JPH07314600A - スポット溶接性に優れた有機被覆鋼板 - Google Patents

スポット溶接性に優れた有機被覆鋼板

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JPH07314600A
JPH07314600A JP13110994A JP13110994A JPH07314600A JP H07314600 A JPH07314600 A JP H07314600A JP 13110994 A JP13110994 A JP 13110994A JP 13110994 A JP13110994 A JP 13110994A JP H07314600 A JPH07314600 A JP H07314600A
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zinc
steel sheet
organic
weldability
steel plate
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JP13110994A
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Masahiko Yamaguchi
口 雅 彦 山
Fukuteru Tanaka
中 福 輝 田
Masatoshi Iwai
井 正 敏 岩
Masaichi Miki
木 政 一 三
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】亜鉛または亜鉛系合金めっきが設けられている
鋼板上に、30〜300mg/m2の燐酸塩化合物を含
有するクロム付着量10〜100mg/m2のクロメー
ト皮膜を下層とし、付着量0.1〜2g/m2の有機樹脂
皮膜が上層として設けられているスポット溶接性に優れ
た有機被覆鋼板であり、かつ、上記の燐酸塩化合物が、
Mg、Al、Ba、Ca、Co、Znの燐酸塩化合物の
内から選んだ1種または2種以上組み合わせて使用する
ことができる。 【効果】溶着およびスパークの発生が効果的に抑制され
て自動溶接装置、例えば、溶接ロポットを停止させるこ
となく操業を続行することができ、かつ、電極寿命を大
幅に延長できるので長時間に亙ってチツプを取り替える
必要がなく、生産性を大幅に向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はスポット溶接性に優れた
有機被覆鋼板に関し、さらに詳しくは、自動車、家庭電
化製品等に使用することができるスポット溶接性に優れ
た有機被覆鋼板に関するものである。
【0002】
【従来技術】最近、自動車および家庭電化製品等におい
て、耐蝕性の優れた鋼板の要求が多くなってきており、
従って、いままでに使用されてきている冷間圧延鋼板、
亜鉛めっき鋼板および亜鉛系合金めっき鋼板よりさらに
耐蝕性に優れた表面処理鋼板を使用する傾向が強くなっ
てきている。
【0003】このような要求に対して、亜鉛系合金めっ
き鋼板のめっきにクロメート皮膜および有機樹脂皮膜を
設けた種々の有機被覆鋼板が開発されている。しかし、
いままでの有機被覆鋼板においては、スポット溶接性に
劣っている。
【0004】特に、この従来の有機被覆鋼板に対して連
続的にスポット溶接を行った場合には、鋼板と電極間の
溶着またはスパークが発生して、溶接品質の低下および
溶接ロボットの作動が停止するというトラプルが発生し
て、生産性が著しく低下するという問題がある。
【0005】これに対し、従来、有機被覆鋼板のクロメ
ート皮膜や有機樹脂皮膜の導電性を向上させる試みがな
されてきている。例えば、特開平02−145774号
公報に記載されているように、めっき鋼板の表面粗さを
制御し、皮膜の薄い部分を設け、通電点を増加させる方
法或いは特開平04−314872号公報に記載されて
いるように、有機樹脂皮膜中のシリカの凝集および分布
状態を細かく制御する方法が提案されている。しかしな
がら、前者は皮膜の薄い部分における耐蝕性の劣化が避
けられず、後者においても量産段階における均一な品質
の確保が極めて困難であるという問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に説明し
