JP7795136B2 - 溶接継手、溶接継手の製造方法、自動車部品、及び建材部品 - Google Patents

Description

本発明は、溶接継手、溶接継手の製造方法、自動車部品、及び建材部品に関する。
本願は、２０２２年７月４日に、日本に出願された特願２０２２－１０７７９９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

自動車のシャシー部材では、塩害地での長期間にわたる強度信頼性確保の観点から、腐食を考慮した板厚設計がなされる。そのため、適用される板厚の下限が制限される。シャシー部材に薄厚の高強度鋼板を適用し、自動車の軽量化を進めるためには、シャシー部材の塗装後耐食性を向上させる必要がある。溶接部の塗装後耐食性とは、塗装されて塗膜が形成された後の、溶接部の耐食性のことである。

溶接部の塗装後耐食性を向上させるためには、溶接部の塗装性を向上させつつ、塗膜密着性を向上させることが重要となる。塗装性、又は塗膜密着性とは、塗膜の形成の容易さのことをいう。塗装性が高い溶接部には、欠陥が少ない塗膜を形成することができる。また、塗膜密着性とは、形成された塗膜の密着性のことをいう。塗膜密着性が高い溶接部に形成された塗膜では、長期間にわたって耐食効果が維持される。

また、溶接部の裏側は部材の内部に位置することが多い。ここで、溶接部の表側とは、溶接ビードが配された側のことであり、裏側とは表側の反対側のことである。部材の内側に位置する溶接部の裏側は、溶接後の後工程を活用して塗装後耐食性を改善することが難しい。従って、溶接部には、溶接ままでの塗装後耐食性の改善が求められる。

特許文献１には、鋼製溶接構造物を洗浄するための洗浄液であって、ＥＤＴＡ又はその塩を含有する酸性溶液である洗浄液、及び、ＥＤＴＡ又はその塩を含有する酸性溶液に鋼製溶接構造物を浸漬させる、鋼製溶接構造物の洗浄方法が開示されている。特許文献１の技術によれば、鋼製溶接構造物上の酸化皮膜やヒュームを良好に除去して、溶接部の塗装性が向上するとされる。

特許文献２には、複数枚の薄鋼板をガスシールドアーク溶接により接合するためのガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤであって、ワイヤ全質量に対する質量％で、Ｃ：０．０５～０．２０％、Ｓｉ：０．０１～０．１８％、Ｍｎ：１．０～３．０％、Ｔｉ：０．０６～０．２５％、Ａｌ：０．００３～０．１０％、Ｂ：０～０．０１００％、Ｐ：０超～０．０１５％、Ｓ：０超～０．０１５％、及び任意元素を含み、残部が鉄および不純物からなり、Ｓｉ×Ｍｎ≦０．３０及び（Ｓｉ＋Ｍｎ／５）／（Ｔｉ＋Ａｌ）≦３．０を満たし、さらにＣｅｑが０．４０～０．９０％であるソリッドワイヤが開示されている。特許文献２に記載の技術によれば、電着塗装性及び機械特性に優れた溶接部を形成することが可能であるとされる。

特許文献３には、Ａｒを９２～９９．５体積％含有するシールドガスを用いて、引張強度が７８０ＭＰａ以上の鋼板Ｗを溶接するためのガスシールドアーク溶接方法であって、シールドガス中のＡｒ含有量（体積％）をＣＡｒ、シールドガスを供給するノズルの内径（ｍｍ）をＤ、溶接速度（ｃｍ／ｍｉｎ）をｖ、溶接電流（Ａ）をＩ、としたとき、式（１）により算出される値が０．２０以上であるガスシールドアーク溶接方法が開示されている。特許文献３の技術によれば、溶接後における電着塗装の不良を抑制して、構造部材の耐食性を向上させることができるとされる。

特開２０１８－２１２２７号公報 特開２０２１－３７３２号公報 特開２０２０－６６０３６号公報

しかしながら、特許文献１の技術においては、酸化皮膜を除去することによって塗装性を向上させている。溶接後に後処理をすることが難しい構造を有する部材には、浸漬による洗浄効果は十分でなく、特許文献１の技術を適用することができない。

特許文献２、及び特許文献３の技術は、スラグ除去などの後処理を行うことなく溶接部の塗装性を向上させることができる。しかしながら、特許文献２及び特許文献３の技術は、塗膜の密着性について考慮していない。さらに、特許文献２及び３の技術は、溶接部の表側、即ち溶接ビードが形成されている側に付着した酸化物の改質を行っているが、溶接部の裏側に形成される酸化物の改質に関しては何ら考慮していない。

以上の事情に鑑みて本発明は、溶接ままの状態で塗装することにより製造可能であり、溶接部の表側及び裏側の両方の塗装後耐食性が高い溶接継手及びその製造方法、自動車部品、並びに建材部品を提供することを課題とする。

本発明の要旨は以下の通りである。

（１）本発明の一態様に係る溶接継手は、第１の鋼板と、第２の鋼板と、前記第１の鋼板の端部及び前記第２の鋼板の第１面を接合する溶接ビードと、前記溶接ビードの周囲に形成されるＨＡＺと、前記第１の鋼板、前記第２の鋼板、及び前記溶接ビードそれぞれの表面に設けられた塗膜と、前記第２の鋼板の前記第１面に対する裏面である第２面側において、前記ＨＡＺに接し、且つ前記ＨＡＺと前記塗膜との間にあるスケールと、を備え、前記第２の鋼板の化学成分が、単位質量％で、Ｃ：０．０３～０．２０％、Ｓｉ：０．０２～０．３０％、Ｐ：０．０８０％以下、Ｔｉ：０．０５～０．２０％、及びＡｌ：０．０５～０．４０％、を含み、前記第２の鋼板の前記化学成分が式１を満たし、
Ｔｉ＋１．２×Ａｌ－１．２×Ｃ－７×Ｐ＞０ （式１）
式１に含まれる元素記号は、前記第２の鋼板における、当該元素記号に対応する元素の単位質量％での含有量であり、前記溶接ビードの溶け込み深さが、前記第２の鋼板の板厚に対して５０％以上９０％以下であり、前記スケールが、単位原子％で、Ｔｉ：２．００～６０．００％及びＡｌ：２．００～３０．００％を含有し、前記第２の鋼板の前記第２面側の前記ＨＡＺ上の領域において、ＪＩＳ Ｈ ８５０４：１９９９に準拠した塗膜剥離試験によって剥離する前記塗膜の面積割合が１５％以下である。
（２）上記（１）に記載の溶接継手は、重ね継手、又はＴ継手であってもよい。

（３）本発明の別の態様に係る溶接継手の製造方法は、第１の鋼板の端部及び第２の鋼板の第１面をアーク溶接して、前記第１の鋼板の前記端部及び前記第２の鋼板の前記第１面を接合する溶接ビードを形成する工程と、前記第１の鋼板、前記第２の鋼板、及び前記溶接ビードに塗装して、それぞれの表面に塗膜を設ける工程と、を備える溶接継手の製造方法であって、前記溶接ビードを形成する工程において、前記溶接ビードの周囲にＨＡＺが形成され、前記ＨＡＺが前記第２の鋼板の第２面側から露出し、露出した前記ＨＡＺの表面にスケールが形成され、前記塗膜を設ける工程において、前記第２の鋼板の前記第２面側の前記ＨＡＺ及び前記スケール上に前記塗膜が設けられ、前記第２の鋼板を、その化学成分が、単位質量％で、Ｃ：０．０３～０．２０％、Ｓｉ：０．０２～０．３０％、Ｐ：０．０８０％以下、Ｔｉ：０．０５～０．２０％、及びＡｌ：０．０５～０．４０％、を含み、前記第２の鋼板を、その前記化学成分が式１を満たすものとし、
Ｔｉ＋１．２×Ａｌ－１．２×Ｃ－７×Ｐ＞０ 式（１）
式１に含まれる元素記号は、前記第２の鋼板における、当該元素記号に対応する元素の単位質量％での含有量であり、前記溶接ビードの溶け込み深さを、前記第２の鋼板の板厚に対して５０％以上９０％以下とし、前記スケールを、単位原子％で、Ｔｉ：２．００～６０．００％及びＡｌ：２．００～３０．００％を含有するものとし、前記アーク溶接の前に、前記第２の鋼板の前記第２面における、前記ＨＡＺが前記アーク溶接によって形成される領域の、ＩＳＯ ２５１７８：２０２１に規定される算術平均高さＳａ及び最大高さＳｚを、式２を満たす範囲内とし、これにより、前記第２の鋼板の前記第２面側の前記ＨＡＺ上の領域において、ＪＩＳ Ｈ ８５０４：１９９９に準拠した塗膜剥離試験によって剥離する前記塗膜の面積割合を１５％以下とする
２０μｍ＜Ｓｚ－Ｓａ＜１００μｍ（式２）。
（４）上記（３）に記載の溶接継手の製造方法では、前記溶接継手を重ね継手、又はＴ継手としてもよい。

