JPH0841627A - スポット溶接性に優れたZn−Mg合金めっき鋼板 - Google Patents

スポット溶接性に優れたZn−Mg合金めっき鋼板

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JPH0841627A
JPH0841627A JP19293994A JP19293994A JPH0841627A JP H0841627 A JPH0841627 A JP H0841627A JP 19293994 A JP19293994 A JP 19293994A JP 19293994 A JP19293994 A JP 19293994A JP H0841627 A JPH0841627 A JP H0841627A
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JP
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layer
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steel sheet
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plated steel
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JP19293994A
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Yasushi Fukui
康 福居
Hiroshi Tanaka
宏 田中
Masanori Matsuno
雅典 松野
Minoru Saito
実 斎藤
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 めっき表層のMg濃度を減少することによ
り、連続スポット溶接性に優れたZn−Mg合金めっき
鋼板を得る。 【構成】 Zn−Mg合金めっき鋼板のめっき表層のM
g濃度を0.5重量%以下、その表層の厚みを0.2μ
m以上とする。 【効果】 めっき表層のMg濃度が低いため、スポット
溶接機の電極の損耗が少なく、連続スポット溶接性が向
上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、建材、家電用材及自動
車用材等に好適なスポット溶接性に優れたZn−Mg合
金めっき鋼板に関する。
【0002】
【従来の技術】鋼板の耐食性を向上させるため、従来か
ら各種の表面処理が施されている。代表的な表面処理鋼
板であるZnめっき鋼板は、主として溶融めっき法、電
気めっき法等で製造されている。また、一部では、蒸着
めっき法によってもZnめっき鋼板は製造されている。
耐食性の向上に関する要求は、年々高まる傾向にある。
これに伴って、溶融めっき法、電気めっき法等の各製造
方法で、種々の検討が行われている。溶融めっき法でZ
nめっき鋼板の耐食性を向上させようとすると、先ずZ
nめっき層の付着量を増加させることが考えられる。し
かし、付着量の上限が製造面から制約されるため、付着
量の増加によって耐食性の向上を図るには限界がある。
また、付着量の増加、すなわちめっき層の厚膜化は、め
っき鋼板をプレス成形する際にカジリ、フレーキング等
の欠陥を発生させる原因となりやすい。
【0003】電気めっき法で厚膜のめっき層を形成しよ
うとすると、ラインスピードを遅くしたり、セル数を増
加することが必要になり、生産性、設備負担等に問題を
生じる。そこで、Zn−Ni系等のZn合金めっきを施
すことにより、耐食性の向上を図っている。しかし、Z
n−Ni合金めっき層は、硬質で脆いため,成形時にめ
っき層に割れ、欠け等の欠陥を発生しやすい。このよう
な欠陥がめっき層に発生すると、下地鋼板が欠陥部を介
して露出するため、めっき層本来の性能が発揮されず、
欠陥部を起点とする腐食が進行する。
【0004】以上のような背景から、高耐食性のZn系
合金めっき鋼板を蒸着法で製造することが試みられてい
る。なかでも、優れた防食作用を示すZn−Mg合金め
っきに関する検討が進んでおり、0.5〜40重量%の
Mgを含有するZn−Mg合金めっき層を形成すること
(特開昭64−17852号公報)、めっき層の密着性
及び加工性を向上するため、Zn−Mg合金めっき層と
下地鋼との間にZn、Ni、Cu、Mg、Al、Fe、
Co、Ti等の中間層を形成させること(特開平2−1
41588号公報)等が知られている。塗装後の耐塗膜
剥離性を改善する方法としては、主としてZn−Mg金
属間化合物からなり、Mg相を含まないZn−Mg合金
めっき層を形成することが特開昭64−17853号公
報で紹介されている。また、特開昭64−25990号
公報では、Zn−Mg合金めっき層の上にZn−Ti合
金層を設けることにより、塗装後の耐食性を向上させて
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】真空蒸着法で製造した
Zn−Mg合金めっき鋼板は、耐食性,成形性等が優れ
ているが、めっき層表面にMgが濃化し、これがO2
たはH2 Oと反応してMg酸化物またはMg−Zn複合
酸化物となってめっき層表面に存在する。この酸化物に
よって、めっき層表面の電気抵抗が高くなり、スポット
