(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ系めっき鋼板を電極輪で加圧しながら通電してシーム溶接する際、前記めっき鋼板の表面にシリカおよび高分子固体潤滑剤を添加した有機樹脂被膜で、シリカ量をシリカ、高分子固体潤滑剤および有機樹脂合計量の５〜５０重量％、また、高分子固体潤滑剤量を前記合計量の１〜２０重量％にしたものを０．１〜３．０μｍ形成するとともに、電極輪外周の肉厚方向曲率半径を５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下にして、連続通電で溶接することを特徴とするＡｌ系めっき鋼板のシーム溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、Ａｌ系めっき鋼板をプレス加工して、自動車の燃料タンクなどをシーム溶接で製造する際のシーム溶接方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
自動車などの燃料タンク材としては、従来より溶融Ｐｂ−Ｓｎ合金めっき鋼板が使用されているが、Ｐｂ−Ｓｎ合金は燃料がメタノールやエタノールのようなアルコール燃料あるいはこれとガソリンの混合燃料であると、アルコールにより腐食され、有毒なＰｂによる大気汚染の問題も生じるので、近年このような問題のないＡｌまたはＡｌ−Ｓｉ系合金めっきを施したＡｌ系めっき鋼板（特公平４−６８３９９号公報）またはこれにエポキシ樹脂被覆を施した防錆鋼板（特開平６−３０６６３８号公報）が提案されている。
【０００３】
一般に、めっき鋼板の燃料タンク材を用いて、燃料タンクを製造する場合、めっき鋼板を切断して、プレス加工により燃料タンク部材を製造した後、図１に示すように、燃料タンク部材１を合わせて、その両側をＣｒ−Ｃｕ合金やＣｒ−Ｃｕ−Ｚｒ合金などの電極輪２、２ａで直接加圧しながら通電することによりシーム溶接する方法で製造するが、シーム溶接は通電、休止を交互に行うパルセッション方式で通電する方法により行っていた。しかし、燃料タンク部材１がＡｌ系めっき鋼板をプレス成形したものであると、電極輪２、２ａがめっき層のＡｌをピックアップして、Ａｌが次第に拡散するため、電極輪２、２ａの表層は次第にＣｕ−Ａｌ合金化して、電極輪２、２ａが脆くなってしまう。
【０００４】
このため、長時間連続溶接すると、電極輪２、２ａと燃料タンク部材１との接触抵抗が増大したり、電極輪２、２ａが表層から欠落して、外周形状が変形したりして、ナゲットの生成が不完全になり、ナゲットのラップしない溶接不良部分が生じるという問題があった。燃料タンク部材１がエポキシ樹脂を被覆しためっき鋼板でも、有機樹脂は抵抗熱で瞬時に分解焼失してしまうため、Ａｌのピックアップを防止することは困難であった。
【０００５】
また、電極輪２、２ａは、電流密度を高くするため、外周の肉厚方向曲率半径Ｒを４ｍｍ以下にしていたが、パルセッション方式の通電でナゲットがラップするように溶接すると、電極輪２、２ａの周囲からめっき層や鋼板の溶融金属が噴き出し、溶接チリが発生し、しかも、ナゲットのラップ部分に空洞が発生するという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの問題を解決したＡｌ系めっき鋼板のシーム溶接方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ａｌ系めっき鋼板を電極輪で加圧しながら通電してシーム溶接する際、前記めっき鋼板の表面にシリカおよび高分子固体潤滑剤を添加した有機樹脂被膜で、シリカ量をシリカ、高分子固体潤滑剤および有機樹脂合計量の５〜５０重量％、また、高分子固体潤滑剤量を前記合計量の１〜２０重量％にしたものを０．１〜３．０μｍ形成するとともに、電極輪外周の肉厚方向曲率半径を５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下にして、連続通電で溶接する。
【０００８】
【作用】
本発明者らは、電極輪のＡｌピックアップを防止する方法について、種々検討した結果、めっき鋼板をシリカ添加の有機樹脂被膜で被覆すればよいことを見いだしたのである。すなわち、有機樹脂にシリカを添加すると、溶接時に有機樹脂が分解焼失しても、シリカが残存するため、めっき層Ａｌの溶接電極へのピックアップは防止され、合金化されることがない。
