JPH08302456A - レーザ溶接性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板 - Google Patents

レーザ溶接性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板

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JPH08302456A
JPH08302456A JP7129807A JP12980795A JPH08302456A JP H08302456 A JPH08302456 A JP H08302456A JP 7129807 A JP7129807 A JP 7129807A JP 12980795 A JP12980795 A JP 12980795A JP H08302456 A JPH08302456 A JP H08302456A
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JP
Japan
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steel sheet
welding
laser
joint strength
pits
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JP7129807A
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English (en)
Inventor
Susumu Kaizu
享 海津
Moriaki Ono
守章 小野
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04Steel or steel alloys

Landscapes

  • Coating With Molten Metal (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特別な工程を経ることなくそのままレーザ溶
接した場合にも、溶接欠陥が少なく且つ溶接部外観の優
れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供すること 【構成】 合金化溶融亜鉛めっき層を有し、該合金化溶
融亜鉛めっき層の片面当りのめっき付着量をM(g/m
2)、鋼板板厚をt(mm)とした時、M≦25t,M
≧5を満足するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ重ね溶接性に優
れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板、特に自動車用防錆鋼板
として好適な合金化溶融亜鉛めっき鋼板に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から自動車用の表面処理鋼板として
Znめっき鋼板が用いられているが、Znめっき鋼板は
Znの腐食速度が比較的速いため、長時間の防錆効果を
期待するには厚目付のめっきが必要となる。そこで、Z
nめっき層の活性を抑制するために、鋼板に溶融亜鉛め
っきを施した後合金化処理を行い、Fe−Zn相互拡散
を行わせて合金層を形成させた合金化溶融亜鉛めっき鋼
板が実用化され、広く用いられている。合金化溶融亜鉛
めっき鋼板は、電気めっき鋼板と比較して経済的に付着
量を増加させることができるため、厚目付により耐食性
を向上させるという対応が容易な鋼板である。
【0003】しかし、このような合金化溶融亜鉛めっき
鋼板をはじめとするZn系めっき鋼板は、総じて重ね溶
接性が劣るという問題がある。Zn系めっき層による溶
接性の低下という問題は従来より種々議論されている
が、その主たるものは以下の通りである。まず、スポッ
ト溶接性に関しては、めっき層中のZnが現在電極とし
て多用されているCuと合金を形成し易いため、電極表
層部に形成された脆い合金層の離脱により電極の損耗が
激しく、ドレッシングなしで連続して溶接可能な打点数
(連続打点数)が冷延鋼板に比べて低いという欠点があ
る。またアーク溶接に関しては、アーク熱によりめっき
層から多量の亜鉛蒸気が発生し、これが溶接金属内に閉
じ込められること等に起因して、ビード内にブローホー
ルやビード表面がへこんだり或いはビードを貫通する欠
陥(ピットと呼ばれる欠陥)が多数発生し、ビードの荒
れが悪化することが知られている。
【0004】そして、レーザ重ね溶接の場合にもこのよ
うなビードの荒れが生じ、これを効果的に抑えることは
困難であった。このレーザ溶接におけるビードの荒れの
現象を図1に基づいて説明すると、図1(a)に示すよ
うにレーザ溶接はレーザビーム5によるキーホール溶接
であるが、溶接時にZn系めっき鋼板1a,1bの重ね
部のめっき層2a,2bから低融点・低沸点の亜鉛が激
しく蒸発する。そして、この亜鉛蒸気の圧力により溶融
池3で溶融している鋼がスパッタ4として吹き飛ばされ
たり或いは溶鋼中に亜鉛蒸気が浸入することにより、図
1(b)に示すようにビード6に多数のブローホール7
やピットを発生させることになる。したがって、レーザ
溶接法によるZn系めっき鋼板の重ね溶接はビードの欠