溶接の際に表面温度が高くなる。このため、めっき層表
面と電極のCu合金との反応が促進され、これによって
電極が消耗し、スポット溶接打点数が低下する。すなわ
ち、めっき層表面にMgが濃縮していると早期にスポッ
ト溶接ができなくなる。めっき層表面にMgが濃化して
いない場合であっても、電極のCu合金とMgが反応し
易いため、電極が早期に消耗しスポット溶接ができなく
なる。すなわち、Zn−Mg合金めっき鋼板はZnめっ
き鋼板に比較して連続スポット溶接性が劣る。本発明
は、このような問題を解消すべく案出されたものであ
り、Zn−Mg合金めっき層の表層部のMg濃度を調整
することにより、連続スポット溶接性を改善したZn−
Mg合金めっき鋼板を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のZn−Mg合金
めっき鋼板は、その目的を達成するため、表層のMg濃
度が0.5重量%以下で膜厚0.2μm以上のZn−M
g合金めっき層が形成されていることを特徴とする。ま
た、表層のMg濃度が0.5重量%以下で膜厚0.2μ
m以上のZn−Mg合金めっき層の下にMg濃度20重
量%以下のZn−Mg合金めっき層が形成されている層
構成をもつ場合もある。このMg濃度の制御によって、
スポット溶接性が良好となる。
【0007】
【作用】Zn−Mg合金めっき層の表層部のMg濃度を
低減すれば、Mg濃化層が無く、それに起因するMg酸
化物膜またはMg−Zn酸化物膜も生じないため、めっ
き層表面の電気抵抗も低くなる。従って、スポット溶接
時の発熱が少なくなり、めっき層表面と電極のCu合金
との反応が起りにくくなる。その結果、電極の消耗速度
が低下し、連続スポット溶接打点数が増加する。すなわ
ち、Zn−Mg合金めっき鋼板の連続スポット溶接性が
改善される。Zn−Mg合金めっき層の表層部のMg濃
度を0.5重量%以下にすれば、スポット溶接時の発熱
によるめっき層から電極へ拡散するMg量が大きく減少
し、電極の損耗が著しく減少し、通常のZnめっき鋼板
と同等の連続スポット溶接打点数が得られる。
【0008】しかし、表層部のMg濃度が0.5重量%
以下であっても、そのZn−Mg合金めっき層の厚みが
0.2μm以上存在しない場合、下層の高いMg濃度の
Zn−Mg合金めっき層からMgが拡散して、電極のC
u合金と反応し、電極が損耗するので連続スポット溶接
打点数が減少する。従って、表層のMg濃度が0.5重
量%以下のZn−Mg合金めっき層の厚みは0.2μm
以上必要である。また、表層のMg濃度が0.5重量%
以下のZn−Mgめっき層の厚みが0.2μm以上であ
っても下層のZn−Mg合金めっき層のMg濃度が20
重量%を越えると連続スポット溶接打点数が減少する場
合があるので、下層のMg濃度は20重量%以下にする
ことが望ましい。その下層は、Mg濃度が20重量%以
下であれば、1層構造もしくは2層以上の多層構造でも
良い。
【0009】
【実施例】真空蒸着法を用いてZn−Mg合金めっき鋼
板を製作した。めっき原板として、C:0.20重量
%、Si:0.018重量%、Mn:0.23重量%、
P:0.010重量%、S:0.007重量%及びA
l:0.038重量%を含み、残部が実質的にFeから
成る板厚0.8mmの鋼板を200mm×200mmに
切断し、めっき原板とした。この原板を有機溶剤中で超
音波洗浄により表面を清浄化した後、真空蒸着装置にセ
ットした。真空蒸着装置内を5×10-5Torrに排気
した後、Arグロー放電によるスパッタエッチングで鋼
板表面の酸化膜を除去し、活性化した。活性化した鋼板
にMgを蒸着し、その後Znを蒸着した。蒸着中の鋼板
温度は、200℃になるように加熱ヒーターで調節し
た。
【0010】鋼板にMg及びZnを蒸着した後、蒸着槽
内を700Torrにし、260〜350℃で、2〜3
秒間加熱し、MgをZn中に拡散することによって、濃
度が異なる2層または3層からなるZn−Mg合金めっ
き層を形成した。Mg層とZn層との2層状態から加熱
することによって、下層(鋼板側)が1層または2層か
らなる高Mg濃度のZn−Mg合金層となり、上層(表
面側)が1層の低Mg濃度のZn−Mg合金層となる。
これは、MgとZnとを層状に重ねた状態で加熱した場
合の拡散現象の特徴である。下層及び上層のMg濃度
は、加熱温度、加熱時間及び加熱パターンを変更するこ
とによって調節した。加熱すると、Mgは上層に濃化
(偏析)し、N2 ガス中の数十ppmのO2 及びH2
によって酸化し、表面にMg酸化物膜またはMg−Zn
複合酸化物膜が生成した。
【0011】めっき層形成後、鋼板を700Torrの
2 ガス中で加熱し、120℃まで冷却した後、蒸着槽
を大気中に解放してめっき鋼板を取り出した。めっき鋼
板表面のMg酸化物膜またはMg−Zn複合酸化物膜、
すなわちMg濃化層を除去するため、0.5%HClで
10秒間酸洗した。スポット溶接性試験には、単相交流
型の溶接機を使用した。電極はCu−1%Cr合金製の
CF型を用い、その先端形は4.5mm、角度は30度
とした。加圧力は200kgf、通電時間は12サイク
ルとし、チリ発生の限界電流で連続スポット溶接を行
い、シャー破断が生じるまでの打点数を求めた。
【0012】実施例1:めっき層の表面にMg濃化層が
在る場合と無い場合とについて連続スポット溶接性試験