【０００９】
また、本発明者らは、溶接チリの発生やナゲットのラップ部分に生じる空洞発生を防止する方法についても検討した結果、電極輪外周の肉厚方向曲率半径を５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下にすればよいことを見いだした。
【００１０】
まず、めっき鋼板をシリカ添加の有機樹脂被膜で被覆して、電極輪のＡｌピックアップを防止する方法であるが、シリカとしてはシリカゾル、シリカ粉末などを用いればよい。しかし、シリカは潤滑性に劣るため、添加量を増大させると、燃料タンク部材にプレス加工する場合、加工割れやカジリが発生するという新たな問題が生じた。本発明者らはこれを解決するために樹脂粉末の高分子固体潤滑剤を添加したところ、加工割れやカジリの発生を防止できることを見いだしたのである。この高分子固体潤滑剤としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、フッ素系樹脂の微粉末を用いて、被膜中に分散させればよい。
【００１１】
被膜中へのシリカと高分子固体潤滑剤の添加は、シリカの場合、シリカ、高分子固体潤滑剤および有機樹脂の３成分合計量の５〜５０重量％にする。５重量％未満であると、連続シーム溶接性が有機樹脂単独被膜の場合よりあまり向上せず、５０重量％を超えると、高分子固体潤滑剤の添加にも拘わらず加工割れやカジリが発生してしまう。シリカ量を３０重量％以上にすると、シーム溶接を長時間継続することができる。
【００１２】
被膜の有機樹脂は、特に限定はなく、エポキシ系、フェノキシ系、フェノール系、ポリエステル系、ポリウレタン系、フタル酸系、アクリル系、フッ素系、シリコーン系などの有機樹脂を利用できる。また、これらの２種以上でもよい。
【００１３】
一方、高分子固体潤滑剤は、シリカ、高分子固体潤滑剤および有機樹脂の合計量の１〜２０重量％にする。高分子固体潤滑剤は３０重量％まで被膜中に安定的に分散可能であるが、このように多く分散させると、タンクに加工後チッピング対策としてタンク外面に塗布するアクリル塩化ビニールなどの塗料との密着性が低下するので、２０重量％以下にする。しかし、１重量％未満にすると、添加効果が小さくなるので、少なくとも１重量％以上にする。
【００１４】
被膜厚は、０．１μｍ未満であると、連続シーム溶接性が裸めっき鋼板の場合と変わらず、３．０μｍを超えると、通電時に短絡を起こし、シーム溶接が困難になるので、０．１〜３．０μｍにする。
【００１５】
次に、電極輪外周の肉厚方向曲率半径を大きくして、溶接チリの発生やナゲットのラップ部分に生じる空洞発生を防止する方法であるが、本発明者らはこれらの欠陥がパルセッション方式の通電に起因して発生するのではないかと推定した。すなわち、パルセッション方式の通電は通電、休止を繰り返すので、めっき鋼板の間の温度は通電時高温になっても、めっき鋼板が冷却し易いため、休止時には急激に冷却される。一方、通電時にはＡｌが鋼板より先に溶融、蒸発して、Ａｌ蒸気がめっき鋼板の間に閉じ込められ、それがさらに加熱されて、蒸気圧が高くなる。このため、溶接電流値の変動が大き過ぎると、通電後半にはＡｌ蒸気が溶融した鋼板を押し出して、溶接チリを発生させ、休止時にはＡｌ蒸気が凝固して、空洞になるのではないかと考えたのである。
【００１６】
そこで、本発明者らは通電を連続通電方式にして、めっき鋼板の間の温度が溶接時常にほぼ一定になるようにすれば、欠陥発生を防止できるのではないかとの予測のもとに連続通電でシーム溶接したのである。しかし、電極輪が外周の厚み方向曲率半径が従来のままであると、溶接電流値をめっき鋼板の板厚や鋼種、めっき層組成により変更する際、少しでも高すぎると、溶融金属が噴き出して、電極輪に溶着してしまうものであった。このため、適性溶接電流値の範囲が狭く、溶接作業が難しいものであった。
【００１７】
本発明者らは、この原因は従来の電極輪の場合外周の厚み方向曲率半径が小さいため、溶接電流値が少しでも大きくなると、溶接部の電流密度が極端に大きくなるためと考え、電極輪外周の厚み方向曲率半径を５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下と従来より大きくしたところ、溶接電流値がかなり変動しても、溶接チリやナゲット内部に空洞が発生しないことを見いだしたのである。ここで、厚み方向曲率半径下限を５ｍｍ以上にしたのは、これより小さいと、溶接チリやナゲット内部に空洞を発生させない適性溶接電流値範囲が狭くなるためである。
