(57)【要約】【課題】液体金属脆化割れの発生を抑制する抵抗スポット溶接方法の提供。【解決手段】少なくとも１枚の高強度亜鉛系めっき鋼板を含む複数枚の鋼板を重ね合わせた被溶接部材に、溶接電極により加圧力Ｆ１で加圧しながら通電して溶接する工程と、前記通電の終了直後から保持終了までの間、加圧力Ｆ２で保持して冷却する工程であって、前記加圧力Ｆ１に対する前記加圧力Ｆ２の関係が、（Ｆ２）＞（Ｆ１×２）の関係を満足する工程と、を有する抵抗スポット溶接方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１枚の高強度亜鉛系めっき鋼板を含む複数枚の鋼板を重ね合わせた被溶接部材に、溶接電極により加圧力Ｆ１で加圧しながら通電して溶接する工程と、
前記通電の終了直後から保持終了までの間、加圧力Ｆ２で保持して冷却する工程であって、前記加圧力Ｆ１に対する前記加圧力Ｆ２の関係が、（Ｆ２）＞（Ｆ１×２）の関係を満足する工程と、
を有する抵抗スポット溶接方法。
【請求項２】
前記通電の終了直後から保持終了までの間の時間をｔ（ｓ）、前記被溶接部材の総板厚の１／２をｈ（ｍｍ）としたとき、ｔ≧０．０６５ｈ２の関係を満足する請求項１に記載の抵抗スポット溶接方法。
【請求項３】
前記高強度亜鉛系めっき鋼板の引張強度が９８０ＭＰａ以上である請求項１又は請求項２に記載の抵抗スポット溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗スポット溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車分野では、低燃費化、ＣＯ２排出量削減等の観点で、車体の軽量化の実現が求められており、さらに、衝突安全性の向上の観点で、車体部材を高強度化することが求められている。これら要求を満たすため、車体部材、各種部品等には、高強度鋼板が使用されている。
【０００３】
車体には、高防錆性が求められ、車体の高防錆化の観点で、車体を構成する部材には、例えば、耐食性に優れた亜鉛系めっき鋼板が適用される。そして、亜鉛系めっき鋼板としては、車体の軽量化及び高強度化の観点から、高強度鋼板をめっき用原板として、亜鉛系めっきを施した高強度亜鉛系めっき鋼板が使用されている。
【０００４】
一方、自動車の車体の組立や部品の取付けなどでは、主として、抵抗スポット溶接が行われている（例えば、特許文献１〜４を参照）。
【０００５】
例えば、特許文献１には、抵抗スポット溶接ガンにより、アルミニウム合金板材を溶接する抵抗スポット溶接方法が開示されている。この抵抗スポット溶接方法において、所定の溶接する条件のタイムアップで、所要の鍛造加圧力にて加圧し、かつディケィ時間でディケィ電流を流して鍛造加圧させ、ディケィ時間のタイムアップの後に所要の保持時間で保持して鍛造加圧を終了させることにより溶接を完了することが開示されている。
【０００６】
特許文献２には、抵抗スポット溶接継手の疲労強度を向上させる溶接方法が開示されている。この溶接方法は、通電後の後期加圧力Ｐａが初期加圧力Ｐｉに対して、１．５Ｐｉ≦Ｐａ≦２．５Ｐを満足すること、初期加圧力保持時間Ｈｔｉが、０．３５×Ｈｔ≦Ｈｔｉ≦０．６５×Ｈｔを満足すること、及びＨｔ＝２００×ｔ−８０を満足することが開示されている。
【０００７】
特許文献３には、鋼板とアルミニウム合金板とを各１枚以上で合計２枚以上を重ね合わせ、鋼板およびアルミニウム合金板の上下に配置された電極で加圧しながら抵抗スポット溶接を行うことが開示されている。そして、この抵抗スポット溶接は、加圧力ＥＦでのパルセーション通電の後で，１．２×ＥＦ≦ＦＦ≦２．０×ＥＦを満たす加圧力ＦＥまで増加させることで、異種金属接合における金属間化合物の生成を抑制することが開示されている。
【０００８】
特許文献４には、高強度めっき鋼板の抵抗スポット溶接において、溶接通電終了直後に、１．２ＷＦ≦ＰＨＦ≦２．０ＷＦの条件を満足する加圧力を負荷し、かつ、３００−５００ｔ＋２５０ｔ２の条件満たす保持時間とする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１４５２７７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１０８１６号公報
