JP7810884B2 - Welded joints - Google Patents
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Description
本発明は、溶接継手に関する。 The present invention relates to a welded joint.
自動車の足回り部材をはじめとする自動車部材や各種の建材部材は、複数の鋼材を溶接した溶接継手を用いて製造されることが多い。これら自動車部材及び建材部材は、様々な環境に曝露された上で使用されることから、製造された溶接継手は、優れた耐食性を有していることが望まれる。そこで、かかる溶接継手の素材として、合金化溶融亜鉛めっき鋼板等をはじめとする各種の亜鉛系めっき鋼板が用いられている。 Automotive components, including automobile undercarriage components, and various building materials are often manufactured using welded joints made by welding multiple steel materials together. Because these automotive and building materials are used while exposed to a variety of environments, the welded joints produced are expected to have excellent corrosion resistance. Therefore, various types of zinc-based plated steel sheets, including galvannealed steel sheets, are used as materials for such welded joints.
ここで、亜鉛めっき鋼板を溶接して溶接継手を製造する場合に特有な問題として、JIS Z3001(2018)で規定される「止端」の近傍における、溶接時のめっき中のZn蒸発の結果形成されるブローホールに起因する、耐食性の低下がある。 A particular problem that arises when manufacturing welded joints by welding galvanized steel sheets is a decrease in corrosion resistance due to blowholes formed near the "toe" defined in JIS Z3001 (2018) as a result of Zn evaporation from the plating during welding.
上記のようなブローホール形成の問題を解決するために、従来、様々な提案がなされている。例えば以下の特許文献1では、鋼板と、鋼板の表面に配され、Zn-Al-Mg合金層を含むめっき層と、を有し、Zn-Al-Mg合金層の断面において、MnZn2相の面積分率が45~75%、MgZn2相及びAl相の合計の面積分率が70%以上、かつ、Zn-Al-MgZn2三元共晶組織の面積分率が0~5%であり、めっき層が所定の化学組成を有するめっき鋼材が提案されている。 Various proposals have been made to solve the problem of blowhole formation as described above. For example, Patent Document 1 below proposes a plated steel material that includes a steel sheet and a coating layer that is disposed on the surface of the steel sheet and includes a Zn—Al—Mg alloy layer, in which, in a cross section of the Zn—Al—Mg alloy layer, the area fraction of the MnZn 2 phase is 45 to 75%, the total area fraction of the MgZn 2 phase and the Al phase is 70% or more, and the area fraction of the Zn—Al—MgZn 2 ternary eutectic structure is 0 to 5%, and the coating layer has a predetermined chemical composition.
ここで、上記特許文献1で提案されているめっき鋼材を用いることで、ブローホール形成の問題を解決することは可能である。しかしながら、本発明者らが鋭意検討した結果、上記特許文献1で提案されている技術には、未だ改良の余地があり、止端の近傍以外の部分、例えば、溶接継手において溶接ビード部が存在する側とは逆側の面を裏面としたときに、かかる裏面に存在する熱影響部の耐食性に関して、更なる改善が期待できることを知見した。 Here, it is possible to solve the problem of blowhole formation by using the plated steel material proposed in Patent Document 1. However, after extensive research, the inventors have discovered that there is still room for improvement in the technology proposed in Patent Document 1, and that when areas other than the vicinity of the toe are used as the back surface, for example, the surface opposite the weld bead in a welded joint, further improvements can be expected in the corrosion resistance of the heat-affected zone on the back surface.
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、溶接継手の裏面に存在する熱影響部の耐食性をより向上させることが可能な、溶接継手を提供することにある。 The present invention was made in consideration of the above problems, and its object is to provide a welded joint that can further improve the corrosion resistance of the heat-affected zone on the back surface of the welded joint.
上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、溶接に伴う溶接継手裏面の熱影響部の耐食性の低下は、溶接時にめっき中のZnが蒸発したり酸化したりすることによってめっき成分が残存しない結果、裏面の熱影響部の表面にFeスケールが形成されてしまうことが原因であることに想到した。そのため、裏面の熱影響部の表面へのFeスケールの形成を抑制することができれば、裏面の熱影響部の耐食性をより向上させることが可能である旨を知見した。 As a result of extensive research conducted by the inventors to solve the above problems, they discovered that the decrease in corrosion resistance of the heat-affected zone on the backside of a welded joint due to welding is caused by the Zn in the plating evaporating or oxidizing during welding, resulting in no plating components remaining, and as a result, iron scale forms on the surface of the heat-affected zone on the backside. Therefore, they discovered that if the formation of iron scale on the surface of the heat-affected zone on the backside could be suppressed, it would be possible to further improve the corrosion resistance of the heat-affected zone on the backside.
かかる知見に基づき、本発明者らが更なる検討を行い、素材としてのめっき鋼板の改良を検討することで、アーク溶接後であってもめっき成分を残存させることができ、裏面の熱影響部の耐食性をより向上させることが可能となることを見出した。
かかる知見に基づき完成された本発明の要旨は、以下の通りである。
Based on this finding, the present inventors conducted further studies and found that by studying improvements to the plated steel sheet used as a raw material, it is possible to allow the plating components to remain even after arc welding, thereby further improving the corrosion resistance of the heat-affected zone on the back surface.
The gist of the present invention, which was completed based on these findings, is as follows.
(1)第1鋼板と第2鋼板とが、アーク溶接により溶接された溶接継手であって、前記第1鋼板及び前記第2鋼板と、前記アーク溶接により形成される溶接ビード部と、前記溶接ビード部の周囲に位置する熱影響部と、を有しており、前記第1鋼板及び前記第2鋼板において、前記溶接による熱影響が無い部位を非熱影響部としたときに、前記第1鋼板又は前記第2鋼板の少なくとも何れかは、前記非熱影響部において、地鉄の表面の少なくとも一部に位置するめっき層と、当該めっき層上に位置する酸化物層と、を有しており、前記めっき層は、質量%で、Al:1.00~80.00%、Mg:1.00~20.00%、Fe:0.01~15.00%、Si:0~10.00%、Ca:0~4.00%を含有し、更に、選択的に、Sb:0~0.50%、Pb:0~0.50%、Cu:0~1.00%、Sn:0~1.00%、In:0~1.00%、Bi:0~1.00%、Ti:0~1.00%、Cr:0~1.00%、Nb:0~1.00%、Zr:0~1.00%、Ni:0~1.00%、Mn:0~1.00%、V:0~1.00%、Mo:0~1.00%、Ag:0~1.00%、Li:0~1.00%、La:0~0.50%、Ce:0~0.50%、B:0~0.50%、Y:0~0.50%、Sr:0~0.50%を合計で0~5.00%含有し、残部は、5.00質量%以上のZnと不純物からなり、溶接継手において前記溶接ビード部が存在しない側の面を裏面としたときに、前記裏面における前記熱影響部上に位置するFeスケールの厚みは、0~5.0μmである、溶接継手。
(2)前記Feスケールの厚みは、0~1.0μmである、(1)に記載の溶接継手。
(3)前記酸化物層の最表面から深さ5nmの位置を、X線光電子分光法(XPS)にて観察したときに、Al-O結合、Mg-O結合、及び、Zn-O結合にそれぞれ帰属するピークの強度から算出される強度比([Al-O]+[Mg-O])/[Zn-O]の値は、5.0以上である、(1)又は(2)に記載の溶接継手。
(4)前記強度比([Al-O]+[Mg-O])/[Zn-O]の値は、10.0以上である、(3)に記載の溶接継手。
(5)前記めっき層は、Al:18.00~60.00質量%、Mg:5.00~15.00質量%を少なくとも含有する、(1)~(4)の何れか1つに記載の溶接継手。
(6)前記めっき層は、Al:35.00~60.00質量%、Mg:7.00~15.00質量%を少なくとも含有しており、かつ、前記めっき層中に、Mg32(Al,Zn)49相が存在しており、前記Mg32(Al,Zn)49相におけるMg含有量[Mg]、Zn含有量[Zn]、及び、Al含有量[Al](各単位:原子%)は、0.50≦[Mg]/([Zn]+[Al])≦0.83の関係を満足する、(1)~(5)の何れか1項に記載の溶接継手。
(1) A welded joint formed by arc welding between a first steel plate and a second steel plate, the weld joint comprising the first steel plate and the second steel plate, a weld bead formed by the arc welding, and a heat-affected zone located around the weld bead, wherein when a portion of the first steel plate and the second steel plate that is not thermally affected by the welding is defined as a non-heat-affected zone, at least one of the first steel plate or the second steel plate has a plating layer located on at least a part of a surface of a base steel, and an oxide layer located on the plating layer, in the non-heat-affected zone, the plating layer contains, in mass %, Al: 1.00 to 80.00%, Mg: 1.00 to 20.00%, Fe: 0.01 to 15.00%, Si: 0 to 10.00%, Ca: 0 to 4.00%, and optionally Sb: 0 to 0.50%. %, Pb: 0-0.50%, Cu: 0-1.00%, Sn: 0-1.00%, In: 0-1.00%, Bi: 0-1.00%, Ti: 0-1.00%, Cr: 0-1.00%, Nb: 0-1 .00%, Zr: 0-1.00%, Ni: 0-1.00%, Mn: 0-1.00%, V: 0-1.00%, Mo: 0-1.00%, Ag: 0-1.00%, Li: 0-1.00%, La: 0 a welded joint comprising 0 to 5.00% of Fe: 0 to 0.50%, Ce: 0 to 0.50%, B: 0 to 0.50%, Y: 0 to 0.50%, and Sr: 0 to 0.50%, with a total content of 0 to 5.00%, and the balance consisting of 5.00 mass% or more of Zn and impurities, wherein when the surface of the welded joint on which the weld bead portion does not exist is defined as the back surface, the thickness of Fe scale located on the heat-affected zone on the back surface is 0 to 5.0 μm.
(2) The welded joint according to (1), wherein the thickness of the Fe scale is 0 to 1.0 μm.
(3) The welded joint according to (1) or (2), wherein, when a position at a depth of 5 nm from the outermost surface of the oxide layer is observed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), the intensity ratio ([Al—O]+[Mg—O])/[Zn—O] calculated from the intensities of peaks respectively assigned to Al—O bonds, Mg—O bonds, and Zn—O bonds is 5.0 or more.
(4) The welded joint according to (3), wherein the strength ratio ([Al—O]+[Mg—O])/[Zn—O] is 10.0 or more.
(5) The welded joint according to any one of (1) to (4), wherein the plating layer contains at least 18.00 to 60.00 mass% of Al and 5.00 to 15.00 mass% of Mg.
(6) The welded joint according to any one of (1) to (5), wherein the plating layer contains at least 35.00 to 60.00 mass% of Al and 7.00 to 15.00 mass% of Mg, wherein a Mg32(Al,Zn)49 phase is present in the plating layer, and the Mg content [Mg], Zn content [Zn], and Al content [Al] (each unit: atomic %) in the Mg32(Al,Zn)49 phase satisfy the relationship 0.50≦[Mg]/([Zn]+[Al])≦0.83.
以上説明したように本発明によれば、溶接継手の裏面に存在する熱影響部の耐食性をより向上させることが可能である。 As explained above, the present invention makes it possible to further improve the corrosion resistance of the heat-affected zone on the back surface of the welded joint.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Note that in this specification and drawings, components having substantially the same functional configuration will be designated by the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted.
(溶接継手について)
まず、図1Aを参照しながら、本発明の実施形態に係る溶接継手の全体的な構成について説明する。図1Aは、本実施形態に係る溶接継手の構造の一例を模式的に示した説明図である。
(Regarding welded joints)
First, the overall configuration of a welded joint according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 1A. Fig. 1A is an explanatory diagram that schematically shows an example of the structure of a welded joint according to this embodiment.
なお、以下では、便宜的に、図1Aに示したような座標系を用いて、適宜説明を行うものとする。図1Aでは、2つの鋼板をアーク溶接により溶接した溶接継手を例に挙げて図示を行っている。 For convenience, the following explanation will be given using the coordinate system shown in Figure 1A. Figure 1A illustrates an example of a welded joint formed by arc welding two steel plates.
図1Aは、第1鋼板と、第2鋼板と、をアーク溶接により重ね隅肉溶接することで得られた溶接継手の全体的な構成を、模式的に示したものであり、溶接ビード部の延伸方向に対して垂直な溶接継手の断面を示している。図1Aに模式的に示したように、本実施形態に係る溶接継手1は、第1鋼板10と、第2鋼板20と、溶接ビード部30と、熱影響部40と、を有している。 Figure 1A is a schematic diagram showing the overall structure of a welded joint obtained by lap fillet welding a first steel plate and a second steel plate by arc welding, showing a cross section of the welded joint perpendicular to the extension direction of the weld bead. As shown schematically in Figure 1A, the welded joint 1 according to this embodiment has a first steel plate 10, a second steel plate 20, a weld bead 30, and a heat-affected zone 40.
ここで、溶接継手1を構成する第1鋼板10及び第2鋼板20の少なくとも一方の素材として、各種のめっき鋼板を用いることが好ましく、溶接継手1を構成する第1鋼板10及び第2鋼板20の双方の素材として、以下で詳述するようなめっき層を有するめっき鋼板を用いることが、より好ましい。 Here, it is preferable to use various types of plated steel sheets as the material for at least one of the first steel sheet 10 and the second steel sheet 20 that constitute the welded joint 1, and it is more preferable to use plated steel sheets having a plating layer as described in detail below as the material for both the first steel sheet 10 and the second steel sheet 20 that constitute the welded joint 1.
また、溶接ビード部30は、アーク溶接によって形成される部位であり、溶接の際に必要に応じて用いられる溶接ワイヤーと、第1鋼板10及び第2鋼板20との間で、構成元素の相互拡散が生じる。溶接ビード部30は、かかる拡散元素が酸化されることで形成される。従って、図1Aでは、溶接ビード部30と、第1鋼板10又は第2鋼板20と、の接合界面は、図示の便宜上、滑らかな曲線や直線として示されているが、実際の接合界面は複雑な曲面となっている。また、かかる溶接ビード部30は、図中のY軸方向に沿って延伸しており、かかる溶接ビード部30によって、第1鋼板10と第2鋼板20とが接合されている。 The weld bead 30 is a region formed by arc welding, and interdiffusion of constituent elements occurs between the welding wire, which is used as needed during welding, and the first steel plate 10 and second steel plate 20. The weld bead 30 is formed by the oxidation of these diffusing elements. Therefore, in FIG. 1A, the joint interface between the weld bead 30 and the first steel plate 10 or the second steel plate 20 is shown as a smooth curve or line for convenience of illustration, but the actual joint interface is a complex curved surface. The weld bead 30 extends along the Y-axis direction in the figure, and the first steel plate 10 and the second steel plate 20 are joined by the weld bead 30.
なお、かかる溶接ビード部30を構成する成分は、用いられる溶接ワイヤーの種別や、素材としての第1鋼板10、第2鋼板20の化学組成等に応じて変化するため、全ての可能性を網羅するような成分を一義的に定めることは困難である。しかしながら、かかる溶接ビード部30は、素材としてのめっき鋼板を構成する各種元素のうち、酸化されやすい元素の酸化物を主成分とすることが一般的である。このような酸化されやすい元素としては、例えば、AlやMg等を挙げることができる。 The components of the weld bead portion 30 vary depending on the type of welding wire used and the chemical compositions of the first steel sheet 10 and second steel sheet 20 used as raw materials, making it difficult to uniquely define components that cover all possibilities. However, the weld bead portion 30 generally contains, as its main component, an oxide of an easily oxidized element from among the various elements that make up the plated steel sheet used as raw material. Examples of such easily oxidized elements include Al and Mg.