【００１８】
また、上限を２０ｍｍ以下としたのは、シーム溶接機の場合、電極輪がナールと称する駆動輪との噛み合わせにより回転されており、その噛み合わせ部分で電極輪に付着した有機樹脂被膜燃焼残渣やめっき金属などの付着物が削り落とされて、清掃されるようになっているが、厚み方向曲率半径を２０ｍｍより大きくすると、ナールとの噛み合わせ部分で付着物が削り落ちず、むしろ押し込まれるため、付着物が堆積して、通電時に電極輪に溶着してしまうからである。また、連続シーム溶接を行った場合、Ａｌのピックアップによる電極輪外周変形を防ぐには、上記被膜が有効であり、被膜を施さないと、電極輪外周がすぐに変形して、ナゲット内の空洞が発生し易くなる。
【００１９】
本発明のシーム溶接は、例えば、純Ａｌめつき鋼板、Ｓｉ量が３〜１３重量％のＡｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板、Ｍｇ量が２５％以下のＡｌ−Ｍｇ合金めっき鋼板などのＡｌ系めっき鋼板に適用できる。製造法は問わず、溶融めっき法、蒸着めっき法、溶融塩めっき法でもよい。これらのめっき鋼板には有機樹脂被膜の密着性を高めるため、前処理として、クロメート処理やリン酸塩処理を施してあってもよい。
【００２０】
【実施例】
極低炭素Ｔｉ添加冷延鋼板にＡｌまたはＡｌ−９％Ｓｉ合金の溶融めっきを施しためっき鋼板（板厚０．８ｍｍ、めっき付着量８０ｇ／ｍ２）にシリカゾルおよびポリエチレン樹脂粉末を含有するウレタン樹脂組成物（シリカゾル量はシリカゾル、ポリエチレン樹脂粉末およびウレタン樹脂合計量の３０重量％、ポリエチレン樹脂粉末量は前記合計量の３重量％）をロールコート法で乾燥塗膜厚で１．５μｍになるように塗布して、２００℃で１分間加熱することにより被膜を硬化させ、燃料タンク材を製造した。次にこれらの燃料タンク材から長さ１０００ｍｍ、幅１００ｍｍの試験片を採取して、次のようなシーム溶接性試験および成形性試験を施した。表１〜３にこの結果を各溶接めっき鋼板別に示す。
【００２１】
（１）シーム溶接性試験
試験片を２枚重ね合わせて、外周の厚み方向曲率半径が異なる電極輪（Ｃｒ−Ｃｕ合金）で長手方向に連続方式またはパルセッション方式でシーム溶接し、溶接適性電流範囲、連続シーム溶接性を次のように評価した。
【００２２】
（Ａ）溶接適性電流範囲
溶接部の長手方向の中心断面を切り出して、研磨、エッチングを行った後、顕微鏡観察して、ナゲットがラップし、内部欠陥（空洞）が発生しない最小電流値を下限、溶接チリの発生しない最大電流値を上限とした。
【００２３】
（Ｂ）連続溶接性
未使用電極輪を使用して、ナゲットのラップした積算長さと電極輪外周がＡｌのピックアップにより変形し、ナゲット内に内部欠陥（空洞）が発生するまでの長さを調査し、これらの短い方の長さが５００ｍ以上のものを記号○で、５００ｍ未満のものを記号×で評価した。
【００２４】
（２）成形性試験
平底円筒絞り加工（ポンチ径４０ｍｍ）で限界絞り比が２．３以上のものを記号○で、２．３未満のものを記号×で評価した。
【００２５】
【表１】
0003568069.tif 000002
【００２６】
【表２】
0003568069.tif 000003
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明のシーム溶接方法は、めっき鋼板の表面にシリカ含有有機樹脂被膜を形成してあるので、電極輪のピックアップ性を防止でき、また、有機樹脂被膜にはシリカ添加に伴うプレス加工性低下を高分子固体潤滑剤で回復させてあるので、プレス加工の際に加工割れやカジリが発生しない。さらに、電極輪外周の厚み方向曲率半径が大きいので、適性電流範囲を大きくでき、溶接電流を変動させても溶接チリやナゲット内部への空洞欠陥を発生させない。
【図面の簡単な説明】
【図１】はめっき鋼板製の燃料タンク部材をシーム溶接する方法である。
【符号の説明】
１…燃料タンク部材、２、２ａ…電極輪、Ｒ…曲率半径、
【図１】
0003568069.tif 000004