(57)【要約】  溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のめっき層のＴｉとＡｌの濃度比Ｔｉ／Ａｌを０．０００１〜０．０５とし、且つ、Ｔｉ／Ａｌと板間ギャップＧの関係が下記（１）式を満足する。Ｔｉ／Ａｌ≦０．０２Ｇ＋０．０１  …（１）
2015198627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき層の組成が、Ｚｎを主成分とし、質量％で、Ａｌ：１.０〜２２.０％、Ｍｇ：０.０５〜１０.０％、Ｔｉ：０.００２〜０.１０％を含有する溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板同士を接合する溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法であって、
前記めっき層のＴｉとＡｌの濃度比Ｔｉ／Ａｌが０．０００１〜０．０５であり、
Ｔｉ／Ａｌと板間ギャップＧの関係が下記（１）式を満足する溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法。
Ｔｉ／Ａｌ≦０．０２Ｇ＋０．０１  …（１）
【請求項２】
片面当たりのめっき付着量が２０〜２５０ｇ／ｍ２である請求項１に記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法。
【請求項３】
下記（２）式で示される溶接入熱Ｑが２０００〜１２０００Ｊ／ｃｍの範囲でアーク溶接する請求項１および２に記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法。
Ｑ＝（Ｉ×Ｖ）／ｖ  …（２）
ただし、Ｉは溶接電流（Ａ）、Ｖはアーク電圧（Ｖ）、ｖは溶接速度（ｃｍ／ｓｅｃ）である。
【請求項４】
前記板間ギャップＧが２ｍｍ以下である請求項１から３の何れか１項に記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法。
【請求項５】
前記溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のめっき層の組成が、更に、質量％でＢ：０．００１〜０.０５％、Ｓｉ：０〜２.０％、Ｆｅ：０〜２.５％からなる群から選ばれる１あるいは２以上を含有する、請求項１から４の何れか１項に記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法。
【請求項６】
下記（３）式で示されるブローホール占有率Ｂｒが３０％以下となるようにアーク溶接する請求項１に記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法。
Ｂｒ＝（Σｄi／Ｌ）×１００  …（３）
【請求項７】
溶接ビードを中心とした縦１００ｍｍ、横１００ｍｍの領域のスパッタ付着個数が２０個以下となるようにアーク溶接する請求項１または６に記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法。
【請求項８】
下記（３）式で示されるブローホール占有率Ｂｒが３０％以下である、
請求項１から５の何れか１項に記載のアーク溶接方法によりアーク溶接した溶接部材。
Ｂｒ＝（Σｄi／Ｌ）×１００  …（３）
ただし、Σｄiはブローホール長さの積算値（ｍｍ）、Ｌは溶接ビード長さ（ｍｍ）である。
【請求項９】
溶接ビードを中心とした縦１００ｍｍ、横１００ｍｍの領域のスパッタ付着個数が２０個以下である、
請求項１から５の何れか１項に記載のアーク溶接方法によりアーク溶接した溶接部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタとブローホールの発生量が少なく溶接部外観と溶接強度に優れた溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法と溶接部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融Ｚｎ系めっき鋼板は耐食性が良好であるため建築部材や自動車部材をはじめとする広範な用途に使用されている。なかでも溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板は長期間にわたり優れた耐食性を維持することから、従来の溶融Ｚｎめっき鋼板に代わる材料として需要が増加している。【０００３】
溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のめっき層は特許文献１、２に記載されているように、Ｚｎ／Ａｌ／Ｚｎ２Ｍｇ三元共晶のマトリクス中に初晶Ａｌ相または初晶Ａｌ相とＺｎ単相が分散した金属組織を有しており、ＡｌおよびＭｇにより耐食性が向上している。そのめっき層の表面には、特にＭｇを含む緻密で安定な腐食生成物が均一に生成するため、溶融Ｚｎめっき鋼板に比べてめっき層の耐食性が格段に向上している。【０００４】
Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇの三元合金を基本とした溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板の製造にあたっては、融点が最も低くなるＡｌが約４質量％、Ｍｇが約３質量％近傍の三元共晶点（約３４３℃）の組成とすることがエネルギーコストの点で有利である。しかし、特許文献１、２に記載されているように、この三元共晶点近傍のめっき浴組成を採用した場合、めっき層の金属組織中にＺｎ１１Ｍｇ２系の相、実際にはＡｌ／Ｚｎ／Ｚｎ１１Ｍｇ２の三元共晶の素地あるいは該素地中にＡｌ初晶またはＡｌ初晶とＺｎ単相が混在してなるＺｎ１１Ｍｇ２の相が局所的に晶出する現象が起きる。この局所的に晶出したＺｎ１１Ｍｇ２系の相は他の相よりも変色しやすく、放置しておくとこの部分が非常に目立った色調となり、めっき層全体の外観であるめっき外観を著しく阻害する。さらに、この局所的に晶出したＺｎ１１Ｍｇ２系の相は優先的に腐食されるために耐食性も低下する。【０００５】
このＺｎ１１Ｍｇ２系の相の生成、成長を抑制する方法として特許文献１にはめっき浴中にＴｉを０．００２〜０．１質量％、Ｂを０．００１〜０．０４５質量％添加し、めっき浴温とめっき後の冷却速度を適正範囲内に制御する方法が開示されている。また、特許文献２にはめっき浴温とめっき後の冷却速度を適正範囲内に制御する方法が開示されている。特に、めっき浴にＴｉとＢを添加する方法はめっき浴温と冷却速度の適正範囲が広くなるのでめっき外観と耐食性に優れた溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板の製造性改善に効果的である。【０００６】
溶融Ｚｎ系めっき鋼板は建築部材、自動車部材等に用いられているが、そのような用途ではガスシールドアーク溶接法で組み立てられることが多い。しかし、溶融Ｚｎ系めっき鋼板をアーク溶接するとスパッタおよびピット、ブローホール(以下、特に記述しない限りブローホールはピットを含める)の発生が著しく、アーク溶接性に劣る。これは、Ｆｅの融点約１５３８℃に比べてＺｎの沸点が約９０６℃と低いため、アーク溶接時にＺｎ蒸気が発生し、このＺｎ蒸気によりアークが不安定になり、スパッタが発生する。また、Ｚｎ蒸気が抜けきらない内に溶接金属が凝固するとブローホールが発生する。スパッタがめっき面に付着すると、溶接部近傍の外観である溶接部外観が低下するだけでなくその部分が腐食の起点となるので耐食性が低下する。一方、ブローホールの発生が著しいと溶接強度が低下して問題となる。【０００７】
溶融Ｚｎ系めっき鋼板と同様に溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板においてもアーク溶接時にブローホールが発生する。しかし、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板は他の溶融Ｚｎめっき鋼板および合金化溶融Ｚｎめっき鋼板に比べてブローホールの発生が少なく、アーク溶接性が改善されている。この原因は非特許文献１に記載されているようにめっき層のＡｌによるものと考えられている。図１に示すように、ＡｌはＳｉやＭｎに比べて微量でもＦｅの粘性を大幅に下げる。溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板ではアーク溶接時にめっき層中のＡｌが溶接金属中に混入することにより、溶接金属の粘性が下がり、Ｚｎ蒸気が排出されやすくなるため、ブローホールの発生が軽減されると推定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】日本国特許公報「特許第３１４９１２９号公報」
【特許文献２】日本国特許公報「特許第３１７９４０１号公報」
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】日新製鋼技報Ｎｏ．９２（２０１１年）ｐ．４４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述のように、めっき浴中へのＴｉ添加はＺｎ１１Ｍｇ２系相の生成、成長を抑制してめっき外観の改善に有効であるが、その反面スパッタ、ブローホールの発生量が多くなり、アーク溶接性を低下させる。これは、図１に示すように、ＴｉはＡｌと逆に微量添加でＦｅの粘性を大幅に上げることから、めっき層中のＴｉが溶接金属中に混入して溶接金属の粘性が上がるためと推察する。溶接金属の粘性が上がると、Ｚｎ蒸気が溶接金属から排出されにくくなって滞留し、滞留したＺｎ蒸気が一気に噴出するとアークが不安定になってスパッタの発生が著しくなる。また、Ｚｎ蒸気が抜けきらない内に溶接金属が凝固するとブローホールが発生する。【００１１】
