(57)【要約】【課題】塗装金属板の非塗装面に非塗装金属板を当接させ、該非塗装金属板側からレーザーを当てて溶接して溶接構造体を製造するにあたり、塗装金属板の塗装面を変色させることなく溶接接合できる溶接構造体の製造方法を提供する。【解決手段】第一面に塗装が施された塗装金属板と、非塗装金属板を準備し、前記非塗装金属板の第一面を前記塗装金属板の第一面とは反対側の第二面に当接させ、前記非塗装金属板の第一面とは反対側の第二面に、下記（１）式、（２）式を満足するようにレーザーを当てて溶接を行なう。式中、Ｒはレーザースポット径（ｍｍ）、ｔ1は非塗装金属板の厚み（ｍｍ）、ｔ2は塗装金属板の厚み（ｍｍ）である。Ｒ≧ｔ1            ・・・（１）ｔ2／１．０５≧Ｒ  ・・・（２）【選択図】図１
2010247232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板同士をレーザー溶接して溶接構造体を製造する方法であって、
第一面に塗装が施された塗装金属板と、非塗装金属板を準備し、
前記非塗装金属板の第一面を前記塗装金属板の第一面とは反対側の第二面に当接させ、
前記非塗装金属板の第一面とは反対側の第二面に、下記（１）式、（２）式を満足するようにレーザーを当てて溶接を行なうことを特徴とする溶接構造体の製造方法。
Ｒ≧ｔ1            ・・・（１）
ｔ2／１．０５≧Ｒ  ・・・（２）
［式中、Ｒはレーザースポット径（ｍｍ）、ｔ1は非塗装金属板の厚み（ｍｍ）、ｔ2は塗装金属板の厚み（ｍｍ）である。］
【請求項２】
前記塗装金属板の第二面表面に樹脂薄膜が付着量４ｇ／ｍ2未満（０ｇ／ｍ2を含まない）で設けられている請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記レーザースポット径Ｒを０．８ｍｍ以上とする請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記非塗装金属板の厚みｔ1が０．６ｍｍ以上で、前記塗装金属板の厚みｔ2が０．８ｍｍ以上である請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
前記塗装金属板および／または前記非塗装金属板の母材が鋼板である請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
前記塗装金属板および／または前記非塗装金属板の母材が亜鉛めっき鋼板である請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
前記塗装金属板に設けられた塗装膜が、熱硬化性樹脂膜である請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の製造方法で得られた溶接構造体を含む家具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板同士をレーザー溶接して溶接構造体を製造する方法に関するものであり、詳細には、片面に予め塗装が施された塗装金属板と、非塗装金属板をレーザー溶接して溶接構造体を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
机や書棚、キャビネットなどの家具は、強度を確保するために、非塗装金属板同士（例えば、鋼板同士）をレーザー溶接して接合し、組み立てられた後、外観を良好なものとして意匠性を高めるために、表面にスプレーやはけ塗り等によって塗装が施される。しかし溶接後に塗装する場合には、塗装前に脱脂処理や化成処理を施す必要があり、操作が煩雑となる。
【０００３】
