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JP3968070B2 - Zinc-based plated steel for laser welding, method for producing the same, and laser welding method - Google Patents
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Zinc-based plated steel for laser welding, method for producing the same, and laser welding method Download PDF

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Description

本発明は、亜鉛系めっき鋼材及びその製造方法並びにレーザー溶接方法に関する。   The present invention relates to a zinc-based plated steel material, a manufacturing method thereof, and a laser welding method.

亜鉛系めっき鋼材同士、あるいは亜鉛系めっき鋼材と他の金属材を、亜鉛系めっき層が前記めっき鋼材間又はめっき鋼材-他の金属材間に挟まれるように、重ね合わせてレーザー重ね合せ溶接する際、重ね合せ部の隙間が零あるいは微小であれば、ビード部に多数の溶接欠陥(例えば、ピット、貫通孔やブローホール等)が生じることがあり、その場合は、溶接部の外観や機械的強度が低下する。この理由は、亜鉛系めっき層に存在する低融点、低沸点の亜鉛が、レーザー照射熱により、母材より先に蒸発し、重ね合せ部の隙間が不十分で亜鉛蒸気の逃げ場がないため、母材の溶融に伴い亜鉛蒸気が溶融池を通過する際に、溶融母材が爆飛してピットや貫通孔を生じたり、亜鉛蒸気が溶融母材内に閉じ込められブローホールが生成するためである。ここで、「爆飛」とは、亜鉛蒸気が母材の溶融池を通過する際に、溶融母材を激しく吹き飛ばす現象をいう。   Laser lap welding is performed on the galvanized steel materials or between the galvanized steel materials and other metal materials so that the zinc-based plating layer is sandwiched between the galvanized steel materials or between the galvanized steel materials and other metal materials. At this time, if the gap between the overlapping portions is zero or very small, a large number of welding defects (for example, pits, through holes, blow holes, etc.) may occur in the bead portion. The mechanical strength is reduced. The reason for this is that the low melting point and low boiling point zinc present in the zinc-based plating layer evaporates prior to the base material due to laser irradiation heat, and the gap between the overlapping parts is insufficient and there is no escape space for zinc vapor. As the zinc vapor passes through the molten pool as the matrix melts, the molten matrix explodes, creating pits and through holes, or zinc vapor is trapped in the molten matrix and blowholes are generated. is there. Here, “exploding” refers to a phenomenon in which the molten base material is blown off violently when zinc vapor passes through the molten pool of the base material.

亜鉛蒸気の逃げ道となる重ね合せ部の隙間を確保して溶接欠陥の発生を抑止するため、めっき鋼板aに設けた突起の先端部がめっき鋼板bと接するように重ね合せ、次に、鋼板aの突起からやや離れた部位をbに対し押圧クランプして鋼板aとbを接触させることで、両接触部(突起部とクランプ部)の間に、次第に狭くなる隙間を形成する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。また、防錆鋼板cに凸形状のポンチを押し込んで、その周囲を環状に盛り上がらせ、防錆鋼板dと重ね合せた際に、隙間を形成する方法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。しかし、いずれの場合も溶接の前に、鋼材に突起や盛り上がりを設ける工程が必要で、新たな設備導入や工程増によるコストアップが問題であった。   In order to secure a gap in the overlapped portion that serves as a escape path for zinc vapor and suppress the occurrence of welding defects, the overlapping is performed so that the tip of the protrusion provided on the plated steel plate a is in contact with the plated steel plate b, and then the steel plate a A method of forming a gradually narrowing gap between both contact portions (protrusions and clamps) by pressing and clamping a part slightly away from the protrusions of b against steel plates a and b is disclosed. (For example, see Patent Document 1). Further, a method of forming a gap when a convex punch is pushed into the rust-proof steel plate c, the periphery thereof is raised in an annular shape, and superimposed with the rust-proof steel plate d is disclosed (for example, Patent Document 2). reference). However, in any case, a process of providing protrusions and bulges on the steel material is necessary before welding, and there has been a problem of cost increase due to the introduction of new equipment and the increase of processes.

また、溶接前に溶接部の亜鉛を除去し、亜鉛蒸気の発生を抑える方法として、レーザー光を2つのビームに分離し、エネルギー密度の低い先行ビームで溶接部の亜鉛を蒸発、離散させ、追従する高エネルギー密度のビームで溶接する方法が開示されている(例えば、特許文献3参照)。しかし、この方法では、重ね合せられた亜鉛めっき鋼板に挟まれた部位の亜鉛除去が不十分となり、溶接欠陥の有効な抑止策とならない欠点があった。   Also, as a method to remove the zinc in the welded part before welding and suppress the generation of zinc vapor, the laser light is separated into two beams, and the zinc in the welded part is evaporated and separated by a preceding beam with a low energy density, followed by A method of welding with a high energy density beam is disclosed (see, for example, Patent Document 3). However, this method has a drawback in that the removal of zinc in the portion sandwiched between the galvanized steel plates that are overlapped becomes insufficient, and it is not an effective suppression measure for welding defects.

亜鉛を蒸発しにくい化合物にして、亜鉛蒸気の発生を抑える方法として、酸化物の標準生成自由エネルギーΔG°が、鉄より小さく、亜鉛よりも大きい元素の酸化物粉末を、亜鉛めっき鋼板の溶接部に供給しながら溶接する方法が開示されている(例えば、特許文献4参照)。このような元素の酸化物は、溶接部で鉄を酸化せず、亜鉛を酸化して酸化亜鉛を生成し、亜鉛の蒸発を抑止するとしている。酸化物の標準生成自由エネルギーΔG°が小さい元素ほど酸化されやすく、またその酸化物はより安定であるため、上記特許文献4における考え方は合理的である。しかしながら、標準生成自由エネルギーを温度に対してプロットした所謂エリンガムダイヤグラム(例えば、非特許文献1参照)から明らかなように、室温から1300℃程度の温度範囲においては、酸化鉄の標準生成自由エネルギーΔG°(Fe→Fe3O4又はFe→FeO)(以下ΔGFe)は酸化亜鉛の標準生成自由エネルギーG°(Zn→ZnO)(以下ΔGZn)より大きいが、両者の差異(|ΔGFe-ΔGZn|)が小さいため、両者の間に酸化物の標準生成自由エネルギー持つ元素Mと亜鉛とのΔG°差(|ΔGM-ΔGZn|)はさらに小さい。そのため、このような元素の酸化物は亜鉛を酸化するのが困難で、亜鉛蒸気の発生を有効に抑止できなかった。また、1300℃を超える温度では、ΔGFeはΔGZnより小さいため、ΔG°がΔGFeより小さく、かつΔGZnよりも大きい元素はあり得ない。さらに、前記の特許文献4の実施例では、酸化物粉末としてMnO(酸化マンガン(II))を用いているが、MnOの標準生成自由エネルギーは、室温から1700℃程度の広い温度範囲でΔGZnより小さいため、MnOは亜鉛を酸化できない(例えば、非特許文献1参照)。従って、亜鉛めっきと、溶接部に供給されたMnOとの共存下でレ−ザ−溶接により生じるとされている酸化亜鉛は、MnOの作用により生じるのではないと考えられる。また、前記の特許文献4における技術については、適量の酸化物を的確に溶接部に供給する設備導入によるコストアップも問題であった。さらに、Mn化合物は、「特定化学物質の環境への排出量の把握等及び管理の改善の促進に関する法律」(以下、PRTR法と称す)の対象となる第一種指定化学物質に該当し、取り扱いにあたり、環境への排出量の届け出や製品安全データシート(MSDS)の交付等が義務付けられているため、Mn酸化物を用いる場合、環境負荷物質として管理面から大きな制約を受けるという欠点があった。 As a method of making zinc hard to evaporate and suppressing the generation of zinc vapor, oxide powders of elements whose standard free energy of formation ΔG ° of oxide is smaller than iron and larger than zinc are used as welds of galvanized steel sheets. Discloses a method of welding while supplying to (see, for example, Patent Document 4). The oxide of such an element does not oxidize iron in the welded portion, but oxidizes zinc to generate zinc oxide and suppresses evaporation of zinc. An element having a smaller standard free energy of formation ΔG ° of oxide is more easily oxidized, and the oxide is more stable. Therefore, the idea in Patent Document 4 is reasonable. However, as is apparent from the so-called Ellingham diagram (for example, see Non-Patent Document 1) in which the standard free energy of formation is plotted against the temperature, the standard free energy of formation of iron oxide in the temperature range from room temperature to about 1300 ° C. ΔG ° (Fe → Fe 3 O 4 or Fe → FeO) (hereinafter referred to as ΔG Fe ) is larger than the standard free energy of formation of zinc oxide G ° (Zn → ZnO) (hereinafter referred to as ΔG Zn ), but the difference between the two (| ΔG Fe Since −ΔG Zn |) is small, the ΔG ° difference (| ΔG M −ΔG Zn |) between the element M having the standard free energy of formation of oxide and zinc is even smaller between the two. Therefore, it is difficult for such an element oxide to oxidize zinc, and generation of zinc vapor cannot be effectively prevented. Further, if the temperature exceeds 1300 ° C., .DELTA.G Fe is smaller than .DELTA.G Zn, .DELTA.G ° is less than .DELTA.G Fe, and large element improbable than .DELTA.G Zn. Furthermore, in the example of Patent Document 4 described above, MnO (manganese (II) oxide) is used as the oxide powder, but the standard free energy of formation of MnO is ΔG Zn in a wide temperature range from room temperature to about 1700 ° C. Since it is smaller, MnO cannot oxidize zinc (see, for example, Non-Patent Document 1). Accordingly, it is considered that zinc oxide, which is supposed to be generated by laser welding in the coexistence of galvanizing and MnO supplied to the weld, is not generated by the action of MnO. Further, with respect to the technique in Patent Document 4, the cost increase due to the introduction of equipment for accurately supplying an appropriate amount of oxide to the welded part has also been a problem. Furthermore, Mn compounds fall under the category of first-class designated chemical substances that are subject to the “Law Concerning Determination of Emissions of Specific Chemical Substances to the Environment and Promotion of Improvement of Management” (hereinafter referred to as the PRTR Law) When handling, it is required to notify the environment of emissions and issue a product safety data sheet (MSDS). It was.

他の例として、二酸化炭素を含むシールドガスで亜鉛を酸化亜鉛に固定する方法が開示されているが(例えば、特許文献5、特許文献6参照)、この場合も、適量のガスを的確に溶接部に供給する設備導入や、ガスの使用によるコストアップが問題であった。   As another example, a method of fixing zinc to zinc oxide with a shielding gas containing carbon dioxide has been disclosed (see, for example, Patent Document 5 and Patent Document 6). In this case as well, an appropriate amount of gas is accurately welded. The cost increase due to the introduction of equipment to be supplied to the department and the use of gas was a problem.

一方、溶接時に亜鉛より低沸点の化合物を最初に蒸発させ、亜鉛蒸気圧を逃がすための空洞を設ける方法として、亜鉛めっき鋼板の重ね合せ部に、樹脂、セロハンテープ等の有機物の薄いインサート材を介在させてから、溶接する方法が開示されている(例えば、特許文献7参照)。溶接時、沸点が亜鉛より低い樹脂等の有機物が最初に蒸発し、できた隙間に亜鉛蒸気の一部が逃げて、溶鋼中に入る亜鉛蒸気が減るだけでなく、有機物の炭素の一部が溶鋼中に入って、その粘度を下げるため、亜鉛蒸気が表面から抜けやすいとしている。ところが、樹脂等の有機物の多くは、溶接時、亜鉛の沸点より遥かに低温(大凡300〜600℃)で炭化水素基の分解ガスが多量に発生し、溶接部周辺の内圧が急激に上昇する。そのため、亜鉛めっきの目付け量、有機インサート材の種類やインサート方法にもよるが、樹脂コーティング(塗膜)の場合は概ね5〜25μmの膜厚の時、短時間に大量に発生する分解ガスが溶融母材を爆飛させたり、溶融母材内に閉じ込められやすくなる欠点があった。また、有機接着テープの場合にも、同様の欠点が見出された。さらに、有機インサート材を用いる方法では、溶接時に前記の分解ガスにより異臭が発生し、作業環境を悪化させる懸念があった。加えて、有機インサート材は、母材である亜鉛めっき鋼板に比べ高価なため、この技術が推奨する10〜200μmもの厚い有機インサート材の使用は、コストの面でも問題であった。   On the other hand, as a method of providing a cavity for first evaporating a compound having a boiling point lower than that of zinc during welding and releasing the zinc vapor pressure, a thin insert material made of organic material such as resin or cellophane tape is applied to the overlapping portion of the galvanized steel sheet. A method of welding after interposing is disclosed (for example, see Patent Document 7). During welding, organic substances such as resin with a lower boiling point than zinc evaporate first, and some of the zinc vapor escapes into the gaps formed, reducing not only the zinc vapor entering the molten steel, but also part of the organic carbon. It is said that zinc vapor easily escapes from the surface because it enters the molten steel and lowers its viscosity. However, many organic substances such as resins generate a large amount of hydrocarbon group decomposition gas at a temperature much lower than the boiling point of zinc (approximately 300 to 600 ° C) during welding, and the internal pressure around the weld zone increases rapidly. . Therefore, depending on the amount of galvanization, the type of organic insert material and the insertion method, in the case of resin coating (coating film), when the film thickness is approximately 5 to 25 μm, a large amount of decomposition gas is generated in a short time. There is a drawback that the molten base material is blown away or is easily trapped in the molten base material. Similar defects were found in the case of organic adhesive tapes. Furthermore, in the method using the organic insert material, there is a concern that a bad odor is generated by the above-described decomposition gas during welding, thereby deteriorating the working environment. In addition, since the organic insert material is more expensive than the galvanized steel sheet as the base material, the use of a thick organic insert material of 10 to 200 μm recommended by this technology has been a problem in terms of cost.

特開2001-162388号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-162388 特開2001-162387号公報JP 2001-162387 A 特開平4-231190号公報JP-A-4-231190 特開平8-215882号公報JP-A-8-215882 特開平6-328279号公報JP-A-6-328279 特開平7-232293号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-232293 特開平6-7978号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-7978 日本金属学会編,金属化学入門シリ−ズ 第1巻「金属物理化学」,第1刷,日本金属学会,81(1996)The Metallurgical Society of Japan, Introduction to Metal Chemistry, Volume 1, "Metal Physics", 1st edition, The Japan Institute of Metals, 81 (1996)

本発明は、亜鉛系めっき鋼材のレーザー重ね溶接技術に関わる上記のような問題点を解決するためになされたものであって、新たな溶接付帯設備の導入を必要とせず、さらに、高価な有機インサート材や、環境に負荷を与えるPRTR法の指定化学物質を用いることなしに、溶接欠陥の発生を最小限に抑え、溶接部外観を低下させないレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材、及びその製造方法、並びに前記亜鉛系めっき鋼材を用いたレーザー溶接方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems related to the laser lap welding technology of zinc-based plated steel materials, and does not require the introduction of new welding incidental equipment. Without using insert materials or PRTR-designated chemical substances that have an impact on the environment, the occurrence of welding defects is minimized, and the galvanized steel material for laser welding that does not deteriorate the appearance of the welded part, and its manufacturing method, It is another object of the present invention to provide a laser welding method using the zinc-based plated steel material.

本発明者らは、上記目的を達成するため検討を重ねた結果、レーザー重ね溶接する亜鉛系めっき鋼材上に、常圧下で1500℃以下の融点と1700℃以上の沸点又は分解温度を有する特定の金属酸化物、又は、常圧下で加熱すると酸化又は還元されて、1500℃以下の融点と1700℃以上の沸点又は分解温度を有する金属酸化物に変化できる特定の金属酸化物を含有する皮膜を設け、前記亜鉛系めっき鋼材同士、又は、前記亜鉛系めっき鋼材と他の金属材との重ね合せ部に、前記皮膜を挟み込んでレーザー溶接すれば、溶接欠陥の発生を最小限に抑えることができ、かつ、溶接部外観を低下させないことを見出した。   As a result of repeated studies to achieve the above-mentioned object, the inventors of the present invention have a specific melting point of 1500 ° C or lower and a boiling point or decomposition temperature of 1700 ° C or higher under normal pressure on a zinc-based plated steel material to be laser lap welded. A coating containing a metal oxide or a specific metal oxide that is oxidized or reduced when heated under normal pressure and can be converted into a metal oxide having a melting point of 1500 ° C. or lower and a boiling point or decomposition temperature of 1700 ° C. or higher is provided. If the laser welding is performed by sandwiching the film between the zinc-based plated steel materials or the overlapped portion of the zinc-based plated steel material and another metal material, the occurrence of welding defects can be minimized. And it discovered that a welded part external appearance was not reduced.