以上のように、めっき外観を改善するためにめっき浴にＴｉを添加するとスパッタ、ブローホールが発生しやすくなって溶接部外観と溶接強度が低下する。本発明はこのような現状に鑑み、溶接部外観と溶接強度に優れた溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法および溶接部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
発明者らの詳細な研究の結果、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のめっき層のＴｉとＡｌの濃度比と板間ギャップとの関係を適正範囲内に制御することで、めっき外観を損なうことなくスパッタとブローホールを軽減できるという知見を得て本発明を完成したものである。【００１３】
すなわち上記課題は、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のめっき層の組成が、Ｚｎを主成分とし、質量％で、Ａｌ：１.０〜２２.０％、Ｍｇ：０.０５〜１０.０％、Ｔｉ：０.００２〜０.１０％を含有し、ＴｉとＡｌの濃度比Ｔｉ／Ａｌを０．０００１〜０．０５とし、且つ、Ｔｉ／Ａｌと板間ギャップＧの関係が下記（１）式を満足することにより達成される。
Ｔｉ／Ａｌ≦０．０２Ｇ＋０．０１  …（１）
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接におけるスパッタとブローホールを軽減でき、溶接部外観と溶接強度および耐食性に優れる溶接部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】Ｆｅの粘性に及ぼす添加元素の影響を示した図。
【図２】重ね隅肉溶接継手のピット、ブローホールを模式図的に示した図。
【図３】スパッタ付着個数の測定方法とブローホール占有率の定義を説明する図。
【図４】重ね隅肉溶接継手においてブローホールにおよぼすＴｉ／Ａｌと板間ギャップの影響を示したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図２に、重ね隅肉溶接継手の溶接部断面構造を模式的に例示する。自動車シャシなどにはアーク溶接によるこの種の溶接継手が多用されている。表面に溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき層２を有する溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板１、１’が重ねられて配置されており、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板１’の表面と溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板１の端面に溶接ビード３が形成され、両部材が接合されている。
【００１７】
図２の（ａ）はＺｎ蒸気が溶接金属から抜けきらずにピット４が発生した溶接部の断面図である。図２の（ｂ）はＺｎ蒸気が溶接金属内に閉じ込められてブローホール５が発生した溶接部の断面図である。図２の（ａ）、（ｂ）ともに板間ギャップを設けない場合の溶接部断面である。板間ギャップを設けないとＺｎ蒸気は溶接金属３の表側しか抜ける経路がないため、ピット、ブローホールが発生しやすくなる。また、溶接金属内に滞留したＺｎ蒸気が一気に噴出するとアークが不安定になり、スパッタが発生する。図２の（ｃ）は板間ギャップ６を設けた場合の溶接部の断面図である。板間ギャップ６を設けると、Ｚｎ蒸気が板間ギャップ６側にも排出されるのでスパッタ、ブローホールともにそれらの発生を抑制する効果が大きい。
【００１８】
しかし、アーク溶接構造部材の形状によっては板間ギャップが設けられない場合や大きくできない場合がある。そこで、本発明では板間ギャップに応じて溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のめっき層のＴｉとＡｌの濃度比Ｔｉ／Ａｌを適正に管理することにより溶接金属の粘性を下げてＺｎ蒸気の排出を促進してスパッタ、ブローホールを抑制する。
【００１９】
めっき層のＭｇ濃度を３質量％と一定にし、Ａｌ濃度を１〜２２質量％、Ｔｉ濃度を０〜０．１０質量と変化させた片面当りのめっき付着量９０ｇ／ｍ２の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板サンプルを実験室的に作製した。なお、サンプルサイズは板厚３．２ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ２００ｍｍとした。このサンプルを重ね代３０ｍｍ、溶接ビード長さＬ＝１８０ｍｍ、板間ギャップ０〜２．０ｍｍで重ね隅肉溶接した。アーク溶接部のＸ線透過写真を撮影し、図３に模式図的に示すブローホールの長さの積算値Σｄｉ（ｍｍ）を測定して下記（３）式からブローホール占有率Ｂｒを算出した。また、図３の点線で示す溶接ビード３を中心とした幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍの領域のスパッタ付着個数を目視で計測した。