また、着目する溶接継手1における溶接ビード部30に該当する部位を特定する場合には、例えば以下のようにして測定を実施すればよい。すなわち、溶接ビード部30を有する試料を用意し、溶接方向(図1AにおけるY軸方向)と直行する面(図1AにおけX-Z平面)で当該試料を切断し、溶接ビード部30の断面(図1AにおけるX-Z断面)を観察できるよう当該試料を樹脂埋め込み研磨する。研磨した後、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて溶接ビード部30の断面を観察し、SEM-EDSを用いて各種元素(Zn、Al、Mg、Fe、Cr、Ni、Ti等)の元素分布像を得ることで、溶接ビード部上に存在するスラグ層の特定が可能である。このように特定されたスラグ層の部位よりも鋼板側に位置する部位が、溶接ビード部となる。 Furthermore, to identify the portion of the welded joint 1 of interest that corresponds to the weld bead 30, measurements can be performed, for example, as follows. That is, a sample having the weld bead 30 is prepared, cut along a plane (X-Z plane in FIG. 1A) perpendicular to the welding direction (Y-axis direction in FIG. 1A), and then embedded in resin and polished so that the cross section of the weld bead 30 (X-Z cross section in FIG. 1A) can be observed. After polishing, the cross section of the weld bead 30 is observed using a scanning electron microscope (SEM). SEM-EDS is used to obtain element distribution images of various elements (Zn, Al, Mg, Fe, Cr, Ni, Ti, etc.), which allows the slag layer present on the weld bead to be identified. The portion located closer to the steel plate than the slag layer identified in this way is the weld bead.
なお、溶接時に生成する酸化物は、スケールとスラグの2種類に大別される。スケールは、酸素を除外したときの質量%で、50%以上のFeを含有し、残部が、酸化されやすい元素及び不純物からなるものである。また、スラグは、酸素を除外したときの質量%で、酸化されやすい元素を50%以上含有し、残部が、50質量%未満のFeと不純物からなるものである。ここで、「酸化されやすい元素」とは、エリンガム図においてFeよりも酸化し易いとされている金属元素であり、かつ、めっき層に添加され得る金属元素である。かかる酸化されやすい金属元素の具体例として、Ca、In、Bi、Cr、Zr、Li、La、Ce、Sr、Y、Si、Mn、Al、Tiが挙げられる。 Oxides produced during welding are broadly divided into two types: scale and slag. Scale, excluding oxygen, contains 50% or more Fe by mass, with the remainder consisting of easily oxidized elements and impurities. Slag, excluding oxygen, contains 50% or more easily oxidized elements by mass, with the remainder consisting of less than 50% Fe and impurities. Here, "easily oxidized elements" are metal elements that are more easily oxidized than Fe on the Ellingham diagram and that can be added to the plating layer. Specific examples of such easily oxidized metal elements include Ca, In, Bi, Cr, Zr, Li, La, Ce, Sr, Y, Si, Mn, Al, and Ti.
ここで、JIS Z3001(2018)において、母材の表面と溶接ビードの表面とが交わる点は、「止端」と規定されている。図1Aに示したような溶接継手1においては、溶接ビード部30の表面と、第1鋼板10又は第2鋼板20の表面と、が交わる点が、かかる「止端」に対応している。本実施形態に係る溶接継手1は、かかる止端Tの近傍部における耐食性に着目したものとなっている。 In JIS Z3001 (2018), the point where the surface of the base material and the surface of the weld bead intersect is defined as the "toe." In the weld joint 1 shown in Figure 1A, the point where the surface of the weld bead portion 30 intersects with the surface of the first steel plate 10 or the second steel plate 20 corresponds to this "toe." The weld joint 1 according to this embodiment focuses on corrosion resistance in the vicinity of this toe T.
かかる「止端T」は、図1Aのような重ね隅肉溶接継手においてのみ規定されるわけではなく、図1Bに示したような突き合わせ溶接継手や、図1Cに示したようなT字溶接継手等においても、同様に規定される。 This "toe T" is not only defined in lap fillet weld joints such as those shown in Figure 1A, but is also defined in the same way in butt weld joints such as those shown in Figure 1B and T-shaped weld joints such as those shown in Figure 1C.
また、アーク溶接による入熱は、通常、溶接継手1のある一方の側から行われることが一般的であり、アーク溶接の入熱側には、母材となる鋼板の表面に溶接ビード部30が露出し、アーク溶接による入熱が伝播していく方向ほど、溶接ビード部30の大きさは狭まっていく。そのため、表面に露出している溶接ビード部30の有無や、溶接ビード部30の広がり(例えば、図1Bに例示したような断面に着目したときの広がり)に着目することで、アーク溶接時の入熱方向を特定することができる。 In addition, heat input during arc welding is typically applied from one side of the weld joint 1, and the weld bead 30 is exposed on the surface of the base steel plate on the heat input side of the arc welding, with the size of the weld bead 30 narrowing in the direction in which the heat input from the arc welding propagates. Therefore, the heat input direction during arc welding can be identified by noting whether or not there is a weld bead 30 exposed on the surface and the extent of the weld bead 30 (for example, the extent when focusing on a cross section such as that shown in Figure 1B).
また、本実施形態において、図1Aに示した重ね隅肉溶接継手や、図1Cに示したT字溶接継手のように、2つの鋼板の少なくとも一部が重なり合うような継手では、上記のようなアーク溶接の入熱側に位置している鋼板を第1鋼板10とし、アーク溶接による入熱が伝播していく方向側に位置している鋼板を第2鋼板20とする。 Furthermore, in this embodiment, in joints in which two steel plates at least partially overlap, such as the lap fillet weld joint shown in Figure 1A or the T-weld joint shown in Figure 1C, the steel plate located on the heat input side of the arc welding as described above is referred to as the first steel plate 10, and the steel plate located on the side in which the heat input from the arc welding propagates is referred to as the second steel plate 20.
図1A~図1Cに模式的にしめしたように、溶接ビード部30の周囲には、熱影響部40が形成される。この熱影響部40は、アーク溶接による第1鋼板10及び第2鋼板20への入熱の結果、第1鋼板10及び第2鋼板の金属組織が変質することで生じる。かかる熱影響部40の大きさは、アーク溶接の際の入熱量に依存し、入熱量が多くなるほど、熱影響部40の大きさも大きくなることが一般的である。また、第1鋼板10及び第2鋼板20の金属組織が変質することにより、第1鋼板10や第2鋼板20の変質しなかった部位とは、目視したときの様子(見た目)が相違するようになるため、熱影響部40に対応する部位を容易に見分けることができる。 As shown schematically in Figures 1A to 1C, a heat-affected zone 40 is formed around the weld bead portion 30. This heat-affected zone 40 is formed when the metal structure of the first steel plate 10 and the second steel plate 20 is altered as a result of heat input to the first steel plate 10 and the second steel plate 20 by arc welding. The size of the heat-affected zone 40 depends on the amount of heat input during arc welding, and generally, the greater the amount of heat input, the larger the size of the heat-affected zone 40. Furthermore, due to the alteration of the metal structure of the first steel plate 10 and the second steel plate 20, the appearance (appearance) of the altered metal structure differs visually from the unaltered portions of the first steel plate 10 and the second steel plate 20, making it easy to identify the portion corresponding to the heat-affected zone 40.
<非熱影響部について>
続いて、図2を参照しながら、本実施形態に係る溶接継手1のうち、溶接による熱影響が無い部位の構成について、詳細に説明する。図2は、溶接ビード部30の延伸方向に対して垂直な溶接継手1の断面を模式的に示す図である。
<Non-heat-affected zone>
Next, the configuration of a portion of the welded joint 1 according to this embodiment that is not affected by heat due to welding will be described in detail with reference to Fig. 2. Fig. 2 is a diagram schematically showing a cross section of the welded joint 1 perpendicular to the extension direction of the weld bead portion 30.
以下の説明において、溶接継手1のうち溶接による熱影響が無い部位(換言すれば、溶接ビード部30及び熱影響部40ではない部位)を、「非熱影響部」と称することとする。図2に示したような溶接継手1では、例えば図中の破線で囲ったような、止端Tの近傍から十分に離隔した領域R1が、かかる非熱影響部に対応する。このような非熱影響部の位置は、例えば、図2に示したような止端Tから、溶接ビード部30の延伸方向(図2におけるY軸方向)に対して直交し、かつ止端Tから離隔する方向(図2におけるX軸方向)に、例えば10mm以上離隔した領域と考えることができる。 In the following description, the portion of the welded joint 1 that is not thermally affected by welding (in other words, the portion that is not the weld bead 30 or the heat-affected zone 40) will be referred to as the "non-heat-affected zone." In the welded joint 1 shown in Figure 2, for example, the region R1, which is sufficiently separated from the vicinity of the toe T as surrounded by the dashed line in the figure, corresponds to this non-heat-affected zone. The position of this non-heat-affected zone can be considered to be, for example, a region separated from the toe T shown in Figure 2 by 10 mm or more in a direction perpendicular to the extension direction of the weld bead 30 (the Y-axis direction in Figure 2) and away from the toe T (the X-axis direction in Figure 2).
図3は、非熱影響部R1における板厚方向に平行な断面の一部を模式的に示す図である。第1鋼板10又は第2鋼板20の少なくとも何れかにおける非熱影響部R1は、図3に模式的に示したように、地鉄101と、地鉄101の表面の少なくとも一部に位置するめっき層103と、かかるめっき層103上に位置する酸化物層105と、を有している。なお、本実施形態に係る溶接継手1において、上記のようなめっき層103及び酸化物層105は、地鉄101のうち一方の表面上に存在していてもよいが、地鉄101の両方の表面上に存在していることがより好ましい。
以下、これら地鉄101、めっき層103及び酸化物層105のそれぞれについて、詳細に説明する。
Fig. 3 is a diagram schematically showing a portion of a cross section parallel to the plate thickness direction in the non-heat-affected zone R1. As schematically shown in Fig. 3, the non-heat-affected zone R1 in at least either the first steel sheet 10 or the second steel sheet 20 has a base steel 101, a plating layer 103 located on at least a portion of the surface of the base steel 101, and an oxide layer 105 located on the plating layer 103. In the welded joint 1 according to this embodiment, the plating layer 103 and the oxide layer 105 may be present on one surface of the base steel 101, but it is more preferable that they be present on both surfaces of the base steel 101.
The base steel 101, the plating layer 103, and the oxide layer 105 will be described in detail below.
≪地鉄101について≫
本実施形態に係る溶接継手1において、素材であるめっき鋼板の母材に対応する地鉄101は、特に限定されるものではない。溶接継手1に求められる機械的強度(例えば、引張強度)等に応じて、各種の鋼板が地鉄101として用いられ得る。このような鋼板として、例えば、各種のAlキルド鋼、Ti、Nb等を含有させた極低炭素鋼、極低炭素鋼にP、Si、Mn等の強化元素を更に含有させた高強度鋼等のような種々の鋼板を挙げることができる。
<About Chitetsudo 101>
In the welded joint 1 according to this embodiment, the base steel 101 corresponding to the base material of the plated steel sheet that is the raw material is not particularly limited. Various steel sheets can be used as the base steel 101 depending on the mechanical strength (e.g., tensile strength) required of the welded joint 1. Examples of such steel sheets include various steel sheets such as various types of Al-killed steel, extra-low carbon steel containing Ti, Nb, etc., and high-strength steel in which extra-low carbon steel further contains strengthening elements such as P, Si, Mn, etc.
また、地鉄101の厚みについては、特に限定されるものではなく、溶接継手1に求められる機械的強度等に応じて、適宜設定される。 Furthermore, the thickness of the base steel 101 is not particularly limited and is set appropriately depending on the mechanical strength required of the weld joint 1, etc.
≪めっき層103について≫
めっき層103は、図3に模式的に示したように、地鉄101の表面の少なくとも一部に設けられ、地鉄101の表面の全体にわたって設けられることがより好ましい。かかるめっき層103は、溶接継手1の素材であるめっき鋼板が有しているめっき層に由来している。
<Regarding plating layer 103>
3, the plating layer 103 is provided on at least a portion of the surface of the base steel 101, and more preferably over the entire surface of the base steel 101. Such plating layer 103 originates from the plating layer that is present in the plated steel sheet that is the material of the welded joint 1.
ここで、かかるめっき層103は、溶接継手1におけるアーク溶接の入熱側に位置する鋼板(第1鋼板10)の溶接ビード部30が露出している側の表面(例えば図1A等におけるZ軸正方向側の表面)、及び、アーク溶接の熱が伝播する方向側の鋼板(第2鋼板20)の熱影響部40が露出している側の表面(例えば図1A等におけるZ軸負方向側の表面)には、設けられていることが好ましい。第1鋼板10及び第2鋼板20における上記以外の表面については、以下で説明するようなめっき層103が設けられていることが好ましいが、めっき層103が設けられていなくともよい。 The plating layer 103 is preferably provided on the surface where the weld bead portion 30 of the steel plate (first steel plate 10) located on the heat input side of the arc welding in the weld joint 1 is exposed (e.g., the surface on the positive Z-axis side in Figure 1A, etc.), and on the surface where the heat-affected zone 40 of the steel plate (second steel plate 20) on the heat propagation side of the arc welding is exposed (e.g., the surface on the negative Z-axis side in Figure 1A, etc.). It is preferable that the plating layer 103 described below be provided on surfaces of the first steel plate 10 and the second steel plate 20 other than those mentioned above, but the plating layer 103 does not have to be provided.
以下では、まず、かかるめっき層103の化学組成について、詳細に説明する。 Below, we will first provide a detailed explanation of the chemical composition of the plating layer 103.
◇めっき層103の化学組成について
本実施形態に係るめっき層103の化学組成は、質量%で、Al:1.00~80.00%、Mg:1.00~20.00%、Fe:0.01~15.00%、Si:0~10.00%、Ca:0~4.00%、を含有し、残部は、5.00質量%以上のZnと不純物からなる。つまり、本実施形態に係るめっき層103の化学組成において、Al、Mg、Fe、Si、Caの含有量が上記の範囲内で、かつ、これら含有量の合計が100質量%未満であり、残部は、5.00質量%以上のZnと不純物である。
Regarding the chemical composition of plating layer 103, the chemical composition of plating layer 103 according to this embodiment contains, in mass%, 1.00 to 80.00% Al, 1.00 to 20.00% Mg, 0.01 to 15.00% Fe, 0 to 10.00% Si, and 0 to 4.00% Ca, with the balance consisting of 5.00 mass% or more Zn and impurities. In other words, in the chemical composition of plating layer 103 according to this embodiment, the contents of Al, Mg, Fe, Si, and Ca are within the above ranges and the total of these contents is less than 100 mass%, with the balance consisting of 5.00 mass% or more Zn and impurities.
以下、これら成分とその含有量について、詳細に説明する。 These ingredients and their contents are explained in detail below.
[Al:1.00~80.00質量%]
Alは、本実施形態に係るめっき層103の主相(Zn-Al-Mg系合金相)を構成するために必要な元素であり、非熱影響部の耐食性を確保するうえで、一定以上含有される。めっき層103におけるAl含有量が1.00質量%未満である場合には、上記のような非熱影響部の耐食性を担保することができない。そのため、本実施形態に係るめっき層103において、Al含有量は、1.00質量%以上である。Al含有量は、好ましくは18.00質量%以上であり、より好ましくは35.00質量%以上である。Al含有量が、上記のような範囲となることで、非熱影響部の耐食性を担保することが可能となる。
[Al: 1.00 to 80.00% by mass]
Al is an element necessary for constituting the main phase (Zn—Al—Mg alloy phase) of the plating layer 103 according to this embodiment, and is contained in a certain amount or more to ensure corrosion resistance in the non-heat-affected zone. If the Al content in the plating layer 103 is less than 1.00 mass%, the corrosion resistance of the non-heat-affected zone as described above cannot be ensured. Therefore, in the plating layer 103 according to this embodiment, the Al content is 1.00 mass% or more. The Al content is preferably 18.00 mass% or more, and more preferably 35.00 mass% or more. By ensuring the Al content within the above range, it is possible to ensure corrosion resistance in the non-heat-affected zone.
