JPH049280A

JPH049280A - 亜鉛鋼板のアーク溶接方法及び溶接用ブローホール防止剤

Info

Publication number: JPH049280A
Application number: JP13058390A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yatani; 矢谷　真一; Tadashi Seki; 正関; Masaharu Inaba; 稲葉　匡治
Original assignee: ORIJIN KOGYO KK
Current assignee: ORIJIN KOGYO KK
Priority date: 1990-04-18
Filing date: 1990-05-21
Publication date: 1992-01-14

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〕本発明は自動車用、家電用、０Ａｆｉ！Ｓ用、建材用、
産業用などとして利用される亜鉛鋼板のアーク熔接方法
及び溶接用ブローホール防止剤に関する。

〔従来の技術および問題点〕

近年自動車、家電、ＯＡ機器などには、防錆向上や軽量
化を図るために薄板の亜鉛鋼板が多く使用されるように
なった。

亜鉛鋼板には、これらの目的のため、亜鉛メツキ、合金
亜鉛メツキ、メツキ後処理鋼板、ジンクリッチ塗装網板
、さらに真空蒸着処理鋼板などが開発され、それぞれの
用途に適した機能を発揮ししている。しかしこのような
亜鉛鋼板同士又は亜鉛鋼板と他の金属材料を重ね合わせ
、アーク溶接で重ねへり溶接する場合、７８加棒やワイ
ヤの供給の有無にかかわらず、溶接線にビット及びブロ
ホールが生ずる。一般にアーク溶接時のアーク熱は５，
０００〜数万℃、また亜鉛鋼板の溶融部の温度は２．０
００℃にもなると言われており、他方、亜鉛鋼板の亜鉛
の畿点は４２０℃、沸点が９０７℃と低いため、亜鉛が
熱により沸騰し、重ね合わせ内部の亜鉛蒸気が大気中に
噴出することにより、ビット、ブローホールを発生する
ものと考えられる。

この様な欠陥が溶接面にあると１機械的強度や防錆力を
低下させ、外観的にも商品価値がなくなってしまう。

これらの問題点を解決するためには、溶接に先立って予
め亜鉛鋼板から熱的或いは機械的に亜鉛層を除去した後
に溶接する方法が一般的であるが工数が増加し、また防
錆力や耐久性保持の点からも好ましいやり方ではない。

また、　Ｔ　ｉｏｚ　、フェロチタン、フェロマンガン
、鉄などを溶接線に沿って撒布し、溶接する方法が特開
昭６１−３０２８６号公報に開示され５　さらに溶接面
に予め銅や鉄／リン系を含有する塗料を塗装し、溶接時
にこれらと亜鉛、鉄と合金化させる方法が特開昭６３〜
１０８９９４号、及び特開昭６３−１０８９９５号公報
に開示されている。

しかし前者ではスパッタの発生が多く、溶接面が汚いと
いう欠点があり、また後者においては、溶接強度が低く
、かつ鉄・リン系の場合は鉄成分が多いために錆が発生
し易いなどの欠点がある。

本発明はこのような従来の問題点を解決することを主目
的とし、亜鉛鋼板の溶接面にブローホールがなく美麗で
、機械的強度が強く、鎖の発生が少ない溶接を行うこと
、さらに幅広い溶接作業条件を有することにある。

Ｃ問題点を解決するための手段〕したがって本発明は、亜鉛鋼板の溶接において、チタニ
ウム（以下チタンという）を重量比で２０％以上含有す
る金属合金、又は金属複合物を有効成分とする金属材料
を溶接線に沿って１ｍ当り０１１〜５０ｇの割合で供給
した状態で亜鉛鋼板を溶接するところに特徴がある。

また、チタン（Ｔ　ｉ　）に対し、８０％未満で併用す
る異種金属材料を、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｍｎ、ＦｅＮｉ、Ｃｒ
、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｖ、Ｍｏ、５ｎＮｂの一種以上と
した溶接用ブローホール防止剤にも特徴がある。

〔作　　用〕

以上述べたように１本発明ではチタンを重量比で２０％
以上含有する金属合金、又は金属複合物を有効成分とす
る金属材料を溶接線に沿って１ｍ当り０．１〜５０ｇの
割合で供給した状態で亜鉛鋼板を溶接するので、このよ
うな金属材料が亜鉛の沸騰を抑えてブローホールの発生
を防ぐとともに、亜鉛の消失した溶接部分に鎖が発生し
に＜クシ、また機械的強度の低下を最小限に抑制するこ
とかできる。