【特許文献３】特開２０１２−１５２７８６号公報
【特許文献４】特開２００３−１０３３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
高強度亜鉛系めっき鋼板を用いて抵抗スポット溶接を行うと、例えば、得られた抵抗スポット溶接継手の圧接部において、液体金属脆化割れ（ＬＭＥ；Ｌｉｑｕｉｄ  Ｍｅｔａｌ  Ｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔ）が発生する場合がある。このような割れが生じると、溶接部の強度が低下するため、抵抗スポット溶接継手の信頼性が低下してしまう。この割れは、電極の加圧力、鋼板の熱膨張、及び収縮による引張応力が溶接箇所に加わり、亜鉛、亜鉛と電極の銅との合金等の溶接箇所の鋼板表面で溶融した溶融物が、鋼板の結晶粒界に侵入して、粒界強度を低下させて引き起こされる、いわゆる液体金属脆性に起因する割れであるといわれている。
【００１１】
ところで、特許文献１及び特許文献３に開示される技術は、アルミニウム合金板を用いた抵抗スポット溶接に関するものであり、高強度亜鉛系めっき鋼板を対象とした技術ではない。また、特許文献２に開示される技術は、初期加圧力保持時間が設けられている。この技術を適用して、高強度亜鉛系めっき鋼板を含む被溶接部材を抵抗スポット溶接した場合、抵抗スポット溶接継手の圧接部には、液体金属脆化割れが発生する場合があった。
特許文献４に開示される技術では、保持工程での加圧力が高い場合は対象外であった。また、特許文献に４に開示される技術を適用した場合、抵抗スポット溶接継手の圧接部に、液体金属脆化割れが発生する場合があった。特に、高強度亜鉛系めっき鋼板の引張強度が９８０ＭＰａ以上の鋼板を用いた場合には、抵抗スポット溶接継手の圧接部に発生する液体金属脆化割れが顕著に見られる傾向があった。
【００１２】
本発明の目的は、高強度亜鉛系めっき鋼板を用いた抵抗スポット溶接方法において、抵抗スポット溶接継手の圧接部における液体金属脆化割れの発生を抑制する抵抗スポット溶接方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
【００１４】
＜１＞
少なくとも１枚の高強度亜鉛系めっき鋼板を含む複数枚の鋼板を重ね合わせた被溶接部材に、溶接電極により加圧力Ｆ１で加圧しながら通電して溶接する工程と、
前記通電の終了直後から保持終了までの間、加圧力Ｆ２で保持して冷却する工程であって、前記加圧力Ｆ１に対する前記加圧力Ｆ２の関係が、（Ｆ２）＞（Ｆ１×２）の関係を満足する工程と、
を有する抵抗スポット溶接方法。
＜２＞
前記通電の終了直後から保持終了までの間の時間をｔ（ｓ）、前記被溶接部材の総板厚の１／２をｈ（ｍｍ）としたとき、ｔ≧０．０６５ｈ２の関係を満足する＜１＞に記載の抵抗スポット溶接方法。
＜３＞
前記高強度亜鉛系めっき鋼板の引張強度ＴＳが９８０ＭＰａ以上である＜１＞又は＜２＞に記載の抵抗スポット溶接方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高強度亜鉛系めっき鋼板を用いた抵抗スポット溶接方法において、抵抗スポット溶接継手の圧接部における液体金属脆化割れの発生が抑制される抵抗スポット溶接方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る抵抗スポット溶接方法の通電パターンおよび加圧パターンの一例を示す模式図である。
【図２】従来の抵抗スポット溶接方法の通電パターンおよび加圧パターンの一例を示す模式図である。
【図３】抵抗スポット溶接方法を模式的に表した説明図である。
【図４】通電終了後における温度と半径方向応力との関係を表すグラフである。
【図５】通電終了後における加圧力と半径方向応力との関係を表すグラフである。
【図６】図４および図５のＦＥＭ計算をするための解析モデル図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の抵抗スポット溶接用方法の好ましい実施形態の一例について説明する。
