TW201600650A - 熔融Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ系電鍍鋼板之焊接方法及焊接組件 - Google Patents
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Abstract
本發明中，熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板之電鍍層的Ti及Al濃度比Ti/Al為0.0001-0.05，且Ti/Al與板材間隙G之關係滿足下式(1)；Ti/Al≦0.02G+0.01...(1)。
Description
本發明係關於一種濺鍍及氣孔之產生量少，且焊接部外觀及焊接強度優異的熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板之弧焊接方法及焊接組件。
因為熔融Zn系電鍍鋼板有優異地防蝕性，所以於以建築組件或自動車組件為主的廣泛用途中被使用。這當中，熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板因為於長時間維持優異的防蝕性，所以取代習知熔融Zn系電鍍鋼板來作為原料之需求正在增加。
熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板之電鍍層如專利文獻1,2所述，Zn/Al/Zn2Mg三元共晶的基材中，具有初晶Al相、或初晶Al相及Zn單相分散的金屬組織，藉由Al及Mg使防蝕性提升。於此電鍍層的表面，特別是因為包含Mg且緻密地均勻生成安定的腐蝕生成物，所以與熔融Zn電鍍鋼板相比，電鍍層的防蝕性明顯地提升。
以Zn-Al-Mg的三元合金作為基本的熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板之製造中，以Al約4質量%、Mg約3質量%附近的三元共晶點(約343℃)之組成來讓熔點變成最低，在能源成本的觀點來看，是有利的。但是，如專利文獻1,2所述，使用此三元共晶點附近的電鍍浴組成之情況下，於電鍍層之金屬組織中，Zn11Mg2系的相，更具體而言，Al/Zn/Zn11Mg2的三元共晶之基材、於此基材中的Al初晶、或於此基材中的Al初晶與Zn單相混合成
Zn11Mg2的相局部地產生結晶現象。此局部地結晶之Zn11Mg2系的相比其他的相容易變色，若置放後，此部分非常明顯地變色，會明顯阻礙作為電鍍層整體外觀的電鍍層外觀。再者，此局部地結晶之Zn11Mg2系的相因為會優先被腐蝕，而導致防蝕性下降。
作為抑制此Zn11Mg2系的相之生成、形成的方法之專利文獻1中，係揭示將0.002-0.1質量%的Ti、0.001-0.045質量%的B添加於電鍍浴，將電鍍浴溫度及電鍍後的冷卻速度控制於適當範圍內之方法。而且，專利文獻2中，係揭示將電鍍浴溫度及電鍍後的冷卻速度控制於適當範圍內之方法。特別地是，將Ti及B添加於電鍍浴之方法，因為電鍍浴溫度及冷卻速度的適當範圍變廣，所以電鍍外觀及防蝕性優異之熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板的製造性有改善效果。
熔融Zn系電鍍鋼板雖然使用於建築組件、自動車組件等，但在這樣的用途，多以氣體遮蔽弧焊接法來組裝。但是，若弧焊接熔融Zn系電鍍鋼板，濺鍍及凹陷、氣孔(以下，沒有特別記載限制的氣孔包含凹陷)之產生很明顯，弧焊接性下降。這是因為與Fe的熔點(約1538℃)相比，Zn的沸點(約906℃)較低，所以於弧焊接時，產生Zn蒸氣，因為此Zn蒸氣使弧焊接變得不安定，會產生濺鍍。而且，若沒有排出Zn蒸氣就凝固焊接金屬，會產生氣孔。若濺鍍附著於電鍍面，因為不只會降低稱為焊接部附近外觀的焊接部外觀，且此部分會成為腐蝕的起點，所以會降低防蝕性。另一方面，若氣孔的產生很明顯，會有降低焊接強度的問題。
與熔融Zn系電鍍鋼板相同地，在熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板中也會於弧焊接時產生氣孔。但是，熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板與其他的熔融Zn系電鍍鋼板及合金化熔融Zn系電鍍鋼板相比，氣孔的產生少，弧焊接性被改善。此原因，如非專利文獻1所述，認為是電鍍層之Al所致。如圖1
所示，Al與Si或Mn相比，即使是微量，也大幅降低Fe的黏性。熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板中，由於於弧焊接時，電鍍層中的Al混入於焊接金屬中，所以降低焊接金屬的黏性，Zn蒸氣容易排出，故推測減輕氣孔的產生。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利公報「專利第3149129號公報」