Ｂｒ＝（Σｄｉ／Ｌ）×１００  …  （３）
【００２０】
図４にブローホール占有率Ｂｒ、スパッタ付着個数におよぼすＴｉ／Ａｌと板間ギャップの影響を調査した結果を示す。建築用薄板溶接接合部設計・施工マニュアル（建築用薄板溶接接合部設計・施工マニュアル編集委員会）によれば、ブローホール占有率Ｂｒが３０％以下であれば溶接強度に問題ないとされている。また、スパッタ付着個数が２０個以下であればスパッタが目立たず、耐食性への影響も小さい。そこで、図４ではブローホール占有率３０％以下かつスパッタ付着個数２０個以下を○で、ブローホール占有率が３０％を超えるか、またはスパッタ付着量が２０個を越える場合を●でプロットした。Ｔｉ／Ａｌが図４の直線以下の領域ではブローホール占有率Ｂｒが３０％以下かつスパッタ付着個数が２０個以下であり、板間ギャップＧとＴｉ／Ａｌを適切に管理することによりスパッタとブローホールを低減することができることがわかる。
【００２１】
ここで、図４は、めっき層のＭｇ濃度を３質量％と一定にしたときの調査結果である。しかしながら、Ｍｇの沸点はＦｅの融点よりも低く、Ｆｅが溶融するよりも先にＭｇが蒸発するため、Ｍｇ濃度は、溶接金属の粘度への影響が小さい。そのため、Ｍｇ濃度が変化したとしても、Ｔｉ／Ａｌを図４の直線以下の領域とすることにより、ブローホール占有率Ｂｒを３０％以下かつスパッタ付着個数を２０個以下に抑えることができる。
【００２２】
本発明の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板、アーク溶接条件について詳述する。
〔溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板〕
本発明の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のめっき層の組成は、主成分をＺｎとし、質量％でＡｌ：１.０〜２２.０％、Ｍｇ：０.０５〜１０.０％、Ｔｉ：０．００２〜０.１０％および不可避的不純物を含有する。めっき層組成は溶融めっき浴組成をほぼ反映したものとなる。溶融めっきの方法は特に限定されないが、一般的にはインライン焼鈍型の溶融めっき設備を使用することがコスト的に有利となる。以下、めっき層の成分元素について説明する。めっき層成分元素の「％」は特に断らない限り「質量％」を意味する。
【００２３】
Ａｌは、めっき鋼板の耐食性向上に有効であり、また、めっき浴においてＭｇ酸化物系ドロスの発生を抑制する。これらの作用を十分に発揮させるためには１.０％以上のＡｌ含有量を確保する必要があり、４.０％以上のＡｌ含有量を確保することがより好ましい。一方、Ａｌ含有量が多くなるとめっき層の下地に脆いＦｅ−Ａｌ合金層が成長しやすくなり、Ｆｅ−Ａｌ合金層の過剰な成長はめっき密着性の低下を招く要因となる。種々検討の結果、Ａｌ含有量は２２.０％以下とすることがより好ましく、１５.０％以下、あるいはさらに１０.０％以下に管理しても構わない。
【００２４】
溶融めっき浴中にＴｉを含有させると、溶融めっき時におけるＺｎ１１Ｍｇ２系相の生成、成長を抑制する効果を発揮する。Ｔｉ添加量が０．００２％未満では抑制効果が不十分で、０．１％を越えるとめっき時にＴｉ−Ａｌ系の析出物の生成、成長に起因しためっき層表面の外観（めっき外観）不良を引き起こす要因となる。このため、本発明ではＴｉ添加量を０．００２〜０．１％に限定する。
【００２５】
上記のように、ＡｌとＴｉはともにめっき品質の改善に有効であるが、アーク溶接においてＡｌは溶接金属の粘性を下げてスパッタ、ブローホール発生を抑制し、逆に、Ｔｉは溶接金属の粘性を上げてスパッタ、ブローホール発生を促進すると考えられる。そこで、本発明ではめっき層のＴｉとＡｌの濃度比Ｔｉ／Ａｌが０．０００１〜０．０５となるように調整し、めっき外観とスパッタ、ブローホール抑制を両立させる。これにより、めっき層の全体の外観（めっき外観）と溶接部付近の外観（溶接部外観）との両方の表面外観の不良を抑制できる。Ｔｉ／Ａｌが０．０００１未満ではＴｉ濃度が低くなり、Ｚｎ１１Ｍｇ２系相の生成、成長抑制効果が不十分である。一方、Ｔｉ／Ａｌが０．０５を越えるとＴｉにより溶接金属の粘性が高くなり、スパッタ、ブローホールの発生が促進される。
【００２６】
Ｍｇは、めっき層表面に均一な腐食生成物を生成させてめっき鋼板の耐食性を著しく高める作用を呈する。Ｍｇ含有量は０.０５％以上とすることがより効果的であり、１.０％以上とすることがさらに好ましい。一方、めっき浴中のＭｇ含有量が多くなるとＭｇ酸化物系ドロスが発生し易くなり、めっき層の品質低下を招く要因となるのでＭｇ含有量は１０.０％以下の範囲とする。また、Ｍｇは沸点が約１０９１℃とＦｅの融点よりも低く、