一方、生産性の向上やコスト削減のために、片面に予め塗装が施された塗装金属板（プレコート金属板と呼ばれることがある。）と、非塗装金属板をレーザー溶接して接合し、組み立てることが考えられる。しかし塗装金属板をレーザー溶接すると、溶接部の周囲が熱影響を受けて塗装膜が熱損傷し、外観が著しく損なわれる。こうした問題を解決する技術が、例えば特許文献１に提案されている。この文献には、片面が絶縁性高分子膜でコーティングされた片面プレコート鋼板の非コーティング面を、別の金属板の金属面に溶接する方法が開示されている。この溶接方法では、片面プレコート鋼板の非コーティング面における被溶接箇所と金属面における被溶接箇所とを密着させると共に、その密着部分において被コーティング面が外側になるようにプレコート鋼板を略Ｕ状に折り曲げてＶ状開先を形成し、この開先の内奥部に向けてレーザービームを照射している。しかしこの溶接方法では、片面プレコート鋼板の非コーティング面を露出させるためにプレコート鋼板に折り曲げ加工を施す必要がある。なお、上記密着部分には、約４５°の方向からレーザービームを照射している。
【０００４】
一方、塗装金属板と非塗装金属板を接合する技術ではないが、特許文献２には、表側表面に酸化チタン層を有するステンレス鋼板からなる溶接継ぎ手が提案されている。この文献には、溶融金属部分からの熱伝導によって酸化チタン被覆部分の温度が上昇すると、テンパーカラーを生じて意匠性が劣ることが指摘されている。そして、意匠性の劣化を防止するために、溶接部の溶け込み深さを、裏面より板厚の２０〜８０％以下とすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−４１０８９号公報
【特許文献２】特開２００２−１０３０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、塗装金属板の非塗装面に非塗装金属板を当接させ、該非塗装金属板側からレーザーを当てて溶接して溶接構造体を製造するにあたり、塗装金属板の塗装面を変色させることなく溶接接合できる溶接構造体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決することのできた本発明に係る溶接構造体の製造方法とは、金属板同士をレーザー溶接して溶接構造体を製造するにあたり、第一面に塗装が施された塗装金属板と、非塗装金属板を準備し、前記非塗装金属板の第一面を前記塗装金属板の第一面とは反対側の第二面に当接させ、前記非塗装金属板の第一面とは反対側の第二面に、下記（１）式、（２）式を満足するようにレーザーを当てて溶接を行なう点に要旨を有する。下記式中、Ｒはレーザースポット径（ｍｍ）、ｔ1は非塗装金属板の厚み（ｍｍ）、ｔ2は塗装金属板の厚み（ｍｍ）である。
Ｒ≧ｔ1            ・・・（１）
ｔ2／１．０５≧Ｒ  ・・・（２）
【０００８】
前記塗装金属板の第二面表面には、樹脂薄膜が付着量４ｇ／ｍ2未満（０ｇ／ｍ2を含まない）で設けられていてもよい。前記レーザースポット径Ｒは、例えば、０．８ｍｍ以上である。前記非塗装金属板の厚みｔ1は、例えば、０．６ｍｍ以上で、前記塗装金属板の厚みｔ2は、例えば、０．８ｍｍ以上である。前記塗装金属板および／または前記非塗装金属板の母材は、鋼板であることが好ましい。前記塗装金属板および／または前記非塗装金属板の母材は、亜鉛めっき鋼板であってもよい。前記塗装金属板に設けられた塗装膜は、例えば、熱硬化性樹脂膜である。本発明には、上記溶接構造体を含む家具も包含される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、塗装金属板の非塗装面に非塗装金属板を当接させ、非塗装金属板側からレーザーを当てて溶接する際に、非塗装金属板および塗装金属板の厚み（ｔ1，ｔ2）と、レーザースポット径（Ｒ）を適切に制御しているため、塗装金属板が溶接時に局所的に過熱されることを防止できる。その結果、溶接熱が塗装金属板内を塗装面まで伝導して塗装膜が熱影響を受けて変色するのを防止でき、意匠性に優れた溶接構造体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、レーザー溶接時の様子を説明するための縦断面図である。
【図２】図２は、レーザー溶接時の様子を説明するための他の縦断面図である。
【図３】図３は、レーザー溶接時の様子を説明するための斜視図である。