[專利文獻2]日本專利公報「專利第3179401號公報」
[非專利文獻]
[非專利文獻1]日新製鋼技報No. 92(2011年)， p. 44
如前所述，在電鍍浴中的Ti添加，雖然抑制Zn11Mg2系相的生成、形成，且有效改善電鍍外觀，但相反的，濺鍍、氣孔的產生量變多，降低弧焊接性。這些可由如圖1所示來推測，因為Ti係與Al相反地以微量添加，所以大幅提升Fe的黏性，電鍍層中的Ti混入焊接金屬中，增加焊接金屬的黏性。若提升焊接金屬的黏性，則Zn蒸氣變得難以從焊接金屬排出並產生滯留，若滯留的Zn蒸氣一次噴出，則弧變得不安定，且濺鍍會變得很明顯。而且，若沒有排出Zn蒸氣就凝固焊接金屬，會產生氣孔。
如上所述，為了改善電鍍外觀，若將Ti添加於電鍍浴中，變得容易產生濺鍍、氣孔，降低焊接部外觀及焊接強度。本發明鑑於此現況，其目的在於提供一種焊接部外觀及焊接強度優異的熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板之弧焊接方法及焊接材料。
藉由本發明者們的詳細研究結果得知將熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板的電鍍層之Ti及Al的濃度比、與板材間隙之關係控制於適當範圍內，則能不損及電鍍外觀，並能減少濺鍍及氣孔，來完成本發明。
即上述課題是藉由將熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板的電鍍層之組成以Zn為主成分，且含有質量%為Al：1.0-22.0%、Mg：0.05-10.0%、Ti：0.002-0.10%；Ti及Al的濃度比Ti/Al為0.001-0.05；及Ti/Al與板材間隙G之關係滿足下式(1)來達成。
Ti/Al≦0.02G+0.01…(1)。
根據本發明，能提供一種可減輕熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板之弧焊接中的濺鍍及氣孔，且焊接部外觀、焊接強度及防蝕性優異的焊接組件。
1‧‧‧電鍍鋼板
1'‧‧‧電鍍鋼板
2‧‧‧熔融Zn-Al-Mg系電鍍層
3‧‧‧焊接金屬
4‧‧‧凹陷
5‧‧‧氣孔
6‧‧‧板材間隙
d1-di‧‧‧氣孔之長度
L‧‧‧焊道長度
[圖1]係顯示Fe的黏性受添加元素的影響之圖。
[圖2]係顯示搭接填角焊接接頭的濺鍍、氣孔之示意圖。
[圖3]係說明濺鍍附著數量的測定方法及氣孔占有率的定義之圖。
[圖4]係顯示搭接填角焊接接頭中氣孔受Ti/Al與板件間隙的影響之圖。
圖2中，係示意地揭示搭接填角焊接接頭之焊接部剖面結構。於自動車底盤等，大多使用藉由弧焊接這種的焊接接頭。於表面具有
熔融Zn-Al-Mg系電鍍層2的熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板1、1'被重疊配置，於熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板1'的表面與熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板1的端面形成焊道，以將兩組件接合。
圖2的(a)係Zn蒸氣沒有從焊接金屬排出而產生凹陷4的焊接部之剖面圖。圖2的(b)係Zn蒸氣密封於焊接金屬內而產生氣孔5的焊接部之剖面圖。圖2的(a)、(b)都是沒有設置板材間隙的情況之焊接部剖面。若沒有設置板材間隙，因為Zn蒸氣只能經由焊接金屬3的表面側排出，變得容易產生凹陷、氣孔。而且，若滯留於焊接金屬內的Zn蒸氣一次噴出，則弧變得不安定，會產生濺鍍。圖2的(c)係設置板材間隙6的情況之焊接部剖面圖。若設置板材間隙6，則因為Zn蒸氣亦從板材間隙6側排出，不論抑制濺鍍、氣孔的產生都有很大的效果。
但是，依據弧焊接結構組件的形狀會有沒有設置或不能變大板材間隙的情況。於此，本發明因應板材間隙，藉由適當管理熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板的電鍍層之Ti及Al的濃度比Ti/Al，來降低焊接金屬的黏性，促進Zn蒸氣的排出，來抑制濺鍍、氣孔。
若電鍍層的Mg濃度固定為3質量%，則變化Al濃度為1-22質量%、Ti濃度為0-0.1質量%，來試驗地製作每一面的電鍍附著量為90g/m2之熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板樣品。又樣品尺寸為板厚3.2mm、寬度100mm、長度200mm。此樣品以搭接邊緣30mm、焊道長度L=180mm、板材間隙0-0.2mm，來搭接填角焊接。拍攝弧焊接部的X射線穿透影像，測定於圖3示意地顯示的氣孔之長度的加總值Σdi(mm)後，從下式(3)計算氣孔占有率Br。而且，將圖3的虛線表示之以焊道為中心寬度100mm、長度100mm的區域之濺鍍附著數量以目視計算測量。