【００１８】
なお、本明細書中において、「〜」を用いて表される数値範囲は、特に断りの無い限り、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書中において、「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されるのであれば、本用語に含まれる。
【００１９】
本実施形態に係る抵抗スポット溶接方法は、少なくとも１枚の高強度亜鉛系めっき鋼板を含む複数枚の鋼板を重ね合わせた被溶接部材に、溶接電極により加圧力Ｆ１で加圧しながら通電して溶接する工程と、前記通電の終了直後から保持終了までの間、加圧力Ｆ２で保持して冷却する工程であって、前記加圧力Ｆ１に対する前記加圧力Ｆ２の関係が、（Ｆ２）＞（Ｆ１×２）の関係を満足する工程と、を有する。
【００２０】
以下、抵抗スポット溶接方法について、図面を参照して説明する。図３は、抵抗スポット溶接方法を模式的に表した説明図である。図３に示すように、抵抗スポット溶接方法は、例えば、３枚の高強度亜鉛系めっき鋼板１Ａ、１Ｂ、及び１Ｃを重ねて被溶接部材とし、鋼板の重ね合わせ方向（図３に示す被溶接部材に対する上下方向）の両側に配置された溶接電極２Ａ及び２Ｂによって、被溶接部材を鋼板の重ね合わせ方向の両側から挟み込む。そして、溶接電極２Ａ及び２Ｂにより、矢印の方向に、加圧力Ｆで加圧しながら通電を行う。通電終了後、加圧力Ｆで加圧した状態を保持し、冷却（例えば、水冷）された電極２Ａ及び２Ｂによる抜熱及び鋼板自体への熱伝導によって冷却した後、溶接電極を開放し、ナゲット３が形成された抵抗スポット溶接継手が得られる。ナゲット３の周囲には、溶接熱影響部（ＨＡＺ部）が形成され、溶接熱影響部における鋼板のあわせ面には、圧接部が形成される。なお、図３に示す被溶接部材には、図３に示すように、４箇所の圧接部が存在する。
【００２１】
抵抗スポット溶接における通電パターン及び加圧パターンとしては、例えば、図２に示すパターンが挙げられる。図２は、従来の抵抗スポット溶接方法の通電パターンおよび加圧パターンの一例を示す模式図である。図２に示すように、従来、抵抗スポット溶接方法は、加圧力Ｆ１で加圧しながら通電し、通電終了後、通電工程と同じ加圧力Ｆ１を保ったままで保持する方法が行われている。このような従来の方法で、高強度亜鉛系めっき鋼板に抵抗スポット溶接を行うと、例えば、図３に示す圧接部に液体金属脆化割れが発生する場合があった。このような液体金属脆化割れの発生は、特に、引張強度が９８０ＭＰａ以上の高強度亜鉛系めっき鋼板を用いた場合に顕著にみられた。
【００２２】
亜鉛系めっき高強度鋼板に抵抗スポット溶接を行うことで発生する液体金属脆化割れの要因の一つとしては、例えば、通電後の冷却に伴って生じる引張応力が挙げられる。そこで、高強度亜鉛系めっき鋼板の溶接後の抵抗スポット溶接継手における圧接部に生じる応力を低減させることに着目し、液体金属脆化割れの発生が抑制される溶接条件を検討した。
【００２３】
抵抗スポット溶接では、通電後の保持工程で、鋼板が冷却される。そして、冷却に伴って、通電終了後の被溶接部材には、ナゲットの熱収縮によって、板幅方向に引張応力が発生する。この引張応力が生じることで、圧接部での液体金属脆化割れが生じると考えられる。このことから、通電工程後に冷却される保持工程において、通電工程後の被溶接部材に対する加圧力を高めれば、ナゲットの形状への影響を抑えつつ、ナゲットの熱収縮に伴う板幅方向に生じる引張応力が低減されると考えられる。これは次のように考えられる。保持工程での加圧力を高めることで、圧接部に生じる引張応力と反対方向に応力が生じる。それによって、この引張応力が、反対方向に生じた応力と相殺される。そのため、圧接部に生じる引張応力が低減する。
【００２４】
