JPH0421751A - スポット溶接性，化成処理及びプレス加工時の摺動性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法 - 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、スポット溶接性、化成処理性及びプレス加工
時の摺動性に優れた主として自動車車体用の溶融亜鉛系
めっき鋼板の製造方法に関するものである。

〈従来の技術〉 自動車車体の車体寿命の延長を目的として表面処理鋼板
が使用されているが、最近では更に耐食性の向上が要求
されている。溶融亜鉛系めっき鋼板は厚目付けであるこ
とから耐食性に優れているため自動車車体への採用が増
大しつつある。一方、溶接性、化成処理性、プレス成形
性は必ずしも良好とはいえず向上が要求されている 溶接性を向上させる方法としては、例えば、特開昭５５
−１１０７８３号公報のごとく、めっき鋼板表面にＡｆ
２０．等の酸化物皮膜を生成せしめ、その酸化物の高融
点、高電気抵抗を利用して電極チ、ブとめっき金属との
接触を妨げ、デツ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。

又、特開平１−２８３３８４号公報のごとく、めっき鋼
板表面に酸を含有した酸化剤水溶液を接触させ、スポッ
ト溶接における電極デツプの電極保護層であるＺｎＯを
主体とする酸化膜を３０〜３０００■／ボ付着せしめる
方法が開示されている。

しかしながら、このような方法を持ってしても未だ工業
規模では満足すべき結果は得られていない。特に、Ａｌ
を含有する溶融亜鉛系めっき鋼板では、上記の方法では
めっき表面にＡｆを含有する酸化膜の生成が避けられず
、このため溶接性の向上が発揮されにくいばかりでなく
、むしろ化成処理性が劣化し、またパウダリング性が劣
化するなどの重大な欠陥を有している。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、上記の問題点を解消し、スポット溶接におけ
る連続打点性、化成処理性及びプレス加工時の摺動性な
どを向上させ、自動車車体用表面処理鋼板として好適な
溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法を提供することを目的
とする。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、めっき層中にＡｌを０．０５〜５．０重量％
含有する溶融亜鉛系めっきｌｌ板を製造する際に、めっ
き鋼板の表面を、Ｚｎ金属に対して酸化力のある酸化剤
を濃度０．１〜１０重置％含有しかつｐＨが１１以上で
液温が４０°Ｃ以上のアルカリ溶液に接触させることを
特徴とするスポット溶接性、化成性及びプレス加工時の
摺動性に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法である
。

〈作用〉 本発明の対象とするめっき綱板は、めっき層中にＡｌを
平均含有率で０．０５〜５．０重量％含有する溶融亜鉛
系めっき鋼板であり、溶融亜鉛めっき鋼板、加熱による
拡散処理によってＺｎ　−Ｆｅ合金とした合金化溶融亜
鉛めっき鋼板、Ｚｎ−１／２合金めっきであるガルファ
ンなどがある。

これらのめっき表面を酸化剤を含有させたアルカリ溶液
に接触させる。中性溶液では酸化剤を含有していても酸
化膜は生成しない、＃１性溶液では酸化剤を含有させて
おくと酸化膜は生成するが期待した溶接性はさほど改良
されず、むしろ化成処理性、パウダリング性は劣化する
。酸化剤を含有させたアルカリ溶液を使用した場合にの
み酸化膜が生成し、溶接性、化成処理性、摺動性が改良
され又パウダリングの劣化もない。上記の効果の相違の
原因を明らかにするため、ＡＥＳ　（＾ｕｓｅｒ　Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎ　５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）による表面
分析をおこなった結果を第１図に示す、酸化剤含有酸溶
液ではＡｌが高く、酸化剤含有アルカリ溶液では八ｌの
存在は認められない。

したがって、Ａｌを含有する溶融亜鉛系めっきｔＲ仮の
場合、大気中で加熱される工程が必然であるため、Ａｌ
が選択酸化されて＾２酸化膜が生成し、著しく濃化して
いることに原因があるものと考えられる。すなわち、Ａ
ｌ酸化膜により中性溶液では酸化が抑制されるため酸化
膜は生成しない。