た従来技術の有機被覆鋼板の問題点を解決するために、
本発明者が鋭意研究を行い、検討を重ねた結果、亜鉛め
っき鋼板または亜鉛系合金めっき鋼板の保有している耐
蝕性を何等劣化させることなく、安定して製造すること
が可能であり、かつ、優れたスポット溶接性を有する有
機被覆鋼板を開発したのである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係るスポット溶
接性に優れた有機被覆鋼板は、亜鉛または亜鉛系合金め
っきが設けられている鋼板上に、30〜300mg/m
2の燐酸塩化合物を含有するクロム付着量10〜100
mg/m2のクロメート皮膜を下層とし、付着量0.1〜
2g/m2の有機樹脂皮膜が上層として設けられている
ことを特徴とするスポット溶接性に優れた有機被覆鋼板
を第1の発明とし、 また、上記の燐酸塩化合物が、M
g、Al、Ba、Ca、Co、Znの燐酸塩化合物の内
から選んだ1種または2種以上からなることを特徴とす
る請求項1記載のスポット溶接性に優れた有機被覆鋼板
を第2の発明とする2つの発明よりなるものである。
【0008】本発明に係るスポット溶接性に優れた有機
被覆鋼板について、以下詳細に説明する。最初に、本発
明に係るスポット溶接性に優れた有機被覆鋼板における
溶着について説明する。
【0009】有機被覆鋼板のスポット溶接時に溶着する
ことについて調査を行った結果、クロメート皮膜中に特
定量の燐酸塩を含有させることにより、耐蝕性が劣化す
ることなく溶着・スパークの発生が大幅に抑制でき、ス
パーク溶接電極の寿命が著しく改善されることを知見し
た。しかし、その理由につては未だ充分には解明されて
いないが、以下の説明のように考える。
【0010】即ち、亜鉛めっき鋼板または亜鉛系合金め
っき鋼板(以下、断らない限り、単に亜鉛系めっき鋼板
およびめっき層を亜鉛系めっき層として説明する。)に
おいてスボット溶接を行うと、溶接時の発熱により亜鉛
系めっき層中のZnが電極の主要成分であるCu中に拡
散していき、CuとZnの合金層を電極先端に形成する
ようになる。
【0011】そして、スボット溶接打点が次第に多くな
ってくると、電極先端のこれら合金層の中で硬く、か
つ、脆いγ層(Cu−Zn系)に熱的・機械的衝撃が付
与されることによりγ層にクラックが入り、遂にはγ層
が剥離して脱落または鋼板の方にヒックアップされるこ
とにより、電極先端が損耗して先端径が次第に拡大して
いく。
【0012】従って、電極先端径が大きくなることによ
って、電流密度も打点とともに減少していき、発熱不足
となり遂には溶接強度を確保するために必要な大きさの
ナゲットが生成されなくなり、電極が寿命に達してしま
う。
【0013】この亜鉛系めっき層の上にクロメート皮膜
を設け、さらに、その上に有機樹脂皮膜を設けた場合
に、これら何れの皮膜も非導電性物質であるため、鋼板
表面と電極先端の間において電流が均一に流れないで、
局部的な過大電流が流れてスパークが発生する。この時
の衝撃によって脆いγ層の脱落が促進され、電極寿命が
短くなる。
【0014】また、スボット溶接においてスボット溶接
電極先端が連続打点中に溶着する原因については明確で
はないが、局部発熱による電極先端表面の粗化および有
機物の不完全燃焼によって生じるカーボン系物質とクロ
ム酸化物が打点と共に電極先端に堆積し、電極先端にお
ける電流の不均一が著しくなることと考えられる。従っ
て、溶着が頻発し、電極先端の脆いγ層が鋼板の方に激
しくピックアップされると、電極先端の損耗が進んで電
極寿命が短くなる。
【0015】そして、上記のクロメート皮膜中に特定量
の燐酸塩化合物を含有させることにより、クロメート皮
膜・有機樹脂皮膜が機械的に破壊されて鋼板表面と電極
先端間に電流が均一に流れるようになると考えられる。
【0016】また、クロメート皮膜中に燐酸塩化合物を
含有させるのは、クロメート皮膜中のミクロクラックを
予め増加させておいて通電前の電極加圧により薄いクロ
メート皮膜層が確実に破壊されるようにするためであ
る。このことから、局部発熱が抑制され、スパーク・溶
着、ひいてはγ層の鋼板へのピックアップが軽減されて
電極寿命が改善される。
【0017】本発明に係るスボット溶接性に優れた有機
被覆鋼板において、亜鉛系めっきとしては、亜鉛めっ
き、亜鉛−ニッケル合金めっき、亜鉛−鉄合金めっき、