本発明は、このような知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、以下の通りである。
(1) 亜鉛又は亜鉛系合金めっきを片面あたり20g/m2以上の亜鉛付着量で被覆してなる鋼材表面の少なくとも一部に、バインダーを2〜50体積%と金属酸化物を含有する膜厚0.5〜50μmの皮膜を有する亜鉛系めっき鋼材であって、
前記バインダーが、有機-無機複合体、無機系ゾル、界面活性剤から選ばれる1種又は2種以上であり、
前記金属酸化物が、SnO2、Bi2O 3 ら選ばれる1種又は2種の常圧下で1500℃以下の融点と1700℃以上の沸点又は分解温度を有する金属酸化物、SnO、BiO、Bi2O4、Bi2O5から選ばれる1種又は2種以上の常圧下で加熱すると酸化又は還元されて、1500℃以下の融点と1700℃以上の沸点又は分解温度を有する金属酸化物に変化できる金属酸化物、又は、前記金属酸化物の複数の混合物又は複合酸化物であることを特徴とするレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材。
(2) 前記皮膜中の金属酸化物含有量が10体積%以上である(1)記載のレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材。
(3) 前記金属酸化物の90体積%以上が粒径10μm以下の微粒子である(1)記載のレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材。
(4) 前記界面活性剤が、分枝アルキルベンゼンスルホン酸塩(構造式CaH2a+1-C6H4-SO3M、M+は分枝アルキルベンゼンスルホン酸イオンCaH2a+1-C6H4-SO3 -の対イオンで、M=Na、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2であり、分枝アルキル基の炭素数aは10〜16である)、飽和アルコール硫酸エステル塩(構造式CbH2b+1-OSO3M、M+は飽和アルコール硫酸エステルイオンCbH2b+1-OSO3 -の対イオンで、M=Na、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2であり、アルキル基の炭素数bは12〜16である)、不飽和アルコール硫酸エステル塩(構造式CcH2c-1-OSO3M、CcH2c-3-OSO3M又はCcH2c-5-OSO3M、M+は不飽和アルコール硫酸エステルイオンCcH2c-1-OSO3 -、CcH2c-3- OSO3 -又はCcH2c-5-OSO3 -の対イオンで、M=Na、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2であり、アルケニル基の炭素数cは16〜18である)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩(構造式CdH2d+1O-(CH2CH2O)m-SO3M、M+はポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルイオンCdH2d+1O-(CH2CH2O)m-SO3 -の対イオンで、M=Na、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2であり、アルキル基の炭素数dは12〜18、エチレンオキサイド単位の繰返し数mは2〜4である)、α-オレフィンスルホン酸塩(構造式CeH2e+1-CH=CH-(CH2)x-SO3MとCeH2e+1-CH(OH)-(CH2)y-SO3Mの混合物、M+はアルケンスルホン酸イオンCeH2e+1-CH=CH-(CH2)x-SO3 -とヒドロキシアルカンスルホン酸イオンCeH2e+1-CH(OH)-(CH2)y-SO3 -の対イオンで、M=Na、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2であり、アルキル基の炭素数eは13〜16、メチレン基の繰返し数x、yは1〜4である)、石鹸(構造式CfH2f+1-COOMe又はC17H33-COOMe、Me+は飽和脂肪酸イオンCfH2f+1-COO-又はオレイン酸イオンC17H33-COO-の対イオンで、Me=Na、K、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2であり、アルキル基の炭素数fは11〜17である)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(構造式CgH2g+1O-(CH2CH2O)n-H、アルキル基の炭素数gは12〜18、エチレンオキサイド単位の繰返し数nは4〜10である)から選ばれる1種又は2種以上である(1)記載のレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材。
(5) 前記界面活性剤が、分枝アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム(構造式CaH2a+1-C6H4-SO3Na、分枝アルキル基の炭素数aは10〜16)、飽和アルコール硫酸エステルナトリウム(構造式CbH2b+1-OSO3Na、アルキル基の炭素数bは12〜16)、不飽和アルコール硫酸エステルナトリウム(構造式CcH2c-1-OSO3Na、CcH2c-3-OSO3Na又はCcH2c-5-OSO3Na、アルケニル基の炭素数cは16〜18)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム(構造式CdH2d+1O-(CH2CH2O)m-SO3Na、アルキル基の炭素数dは12〜18、エチレンオキサイド単位の繰返し数mは2〜4)、α-オレフィンスルホン酸ナトリウム(構造式CeH2e+1-CH=CH-(CH2)x-SO3Na、CeH2e+1-CH(OH)-(CH2)y-SO3Naの混合物、アルキル基の炭素数eは13〜16、メチレン基の繰返し数x、yは1〜4)、ナトリウム石鹸(構造式CfH2f+1-COONa又はC17H33-COONa、アルキル基の炭素数fは11〜17)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(構造式CgH2g+1O-(CH2CH2O)n-H、アルキル基の炭素数gは12〜18、エチレンオキサイド単位の繰返し数nは4〜10)から選ばれる1種又は2種以上である(4)記載のレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材。
(6) 少なくとも、SnO2、Bi2O 3 ら選ばれる1種又は2種以上の常圧下で1500℃以下の融点と1700℃以上の沸点又は分解温度を有する金属酸化物と、SnO、BiO、Bi2O4、Bi2O5から選ばれる1種又は2種以上の常圧下で加熱すると酸化又は還元されて、1500℃以下の融点と1700℃以上の沸点又は分解温度を有する金属酸化物に変化できる金属酸化物の一方又は両方と、有機-無機複合体、無機系ゾル、界面活性剤から選ばれる1種又は2種以上からなるバインダー成分を、溶媒に分散させた処理液を、亜鉛又は亜鉛系合金めっきを片面あたり20g/m2以上の亜鉛付着量で被覆してなる鋼材表面の少なくとも一部に塗布・乾燥して、金属酸化物を含有する皮膜を形成することを特徴とするレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材の製造方法。
(7) 前記皮膜を鋼材のレーザー溶接部のみに形成する(6)記載のレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材の製造方法。
(8) 前記界面活性剤が、分枝アルキルベンゼンスルホン酸塩(構造式CaH2a+1-C6H4-SO3M、M+は分枝アルキルベンゼンスルホン酸イオンCaH2a+1-C6H4-SO3 -の対イオンで、M=Na、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2であり、分枝アルキル基の炭素数aは10〜16である)、飽和アルコール硫酸エステル塩(構造式CbH2b+1-OSO3M、M+は飽和アルコール硫酸エステルイオンCbH2b+1-OSO3 -の対イオンで、M=Na、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2であり、アルキル基の炭素数bは12〜16である)、不飽和アルコール硫酸エステル塩(構造式CcH2c-1-OSO3M、CcH2c-3-OSO3M又はCcH2c-5-OSO3M、M+は不飽和アルコール硫酸エステルイオンCcH2c-1-OSO3 -、CcH2c-3- OSO3 -又はCcH2c-5-OSO3 -の対イオンで、M=Na、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2であり、アルケニル基の炭素数cは16〜18である)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩(構造式CdH2d+1O-(CH2CH2O)m-SO3M、M+はポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルイオンCdH2d+1O-(CH2CH2O)m-SO3 -の対イオンで、M=Na、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2であり、アルキル基の炭素数dは12〜18、エチレンオキサイド単位の繰返し数mは2〜4である)、α-オレフィンスルホン酸塩(構造式CeH2e+1-CH=CH-(CH2)x-SO3MとCeH2e+1-CH(OH)-(CH2)y-SO3Mの混合物、M+はアルケンスルホン酸イオンCeH2e+1-CH=CH-(CH2)x-SO3 -とヒドロキシアルカンスルホン酸イオンCeH2e+1-CH(OH)-(CH2)y-SO3 -の対イオンで、M=Na、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2であり、アルキル基の炭素数eは13〜16、メチレン基の繰返し数x、yは1〜4である)、石鹸(構造式CfH2f+1-COOMe又はC17H33-COOMe、Me+は飽和脂肪酸イオンCfH2f+1-COO-又はオレイン酸イオンC17H33-COO-の対イオンで、Me=Na、K、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2であり、アルキル基の炭素数fは11〜17である)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(構造式CgH2g+1O-(CH2CH2O)n-H、アルキル基の炭素数gは12〜18、エチレンオキサイド単位の繰返し数nは4〜10である)から選ばれる1種又は2種以上である(6)記載のレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材の製造方法。
(9) 前記界面活性剤が、分枝アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム(構造式CaH2a+1-C6H4-SO3Na、分枝アルキル基の炭素数aは10〜16)、飽和アルコール硫酸エステルナトリウム(構造式CbH2b+1-OSO3Na、アルキル基の炭素数bは12〜16)、不飽和アルコール硫酸エステルナトリウム(構造式CcH2c-1-OSO3Na、CcH2c-3-OSO3Na又はCcH2c-5-OSO3Na、アルケニル基の炭素数cは16〜18)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム(構造式CdH2d+1O-(CH2CH2O)m-SO3Na、アルキル基の炭素数dは12〜18、エチレンオキサイド単位の繰返し数mは2〜4)、α-オレフィンスルホン酸ナトリウム(構造式CeH2e+1-CH=CH-(CH2)x-SO3Na、CeH2e+1-CH(OH)-(CH2)y-SO3Naの混合物、アルキル基の炭素数eは13〜16、メチレン基の繰返し数x、yは1〜4)、ナトリウム石鹸(構造式CfH2f+1-COONa又はC17H33-COONa、アルキル基の炭素数fは11〜17)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(構造式CgH2g+1O-(CH2CH2O)n-H、アルキル基の炭素数gは12〜18、エチレンオキサイド単位の繰返し数nは4〜10)から選ばれる1種又は2種以上である(8)記載のレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材の製造方法。
(10) レーザービームを用いて、2つの金属材の重ね合せ部を溶接するレーザー溶接方法において、少なくとも一方の金属材に(1)〜(3)のいずれかに記載のレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材を用い、該めっき鋼材の金属酸化物を含有する皮膜を前記重ね合せ部に挟み込むように配置することを特徴とするレーザー溶接方法。
The present invention has been completed based on such knowledge, and the gist thereof is as follows.
(1) Film thickness containing 2 to 50% by volume of binder and metal oxide on at least part of the surface of the steel material coated with zinc or zinc-based alloy plating with a zinc adhesion amount of 20 g / m 2 or more per side A zinc-based plated steel material having a film of 0.5 to 50 μm ,
The binder is one or more selected from organic-inorganic composites, inorganic sols, surfactants,
Wherein the metal oxide is a metal oxide having a SnO 2, Bi 2 O 3 or al one or two 1500 ° C. below the melting point and 1700 ° C. or higher boiling point or decomposition temperature at normal pressure is selected, SnO, BiO, When heated under normal pressure of one or more selected from Bi 2 O 4 and Bi 2 O 5 , it is oxidized or reduced to a metal oxide having a melting point of 1500 ° C. or lower and a boiling point or decomposition temperature of 1700 ° C. or higher. A zinc-based plated steel material for laser welding, which is a changeable metal oxide, or a mixture or composite oxide of a plurality of the metal oxides.
( 2 ) The zinc-based plated steel material for laser welding according to (1), wherein the metal oxide content in the film is 10% by volume or more.
( 3 ) The zinc-based plated steel material for laser welding according to (1), wherein 90% by volume or more of the metal oxide is fine particles having a particle size of 10 μm or less.
( 4 ) The surfactant is a branched alkylbenzene sulfonate (structure formula C a H 2a + 1 -C 6 H 4 -SO 3 M, M + is a branched alkylbenzene sulfonate ion C a H 2a + 1- Counter ion of C 6 H 4 —SO 3 , M = Na, NH 4 , NH (C 2 H 4 OH) 3 , or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 , and the carbon of the branched alkyl group the number a is 10 to 16), saturated alcohol sulfate (structural formula C b H 2b + 1 -OSO 3 M, M + is a saturated alcohol sulfate ion C b H 2b + 1 -OSO 3 - counterion M = Na, NH 4 , NH (C 2 H 4 OH) 3 , or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 , and the alkyl group has a carbon number b of 12 to 16), an unsaturated alcohol Sulfate salt (Structural formula C c H 2c-1 -OSO 3 M, C c H 2c-3 -OSO 3 M or C c H 2c-5 -OSO 3 M, M + is unsaturated alcohol sulfate ion C c H 2c-1 -OSO 3 -, C c H 2c-3 - OSO 3 - or C c H 2c-5 -OSO 3 - in the counter ion, M = Na, NH 4, NH (C 2 H 4 OH) 3 or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 The carbon number c of the nyl group is 16 to 18), polyoxyethylene alkyl ether sulfate ester salt (structural formula C d H 2d + 1 O- (CH 2 CH 2 O) m -SO 3 M, M + is poly polyoxyethylene alkyl ether sulfate ion C d H 2d + 1 O- ( CH 2 CH 2 O) m -SO 3 - in the counter ion, M = Na, NH 4, NH (C 2 H 4 OH) 3, or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 , wherein the alkyl group has a carbon number d of 12 to 18 and an ethylene oxide unit repeating number m of 2 to 4, and an α-olefin sulfonate (structural formula C e H 2e + 1 -CH = CH- ( CH 2) x -SO 3 M and C e H 2e + 1 -CH ( OH) - (CH 2) a mixture of y -SO 3 M, M + alkene sulfonate ion C e H 2e + 1 -CH = CH- (CH 2) x -SO 3 - and hydroxy alkane sulfonic acid ion C e H 2e + 1 -CH ( OH) - (CH 2) y -SO 3 - counterion M = Na, NH 4 , NH (C 2 H 4 OH) 3 , or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 , the carbon number e of the alkyl group is 13 to 16, and the number of repetitions of the methylene group x , Y is 1-4), soap (structural formula C f H 2f + 1 -COOMe or C 17 H 33 -COOMe, Me + is a saturated fatty acid ion C f H 2f + 1 -COO - or oleic acid ion C 17 H 33 -COO - at the counter ion, Me = Na, K, NH 4 , NH (C 2 H 4 OH) 3 , or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 , and the alkyl group has a carbon number f of 11 to 17), polyoxyethylene alkyl ether (structure One selected from the formula C g H 2g + 1 O— (CH 2 CH 2 O) n —H, the alkyl group carbon number g is 12 to 18, and the ethylene oxide unit repeat number n is 4 to 10. Or a zinc-based plated steel material for laser welding as described in ( 1 ), which is 2 or more types.
( 5 ) The surfactant is a branched alkylbenzene sulfonate sodium (structural formula C a H 2a + 1 -C 6 H 4 -SO 3 Na, the branched alkyl group has a carbon number a of 10 to 16), saturated alcohol Sodium sulfate ester (structural formula C b H 2b + 1 -OSO 3 Na, alkyl group carbon number b is 12-16), unsaturated alcohol sodium sulfate ester (structural formula C c H 2c-1 -OSO 3 Na, C c H 2c-3 -OSO 3 Na or C c H 2c-5 -OSO 3 Na, the carbon number c of the alkenyl group is 16 to 18), polyoxyethylene alkyl ether sulfate sodium (structure formula C d H 2d + 1 O- (CH 2 CH 2 O) m -SO 3 Na, 12~18 carbon number d of the alkyl group, the repeating number m of the ethylene oxide units 2 to 4), alpha-olefin sodium sulfonate (formula C e H 2e + 1 -CH = CH- (CH 2 ) x -SO 3 Na, a mixture of C e H 2e + 1 -CH (OH)-(CH 2 ) y -SO 3 Na, the carbon number e of the alkyl group is 13 to 16, methylene group repeat number x, y is 1 to 4), sodium soap (structural formula C f H 2f + 1 -COONa or C 17 H 33 -COONa, carbon number f of the alkyl group is 11 to 17), polyoxyethylene alkyl ether (structural formula C g H 2g + 1 O- (CH 2 CH 2 O) The zinc-based plated steel material for laser welding according to ( 4 ), wherein n- H, the carbon number g of the alkyl group is 12 to 18, and the ethylene oxide unit repeating number n is one or more selected from 4 to 10) .
(6) at least a metal oxide having a SnO 2, Bi 2 O 3 or al least one of 1500 ° C. below the melting point and 1700 ° C. or higher boiling point or decomposition temperature at normal pressure is selected, SnO, BiO Metal oxide having a melting point of 1500 ° C. and a boiling point or decomposition temperature of 1700 ° C. or more that is oxidized or reduced when heated under normal pressure of one or more selected from Bi 2 O 4 and Bi 2 O 5 A treatment liquid in which one or both of metal oxides that can be changed into one and both and one or more binder components selected from organic-inorganic composites, inorganic sols, and surfactants are dispersed in a solvent, zinc Alternatively, it is characterized in that a coating containing metal oxide is formed by applying and drying at least part of the surface of a steel material obtained by coating zinc-based alloy plating with a zinc adhesion amount of 20 g / m 2 or more per side. A method for producing galvanized steel for laser welding.
( 7 ) The method for producing a zinc-plated steel material for laser welding according to ( 6 ), wherein the film is formed only on a laser welded portion of the steel material.
( 8 ) The surfactant is a branched alkylbenzene sulfonate (structure formula C a H 2a + 1 -C 6 H 4 -SO 3 M, M + is a branched alkylbenzene sulfonate ion C a H 2a + 1- Counter ion of C 6 H 4 —SO 3 , M = Na, NH 4 , NH (C 2 H 4 OH) 3 , or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 , and the carbon of the branched alkyl group the number a is 10 to 16), saturated alcohol sulfate (structural formula C b H 2b + 1 -OSO 3 M, M + is a saturated alcohol sulfate ion C b H 2b + 1 -OSO 3 - counterion M = Na, NH 4 , NH (C 2 H 4 OH) 3 , or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 , and the alkyl group has a carbon number b of 12 to 16), an unsaturated alcohol Sulfate salt (Structural formula C c H 2c-1 -OSO 3 M, C c H 2c-3 -OSO 3 M or C c H 2c-5 -OSO 3 M, M + is unsaturated alcohol sulfate ion C c H 2c-1 -OSO 3 -, C c H 2c-3 - OSO 3 - or C c H 2c-5 -OSO 3 - in the counter ion, M = Na, NH 4, NH (C 2 H 4 OH) 3 or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 The carbon number c of the nyl group is 16 to 18), polyoxyethylene alkyl ether sulfate ester salt (structural formula C d H 2d + 1 O- (CH 2 CH 2 O) m -SO 3 M, M + is poly polyoxyethylene alkyl ether sulfate ion C d H 2d + 1 O- ( CH 2 CH 2 O) m -SO 3 - in the counter ion, M = Na, NH 4, NH (C 2 H 4 OH) 3, or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 , wherein the alkyl group has a carbon number d of 12 to 18 and an ethylene oxide unit repeating number m of 2 to 4, and an α-olefin sulfonate (structural formula C e H 2e + 1 -CH = CH- ( CH 2) x -SO 3 M and C e H 2e + 1 -CH ( OH) - (CH 2) a mixture of y -SO 3 M, M + alkene sulfonate ion C e H 2e + 1 -CH = CH- (CH 2) x -SO 3 - and hydroxy alkane sulfonic acid ion C e H 2e + 1 -CH ( OH) - (CH 2) y -SO 3 - counterion M = Na, NH 4 , NH (C 2 H 4 OH) 3 , or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 , the carbon number e of the alkyl group is 13 to 16, and the number of repetitions of the methylene group x , Y is 1-4), soap (structural formula C f H 2f + 1 -COOMe or C 17 H 33 -COOMe, Me + is a saturated fatty acid ion C f H 2f + 1 -COO - or oleic acid ion C 17 H 33 -COO - at the counter ion, Me = Na, K, NH 4 , NH (C 2 H 4 OH) 3 , or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 , and the alkyl group has a carbon number f of 11 to 17), polyoxyethylene alkyl ether (structure One selected from the formula C g H 2g + 1 O— (CH 2 CH 2 O) n —H, the alkyl group carbon number g is 12 to 18, and the ethylene oxide unit repeat number n is 4 to 10. Or the manufacturing method of the galvanized steel material for laser welding of ( 6 ) description which is 2 or more types.
( 9 ) The surfactant is a branched alkylbenzene sulfonate sodium (structural formula C a H 2a + 1 -C 6 H 4 -SO 3 Na, the branched alkyl group has a carbon number a of 10 to 16), saturated alcohol Sodium sulfate ester (structural formula C b H 2b + 1 -OSO 3 Na, alkyl group carbon number b is 12-16), unsaturated alcohol sodium sulfate ester (structural formula C c H 2c-1 -OSO 3 Na, C c H 2c-3 -OSO 3 Na or C c H 2c-5 -OSO 3 Na, the carbon number c of the alkenyl group is 16 to 18), polyoxyethylene alkyl ether sulfate sodium (structure formula C d H 2d + 1 O- (CH 2 CH 2 O) m -SO 3 Na, 12~18 carbon number d of the alkyl group, the repeating number m of the ethylene oxide units 2 to 4), alpha-olefin sodium sulfonate (formula C e H 2e + 1 -CH = CH- (CH 2 ) x -SO 3 Na, a mixture of C e H 2e + 1 -CH (OH)-(CH 2 ) y -SO 3 Na, the carbon number e of the alkyl group is 13 to 16, methylene group repeat number x, y is 1 to 4), sodium soap (structural formula C f H 2f + 1 -COONa or C 17 H 33 -COONa, carbon number f of the alkyl group is 11 to 17), polyoxyethylene alkyl ether (structural formula C g H 2g + 1 O- (CH 2 CH 2 O) The zinc-based plated steel material for laser welding according to ( 8 ), wherein n- H, the carbon number g of the alkyl group is 12 to 18, and the ethylene oxide unit repetition number n is one or more selected from 4 to 10) Manufacturing method.
( 10 ) In the laser welding method for welding the overlapping portion of two metal materials using a laser beam, the zinc-based plating for laser welding according to any one of (1) to ( 3 ) on at least one metal material A laser welding method characterized by using a steel material and disposing the coating containing the metal oxide of the plated steel material so as to be sandwiched between the overlapping portions.

