JPH02190460A - 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

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Ａｆｔ　２０　ａ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５９−１０４４６３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） 本発明はスポット溶接において、連続打点数を増加し、
電極チップの寿命が格段に向上する合金化亜鉛めっき鋼
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
て合金化亜鉛めっき鋼板とするに際し、表面に生成した
Ａｇ２Ｏ３を含む皮膜を除去した後、雰囲気の露点を３
０℃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
製造方法に関するものである。

本発明の対象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Ｎｉ。

ＺｎとＡ１１．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、ＳｉＯ２，Ａｇ２Ｏ３などのセラミック微粒子、
ＴｉＯ２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Ｎｉ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
電気めっき鋼板等、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着めっき鋼
板等がある。

その他、Ｓ　ｉ　Ｏ２、Ａ　１１２０３などのセラミッ
ク微粒子、ＴｉＯ２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っき鋼板がある
。

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、めっき鋼板の表面に
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、Ｚｎ０）９−主体と
する酸化膜を溶接性によいとされるＺｎＯ量で、３０〜
３０００ｏ＋ｇ／ｒｙ？　（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２ｎＯ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
金化亜鉛めっき鋼板とするにわし、表面に生成したＡｊ
ｌ　２０　ｇを含む皮膜を除去した後、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見
出した。

合金化された合金層表面はめっきされる際、亜鉛洛中の
Ａｊｌが浴から合金化炉までの雰囲気中の酸素と容易に
化合してＡｇ２Ｏ３となり、以降のＺｎ等の酸化を抑制
して、スポット溶接性に有効なＺｎＯを主体とする表面
皮膜を生成しにくくするために、Ａ　Ｄ　２０　ａを含
む皮膜の除去を行い、ＺｎＯを主体とする表面皮膜を生
成させることができる。

この方法の中で、Ａ　（１２０ａを除去する方法は、い
ずれの方法によってもよいが、例えばアルカリ水溶液を
噴射したり、アルカリ浴に浸漬したり、アルカリ浴中で
通電したり、いずれの方法でもよい。

また、アルカリ液の種類はＮａＯＨ，ＫＯＨ等いずれで
もよく、その濃度はＮａＯＨで２００ｇ／ｇ以下に相当
する量とし、ＮａＯＨで４０ｇ／ＩＩ程度が望ましい。

温度は鋼板の処理する温度との兼ね合いで変わるが、１
００℃以下でよく、８０℃以下が望ましい。

つぎに、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、スポ
ット溶接性の向上に寄与しないためである。

雰囲気を酸化膜の生成し易い状況を作るには、できるだ
け高温で行うことが有効であるが、連続亜鉛め９きライ
ンでは５５０℃以下で行い、冷却途中あるいは冷却終了
後行ってもよい。

雰囲気を酸化膜の生成し易い状況にするには、水蒸気、
水との鋼板の接触によってなされるが、Ａｇ２Ｏ３を含
む酸化物を除去するために使用するアルカリ液の洗浄を
兼ねて行うことができる。

そのためには、水をそのまま噴射することにより、露点
１００℃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。

また、連続亜鉛めっきライン外で、例えば箱型焼鈍炉で
表面皮膜生成処理を行う場合には、連続亜鉛めっきライ
ンでアルカリ処理を行い、またはライン外の他の設備で
アルカリ処理を行った後、雰囲気の露点を３０℃以上に
：ＪｙＪ整して表面皮膜を生成せしめることができる。

なお、ＺｎとＮｉ、ＺｎとＡＩ、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３０〜８０００　ｓａｇ　／
　ｒｒｆ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℃で合金化した後
、アルカリ処理を鋼板の温度を変えて、連続亜鉛めワき
ライン内で行い、雰囲気の露点を１００℃として、表面
皮膜を生成させ、また、箱型焼鈍炉で雰囲気の露点を６
０℃として、表面皮膜を生成させたものとアルカリ処理
を行わなかったものの生成したＺｎＯ量の関係を示した
図である。