〔実施例〕

本発明者がＣｕ、Ｆｅ、Ｎｉなど種々な金属箔を亜鉛鋼
板の重ね溶接面の間に供給し、アーク溶接実験を行った
結果、チタンを重量比で２０％以上含む金属材料がほぼ
最良の結果を示し、ビット、ブローホールが住ぜず、ま
た溶接条件においても溶接電流中、溶接スピードなどの
作業性面で幅広（、溶接の自由度が大きく良好な結果が
得られた。

更にチタンと他の異種金属との併用について研究し、チ
タンの量が２０％未満では効果が少ないが、２０％以上
（異種金属を８０％未満）では良好な溶接結果及びコス
トダウンを図ることが可能であった。

異種金属として、チタンとのブレンド、化合物、クラッ
ド、合金化が容易で、しかも定価格化を図れる金属材料
が好ましく、これらには、Ｚｎ。

Ｚｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｖ
、Ｓｎ、ＭＯ，、Ｎｂが適しており、これらの内の一種
以上を８０％未満で併用すれば、チタン単独の場合と同
様な結果を得ることができた。

さらにまた、チタン金属の箔又は板などと、前記Ｚｎ、
Ｚｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＡＩ。

Ｃｕ、Ｃｏ、Ｖ、Ｓｎ、Ｍｏ、Ｎｂ金属の箔、板などと
を重ねるなどした複合金属材料を用いても前述と同様な
効果が得られた。

さてここで、チタン金属が亜鉛鋼板のアーク溶接時にお
けるブローホール防止に適するとの記述は見当たらない
が、ＣｕやＮｉの溶接において、チタンを極く少量添加
した溶加棒（消耗電極として作用する）やワイヤを用い
ると、ブローホールや割れの防止に効果が生じると「溶
接便覧」（１１１７頁）に記載されている。更にその１
１１４．１１１５頁に具体的な添加量や化学成分が記載
されているが、いずれもチタン以外の金属が主体であり
、チタンの量は数％以内と少なく、本発明のように２０
％以上の例は全く見当たらない。

供給方法としては、九線或いは角線などの線材箔状又は
これより厚い板状のもの、粉体、塗料、接着−粘着剤な
どの形態で供給し、また溶媒、結合剤などとともに溶接
線に供給することもできる。すなわち、線材、および箔
などの形態では、チタン、又はチタンと８０％未満の異
種金属との合金、複合、クラ７ドなどで、また液状の形
態ではメツキ、塗装などの表面処理法、表面コート着色
など、溶接性を妨げない範囲で行うことが可能である。

特に本発明にかかるブローホール防止剤が、箔状又は板
状の場合には溶接線に供給・固定し易くするため、箔状
又は板状ブローホール防止剤の一方の面或いは両面に接
着剤や粘着剤を、その全面或いは部分的に塗布したり、
また箔状又は板状に磁性材料を形成して着磁性を付与し
、固定することも可能である。また粉体、液状の塗料、
接着・粘着剤などの形態は、チタン金属粉末１００％、
或いはチタン金属粉末２０％以上と８０％未満の前記異
種金属粉末とを結合剤中に分散させるとともに。

各種の顔料、溶媒、添加剤などを必要に応じて配合し作
成できる。この場合のチタン金属粉末の粒子形状は、球
状、鱗片状、針状などであり、粒子径は出来るだけ細か
い方が分散性が良く、また、チタン金属の表面を処理し
、沈降防止、分散性向上などを図ったものも使用できる
。

結合剤は、例えばケイ酸エステル、ケイ酸塩、チタンな
どの金属キレート、アークリル樹脂、弗素樹脂、シリコ
ーン樹脂などが望ましい。

顔料成分では、体！Ｒ顔料、防錆顔料、着色顔料で炭酸
マグネシウム、タルク、ジンククロメート、鉛丹、酸化
チタン、黄鉛などであり、溶媒成分としては、ＭＥＫ、
ＩＰＡ、キシレン、トルエン、水などが挙げられる。添
加剤は、沈降防止剤、タレ止め剤、顔料分散剤などであ
り、塗装作業性、塗膜乾燥性などが最適となるよう配合
し、攪拌ロールミル、ボールミルなどで塗料化を図る。