本発明のレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材は、通常の亜鉛系めっき鋼材上に、レーザー溶接性を高め、かつ環境に優しい特定の金属酸化物を含有する機能性皮膜を設けるだけでよく、高価な溶接付帯設備の導入が不要であり、また更に、前記金属酸化物のバインダーとして、油脂類や人脂をはじめとする有機質汚れや、無機塩や鉱物等の無機質汚れに適する洗浄剤を選べば、これらで汚染された亜鉛系めっき鋼材上に、これらの汚れを除去する工程を経ずに前記皮膜を直接設けることができるため、自動車や種々車輌の外板材、構造材、部品類等の組立分野で用いられる低コスト、低環境負荷性のレーザー重ね溶接用鋼材として、その産業上の価値は極めて高い。   The zinc-plated steel material for laser welding of the present invention only has to be provided with a functional film containing a specific metal oxide that enhances laser weldability and is environmentally friendly on a normal zinc-based plated steel material. The introduction of welding incidental equipment is unnecessary, and furthermore, as a binder for the metal oxide, if a cleaning agent suitable for organic soils such as fats and fats and inorganic soils such as inorganic salts and minerals is selected, Since the coating can be directly provided on the zinc-plated steel material contaminated with these materials without going through the process of removing these stains, the field of assembling of outer plates, structural materials, parts, etc. of automobiles and various vehicles As a steel material for laser lap welding with low cost and low environmental impact, the industrial value is extremely high.

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

本発明では、常圧下で1500℃以下の融点と1700℃以上の沸点又は分解温度を有する金属酸化物、又は、常圧下で加熱すると酸化又は還元されて、1500℃以下の融点と1700℃以上の沸点又は分解温度を有する金属酸化物に変化できる金属酸化物、又は、前記金属酸化物の複数の混合物又は複合酸化物を含む皮膜を、亜鉛系めっき鋼材のめっき表面に設け、レーザー溶接する金属材との重ね合せ部に、前記皮膜を挟み込んで、レーザー溶接することが大きな技術上のポイントである。このような重ね合せ部にレーザーを照射すると、照射熱による温度上昇に伴い、めっき層中の亜鉛(沸点907℃)の蒸発の前後に、前記金属酸化物が溶融するため、レーザー照射部位の亜鉛蒸気圧が高まる前に、亜鉛蒸気が金属酸化物の溶融池を通って逃げ、重ね合せ部の内圧がスムーズに解放される。この時点では、レーザー照射部位の母材(鋼の融点約1540℃)はまだ溶けていないため、亜鉛蒸気は母材を通過できず、溶接欠陥を作ることはない。鋼の融点以上に昇温すると、レーザー照射部位の母材も溶けるが、既に相当量の亜鉛蒸気が開放されているため、母材の溶融池を通過する亜鉛蒸気は少なく、ビード部での溶接欠陥の発生を最小限に抑えることができる。レーザー照射部位が前記金属酸化物の沸点以上に昇温すると、金属酸化物の蒸発が始まるが、その沸点が1700℃以上と高いため、亜鉛に比べ蒸気圧は低く、溶けた母材を激しく吹き飛ばすほどの高い内圧にはならない。さらに、本発明者らは、レーザー溶接後のビード部断面を分析し、ビード部全体に金属酸化物又はその構成元素が分布していることを確認している。前記金属酸化物は、溶融母材中に入って、その粘度又は表面張力を下げ、溶融母材の爆飛やブローホールを発生しにくくすると考えられる。溶融母材の粘度が低下すれば、亜鉛蒸気圧が比較的低くても、圧力を受けた時に融液が容易に変形するため、亜鉛蒸気が発生しても、内圧が低い時点で溶融池を押し通り、蒸気が激しい勢いで通過することなく、スムーズに解放される。溶融母材の表面張力が低下すれば、周辺の未溶融部位と濡れやすくなり、融液が固体表面から剥れにくく、爆飛しにくくなる。   In the present invention, a metal oxide having a melting point of 1500 ° C. or lower and a boiling point or decomposition temperature of 1700 ° C. or higher under normal pressure, or oxidized or reduced when heated under normal pressure to have a melting point of 1500 ° C. or lower and 1700 ° C. or higher. A metal material that can be converted into a metal oxide having a boiling point or a decomposition temperature, or a metal material that is laser-welded by providing a coating containing a plurality of mixtures or composite oxides of the metal oxides on the plating surface of a zinc-based plated steel material It is a major technical point to laser-weld the film in between the overlapping parts. When such a superposition part is irradiated with a laser, the metal oxide melts before and after the evaporation of zinc (boiling point 907 ° C.) in the plating layer as the temperature rises due to the heat of irradiation. Before the vapor pressure increases, the zinc vapor escapes through the molten pool of metal oxide, and the internal pressure of the overlapping portion is released smoothly. At this point, the base metal (melting point of steel at about 1540 ° C) at the laser irradiation site is not yet melted, so zinc vapor cannot pass through the base metal and does not create a weld defect. When the temperature rises above the melting point of the steel, the base metal at the laser irradiation site also melts, but since a considerable amount of zinc vapor has already been released, there is little zinc vapor passing through the molten pool of the base metal, and welding at the bead part The occurrence of defects can be minimized. When the temperature of the laser irradiation site rises above the boiling point of the metal oxide, the evaporation of the metal oxide begins, but since the boiling point is as high as 1700 ° C or higher, the vapor pressure is lower than that of zinc, and the molten base material is blown off violently. The internal pressure is not so high. Furthermore, the present inventors have analyzed the cross-section of the bead part after laser welding and confirmed that the metal oxide or its constituent elements are distributed throughout the bead part. It is considered that the metal oxide enters the molten base material, lowers its viscosity or surface tension, and makes it difficult for explosion of the molten base material and blowholes to occur. If the viscosity of the molten base material decreases, even if the zinc vapor pressure is relatively low, the melt easily deforms when subjected to pressure. As it is pushed, the steam is released smoothly without passing through with vigor. If the surface tension of the molten base material is lowered, the surrounding unmelted portion is easily wetted, and the melt is difficult to peel off from the solid surface and is difficult to explode.

本発明で用いる亜鉛系めっき鋼材は、片面あたり20g/m2以上の亜鉛付着量を有する亜鉛又は亜鉛系合金めっきで被覆された亜鉛系めっき鋼材である。本発明者らは、本発明の皮膜を有さない従来のめっき鋼材において、重ね合せ部の2つの金属材に挟まれた部位にあるめっき層中の全亜鉛量が20g/m2以上であれば、レーザー溶接時に亜鉛蒸気が作る溶接欠陥が表面外観等に悪影響を及ぼし、さらに、重ね合せ部にあるめっき層中の全亜鉛量が40g/m2以上であれば、亜鉛蒸気による溶接欠陥が顕著になり、実用上の問題が生じることを明らかにしている。めっき層は、レーザー溶接される重ね合せ部の2つの金属材に挟まれた部位にあればよく、そのような要件を満たすなら、めっき層は、前記亜鉛系めっき鋼材の片面のみにあっても、両面にあっても、少なくとも一方の面に部分的にめっきされていない部分があってもよい。 The zinc-based plated steel material used in the present invention is a zinc-based plated steel material coated with zinc or zinc-based alloy plating having a zinc adhesion amount of 20 g / m 2 or more per side. In the conventional plated steel material that does not have the coating film of the present invention, the present inventors may have a total zinc amount in the plating layer in a portion sandwiched between two metal materials of the overlapped portion of 20 g / m 2 or more. For example, weld defects created by zinc vapor during laser welding have an adverse effect on the surface appearance, etc.Further, if the total zinc content in the plating layer in the overlapped portion is 40 g / m 2 or more, weld defects caused by zinc vapor It becomes prominent and reveals that practical problems arise. The plating layer only needs to be in a portion sandwiched between the two metal materials of the overlapped portion to be laser welded. If such a requirement is satisfied, the plating layer may be only on one side of the zinc-based plated steel material. Even on both surfaces, there may be a portion that is not partially plated on at least one surface.

本発明で用いる亜鉛系めっき鋼材の母材となる鋼は、成分を特に限定せず、普通鋼であっても、Cr含有鋼であっても良い。また、亜鉛系めっき鋼材の表面に被覆される亜鉛系めっきは、片面あたり20g/m2以上の亜鉛付着量を有するものであれば、その種類を特に限定せず、適用可能なめっき層としては、例えば、亜鉛めっき、又は、亜鉛とさらに鉄、アルミニウム、コバルト、錫、ニッケルの少なくとも1種からなる亜鉛系合金めっき、又は、これら以外の金属元素や非金属元素を含む亜鉛系合金めっきが挙げられる。めっき層の形成方法も特に限定されず、例えば、電気めっき、無電解めっき、溶融めっき、気相めっき等を用いることができる。めっき処理方法は、連続式、バッチ式のいずれでもよく、例えば、溶融めっきでは、連続式は主に薄板材、線材類に用いられ、バッチ式のめっきは、管類、圧延材、加工品、ボルト・ナット類、鋳鍛造品類等の最終製品に成形した後に、溶融めっき浴に浸漬することによるいわゆる後めっきである。 The steel used as the base material for the zinc-based plated steel used in the present invention is not particularly limited in its components, and may be plain steel or Cr-containing steel. In addition, the zinc-based plating coated on the surface of the zinc-based plated steel material is not particularly limited as long as it has a zinc adhesion amount of 20 g / m 2 or more per side, and as an applicable plating layer, For example, zinc plating, zinc-based alloy plating made of zinc and further at least one of iron, aluminum, cobalt, tin, nickel, or zinc-based alloy plating containing a metal element or non-metal element other than these. It is done. The method for forming the plating layer is not particularly limited, and for example, electroplating, electroless plating, hot dipping, vapor phase plating, or the like can be used. The plating method may be either a continuous type or a batch type. For example, in hot dipping, the continuous type is mainly used for thin plate materials and wire materials, and the batch type plating is used for pipes, rolled materials, processed products, This is so-called post-plating by forming in a final product such as bolts / nuts, cast forgings, etc. and then dipping in a hot dipping bath.

また、本発明で用いる亜鉛系めっき鋼材へのめっき後の処理として、溶融めっき後の外観均一処理であるゼロスパングル処理、めっき層の改質処理である焼鈍処理、表面状態や材質調整のための調質圧延等があり得るが、本発明においては、特にこれらを限定せず、いずれを適用することも可能である。   In addition, as the treatment after plating on the zinc-based plated steel material used in the present invention, zero spangle treatment that is uniform appearance after hot dipping, annealing treatment that is modification treatment of the plating layer, surface condition and material adjustment There may be temper rolling, but in the present invention, these are not particularly limited, and any of them can be applied.

本発明で用いる金属酸化物は、常圧下で1500℃以下の融点と1700℃以上の沸点又は分解温度を有する金属酸化物、又は、常圧下で加熱すると酸化又は還元され、1500℃以下の融点と1700℃以上の沸点又は分解温度を有する金属酸化物に変化できる金属酸化物、又は、前記金属酸化物の複数の混合物又は複合酸化物でなければならない。1500℃以下の融点と1700℃以上の沸点又は分解温度を有する金属酸化物に変化できる金属酸化物とは、常圧下で加熱すると、1500℃以下で該酸化物を構成する金属イオンが空気中の酸素により酸化されるか、又は、酸素脱離により還元され、1500℃以下の融点と1700℃以上の沸点又は分解温度を有する金属酸化物に変化するものを指す。   The metal oxide used in the present invention has a melting point of 1500 ° C. or lower under normal pressure and a boiling point or decomposition temperature of 1700 ° C. or higher, or is oxidized or reduced when heated under normal pressure, and has a melting point of 1500 ° C. or lower. It must be a metal oxide that can be converted into a metal oxide having a boiling point or decomposition temperature of 1700 ° C. or higher, or a mixture or complex oxide of said metal oxides. A metal oxide that can be converted into a metal oxide having a melting point of 1500 ° C. or lower and a boiling point or decomposition temperature of 1700 ° C. or higher is a metal oxide that forms the oxide in the air at 1500 ° C. or lower when heated under normal pressure. It refers to a substance that is oxidized by oxygen or reduced by oxygen desorption and changes to a metal oxide having a melting point of 1500 ° C. or lower and a boiling point or decomposition temperature of 1700 ° C. or higher.

金属酸化物を常圧下で加熱した際、前記金属酸化物の融点、あるいは前記金属酸化物の酸化又は還元後に得られる金属酸化物の融点が1500℃を超える場合、レーザー照射による昇温過程で、金属酸化物がなかなか溶融せず、金属酸化物と鋼の溶融がほぼ同時、あるいは鋼の方が早く溶融するため、1500℃を超えて高圧となった亜鉛蒸気が鋼の溶融池を勢いよく通過し、著しい溶接欠陥が生じる。金属酸化物を常圧下で加熱した際、前記金属酸化物の沸点又は分解温度、あるいは前記金属酸化物の酸化又は還元後に得られる金属酸化物の沸点又は分解温度が1700℃を下回る場合、レーザー溶接では通常2000℃を超える高温にまでビード部が昇温するため、重ね合せ部にある金属酸化物の蒸気圧が高くなり、鋼の溶融池を勢いよく通過し、著しい溶接欠陥が生じる。また、金属酸化物蒸気の激しい動きのため、金属酸化物が効率よく溶鋼に溶けず、溶鋼の粘度又は表面張力を下げる効果が少なくなる。   When the metal oxide is heated under normal pressure, the melting point of the metal oxide, or the melting point of the metal oxide obtained after oxidation or reduction of the metal oxide exceeds 1500 ° C, The metal oxide does not melt easily, and the metal oxide and the steel melt almost simultaneously, or the steel melts faster, so the high-pressure zinc vapor exceeding 1500 ° C passes through the steel molten pool vigorously. And significant welding defects occur. When the metal oxide is heated under normal pressure, the boiling point or decomposition temperature of the metal oxide, or the boiling point or decomposition temperature of the metal oxide obtained after oxidation or reduction of the metal oxide is below 1700 ° C, laser welding In this case, since the bead portion is heated to a temperature higher than 2000 ° C., the vapor pressure of the metal oxide in the overlapped portion is increased, and it passes through the molten pool of steel vigorously, resulting in significant welding defects. Further, due to the intense movement of the metal oxide vapor, the metal oxide is not efficiently dissolved in the molten steel, and the effect of lowering the viscosity or surface tension of the molten steel is reduced.

