JPH04263092A - 亜鉛系合金めっき被覆アルミニウム板 - Google Patents
亜鉛系合金めっき被覆アルミニウム板Info
- Publication number
- JPH04263092A JPH04263092A JP2355291A JP2355291A JPH04263092A JP H04263092 A JPH04263092 A JP H04263092A JP 2355291 A JP2355291 A JP 2355291A JP 2355291 A JP2355291 A JP 2355291A JP H04263092 A JPH04263092 A JP H04263092A
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- JP
- Japan
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- alloy
- plating
- zinc
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- aluminum
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- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接性、表面摺動性に
優れた亜鉛系合金めっき被覆アルミニウム板に関するも
のである。
優れた亜鉛系合金めっき被覆アルミニウム板に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム板は、比重が2.7g/c
m3と小さく (鉄の約1/3)、近年車体の軽量化を
目的として、自動車各部品への適用が検討され、一部フ
ード等に使用されている。しかし、スポット溶接性およ
びプレス成形性においては、従来の鋼板に比べ次の点に
ついて明らかに劣る。
m3と小さく (鉄の約1/3)、近年車体の軽量化を
目的として、自動車各部品への適用が検討され、一部フ
ード等に使用されている。しかし、スポット溶接性およ
びプレス成形性においては、従来の鋼板に比べ次の点に
ついて明らかに劣る。
【0003】(1) スポット溶接
アルミニウムは、鋼に比べ電気抵抗が1/3 〜1/4
と低いため発熱しにくく、また熱伝導率が2〜3倍と
高いため、熱が逃げ易いなど、発熱効率が悪いため、ア
ルミニウム板をスポット溶接する時の所要電流は鋼板の
約4倍も必要である。しかも、アルミニウムの表面に強
固な酸化被膜が形成されやすく、溶接部の強度にバラツ
キが多く、信頼性も乏しい。また、大電流のため、アル
ミニウムと銅の電極間で電極汚損が起こりやすく、電極
の再研磨までの耐用寿命は200 〜300 点と鋼板
の10,000点以上の耐用寿命に比べ著しく短い。
と低いため発熱しにくく、また熱伝導率が2〜3倍と
高いため、熱が逃げ易いなど、発熱効率が悪いため、ア
ルミニウム板をスポット溶接する時の所要電流は鋼板の
約4倍も必要である。しかも、アルミニウムの表面に強
固な酸化被膜が形成されやすく、溶接部の強度にバラツ
キが多く、信頼性も乏しい。また、大電流のため、アル
ミニウムと銅の電極間で電極汚損が起こりやすく、電極
の再研磨までの耐用寿命は200 〜300 点と鋼板
の10,000点以上の耐用寿命に比べ著しく短い。
【0004】(2) プレス成形性
アルミニウム板は局部変形能が鋼板に比べ低いため、歪
の集中が生じると急激に破断しやすい。しかも、表面摺
動特性は鋼板より悪いため、プレス成形性が悪い。した
がって、アルミニウムは、前述のように軽量であるとい
う特性にもかかわらず、現状では自動車用材料としては
十分活用されておらず、特にスポット溶接性およびプレ
ス成形性の一層の改善が求められている。
の集中が生じると急激に破断しやすい。しかも、表面摺
動特性は鋼板より悪いため、プレス成形性が悪い。した
がって、アルミニウムは、前述のように軽量であるとい
う特性にもかかわらず、現状では自動車用材料としては
十分活用されておらず、特にスポット溶接性およびプレ
ス成形性の一層の改善が求められている。
【0005】従来にあっても、スポット溶接性を改善す
る手段として、アルミニウムの抵抗溶接に際して、Al