【図４】図４は、レーザー溶接時の様子を説明するための他の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明者らは、片面に塗装が施された塗装金属板（即ち、塗装膜が設けられた金属板）と、非塗装金属板をレーザー溶接したときに、塗装金属板に設けられた塗装膜が溶接時に熱影響を受けて変色するのを防止し、意匠性が良好な溶接構造体を製造する方法について鋭意検討を重ねてきた。その結果、非塗装金属板の厚みｔ1と塗装金属板の厚みｔ2に応じて非塗装金属板に照射するレーザーのスポット径Ｒを適切に制御すれば、塗装金属板に設けた塗装膜に熱影響を与えることなく塗装金属板と非塗装金属板を溶接接合した溶接構造体を製造できることを見出し、本発明を完成した。
【００１２】
以下、本発明の溶接構造体を製造する方法について図面を参照しつつ具体的に説明するが、本発明は図示例に限定されるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００１３】
図１は、本発明に係る溶接構造体を製造するときの様子を模式的に示した説明図であり、縦断面図で示している。図中、１は非塗装金属板、２は塗装金属板、３はレーザー出力ユニットを示している。塗装金属板２は、母材２ａの片面に塗装が施されており、２ｂは塗装膜を示している。本明細書では、塗装が施された面を第一面２ｃ、第一面とは反対側の面を第二面（非塗装面）２ｄとする。また、本明細書では、非塗装金属板１のうち、塗装金属板２の第二面２ｄと当接する面を第一面１ａ、該第一面１ａとは反対側の面を第二面１ｂとする。図中、３ａは、レーザー出力ユニット３から照射されるレーザーを示しており、該レーザー３ａが非塗装金属板１の第二面１ｂに描くスポット径をＲとする。
【００１４】
本発明では、図１に示すように、第一面に塗装が施された塗装金属板２と、非塗装金属板１を準備し、非塗装金属板１の第一面１ａを、塗装金属板２の第二面２ｄに当接させて積層体とする。そして、非塗装鋼板２の第二面１ｂにレーザー３ａを照射し、溶接を行なう。このとき本発明では、非塗装金属板１の厚みｔ1と塗装金属板２の厚みｔ2に応じて、下記（１）式、（２）式を満足するようにレーザー３ａ照射することが重要である。式中、Ｒはレーザースポット径（ｍｍ）、ｔ1は非塗装金属板の厚み（ｍｍ）、ｔ2は塗装金属板の厚み（ｍｍ）を示している。
Ｒ≧ｔ1            ・・・（１）
ｔ2／１．０５≧Ｒ  ・・・（２）
【００１５】
［（１）式について］
上記（１）式は、非塗装金属板１の厚みｔ1とレーザースポット径Ｒの関係を示しており、本発明では、レーザースポット径Ｒが、非塗装金属板１の厚みｔ1以上となるようにレーザーを照射する。レーザースポット径Ｒを小さくすることで、エネルギーを集中できるため、レーザー照射側の金属板を通過して下側の金属板まで到達し、下側の金属板を溶融させて金属板間にナゲットが形成される。その結果、金属板同士を強固にレーザー溶接接合できる。ところがレーザースポット径Ｒを小さくし過ぎると、エネルギーが集中し過ぎてレーザーが下側の金属板の奥深くまで到達してしまう。そのため下側の金属板が高温に加熱され、後記する下記表１のＮｏ．３に示すように、塗装金属板２の塗装面２ｃは熱影響を受けて変色する。一方、レーザースポット径Ｒを小さくしつつ塗装金属板２の塗装面２ｃの変色を防止するには、レーザー溶接条件のうち、加工出力を小さく、発振時間を短くすることが考えられる。しかしこのような条件を採用すると、金属板同士の界面に充分なナゲットが形成されず、溶接接合できない（後記する下記表１のＮｏ．１、２を参照）。
【００１６】
これに対し、本発明では、上記（１）式に示すように、レーザースポット径Ｒを非塗装金属板１の厚みｔ1以上として溶接を行なう。レーザースポット径Ｒを大きくすると、接合強度が低下すると一般的に考えられていたが、本発明者らが検討したところ、非塗装金属板１の厚みｔ1に応じて上記（１）式を満足するようにレーザースポット径Ｒを調整すれば、意外にも接合強度を確保できることが明らかとなった。本発明では、非塗装金属板１の厚みｔ1とレーザースポット径Ｒの関係が、下記（１ａ）式を満足することが好ましい。