一方、めっき層103におけるAl含有量が80.00質量%超となる場合には、腐食環境に置かれた場合にカソードとして機能するAl相が過剰に増加して、地鉄の腐食が進行しやすくなるため、非熱影響部の耐食性を担保することができない。そのため、本実施形態に係るめっき層103において、Al含有量は、80.00質量%以下である。Al含有量は、好ましくは60.00質量%以下であり、より好ましくは50.00質量%以下である。 On the other hand, if the Al content in the plating layer 103 exceeds 80.00 mass%, the Al phase, which functions as a cathode when placed in a corrosive environment, will increase excessively, facilitating corrosion of the base steel, and the corrosion resistance of the non-heat-affected zone cannot be ensured. Therefore, in the plating layer 103 according to this embodiment, the Al content is 80.00 mass% or less. The Al content is preferably 60.00 mass% or less, and more preferably 50.00 mass% or less.
[Mg:1.00~20.00質量%]
Mgは、本実施形態に係るめっき層103の主相(Zn-Al-Mg系合金相)を構成するために必要な元素であり、非熱影響部の耐食性を確保するうえで、一定以上含有される。そのため、本実施形態に係るめっき層103において、Mg含有量は、1.00質量%以上である。Mg含有量は、好ましくは5.00質量%以上であり、より好ましくは7.00質量%以上である。Mg含有量が、上記のような範囲となることで、非熱影響部の耐食性を担保することが可能となる。
[Mg: 1.00 to 20.00% by mass]
Mg is an element necessary for constituting the main phase (Zn—Al—Mg alloy phase) of the plating layer 103 according to this embodiment, and is contained in a certain amount or more to ensure corrosion resistance of the non-heat-affected zone. Therefore, the Mg content in the plating layer 103 according to this embodiment is 1.00 mass% or more. The Mg content is preferably 5.00 mass% or more, and more preferably 7.00 mass% or more. By ensuring the Mg content in the above range, it is possible to ensure corrosion resistance of the non-heat-affected zone.
一方、めっき層103におけるMg含有量が20.00質量%超となる場合には、腐食環境に置かれた場合にめっき層のアノード溶解が進みやすくなるため、非熱影響部の耐食性を担保することができない。そのため、本実施形態に係るめっき層103において、Mg含有量は、20.00質量%以下である。Mg含有量は、好ましくは15.00質量%以下であり、より好ましくは13.00質量%以下である。Mg含有量が、上記のような範囲となることで、非熱影響部の耐食性を確実に担保することが可能となる。 On the other hand, if the Mg content in the plating layer 103 exceeds 20.00% by mass, anodic dissolution of the plating layer is more likely to occur when placed in a corrosive environment, making it impossible to ensure corrosion resistance in the non-heat-affected zone. Therefore, in the plating layer 103 according to this embodiment, the Mg content is 20.00% by mass or less. The Mg content is preferably 15.00% by mass or less, and more preferably 13.00% by mass or less. By keeping the Mg content within the above range, it is possible to reliably ensure corrosion resistance in the non-heat-affected zone.
[Fe:0.01~15.00質量%]
めっき層103には、母材である地鉄101から、地鉄101を構成する元素が混入することがある。特に、溶融めっき法によりめっき層103が形成される場合に、地鉄101とめっき層103との間での固液反応による元素の相互拡散によって、地鉄101を構成する元素がめっき層103へ混入し易くなる。このような元素の混入により、めっき層103中には、一定量のFeが含有され、その含有量は、0.01質量%以上となることが一般的である。上記相互拡散が促進されれば、地鉄101とめっき層103との密着性が向上する。地鉄101とめっき層103との密着性の向上という観点からは、めっき層103中のFe含有量は、0.20質量%以上であることが好ましい。
[Fe: 0.01 to 15.00% by mass]
Elements constituting the base steel 101 may be mixed into the coating layer 103 from the base steel 101, which is the base material. In particular, when the coating layer 103 is formed by hot-dip galvanizing, elements constituting the base steel 101 are more likely to be mixed into the coating layer 103 due to interdiffusion of elements caused by solid-liquid reactions between the base steel 101 and the coating layer 103. Due to this mixing of elements, a certain amount of Fe is contained in the coating layer 103, and this content is generally 0.01 mass% or more. If this interdiffusion is promoted, the adhesion between the base steel 101 and the coating layer 103 is improved. From the viewpoint of improving the adhesion between the base steel 101 and the coating layer 103, the Fe content in the coating layer 103 is preferably 0.20 mass% or more.
また、本発明の効果を損なわない範囲内で、めっき層103を製造する際に用いられるめっき浴中に意図的にFeを添加してもよい。ただし、めっき層103中のFe含有量が15.00質量%以上となる場合には、めっき浴中にFeとAlの高融点な金属間化合物が形成し、かかる高融点の金属間化合物がドロスとしてめっき層に付着して外観品位を著しく低下させるため、好ましくない。かかる観点から、めっき浴中のFe含有量が調整されることにより、めっき層103中のFe含有量は、15.00質量%以下とする。めっき層103中のFe含有量は、より好ましくは10.00質量%以下である。 Furthermore, Fe may be intentionally added to the plating bath used to produce the plating layer 103, provided that the effects of the present invention are not impaired. However, if the Fe content in the plating layer 103 is 15.00% by mass or more, high-melting-point intermetallic compounds of Fe and Al will form in the plating bath, and these high-melting-point intermetallic compounds will adhere to the plating layer as dross, significantly reducing the appearance quality, which is undesirable. From this perspective, the Fe content in the plating bath is adjusted so that the Fe content in the plating layer 103 is 15.00% by mass or less. The Fe content in the plating layer 103 is more preferably 10.00% by mass or less.
[Si:0~10.00質量%]
Siは、めっき層と地鉄の界面に形成するFe-Al系金属間化合物相の過剰な成長を抑制し、めっき層と地鉄の密着性を向上させることが可能な元素である。Fe-Al系金属間化合物相の過剰な成長を抑制するために、Siの含有量は、0.05質量%以上が好ましく、0.20質量%以上がより好ましい。一方、Siの含有量が10.00質量%を超える場合には、Mgと高融点化の金属間化合物相を過剰に形成し、Zn蒸発抑制効果を有するAl-Mg酸化膜の形成を阻害するため、溶接時のZn蒸発を抑制することが困難となる。
[Si: 0 to 10.00% by mass]
Si is an element that can suppress the excessive growth of an Fe-Al intermetallic compound phase that forms at the interface between the coating layer and the base steel, thereby improving the adhesion between the coating layer and the base steel. To suppress the excessive growth of the Fe-Al intermetallic compound phase, the Si content is preferably 0.05 mass% or more, and more preferably 0.20 mass% or more. On the other hand, if the Si content exceeds 10.00 mass%, an intermetallic compound phase with Mg that increases the melting point is excessively formed, inhibiting the formation of an Al-Mg oxide film that has the effect of suppressing Zn evaporation, making it difficult to suppress Zn evaporation during welding.
一方、めっき層103を製造するためのめっき浴中のSi含有量が多すぎる場合、めっき浴の粘性が必要以上に増加して操業性が低下する可能性がある。そのため、操業性の観点からめっき浴中のSi含有量が調整されることにより、めっき層103中のSi含有量は、10.00質量%以下となる。めっき層103中のSi含有量は、好ましくは5.00質量%以下であり、より好ましくは2.00質量%以下である。 On the other hand, if the Si content in the plating bath used to produce the plating layer 103 is too high, the viscosity of the plating bath may increase more than necessary, resulting in reduced operability. Therefore, from the perspective of operability, the Si content in the plating bath is adjusted so that the Si content in the plating layer 103 is 10.00 mass% or less. The Si content in the plating layer 103 is preferably 5.00 mass% or less, and more preferably 2.00 mass% or less.
[Ca:0~4.00質量%]
Caは、めっき層103中に含有されると、Al及びZnと金属間化合物相を形成する。更に、めっき層103中にCaと共にSiが含有される場合、CaはSiと金属間化合物相を形成する。これらの金属間化合物相は、融点が高く、安定な構造であるため、めっき鋼板の溶接時のZn蒸発に起因するブローホールの形成と、LMEとを、抑制することが可能となる。かかる溶接時のブローホール形成及びLMEの抑制効果は、Ca含有量を0.01質量%以上とすることで、発現される。めっき層103中におけるCa含有量は、より好ましくは0.10質量%以上である。
[Ca: 0 to 4.00% by mass]
When contained in the plating layer 103, Ca forms an intermetallic compound phase with Al and Zn. Furthermore, when Si is contained together with Ca in the plating layer 103, Ca forms an intermetallic compound phase with Si. These intermetallic compound phases have a high melting point and a stable structure, making it possible to suppress the formation of blowholes caused by Zn evaporation during welding of plated steel sheets and LME. The effect of suppressing the formation of blowholes and LME during welding is achieved by setting the Ca content to 0.01% by mass or more. The Ca content in the plating layer 103 is more preferably 0.10% by mass or more.
一方、めっき層103中のCa含有量が4.00質量%を超える場合には、非熱影響部の耐食性が低下する。かかる観点から、めっき層103中のCa含有量は、4.00質量%以下である。めっき層103中のCa含有量は、好ましくは2.50質量%以下であり、より好ましくは1.50質量%以下である。 On the other hand, if the Ca content in the plating layer 103 exceeds 4.00 mass%, the corrosion resistance of the non-heat-affected zone will decrease. From this perspective, the Ca content in the plating layer 103 is 4.00 mass% or less. The Ca content in the plating layer 103 is preferably 2.50 mass% or less, and more preferably 1.50 mass% or less.
めっき層103において、上記Al、Mg、Fe、Si、Caの残部は、5.00質量%以上のZnと、不純物である。
Znは、本実施形態に係るめっき層103の主相(Zn-Al-Mg系合金相)を構成するために必要な元素であり、非熱影響部の耐食性を向上させるために重要な元素である。かかる非熱影響部の耐食性の向上効果は、Znの含有量が5.00質量%以上となることで発現するため、Znの含有量は、5.00質量%以上とする。
In the plating layer 103, the balance of the above-mentioned Al, Mg, Fe, Si, and Ca is 5.00 mass % or more of Zn and impurities.
Zn is an element necessary for constituting the main phase (Zn—Al—Mg alloy phase) of the plating layer 103 according to this embodiment, and is an important element for improving the corrosion resistance of the non-heat-affected zone. The effect of improving the corrosion resistance of the non-heat-affected zone is realized when the Zn content is 5.00 mass% or more, so the Zn content is set to 5.00 mass% or more.
また、本実施形態に係るめっき層103は、残部のZnの一部に換えて、更に選択的に、Sb:0~0.50%、Pb:0~0.50%、Cu:0~1.00%、Sn:0~1.00%、In:0~1.00%、Bi:0~1.00%、Ti:0~1.00%、Cr:0~1.00%、Nb:0~1.00%、Zr:0~1.00%、Ni:0~1.00%、Mn:0~1.00%、V:0~1.00%、Mo:0~1.00%、Ag:0~1.00%、Li:0~1.00%、La:0~0.50%、Ce:0~0.50%、B:0~0.50%、Y:0~0.50%、Sr:0~0.50%を、合計で0~5.00%含有していてもよい。つまり、本実施形態に係るめっき層103は、任意添加元素として、Sb、Pb、Cu、Sn、In、Bi、Ti、Cr、Nb、Zr、Ni、Mn、V、Mo、Ag、Li、La、Ce、B、Y、Srの少なくとも何れかの元素を、上記の含有量の範囲内、かつ、合計含有量が5.00質量%以下で含有してもよい。 In addition, the plating layer 103 according to this embodiment further selectively replaces a portion of the remaining Zn with Sb: 0-0.50%, Pb: 0-0.50%, Cu: 0-1.00%, Sn: 0-1.00%, In: 0-1.00%, Bi: 0-1.00%, Ti: 0-1.00%, Cr: 0-1.00%, Nb: 0-1.00%, Zr: 0- The plating layer 103 according to this embodiment may contain at least one of the following elements as optional additives: Sb, Pb, Cu, Sn, In, Bi, Ti, Cr, Nb, Zr, Ni, Mn, V, Mo, Ag, Li, La, Ce, B, Y, and Sr, in a total amount of 0 to 5.00% by mass within the above ranges and in a total amount of 5.00% by mass or less.
上記の任意添加元素の合計含有量を5.00質量%以下とすることで、以下で詳述するような各任意添加元素の添加により発現される効果を、互いに損なうことなく享受することが可能となる。上記の任意添加元素の合計含有量は、好ましくは1.00質量%以下であり、より好ましくは0.20質量%以下である。
以下、各任意添加元素の含有量について、詳細に説明する。
By setting the total content of the above optional additional elements to 5.00% by mass or less, it becomes possible to enjoy the effects exerted by the addition of each optional additional element as described in detail below without impairing each other. The total content of the above optional additional elements is preferably 1.00% by mass or less, and more preferably 0.20% by mass or less.
The content of each optional added element will be described in detail below.
[Sb:0~0.50質量%]
[Pb:0~0.50質量%]
[Sr:0~0.50質量%]
Sb、Pb、Srの少なくとも何れかがめっき層103中に含有されると、めっき層103の表面にスパングルが形成されて、金属光沢の向上を図ることが可能となる。そのため、めっき鋼板の意匠性向上という観点から、Sb、Pb、Srの少なくとも何れかがめっき層103中に含有されることが好ましい。かかる意匠性向上効果は、Sb、Pb、Srの少なくとも何れかの含有量が0.05質量%以上となった場合に発現される。そのため、Sb、Pb、Srの少なくとも何れかをめっき層103に含有させる場合には、これら元素の含有量は、それぞれ独立に、0.05質量%以上とされることが好ましい。
[Sb: 0 to 0.50% by mass]
[Pb: 0 to 0.50% by mass]
[Sr: 0 to 0.50% by mass]
When at least one of Sb, Pb, and Sr is contained in the plating layer 103, spangles are formed on the surface of the plating layer 103, making it possible to improve metallic luster. Therefore, from the viewpoint of improving the design of the plated steel sheet, it is preferable that at least one of Sb, Pb, and Sr is contained in the plating layer 103. Such an effect of improving the design is realized when the content of at least one of Sb, Pb, and Sr is 0.05 mass% or more. Therefore, when at least one of Sb, Pb, and Sr is contained in the plating layer 103, it is preferable that the content of each of these elements is independently 0.05 mass% or more.
一方、Sb、Pb、Srの含有量の何れかが0.50質量%を超えるようなめっき層103を形成する場合には、めっき層103を形成するために用いるめっき浴中のドロス生成量が多くなり、めっき性状の良好なめっき鋼板を製造できない。そのため、めっき層103中のSb、Pb、Srの含有量は、それぞれ独立に、0.50質量%以下とする。Sb、Pb、Srの含有量は、それぞれ独立に、好ましくは0.20質量%以下である。 On the other hand, if a coating layer 103 is formed in which any one of the Sb, Pb, and Sr contents exceeds 0.50 mass%, the amount of dross generated in the coating bath used to form the coating layer 103 increases, making it impossible to produce a coated steel sheet with good coating properties. Therefore, the contents of Sb, Pb, and Sr in the coating layer 103 are each independently set to 0.50 mass% or less. The contents of Sb, Pb, and Sr are each independently set to preferably 0.20 mass% or less.
