JPH0762276B2 - 溶接性、加工性に優れた亜鉛‐クロム合金メッキ鋼板及びその製造方法 - Google Patents

溶接性、加工性に優れた亜鉛‐クロム合金メッキ鋼板及びその製造方法

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JPH0762276B2
JPH0762276B2 JP1245132A JP24513289A JPH0762276B2 JP H0762276 B2 JPH0762276 B2 JP H0762276B2 JP 1245132 A JP1245132 A JP 1245132A JP 24513289 A JP24513289 A JP 24513289A JP H0762276 B2 JPH0762276 B2 JP H0762276B2
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    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/10Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • C25D5/12Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、溶接性、加工性に優れた亜鉛−クロム合金メ
ッキ鋼板及びその製造方法に関するものである。
(従来の技術) 亜鉛−クロム合金メッキ鋼板は、耐食性等に優れている
ことが知られている(特開昭63-243295号公報)。この
ような合金メッキ鋼板を自動車用、家電用鋼板等に供す
るには、更に溶接性、加工性等を向上することが必要で
ある。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は電極チップの寿命を保ち加工性に優れた亜鉛−
クロム合金メッキ鋼板及びその製造方法を提供するもの
である。併せて、亜鉛−クロム合金層上に生成し難い化
成処理での緻密なリン酸塩皮膜を容易にリン酸塩皮膜に
転換可能な亜鉛−クロム合金鋼板及びその製造方法を提
供するものである。
(課題を解決するための手段) 本発明の特徴とするところは次の通りである。
(1)下層Cr5〜40%、残Zn、上層に亜鉛層、更に該亜
鉛層上層に電解処理による亜鉛酸化物層を生成せしめた
溶接性、加工性に優れた亜鉛−クロム合金メッキ鋼板。
(2)Cr5〜40%、残Znからなる合金層を生成し、その
上層に亜鉛層を生成せしめ、次いで鋼板を陰極として電
解処理により亜鉛酸化物層を生成する溶接性、加工性に
優れた亜鉛−クロム合金メッキ鋼板の製造方法。
本発明においては、亜鉛−クロム合金メッキ鋼板として
は、クロム5〜40%、残Znからなるもので、Cr含有率が
高くなるに従って耐食性が向上し、Cr5%以上から顕著
な耐食性向上の効果があらわれ、7%以上になると、例
えば、30日間の塩水噴霧試験でも赤錆がほとんど発生し
ない程の耐食性が認められ、上限は、加工性等の点から
40%未満とするものである。
このようなCr範囲で、他に少量のFe,Ni,Co,Mn,Sn,Pb,C
d,Al,Cu,H,B,C,P,O,Si,Ti,Zr,Sb,Mo,Ce等を含有させて
もよく、付着量としては、5〜30g/m2で十分耐食性を発
揮することができる。
このような合金メッキは、電気メッキ、蒸着メッキ等に
より生成することができる。電気メッキ方法としては、
例えば、Znイオン、3価クロムイオン及びCr析出促進剤
を含む酸性メッキ浴から電着させることができ、電流密
度は50A/dm2以上で電着することが好ましい。
Cr析出促進剤としては、例えばポリエチレングリコー
ル、アルキルポリエチレンエーテル、ポリオキシメチレ
ン誘導体、α−エトキシレーテッドナフトール及びある
いはそのスルフォン酸誘導体等のポリオキシアルキレン
誘導体類を0.01〜20g/l添加使用する。他の態様として
は、Si,Al,Zr,Ti,Sb,Sn,Cr,Mo,Ce等の酸化物コロイド類
を2〜200g/l添加使用することができる。またメッキ層
中にこれらを析出させても良い。