板とAl板の間にZn薄膜を介在 (Zn箔挿入または
Al上へのZnめっき) させる方法が提案されている
( 特開昭53−6252号公報参照) 。この技術で
は、Al板単体に比べZn薄膜を介在させることによる
発熱効率の改善は期待できるが、膜厚依存的であり、1
0μm(Zn≒70g/m2) 以下では十分な効果が
得られない。また抵抗溶接のチップ面に何ら処理がなさ
れないため、スポット溶接の連続打点性の改善効果は小
さい。プレス成形性に関しては、これまで特に提案はな
かった。
る手段として、アルミニウムの抵抗溶接に際して、Al
板とAl板の間にZn薄膜を介在 (Zn箔挿入または
Al上へのZnめっき) させる方法が提案されている
( 特開昭53−6252号公報参照) 。この技術で
は、Al板単体に比べZn薄膜を介在させることによる
発熱効率の改善は期待できるが、膜厚依存的であり、1
0μm(Zn≒70g/m2) 以下では十分な効果が
得られない。また抵抗溶接のチップ面に何ら処理がなさ
れないため、スポット溶接の連続打点性の改善効果は小
さい。プレス成形性に関しては、これまで特に提案はな
かった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、アル
ミニウム合金板が、例えば自動車ボディー用として採用
される場合のネックになるスポット溶接性とプレス成形
性、具体的には、スポット溶接時の連続打点性を向上す
るとともに、アルミニウム合金板の表面摺動特性を改善
したアルミニウムまたはアルミニウム合金板を提供する
ことである。
ミニウム合金板が、例えば自動車ボディー用として採用
される場合のネックになるスポット溶接性とプレス成形
性、具体的には、スポット溶接時の連続打点性を向上す
るとともに、アルミニウム合金板の表面摺動特性を改善
したアルミニウムまたはアルミニウム合金板を提供する
ことである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる目
的を達成すべく、鋭意検討を重ねた結果、アルミニウム
合金板上に、アルミニウムよりも発熱効率が良く、スポ
ット溶接のチップを劣化させにくい物質でしかもアルミ
ニウムより硬度が高くめっき性に優れた亜鉛系合金めっ
きを施すことにより、スポット溶接性およびプレス成形
性が共に優れたアルミニウム合金板が得られることを知
り、本発明を完成した。
的を達成すべく、鋭意検討を重ねた結果、アルミニウム
合金板上に、アルミニウムよりも発熱効率が良く、スポ
ット溶接のチップを劣化させにくい物質でしかもアルミ
ニウムより硬度が高くめっき性に優れた亜鉛系合金めっ
きを施すことにより、スポット溶接性およびプレス成形
性が共に優れたアルミニウム合金板が得られることを知
り、本発明を完成した。
【0008】ここに、本発明の要旨とするところは、A
lまたはAl合金板上に、Zn系合金めっき皮膜、例え
ばZn−NiまたはZn−Fe合金めっき皮膜を有する
ことを特徴とする、スポット溶接性、表面摺動性に優れ
た亜鉛系合金めっき被覆アルミニウム板である。本発明
の好適態様によれば、前記Zn−Ni合金のNi含有量
は5重量%以上20重量%以下、前記Zn−Fe合金の
Fe含有量は3重量%以上30重量%以下である。
lまたはAl合金板上に、Zn系合金めっき皮膜、例え
ばZn−NiまたはZn−Fe合金めっき皮膜を有する
ことを特徴とする、スポット溶接性、表面摺動性に優れ
た亜鉛系合金めっき被覆アルミニウム板である。本発明
の好適態様によれば、前記Zn−Ni合金のNi含有量
は5重量%以上20重量%以下、前記Zn−Fe合金の
Fe含有量は3重量%以上30重量%以下である。
【0009】さらに、好ましくは、本発明において片面
あたりのめっき付着量が5g/m2以上40g/m2以
下であり、両面にめっきが施されている。なお、本明細
書において特にことわりがない限り、アルミニウム板に
は純アルミニウム板およびアルミニウム合金板が包含さ
れ、アルミニウム合金としても特定のものに制限される
ことはない。また、被覆手段としては、電気めっき、蒸
着亜鉛めっきなどが考えられるが、操作上の容易性から
は電気めっきが好ましい。
あたりのめっき付着量が5g/m2以上40g/m2以
下であり、両面にめっきが施されている。なお、本明細