[Cu:0~1.00質量%]
[Ti:0~1.00質量%]
[Cr:0~1.00質量%]
[Nb:0~1.00質量%]
[Ni:0~1.00質量%]
[Mn:0~1.00質量%]
[V :0~1.00質量%]
Cu、Ti、Cr、Nb、Ni、Mn、Vの少なくとも何れかがめっき層103中に含有されると、かかるめっき鋼板を溶接した際に、これら元素が、溶接によって生成されるAl-Fe合金層に取り込まれ、形成される溶接ビード部30の耐食性を向上させることが可能となる。かかる溶接部耐食性の向上効果は、めっき層103中のCu、Ti、Cr、Nb、Ni、Mn、Vの何れかの含有量が0.005質量%以上となった場合に発現される。そのため、Cu、Ti、Cr、Nb、Ni、Mn、Vの少なくとも何れかをめっき層103中に含有させる場合には、これら元素の含有量は、それぞれ独立に、0.005質量%以上とされることが好ましい。
[Cu: 0 to 1.00% by mass]
[Ti: 0 to 1.00% by mass]
[Cr: 0 to 1.00% by mass]
[Nb: 0 to 1.00% by mass]
[Ni: 0 to 1.00% by mass]
[Mn: 0 to 1.00% by mass]
[V: 0 to 1.00% by mass]
When at least one of Cu, Ti, Cr, Nb, Ni, Mn, and V is contained in the plating layer 103, these elements are incorporated into the Al—Fe alloy layer produced by welding when the plated steel sheet is welded, thereby improving the corrosion resistance of the weld bead 30. This effect of improving the corrosion resistance of the weld is realized when the content of any of Cu, Ti, Cr, Nb, Ni, Mn, and V in the plating layer 103 is 0.005 mass% or more. Therefore, when at least one of Cu, Ti, Cr, Nb, Ni, Mn, and V is contained in the plating layer 103, it is preferable that the content of each of these elements is independently 0.005 mass% or more.
一方、Cu、Ti、Cr、Nb、Ni、Mn、Vの含有量の何れかが1.00質量%を超えるようなめっき層103を形成する場合には、めっき層103を形成するためのめっき浴中でこれら元素が様々な金属間化合物相を形成しやすくなる。そのため、めっき浴の粘性の上昇を招いて、めっき性状の良好なめっき鋼板を製造できない。よって、めっき層103中のCu、Ti、Cr、Nb、Ni、Mn、Vの含有量は、それぞれ独立に、1.00質量%以下とされる。Cu、Ti、Cr、Nb、Ni、Mn、Vの含有量は、それぞれ独立に、好ましくは0.20質量%以下である。 On the other hand, if a plating layer 103 is formed in which any one of the contents of Cu, Ti, Cr, Nb, Ni, Mn, and V exceeds 1.00 mass%, these elements tend to form various intermetallic compound phases in the plating bath used to form the plating layer 103. This increases the viscosity of the plating bath, making it impossible to produce a plated steel sheet with good plating properties. Therefore, the contents of Cu, Ti, Cr, Nb, Ni, Mn, and V in the plating layer 103 are each independently set to 1.00 mass% or less. The contents of Cu, Ti, Cr, Nb, Ni, Mn, and V are each independently set to 0.20 mass% or less, preferably.
[Sn:0~1.00質量%]
[In:0~1.00質量%]
[Bi:0~1.00質量%]
Sn、In、Biは、Zn、Al、Mgを含むめっき層103が腐食環境に置かれた場合に、Mg溶出速度を上昇させる元素である。Mgの溶出速度が上昇すると、地鉄が露出した部分にMgイオンが供給され、犠牲防食性が向上する。一方で、過剰なSn、In、Bi添加は、Mg溶出速度を過剰に促進し、非熱影響部の耐食性が低下する可能性がある。かかるMg溶出速度の上昇は、Sn、In、Biの含有量の何れかが1.00質量%を超えると顕著となるため、Sn、In、Biの含有量は、それぞれ独立に、1.00質量%以下である。Sn、In、Biの含有量は、それぞれ独立に、好ましくは0.20質量%以下である。一方、Sn、In、Biの含有量の下限は、特に規定されるものではなく、それぞれ独立に、0質量%であってもよいが、Sn、In、Biを含有させる場合には、それらの含有量は、それぞれ独立に、0.005質量%以上とすることが好ましい。これにより、めっき層103の犠牲防食性を向上させることが可能となる。
[Sn: 0 to 1.00% by mass]
[In: 0 to 1.00% by mass]
[Bi: 0 to 1.00% by mass]
Sn, In, and Bi are elements that increase the Mg dissolution rate when the plating layer 103 containing Zn, Al, and Mg is placed in a corrosive environment. When the Mg dissolution rate increases, Mg ions are supplied to the exposed base steel, improving sacrificial corrosion protection. On the other hand, excessive addition of Sn, In, or Bi may excessively accelerate the Mg dissolution rate, potentially reducing the corrosion resistance of the non-heat-affected zone. This increase in the Mg dissolution rate becomes significant when any of the Sn, In, and Bi contents exceeds 1.00 mass%, so the Sn, In, and Bi contents are each independently 1.00 mass% or less. The Sn, In, and Bi contents are each independently preferably 0.20 mass% or less. On the other hand, the lower limits of the Sn, In, and Bi contents are not particularly specified and may each independently be 0 mass %, but when Sn, In, and Bi are contained, their contents are preferably each independently set to 0.005 mass % or more, which makes it possible to improve the sacrificial corrosion protection of the plating layer 103.
[Zr:0~1.00質量%]
Zrがめっき層103中に含有されると、めっき性を向上させることが可能となる。かかるめっき性の向上効果は、Zrの含有量が0.01質量%以上となった場合に発現される。そのため、Zrを含有させる場合には、その含有量は、0.01質量%以上とすることが好ましい。
[Zr: 0 to 1.00% by mass]
When Zr is contained in the plating layer 103, it is possible to improve plating properties. Such an effect of improving plating properties is realized when the Zr content is 0.01 mass% or more. Therefore, when Zr is contained, the content is preferably 0.01 mass% or more.
一方、Zrの含有量が1.00質量%を超えるようなめっき層103を形成する場合には、めっき層103の形成に用いるめっき浴中に多量のドロスが発生しやすい。そのため、Zrの含有量は、1.00質量%以下である。Zrの含有量は、好ましくは0.10質量%以下である。 On the other hand, when forming a plating layer 103 with a Zr content exceeding 1.00% by mass, a large amount of dross is likely to be generated in the plating bath used to form the plating layer 103. Therefore, the Zr content is 1.00% by mass or less. The Zr content is preferably 0.10% by mass or less.
[Mo:0~1.00質量%]
Moがめっき層103中に含有されると、耐食性を向上させることが可能となる。かかる耐食性の向上効果は、Moの含有量が0.01質量%以上となった場合に発現される。そのため、Moを含有させる場合には、その含有量は、0.01質量%以上とすることが好ましい。
[Mo: 0 to 1.00% by mass]
When Mo is contained in the plating layer 103, it is possible to improve corrosion resistance. The effect of improving corrosion resistance is realized when the Mo content is 0.01 mass% or more. Therefore, when Mo is contained, the content is preferably 0.01 mass% or more.
一方、Moの含有量が1.00質量%を超えるようなめっき層103を形成する場合には、めっき層103の形成に用いるめっき浴中に多量のドロスが発生しやすい。そのため、Moの含有量は、1.00質量%以下である。Moの含有量は、好ましくは0.05質量%以下である。 On the other hand, when forming a plating layer 103 with a Mo content exceeding 1.00% by mass, a large amount of dross is likely to be generated in the plating bath used to form the plating layer 103. Therefore, the Mo content is 1.00% by mass or less. The Mo content is preferably 0.05% by mass or less.
[Ag:0~1.00質量%]
Agがめっき層103中に含有されると、めっき性を向上させることが可能となる。かかるめっき性の向上効果は、Agの含有量が0.01質量%以上となった場合に発現される。そのため、Agを含有させる場合には、その含有量は、0.01質量%以上とすることが好ましい。
[Ag: 0 to 1.00% by mass]
When Ag is contained in the plating layer 103, it is possible to improve plating properties. Such an effect of improving plating properties is realized when the Ag content is 0.01 mass% or more. Therefore, when Ag is contained, the content is preferably 0.01 mass% or more.
一方、Agの含有量が1.00質量%を超えるようなめっき層103を形成する場合には、めっき層103の形成に用いるめっき浴中に多量のドロスが発生しやすい。そのため、Agの含有量は、1.00質量%以下である。Agの含有量は、好ましくは0.05質量%以下である。 On the other hand, when forming a plating layer 103 with an Ag content exceeding 1.00% by mass, a large amount of dross is likely to be generated in the plating bath used to form the plating layer 103. Therefore, the Ag content is 1.00% by mass or less. The Ag content is preferably 0.05% by mass or less.
[Li:0~1.00質量%]
Liがめっき層103中に含有されると、めっき性を向上させることが可能となる。かかるめっき性の向上効果は、Liの含有量が0.01質量%以上となった場合に発現させることができる。そのため、Liを含有させる場合には、その含有量は、0.01質量%以上とすることが好ましい。
[Li: 0 to 1.00% by mass]
When Li is contained in the plating layer 103, it is possible to improve plating properties. Such an effect of improving plating properties can be achieved when the Li content is 0.01 mass% or more. Therefore, when Li is contained, the content is preferably 0.01 mass% or more.
一方、Liの含有量が1.00質量%を超えるようなめっき層103を形成する場合には、めっき層103の形成に用いるめっき浴中に多量のドロスが発生しやすい。そのため、Liの含有量は、1.00質量%以下である。Liの含有量は、好ましくは0.05質量%以下である。 On the other hand, when forming a plating layer 103 with a Li content exceeding 1.00% by mass, a large amount of dross is likely to be generated in the plating bath used to form the plating layer 103. Therefore, the Li content is 1.00% by mass or less. The Li content is preferably 0.05% by mass or less.
[La:0~0.50質量%]
[Ce:0~0.50質量%]
[Y :0~0.50質量%]
La、Ce、Yは、Caとほぼ同等の効果を発現する元素であり、溶接時のブローホール形成及びLMEを抑制する。これは、各元素の原子半径がCaの原子半径と近いことに起因する。これらの元素がめっき層103中に含有されると、Ca位置に置換する。そのため、これらの元素は、EDSにおいてCaと同位置に検出される。また、これらの元素が酸化物となった場合においても、これら元素の酸化物はCaOと同位置で検出される。
[La: 0 to 0.50% by mass]
[Ce: 0 to 0.50% by mass]
[Y: 0 to 0.50% by mass]
La, Ce, and Y are elements that exhibit almost the same effect as Ca, suppressing blowhole formation and LME during welding. This is because the atomic radius of each element is close to that of Ca. When these elements are contained in the plating layer 103, they substitute for Ca. Therefore, these elements are detected at the same position as Ca in EDS. Furthermore, even when these elements become oxides, the oxides of these elements are detected at the same position as CaO.
かかる溶接時のブローホール形成及びLMEの抑制効果は、これら元素の含有量を、それぞれ独立に、0.01質量%以上とすることで発現される。そのため、めっき層103中におけるLa、Ce、Yの含有量はより好ましくは、それぞれ独立に、0.05質量%以上である。 The effect of suppressing blowhole formation and LME during welding is achieved by ensuring that the content of these elements is independently 0.01% by mass or more. Therefore, the content of La, Ce, and Y in the plating layer 103 is more preferably independently 0.05% by mass or more.
一方、めっき層103を製造するためのめっき浴中のLa、Ce、Y含有量が多すぎる場合、めっき浴の粘性が必要以上に増加して操業性が低下する可能性がある。そのため、操業性の観点からめっき浴中のLa、Ce、Y含有量が調整されることにより、La、Ce、Yの含有量は、それぞれ独立に、0.50質量%以下となる。La、Ce、Yの含有量は、それぞれ独立に、好ましくは0.10質量%以下である。 On the other hand, if the La, Ce, and Y contents in the plating bath used to produce the plating layer 103 are too high, the viscosity of the plating bath may increase more than necessary, resulting in reduced operability. Therefore, from the perspective of operability, the La, Ce, and Y contents in the plating bath are adjusted so that the La, Ce, and Y contents are each independently 0.50 mass% or less. The La, Ce, and Y contents are preferably each independently 0.10 mass% or less.
[B:0~0.50質量%]
Bは、めっき層103中に含有されると、LMEを抑制する効果がある。これは、Bがめっき層103中に含有されると、Zn、Al、Mg、Caの少なくとも何れかと化合して、様々な金属間化合物相を形成するためと推察される。また、めっき層103中にBが存在することで、Bはめっき層103から地鉄101へと拡散し、粒界強化によって地鉄101のLMEを抑制する効果があると考えられる。更に、Bに関して形成される各種の金属間化合物は、融点が極めて高いために、溶接時におけるZn蒸発の抑制にも作用していると推察される。これらの改善効果は、Bを0.05質量%以上含有させることで発現される。そのため、めっき層103中におけるBの含有量は、より好ましくは0.05質量%以上である。
[B: 0 to 0.50% by mass]
When contained in the coating layer 103, B has the effect of suppressing LME. This is presumably because, when B is contained in the coating layer 103, it combines with at least one of Zn, Al, Mg, and Ca to form various intermetallic compound phases. Furthermore, the presence of B in the coating layer 103 is thought to cause B to diffuse from the coating layer 103 to the steel substrate 101, strengthening the grain boundaries and suppressing LME in the steel substrate 101. Furthermore, because the various intermetallic compounds formed with B have extremely high melting points, they are presumed to also act to suppress Zn evaporation during welding. These improving effects are achieved by including 0.05% or more of B. Therefore, the B content in the coating layer 103 is more preferably 0.05% or more of B.
一方、めっき層103中にBを含有させるために、めっき浴中に過剰にBを含有させると、めっき融点の急激な上昇を引き起こしてめっき操業性が低下し、めっき性状に優れるめっき鋼板を製造することができない。かかる操業性の低下は、Bの含有量が0.50質量%を超える場合に顕著となるため、Bの含有量は0.50質量%以下である。Bの含有量は、好ましくは0.10質量%以下である。 On the other hand, if excessive B is added to the plating bath in order to incorporate B into the plating layer 103, a rapid rise in the plating melting point will occur, reducing plating operability and making it impossible to produce plated steel sheets with excellent plating properties. This reduction in operability becomes significant when the B content exceeds 0.50 mass%, so the B content is 0.50 mass% or less. The B content is preferably 0.10 mass% or less.
[化学成分の計測方法]
上記のめっき層103の化学成分は、ICP-AES(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry)又はICP-MS(lnductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)を使用して、計測することが可能である。なお、0.1質量%単位までの化学成分の分析を行う場合には、ICP-AESを用いることとし、0.1質量%未満の微量な化学成分の分析を行う場合には、ICP-MSを用いることとする。非熱影響部の着目する部位を、インヒビターを加えた10%塩酸に対して1分程度浸潰し、めっき層部分を剥離し、このめっき層を溶解した溶液を準備する。得られた溶液を、ICP-AES又はICP-MSによって分析して、めっき層の全体平均としての化学成分を得ることができる。
[Method for measuring chemical components]
The chemical composition of the plating layer 103 can be measured using ICP-AES (Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry) or ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry). ICP-AES is used to analyze chemical compositions down to 0.1% by mass, while ICP-MS is used to analyze trace amounts of chemical compositions less than 0.1% by mass. A target area of the non-heat-affected zone is immersed in 10% hydrochloric acid containing an inhibitor for approximately 1 minute to remove the plating layer, and a solution in which the plating layer is dissolved is prepared. The resulting solution is analyzed by ICP-AES or ICP-MS to obtain the overall average chemical composition of the plating layer.
◇めっき層103のより好ましい化学組成について
本実施形態に係るめっき層103は、上記のような化学組成を有しているが、より好ましい化学組成は、以下の通りである。
すなわち、本実施形態に係るめっき層103は、化学組成として、18.00~60.00質量%のAlと、5.00~15.00質量%のMgと、を少なくとも含有し、必要に応じて更に上記のような任意添加元素を更に含有することが、より好ましい。
More Preferred Chemical Composition of Plating Layer 103 The plating layer 103 according to this embodiment has the chemical composition described above, but a more preferred chemical composition is as follows.
That is, the plating layer 103 according to this embodiment preferably contains, as a chemical composition, at least 18.00 to 60.00 mass% Al and 5.00 to 15.00 mass% Mg, and further contains the above-mentioned optional additional elements as required.
