した場合には、亜鉛系めっき鋼板上に防錆油を塗布
しない場合よりも、スポット溶接時の電極チップ寿命が
改善されることに着目し、さらに、防錆油中に各種添加
物を少量含有させることよって、電極チップ寿命がさら
に改善されるのでないかとの研究を行ない、セラミック
ス粉末を防錆油に含有させて検討を行なった結果、著し
い電極チップ寿命の改善効果があることを知見した。

この防錆油にセラミックス粉末を含有させることによる
、スポット溶接時におけるセラミックス粉末の作用およ
び／または機構について説明すると、電極チップにより
加圧された時に電極チップ表面の凹凸に沿って防錆油と
ともに回りこみ、その後の通電により発熱で防錆油が蒸
発した後、めっき層および電極チップ表面に付着して電
極デツプとめっき層の反応を抑制するとともに、電極チ
ップ表面に形成された合金層の剥離を抑制する働きを行
なうものと考えられる。

さらに、溶接される亜鉛系めっき鋼板間において、通電
によって防錆油が蒸発した後においても、セラミックス
粉末が残留し、めっき鋼板どうしのなじみを悪くするこ
とによって通電経路を制限し、めっき鋼板間の発熱効率
を高くすることにより、ナゲツト形成へ速やかに移行さ
せる働きを行なうので、電極チップの寿命をさらに延長
させることができるものと考えられる。

そして、本発明に係るスポット溶接性に優れた複層めっ
き鋼板におけるセラミックス粉末による上記に説明した
ような作用および／または機構は、めっき層表面の硬度
および融点が高い程顕著に現れるものと考え、電気Ｚｎ
系めっき鋼板にＦｅ系フラッシコめっきを行なっためっ
き鋼板について検討をしたところ、電極チップ寿命がさ
らに改善されることを見出した。

錆発生点となる問題があり、下層のＺｎめっき層の性能
を損なうことがないためには、５ｇ／ｍ’以下とする必
要があり、また、１ｇ／ｍ”未満の付着量ではＦｅ系め
っきの表面被覆率が小さくなるので効果は充分ではなく
、Ｆｅ系めっき層を設けない場合と比較して大幅な電極
チップの寿命の改善は認められない。従って、Ｆｅ系め
っき層の付着量は１〜５ｇ／ｍ”の範囲とするのがよい
。

本発明に係るスポット溶接性に優れた複層めっき鋼板に
使用することができるＺｎ系めっき鋼板としては、セラ
ミック粉末および防錆油との間で化学反応を必要としな
いので、特に限定的ではなく、電気Ｚｎめっき鋼板、溶
融亜鉛めっき鋼板、Ｆｅ−Ｚｎ合金化溶融Ｚｎめっき鋼
板、電気ＺｎＦｅ系合金めっき鋼板、電気Ｚｎ−Ｎｉ系
合金めっき鋼板、蒸着亜鉛めっき鋼板等が挙げられるが
、さらに、これらを組合せた複層亜鉛めっき鋼板または
Ｆｅ、Ｎｉ以外の金属との亜鉛合金めっき鋼板を使用す
ることも可能である。なお、鋼板の片面、両面の何れの
めっきでも良い。これら各種Ｚｎ系即ち、低融点で硬度
の低い電気Ｚｎ系めっき層の上に、比較的高融点で硬度
の高いめっき層を設けることによって、電極チップとＺ
ｎ系めっき層の反応が抑制され、また、溶接されるめっ
き鋼板間において発熱効率を高くするセラミックス粉末
の作用が、より長時間使用できるようになり、さらに、
電極チップの寿命が延長されるものと考えられる。

このような作用および／または機構から、Ｚｎめっき層
の上に設けられる上層のめっき層は、下層のＺｎ系めっ
き層と比較して、融点および硬度が高く、かつ、燐酸塩
処理性が良好で、低コストのＦｅを主成分とするめっき
層が最適であり、例えば、電気めっき、蒸着めっき等に
よるＦｅ−Ｚｎ系合金めっき層、Ｆｅ−Ｎｉ系合金めっ
き層、ＦｅＣ０系合金めっき層等が挙げられる。

また、このＦｅ系めっき層の付着量は、スポット溶接性
の改善という面からは多い方が効果的であるが、燐酸塩
処理後にＦｅがへ存すると塗装後に塗膜に疵が生じた場
合、残存しているＦｅが赤めっき鋼板の中でも、めっき
層の融点および硬度が低い、或いは、めっき層が比較的
活性で、電極チップとの反応が起り易いめっき鋼板、例
えば、電気Ｚｎめっき鋼板、溶融Ｚｎめつき鋼板等が特
に有効である。

さらに、防錆油も通常使用されている種類のものでよく
、特に限定はされないが、例えば、ノックラスト５３０
Ｆ（日本パーカライジング社製）、ダイヤモンドＰＡ９
２０（三菱石油製）、メタルガード＃８１４（モーピル
石油製）等のものが挙げられる。