他に電導度付与剤としてNa+,K+,NH4+等のアルカリ金
属イオンを添加することもできる。陰イオンとしては硫
酸浴、塩化浴いずれも適用でき、pHは0.5〜3が適当で
ある。
他に6価クロムイオン、鉄2価,3価イオン等不可避的に
共存するイオンはもちろん、Ni,Co,Mn,Cu,Ag,Sn,Sb,Cd,
Pd,Mo,Al,Mg等のイオンを必要あれば添加し、またメッ
キ層中に析出させてもよい。
メッキ液の流速は、鋼帯との相対速度として30〜200m/m
in、メッキ温度は40〜70℃が適当である。
次にこのような合金メッキ層の上層に酸化物を生成せし
め、溶接性、加工性等を向上せしめるものであるが、酸
化物としては、ZnO主体とするものであり、例えば、亜
鉛酸化物、亜鉛水酸化物(ZnO,Zn(OH)2等)の1種又は
2種を含む酸化物層を、亜鉛量にして0.03〜3.0g/m2
着させることにより、溶接性、加工性等を向上させるこ
とができる。
この理由は次記の如くである。
メッキ鋼板をスポット溶接により接合しようとすると、
溶接時の発熱によりメッキ層が溶融状態となり、チップ
組成の銅とメッキ金属とが選択的に反応し、硬く脆い合
金層を形成して、チップが損耗し、電極チップの寿命を
短命にすることになる。
しかしながら、電極チップとメッキ層との間に亜鉛の酸
化物層もしくは水酸化物層が存在すると、この層は、銅
−メッキ金属の選択的合金化を防止する作用があり、電
極チップの損耗を遅延させる。
この理由は、該層によりチップとメッキ金属との接触が
断たれ、合金層の生成による溶損を防止するとともに、
さらに溶融状態のメッキ金属が鋼板の鉄と合金化され、
主として鉄を含有する合金となり、これが電極チップの
先端に付着し、堆積してチップの保護金属膜となり、溶
接を継続しても保護金属膜の厚み、形状には大きな変化
がなく、常時良好な溶接ができ、かつチップの損傷も防
止できるためと考えられる。
この保護金属の組成は、メッキ金属と地鉄との合金を主
体とするもので、平均濃度としてFe:20〜60%、Zn:48〜
80%程度の場合が多いが、一般にFe濃度の高い方が好ま
しい。
このような酸化物を生成せしめる方法としては、以下に
述べるごとき電解処理による方法が、安定しており好ま
しい。
即ち、電解処理による酸化物層の生成方法としては、例
えば、亜鉛イオンと酸化剤を含有する酸性浴中で、前記
のごとき亜鉛−クロム合金メッキ鋼板を陰極として3〜
30A/dm2の電流密度で電解処理する。
酸化剤としては、オゾン、過酸化物、過マンガン酸とそ
の塩類、重クロム酸塩、次亜塩素酸とその塩類、亜塩素
酸とその塩類、塩素酸とその塩類、次亜臭素酸とその塩
類、臭素酸とその塩類、次亜ヨウ素酸とその塩類、ヨウ
素酸とその塩類、硝酸とその塩類等がある。
過酸化物とは、例えば、過酸化カリウム、過酸化水素、
過酸化ナトリウム、過酸化水素ナトリウム、過酸化バリ
ウム、過酸化マグネシウム等をいい、これらはいずれも
酸性水溶液中で過酸化水素を発生して強い酸化作用を持
つ。
これらの物質の1種または2種以上を添加して用いるこ
とができる。また、酸化作用を高めるために酸と併用す
ることもできる。
本発明法では、これらの酸化剤を含む水溶液中で鋼板を
陰極として電解を行なう。酸化剤の中では、浴の安定
性、廃液処理、作業の安全性を考慮すると、硝酸もしく
は硝酸塩が最も好ましい。
しかして亜鉛イオン量としては、前記のごとく、酸化物
層をZn量として0.03〜3.0g/m2生成させるものであり、Z
n2+として必然的に定まる。又酸化剤量としても亜鉛イ
オンを酸化させるに必要な量であり、これも必然的に定
まる。
次に亜鉛−クロム合金メッキ鋼板のメッキ中のクロムが
40%近くなると、残亜鉛がそれだけ少なくなり、上記の
ごとき、亜鉛酸化物が迅速に生成しにくくなり、又酸化
物層の合金メッキ層への密着性が低下することがある。
このような場合には、亜鉛−クロム合金メッキ層の上層
に亜鉛層を生成し、その上層に上記のごとく、亜鉛酸化
物を生成することにより、迅速に生成せしめ、かつ密着
性も向上することができる。亜鉛層の生成量としては、
3g/m2以下、下限は亜鉛金属が付着しておればよく、3g/