酸性溶液ではＡＡ酸化膜の局所的な欠陥部からエツチン
グによりめっき層が著しく溶解し、その部分にのみ酸化
膜が生成するものと考えられる。

平均的には酸化膜が生成しても、不均一であり部分的に
は酸化膜が生成していないために溶接性がさほど向上せ
ず、局所的にめっき層が著しくエツチングされるために
パウダリング性が劣化し、又、ＡＩＭ化膜が化成処理反
応時に熔解しないために化成処理性が劣化するものと推
定される。アルカリ溶液ではへ２酸化膜が優先的に溶解
するためにめっき層の溶解が抑制されながら酸化膜が均
一に生成するためと推定される。第２図に両者の構造モ
デルを示す。したがって、酸化剤とアルカリ溶液の共存
が本発明の必須の条件である。

酸化剤としては、Ｚｎ金属に対して酸化力があれば特に
限定されず、公知の酸化剤が使用可能であり、過酸化水
素、過マンガン酸、クロム酸１次亜塩素酸など及びその
塩類がある。なお、めっき鋼板の汚れや廃液処理を考慮
すると過酸化水素の使用が好ましい。その濃度は０．１
重量％未満では酸化力不足であり好ましくは０．５重量
％以上がよい。

しかし、１０重量％を越えると酸化力が強すぎるためエ
ツチングむらが生し易くなり、好ましくは５重量％以下
がよい。

アルカリ溶液としては酸化剤を添加した状態でアルカリ
性を示せば限定されず、公知のアルカリ溶液が使用可能
であり、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニ
ア水などがある。そのｐＨは１１未満ではＡｌ酸化膜の
溶解力が不足であり好ましくは１２以上、より好ましく
は１３以上がよい、水酸化ナトリウムを例に示すと、０
．０４ｇ　／　１未満では不足であり、好ましくは０．
４ｇ／１以上、より好ましくは４　ｇ／１以上がよい。

めっき鋼板と酸化剤含有アルカリ溶液とを接触させる方
法としては浸漬、スプレー、塗布などのいずれの方法で
もよい。めっき鋼板と酸化剤含有アルカリ溶液とを接触
させるだけで自動的に化学反応が起こり、＾ｌ酸化膜が
除去されると同時に、Ｚｎを主体とする酸化膜が生成す
る。ＡｆｆｉとＺｎの挙動の相違の原因は明確ではない
が、へｉ酸化膜の方がＺｎ酸化膜よりもアルカリ溶液に
熔解し易いことと、めっき層の主成分がＺｎでありＡｌ
が微量であるためにＺｎを主体とする酸化膜が生成する
ものと考えられる。

この場合、電解処理は不要であり、むしろ陽極酸化処理
を行うとへ！酸化膜が残存する傾向があり又パウダリン
グ性が劣化する。この原因はＡ２酸化膜の電気抵抗が高
いためにへｌ酸化膜には電流が流れず、Ｚｎの酸化膜や
金属部分にのみ電流が流れるためと推定される。その結
果、酸化剤含有酸液接触と同様に、Ａ２酸化膜が残存し
、局所的な、Ｚｎ酸化膜の生成と溶融亜鉛系めっき層の
溶解が起こるために溶接性がさほど向上せず、むしろ化
成処理性とパウダリング性が劣化したものと考えられる
。陰極処理では低電流密度の場合にのみ効果が認められ
るが、接触のみと比較して特にメリットは認められない
。

接触させる時間は反応速度が遠く又定状状態になるため
、時間の影響を受けにくいので、特に限定する必要はな
いが、ラインでの生産性を考慮すると短時間の方が好ま
しく、０．１〜１０秒、より好ましくは０．５〜５秒が
よい。

また、酸化剤含有アルカリ溶液は４０°Ｃ以上の温度で
あることが必要である。温度が４０°Ｃ未満では、へ！
酸化膜の溶解は生じるものの、溶接性向上に効果のある
Ｚｎ酸化膜の形成が不十分となり好ましくないからであ
る。液温が高くなると酸化膜量が増加する傾向があり、
酸化剤含有アルカリ溶液が薄い場合には温度を高くし、
濃い場合には低くする必要がある９通常、浸漬法の場合
には４０〜７０℃が好ましいが、スプレーや塗布の場合
には低温の液を接触後、４０〜１００°Ｃに加熱するこ
ともできる。

