WO2025192592A1 - 表面処理鋼板及びアーク溶接継手 - Google Patents

表面処理鋼板及びアーク溶接継手

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WO2025192592A1
WO2025192592A1 PCT/JP2025/009096 JP2025009096W WO2025192592A1 WO 2025192592 A1 WO2025192592 A1 WO 2025192592A1 JP 2025009096 W JP2025009096 W JP 2025009096W WO 2025192592 A1 WO2025192592 A1 WO 2025192592A1
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WO
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treatment layer
surface treatment
steel sheet
slag
treated steel
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PCT/JP2025/009096
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English (en)
French (fr)
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美奈江 立花
保明 河村
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B32B15/092—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin comprising epoxy resins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/18—Layered products comprising a layer of metal comprising iron or steel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00

Definitions

  • the present invention relates to surface-treated steel sheets and arc-welded joints.
  • the raw steel plate is typically arc-welded to form the desired shape, and then chemical conversion coating and electro-deposition coating are applied.
  • the Si and Mn contained in the steel plate and welding wire react with oxygen in the shielding gas to form slag composed of Si-Mn oxides.
  • Si-Mn slag is non-conductive, subsequent electrocoating does not form a film, and the areas where the slag is present suffer from coating defects, making the area around the weld bead more susceptible to corrosion. Therefore, to prevent such coating defects and ensure the corrosion resistance of the weld bead, the amount of Si-Mn slag formed during arc welding is reduced, for example by adjusting the amount of Si in the welding wire.
  • Patent Document 1 proposes a composite-coated zinc-containing plated steel material provided with a composite coating containing a basic zirconium compound, a vanadyl-containing compound, a phosphate compound, and a cobalt compound, with the aim of improving not only corrosion resistance but also blackening resistance, paint adhesion, and alkali resistance.
  • Patent Document 1 does not mention corrosion resistance during arc welding, and even when a composite coating such as that described in Patent Document 1 is used, there is still room for improvement in terms of improving the corrosion resistance of the weld bead during arc welding.
  • the present invention was made in consideration of the above problems, and its object is to provide a surface-treated steel sheet that can further improve the corrosion resistance of the weld bead formed during arc welding, and an arc-welded joint that uses such a surface-treated steel sheet.
  • the present inventors conducted extensive research and came up with the idea that if an electrodeposition coating could be formed on a weld bead formed by arc welding, the corrosion resistance of the weld bead could be further improved. Based on this idea, the present inventors discovered that in order to enable the electrodeposition coating to be formed on the weld bead, it is necessary to generate conductive slag during arc welding, rather than non-conductive slag. Based on this discovery, the present inventors conducted further research and have completed the present invention, as described below. The gist of the present invention, which has been completed based on the above findings, is as follows.
  • a surface-treated steel sheet comprising a steel sheet as a substrate and a surface treatment layer located on at least a portion of the steel sheet, wherein the surface treatment layer contains a Zr compound having a slag-forming ability to form a Zr—Mn—Si-based slag with elements Mn and Si, the Zr content in the surface treatment layer being 10 to 100 atomic %, and the average thickness of the surface treatment layer being 0.5 to 5.0 ⁇ m.
  • the surface treatment layer contains the Zr compound having slag-forming ability and a resin, and the resin is at least one of an epoxy resin and a urethane resin.
  • the surface-treated steel sheet according to (6), wherein the Zr chelate compound is at least one of zirconium lactate ammonium salt, zirconyl chloride compound, zirconium lactate, zirconium triethanolamine, zirconium monoacetylacetonate, zirconium tetraacetylacetonate, and zirconium ethylacetoacetate.
  • the surface-treated steel sheet according to (4), wherein the conductive pigment is TiN.
  • the surface treatment layer contains a Zr compound having a slag-forming ability
  • the Zr content in the surface treatment layer is 10 to 100 atomic %
  • the average thickness of the surface treatment layer is 0.5 to 5.0 ⁇ m
  • the slag contains at least a Zr-Mn-Si-based slag
  • the arc welded joint satisfies the relationship expressed by the following formula (1), where ts denotes the average film thickness of the electrodeposition coating located on the surface of the surface-treated steel sheet in the flat portion of the arc welded joint, and tb denotes the average film thickness of the electrodeposition coating located on the surface of the weld bead portion. tb/ts ⁇ 1.2...Formula (1)
  • the present invention makes it possible to further improve the corrosion resistance of the weld bead formed during arc welding.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram schematically illustrating a structure of a surface-treated steel sheet according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is an explanatory diagram schematically illustrating the structure of an arc-welded joint using a surface-treated steel plate in the same embodiment.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram schematically illustrating a structure of a surface-treated steel sheet according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 1 is an explanatory diagram that schematically shows an example of the configuration of a surface-treated steel sheet according to this embodiment.
  • the surface-treated steel sheet according to this embodiment is particularly suitable as a material for arc-welded joints, which are produced by joining multiple parts processed into a desired shape together by arc welding, and is also suitable as a material for various automotive parts, such as suspension components.
  • the surface-treated steel sheet 1 comprises a base steel sheet 10 and a surface treatment layer 20 formed over the entire surface of both surfaces of the base steel sheet 10. Note that while Figure 1 illustrates a case in which the surface treatment layer 20 is formed over the entire surface of both surfaces of the base steel sheet 10, the surface treatment layer 20 in this embodiment need only be provided on at least a portion of the surface of the base steel sheet 10.
  • the base steel plate 10 used as the base material of the surface-treated steel plate 1 according to this embodiment is not particularly limited, and various steel plates can be used depending on the mechanical strength (e.g., tensile strength) required of the surface-treated steel plate 1.
  • Examples of such base steel plate 10 include steel materials standardized by the Japanese Industrial Standards (JIS) and the like, such as carbon steel, alloy steel, and high-tensile steel used for general structures and machine structures.
  • Such steel materials include cold-rolled steel, hot-rolled steel, hot-rolled steel for automotive structures, hot-rolled high-tensile steel for automotive processing, cold-rolled steel for automotive structures, cold-rolled high-tensile steel for automotive processing, and high-tensile steel that has been quenched during hot working and is generally referred to as hot-stamped steel.
  • the components of such steel materials are not particularly limited, but may contain one or more of Si, Mn, S, P, Al, N, Cr, Mo, Ni, Cu, Ca, Mg, Ce, Hf, La, Zr, and Sb in addition to Fe and C.
  • One or more of these optional added elements can be appropriately selected to obtain the desired material strength and formability, and the contents thereof can also be appropriately adjusted.
  • the tensile strength of the base steel plate 10 can be measured using known methods.
  • a test specimen can be prepared from a portion of the steel plate whose tensile strength is to be measured using the method specified in JIS Z 2241:2011, and the tensile strength of the obtained test specimen can be measured in accordance with the above-mentioned regulations.
  • the base steel sheet 10 may be a zinc-based plated steel sheet having a surface coated with various zinc-based plating layers containing at least zinc.
  • zinc-based plated steel sheets include zinc-plated steel sheets, zinc-nickel plated steel sheets, zinc-iron plated steel sheets, zinc-chromium plated steel sheets, zinc-aluminum plated steel sheets, zinc-titanium plated steel sheets, zinc-magnesium plated steel sheets, zinc-manganese plated steel sheets, zinc-aluminum-magnesium plated steel sheets, and zinc-aluminum-magnesium-silicon plated steel sheets.
  • zinc-based plated steel sheets may contain small amounts of dissimilar metal elements or impurities, such as cobalt, molybdenum, tungsten, nickel, titanium, chromium, aluminum, manganese, iron, magnesium, lead, bismuth, antimony, tin, copper, cadmium, and arsenic, or may have inorganic substances, such as silica, alumina, and titania, dispersed therein.
  • zinc-based plated steel sheets may also be steel sheets with multi-layer plating that combines the above plating with other types of plating (e.g., iron plating, iron-phosphorus plating, nickel plating, cobalt plating, etc.).
  • plating method There are no particular limitations on the plating method, and various known plating methods such as electroplating, hot-dip plating, vapor deposition plating, dispersion plating, vacuum plating, etc. may be used.
  • the thickness of the base steel sheet 10 is not particularly limited and can be set appropriately depending on the mechanical strength required of the surface-treated steel sheet 1, but can be, for example, approximately 1.0 to 25.0 mm.
  • a surface treatment layer 20 is formed on the front and back surfaces of the above-described base steel sheet 10.
  • the surface treatment layer 20 according to this embodiment is a coating layer containing a Zr compound having a slag-forming ability to form a Zr-Mn-Si-based slag together with elements Mn and Si, as will be described in detail below.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram that schematically shows the structure of an arc-welded joint using a surface-treated steel sheet in this embodiment.
  • the Zr compounds present in the surface treatment layer 20 react with Mn and Si in the steel sheet and welding wire.
  • Zr-Mn-Si-based slag 120 is formed on the weld bead 110.
  • the Zr-Mn-Si-based slag (hereinafter sometimes referred to as slag 120) in this embodiment is an oxide containing Zr, Mn, and Si on the steel sheet surface. A method for identifying the slag 120 will be described later for convenience.
  • the Zr-Mn-Si-based slag 120 exhibits electrical conductivity, the electrical conductivity of the weld bead 110 is ensured. Therefore, when applying an electrodeposition coating 130 to the weld bead 110, poor film formation in the areas where the slag 120 is present is suppressed, enabling the electrodeposition coating 130 to be formed on the weld bead 110. This improves the corrosion resistance of the weld bead 110 formed during arc welding.
  • the Zr-Mn-Si slag exhibiting electrical conductivity means that the average resistance value of the Zr-Mn-Si slag is 150 M ⁇ or less.
  • a method for identifying the location of slag in an arc-welded joint produced by arc welding a surface-treated steel sheet 1 will be described in detail below.
  • the resistance value of the slag can be measured using a commercially available tester. At the location where the slag is present, measurements are taken at three arbitrary locations spaced at least 5 mm apart with the tester, and the resistance value is obtained for each measurement location. The obtained resistance values are then averaged by the number of measurement locations to obtain the average resistance value of the slag of interest.
  • the surface treatment layer 20 according to this embodiment may be composed solely of Zr compounds having the above-mentioned slag-forming ability, or may be composed of such Zr compounds in addition to other components (e.g., components of resin, etc.). From this perspective, the Zr content in the surface treatment layer 20 according to this embodiment is in the range of 10 to 100 atomic %. For ease of explanation, details of the slag-forming ability will be described later.
  • the Zr content in the surface treatment layer 20 is less than 10 atomic %, the Zr compound content in the surface treatment layer 20 will be too low, resulting in a small amount of Zr-Mn-Si slag formed during arc welding. This makes it impossible to improve the corrosion resistance of the weld bead formed by arc welding.
  • the Zr content in the surface treatment layer 20 is preferably 20 atomic % or more, and more preferably 40 atomic % or more.
  • the surface treatment layer 20 according to this embodiment may be composed solely of a Zr compound having the above-described slag-forming ability, so the upper limit of the Zr content in the surface treatment layer 20 is 100 atomic %.
  • the surface treatment layer 20 according to this embodiment further contains components other than the Zr compound having slag-forming ability as described above (e.g., resin, etc.), it is preferable to fully realize the effects that can be obtained by including components other than the Zr compound that can ensure conductivity (e.g., improved adhesion between the electrodeposition coating and the surface treatment layer 20, improved spot weldability, corrosion resistance of the surface-treated steel sheet 1, etc.).
  • the Zr content in the surface treatment layer 20 is preferably 70 atomic % or less, and more preferably 40 atomic % or less.
  • the surface treatment layer 20 can be formed by applying a treatment liquid containing a surface treatment agent and then performing heat drying. Such heat drying can increase the Zr content due to the evaporation of components such as water in the treatment liquid. Therefore, the Zr content in the treatment liquid before heat drying may be less than 10 atomic %. In one embodiment, the Zr content in the surface treatment liquid before heat drying is set to 3 atomic % or more. This ensures that the Zr content in the surface treatment layer 20 after heat drying is 10 atomic % or more.
  • the Zr content of the surface treatment layer 20 as described above can be measured by cutting out a sample for cross-sectional observation from any position on the surface-treated steel sheet 1 where the surface treatment layer 20 is present, and observing the sample using a scanning electron microscope (SEM) equipped with an electron probe microanalyzer (EPMA).
  • SEM scanning electron microscope
  • EPMA electron probe microanalyzer
  • any position where the surface treatment layer 20 is present is cut to an appropriate size in a direction perpendicular to the surface of the surface treatment layer 20 (thickness direction) to expose a thickness-wise cross section of the surface treatment layer 20.
  • the cross section is then polished while embedded in resin so that the thickness-wise cross section is visible.
  • the resulting polished surface is then observed using SEM-EPMA.
  • EPMA mapping analysis of the surface treatment layer 20 in the thickness-wise cross section can be performed at a magnification of 5000x (acceleration voltage: 15 kV, beam diameter: 10 nm, measurement pitch: 1 nm).
  • the boundary between the surface treatment layer 20 and the base steel sheet 10 can be clearly identified using SEM.
  • Zr is selected as the element to be detected, and mapping images of the location and element concentration of the Zr element are taken. From the results obtained, the Zr content in the field of interest can be calculated. This measurement is performed at three arbitrary locations on the obtained cross section that are at least 100 nm apart, and the average of the Zr contents obtained at each location is taken as the Zr content in the surface treatment layer 20.
  • the average thickness (thickness d in FIG. 1 ) of the surface treatment layer 20 containing the Zr compound as described above is within the range of 0.5 to 5.0 ⁇ m. If the average thickness of the surface treatment layer 20 is less than 0.5 ⁇ m, the thickness of the surface treatment layer 20 is too thin to ensure the corrosion resistance of the surface-treated steel sheet 1. By setting the average thickness of the surface treatment layer 20 to 0.5 ⁇ m or more, the corrosion resistance required of the surface-treated steel sheet 1 can be ensured.
  • the average thickness of the surface treatment layer 20 is preferably 1.0 ⁇ m or more, and more preferably 2.0 ⁇ m or more.
  • the average thickness of the surface treatment layer 20 exceeds 5.0 ⁇ m, the surface treatment layer 20 will be too thick, resulting in a decrease in the weldability of the surface-treated steel sheet 1.
  • the average thickness of the surface treatment layer 20 is preferably 4.5 ⁇ m or less, and more preferably 4.0 ⁇ m or less.