ここでチタン金属を２０％以上含有（異種金属が８０％
未満）する金属合金、又はこれらを複合化した金属複合
物などを有効成分とするブローホールビット防止剤の供
給量は、亜鉛鋼板の溶接線に沿って、１重当たり、０．
１〜５０ｇの供給が適し、好ましくは１〜１０ｇが溶接
性能上、また経済面で有利である。

もしＯ−１ｇ以下であれば、ビット、ブローホールの発
生率が高く、また５０ｇ以上の場合はコスト高となり、
経済的に好ましくない。

本発明に使用できる亜鉛処理鋼板は、亜鉛メツキ、合金
亜鉛メツキ（Ｆｅ、Ａ１．Ｎｉ、Ｎｉ。

ＣＯなど）、メツキ後処理鋼板（例えばクロム酸系、リ
ン酸系で更に防錆向上）、ジンクリッチ塗装鋼板、さら
に真空蒸着処理鋼板などに適用できる。

軽量化を図るため、薄板が多く使用されるようになった
が、亜鉛鋼板は薄板になるほど溶接性が困難になり、ブ
ローホールを発生しやすい、板厚が厚（なると溶接性は
有利となるが、本発明が利用できることは言うまでも無
い。

また、亜鉛の処理量の異なる亜鉛鋼板の場合でも、亜鉛
の量に比例して本発明のチタンおよびその合金、複合金
属などの供給量を増減すれば、良好な結果が得られる。

つまり２本発明で用いるチタン金属は、チタンが非常に
活性が強いため、亜鉛および鉄と素早くなじみ、溶接時
に高い沸点を有する三元合金を生成し、優れた効果を発
揮するものと考えられる。

また、チタン合金は機械的強度（延性、展性）が優れ、
溶接面にワレなどが無く美麗で、引っ張り強度、及び耐
食性も良好である。

次に実施例、比較例をそれぞれ挙げて本発明を具体的に
説明する。

なお、部とあるのは重誓部を示す。

実施例１〜３．比較例１〜２チタン粉末、およびチタンと銅、ニッケル粉末の比率を
変えてブレンドし、攪拌器でそれら全圧粉末を混合し１
分散させ、各成分比率を変えて実施例１，２．３．及び
比較例１．２のブローホール防止剤を各種作成した。

それらを表１に示す。

表１に記載したブローホール防止剤をアプリケータ、又
はスプレー塗布器などで、亜鉛鋼板の溶接線上に厚さ１
００μｍの塗膜を形成・硬化させ、その上に亜鉛鋼板を
重ね合わせ、重ねへり溶接を行い、評価試験を行った。

溶接条件アーク溶接ｖＡニオリジン電気製、０ｎ−１００１１溶
接電流　　＝４０Ａ。

溶接速度　　＝　５００ｍｍ／ｓ＋ｉｎ溶接時間　　：
１．５ｓｅｃシールドガス：種類−Ａｒ／８２　＝９３／７　　（容
量比）流量−３１ノｓｉｎ亜鉛メツキ鋼板：板厚０．７ｍｍ。

亜鉛付着量　二片面４５ｇ／ｍ（約６．３μｍ）評価項
目溶接後のビット、割れなどの外観状態Ｘ線写真によるブローホール引っ張り強度作業性これらの試験結果は表３に示す。

実施例４、比較例３亜鉛メツキ鋼板を重ね合わせ、その溶接線上に１ｍｍφ
のチタンワイヤ（実施例４）、及び銅ワイヤ（比較例３
）を、夫々１ｍ当たり６．８ｇ、　７ｇを供給し３重ね
へり溶接を行った。溶接条件、評価項目は前記実施例と
同様である。

この試験結果も表３に示す。

絶倒（５〜ＩＯ）、比較例（４〜６）亜鉛メツキ鋼板を重ね合わせ、その間に表２に示すよう
なチタン箔、或いはチタンと異種の金属（例、銅、ＳＵ
Ｓ、鉄、ニッケル）との複合箔を挟み、重ねへり溶接を
行った。

溶接条件アーク溶接機；オリジン電気製、０ＰＷ−１００［ＩＴ
ｉ、溶接電流：４０Ａ、溶接速度：　５００ｍｍ／−１
ｎＮｉ、　１ｇ接電４：４０Ａ、溶接速度：　５００ｍ
ｍ／５ｉｎＣｕ　　Ｇ接電ｍ：４０Ａ、溶接速度：　４
００ｓａ／蒙ｉｎその他の溶接条件、肝価項目は前記実
施例と同様であり、試験結果は表３に示す。