Ｒ≧１．１×ｔ1    ・・・（１ａ）
【００１７】
［（２）式について］
上記（２）式は、塗装金属板２の厚みｔ2とレーザースポット径Ｒの関係を示しており、本発明では、レーザースポット径Ｒが、塗装金属板２の厚みｔ2に対して、ｔ2／１．０５以下となるようにレーザーを照射する。レーザースポット径Ｒが、塗装金属板２の厚みｔ2に対して、ｔ2／１．０５を超えると、レーザーが塗装金属板２の奥深く（塗装面側）まで到達して高温に加熱されるため、塗装面が熱影響を受けて変色する。係数の「１．０５」は、本発明者らが種々実験を繰り返した結果決定した値である。本発明では、塗装金属板２の厚みｔ2とレーザースポット径Ｒの関係が、下記（２ａ）式を満足することが好ましく、より好ましくは下記（２ｂ）式を満足するのがよい。
ｔ2／１．１５≧Ｒ    ・・・（２ａ）
ｔ2／１．２５≧Ｒ    ・・・（２ｂ）
【００１８】
このように非塗装金属板１の厚みｔ1と塗装金属板２の厚みｔ2に応じてレーザー溶接条件を制御することで、塗装金属板２が局所的に過熱されるのを防止できるため、塗装金属板２の第二面２ｄ側から母材２ａを通って第一面（塗装面）２ｃへ伝熱する熱量の集中が減少する。その結果、塗装金属板２に設けられた塗装膜２ｂは熱影響を受け難くなり、第一面（塗装面）２ｃの意匠性は良好なままとなる。
【００１９】
上記レーザースポット径Ｒは、例えば、０．８ｍｍ以上である。レーザースポット径Ｒを０．８ｍｍ以上とすることで、塗装金属板２と非塗装金属板１の界面で適切なナゲットを形成できるため、接合強度を高めることができる。
【００２０】
本発明は、塗装金属板と非塗装金属板の厚みに応じてレーザースポット径Ｒを適切な範囲に調整するところに特徴があり、その他のレーザー溶接条件は、塗装金属板と非塗装金属板の厚みやレーザースポット径に応じて、例えば、加工出力や発振時間を調整すればよい。加工出力は、例えば、０．９〜１．３ｋＷ程度、発振時間は、例えば、０．１〜０．２秒程度である。加工出力と発振時間は、非塗装金属板の厚みｔ1、塗装金属板の厚みｔ2、レーザースポット径Ｒに応じて決定すればよく、例えば、次に示す範囲に設定することが推奨される。
【００２１】
（ａ）非塗装金属板の厚みｔ1が０．８ｍｍ、塗装金属板の厚みｔ2が１．０ｍｍ、レーザースポット径Ｒが０．８ｍｍの場合
加工出力：１．０〜１．３ｋＷ
発振時間：０．１〜０．２秒
（ｂ）非塗装金属板の厚みｔ1が０．８ｍｍ、塗装金属板の厚みｔ2が１．０ｍｍ、レーザースポット径Ｒが０．９２ｍｍの場合
加工出力：０．９〜１．１ｋＷ
発振時間：０．１〜０．１６秒
（ｃ）非塗装金属板の厚みｔ1が０．８ｍｍ、塗装金属板の厚みｔ2が１．２ｍｍ、レーザースポット径Ｒが０．９２ｍｍの場合
加工出力：１．０〜１．５ｋＷ
発振時間：０．１〜０．１５秒
【００２２】
レーザー溶接条件の調整は、例えば、装置に備えられている全モジュール数のうち使用するモジュールの数を変えることによって行うことができる。
【００２３】
上記非塗装金属板１の素材は特に限定されないが、強度やコストの面から鋼板を用いることが好ましい。非塗装金属板１は、通常、塗装金属板２の補強のために当て板として用いられる。
【００２４】
上記鋼板は、熱延ままの鋼板や冷延ままの鋼板でもよいが、鋼板の表面にめっき（例えば、亜鉛めっきや溶融亜鉛めっきなど）を施した鋼板でもよいし、めっき層を合金化した鋼板（例えば、合金化亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板など）でもよい。また、耐食性を向上させるために化成処理を施していてもよい。化成処理としては、リン酸塩処理やクロメート処理などが挙げられる。また、耐指紋性を向上させるための薄膜（クリア膜）を形成してもよい。
【００２５】
上記非塗装金属板１の厚みｔ1は、例えば、０．６ｍｍ以上であればよい。薄過ぎると補強効果が得られない。従って厚みｔ1は０．６ｍｍ以上、好ましくは０．８ｍｍ以上である。しかし、非塗装金属板１が厚くなり過ぎると、非塗装金属板１を貫通するのに過量のエネルギーを必要とする。従って厚みｔ1の上限は１ｍｍ程度とする。