亜鉛−マンガン合金めっき、亜鉛−アルミニウム合金め
っき、亜鉛−クロム合金めっき、亜鉛−コバルト合金め
っき、さらに、これらめっき層を2層以上設ける複合め
っき等を挙げることができる。
【0018】次に、本発明に係るスボット溶接性に優れ
た有機被覆鋼板において、鋼板表面に下層として設ける
クロメート皮膜のクロム付着量について説明すると、こ
のクロメート皮膜は鋼板の耐蝕性および鋼板と有機樹脂
皮膜の密着性を向上させるのに有効である。
【0019】このような効果は、亜鉛系めっき鋼板上に
形成されるCr6+からなる無機高分子状皮膜により外部
からの腐蝕性物質の侵入を防ぐバリアー効果およびこの
ような無機高分子状皮膜中に補足されたCr6+による自
己修復機能に起因すると考えられる。
【0020】そして、このクロメート皮膜のクロム付着
量として10mg/m2未満ではこの皮膜による耐蝕性
向上効果が少なく、また、100mg/m2を越えると
溶接性が悪化すると共に、クロメート皮膜中のCr6+
絶対量が増加するために、有機被覆鋼板の取り扱い時に
環境中にCr6+が溶出して環境汚染の原因となる。よっ
て、クロメート皮膜のクロム付着量は10〜100mg
/m2とする。なお、クロメート皮膜を設ける方法とし
ては、反応型、塗布型または電解クロメート等が挙げら
れる。
【0021】また、本発明に係るスボット溶接性に優れ
た有機被覆鋼板において、上記に説明したクロメート皮
膜中に燐酸塩化合物が含有され、溶接性を改善する効果
を有しており、含有量が30mg/m2未満では溶接性
の改善効果が認められず、また、300mg/m2を越
えると導電性が阻害され、溶着またはスパークを促進
し、電極寿命の劣化を招来する。よって、クロメート皮
膜中の燐酸塩化合物の含有量は30〜300mg/m2
とする。
【0022】そして、クロメート皮膜中の燐酸塩化合物
としては、クロメート皮膜中に溶解することなく、固体
粒子として皮膜中に含有されるものならば種類には限定
的ではないが、Mg、Al、Ba、Ca、Co、Znの
燐酸塩化合物が挙げられる。
【0023】そして、Mg3(PO42、AlPO4、B
aPO4、Ca3(PO42、Co3(PO42、Zn
3(PO42等の燐酸塩化合物が挙げられる。そして、
これらの内から選んだ1種または2種以上を組み合わせ
て使用することができる。
【0024】さらに、有機樹脂としては、ウレタン系樹
脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエチレン系
樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられるが、特に、種類
は限定的ではない。そして、有機樹脂の付着量は、0.
1〜2g/m2の範囲とすることが望ましく、付着量が
0.1g/m2未満では耐蝕性において不充分であり、ま
た、2g/m2を越えると耐蝕性は満足するが、溶接性
が著しく悪化する。よって、有機樹脂付着量は0.1〜
2g/m2とする。
【0025】ウレタン系樹脂としてはオイスター(三井
東圧化学)、デュラネート(旭化成)、マイテック(三菱化
成)、エポキシ系樹脂としては、エポキー(三井東圧化
学)、エポミック(三井石油化学)、エピコート(シェ
ル)、アクリル系樹脂としては、アルマテックス(三井東
圧化学)、コーポニル(日本合成科学)、ポエチレン系樹
脂としては、ケミパール(三井石油化学)、フェノール樹
脂としては、フェノールレジン(群栄化学)等を挙げるこ
とができる。
【0026】
【実 施 例】本発明に係るスボット溶接性に優れた有
機被覆鋼板の実施例を比較例と共に説明する。
【0027】
【実 施 例】供試材のめっき鋼板として、鋼板は通常A
lキルド鋼板(板厚0.8mm)を使用し、電気亜鉛−
ニッケル合金めっき鋼板(表1のZn−Ni)、電気亜
鉛めっき鋼板(表1のZn)、亜鉛−マンガン合金めっ
き(表1のZn−Mn)、亜鉛−クロム合金めっき(表
1のZn−Cr)、溶融亜鉛めっき鋼板(表1のGI)
を使用した。
【0028】さらに、これらめっき鋼板に各種燐酸塩化
合物を含有するクロメート皮膜を設けた後、各種の有機
樹脂を塗布した後、乾燥を行い有機被覆鋼板を製作し
た。そして、以下説明する評価を行い、結果を表1に示
す。
【0029】1.溶接性 溶接性は、供試材を2枚重ねて連続スボット溶接を以下