Br=(Σdi/L)*100…(3)。
圖4係顯示調查氣孔占有率Br、濺鍍附著數量受Ti/Al及板材間隙之影響的結果。根據建築用薄板焊接接合部設計-手動施工(建築用薄板焊接接合部設計-手動施工編輯委員會)，若氣孔占有率Br為30%以下，則沒有焊接強度的問題。而且，若濺鍍附著數量為20個以下，則濺鍍不明顯，且防蝕性之影響也很小。對此，於圖4，將氣孔占有率30%以下且濺鍍附著數量20個以下的情況繪製○，氣孔占有率超過30%或濺鍍附著數量超過20個的情況繪製●。Ti/Al在圖4的直線以下之區域為氣孔占有率Br為30%以下且濺鍍附著數量為20個以下，且得知藉由適當管理板材間隙G及Ti/Al，能降低濺鍍及氣孔。
在此，圖4係為電鍍層之Mg濃度固定在3質量%時的調查結果。但是，因為Mg的沸點比Fe的熔點低，比熔融Fe更早就蒸發Mg，所以Mg濃度對焊接金屬的黏度之影響小。因此，即使改變Mg濃度，只要Ti/Al在圖4之直線以下的區域，便能抑制氣孔占有率Br為30%以下，且抑制濺鍍附著數量為20個以下。
詳述關於本發明熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板、弧焊接條件。
〔熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板〕
本發明熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板之電鍍層的組成係以Zn為主成分，且含有質量%為Al：1.0-22.0%、Mg：0.05-10.0%、Ti：0.002-0.10%及不可避免的雜質。電鍍層組成係大致反應熔融電鍍浴組成。雖然熔融電鍍之方法並未特別限制，但一般而言，使用線內退火型之熔融電鍍裝置有利於降低成本。以下，說明關於電鍍層之成分元素。電鍍層成分元素的「%」除非另有註明，係指「質量%」。
Al有利於電鍍鋼板之防蝕性的提升，而且，抑制電鍍浴中之Mg氧化物系浮渣的產生。為了充分發揮這些作用，必須確保有1.0%以上的
Al含有量，較佳係確保有4.0%以上的Al含有量。另一方面，若Al含有量多，則於電鍍層之基材易形成脆的Fe-Al合金層，Fe-Al合金層之過多形成是導致電鍍密合性降低的主要原因。經由各種檢討結果，Al含有量較佳係為22.0%以下，不論是控制於15.0%以下，或更甚是10.0%以下。
若於熔融電鍍浴中含有Ti，會發揮抑制熔融電鍍時Zn11Mg2系相的生成、形成之效果。若Ti添加量低於0.002%，抑制效果不充分；若超過0.1%，則是為於電鍍時因Ti-Al系之析出物的生成、形成而引起電鍍層表面之外觀(電鍍外觀)不良的主要原因。因此，本發明中，Ti添加量限制於0.002-0.1%。
如上所述，雖然Al及Ti皆有效地改善電鍍品質，但可知弧焊接中的Al降低焊接金屬的黏性且抑制濺鍍、氣孔產生，相反地，Ti增加焊接金屬的黏度且促進濺鍍、氣孔產生。於此，在本發明，調整電鍍層之Ti及Al的濃度比Ti/Al為0.0001-0.05，克服電鍍外觀及濺鍍、氣孔抑制。藉此，能抑制電鍍層整體外觀(電鍍外觀)及焊接部附近外觀(焊接部外觀)之兩者表面外觀。Ti/Al低於0.0001中，Ti濃度變低，Zn11Mg2系相的生成、形成抑制效果不充分。另一方面，若Ti/Al超過0.05，則因Ti使得焊接金屬的黏性變高，促進濺鍍、氣孔的產生。
Mg係於電鍍層表面生成均勻地腐蝕生成物，而呈現顯著地電鍍鋼板之高防蝕性的作用。Mg含有量為0.05%以上較有效果，更佳為1.0%以上。另一方面，若電鍍浴中的Mg含有量變多，則Mg氧化物系浮渣容易產生，因為是導致電鍍層之品質下降的主要原因，所以Mg含有量為10.0%以下的範圍。而且，因為Mg的沸點約1091℃，比Fe的熔點低，與Zn相同地，被認為是於弧焊接時蒸發而濺鍍、氣孔的原因，所以冀望Mg含有量為10.0%以下。
因為B與Ti相同地具有抑制Zn11Mg2系相的生成、形成的效果，所以較佳於電鍍層添加B。B的情況下，若其添加量為0.001%以上，較有效果。但是，若添加過多的B，會因為由Ti-B系或Al-B系的析出物引起電鍍層表面外觀(電鍍外觀)不良，而冀望B在0.05%以下的範圍。
若於熔融電鍍浴中含有Si，有利於抑制電鍍基板表面及電鍍層之界面處生成的Fe-Al合金層之過多形成，並提高熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板的加工性。因此，因應必要，能含有Si。此情況，Si含有量為0.005%以上較有效果。但是，因為含有過多的Si是增大熔融電鍍浴中的浮渣量之主要原因，所以冀望Si含有量為2.0%以下。
於熔融電鍍浴中，就浸漬/通過鋼板的關係來看，易混入Fe。若於Zn-Al-Mg系電鍍層中混入Fe，因為會降低防蝕性，所以Fe含有量較佳為2.5%以下。
若熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板的電鍍附著量少，則不利於長時間維持電鍍面之防蝕性及犧牲防蝕作用。經由各種檢討的結果，每一面的電鍍附著量為20g/m2以上較有效果。另一方面，若電鍍附著量變多，焊接時的蒸發Zn量變多，變得容易產生濺鍍、氣孔。為此，每一面的電鍍附著量較佳為250g/m2以下。
此處，每一面的電鍍附著量較佳係以如下述的重量法來測定。首先，從熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板採樣特定形狀(例如，直徑50mm的圓板形狀或50*50mm的四角形狀)之試驗片，測定該試驗片的重量M0。接著，於試驗片之一整面貼附遮蔽用的膠帶，浸漬於10容量%程度稀釋的鹽酸中，溶解電鍍層之未貼附遮蔽用的膠帶側之面。於其後，水洗試驗片後，進行乾燥，並剝除遮蔽用的膠帶，測定重量M1。然後，藉由將(M0-M1)除以試驗片的面積，計算每一面的電鍍附著量(g/m2)。
〔弧焊接條件〕
如前所述，板材間隙G因為促進從焊接金屬的Zn蒸氣之排出，所以有濺鍍、氣孔之抑制效果。但是，焊接結構組件的設計上沒有設置板材間隙G的情況或不能變大板材間隙G的情況，因應板材間隙G，調整電鍍層之Ti及Al的濃度Ti/Al於下式(1)的範圍。藉此，抑制氣孔占有率Br為30%以下，使焊接部的強度大於等於基材。而且，濺鍍附著數量為20個以下。
Ti/Al≦0.02G+0.01...(1)
而且，若板材間隙G超過2.00mm，喉深變薄，會降低焊接強度或產生孔洞，所以板材間隙G的上限較佳為2mm。
而且，本發明中，下式(2)所示的焊接熱量輸入Q較佳為2000-12000J/cm之範圍。焊接熱量輸入Q低於2000J/cm中，焊接金屬的冷卻速度變快，Zn蒸氣從焊接金屬排出前，焊接金屬就凝固，變得容易產生氣孔。另一方面，若焊接熱量輸入Q超過12000J/cm，則Zn的蒸發量變多，變得容易產生濺鍍、氣孔。
Q=(I*V)/v…(2)
其中，I為焊接電流(A)，V為弧電壓(V)，v為焊接速度(cm/sec)。
本發明中，雖然遮蔽氣體的種類並未特別限定，但較佳為便宜的二氧化碳氣體或濺鍍抑制效果大的Ar-20體積%CO2、或降低CO2濃度的Ar-5體積%CO2等。
以上述弧焊接條件弧焊接的熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板弧焊接組件之氣孔占有率Br為30%以下且濺鍍附著數量為20個以下，所以焊接部外觀、防蝕性及焊接強度優異。
如上所述，關於本實施形態實施的熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼
板之弧焊接方法，電鍍層的組成以Zn為主成分，含有質量%為Al：1.0-22.0%、Mg：0.05-10.0%、Ti：0.002-0.10%，且Ti及Al的濃度比Ti/Al為0.0001-0.05，且Ti/Al與板材間隙G之關係滿足下式(1)。
Ti/Al≦0.02G+0.01...(1)
而且，該板材間隙G較佳為2mm以下。
而且，該熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板的每一面之電鍍附著量較佳為20-250g/m2。
而且，弧焊接方法中，下式(2)所示的焊接熱量輸入Q較佳為2000-12000J/cm之範圍。
Q=(I*V)/v…(2)
其中，I為焊接電流(A)，V為弧電壓(V)，v為焊接速度(cm/sec)。
再者，該熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板、或以其作為原料的成形材料在上述條件下弧焊接的焊接組件中，下式(3)所示的氣孔佔有率Br較佳為30%以下，藉此，焊接接頭強度優異。
Br=(Σdi/L)*100…(3)
其中，Σdi為氣孔長度的加總值(mm)，L為焊道長度(mm)。
而且，該熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板、或以其作為原料的成形材料在上述條件下弧焊接的焊接組件中，以焊道為中心長度100mm、寬度100mm的區域之濺鍍附著數量較佳為20以下，藉此，焊接部外觀及防蝕性優異。
再者，該電鍍層較佳係包含選自：B：0.001-0.05%、Si：0-2.0%、Fe：0-2.5%所組成之群組中至少一或二者以上。
【實施例】
將具有如表1所示的組成之板厚3.2mm、板寬1000mm的冷軋鋼帶作為電鍍基板，將此穿過熔融電鍍作業線，來製造具有各種電鍍層組成的熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板。電鍍層組成、電鍍附著量如後述的表2所示。各熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板以目視觀察，來調查Zn11Mg2系相的生成之有無。