（５）本発明の別の態様に係る自動車部品は、上記（１）又は（２）に記載の溶接継手を備える。

（６）本発明の別の態様に係る建材部品は、上記（１）又は（２）に記載の溶接継手を備える。

本発明によれば、溶接ままの状態で塗装することにより製造可能であり、表面及び裏面の両方の塗装後耐食性が高い溶接継手及びその製造方法、自動車部品、並びに建材部品を提供することができる。

本実施形態に係る重ね隅肉溶接継手の、溶接線に垂直な断面図である。 本実施形態に係るＴ継手の、溶接線に垂直な断面図である。 塗装前の重ね隅肉溶接継手の斜視図である。 第２の鋼板の第２面のうち、ＨＡＺが形成されている箇所の拡大断面図である。 溶け込み深さＤが浅い溶接継手のスケールの断面写真である。 溶け込み深さＤが深い溶接継手のスケールの断面写真である。 塗膜剥離試験の模式図である。

本発明の一態様に係る溶接継手１は、図１～図４に例示されるように、第１の鋼板１１と、第２の鋼板１２と、第１の鋼板１１の端部１１１及び第２の鋼板１２の第１面１２１を接合する溶接ビード１３と、溶接ビード１３の周囲に形成されるＨＡＺ１４と、第１の鋼板１１、第２の鋼板１２、及び溶接ビード１３それぞれの表面に設けられた塗膜１５と、第２の鋼板１２の第１面に対する裏面である第２面１２２側において、ＨＡＺ１４に接し、且つＨＡＺ１４と塗膜１５との間にあるスケール１６と、を備え、第２の鋼板１２の化学成分が、単位質量％で、Ｃ：０．０３～０．２０％、Ｓｉ：０．０２～０．３０％、Ｐ：０．０８０％以下、Ｔｉ：０．０５～０．２０％、及びＡｌ：０．０５～０．４０％、を含み、第２の鋼板１２の化学成分が式１を満たし、
Ｔｉ＋１．２×Ａｌ－１．２×Ｃ－７×Ｐ＞０ （式１）
式１に含まれる元素記号は、第２の鋼板１２における、当該元素記号に対応する元素の単位質量％での含有量であり、溶接ビード１３の溶け込み深さＤが、第２の鋼板１２の板厚ｔ２に対して５０％以上９０％以下であり、スケール１６が、単位原子％で、Ｔｉ：２．００～６０．００％及びＡｌ：２．００～３０．００％を含有し、第２の鋼板１２の第２面１２２側のＨＡＺ１４上の領域において、ＪＩＳ Ｈ ８５０４：１９９９に準拠した塗膜剥離試験によって剥離する塗膜１５の面積割合が１５％以下である。

なお、第２の鋼板１２の第１面１２１とは、第２の鋼板１２の２つの表面のうち、溶接ビード１３によって第１の鋼板１１と接合されている面のことである。第２の鋼板１２の第２面１２２とは、第１面１２１の反対側の面のことである。上述した溶接部の表側に対応する面が、第２の鋼板１２の第１面１２１であり、溶接部の裏側に対応する面が、第２の鋼板１２の第２面１２２である。また、溶接部とは、溶接ビード１３及びＨＡＺ１４を含んだ部分の総称である。

本発明者らは、第２の鋼板１２の化学成分、溶接前の第２の鋼板１２の第２面１２２の表面粗さ、及び溶接時の入熱量の全てを所定範囲内とすることにより、溶接部に酸洗などの後処理をすることなく、溶接部の塗装後耐食性を飛躍的に向上させられる旨を知見した。以下、本発明者らの知見について詳細に述べる。

溶接部の塗装後耐食性の向上手段を考える際には、溶接部の表側及び裏側の両方の特性を想定する必要がある。溶接部の表側では、スラグが塗装後耐食性に影響し、裏側ではスケール１６が塗装後耐食性に影響する。スラグとは、溶接中に溶接金属から排出される酸化物である。スケール１６とは、母材鋼板の表面が溶接熱によって酸化して生じる酸化物である。スラグ及びスケール１６は、その組成によって区別される。スラグはＳｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｃａ等の易酸化元素を主体とする酸化物であり、スケール１６は、鉄を主体とする酸化物である。

溶接部の表側にある溶接ビード１３の表面に生成されるスラグは、通常、非導電性のＳｉ系スラグであり、塗装の際に塗装欠陥を招く。塗装欠陥によって塗装後耐食性が損なわれ、腐食による板厚の減少が生じ、部材性能の低下を招く。溶接部の裏側においてＨＡＺ１４の表面に生成されるスケール１６は、塗膜密着性を低下させる。塗膜密着性が低下すると、塗膜１５が剥離して、塗装後耐食性が低下する。これら２つの問題を解決すること、即ち
（１）溶接部の表側の溶接ビード１３における塗装性を低下させる、非導電性のスラグへの対策
（２）溶接部の裏側のＨＡＺ１４における塗膜密着性の低下を招く、スケール１６への対策
が、溶接部の表側及び裏側の両方の塗装後耐食性を確保するために必要である。これらの問題の解決のために、塗装性及び塗膜密着性に影響を及ぼす様々な因子について、本発明者らは検討した。その結果、以下の知見が得られた。

（１．第２の鋼板１２の化学成分について）
第２の鋼板１２の化学成分は、Ｔｉを含む。第２の鋼板１２に含まれるＴｉは、溶接の際に溶融金属中で酸化物となる。そして溶融金属が凝固する際に、Ｔｉは、スラグとして溶接ビード１３の外部に排出される。そしてＴｉは、溶接ビード１３の表面に形成されるスラグの導電性を向上させる働きを発揮する。溶接ビード１３の表面に付着するスラグは、通常はＳｉを主成分とする絶縁性物質であり、塗装の際に塗装不良を引き起こす。しかしながら、第２の鋼板１２に含まれるＴｉを用いてスラグの導電性を高めることで、溶接部の表側の塗装不良を抑制することができる。

さらに、第２の鋼板１２の化学成分は、Ａｌを含む。本発明者らは、Ｔｉ及びＡｌを含有する鋼板に後述する溶接方法を適用することにより、溶接部の裏側、特に第２の鋼板１２の第２面１２２におけるＨＡＺ１４の表面における塗膜１５の密着性を飛躍的に向上させられることを知見した。

塗膜１５の密着性は、第２の鋼板１２の表面に形成されたスケール１６に含まれるＡｌ－Ｔｉ－Ｆｅ酸化物によって向上していると推定される。本発明者らの検討結果によれば、ＨＡＺ１４の表面と塗膜１５との間にあるスケール１６が、単位原子％でＴｉ：２．００～６０．００％及びＡｌ：２．００～３０．００％を含有する場合に、ＨＡＺ１４の塗膜密着性が高められていた。スケール１６中のＴｉ及びＡｌは、Ｆｅとともに酸化物を形成していると予想される。
なお、Ｓｉ含有量が多い鋼板の表面に形成されるスケールは、ファイアライト（Ｆｅ_２ＳｉＯ_４）から構成される。ファイアライトから構成されるスケールには、２．００質量％以上のＴｉ及び２．００質量％以上のＡｌが含まれることはない。本実施形態に係る溶接継手においては、第２の鋼板１２のＳｉ含有量が小さいので、第２の鋼板１２の表面にはファイアライトが形成されない。

加えて、第２の鋼板１２の化学成分は、式１を満たす。
Ｔｉ＋１．２×Ａｌ－１．２×Ｃ－７×Ｐ＞０ （式１）
ここで、式１に含まれる元素記号は、第２の鋼板１２における、当該元素記号に対応する元素の単位質量％での含有量である。式１は、Ｔｉ及びＡｌの含有量に応じた、Ｃ及びＰの上限値を定めるものである。

Ｃ及びＰは、ブリスター現象を引き起こす元素である。鋼板に含まれるＣの一部は、溶接熱によってＣＯガス又はＣＯ_２ガスとなって、鋼板外部に放出される。これらのガスがスケール１６を剥離させて、塗膜密着性を損なう。また、Ｐは、鋼板の結晶粒界を脆化させる。この場合、地鉄－スケール界面の密着性がＣＯガス又はＣＯ_２ガスの圧力を下回り、剥離が生じる。即ち、Ｐは、Ｃが引き起こすブリスター現象を一層促進する。一方、第２の鋼板１２の化学成分が式１を満たす場合、ブリスター現象が抑制されて、ＨＡＺ１４の塗膜密着性が一層高められる。

（２．溶接条件について）
スケール１６の成分を上述の通り制御するためには、第２の鋼板１２の化学成分に加えて、溶接条件の最適化も必要である。具体的には、第２の鋼板の板厚ｔ２に対する溶け込み深さＤの割合が５０％以上９０％以下となるように、溶接入熱を制御することが必要である。

この溶け込み深さＤは、通常の溶接条件よりも大きいものである。例えば自動車部品に含まれる重ね継手においては、溶け込み深さＤを約４０％とすることが通常である。これは、裏抜けと呼ばれる、溶接金属が第２の鋼板１２の第２面１２２まで貫通する現象を確実に防止するためである。裏抜けが生じると、第２の鋼板１２の第２面１２２に凹凸が形成され、塗装後耐食性が損なわれる。