また、本実施形態に係るめっき層103は、化学組成として、35.00~60.00質量%のAlと、7.00~15.00質量%のMgと、を少なくとも含有し、必要に応じて更に上記のような任意添加元素を更に含有した上で、更に、めっき層103中に、Mg32(Al,Zn)49相が存在していることが、更に一層好ましい。 Furthermore, the plating layer 103 according to this embodiment has a chemical composition containing at least 35.00 to 60.00 mass% Al and 7.00 to 15.00 mass% Mg, and further contains the above-mentioned optional additional elements as necessary. It is even more preferable that the plating layer 103 further contains a Mg 32 (Al, Zn) 49 phase.
ここで、Mg32(Al,Zn)49相は、Mg32(Al,Zn)49相の粒内に含まれるMg含有量[Mg]、Zn含有量[Zn]及びAl含有量[Al]が、原子%で、0.5≦[Mg]/([Zn]+[Al])≦0.83を満足する相として定義される。すなわち、Mg原子と、Zn原子及びAl原子の合計と、の比であるMg:(Zn+Al)が、3:6~5:6となる結晶相又は準結晶相として定義される。Mg32(Al,Zn)49相の化学成分は、TEM-EDX(Transmission Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)による定量分析を用いて測定することが好ましい。Mg32(Al,Zn)49相は結晶相に加えて準結晶相の両方として検出される場合がある。結晶相の場合は、TEM観察における電子線回折像から、その結晶構造がMg32(Al,Zn)49相であることを同定することが可能である。なお、Mg32(Al,Zn)49相が準結晶相である場合は、TEMによる電子線回折像を撮影し、電子線回折像に5回対称の結晶構造が観察されるか否かで確認することができる。5回対称の結晶構造は、ペンローズパターン(Penrose pattern)と呼ばれる電子線回折像を得ることで判別することができる。 Here, the Mg32 (Al,Zn) 49 phase is defined as a phase in which the Mg content [Mg], Zn content [Zn], and Al content [Al] contained within the grains of the Mg32 (Al,Zn) 49 phase satisfy, in atomic percent, 0.5≦[Mg]/([Zn]+[Al])≦0.83. That is, it is defined as a crystalline phase or quasicrystalline phase in which the ratio of Mg atoms to the sum of Zn atoms and Al atoms, Mg:(Zn+Al), is 3:6 to 5:6. The chemical composition of the Mg32 (Al,Zn) 49 phase is preferably measured using quantitative analysis by TEM-EDX (Transmission Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray Spectroscopy). The Mg 32 (Al, Zn) 49 phase may be detected as both a crystalline phase and a quasicrystalline phase. In the case of a crystalline phase, it is possible to identify the crystal structure as the Mg 32 (Al, Zn) 49 phase from an electron diffraction image in TEM observation. Note that, when the Mg 32 (Al, Zn) 49 phase is a quasicrystalline phase, it can be confirmed by taking an electron diffraction image by TEM and checking whether a 5-fold symmetric crystal structure is observed in the electron diffraction image. The 5-fold symmetric crystal structure can be identified by obtaining an electron diffraction image called a Penrose pattern.
Mg32(Al,Zn)49相はめっき鋼板に対して犠牲防食性を発現することで、地鉄が露出したカット部や溶接部からの地鉄腐食を抑制し、耐赤錆性を向上させる効果がある。これに加え、Mg32(Al,Zn)49相そのものの耐食性も優れ、Mg32(Al,Zn)49相は腐食環境にあっても腐食速度が遅いため、塗膜下腐食を抑制し、塗膜膨れ幅という観点からも塗装後耐食性を向上させる効果も併せ持つ。 The Mg32 (Al,Zn) 49 phase exhibits sacrificial corrosion protection properties for plated steel sheets, thereby suppressing corrosion of the base steel from cuts and welds where the base steel is exposed, and improving red rust resistance. In addition, the Mg32 (Al,Zn) 49 phase itself has excellent corrosion resistance, and because the Mg32 (Al,Zn) 49 phase has a slow corrosion rate even in a corrosive environment, it also has the effect of suppressing under-film corrosion and improving corrosion resistance after painting in terms of the width of blistering of the paint film.
◇めっき層103の付着量について
以上説明したようなめっき層103の付着量については、特に規定するものではないが、例えば、地鉄101の片面当たり、15~250g/m2程度であることが好ましい。めっき層103の付着量が上記のような範囲内となることで、本実施形態に係る溶接継手1の非熱影響部は、十分な耐食性を示すことが可能となる。
Regarding the deposition weight of the plating layer 103, the deposition weight of the plating layer 103 described above is not particularly specified, but it is preferably, for example, about 15 to 250 g/ m2 per side of the base steel 101. When the deposition weight of the plating layer 103 is within the above range, the non-heat-affected zone of the welded joint 1 according to this embodiment can exhibit sufficient corrosion resistance.
なお、かかるめっき層103の付着量は、めっき鋼板から30mm×30mmの大きさにサンプル(裏面に対しテープシールを施し、裏面は溶解しないようにしたもの)を切り出し、予めその質量を測定しておく。その上で、インヒビター添加した10%HCl水溶液にかかるサンプルを浸漬してめっき層を酸洗剥離し、酸洗後のサンプルの質量を測定する。酸洗前後のサンプルの質量変化から、めっき層103の付着量を決定することが可能である。 The deposition weight of the plating layer 103 can be determined by cutting a 30 mm x 30 mm sample (with tape sealed on the back side to prevent dissolution) from the plated steel sheet and measuring its mass in advance. The sample is then immersed in a 10% HCl aqueous solution containing an inhibitor to remove the plating layer by pickling, and the mass of the sample after pickling is measured. The deposition weight of the plating layer 103 can be determined from the change in mass of the sample before and after pickling.
≪酸化物層105について≫
続いて、本実施形態に係る溶接継手1の非熱影響部が有している酸化物層105について、詳細に説明する。
図3に模式的に示したように、上記で説明したようなめっき層103の表面には、酸化物層105が位置している。かかる酸化物層105は、溶接継手1の素材であるめっき鋼板が有している酸化物層に由来している。
<Regarding the oxide layer 105>
Next, the oxide layer 105 in the non-heat-affected zone of the welded joint 1 according to this embodiment will be described in detail.
As shown schematically in Fig. 3, an oxide layer 105 is located on the surface of the above-described plating layer 103. This oxide layer 105 originates from the oxide layer of the plated steel sheet that is the material of the welded joint 1.
かかる酸化物層105は、めっき層103を構成する元素のうち酸化されやすいものが、めっき鋼板の製造時に実施されるめっき層を凝固させるための冷却処理において、熱処理雰囲気中の酸素と反応することで形成される。 This oxide layer 105 is formed when easily oxidized elements that make up the plating layer 103 react with oxygen in the heat treatment atmosphere during the cooling process that solidifies the plating layer during the production of the plated steel sheet.
かかる酸化物層105は、上記のように、主にめっき層103を構成する元素の酸化物で構成されることから、その化学組成は、めっき層103に含有される元素に応じて変化する。かかる酸化物層105は、Zn酸化物、Mg酸化物及びAl酸化物を合計で50質量%以上含有し、更に、これらZn、Mg、Alの水酸化物や、その他の構成元素の酸化物又は水酸化物の少なくとも何れかや、不純物等を含有しうる層であると推察される。 As described above, this oxide layer 105 is primarily composed of oxides of the elements that make up the plating layer 103, and therefore its chemical composition varies depending on the elements contained in the plating layer 103. It is presumed that this oxide layer 105 contains a total of 50 mass% or more of Zn oxide, Mg oxide, and Al oxide, and may also contain hydroxides of these elements, oxides or hydroxides of other elements, impurities, etc.
ここで、本実施形態に係る酸化物層105は、素材となるめっき鋼板の製造時に以下で詳述するような特定の熱処理工程を経ることで、以下のような特定の状態で存在する。以下、かかる状態について、図4及び図5を参照しながら、詳細に説明する。図4は、酸化物層の板厚方向に平行な断面の一部を模式的に示す図である。図5は、XPS測定結果におけるピークの強度について説明するための説明図である。 The oxide layer 105 according to this embodiment exists in the following specific state as a result of undergoing a specific heat treatment process, as described in detail below, during the production of the plated steel sheet that serves as the base material. This state will be described in detail below with reference to Figures 4 and 5. Figure 4 is a schematic diagram showing a portion of a cross section of the oxide layer parallel to the sheet thickness direction. Figure 5 is an explanatory diagram for explaining the peak intensity in the XPS measurement results.
素材となるめっき鋼板の製造時に以下で詳述するような特定の熱処理工程を経て製造されることで、本実施形態に係る酸化物層105では、Znの酸化物又は水酸化物の少なくとも何れかの存在量よりも、Alの酸化物又は水酸化物の少なくとも何れかの存在量とMgの酸化物又は水酸化物の少なくとも何れかの存在量の合計の方が多い、緻密な状態の皮膜となっている。以下、より具体的に説明する。 By undergoing a specific heat treatment process, as described in detail below, during the production of the plated steel sheet that serves as the base material, the oxide layer 105 according to this embodiment is a dense coating in which the total amount of at least one of Al oxide and hydroxide and at least one of Mg oxide and hydroxide is greater than the amount of at least one of Zn oxide and hydroxide. This will be explained in more detail below.
いま、図4に模式的に示したように、酸化物層105の最表面から深さ5nmの位置(図4における「位置A」)に着目する。本実施形態に係る酸化物層105では、かかる位置をX線光電子分光法(XPS)にて観察したときに、Al-O結合、Mg-O結合、及び、Zn-O結合にそれぞれ帰属するピークの強度から算出される強度比([Al-O]+[Mg-O])/[Zn-O]の値が、5.0以上となっていることが好ましい。 As shown schematically in FIG. 4, attention is now focused on a position 5 nm deep from the outermost surface of the oxide layer 105 (position A in FIG. 4). In the oxide layer 105 according to this embodiment, when this position is observed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), it is preferable that the intensity ratio ([Al-O] + [Mg-O])/[Zn-O] calculated from the intensities of the peaks respectively attributed to Al-O bonds, Mg-O bonds, and Zn-O bonds is 5.0 or greater.
ここで、酸化物層105の最表面には、油脂等の汚れが付着している可能性がある。そのため、上記のようなXPSの測定は、このような汚れ等が存在しない状態で実施することが望まれる。かかる観点から、エタノール中での超音波洗浄等の処理を酸化物層105の表面に施すことで汚れ等を除去し、かかる処理により得られる表面を、上記のようにXPSの測定を行う際の「酸化物層105の最表面」とする。 Here, the outermost surface of the oxide layer 105 may be contaminated with oils and grease. Therefore, it is desirable to perform the above-mentioned XPS measurement in a state where such contaminants are not present. From this perspective, the surface of the oxide layer 105 is subjected to a process such as ultrasonic cleaning in ethanol to remove contaminants, and the surface obtained by this process is used as the "outermost surface of the oxide layer 105" when performing the above-mentioned XPS measurement.
その上で、上記のようにして得られた最表面から5nmの深さまで、Arイオンエッチングにより酸化物層105を除去し、得られた酸化物層105の表面を、XPSにより測定する。ここで、XPSの測定条件は、例えば以下のようにすればよい。
X線源:mono-Al Kα(1486.6eV)
X線径:50~200μm
測定領域:100~700μm×100~700μm
真空度:1×10-10~1×10-11 torr(1torrは、133.32Paである。)
加速電圧:1~10kV
Then, the oxide layer 105 obtained as described above is removed from the outermost surface to a depth of 5 nm by Ar ion etching, and the surface of the obtained oxide layer 105 is measured by XPS. Here, the XPS measurement conditions may be, for example, as follows.
X-ray source: mono-Al Kα (1486.6eV)
X-ray diameter: 50 to 200 μm
Measurement area: 100-700μm x 100-700μm
Degree of vacuum: 1×10 −10 to 1×10 −11 torr (1 torr is 133.32 Pa)
Acceleration voltage: 1 to 10 kV
本実施形態では、得られたXPSの測定結果において、Al-O結合、Mg-O結合、及び、Zn-O結合にそれぞれ帰属するピークに着目する。上記のような結合は、Al、Mg、Znの酸化物及び水酸化物に特徴的な結合であり、これらの結合に帰属されるピークの強度が、Al、Mg、Znの酸化物又は水酸化物の少なくとも何れかの存在量に対して、正の相関があると考えることができる。 In this embodiment, we focus on the peaks attributable to Al-O bonds, Mg-O bonds, and Zn-O bonds in the obtained XPS measurement results. These bonds are characteristic of oxides and hydroxides of Al, Mg, and Zn, and it can be considered that the intensity of the peaks attributable to these bonds is positively correlated with the amount of at least one of the oxides and hydroxides of Al, Mg, and Zn present.
ここで、Al-O結合に帰属するピークは、Al 2p3/2に着目したXPSスペクトルにおいて、72~76eVの範囲内に観測されるピークである。Mg-O結合に帰属するピークは、Mg 2p3/2に着目したXPSスペクトルにおいて、48~52eVの範囲内に観測されるピークである。Zn-O結合に帰属するピークは、Zn 2p3/2に着目したXPSスペクトルにおいて、1018~1024eVの範囲内に観測されるピークである。 Here, the peaks attributable to Al-O bonds are those observed in the range of 72 to 76 eV in the XPS spectrum focusing on Al 2p3/2. The peaks attributable to Mg-O bonds are those observed in the range of 48 to 52 eV in the XPS spectrum focusing on Mg 2p3/2. The peaks attributable to Zn-O bonds are those observed in the range of 1018 to 1024 eV in the XPS spectrum focusing on Zn 2p3/2.
また、各結合に帰属するピークの強度は、図5に模式的に示したようなXPSスペクトルにおいて、着目するピークのベースラインを考慮した上で、着目するピークの強度Ipからベースラインの強度Ibを減じたもの(すなわち、「Ip-Ib」)とする。 Furthermore, the intensity of the peak attributed to each bond is determined by subtracting the intensity Ib of the baseline from the intensity Ip of the peak of interest in the XPS spectrum as schematically shown in FIG. 5 (i.e., " Ip - Ib ").
より詳細な強度比の算出方法は、以下の通りである。
すなわち、上記のようにして得られた、最表面から深さ5nmの位置に対応する面(図4における「位置A」の面)の任意の場所において、上記のようにしてXPSを測定して、強度比([Al-O]+[Mg-O])/[Zn-O]の値を算出する。このような測定・算出処理を、「位置A」に対応する面上の任意の5箇所でそれぞれ実施し、得られた5つの強度比の平均値を、本実施形態に係る酸化物層105における、強度比([Al-O]+[Mg-O])/[Zn-O]の値とする。
A more detailed method for calculating the intensity ratio is as follows.
That is, XPS is measured as described above at any location on the surface corresponding to a position 5 nm deep from the outermost surface (the surface at "Position A" in FIG. 4 ), and the intensity ratio ([Al—O]+[Mg—O])/[Zn—O] is calculated. This measurement and calculation process is performed at any five locations on the surface corresponding to "Position A," and the average of the five obtained intensity ratios is defined as the intensity ratio ([Al—O]+[Mg—O])/[Zn—O] in the oxide layer 105 according to this embodiment.
本実施形態に係る酸化物層105では、上記強度比の値が5.0以上となるような緻密な皮膜が形成されることで、溶接時におけるZnの蒸発を抑制でき、Zn蒸発に起因するブローホール形成を抑制することができる。上記強度比の値が5.0未満である場合には、酸化物層105に求められる緻密さが不十分となる可能性がある。上記強度比の値は、より好ましくは10.0以上である。一方、強度比([Al-O]+[Mg-O])/[Zn-O]の値の上限値は、特に規定するものではないが、100.0程度が実質的な上限となる。 In the oxide layer 105 according to this embodiment, a dense coating is formed such that the intensity ratio is 5.0 or greater, thereby suppressing Zn evaporation during welding and preventing the formation of blowholes caused by Zn evaporation. If the intensity ratio is less than 5.0, the density required for the oxide layer 105 may be insufficient. The intensity ratio is more preferably 10.0 or greater. Meanwhile, the upper limit of the intensity ratio ([Al-O] + [Mg-O])/[Zn-O] is not particularly specified, but a practical upper limit is approximately 100.0.