上記の方法で処理した鋼板は、その表面にＡｆを含有し
ないＺｎの水酸化物と酸化物を主体とする酸化膜が生成
する０合金化溶融亜鉛めっき鋼板の場合には、Ｆｅの水
酸化物と酸化物を含んでいても構わない。

上記の方法で生成した酸化膜は均一に被覆されており、
溶融亜鉛系めっきの金属層を保護する。

その酸化膜によりスボント溶接時に電極チップ先端にＺ
ｎ、　Ｆｅの酸化物を主体とする保！！被膜が生成し、
また溶融亜鉛系めっき金属と電極チップとの直接接触を
防止することにより、連続打点性が向上する。さらにプ
レス加工時に金型と溶融亜鉛系めっき金属との直接接触
を防止することにより、摺動抵抗が小さくなりプレス加
工性が向上する。

化成処理時には、Ａ１酸化膜が除去されておりＺｎを主
体とする酸化膜であるため、化成結晶が微細化し均一と
なり、化成処理性が向上する。

〈実施例〉 次に、本発明の実施例を比較例と共に説明する。

第１表に示すように、本発明法によれば連続打点性、化
成処理性、プレス加工時の摺動性ともに比較材に比して
格段に向上していることがわかる。

なお、実験条件及び評価基準は次の通りである。

（１）　　？８融亜鉛系めっき鋼板の種類Ｚｎ：溶融亜
鉛めっき鋼板 八ｌ　　０．５重量％ Ｚｎ−１／！　　： Ｚｎ−Ｆｅ 亜鉛−アルミニウムめっき鋼板 八１　４重量％ 合金化溶融亜鉛めっきｍ板 Ａｌ　　０．３重量％ Ｆｅ　　　１０重量％ （２）　　ｉ８接条件 加圧力 初期加圧時間二 通電時間 保持時間　　： を８接電流　　　　　： チップ先端径： 電極材質　　： ５０ｋｇｆ ０Ｈｚ ２１１ｚ １１Ｚ １１に＾ ５．０φ Ｃｕ−Ｃｒ合金 連続打点数 ：　　４ＪＴのナゲツト径を確保 できる打点数、１＝板厚 化成処理性 化成処理液：パルボンド＃３０２０　（日本バーカライ
ジング社製） 評価　　　：標準条件で化成処理を行い、電子顕微鏡に
て化成結晶を観 察した。

○　　微細で均一 △　　一部組大結晶 ×　　粗大結晶、スケ 摺動性 ボタン型摺動試験を行い、引き抜き荷重を測定した。

押え荷重　：　　５０ｋｇｆ 摺動速度　：５００陥／麟ｉｎ 塗油　　　：　洗浄油塗油 〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明により、スポット溶接にお
いて、チップの耐久性を向上させることができ連続打点
数を増加でき、チップの取り替え回数を減少させること
ができる。従って、溶接による生産性を向上させること
ができ、自動車車体の生産性を向上できるメリットがあ
る。又、化成処理性が向上し塗装品質が向上できる。又
、プレス時の摺動抵抗を小さくでき、プレス加工性が良
好となり、プレス加工の生産性が向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＡ　Ｅ　Ｓ　（Ａｕｓｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
　５ｐｅｃけｏｓｃｏｐｙ）による表面分析結果であり
、酸化剤含有酸液処理材と酸化材含有アルカリ液処理材
との相違を示す図である。 第２図は酸化剤含有酸液処理材、陽掻酸化材と酸化材含
有アルカリ液処理材の酸化膜構造の模式特許出願人　　
　川崎製鉄株式会社 第 図 （σ） 酸化剤含有酸液処理材 Ａｕ５ｅｒ電子エネルギー （ｂ） 酸化剤含有アルカリ液処理材 Ａｕ５ｅｒｉｉ子工不ルギー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　めっき層中にＡｌを０．０５〜５．０重量％含有する
   溶融亜鉛系めっき鋼板を製造する際に、めっき鋼板の表
   面を、Ｚｎ金属に対して酸化力のある酸化剤を濃度０．
   １〜１０重量％含有しかつｐＨが１１以上で液温が４０
   ℃以上のアルカリ溶液に接触させることを特徴とするス
   ポット溶接性，化成性及びプレス加工時の摺動性に優れ
   た溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法。