JPH0421750A - スポット溶接性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板 - 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１ 本発明は、スポット溶接性及びめっき密着性にすぐれた
合金化溶融亜鉛めっき鋼板に関するものである。

［従来の技術］ 自動車車体の寿命の延長を目的として表面処理全日射Ｍ
４申田さハている力く　畠１斤で乙士六ちＬご市汁合性
を改善するために、表面処理鋼板のめつき目付量の増加
が図られてきている。溶融亜鉛系めっき鋼板は比較的容
易に、かつ低コストでめっき厚目付化が可能なため、自
動車車体用鋼板に適している。中でも合金化溶融亜鉛め
っき鋼板は、塗装後耐食性に優れていることから、車体
パネル、メンバー顎、あるいは、足廻り部品などに広く
使用される。

しかし、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を自動車車体に加工
するに際して、プレス加工時のめつき剥離、及びスポッ
ト溶接時の電極の短寿命化が問題となっている。合金化
溶融亜鉛めっき鋼機はプレス加工されると、圧縮変形を
受けた部分でめっき層が粉状に剥離し易く、耐食性の低
下を招くと共に、車体パネル上に凸状欠陥が生しる原因
となる。プレス加工におけるめっき剥離を防止するため
には、めっき層中のＦｅ含有率を抑制すること、あるい
はめっきする際の溶融金属亜鉛浴に添加するＡｆｆ量を
増量することが必要になる。

一方、めっき層中のＦｅ含有率が低くなると、スポット
溶接において、鋼板が電極に溶着し易くなり、電極の劣
化を促進して電極寿命を低下させる。したがって、めっ
き密着性及びスポット溶接性の両特性が、共に優れた合
金化溶融亜鉛めっき鋼板を得ることはきわめて困難であ
った。そのため、車体組み立て工程における溶接作業で
は頻繁に電極チップを手入れしたり、交換頻度を多くす
ることが必要で、作業性の低下や溶接コストの上昇が問
題となっている。

このような問題を解決するために、めっき密着性を害す
ることなく、スポット溶接性を改善する手段としては、
例えば、特開平１−２８３３８４号公報に示されたよう
に、ＺｎＯを主体とする酸化皮膜をめっき表面に形成せ
しめる方法がある。

しかし、その効果を発揮せしめるのに十分な酸化皮膜を
生成させるには、熱処理や化学処理が必要であり、コス
トアップの原因になるほか、リン酸塩処理性の劣化を招
くことがあった。

Ｌ発明が解決しようとする課題］ 本発明は、特に表面性状を改変することな（、スポット
溶接性とめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼
板を提供することにより、上記の問題点を解消するもの
である。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、スポット溶接性にすぐれた合金化溶融亜鉛め
っき鋼板であって、 全Ａｌ含有率：０．２〜０．５重量％、Ｆｅ含有率２７
〜１２重量％以下、 残部：Ｚｎ及び不可避的不純物 かうなるめっき層を鋼板表面に有し、このめっき層中に
含まれる金属性ＡＩ２．の総量が、０．０１〜０．２ｇ
／ｒｎ″であることを特徴とする。

［作用］ 良好なめっき密着性を得るためには、めっきする際の溶
融亜鉛金属中に一定量以上のＡｌを含有させ、めっき密
着性に有゛害なＦ層が生成するのを抑制する必要がある
。この結果、めっき層中にも不可避的にＡｌが含有され
るが、このＡｌが金属性Ａｌとして存在すると、スポッ
ト溶接時に鋼板と電極の溶着を促進して、電極寿命を短
くすることを見出した。さらに、めっき層中のＡｌを酸
化物にして墨書化することにより、スポット溶接時を改
善できることを見出し、本発明を完成した。

以下に本発明の限定理由を述べる。

合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造するに際しては、一般
に、０．１〜０．３重量％のＡｌを含有する溶融亜鉛め
っき浴に鋼板を浸漬し、しかる後に鋼板を加熱してめっ
き層中にＦｅを拡散せしめ、めっき層を合金化して製品
とする。