  • the average thickness of the surface treatment layer 20 can be determined by cutting the surface treatment layer 20 at an angle perpendicular to the surface of the surface treatment layer 20 and observing the cut surface from a direction perpendicular to the cut surface (cross-sectional direction). Specifically, it can be measured by observing the cut surface of the surface treatment layer 20 from the cross-sectional direction using a microscope.
  • Methods for preparing a sample for cross-sectional observation include embedding a small piece of the surface-treated steel sheet 1 provided with the surface treatment layer 20 in resin and polishing the cut surface to be observed, processing using a focused ion beam (FIB), and microtome methods. Furthermore, an SEM can be used as the microscope.
  • the thickness of the surface treatment layer 20 is measured at any number of locations (e.g., three locations) of the obtained sample using the above-described method, using a length measurement function implemented in the microscope.
  • the average thickness of the surface treatment layer 20 can be determined by averaging the multiple measured values obtained for the number of measurement locations.
  • Zr compounds capable of forming Zr—Mn—Si-based slag include Zr compounds other than Zr oxide.
  • Zr oxide which is composed of Zr atoms and oxygen atoms, does not form conductive slag with Mn or Si during arc welding. For this reason, Zr oxide cannot be used as the Zr compound capable of forming slag according to this embodiment.
  • Zr compound capable of forming a Zr-Mn-Si-based slag is ammonium zirconium carbonate.
  • Ammonium zirconium carbonate can be used alone to form the surface treatment layer 20.
  • ammonium zirconium carbonate reacts with Mn and Si from the steel plate and welding wire to form a conductive Zr-Mn-Si-based slag.
  • the Zr compound capable of forming a Zr-Mn-Si-based slag is not limited to ammonium zirconium carbonate, as long as it is not a Zr oxide.
  • Zr compounds capable of forming Zr-Mn-Si-based slag include various Zr chelate compounds.
  • a Zr chelate compound refers to a compound in which various ligands form a complex sandwiching a Zr ion, forming a ring containing a Zr atom and a coordinating atom. This compound is different from Zr oxide (a compound consisting of a Zr atom and an oxygen atom).
  • zirconium lactate ammonium salt zirconyl chloride compound, zirconium lactate, zirconium triethanolamine, zirconium monoacetylacetonate, zirconium tetraacetylacetonate, and zirconium ethylacetoacetate
  • zirconium lactate ammonium salt and zirconyl chloride compound are water-soluble compounds, and therefore disperse well in resins when various resins are used as components of the surface treatment layer 20, for example. As a result, the slag generated by arc welding is refined, further improving the adhesion of electrodeposition coating.
  • examples of Zr compounds capable of forming Zr-Mn-Si slag include various alkoxides.
  • alkoxides include normal propyl zirconate and normal butyl zirconate.
  • the various Zr compounds described above may be used alone, or multiple Zr compounds may be used in appropriate combination.
  • the following method can be used.
  • the surface-treated steel sheet 1 is cut in the thickness direction at any location where the surface treatment layer 20 is present to obtain a sample for cross-sectional observation.
  • the cross-section of the sample is polished in the same manner as in the method for measuring the Zr content of the surface treatment layer 20, and EPMA mapping analysis is performed at several locations (e.g., three locations) of the obtained cross-section, with the target elements being Zr, Si, O, N, and C.
  • the magnification is 5000x (acceleration voltage: 15 kV).
  • the presence or absence of Zr compounds can be confirmed by whether or not the presence of elemental Zr can be confirmed in the EPMA maps obtained for all Zr.
  • nano-zirconia ZrO 2 having a nano-order particle size
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • the surface treatment layer 20 may contain various components such as a resin, a conductive pigment, a rust inhibitor, and the like, in addition to the Zr compound.
  • the surface treatment layer 20 may contain various resins as a binder component for holding the Zr compound.
  • resins include polymer polyester resins, polyester resins, acrylic resins, epoxy resins, urethane resins, and fluororesins. It is also possible to use film-forming resin components, such as modified versions of these resins, crosslinked with a crosslinking agent component such as butylated melamine resins, methylated melamine resins, butylmethyl-mixed melamine resins, urea resins, and isocyanate resins, as well as mixtures of these resins.
  • a crosslinking agent component such as butylated melamine resins, methylated melamine resins, butylmethyl-mixed melamine resins, urea resins, and isocyanate resins, as well as mixtures of these resins.
  • At least one of epoxy resin and urethane resin is particularly preferable.
  • at least one of epoxy resin and urethane resin it is possible to further improve the adhesion between the electrodeposition coating and the surface treatment layer 20.
  • the surface treatment layer 20 according to this embodiment may further contain a conductive pigment in addition to the Zr compound and resin.
  • a conductive pigment in addition to the Zr compound and resin.
  • the electrical resistance value exhibited by the surface treatment layer 20 can be made more preferable. This can further improve the corrosion resistance of the weld bead formed by arc welding.
  • the presence of the conductive pigment in the surface treatment layer 20 can also improve spot weldability.
  • the content of the conductive pigment is preferably 10 to 40 mass% relative to the total mass of the solids in the surface treatment layer 20.
  • the content of the conductive pigment is more preferably 15 mass% or more.
  • the conductive pigment content is more preferably 30% by mass or less.
  • the conductive pigment is preferably particulate, and the average particle size of such particulate conductive pigment is preferably 0.25 to 2.00 times the average thickness of the surface treatment layer 20 (thickness d in Figure 1).
  • the average particle size of the particulate conductive pigment 0.25 times or more the average thickness of the surface treatment layer 20, it becomes possible to more uniformly disperse the conductive pigment in the surface treatment layer 20, making it possible to make the electrical resistance value exhibited by the surface treatment layer 20 uniform throughout the surface treatment layer 20 and further improving spot weldability.
  • the average particle size of the particulate conductive pigment is more preferably 0.35 times or more the average thickness of the surface treatment layer 20, and even more preferably 0.50 times or more the average thickness of the surface treatment layer 20.
  • the average particle size of the particulate conductive pigment 20 2.00 times or less the average thickness of the surface treatment layer 20, it is possible to more uniformly disperse the conductive pigment in the surface treatment layer 20 while preventing a decrease in adhesion between the surface treatment layer 20 and the electrodeposition coating, thereby further improving spot weldability.
  • the average particle size of the particulate conductive pigment is more preferably 1.70 times or less the average thickness of the surface treatment layer 20, and even more preferably 1.50 times or less the average thickness of the surface treatment layer 20.
  • the conductive pigments include TiN, ZnO, VB 2 , SUS powder, iron phosphide, carbon black, non-oxide ceramic particles excluding Si compounds, and metal powders such as Zn, Zn-Mg, and Fe alloys.
  • Si compounds are excluded from the non-oxide ceramic particles because they become Si oxides, which are non-conductive during arc welding, and reduce the electrodeposition paintability of arc-welded joints.
  • a compound containing Ti excluding titanium oxide
  • it can react with Mn from the steel plate or welding wire during arc welding to form conductive Ti-Mn slag, just like the Zr compound with slag-forming ability described above. Therefore, using a compound containing Ti, excluding titanium oxide, as a conductive pigment makes it easier for electrodeposition coating to form in the weld bead area, further improving the corrosion resistance of the weld bead area.
  • the type of conductive pigment used in the surface treatment layer 20 its content, and average particle size are identified from the surface-treated steel sheet or the arc-welded joint formed from the surface-treated steel sheet, the following procedure can be used.
  • the surface treatment layer 20 of interest is cut at an angle perpendicular to the surface of the surface treatment layer 20 to obtain a sample for cross-sectional observation.
  • the obtained sample for cross-section observation is embedded in resin, and the cut surface to be observed is polished.
  • the obtained observation surface is then observed using an SEM to obtain a backscattered electron composition image (BSE (Backscattered Electron) composition image).
  • BSE Backscattered Electron
  • the size of the observation field is 25 ⁇ m ⁇ 20 ⁇ m
  • the magnification is 5000 times.
  • particles e.g., five particles
  • the circle-equivalent diameters of each particle are determined, and the average value is taken as the average particle diameter.
  • whether the particles present in the observation field are conductive pigments and the type of conductive pigment used can be easily determined by performing elemental analysis of the particles of interest.
  • the conductive pigment content can be calculated by observing a cross section of the surface treatment layer 20 cut in the thickness direction using an SEM to identify each particle, counting the number per cross section, and converting this into the number per volume of the surface treatment layer 20. If necessary, each particle can be identified using an EDX spectrometer or the like. In this case, the size of the observation field of view should be 25 ⁇ m x 20 ⁇ m, and the magnification should be 5000x. The number of fields of view should be 3 or more, and the average number of particles in each field of view should be calculated by dividing the number of fields of view by the number of fields of view.
  • the amount of each particle in the surface treatment layer 20 can be calculated from the amount of conductive pigment contained in the surface treatment agent used to form the surface treatment layer 20 and the amount of the surface treatment agent attached to the base steel sheet 10. If the amounts of each conductive pigment in the surface treatment agent before painting are known, the amount of each particle in the coating can be calculated from the amounts added and the amount of paint attached to the base steel sheet. Furthermore, if the amounts of each conductive pigment are unknown, the average thickness of the surface treatment layer is calculated using the method described above, and then a portion of the surface treatment layer measuring, for example, 20 mm x 20 mm in plan view is melted. This melting method is not specified as long as it does not melt the conductive particles.
  • methods for melting the surface treatment layer include those using organic solvents.
  • a device such as Malvern's Morphologi G3 particle image analyzer ("MORPHOLOGI" is a registered trademark)
  • particles in the surface treatment agent diluted to an appropriate concentration are individually identified and counted through image analysis, thereby calculating the amount of each particle in the calculated volume of the surface treatment layer.
  • the number of each particle in the surface treatment layer can be calculated from the number of each particle and the calculated volume described above. This method can also be used when dissolving the surface treatment layer 20 attached to the base steel sheet 10 and counting the number of particles.
  • the surface treatment layer 20 according to this embodiment may further contain a rust inhibitor in addition to the Zr compound and resin.
  • a rust inhibitor the corrosion resistance of the surface-treated steel sheet 1 can be further improved.
  • Si compounds are used as rust inhibitors, they become Si oxides, which are non-conductive during arc welding, and this reduces the electrodeposition paintability of arc-welded joints, making this undesirable.
  • the content of the rust inhibitor is preferably 10 to 30 mass% relative to the total mass of the solid content of the surface treatment layer 20. By making the content of the rust inhibitor 10 mass% or more, it is possible to further improve the corrosion resistance of the surface-treated steel sheet 1.
  • the content of the rust inhibitor is more preferably 15 mass% or more.
  • the content of the rust inhibitor is more preferably 25% by mass or less.
  • examples of rust inhibitors other than Si compounds include aluminum tripolyphosphate, zinc phosphate, iron phosphate, aluminum phosphate, magnesium phosphate, magnesium oxide, calcium vanadate, calcium molybdate, aluminum molybdate, barium molybdate, orthophosphate, pyrophosphate, metaphosphate, hypophosphate, phosphorous acid, hypophosphorous acid, and salts thereof.
  • These rust inhibitors may exist as particles or in the form of ions. The state in which they exist is determined by the type of resin contained in the surface treatment layer.
  • the type and content of the rust inhibitor used in the surface treatment layer 20 can be determined from the state of the surface-treated steel sheet or arc-welded joint as follows. That is, if the resin contained in the surface treatment layer 20 is a solvent-based resin, the type and content of the rust inhibitor can be measured from the state of the surface-treated steel sheet or welded joint in the same manner as for the conductive pigment described above. Furthermore, if the resin contained in the surface treatment layer 20 is a water-based resin, the type and content of the rust inhibitor can be measured by dissolving the surface treatment layer 20 in the same manner as for the case where multiple types of conductive pigments are contained, and then subjecting the resulting solution to inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopy.
  • ICP inductively coupled plasma
  • the surface treatment layer 20 according to this embodiment may further contain both a conductive pigment and a rust inhibitor in addition to the Zr compound and resin described above.
  • the surface treatment layer 20 may contain additives such as extender pigments, coloring pigments, colorants, viscosity adjusters, leveling agents, antifoaming agents, and UV absorbers, as needed.
  • a chemical conversion layer (not shown) using various chemical conversion treatment agents may be provided to further improve adhesion between the base steel sheet 10 and the surface treatment layer 20.
  • Figure 2 shows a schematic diagram of the overall configuration of an arc welded joint 100 obtained by overlapping a portion of surface-treated steel plate 1A with a portion of surface-treated steel plate 1B and then performing lap fillet welding by arc welding.
  • Figure 2 also shows a schematic diagram of a cross section of arc welded joint 100 perpendicular to the extension direction of the weld bead.
  • the arc welded joint 100 according to this embodiment has surface-treated steel plates 1A and 1B, a weld bead 110, slag 120, and an electrodeposition coating 130.
  • the surface-treated steel sheets 1A and 1B that make up the arc-welded joint 100 are the surface-treated steel sheets 1 having the surface treatment layer 20 as previously explained, so detailed explanations will be omitted below.
  • the sample When taking a sample of the surface treatment layer 20 in order to identify the various characteristics (e.g., composition, thickness, etc.) of the surface treatment layer 20 of the surface-treated steel plates 1A, 1B that make up the arc-welded joint 100 from the state of the arc-welded joint 100, the sample should be taken from a location 20 mm or more away from the outer edge of the toe of the arc-welded joint 100 (the "toe" defined in JIS Z3001:2018, the position of point T in Figure 2) in the direction away from the weld bead 110.
  • the "toe" defined in JIS Z3001:2018, the position of point T in Figure 2
  • the weld bead 110 is a portion formed by arc welding, and interdiffusion of constituent elements occurs between the welding wire, which is used as needed during welding, and the surface-treated steel sheets 1A, 1B.
  • the bonding interface between the weld bead 110 and the surface-treated steel sheets 1A, 1B is shown as a smooth curve or line for convenience of illustration, but the actual bonding interface has a complex curved surface due to the oscillation of the molten metal during welding caused by arc plasma, etc.
  • the weld bead 110 extends along the Y-axis direction in the figure, and the surface-treated steel sheets 1A and 1B are bonded together by the weld bead 110.
  • an etching solution such as Nital (composition: 95% ethanol, 5% sulfuric acid) or an etching solution made by mixing 60g of sodium dodecylbenzenesulfonate, 36g of picric acid, 60cc of ethanol, and 60cc of household detergent solution (e.g., a common type such as dishwashing detergent) with 2400cc of water can be used.