書において特にことわりがない限り、アルミニウム板に
は純アルミニウム板およびアルミニウム合金板が包含さ
れ、アルミニウム合金としても特定のものに制限される
ことはない。また、被覆手段としては、電気めっき、蒸
着亜鉛めっきなどが考えられるが、操作上の容易性から
は電気めっきが好ましい。
【0010】
【作用】本発明によれば、亜鉛系めっきとして、亜鉛合
金、例えばZn−NiまたはZn−Fe合金めっきをア
ルミニウム板に設けることによって、アルミニウム板の
スポット溶接性およびプレス成形性が改善されるのであ
るが、その機構としては次のようなことが考えられる。 ZnにNiまたはFeを合金させると、発熱効率が上昇
し、しかもめっき皮膜の硬度が増大する。従って、アル
ミニウム板をZn−Ni合金またはZn−Fe合金めっ
きで被覆することにより溶接電流の低減、表面摺動係数
低下によるプレス成形性の向上が期待される。しかし、
板厚が1mmのアルミニウム板の溶接に対し、アルミニ
ウム板間のめっき皮膜厚さが10μm 以下ではAlの
導電性、比抵抗が支配的で溶接電流の大幅低減は不可能
である。
金、例えばZn−NiまたはZn−Fe合金めっきをア
ルミニウム板に設けることによって、アルミニウム板の
スポット溶接性およびプレス成形性が改善されるのであ
るが、その機構としては次のようなことが考えられる。 ZnにNiまたはFeを合金させると、発熱効率が上昇
し、しかもめっき皮膜の硬度が増大する。従って、アル
ミニウム板をZn−Ni合金またはZn−Fe合金めっ
きで被覆することにより溶接電流の低減、表面摺動係数
低下によるプレス成形性の向上が期待される。しかし、
板厚が1mmのアルミニウム板の溶接に対し、アルミニ
ウム板間のめっき皮膜厚さが10μm 以下ではAlの
導電性、比抵抗が支配的で溶接電流の大幅低減は不可能
である。
【0011】一方、スポット溶接に際しての連続打点性
はZn−Ni、Zn−Fe合金めっき皮膜により改善さ
れ、その効果はZn−Ni合金めっきについて著しい。 この理由として、Zn−Ni合金めっき中のNiが電極
チップ (Cu−Cr) 中に拡散し、Cu−Zn、C
u−Al合金生成によるチップの劣化を抑制するためと
考えられる。めっき時にアルミニウム板表面に存在する
緻密なAl203 酸化物皮膜はメッキに際して除去さ
れ、その上を亜鉛系めっき皮膜が覆うことから、Al2
03 酸化物による悪影響は阻止され、安定した溶接強
度が得られると考えられる。
はZn−Ni、Zn−Fe合金めっき皮膜により改善さ
れ、その効果はZn−Ni合金めっきについて著しい。 この理由として、Zn−Ni合金めっき中のNiが電極
チップ (Cu−Cr) 中に拡散し、Cu−Zn、C
u−Al合金生成によるチップの劣化を抑制するためと
考えられる。めっき時にアルミニウム板表面に存在する
緻密なAl203 酸化物皮膜はメッキに際して除去さ
れ、その上を亜鉛系めっき皮膜が覆うことから、Al2
03 酸化物による悪影響は阻止され、安定した溶接強
度が得られると考えられる。
【0012】本発明においてアルミニウム板にめっきす
る亜鉛合金としては、Zn−Ni、Zn−Feが代表例
として挙げられるが、その他、Zn−Co、Zn−Cr
であっても同様な作用効果が期待される。いずれも亜鉛
の合金化によって生じるめっき皮膜の硬質化および亜鉛
とチップとの反応性の低下を利用するのであって、一般
的には亜鉛合金に共通する属性ということができ、また
その限りにおいて特定の合金組成にも限定されない。
る亜鉛合金としては、Zn−Ni、Zn−Feが代表例
として挙げられるが、その他、Zn−Co、Zn−Cr
であっても同様な作用効果が期待される。いずれも亜鉛
の合金化によって生じるめっき皮膜の硬質化および亜鉛
とチップとの反応性の低下を利用するのであって、一般
的には亜鉛合金に共通する属性ということができ、また
その限りにおいて特定の合金組成にも限定されない。
【0013】しかし、本発明の好適態様としては、上記
亜鉛合金としては、Zn−NiおよびZn−Feが挙げ
られ、例えば、Zn−Ni合金の場合、めっき皮膜中の
Ni含有率は5重量%以上で純Znに比し連続打点性の
向上、表面摺動係数の低減効果が現れ、Ni含有率が高
い程改善効果は大きいが、Ni含有率が20重量%を超