【００２６】
一方、上記塗装金属板２は、上記非塗装金属板の片面（第一面）に塗装膜２ｂが施されていればよく、樹脂皮膜が形成されていればよい。樹脂皮膜としては、熱硬化性樹脂皮膜が形成されていればよい。
【００２７】
上記熱硬化性樹脂皮膜としては、例えば、ウレタン系樹脂皮膜、アミノプラスト系樹脂皮膜、シリコーン系樹脂皮膜、エポキシ系樹脂皮膜、アクリル系樹脂皮膜などの単独硬化型の熱・紫外線・電子線硬化性樹脂皮膜や、ポリエステル系樹脂皮膜、アクリル系樹脂皮膜、エポキシ系樹脂皮膜などの硬化剤によって硬化する熱硬化性樹脂皮膜などを用いることができる。
【００２８】
上記樹脂皮膜は、単層であってもよいし、２層以上の複層であってもよい。
【００２９】
上記樹脂皮膜には、意匠用の着色顔料の他、無機粒子を配合していてもよい。無機粒子としては、例えば、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、非晶性シリカ、ガラスフィラー、カオリン、タルク、二酸化チタン、アルミナ、シリカ−アルミナ複合酸化物粒子、硫酸バリウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウム、ゼオライト、硫化モリブデン、マイカなどが挙げられる。
【００３０】
上記塗装膜（樹脂皮膜）の厚みは特に限定されず、上記塗装金属板２を例えば家具の素材として用いる場合には、１０〜３０μｍ程度とすればよい。
【００３１】
なお、上記塗装金属板２の非塗装面（第二面）は、熱延ままや冷延ままでもよいが、上記非塗装金属板１と同様に、めっき（例えば、亜鉛めっきや溶融亜鉛めっきなど）が施されていても良い。また、めっき層が合金化されていてもよい。また、耐食性を向上させるために化成処理が施されていてもよい。化成処理としては、上述したように、リン酸塩処理やクロメート処理などが挙げられる。
【００３２】
上記塗装金属板２の非塗装面（第二面）には、耐食性、耐傷付き性、または耐指紋性を向上させるために、樹脂薄膜を設けてもよい。樹脂薄膜は、クリア薄膜またはサービスコートと呼ばれることがある。
【００３３】
樹脂薄膜は、上記塗装膜２ｂと同一または異なっていてもよい樹脂を膜状に薄く形成すればよい。樹脂としては、具体的には、上記で例示した熱硬化性樹脂を設ければよい。
【００３４】
樹脂薄膜の付着量は、例えば、塗装金属板の第二面の単位面積（１ｍ2）あたり４ｇ未満である。付着量が過剰になると、接合部に樹脂薄膜が巻き込まれ、接合強度が低くなり、接合不良となる。付着量は、より好ましくは３ｇ／ｍ2以下、更に好ましくは２ｇ／ｍ2以下である。なお、付着量が４ｇ／ｍ2の場合の樹脂薄膜の膜厚は約２．５μｍ、付着量が２ｇ／ｍ2の場合の樹脂薄膜の膜厚は約１．２μｍとなる。
【００３５】
上記塗装金属板２の厚みｔ2は、例えば、０．８ｍｍ以上であればよい。厚くなるほど金属板の剛性が高くなる。また、厚くなるほど溶接熱が塗装金属板２の第一面（塗装面）へ伝播し難くなるため、該第一面（塗装面）が熱影響を受けて意匠性が劣化するのを防止できる。従って塗装金属板２の厚みｔ2は０．８ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは１．２ｍｍ以上である。しかし塗装金属板２が厚過ぎると溶接構造体が重たくなり過ぎるため、例えば、家具の素材として用いることが困難となる。従って厚みの上限は１．５ｍｍ程度である。なお、上記塗装金属板２の第二面表面に樹脂薄膜を設けた場合は、上記塗装金属板２の厚みｔ2に樹脂薄膜の膜厚も含める。
【００３６】
上記非塗装金属板１の素地金属と上記塗装金属板２の素地金属は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００３７】
上記積層体を溶接するにあたっては、塗装金属板２の第一面（塗装面）２ｃにキズが付くのを防止するために、該第一面（塗装面）２ｃの下にクッション材を敷設することが好ましい。キズ付きを防止することで、塗装面２ｃの意匠性劣化を防止できる。