本発明において、皮膜の平均膜厚は、0.5〜50μmの範囲であることが好ましい。膜厚が0.5μm未満の場合、皮膜中の金属酸化物の含有量が少なく、その溶融池が十分に形成されないため、温度が低い内に亜鉛蒸気がスムーズに解放されず、鋼が溶ける温度になると多量の亜鉛蒸気が一気に溶鋼を通過し、著しい溶接欠陥が生じる。50μmを超える場合、亜鉛蒸気圧が低い内に亜鉛蒸気をスムーズに解放する等の優れた効果が飽和するだけでなく、皮膜コストが高くなるため適さない。   In the present invention, the average film thickness of the film is preferably in the range of 0.5 to 50 μm. When the film thickness is less than 0.5 μm, the content of metal oxide in the film is small, and the molten pool is not sufficiently formed, so the zinc vapor is not released smoothly while the temperature is low, and the steel melts. Then, a large amount of zinc vapor passes through the molten steel at once, and a remarkable welding defect occurs. If it exceeds 50 μm, not only is the excellent effect of smoothly releasing zinc vapor within a low zinc vapor pressure saturated, but also the coating cost increases, so this is not suitable.

本発明において、亜鉛系めっき鋼材の表面に被覆される皮膜は、本発明に関わる金属酸化物を10体積%以上含むのが好ましい。10体積%未満では、皮膜中の金属酸化物の含有量が少なく、その溶融池が十分に形成されないため、前記と同様の理由で著しい溶接欠陥が生じる。皮膜全体が金属酸化物のみで形成されていても構わない。   In the present invention, the film coated on the surface of the galvanized steel material preferably contains 10% by volume or more of the metal oxide according to the present invention. If it is less than 10% by volume, the content of the metal oxide in the film is small and the molten pool is not sufficiently formed, so that a remarkable welding defect occurs for the same reason as described above. The entire film may be formed of only metal oxide.

本発明で用いる金属酸化物は、90体積%以上が粒径10μm以下の微粒子であることが好ましく、90体積%以上が粒径5μm以下の微粒子であることがより好ましい。粒径10μm以下の微粒子が90体積%未満しか含まれない(即ち、粒径10μmを超える大粒子の含有率が10体積%を超える)場合、金属酸化物を主成分とする皮膜の平均膜厚(0.5〜50μm)と同程度あるいはそれを超える大きさの粒子が多くなり、皮膜中に微粒子が偏在したり、表面凹凸が大きくなって、不均一な皮膜となる。   The metal oxide used in the present invention is preferably fine particles having a particle size of 90 μ% or more and a particle size of 10 μm or less, and more preferably 90% by volume or more is a particle having a particle size of 5 μm or less. When fine particles with a particle size of 10 μm or less are contained in less than 90% by volume (that is, the content of large particles having a particle size of more than 10 μm exceeds 10% by volume), the average film thickness of the film mainly composed of a metal oxide Particles having a size equal to or exceeding (0.5 to 50 μm) are increased, fine particles are unevenly distributed in the film, and surface unevenness is increased, resulting in a non-uniform film.

本発明で用いる金属酸化物微粒子は、どのような方法で製造されたものでもよく、例えば、鉱物塊や金属を酸化した粒子等を機械破砕したもの、気相法や湿式法等で合成し造粒したもの等を用いることができる。   The metal oxide fine particles used in the present invention may be produced by any method. For example, the metal oxide fine particles may be produced by mechanically pulverizing mineral lumps or particles of oxidized metal, synthesized by a vapor phase method, a wet method, or the like. The thing etc. which were granulated can be used.

なお、本発明において、金属酸化物微粒子の90体積%以上が粒径10μm以下であるかどうかを判定するには、用いようとする金属酸化物粒子の集合体(種々の大きさの粒子の混合物)の粒径と累積体積比率の関係を、小粒径のものから順にプロットし、累積体積比率が90%のところの粒径を読み取った「d90(90%粒径)」が10μm以下かどうか調べる。その際の測定方法は、溶媒に粉体を分散させた状態でレーザー光を照射し、その時生じる干渉縞を解析することにより、d90や粒径分布を求めるものであり、好適な測定装置としては、島津製作所製SALD、CILAS社製CILAS、堀場製作所製LA等が挙げられる。   In the present invention, in order to determine whether 90% by volume or more of the metal oxide fine particles have a particle size of 10 μm or less, an aggregate of metal oxide particles to be used (a mixture of particles of various sizes). ) Plots the relationship between the particle size and the cumulative volume ratio in order from the smallest particle size, and reads `` d90 (90% particle size) '' where the cumulative volume ratio is 90%. Investigate. The measurement method at that time is to obtain d90 and particle size distribution by irradiating laser light in a state where powder is dispersed in a solvent and analyzing the interference fringes generated at that time, , Shimadzu SALD, CILAS CILAS, Horiba LA etc.

本発明で用いる金属酸化物は、PRTR法の指定化学物質ではない。即ち、Be、B、V、Cr、Mn、Co、Ni、As、Se、Mo、Cd、Sb、Hg又はPbの酸化物(PRTR法の第一種指定化学物質)、In、Te又はTlの酸化物(同第二種指定化学物質)、あるいはこれらの金属元素の少なくとも1種を含む2種以上の金属元素からなる複合酸化物(第一種又は第二種指定化学物質)は、常圧下で1500℃以下の融点と1700℃以上の沸点又は分解温度を有していても、本発明における金属酸化物として使用ない。例えば、五酸化二バナジウム(酸化バナジウム(V)、V2O5;融点690℃、分解温度1750℃)、酸化セレン(II)(SeO;融点1102℃、沸点1802℃)、酸化インジウム(II)(InO;融点1052℃、沸点1727℃)等の単成分酸化物、あるいは3BeO・2CaO(融点1330℃、沸点>1700℃)、3BaO・NiO(融点1150℃、沸点>1700℃)、CoO・TiO2(融点1470℃、沸点>1700℃)等の複合酸化物は、本発明の金属酸化物として使用ない。なお、ここでいう複合酸化物とは、2種以上の金属イオンを含む中性の多成分酸化物のことである。2成分酸化物の場合は複酸化物(double oxide)ともいう。 The metal oxide used in the present invention is not a designated chemical substance of the PRTR method . That is, oxides of Be, B, V, Cr, Mn, Co, Ni, As, Se, Mo, Cd, Sb, Hg or Pb (PRTR method first-class designated chemical substances), In, Te or Tl Oxides (same type 2 specified chemical substances) or complex oxides (1st class or 2nd class specified chemical substances) composed of two or more metal elements containing at least one of these metal elements in may have a 1500 ° C. below the melting point and 1700 ° C. or higher boiling point or decomposition temperature, is not used as the metal oxide in the present invention. For example, divanadium pentoxide (vanadium oxide (V), V 2 O 5 ; melting point 690 ° C., decomposition temperature 1750 ° C.), selenium oxide (SeO; melting point 1102 ° C., boiling point 1802 ° C.), indium (II) oxide (InO; melting point 1052 ° C, boiling point 1727 ° C), etc. 2 (melting point 1470 ° C., boiling point> 1700 ° C.) composite oxides, etc., not used as the metal oxide of the present invention. The composite oxide referred to here is a neutral multicomponent oxide containing two or more kinds of metal ions. In the case of a two-component oxide, it is also called a double oxide.

本発明において、常圧下で1500℃以下の融点と1700℃以上の沸点又は分解温度を有する金属酸化物は、PRTR法指定化学物質以外の酸化物の中で、酸化第二錫(酸化錫(IV)、SnO2;融点1127℃、分解温度≧1800℃)、酸化ビスマス(III)(Bi2O3;融点820℃、沸点1900℃)の1種又は2種の混合物を、コスト面、及び、レーザー溶接時に溶接欠陥を殆ど発生させないという性能発現の点から、使用する。また、本発明において、常圧下で加熱すると酸化又は還元されて、1500℃以下の融点と1700℃以上の沸点又は分解温度を有する金属酸化物に変化できる金属酸化物は、PRTR法指定化学物質以外の酸化物の中で、酸化第一錫(酸化錫(II)(SnO;空気中で熱するとSnO2になる))、酸化ビスマス(II)(BiO;空気中で熱するとBi2O3になる)、酸化ビスマス(IV)(Bi2O4;加熱すると305℃で酸素脱離しBi2O3になる)、酸化ビスマス(V)(Bi2O5;加熱すると357℃で酸素脱離しBi2O3になる)の1種又は2種以上の混合物を、コスト面、及び、レーザー溶接時に溶接欠陥を殆ど発生させないという性能発現の点から、使用する。 In the present invention, a metal oxide having a melting point of 1500 ° C. or lower and a boiling point or decomposition temperature of 1700 ° C. or higher under normal pressure is selected from stannic oxide (tin oxide (IV ), SnO 2; mp 1127 ° C., decomposition temperature ≧ 1800 ° C.), bismuth oxide (III) (Bi 2 O 3 ; mp 820 ° C., one or a mixture of boiling point 1900 ° C.), cost, and, It is used from the point of performance expression that almost no weld defects are generated during laser welding. In the present invention, the metal oxide that can be converted to a metal oxide having a melting point of 1500 ° C. or lower and a boiling point or decomposition temperature of 1700 ° C. or higher when heated under normal pressure is a substance other than a PRTR-designated chemical substance. Among these oxides, stannous oxide (tin (II) oxide (SnO; becomes SnO 2 when heated in air) ) , bismuth (II) oxide (BiO; Bi 2 O 3 when heated in air) Bismuth oxide (IV) (Bi 2 O 4 ; when heated, oxygen is desorbed at 305 ° C to become Bi 2 O 3 ), bismuth oxide (V) (Bi 2 O 5 ; when heated, oxygen is desorbed at 357 ° C and Bi One or a mixture of two or more of ( 2 O 3 ) is used from the viewpoint of cost and performance manifesting that almost no weld defects are generated during laser welding.

本発明において、金属酸化物のみでは成膜性や亜鉛系めっき鋼材との密着性が不足するため、バインダーを用いる。その時、亜鉛系めっき鋼材を被覆する皮膜は、金属酸化物微粒子を保持するバインダーを2〜50体積%含有する。バインダーは、皮膜をめっき面上に成膜する時、金属酸化物微粒子同士をバインドし、皮膜中に均一に分散させ、皮膜をめっき面に密着させる働きがある。バインダーが皮膜の2体積%未満の場合、金属酸化物微粒子の種類によっては、微粒子同士をバインドする力や、皮膜のめっき面への密着力が不足する。バインダーが金属酸化物微粒子をバインドする効果は、バインダーが皮膜の2〜50体積%で十分に発現し、50体積%を超えるとその効果が飽和するため、レーザー溶接性に特に寄与しないバインダーを50体積%を超えて不必要に増やすのは好ましくない。 In the present invention, a binder is used because only a metal oxide is insufficient in film formability and adhesion to a zinc-based plated steel material. At that time, to coatings that zinc-plated steel, you containing 2 to 50% by volume binder to hold the metal oxide fine particles. When the film is formed on the plating surface, the binder binds the metal oxide fine particles and uniformly disperses them in the film, thereby causing the film to adhere to the plating surface. 2% by volume less than if the binder film, the kind of the metal oxide fine particles, and the force to bind the fine particles, you insufficient adhesion to the plated surface of the film. The effect that the binder binds the metal oxide fine particles is fully manifested in 2 to 50% by volume of the film, and the effect is saturated when it exceeds 50% by volume. It is not preferable to unnecessarily increase the volume%.

前記バインダーは、有機-無機複合体、無機系ゾル、界面活性剤の1種又は2種以上の混合物であり、環境負荷性の見地から、それぞれ、水性有機-無機複合体、水性無機系ゾル、水性界面活性剤がより好ましく、それぞれ、PRTR法の指定化学物質でないことが特に好ましい。水性有機-無機複合体は、めっき面に塗布、乾燥後、到達板温250℃以下で均一な皮膜を形成する水溶性樹脂や水分散性樹脂(水不溶性樹脂がエマルションやサスペンション等の形で水中に微分散したもの)が主成分であって、金属酸化物微粒子同士をバインドする力や皮膜のめっき面への密着力を高めるものであれば、特に限定しない。このような水性樹脂に共通に見られる構造は、例えば、水に溶解又は分散できるように分子鎖に各種の親水性基を導入したもの、乳化重合や重合後の乳化処理によりエマルションを形成したものを例示できる。このような水性有機-無機複合体の有機成分として使用できる樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、その他の加熱硬化型の樹脂等を例示でき、架橋可能な樹脂であることがより好ましい。ただし、水溶性または水分散性のビスフェノールA型エポキシ樹脂等、PRTR法の指定対象の樹脂は使用しない方がよい。水性有機-無機複合体としては、前記の水性有機樹脂や他の有機成分で変性した有機ポリシロキサン、有機変性シリコーン等を例示できる。水性無機系ゾルとしては、水に分散できるようにコロイド表面に各種の親水性基を導入したものを例示でき、このようなコロイドとして、シリカ、アルミナ、セリア、チタニア、イットリア、ジルコニア等の各種酸化物を例示できる。 The binder, organic - inorganic composite, inorganic sol is one or a mixture of two or more of surfactants, from the environmental impact of the point of view, respectively, of water soluble organic - inorganic composite, aqueous inorganic Sol and aqueous surfactants are more preferred, and it is particularly preferred that each is not a designated chemical substance of the PRTR method. Water soluble organic - inorganic composite is coated on the plated surface, after drying, the form of such an emulsion or suspension water-soluble resin or water dispersible resin (water-insoluble resin to form a uniform film by the following peak metal temperature 250 ° C. And finely dispersed in water) is the main component and is not particularly limited as long as it is capable of binding the metal oxide fine particles to each other and improving the adhesion of the coating to the plating surface. Structures commonly found in such aqueous resins include, for example, those in which various hydrophilic groups are introduced into the molecular chain so that they can be dissolved or dispersed in water, and emulsions formed by emulsion polymerization or emulsion treatment after polymerization. Can be illustrated. Such water-soluble organic - Examples of the resin which can be used as the organic component of the inorganic composite, polyolefin resins, acrylic resins, polyurethane resins, polycarbonate resins, polyester resins, epoxy resins, phenol resins, other The thermosetting resin can be exemplified, and a crosslinkable resin is more preferable. However, it is better not to use PRTR-designated resins such as water-soluble or water-dispersible bisphenol A type epoxy resins . Water soluble organic - Inorganic composite, organopolysiloxanes modified with the aqueous organic resin or other organic components, the organic modified silicone and the like. Examples of the aqueous inorganic sol include those in which various hydrophilic groups are introduced on the surface of the colloid so that they can be dispersed in water. Examples of such colloid include various oxidations such as silica, alumina, ceria, titania, yttria, zirconia, and the like. The thing can be illustrated.