の条件により行い、次の項目の評価を行った。
【0030】1)評価項目 1000打点までの溶着の発生数 1000打点までの板−電極先端表面間からのスパー
ク発生数 ナゲット径が5√t(t:板厚,mm)を下回る時の
打点数
【0031】2)溶接条件 電極 : 先端径4.5mmの1%Cr−Cu製
CF型電極 電極加圧力 : 200kgf 通電時間 : 10サイクル 溶接電流 : ちり限直下の電流
【0032】2.耐蝕性 ドロービード試験加工を行った後、35℃の温度におい
て4時間の塩水噴霧、60℃の温度において2時間の乾
燥、50℃の温度において2時間の湿潤、次いで、塩水
噴霧に戻る1サイクル8時間のサイクル試験を行い、2
00サイクル終了後に除錆を行い、侵蝕深さをダイヤル
ゲージにより測定した。
【0033】表1から以下説明することが明らかであ
る。本発明に係るスボット溶接性に優れた有機被覆鋼板
の実施例(単に、本発明という。)No.1〜No.4は
比較例No.23と比較すると、クロメート皮膜中に燐
酸塩化合物を含有させることにより溶接性が著しく改善
されている。
【0034】しかし、比較例No.24〜No.26に示
すように、クロメート被膜のクロム付着量が 10〜1
00mg/m2の範囲を外れていると溶接性および耐蝕
性の両特性を満足することができない。
【0035】本発明No.1、No.5〜No.7は比較
例No.27、No.28と比較すると、燐酸塩化合物の
含有量が30〜300mg/m2の範囲内にある本発明
が溶接性に優れている。
【0036】本発明No.1、No.12〜No.15は
比較例No.29〜No.31と比較すると、有機樹脂皮
膜の付着量が0.1〜2g/m2の範囲内にある本発明が
溶接性および耐蝕性共に良好である。
【0037】本発明No.8〜No.11、No.16〜
No.22は、燐酸塩化合物、有機樹脂皮膜およびめっ
きり種類を種々変更した場合の溶接性および耐蝕性を調
査したが、その何れもが極めて良好な結果を示してい
る。
【0037】
【表1】
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るスボ
ット溶接性に優れた有機被覆鋼板は上記に説明した構成
を有しているから、溶着およびスパークの発生が効果的
に抑制されて自動溶接装置、例えば、溶接ロポットを停
止させることなく操業を続行することができ、かつ、電
極寿命を大幅に延長できるので長時間に亙ってチツプを
取り替える必要がなく、生産性を大幅に向上させること
ができるという効果を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三 木 政 一 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】亜鉛または亜鉛系合金めっきが設けられて
    いる鋼板上に、30〜300mg/m2の燐酸塩化合物
    を含有するクロム付着量10〜100mg/m2のクロ
    メート皮膜を下層とし、付着量0.1〜2g/m2の有機
    樹脂皮膜が上層として設けられていることを特徴とする
    スポット溶接性に優れた有機被覆鋼板。
  2. 【請求項2】燐酸塩化合物が、Mg、Al、Ba、C
    a、Co、Znの燐酸塩化合物の内から選んだ1種また
    は2種以上からなることを特徴とする請求項1記載のス
    ポット溶接性に優れた有機被覆鋼板。
JP13110994A 1994-05-20 1994-05-20 スポット溶接性に優れた有機被覆鋼板 Withdrawn JPH07314600A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006016676A (ja) * 2004-07-05 2006-01-19 Sumitomo Metal Ind Ltd 表面処理鋼板及び表面処理薬剤並びに表面処理方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006016676A (ja) * 2004-07-05 2006-01-19 Sumitomo Metal Ind Ltd 表面処理鋼板及び表面処理薬剤並びに表面処理方法
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