【００３８】
上記クッション材としては、溶接熱による熱影響を受けないように、耐熱性を有するものを用いることができ、例えば、樹脂製のフィルムを用いればよい。フィルムの素材としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、飽和ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ＥＶＯＨ樹脂、ＥＶＡ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルファイド、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられる。また、これらの共重合体や、ブレンド物、グラフト物等、いずれも使用可能である。
【００３９】
上記クッション材は、溶接時に塗装金属板２の第一面（塗装面）２ｃと床面との間に敷設すればよいが、該第一面（塗装面）２ｃの表面に、例えば、粘着性の樹脂製フィルムを予め貼り付けておいてもよい。
【００４０】
以上のように、本発明に係る溶接構造体の製造方法によれば、塗装金属板と非塗装金属板を、塗装金属板の塗装面の意匠性を劣化させることなく溶接接合した溶接構造体を提供できる。そのため、本発明の製造方法は、例えば、机や書棚、キャビネットなどの家具を製造するときに採用できる。
【００４１】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００４２】
［実験例１］
第一面に塗装が施された塗装金属板と、非塗装金属板を準備し、図１に示すように、非塗装金属板の第一面を、塗装金属板の第一面（塗装面）とは反対側の第二面（非塗装面）に当接させて積層した。この積層体について、非塗装金属板の第一面とは反対側の第二面に、塗装金属板に向かうレーザーを当てて溶接を行ない、溶接構造体を作製した。
【００４３】
図１中、１は非塗装金属板、２は塗装金属板、３はレーザー出力ユニットを示している。１ａは非塗装金属板１の第一面、１ｂは非塗装金属板１の第二面を示している。塗装金属板２は、母材２ａの表面に塗装膜２ｂが設けられたものであり、２ｃは第一面（塗装面）、２ｄは第二面（非塗装面）を示している。レーザー出力ユニット３からは、レーザー３ａが照射されている。レーザー３ａが、非塗装金属板１の第二面１ｂに投影されたときの直径をレーザースポット径Ｒとする。
【００４４】
本実験例で用いた非塗装金属板１と塗装金属板２は次の通りである。
【００４５】
非塗装金属板１として、厚みｔ1が０．８ｍｍの電気亜鉛めっき鋼板を用いた。なお、電気亜鉛めっき層は、母材の両面に形成されている。
【００４６】
塗装金属板２は、電気亜鉛めっき鋼板の片面に、次の手順で二層構造の塗装膜２ｂを形成した。
【００４７】
まず、電気亜鉛めっき鋼板の片面に、バーコーターで膜厚が８μｍとなるように下塗り塗料を塗布した後、焼付け炉に入れ、到達板温が２３０℃となるように加熱してこの温度で６０秒間保持して焼付けを行なった。下塗り塗料としては、ポリエステル樹脂（東洋紡績製、「バイロン２９ＸＳ（商品名）」）１００質量部に、メラミン樹脂（住友化学製、「スミマールＭ−４０ＳＴ（商品名）」）２０質量部加えたものを用いた。次に、バーコーターで膜厚が２０μｍとなるように上塗り塗料を塗布した後、焼付け炉に入れ、到達板温が２３０℃となるように加熱してこの温度で６０秒間保持して焼付けを行ない、塗装金属板２を作製した。上塗り塗料としては、ポリエステル樹脂（東洋紡績製、「バイロン２９ＸＳ（商品名）」）１００質量部に、メラミン樹脂（住友化学製、「スミマールＭ−４０ＳＴ（商品名）」）２０質量部加えたものをバインダー樹脂として用い、更に二酸化チタン（テイカ製、「ＪＲ−６０３（商品名）」、平均粒径は０．２８μｍ）を５０質量％添加した。下記表１に、塗装金属板の厚みｔ2を示す。また、下記表１には、上記（２）式の右辺の値（ｔ2／１．０５）を算出して併せて示す。
【００４８】
準備した塗装金属板２と非塗装金属板１を上記図１に示すように重ね合わせ、次に示す条件で溶接を行なった。