Ｚｎと同様にアーク溶接時に蒸発してスパッタ、ブローホールの原因になると考えられるのでＭｇ含有量は１０．０％以下が望ましい。
【００２７】
ＢもＴｉと同様にＺｎ１１Ｍｇ２系相の生成、成長を抑制する効果を有するため、めっき層にＢを添加してもよい。Ｂの場合、その添加量を０.００１％以上とすることがより効果的である。ただし、Ｂも過剰に添加するとＴｉ−Ｂ系あるいはＡｌ−Ｂ系の析出物に起因しためっき層表面の外観（めっき外観）不良を引き起こすのでＢ：０.０５％以下の範囲とすることが望ましい。
【００２８】
溶融めっき浴中にＳｉを含有させると、めっき原板表面とめっき層の界面に生成するＦｅ−Ａｌ合金層の過剰な成長が抑制され、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板の加工性を向上させる上で有利となる。したがって、必要に応じてＳｉを含有させることができる。その場合、Ｓｉ含有量を０.００５％以上とすることがより効果的である。ただし、過剰のＳｉ含有は溶融めっき浴中のドロス量を増大させる要因となるので、Ｓｉ含有量は２.０％以下とすることが望ましい。
【００２９】
溶融めっき浴中には、鋼板を浸漬・通過させる関係上、Ｆｅが混入しやすい。Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき層中にＦｅが混入すると耐食性が低下するのでＦｅ含有量は２.５％以下とすることが好ましい。
【００３０】
溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のめっき付着量が少ないと、めっき面の耐食性および犠牲防食作用を長期にわたって維持するうえで不利となる。種々検討の結果、片面当たりのめっき付着量は２０ｇ／ｍ２以上とすることがより効果的である。一方、めっき付着量が多くなると溶接時の蒸発Ｚｎ量が多くなり、スパッタ、ブローホールが発生しやすくなる。このため片面当たりのめっき付着量は２５０ｇ／ｍ２以下とすることが望ましい。
【００３１】
ここで、片面当たりのめっき付着量は、次のように、重量法で測定すればよい。まず、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板から所定形状（例えば、直径５０ｍｍの円板形状や５０×５０ｍｍの四角形状）の試験片を採取し、当該試験片の重量Ｍ０を測定する。次に、試験片の片面の全域にシール用のテープを貼り付け、１０容量％程度に希釈した塩酸に浸漬し、シール用のテープを貼り付けていない側の面のめっき層を溶解する。その後、試験片を水洗、乾燥して、シール用のテープを剥がし、重量Ｍ１を測定する。そして、（Ｍ０−Ｍ１）を試験片の面積で除することにより、片面当たりのめっき付着量（ｇ／ｍ２）を算出する。
【００３２】
〔アーク溶接条件〕
前述のように、板間ギャップＧは溶接金属からのＺｎ蒸気の排出を促進するのでスパッタ、ブローホールの抑制に効果的である。しかし、溶接構造部材の設計上板間ギャップＧが設けられない場合や板間ギャップＧを大きくできない場合は、板間ギャップＧに応じてめっき層のＴｉとＡｌの濃度Ｔｉ／Ａｌを下記(１)の範囲に調整する。これにより、ブローホール占有率Ｂｒが３０％以下に抑えられて溶接部の強度が母材と同等以上となる。また、スパッタ付着個数が２０個以下となる。
Ｔｉ／Ａｌ≦０．０２Ｇ＋０．０１  …（１）
【００３３】
また、板間ギャップＧが２．０ｍｍを越えると、のど厚が薄くなって溶接強度が低下する、あるいは穴あきが発生するので、板間ギャップＧの上限を２ｍｍとすることが好ましい。
【００３４】
また、本発明では、下記（２）式で示される溶接入熱Ｑを２０００〜１２０００Ｊ／ｃｍの範囲とすることが好ましい。溶接入熱Ｑが２０００Ｊ／ｃｍ未満では溶接金属の冷却速度が速くなり、Ｚｎ蒸気が溶接金属から排出される前に溶接金属が凝固してブローホールが発生しやすくなる。一方、溶接入熱が１２０００Ｊ／ｃｍを越えるとＺｎの蒸発量が多くなり、スパッタ、ブローホールが発生しやすくなる。
Ｑ＝（Ｉ×Ｖ）／ｖ  …（２）
ただし、Ｉは溶接電流（Ａ）、Ｖはアーク電圧（Ｖ）、ｖは溶接速度（ｃｍ／ｓｅｃ）である。
【００３５】
本発明では、シールドガスの種類は特に限定されないが、安価な炭酸ガスや、スパッタ抑制効果が大きいＡｒ−２０体積％ＣＯ２ガス、あるいはさらにＣＯ２濃度を下げたＡｒ−５体積％ＣＯ２ガス等が好適である。
【００３６】
上記アーク溶接条件でアーク溶接した溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板アーク溶接部材はブローホール占有率Ｂｒが３０％以下かつスパッタ付着個数が２０個以下で溶接部外観と耐食性および溶接強度に優れる。
【００３７】