しかし本発明者らの検討結果によれば、溶け込み深さＤを５０％以上とするような入熱条件で溶接をしなければ、スケール１６のＴｉ含有量及びＡｌ含有量を高めることができないと考えられた。Ａｌ－Ｔｉ－Ｆｅ酸化物を第２の鋼板１２の第２面１２２に形成するためには、第２の鋼板１２の第２面１２２を十分に加熱する必要があると推定される。

また、本発明者らは、溶け込み深さＤが５０％以上である場合と５０％未満である場合とでは、スケール１６の結晶構造が相違することを知見した。スケール１６は、主にＦｅＯ（ウスタイト）、Ｆｅ_２Ｏ_３（ヘマタイト）、及びＦｅ_３Ｏ_４から構成される。入熱量が高められるほど、Ｆｅ_２Ｏ_３、及びＦｅ_３Ｏ_４から構成される層が厚くなる。図５Ａ及び図５Ｂに、スケール１６の断面の反射電子像を示す。図５Ａは、溶け込み深さＤが浅くなる入熱条件で形成されたスケール１６の断面の反射電子像であり、図５Ｂは、溶け込み深さＤが深くなる入熱条件で形成されたスケール１６の断面の反射電子像である。ＦｅＯから構成される層は、反射電子像の上部に明るい色で示される領域であり、Ｆｅ_２Ｏ_３、及びＦｅ_３Ｏ_４から構成される層は、反射電子像の下部に暗い色で示される領域である。入熱量が大きいほど、Ｆｅ_２Ｏ_３、及びＦｅ_３Ｏ_４から構成される層は厚くなることが、これらの反射電子像には示されている。

ＦｅＯよりも、Ｆｅ_２Ｏ_３、及びＦｅ_３Ｏ_４の熱膨張係数は低く、第２の鋼板１２の熱膨張係数に近い。従って、Ｆｅ_２Ｏ_３、及びＦｅ_３Ｏ_４が増えるほど、スケール１６の剥離が抑制され、第２の鋼板１２の第２面１２２に露出したＨＡＺ１４における塗膜密着性が一層向上すると推定される。

なお、本発明者らの検討結果によれば、溶け込み深さＤを第２の鋼板１２の板厚ｔ２の５０％以上にしたとしても、裏抜けは溶接ビード１３の全体にわたって発生しなかった。ただし、溶け込み深さＤを第２の鋼板１２の板厚ｔ２の９０％超とした場合、溶接ビード１３の一部において裏抜けが発生した。そのため、溶け込み深さＤは第２の鋼板１２の板厚ｔ２の９０％以下とされる。

（３．溶接前の第２の鋼板１２の第２面１２２の表面粗さについて）
鋼板の表面の凹凸は、スケール１６の密着性に寄与する因子である。表面粗さが大きいほど、アンカー効果が大きくなり、スケール１６の密着性が高められる。そのため、第２の鋼板１２の第２面１２２のうち、少なくともＨＡＺ１４が形成される領域において、溶接の前に表面粗さを高めておく必要がある。具体的には、ＩＳＯ ２５１７８：２０２１に規定される、当該領域の算術平均高さＳａ及び最大高さＳｚが下記式２を満たすように、当該領域の表面粗さを溶接前に調整する。
２０μｍ＜Ｓｚ－Ｓａ＜１００μｍ （式２）
Ｓｚ－Ｓａを２０μｍ以上とすることにより、アンカー効果による密着性向上効果が得られる。ただし、Ｓｚ－Ｓａが過剰に大きい場合、塗装性が損なわれる。そのため、Ｓｚ－Ｓａは１００μｍ未満とする。なお、上述の値は、溶接前に測定される値である。溶接前後で鋼板の表面粗さは若干変化する。従って、溶接後の第２の鋼板１２の表面粗さは特に限定されない。

上述した３つの要素、即ち第２の鋼板１２の化学成分、入熱量、及び溶接前の第２の鋼板１２の第２面１２２の表面粗さを組み合わせることにより、溶接部の裏側、即ち第２の鋼板１２の第２面１２２における、ＨＡＺ１４の塗膜密着性を高めることができる。具体的には、第２の鋼板１２の第２面１２２側のＨＡＺ上の領域に塗膜剥離試験を行った場合に、剥離する塗膜１５の面積割合を１５％以下にすることができる。さらに、上述した３つの要素を組み合わせることにより、溶接部の表側における塗装不良も抑制することができる。これにより、高い塗装後耐食性を有し、かつ生産能率の低下や生産コストの増加を招くことのない、表面品質かつ塗装後耐食性に優れた溶接継手１の提供が可能となった。溶接部の表側及び裏側の塗装後耐食性を向上させることにより、本実施形態に係る溶接継手１が適用された製品の付加価値および信頼性の向上が達成される。

次に、本実施形態に係る溶接継手１の各構成について具体的に説明する。以下、特段の断りが無い限り、鋼板の化学成分に関する単位「％」は、「質量％」を意味する。また、スケール１６の化学成分に関する単位「％」は、「原子％」を意味する。

本実施形態に係る溶接継手１は、第１の鋼板１１と、第２の鋼板１２と、第１の鋼板１１の端部１１１及び第２の鋼板１２の第１面１２１を接合する溶接ビード１３を備える。
本実施形態に係る溶接継手１は、図１に例示される重ね隅肉溶接継手であってもよい。溶接継手１が重ね溶接継手１である場合、第１の鋼板１１と第２の鋼板１２とは重ねられている。換言すると、第１の鋼板１１と第２の鋼板１２との挟角の大きさは例えば０°～１０°の範囲内である。
また、本実施形態に係る溶接継手１は、図２に例示されるＴ継手であってもよい。溶接継手１がＴ継手である場合、第１の鋼板１１と第２の鋼板１２とは実質的に直角に配される。例えば、溶接継手１がＴ継手である場合、第１の鋼板１１と第２の鋼板１２とがなす角度は８０°～１００°の範囲内であってもよい。
もっとも、第１の鋼板１１と第２の鋼板１２とがなす角度は特に限定されず、０°以上１８０°以下の種々の値をこれに適用することができる。

いずれの場合であっても、本実施形態に係る溶接継手１においては、一方の鋼板の端部が、他方の鋼板の表面に溶接された形状を有する。便宜上、本実施形態に係る溶接継手１においては、端部が溶接される鋼板を第１の鋼板１１と称し、表面が溶接される鋼板を第２の鋼板１２と称する。また、第２の鋼板１２の２つの表面のうち、第１の鋼板１１と溶接される方の表面を第１面１２１と称し、第１の鋼板１１と溶接されない方の表面を第２面１２２と称する。

溶接継手１の溶接ビード１３とは、溶接中に溶融凝固した金属、即ち溶接金属のことである。さらに溶接継手１は、溶接ビード１３の周囲に形成されたＨＡＺ１４を有する。ＨＡＺ１４（熱影響部、Ｈｅａｔ Ａｆｆｅｃｔｅｄ Ｚｏｎｅ）とは、溶接中に溶融していないが、溶接熱によって組織、冶金的性質、及び機械的性質等が変化した部分のことである。以下、溶接ビード１３及びＨＡＺ１４をまとめて「溶接部」と称する場合がある。

本実施形態に係る溶接継手１において、第２の鋼板１２の第２面１２２において、ＨＡＺ１４の表面にはスケール１６が付着している。従って、スケール１６が付着しているＨＡＺ１４は、第２の鋼板１２の第２面１２２において、第２の鋼板１２の外部に露出している。スケール１６とは、溶接熱によって金属の表面に生じる酸化皮膜のことである。塗装前に、第２の鋼板１２を溶接ビード１３の裏側から見ると、図３に示されるように、溶接熱によって変色した箇所を視認することができる。この変色部が、スケール１６が付着した部分である。

溶接継手１は、第１の鋼板１１、第２の鋼板１２、溶接ビード１３、ＨＡＺ１４、及びスケール１６を覆う塗膜１５をさらに有する。これにより、溶接継手１の耐食性が飛躍的に向上する。塗膜１５を形成するための塗装は、スラグ及びスケール１６を除去することなく行われる。そのためＨＡＺ１４に付着したスケール１６は、塗膜１５とＨＡＺ１４との間にある。

（第１の鋼板１１）
第１の鋼板１１は、特に限定されない。第１の鋼板１１には、第２の鋼板１２と隅肉溶接可能な厚さ及び化学成分等の構成を、適宜採用することができる。

例えば、第１の鋼板１１のＳｉ含有量が０～０．２０質量％であってもよい。鋼板中に含まれるＳｉは、溶接中に酸素と結びついて酸化物を形成し、スラグとして溶接ビード１３の外側に排出される。Ｓｉ酸化物は非晶質であるので、導電性が低い。Ｓｉ酸化物を多く含むスラグは塗装不良を招く。本実施形態に係る溶接継手１においては、第２の鋼板１２の化学成分を所定範囲内とすることにより、スラグによる塗装不良を抑制しているが、第１の鋼板１１のＳｉ含有量を０．２０質量％以下とすることにより、溶接ビード１３に付着するスラグの量を一層低減することができる。第１の鋼板１１のＳｉ含有量を０．１８質量％以下、０．１５質量％以下、又は０．１２質量％以下としてもよい。

