JPH0920994A - アーク溶接部及びその近傍の塗装後耐食性改善方法 - Google Patents

アーク溶接部及びその近傍の塗装後耐食性改善方法

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JPH0920994A
JPH0920994A JP16730495A JP16730495A JPH0920994A JP H0920994 A JPH0920994 A JP H0920994A JP 16730495 A JP16730495 A JP 16730495A JP 16730495 A JP16730495 A JP 16730495A JP H0920994 A JPH0920994 A JP H0920994A
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JP
Japan
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vicinity
coating
treatment
corrosion resistance
welding
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Application number
JP16730495A
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English (en)
Inventor
Michiyasu Takahashi
通泰 高橋
Akito Sakota
章人 迫田
Masato Uchihara
正人 内原
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】溶接部及びその近傍を塗装前に、pHが2以
下、液温が30〜90℃の非酸化性酸を用い、処理時間
1 が10〜180秒の範囲内で、かつ下記式を満た
すようにスプレー処理もしくは浸漬処理を施す。その
際、溶接部およびその近傍を陽極電解すれば、処理時間
の短縮等が可能である。 {1800/(T−30×pH)}−30 ≦t1 ≦{1800/(T−30×pH)}+30 ・・・ ただし、T:処理液の温度(℃)、pH:処理液のp
H、t1 :スプレー処理もしくは浸漬処理の時間(秒) 【効果】溶接部及びその近傍の塗装後耐食性を著しく高
めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐食性向上のために溶
接後に塗装が施される製品や構造体における溶接部及び
その近傍の塗装後耐食性改善方法に関する。
【0002】
【従来の技術】炭素鋼の溶接施工に用いられるアーク溶
接法は、一般的にはCO2 単独のシールドガス中、ある
いはArに20%程度のCO2 を混合したシールドガス
中で溶接を行う消耗電極式アーク溶接法であり、自動
車、建築、電気機器等の産業分野で幅広く用いられてい
る。
【0003】一方、これら自動車、建築、電気機器等の
ように、炭素鋼が素材として用いられる製品で耐食性が
要求される場合は、溶接による組立ての後に電着塗装が
施されることが多い。しかし、電着塗装を施しても、使
用が長期間にわたると溶接部を起点として腐食が発生す
るという問題があった。
【0004】この塗装後の腐食は、溶接ビード、ビード
の止端部及びビードの裏側から発生し、ビード部や、ビ
ード止端部から熱影響部にわたって深く進行するという
特徴を有する。従って、特に使用中に溶接部が荷重を受
けているような構造物では、この腐食によって構造部材
の断面積が減少し、構造物が破壊する場合も起こり得
る。ビード部は溶着金属が存在するために比較的肉厚が
厚く、ある程度腐食が進行しても断面積が確保される
が、母材側、すなわちビード止端部から熱影響部での腐
食による母材の肉厚減少はその構造物にとって致命的な
欠陥部となりかねない。
【0005】現在、この問題に対処するために、亜鉛系
めっき鋼板が母材として用いられている。これは、めっ
き皮膜を構成する亜鉛の犠牲防食作用を利用して溶接熱
影響部の腐食を抑えようという考え方である。しかし、
母材に亜鉛系めっき鋼板を用いても、亜鉛が溶接時の熱
により蒸発したビード部近傍では腐食の発生は避けられ