前記の水性界面活性剤は、前記金属酸化物微粒子同士をバインドする力やめっき面への皮膜密着性を高めるものであれば、特に限定しないが、動植物油、鉱物油などの油脂類、人脂、指紋、汗染み、炭水化物、蛋白質、有機溶媒、樹脂、色素等の種々の有機物や、無機塩、鉱物等の種々の無機物で汚染されためっき面を洗浄できる洗浄剤が好ましい。このような洗浄剤は、有機質汚れ、無機質汚れに対し優れた洗浄力を持つものであれば特に限定しないが、好ましくは、有機質汚れを洗浄する力が強い陰イオン性界面活性剤あるいは非イオン性界面活性剤、あるいはこれらの1種又は2種以上の混合物であって、めっき面の汚れが甚だしくても、これらをめっき面から除去する能力に優れ、かつ、めっき面への比較的良好な濡れ性、成膜性、前記金属酸化物微粒子とバインダーの密着性、めっき面への皮膜密着性を発揮するものがよい。このような洗浄剤として本発明で用いることができる陰イオン性界面活性剤の主なものは、分枝アルキルベンゼンスルホン酸塩(以下ABSと略称。構造式CaH2a+1-C6H4-SO3M、M+は分枝アルキルベンゼンスルホン酸イオンCaH2a+1-C6H4-SO3 -の対イオンで、M=Na(分枝アルキルベンゼンスルホン酸のナトリウム塩を構成)、NH4(アンモニウム塩を構成)、NH(C2H4OH)3(トリエタノールアミン塩を構成)、又はNH2(C2H4OH)2(ジエタノールアミン塩を構成)。分枝アルキル基の炭素数aは10〜16。)、飽和アルコール硫酸エステル塩(以下、飽和ASと略称。構造式CbH2b+1-OSO3M、M+は飽和アルコール硫酸エステルイオンCbH2b+1-OSO3 -の対イオンで、M=Na(飽和アルコール硫酸エステルのナトリウム塩を構成)、NH4(アンモニウム塩を構成)、NH(C2H4OH)3(トリエタノールアミン塩を構成)、又はNH2(C2H4OH)2(ジエタノールアミン塩を構成)。アルキル基の炭素数bは12〜16)、不飽和アルコール硫酸エステル塩(以下、不飽和ASと略称。構造式CcH2c-1-OSO3M、CcH2c-3-OSO3M又はCcH2c-5-OSO3M、M+は不飽和アルコール硫酸エステルイオンCcH2c-1-OSO3 -、CcH2c-3- OSO3 -又はCcH2c-5-OSO3 -の対イオンで、M=Na(不飽和アルコール硫酸エステルのナトリウム塩を構成)、NH4(アンモニウム塩を構成)、NH(C2H4OH)3(トリエタノールアミン塩を構成)、又はNH2(C2H4OH)2(ジエタノールアミン塩を構成)。アルケニル基の炭素数cは16〜18。)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩(以下AESと略称。構造式CdH2d+1O-(CH2CH2O)m-SO3M、M+はポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルイオンCdH2d+1O-(CH2CH2O)m-SO3 -の対イオンで、M=Na(ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルのナトリウム塩を構成)、NH4(アンモニウム塩を構成)、NH(C2H4OH)3(トリエタノールアミン塩を構成)、又はNH2(C2H4OH)2(ジエタノールアミン塩を構成)。アルキル基の炭素数dは12〜18、エチレンオキサイド単位の繰返し数mは2〜4。)、α-オレフィンスルホン酸塩(以下AOSと略称。構造式CeH2e+1-CH=CH-(CH2)x-SO3MとCeH2e+1-CH(OH)-(CH2)y-SO3Mの混合物、M+はアルケンスルホン酸イオンCeH2e+1-CH=CH-(CH2)x-SO3 -とヒドロキシアルカンスルホン酸イオンCeH2e+1-CH(OH)-(CH2)y-SO3 -の対イオンで、M=Na(ナトリウム塩を構成)、NH4(アンモニウム塩を構成)、NH(C2H4OH)3(トリエタノールアミン塩を構成)、又はNH2(C2H4OH)2(ジエタノールアミン塩を構成)。アルキル基の炭素数eは13〜16、メチレン基の繰返し数x、yは1〜4。)、石鹸(構造式CfH2f+1-COOMe又はC17H33-COOMe、Me+は飽和脂肪酸イオンCfH2f+1-COO-又はオレイン酸イオンC17H33-COO -の対イオンで、Me=Na(脂肪酸のナトリウム塩を構成)、K(カリウム塩を構成)、NH4(アンモニウム塩を構成)、NH(C2H4OH)3(トリエタノールアミン塩を構成)、又はNH2(C2H4OH)2(ジエタノールアミン塩を構成)。アルキル基の炭素数fは11〜17。)であり、また、洗浄剤として本発明で用いることができる非イオン性界面活性剤の主なものは、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(以下AEと略称。構造式CgH2g+1O-(CH2CH2O)n-H、アルキル基の炭素数gは12〜18、エチレンオキサイド単位の繰返し数nは4〜10。)であり、これらの界面活性剤から選ばれる1種又は2種以上の混合物を用いる。 The aqueous surfactant is not particularly limited as long as it enhances the ability to bind the metal oxide fine particles to each other and the film adhesion to the plating surface. However, fats and oils such as animal and vegetable oils and mineral oils, human fats A cleaning agent capable of cleaning a plating surface contaminated with various organic substances such as fingerprints, sweat stains, carbohydrates, proteins, organic solvents, resins and pigments, and various inorganic substances such as inorganic salts and minerals is preferable. Such a cleaning agent is not particularly limited as long as it has an excellent detergency against organic soils and inorganic soils, but preferably an anionic surfactant or a nonionic surfactant having a strong ability to clean organic soils. Surfactant, or one or a mixture of two or more of these, having excellent ability to remove these from the plating surface even if the plating surface is heavily soiled, and relatively good wetting to the plating surface It is preferable to exhibit properties, film formability, adhesion between the metal oxide fine particles and the binder, and film adhesion to the plating surface. The main anionic surfactant that can be used in the present invention as such a detergent is a branched alkylbenzene sulfonate (hereinafter abbreviated as ABS. Structural formula C a H 2a + 1 -C 6 H 4 -SO 3 M, M + branched alkylbenzene sulfonate ion C a H 2a + 1 -C 6 H 4 -SO 3 - in the counter ion, (constituting the sodium salt of branched alkylbenzenesulfonate) M = Na, NH 4 (constituting ammonium salt), NH (C 2 H 4 OH) 3 (constituting triethanolamine salt), or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 (constituting diethanolamine salt). Carbon number a is 10 to 16.), saturated alcohol sulfate ester salt (hereinafter abbreviated as saturated AS. Structural formula C b H 2b + 1 -OSO 3 M, M + is saturated alcohol sulfate ion C b H 2b + 1 -OSO 3 - in the counter ion, M = Na (constituting the sodium salts of saturated alcohol sulfates), (constituting the ammonium salt) NH 4, NH (C 2 H 4 OH) 3 ( Torietano Ruamine salt), or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 (diethanolamine salt) .Alkyl group carbon number b is 12 to 16), unsaturated alcohol sulfate ester salt (hereinafter abbreviated as unsaturated AS) Structural formula C c H 2c-1 -OSO 3 M, C c H 2c-3 -OSO 3 M or C c H 2c-5 -OSO 3 M, M + is unsaturated alcohol sulfate ion C c H 2c- 1 -OSO 3 -, C c H 2c-3 - OSO 3 - or C c H 2c-5 -OSO 3 - in the counter ion, (constituting the sodium salt of an unsaturated alcohol sulfate) M = Na, NH 4 (Constituting ammonium salt), NH (C 2 H 4 OH) 3 (constituting triethanolamine salt), or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 (constituting diethanolamine salt) The carbon number c of the alkenyl group is 16 to 18.), polyoxyethylene alkyl ether sulfate ester salt (hereinafter abbreviated as AES. Structural formula C d H 2d + 1 O— (CH 2 CH 2 O) m —SO 3 M, M + represents polyoxyethylene alkyl Ether sulfate ion C d H 2d + 1 O- (CH 2 CH 2 O) m -SO 3 - in the counter ion, (constituting the sodium salt of polyoxyethylene alkyl ether sulfuric acid esters) M = Na, (constituting the ammonium salt) NH 4, NH (C 2 H 4 OH) 3 ( triethanolamine salt Or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 (constituting a diethanolamine salt). The carbon number d of the alkyl group is 12 to 18, and the repeating number m of the ethylene oxide unit is 2 to 4. ), Α-olefin sulfonate (hereinafter abbreviated as AOS. Structural formula C e H 2e + 1 -CH = CH- (CH 2 ) x -SO 3 M and C e H 2e + 1 -CH (OH)-( CH 2 ) y -SO 3 M mixture, M + is alkene sulfonate ion C e H 2e + 1 -CH = CH- (CH 2 ) x -SO 3 - and hydroxyalkane sulfonate ion C e H 2e + 1 -CH (OH) - (CH 2 ) y -SO 3 - in the counter ion, (constituting the sodium salt) M = Na, (constituting the ammonium salt) NH 4, NH (C 2 H 4 OH) 3 ( tri (Constitutes ethanolamine salt) or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 (constituts diethanolamine salt). The carbon number e of the alkyl group is 13 to 16, and the repeat number x and y of the methylene group are 1 to 4.) soap (structural formula C f H 2f + 1 -COOMe or C 17 H 33 -COOMe, Me + is a saturated fatty acid ion C f H 2f + 1 -COO - or oleic acid ion C 17 H 33 -COO - counterion in (constituting the sodium salts of fatty acids) Me = Na, (constituting the potassium salt) K, (constituting the ammonium salt) NH 4, NH (C 2 H 4 OH) 3 ( structure triethanolamine salt ), Or NH 2 (C 2 H 4 OH ) 2 ( constituting a diethanolamine salt). Carbon number f of alkyl group is 11 to 17.), Also, non-ionic, which can be used in the present invention as a detergent The main surfactant is polyoxyethylene alkyl ether (hereinafter abbreviated as AE. Structural formula C g H 2g + 1 O— (CH 2 CH 2 O) n —H, alkyl group carbon number g is 12 to 18. The number of repeating n of ethylene oxide units is 4 to 10.), and one or a mixture of two or more selected from these surfactants is used.

前記陰イオン性界面活性剤のナトリウム塩は、対応するアンモニウム塩やトリエタノールアミン塩等より洗浄力、脱脂力が優れるため、本発明で用いる陰イオン性界面活性剤としては、ナトリウム塩が好ましい。即ち、分枝アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム(構造式CaH2a+1-C6H4-SO3Na、分枝アルキル基の炭素数aは10〜16)、飽和アルコール硫酸エステルナトリウム(構造式CbH2b+1-OSO3Na、アルキル基の炭素数bは12〜16)、不飽和アルコール硫酸エステルナトリウム(構造式CcH2c-1-OSO3Na、CcH2c-3-OSO3Na又はCcH2c-5-OSO3Na、アルケニル基の炭素数cは16〜18)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム(構造式CdH2d+1O-(CH2CH2O)m-SO3Na、アルキル基の炭素数dは12〜18、エチレンオキサイド単位の繰返し数mは2〜4)、α-オレフィンスルホン酸ナトリウム(構造式CeH2e+1-CH=CH-(CH2)x-SO3Na、CeH2e+1-CH(OH)-(CH2)y-SO3Naの混合物、アルキル基の炭素数eは13〜16、メチレン基の繰返し数x、yは1〜4)、ナトリウム石鹸(構造式CfH2f+1-COONa又はC17H33-COONa、アルキル基の炭素数fは11〜17)が好ましい。また、前記の分枝アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムナトリウムの中で、アルキル基の炭素数が12の分枝ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが特に好ましい。 Since the sodium salt of the anionic surfactant has better detergency and degreasing power than the corresponding ammonium salt and triethanolamine salt, the sodium salt is preferable as the anionic surfactant used in the present invention. That is, sodium branched alkylbenzene sulfonate (structure formula C a H 2a + 1 -C 6 H 4 -SO 3 Na, carbon number a of the branched alkyl group is 10 to 16), saturated alcohol sulfate sodium (structure formula C b H 2b + 1 -OSO 3 Na, alkyl group carbon number b is 12-16), unsaturated alcohol sodium sulfate ester (structure formula C c H 2c-1 -OSO 3 Na, C c H 2c-3 -OSO 3 Na or C c H 2c-5 -OSO 3 Na, the carbon number c of the alkenyl group is 16-18, sodium polyoxyethylene alkyl ether sulfate ester (structure C d H 2d + 1 O- (CH 2 CH 2 O) m -SO 3 Na, carbon number d of the alkyl group is 12 to 18, repeating number m of ethylene oxide unit is 2 to 4), sodium α-olefin sulfonate (structural formula C e H 2e + 1 -CH = CH- (CH 2) x -SO 3 Na, C e H 2e + 1 -CH (OH) - (CH 2) a mixture of y -SO 3 Na, the number of carbon atoms e alkyl groups 13-16, the methylene group Repeat number x, y is 1 to 4), sodium soap (structural formula C f H 2f + 1 -COONa or C 17 H 33 -COONa, the alkyl group preferably has a carbon number f of 11 to 17). Of the branched sodium sodium alkylbenzene sulfonates, branched sodium dodecylbenzene sulfonate having 12 alkyl groups is particularly preferred.

洗浄力のある陰イオン性界面活性剤として、前記以外にモノエタノールアミン塩も一般に用いられているが、モノエタノールアミンはPRTR法の第一種指定化学物質のため、本発明においては用いない方がよい。   In addition to the above, monoethanolamine salts are also commonly used as detersive anionic surfactants. However, since monoethanolamine is a type 1 designated chemical substance in the PRTR method, it is not used in the present invention. Is good.

また、陰イオン性界面活性剤である直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩(以下LASと略称。構造式ChH2h+1-C6H4-SO3M、M+は直鎖アルキルベンゼンスルホン酸イオンChH2h+1-C6H4-SO3 -の対イオン。直鎖アルキル基の炭素数hは10〜14)は、前記ABSと同様の洗浄力を持ち、かつ安価なため、家庭用合成洗浄剤として広く用いられており、本発明においても金属酸化物のバインダーとして用いることができる。ただし、LASはABSと異なりPRTR法の第一種指定化学物質に該当するため、本発明においてはなるべく用いない方がよい。 In addition, linear alkyl benzene sulfonate (hereinafter abbreviated as LAS, which is an anionic surfactant. Structural formulas C h H 2h + 1 -C 6 H 4 -SO 3 M, M + are linear alkyl benzene sulfonate ions C h H 2h + 1 -C 6 H 4 -SO 3 -. counterion carbon number h of straight chain alkyl groups of 10 to 14) has a detergency similar to the ABS, and inexpensive because, household It is widely used as a synthetic detergent and can be used as a binder for metal oxides in the present invention. However, LAS, unlike ABS, falls under the first-class designated chemical substance of the PRTR method, so it is better not to use it in the present invention as much as possible.

前記陰イオン性界面活性剤には、陰イオン性界面活性剤との併用により洗浄力を増強できる非イオン性界面活性剤として、ラウリン酸エタノールアミド、ラウリン酸ジエタノールアミド、やし油脂肪酸ジエタノールアミド、パーム核油脂肪酸ジエタノールアミド等の脂肪酸アルカノールアミド(構造式CiH2i+1-CONH-CH2CH2OH又はCiH2i+1-CON(CH2CH2OH)2、アルキル基の炭素数iは11〜17)を添加してもよい。また、前記陰イオン性界面活性剤及び非イオン性界面活性剤の洗浄力を損なわない範囲で、他の陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤を添加してもよい。 The anionic surfactant includes lauric acid ethanolamide, lauric acid diethanolamide, coconut oil fatty acid diethanolamide, as a nonionic surfactant that can enhance detergency by the combined use with an anionic surfactant. Fatty acid alkanolamides such as palm kernel oil fatty acid diethanolamide (Structural Formula C i H 2i + 1 -CONH-CH 2 CH 2 OH or C i H 2i + 1 -CON (CH 2 CH 2 OH) 2 , carbon of alkyl group The number i may add 11 to 17). In addition, other anionic surfactants, nonionic surfactants, and amphoteric surfactants may be added as long as the detergency of the anionic surfactant and nonionic surfactant is not impaired. Good.

本発明では、前記の水性有機-無機複合体、水性無機系ゾル、水性界面活性剤の単独使用だけでなく、2種類以上を混合、もしくは変性してバインダーとして用いてもよい。 In the present invention, the water-soluble organic - inorganic composite, the aqueous inorganic sol, as well as single use of aqueous surfactant, may be used as a mixture of two or more, or modified to a binder.

本発明において、亜鉛系めっき鋼材表面にめっき酸化物等が付着している場合でも、前記皮膜が亜鉛系めっき鋼材のめっき被覆面に密着するように、前記皮膜には、めっき酸化物との反応剤やエッチング剤等を含んでいてもよい。   In the present invention, even when plating oxide or the like is attached to the surface of the zinc-based plated steel material, the film reacts with the plating oxide so that the film adheres to the plating coating surface of the zinc-based plated steel material. An agent, an etching agent, or the like may be included.

前記の金属酸化物微粒子とバインダーからなる皮膜は、これらを溶媒に分散させて処理液を作成し、前記亜鉛系めっき鋼材表面の少なくとも一部に塗布、乾燥することにより形成させるのが、処理液中の固体成分の分散性向上や、処理液粘度の最適化等の観点から好ましい。本発明で用いる溶媒は、金属酸化物微粒子とバインダーの両方に対し不活性な溶媒、又は、金属酸化物微粒子とバインダーの少なくとも一方に対し、膨潤、溶解、変性、化学反応等の活性作用を及ぼすが、本発明の目的を損なうほど大きな性質変化をもたらさない溶媒であれば、どのようなものを用いても良いが、環境負荷性が低くかつ消防法の定める危険物でない溶媒、特に、水性溶媒が好ましい。水性溶媒としては、水、各種の弱酸や弱アルカリでpH調製した水、あるいは、エタノール、イソプロピルアルコール、メチルエチルケトン等の極性有機溶媒を少量含む水等を例示できる。溶媒への金属酸化物微粒子とバインダーの分散方法としては、特に限定しないが、安定で均一な分散液を調製するためには、金属酸化物微粒子やバインダーと水との濡れ性を高めるため湿潤剤(湿潤目的の界面活性剤)を用いたり、前記微粒子やバインダーの分散性を高めるため分散剤(分散目的の界面活性剤)を用いたり、湿潤剤と分散剤を併用したり、前記微粒子やバインダーの沈降を防ぐため増粘剤を添加したり、表面変性等により微粒子表面に酸基を化学結合させ水分散エマルション化(乳化)する等の方策を取るのが好ましい。分散剤を用いた具体的な分散方法の例としては、金属酸化物微粒子やバインダーに陰イオン又は陽イオン性の界面活性剤を吸着させ、粒子表面に静電荷を与え、粒子同士を反発させる方法、金属酸化物微粒子やバインダーに分子量の比較的大きな非イオン性界面活性剤を担持させ、見かけの粒子径を嵩高くし、立体障害効果で凝集を防ぐ方法等がある。分散液を調製するために用いる湿潤剤、分散剤や増粘剤は、均一で安定な粒子分散と、皮膜形成後には金属酸化物微粒子とバインダー、さらにめっき面との良好な接着効果が得られるものであれば、特に限定しない。このような分散液は、例えば、微粒子がコロイドであればコロイド分散液、粒子径が概ね0.1μm以上であればサスペンション、粒子を乳化させた場合エマルションである。   The film comprising the metal oxide fine particles and the binder is formed by dispersing these in a solvent to prepare a treatment liquid, and applying and drying on at least a part of the surface of the galvanized steel material. It is preferable from the viewpoints of improving the dispersibility of the solid components therein and optimizing the viscosity of the processing solution. The solvent used in the present invention exerts an active action such as swelling, dissolution, modification, chemical reaction, etc. on the solvent inert to both the metal oxide fine particles and the binder, or at least one of the metal oxide fine particles and the binder. However, any solvent may be used as long as it does not cause a significant change in properties so as to impair the purpose of the present invention. However, it is a low environmental impact solvent and is not a dangerous substance defined by the Fire Service Act, in particular an aqueous solvent. Is preferred. Examples of the aqueous solvent include water, water adjusted to pH with various weak acids and weak alkalis, or water containing a small amount of a polar organic solvent such as ethanol, isopropyl alcohol, and methyl ethyl ketone. The method for dispersing the metal oxide fine particles and the binder in the solvent is not particularly limited, but in order to prepare a stable and uniform dispersion, a wetting agent is used to improve the wettability between the metal oxide fine particles and the binder and water. (Surfactant for the purpose of wetting), using a dispersing agent (surfactant for the purpose of dispersing) to increase the dispersibility of the fine particles and the binder, using a wetting agent and a dispersing agent together, the fine particles and the binder In order to prevent sedimentation, it is preferable to take measures such as adding a thickener, or chemically bonding acid groups to the surface of the fine particles by surface modification or the like to form an aqueous dispersion emulsion (emulsification). As an example of a specific dispersion method using a dispersing agent, a method in which an anionic or cationic surfactant is adsorbed on metal oxide fine particles or a binder, an electrostatic charge is applied to the particle surface, and particles are repelled. There is a method in which a nonionic surfactant having a relatively large molecular weight is supported on metal oxide fine particles or a binder to increase the apparent particle size and prevent aggregation by a steric hindrance effect. Wetting agents, dispersants and thickeners used to prepare dispersions provide uniform and stable particle dispersion, and good adhesion effect between metal oxide fine particles and binder, and plating surface after film formation. If it is a thing, it will not specifically limit. Such a dispersion is, for example, a colloidal dispersion if the fine particles are colloids, or a suspension if the particle size is approximately 0.1 μm or more, or an emulsion when the particles are emulsified.