以上のように、本実施の形態に係る溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法は、めっき層の組成が、Ｚｎを主成分とし、質量％で、Ａｌ：１.０〜２２.０％、Ｍｇ：０.０５〜１０.０％、Ｔｉ：０.００２〜０.１０％を含有し、ＴｉとＡｌの濃度比Ｔｉ／Ａｌを０．０００１〜０．０５とし、且つ、Ｔｉ／Ａｌと板間ギャップＧの関係が下記（１）式を満足する。
Ｔｉ／Ａｌ≦０．０２Ｇ＋０．０１  …（１）
【００３８】
また、前記板間ギャップＧは、２ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３９】
また、上記溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板は片面当たりのめっき付着量が２０〜２５０ｇ／ｍ２とすることが好ましい。
【００４０】
また、アーク溶接方法は下記（２）式で示される溶接入熱Ｑが２０００〜１２０００Ｊ／ｃｍの範囲とすることが好ましい。
Ｑ＝（Ｉ×Ｖ）／ｖ  …（２）
ただし、Ｉは溶接電流（Ａ）、Ｖはアーク電圧（Ｖ）、ｖは溶接速度（ｃｍ／ｓｅｃ）である。
【００４１】
さらに、前記溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板、またはそれを素材とした成形材を上記条件でアーク溶接した溶接部材は下記（３）式で示されるブローホール占有率Ｂｒが３０％以下であることが好ましく、これにより溶接継手強度に優れる。
Ｂｒ＝（Σｄｉ／Ｌ）×１００  …  （３）
ただし、Σｄｉはブローホール長さの積算値（ｍｍ）、Ｌは溶接ビード長さ（ｍｍ）である。
【００４２】
また、前記溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板、またはそれを素材とした成形材を上記条件でアーク溶接した溶接部材は溶接ビードを中心とした縦１００ｍｍ、横１００ｍｍの領域のスパッタ付着個数が２０個以下であることが好ましく、これにより、溶接部外観と耐食性に優れる。
【００４３】
さらに、前記めっき層は、Ｂ：０．００１〜０.０５％、Ｓｉ：０〜２.０％、Ｆｅ：０〜２.５％からなる群から選ばれる１あるいは２以上を含有してもよい。
【実施例】
【００４４】
表１に示す組成を有する板厚３.２ｍｍ、板幅１０００ｍｍの冷延鋼帯をめっき原板とし、これを溶融めっきラインに通板して種々のめっき層組成を有する溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板を製造した。めっき層組成、めっき付着量は後述する表２に示す。各溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板を目視観察してＺｎ１１Ｍｇ２系相の生成有無を調査した。【００４５】
【表１】
2015198627.tif 000003
上記溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板から幅１００ｍｍ、長さ２００ｍｍのサンプルを切り出し、重ね隅肉継手溶接法でガスシールドアーク溶接を行い、前述の方法でブローホール占有率Ｂｒとスパッタ付着個数を測定した。アーク溶接条件とブローホール占有率Ｂｒおよびスパッタ付着個数の測定結果を表２に示す。【００４６】
【表２】
2015198627.tif 000004
【００４７】
【表３】
2015198627.tif 000005
表２のＮｏ．１〜１９，３２〜３５に示すように、めっき層組成が、Ｚｎを主成分とし、質量％で、Ａｌ：１.０〜２２.０％、Ｍｇ：０.０５〜１０.０％、Ｔｉ：０.００２〜０.１０％を含有し、かつ、めっき層のＴｉとＡｌの濃度比Ｔｉ／Ａｌが０．０００１〜０．０５であり、Ｔｉ／Ａｌと板間ギャップＧの関係がＴｉ／Ａｌ≦０．０２Ｇ＋０．０１  を満たす実施例では、Ｚｎ１１Ｍｇ２系相が観察されず、ブローホール占有率は３０％以下、スパッタ付着個数は２０以下であった。本実施例から、本発明により溶接部外観と耐食性および溶接強度に優れた溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板アーク溶接部材が得られることがわかる。【００４８】
それに対して、めっき層にＴｉおよびＢを添加しなかった表３のＮｏ．２０、２１の比較例ではＺｎ１１Ｍｇ２系相が観察された。Ｔｉ／Ａｌが本発明の範囲外のＮｏ．２２〜２６の比較例では、ブローホール占有率が３８〜５８％とブローホールの発生が著しくなり、スパッタ付着個数が２３〜３３個とスパッタの発生も著しい。また、片面当りのめっき付着量が２５０ｇ／ｍ２を超えるＮｏ．２７、２８の参考例、および入熱が２０００Ｊ／ｃｍ未満または１２０００Ｊ／ｃｍを超えるＮｏ．２９〜３１の参考例でも、ブローホール占有率およびスパッタ付着個数が大きくなる傾向が見られた。
【符号の説明】
【００４９】
１、１’  溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板
２    めっき層