  • the slag 120 is a portion formed by arc welding and is generated by a reaction between the surface-treated steel sheet 1, a welding wire used as needed during welding, and an oxygen source in the shielding gas used during arc welding.
  • the slag 120 is present on at least a portion of the surface of the weld bead portion 110.
  • the slag 120 in the arc welded joint 100 according to this embodiment contains electrically conductive Zr-Mn-Si-based slag due to the fact that the surface treatment layer 20 of the surface-treated steel sheet 1, which is the material for the joint, contains Zr compounds capable of forming Zr-Mn-Si-based slag.
  • This makes it possible to form an electrodeposition coating 130 (described below) in the weld bead portion 110 of the arc welded joint 100 according to this embodiment, even in the vicinity of the weld bead portion 110, thereby improving corrosion resistance.
  • the slag 120 may also contain Si-based slag, Si-Mn-based slag, Mn-based slag, Ti-Mn-based slag, etc., as well as impurities.
  • the position where the slag 120 exists can be identified as follows. First, the electrodeposition coating 130 present on the surface of the arc-welded joint 100 is removed in advance using a paint remover (e.g., Neoliver manufactured by Sansai Kako Co., Ltd.), leaving the weld bead 110 and slag 120 exposed on the surface.
  • the location of the slag 120 can be determined by focusing on a backscattered electron composition image when observing the surface on which the weld bead 110 and slag 120 are present using an SEM. More specifically, the location of the slag 120 can be easily identified by observing the periphery of the weld bead 110 at 50x magnification to obtain a field of view of 2 mm x 2 mm.
  • a sample for cross-sectional observation is cut from the portion of the weld bead 110 where the slag 120 is present, and the sample is observed using an SEM-EPMA and subjected to EPMA mapping analysis. More specifically, the weld bead 110 where the slag 120 is present is cut to an appropriate size at an arbitrary position, embedded in resin so that the cross-section in the thickness direction is visible, and the cross-section is polished. The polished surface is then observed using an SEM-EPMA. More specifically, an EPMA mapping analysis is performed on the resulting cross-section at 1000x magnification (acceleration voltage: 15 kV). Zr, Mn, Si, O, and Ti are selected as the elements to be detected, and mapping images of the locations and concentrations of these elements are taken. The type of slag can be identified from the results obtained.
  • the electrodeposition coating 130 is applied to cover the surface-treated steel plates 1A, 1B, the weld bead portion 110 and the slag 120 in order to improve the corrosion resistance of the arc-welded joint 100 .
  • the surface-treated steel sheet 1 used as the material for the joint has a surface treatment layer 20 containing a Zr compound with slag-forming ability as described above, thereby achieving the following state:
  • the relationship shown in the following equation (101) regarding electrical resistance holds between the portion of the surface treatment layer 20 that remains after arc welding (hereinafter referred to as the "flat portion" of the arc welded joint) and the weld bead portion 110.
  • the average electrical resistance of the flat portion of the arc welded joint 100 is represented as Rs (unit: ⁇ )
  • the average electrical resistance of the weld bead portion 110 is represented as Rb (unit: ⁇ ).
  • the average thickness of the electrodeposition coating 130B formed on the surface of the weld bead portion 110 is thicker than the average thickness of the electrodeposition coating 130A formed on the surface of the flat portion, and the relationship shown in the following equation (103) holds.
  • the average thickness of the electrodeposition coating 130A formed on the surface of the flat portion is expressed as ts [unit: ⁇ m]
  • the average thickness of the electrodeposition coating 130B formed on the surface of the weld bead portion 110 is expressed as tb [unit: ⁇ m].
  • the above value (tb/ts) is more preferably 1.3 or greater, and even more preferably 1.5 or greater.
  • the upper limit of the above (tb/ts) value is not particularly specified, and the larger the value, the better, but in practice the upper limit is approximately 2.0.
  • the electrical resistance values of the flat portion and weld bead portion as described above can be calculated by measuring multiple arbitrary positions (e.g., three positions) belonging to each portion using a commercially available resistance meter and averaging the results obtained by the number of measurement positions.
  • the average thickness ts of the electrodeposition coating 130A formed on the surface of the flat portion can be measured by taking a sample for cross-sectional observation from any position 20 mm or more away from the toe of the weld bead portion 110 ("toe" as defined in JIS Z3001:2018, the position of point T in Figure 2) in the direction away from the weld bead portion 110, and measuring it in the same manner as the method for measuring the average thickness of the surface treatment layer 20.
  • the weld bead 110 is cut in a direction perpendicular to the weld bead 110, and a sample for cross-sectional observation is taken.
  • cutting in a direction perpendicular to the weld bead 110 means cutting the weld bead 110 in a direction perpendicular to the tangent to the weld bead 110 at the cutting start position on the surface of the weld bead 110.
  • the cross-sectional observation sample obtained in this manner can be measured in the same manner as the method for measuring the average thickness of the surface treatment layer 20.
  • the details of the electrodeposition coating 130 are not particularly limited, and various known electrodeposition coatings can be used.
  • the steel sheet serving as the substrate is subjected to various pretreatments, including alkaline degreasing, water washing, and pickling, to obtain a clean steel sheet surface. Thereafter, the surface of the steel sheet may be subjected to various plating treatments as necessary. In this manner, the substrate steel sheet 10 of the surface-treated steel sheet 1 according to this embodiment can be obtained.
  • various known chemical conversion treatments are performed on the base steel sheet 10 to form a chemical conversion layer.
  • a chemical conversion treatment agent containing the desired components may be prepared and applied to the surface of the base steel sheet 10.
  • the application of the chemical conversion treatment agent described above can be carried out using a commonly known application method, such as roll coating, curtain flow coating, air spraying, airless spraying, dipping, bar coating, or brush coating.
  • a surface treatment agent for forming the surface treatment layer 20 is applied to the surface of the base steel sheet 10 (or chemical conversion coating layer) formed as described above, and then heated and dried to form the surface treatment layer 20.
  • a surface treatment agent is prepared by adding the Zr compound described above (more preferably, the Zr compound described above and a resin as a film-forming component, and, if necessary, various additives such as conductive pigments and rust inhibitors) to a solvent.
  • the prepared surface treatment agent can be applied by a commonly known application method, such as roll coating, curtain flow coating, air spraying, airless spraying, dipping, bar coating, or brush coating, as described above.
  • the coating liquid can be heated and dried using any method, such as hot air, near-infrared rays, far-infrared rays, induction heating, or a combination of these. This allows the surface treatment layer 20 according to this embodiment to be formed.
  • the welded joint according to this embodiment is manufactured by using the surface-treated steel sheets manufactured as described above as raw materials, arranging the surface-treated steel sheets so as to form the desired shape of the arc-welded joint, and welding the surface-treated steel sheets together.
  • an arc welding method that satisfies the following conditions is used to weld the surface-treated steel sheets.
  • Welding current 140 A, welding voltage: 11.4 V, welding speed: 80 cm/min.
  • Welding gas 20% CO 2 +Ar, gas flow rate: 20 L/min.
  • Welding wire mild steel wire (YM-24T, ⁇ 1.2 mm, manufactured by Nippon Steel Welding Industry Co., Ltd.) (C: 0.07% by mass, Si: 0.61% by mass, Mn: 1.21% by mass, P: 0.008% by mass, S: 0.005% by mass)
  • Welding torch tilt angle 45°
  • the entire joint is electrocoated using various known electrocoating paints. This results in an electrocoating being formed over the entire arc-welded joint.
  • electrocoating paints There are no particular limitations on the type of electrocoating used or the drying conditions.
  • the surface-treated steel sheet and arc-welded joint according to this embodiment will be specifically described, showing examples and comparative examples. Note that the examples shown below are merely examples of the surface-treated steel sheet and arc-welded joint according to this embodiment, and the surface-treated steel sheet and arc-welded joint according to the present invention are not limited to the examples below.
  • Sample preparation> [Preparation of surface-treated steel sheet] Cold-rolled steel sheets (all manufactured by Nippon Steel Corporation) with a thickness of 1.6 mm and tensile strengths of 780 MPa, 980 MPa, and 1180 MPa were used as the base sheets.
  • Surface treatment solutions containing the components shown in Table 1 below were prepared and applied with a bar coater so that the average thickness of the surface treatment layer after drying would be the value shown in Table 1 below.
  • the steel sheets were baked in a hot air furnace under conditions such that the steel sheet surface reached a temperature of 140°C, and then air-cooled to room temperature. In this manner, multiple samples of surface-treated steel sheets were prepared for each level.
  • epoxy resin (ADEKA Corporation's EM series) and urethane resin (ADEKA Corporation's HUX series) were used as the resins used as film-forming components.
  • Zr compounds ammonium zirconium carbonate, zirconium alkoxide, zirconium monoacetylacetonate, zirconium lactate ammonium salt, zirconium oxide, zirconyl chloride compound, zirconium lactate, zirconium triethanolamine, zirconium tetraacetylacetonate, and zirconium ethylacetoacetate (all general reagents).
  • Electrodeposition coating Each arc-welded sample obtained as described above was degreased by immersion using an alkaline degreasing solution manufactured by Nippon Parkerizing Co., Ltd. for 2 minutes at 40°C. Surface conditioning was then performed using a surface conditioning treatment agent manufactured by Nippon Paint Co., Ltd. at 25°C for 15 seconds. Furthermore, a zinc phosphate treatment was performed using a zinc phosphate treatment solution manufactured by Nippon Paint Co., Ltd. The temperature of the chemical conversion treatment solution was set to 35°C, and the arc-welded sample was immersed in the chemical conversion treatment solution for 120 seconds, followed by rinsing with water and drying.
  • electrodeposition coating was performed using a cationic electrodeposition paint manufactured by Nippon Paint at 35°C, with the voltage increased to 180V over 30 seconds and current applied for 150 seconds. During this process, baking was performed at a baking temperature of 170°C for 25 minutes.
  • each of the resulting arc-welded joints was evaluated in terms of the corrosion resistance of the weld bead after painting, the paint adhesion of the flat area, the corrosion resistance of the flat area after painting, and spot weldability.
  • the evaluation methods are as follows. The results are summarized in Table 2 below.
  • Corrosion resistance of weld bead after painting After the electrodeposition coating, the end faces of the test pieces and both ends of the weld bead were sealed for each arc-welded joint, and then corrosion resistance was evaluated. Corrosion resistance was evaluated according to the JASO M609-91 test. Specifically, one cycle consisted of two hours of salt spray (5% NaCl) at 35°C, four hours of dry (25% humidity) at 60°C, and two hours of wet (95% humidity) at 50°C, and the occurrence of red rust after 120 cycles was evaluated. Evaluation was performed according to the following evaluation criteria, and a score of 2 or higher was considered a pass.
  • Grade 5 Red rust area ratio is 30% or less
  • Grade 4 Red rust area ratio is over 30% and 40% or less
  • Grade 3 Red rust area ratio is over 40% and 50% or less
  • Grade 2 Red rust area ratio is over 50% and 70% or less
  • Grade 1 Red rust area ratio is over 70%
  • Corrosion resistance after painting on flat surfaces For each arc-welded joint after electrodeposition coating, the corrosion resistance after coating was evaluated at a flat portion (a portion 20 mm or more away from the toe of the weld bead). Corrosion resistance was evaluated according to JASO M609-91 test. Specifically, a cross-cut was made in the electrodeposition coating with a cutter at a position at least 20 mm away from the toe of the weld bead, and the blister width of the coating film from the cross-cut after 120 cycles of corrosion testing (unit: mm, average value of the maximum three points on one side) was used to evaluate the corrosion resistance.
  • the levels corresponding to the examples of the present invention showed excellent corrosion resistance of the weld bead after painting, while the levels corresponding to the comparative examples of the present invention showed insufficient corrosion resistance of the weld bead after painting.
  • Comparative Example No. 2 did not contain Zr compounds and therefore was unable to achieve sufficient corrosion resistance.
  • Comparative Example No. 12 had an average thickness of the surface treatment layer that was thinner than the range of the present invention and therefore was unable to achieve sufficient corrosion resistance.
  • Comparative Example No. 14 had an average thickness of the surface treatment layer that was thicker than the range of the present invention and therefore reduced weldability, resulting in increased spatter during arc welding and therefore being unable to achieve sufficient corrosion resistance.
  • Comparative Example No. 19 contained zirconium oxide in the surface treatment layer, which prevented the formation of conductive slag during arc welding, resulting in many electrodeposition coating defects and being unable to achieve sufficient corrosion resistance. Comparative Example No.
  • Examples No. 21 and No. 22 differ in the Zr compound content, with Example No. 21 containing 20 atomic % or more of Zr compounds. Example No. 22 had significantly better corrosion resistance than Example No. 21.
  • Examples No. 23 to No. 27 used various Zr chelate compounds as the Zr compound, which further improved the adhesion of the electrodeposition coating and achieved favorable corrosion resistance after painting. In particular, Examples No. 23 and No.
  • Examples No. 24 and No. 27 had an average particle size to average thickness ratio within a favorable range, which prevented a decrease in adhesion between the surface treatment layer and the electrodeposition coating while improving spot weldability, resulting in favorable corrosion resistance after painting.
  • the ratio of average particle size to average thickness was within a more preferred range, which enabled improved spot weldability while better preventing a decrease in adhesion between the surface treatment layer 20 and the electrodeposition coating, resulting in favorable corrosion resistance after painting.
  • Example No. 25 the ratio of average particle size to average thickness was within the most preferred range, which enabled improved spot weldability while even better preventing a decrease in adhesion between the surface treatment layer 20 and the electrodeposition coating, resulting in even more favorable corrosion resistance after painting.
  • the surface treatment layer contains the Zr compound having slag-forming ability and a resin, The surface-treated steel sheet according to (1), wherein the resin is at least one of an epoxy resin and a urethane resin.
  • the surface treatment layer contains the Zr compound having slag-forming ability, a resin, and a rust inhibitor excluding a Si compound, The surface-treated steel sheet according to (1) or (2), wherein the content of the rust inhibitor is 10 to 30 mass %.
  • the surface treatment layer contains the Zr compound having slag-forming ability, a resin, and a conductive pigment; The surface-treated steel sheet according to any one of (1) to (3), wherein the content of the conductive pigment is 10 to 40 mass %.
  • the surface-treated steel sheet according to any one of (1) to (4), wherein the Zr compound capable of forming slag contains a Zr compound other than Zr oxide.
  • the Zr chelate compound is at least one of zirconium lactate ammonium salt, zirconyl chloride compound, zirconium lactate, zirconium triethanolamine, zirconium monoacetylacetonate, zirconium tetraacetylacetonate, and zirconium ethylacetoacetate.