本発明において、金属酸化物微粒子とバインダーを溶媒に分散させた処理液を亜鉛系めっき鋼材表面に塗布、乾燥する方法としては、処理液を塗布、乾燥後、到達板温250℃以下で均一な皮膜を形成させ得る方法であれば、特に限定しない。例えば、処理浴への金属のディップ、処理液のロールコート、バーコート、刷毛塗り、筆塗りあるいはスプレー等の後、熱風等により加熱乾燥あるいは反応させることにより行うが、他の方法で塗布、皮膜形成させてもよく、ここで掲げた方法に限定しない。   In the present invention, as a method of applying and drying a treatment liquid in which metal oxide fine particles and a binder are dispersed in a solvent on the surface of a zinc-based plated steel material, the treatment liquid is applied, dried, and then uniformly obtained at a final plate temperature of 250 ° C or less. There is no particular limitation as long as it is a method capable of forming a film. For example, metal dip to treatment bath, roll coating of treatment liquid, bar coating, brush coating, brush coating, spraying, etc., followed by heat drying or reaction with hot air, etc. The method may be formed and is not limited to the method described here.

本発明において、前記皮膜は、前記金属酸化物の水性ゾルの乾固物10体積%以上から構成されていてもよい。このような水性ゾルの乾固前の粒子径は、概ね0.0005〜0.05μm(0.5〜50nm)であり、水性ゾルを主成分とする金属酸化物処理液を亜鉛系めっき鋼材表面に塗布、乾燥する方法としては、前記の金属酸化物微粒子とバインダーを溶媒に分散させた処理液の場合と同様に、処理液を塗布、乾燥後、到達板温250℃以下で均一な皮膜を形成させ得る方法であれば、特に限定しない。   In the present invention, the film may be composed of 10% by volume or more of a dry solid of the aqueous sol of the metal oxide. The particle size of such an aqueous sol before drying is generally 0.0005 to 0.05 μm (0.5 to 50 nm), and a metal oxide treatment liquid mainly composed of an aqueous sol is applied to the surface of the zinc-based plated steel material and dried. As a method, as in the case of the treatment liquid in which the metal oxide fine particles and the binder are dispersed in a solvent, a uniform film can be formed at a final plate temperature of 250 ° C. or less after the treatment liquid is applied and dried. If there is, it does not specifically limit.

本発明のレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材は、前記めっき鋼材にレーザー光が照射される領域のみに、前記皮膜が設けられていてもよい。例えば、前記めっき鋼材からなる部品を所望の形状に成形加工後、溶接により各部品を組上げる場合、成形加工後に、溶接のためにレーザー光が照射される部位のみに前記皮膜を設け、その後重ね合せ溶接すれば、皮膜コストの大幅な削減になる。   In the zinc-based plated steel material for laser welding of the present invention, the coating may be provided only in a region where the plated steel material is irradiated with laser light. For example, after forming a part made of the plated steel material into a desired shape and then assembling each part by welding, the film is provided only on the part irradiated with laser light for welding after the forming process, and then overlapped When welding together, the coating cost is greatly reduced.

本発明のレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材は、前記めっき鋼材同士、あるいは前記めっき鋼材と他のレーザー溶接可能な金属材を重ね合せて、レーザー重ね溶接することができる。その方法は、前記重ね合せ部に、前記めっき鋼材のめっき被覆面に設けられた皮膜を挟み込むように配置してレーザー溶接すればよい。その際、溶接不良等を防ぐため、前記皮膜表面と重ね合せ溶接する金属材表面との間には間隙を設けないのが好ましい。   The zinc-based plated steel material for laser welding of the present invention can be laser lap welded by overlapping the plated steel materials or the plated steel material and another metal material that can be laser welded. In the method, laser welding may be performed by arranging the overlapped portion so as to sandwich the coating provided on the plating coating surface of the plated steel material. At this time, it is preferable not to provide a gap between the surface of the film and the surface of the metal material to be overlap welded in order to prevent poor welding.

本発明において、前記皮膜とめっき鋼材の界面に下地処理皮膜を有する場合、前記皮膜組成を特に限定しないが、危険物や劇物、またPRTR法の指定化学物質として法規制を受けず、かつ前記皮膜とめっき鋼材との密着性を向上する化合物により形成されることが好ましい。例えば、ジルコニウム、タングステン、チタン、アルミニウム、又は、希土類元素の1種又は2種以上を含む金属系化合物、該金属系化合物以外のりん酸塩、亜りん酸塩、次亜りん酸塩、シリカ、シロキサン結合を有する化合物、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、有機樹脂等から選ばれた1種又は2種以上の化合物が挙げられる。   In the present invention, in the case of having a base treatment film at the interface between the film and the plated steel material, the film composition is not particularly limited, but is not subject to legal regulations as a dangerous substance or a deleterious substance, or a designated chemical substance of the PRTR Law, and It is preferably formed of a compound that improves the adhesion between the film and the plated steel material. For example, zirconium, tungsten, titanium, aluminum, or a metal compound containing one or more rare earth elements, phosphate other than the metal compound, phosphite, hypophosphite, silica, Examples thereof include one or more compounds selected from a compound having a siloxane bond, a silane coupling agent, a titanium coupling agent, an organic resin, and the like.

本発明において、前記皮膜は、その目的を損なわない範囲で、各種の有機あるいは無機系の化合物を含んでいても差し支えない。このような添加剤の例としては、各種の腐食抑制剤、有機あるいは無機系顔料、染料、架橋剤、固形や液状の潤滑剤等が挙げられる。   In the present invention, the film may contain various organic or inorganic compounds as long as the purpose is not impaired. Examples of such additives include various corrosion inhibitors, organic or inorganic pigments, dyes, crosslinking agents, solid and liquid lubricants, and the like.

以下、本発明を実施例及び比較例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely, this invention is not limited by these Examples.

[亜鉛系めっき鋼材]
板厚0.8mmで片面あたり50g/m2の付着量を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板(めっき表層が酸化、発錆しないように防錆油を塗油したもの)を用いた。
[Zinc-based plated steel]
An alloyed hot-dip galvanized steel sheet having a thickness of 0.8 mm and an adhesion amount of 50 g / m 2 on one side (coated with anti-rust oil so that the plating surface layer does not oxidize or rust) was used.

[金属酸化物]
(1) 酸化第二錫(酸化錫(IV)、SnO2)微粒子 (関東化学(株)製NanoTek、粒径範囲17〜122nm)
(2) 酸化ビスマス(III)(Bi2O3)微粒子 (関東化学(株)製NanoTek、粒径範囲23〜135nm)
(3) 酸化第二錫ゾル (多木化学(株)製、SnO2、平均径8nm、10質量%水性コロイド溶液)
(4) 酸化第一錫(酸化錫(II)、SnO)微粒子 (関東化学(株)製の粒状試薬を機械粉砕したもの、粒径範囲0.4〜8.8μm)
[バインダー]
(無機系ゾル)
(i) シリカスラリー (洞海化学工業(株)製サンラブリーLFS、葉状SiO2の厚み0.01〜0.5μm、葉面径2〜5μm、15質量%水分散液)
(ii) アルミナゾル (日産化学工業(株)製アルミナゾル-200、羽毛状Al2O3の平均長さ100nm、平均幅10nm、10質量%水性コロイド溶液)
(界面活性剤)
(iii) 分枝ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム溶液 (関東化学(株)製の試薬である分枝ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム分90質量%固体を水に溶解し、分枝ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム10質量%の水溶液としたもの。分枝ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムは前記洗浄剤ABSの1つで、アルキル基の炭素数12。)
(iv) ジオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム溶液 (花王(株)製エマ−ルE-27C、ジオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム27質量%の水溶液。ジオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウムは前記洗浄剤AESの1つで、アルキル基の炭素数12、エチレンオキサイド単位の繰返し数2。)
(v) ヘキサオキシエチレンラウリルエーテル液 (花王(株)製エマルゲン108、ヘキサオキシエチレンラウリルエーテル100質量%、常温で液体。ヘキサオキシエチレンラウリルエーテルは前記洗浄剤AEの1つでアルキル基の炭素12、エチレンオキサイド単位の繰返し数6。)
[本発明の要件を満たす皮膜の形成]
(A) 界面活性剤(iii)〜(v)をバインダーとして用いない場合
前記亜鉛系めっき鋼材をアルカリ脱脂し、防錆油を除去、表面を清浄にした後、前記金属酸化物微粒子(前記金属酸化物(1)、(2)、(4)のいずれか)に適量のバインダー(前記バインダー(i)〜(ii)のいずれか)と蒸留水を添加して均一に混合した水性スラリー、又は、前記金属酸化物の水性ゾル(3)をバーコータにより塗布し、熱風炉(約80℃)で乾燥後、放冷して、亜鉛系めっき鋼材の片面に乾燥皮膜を形成し、レーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材とした。乾燥後の皮膜厚は、2μm、5μm、10μm、20μmのいずれかとした。
(B) 界面活性剤(iii)〜(v)をバインダーとして用いる場合
前記亜鉛系めっき鋼材の表面に防錆油や他の汚れが付いたまま、脱脂せずに被験材とした。このような汚れの付着した被験鋼材に、前記金属酸化物微粒子(前記金属酸化物(1)、(2)のいずれか)に適量のバインダー(iii)と蒸留水を添加して均一に混合した水性スラリーをバーコータにより塗布したところ、被験鋼材表面に残る防錆油量の多少に関わらず、鋼材表面が水性スラリーで均一に覆われ、はじきが全く生じなかった。これを熱風炉(約80℃)で乾燥後、放冷したところ、鋼材表面は乾燥皮膜で均一に覆われ、皮膜剥れや割れなどの不良部は殆ど見出されなかった。このような乾燥皮膜を亜鉛系めっき鋼材の片面に形成し、レーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材とした。乾燥後の皮膜厚は、2μm、5μm、10μm、20μmのいずれかとした。
[Metal oxide]
(1) Tin oxide (tin oxide (IV), SnO 2 ) fine particles (NanoTek manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., particle size range 17-122 nm)
(2) Bismuth (III) oxide (Bi 2 O 3 ) fine particles (NanoTek, manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., particle size range: 23 to 135 nm)
(3) stannic oxide sol (manufactured by Taki Chemical Co., Ltd., SnO 2 , average diameter 8 nm, 10 mass% aqueous colloidal solution)
( 4 ) stannous oxide (tin (II) oxide, SnO) fine particles (mechanically pulverized granular reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., particle size range 0.4 to 8.8 μm)
[binder]
(Non-machine-based sol)
( i ) Silica slurry (Dokai Chemical Industries, Ltd. Sun Lovely LFS, leaf-like SiO 2 thickness 0.01-0.5 μm, leaf surface diameter 2-5 μm, 15 mass% aqueous dispersion)
( ii ) Alumina sol (Alumina sol-200 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., average length 100 nm, average width 10 nm, 10% by weight aqueous colloidal solution of feather-like Al 2 O 3 )
(Surfactant)
( iii ) Branched sodium dodecylbenzenesulfonate solution (branched sodium dodecylbenzenesulfonate 90% by weight, which is a reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) (Branched sodium dodecylbenzenesulfonate is one of the above-mentioned detergent ABS and has 12 carbon atoms in the alkyl group.)
( iv ) Sodium dioxyethylene lauryl ether sulfate solution (Emul E-27C manufactured by Kao Corporation, an aqueous solution of 27% by mass of sodium dioxyethylene lauryl ether sulfate. 1 with 12 carbon atoms in the alkyl group and 2 repeats of ethylene oxide units.)
( v ) Hexaoxyethylene lauryl ether solution (Emulgen 108 manufactured by Kao Corporation, 100% by mass of hexaoxyethylene lauryl ether, liquid at room temperature. Hexaoxyethylene lauryl ether is one of the above-mentioned cleaning agents AE and is an alkyl group containing carbon 12 , Number of ethylene oxide unit repeats 6.)
[Formation of film satisfying the requirements of the present invention]
(A) When surfactants ( iii ) to ( v ) are not used as binders After the zinc-based plated steel material is degreased with alkali, rust preventive oil is removed, and the surface is cleaned, the metal oxide fine particles (the metal An aqueous slurry in which an appropriate amount of binder (any one of the binders (i) to ( ii )) and distilled water are added to the oxide (1), (2), ( 4 )) and uniformly mixed, or The aqueous sol of metal oxide ( 3 ) was applied by a bar coater, dried in a hot air oven (about 80 ° C.), allowed to cool, and a dry film was formed on one side of the zinc-based plated steel material. A plated steel material was used. The film thickness after drying was any of 2 μm, 5 μm, 10 μm, and 20 μm.
(B) In the case where surfactants ( iii ) to ( v ) are used as binders, the surface of the galvanized steel was left as rust-preventive oil or other dirt, and was used as a test material without degreasing. An appropriate amount of binder ( iii ) and distilled water were added to the metal oxide fine particles (any one of the metal oxides (1) and (2)) and mixed uniformly to the steel material to which such dirt adhered. When the aqueous slurry was applied with a bar coater, the steel material surface was uniformly covered with the aqueous slurry regardless of the amount of rust preventive oil remaining on the surface of the test steel material, and no repelling occurred. When this was dried in a hot air oven (about 80 ° C.) and allowed to cool, the steel material surface was uniformly covered with a dry film, and almost no defective parts such as film peeling and cracking were found. Such a dry film was formed on one surface of a zinc-based plated steel material to obtain a zinc-based plated steel material for laser welding. The film thickness after drying was any of 2 μm, 5 μm, 10 μm, and 20 μm.

バインダー(iv)又は(v)を用いる場合は、バインダー(iv)、(v)の非揮発分が液体のため、金属酸化物微粒子、適量のバインダー(iv)又は(v)と蒸留水からなる水性スラリーを鋼材に塗布後、熱風炉で水分を蒸発させても、乾固しない軟質皮膜となる。このような軟質皮膜を損なわずに被覆鋼材を被溶接材のサイズに切断するのが困難なため、バインダー(iv)又は(v)を用いる場合は、以下のような手順で皮膜を形成した。前記の防錆油が付いたままの亜鉛系めっき鋼材を被溶接材のサイズ(長さ120mm、幅40mmの矩形片)に切出してから、水性スラリーをバーコータにより塗布し、矩形片の全面が水性スラリーで濡れることを確認した。これを熱風炉(約80℃)で水分乾燥し、矩形片の表面が皮膜で均一に覆われ、皮膜剥れや割れ等の不良が生じないことを確認し、軟質皮膜が付いたレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材とした。水分乾燥後の皮膜厚は、2μm、5μm、10μm、20μmのいずれかとした。 When using a binder (iv) or (v), the binder (iv), made of a non-for volatile content of the liquid, the metal oxide fine particles, an appropriate amount of binder (iv) or (v) and distilled water (v) Even if water is evaporated in a hot air furnace after applying the aqueous slurry to the steel material, a soft film that does not dry out is obtained. Since it is difficult to cut the coated steel material to the size of the material to be welded without impairing such a soft film, the film was formed by the following procedure when using the binder ( iv ) or ( v ). After cutting the zinc-based plated steel material with the rust-preventive oil into the size of the material to be welded (rectangular piece with a length of 120 mm and a width of 40 mm), aqueous slurry is applied with a bar coater, and the entire surface of the rectangular piece is aqueous. It was confirmed to get wet with the slurry. This is dried in a hot air oven (about 80 ° C), and the surface of the rectangular piece is uniformly covered with a film, and it is confirmed that there is no defect such as film peeling or cracking. For laser welding with a soft film A zinc-based plated steel material was used. The film thickness after moisture drying was 2 μm, 5 μm, 10 μm, or 20 μm.