陥が多く、一般には適用できないものとされていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このようなレーザ溶接
における問題を解決するため、特開平4−231190
号では前処理工程で予めZn系めっきを加熱除去した
後、レーザ重ね溶接を行う方法が、また、特開平3−1
65994号では予めめっき鋼板の重ね面にレーザを吸
収する材料を塗布しておく方法が開示されているが、い
ずれの方法も工程が2つ以上必要であり、生産性及びコ
スト面での実用性に欠けている。したがって本発明の目
的は、特別な工程を経ることなくそのままレーザ溶接し
た場合にも、溶接欠陥が少なく且つ溶接部外観の優れた
合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、レーザ溶
接による重ね溶接継手部の機械的特性及び溶接部外観性
が優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得るために種々の
実験を行った結果、鋼板板厚tと合金化溶融亜鉛めっき
層のめっき付着量Mとの比を特定の範囲に限定すること
により、溶接欠陥が少なく且つ溶接部外観の優れた合金
化溶融亜鉛めっき鋼板が得られることを見い出した。本
発明はこのような知見に基づきなされたもので、その特
徴とするところは、合金化溶融亜鉛めっき層を有し、該
合金化溶融亜鉛めっき層の片面当りのめっき付着量をM
(g/m2)、鋼板板厚をt(mm)とした時、M≦2
5t,M≧5を満足する、レーザ溶接性に優れた合金化
溶融亜鉛めっき鋼板である。
【0007】
【作用】以下、本発明の詳細と限定理由を説明する。本
発明では、合金化溶融亜鉛めっき鋼板のレーザ溶接性の
良否を、溶接継手部の強度と溶接部の外観性の面で評価
した。溶接継手部の強度は外部荷重を負担するという面
で溶接部に必須の条件であり、また、溶接部の外観性は
気密性の確保と製品外観の美麗さという面で重要であ
る。本発明者らが行った実験を以下に示す。板厚0.8
〜2.3mmの鋼板の片面または両面に、片面当り80
g/m2以下のめっき付着量で合金化溶融亜鉛めっきを
施し、このめっき鋼板をめっき面どうしが重ね合わさる
ように2枚密着して重ね、この重ね部を出力3kWでレ
ーザ溶接した。また、比較のため非めっき鋼板について
も同様の条件でレーザ重ね溶接した。溶接後、溶接部に
内在するブローホール欠陥をX線透過試験法により調
べ、溶接長1m当たりのブローホール個数を計数した。
また溶接継手部の強度については、図2に示す引張剪断
試験片の引張強度を測定した。溶接部の外観性について
は、ピットと呼ばれる溶接部の凹み及び溶接部を貫通す
る欠陥の溶接長1m当たりの個数を目視で計数すること
により評価した。
【0008】図3および図4は、板厚0.8mm、めっ
き付着量0〜40g/m2の供試材について調べたブロ
ーホール発生個数、継手強度(非めっき鋼板の溶接継手
強度との強度比)及びピット発生個数を示している。こ
れによれば、ブローホール発生個数はめっき付着量の増
加とともにほぼ直線的に増加し、同時に継手強度も低下
するが、めっき付着量が20g/m2以下の供試材では
非めっき鋼板の略80%以上という優れた継手強度が得
られている。この結果から、合金化溶融亜鉛めっき層が
存在するとレーザ溶接によってブローホールが発生する
ものの、めっき付着量が20g/m2以下であればその
寸法が0.2mm程度と小さいため、継手強度の低下が
少なかったものと推定される。
【0009】一方、めっき付着量が20g/m2を超え
ると継手強度が大幅に低下するという結果が得られた。
継手強度の低下は、ブローホールの増加もさることなが
ら、ピットの発生に深く関係していると考えられる。こ
れは、めっき付着量が20g/m2以下ではピットは皆
無であるが、20g/m2を超えるとピットが発生して
いるからである。図5および図6は、板厚2.3mm、
めっき付着量0〜80g/m2の供試材について調べた
ブローホール発生個数、継手強度(非めっき鋼板の溶接
継手強度との強度比)及びピット発生個数を示してい
る。これによれば、めっき付着量の増加とともにブロー
ホール発生個数は増加し、同時に継手強度も低下する
が、めっき付着量が57g/m2以下の供試材では非め
っき鋼板の略80%以上という優れた継手強度が得られ
ている。しかし、めっき付着量が57g/m2を超える
と、ピットの発生とともに継手強度が大幅に低下する結
果が得られた。
【0010】図7は、図3〜図6で得られたデータも含
め、めっき付着量M(g/m2)と鋼板板厚t(mm)
との比M/tと継手強度(非めっき鋼板の溶接継手強度
との強度比)及びピット発生個数との関係を示してい
る。これによれば、めっき付着量M及び板厚tに拘わり
なく、M≦25tの時に優れた継手強度が得られ且つピ
ットの発生もなく良好な外観性状を呈することが明らか
となった。以上の実験結果から、本発明ではめっき付着
量M(g/m2)と鋼板板厚t(mm)との関係をM≦
25tと規定した。一方、めっき付着量の下限値は耐食
性の観点から規定され、片面当りの付着量が5g/m2
未満では耐食性が劣るため、めっき付着量Mは5g/m
2以上と規定した。なお、本発明ではM≦25t、M≧
5の条件を満足すれば、合金化溶融亜鉛めっき層の成分
に拘りなく所望の効果が得られる。
【0011】
【実施例】板厚がそれぞれ0.8mm、1.0mm、