また、防錆油に含有させるセラミックス粉末は熱的安定
しており、かつ、容易に分解するものでなければ、種類
は特に限定的ではなく、例えば、５ｉＯｚ、Ａ　ｌ　ｔ
　０３、Ｔ　ｉ　Ｏ＊、ＣｒｘＯｓ、Ｚｒ０１Ｆ［！ｔ
ｏ３、ＮｉＯ等の酸化物および窒化物、炭化物等を使用
することができる。

これらセラミックス粉末の粒径は５〜ｌｏｏｏｎｍの範
囲が良好な効果を示し、５ｎｍ未満の粒径では粉末にす
るためには煩雑な技術を使用するためにコ０ ストが高くなり、また、ｌＯＱＯｎｍを越えると防錆油
中に均一に分散させることが困難となり、さらに、溶接
前のプレス成形時にめっき鋼板表面に疵をつける可能性
がある。従って、セラミックス粉末の粒径は５〜１．０
００ｎｍとする。

また、この粒径のセラミックス粉末の含有量は、０．０
５〜３０ｗｔ％とするのがよく、含有量が０．０５ｗｔ
％未満では含有させることの効果は少なく、防錆油層だ
けの場合と比較しても大幅な電極チップ寿命の改善は少
なく、また、３０ｗｔ％を越える含有量では防錆油に分
散させるのが困難な場合が多く、さらに、めっき鋼板の
電極チップとの間の発熱量が過大となって、チップの損
耗が促進されることになり、溶接されるめっき鋼板間に
おいて発熱効率が高くなるという効果が相殺される。よ
って、セラミックス粉末の含有量は０．０５〜３０ｗｔ
％とする。

上記に説明したような、セラミックス粉末を含有する防
錆油を亜鉛系めっき鋼板上に形成する方法は、防錆油中
に含有されるセラミックス粉末が通電時間　・　１２ザ
イクル 電極　　　：Ｃｕ−１ｗｔ％Ｃｒ 防錆油　　　ノックスラスト５３０Ｆ （日本バーカライジングシ社製） このような試験条件により連続溶接を行ない、２００点
毎に電流８．５ＫＡで溶接した後、ナゲツト径が４ｔ（
ｔ：板厚）以上を満たず最大打点数をチップ寿命として
評価した結果を第１表に示す。

第１表から明らかなように、本発明に係るスポット溶接
性に優れた複層めっき鋼板は、比較例のＮｏ、５〜Ｎｏ
、　＋　４に比して、チップ寿命が２〜４倍にも改善さ
れており、また、炭素粉末が本発明に係るスポット溶接
性に優れた複層めつき鋼板の範囲外の含有量の比較例Ｎ
ｏ、　１５、Ｎｏ、　＋　６は、デツプ寿命の改善効果
は不充分であることがわかる。

＝１３ 選択的に排除されるものでなければ、特に限定されるも
のではないが、例えば、ロール・コーター法、浸漬法、
スプレー法等が挙げられる。この場合の防錆油層の量は
スポット溶接される時のチップの加圧力によって、実際
に効果を上げる量が略決まるため、過大な塗布量はある
水準において効果は飽和してしまい、それ以上の塗布は
無駄でコストアップとなり、含有されている炭素粉末の
効果を充分に発揮させるためには１００ｍｇ／ｍ’以上
とするのがよい。

［実　施　例コ 本発明に係るスポット溶接性に優れた複層めつき鋼板の
実施例を比較例とともに説明する。

実施例 第１表に示す種々の複層めっき鋼板上に種々の防錆油を
塗布して、次に示す溶接性試験を行なう）こ。

溶接性試験方法 溶接電流　：　　ｌ０ＫＡ 加圧力　　：　　２５０ｋｇｆ −Ｉ十− ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係るスポット溶接性に優
れた複層めっき鋼板は、上記に説明したような構成を有
しているものであるから、鋼板に設けられたＺｎ系めっ
き層の上に設けられたＦｅ系めっき層と、さらにその上
に設けられた防錆油に含有されているセラミックス粉末
により、種々のＺｎ系めっき鋼板のスポット溶接性を大
幅に改善すると共に、セラミックス粉末は脱脂工程によ
り除去され、また、上層のＦｅ系めっき層は燐酸塩処理
時に溶解するため、Ｚｎ系めっき層本来の性能に何等悪
影響をおよぼすこともないという優れた効果を有してい
るものである。

５

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼板の片面または両面に、Ｚｎ系めっき層を設け
   、その上に１〜５ｇ／ｍ＾２のＦｅ系めっき層を設け、
   さらに、セラミックス微粉末を含有する防錆油層を最表
   面に設けたことを特徴とするスポット溶接性に優れた複
   層めっき鋼板。
2. （２）鋼板の片面または両面に、Ｚｎ系めっき層を設け
   、その上に１〜５ｇ／ｍ＾２のＦｅ系めっき層を設け、
   さらに、粒径５〜１０００ｎｍのセラミックス微粉末を
   ０．０５〜３０ｗｔ％含有する防錆油層を最表面に設け
   たことを特徴とするスポット溶接性に優れた複層めっき
   鋼板。