えると逆にめっきの加工性が劣化するため、Ni含有率
は10〜13重量%が最適である。
亜鉛合金としては、Zn−NiおよびZn−Feが挙げ
られ、例えば、Zn−Ni合金の場合、めっき皮膜中の
Ni含有率は5重量%以上で純Znに比し連続打点性の
向上、表面摺動係数の低減効果が現れ、Ni含有率が高
い程改善効果は大きいが、Ni含有率が20重量%を超
えると逆にめっきの加工性が劣化するため、Ni含有率
は10〜13重量%が最適である。
【0014】めっき皮膜中のFe含有率は3重量%以上
で、連続打点性の向上、表面摺動係数の低減効果が現れ
る。しかしFe含有率の上昇とともにめっき皮膜の融点
が大幅に上昇し、Fe含有率が30重量%を超えると融
点が1200℃にも達し、未溶融のままAl板間に残り
溶接強度を低下させる (Alの融点660 ℃) 。 従って、めっき皮膜中のFe含有率は3重量%以上30
重量%以下であることが望ましい。
で、連続打点性の向上、表面摺動係数の低減効果が現れ
る。しかしFe含有率の上昇とともにめっき皮膜の融点
が大幅に上昇し、Fe含有率が30重量%を超えると融
点が1200℃にも達し、未溶融のままAl板間に残り
溶接強度を低下させる (Alの融点660 ℃) 。 従って、めっき皮膜中のFe含有率は3重量%以上30
重量%以下であることが望ましい。
【0015】めっき付着量は、Zn−Ni、Zn−Fe
合金めっきとも、片面あたりの付着量が5g/m2以上
40g/m2以下であることが望ましい。片面あたりの
めっき付着量が5g/m2未満であるとめっき皮膜が完
全にアルミニウム板を被覆することができず、欠陥が存
在するため、欠陥部にAl203 層が生成してしまい
、安定した溶接が困難となる上、めっき層が薄いためチ
ップにCu−Al合金層の生成による連続打点性の低下
が生じるためである。
合金めっきとも、片面あたりの付着量が5g/m2以上
40g/m2以下であることが望ましい。片面あたりの
めっき付着量が5g/m2未満であるとめっき皮膜が完
全にアルミニウム板を被覆することができず、欠陥が存
在するため、欠陥部にAl203 層が生成してしまい
、安定した溶接が困難となる上、めっき層が薄いためチ
ップにCu−Al合金層の生成による連続打点性の低下
が生じるためである。
【0016】片面あたりのめっき付着量は5g/m2以
上必要とするが、40g/m2を超えると、プレス加工
時にめっき皮膜がパウダリングし易くなるばかりでなく
、厚目付化によるコストアップを招く。本発明にかかる
亜鉛系合金めっき被覆アルミニウム板を製造するには、
慣用の圧延法によって製造された通常板厚 0.8〜1
.6 mm程度のアルミニウム板を、表面洗浄後、好ま
しくは硫酸酸性めっき浴を使用して電気めっきすること
で所定の目付け量のめっき被覆アルミニウム板を得る。
上必要とするが、40g/m2を超えると、プレス加工
時にめっき皮膜がパウダリングし易くなるばかりでなく
、厚目付化によるコストアップを招く。本発明にかかる
亜鉛系合金めっき被覆アルミニウム板を製造するには、
慣用の圧延法によって製造された通常板厚 0.8〜1
.6 mm程度のアルミニウム板を、表面洗浄後、好ま
しくは硫酸酸性めっき浴を使用して電気めっきすること
で所定の目付け量のめっき被覆アルミニウム板を得る。
【0017】かくして、本発明の好適態様によれば、A
lまたはAl合金板にZn−Ni (Ni=5〜20重
量%) またはZn−Fe (Fe=3〜30重量%)
合金めっきを5g/m2以上40g/m2以下両面に
めっきした、スポット溶接性および表面摺動性に優れた
亜鉛系合金めっき被覆アルミニウム板が得られるのであ
る。かかる亜鉛系合金めっき被覆アルミニウム板は、自
動車用材料として、特に車体 (ドア、フード、フェン
ダーetc.)用材料として適するのであって、アルミ
ニウム特有の軽量性という特性を活かすことにより今日
問題となっている軽量化を実現する材料を提供すること
ができる。以下、実施例によって本発明をさらに具体的
に説明する。
lまたはAl合金板にZn−Ni (Ni=5〜20重
量%) またはZn−Fe (Fe=3〜30重量%)
合金めっきを5g/m2以上40g/m2以下両面に
めっきした、スポット溶接性および表面摺動性に優れた