1.6mm、2.3mmの炭素鋼板の両面に、めっき付
着量5.0〜60.0g/m2の合金化溶融亜鉛めっき
を施して供試材を製造し、これらの供試材2枚を密着し
て重ね、出力3kWでレーザ溶接を行った。また、比較
のために板厚0.8mmの非めっき材についても同様の
条件でレーザ溶接を行った。溶接後、各供試材の溶接部
についてブローホール発生個数、継手強度及びピット発
生個数を調べ、また、各供試材の耐食性試験を行った。
【0012】ブローホール発生個数については、X線透
過試験法により溶接長1m当たりの個数を調べた。継手
強度は図2に示した試験片の引張強度を求め、非めっき
鋼板の継手強度との比で表わした。継手強度比が80%
以上の場合を良好とし、80%未満を不良とした。ピッ
ト欠陥については、目視により溶接長1m当たりのピッ
ト数量により評価し、ピットが発生した場合を不良、発
生しなかった場合を良好とした。耐食性に関しては「湿
潤→乾燥→塩水噴霧」かりなる複合腐食サイクル試験
(60サイクル)で最大腐食深さを測定し、非めっき鋼
板である比較例1の最大腐食深さを100として、各共
試材の最大腐食深さ比をとり、その値によって耐食性を
評価した。最大腐食深さ比が70%を超える場合を不良
とし、70以下の場合を良好とした。
【0013】上記試験の結果を表1に示す。同表におい
て、比較例1および比較例2は、非めっきか若しくはめ
っき付着量が5g/m2未満の例であり、これらはめっ
き無し若しくはめっき付着量が少ないためにブローホー
ル、ピット等の溶接欠陥が少なく継手強度も良好である
が、耐食性が著しく劣っている。比較例3〜比較例6
は、いずれも鋼板板厚tとめっき付着量Mとの関係がM
>25tのものであり、これらは耐食性は良好であるも
ののピットが発生しており、継手強度が著しく低下して
いる。これら比較例に対し、M≦25tの関係を満足す
る本発明例1〜6は、継手強度の低下に殆ど影響しない
ブローホール欠陥は発生していたものの、ピットの発生
は無く、継手強度が良好でかつ耐食性も良好である。
【0014】
【表1】
【0015】
【発明の効果】以上述べた本発明の合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板によれば、耐食性に優れ、しかも、特別な工程を
経ることなくそのままレーザ重ね溶接した場合でも、溶
接欠陥が少なく、継手強度および溶接部外観性に優れた
溶接部を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】レーザ溶接によるブローホール発生状況を示す
説明図
【図2】重ね継手の引張試験片の形状を示す図面
【図3】板厚0.8mmの合金化溶融亜鉛めっき鋼板を
レーザ重ね溶接した場合のめっき付着量とブローホール
発生個数との関係を示すグラフ
【図4】板厚0.8mmの合金化溶融亜鉛めっき鋼板を
レーザ重ね溶接した場合のめっき付着量と継手強度およ
びピット発生個数との関係を示すグラフ
【図5】板厚2.3mmの合金化溶融亜鉛めっき鋼板を
レーザ重ね溶接した場合のめっき付着量とブローホール
発生個数との関係を示すグラフ
【図6】板厚2.3mmの合金化溶融亜鉛めっき鋼板を
レーザ重ね溶接した場合のめっき付着量と継手強度およ
びピット発生個数との関係を示すグラフ
【図7】めっき付着量Mと鋼板板厚tとの比(M/t)
と継手強度およびピット発生個数との関係を示すグラフ
【符号の説明】
1a,1b…合金化溶融亜鉛めっき鋼板、2a,2b…
めっき層、3…溶融池、4…スパッタ、5…レーザビー
ム、6…ビード、7…ブローホール

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 合金化溶融亜鉛めっき層を有し、該合金
    化溶融亜鉛めっき層の片面当りのめっき付着量をM(g
    /m2)、鋼板板厚をt(mm)とした時、 M≦25t M≧5 を満足することを特徴とするレーザ溶接性に優れた合金
    化溶融亜鉛めっき鋼板。
JP7129807A 1995-04-28 1995-04-28 レーザ溶接性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板 Pending JPH08302456A (ja)

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JP7129807A JPH08302456A (ja) 1995-04-28 1995-04-28 レーザ溶接性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板

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JP (1) JPH08302456A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10261832A1 (de) * 2002-12-20 2004-07-01 Volkswagen Ag Verfahren zur Konditionierung von Dichtflächen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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