第１の鋼板１１のＳｉ含有量が低いほど、溶接スラグ内のＳｉ含有量を抑えることに加え、そのスラグの量を低減することができる。そのため、第１の鋼板１１のＳｉ含有量は０質量％にすることが望ましい。しかし、精錬コストを考慮して、第１の鋼板１１のＳｉ含有量を０．０２質量％以上、０．０５質量％以下、又は０．０８質量％以上としてもよい。

Ｓｉ含有量が上述の範囲内である限り、第１の鋼板１１の厚さは特に限定されない。第１の鋼板１１の厚さは、例えば１ｍｍ以上、２ｍｍ以上、又は４ｍｍ以上であってもよい。第１の鋼板１１の厚さは、例えば８ｍｍ以下、６ｍｍ以下、又は４ｍｍ以下であってもよい。

第１の鋼板１１が含有する、Ｓｉ以外の合金元素の量も特に限定されない。例えば、第１の鋼板１１の化学成分が、後述する第２の鋼板１２の化学成分の要件を満たすものであってもよい。

第１の鋼板１１の機械特性も特に限定されない。例えば第１の鋼板１１の引張強さは高い程好ましく、４４０ＭＰａ以上、７８０ＭＰａ以上、又は９８０ＭＰａ以上としてもよい。

第１の鋼板１１が、表面処理を有していてもよい。例えば、第１の鋼板１１が、その表面にＺｎ系めっき、Ａｌ系めっき、Ｍｇ系めっき、Ｓｎ系めっき等を有していてもよい。これにより、第１の鋼板１１の耐食性を一層向上させることができる。

（第２の鋼板１２）
第２の鋼板１２は、以下に説明する化学成分を有する。

（Ｃ：０．０３～０．２０％）
Ｃは、第２の鋼板１２の引張強さを高める。従って、第２の鋼板１２のＣ含有量を０．０３％以上とする。好ましくは、第２の鋼板１２のＣ含有量は０．０５％以上、０．０８％以上、又は０．１０％以上である。

一方、第２の鋼板１２のＣ含有量が過剰であると、第２の鋼板１２の延性が損なわれる場合がある。また、第２の鋼板１２のＣ含有量が過剰であると、第２の鋼板１２に含有されるＣの一部が、溶接熱によってＣＯガス又はＣＯ_２ガスとなって、第２の鋼板１２の外部に放出される。これらのガスがスケール１６を剥離させて、溶接部の裏側の塗膜密着性を損なう。従って、第２の鋼板１２のＣ含有量を０．２０％以下とする。好ましくは、第２の鋼板１２のＣ含有量は０．１８％以下、０．１５％以下、又は０．１２％以下である。

（Ｓｉ：０．０２～０．３０％）
Ｓｉは、第２の鋼板１２の延性及び引張強さを高める。さらに、Ｓｉは脱酸作用も有する。従って、第２の鋼板１２のＳｉ含有量を０．０３％以上とする。好ましくは、第２の鋼板１２のＳｉ含有量は０．０５％以上、０．０８％以上、又は０．０１０％以上である。

一方、第２の鋼板１２のＳｉ含有量が過剰であると、第２の鋼板１２の延性及び溶接性等が損なわれる場合がある。また、第２の鋼板１２のＳｉ含有量が過剰であると、溶接部の表側に付着する絶縁性スラグの量が過剰となり、溶接部の表側の塗装性が損なわれる場合がある。加えて、第２の鋼板１２のＳｉ含有量が過剰であると、第２の鋼板１２の塗装後の美観が損なわれる。これは、第２の鋼板１２に例えば縞模様状の不均一なスケール１６が形成され、このスケール１６が、塗膜１５の表面を不均一にするからである。従って、第２の鋼板１２のＳｉ含有量を０．３０％以下とする。好ましくは、第２の鋼板１２のＳｉ含有量は０．２８％以下、０．２５％以下、０．２０％以下、０．２０％未満、０．１９％以下、又は０．１８％以下である。

（Ｐ：０．０８０％以下）
Ｐは第２の鋼板１２の結晶粒界に偏析して、第２の鋼板１２の延性を劣化させる。また、Ｐは、第２の鋼板１２の結晶粒界を脆化させる。この場合、地鉄－スケール界面の密着性がＣＯガス又はＣＯ_２ガスの圧力を下回り、剥離が生じる。即ち、Ｐは、Ｃが引き起こすブリスター現象を一層促進し、これにより溶接部の裏側の塗膜密着性を損なう。以上の理由により、第２の鋼板１２のＰ含有量を０．０８０％以下とする。第２の鋼板１２のＰ含有量を０．０６０％以下、０．０４０％以下、又は０．０２０％以下としてもよい。

本実施形態に係る溶接継手１において、第２の鋼板１２に含まれるＰは、課題解決のために必要とされない。従ってＰ含有量は少ないほど好ましく、その下限値は特に限定されない。Ｐ含有量が０％であってもよい。一方、第２の鋼板１２のＰ含有量を過剰に低減することにより、第２の鋼板１２の製造コストが大幅に上昇する。また、Ｐは固溶強化によって鋼板の引張強さを高める作用を有する。従ってＰ含有量を０．０００１％以上、０．００１％以上、又は０．０１０％以上としてもよい。

（Ｔｉ：０．０５～０．２０％）
第２の鋼板１２に含まれるＴｉは、溶接の際に溶融金属中で酸化物となる。そして溶融金属が凝固する際に、Ｔｉは、スラグとして溶接ビード１３の外部に排出される。そしてＴｉは、溶接ビード１３の表面に形成されるスラグの導電性を向上させる働きを発揮する。溶接ビード１３の表面に付着するスラグは、通常はＳｉを主成分とする絶縁性物質であり、塗装不良を引き起こす。しかしながら、第２の鋼板１２に含まれるＴｉを用いてスラグの導電性を高めることで、溶接部の表側の塗装不良を抑制することができる。さらに、第２の鋼板１２に含まれるＴｉは、第２の鋼板１２の第２面１２２に形成されるスケール１６を改質し、スケール１６の密着性を向上させる。これにより、溶接部の裏側の塗膜密着性が向上する。従って、第２の鋼板１２のＴｉ含有量を０．０５％以上とする。好ましくは、第２の鋼板１２のＴｉ含有量は０．０８％以上、０．１０％以上、又は０．１２％以上である。

一方、第２の鋼板１２のＴｉ含有量が過剰であると、第２の鋼板１２の加工性等が損なわれる場合がある。従って、第２の鋼板１２のＴｉ含有量を０．２０％以下とする。好ましくは、第２の鋼板１２のＴｉ含有量は０．１８％以下、０．１６％以下、又は０．１５％以下である。

（Ａｌ：０．０５～０．４０％）
第２の鋼板１２に含まれるＡｌは、第２の鋼板１２の第２面１２２に形成されるスケール１６を改質し、スケール１６の密着性を向上させる。これにより、溶接部の裏側の塗膜密着性が向上する。従って、第２の鋼板１２のＡｌ含有量を０．０５％以上とする。好ましくは、第２の鋼板１２のＡｌ含有量は０．１０％以上、０．１５％以上、又は０．２０％以上である。

一方、第２の鋼板１２のＡｌ含有量が過剰であると、スケール１６の密着性が損なわれる。これは、スケール１６に多量のアルミナが形成され、これがスケールを剥離させるからであると推定される。従って、第２の鋼板１２のＡｌ含有量を０．４０％以下とする。好ましくは、第２の鋼板１２のＡｌ含有量は０．３５％以下、０．３０％以下、又は０．２５％以下である。

Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、及びＡｌ以外の様々な合金元素を、第２の鋼板１２が含有してもよい。なお、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、及びＡｌ以外の元素は、溶接部の塗装後耐食性に影響しないと考えられる。これら元素以外の元素は、溶接ビード１３の表面に形成されるスラグ、及び第２の鋼板１２のＨＡＺ１４の表面に形成されるスケール１６の、成分等の態様にほとんど影響しないからである。従って、第２の鋼板１２においては、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、及びＡｌ以外の元素の種類、及びその含有量は特に限定されない。第２の鋼板１２が含有しうる元素及びその含有量の好適な例を、以下に説明する。

（Ｍｎ：例えば０．５０～３．００％）
本実施形態に係る溶接継手１の第２の鋼板１２において、Ｍｎは必須ではない。従って、第２の鋼板１２のＭｎ含有量は０％であってもよい。しかし、Ｍｎは、第２の鋼板１２の引張強さを高める。従って、第２の鋼板１２のＭｎ含有量を０．５０％以上としてもよい。好ましくは、第２の鋼板１２のＭｎ含有量は０．８０％以上、１．００％以上、又は１．５０％以上である。

