JPH02170961A - スポット溶接性に優れた合金化亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

スポット溶接性に優れた合金化亜鉛めっき鋼板の製造方法

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JPH02170961A
JPH02170961A JP32350888A JP32350888A JPH02170961A JP H02170961 A JPH02170961 A JP H02170961A JP 32350888 A JP32350888 A JP 32350888A JP 32350888 A JP32350888 A JP 32350888A JP H02170961 A JPH02170961 A JP H02170961A
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JP
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steel sheet
dew point
galvanized steel
alloying
atmosphere
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JP32350888A
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Yaichiro Mizuyama
水山 弥一郎
Takashi Hotta
堀田 孝
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、スポット溶接性に優れた合金化亜鉛めっき鋼
板の製造方法に関するものである。
(従来の技術) 亜鉛めっき鋼板の溶接性を向上させる方法としては、例
えば、特開昭55−110783号公報の如くめっき鋼
板表面にAg2o3等の酸化物皮膜を生成せしめ、該酸
化物の高融点、高電気抵抗を利用し、溶接性を向上させ
るとともに、電極チップとめっき金属との接触を妨げ、
チップの溶損を防止して寿命延長を図ることが開示され
ている。
また、特開昭59−104483号公報の如く、めっき
鋼板の表面に加熱処理により、ZnO/Zn比を0.1
〜0.70にした酸化膜を生成させ同様に溶接性を向上
させることが開示されている。
しかしながら、このような方法においても、未だ工業規
模では満足すべき結果が得られ難く、めっき鋼板におけ
る溶接性の向上が強く要求されている。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は従来の適正溶接電流範囲で溶接性の優れた亜鉛
めっき鋼板の製造方法を提供するものである。
(課題を解決するための手段) 本発明の特徴とするところは、亜鉛めっき鋼板を加熱し
て合金化するに際し、加熱中の雰囲気の露点を30℃以
上に調整して表面皮膜を生成せしめること、および加熱
中の雰囲気の露点を30℃以上に調整して、続いて冷却
中の雰囲気の露点を30℃以上に調整して、表面皮膜を
生成せしめることにある。
本発明の対蒙とする亜鉛めっき鋼板は、溶融めっき法、
電気めっき法、蒸着めっき法、溶射法など各種の製造方
法によるものであり、めっき組成としては純Znの他、
ZnとFe、ZnとNl。
ZnとAΩ、ZnとMnなどZnを主成分として、耐蝕
性など諸機能の向上のため1種ないし2種以上の合金元
素および不純物元素を含む。
また、s l 02 、Afl 203などのセラミッ
ク微粒子、T i O2などの酸化物、有機高分子をめ
っき層中に分散させたものがあり、めっき層の厚み方向
で単一組成のもの、連続的あるいは層状に組成が変化す
るものがある。
さらに、複層めっき鋼板では最上層がFeやNlを主成
分としてZn、Pなど各種合金元素を含むものがあり、
Zn−Fe等の合金層を表面に生成する合金化亜鉛めっ