めっき層中に含有されるＡＪＺ量は、溶融亜鉛金属中に
含まれるＡ９．量だけでなく、鋼板の表面状態、めっき
浴に侵入する際の鋼板の温度、浴温などに依存して変化
するが、めっき層中の全Ａｌ２含有率として０．２重量
％未満では密着性に有害なＦ層の生成を抑制することが
不十分である。一方、溶接性を確保するために、一部の
Ａｌを酸化して無害化し、良好な溶接性が得られる金属
性Ａｌ２量とするには、Ａβ含有量が０．５重量％を越
えると過剰となり不可である。

めっき層中のＦｅ含有率は優れた密着性を得るためには
可及的に低くすることが好ましいが、７重量％未満では
純Ｚｎ層が残存し、耐食性の低下や表面外観の不具合を
生じる。良好な密着性を確保しつつ、純Ｚｎ層を消滅せ
しめるのに好適なＦｅの含有率の範囲は７重量％〜１２
重量％である。

めっき層中に含有されるＡｌ２はＦｅ−Ａｌ合金として
、あるいはめっき層を構成するζ、δｌ、「、などのＺ
ｎ−Ｆｅ合金中に固溶して存在するか、または合金化の
ための加熱に際してめっき表面で選択的に酸化され酸化
物として存在する。スポット溶接性に害を及ぼすのは、
これらの存在形態をとる八！の中で、Ｆｅ−Ａ９合金中
、あるいはＺｎ−Ｆｅ合金中に存在する金属性のＡｌ２
である。金属性のＡｆｆがスポット溶接時の電極と鋼板
の溶着に影響する機構は明確ではないが、Ａｌ２が還元
剤として働いて電極表面の酸化を防ぎ、電極とめっき層
が反応して生成する液体金属と電極との濡ハ、性８−８
推すふた語と老女らハス−１？−＃ｉ。

て、金属性の八！の存在量が、０．２ｇ／ｍ’を越える
と鋼板と溶接電極が溶着して、実質的にはスポット溶接
が不可能になる。金属性のＡｌ１の量はスポット溶接性
の観点からは可及的に少ない方が好ましいが、優れた密
着性を得るために必要な量をめっき層中に存在せしめた
場合、Ｆｅ含有率を７〜１２重量％に制御して合金化処
理を施せば、０．０１ｇ／ｒｒ１″以上の金属性のＡＩ
２が不可避的に存在する。

めっき層中に含有される金属性のＡＩ２を低減するため
には、めっき層中の総Ａβ量を低減するために、より低
ＡＩ２含有率のめっき浴でめっきしても、Ｆ層が生成し
難くなるようにすること、例えば、鋼板表面の清浄度を
高（すること、あるいはめっき浴温や鋼板がめつき浴に
侵入する時の板温を低くすることなどが有効な方法であ
る。これらの方法をとることによりめっき時に生成する
Ｆｅ−Ａｆｆ合金の量が少なくなり、めっき層中の全Ａ
ｆｆ量を低減することができる。

また、合金化のために加熱処理をする際に、処理温度を
Ａ！が酸化し易い温度域に設定して、処理時間を調幣す
ることにより、めっき層中のＦｅ含有率を、優れためっ
き密着性が得られる、７〜１２重量％に制御することも
有効である。

すなわち、総Ａ！含有量に占める酸化ＡＩ２の割合を高
くするような合金化処理条件を設定することによって、
めっき層中に含有されるＡＩ２をスポット溶接性に対し
無害化する方法をとることもできる。

［実施例］ 次に実施例に基づき本発明を説明する。

連続式溶融亜鉛めっき設備において、めっき浴中のＡ〃
含有率を変化させ、また合金化処理温度を種々に変えて
、めっき層中のへβ含有率及びＦｅ含有率の異なる、合
金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。これらの鋼板のめ
っき密着性を、第１図に示すような曲げ試験を行い、板
幅５が４０ｍｍの試験片１を曲げ曲率半径４を１　ｍ　
ｍ　Ｒとして曲げ加工し、この曲げ加工部に粘着テープ
２を貼って曲げ戻し方向３に曲げ戻し、剥離しためっき
層を収集し、その量を目視で５段階に評価した。また、
第１表に示す条件でスポット溶接をして、適正な径のナ
ゲツトが得られな（なるまでの打点数で電極寿命を評価
した。