m2超になると、耐食性(特に耐ブリスター性)に劣るこ
とがあり、好ましくない。
Zn-Cr合金メッキ層の上には化成処理で緻密なリン酸塩
皮膜が生成し難いが、酸化亜鉛層と亜鉛層は化成処理に
おいて容易にリン酸塩皮膜に転換するので、塗装下地と
して耐食性のある緻密なリン酸塩結晶が生成してくる利
点もある。この場合、薄い酸化亜鉛層のみでは生成する
リン酸塩皮膜量が不十分であり、亜鉛層からのリン酸皮
膜生成が加わることがより好ましい。
亜鉛層が3g/m2超になると、化成処理後も亜鉛層が残存
し、Zn-Cr合金層のもつ良好な塗装耐食性を殺してしま
うので好ましくない。
次にプレス成形性においては、酸化亜鉛層は潤滑効果を
示し、金型ビード部等の高面圧がかかる条件で摺動抵抗
を低下させ、材料の流入性を改善し、メッキ剥離を軽減
する効果がある。
(実施例) 次に本発明の実施例を比較例とともに挙げる。
注1:合金メッキ層、亜鉛層は電気メッキにより析出。
注2:亜鉛酸化物は、Zn(NO3)2・6H2O;400g/l溶中で、電
流密度3〜30A/dm2、処理時間1〜5秒で生成し、酸化
物中の亜鉛量で表示。
注3:溶接性は下記による。
1)加圧力:250kg 2)初期加圧時間:40Hz 3)通電時間:12Hz 4)保持時間:5Hz 5)溶接電流:11kA 6)チップ先端径:5.0φ(円錐台頭型) 7)電極寿命終点判定:溶接電流の85%でのナゲット径
が3.6mmを確保できる打点数 8)電極材質:Cu-Cr(一般に用いられているもの) 溶接は、メッキ鋼板の片面を上、他面を下にして2枚重
ね合わせて連続打点数をとった。
注4:酸化物量の測定はグロー放電分光分析によるOの積
分強度から、既知試料による検量線でZnOに換算して表
示した。
注5:化成処理性の判定は、日本パーカライジング社製Bt
3080を用いて、標準条件で化成処理を施し、表面結晶状
態を観察し、スケのないものを合格とした。表中で○印
が合格であり、×印はスケのあったものである。
注6:加工性は、角ビード曲げ引張り試験による摩擦係数
で評価した。
板厚0.8mm、板幅17mmの試片を肩R=1mmの角ビードに沿
って、引張り速度500mm/minで押え、荷重100kgf以上板
破断に至るまで変化させて試験し、引張り荷重〜押え荷
重は図の直線部の勾配から摩擦係数を求めた。
なお、試片は条件を過酷にするために6cSt粘度の防錆油
をミネラルスピリットで10%に希釈したものを塗布した
同一潤滑条件で試験した。
(発明の効果) 本発明の亜鉛−クロム合金メッキ鋼板は亜鉛酸化物を有
するのでスポット溶接において電極チップの寿命を長く
する優れた溶接性とともに、プレス成形でメッキ剥離を
軽減する効果があった。又、塗装下地として、耐食性の
ある緻密なリン酸塩結晶が生成してくれるので、化成処
理性も良好である。
フロントページの続き (72)発明者 新井 勝利 愛知県東海市東海町5―3 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者 鈴木 真一 愛知県東海市東海町5―3 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者 堀田 孝 愛知県東海市東海町5―3 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭59−93900(JP,A) 特開 昭63−186883(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下層Cr5〜40%、残Zn、上層に亜鉛層、更
    に該亜鉛層上層に電解処理による亜鉛酸化物層を生成せ
    しめた溶接性、加工性に優れた亜鉛−クロム合金メッキ
    鋼板。
  2. 【請求項2】Cr5〜40%、残Znからなる合金層を生成
    し、その上層に亜鉛層を生成せしめ、次いで鋼板を陰極
    として電解処理により亜鉛酸化物層を生成する溶接性、
    加工性に優れた亜鉛−クロム合金メッキ鋼板の製造方
    法。
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