そこで、図１に示すように、加圧力Ｆ１で加圧しながら通電し、通電を終了した直後に、時間を開けずに、通電工程での加圧力Ｆ１に対して２倍を超える加圧力Ｆ２で加圧して保持することを検討した。その結果、保持工程での加圧力Ｆ２を、通電工程での加圧力Ｆ１の２倍超とすることで、冷却によって熱収縮しようとするナゲットによって、圧接部に生じる引張応力が低減することが判明した。それによって、高強度亜鉛系めっき鋼板を抵抗スポット溶接して得られた抵抗スポット溶接継手の圧接部における液体金属脆化割れの発生が抑制されると考えられる。なお、例えば、通電工程終了後、加圧力を変えずに保持した後、加圧力を倍増させて保持した場合、ナゲットの冷却が進行し、熱収縮による引張応力を抑制することが難しくなると考えられる。そのため、本実施形態に係る抵抗スポット溶接方法では、通電終了直後に、（Ｆ２）＞（Ｆ１×２）の関係を満たすように、保持工程を行う。なお、本明細書中において、加圧力Ｆ１及び加圧力Ｆ２は、加圧したときの最高到達加圧力を表す。
【００２５】
以上から、本実施形態に係る抵抗スポット溶接方法によって、高強度亜鉛系めっき鋼板を用いて抵抗スポット溶接を行うときの抵抗スポット溶接継手の圧接部における液体金属脆化割れの発生が抑制される。
【００２６】
以下、本実施形態に係る抵抗スポット溶接方法について説明する。
【００２７】
（通電工程）
まず、高強度亜鉛系めっき鋼板を少なくとも１枚含む複数枚の鋼板を重ね合わせて被溶接部材を準備する。次に、被溶接部材における複数枚の鋼板の重ね合わせた部分を、鋼板の重ね合わせ方向の両側に配置される溶接電極によって、両側から挟み込む。そして、溶接電極によって、加圧力Ｆ１で加圧しながら、溶接電極に通電して、抵抗スポット溶接を行う。
【００２８】
ここで、通電工程における加圧力Ｆ１としては、特に限定されるものではないが、例えば、３００ｋｇｆ〜６００ｋｇｆであることが挙げられる。なお、溶接電極による圧力の付与は、一方の溶接電極（例えば、図３に示す下側の溶接電極２Ｂ）を固定した状態でもう一方の溶接電極（例えば、図３に示す上側の溶接電極２Ａ）から圧力を掛けてもよい。
【００２９】
通電工程において、電流値、通電時間、溶接電極の接触面積、溶接電極からの加圧力などの各条件は、求められるナゲット径に応じて調整される。例えば、通電工程における各条件は、下記に示すナゲット径を満足するように設定すればよい。
【００３０】
抵抗スポット溶接で形成されるナゲット径（Ｄｎ）は、板厚ｈの平方根の３倍以上（すなわち、３√ｈ以上）であることが好ましい。例えば、高強度亜鉛系めっき鋼板を少なくとも１枚含む被溶接部材が３枚の鋼板で構成されている場合、１枚目の鋼板の板厚をｈ１、２枚目の鋼板の板厚をｈ２、及び３枚目の鋼板の板厚をｈ３とすると、一方の溶接電極側に配置される鋼板と、中間に配置される鋼板との境界に形成されるナゲット径（Ｄ１）において、板厚ｈＤ１は、ｈＤ１＝（ｈ１＋ｈ２）／２として表される。また、他方の溶接電極側に配置される鋼板と、中間に配置される鋼板との境界に形成されるナゲット径（Ｄ２）において、板厚ｈＤ２は、ｈＤ２＝（ｈ２＋ｈ３）／２として表される。一方、高強度亜鉛系めっき鋼板を少なくとも１枚含む被溶接部材が２枚の鋼板で構成されている場合、１枚目の鋼板の板厚をｈ１、及び２枚目の鋼板の板厚をｈ２とすると、板厚ｈは、ｈ＝（ｈ１＋ｈ２）／２として表される。なお、通電するときの電流値は、チリが発生しない電流値以下とすることがよい。
【００３１】
本実施形態において、通電工程では、後通電を行ってもよい。一般に、後通電は、本通電の後、通電をしないクール時間を経てから行う。クール時間、並びに、後通電の電流値及び通電時間は、後通電の目的及び板厚に応じて設定される。偏析緩和タイプの後通電では、クール時間は、概ねナゲットが凝固する時間に設定される。また、後通電の通電は、ナゲット端部が凝固点以下Ａ３点以上の温度の範囲内にあるように設定される。特に、後通電の電流値は、本通電の電流値の８５％〜９５％に設定することが望ましい。また、後通電の通電時間（秒）は、板厚をｈとした場合、０．２ｈ−０．２に設定することが望ましい。ここでｈは、１枚目の鋼板の板厚をｈ１、２枚目の鋼板の板厚をｈ２、及び３枚目の鋼板の板厚をｈ３とすると、（ｈ１＋ｈ２＋ｈ３）／２で表される。また、２枚の鋼板を重ね合わせた被溶接部材であるとき、１枚目の鋼板の板厚をｈ１、及び２枚目の鋼板の板厚をｈ２とすると、ｈは、（ｈ１＋ｈ２）／２で表される。この偏析緩和タイプの後通電では、後通電直後に加圧力を増加させることが望ましい。