ない。また、ビード部では、めっき皮膜が存在しないの
で、非めっき材を用いた場合と同様に腐食が進行する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
に鑑みなされたもので、アーク溶接後に耐食性を高める
ために塗装が施される製品や構造体において、溶接部及
びその近傍の塗装後耐食性を向上させる方法を提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、まず、溶
接部及びその近傍での塗装後耐食性不良の原因について
検討を行った。その結果、以下の事実が明かとなった。
【0008】(a)溶接ビード上のスラグ(溶接スラ
グ)部は塗装されず、塗装後も塗装欠陥として残る。特
に、ビード止端部には連続的にスラグが発生し、その部
分は塗装後、溶接ビードに沿う線状の塗装欠陥となる。
そして、この塗装欠陥部を起点として母材側への腐食が
発生し、進行する。
【0009】(b)溶接ビード止端部近傍の熱影響部で
は母材が酸化し、更に溶接ヒュームが付着する。その結
果、塗装の前処理となるリン酸塩処理での処理性が低下
し、母材と塗装膜との密着性が悪くなって、腐食の進行
が促進される。
【0010】(c)溶接部の裏側では、溶接時の熱影響
により母材が酸化し、リン酸塩処理性が低下するため母
材と塗装膜との密着性が悪くなり、腐食の進行が促進さ
れる。
【0011】これらの事実から、アーク溶接部及びその
近傍での塗装後耐食性を改善するには、溶接ビード上の
スラグを除去して塗装性を向上させ、更に、ビード止端
部近傍の熱影響部で生成した母材の酸化皮膜や付着溶接
ヒュームを除去し、更にまた、ビードの裏側の母材の酸
化皮膜を除去して、リン酸塩処理性を向上させることが
有効であると考えられた。
【0012】そこで、この考え方に基づいて塗装後耐食
性の改善方法の検討を行った結果、次のような知見が得
られた。すなわち、溶接スラグは溶鉄中の脱酸反応によ
り生じたSi、Mn及びFeを含有する酸化物であり、
酸性溶液との反応性が低いために、溶解による除去は困
難であるが、スラグと密着している母材もしくはビード
を溶解することによりスラグの除去が可能である。ま
た、溶接ヒュームはMnを主体とする酸化物であり、溶
接熱影響により生成する母材表面の酸化物はFeを主体
とする酸化物であって、これら溶接ヒューム及び母材表
面の酸化物は、特定のpHの酸性溶液で溶解除去するこ
とができる。
【0013】本発明は上記の知見に基づいてなされたも
ので、その要旨は下記の塗装後耐食性改善方法にある。
【0014】アーク溶接後に電着塗装される構造体のア
ーク溶接部及びその近傍の塗装後耐食性改善方法であっ
て、アーク溶接部及びその近傍を、電着塗装前に、pH
が2以下で、液温が30℃以上90℃以下の非酸化性の
酸を用い、処理時間t1 が10〜180秒の範囲内で、
かつ下記式を満たすようにスプレー処理もしくは浸漬
処理を施すことを特徴とするアーク溶接部及びその近傍
の塗装後耐食性改善方法。
【0015】 {1800/(T−30×pH)}−30 ≦t1 ≦{1800/(T−30×pH)}+30 ・・・ ただし、T :処理液の温度(℃) pH:処理液のpH t1 :スプレー処理もしくは浸漬処理の時間(秒) である。
【0016】前記のアーク溶接部及びその近傍とは、ア
ーク溶接を行った後の溶接ビード部(ビードの裏側も含
む)及びビードに隣接する母材の溶接熱影響部を意味す
る。
【0017】
【作用】以下、本発明において、溶接後の塗装の前に行
う溶接部及びその近傍の処理の条件を上記のように定め
た理由を説明する。
【0018】本発明は、溶接部及びその近傍に対して所
定の条件でスプレー処理を施すか、もしくは溶接部及び
その近傍を所定の条件で単に浸漬処理する方法であり、
その際の条件として、処理液のpH、処理液の温度及び
処理時間を定めたものである。なお、処理の時期は電着
塗装前であるが、リン酸塩処理等の化成処理を施す場合
は、化成処理前である。
【0019】〔処理液のpH〕本発明方法において、処
理液(すなわち、非酸化性酸)のpHは2以下とする。
これは、除去が困難な溶接ビード上のスラグをスプレー
処理もしくは浸漬処理する間に除去するためである。
【0020】図1〜図3にそれぞれFe、Mn及びSi