【００４９】
溶接試験機は、米国ＩＰＧフォトニクス製のファイバーレーザーを用いた。レーザー３ａを非塗装金属板１に照射したときのレーザースポット径Ｒを下記表１に示す。また、レーザー照射時の加工出力（ｋＷ）と発振時間（秒）を下記表１に示す。レーザー溶接は、各サンプルについて１箇所ずつとし、全モジュール（１８個）のうち１８個のモジュールを用いて溶接を行った。
【００５０】
上記積層体を溶接して得られた溶接構造体について、接合の可否と、塗装金属板２の第一面（塗装面）２ｃにおける変色の有無を目視で観察して意匠性を評価した。
【００５１】
《接合の可否》
接合の可否は、溶接構造体に１ｋｇ程度の荷重を加えても金属板同士が離れなかった場合を合格（表１に「可」で示す。）、溶接構造体を持ち上げただけで金属板同士が離れるか、１ｋｇ程度の荷重を加えたときに金属板同士が離れた場合を不合格（表１に「否」で示す。）として評価した。評価結果を下記表１に示す。
【００５２】
《変色の有無》
塗装金属板２の第一面（塗装面）２ｃにおける変色の有無は、第一面（塗装面）２ｃを目視で観察したときに、変色が認められない場合を合格（表１に「無し」で示す。）、変色が認められた場合を不合格（表１に「有り」で示す。）として評価した。評価結果を下記表１に示す。なお、溶接前の塗装面は、白色であり、溶接時に熱の影響を受けると、塗装面はクリーム色〜黄色〜茶色へと変色する。
【００５３】
下記表１から次のように考察できる。Ｎｏ．４〜６、１０〜１３、１５、１７〜１９、２１は、本発明で規定する要件を満足する例であり、上記（１）式、（２）式を満足するようにレーザーを当てて溶接を行なっているため、塗装金属板２の第一面（塗装面）２ｃを変色させることなく非塗装金属板１と塗装金属板２を溶接接合できている。
【００５４】
一方、Ｎｏ．１〜３、７は、本発明で規定する要件を満足しない例であり、レーザー溶接条件が上記（１）式または（２）式を満足しないため、塗装金属板２の第一面（塗装面）２ｃが変色しているか、塗装金属板２と非塗装金属板１が溶接接合できていない。
【００５５】
Ｎｏ．８、９、１４、１６、２０は、参考例であり、非塗装金属板の厚みｔ1、塗装金属板の厚みｔ2、およびレーザースポット径Ｒの関係に対してレーザー溶接条件が充分に制御されていない。即ち、Ｎｏ．８は、レーザー溶接時の加工出力が小さ過ぎるため、溶接接合できていない。Ｎｏ．９、１４、２０は、レーザー溶接時の加工出力が大き過ぎるため、溶接後の第一面（塗装面）２ｃに変色が認められた。Ｎｏ．１６は、レーザー溶接時の発振時間が長過ぎるため、溶接後の第一面（塗装面）２ｃに変色が認められた。
【００５６】
【表１】
2010247232.tif 000003
【００５７】
［実験例２］
上記実験例１で得られた溶接構造体（Ｎｏ．１０とＮｏ．１７）について、破断荷重と破断形態を調べた。
【００５８】
破断荷重は、引張速度を１０ｍｍ／分として引張試験を行い、溶接構造体が破断したときの荷重を測定した。測定は２回ずつ行った。測定結果を下記表２に示す。
【００５９】
破断形態は、溶接部破断（ナゲット内で破断）であるか、ナゲットと母材（塗装金属板または非塗装金属板）との界面における剥離であるかを目視で観察した。破断形態の観察結果を下記表２に示す。本発明では、溶接部破断を合格、ナゲットと母材との界面における剥離を不合格とする。
【００６０】
また、破断後、上記溶接構造体に形成されているナゲット径Ｄを測定した。ナゲット径Ｄは、キーエンス製デジタルマイクロスコープ「ＶＨＸ−１００Ｆ（装置名）」で破断面を撮影し、撮影した画像から測定した。ナゲット径Ｄの測定結果を下記表２に示す。
【００６１】
下記表２から次のように考察できる。Ｎｏ．１０とＮｏ．１７で得られた溶接構造体は、いずれも破断荷重が大きく、溶接部で破断しているため、良好に溶接接合できていることが分かる。
【００６２】
【表２】
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【００６３】
［実験例３］