一方、テンパータイプの後通電では、クール時間は、ナゲット及びその周囲の熱影響部（ＨＡＺ部）がＭｓ点以下の温度に冷却されるように設定される。後通電の電流値及び通電時間は、クール時間中に生成したマルテンサイト組織から炭化物が析出し、靭性が回復されるように設定される。この場合、本通電直後に加圧力を増加させることが望ましい。なぜなら、クール時間が長いテンパータイプの後通電では、クール時間の途中で圧接部が危険領域を通過し、割れてしまう可能性があるからである。
【００３２】
−高強度亜鉛系めっき鋼板−
ここで、本実施形態に係る抵抗スポット溶接方法では、高強度鋼板に、亜鉛系めっきが被覆された高強度亜鉛系めっき鋼板を用いる。以下、高強度亜鉛系めっき鋼板について説明する。
【００３３】
高強度亜鉛系めっき鋼板は、例えば、高強度の鋼板とするために、引張強度（ＴＳ）が９８０ＭＰａ以上であることがよい。鋼板における引張強度は、引張試験をＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（２０１１）に準拠して行うことで測定される。なお、引張強度の上限は特に限定されず、例えば、２０００ＭＰａ以下であることが挙げられる。
【００３４】
高強度亜鉛系めっき鋼板の母材となる高強度鋼板の化学組成、金属組織は特に限定されるものではない。例えば、高強度鋼板の化学組成としては、質量％で、Ｃ：０．１００％〜０．４００％、Ｓｉ：０．３０％〜３．００％、Ｍｎ：１．００％〜１０．００％、Ｐ：０％〜０．０１０％、並びに、Ｓ：０％〜０．００５０％、を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる鋼板であってもよい。また、前記Ｆｅの一部が、その他の添加元素に置き換えられた鋼板であってもよい。さらに、炭素当量Ｃｅｑが０．１５％以上となる鋼板であってもよい。なお、Ｃｅｑは下記式に示すものである。
式  Ｃｅｑ＝［Ｃ］＋［Ｓｉ］／３０＋［Ｍｎ］／２０＋２［Ｐ］＋４［Ｓ］
ただし、［Ｃ］、「Ｓｉ］、［Ｍｎ］、［Ｐ］、［Ｓ］は、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、及びＳの含有量（質量％）である。含有していない元素は、０質量％である。
【００３５】
本実施形態に係る抵抗スポット溶接方法では、被溶接部材として、高強度亜鉛系めっき鋼板を少なくとも１枚含む複数枚の鋼板を重ね合わせ、重ね合わせ面に、亜鉛系めっきが被覆された鋼板を有していれば、高強度亜鉛系めっき鋼板の枚数は、特に限定されない。例えば、図３に示すように、３枚の高強度亜鉛系めっき鋼板１Ａ〜１Ｃを重ね合わせてもよい。また、２枚の高強度亜鉛系めっき鋼板を重ね合わせてもよい。さらに、全ての鋼板の重ね合わせ面に、亜鉛系めっきが被覆された複数枚の鋼板でもよい。重ね合わせ面に、亜鉛系めっきが被覆された面と、亜鉛系めっきが被覆されていない面とを重ね合わせてもよい。高強度亜鉛系めっき鋼板と他の鋼板とを重ね合わせてもよい。ただし、抵抗スポット溶接継手の耐食性を考慮すれば、溶接電極との接触面にも亜鉛系めっきが被覆されていることが好ましい。この点で、被溶接部材は、複数枚の高強度亜鉛系めっき鋼板を重ね合わせた被溶接部材とすることがより好ましい。
【００３６】
抵抗スポット溶接される被溶接部材における複数枚の鋼板としては、２枚の鋼板であってもよく、３枚以上の鋼板であってもよい。抵抗スポット溶接される各鋼板の板厚は、特に限定されず、例えば、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍであってもよい。また、複数枚の鋼板の全体の総板厚Ｈは、１．０ｍｍ以上であってもよい。複数枚の鋼板の全体の総板厚Ｈの上限は特に限定されず、例えば、総板厚Ｈが７．０ｍｍ以下であってもよい。
【００３７】
総板厚Ｈの範囲は、抵抗スポット溶接継手の軽量化と高強度化との両立が図れる点で、２．４ｍｍ〜４．８ｍｍであることが好ましい。
【００３８】