一方、第２の鋼板１２のＭｎ含有量を３．００％以下とすることにより、第２の鋼板１２の加工性を確保することができる。従って、第２の鋼板１２のＭｎ含有量を３．００％以下としてもよい。好ましくは、第２の鋼板１２のＭｎ含有量は２．８０％以下、２．５０％以下、又は２．００％以下である。

（Ｓ：例えば０．１０００％以下）
Ｓは、溶接部の塗装後耐食性には影響しないと考えられる。一方、Ｓ含有量を低減することにより、硫化物系介在物の形成を抑制し、第２の鋼板１２の延性を高めることができる。以上の理由により、第２の鋼板１２のＳ含有量を０．１０００％以下としてもよい。第２の鋼板１２のＳ含有量を０．０８００％以下、０．０５００％以下、又は０．０２００％以下としてもよい。

本実施形態に係る溶接継手１において、第２の鋼板１２に含まれるＳは、課題解決のために必要とされない。従ってＳ含有量は少ないほど好ましく、その下限値は特に限定されない。Ｓ含有量が０％であってもよい。一方、第２の鋼板１２のＳ含有量を過剰に低減することにより、第２の鋼板１２の製造コストが大幅に上昇する。従って、Ｓ含有量を０．０００１％以上、０．００１０％以上、又は０．０１００％以上としてもよい。

（Ｂ：例えば０～０．０１００％）
本実施形態に係る溶接継手１の第２の鋼板１２において、Ｂは必須ではない。従って、第２の鋼板１２のＢ含有量は０％であってもよい。しかし、Ｂは第２の鋼板１２の焼入れ性を高める。従って、第２の鋼板１２のＢ含有量を０．００１０％以上としてもよい。一層好ましくは、第２の鋼板１２のＢ含有量は０．００２０％以上、０．００３０％以上、又は０．００５０％以上である。

一方、第２の鋼板１２のＢ含有量を抑制することにより、第２の鋼板１２の延性等の劣化を抑制することができる。従って、第２の鋼板１２のＢ含有量を０．２０００％以下としてもよい。一層好ましくは、第２の鋼板１２のＢ含有量は０．１８００％以下、０．１６００％以下、又は０．１５００％以下である。

（Ｃｒ：例えば０～１．００％）
本実施形態に係る溶接継手１の第２の鋼板１２において、Ｃｒは必須ではない。従って、第２の鋼板１２のＣｒ含有量は０％であってもよい。しかし、Ｃｒは第２の鋼板１２の焼入れ性を高める。従って、第２の鋼板１２のＣｒ含有量を０．１０％以上としてもよい。一層好ましくは、第２の鋼板１２のＣｒ含有量は０．２０％以上、０．３０％以上、又は０．５０％以上である。

一方、第２の鋼板１２のＣｒ含有量を抑制することにより、第２の鋼板１２の化成処理性等の劣化を抑制することができる。従って、第２の鋼板１２のＣｒ含有量を１．００％以下としてもよい。一層好ましくは、第２の鋼板１２のＣｒ含有量は０．９０％以下、０．８０％以下、又は０．６０％以下である。

（Ｍｏ：例えば０～０．５０％）
本実施形態に係る溶接継手１の第２の鋼板１２において、Ｍｏは必須ではない。従って、第２の鋼板１２のＭｏ含有量は０％であってもよい。しかし、Ｍｏは第２の鋼板１２の焼入れ性を高める。従って、第２の鋼板１２のＭｏ含有量を０．０１％以上としてもよい。一層好ましくは、第２の鋼板１２のＭｏ含有量は０．０５％以上、０．１０％以上、又は０．２０％以上である。

一方、第２の鋼板１２のＭｏ含有量を抑制することにより、第２の鋼板１２の原材料費を抑制することができる。従って、第２の鋼板１２のＭｏ含有量を０．５０％以下としてもよい。一層好ましくは、第２の鋼板１２のＭｏ含有量は０．４０％以下、０．３５％以下、又は０．３０％以下である。

（残部：例えばＦｅおよび不純物）
第２の鋼板１２の化学成分の残部は、例えば鉄及び不純物である。不純物とは、例えば鋼材を工業的に製造する際に、鉱石若しくはスクラップ等のような原料、又は製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本実施形態に係る溶接継手１に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。

（第２の鋼板１２のＴｉ含有量、Ａｌ含有量、Ｃ含有量、及びＰ含有量の関係）
第２の鋼板１２の化学成分は、以下の式１を満たす。
Ｔｉ＋１．２×Ａｌ－１．２×Ｃ－７×Ｐ＞０ （式１）
ここで、式１に含まれる元素記号は、第２の鋼板１２における、当該元素記号に対応する元素の含有量である。

式１は、Ｔｉ及びＡｌの含有量に応じた、Ｃ及びＰの上限値を定めるものである。Ｔｉ及びＡｌは、スケール１６を改質して、その密着性を向上させる。一方、Ｃ及びＰは、ブリスター現象によってスケール１６の密着性を損なう。上述の式１が満たされることにより、ブリスター現象が一層抑制されて、ＨＡＺ１４の塗膜密着性が一層高められる。

化学成分が上述の範囲内である限り、第２の鋼板１２の厚さは特に限定されない。第２の鋼板１２の厚さは、例えば１ｍｍ以上、２ｍｍ以上、又は４ｍｍ以上であってもよい。第２の鋼板１２の厚さは、例えば８ｍｍ以下、６ｍｍ以下、又は４ｍｍ以下であってもよい。

第２の鋼板１２の機械特性も特に限定されない。例えば第２の鋼板１２の引張強さは高い程好ましく、４４０ＭＰａ以上、７８０ＭＰａ以上、又は９８０ＭＰａ以上としてもよい。
第２の鋼板１２が、表面処理を有していてもよい。例えば、第２の鋼板１２が、その表面にＺｎ系めっき、Ａｌ系めっき、Ｍｇ系めっき、Ｓｎ系めっき等を有していてもよい。これにより、第２の鋼板１２の耐食性を一層向上させることができる。一方、第２の鋼板のスケール１６を一層好適に形成する観点からは、第２の鋼板が非めっき鋼板、即ちめっき層を有しない鋼板であることが好ましい。

（溶接ビード１３の溶け込み深さＤ）
溶接ビード１３の溶け込み深さＤは、溶接時の入熱量と極めて密接な関係がある。溶接時の入熱量が大きいほど、溶け込み深さＤが大きくなる。溶接ビード１３の溶け込み深さＤが第２の鋼板の板厚ｔ２に対して５０％以上である場合、第２の鋼板１２の第２面１２２が十分に加熱される。その結果、第２の鋼板１２に含まれるＴｉ及びＡｌがスケール１６に移行し、且つ、スケール１６の結晶構造が改善されることにより、スケール１６の密着性が向上する。その結果、スケール１６を覆うように形成される塗膜１５の密着性が向上する。溶け込み深さＤは、第２の鋼板の板厚ｔ２の５５％以上、６０％以上、又は７０％以上であってもよい。

一方、溶接ビード１３の溶け込み深さＤが過剰であると、溶接ビード１３の一部において裏抜けが発生するおそれがある。裏抜けは、第２の鋼板１２の第２面１２２に凹凸を生じさせ、塗膜密着性を損なう。従って、溶接ビード１３の溶け込み深さＤは、第２の鋼板の板厚ｔ２の９０％以下とする。溶接ビード１３の溶け込み深さＤは、第２の鋼板の板厚ｔ２の８５％以下、８０％以下、又は７５％以下であってもよい。

溶接ビード１３の溶け込み深さＤは、溶接ビード１３の溶接線方向に垂直な断面において測定する。図１及び図２に示されるように、第２の鋼板１２の第１面１２１を基準とした溶接ビード１３の深さが、溶け込み深さＤである。溶接ビード１３と第２の鋼板１２との境界は、断面をエッチングすることにより容易に視認可能である。なお、溶け込み深さＤ測定用の断面は、溶接ビードの長手方向の両端から３０ｍｍ以上離れた箇所に形成する。溶け込み深さＤ測定用の断面は３箇所で形成し、溶け込み深さＤを３つの断面において測定する。３つの断面における溶け込み深さＤの平均値を、溶接ビード１３の溶け込み深さＤとみなす。

（スケール１６のＴｉ含有量及びＡｌ含有量）
ＨＡＺ１４の表面と塗膜１５との間にあるスケール１６は、Ｔｉ：２．００～６０．００％及びＡｌ：２．００～３０．００％を含有する。本発明者らの実験結果によれば、スケール１６のＴｉ含有量及びＡｌ含有量が上述の範囲内とされている場合に、ＨＡＺ１４の塗膜密着性が高められていた。これは、スケール１６内でＴｉ－Ａｌ－Ｆｅ酸化物が形成され、このＴｉ－Ａｌ－Ｆｅ酸化物がスケール１６とＨＡＺ１４との密着性を高めているからであると推定される。スケール１６の密着性が高められることにより、スケール１６を覆うように設けられる塗膜１５の密着性も高められる。