亜鉛系合金めっき被覆アルミニウム板が得られるのであ
る。かかる亜鉛系合金めっき被覆アルミニウム板は、自
動車用材料として、特に車体 (ドア、フード、フェン
ダーetc.)用材料として適するのであって、アルミ
ニウム特有の軽量性という特性を活かすことにより今日
問題となっている軽量化を実現する材料を提供すること
ができる。以下、実施例によって本発明をさらに具体的
に説明する。
【0018】
【実施例】供試材として圧延によって製造した板厚1.
0mm の5000系アルミニウム合金(Al−Mg)
板を用意し、これを酸性めっき浴 (硫酸浴) にて
所定のZn−Niめっき、Zn−Feめっきを行った。 めっき条件は表1にまとめて示す。表に示す浴組成はZ
n−12%Ni、Zn−20%Feのときのそれである
。このようにして用意した供試材であるアルミニウム板
を二枚重ねて下記要領のスポット溶接試験を行い、引張
り剪断強度が200 kgf/点を下回る点を連続打点
数としてスポット溶接性を評価した。
0mm の5000系アルミニウム合金(Al−Mg)
板を用意し、これを酸性めっき浴 (硫酸浴) にて
所定のZn−Niめっき、Zn−Feめっきを行った。 めっき条件は表1にまとめて示す。表に示す浴組成はZ
n−12%Ni、Zn−20%Feのときのそれである
。このようにして用意した供試材であるアルミニウム板
を二枚重ねて下記要領のスポット溶接試験を行い、引張
り剪断強度が200 kgf/点を下回る点を連続打点
数としてスポット溶接性を評価した。
【0019】溶接条件: 電極材料 Cu −Cr
系合金溶接電流 60Hz 、7サイクル、22,
000A 、加圧力300kgf 一方、表面摺動性については、バウデン試験によって表
面摺動係数を求めて評価した。つまり、供試材表面に直
径5mm の鋼球を500gf で上から押さえておい
てこれを横に引っ張って、そのときの力F を求め、μ
=F/500 として表面摺動係数μを求める。この試
験は無塗油の状態で行った。結果は表2にまとめて示す
。
系合金溶接電流 60Hz 、7サイクル、22,
000A 、加圧力300kgf 一方、表面摺動性については、バウデン試験によって表
面摺動係数を求めて評価した。つまり、供試材表面に直
径5mm の鋼球を500gf で上から押さえておい
てこれを横に引っ張って、そのときの力F を求め、μ
=F/500 として表面摺動係数μを求める。この試
験は無塗油の状態で行った。結果は表2にまとめて示す
。
【0020】連続打点性としては打点数 250 以
上、好ましくは450 以上、表面摺動係数μ0.50
以下、好ましくは0.45以下をいずれも満足する場合
を合格として判定したところ、めっき層を設けなかった
場合( 表1においてRun No.1) 、および亜
鉛めっき層を設けた場合( 同Run No.2) に
は、いずれも不合格であったが、亜鉛合金をめっきした
場合にはNi含有量が5重量%以上、Fe含有量が3重
量%以上でめっき付着量5g/m2で合格であった。
上、好ましくは450 以上、表面摺動係数μ0.50
以下、好ましくは0.45以下をいずれも満足する場合
を合格として判定したところ、めっき層を設けなかった
場合( 表1においてRun No.1) 、および亜
鉛めっき層を設けた場合( 同Run No.2) に
は、いずれも不合格であったが、亜鉛合金をめっきした
場合にはNi含有量が5重量%以上、Fe含有量が3重
量%以上でめっき付着量5g/m2で合格であった。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【発明の効果】このように、本発明によれば、従来特に
問題であったアルミニウム板のスポット溶接性およびプ
レス成形性がともに改善されたアルミニウム板が提供さ
れ、自動車用材料としても有用であることから、その実
際上の意義は大きい。
問題であったアルミニウム板のスポット溶接性およびプ
レス成形性がともに改善されたアルミニウム板が提供さ
れ、自動車用材料としても有用であることから、その実
際上の意義は大きい。
Claims (3)
- 【請求項1】 AlまたはAl合金板上に、Zn系合
金めっき皮膜を有することを特徴とする、スポット溶接
性、表面摺動性に優れた亜鉛系合金めっき被覆アルミニ