[比較材皮膜の形成]
比較材として、本発明の要件を満たす金属酸化物以外の金属酸化物であるコロイダルシリカ(日産化学工業(株)製スノーテックスST-N、SiO2の粒径範囲10〜20nm、20質量%水性コロイド溶液。乾固皮膜の融点1710℃、沸点2230℃)、アルミナゾル(日産化学工業(株)製アルミナゾル-200、羽毛状Al2O3の平均長さ100nm、平均幅10nm、10質量%水性コロイド溶液。乾固皮膜の融点2055℃、沸点2980℃)、ジルコニアゾル(ニューテックス(株)製ZSL-10A、ZrO2の粒径範囲3〜5nm、10質量%水性コロイド溶液。乾固皮膜の融点約2700℃、沸点約4300℃)を用い、本発明の要件を満たす皮膜形成(A)の場合と同様にして、アルカリ脱脂した前記亜鉛系めっき鋼材の片面に成膜した。
[Formation of comparative material film]
As a comparative material, colloidal silica which is a metal oxide other than the metal oxide that satisfies the requirements of the present invention (Nissan Chemical Industry Co., Ltd. Snowtex ST-N, SiO 2 particle size range 10-20 nm, 20% by weight aqueous Colloid solution: Melting point of dried solid film: 1710 ° C, boiling point: 2230 ° C, Alumina sol (Nissan Chemical Industry Co., Ltd. Alumina Sol-200, Feather Al 2 O 3 average length 100nm, average width 10nm, 10% by weight aqueous colloid Solution: Melting point of dry film 2055 ° C, boiling point 2980 ° C), Zirconia sol (ZSL-10A made by Nutex Co., Ltd., ZrO 2 particle size range 3-5nm, 10% by weight aqueous colloidal solution. Melting point of dry film. The film was formed on one side of the galvanized steel material which had been degreased with alkali in the same manner as in the case of film formation (A) satisfying the requirements of the present invention using a temperature of about 2700 ° C. and a boiling point of about 4300 ° C.

各皮膜の構成成分とそれらの皮膜中での体積%、皮膜厚を表1、表2(表1の続き1)、表3(表1の続き2)に示す。   The constituent components of each film, their volume% in the film, and the film thickness are shown in Table 1, Table 2 (Continuation 1 of Table 1), and Table 3 (Continuation 2 of Table 1).

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[被溶接材の作成]
前記皮膜を片面に設けた亜鉛系めっき鋼材、及び、アルカリ脱脂せず金属酸化物を含有する皮膜も設けていない亜鉛系めっき鋼材をそれぞれ長さ120mm、幅40mmの矩形片に切出し、皮膜を挟むように矩形片を重ね合せ、めっき面を水平にして、クランプトルク1470N・cmで固定した。この時、重ね合せる矩形片の組合せにより、重ね合せ後の皮膜厚(=皮膜を介し対峙する鋼材のめっき表面間距離)が、0μm(皮膜なし)、2μm、4μm、5μm、10μm、15μm、20μm、40μmのものを準備した。バインダー(iv)又は(v)を含む軟質皮膜を設けた矩形片の場合、2枚の矩形片の狭間に2〜40μm厚の金属箔をスペーサーとして挿入し、クランプ押圧の際に軟質皮膜が潰されないようにした。この金属箔は、レーザービームを受け溶接ビードが生じる位置から十分に離れたところに挿入した。
[Create welded material]
The zinc-based plated steel material provided with the above-mentioned film on one side and the zinc-based plated steel material not provided with a film containing no metal oxide containing alkali degreasing are cut into rectangular pieces each having a length of 120 mm and a width of 40 mm, and the film is sandwiched between them. In this way, the rectangular pieces were overlapped, and the plating surface was leveled and fixed with a clamp torque of 1470 N · cm. At this time, depending on the combination of the rectangular pieces to be overlaid, the film thickness after superposition (= distance between the plating surfaces of the steel materials facing each other through the film) is 0 μm (no film), 2 μm, 4 μm, 5 μm, 10 μm, 15 μm, 20 μm 40 μm was prepared. In the case of a rectangular piece provided with a soft film containing binder ( iv ) or ( v ), a metal foil with a thickness of 2 to 40 μm is inserted as a spacer between the two rectangular pieces, and the soft film is crushed when the clamp is pressed. I tried not to be. This metal foil was inserted at a position sufficiently away from the position where the weld bead was generated by receiving the laser beam.

[レーザー溶接条件]
連続発振YAGレーザーを用い、前記の被溶接材(長さ120mm、幅40mm)の直上からレーザービームを照射し、被溶接材の中央部を長手方向に一端から他端までレーザービーム走査し、溶接を行った。
[Laser welding conditions]
Using a continuous wave YAG laser, a laser beam is irradiated from directly above the workpiece (length 120mm, width 40mm), the center of the workpiece is scanned in the longitudinal direction from one end to the other, and welding is performed. Went.

レーザー出力:4.0kW
溶接速度:3、4、5、又は、6m/分のいずれか
集光位置:鋼板表面
集光径:0.6mm
シールドガス:窒素(流量30L/分)
[レーザー溶接性の評価]
溶接中の被溶接材の爆飛散逸量(質量ロス)と、溶接ビードに生成するピット量及びブローホール発生率を溶接性の指標とした。質量ロスが大きいと、大抵の場合、ビード部が痩せたり、溶接欠陥(ピット、貫通孔やブローホール等)が多発し、継手強度が低下したり、溶接部表面外観が悪くなるため、質量ロスは小さいほどよい。ピット量やブローホール発生率は継手強度と相関があり、小さいほどよい。
(A) 爆飛散逸量(質量ロス)による評価
被溶接材のレーザー溶接前後の質量差を測定し、溶接ビード長100mmあたりの質量ロス(g/100mm)を求めた。同一溶接速度下で、重ね合せ部に皮膜がない被溶接材(表面に皮膜を設けていない亜鉛系めっき鋼材同士の重ね合せ)と皮膜を挟んだ被溶接材の質量ロスを相対比較することにより、溶接性を判定した。皮膜を挟んだ被溶接材、重ね合せ部に皮膜がない被溶接材の質量ロスをそれぞれX、Y(g/100mm)とすると、以下の基準により評価した。
Laser output: 4.0kW
Welding speed: 3, 4, 5, or 6 m / min Condensing position: Steel sheet surface Condensing diameter: 0.6 mm
Shielding gas: Nitrogen (Flow rate 30L / min)
[Evaluation of laser weldability]
The explosive dissipation (mass loss) of the welded material during welding, the amount of pits generated in the weld bead, and the blowhole occurrence rate were used as indicators of weldability. If the mass loss is large, in most cases, the bead portion will be thin, welding defects (pits, through-holes, blowholes, etc.) will occur frequently, the joint strength will decrease, and the welded portion surface appearance will deteriorate. The smaller the better. The amount of pits and blowhole occurrence rate correlate with joint strength, and the smaller the better.
(A) Evaluation by Explosion Dissipation Amount (Mass Loss) The mass difference before and after laser welding of the work piece was measured to determine the mass loss (g / 100 mm) per 100 mm weld bead length. By comparing the mass loss of the welded material with no coating at the overlapped part (superimposition of galvanized steel materials with no coating on the surface) and the material to be welded with the coating sandwiched at the same welding speed The weldability was determined. Assume that the mass loss of the material to be welded with the film sandwiched and the material to be welded without the film on the overlapped part is X and Y (g / 100 mm), respectively, and evaluated according to the following criteria.

評点4 : X<0.3Y
3 : 0.3Y≦X<0.5Y
2 : 0.5Y≦X<0.8Y
1 : 0.8Y≦X
(B) ピット量及びブローホール発生率による評価
低倍率(20倍又は50倍)の拡大鏡によって、溶接ビードに見られるピットの発生状況を、また、X線透過試験によって、溶接ビード内部のブローホール発生状況を調査した。ブローホール発生率は下記式により求め、以下の基準により溶接性を評価した。
Grade 4: X <0.3Y
3: 0.3Y ≦ X <0.5Y
2: 0.5Y ≦ X <0.8Y
1: 0.8Y ≦ X
(B) Evaluation by pit amount and blow hole occurrence rate Using a low-magnification (20x or 50x) magnifying glass, the occurrence of pits seen in the weld bead and blow-off inside the weld bead by X-ray transmission test The occurrence of holes was investigated. The blowhole generation rate was determined by the following formula, and the weldability was evaluated according to the following criteria.

ブローホール発生率(%) =(溶接方向に沿うブローホール長さの総和/溶接長さ120mm)×100
評点5 : 外観に0.1mm径以上のピットがなく、かつ、ブローホール発生もなし。
Blow hole occurrence rate (%) = (total blow hole length along welding direction / weld length 120 mm) x 100
Score 5: There is no pit with a diameter of 0.1mm or more on the appearance, and no blowholes are generated.

4 : 外観に0.1mm径以上のピットがなく、かつ、0%<ブローホール発生率<3%。       4: There are no pits with a diameter of 0.1mm or more on the appearance, and 0% <blow hole occurrence rate <3%.

3 : 外観に0.1mm径以上のピットが1〜3個あり、かつ、0%≦ブローホール発生率<3%。       3: Appearance has 1 to 3 pits with a diameter of 0.1mm or more, and 0% ≤ blowhole generation rate <3%.

2 : 外観に0.1mm径以上のピットが1〜3個あり、かつ、3%≦ブローホール発生率<20%。       2: Appearance has 1 to 3 pits with a diameter of 0.1 mm or more, and 3% ≤ blow hole generation rate <20%.

1 : 外観に0.1mm径以上のピットが4個以上あるか、又は、20%≦ブローホール発生率。       1: Appearance has 4 or more pits with a diameter of 0.1 mm or more, or 20% ≦ blow hole occurrence rate.

以上の評価結果を、まとめて表4、表5(表4の続き1)、表6(表4の続き2)、表7(表4の続き3)、表8(表4の続き4)、表9(表4の続き5)に示す。   The above evaluation results are summarized in Table 4, Table 5 (Continuation 1 of Table 4), Table 6 (Continuation 2 of Table 4), Table 7 (Continuation 3 of Table 4), Table 8 (Continuation 4 of Table 4). It is shown in Table 9 (continuation 5 of Table 4).

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本発明の要件を満たすレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材は、防錆油を除去し表面を清浄にした亜鉛系めっき鋼材上に皮膜を形成した場合でも、また、防錆油が付着した亜鉛系めっき鋼材にバインダー成分として洗浄剤を含む水性処理液を直接塗装後、水分乾燥することにより皮膜を形成した場合でも、これらの皮膜を挟むように重ね合せ、レーザー溶接すると、重ね合せ部に皮膜がない場合(No.3134)に比べ、質量ロスが低く、ピットやブローホール等の溶接欠陥が少ない、外観美麗な溶接ビ−ドが得られる。その際、新たな溶接付帯設備の導入を必要とせず、該皮膜形成には高価な有機インサート材や、環境に負荷を与えるPRTR法の指定化学物質を用いることがない。 The zinc-based plated steel material for laser welding that satisfies the requirements of the present invention is a zinc-based plated material with a rust-preventive oil attached, even when a film is formed on the zinc-based plated steel material from which the antirust oil has been removed and the surface has been cleaned. Even when an aqueous treatment solution containing a cleaning agent as a binder component is directly applied to steel and then a film is formed by moisture drying, when these films are stacked and laser welded, there is no film at the overlapped portion. Compared to the case (No. 31 to 34 ), a weld bead having a low appearance and a small appearance and having few welding defects such as pits and blow holes can be obtained. At that time, it is not necessary to introduce new welding incidental facilities, and expensive organic insert materials and PRTR-designated chemical substances that give a load to the environment are not used for the film formation.

一方、本発明の要件を満たさない金属酸化物を皮膜主成分として用いた場合(No.4958)、試験に用いたいずれの皮膜厚み、いずれの溶接速度においても、レーザー溶接性が悪い。また、本発明の要件を満たす金属酸化物を用いていても、皮膜中の含有率が本発明でより好ましい範囲より低い場合(No.2324)は、質量ロス、ピット、ブローホール発生率のいずれかがやや多いため、評点があまり高くなく、溶接性が多少悪い傾向が見られた。 On the other hand, when a metal oxide that does not satisfy the requirements of the present invention is used as the main component of the film (No. 49 to 58 ), the laser weldability is poor at any film thickness and any welding speed used in the test. Further, even if a metal oxide that satisfies the requirements of the present invention is used, if the content in the film is lower than the more preferable range in the present invention (No. 23 , 24 ), mass loss, pit, blowhole generation rate Since either of these was slightly higher, the score was not so high, and the weldability tended to be somewhat poor.

Claims (10)