上記実験例１において、上記塗装金属板の代わりに、第一面に塗装が施され、第二面に樹脂薄膜が設けられた塗装金属板を準備し、図２に示すように、非塗装金属板の第一面を、塗装金属板の第一面（塗装面）とは反対側の第二面（樹脂薄膜形成面）に当接させて積層した。この積層体について、非塗装金属板の第一面とは反対側の第二面に、塗装金属板に向かうレーザーを当てて溶接を行ない、溶接構造体を作製した。なお、図２中、図１と同じ箇所には同一の符号を付しており、２ｅは樹脂薄膜（サービスコート）を示している。
【００６４】
本実験例で用いた非塗装金属板１と塗装金属板２は、具体的には、次の通りである。
非塗装金属板１は、上記実験例１と同じものを用いた。
【００６５】
塗装金属板２は、電気亜鉛めっき鋼板の片面に、上記実験例１と同じ手順で二層構造の塗装膜２ｂを形成すると共に、電気亜鉛めっき鋼板の他方の面に、次の手順で樹脂薄膜を形成した。
【００６６】
樹脂薄膜は、上記実験例１で用いた上塗り塗料を、付着量が２ｇ／ｍ2または４ｇ／ｍ2となるように塗布した後、焼付け炉に入れ、到達温度が２３０℃となるように加熱してこの温度で６０秒間保持して焼付けを行って形成した。下記表３に、塗装金属板の厚みｔ2を示す。また、下記表３には、上記（２）式の右辺の値（ｔ2／１．０５）を算出して併せて示す。なお、Ｎｏ．３７は、樹脂薄膜を形成していない例を示している。
【００６７】
準備した非塗装金属板１と塗装金属板２を図２に示すように重ね合わせ、上記実験例１と同様に、下記表３に示す条件で溶接を行った。図２に示すように重ね合わせたときの外観を図３に示す。なお、下記表３に示すＮｏ．３６、３７については、非塗装金属板１と塗装金属板２の端部を９０°に折り曲げ、図４に示すように、非塗装金属板１の第一面１ｓと塗装金属板２の第二面（樹脂薄膜形成面）２ｄが平面になるように重ね合わせた。
【００６８】
レーザー溶接は、図３に示すように重ねたときは１０ｍｍ間隔で３箇所、図４に示すように重ねたときは１０ｍｍ間隔で１０箇所行った。図３に示すように重ねた場合は、全モジュール（１８個）のうち、１３個を使って溶接を行い、図４に示すように重ねた場合は、全モジュール（１８個）のうち、１４個を使って溶接を行った。図３、図４に示すように、連なった複数の溶接は、外観上の不具合が目立ち易くなるため、より厳しい条件を想定して試験を行っている。
【００６９】
積層体を溶接して得られた溶接構造体について、溶接の可否と、塗装金属板２の第一面（塗装面）２ｃにおける変色の有無を目視で観察して意匠性を評価した。評価手順は、上記実験例１と同じであり、評価結果を下記表３に示す。なお、意匠性については、３箇所または１０箇所について溶接したうち、１箇所でも変色が認められた場合を不合格（表３に「有り」で示す。）とし、全ての溶接位置で変色が認められなかった場合を合格（表３に「無し」で示す。）とした。
【００７０】
下記表３から次のように考察できる。Ｎｏ．３１〜３３、３６、３７は、本発明で規定する要件を満足する例であり、塗装金属板２に樹脂薄膜（サービスコート）を設け、塗装金属板２と非塗装金属板１との界面に樹脂薄膜を介在させても、塗装金属板２の第一面（塗装面）２ｃを変色させることなく非塗装金属板１と塗装金属板２を溶接接合できている。
【００７１】
一方、Ｎｏ．３４、３５は、参考例であり、塗装金属板２の第二面表面に設けた樹脂薄膜の付着量が多過ぎる例である。樹脂薄膜が厚過ぎるため、非塗装金属板１と塗装金属板２の溶接接合を阻害している。
【００７２】
【表３】
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【符号の説明】
【００７３】
１    非塗装金属板
２    塗装金属板
２ａ  母材
２ｂ  塗装膜
２ｃ  塗装面
２ｄ  非塗装面
３    レーザー出力ユニット
３ａ  レーザー
Ｒ    レーザースポット径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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