を行った。めっき層の下層はMg濃度が10〜11重量
%の1層のZn−Mg合金層とし、層の厚みは4μmと
した。上層はMg濃度を0.21〜0.45重量%の範
囲のZn−Mg合金層とし、層の厚みは0.2〜1.0
μmの範囲とした。めっき層の表面のMg濃化層、すな
わち酸化膜をHCl酸洗によって除去したものを本発明
材とし、除去しなかったものを比較材とした。試験結果
を表1に示す。本発明材、すなわちめっき層表面のMg
濃化層を除去したものは、連続スポット溶接打点数が多
く、連続スポット溶接性が優れている。上層の厚みが厚
くなる程、連続スポット溶接打点数が少なくなる傾向が
見られるが、これはめっき層全体の厚みの効果によるも
のである。
【0013】
【表1】
【0014】実施例2:めっき層の上層のMg濃度およ
び厚みを変化させた場合について連続スポット溶接試験
を行った。めっき層の下層はMg濃度が10〜11重量
%の1層のZn−Mg合金層とし、層の厚みは4μmと
した。めっき層表面のMg濃化層、すなわち酸化膜はH
Cl酸洗によって除去した。試験結果を表2に示す。上
層のMg濃度が0.5mss%以下で、厚みが0.2μ
m以上のZn−Mg合金層を有する本発明材は、連続ス
ポット溶接打点数が3000打点以上あり、優れた連続
スポット溶接性を示している。これに反し、上層のMg
濃度が0.5mss%を越えたり、厚みが0.2μm未
満のZn−Mg合金層を有する比較材は、連続スポット
溶接打点数が1000打点以上も少なく、連続スポット
溶接性が劣っている。
【0015】
【表2】
【0016】実施例3:めっき層の上層のMg濃度およ
び厚みを変化させた場合について連続スポット溶接試験
を行った。めっき層の下層をMg濃度が異なる2層より
なる積層構造とする外は、実施例2と同様な層構成とし
た。すなわち最下層をMg濃度10〜11重量%、層の
厚みは1μmとし、次の層をMg濃度3〜4重量%、層
の厚み3μmとした。めっき層表面のMg濃化層、すな
わち酸化膜はHCl酸洗によって除去した。試験結果を
表3に示す。下層が2層の積層になっている場合でも、
実施例2と同様に上層のMg濃度が0.5重量%以下
で、厚みが0.2μm以上のZn−Mg合金層を有する
本発明材は、連続スポット溶接打点数が3000打点以
上あり、優れた連続スポット溶接性を示している。これ
に反し、上層のMg濃度が0.5mss%を越えたり、
厚みが0.2μm未満のZn−Mg合金層を有する比較
材は、連続スポット溶接打点数が1000打点以上も少
なく、連続スポット溶接性が劣ることを示している。
【0017】
【表3】
【0018】実施例4:めっき層の下層のMg濃度を変
化させた場合について連続スポット溶接試験を行った。
めっき層の層の厚みを4μm一定とし、Mg濃度を変化
させた。上層の厚みは0.2〜0.5μmとし、Mg濃
度は0.01〜0.03重量%一定とした。めっき層表
面のMg濃化層、すなわち酸化膜はHCl酸洗によって
除去した。試験結果を表4に示す。下層のMg濃度が2
0mss%以下の本発明材は、連続スポット溶接打点数
が3000打点以上あり、連続スポット溶接性は良好で
ある。これに反し、下層のMg濃度が20重量%を越え
る比較材は、連続スポット溶接打点数が500打点以上
も少なく、連続スポット溶接性が劣ることを示してい
る。
【0019】
【表4】
【0020】以上の実施例では、上層の厚みが1μmま
でのものについてのみであるが、1μm以上のものにつ
いても同様に良好な結果が得られる。
【0021】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、下地鋼の表面に形成されたZn−Mg合金めっき表
層のMg濃度を0.5重量%以下,その層の厚みを0.
2μm以上にすることににより、スポット溶接性を阻害
するMg濃化層のないめっき鋼板を製造している。得ら
れためっき鋼板は、連続スポット溶接性に優れ、各種分
野で優れた耐食材料として使用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に従ったZn−Mg合金めっき層の層
構成
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 実 大阪府堺市石津西町5番地 日新製鋼株式 会社鉄鋼研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表層のMg濃度が0.5重量%以下で膜
    厚0.2μm以上のZn−Mg合金めっき層が形成され
    ているスポット溶接性に優れたZn−Mg合金めっき鋼
    板。
  2. 【請求項2】 表層のMg濃度が0.5重量%以下で膜
    厚0.2μm以上のZn−Mg合金めっき層の下にMg
    濃度20重量%以下のZn−Mg合金めっき層が形成さ
    れているスポット溶接性に優れたZn−Mg合金めっき
    鋼板。
JP19293994A 1994-07-25 1994-07-25 スポット溶接性に優れたZn−Mg合金めっき鋼板 Withdrawn JPH0841627A (ja)

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Cited By (4)

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