ただし、スケール１６のＡｌ含有量が過剰である場合、スケール１６の密着性が損なわれる。スケール１６に多量のアルミナが形成され、これがスケール１６を剥離させるものと推定される。また、スケール１６のＴｉ含有量が過剰である場合も、やはりスケール１６の密着性が損なわれる。従って、スケール１６において、Ｔｉは６０．００％以下とし、Ａｌは３０．００％以下とする。

スケール１６のＴｉ含有量及びＡｌ含有量は、例えば第２の鋼板１２の化学成分及び溶接ビード１３の溶け込み深さＤを上述の範囲内とすることにより、好ましく制御可能である。スケール１６のＴｉ含有量は５．００％以上、１０．００％以上、又は２０．００％以上であってもよい。スケール１６のＴｉ含有量は５５．００％以下、５０．００％以下、又は４０．００％以下であってもよい。スケール１６のＡｌ含有量は５．００％以上、１０．００％以上、又は１５．００％以上であってもよい。スケール１６のＡｌ含有量は２５．００％以下、２０．００％以下、又は１８．００％以下であってもよい。

スケール１６のＴｉ含有量及びＡｌ含有量は、溶接ビード１３の溶接線方向に垂直な断面において測定する。図４に示されるように、断面を電子顕微鏡で観察すると、ＨＡＺ１４の表面と塗膜１５との間にあるスケール１６を確認することができる。断面において確認されたスケール１６に対して、ＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｚｅｒ）を用いた局所分析を行う。局所分析の際には、スケール１６とＨＡＺ１４との界面からスケール１６側に１０μｍ以内の範囲を分析対象とする。これにより、スケール１６に含まれるＴｉ及びＡｌの含有量を測定することができる。測定を上記分析対象から選択される複数箇所（例えば５箇所）において実施し、これにより得られた値の平均値を、スケール１６のＴｉ含有量及びＡｌ含有量とみなす。なお、スケール１６を構成するＦｅＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、及びＦｅ_３Ｏ_４は一様に分布していないことがあるが、スケール１６の成分分析においてこの点を考慮する必要はない。スケール１６の分析条件は以下の通りである。
・分析装置：軽元素Ｘ線マイクロアナライザー
・加速電圧：１５ｋＶ
・照射電流：０．０５μＡ
・照射時間：１００ｍｓｅｃ

Ｔｉ及びＡｌの含有量が上述の範囲内である限り、スケール１６に含まれる他の元素の含有量は特に限定されない。Ｔｉ及びＡｌ以外にスケール１６に含まれる元素は、主にＦｅ及びＯである。スケール１６におけるＦｅ含有量は例えば２．００～４０．００％であってもよい。スケール１６におけるＯ含有量は例えば２０．００～６５．００％であってもよい。また、第２の鋼板１２に含まれるＳｉ、及びＭｎ等の合金元素がスケール１６から検出される場合もある。スケール１６におけるＳｉ含有量は例えば０～１０．００％であってもよい。スケール１６におけるＭｎ含有量は例えば０～１０．００％であってもよい。これらの元素は、その合計値が１００％となるようにスケール１６を構成する。当然のことながら、上に列記されない元素がスケール１６に含まれてもよい。

（第２の鋼板１２の第２面１２２において、ＨＡＺ１４上の領域に塗膜剥離試験をすることによって剥離する塗膜の面積）
本実施形態に係る溶接継手１の溶接部の裏面は、高い塗膜密着性を有する。そのため、第２の鋼板１２の第２面１２２における、ＨＡＺ１４が形成された箇所に対して、ＪＩＳ Ｈ ８５０４：１９９９に準拠した塗膜剥離試験を行った場合に、塗膜剥離がほとんど生じない。
塗膜剥離試験の具体的内容は以下の通りである。塗膜剥離試験には、ＪＩＳ Ｚ １５２２：２００９に規定された粘着テープ（粘着力は、幅２５ｍｍ当たり、約８Ｎのもの）を用いる。図６に示されるように、第２の鋼板１２の第２面１２２における、ＨＡＺ１４が形成された箇所に粘着テープＴを貼り付けて剥がす。
なお、図６に示される溶接継手１の第２の鋼板１２の第２面１２２には、塗膜１５が設けられている。塗膜１５が設けられた第２面１２２において、ＨＡＺ１４を直接的に視認することはできない。しかしながら、ＨＡＺ１４が形成された箇所においては、塗膜１５に盛り上がり部１５１が形成されている。塗膜１５の盛り上がり部１５１の位置及び形状は、塗膜１５の下に存在するＨＡＺ１４の位置及び形状と略一致する。従って、塗膜１５を肉眼で観察することによって特定される盛り上がり部１５１を、ＨＡＺ１４が形成された箇所とみなすことができる。
粘着テープＴを剥がすことにより生じた塗膜剥離部の面積を、粘着テープＴにおける盛り上がり部１５１の面積で割った値が、塗膜剥離試験によって剥離する塗膜の面積割合である。粘着テープＴにおける盛り上がり部１５１の面積とは、図６において粘着テープＴと盛り上がり部１５１とが重なっている箇所、即ち符号Ａが付された破線で囲まれた箇所の面積のことである。盛り上がり部１５１の面積は、ＨＡＺ１４の面積と略一致する。
本実施形態に係る溶接継手１においては、塗膜剥離試験によって剥離する塗膜の面積割合が１５％以下である。これにより、本実施形態に係る溶接継手１の溶接部の裏面は、高い塗装後耐食性を有する。
上記手順によって測定される塗膜剥離面積率が、１２％以下、１０％以下、９％以下、８％以下、又は５％以下であってもよい。このような塗膜剥離面積率は、例えば溶接ビード１３の溶け込み深さＤ、及びスケール１６の成分を上述の範囲内とし、さらに溶接前の当該箇所の表面粗さを後述の範囲内とすることにより達成される。なお、ＪＩＳ Ｈ ８５０４：１９９９はめっきの密着性試験方法であるが、本実施形態に係る溶接継手１におけるＨＡＺ１４の塗膜密着性の評価にも適している。

（溶接継手１の製造方法）
次に、本発明の別の態様に係る溶接継手１の製造方法について説明する。本実施形態に係る溶接継手１の製造方法によれば、上述した本実施形態に係る溶接継手１を好適に製造することができる。

本実施形態に係る溶接継手の製造方法は、第１の鋼板１１の端部１１１及び第２の鋼板１２の第１面１２１をアーク溶接して、第１の鋼板１１の端部１１１及び第２の鋼板１２の第１面１２１を接合する溶接ビード１３を形成する工程Ｓ１と、第１の鋼板１１、第２の鋼板１２、及び溶接ビード１３に塗装して、それぞれの表面に塗膜１５を設ける工程Ｓ２と、を備える溶接継手１の製造方法であって、溶接ビード１３を形成する工程において、溶接ビード１３の周囲にＨＡＺ１４が形成され、ＨＡＺ１４が第２の鋼板１２の第２面１２２側から露出し、露出したＨＡＺ１４の表面にスケール１６が形成され、塗膜１５を設ける工程において、第２の鋼板１２の第２面１２２側のＨＡＺ１４及びスケール１６上に塗膜１５が設けられ、第２の鋼板１２を、その化学成分が、単位質量％で、Ｃ：０．０３～０．２０％、Ｓｉ：０．０２～０．３０％、Ｐ：０．０８０％以下、Ｔｉ：０．０５～０．２０％、及びＡｌ：０．０５～０．４０％、を含み、第２の鋼板１２を、その化学成分が式（１）を満たすものとし、
Ｔｉ＋１．２×Ａｌ－１．２×Ｃ－７×Ｐ＞０ 式（１）
式１に含まれる元素記号は、第２の鋼板１２における、当該元素記号に対応する元素の単位質量％での含有量であり、溶接ビード１３の溶け込み深さＤを、第２の鋼板の板厚ｔ２に対して５０％以上９０％以下とし、スケール１６を、単位原子％でＴｉ：２．００～６０．００％及びＡｌ：２．００～３０．００％を含有するものとし、アーク溶接の前に、第２の鋼板１２の第２面１２２における、ＨＡＺ１４がアーク溶接によって形成される領域の、ＩＳＯ ２５１７８：２０２１に規定される算術平均高さＳａ及び最大高さＳｚを、式２を満たす範囲内とし、これにより、第２の鋼板１２の第２面１２２側のＨＡＺ１４上の領域において、ＪＩＳ Ｈ ８５０４：１９９９に準拠した塗膜剥離試験によって剥離する塗膜１５の面積割合を１５％以下とする。
２０μｍ＜Ｓｚ－Ｓａ＜１００μｍ （式２）

（アーク溶接Ｓ１）
アーク溶接Ｓ１においては、第１の鋼板１１の端部１１１及び第２の鋼板１２の第１面１２１をアーク溶接する。これにより第１の鋼板１１の端部１１１及び第２の鋼板１２の第１面１２１を接合する溶接ビード１３を形成する。溶接ビード１３を形成する工程において、溶接ビード１３の周囲にＨＡＺが形成される。ＨＡＺ１４は、第２の鋼板１２の第２面１２２側から露出する。さらに、露出したＨＡＺの表面にスケールが形成される。

