特開 2024-128852 高力ボルト摩擦接合構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024128852

(43)【公開日】2024-09-24

(54)【発明の名称】高力ボルト摩擦接合構造

(51)【国際特許分類】

   C23C 28/00 20060101AFI20240913BHJP

   C23C 22/42 20060101ALI20240913BHJP

【ＦＩ】

C23C28/00 C

C23C22/42

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023038108

(22)【出願日】2023-03-10

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】後藤 天志郎

(72)【発明者】

【氏名】莊司 浩雅

(72)【発明者】

【氏名】清水 真

【テーマコード（参考）】

4K026

4K044

【Ｆターム（参考）】

4K026AA07

4K026AA13

4K026BA03

4K026BA08

4K026BB08

4K026BB10

4K026CA23

4K026CA31

4K044AA02

4K044AB02

4K044BA10

4K044BA12

4K044BA17

4K044BB03

4K044BC01

4K044BC02

4K044CA11

4K044CA16

4K044CA53

(57)【要約】

【課題】美観の低下の抑制とすべり係数の向上とを両立できる高力ボルト摩擦接合構造を提供する。
【解決手段】高力ボルト摩擦接合構造ＦＳは、Ｚｎを含むめっき部（第一めっき層２１，第二めっき層２７，第三めっき層３１）を表面に有する複数のめっき鋼材（第一めっき鋼材２０，第二めっき鋼材２６，第三めっき鋼材３０）を、高力ボルトによって摩擦接合させる高力ボルト接合構造であって、複数のめっき鋼材（第一めっき鋼材２０，第二めっき鋼材２６，第三めっき鋼材３０）が重ね合わせられた部分において、１つ以上のめっき鋼材（第一めっき鋼材２０，第二めっき鋼材２６，第三めっき鋼材３０）のめっき部（第一めっき層２１，第二めっき層２７，第三めっき層３１）の上に配置され、Ｔｉ及びＺｒのうち少なくとも一方を含む化成被膜４２，４３，４６を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｚｎを含むめっき部を表面に有する複数のめっき鋼材を、高力ボルトによって摩擦接合させる高力ボルト接合構造であって、
前記複数のめっき鋼材が重ね合わせられた部分において、１つ以上の前記めっき鋼材の前記めっき部の上に配置され、Ｔｉ及びＺｒのうち少なくとも一方を含む化成被膜を備える、
高力ボルト摩擦接合構造。

【請求項2】

前記化成被膜における前記Ｔｉの含有量と前記Ｚｒの含有量との和は、４０ｍｇ／ｍ^２以上、２５０ｍｇ／ｍ^２以下である、
請求項１に記載の高力ボルト摩擦接合構造。

【請求項3】

前記化成被膜は、Ｐを含む、
請求項１又は２に記載の高力ボルト摩擦接合構造。

【請求項4】

前記Ｐの含有量は、２００ｍｇ／ｍ^２以上、７００ｍｇ／ｍ^２以下である、
請求項３に記載の高力ボルト摩擦接合構造。

【請求項5】

前記Ｔｉの含有量と前記Ｚｒの含有量との和は、４０ｍｇ／ｍ^２以上、２５０ｍｇ／ｍ^２以下であり、
前記和の前記Ｐの含有量に対する比は、０．０６以上、０．６以下である、
請求項４に記載の高力ボルト摩擦接合構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、高力ボルト摩擦接合構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１のように、めっき処理が施された複数のめっき鋼材を、高力ボルト、ナット、及び座金によって摩擦接合させる高力ボルト摩擦接合構造が知られている。めっき部は、通常、亜鉛（Ｚｎ）を含む。

【0003】

特許文献１の高力ボルト摩擦接合構造では、めっき部のビッカース硬さを母材である鋼材表面のビッカース硬さよりも大きくすることによって、すべり係数を向上させる。また、特許文献１では、対向するめっき鋼材のめっき部同士の間に配置された、化成被膜としてのりん酸亜鉛被膜によって、すべり係数が更に高められる。