３    溶接ビード
４    ピット
５    ブローホール
６    板間ギャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年7月23日(2015.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき層の組成が、Ｚｎを主成分とし、質量％で、Ａｌ：１.０〜２２.０％、Ｍｇ：０.０５〜１０.０％、Ｔｉ：０.００２〜０.１０％を含有する溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板同士を接合する溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法であって、
前記めっき層のＴｉとＡｌの濃度比Ｔｉ／Ａｌが０．０００１〜０．０５であり、
Ｔｉ／Ａｌと板間ギャップＧ（ｍｍ）の関係が下記（１）式を満足する溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法。
Ｔｉ／Ａｌ≦０．０２Ｇ＋０．０１  …（１）
【請求項２】
片面当たりのめっき付着量が２０〜２５０ｇ／ｍ２である請求項１に記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法。
【請求項３】
下記（２）式で示される溶接入熱Ｑが２０００〜１２０００Ｊ／ｃｍの範囲でアーク溶接する請求項１および２に記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法。
Ｑ＝（Ｉ×Ｖ）／ｖ  …（２）
ただし、Ｉは溶接電流（Ａ）、Ｖはアーク電圧（Ｖ）、ｖは溶接速度（ｃｍ／ｓｅｃ）である。
【請求項４】
前記板間ギャップＧが２ｍｍ以下である請求項１から３の何れか１項に記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法。
【請求項５】
前記溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のめっき層の組成が、更に、質量％でＢ：０．００１〜０.０５％、Ｓｉ：０〜２.０％、Ｆｅ：０〜２.５％からなる群から選ばれる１あるいは２以上を含有する、請求項１から４の何れか１項に記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法。
【請求項６】
下記（３）式で示されるブローホール占有率Ｂｒが３０％以下となるようにアーク溶接する請求項１に記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法。
Ｂｒ＝（Σｄi／Ｌ）×１００  …（３）
【請求項７】
溶接ビードを中心とした縦１００ｍｍ、横１００ｍｍの領域のスパッタ付着個数が２０個以下となるようにアーク溶接する請求項１または６に記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法。
【請求項８】
Ｚｎを主成分とし、質量％で、Ａｌ：１.０〜２２.０％、Ｍｇ：０.０５〜１０.０％、Ｔｉ：０.００２〜０.１０％を含有するめっき層を備えた溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板同士が溶接されてなる溶接部材であって、
前記めっき層のＴｉとＡｌの濃度比Ｔｉ／Ａｌが０．０００１〜０．０５であり、
Ｔｉ／Ａｌと板間ギャップＧ（ｍｍ）の関係が下記（１）式を満足し、
下記（３）式で示されるブローホール占有率Ｂｒが３０％以下である溶接部材。
Ｔｉ／Ａｌ≦０．０２Ｇ＋０．０１  …（１）
Ｂｒ＝（Σｄi／Ｌ）×１００  …（３）
ただし、Σｄiはブローホール長さの積算値（ｍｍ）、Ｌは溶接ビード長さ（ｍｍ）である。
【請求項９】
Ｚｎを主成分とし、質量％で、Ａｌ：１.０〜２２.０％、Ｍｇ：０.０５〜１０.０％、Ｔｉ：０.００２〜０.１０％を含有するめっき層を備えた溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板同士が溶接されてなる溶接部材であって、
前記めっき層のＴｉとＡｌの濃度比Ｔｉ／Ａｌが０．０００１〜０．０５であり、
Ｔｉ／Ａｌと板間ギャップＧ（ｍｍ）の関係が下記（１）式を満足し、
溶接ビードを中心とした縦１００ｍｍ、横１００ｍｍの領域のスパッタ付着個数が２０個以下である溶接部材。
Ｔｉ／Ａｌ≦０．０２Ｇ＋０．０１  …（１）
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月1日(2015.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき層の組成が、Ｚｎを主成分とし、質量％で、Ａｌ：１.０〜２２.０％、Ｍｇ：０.０５〜１０.０％、Ｔｉ：０.００２〜０.１０％を含有する溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板同士を接合する溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法であって、