アーク溶接Ｓ１に供される第２の鋼板１２の化学成分は、上述した所定範囲内とされる必要がある。また、第２の鋼板１２の化学成分は、上述した式１を満たす必要がある。

また、アーク溶接Ｓ１においては、溶接ビード１３の溶け込み深さＤを、第２の鋼板の板厚ｔ２に対して５０％以上９０％以下とすることができる入熱量を採用する必要がある。入熱量は、アーク電圧値、アーク電流値、及び溶接速度などを介して制御することができる。このような入熱量で、第１の鋼板１１と、上述の化学成分を有する第２の鋼板１２とを溶接することにより、第２の鋼板１２の第２面１２２におけるＨＡＺ１４の表面に形成されるスケール１６を、Ｔｉ：２．００～６０．００％及びＡｌ：２．００～３０．００％を含有するものとすることができる。

さらに、アーク溶接Ｓ１に供される第２の鋼板１２の第２面１２２の表面粗さを、所定範囲内としておく必要がある。具体的には、第２の鋼板１２の第２面１２２における、ＨＡＺ１４がアーク溶接によって形成される領域の算術平均高さＳａ及び最大高さＳｚを、式２を満たす範囲内とする必要がある。
２０μｍ＜Ｓｚ－Ｓａ＜１００μｍ （式２）
なお、算術平均高さＳａ及び最大高さＳｚとは、ＩＳＯ ２５１７８：２０２１に規定される値である。算術平均高さＳａは、表面の平均面に対する、各点の高さの差の絶対値の平均値である。最大高さＳｚは、表面の最も高い点から最も低い点までの距離である。溶接前の第２の鋼板１２の第２面１２２の算術平均高さＳａ及び最大高さＳｚは、通常の表面粗さ計を用いて測定可能である。

本実施形態に係る溶接継手１の製造方法では、第２の鋼板１２の第２面１２２においてＳｚ－Ｓａを２０μｍ超として、アンカー効果を利用することにより、スケール１６の密着性を一層高める。これにより、スケール１６を覆うように形成される塗膜１５の密着性を高め、塗膜剥離試験によって剥離する塗膜１５の面積割合を１５％以下とすることができる。ただし、Ｓｚ－Ｓａが１００μｍ以上である場合、第２の鋼板１２の第２面１２２の塗装性が損なわれる場合がある。従って、Ｓｚ－Ｓａは１００μｍ未満とされる。

なお、表面粗さの制御が、第２の鋼板１２の第２面１２２の全体にわたって行われている必要はない。ＨＡＺ１４が形成される箇所においてのみ、Ｓｚ－Ｓａが２０μｍ超１００μｍ未満とされていれば足りる。換言すると、Ｓｚ－Ｓａが２０μｍ超１００μｍ未満とされた領域にＨＡＺ１４が形成されるように、溶接位置を定めればよい。

また、本実施形態に係る製造方法によって得られる溶接継手１の表面粗さは限定されない。第２の鋼板１２の第２面１２２の表面粗さは、溶接によって若干変化する場合があるからである。加えて、第２の鋼板１２に塗膜１５が配されると、第２の鋼板１２の第２面１２２の算術平均高さＳａ及び最大高さＳｚの正確な測定が難しくなる。塗膜１５の除去作業が、第２の鋼板１２の第２面１２２の表面粗さに影響するからである。

（塗装Ｓ２）
塗装Ｓ２では、アーク溶接Ｓ１によって得られた溶接継手１の第１の鋼板１１、第２の鋼板１２、及び溶接ビード１３に塗装して、それぞれの表面に塗膜１５を設ける。塗装とは、例えば電着塗装である。この際、第２の鋼板１２の第２面１２２側のＨＡＺ１４及びスケール１６上に塗膜１５が設けられる。これにより、第２の鋼板１２の第２面１２２におけるＨＡＺ１４の表面と塗膜１５との間にスケール１６を残すようにする。このため、本実施形態に係る溶接継手１の製造方法では、酸洗などのスケール１６除去工程は不要である。塗装は、スケール１６が付着した状態の溶接継手１に対して行い、これにより、スケール１６を覆うように塗膜１５を形成すればよい。

アーク溶接Ｓ１及び塗装Ｓ２のその他の実施条件は特に限定されない。例えば、アーク溶接Ｓ１におけるシールドガスの成分は特に限定されないが、例えばシールドガスにおける酸化性ガスの割合を１０％以下としてもよい。酸化性ガスとは、第１の鋼板１１及び第２の鋼板１２に含まれるスラグ生成元素、例えばＳｉを酸化させる効果を有するガスである。例えば、酸化性ガスとはＣＯ_２、及びＯ_２等である。酸化性ガスがシールドガスに占める体積率を１０％以下にすることにより、溶接ビード１３に付着するスラグの面積率を低減する効果が得られる。酸化性ガスがシールドガスに占める体積率を９％以下、８％以下、５％以下、又は３％以下としてもよい。

また、第１の鋼板１１及び第２の鋼板１２には、例えば、上述した本実施形態に係る溶接継手１における第１の鋼板１１及び第２の鋼板１２の好適な形態を適用することができる。また、第１の鋼板１１及び第２の鋼板１２の位置関係についても、上述した本実施形態に係る溶接継手１における好適な形態を適用することができる。即ち、第１の鋼板１１と第２の鋼板１２とがなす角度は、０°以上１８０°以下の任意の値とすることができる。第１の鋼板１１と第２の鋼板１２とを重ね合わせて、溶接継手１を重ね隅肉溶接継手としてもよい。また、第１の鋼板１１と第２の鋼板１２とがなす角度を８０°～１００°として、溶接継手１をＴ継手としてもよい。

（自動車部品、及び建材部品）
次に、本発明の別の態様に係る自動車部品、及び建材部品について説明する。本実施形態に係る自動車部品、及び建材部品は、本実施形態に係る溶接継手１を有する。自動車部品及び建材部品のいずれも、主に屋外で用いられるので、高い耐食性が求められる。本実施形態に係る自動車部品及び建材部品は、塗装後耐食性が高い溶接継手１を有するので、長期間にわたって性能を維持することができる。例えば、本実施形態に係る自動車部品においては、腐食による減肉が抑制されている。そのため、自動車部品を構成する鋼板の厚さを低減して、自動車部品の軽量化を達成することができる。

もっとも、本実施形態に係る溶接継手１の用途は特に限定されない。自動車部品及び建材部品以外の幅広い分野の機械部品の接合部に、本実施形態に係る溶接継手１を適用することができる。

実施例により本発明の一態様の効果を更に具体的に説明する。ただし、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例に過ぎない。本発明は、この一条件例に限定されない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限り、種々の条件を採用し得る。

第１の鋼板及び第２の鋼板に、アーク溶接及び電着塗装をして、塗膜を有する種々の重ね隅肉溶接継手又はＴ隅肉溶接継手を製造した。第１の鋼板の化学成分は、Ｃ：０．７質量％、Ｓｉ：０．１５質量％、Ｍｎ：０．１８質量％、Ｐ：０．００９質量％、Ｓ：０．００３３質量％、Ｔｉ：０．１１質量％、及びＡｌ：０．１５質量％を含有した。第２の鋼板の化学成分は表１に示される通りであった。第１の鋼板及び第２の鋼板のいずれの化学成分においても、残部は鉄及び不純物であった。電着塗装は、母材部で２０μｍになるよう実施した。これらの溶接継手の溶け込み深さ、及びスケール成分を測定して、表２に記載した。

また、これらの溶接継手の第１面の塗装不良面積率を測定した。塗装不良面積率は、電着塗装された溶接ビードを写真撮影し、その写真を画像解析し、溶接ビードの投影面積及び電着塗装不良部の投影面積を特定することにより、測定した。塗装不良面積率が７％以下である溶接継手を、電着塗装不良が抑制された溶接継手だと判断した。

さらに、これらの溶接継手の第２の鋼板の第２面側のＨＡＺ上の領域に対して塗膜剥離試験を実施して、剥離した塗膜の面積率を表２に記載した。
なお、表２に記載の「塗膜剥離面積率Ａ」は、塗膜剥離部の面積を、塗膜剥離試験において用いた粘着テープの面積で割った値である。粘着テープは、長さ１５０ｍｍ及び幅２４ｍｍの矩形形状であった。従って、粘着テープの面積は３６００ｍｍ^２であった。「塗膜剥離面積率Ｂ」は、塗膜剥離部の面積を、粘着テープにおける盛り上がり部の面積で割った値である。粘着テープにおける盛り上がり部は、長さ１２０ｍｍ及び幅２０ｍｍの四辺形形状であった。粘着テープにおける盛り上がり部の面積は２４００ｍｍ^２であった。なお、本実施形態に係る溶接継手において規定される塗膜剥離面積率は、塗膜剥離面積率Ｂ、即ち塗膜剥離部の面積を粘着テープにおける盛り上がり部の面積で割った値である。表２に記載の塗膜剥離面積率Ａは、参考値である。
また、溶接部の裏面にあたる第２の鋼板の第２面においては、通常、塗装不良は問題とならない。従って、第２面における塗装不良率の評価は省略した。