以上説明したような酸化物層105の厚み(より詳細には、平均厚み)については、特に規定するものではないが、例えば、地鉄101の片面当たり、0.05~2.00μm程度であることが好ましい。酸化物層105の厚みが上記のような範囲内となることで、本実施形態に係る非熱影響部は、溶接時のZn蒸発によるブローホール形成を、十分に抑制することが可能となる。また、上記のような厚みの酸化物層105は、素材となるめっき鋼板の製造時に、鋼板の通板速度を適切な範囲に制御しながら、以下で詳述するような熱処理工程を経ることで、実現される。 The thickness (more specifically, the average thickness) of the oxide layer 105 described above is not particularly limited, but is preferably, for example, approximately 0.05 to 2.00 μm per side of the base steel 101. By ensuring that the thickness of the oxide layer 105 falls within the above range, the non-heat-affected zone according to this embodiment can adequately suppress the formation of blowholes due to Zn evaporation during welding. Furthermore, an oxide layer 105 of the above thickness can be achieved by controlling the steel sheet threading speed within an appropriate range during the production of the plated steel sheet used as the base material, and by subjecting the steel sheet to a heat treatment process as described in detail below.
なお、かかる酸化物層105の厚みは、XPSを用いて測定することができる。めっき鋼板の表面から1~3nmピッチで深さ方向へXPS測定を行い、酸素の最大強度が最表面の最大強度の1/20になるまでの深さを、酸化物層の厚みと定義する。なお、XPSの測定条件ついては、上記と同様の条件を用いればよい。 The thickness of this oxide layer 105 can be measured using XPS. XPS measurements are performed in the depth direction at intervals of 1 to 3 nm from the surface of the plated steel sheet, and the depth at which the maximum oxygen intensity reaches 1/20 of the maximum intensity at the outermost surface is defined as the thickness of the oxide layer. The XPS measurement conditions may be the same as those described above.
以上、図2~図5を参照しながら、本実施形態に係る溶接継手1における非熱影響部について、詳細に説明した。
なお、本実施形態に係る溶接継手1の非熱影響部は、上記の酸化物層105上に、更に1層又は2層以上の各種の皮膜を有していてもよい。このような皮膜として、例えば、クロメート皮膜、リン酸塩皮膜、クロメートフリー皮膜、有機樹脂皮膜等が挙げられる。
The non-heat-affected zone in the welded joint 1 according to this embodiment has been described in detail above with reference to FIGS.
The non-heat-affected zone of the welded joint 1 according to this embodiment may further have one or more of various coating layers on the oxide layer 105. Examples of such coatings include a chromate coating, a phosphate coating, a chromate-free coating, and an organic resin coating.
<裏面側の熱影響部について>
先だって言及したように、本実施形態に係る溶接継手1において、溶接ビード部30が存在する側の表面(例えば図1A等における、Z軸正方向側の表面)を、「溶接継手1の表面側」と表し、溶接ビード部30が存在する側の表面とは逆側の表面を、「溶接継手1の裏面側」と表すこととする。ここで、「溶接継手1の表面側」は、本実施形態に係る溶接継手1を自動車足回り部品等をはじめとする部材として用いる際に、人目に晒される部材の表側の面であり、「溶接継手1の裏面側」は、人目に晒されない、部材の裏側の面であるとも捉えることができる。例えば、図1A~図1Cに示したような溶接継手1では、第2鋼板20のZ軸負方向側の表面が、上記の「溶接継手1の裏面側」に対応する。
<About the heat-affected zone on the back side>
As mentioned previously, in the welded joint 1 according to this embodiment, the surface on which the weld bead 30 is present (e.g., the surface on the positive Z-axis side in FIG. 1A ) will be referred to as the "front surface side of the welded joint 1," and the surface opposite the surface on which the weld bead 30 is present will be referred to as the "rear surface side of the welded joint 1." Here, the "front surface side of the welded joint 1" can be understood as the front surface of the component that is exposed to public view when the welded joint 1 according to this embodiment is used as a component such as an automobile suspension part, and the "rear surface side of the welded joint 1" can also be understood as the rear surface of the component that is not exposed to public view. For example, in the welded joint 1 shown in FIGS. 1A to 1C , the surface on the negative Z-axis side of the second steel plate 20 corresponds to the above-mentioned "rear surface side of the welded joint 1."
本実施形態に係る溶接継手1では、少なくとも第2鋼板20の素材として、上記のような地鉄101、めっき層103及び酸化物層105を有するめっき鋼板が用いられ、かつ、少なくとも溶接後に第2鋼板20の裏面側となる側の面に上記のようなめっき層103及び酸化物層105が設けられていることが重要である。上記のようなめっき鋼板を、このような状態となるように用いることで、アーク溶接後に得られる溶接継手1の裏面側の熱影響部40では、アーク溶接後であっても、めっき成分を十分に残存させることができる。その結果、かかる裏面側の熱影響部40の表面(図2における領域R2)では、アーク溶接に伴うFeスケール(図示せず。)の形成を十分に抑制することができる。これにより、本実施形態に係る溶接継手1では、裏面側の熱影響部の耐食性を向上させることが可能となる。 In the welded joint 1 according to this embodiment, it is important that a plated steel sheet having the base steel 101, plating layer 103, and oxide layer 105 described above is used as the material for at least the second steel sheet 20, and that the plated layer 103 and oxide layer 105 described above are provided at least on the surface that will become the back side of the second steel sheet 20 after welding. By using such a plated steel sheet in this state, the plating components can be sufficiently retained in the heat-affected zone 40 on the back side of the welded joint 1 obtained after arc welding, even after arc welding. As a result, the formation of iron scale (not shown) associated with arc welding can be sufficiently suppressed on the surface of the heat-affected zone 40 on the back side (region R2 in Figure 2). This enables the welded joint 1 according to this embodiment to have improved corrosion resistance in the heat-affected zone on the back side.
具体的には、本実施形態に係る溶接継手1では、裏面側における熱影響部40上に位置するFeスケール(図示せず。)の厚み(平均厚み)は、0~5.0μmとなっている。Feスケールの厚みが5.0μm超となっている場合には、アーク溶接に際して、めっき成分を十分に残存させることができなかったことを意味しており、溶接継手1における裏面側の熱影響部の耐食性を担保することができない。裏面側の熱影響部40におけるFeスケールの厚みは、好ましくは、0~1.0μmである。また、裏面側の熱影響部40におけるFeスケールの厚みは、薄ければ薄いほどよく、その下限値は、上記のように0μm(換言すれば、Feスケールが存在しない状態)である。 Specifically, in the welded joint 1 according to this embodiment, the thickness (average thickness) of the Fe scale (not shown) located on the heat-affected zone 40 on the back side is 0 to 5.0 μm. If the Fe scale thickness exceeds 5.0 μm, this means that the plating components were not sufficiently retained during arc welding, and the corrosion resistance of the heat-affected zone on the back side of the welded joint 1 cannot be ensured. The thickness of the Fe scale in the heat-affected zone 40 on the back side is preferably 0 to 1.0 μm. Furthermore, the thinner the Fe scale thickness in the heat-affected zone 40 on the back side, the better, with the lower limit being 0 μm (in other words, a state in which no Fe scale is present), as described above.
ここで、上記のようなFeスケールの厚みは、以下のようにして測定することができる。すなわち、断面SEM像を得て、EPMAを用いて点組成分析することで、任意の視野(大きさ:64μm×48μm、倍率2000倍相当)中のFeスケール部を特定する。視野中のランダムな5か所のFeスケールの厚みを測定し、その視野中のFeスケールの厚みの平均値を求める。同様の測定を、他の任意の4視野についても実施し、合計5視野での平均値を、着目するサンプルのFeスケールの厚みとする。 The thickness of the Fe scale described above can be measured as follows. Specifically, a cross-sectional SEM image is obtained, and point composition analysis is performed using an EPMA to identify the Fe scale portion in an arbitrary field of view (size: 64 μm x 48 μm, equivalent to 2000x magnification). The thickness of the Fe scale is measured at five random locations within the field of view, and the average value of the Fe scale thickness within that field of view is calculated. Similar measurements are performed on four other arbitrary fields of view, and the average value for the total of five fields of view is used as the Fe scale thickness of the sample of interest.
なお、Feスケールが発生しやすい裏面側の熱影響部においてすら、本実施形態に係る溶接継手1においては、熱影響部40にめっき成分が十分に残存していることで、Feスケールの厚みは0~5.0μmの範囲内となっている。そのため、めっき成分が十分に存在しているその他の部位(例えば、非熱影響部)では、当然ながら、Feスケールの厚みは、0~5.0μmの範囲内に抑制されている。 In the welded joint 1 according to this embodiment, even in the heat-affected zone on the back side, where Fe scale is likely to occur, sufficient plating components remain in the heat-affected zone 40, so the thickness of the Fe scale is within the range of 0 to 5.0 μm. Therefore, in other areas where sufficient plating components are present (for example, non-heat-affected zones), the thickness of the Fe scale is naturally kept within the range of 0 to 5.0 μm.
以上、図1A~図6を参照しながら、本実施形態に係る溶接継手1について、詳細に説明した。以上説明したような本実施形態に係る溶接継手1は、例えば、自動車の足回り部品として、好適に用いることが可能である。 The welded joint 1 according to this embodiment has been described in detail above with reference to Figures 1A to 6. The welded joint 1 according to this embodiment as described above can be suitably used, for example, as an automobile suspension part.
(素材となるめっき鋼板の製造方法について)
次に、以上説明したような、溶接継手1の素材となるめっき鋼板の製造方法の一例を説明する。
本実施形態に係る溶接継手1の素材となるめっき鋼板は、上記のような地鉄101からなる鋼板を母材として、かかる地鉄101の表面にめっき層103及び酸化物層105を形成することで製造される。
(Regarding the manufacturing method of the plated steel sheet used as the raw material)
Next, an example of a method for manufacturing the plated steel sheet that serves as the material for the welded joint 1 as described above will be described.
The plated steel sheet that is the raw material for the welded joint 1 according to this embodiment is manufactured by using a steel sheet made of the above-described base steel 101 as a base material and forming a plating layer 103 and an oxide layer 105 on the surface of the base steel 101.
ここで、めっき層103の形成には、溶融めっき法の他、溶射法、コールドスプレー法、スパッタリング法、蒸着法、電気めっき法等を適用できる。ただし、自動車等で一般的に使われる程度の厚さのめっき層を形成するには、溶融めっき法がコスト面で最も好ましい。 Here, the plating layer 103 can be formed by hot-dip plating, thermal spraying, cold spraying, sputtering, vapor deposition, electroplating, and other methods. However, hot-dip plating is most preferable from a cost perspective when forming a plating layer of a thickness generally used in automobiles, etc.
その後、得られためっき鋼板(地鉄101及びめっき層103からなるめっき鋼板)に対して、以下で説明するような特定の熱処理工程を施すことで、めっき層103の表面に酸化物層105を形成する。これにより、本実施形態に係る溶接継手1の素材として用いられるめっき鋼板を製造することができる。 Then, the resulting plated steel sheet (a plated steel sheet consisting of the base steel 101 and the plated layer 103) is subjected to a specific heat treatment process as described below, thereby forming an oxide layer 105 on the surface of the plated layer 103. This allows the production of a plated steel sheet that can be used as the material for the welded joint 1 according to this embodiment.
以下では、溶融めっき法を用いて、本実施形態に係るめっき鋼板を得る製造方法の一例について、詳細に説明する。
かかるめっき鋼板の製造工程では、まず、母材として用いる地鉄101からなる鋼板を、ゼンジミア法により圧延して所望の板厚とした後、コイル状に巻き取って、溶融めっきラインに設置する。
An example of a manufacturing method for obtaining a plated steel sheet according to this embodiment using a hot dip galvanizing method will be described in detail below.
In the manufacturing process of such a plated steel sheet, first, a steel sheet made of a base steel 101 used as a base material is rolled by the Sendzimir method to a desired thickness, and then wound into a coil and placed in a hot-dip galvanizing line.
溶融めっきラインでは、鋼板をコイルから繰り出しながら連続的に通板させる。その際、ライン上に設けられた焼鈍設備により、鋼板を、例えば、酸素濃度が20ppm以下の無酸化環境下、N2-5%H2ガス雰囲気にて、800℃で加熱還元処理した後、後段のめっき浴の浴温+20℃前後までN2ガスで空冷して、めっき浴に浸漬させる。 In the hot-dip galvanizing line, the steel sheet is continuously fed from the coil and threaded through the line. At this time, the steel sheet is subjected to a heat reduction treatment at 800°C in an N2-5 % H2 gas atmosphere in a non-oxidizing environment with an oxygen concentration of 20 ppm or less, for example, using annealing equipment installed on the line. The steel sheet is then air-cooled with N2 gas to a temperature about 20°C higher than the bath temperature of the subsequent galvanizing bath, and then immersed in the galvanizing bath.
ここで、めっき浴中には、前述のような化学成分を有する、溶融状態にあるめっき合金を準備しておく。めっき浴の温度は、めっき合金の融点以上(例えば、460~600℃程度)としておく。めっき合金の材料作製の際は、合金材料として純金属(純度99%以上)を用いて調合することが好ましい。まず、上記のようなめっき層の組成となるように合金金属の所定量を混合して、真空又は不活性ガス置換状態で高周波誘導炉やアーク炉などを使用して、完全に溶解させて合金とする。更に、所定の成分(上記めっき層の組成)で混合された当該合金を大気中で溶解して、得られた溶融物をめっき浴として利用する。 A molten plating alloy having the aforementioned chemical composition is prepared in the plating bath. The temperature of the plating bath is set to be above the melting point of the plating alloy (e.g., approximately 460-600°C). When preparing the plating alloy material, it is preferable to use pure metals (purity of 99% or higher) as the alloy material. First, predetermined amounts of alloy metals are mixed to achieve the plating layer composition described above, and then completely melted to form an alloy using a high-frequency induction furnace or arc furnace under vacuum or inert gas replacement conditions. Next, the alloy mixed with the predetermined components (the plating layer composition described above) is melted in the atmosphere, and the resulting molten material is used as the plating bath.
なお、以上述べたようなめっき合金の作製には、特に純金属を使用する制約はなく、既存のZn合金、Mg合金、Al合金を溶解して使用してもよい。この際、不純物が少ない所定の組成合金さえ用いれば、問題はない。 In addition, there is no particular restriction on using pure metals when making the plating alloys described above; existing Zn alloys, Mg alloys, and Al alloys can also be melted and used. In this case, there is no problem as long as an alloy with the specified composition containing few impurities is used.
鋼板を、上記のようなめっき浴中に浸漬させた後、所定の引上速度で引き上げる。この際に、形成されるめっき層103が所望の厚みとなるように、例えばN2ワイピングガスによりめっき付着量を制御する。ここで、浴温以外の条件については、一般的なめっき操業条件を適用すればよく、特別な設備や条件は要しない。 After immersing the steel sheet in the above-described plating bath, it is pulled up at a predetermined pulling speed. During this process, the coating weight is controlled, for example, by N2 wiping gas, so that the resulting plating layer 103 has a desired thickness. Here, general plating operating conditions may be applied for all conditions other than the bath temperature, and no special equipment or conditions are required.
続いて、鋼板上に位置する溶融状態にあるめっき合金に対して、以下のような第1冷却工程及び第2冷却工程を実施して、溶融状態にあるめっき合金をめっき層103とするとともに、めっき層103の表面に酸化物層105を形成させる。以下、第1冷却工程及び第2冷却工程について、詳細に説明する。 Then, the molten plating alloy located on the steel sheet is subjected to the first and second cooling processes described below, converting the molten plating alloy into a plating layer 103 and forming an oxide layer 105 on the surface of the plating layer 103. The first and second cooling processes are described in detail below.