の電位−pH図(Atlas of Electrochemical Equilibri
a in Aqueous Solution ,Pergman Oxford)を示す。な
お、これらの図中のaおよびbの破線は、それぞれ、2
+ +2e- =H2 および2H+ +1/2O2 +2e-
=H2 Oの反応の平衡電位を表す。
【0021】図1から明かなように、FeはpH<5の
溶液中で溶解可能である。また、図2から、MnはpH
<7の溶液中で溶解可能であることがわかる。ところ
が、Siは、図3に示されるように、高pH域を除くい
かなるpHの溶液中でも不動態化(SiO2 を形成)
し、溶解しない。従ってSi酸化物は、溶接スラグが付
着している部位の母材を溶解することにより除去するこ
とが必要である。
【0022】種々の酸性溶液中で、検討を行った結果、
用いる処理液のpHが2以下であれば、溶接スラグに含
まれるSi酸化物の除去も可能であることが判明した。
この条件下であれば、スラグ中のFe及びMnの酸化物
も容易に除去でき、Mnを主体とする酸化物からなる溶
接ヒュームや、溶接熱影響により生成する母材表面のF
eを主体とする酸化物も除去される。
【0023】処理液の種類については、酸化性のない酸
であれば特に限定されない。例えば、塩酸等を用いれば
よい。
【0024】〔処理液の温度〕処理液の温度は30℃以
上90℃以下とする。pH≦2の処理液であれば、常温
でもFe、Mnの酸化物は十分溶解可能であるが、スラ
グ、ヒューム、母材の表面酸化物を効率よく迅速に除去
するためには、溶解速度を増大させることが必要であ
り、処理液の温度を上昇させることが最も簡便な方法で
ある。そこで、処理温度の下限は30℃とし、また、処
理作業の安全性を考慮して、上限は90℃とした。
【0025】〔処理時間〕処理作業の効率を考え、処理
時間は10秒以上180秒以下を前提とした。また、溶
接部及びその近傍の酸性溶液による処理が過剰になる
と、電着塗装の前処理であるリン酸塩処理を行う場合に
必要な反応サイトまで除去され、リン酸塩処理性が劣化
するので、処理時間t1 は、10〜180秒の範囲内
で、かつ下記式を満たすこととした。なお、この式
は、処理液の温度およびpHを変数として種々の条件で
スプレ処理ーもしくは浸漬処理に要する時間を求め、実
験式として導いたものである。
【0026】 {1800/(T−30×pH)}−30 ≦t1 ≦{1800/(T−30×pH)}+30 ・・・ ただし、T :処理液の温度(℃) pH:処理液のpH t1 :スプレー処理もしくは浸漬処理の時間(秒) である。
【0027】また、溶接部およびその近傍を0.1〜1
00A/dm2 の電流密度で陽極電解すれば、処理時間
の短縮あるいは処理条件の緩和(例えば、処理液の温度
の低下)が可能となる。
【0028】アーク溶接後に耐食性を高めるため塗装が
施される製品や構造体に対して、溶接後に上記本発明で
規定する条件で処理を施せば、溶接ビード上のスラグ
や、ビード止端部近傍の熱影響部で生成した母材の酸化
皮膜、付着溶接ヒューム等を除去することができるの
で、溶接部及びその近傍のリン酸塩処理性及び電着塗装
性を向上させ、塗装後耐食性を著しく高めることができ
る。
【0029】
【実施例】供試鋼板として表1に示す化学組成の熱延鋼
板(厚さ2.6mm)を用い、ArにCO2 を混合した
ガス(CO2 濃度:20体積%)をシールドガスとして
ビードオンプレート溶接を行い、これを試験片とした。
図4にその形状を示す。また、表2に溶接ワイヤ(直径
1.2mm)の化学組成を、表3に溶接条件を示す。
【0030】この試験片に、pHを1.7または2.1
に調整した塩酸を処理液として、表6に示す条件で浸漬
処理を施した。
【0031】次いで、表4に示す条件でリン酸塩処理を
施し、表5に示す条件で厚さ20μmの電着塗装を行
い、リン酸塩処理性及び電着塗装性を下記の評価方法に
基づき評価した。また、下記の腐食試験を行った後の溶
接部近傍及び溶接部裏側の平均腐食深さを測定した。
【0032】〔リン酸塩処理性〕ビード止端部から約2
mmの熱影響部及びビード裏側をSEM観察し、リン酸
塩処理により生成した結晶の形態から評価する。
【0033】評価基準は、母材と同様に緻密な粒状の結