前記溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板の片面当たりのめっき付着量が２０〜２５０ｇ／ｍ２であり、
前記めっき層のＴｉとＡｌの濃度比Ｔｉ／Ａｌが０．０００１〜０．０５であり、
Ｔｉ／Ａｌと板間ギャップＧ（ｍｍ）の関係が下記（１）式を満足し、
下記（２）式で示される溶接入熱Ｑが２０００〜１２０００Ｊ／ｃｍの範囲でアーク溶接する溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法。
Ｔｉ／Ａｌ≦０．０２Ｇ＋０．０１  …（１）
Ｑ＝（Ｉ×Ｖ）／ｖ  …（２）
ただし、Ｉは溶接電流（Ａ）、Ｖはアーク電圧（Ｖ）、ｖは溶接速度（ｃｍ／ｓｅｃ）である。
【請求項２】
前記板間ギャップＧが２ｍｍ以下である請求項１に記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法。
【請求項３】
前記溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のめっき層の組成が、更に、質量％でＢ：０．００１〜０.０５％、Ｓｉ：０〜２.０％、Ｆｅ：０〜２.５％からなる群から選ばれる１あるいは２以上を含有する、請求項１または２に記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法。
【請求項４】
下記（３）式で示されるブローホール占有率Ｂｒが３０％以下となるようにアーク溶接する請求項１に記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法。
Ｂｒ＝（Σｄi／Ｌ）×１００  …（３）
【請求項５】
溶接ビードを中心とした縦１００ｍｍ、横１００ｍｍの領域のスパッタ付着個数が２０個以下となるようにアーク溶接する請求項１または４に記載の溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板のアーク溶接方法。
【請求項６】
Ｚｎを主成分とし、質量％で、Ａｌ：１.０〜２２.０％、Ｍｇ：０.０５〜１０.０％、Ｔｉ：０.００２〜０.１０％を含有するめっき層を備えた溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板同士がアーク溶接されてなる溶接部材の製造方法であって、
前記溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板の片面当たりのめっき付着量が２０〜２５０ｇ／ｍ２であり、
前記めっき層のＴｉとＡｌの濃度比Ｔｉ／Ａｌが０．０００１〜０．０５であり、
Ｔｉ／Ａｌと板間ギャップＧ（ｍｍ）の関係が下記（１）式を満足し、
下記（２）式で示される溶接入熱Ｑが２０００〜１２０００Ｊ／ｃｍの範囲でアーク溶接する溶接部材の製造方法。
Ｔｉ／Ａｌ≦０．０２Ｇ＋０．０１  …（１）
Ｑ＝（Ｉ×Ｖ）／ｖ  …（２）
ただし、Ｉは溶接電流（Ａ）、Ｖはアーク電圧（Ｖ）、ｖは溶接速度（ｃｍ／ｓｅｃ）である。
【請求項７】
Ｚｎを主成分とし、質量％で、Ａｌ：１.０〜２２.０％、Ｍｇ：０.０５〜１０.０％、Ｔｉ：０.００２〜０.１０％を含有するめっき層を備えた溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板同士が接合されているアーク溶接部材であって、
前記めっき層のＴｉとＡｌの濃度比Ｔｉ／Ａｌが０．０００１〜０．０５であり、
Ｔｉ／Ａｌと板間ギャップＧ（ｍｍ）の関係が下記（１）式を満足し、
下記（３）式で示されるブローホール占有率Ｂｒが３０％以下であるアーク溶接部材。
Ｔｉ／Ａｌ≦０．０２Ｇ＋０．０１  …（１）
Ｂｒ＝（Σｄi／Ｌ）×１００  …（３）
ただし、Σｄiはブローホール長さの積算値（ｍｍ）、Ｌは溶接ビード長さ（ｍｍ）である。
【請求項８】
Ｚｎを主成分とし、質量％で、Ａｌ：１.０〜２２.０％、Ｍｇ：０.０５〜１０.０％、Ｔｉ：０.００２〜０.１０％を含有するめっき層を備えた溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板同士が接合されているアーク溶接部材であって、
前記めっき層のＴｉとＡｌの濃度比Ｔｉ／Ａｌが０．０００１〜０．０５であり、
Ｔｉ／Ａｌと板間ギャップＧ（ｍｍ）の関係が下記（１）式を満足し、
溶接ビードを中心とした縦１００ｍｍ、横１００ｍｍの領域のスパッタ付着個数が２０個以下であるアーク溶接部材。
Ｔｉ／Ａｌ≦０．０２Ｇ＋０．０１  …（１）
【国際調査報告】
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