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Abstract

本発明に係る表面処理鋼板は、基材となる鋼板と、前記鋼板の少なくとも一部に位置する表面処理層と、を有しており、前記表面処理層は、元素Ｍｎ、Ｓｉとの間でＺｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグを形成するスラグ形成能を有したＺｒ化合物を含有しており、前記表面処理層におけるＺｒ含有量は、１０～１００原子％であり、前記表面処理層の平均厚みは、０．５～５．０μｍである。

Description

表面処理鋼板及びアーク溶接継手
　本発明は、表面処理鋼板及びアーク溶接継手に関する。
　自動車用部品（特に、足回り部品）の製造にあたっては、素材となる鋼板を所望の形状となるようにアーク溶接した後に、化成処理及び電着塗装処理を施すことで製造されるのが一般的である。
　ここで、アーク溶接時において、素材となる鋼板や溶接ワイヤ中に含有されているＳｉやＭｎは、シールドガス中の酸素と反応して、Ｓｉ－Ｍｎ系の酸化物で構成されるスラグを形成する。Ｓｉ－Ｍｎ系のスラグは、非導電性であるため、その後の電着塗装が成膜せず、スラグの存在する部分が塗装不良となるため、溶接ビード部周辺が腐食されやすくなる。そこで、かかる塗装不良を防止して溶接ビード部の耐食性を担保するために、例えば溶接ワイヤ中のＳｉ量を調整するなどして、アーク溶接時に形成されるＳｉ－Ｍｎ系のスラグの量を抑制することが行われている。
　他方、従来、鋼板やめっき鋼板等の耐食性を向上させるために、鋼板やめっき鋼板の表面に耐食性を有する皮膜層を設けた、各種の表面処理鋼板が提案されている。例えば以下の特許文献１では、耐食性のみならず、耐黒変性、塗装密着性及び耐アルカリ性を向上させることを意図して、塩基性ジルコニウム化合物、バナジル含有化合物、リン酸化合物及びコバルト化合物を含有する複合皮膜を設けた複合皮膜処理亜鉛含有めっき鋼材が提案されている。
国際公開第２００７／１２３２７６号
　しかしながら、上記特許文献１では、アーク溶接時の耐食性については言及されておらず、上記特許文献１に記載されているような複合皮膜を用いた場合であっても、アーク溶接時における溶接ビード部の耐食性の向上という点については、更なる改良の余地があった。
　そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、アーク溶接を施した際に形成される溶接ビード部の耐食性をより向上させることが可能な表面処理鋼板と、かかる表面処理鋼板を用いたアーク溶接継手と、を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、アーク溶接により形成された溶接ビード部に対して電着塗装を成膜できるようになれば、溶接ビード部の耐食性をより向上させることが可能であるとの着想を得た。その上で、本発明者らは、かかる着想に基づき、溶接ビード部に対して電着塗装を成膜できるようにするためには、アーク溶接時に、非導電性を示すスラグではなく、導電性を示すスラグが生成されるようにすればよいことを知見した。かかる知見に基づき、本発明者らが更なる検討を行った結果、以下に示すような本発明を完成するに至った。
　上記のような知見に基づき完成された本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）基材となる鋼板と、前記鋼板の少なくとも一部に位置する表面処理層と、を有しており、前記表面処理層は、元素Ｍｎ、Ｓｉとの間でＺｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグを形成するスラグ形成能を有したＺｒ化合物を含有しており、前記表面処理層におけるＺｒ含有量は、１０～１００原子％であり、前記表面処理層の平均厚みは、０．５～５．０μｍである、表面処理鋼板。
（２）前記表面処理層は、前記スラグ形成能を有したＺｒ化合物と、樹脂と、を含有し、前記樹脂は、エポキシ樹脂又はウレタン樹脂の少なくとも何れか一種である、（１）に記載の表面処理鋼板。
（３）前記表面処理層は、前記スラグ形成能を有したＺｒ化合物と、樹脂と、Ｓｉ化合物を除く防錆剤と、を含有し、前記防錆剤の含有量は、１０～３０質量％である、（１）に記載の表面処理鋼板。
（４）前記表面処理層は、前記スラグ形成能を有したＺｒ化合物と、樹脂と、導電顔料と、を含有し、前記導電顔料の含有量は、１０～４０質量％である、（２）又は（３）に記載の表面処理鋼板。
（５）前記スラグ形成能を有したＺｒ化合物として、Ｚｒ酸化物を除くＺｒ化合物を含有する、（１）に記載の表面処理鋼板。
（６）前記スラグ形成能を有したＺｒ化合物として、Ｚｒキレート化合物を含有する、（５）に記載の表面処理鋼板。
（７）前記Ｚｒキレート化合物は、ジルコニウムラクテートアンモニウム塩、塩化ジルコニル化合物、ジルコニウムラクテート、ジルコニウムトリエタノールアミネート、ジルコニウムモノアセチルアセトネート、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ジルコニウムエチルアセトアセテートの少なくとも何れかである、（６）に記載の表面処理鋼板。
（８）前記導電顔料の平均粒径は、前記表面処理層の平均厚みの０．２５～２．００倍である、（４）に記載の表面処理鋼板。
（９）前記導電顔料は、ＴｉＮである、（４）に記載の表面処理鋼板。
（１０）前記表面処理層におけるＺｒ含有量は、２０原子％以上である、（１）に記載の表面処理鋼板。
（１１）少なくとも２つの表面処理鋼板がアーク溶接されたアーク溶接継手であって、前記表面処理鋼板と、前記アーク溶接により形成される溶接ビード部と、前記溶接ビード部の表面の少なくとも一部に存在するスラグと、前記表面処理鋼板、前記溶接ビード部及び前記スラグを被覆する電着塗装と、を有しており、前記表面処理鋼板は、基材となる鋼板と、前記鋼板の少なくとも一部に位置する表面処理層と、を有しており、前記表面処理層は、元素Ｍｎ、Ｓｉとの間でＺｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグを形成するスラグ形成能を有したＺｒ化合物を含有しており、前記表面処理層におけるＺｒ含有量は、１０～１００原子％であり、前記表面処理層の平均厚みは、０．５～５．０μｍであり、前記スラグは、Ｚｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグを少なくとも含有し、前記アーク溶接継手の平坦部における前記表面処理鋼板の表面に位置する前記電着塗装の平均膜厚をｔｓと表記し、前記溶接ビード部の表面に位置する前記電着塗装の平均膜厚をｔｂと表記したときに、以下の式（１）で表される関係を満足する、アーク溶接継手。
　　ｔｂ／ｔｓ≧１．２　・・・式（１）
　以上説明したように本発明によれば、アーク溶接を施した際に形成される溶接ビード部の耐食性をより向上させることが可能となる。
本発明の実施形態に係る表面処理鋼板の構造を模式的に示した説明図である。 同実施形態に表面処理鋼板を用いたアーク溶接継手の構造を模式的に示した説明図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
（表面処理鋼板について）
　以下では、図１を参照しながら、本発明の実施形態に係る表面処理鋼板の全体的な構造について説明する。図１は、本実施形態に係る表面処理鋼板の構成の一例を模式的に示した説明図である。
　本実施形態に係る表面処理鋼板は、所望の形状に加工された複数の部品を、アーク溶接により互いに接合することで製造されるアーク溶接継手の素材として、特に好適であり、例えば足回り部材のような各種の自動車部品の素材としても、好適である。
　図１に模式的に示したように、本実施形態に係る表面処理鋼板１は、基材鋼板１０と、基材鋼板１０の両方の表面に対して、全面にわたって形成された表面処理層２０と、を有している。なお、図１では、基材鋼板１０の両方の表面の全面にわたって表面処理層２０が形成されている場合を図示しているが、本実施形態における表面処理層２０は、基材鋼板１０の表面の少なくとも一部に設けられていればよい。
＜基材鋼板１０について＞
　本実施形態に係る表面処理鋼板１の基材として用いられる基材鋼板１０は、特に限定されるものではなく、表面処理鋼板１に求められる機械的強度（例えば、引張強度）等に応じて、各種の鋼板を用いることが可能である。このような基材鋼板１０の一例として、日本工業規格（ＪＩＳ）等で規格された鉄鋼材料があり、一般構造用や機械構造用として使用される炭素鋼、合金鋼、高張力鋼等を挙げることができる。このような鉄鋼材料の具体例としては、冷延鋼材、熱延鋼材、自動車構造用熱延鋼板材、自動車加工用熱延高張力鋼板材、自動車構造用冷延鋼板材、自動車加工用冷延高張力鋼板材、熱間加工時に焼き入れを行った一般にホットスタンプ材と呼ばれる高張力鋼材などを挙げることができる。このような鉄鋼材料の成分は特に限定されないが、Ｆｅ、Ｃに加え、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｓ、Ｐ、Ａｌ、Ｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｃｅ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｓｂのうち１種又は２種以上を含有してもよい。これら任意添加元素は、求める材料強度及び成形性を得るために適宜１種又は２種以上を選定し、含有量も適宜調整することができる。
　上記のような高強度鋼の中でも、例えば、引張強度が７８０ＭＰａ以上である高強度鋼（いわゆる、７８０ＭＰａ級以上の高強度鋼）を用いることで、製造される物品の堅牢性をより向上させることが可能となるため、より好ましい。ここで、基材鋼板１０の引張強度は、公知の方法で測定することができる。一例として、引張強度を測定したい鋼板の一部から、ＪＩＳ　Ｚ　２２４１：２０１１に規定されている方法で試験片を作製し、得られた試験片について、上記規定に基づき引張強度を測定すればよい。
　また、本実施形態に係る基材鋼板１０として、鋼板の表面に対して亜鉛を少なくとも含有する各種の亜鉛系めっき層が設けられた、亜鉛系めっき鋼板を用いてもよい。亜鉛系めっき鋼板としては、例えば、亜鉛めっき鋼板、亜鉛－ニッケルめっき鋼板、亜鉛－鉄めっき鋼板、亜鉛－クロムめっき鋼板、亜鉛－アルミニウムめっき鋼板、亜鉛－チタンめっき鋼板、亜鉛－マグネシウムめっき鋼板、亜鉛－マンガンめっき鋼板、亜鉛－アルミニウム－マグネシウムめっき鋼板、亜鉛－アルミニウム－マグネシウム－シリコンめっき鋼板等の亜鉛系めっき鋼板が挙げられる。また、亜鉛系めっき鋼板として、上記のめっき中に、少量の異種金属元素又は不純物として、コバルト、モリブデン、タングステン、ニッケル、チタン、クロム、アルミニウム、マンガン、鉄、マグネシウム、鉛、ビスマス、アンチモン、錫、銅、カドミウム、ヒ素等を含有するものや、シリカ、アルミナ、チタニア等の無機物を分散させたものを用いてもよい。また、亜鉛系めっき鋼板として、上記のめっきと他の種類のめっき（例えば、鉄めっき、鉄－リンめっき、ニッケルめっき、コバルトめっき等）とを組み合わせた複層めっきを有する鋼板を用いてもよい。めっき方法は、特に限定されるものではなく、電気めっき法、溶融めっき法、蒸着めっき法、分散めっき法、真空めっき法等といった、公知の各種のめっき方法を用いればよい。
　ここで、基材鋼板１０の厚みについては、特に限定されるものではなく、表面処理鋼板１に求められる機械的強度等に応じて、適宜設定すればよいが、例えば１．０～２５．０ｍｍ程度とすることができる。
＜表面処理層２０について＞
　図１に模式的に示したように、上記のような基材鋼板１０の表裏面には、表面処理層２０が形成されている。本実施形態に係る表面処理層２０は、以下で詳述するように、元素Ｍｎ、Ｓｉとの間でＺｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグを形成するスラグ形成能を有したＺｒ化合物を含有している皮膜層である。
　図２は、本実施形態に表面処理鋼板を用いたアーク溶接継手の構造を模式的に示した説明図である。
　本実施形態に係る表面処理鋼板１がアーク溶接に供された際には、表面処理層２０中に存在する上記のようなＺｒ化合物が、鋼板や溶接ワイヤ中のＭｎやＳｉと反応する。これにより、図２に示すように、溶接ビード部１１０上にＺｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグ１２０が形成される。本実施形態におけるＺｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグと（以下、スラグ１２０と記すことがある）は、鋼板表面においてＺｒとＭｎとＳｉを含有する酸化物である。スラグ１２０の特定方法については説明の便宜上、後述する。かかるＺｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグ１２０は、導電性を示すスラグであるため、溶接ビード部１１０の導電性が担保される。このため、溶接ビード部１１０に電着塗装１３０を設ける際、スラグ１２０の存在する部分の成膜不良が抑制され、溶接ビード部１１０への電着塗装１３０が成膜可能となる。これにより、アーク溶接時に形成される溶接ビード部１１０の耐食性の向上を実現することができる。
　ここで、Ｚｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグが導電性を示すとは、Ｚｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグの抵抗値の平均が１５０ＭΩ以下であることを意味する。
　なお、表面処理鋼板１がアーク溶接に供されることで製造されるアーク溶接継手において、スラグが存在する位置の特定方法については、以下で改めて詳細に説明する。また、スラグが示す抵抗値は、市販のテスターを用いて測定することができる。スラグが存在する位置において、任意の互いに５ｍｍ以上離れた３箇所をテスターにより測定し、各測定箇所について抵抗値を得る。その上で、得られた抵抗値を測定箇所数で平均することで、着目するスラグの抵抗値の平均を得ることができる。
　本実施形態に係る表面処理層２０は、上記のようなスラグ形成能を有するＺｒ化合物のみで構成されていてもよいし、かかるＺｒ化合物と、その他の成分（例えば、樹脂等の成分）と、で構成されていてもよい。かかる観点から、本実施形態に係る表面処理層２０におけるＺｒ含有量は、１０～１００原子％の範囲内となる。なお、説明の便宜上、スラグ形成能の詳細については後述する。