亜鉛又は亜鉛系合金めっきを片面あたり20g/m2以上の亜鉛付着量で被覆してなる鋼材表面の少なくとも一部に、バインダーを2〜50体積%と金属酸化物を含有する膜厚0.5〜50μmの皮膜を有する亜鉛系めっき鋼材であって、
前記バインダーが、有機-無機複合体、無機系ゾル、界面活性剤から選ばれる1種又は2種以上であり、
前記金属酸化物が、SnO2、Bi2O 3 ら選ばれる1種又は2種の常圧下で1500℃以下の融点と1700℃以上の沸点又は分解温度を有する金属酸化物、SnO、BiO、Bi2O4、Bi2O5から選ばれる1種又は2種以上の常圧下で加熱すると酸化又は還元されて、1500℃以下の融点と1700℃以上の沸点又は分解温度を有する金属酸化物に変化できる金属酸化物、又は、前記金属酸化物の複数の混合物又は複合酸化物であることを特徴とするレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材。
At least a part of the surface of the steel material coated with zinc or zinc-based alloy plating with a zinc adhesion amount of 20 g / m 2 or more per side, a film thickness of 2 to 50% by volume and a metal oxide containing 0.5 to 50 μm A zinc-based plated steel material having a coating of
The binder is one or more selected from organic-inorganic composites, inorganic sols, surfactants,
Wherein the metal oxide is a metal oxide having a SnO 2, Bi 2 O 3 or al one or two 1500 ° C. below the melting point and 1700 ° C. or higher boiling point or decomposition temperature at normal pressure is selected, SnO, BiO, When heated under normal pressure of one or more selected from Bi 2 O 4 and Bi 2 O 5 , it is oxidized or reduced to a metal oxide having a melting point of 1500 ° C. or lower and a boiling point or decomposition temperature of 1700 ° C. or higher. A zinc-based plated steel material for laser welding, which is a changeable metal oxide, or a mixture or composite oxide of a plurality of the metal oxides.
前記皮膜中の金属酸化物含有量が10体積%以上である請求項1記載のレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材。   2. The galvanized steel material for laser welding according to claim 1, wherein the metal oxide content in the film is 10% by volume or more. 前記金属酸化物の90体積%以上が粒径10μm以下の微粒子である請求項1記載のレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材。   2. The zinc-based plated steel material for laser welding according to claim 1, wherein 90% by volume or more of the metal oxide is fine particles having a particle size of 10 μm or less. 前記界面活性剤が、分枝アルキルベンゼンスルホン酸塩(構造式CaH2a+1-C6H4-SO3M、M+は分枝アルキルベンゼンスルホン酸イオンCaH2a+1-C6H4-SO3 -の対イオンで、M=Na、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2であり、分枝アルキル基の炭素数aは10〜16である)、飽和アルコ−ル硫酸エステル塩(構造式CbH2b+1-OSO3M、M+は飽和アルコール硫酸エステルイオンCbH2b+1-OSO3 -の対イオンで、M=Na、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2であり、アルキル基の炭素数bは12〜16である)、不飽和アルコ−ル硫酸エステル塩(構造式CcH2c-1-OSO3M、CcH2c-3-OSO3M又はCcH2c-5-OSO3M、M+は不飽和アルコール硫酸エステルイオンCcH2c-1-OSO3 -、CcH2c-3- OSO3 -又はCcH2c-5-OSO3 -の対イオンで、M=Na、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2であり、アルケニル基の炭素数cは16〜18である)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩(構造式CdH2d+1O-(CH2CH2O)m-SO3M、M+はポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルイオンCdH2d+1O-(CH2CH2O)m-SO3 -の対イオンで、M=Na、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2であり、アルキル基の炭素数dは12〜18、エチレンオキサイド単位の繰返し数mは2〜4である)、α-オレフィンスルホン酸塩(構造式CeH2e+1-CH=CH-(CH2)x-SO3MとCeH2e+1-CH(OH)-(CH2)y-SO3Mの混合物、M+はアルケンスルホン酸イオンCeH2e+1-CH=CH-(CH2)x-SO3 -とヒドロキシアルカンスルホン酸イオンCeH2e+1-CH(OH)-(CH2)y-SO3 -の対イオンで、M=Na、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2であり、アルキル基の炭素数eは13〜16、メチレン基の繰返し数x、yは1〜4である)、石鹸(構造式CfH2f+1-COOMe又はC17H33-COOMe、Me+は飽和脂肪酸イオンCfH2f+1-COO-又はオレイン酸イオンC17H33-COO-の対イオンで、Me=Na、K、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2であり、アルキル基の炭素数fは11〜17である)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(構造式CgH2g+1O-(CH2CH2O)n-H、アルキル基の炭素数gは12〜18、エチレンオキサイド単位の繰返し数nは4〜10である)から選ばれる1種又は2種以上である請求項1記載のレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材。 The surfactant is a branched alkylbenzene sulfonate (structure formula C a H 2a + 1 -C 6 H 4 -SO 3 M, M + is a branched alkylbenzene sulfonate ion C a H 2a + 1 -C 6 H 4 -SO 3 - in the counter ion, M = Na, NH 4, NH (C 2 H 4 OH) 3, or a NH 2 (C 2 H 4 OH ) 2, the number of carbon atoms a branched alkyl group is a 10 to 16), saturated alcohol - in counterion - Le sulfates (structure C b H 2b + 1 -OSO 3 M, M + is a saturated alcohol sulfate ion C b H 2b + 1 -OSO 3 M = Na, NH 4 , NH (C 2 H 4 OH) 3 , or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 , and the alkyl group has a carbon number b of 12 to 16), an unsaturated alcohol Sulfate ester salt (Structural formula C c H 2c-1 -OSO 3 M, C c H 2c-3 -OSO 3 M or C c H 2c-5 -OSO 3 M, M + is unsaturated alcohol sulfate ion C c H 2c-1 -OSO 3 - , C c H 2c-3 - OSO 3 - or C c H 2c-5 -OSO 3 - in the counter ion, M = Na, NH 4, NH (C 2 H 4 OH ) 3 or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 and alkenyl Group having a carbon number c of 16 to 18), polyoxyethylene alkyl ether sulfate ester salt (structural formula C d H 2d + 1 O- (CH 2 CH 2 O) m -SO 3 M, M + is polyoxy polyoxyethylene alkyl ether sulfate ion C d H 2d + 1 O- ( CH 2 CH 2 O) m -SO 3 - in the counter ion, M = Na, NH 4, NH (C 2 H 4 OH) 3, or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 , wherein the alkyl group has a carbon number d of 12 to 18, the ethylene oxide unit repeat number m is 2 to 4, and an α-olefin sulfonate (structural formula C e H 2e + 1 -CH = CH- (CH 2 ) x -SO 3 M and C e H 2e + 1 -CH (OH)-(CH 2 ) y -SO 3 M, M + is alkene sulfonate ion C e H 2e + 1 -CH = CH- (CH 2) x -SO 3 - and hydroxy alkane sulfonic acid ion C e H 2e + 1 -CH ( OH) - with counter-ion - (CH 2) y -SO 3 , M = Na, NH 4 , NH (C 2 H 4 OH) 3 , or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 , the carbon number e of the alkyl group is 13 to 16, the repeat number x of the methylene group x, y is 1 to 4), soap (structure formula C f H 2f +1 -COOMe or C 17 H 33 -COOMe, Me + is a saturated fatty acid ion C f H 2f + 1 -COO - or oleic acid ion C 17 H 33 -COO - at the counter ion, Me = Na, K, NH 4 , NH (C 2 H 4 OH) 3 , or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 , and the alkyl group has a carbon number f of 11 to 17), polyoxyethylene alkyl ether (structure C g H 2g + 1 O— (CH 2 CH 2 O) n —H, wherein the alkyl group has a carbon number g of 12 to 18, and the ethylene oxide unit repeat number n is 4 to 10). or in a claim 1 laser welding galvanized steel according. 前記界面活性剤が、分枝アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム(構造式CaH2a+1-C6H4-SO3Na、分枝アルキル基の炭素数aは10〜16)、飽和アルコール硫酸エステルナトリウム(構造式CbH2b+1-OSO3Na、アルキル基の炭素数bは12〜16)、不飽和アルコール硫酸エステルナトリウム(構造式CcH2c-1-OSO3Na、CcH2c-3-OSO3Na又はCcH2c-5-OSO3Na、アルケニル基の炭素数cは16〜18)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム(構造式CdH2d+1O-(CH2CH2O)m-SO3Na、アルキル基の炭素数dは12〜18、エチレンオキサイド単位の繰返し数mは2〜4)、α-オレフィンスルホン酸ナトリウム(構造式CeH2e+1-CH=CH-(CH2)x-SO3Na、CeH2e+1-CH(OH)-(CH2)y-SO3Naの混合物、アルキル基の炭素数eは13〜16、メチレン基の繰返し数x、yは1〜4)、ナトリウム石鹸(構造式CfH2f+1-COONa又はC17H33-COONa、アルキル基の炭素数fは11〜17)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(構造式CgH2g+1O-(CH2CH2O)n-H、アルキル基の炭素数gは12〜18、エチレンオキサイド単位の繰返し数nは4〜10)から選ばれる1種又は2種以上である請求項4記載のレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材。 The surfactant is sodium branched alkylbenzene sulfonate (structural formula C a H 2a + 1 -C 6 H 4 -SO 3 Na, the branched alkyl group has a carbon number a of 10 to 16), saturated alcohol sulfate sodium (Structural formula C b H 2b + 1 -OSO 3 Na, alkyl group carbon number b is 12 to 16), unsaturated alcohol sodium sulfate ester (structural formula C c H 2c-1 -OSO 3 Na, C c H 2c -3 -OSO 3 Na or C c H 2c-5 -OSO 3 Na, the carbon number c of the alkenyl group is 16 to 18), polyoxyethylene alkyl ether sulfate sodium (structure formula C d H 2d + 1 O- ( CH 2 CH 2 O) m -SO 3 Na, alkyl group carbon number d is 12-18, ethylene oxide unit repeat number m is 2-4), α-olefin sulfonate sodium (structural formula C e H 2e + 1 -CH = CH- (CH 2) x -SO 3 Na, C e H 2e + 1 -CH (OH) - (CH 2) a mixture of y -SO 3 Na, the number of carbon atoms e alkyl group 13-16 , Repeat number of methylene group x, y is 1 to 4), sodium soap (structural formula C f H 2 f + 1 -COONa or C 17 H 33 -COONa, carbon number f of the alkyl group is 11 to 17), polyoxyethylene alkyl ether (structural formula C g H 2g + 1 O- (CH 2 CH 2 O) n- 5. The galvanized steel material for laser welding according to claim 4 , wherein the carbon number g of H and the alkyl group is 12 to 18 and the repeating number n of ethylene oxide units is one or more selected from 4 to 10). 少なくとも、SnO2、Bi2O 3 ら選ばれる1種又は2種以上の常圧下で1500℃以下の融点と1700℃以上の沸点又は分解温度を有する金属酸化物と、SnO、BiO、Bi2O4、Bi2O5から選ばれる1種又は2種以上の常圧下で加熱すると酸化又は還元されて、1500℃以下の融点と1700℃以上の沸点又は分解温度を有する金属酸化物に変化できる金属酸化物の一方又は両方と、有機-無機複合体、無機系ゾル、界面活性剤から選ばれる1種又は2種以上からなるバインダー成分を、溶媒に分散させた処理液を、亜鉛又は亜鉛系合金めっきを片面あたり20g/m2以上の亜鉛付着量で被覆してなる鋼材表面の少なくとも一部に塗布・乾燥して、金属酸化物を含有する皮膜を形成することを特徴とするレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材の製造方法。 At least, a metal oxide having a SnO 2, Bi 2 O 3 or al least one of 1500 ° C. below the melting point and 1700 ° C. or higher boiling point or decomposition temperature at normal pressure is selected, SnO, BiO, Bi 2 When heated under normal pressure of one or more selected from O 4 and Bi 2 O 5 , it can be oxidized or reduced to change to a metal oxide having a melting point of 1500 ° C. or lower and a boiling point or decomposition temperature of 1700 ° C. or higher. Zinc or zinc-based treatment liquid in which one or both of metal oxides and one or more binder components selected from organic-inorganic composites, inorganic sols, and surfactants are dispersed in a solvent the alloy plating was applied and dried on at least a portion of one surface per 20 g / m 2 or more zinc coating weight coated to become the steel surface, for laser welding, which comprises forming a film containing metal oxide A method for producing galvanized steel. 前記皮膜を鋼材のレーザー溶接部のみに形成する請求項6記載のレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材の製造方法。 7. The method for producing a zinc-based plated steel material for laser welding according to claim 6, wherein the coating is formed only on a laser welded portion of the steel material. 前記界面活性剤が、分枝アルキルベンゼンスルホン酸塩(構造式CaH2a+1-C6H4-SO3M、M+は分枝アルキルベンゼンスルホン酸イオンCaH2a+1-C6H4-SO3 -の対イオンで、M=Na、NH4、NH(C2H4OH)3、またはNH2(C2H4OH)2であり、分枝アルキル基の炭素数aは10〜16である)、飽和アルコール硫酸エステル塩(構造式CbH2b+1-OSO3M、M+は飽和アルコール硫酸エステルイオンCbH2b+1-OSO3 -の対イオンで、M=Na、NH4、NH(C2H4OH)3又はNH2(C2H4OH)2であり、アルキル基の炭素数bは12〜16である)、不飽和アルコール硫酸エステル塩(構造式CcH2c-1-OSO3M、CcH2c-3-OSO3M又はCcH2c-5-OSO3M、M+は不飽和アルコール硫酸エステルイオンCcH2c-1-OSO3 -、CcH2c-3- OSO3 -又はCcH2c-5-OSO3 -の対イオンで、M=Na、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2であり、アルケニル基の炭素数cは16〜18である)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩(構造式CdH2d+1O-(CH2CH2O)m-SO3M、M+はポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルイオンCdH2d+1O-(CH2CH2O)m-SO3 -の対イオンで、M=Na、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2であり、アルキル基の炭素数dは12〜18、エチレンオキサイド単位の繰返し数mは2〜4である)、α-オレフィンスルホン酸塩(構造式CeH2e+1-CH=CH-(CH2)x-SO3MとCeH2e+1-CH(OH)-(CH2)y-SO3Mの混合物、M+はアルケンスルホン酸イオンCeH2e+1-CH=CH-(CH2)x-SO3 -とヒドロキシアルカンスルホン酸イオンCeH2e+1-CH(OH)-(CH2)y-SO3 -の対イオンで、M=Na、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2。アルキル基の炭素数eは13〜16、メチレン基の繰返し数x、yは1〜4である)、石鹸(構造式CfH2f+1-COOMe又はC17H33-COOMe、Me+は飽和脂肪酸イオンCfH2f+1-COO-又はオレイン酸イオンC17H33-COO-の対イオンで、Me=Na、K、NH4、NH(C2H4OH)3、又はNH2(C2H4OH)2であり、アルキル基の炭素数fは11〜17である)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(構造式CgH2g+1O-(CH2CH2O)n-H、アルキル基の炭素数gは12〜18、エチレンオキサイド単位の繰返し数nは4〜10である)から選ばれる1種又は2種以上である請求項6記載のレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材の製造方法。 The surfactant is a branched alkylbenzene sulfonate (structure formula C a H 2a + 1 -C 6 H 4 -SO 3 M, M + is a branched alkylbenzene sulfonate ion C a H 2a + 1 -C 6 H 4 -SO 3 - in the counter ion, M = Na, an NH 4, NH (C 2 H 4 OH) 3 or NH 2 (C 2 H 4 OH ) 2,, the number of carbon atoms a branched alkyl group is a 10 to 16), saturated alcohol sulfate (structural formula C b H 2b + 1 -OSO 3 M, M + is a saturated alcohol sulfate ion C b H 2b + 1 -OSO 3 - in the counter ion, M = Na, NH 4 , NH (C 2 H 4 OH) 3 or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 , the alkyl group has a carbon number b of 12 to 16), an unsaturated alcohol sulfate ester salt ( Structural formula C c H 2c-1 -OSO 3 M, C c H 2c-3 -OSO 3 M or C c H 2c-5 -OSO 3 M, M + is unsaturated alcohol sulfate ion C c H 2c-1 -OSO 3 -, C c H 2c -3 - OSO 3 - or C c H 2c-5 -OSO 3 - in the counter ion, M = Na, NH 4, NH (C 2 H 4 OH) 3, or NH 2 is a (C 2 H 4 OH) 2 , alkenyl Carbon atoms and c is 16 to 18), polyoxyethylene alkyl ether sulfate (structural formula C d H 2d + 1 O- ( CH 2 CH 2 O) m -SO 3 M, M + polyoxyethylene alkyl ether sulfate ion C d H 2d + 1 O- ( CH 2 CH 2 O) m -SO 3 - in the counter ion, M = Na, NH 4, NH (C 2 H 4 OH) 3, or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 in which the alkyl group has a carbon number d of 12 to 18, the ethylene oxide unit repeat number m is 2 to 4, and an α-olefin sulfonate (structure formula C e H 2e +1 -CH = CH- (CH 2) x -SO 3 M and C e H 2e + 1 -CH ( OH) - (CH 2) a mixture of y -SO 3 M, M + alkene sulfonate ion C e H 2e + 1 -CH = CH- ( CH 2) x -SO 3 - and hydroxy alkane sulfonic acid ion C e H 2e + 1 -CH ( OH) - with counter-ion, - (CH 2) y -SO 3 M = Na, NH 4 , NH (C 2 H 4 OH) 3 , or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 . The carbon number e of the alkyl group is 13 to 16, the repeating number of the methylene group x, y is 1 to 4), soap (structural formula C f H 2f + 1 -COOMe or C 17 H 33 -COOMe, Me + is saturated fatty acid ion C f H 2f + 1 -COO - or oleic acid ion C 17 H 33 -COO - at the counter ion, Me = Na, K, NH 4, NH (C 2 H 4 OH) 3, or NH 2 (C 2 H 4 OH) 2 and the carbon number f of the alkyl group is 11 to 17), polyoxyethylene alkyl ether (structural formula C g H 2g + 1 O- (CH 2 CH 2 O) n- 7. The galvanized steel material for laser welding according to claim 6 , wherein the number of carbon atoms g of the alkyl group is 12 to 18, and the number of repetitions of ethylene oxide units n is 4 to 10. Manufacturing method. 前記界面活性剤が、分枝アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム(構造式CaH2a+1-C6H4-SO3Na、分枝アルキル基の炭素数aは10〜16)、飽和アルコール硫酸エステルナトリウム(構造式CbH2b+1-OSO3Na、アルキル基の炭素数bは12〜16)、不飽和アルコール硫酸エステルナトリウム(構造式CcH2c-1-OSO3Na、CcH2c-3-OSO3Na又はCcH2c-5-OSO3Na、アルケニル基の炭素数cは16〜18)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム(構造式CdH2d+1O-(CH2CH2O)m-SO3Na、アルキル基の炭素数dは12〜18、エチレンオキサイド単位の繰返し数mは2〜4)、α-オレフィンスルホン酸ナトリウム(構造式CeH2e+1-CH=CH-(CH2)x-SO3Na、CeH2e+1-CH(OH)-(CH2)y-SO3Naの混合物、アルキル基の炭素数eは13〜16、メチレン基の繰返し数x、yは1〜4)、ナトリウム石鹸(構造式CfH2f+1-COONa又はC17H33-COONa、アルキル基の炭素数fは11〜17)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(構造式CgH2g+1O-(CH2CH2O)n-H、アルキル基の炭素数gは12〜18、エチレンオキサイド単位の繰返し数nは4〜10)から選ばれる1種又は2種以上である請求項8記載のレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材の製造方法。 The surfactant is sodium branched alkylbenzene sulfonate (structural formula C a H 2a + 1 -C 6 H 4 -SO 3 Na, the branched alkyl group has a carbon number a of 10 to 16), saturated alcohol sulfate sodium (Structural formula C b H 2b + 1 -OSO 3 Na, alkyl group carbon number b is 12 to 16), unsaturated alcohol sodium sulfate ester (structural formula C c H 2c-1 -OSO 3 Na, C c H 2c -3 -OSO 3 Na or C c H 2c-5 -OSO 3 Na, the carbon number c of the alkenyl group is 16 to 18), polyoxyethylene alkyl ether sulfate sodium (structure formula C d H 2d + 1 O- ( CH 2 CH 2 O) m -SO 3 Na, alkyl group carbon number d is 12-18, ethylene oxide unit repeat number m is 2-4), α-olefin sulfonate sodium (structural formula C e H 2e + 1 -CH = CH- (CH 2) x -SO 3 Na, C e H 2e + 1 -CH (OH) - (CH 2) a mixture of y -SO 3 Na, the number of carbon atoms e alkyl group 13-16 , Repeat number of methylene group x, y is 1 to 4), sodium soap (structural formula C f H 2 f + 1 -COONa or C 17 H 33 -COONa, carbon number f of the alkyl group is 11 to 17), polyoxyethylene alkyl ether (structural formula C g H 2g + 1 O- (CH 2 CH 2 O) n- 9. The production of a zinc-based plated steel material for laser welding according to claim 8 , wherein the carbon number g of the alkyl group is 12 to 18, and the ethylene oxide unit repeating number n is one or more selected from 4 to 10). Method. レーザービームを用いて、2つの金属材の重ね合せ部を溶接するレーザー溶接方法において、少なくとも一方の金属材に請求項1〜3のいずれかに記載のレーザー溶接用亜鉛系めっき鋼材を用い、該めっき鋼材の金属酸化物を含有する皮膜を前記重ね合せ部に挟み込むように配置することを特徴とするレーザー溶接方法。 In the laser welding method of welding the overlapped portion of two metal materials using a laser beam, the zinc-based plated steel material for laser welding according to any one of claims 1 to 3 is used for at least one metal material, A laser welding method, wherein a coating containing a metal oxide of a plated steel material is disposed so as to be sandwiched between the overlapping portions.
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