晶が生成しているものを良好(○印で表示)、結晶の生
成量が少なく、下地の母材表面が露出しているものを不
良(×印で表示)とした。
【0034】〔電着塗装性〕ビード上及びビード止端部
における塗装性を目視により観察する。
【0035】塗装欠陥が全くないものを○印、微小な塗
装欠陥(直径または長さが0.5mm未満)が認められ
るものを△印、大きな塗装欠陥(直径0.5mm以上も
しくは線状の連続的な塗装欠陥)が求められるものを×
印で表示し、○印のものを良好とした。
【0036】〔腐食試験〕『塩水噴霧(0.5%NaC
l水溶液、35℃…5時間)→乾燥(70℃、相対湿度
20%以下…7時間)→湿潤(50℃、相対湿度85%
以上…12時間)』を1サイクルとする腐食試験を12
0サイクル(実用10年以上に対応)行う。平均腐食深
さが0.1mm以下であれば良好とした。
【0037】試験結果を表6に示す。なお、これらの表
において、適正処理時間とは、処理作業の効率を考えて
前提においた時間(10〜180秒)と式から算出さ
れる時間の双方を満足する処理時間範囲である。また、
平均腐食深さについては、溶接部裏側におけるよりも溶
接部近傍の方が激しい腐食を受けるので、溶接部近傍の
10箇所で測定した結果の平均値のみを表示した。
【0038】表6の結果から明らかなように、溶接部及
びその近傍を本発明方法で定める条件で処理した実施例
では、リン酸塩処理性が改善されるとともに、塗装欠陥
の発生が完全に防止され、溶接部近傍及び溶接部裏側に
腐食は生じなかった。なお、比較例No.7は、リン酸
塩処理性、耐腐食性等については良好な結果が得られた
が、処理時間が長く、作業効率上好ましくなかった例で
ある。
【0039】
【表1】
【0040】
【表2】
【0041】
【表3】
【0042】
【表4】
【0043】
【表5】
【0044】
【表6】
【0045】
【発明の効果】以上説明したように、アーク溶接後に電
着塗装が施される製品や構造体に対して、塗装前に本発
明方法を適用すれば、アーク溶接部及びその近傍の塗装
後耐食性を著しく高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Feの電位−pH図である。
【図2】Mnの電位−pH図である。
【図3】Siの電位−pH図である。
【図4】試験片の形状を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アーク溶接後に電着塗装される構造体のア
    ーク溶接部及びその近傍の塗装後耐食性改善方法であっ
    て、アーク溶接部及びその近傍を、電着塗装前に、pH
    が2以下で、液温が30℃以上90℃以下の非酸化性の
    酸を用い、処理時間t1 が10〜180秒の範囲内で、
    かつ下記式を満たすようにスプレー処理もしくは浸漬
    処理を施すことを特徴とするアーク溶接部及びその近傍
    の塗装後耐食性改善方法。 {1800/(T−30×pH)}−30 ≦t1 ≦{1800/(T−30×pH)}+30 ・・・ ただし、T :処理液の温度(℃) pH:処理液のpH t1 :スプレー処理もしくは浸漬処理の時間(秒) である。
JP16730495A 1995-07-03 1995-07-03 アーク溶接部及びその近傍の塗装後耐食性改善方法 Pending JPH0920994A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014188528A (ja) * 2013-03-26 2014-10-06 Nippon Parkerizing Co Ltd ヒューム除去方法、鋼板の塗装方法及び製造方法
KR20140139052A (ko) 2012-04-13 2014-12-04 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 강재 부재의 화성 처리 방법, 전착 도장을 실시한 강제 도장 부재의 제조 방법 및 강제 도장 부재
WO2021210335A1 (ja) 2020-04-15 2021-10-21 Jfeスチール株式会社 アーク溶接継手およびアーク溶接方法

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