なお、鋼板は、少なくとも一部に板状部を有し、当該板状部が互いに積み重ね合わされる部分を有するものであればよく、全体が板でなくともよい。また、複数枚の鋼板は、別々の鋼板から構成されるものに限定されず、１枚の鋼板を管状などの所定の形状に成形したものを重ね合わせたものでもよい。
【００３９】
高強度鋼板に被覆される亜鉛系めっきは、亜鉛を含むめっきであれば、特に限定されるものではない。例えば、めっき種として、合金化溶融亜鉛めっき、溶融亜鉛めっき、及び電気亜鉛めっきが挙げられる。また、亜鉛を含むめっき（亜鉛めっき）としては、例えば、亜鉛のみを含むめっき；亜鉛及び鉄を含むめっき；亜鉛及びニッケルを含むめっき；亜鉛及びアルミニウムを含むめっき；亜鉛及びマグネシウムを含むめっき；亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、シリコンなどを含むめっきが挙げられ、これらのいずれでもよい。
【００４０】
亜鉛系めっきは、片面のみに施してもよく、両面に施してもよい。これらのめっき層の目付量は、特に限定されず、例えば、片面の目付量で１００ｇ／ｍ２以下とすることがよい。
【００４１】
−溶接電極−
ここで、溶接電極について説明する。溶接電極としては、例えば、一対の円筒状の電極が用いられる。なお、円筒状の電極の先端形状としては、例えば、（Ａ）フラット形状、（Ｂ）ラジアス形状（円弧状）、（Ｃ）ドームラジアス形状（接触面が平面状又は緩やかな曲率（例えばＲ４０）を有する曲面状であり、その周囲が円弧状である形状）、（Ｄ）コーンフラット形状（接触面が平面状又は緩やかな曲率を有する曲面状でその周囲がテーパ状である形状）、（Ｅ）ポイント形状（接触面が平面状又は緩やかな曲率を有する曲面状でその周囲が急角度のテーパ状である形状）等が一般的に用いられる。これらの中でも、接触面が平面状又は緩やかな曲率を有する曲面状である（Ａ）フラット形状、（Ｃ）ドームラジアス形状、（Ｄ）コーンフラット形状、及び（Ｅ）ポイント形状がより好ましく、（Ｃ）ドームラジアス形状がさらに好ましく、接触面が緩やかな曲率（例えばＲ４０）を有する曲面状である（Ｃ）ドームラジアス形状が特に好ましい。
【００４２】
円筒状の電極の先端形状が、接触面として平面状又は緩やかな曲率を有する曲面状である場合（つまり前記（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）、及び（Ｅ）の形状の場合）、この先端部分（つまり平面状又は緩やかな曲率を有する曲面状の部分）の直径φは、求められるナゲット径、板厚等に応じて調整される。直径φは、例えば４ｍｍ〜１０ｍｍの範囲が好ましい。なお、溶接電極の材質は、特に限定されないが、銅及びクロムを含む合金などが挙げられる。
【００４３】
（保持工程）
本実施形態に係る抵抗スポット溶接方法は、通電工程の後に保持工程を有する。保持工程は、前述の通電工程の通電を終了した直後から保持終了までの間、加圧力Ｆ２で、被溶接部材を、溶接電極で挟み込んだまま保持して冷却する工程である。そして、通電工程での加圧力Ｆ１と保持工程での加圧力Ｆ２との関係が、（Ｆ２）＞（Ｆ１×２）の関係を満足するように保持する。通電工程を経た被溶接部材は、非通電の状態で、冷却（例えば、水冷）された溶接電極により冷却される。ここで、通電の終了直後から保持終了までの間とは、通電工程での通電を終了すると同時に、保持を開始して、溶接電極による加圧を継続した後、溶接電極による加圧を解き、被溶接部材から溶接電極を開放して、加圧を終了する時点までの間を示す（例えば、図１参照）。
【００４４】
なお、例えば、偏析緩和タイプの後通電に代表されるように、本通電の後、ナゲットが凝固する程度の短時間のクール時間を経て後通電を加圧力Ｆ１で行う場合は、後通電での加圧力Ｆ１に対して、保持工程での加圧力Ｆ２が上記関係を満足させればよい。例えば、後通電での加圧力Ｆ１が本通電での加圧力よりも高い場合、保持工程での加圧力Ｆ２は、後通電での加圧力Ｆ１に対して、２倍超の加圧力となるように加圧すればよい。後通電を行う場合、通電終了直後とは、後通電の終了直後を表す。
一方、例えば、テンパータイプの後通電に代表されるように、ナゲットやその周囲の熱影響部（ＨＡＺ部）がＭｓ点以下に冷却されまでの長時間のクール時間を経てから後通電する場合は、本通電での加圧力Ｆ１に対して、保持工程での加圧力Ｆ２が上記関係を満足させればよい。