き鋼板である。
例えば、鉄−亜鉛合金化溶融亜鉛めっき鋼板、亜鉛を主
とするアルミニュウム、鉄などの合金溶融亜鉛めっき鋼
板、片面鉄−亜鉛合金化溶融亜鉛めっき層、他面溶融亜
鉛めっき層からなるめっき鋼板、片面鉄−亜鉛合金化溶
融亜鉛めっき層、他面鉄からなるめっき鋼板、あるいは
亜鉛を主成分とし、ニッケル、クロム等を含有した合金
7と気めっき鋼板等、さらに単一合金層または複層合金
電気めっき鋼板、亜鉛および亜鉛含有金属の蒸むめっき
鋼板等がある。
その他、Si02S1021Aなどのセラミック微粒子
、T l 02酸化物微粒子および有機高分子などを亜
鉛合金めっき中に分散させた分散めつき鋼板がある。
本発明者らは、亜鉛めっき鋼板の種類の如何によらず、
めっきがZnを主成分とする限り、めつき鋼板の表面に
例えば、znOを形成させることにより、スポット溶接
において、電極チップ先端にFe、Znを主成分とする
電極保護金属を生成させ、以って電極チップ寿命を大幅
に改善することを見出した。
従来の上記めっき鋼板においては、ZnOを主体とする
酸化膜を溶接性によいとされるZn0fnで、30〜3
00h+g/rr? (片面当たり)生成させることが
不安定であった。ここで、ZnOを主体とする酸化膜と
は、酸化物中にZnOの他、例えばめっき層中に含有す
る成分元素またはそれらの酸化物などの化合物等を含有
するものでも良い。
本発明者らは亜鉛めっき層上層に、ZnOを主体とする
酸化膜を生成せしめるに、亜鉛めっき鋼板を加熱して合
金化するに際し、加熱中の雰囲気の露点を30℃以上に
調整して表面皮膜を生成せしめること、および加熱中の
雰囲気の露点を30℃以上に調整して、続いて冷却中の
雰囲気の露点を30℃以上に調節して、表面皮膜を生成
せしめることを見出した。
この方法の中で、特に表面の合金層を単体にすることに
よって、表面皮膜を生成せしめることが有利にできるこ
とも見出した。
表面の合金層を単体にすることは加熱速度を速くして、
δ1相を表面に生成させることができ、そのときの加熱
速度は420℃までの加熱速度は規定することはないが
、加熱途中の420”Cからの加熱速度を10℃/se
c以上と速くして、530℃以上の合金化温度まで加熱
することによってなされ、表面皮膜を生成せしめること
ができる。
加熱速度を10℃/see未満と遅い速度にするとζ相
から61相に変態する経過をたどるために、ζ相、δ1
相で保持することが好ましい。
表面のζ相はZnとFe5.5〜6.2%を含む合金で
あり、表面のδ1相はZnとF e 7.0〜11.4
%を含む合金である。めっき層全体としては、地鉄との
界面のγ相がFc濃度が高いので、合金層のFc濃度は
高くなる。表面だけのFca度はaP1定しにくいので
、表面のPe6度を1lll定する変わりに、X線回折
を行い、以下の61指標を求め、表面のζ相、ζ+δ 
相、δ1相を識別できる。
■ δ1指標はX線回折でCuをターゲットとして、電圧4
5kV、電流150mAで、回折角2θの41.8゜4
2.3@、 43.2’に出現するX線の強度をそれぞ
れζ 、δ 、η として測定し、δ1指標−XXX δ /(ζ 十δ 十η )で求める。
X        XXX 表面がζ相単体でδ1指標は0,5未満、ζ+δ 相で
0.5以上〜0.6未満、δ1相で0,6以上とする。
つぎに、合金化のための加熱中に雰囲気の露点を30℃
以上に調整して、表面皮膜を生成せしめることができる
が、露点を30℃以上としたのは、それ未満では表面皮
膜の生成が不十分で、スボ・ソト溶接性の向上に寄与し
ないためである。
また、合金化が完了後も加熱中の露点の調整に引き続い
て、均熱、冷却中の雰囲気の露点を30℃以上に調整す
ることにより、より一層酸化膜の生成が確実にできる。
つまり、表面皮膜が生成し品い合金層表面の組成が単体
になるまで、合金化炉中での合金化が進行しきれない場
合、表面皮膜の生成が不十分になることがあり、表面皮
膜生成の捕捉のために、合金化炉に引き続いて雰囲気の
露点を調整することが好ましい。