　表面処理層２０におけるＺｒ含有量が１０原子％未満である場合には、表面処理層２０におけるＺｒ化合物の含有量が少なすぎて、アーク溶接時に形成されるＺｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグの量が少なくなる。このため、アーク溶接により形成される溶接ビード部の耐食性を向上させることができない。表面処理層２０におけるＺｒ含有量が１０原子％以上となることで、アーク溶接によって、電着塗装が可能となる程度のＺｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグを形成させることができ、溶接ビード部の耐食性を向上させることが可能となる。表面処理層２０におけるＺｒ含有量は、好ましくは２０原子％以上であり、より好ましくは４０原子％以上である。
　本実施形態に係る表面処理層２０は、上記のようなスラグ形成能を有するＺｒ化合物単独で構成されていてもよいことから、表面処理層２０におけるＺｒ含有量の上限値は、１００原子％となる。
　一方、本実施形態に係る表面処理層２０が、上記のようなスラグ形成能を有するＺｒ化合物以外の成分（例えば、樹脂等）を更に含有する場合には、Ｚｒ化合物以外にも導電性を担保可能な成分を含有させることで享受できる効果（例えば、電着塗装と表面処理層２０との間の密着性の向上やスポット溶接性の向上、表面処理鋼板１としての耐食性等）を、十分に発現させることが好ましい。かかる観点から、本実施形態に係る表面処理層２０が、上記のようなスラグ形成能を有するＺｒ化合物以外の成分を更に含有する場合には、表面処理層２０におけるＺｒ含有量は、７０原子％以下であることが好ましく、４０原子％以下であることがより好ましい。
　なお後述するように、一実施形態に係る表面処理鋼板１の製造過程において、表面処理層２０は、表面処理剤を含む処理液が塗布された後、加熱乾燥を行うことによって形成され得る。かかる加熱乾燥によれば、処理液中の水などの成分の蒸発によってＺｒ含有量が増加し得る。したがって、加熱乾燥前の処理液中のＺｒ含有量は、１０原子％未満であってもよい。一実施形態において、加熱乾燥前の表面処理液中のＺｒ含有量は、３原子％以上とする。これにより、加熱乾燥後の表面処理層２０におけるＺｒ含有量が１０原子％以上となることを確保することができる。
　ここで、上記のような表面処理層２０のＺｒ含有量は、表面処理鋼板１の表面処理層２０が存在している任意の位置から、断面観察用のサンプルを切り出し、かかるサンプルを電子プローブマイクロアナライザ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｐｒｏｂｅ　Ｍｉｃｒｏ　Ａｎａｌｙｚｅｒ：ＥＰＭＡ）が設けられた走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）を用いて、観察することで、測定することが可能である。
　より詳細には、表面処理層２０が存在している任意の位置を、表面処理層２０の表面に対して垂直な方向（板厚方向）で適当な大きさに切断して、表面処理層２０の板厚方向断面を露出させる。次いで板厚方向断面が見えるように樹脂に埋め込みした状態で、その断面を研磨する。その後、ＳＥＭ－ＥＰＭＡを用いて、得られた研磨面の断面観察を行う。より詳細には、板厚方向断面（研磨面）の表面処理層２０について、ＥＰＭＡマッピング分析を、倍率５０００倍で実施すればよい（加速電圧：１５ｋＶ、ビーム径：１０ｎｍ、測定ピッチ：１ｎｍ）。なお、表面処理層２０と基材鋼板１０の境界はＳＥＭで明確に判断可能である。この際、検出対象元素としてＺｒを選択し、Ｚｒ元素の存在位置及び元素濃度のマッピング撮影を行い、得られる結果から、着目している視野におけるＺｒ含有量を算出することができる。このような測定を、得られた断面の任意の互いに１００ｎｍ以上離れた３箇所で実施し、各箇所で得られたＺｒ含有量の平均値を、表面処理層２０におけるＺｒ含有量とすればよい。
［表面処理層２０の平均厚みについて］
　上記のようなＺｒ化合物を含有する表面処理層２０の平均厚み（図１における厚みｄ）は、０．５～５．０μｍの範囲内である。表面処理層２０の平均厚みが０．５μｍ未満である場合には、表面処理層２０の厚みが薄すぎて、表面処理鋼板１としての耐食性を担保することができない。表面処理層２０の平均厚みを０．５μｍ以上とすることで、表面処理鋼板１に求められる耐食性を担保することができる。表面処理層２０の平均厚みは、好ましくは１．０μｍ以上であり、より好ましくは２．０μｍ以上である。
　一方、表面処理層２０の平均厚みが５．０μｍを超える場合には、表面処理層２０の厚みが厚すぎる結果、かかる表面処理鋼板１の溶接性が低下してしまう。表面処理層２０の平均厚みが５．０μｍ以下となることで、溶接性の低下を抑制しつつ、表面処理鋼板１に求められる耐食性を担保することができる。表面処理層２０の平均厚みは、好ましくは４．５μｍ以下であり、より好ましくは４．０μｍ以下である。
　ここで、表面処理層２０の平均厚みは、表面処理層２０の表面に対し垂直な角度で表面処理層２０を切断し、その切断面に対し垂直な方向（断面方向）から観察することで求めることができる。具体的には、表面処理層２０の切断面を断面方向から顕微鏡で観察することで測定することが可能である。切断面を断面方向から観察するための試料の作製方法としては、例えば、表面処理層２０が設けられた表面処理鋼板１の小片を樹脂に埋め込み、観察面となる切断面を研磨する方法、集束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ　Ｉｏｎ　Ｂｅａｍ　：ＦＩＢ）により加工する方法、ミクロトーム法など公知の方法を用いることができる。また、顕微鏡の種類としては、ＳＥＭを用いることができる。得られた試料の任意の複数の箇所（例えば、３箇所）について、上記のような方法により、顕微鏡に実装されている測長機能等を用いて、表面処理層２０の厚みを測定する。得られた複数の測定値を、測定箇所数で平均することで、表面処理層２０の平均厚みを求めることができる。
［Ｚｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグの形成能を有するＺｒ化合物の具体例］
　本実施形態に係る表面処理層２０に含有される、Ｚｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグの形成能を有するＺｒ化合物としては、例えば、Ｚｒ酸化物を除くＺｒ化合物を挙げることができる。ここで、Ｚｒ原子と酸素原子とからなるＺｒ酸化物は、アーク溶接が施された際に、ＭｎやＳｉとの間で導電性を示すスラグを形成しない。このため、Ｚｒ酸化物は、本実施形態に係るスラグ形成能を有するＺｒ化合物として、用いられることができない。
　Ｚｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグの形成能を有するＺｒ化合物としては、例えば、炭酸ジルコニウムアンモニウムを挙げることができる。炭酸ジルコニウムアンモニウムは、単独で表面処理層２０を構成することが可能である。炭酸ジルコニウムアンモニウムは、アーク溶接時に、鋼板や溶接ワイヤ由来のＭｎやＳｉと反応して、導電性を示すＺｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグを形成する。なお、Ｚｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグの形成能を有するＺｒ化合物はＺｒ酸化物でなければよく、炭酸ジルコニウムアンモニウムに限定されない。
　また、Ｚｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグの形成能を有するＺｒ化合物として、例えば、各種のＺｒキレート化合物を挙げることができる。ここで、本実施形態において、Ｚｒキレート化合物とは、種々の配位子がＺｒイオンを挟むような形で錯体を形成し、Ｚｒ原子と配位原子とを含む環が形成されている化合物を意味し、Ｚｒ酸化物（Ｚｒ原子と酸素原子とからなる化合物）とは異なる化合物である。
　本実施形態に係る表面処理層２０において、スラグ形成能を有するＺｒ化合物として、Ｚｒキレート化合物を用いることで、電着塗装が施された際の電着塗装の密着性を、より向上させることが可能となる。
　また、各種のＺｒキレート化合物の中でも、ジルコニウムラクテートアンモニウム塩、塩化ジルコニル化合物、ジルコニウムラクテート、ジルコニウムトリエタノールアミネート、ジルコニウムモノアセチルアセトネート、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ジルコニウムエチルアセトアセテートの少なくとも何れかを用いることで、電着塗装の密着性を更に向上させることが可能となる。なかでも、ジルコニウムラクテートアンモニウム塩、及び、塩化ジルコニル化合物は、水溶性を示す化合物であるため、例えば表面処理層２０の成分として各種の樹脂が用いられる場合に、樹脂中に良く分散するようになる。その結果、アーク溶接により生成されるスラグが微細化して、電着塗装の密着性を更に向上させる。
　また、Ｚｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグの形成能を有するＺｒ化合物として、例えば、各種のアルコキシドを挙げることができる。アルコキシドの一例として、ノルマルプロピルジルコネート、ノルマルブチルジルコネートなどが挙げられる。
　ここで、本実施形態に係る表面処理層２０において、上記のような各種のＺｒ化合物は、単独で用いられてもよいし、複数のＺｒ化合物を適宜組み合わせて用いられてもよい。
　なお、表面処理層２０中に含有されているＺｒ化合物を、表面処理鋼板や表面処理鋼板により形成されたアーク溶接接手から特定する場合には、以下のような方法を用いればよい。
　まず、表面処理鋼板１の表面処理層２０が存在している任意の位置を板厚方向に切断して断面観察用のサンプルを切り出す。次いで表面処理層２０のＺｒ含有量の測定方法と同様にしてサンプルの断面を研磨し、検出対象元素をＺｒ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、ＣとしたＥＰＭＡマッピング分析を、得られた断面の任意の数箇所（例えば、３箇所）で実施する。この際、倍率は５０００倍（加速電圧：１５ｋＶ）とする。得られた全てのＺｒについてのＥＰＭＡマップにおいて、元素Ｚｒの存在が確認できるか否かにより、Ｚｒ化合物の有無を確認することができる。その上で、得られた全てのＥＰＭＡマップにおいて、元素Ｚｒの存在は確認できるが、元素Ｚｒが粒子状に分布していない場合に、各種のＺｒキレート化合物が用いられていると判断することができる。なお「粒子状に分布」とは、上記倍率の観察結果において元素Ｚｒが目視可能に集合した粒子であって、およそ０．１μｍ以上の平均粒径を有する粒子が観察される場合を指す。また、Ｚｒの酸化物が用いられているかどうかについては、元素ＺｒのＥＰＭＡマップと元素ＯのＥＰＭＡマップを参照し、元素Ｚｒが確認できた位置に元素Ｏが存在しているか否かに基づき、判断することができる。
　なお、ＥＰＭＡマップにおいて元素Ｚｒが粒子状に分布していない場合であっても、ナノジルコニア（ナノオーダーの粒径を有するＺｒＯ２）が含有される場合がある。そのため、Ｚｒキレート化合物と、ナノジルコニアと、の判別のためには、上記のＥＰＭＡマッピング分析に加えて、Ｘ線光電子分光法（Ｘ－ｒａｙ　Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＸＰＳ）による測定を併用することが好ましい。かかるＸＰＳの測定結果において、ＺｒＯ２に由来するピーク以外のＺｒ系のピーク（例えば、Ｚｒ－Ｏ－Ｒ結合に由来するピーク（Ｒは、アルキル基を意味する。））が検出されるか否かに着目することで、Ｚｒキレート化合物とナノジルコニアとの判別が、より容易となる。
［Ｚｒ化合物以外の成分について］
　本実施形態に係る表面処理層２０は、上記のＺｒ化合物以外に、樹脂、導電顔料、防錆剤等といった各種の成分を含有していてもよい。
≪樹脂≫
　本実施形態に係る表面処理層２０は、上記のようなＺｒ化合物を保持するためのバインダー成分として、各種の樹脂を含有していてもよい。ここで、かかる樹脂としては、例えば、高分子ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂等を用いることが可能である。また、これら樹脂の変性樹脂等といったフィルム形成性樹脂成分を、ブチル化メラミン樹脂、メチル化メラミン樹脂、ブチルメチル混合メラミン樹脂、尿素樹脂、イソシアネート樹脂や、これら樹脂の混合系の架橋剤成分により架橋させたもの等を用いることも可能である。
　また、上記のような樹脂のなかでも、特に、エポキシ樹脂又はウレタン樹脂の少なくとも何れか一種であることが、より好ましい。エポキシ樹脂又はウレタン樹脂の少なくとも何れか一種を用いることで、電着塗装と表面処理層２０との間の密着性を、更に向上させることが可能となる。
≪導電顔料≫
　本実施形態に係る表面処理層２０は、上記のＺｒ化合物及び樹脂に加えて、更に、導電顔料を含有していてもよい。本実施形態に係る表面処理層２０が導電顔料を特定の含有量で含有することで、表面処理層２０が示す電気抵抗値をより好ましい状態とすることができる。これにより、アーク溶接により形成される溶接ビード部の耐食性をより向上させることができる。また、表面処理層２０中に導電顔料が存在することで、スポット溶接性も向上させることが可能となる。
　ここで、上記導電顔料の含有量は、表面処理層２０の固形分の全質量に対して、１０～４０質量％であることが好ましい。導電顔料の含有量を１０質量％以上とすることで、表面処理層２０が示す電気抵抗値を、より好ましい状態とすることが可能となり、スポット溶接性も向上させることができる。導電顔料の含有量は、より好ましくは１５質量％以上である。
　一方、導電顔料の含有量を４０質量％以下とすることで、表面処理層２０の耐食性の低下を抑制しながら、表面処理層２０が示す電気抵抗値を、より好ましい状態とするとともに、スポット溶接性を向上させることが可能となる。導電顔料の含有量は、より好ましくは３０質量％以下である。
　また、本実施形態に係る表面処理層２０において、導電顔料は粒子状のものであることが好ましく、かかる粒子状の導電顔料の平均粒径は、表面処理層２０の平均厚み（図１における厚みｄ）の０．２５～２．００倍であることが好ましい。
　粒子状の導電顔料の平均粒径が、表面処理層２０の平均厚みの０．２５倍以上となることで、表面処理層２０中に導電顔料をより均一に分散させることが可能となり、表面処理層２０が示す電気抵抗値を、表面処理層２０の全体にわたって均一なものとすることが可能となるとともに、スポット溶接性をより向上させることが可能となる。粒子状の導電顔料の平均粒径は、より好ましくは、表面処理層２０の平均厚みの０．３５倍以上であり、更に好ましくは、表面処理層２０の平均厚みの０．５０倍以上である。