ここで、本実施形態に係る抵抗スポット溶接方法において、通電工程での加圧力Ｆ１は、通電工程において基準となる加圧力をＦ１を示す。
【００４５】
通電工程での加圧力Ｆ１と保持工程での加圧力Ｆ２との関係は、（Ｆ２）＞（Ｆ１×２）を満足する。液体金属脆化割れの発生をより抑制する点で、（Ｆ２）≧（Ｆ１×２．１）を満足することが好ましい。なお、加圧力Ｆ２は、上記関係を満たしていれば、加圧力Ｆ２の上限は特に限定されない。例えば、加圧力Ｆ２の上限としては、（Ｆ１×５）≧（Ｆ２）の関係を満足することが挙げられる。
【００４６】
保持工程において、保持時間は、ナゲットが凝固するまでの時間が確保できれば、特に限定されるものではない。通電の終了直後から保持終了までの間の時間をｔ（ｓ）、被溶接部材の総板厚の１／２をｈ（ｍｍ）としたとき、ｔ≧０．０６５ｈ２の関係を満足することが好ましい。保持時間がこの条件を満たしていれば、この高強度亜鉛系めっき鋼板を用いて抵抗スポット溶接を行うときの抵抗スポット溶接継手の圧接部における液体金属脆化割れの発生が効果的に抑制される。ここで、上記のように、高強度亜鉛系めっき鋼板を少なくとも１枚含む被溶接部材の板厚ｈは、被溶接部材の総板厚の１／２で表される。具体的には、３枚の鋼板を重ね合わせた被溶接部材であるとき、１枚目の鋼板の板厚をｈ１、２枚目の鋼板の板厚をｈ２、及び３枚目の鋼板の板厚をｈ３とすると、ｈは、（ｈ１＋ｈ２＋ｈ３）／２で表される。また、２枚の鋼板を重ね合わせた被溶接部材であるとき、１枚目の鋼板の板厚をｈ１、及び２枚目の鋼板の板厚をｈ２とすると、ｈは、（ｈ１＋ｈ２）／２で表される。ｔの上限は特に限定されないが、例えば、室温（例えば、２５℃）まで冷却される時間であることが挙げられる。
【００４７】
−その他の工程−
また、本実施形態に係る抵抗スポット溶接方法では、通電工程の前にスクイズ工程を有していてもよい。スクイズ工程は、溶接電極からの通電を行なう前に、加圧力を保持したまま溶接電極による挟み込みを行なう工程である。例えば、図１を参照すると、スクイズ工程は、被溶接部材を溶接電極で挟み込み、加圧力Ｆ１で加圧を開始し、溶接電極から通電するまでの間の工程である。なお、スクイズ工程におけるスクイズ時間は、特に限定されるものではない。スクイズ時間は、例えば、加圧力が一定値に到達する時間よりも長くすることが好ましい。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４９】
３枚の高強度亜鉛系めっき鋼板を重ね合わせて被溶接部材とし、この被溶接部材に対して抵抗スポット溶接を行うことを想定し、保持工程における圧接部内側の温度と、圧接部に生じる応力との関係を、有限要素法（ＦＥＭ；Ｆｉｎｉｔｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｍｅｔｈｏｄ）により解析した。高強度亜鉛系めっき鋼板は、高強度鋼板をめっき原板とし、その両面に亜鉛系めっきが施された鋼板とした。また、圧接部に生じる応力は、ナゲットの半径方向応力として解析を行った。有限要素法による解析条件を表１に示す。なお、この解析では、通電工程では、後通電は行わず、本通電のみ行うことを想定している。すなわち、解析条件は、図１に示すような通電パターンおよび加圧パターン（加圧力Ｆ１と加圧力Ｆ２が同じ場合は、図２に示すような通電パターンおよび加圧パターン）での、抵抗スポット溶接を想定している。
【００５０】
また、表１に示す条件で、有限要素法により解析した結果を図４及び図５に示す。さらに、図４及び図５のＦＥＭ計算をするための解析モデル図を図６に示す。図６に示すＰは圧接部における応力を計算した部位を示す。圧接部Ｐにおいて、図４及び図５に示す温度と半径応力を出力している。なお、図６に示す１Ａは上板、１Ｂは中板、及び１Ｃは下板を表す。
【００５１】
【表１】
2019171450.tif 000003
【００５２】