第1冷却工程は、めっき合金の温度が、浴温~250℃の範囲内である際に実施される冷却工程であり、上記のような温度範囲内にあるめっき鋼板を、露点-20℃以下の雰囲気下において、平均冷却速度10℃/秒以上で急冷する。なお、めっき工程において溶融めっき法を採用した場合、かかる第1冷却工程は、鋼板がめっき浴から出た直後から実施される。これにより、鋼板の表面に位置しているめっき合金が固化して、めっき層が形成される。 The first cooling process is carried out when the temperature of the plating alloy is within the range of the bath temperature to 250°C. The plated steel sheet within this temperature range is rapidly cooled at an average cooling rate of 10°C/second or more in an atmosphere with a dew point of -20°C or lower. If hot-dip plating is used in the plating process, this first cooling process is carried out immediately after the steel sheet leaves the plating bath. This solidifies the plating alloy present on the surface of the steel sheet, forming a plating layer.
その後、めっき合金(めっき層)の温度が250~50℃の範囲内である際に、第2冷却工程を実施する。この第2冷却工程は、250~50℃の温度範囲内にあるめっき鋼板を、露点0℃以上の雰囲気下において、平均冷却速度10℃/秒以下で徐冷する工程である。これにより、めっき層の表面に形成される酸化物の状態を制御して、所望の酸化物層を形成する。 Then, when the temperature of the plated alloy (plated layer) is within the range of 250 to 50°C, a second cooling process is carried out. This second cooling process involves slowly cooling the plated steel sheet, which is in the temperature range of 250 to 50°C, at an average cooling rate of 10°C/second or less in an atmosphere with a dew point of 0°C or higher. This controls the state of the oxides formed on the surface of the plated layer, resulting in the formation of the desired oxide layer.
上記のように、浴温~250℃の温度範囲では急冷し、250~50℃の温度範囲では徐冷するという、2段階の冷却工程を経ることで、めっき層103の表面には、XPSの測定結果において特定の条件を満足するような、緻密な酸化物層105が形成される。 As described above, by undergoing a two-stage cooling process in which the plating layer is rapidly cooled in the temperature range of from the bath temperature to 250°C and slowly cooled in the temperature range of 250 to 50°C, a dense oxide layer 105 is formed on the surface of the plating layer 103, which satisfies specific conditions in the XPS measurement results.
ここで、第1冷却工程を終了してから第2冷却工程を開始するまでの間隔は、3秒以内とすることが好ましく、第1冷却工程を終了した後、直ちに第2冷却工程を開始することが好ましい。第1冷却工程を終了してから第2冷却工程を開始するまでの間隔が3秒を超える場合には、意図しない冷却過程が生じ、所望の酸化物層105を実現することができない。 Here, the interval between the end of the first cooling step and the start of the second cooling step is preferably within 3 seconds, and it is preferable to start the second cooling step immediately after the end of the first cooling step. If the interval between the end of the first cooling step and the start of the second cooling step exceeds 3 seconds, an unintended cooling process will occur, and the desired oxide layer 105 will not be achieved.
ここで、上記第1冷却工程において、露点の下限値は特に規定するものではないが、例えば-90℃程度が実質的な下限となる。また、平均冷却速度は、より好ましくは40℃/秒以上である。なお、平均冷却速度の上限値は、特に規定するものではないが、例えば90℃/秒程度が実質的な上限となる。 In the first cooling step, the lower limit of the dew point is not particularly specified, but for example, approximately -90°C is a practical lower limit. Furthermore, the average cooling rate is more preferably 40°C/sec or higher. The upper limit of the average cooling rate is not particularly specified, but for example, approximately 90°C/sec is a practical upper limit.
また、上記第2冷却工程において、露点の上限値は特に規定するものではないが、例えば20℃程度が実質的な上限となる。また、平均冷却速度は、より好ましくは4℃/秒以下である。 In addition, in the second cooling step, the upper limit of the dew point is not particularly specified, but a practical upper limit is, for example, about 20°C. Furthermore, the average cooling rate is more preferably 4°C/second or less.
なお、上記のような第1冷却工程又は第2冷却工程の何れか一方を実施しない場合には、所望の酸化物層105を実現することはできない。上記のような第1冷却工程及び第2冷却工程の双方を施すことで、本実施形態に係る酸化物層105を実現することができる。 Note that if either the first cooling process or the second cooling process described above is not performed, the desired oxide layer 105 cannot be achieved. By performing both the first cooling process and the second cooling process described above, the oxide layer 105 according to this embodiment can be achieved.
また、上記の第2冷却工程の後に、一般的に合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造で施されることが多い合金化熱処理工程(例えば、到達板温480~550℃程度の加熱を伴う熱処理工程)を施した場合、第1冷却工程及び第2冷却工程により制御した酸化物の生成状態が崩れ、酸化物が過剰に成長してしまう結果、本実施形態で着目するようなZnの蒸発抑制効果を得ることができない。かかる観点から、第2冷却工程後の熱処理工程は、実施しないことが重要である。 Furthermore, if an alloying heat treatment process (e.g., a heat treatment process involving heating to a sheet temperature of approximately 480-550°C), which is commonly performed in the manufacture of alloyed hot-dip galvanized steel sheet, is performed after the second cooling process described above, the oxide formation state controlled by the first and second cooling processes will be disrupted, resulting in excessive oxide growth, and the Zn evaporation suppression effect that is the focus of this embodiment will not be achieved. From this perspective, it is important not to perform a heat treatment process after the second cooling process.
ここで、上記のような冷却処理においては、N2ガス冷却、ミスト冷却、水没等といった一般的に知られた方法を適用できる。また、冷却ガスには、N2ガス以外にも、Heガス、水素ガスなど抜熱効果の高いガスを使用しても良い。 Here, in the cooling process as described above, commonly known methods such as N2 gas cooling, mist cooling, submersion in water, etc. In addition to N2 gas, gases with high heat removal effects, such as He gas and hydrogen gas, may also be used as the cooling gas.
なお、めっき層の温度の実測方法としては、例えば、接触式の熱電対(K-type)を用いればよい。接触式の熱電対を母材となる鋼板に取り付けることで、めっき層全体の平均温度を常にモニタリングできる。また、機械的に、各種速度や厚みの制御を行い、鋼板の予熱温度や溶融めっき浴の温度等といった各種操業条件を統一すれば、かかる製造条件におけるその時点でのめっき層全体の温度を、ほぼ正確にモニタリングすることが可能となる。これにより、第1冷却工程及び第2冷却工程での冷却処理を、精密に制御することが可能となる。なお、接触式ほど、正確ではないが、めっき層の表面温度は、非接触式の放射温度計によって測定してもよい。 The temperature of the coating layer can be measured using, for example, a contact thermocouple (K-type). By attaching a contact thermocouple to the base steel sheet, the average temperature of the entire coating layer can be constantly monitored. Furthermore, by mechanically controlling various speeds and thicknesses and standardizing various operating conditions such as the steel sheet preheating temperature and the hot-dip coating bath temperature, it becomes possible to monitor the temperature of the entire coating layer at that time under those manufacturing conditions with near-accuracy. This makes it possible to precisely control the cooling treatments in the first and second cooling steps. The surface temperature of the coating layer can also be measured using a non-contact radiation thermometer, although this is not as accurate as a contact thermocouple.
また、熱伝導解析を行うシミュレーションによって、めっき層の表面温度とめっき層全体の平均温度との関係を求めておいてもよい。具体的には、鋼板の予熱温度や溶融めっき浴の温度、めっき浴からの鋼板の引き上げ速度、鋼板の板厚、めっき層の層厚、めっき層と製造設備との熱交換熱量、めっき層の放熱量等といった各種の製造条件に基づいて、めっき層の表面温度及びめっき層全体の平均温度を求める。その後、得られた結果を利用して、めっき層の表面温度とめっき層全体の平均温度との関係を求めればよい。これにより、めっき鋼板の製造時にめっき層の表面温度を実測することで、その製造条件におけるその時点でのめっき層全体の平均温度を推定することが可能となる。その結果、第1冷却工程及び第2冷却工程での冷却処理を、精密に制御することが可能となる。 The relationship between the surface temperature of the plating layer and the average temperature of the entire plating layer can also be determined by a simulation that performs heat conduction analysis. Specifically, the surface temperature of the plating layer and the average temperature of the entire plating layer are determined based on various manufacturing conditions, such as the preheating temperature of the steel sheet, the temperature of the hot-dip plating bath, the rate at which the steel sheet is pulled out of the plating bath, the thickness of the steel sheet, the thickness of the plating layer, the amount of heat exchanged between the plating layer and the manufacturing equipment, and the amount of heat dissipated from the plating layer. The obtained results can then be used to determine the relationship between the surface temperature of the plating layer and the average temperature of the entire plating layer. In this way, by actually measuring the surface temperature of the plating layer during the manufacturing of the plated steel sheet, it is possible to estimate the average temperature of the entire plating layer at that time under those manufacturing conditions. As a result, it becomes possible to precisely control the cooling treatments in the first and second cooling processes.
以上、本実施形態に係るめっき鋼板の製造方法の一例について、具体的に説明した。 The above provides a specific explanation of an example of a method for manufacturing plated steel sheets according to this embodiment.
なお、本実施形態に係るめっき鋼板の製造方法では、上記の第2冷却工程の後に、更に1層又は2層以上の各種の皮膜を形成する処理を実施してもよい。このような処理として、例えば、クロメート処理、リン酸塩処理、クロメートフリー処理、有機樹脂皮膜形成処理等が挙げられる。 In the method for producing plated steel sheet according to this embodiment, after the second cooling step, a further treatment may be carried out to form one or more layers of various coatings. Examples of such treatments include chromate treatment, phosphate treatment, chromate-free treatment, and organic resin coating formation treatment.
クロメート処理には、電解によってクロメート皮膜を形成する電解クロメート処理、素材との反応を利用して皮膜を形成させ、その後余分な処理液を洗い流す反応型クロメート処理、処理液を塗布して水洗することなく乾燥させて皮膜を形成する塗布型クロメート処理等があり、いずれのクロメート処理を採用してもよい。 Chromate treatments include electrolytic chromate treatments, which form a chromate film through electrolysis; reactive chromate treatments, which form a film by reacting with the material and then rinse away excess treatment solution; and paint-on chromate treatments, which apply a treatment solution and then dry it without rinsing to form a film. Any of these chromate treatments may be used.
電解クロメート処理としては、例えば、クロム酸、シリカゾル、樹脂(リン酸樹脂、アクリル樹脂、ビニルエステル樹脂、酢酸ビニルアクリルエマルション、カルボキシル化スチレンブタジエンラテックス、ジイソプロパノールアミン変性エポキシ樹脂等)、及び、硬質シリカを使用する電解クロメート処理を例示することができる。 Examples of electrolytic chromate treatments include those using chromic acid, silica sol, resin (phosphate resin, acrylic resin, vinyl ester resin, vinyl acetate acrylic emulsion, carboxylated styrene butadiene latex, diisopropanolamine-modified epoxy resin, etc.), and hard silica.
リン酸塩処理としては、例えば、リン酸亜鉛処理、リン酸亜鉛カルシウム処理、リン酸マンガン処理等を例示することができる。 Examples of phosphate treatments include zinc phosphate treatment, zinc calcium phosphate treatment, and manganese phosphate treatment.
クロメートフリー処理は、特に、環境に負荷を与えることがないために、好適である。かかるクロメートフリー処理には、電解によってクロメートフリー皮膜を形成する電解クロメートフリー処理、素材との反応を利用して皮膜を形成させ、その後余分な処理液を洗い流す反応型クロメートフリー処理、処理液を塗布して水洗することなく乾燥させて皮膜を形成する塗布型クロメートフリー処理等があり、いずれのクロメートフリー処理を採用してもよい。 Chromate-free treatments are particularly suitable because they do not place a burden on the environment. Examples of such chromate-free treatments include electrolytic chromate-free treatments, which form a chromate-free film through electrolysis; reactive chromate-free treatments, which form a film by utilizing a reaction with the material and then rinse away excess treatment solution; and paint-on chromate-free treatments, which apply a treatment solution and then dry it without rinsing to form a film. Any of these chromate-free treatments may be used.
また、有機樹脂皮膜形成処理に用いる有機樹脂は、特定の樹脂に限定されるものではなく、例えば、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、これら樹脂の変性体等、各種の樹脂を用いることが可能である。ここで、変性体とは、これら樹脂の構造中に含まれる反応性官能基に対し、かかる官能基と反応しうる官能基を構造中に含む他の化合物(例えば、モノマーや架橋剤等)を反応させた樹脂のことをいう。 The organic resin used in the organic resin film formation process is not limited to a specific resin, and various resins can be used, such as polyester resin, polyurethane resin, epoxy resin, acrylic resin, polyolefin resin, and modified versions of these resins. Here, modified versions refer to resins in which reactive functional groups contained in the structure of these resins have been reacted with other compounds (e.g., monomers, crosslinking agents, etc.) that contain functional groups in their structure that can react with the reactive functional groups.
有機樹脂として、上記のようなもの1種を単独で用いてもよいし、2種以上の有機樹脂(変性していないもの)を混合して用いてもよい。また、少なくとも1種の有機樹脂の存在下で、少なくとも1種のその他の有機樹脂を変性することによって得られる有機樹脂を、1種又は2種以上混合して用いてもよい。また、水に溶解又は分散することで、水系化した有機樹脂を用いてもよい。更に、かかる有機樹脂皮膜中には、各種の着色顔料や防錆顔料を含有させてもよい。 As the organic resin, one of the above may be used alone, or two or more organic resins (unmodified) may be mixed and used. Also, organic resins obtained by modifying at least one other organic resin in the presence of at least one other organic resin may be used alone or in a mixture of two or more. Furthermore, organic resins that have been made water-based by dissolving or dispersing them in water may also be used. Furthermore, various color pigments and rust-preventive pigments may be contained in such organic resin coatings.
(溶接継手の製造方法について)
本実施形態に係る溶接継手は、上記のようにして製造しためっき鋼板を、溶接継手を製造する際の第1鋼板又は第2鋼板の少なくとも何れかの素材としたうえで、かかる第1鋼板及び第2鋼板を溶接継手に求める形状となるように配置し、第1鋼板及び第2鋼板を溶接することで製造される。
(Regarding the manufacturing method of welded joints)
The welded joint according to this embodiment is manufactured by using the plated steel sheet manufactured as described above as the material for at least one of the first steel sheet and the second steel sheet when manufacturing a welded joint, arranging the first steel sheet and the second steel sheet to form the desired shape of the welded joint, and welding the first steel sheet and the second steel sheet together.
ここで、第1鋼板及び第2鋼板の溶接には、アーク溶接法を用いることが可能である。この際に、以下で説明するような溶接条件で溶接を行うことで、上記のような裏面熱影響部の状態を実現することが可能となる。 The first and second steel plates can be welded together using arc welding. By performing the welding under the welding conditions described below, it is possible to achieve the above-described condition of the backside heat-affected zone.
より詳細には、例えば以下のような溶接条件により、第1鋼板及び第2鋼板をアーク溶接すればよい。
溶接電流:220A、溶接電圧:25.2V、溶接速度:80cm/分
溶接ガス:20%CO2+Ar、ガス流量:20L/分
溶接ワイヤー:YGW16 日鉄溶接工業株式会社製 φ1.2mm
(C:0.1質量%、Si:0.80質量%、Mn:1.5質量%、P:0.015質量%、S:0.008質量%、Cu:0.36質量%)
溶接トーチの傾斜角:45°
More specifically, the first steel plate and the second steel plate may be arc-welded under the following welding conditions, for example.