　一方、粒子状の導電顔料の平均粒径が、表面処理層２０の平均厚みの２．００倍以下となることで、表面処理層２０と電着塗装との間の密着性の低下を防止しつつ、表面処理層２０中に導電顔料をより均一に分散させて、スポット溶接性をより向上させることが可能となる。粒子状の導電顔料の平均粒径は、より好ましくは、表面処理層２０の平均厚みの１．７０倍以下であり、更に好ましくは、表面処理層２０の平均厚みの１．５０倍以下である。
　ここで、上記のような導電顔料としては、例えば、ＴｉＮ、ＺｎＯ、ＶＢ２、ＳＵＳ粉、リン化鉄、カーボンブラック、Ｓｉ化合物を除く非酸化物セラミックス粒子、ＺｎやＺｎ－Ｍｇ、Ｆｅ合金などの金属粉等を挙げることができる。ここで、Ｓｉ化合物は、アーク溶接時に非導電性を示すＳｉ酸化物となり、アーク溶接継手の電着塗装性を低下させるため、非酸化物セラミックス粒子の中から除外している。
　導電顔料として、酸化チタンを除いたＴｉを含有する化合物を用いた場合には、上記のようなスラグ形成能を有するＺｒ化合物と同様に、アーク溶接時に鋼板や溶接ワイヤ由来のＭｎと反応して、導電性を示すＴｉ－Ｍｎ系スラグを形成することができる。そのため、導電顔料として、酸化チタンを除いたＴｉを含有する化合物を用いることで、溶接ビード部において、電着塗装をより成膜しやすくすることができ、溶接ビード部の耐食性をより向上させることが可能となる。
　なお、表面処理層２０に用いられている導電顔料の種類とその含有量、及び、平均粒径を、表面処理鋼板や表面処理鋼板により形成されたアーク溶接接手から特定する場合には、以下のようにすればよい。
　まず、着目する表面処理層２０の表面に対し垂直な角度で表面処理層２０を切断し、断面観察用のサンプルを採取する。
　導電顔料の種類及び平均粒径を特定するための試料については、取得した断面観察用のサンプルを樹脂に埋め込み、観察面となる切断面を研磨する。その上で、得られた観察面をＳＥＭにより観察して、反射電子組成像（ＢＳＥ（Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｅｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ）　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ　ｉｍａｇｅ）を取得する。ここで、観察視野の大きさは２５μｍ×２０μｍとし、倍率は５０００倍とすればよい。観察視野中に存在する粒子から数個（例えば、５個）を任意に選び出し、それぞれの粒子の円相当直径を求め、その平均値を平均粒子径とすればよい。また、観察視野中に存在する粒子が導電顔料であるか否か、及び、用いられている導電顔料の種類については、着目する粒子の元素分析を行うことで、容易に判断することができる。
　また、導電顔料の含有量については、表面処理層２０を厚み方向に切断したときの断面をＳＥＭにより観察して各粒子を識別した上で、断面あたりの個数を数え、表面処理層２０の体積当たりの個数に換算した上で算出することができる。このとき、必要に応じてＥＤＸ分光装置等を用いて各粒子を識別することができる。その場合の観察視野の大きさは２５μｍ×２０μｍとし、倍率は５０００倍とする。視野数は３以上とし、各視野における粒子の個数を視野数で割った数を、視野における平均個数とすればよい。
　導電顔料が複数種含まれている場合には、表面処理層２０形成用の表面処理剤に含まれる導電顔料の量と、基材鋼板１０への表面処理剤の付着量とから、表面処理層２０中の各粒子量を算出することも可能である。塗装前の表面処理剤における各種導電顔料の仕込み量が判明していれば、仕込み量と母材鋼板への塗料付着量から皮膜中の各粒子量を算出可能である。また、各種導電顔料の仕込み量が不明である場合には、上述の方法で表面処理層の平均厚みを算出したのち、平面視で例えば２０ｍｍ×２０ｍｍの範囲の表面処理層を融解する。この融解方法は、導電粒子を融解しないものであれば、その方法は特定されない。これにより、２０ｍｍ×２０ｍｍの面積と表面処理層の平均厚み分の体積の表面処理層が融解される。なお、表面処理層を融解する方法としては、例えば、有機溶媒を用いたものが挙げられる。次いで、例えばＭａｌｖｅｒｎ社製の粒子画像解析装置Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉ　Ｇ３（「ＭＯＲＰＨＯＬＯＧＩ」は登録商標）等の装置を用いて、適切な濃度に希釈した表面処理剤中の粒子を画像解析にて個々に識別して数えることで、算出した体積分の表面処理層体積中における各粒子量を算出する。次いで、各粒子数と上述した算出体積より、表面処理層中の各粒子数を算出することが可能である。この手法は、基材鋼板１０に付着した表面処理層２０を溶解して粒子の個数を数える場合にも、用いることができる。
≪防錆剤≫
　本実施形態に係る表面処理層２０は、上記のＺｒ化合物及び樹脂に加えて、更に、防錆剤を含有していてもよい。表面処理層２０が防錆剤を含有することで、表面処理鋼板１としての耐食性をより向上させることが可能となる。
　このような防錆剤として、例えば、Ｓｉ化合物を除く防錆剤を用いることが好ましい。防錆剤としてＳｉ化合物を用いた場合には、アーク溶接時にＳｉ化合物が非導電性を示すＳｉ酸化物となり、アーク溶接継手の電着塗装性を低下させるため、好ましくない。
　ここで、上記防錆剤の含有量は、表面処理層２０の固形分の全質量に対して、１０～３０質量％であることが好ましい。防錆剤の含有量を１０質量％以上とすることで、表面処理鋼板１としての耐食性を、より向上させることが可能となる。防錆剤の含有量は、より好ましくは１５質量％以上である。
　一方、防錆剤の含有量を３０質量％以下とすることで、表面処理層２０の密着性の低下を抑制しながら、表面処理鋼板１としての耐食性をより向上させることが可能となる。防錆剤の含有量は、より好ましくは２５質量％以下である。
　ここで、Ｓｉ化合物以外の防錆剤としては、例えば、トリポリリン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、リン酸鉄、リン酸アルミニウム、リン酸マグネシウム、酸化マグネシウム、バナジン酸カルシウム、モリブデン酸カルシウム、モリブデン酸アルミニウム、モリブデン酸バリウム、オルトリン酸、ピロリン酸、メタリン酸、次リン酸、亜リン酸、次亜リン酸及びこれらの塩等を挙げることができる。これらの防錆剤は粒子として存在する場合も、イオンの形で存在する場合いずれもある。どのような状態であるかは、表面処理層に含まれる樹脂の種類によって決定される。
　なお、表面処理層２０に用いられている防錆剤の種類とその含有量を表面処理鋼板やアーク溶接接手の状態から特定する場合には、以下のようにすればよい。すなわち、表面処理層２０に含まれる樹脂が溶剤系の樹脂であった場合には、上記導電顔料と同様にして、防錆剤の種類及び含有量を、表面処理鋼板や溶接接手の状態から測定することができる。また、表面処理層２０に含まれる樹脂が水系の樹脂である場合には、上述の導電顔料が複数種含まれている場合と同様に表面処理層２０を溶解させたうえで、得られた溶解液を誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）発光分光分析に供することで、防錆剤の種類と含有量を測定することができる。
　また、本実施形態に係る表面処理層２０は、上記のようなＺｒ化合物及び樹脂に加えて、導電顔料と防錆剤の双方を更に含有していてもよい。
　更に、本実施形態に係る表面処理層２０は、上記のような導電顔料及び防錆剤以外に、必要に応じて、体質顔料、着色顔料、着色剤、粘度調整剤、レベリング剤、消泡剤、紫外線吸収剤等の添加剤を含有してもよい。
　以上、図１を参照しながら、本実施形態に係る表面処理層２０について、詳細に説明した。
　なお、本実施形態に係る表面処理鋼板１において、基材鋼板１０と表面処理層２０との間の密着性を更に向上させるために、各種の化成処理剤を用いた化成処理層（図示せず。）を設けてもよい。
（アーク溶接継手について）
　次に、図２を参照しながら、本実施形態に係る表面処理鋼板１を素材として用いたアーク溶接継手１００の全体的な構成について説明する。なお、以下では、便宜的に、図２に示したような座標系を用いて、適宜説明を行うものとする。
　図２は、表面処理鋼板１Ａの一部と、表面処理鋼板１Ｂの一部と、を重ね合わせた上で、アーク溶接により重ね隅肉溶接することで得られたアーク溶接継手１００の全体的な構成を、模式的に示したものである。図２では、溶接ビード部の延伸方向に対して垂直なアーク溶接継手１００の断面を、模式的に示している。図２に模式的に示したように、本実施形態に係るアーク溶接継手１００は、表面処理鋼板１Ａ、１Ｂと、溶接ビード部１１０と、スラグ１２０と、電着塗装１３０と、を有している。
　ここで、アーク溶接継手１００を構成する表面処理鋼板１Ａ、１Ｂは、先だって説明したような表面処理層２０を有する表面処理鋼板１が用いられるため、以下では詳細な説明は省略する。
　なお、アーク溶接継手１００を構成する表面処理鋼板１Ａ、１Ｂにおける表面処理層２０の諸特性（例えば、成分や厚み等）を、アーク溶接継手１００の状態から特定するために、表面処理層２０についての試料を採取する場合には、アーク溶接継手１００における止端部（ＪＩＳ　Ｚ３００１：２０１８で規定される「止端」、図２における点Ｔの位置）の外縁から、溶接ビード部１１０から離れる方向に２０ｍｍ以上離隔した部位より、試料を取得することとする。
＜溶接ビード部１１０について＞
　溶接ビード部１１０は、アーク溶接によって形成される部位であり、溶接の際に必要に応じて用いられる溶接ワイヤと、表面処理鋼板１Ａ、１Ｂとの間で、構成元素の相互拡散が生じる。図２では、溶接ビード部１１０と、表面処理鋼板１Ａ、１Ｂと、の接合界面は、図示の便宜上、滑らかな曲線や直線として示されているが、実際の接合界面は、溶接中の溶融金属がアークプラズマ等によって揺動することにより、複雑な曲面となっている。また、かかる溶接ビード部１１０は、図中のＹ軸方向に沿って延伸しており、かかる溶接ビード部１１０によって、表面処理鋼板１Ａと表面処理鋼板１Ｂとが接合されている。
　ここで、着目するアーク溶接継手１００における溶接ビード部１１０に該当する部位を特定する場合、エッチング液を用いたエッチング処理により、容易に可視化することができる。例えば、エッチング液としては、ナイタール（配合：エタノール９５％、硫酸５％）や、水２４００ｃｃに対し、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム６０ｇとピクリン酸３６ｇとエタノール６０ｃｃと家庭用洗剤液（例えば、食器用洗剤等の一般的なもの）６０ｃｃとを混合したエッチング液等を用いることが可能である。
＜スラグ１２０について＞
　スラグ１２０は、アーク溶接によって形成される部位であり、表面処理鋼板１と、溶接の際に必要に応じて用いられる溶接ワイヤと、アーク溶接時に用いられるシールドガス中の酸素源と、が反応することで生成する。このスラグ１２０は、溶接ビード部１１０の表面の少なくとも一部に存在している。
　本実施形態に係るアーク溶接継手１００におけるスラグ１２０は、継手の素材である表面処理鋼板１の表面処理層２０が、Ｚｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグのスラグ形成能を有するＺｒ化合物を含有することに起因して、導電性を示すＺｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグを含有している。これにより、本実施形態に係るアーク溶接継手１００の溶接ビード部１１０においては、溶接ビード部１１０の近傍においても、後述する電着塗装１３０を成膜することが可能となり、耐食性を向上させることができる。
　なお、本実施形態に係るスラグ１２０は、上記のＺｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグ以外に、Ｓｉ系スラグ、Ｓｉ－Ｍｎ系スラグ、Ｍｎ系スラグ、Ｔｉ－Ｍｎ系スラグ等や不純物を含有しうる。
　ここで、本実施形態に係るアーク溶接継手１００において、上記のようなスラグ１２０が存在する位置は、以下のようにして特定することができる。
　まず、アーク溶接継手１００の表面に存在する電着塗装１３０は、事前に塗膜剥離剤（例えば、三彩化工株式会社製ネオリバー等）により剥離しておき、溶接ビード部１１０及びスラグ１２０が表面に露出した状態としておく。スラグ１２０が存在している位置は、溶接ビード部１１０及びスラグ１２０が存在している表面をＳＥＭにより観察した際に、反射電子組成像に着目することで判別可能である。より詳細には、溶接ビード部１１０の周辺を、大きさ２ｍｍ×２ｍｍの視野となるように倍率５０倍で観察することで、スラグ１２０の存在している位置を容易に特定することができる。
　また、スラグ１２０を構成するスラグの種類を特定するには、スラグ１２０が存在している溶接ビード部１１０の部位から、断面観察用のサンプルを切り出し、かかるサンプルをＳＥＭ－ＥＰＭＡを用いて観察し、ＥＰＭＡマッピング分析を実施すればよい。より詳細には、スラグ１２０が存在している溶接ビード部１１０の任意の位置を適当な大きさに切断して、板厚方向断面が見えるように樹脂に埋め込みし、断面を研磨する。その後、ＳＥＭ－ＥＰＭＡを用いて、得られた研磨面の断面観察を行う。より詳細には、得られた断面について、ＥＰＭＡマッピング分析を、倍率１０００倍で実施すればよい（加速電圧：１５ｋＶ）。この際、検出対象元素としてＺｒ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｏ、Ｔｉを選択し、これら元素の存在位置及び元素濃度のマッピング撮影を行い、得られる結果から、スラグの種類を特定することができる。
＜電着塗装１３０について＞
　電着塗装１３０は、アーク溶接継手１００の耐食性を向上させるために、表面処理鋼板１Ａ、１Ｂ、溶接ビード部１１０及びスラグ１２０を被覆するように設けられる。
　ここで、本実施形態に係るアーク溶接継手１００においては、継手の素材としての表面処理鋼板１が、上記のようなスラグ形成能を有するＺｒ化合物を含有する表面処理層２０を有していることで、以下のような状態が実現されている。すなわち、本実施形態に係るアーク溶接継手１００では、表面処理層２０がアーク溶接により消失せずに残存している部位（以下、アーク溶接継手の「平坦部」と称する。）と、溶接ビード部１１０と、において、電気抵抗値に関する以下の式（１０１）のような関係が成立している。ここで、以下の式（１０１）において、アーク溶接継手１００の平坦部の電気抵抗値の平均値をＲｓ［単位：Ω］と表記し、溶接ビード部１１０の電気抵抗値の平均値をＲｂ［単位：Ω］と表記している。
 