雰囲気を酸化膜の生成し易い状況を作るには、できるだ
け高温から、ここでは合金化完了時点の温度からが望ま
しく、そのために合金化炉の雰囲気の露点を調整して、
表面皮膜を生成し易くすることが必要であり、その後の
冷却中の露点を調整することも表面皮膜生成に有効であ
り、露点は高い方が良い。
そのためには、水をそのまま噴射することにより、露点
30℃以上の雰囲気として、ZnOを主体とする酸化膜
を生成することができる。
なお、ZnとNl、ZnとAfI、ZnとMnなどZn
を主成分とするめっきであれば、合金化後、酸化皮膜を
生成することによって、溶接性の良い鋼板とすることが
できる。
以上の方法で、ZnO量で30〜300hg/ rrr
の酸化膜を生成し、スポット溶接性に優れた合金化亜鉛
めっき鋼板とすることができる。
第1図は溶融亜鉛めっき鋼板を480℃で合金化すると
き、雰囲気の露点を10℃から100℃まで変化させ、
また冷却中の露点を調整して、表面皮膜を生成させ、雰
囲気の露点と生成したZn0mの関係を示した図である
。
このように、合金化炉の雰囲気を30℃以上にすること
によって、表面皮膜は多くなり、スポット溶接性に優れ
た合金化亜鉛めっき鋼板とすることができる。
図は両面AS:溶融鉄−亜鉛合金化めっき鋼板、目付f
fi : 45/45 (g/ゴ)、合金化温度=48
0℃、合金化時間:5sec、冷却速度=30℃/se
e、冷却時の露点; 10’C,100℃で示した。
このような酸化膜の生成量としては、酸化膜中のZn0
fa(片面当たり)として、30〜3000mg/イで
30mg/rT?未満では効果がなく、また3000n
+g/M超になると、電気抵抗が大となり、チップが軟
化変形を生じ易くなり、チップ寿命が短命になり好まし
くない。
即ち溶接等においては、その加熱によりめっき金属が溶
融状態となり、次いで鋼板との合金化へと進行するが、
先のめっき金属が溶融状態のとき電極チップと直接接触
すると、チップ組成の銅とめっき組成の亜鉛が選択的に
反応し、硬く脆い銅−亜鉛合金層を形成して、チップが
損耗し、電極チップ寿命を短命にすることになる。
この溶融状態のめっき金属は、前記めっき鋼板表面に生
成せしめた酸化膜により、チップとの接触を断たれ、め
っき金属のチップとの直接接触による溶損等を防止する
とともに、さらに、溶融状態のめっき金属が鋼板の鉄と
合金化され、主として鉄−亜鉛合金となる。
これが酸化膜の亀裂部等を通して、あるいは酸化膜と一
緒に電極チップ先端部へ付管し、堆積してチップの保護
金属膜となり、理由は明確でないが、溶接を継続しても
保護膜の厚み、形状等には変化がなく、常時良好な溶接
ができ、かつチップの損傷も防止できる。
ここで、電極保護金属とは、めっき金属と地鉄との合金
を主体とするもので、平均濃度として、F e:20〜
00%、Z n:40〜80%程度の場合が多いが、一
般にFe?a度の高い方が好ましく、特に高濃度Zn部
分が局在するような場合は好ましくない。
また、電極保護金属はめっき金属の成分、Mn。
Sなどの鋼板成分、Crなどのめっき鋼板の化成処理な
ど、表面処理生成物の成分およびCuなどの電極チップ
の成分を含むことがある。
また、この電極保護金属膜は、チップ先端形状を凸状に
保つ効果を有するので、チップが同程度に軟化損傷した
場合でも、低電流で溶接ができ、チップ保護膜をチップ
先端表面の50%以上の面積に付着させると、電極チッ
プ寿命を大幅に延長することができる。
すなわち、亜鉛めっき表面に電極保護金属を付着させる
ZnOを主体とする酸化膜を生成せしめ、溶接熱により
めっき金属と鋼板との合金を上記酸化膜を通して、ある
いは酸化膜と一緒に該電極保護金属を電極チップへ付着
させつつ、溶接するものである。
しかして、前記の如き酸化膜の生成方法とじては、めっ
き後、雰囲気を、Muした合金炉で合金化を完了し、冷
却中の雰囲気の露点を:A整して、例えば水蒸気を噴射
し、また水を鋼板に直接噴射し、露点30℃として、合