次に以上述べた試験結果および評価結果を表３に示す。

表　　３ＬＬ二帖メーカ・竹内金庄箔粉工累０υ注１：外観を目
視で判定 ◎　ビットがなく溶接面が美麗 ○　ビットが少しある △　ビットがかなり多いＴ１１−２：Ｘ線写具で判定溶接面１００ｍ５当たりのブローホールが。

◎　０の場合 ○　３／７以内の場合 Δ　５ヶ以内の場合 ×　６ケ以上又はほとんど溶接不可評価方法 ◎　引っ張り強度：　　２００ｋｇ以上○　引っ張り強
度：２００〜１５０　ｋｇへ　引っ張り強度：　　１５
０ｋｇ以下上記の結果から、実施例に示したもの【よ、
優れた性能を与えることが分かる。

次にチタン箔、ニッケル箔、銅箔、　ＳＯ３−３０４箔
のそれぞれについて、溶接電流の大きさを種々変え、対
応する７８接速度を求めたので、それら結果を第１図乃
至第４図に示す。

これらグラフの比較から２本発明によるブローホール防
止剤が従来のものに比べて溶接条件の範囲の広いことが
分かるが２更に溶接結果に悪影響を与えないｉ凹でチタ
ンの供給量を減少させることにより、溶接速度の向上が
図れる。

また１重量比で２０％のチタンと重量比で８０％の亜鉛
との合金２重量比で３０％の窒化チタン（ＴｉＮ）と重
量比て７０％のＺｎとの合金２重量比で２５％の水素化
チタン（ＴｉＨ，）と重量比で７５％のＺｎとの合金箔
を用いて前述のような溶接をそれぞれ行った結果、前記
実施例以上に溶接速度が速く、かつ良好な溶接結果を得
ることがてきた。

なお９本発明では沸点の高いチタン金属を亜鉛鋼板の溶
接部に供給するため、特にエネルギー密度の高いプラズ
マアーク溶接の場合に著しい効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上詳述したように２本発明によれば表３及び図の比較
結果から、亜鉛鋼板のアーク溶接結果の向上、特にアー
ク溶接時にブローホール、ビットが発生するのを防止す
ることができるとともに。

溶接部に錆が発生に＜＜Ｌ、Ｌかも溶接部の機械的強度
を低下させる割合が従来に比べて十分小さいなど、優れ
た効果を呈することが明らかである

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例の溶接特性を示すグラフ、
第２図乃至第４図は従来例による溶接特性を示すグラフ
である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）亜鉛鋼板の溶接において、重量比で２０％以上の
チタン又はチタン化合物を含む金属材料を溶接線に沿っ
て１ｍ当り０．１〜５０ｇの割合で供給した状態で亜鉛
鋼板を溶接することを特徴とするアーク溶接方法。
（２）前記チタン化合物が窒化チタン（ＴｉＮ）又は水
素化チタン（ＴｉＨ＿２）からなることを特徴とする請
求項（１）に記載のアーク溶接方法。
（３）前記金属材料がチタン又はチタン化合物からなる
金属材料と他の金属材料からなる金属合金であることを
特徴とする請求項（１）に記載のアーク溶接方法。
（４）前記金属材料がチタン又はチタン化合物からなる
金属材料と他の金属材料からなる複合材料であることを
特徴とする請求項（１）に記載のアーク溶接方法。
（５）重量比で２０％以上のチタンと、重量比で８０％
未満のＺｎ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃ
ｕ、Ｃｏ、Ｖ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｎｂの一種以上の金属材料
との金属合金からなることを特徴とする溶接用ブローホ
ール防止剤。
（６）重量比で２０％以上のチタン化合物と、重量比で
８０％未満のＺｎ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａ
ｌ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｖ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｎｂの一種以上の金
属材料との金属合金からなることを特徴とする溶接用ブ
ローホール防止剤。
（７）重量比で２０％以上のチタンとチタン化合物と、
重量比で８０％未満のＺｎ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、
Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｖ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｎｂの一種
以上の金属材料との金属合金からなることを特徴とする
溶接用ブローホール防止剤。
（８）上記溶接用ブローホール防止剤が、線材、板状、
箔状、粉状、液状のいずれかの形態であることを特徴と
する請求項（５）乃至（７）に記載の溶接用ブローホー
ル防止剤。（９）少なくとも一面に粘着剤、接着剤、磁
性材料の付与されたことを特徴とする請求項（５）乃至
（７）のいずれかに記載の溶接用ブローホール防止剤。