　１．５　≦　（Ｒｓ／Ｒｂ）　≦　４．０　・・・式（１０１）
 
　このような関係が成立していることで、本実施形態に係るアーク溶接継手１００では、溶接ビード部１１０の表面に形成されている電着塗装１３０Ｂの平均厚みが、平坦部の表面に形成される電着塗装１３０Ａの平均厚みよりも厚くなり、以下の式（１０３）に示すような関係が成立している。ここで、以下の式（１０３）において、平坦部の表面に形成されている電着塗装１３０Ａの平均厚みをｔｓ［単位：μｍ］と表記し、溶接ビード部１１０の表面に形成されている電着塗装１３０Ｂの平均厚みをｔｂ［単位：μｍ］と表記している。
 
　　ｔｂ／ｔｓ≧１．２　・・・式（１０３）
 
　本実施形態に係るアーク溶接継手１００において、上記式（１０３）に示すような関係が成立していることで、本実施形態に係るアーク溶接継手１００の溶接ビード部１１０は、より優れた耐食性を示すようになる。
　ここで、上記（ｔｂ／ｔｓ）の値は、より好ましくは１．３以上であり、更に好ましくは１．５以上である。
　一方、上記（ｔｂ／ｔｓ）の値の上限は、特に規定するものではなく、大きければ大きいほど好ましいが、実質的には２．０程度が上限となる。
　ここで、上記のような平坦部及び溶接ビード部の電気抵抗値については、各部位に属する任意の複数の位置（例えば、３箇所）を、それぞれ市販の抵抗計を用いて測定し、得られた結果を測定箇所数で平均することで、算出することができる。
　平坦部の表面に形成された電着塗装１３０Ａの平均厚みｔｓは、溶接ビード部１１０の止端（ＪＩＳ　Ｚ３００１：２０１８で規定される「止端」、図２における点Ｔの位置）を起点として溶接ビード部１１０から離れる方向に２０ｍｍ以上離隔した任意の位置から、断面観察用サンプルを採取し、表面処理層２０の平均厚みの測定方法と同様にして、測定を実施すればよい。
　また、溶接ビード部１１０の表面に形成された電着塗装１３０Ｂの平均厚みｔｂについては、溶接ビード部１１０に対して垂直な方向に溶接ビード部１１０を切断し、断面観察用サンプルを採取する。ここで、「溶接ビード部１１０に対して垂直な方向に切断」とは、溶接ビード部１１０の表面の切断開始位置における溶接ビード部１１０の接線に対して垂直となる方向に、溶接ビード部１１０を切断することを意味する。このようにして得られた断面観察用サンプルについて、表面処理層２０の平均厚みの測定方法と同様にして、測定を実施すればよい。
　なお、本実施形態に係るアーク溶接継手１００において、電着塗装１３０の詳細については特に限定されるものではなく、公知の各種の電着塗料を用いることが可能である。
　以上、図２を参照しながら、本実施形態に係るアーク溶接継手１００について、詳細に説明した。
（表面処理鋼板の製造方法について）
　以下では、本実施形態に係る表面処理鋼板１の製造方法の一例を、簡単に説明する。
　まず、基材となる鋼板に対して、アルカリ脱脂処理、水洗処理、酸洗処理等をはじめとする各種の前処理を施して、清浄な鋼板表面とする。その後、かかる鋼板の表面に、必要に応じて、各種のめっき処理を施してもよい。このようにすることで、本実施形態に係る表面処理鋼板１の基材鋼板１０を得ることができる。
　かかる基材鋼板１０に対して、必要に応じて、化成処理層を形成するための、公知の各種の化成処理を実施する。例えば、所望の成分を含有する化成処理剤を準備し、基材鋼板１０の表面に化成処理剤を塗布すればよい。ここで、上記のような化成処理剤の塗布は、一般に公知の塗布方法、例えば、ロールコート、カーテンフローコート、エアースプレー、エアーレススプレー、浸漬、バーコート、刷毛塗りなどで行うことができる。
　例えば以上のようにして形成した基材鋼板１０（又は、化成処理層）の表面に対して、表面処理層２０を形成するための表面処理剤を塗布し、加熱乾燥することで、表面処理層２０を形成する。ここで、かかる表面処理剤は、溶媒中に、上記のようなＺｒ化合物（より好ましくは、上記のようなＺｒ化合物と造膜成分としての樹脂、必要に応じて、更に、導電顔料や防錆剤等の各種の添加剤）を含有させることで準備する。準備した表面処理剤の塗布は、上記と同様に、一般に公知の塗布方法、例えば、ロールコート、カーテンフローコート、エアースプレー、エアーレススプレー、浸漬、バーコート、刷毛塗りなどで行うことができる。
　その後、熱風、近赤外線、遠赤外線、誘導加熱やこれらの複合による加熱法など、任意の方法で、塗布液を加熱乾燥すればよい。これにより、本実施形態に係る表面処理層２０を形成することができる。
　以上、本実施形態に係る表面処理鋼板１の製造方法について、簡単に説明した。
（アーク溶接継手の製造方法について）
　本実施形態に係る溶接継手は、上記のようにして製造した表面処理鋼板を素材としたうえで、かかる表面処理鋼板をアーク溶接継手に求める形状となるように配置し、表面処理鋼板を互いに溶接することで製造される。ここで、表面処理鋼板の溶接には、例えば以下に示すような条件を満足するアーク溶接法が用いられる。
　　溶接電流：１４０Ａ、溶接電圧：１１．４Ｖ、溶接速度：８０ｃｍ／分
　　溶接ガス：２０％ＣＯ２＋Ａｒ、ガス流量：２０Ｌ／分
　　溶接ワイヤ：軟鋼用ワイヤ（日鉄溶接工業株式会社製ＹＭ－２４Ｔ、φ１．２ｍｍ
　　（Ｃ：０．０７質量％、Ｓｉ：０．６１質量％、Ｍｎ：１．２１質量％、Ｐ：０．００８質量％、Ｓ：０．００５質量％）
　　溶接トーチの傾斜角：４５°
　また、アーク溶接後の継手の全体に対して、公知の各種の電着塗料を用いて、電着塗装が実施される。これにより、アーク溶接継手の全体にわたって、電着塗装が形成されることとなる。ここで、用いる電着塗料の種類や、乾燥条件等については、特に限定されるものではない。
　以上、本実施形態に係るアーク溶接継手の製造方法の一例について、説明した。
　以下では、実施例及び比較例を示しながら、本実施形態に係る表面処理鋼板及びアーク溶接継手について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本実施形態に係る表面処理鋼板及びアーク溶接継手の一例に過ぎず、本発明に係る表面処理鋼板及びアーク溶接継手が下記の例に限定されるものではない。
（試験例）
＜１．サンプル作製＞
［表面処理鋼板の作製］
　原板として、厚みが１．６ｍｍである引張強度７８０ＭＰａ級、９８０ＭＰａ級、１１８０ＭＰａ級の冷延鋼板（いずれも日本製鉄株式会社製）を用いた。また、以下の表１に示した成分をそれぞれ含有する表面処理液を準備し、乾燥後の表面処理層の平均厚みが以下の表１に示した値となるようにバーコーターで塗布した。熱風炉中において、鋼板表面到達温度が１４０℃となる条件で焼き付けた後、室温まで空冷した。以上のようにして、表面処理鋼板のサンプルを、各水準について複数作製した。
　ここで、造膜成分としての樹脂としては、エポキシ樹脂（株式会社ＡＤＥＫＡ製ＥＭシリーズ）、ウレタン樹脂（株式会社ＡＤＥＫＡ製ＨＵＸシリーズ）を用いた。また、Ｚｒ化合物としては、炭酸ジルコニウムアンモニウム、ジルコニウムアルコキシド、ジルコニウムモノアセチルアセトネート、ジルコニウムラクテートアンモニウム塩、酸化ジルコニウム、塩化ジルコニル化合物、ジルコニウムラクテート、ジルコニウムトリエタノールアミネート、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ジルコニウムエチルアセトアセテート（いずれも一般試薬）を用いた。
　また、防錆剤としては、バナジン酸カルシウム、トリポリリン酸アルミニウム（いずれも一般試薬）を用い、導電顔料としては、以下の表１に示した平均粒径を有するＺｎＯ、ＴｉＮ（いずれも一般試薬）を用いた。
 