金層表面にZnOを主体とする酸化皮膜を確実に生成す
る。
その具体的な方法としては、例えば連続溶融めっきの場
合には、ライン内で亜鉛めっき鋼板を施した後、ガスバ
ーナー、誘導加熱、赤外線加熱等の熱源を用いて加熱す
ることで合金化し、合金化が完了した時点で酸化が開始
することによって、雰囲気を露点調整して表面皮膜を生
成することで達成できる。
(実 施 例) つぎに本発明の実施例を比較例とともに第1表に挙げる
。
注1=めっき鋼板の種類 両面AS :溶融鉄−亜鉛合金化めっき鋼板電気AS 
:電気亜鉛めっき後、合金化処理した鉄−亜鉛合金化め
っき鋼板 片面AS 二片面が溶融鉄−亜鉛合金化めっき層で他面
は鉄 AS/Gl  :片面が溶融鉄−亜鉛合金化めっき層で
他面は溶融亜鉛めっき層 鋼板厚は、いずれも0.8m+sの普通鋼滓2二合金化
条件 合金化条件の方法は両面AS、片面AS、AS/Glの
場合、連続溶融亜鉛めっきライン内で合金化炉があり、
その合金化炉で処理したもの、電気ASの場合、電気亜
鉛めっき後、他の合金化炉で処理したもの。
冷却速度は合金化温度から300℃までの範囲の値であ
る。
合金化炉の雰囲気の露点、冷却時の露点で、100℃は
水を鋼板に直接噴射して得られる。
注3二酸化物中のZnO測定 5%沃素メチルアルコール溶液で、めっき層のみ溶解し
、抽出残渣を混合融剤(硼酸1炭酸ナトリウム3)で融
解した後、塩酸で溶液化してTCPで分析した亜鉛量を
Zn0mに換算。
注4:溶接条件 溶接条件は下記による。
1)加 圧 カニ250kg f 1 2)初期加圧時間: 4011z、 3)通電時間: 1211z。
4)保持時間:511zs 5)溶接電流: JlkA。
6)チップ先端径=5.0φ(円錐台頭型)、7)電極
寿命終点判定:溶接電流の85%でのナゲツト径が3.
6mmを確保できる打点数、8)電極材質:Cu−Cr
(一般に用いられているもの)。
溶接はめっき鋼板の片面を上、他面を下として、2枚重
ね合わせて連続打点数をとった。
(発明の効果) かくすることにより、スポット溶接において、連続打点
数を増加し、それだけチップを取り替えることなく長時
間溶接でき、チップの耐久性を向上させることができる
。
また、溶接による生産性を向上させることができ、かつ
、適正溶接電流範囲も従来材と同レベルであり、溶接性
も良好である等の優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は溶融亜鉛めっき鋼板を480”Cで合金化する
とき、雰囲気の露点とZn0fflの関係を示した図表
である。 第1図 zo   40   go   ao   yc。 なir化炉の謂ししくて) /20

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、亜鉛めっき鋼板を加熱して合金化するに際し、加熱
    中の雰囲気の露点を30℃以上に調整して、表面皮膜を
    生成せしめることを特徴とするスポット溶接性に優れた
    合金化亜鉛めっき鋼板の製造方法。 2、亜鉛めっき鋼板を加熱して合金化するに際し、加熱
    中の雰囲気の露点を30℃以上に調整して、続いて冷却
    中の雰囲気の露点を30℃以上に調整して、表面皮膜を
    生成せしめることを特徴とするスポット溶接性に優れた
    合金化亜鉛めっき鋼板の製造方法。
JP32350888A 1988-12-23 1988-12-23 スポット溶接性に優れた合金化亜鉛めっき鋼板の製造方法 Pending JPH02170961A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023507962A (ja) * 2019-12-18 2023-02-28 ポスコホールディングス インコーポレーティッド 加工部耐食性に優れたZn-Al-Mg系溶融合金めっき鋼材及びその製造方法

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