ウム板。 - 【請求項2】 前記Zn系合金がNi含有量が5重量
%以上20重量%以下のZn−Ni合金、またはFe含
有量が3重量%以上30重量%以下のZn−Fe合金で
あることを特徴とする、請求項1記載の亜鉛系合金めっ
き被覆アルミニウム板。 - 【請求項3】 片面あたりのめっき付着量が5g/m
2以上40g/m2以下であり、両面にめっきが施され
ていることを特徴とする、請求項1または2記載の亜鉛
系合金めっき被覆アルミニウム板。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3023552A JP2725461B2 (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | 亜鉛系合金めっき被覆アルミニウム板 |
| EP92102608A EP0500015B1 (en) | 1991-02-18 | 1992-02-17 | Use of plated aluminum sheet having improved spot weldability |
| DE69226974T DE69226974T2 (de) | 1991-02-18 | 1992-02-17 | Verwendung von plattiertem Aluminiumblech mit verbesserter Punktschweissbarkeit |
| AU11044/92A AU638630B2 (en) | 1991-02-18 | 1992-02-18 | Plated aluminum sheet having improved spot weldability |
| US08/191,356 US5436081A (en) | 1991-02-18 | 1994-02-02 | Plated aluminum sheet having improved spot weldability |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3023552A JP2725461B2 (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | 亜鉛系合金めっき被覆アルミニウム板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04263092A true JPH04263092A (ja) | 1992-09-18 |
| JP2725461B2 JP2725461B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=12113657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3023552A Expired - Lifetime JP2725461B2 (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | 亜鉛系合金めっき被覆アルミニウム板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2725461B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04237576A (ja) * | 1991-01-21 | 1992-08-26 | Kawasaki Steel Corp | スポット抵抗溶接性に優れたアルミニウム合金板 |
-
1991
- 1991-02-18 JP JP3023552A patent/JP2725461B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04237576A (ja) * | 1991-01-21 | 1992-08-26 | Kawasaki Steel Corp | スポット抵抗溶接性に優れたアルミニウム合金板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2725461B2 (ja) | 1998-03-11 |
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