從該熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板切出寬度100mm、長度200mm的樣品，以搭接填角接頭焊接法進行氣體遮蔽弧焊接，並以前述的方法測定氣孔占有率Br及濺鍍附著數量。將弧焊接條件、氣孔占有率Br、濺鍍附著數量的測定結果顯示於表2。
如表2的No.1-19、32-35所示，在電鍍層組成以Zn為主成分，含有質量%為Al：1.0-22.0%、Mg：0.05-10.0%、Ti：0.002-0.10%，且電鍍層之Ti及Al的濃度比Ti/Al為0.0001-0.05，且Ti/Al與板材間隙G之關係滿足Ti/Al≦0.02G+0.01之實施例中，未發現Zn11Mg2系相，氣孔占有率為30%以下，且濺鍍附著數量為20以下。由本實施例，知悉藉由本發明能得到焊接部外觀、防蝕性及焊接強度優異的熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板弧焊接組件。
相對地，於電鍍層未添加Ti及B的表3之No.20,21的比較例中，發現Zn11Mg2系相。Ti/Al為本發明範圍外的No.22-26之比較例中，氣孔占有率為38-58%，氣孔的發生變得明顯；濺鍍附著數量為23-33個，濺鍍的發生也很明顯。而且，每一面的電鍍附著量超過250g/m2的No.27,28之參考例、及熱量輸入低於2000J/cm或超過12000J/cm的No.29-31之參考例中都可看到氣孔佔有率及濺鍍附著數量變大的傾向。
Claims (9)
- 一種熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板之弧焊接方法，係將電鍍層之組成以Zn為主成分，且含有質量%為Al：1.0-22.0%、Mg：0.05-10.0%、Ti：0.002-0.10%的熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板彼此接合，包含：該電鍍層之Ti及Al的濃度比Ti/Al為0.0001-0.05；及Ti/Al與板材間隙G之關係滿足下式(1)：Ti/Al≦0.02G+0.01…(1)。
- 如請求項1所述之熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板之弧焊接方法，其中，每一面的電鍍附著量為20-250g/m2。
- 如請求項1或2所述之熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板之弧焊接方法，其中，以下式(2)所示的焊接熱量輸入Q為2000-12000J/cm之範圍進行弧焊接；Q=(I*V)/v…(2)；其中，I為焊接電流(A)，V為弧電壓(V)，v為焊接速度(cm/sec)。
- 如請求項1所述之熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板之弧焊接方法，其中，該板材間隙G為2mm以下。
- 如請求項1所述之熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板之弧焊接方法，其中，該熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板之電鍍層的組成更包含選自：質量%為B：0.001-0.05%、Si：0-2.0%、Fe：0-2.5%所組成之群組中一或二者以上。
- 如請求項1所述之熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板之弧焊接方法，其中，進行弧焊接，使得下式(3)所示的氣孔佔有率Br成為30%以下；Br=(Σdi/L)*100…(3)。
- 如請求項1或6所述之熔融Zn-Al-Mg系電鍍鋼板之弧焊接方法，其中，進行弧焊接，使得以焊道為中心長度100mm、寬長100mm的區域之濺鍍附著數量為20個以下。
- 一種焊接材料，藉由如請求項1所述之弧焊接方法進行弧焊接，其中，下式(3)所示的氣孔佔有率Br為30%以下；Br=(Σdi/L)x100…(3)；其中，Σdi為氣孔長度的加總值(mm)，L為焊道長度(mm)。
- 一種焊接材料，藉由如請求項1所述之弧焊接方法進行弧焊接，其中，以焊道為中心長度100mm、寬長100mm的區域之濺鍍附著數量為20個以下。
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Cited By (1)
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