表１において、発明範囲外の値には下線を付した。第２の鋼板の化学成分の単位は質量％であり、残部は鉄及び不純物であった。第２の鋼板に添加されていない元素については、含有量の欄を空白とした。表１の「式１」列には、式１の左辺の値を記載した。表１の「表面粗さ」列には、溶接前に測定された、第２の鋼板の第２面のうちＨＡＺが形成される箇所のＳｚ－Ｓａを記載した。

表２において、発明範囲外の値、及び上述の合否基準に満たない値には下線を付した。スケールの化学成分の単位は原子％であった。表２の「Ｄ／ｔ２」列には、第２の鋼板の板厚ｔ２に対する溶接ビードの溶け込み深さＤの割合を、単位％で記載した。

溶接の際には、溶接部の裏面に当接される箇所が中空構造とされた治具を使用した。これにより、溶接部の裏面から治具への抜熱を抑制した。溶接ワイヤは、ＹＧＷ１１をベースに試作した低Ｓｉ溶接ワイヤとした。ワイヤ径は１．２ｍｍとした。その他の溶接条件は表３に示す通りとした。

比較例Ｂ１では、第２の鋼板のＰ含有量が過剰であり、さらに式１の規定が満たされなかった。このため、比較例Ｂ１の溶接継手においては著しいブリスター現象が発生し、第２面の塗膜密着性が不十分となった。

比較例Ｂ２では、第２の鋼板のＡｌ含有量が不足しており、さらに式１の規定が満たされなかった。このため、比較例Ｂ２の溶接継手においてはスケールのＡｌ含有量が不足し、さらに第２面の塗膜密着性が不十分となった。

比較例Ｂ３では、第２の鋼板のＴｉ含有量が不足しており、さらに式１の規定が満たされなかった。このため、比較例Ｂ３の溶接継手においてはスケールのＴｉ含有量が不足し、さらに第１面の塗装性及び第２面の塗膜密着性が不十分となった。

比較例Ｂ４では、式１の規定が満たされなかった。このため、比較例Ｂ４の溶接継手においては著しいブリスター現象が発生し、第２面の塗膜密着性が不十分となった。

比較例Ｂ５では、第２の鋼板のＡｌ含有量が過剰であった。このため、比較例Ｂ５の溶接継手においてはスケールのＡｌ含有量が過剰となり、さらに第２面の塗膜密着性が不十分となった。

比較例Ｂ６では、第２の鋼板のＴｉ含有量が過剰であり、さらに式１の規定が満たされなかった。このため、比較例Ｂ６の溶接継手においてはスケールのＴｉ含有量が過剰となり、さらに第２面の塗膜密着性が不十分となった。

比較例Ｂ７では、第２の鋼板のＣ含有量が過剰であり、さらに式１の規定が満たされなかった。このため、比較例Ｂ７の溶接継手においては著しいブリスター現象が発生し、第２面の塗膜密着性が不十分となった。

比較例Ｂ８では、第２の鋼板の化学成分は適正であり、式１も満たされていたが、入熱量が不足しており、溶け込み深さが不十分となった。このため、比較例Ｂ８の溶接継手においては第２面の塗膜密着性が不十分となった。

比較例Ｂ９では、入熱量が過剰となっており、溶け込み深さが過剰となった。このため、比較例Ｂ９の溶接継手においては裏抜けが発生し、さらに第１面の塗装性も損なわれた。

比較例Ｂ１０では、第２の鋼板の化学成分は適正であり、式１も満たされていたが、溶接前の第２の鋼板の第２面の表面粗さが過剰であった。このため、比較例Ｂ１０の溶接継手においては第２面の塗膜密着性が不十分となった。
比較例Ｂ１１では、第２の鋼板の化学成分は適正であり、式１も満たされていたが、溶接前の第２の鋼板の第２面の表面粗さが小さすぎた。このため、比較例Ｂ１１の溶接継手においては第２面の塗膜密着性が不十分となった。

一方、溶接前の段階での第２の鋼板の表面粗さ、並びに溶接後の段階での第２の鋼板の化学成分、スケールの化学成分、及び溶け込み深さが適切であった発明例においては、塗膜剥離面積率が１５％以下であった。そのため、発明例は、高い塗装後耐食性を有する。

１ 溶接継手
１１ 第１の鋼板
１１１ 端部
１２ 第２の鋼板
１２１ 第１面
１２２ 第２面
１３ 溶接ビード
１４ ＨＡＺ
１５ 塗膜
１５１ 盛り上がり部
１６ スケール
Ｄ 溶け込み深さ
ｔ２ 第２の鋼板の板厚
Ｔ 粘着テープ

Claims (6)

1. 第１の鋼板と、
   第２の鋼板と、
   前記第１の鋼板の端部及び前記第２の鋼板の第１面を接合する溶接ビードと、
   前記溶接ビードの周囲に形成されるＨＡＺと、
   前記第１の鋼板、前記第２の鋼板、及び前記溶接ビードそれぞれの表面に設けられた塗膜と、
   前記第２の鋼板の前記第１面に対する裏面である第２面側において、前記ＨＡＺに接し、且つ前記ＨＡＺと前記塗膜との間にあるスケールと、
   を備え、
   前記第２の鋼板の化学成分が、単位質量％で、
   Ｃ：０．０３～０．２０％、
   Ｓｉ：０．０２～０．３０％、
   Ｐ：０．０８０％以下、
   Ｔｉ：０．０５～０．２０％、及び
   Ａｌ：０．０５～０．４０％、を含み、
   前記第２の鋼板の前記化学成分が式１を満たし、
   Ｔｉ＋１．２×Ａｌ－１．２×Ｃ－７×Ｐ＞０ （式１）
   式１に含まれる元素記号は、前記第２の鋼板における、当該元素記号に対応する元素の単位質量％での含有量であり、
   前記溶接ビードの溶け込み深さが、前記第２の鋼板の板厚に対して５０％以上９０％以下であり、
   前記スケールが、単位原子％で、Ｔｉ：２．００～６０．００％及びＡｌ：２．００～３０．００％を含有し、
   前記第２の鋼板の前記第２面側の前記ＨＡＺ上の領域において、ＪＩＳ Ｈ ８５０４：１９９９に準拠した塗膜剥離試験によって剥離する前記塗膜の面積割合が１５％以下である
   溶接継手。
2. 重ね継手、又はＴ継手であることを特徴とする請求項１に記載の溶接継手。
3. 第１の鋼板の端部及び第２の鋼板の第１面をアーク溶接して、前記第１の鋼板の前記端部及び前記第２の鋼板の前記第１面を接合する溶接ビードを形成する工程と、
   前記第１の鋼板、前記第２の鋼板、及び前記溶接ビードに塗装して、それぞれの表面に塗膜を設ける工程と、
   を備える溶接継手の製造方法であって、
   前記溶接ビードを形成する工程において、
   前記溶接ビードの周囲にＨＡＺが形成され、
   前記ＨＡＺが前記第２の鋼板の第２面側から露出し、
   露出した前記ＨＡＺの表面にスケールが形成され、
   前記塗膜を設ける工程において、
   前記第２の鋼板の前記第２面側の前記ＨＡＺ及び前記スケール上に前記塗膜が設けられ、
   前記第２の鋼板を、その化学成分が、単位質量％で、
   Ｃ：０．０３～０．２０％、
   Ｓｉ：０．０２～０．３０％、
   Ｐ：０．０８０％以下、
   Ｔｉ：０．０５～０．２０％、及び
   Ａｌ：０．０５～０．４０％、を含み、
   前記第２の鋼板を、その前記化学成分が式１を満たすものとし、
   Ｔｉ＋１．２×Ａｌ－１．２×Ｃ－７×Ｐ＞０ （式１）
   式１に含まれる元素記号は、前記第２の鋼板における、当該元素記号に対応する元素の単位質量％での含有量であり、
   前記溶接ビードの溶け込み深さを、前記第２の鋼板の板厚に対して５０％以上９０％以下とし、
   前記スケールを、単位原子％で、Ｔｉ：２．００～６０．００％及びＡｌ：２．００～３０．００％を含有するものとし、
   前記アーク溶接の前に、前記第２の鋼板の前記第２面における、前記ＨＡＺが前記アーク溶接によって形成される領域の、ＩＳＯ ２５１７８：２０２１に規定される算術平均高さＳａ及び最大高さＳｚを、式２を満たす範囲内とし、これにより、前記第２の鋼板の前記第２面側の前記ＨＡＺ上の領域において、ＪＩＳ Ｈ ８５０４：１９９９に準拠した塗膜剥離試験によって剥離する前記塗膜の面積割合を１５％以下とする
   ２０μｍ＜Ｓｚ－Ｓａ＜１００μｍ （式２）
   溶接継手の製造方法。
4. 前記溶接継手を重ね継手、又はＴ継手とすることを特徴とする請求項３に記載の溶接継手の製造方法。
5. 請求項１又は２に記載の溶接継手を備える自動車部品。
6. 請求項１又は２に記載の溶接継手を備える建材部品。