Welding current: 220 A, welding voltage: 25.2 V, welding speed: 80 cm/min. Welding gas: 20% CO 2 +Ar, gas flow rate: 20 L/min. Welding wire: YGW16 manufactured by Nippon Steel Welding Industry Co., Ltd., φ1.2 mm
(C: 0.1% by mass, Si: 0.80% by mass, Mn: 1.5% by mass, P: 0.015% by mass, S: 0.008% by mass, Cu: 0.36% by mass)
Welding torch tilt angle: 45°
以上、本実施形態に係る溶接継手の製造方法の一例について、説明した。 The above describes an example of a method for manufacturing a welded joint according to this embodiment.
以下、実施例及び比較例を示しながら、本発明に係る溶接継手について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明に係る溶接継手の一例に過ぎず、本発明に係る溶接継手が下記に示す例に限定されるものではない。 The following provides a detailed explanation of the welded joint according to the present invention, showing examples and comparative examples. Note that the examples shown below are merely examples of the welded joint according to the present invention, and the welded joint according to the present invention is not limited to the examples shown below.
以下に示す実施例及び比較例では、母材となる鋼板として、板厚3.2mmの熱延鋼板(0.05質量%C-0.007質量%Si-0.25質量%Mn、日本製鉄株式会社製)を用いた。かかる熱延鋼板を、100mm×200mmの大きさに切断して、試験片とした。 In the examples and comparative examples shown below, a 3.2 mm thick hot-rolled steel plate (0.05 mass% C-0.007 mass% Si-0.25 mass% Mn, manufactured by Nippon Steel Corporation) was used as the base steel plate. This hot-rolled steel plate was cut into 100 mm x 200 mm pieces to prepare test specimens.
以下の表1に示すような組成のめっき層を実現するためのめっき浴をそれぞれ準備し、自社製のバッチ式の溶融めっき試験装置にそれぞれ設置して、上記試験片にめっきを施した。ここで、試験片の中心部にスポット溶接した熱電対を用いて、試験片の温度を測定した。また、めっき浴に浸漬させる試験片に対して、めっき浴浸漬前に、酸素濃度20ppm以下の炉内において、N2-5%H2ガス雰囲気にて、800℃でめっき原板表面を加熱還元処理した。加熱還元処理後は試験片をN2ガスで空冷し、試験片の温度が浴温+20℃に到達した後に、溶融めっき試験装置のめっき浴に試験片を約3秒浸漬した。 Each of the plating baths was prepared to realize the plating layer compositions shown in Table 1 below, and each was installed in a batch-type hot-dip galvanizing test apparatus manufactured by the company, and the test specimens were plated. The temperature of the test specimens was measured using a thermocouple spot-welded to the center of the test specimen. Furthermore, before immersion in the plating bath, the test specimens were subjected to a heat reduction treatment at 800°C in an N 2 -5% H 2 gas atmosphere in a furnace with an oxygen concentration of 20 ppm or less. After the heat reduction treatment, the test specimens were air-cooled with N 2 gas, and after the temperature of the test specimens reached the bath temperature + 20°C, they were immersed in the plating bath of the hot-dip galvanizing test apparatus for approximately 3 seconds.
めっき浴浸漬後、引上速度20~200mm/秒で試験片を引上げた。引上げ時、N2ワイピングガスにより、所望のめっき付着量となるように制御した。以下の実施例及び比較例では、試験片の片面あたりの乾燥後のめっき層の付着量が15~250g/m2となるように、めっき付着量を制御した。めっき浴から試験片を引上げた後、以下の表1に示す条件で、めっき浴温から室温まで試験片を冷却した。以下に示す実施例及び比較例では、第1冷却工程の終了後、第2冷却工程を直ちに開始した(すなわち、第1冷却工程終了後から、第2冷却工程開始までの間隔は、0.2秒以下にした)。 After immersion in the plating bath, the test specimen was pulled up at a pulling speed of 20 to 200 mm/sec. During pulling, the desired coating weight was controlled using N2 wiping gas. In the following examples and comparative examples, the coating weight was controlled so that the coating weight per side of the test specimen after drying would be 15 to 250 g/ m2 . After pulling the test specimen from the plating bath, the test specimen was cooled from the plating bath temperature to room temperature under the conditions shown in Table 1 below. In the following examples and comparative examples, the second cooling step was started immediately after the completion of the first cooling step (i.e., the interval between the completion of the first cooling step and the start of the second cooling step was 0.2 seconds or less).
ここで、上記のようにめっきした試験片から30mm×30mmの大きさに鋼板を切り出し、インヒビター添加した10%HCl水溶液に当該鋼板を浸漬してめっき層を酸洗剥離した後、水溶液中に溶出した元素をICP分析することでめっき層の組成を測定した。 Here, a 30 mm x 30 mm steel plate was cut from the test piece plated as described above, and the steel plate was immersed in a 10% HCl aqueous solution containing an inhibitor to remove the plating layer by pickling. The composition of the plating layer was then measured by ICP analysis of the elements dissolved in the aqueous solution.
また、得られためっき層について、TEMによる電子線回折像を撮影し、電子線回折像に5回対称の結晶構造が観察されるか否かに基づき、Mg32(Al,Zn)49相の有無を確認した。 Furthermore, electron beam diffraction images of the obtained plating layers were taken by TEM, and the presence or absence of the Mg 32 (Al, Zn) 49 phase was confirmed based on whether or not a 5-fold symmetric crystal structure was observed in the electron beam diffraction image.
更に、得られた酸化物層について、上記の方法に即してXPSスペクトルを測定し、強度比([Al-O]+[Mg-O])/[Zn-O]の値を算出した。得られた強度比について、以下の基準に基づき評価を行った。
≪評価基準≫
評点「A」:強度比の値が10.0以上
「B」:強度比の値が5.0以上10.0未満
「C」:強度比の値が5.0未満
Furthermore, the XPS spectrum of the obtained oxide layer was measured according to the above-mentioned method, and the intensity ratio ([Al—O] + [Mg—O])/[Zn—O] was calculated. The obtained intensity ratio was evaluated based on the following criteria.
<Evaluation Criteria>
Rating "A": Intensity ratio value is 10.0 or more "B": Intensity ratio value is 5.0 or more and less than 10.0 "C": Intensity ratio value is less than 5.0
また、得られた試験片から、150mm×50mmの大きさに切り出した鋼板を第1鋼板とし、150mm×30mmの大きさに切り出した鋼板を第2鋼板とした。これら鋼板の長辺側を重ね合わせて、アーク溶接により溶接して(重ね隈肉溶接)、溶接継手とした。 Furthermore, a steel plate measuring 150 mm x 50 mm was cut from the obtained test piece and designated as the first steel plate, and a steel plate measuring 150 mm x 30 mm was cut from the obtained test piece and designated as the second steel plate. The long sides of these steel plates were overlapped and welded by arc welding (lap fillet welding) to form a welded joint.
ここで、アーク溶接における溶接条件は、以下の通りである。
溶接電流:220A、溶接電圧:25.2V、溶接速度:80cm/分
溶接ガス:20%CO2+Ar、ガス流量:20L/分
溶接ワイヤー:YGW16 日鉄溶接工業株式会社製 φ1.2mm
(C:0.1質量%、Si:0.80質量%、Mn:1.5質量%、P:0.015質量%、S:0.008質量%、Cu:0.36質量%)
溶接トーチの傾斜角:45°
重ね代:10mm
鋼板サイズ:上板側(第1鋼板)150×50mm、下板側(第2鋼板)150×30mm
板隙:0mm
Here, the welding conditions for the arc welding are as follows.
Welding current: 220 A, welding voltage: 25.2 V, welding speed: 80 cm/min. Welding gas: 20% CO 2 +Ar, gas flow rate: 20 L/min. Welding wire: YGW16 manufactured by Nippon Steel Welding Industry Co., Ltd., φ1.2 mm
(C: 0.1% by mass, Si: 0.80% by mass, Mn: 1.5% by mass, P: 0.015% by mass, S: 0.008% by mass, Cu: 0.36% by mass)
Welding torch tilt angle: 45°
Overlap: 10 mm
Steel plate size: Upper plate (first steel plate) 150 x 50 mm, lower plate (second steel plate) 150 x 30 mm
Gap: 0mm
<裏面側熱影響部のFeスケールの厚み>
上記のようにして得られた溶接継手について、先だって説明した方法により、裏面側熱影響部のFeスケールの厚みを測定した。得られた結果を、以下の表1にまとめて示した。
<Thickness of Fe scale in the heat-affected zone on the back side>
The thickness of iron scale in the heat-affected zone on the back side of the welded joint obtained as described above was measured by the method previously described. The results are summarized in Table 1 below.
<溶接ビード部の耐食性>
上記のようにして得られた溶接継手に対して、自動車用リン酸化成処理(Znリン酸処理、SD5350システム:日本ペイント・インダストリアルコーディング社製規格)、及び、電着塗装(PN110パワーニクスグレー:日本ペイント・インダストリアルコーディング社製規格)を施した。この際、電着膜厚は20μmとした。電直塗装後のサンプルをJASO(M609-91)に従った複合サイクル腐食試験に供して、止端における赤錆発生タイミングを評価した。評価基準は、以下の通りである。得られた結果を、以下の表1にまとめて示した。
≪評価基準≫
評点「AAA」:赤錆発生タイミングが60サイクル超
「AA」:赤錆発生タイミングが30サイクル超60サイクル以下
「A」:赤錆発生タイミングが15サイクル超30サイクル以下
「B」:赤錆発生タイミングが15サイクル以下
<Corrosion resistance of weld beads>
The welded joints obtained as described above were subjected to an automotive phosphate conversion treatment (Zn phosphate treatment, SD5350 system: standard manufactured by Nippon Paint Industrial Coating Co., Ltd.) and electrodeposition coating (PN110 Powernics Gray: standard manufactured by Nippon Paint Industrial Coating Co., Ltd.). In this case, the electrodeposition film thickness was 20 μm. The samples after electrodeposition coating were subjected to a combined cyclic corrosion test in accordance with JASO (M609-91) to evaluate the timing of red rust formation at the toe. The evaluation criteria were as follows. The results obtained are summarized in Table 1 below.
<Evaluation Criteria>
Rating "AAA": Red rust occurs more than 60 cycles. "AA": Red rust occurs more than 30 cycles and up to 60 cycles. "A": Red rust occurs more than 15 cycles and up to 30 cycles. "B": Red rust occurs up to 15 cycles.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The above describes in detail preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person with ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains can conceive of various modifications or alterations within the scope of the technical ideas set forth in the claims, and it is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present invention.
1 溶接継手
10 第1鋼板
20 第2鋼板
30 溶接ビード部
40 熱影響部
101 地鉄
103 めっき層
105 酸化物層
T 止端
REFERENCE SIGNS LIST 1 weld joint 10 first steel plate 20 second steel plate 30 weld bead portion 40 heat-affected zone 101 base steel 103 plating layer 105 oxide layer T toe
Claims (5)
前記第1鋼板及び前記第2鋼板と、
前記アーク溶接により形成される溶接ビード部と、
前記溶接ビード部の周囲に位置する熱影響部と、
を有しており、
前記第1鋼板及び前記第2鋼板において、前記溶接による熱影響が無い部位を非熱影響部としたときに、前記第1鋼板又は前記第2鋼板の少なくとも何れかは、前記非熱影響部において、地鉄の表面の少なくとも一部に位置するめっき層と、当該めっき層上に位置する酸化物層と、を有しており、
前記めっき層は、質量%で、
Al:1.00~80.00%、
Mg:1.00~20.00%、
Fe:0.01~15.00%、
Si:0~10.00%、
Ca:0~4.00%、
を含有し、更に、選択的に、
Sb:0~0.50%、
Pb:0~0.50%、
Cu:0~1.00%、
Sn:0~1.00%、
In:0~1.00%、
Bi:0~1.00%、
Ti:0~1.00%、
Cr:0~1.00%、
Nb:0~1.00%、
Zr:0~1.00%、
Ni:0~1.00%、
Mn:0~1.00%、
V:0~1.00%、
Mo:0~1.00%、
Ag:0~1.00%、
Li:0~1.00%、
La:0~0.50%、
Ce:0~0.50%、
B:0~0.50%、
Y:0~0.50%、
Sr:0~0.50%、
を合計で0~5.00%含有し、残部は、5.00質量%以上のZnと不純物からなり、
前記酸化物層の最表面から深さ5nmの位置を、X線光電子分光法(XPS)にて観察したときに、Al-O結合、Mg-O結合、及び、Zn-O結合にそれぞれ帰属するピークの強度から算出される強度比([Al-O]+[Mg-O])/[Zn-O]の値は、5.0以上であり、
溶接継手において前記溶接ビード部が存在しない側の面を裏面としたときに、前記裏面における前記熱影響部上に位置するFeスケールの厚みは、0~5.0μmである、溶接継手。 A welded joint in which a first steel plate and a second steel plate are welded by arc welding,
The first steel plate and the second steel plate;
a weld bead portion formed by the arc welding;
a heat-affected zone located around the weld bead;
It has
When a portion of the first steel plate and the second steel plate that is not thermally affected by the welding is defined as a non-heat-affected zone, at least one of the first steel plate or the second steel plate has, in the non-heat-affected zone, a plating layer located on at least a part of a surface of a base steel, and an oxide layer located on the plating layer,
The plating layer comprises, in mass %,
Al: 1.00-80.00%,
Mg: 1.00-20.00%,
Fe: 0.01-15.00%,
Si: 0 to 10.00%,
Ca: 0-4.00%,
and optionally further comprising
Sb: 0 to 0.50%,
Pb: 0 to 0.50%,
Cu: 0 to 1.00%,
Sn: 0-1.00%,
In: 0 to 1.00%,
Bi: 0-1.00%,
Ti: 0 to 1.00%,
Cr: 0-1.00%,
Nb: 0 to 1.00%,
Zr: 0 to 1.00%,
Ni: 0 to 1.00%,
Mn: 0 to 1.00%,
V: 0-1.00%,
Mo: 0-1.00%,
Ag: 0-1.00%,
Li: 0 to 1.00%,
La: 0 to 0.50%,
Ce: 0 to 0.50%,
B: 0 to 0.50%,
Y: 0 to 0.50%,
Sr: 0 to 0.50%,
The balance is 5.00 mass% or more of Zn and impurities,
When a position at a depth of 5 nm from the outermost surface of the oxide layer is observed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), the value of the intensity ratio ([Al—O]+[Mg—O])/[Zn—O] calculated from the intensities of peaks respectively assigned to an Al—O bond, an Mg—O bond, and a Zn—O bond is 5.0 or more,
A welded joint, wherein when the surface of the welded joint on which the weld bead portion does not exist is defined as the back surface, the thickness of Fe scale located on the heat-affected zone on the back surface is 0 to 5.0 μm.
Al:18.00~60.00質量%、
Mg:5.00~15.00質量%、
を少なくとも含有する、請求項1~3の何れか1項に記載の溶接継手。 The plating layer is
Al: 18.00 to 60.00% by mass,
Mg: 5.00 to 15.00% by mass,
The welded joint according to any one of claims 1 to 3 , comprising at least
Al:35.00~60.00質量%、
Mg:7.00~15.00質量%、
を少なくとも含有しており、かつ、
前記めっき層中に、Mg32(Al,Zn)49相が存在しており、
前記Mg32(Al,Zn)49相におけるMg含有量[Mg]、Zn含有量[Zn]、及び、Al含有量[Al](各単位:原子%)は、0.50≦[Mg]/([Zn]+[Al])≦0.83の関係を満足する、請求項1~4の何れか1項に記載の溶接継手。
The plating layer is
Al: 35.00 to 60.00% by mass,
Mg: 7.00 to 15.00% by mass,
and
The plating layer contains an Mg 32 (Al, Zn) 49 phase,
5. The welded joint according to claim 1, wherein the Mg content [Mg], the Zn content [Zn], and the Al content [Al] (each unit: atomic %) in the Mg32 (Al,Zn) 49 phase satisfy the relationship 0.50≦[Mg]/([Zn]+[Al])≦ 0.83 .
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