 
［アーク溶接］
　各水準の表面処理鋼板から、上板用に５０ｍｍ×１５０ｍｍ、下板用に３０ｍｍ×１５０ｍｍの大きさの試験片を切り出し、これら２つの試験片を長手方向にラップ幅１０ｍｍで重ね合わせ、重ね隅肉アーク溶接を実施した。用いた溶接ワイヤと、アーク溶接の条件は、以下の通りである。
　　軟鋼用ワイヤ（日鉄溶接工業製、ＹＭ－２４Ｔ）
　　シールドガス：Ａｒ＋２０％ＣＯ２、
　　溶接電流１４０Ａ、溶接電圧１１．４Ｖ、溶接速度８０ｃｍ／ｍｉｎ
［電着塗装］
　上記のようにして得られた各アーク溶接サンプルについて、日本パーカライジング株式会社製のアルカリ脱脂液を用い、４０℃で２分間浸漬脱脂した。その後、日本ペイント株式会社製の表面調整処理剤を用いて、表面調整を２５℃で１５秒実施した。更に、日本ペイント株式会社製のリン酸亜鉛処理液を用いて、リン酸亜鉛処理を実施した。化成処理液の温度は３５℃とし、アーク溶接サンプルを化成処理液に１２０秒間浸漬後、水洗・乾燥を行った。その後、日本ペイント製のカチオン型電着塗料を用い、３５℃、３０秒で電圧１８０Ｖまで上昇させ、１５０秒間通電して電着塗装した。この際、焼付温度１７０℃で２５分間焼き付けを実施した。
　以上のようにして、アーク溶接継手のサンプルを、各水準について複数作製した。
＜２．評価方法＞
　以上のようにして得られた各アーク溶接継手について、先だって説明した方法により、溶接ビード部におけるスラグの成分を特定し、電着塗装の平均膜厚比ｔｂ／ｔｓを測定した。得られた結果は、上記表１にまとめて示した。
　また、得られた各アーク溶接継手について、溶接ビード部の塗装後耐食性、平坦部の塗膜密着性、平坦部の塗装後耐食性、スポット溶接性の観点から評価を行った。各評価方法は、以下の通りである。得られた結果は、以下の表２にまとめて示した。
［溶接ビード部の塗装後耐食性］
　電着塗装後の各アーク溶接継手について、試験片の端面と溶接ビード部の両端をシールしたうえで、耐食性評価を行った。
　耐食性は、ＪＡＳＯ　Ｍ６０９－９１試験により評価した。具体的には、塩水噴霧（５％ＮａＣｌ）を３５℃で２時間、乾燥（湿度２５％）を６０℃で４時間、湿潤（湿度９５％）を５０℃で２時間を１サイクルとして、１２０サイクル後の赤錆発生状況を評価した。以下に示す評価基準で、評価を行い、評点２以上を合格とした。
［評価基準］
　　評点５：赤錆面積率が３０％以下
　　評点４：赤錆面積率が３０％超４０％以下
　　評点３：赤錆面積率が４０％超５０％以下
　　評点２：赤錆面積率が５０％超７０％以下
　　評点１：赤錆面積率が７０％超
［平坦部の塗膜密着性］
　電着塗装後の各アーク溶接継手について、平坦部（溶接ビード部の止端から２０ｍｍ以上離れた部分）を切り出し、平坦部の塗装後耐食性の評価を行った。より詳細には、切り出した試験片の端面をシールし、５０℃の５％ＮａＣｌ水溶液に、５００時間浸漬した。浸漬後、試験面６０ｍｍ×１２０ｍｍ（面積Ａ＝７２００ｍｍ２）の領域前面にポリエステルテープを貼り付け、その後、テープを引きはがした。テープの引きはがしにより剥離した塗膜の面積Ｂを求め、以下の式（＊）に基づいて塗膜剥離率（％）を求めた。
　　塗膜剥離率（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００　…式（＊）
［平坦部の塗装後耐食性］
　電着塗装後の各アーク溶接継手について、平坦部（溶接ビード部の止端から２０ｍｍ以上離れた部分）において、塗装後耐食性の評価を行った。
　耐食性は、ＪＡＳＯ　Ｍ６０９－９１試験により評価した。具体的には、溶接ビード止端から２０ｍｍ以上離れた位置で、電着塗装にカッターでクロスカットを入れ、腐食試験１２０サイクル後のクロスカットからの塗膜膨れ幅（単位：ｍｍ、片側の最大３点平均値）で評価した。
［スポット溶接性］
　アーク溶接前、かつ、電着塗装前の表面処理鋼板を、３０×５０ｍｍの大きさに剪断し、スポット溶接適正電流範囲（上限電流－下限電流）を測定した。測定条件は、以下に示す通りである。下限電流は、ナゲット径４×（板厚）０．５となったとき、具体的にはナゲット径５．１ｍｍとなる電流値とし、上限電流は、散り発生電流とした。
〈測定条件〉
・電流：直流
・電極：クロム銅製、ＤＲ（先端６ｍｍφが４０Ｒ）
・加圧：４００ｋｇｆ（１ｋｇｆは、約９．８Ｎである。）
・通電時間：２４０ｍｓｅｃ
 
 
 
　上記表２から明らかなように、本発明の実施例に該当する水準では、優れた溶接ビード部の塗装後耐食性を示した一方で、本発明の比較例に該当する水準では、溶接ビード部の塗装後耐食性が不十分であった。
　例えば、Ｎｏ．２の比較例は、Ｚｒ化合物を含有していなかったため、十分な耐食性を得ることができなかった。Ｎｏ．１２の比較例は、表面処理層の平均厚みが本発明の範囲よりも薄かったため、十分な耐食性を得ることができなかった。Ｎｏ．１４の比較例は、表面処理層の平均厚みが本発明の範囲よりも厚かったため、溶接性が低下した結果、アーク溶接時のスパッタが増加して、十分な耐食性を得ることができなかった。Ｎｏ．１９の比較例は、表面処理層中に酸化ジルコニウムを含有していたために、アーク溶接時に導電性を示すスラグが形成されなかった結果、電着塗装の不良が多く、十分な耐食性を得ることができなかった。Ｎｏ．２０の比較例は、Ｚｒ化合物を含有していたものの含有量が不十分であったため、導電性を示すスラグの形成が不十分となり、電着塗装の不良が多く、十分な耐食性を得ることができなかった。Ｎｏ．２１とＮｏ．２２の実施例は、Ｚｒ化合物の含有量が異なり、Ｚｒ化合物を２０原子％以上含むＮｏ．２２の実施例はＮｏ．２１の実施例よりも耐食性が顕著に優れた。Ｎｏ．２３～Ｎｏ．２７の実施例は、Ｚｒ化合物として各種のＺｒキレート化合物を用いたところ、電着塗装の密着性を更に向上させることが可能となり、好ましい塗装後耐食性が得られた。特に、水系のＺｒキレート化合物である塩化ジルコニル化合物及びジルコニウムラクテートを用いたＮｏ．２３及びＮｏ．２４では、Ｚｒキレート化合物が樹脂中に良く分散することでスラグが微細化した結果、塗装後耐食性がより優れた。Ｎｏ．２４及びＮｏ．２７の実施例は、平均粒径の平均厚みに対する比が好ましい範囲内であったため、スポット溶接性を向上させながら、表面処理層と電着塗装との間の密着性の低下を防止することができ、好ましい塗装後耐食性が得られた。Ｎｏ．２６の実施例は、平均粒径の平均厚みに対する比がより好ましい範囲内であったため、スポット溶接性を向上させながら、表面処理層２０と電着塗装との間の密着性の低下をより防止することができ、好ましい塗装後耐食性が得られた。Ｎｏ．２５の実施例は、平均粒径の平均厚みに対する比が最も好ましい範囲内であったため、スポット溶接性を向上させながら、表面処理層２０と電着塗装との間の密着性の低下をさらにより防止することができ、より好ましい塗装後耐食性が得られた。
　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
　今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではない。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲、後述するような本発明の技術的範囲に属する構成及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。例えば、上記実施形態の構成要件は、その効果を損なわない範囲内で、任意に組み合わせることが可能である。また、当該任意の組み合せからは、組み合わせにかかるそれぞれの構成要件についての作用及び効果が当然に得られるとともに、本明細書の記載から当業者には明らかな他の作用及び他の効果が得られる。
　また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的又は例示的なものであって、限定的ではない。つまり、本発明に係る技術は、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
　なお、以下のような構成も、本発明の技術的範囲に属する。
（１）
　基材となる鋼板と、
　前記鋼板の少なくとも一部に位置する表面処理層と、
を有しており、
　前記表面処理層は、元素Ｍｎ、Ｓｉとの間でＺｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグを形成するスラグ形成能を有したＺｒ化合物を含有しており、
　前記表面処理層におけるＺｒ含有量は、１０～１００原子％であり、
　前記表面処理層の平均厚みは、０．５～５．０μｍである、表面処理鋼板。
（２）
　前記表面処理層は、前記スラグ形成能を有したＺｒ化合物と、樹脂と、を含有し、
　前記樹脂は、エポキシ樹脂又はウレタン樹脂の少なくとも何れか一種である、（１）に記載の表面処理鋼板。
（３）
　前記表面処理層は、前記スラグ形成能を有したＺｒ化合物と、樹脂と、Ｓｉ化合物を除く防錆剤と、を含有し、
　前記防錆剤の含有量は、１０～３０質量％である、（１）又は（２）に記載の表面処理鋼板。
（４）
　前記表面処理層は、前記スラグ形成能を有したＺｒ化合物と、樹脂と、導電顔料と、を含有し、
　前記導電顔料の含有量は、１０～４０質量％である、（１）～（３）の何れか１つに記載の表面処理鋼板。
（５）
　前記スラグ形成能を有したＺｒ化合物として、Ｚｒ酸化物を除くＺｒ化合物を含有する、（１）～（４）の何れか１つに記載の表面処理鋼板。
（６）
　前記スラグ形成能を有したＺｒ化合物として、Ｚｒキレート化合物を含有する、（１）～（５）の何れか１つに記載の表面処理鋼板。
（７）
　前記Ｚｒキレート化合物は、ジルコニウムラクテートアンモニウム塩、塩化ジルコニル化合物、ジルコニウムラクテート、ジルコニウムトリエタノールアミネート、ジルコニウムモノアセチルアセトネート、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ジルコニウムエチルアセトアセテートの少なくとも何れかである、（６）に記載の表面処理鋼板。
（８）
　前記導電顔料の平均粒径は、前記表面処理層の平均厚みの０．２５～２．００倍である、（４）に記載の表面処理鋼板。
（９）
　前記導電顔料は、ＴｉＮである、（８）又は（９）に記載の表面処理鋼板。
（１０）
　前記表面処理層におけるＺｒ含有量は、２０原子％以上である、（１）～（９）の何れか１つに記載の表面処理鋼板。
（１１）
　少なくとも２つの表面処理鋼板がアーク溶接されたアーク溶接継手であって、
　前記表面処理鋼板と、
　前記アーク溶接により形成される溶接ビード部と、
　前記溶接ビード部の表面の少なくとも一部に存在するスラグと、
　前記表面処理鋼板、前記溶接ビード部及び前記スラグを被覆する電着塗装と、
を有しており、
　前記表面処理鋼板は、
　基材となる鋼板と、
　前記鋼板の少なくとも一部に位置する表面処理層と、
を有しており、
　前記表面処理層は、元素Ｍｎ、Ｓｉとの間でＺｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグを形成するスラグ形成能を有したＺｒ化合物を含有しており、
　前記表面処理層におけるＺｒ含有量は、１０～１００原子％であり、
　前記表面処理層の平均厚みは、０．５～５．０μｍであり、
　前記スラグは、Ｚｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグを少なくとも含有し、
　前記アーク溶接継手の平坦部における前記表面処理鋼板の表面に位置する前記電着塗装の平均膜厚をｔｓと表記し、前記溶接ビード部の表面に位置する前記電着塗装の平均膜厚をｔｂと表記したときに、以下の式（１）で表される関係を満足する、アーク溶接継手。
　　ｔｂ／ｔｓ≧１．２　・・・式（１）
　　　１　　表面処理鋼板
　　１０　　基材鋼板
　　２０　　表面処理層
　１００　　アーク溶接継手
　１１０　　溶接ビード部
　１２０　　スラグ
　１３０　　電着塗装
 

Claims (11)

  1. 　基材となる鋼板と、
    　前記鋼板の少なくとも一部に位置する表面処理層と、
    を有しており、
    　前記表面処理層は、元素Ｍｎ、Ｓｉとの間でＺｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグを形成するスラグ形成能を有したＺｒ化合物を含有しており、
    　前記表面処理層におけるＺｒ含有量は、１０～１００原子％であり、
    　前記表面処理層の平均厚みは、０．５～５．０μｍである、表面処理鋼板。
  2. 　前記表面処理層は、前記スラグ形成能を有したＺｒ化合物と、樹脂と、を含有し、
    　前記樹脂は、エポキシ樹脂又はウレタン樹脂の少なくとも何れか一種である、請求項１に記載の表面処理鋼板。
  3. 　前記表面処理層は、前記スラグ形成能を有したＺｒ化合物と、樹脂と、Ｓｉ化合物を除く防錆剤と、を含有し、
    　前記防錆剤の含有量は、１０～３０質量％である、請求項１に記載の表面処理鋼板。
  4. 　前記表面処理層は、前記スラグ形成能を有したＺｒ化合物と、樹脂と、導電顔料と、を含有し、
    　前記導電顔料の含有量は、１０～４０質量％である、請求項２又は３に記載の表面処理鋼板。
  5. 　前記スラグ形成能を有したＺｒ化合物として、Ｚｒ酸化物を除くＺｒ化合物を含有する、請求項１に記載の表面処理鋼板。
  6. 　前記スラグ形成能を有したＺｒ化合物として、Ｚｒキレート化合物を含有する、請求項５に記載の表面処理鋼板。
  7. 　前記Ｚｒキレート化合物は、ジルコニウムラクテートアンモニウム塩、塩化ジルコニル化合物、ジルコニウムラクテート、ジルコニウムトリエタノールアミネート、ジルコニウムモノアセチルアセトネート、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ジルコニウムエチルアセトアセテートの少なくとも何れかである、請求項６に記載の表面処理鋼板。
  8. 　前記導電顔料の平均粒径は、前記表面処理層の平均厚みの０．２５～２．００倍である、請求項４に記載の表面処理鋼板。
  9. 　前記導電顔料は、ＴｉＮである、請求項４に記載の表面処理鋼板。
  10. 　前記表面処理層におけるＺｒ含有量は、２０原子％以上である、請求項１に記載の表面処理鋼板。
  11. 　少なくとも２つの表面処理鋼板がアーク溶接されたアーク溶接継手であって、
    　前記表面処理鋼板と、
    　前記アーク溶接により形成される溶接ビード部と、
    　前記溶接ビード部の表面の少なくとも一部に存在するスラグと、
    　前記表面処理鋼板、前記溶接ビード部及び前記スラグを被覆する電着塗装と、
    を有しており、
    　前記表面処理鋼板は、
    　基材となる鋼板と、
    　前記鋼板の少なくとも一部に位置する表面処理層と、
    を有しており、
    　前記表面処理層は、元素Ｍｎ、Ｓｉとの間でＺｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグを形成するスラグ形成能を有したＺｒ化合物を含有しており、
    　前記表面処理層におけるＺｒ含有量は、１０～１００原子％であり、
    　前記表面処理層の平均厚みは、０．５～５．０μｍであり、
    　前記スラグは、Ｚｒ－Ｍｎ－Ｓｉ系スラグを少なくとも含有し、
    　前記アーク溶接継手の平坦部における前記表面処理鋼板の表面に位置する前記電着塗装の平均膜厚をｔｓと表記し、前記溶接ビード部の表面に位置する前記電着塗装の平均膜厚をｔｂと表記したときに、以下の式（１）で表される関係を満足する、アーク溶接継手。
    　　ｔｂ／ｔｓ≧１．２　・・・式（１）
     
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