第１表　スポット溶接の試験条件 第２図に、めっき目付量が６０　ｇ　／　ｍ″の時の、
合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき密着性に及ぼすめっ
き層中Ｆｅ含有率の影響を示す。めっき層中Ａｆｆ含有
率によらず、一定のＦｅ含有率を超えると急激に、めっ
き密着性が低下する。しかしめっき密着性が低下する臨
界のＦｅ含有率は、めっき層中のＡＪ２含有率に依存し
、めっき層中のへ！含有率が十分に高い時には、めっき
層中のＦｅ含有率が１２重量％以下の範囲で良好な密着
性が得られるが、Ａｌ含有率が０．２重量％以下となる
と、良好な密着性を確保するためには、Ｆｅ含有率を６
重量％以下とすることが必要になる。

７重量％以下のＦｅ含有率ではめっき層中に純Ｚｎ層が
残存するために、合金化亜鉛めっきｗ４板としでは適当
ではない。したがって、めっき密着性に優れた合金化溶
融亜鉛めっき鋼板を得るためには、めっき層中に０．２
重量％以上のＡｎを含有せしめると共に、Ｆｅ含有率を
７重量％以上、１２２重丸以下にすることが必要である
。

第３図に、電極寿命に及ぼすめっき層中総Ａｆｆ含有率
の影響を示す。めっき層中総Ａｊ２含有率と電極寿命に
は明確な相関はない。

第４図に、電極寿命に及ぼすめっき層中に含有される金
属性ＡＰ量の影響を示す６めっき層中に含有される金属
性Ａβ量が０．２０重量％以下の場合、安定した電極寿
命を示すが、０，２０重量％を超えると急激に電極寿命
を劣化させる。第３図及び第４図の結果は、めっき層中
金へβ含有率を制御しても電極寿命を長寿命化すること
はできず、金属性のＡβを減少せしめることで初めてス
ポット溶接性の改善が可能であることを示している。

めっき層中の金属性のＡｌ２量は、合金化の進行と共に
Ａβが酸化するため減少する。第５図に目付量が４５ｇ
１ｒｄ、６０ｇ／ゴの場合に合金化が進行するのにとも
なって、めっき層中の金属性Ａβ量が減少する様子を示
す。Ａε含有率が０．５％の場合、合金化の進行に伴う
金属性ＡＩ２の減少は遅滞して、良好な溶接性が得られ
る０、２ｇ／ｒｎ２以下とするためにはめっき層中のＦ
ｅ含有率を１２重量％以上とする必要があり、めっき密
着性を確保することができなくなる。へβ含有率が０、
３％または０．２％であれば、良好な密着性が得られる
Ｆｅ含有率の範囲で、十分に良好な溶接性が得られる金
属性Ａｒ２量まで低下せしめることができる。したがっ
て、実用に供される一般に３０乃至９０ｇ／ｒｎ”の目
付量の範囲では、良好なスポット溶接性と優れためっき
密着性を得るために、めっき層中の全Ａｊ２含有率を０
．５％以下とすることか必要である。

［発明の効果］ 本発明によって、めっき密着性とスポット溶接性とが共
に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供することが可
能になった。その結果、自動車車体の製造プロセスにお
いてプレス加工における作業性、及び製品歩止まりの改
善が達成され、また溶接工程において作業性の改善と電
極の原単位の削減が実現し、大幅にコストが低減される
と共に、従来よりも広範な部品に合金化溶融亜鉛めっき
鋼板を適用することができるようになり、自動車車体の
防錆性能の改善にも大きな寄与があった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、めっき密着試験における試片の変形様式を示
す説明図、第２図はめっき密着性とめっき層中のＦｅ含
有率の関係を、めっき層中全Ａｒ２含有率別に示すグラ
フ、第３図はスポット溶接の電極寿命とめっき層中全Ａ
ｒ２含有率の関係を示すグラフ、第４図はスポット溶接
の電極寿命とめっき層中金属Ａｌ量の関係を示すグラフ
、第５図はめっき層中のＦｅ含有率の上昇に伴うめっき
層中金属Ａｒ１量の変化を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　全Ａｌ含有率が０．２〜０．５重量％、Ｆｅ含有率
   が７〜１２重量％、残部Ｚｎ及び不可 避的不純物からなるめっき層を鋼板表面に有し、該めっ
   き層中に含まれる金属性Ａｌの総量が、０．０１ｇ／ｍ
   ＾２〜０．２ｇ／ｍ＾２であることを特徴とするスポッ
   ト溶接性にすぐれた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。