第１図の試料作製の諸元は次の通りである。

両面ＡＳ：溶融鉄−亜鉛合金化めっき鋼板（Ｆｅ量９％
） 目　　イ寸　　量：　４５／４５　　（ｇ／イ）アルカ
リ液：ＮａＯＨ４０ｔｒ／Ｒ アル力リ処理時間：４ｓｅｃ 表面皮膜生成温度：４５０℃ 表面皮膜生成時間：５ｓｅｃ 表面皮膜生成時の露点：１００℃ 第１図に示すように、雰囲気を調整して表面皮膜を生成
せしめるに際して、Ａｇ２Ｏ３を含む酸化物を除去する
ために、アルカリ処理を行うことで、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。

このような酸化膜の生成量としては、酸化膜中のＺｎＯ
量（片面当たり）として、３０〜３０００ｍｇ／イで、
３０ｍｇ／ｄ未満では効果がなく、また３０００＋ｎｇ
／ｒｒ？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−亜鉛合金となり、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
ップ先端部へ付着し、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、Ｆｅ：２０〜６
０％、Ｚｎ：４０〜８０％程度の場合が多いが、一般に
Ｆｅ濃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、Ｍｌ。

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しては、合金
層表面に生成したＡ　、Ｉ！　２０　ｇを含む酸化物を
アルカリ処理を行って除去した後、雰囲気の露点を調整
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℃以上として、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。

また、ライン内、外でアルカリ処理を行った後、箱型焼
鈍炉で露点３０℃以上として、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、アルカリ液を噴霧し、水を鋼板に直
接噴射し、雰囲気の露点を調整して、表面皮膜を生成す
ることで達成できる。

また、合金化した亜鉛めっき鋼板をコイルに巻き取る前
にアルカリ処理し、１００℃の水中を通し、アルカリ液
の洗浄とともに表面皮膜を生成することで達成できる さらに、ライン外でアルカリ処理を行い、箱型焼鈍炉で
露点３０℃以上として、合金層表面にＺｎＯを生体とす
る酸化皮膜を確実に生成することで達成できる。

（実　施　例） 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（Ｆｅ量１
０％）。

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 （Ｆｅ量１０％）。

片面ＡＳ　二片面が溶融鉄−亜鉛合金化めっき層（Ｆｅ
量ｌＯ％）で他面は鉄。

ＡＳ／ＧＩ　　Ｆ片面が溶融鉄−亜鉛合金化めっき層Ｃ
Ｆｅ量１０％）で他面は溶融 亜鉛めっき層。

鋼板厚は、いずれも０．８ｍｍの普通調性２＝酸化膜生
成条件の方法 ＡＡは連続亜鉛めっきラインでアルカリ処理を行い、続
いて、酸化膜生成処理を行ったもの。

ＡＢは連続亜鉛めっきラインでアルカリ処理を行い、ラ
イン外の箱型焼鈍炉で酸化膜生成処理を行ったもの。

ＢＢは電気めっき後、アルカリ処理を行い、ライン外の
箱型焼鈍炉で酸化膜生成処理を行ったらの（アルカリ処
理は浸漬処理）。

注３二酸化物中のＺｎ０ｉ）Ｉｌｌ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ＩＣＰで分析した亜鉛量を
ＺｎＯ４ｉ１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　。

２）初期加圧時間：　４Ｑｌｌｚ。

３）通電時間：　１２１１ｚ。

４）保持時間二５＋１Ｚ％ ５）溶接電流：　ＬｌｋＡ。

６）チップ先端径＝５．０φ（円錐台頭型）、７）電極
寿命終点判定二溶接電流の８５％でのナゲツト径が３．
６市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）。

溶接電極寿命はめっき鋼板の片面を上、他面を下として
、２枚玉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のＡｆ１２０３を含む酸化
物を除去するためにアルカリ処理を行い、雰囲気を調整
して表面皮膜を生成させ、アルカリ処理温度と生成した
ＺｎＯ量の関係を示した図表である。 処理熱　　　２０　　　　ａ　　　　ｂＯｓ。 にυ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 亜鉛めっき鋼板を加熱して合金化亜鉛めっき鋼板とする
   に際し、表面に生成したＡｌ＿２Ｏ＿３を含む皮膜を除
   去した後、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。