図４は、通電終了後における温度と、半径方向応力との関係を表すグラフである。図４に示すグラフのうち、横軸は、通電終了直後の被溶接部材の温度を表している。通電終了との表記は、通電工程で通電が終了した時点を表している。通電終了後の被溶接部材は、非通電で、溶接電極による加圧を保持することで冷却される。したがって、横軸は、通電終了後、横軸の右から左に向かって、温度が低下することを表している。すなわち、通電終了の時点は、保持工程の開始点となる。なお、図４では、通電終了直後から温度の最も低くなるまで範囲で、非通電で加圧力を保持しながら冷却されている。その後、溶接電極が開放される。
【００５３】
一方、縦軸は、圧接部に生じる応力を、ナゲットの半径方向応力として表している。縦軸のマイナスの応力は、抵抗スポット溶接する前に比べて、鋼板が膨張しているため、圧接部には、圧縮状態の応力が生じることを表している。また、縦軸のプラスの応力は、ナゲットが冷却されることにより、ナゲットが縮小するため、圧接部には、ナゲットの半径方向に引張応力が生じることを表している。つまり、縦軸の０点では、圧接部に生じる半径方向応力が圧縮から引張に転じる点となる。
【００５４】
図４に示すグラフにおいて、割れ危険領域で表記される領域は、液体金属脆化割れが発生しやすい領域であり、亜鉛の融点（４２０℃）以上、かつ、半径方向応力が０ｋｇｆ／ｍｍ２以上の範囲で囲まれた領域を表す。この領域内では、亜鉛系めっきが溶融し、かつ、圧接部に引張応力が生じている状態であるほど、液体金属脆化割れが発生しやすいと考えられる。つまり、圧縮応力から引張応力に転じる温度が高く、かつ、亜鉛の融点の時点において、圧接部に生じる半径方向の引張応力が高いほど、液体金属脆化割れが発生しやすくなる。
【００５５】
図４に示すように、通電工程での加圧力Ｆ１と、保持工程での加圧力Ｆ２とが同じ場合（Ｆ１＝Ｆ２）は、圧接部に生じる半径方向応力が圧縮応力から引張応力に転じる点が高く、亜鉛の融点における圧接部に生じる半径方向の引張応力が高い。そのため、この場合は、抵抗スポット溶接継手の圧接部における液体金属脆化割れが発生しやすい。
【００５６】
また、通電工程での加圧力Ｆ１に対して、保持工程での加圧力Ｆ２を１．５倍とした比較例（Ｆ２＝Ｆ１×１．５）では、圧接部に生じる半径方向応力が圧縮応力から引張応力に転じる温度は低くなる。しかし、亜鉛の融点における圧接部に生じる半径方向の引張応力は、加圧力Ｆ１及び加圧力Ｆ２が同じ場合と同程度である。この場合は、保持工程での加圧力Ｆ２を増加した効果が低いため、抵抗スポット溶接継手の圧接部における液体金属脆化割れが発生しやすい。
【００５７】
一方、通電工程での加圧力Ｆ１に対して、保持工程での加圧力Ｆ２が２倍を超える（（Ｆ２）＞（Ｆ１×２））各発明例では、圧接部に生じる半径方向応力が圧縮応力から引張応力に転じる温度が低くなり、亜鉛の融点における圧接部に生じる半径方向の引張応力も低くなる。このため、各発明例では、抵抗スポット溶接継手の圧接部における液体金属脆化割れの発生が抑制される。
【００５８】
また、図５は、通電終了直後に加圧する保持工程での加圧力と、半径方向応力との関係を表すグラフである。横軸は、保持工程での加圧力を表す。縦軸は、Ｚｎ融点における圧接部に生じる半径方向応力であり、引張応力を表す。なお、図５において、通電工程での加圧力Ｆ１は４００ｋｇｆである。図５に示すように、通電工程での加圧力Ｆ１と保持工程での加圧力Ｆ２との関係が、（Ｆ２）＝（Ｆ１）である場合、及び、（Ｆ２）＝（Ｆ１×１．５）の関係である場合は、圧接部に生じる半径方向の引張応力が高い。一方、（Ｆ２）＞（Ｆ１×２）の関係である場合は、圧接部に生じる半径方向の引張応力が低い。したがって、（Ｆ２）＞（Ｆ１×２）の関係を満たす場合は、抵抗スポット溶接継手の圧接部における液体金属脆化割れの発生が抑制される。
【符号の説明】
【００５９】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  高強度亜鉛系めっき鋼板  ２Ａ、２Ｂ  溶接電極  ３  ナゲット  Ｐ  圧接部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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