【0004】

また、特許文献２には、めっき処理が施された鋼板のめっき層の表面にりん酸塩皮膜を形成する技術が開示されている。りん酸塩皮膜に含まれるりん酸塩の結晶粒子が有する光の散乱作用によって、鋼板の光沢を低下させる防眩性を高めることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６－１５６４２５号公報

【特許文献2】特開２０２１－１２７４７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

通常、高力ボルト摩擦接合構造の表面では、接合部が形成された後、時間の経過によって、めっき部から亜鉛が外側に流出すると共に、流出した亜鉛を含む酸化物、いわゆる白錆が形成される。白錆は、高力ボルト摩擦接合構造の美観を低下させる。

【0007】

ここで、本件開示者らは、めっき部鋼材が重ね合わせられた部分に配置された化成被膜にチタン（Ｔｉ）及びジルコニウム（Ｚｒ）のうち少なくとも一方を含ませることによって、高力ボルト摩擦接合構造の接合部のすべり係数を向上させつつ、白錆の発生を抑制できるという、新たな知見を得た。この点、特許文献１及び２のいずれにおいても、白錆に起因する美観の低下の抑制と、すべり係数の向上との両立については、何ら検討されていない。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示は、上記に鑑みなされたものであって、美観の低下の抑制とすべり係数の向上とを両立できる高力ボルト摩擦接合構造を提供する。

【0009】

本開示に係る高力ボルト摩擦接合構造は、Ｚｎを含むめっき部を表面に有する複数のめっき鋼材を、高力ボルトによって摩擦接合させる高力ボルト接合構造であって、複数のめっき鋼材が重ね合わせられた部分において、１つ以上のめっき鋼材のめっき部の上に配置され、Ｔｉ及びＺｒのうち少なくとも一方を含む化成被膜を備える。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、美観の低下の抑制とすべり係数の向上とを両立できる高力ボルト摩擦接合構造を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１（Ａ）は、本開示の実施形態に係る高力ボルト摩擦接合構造の平面図であり、図１（Ｂ）は、本開示の実施形態に係る高力ボルト摩擦接合構造の側面図である。

【図2】本実施形態に係る高力ボルト摩擦接合構造の化成被膜の一部を拡大して説明する２－２線断面図である。

【図3】Ｔｉの含有量と、塩水噴霧試験における２４０時間経過後の白錆発生率との関係を説明するグラフである。

【図4】図４（Ａ）は、すべり試験用の試験体としての高力ボルト摩擦接合構造の仕様を説明する平面図であり、図４（Ｂ）は、すべり試験用の試験体の仕様を説明する側面図である。

【図5】リン（Ｐ）の含有量とすべり係数の測定値との関係を説明するグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に本実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一の部分及び類似の部分には、同一の符号又は類似の符号を付している。ただし、図面における厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判定すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、明細書中に特段の断りが無い限り、本開示の各構成要素の個数は、１つに限定されず、複数存在してもよい。

【0013】

＜高力ボルト摩擦接合構造＞
まず、本実施形態に係る高力ボルト摩擦接合構造ＦＳを図１～図２を参照して説明する。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る高力ボルト摩擦接合構造ＦＳでは、複数のめっき鋼材が、高力ボルト３４、ナット３６、及び座金３８によって摩擦接合される。また、高力ボルト摩擦接合構造ＦＳは、図２に示すように、化成被膜４２，４３，４６を備える。

【0014】

（めっき鋼材）
本実施形態では、高力ボルト摩擦接合構造ＦＳは、めっき鋼材として、一対の第一めっき鋼材２０と、一対の第一めっき鋼材２０を挟む第二めっき鋼材２６及び第三めっき鋼材３０からなる一組のめっき鋼材と、高力ボルト３４と、を有する。めっき鋼材には、高力ボルト３４の軸部が貫通するボルト孔が形成される。ボルト孔の図示は省略する。

【0015】

なお、本実施形態のめっき鋼材の個数は４つであるが、本開示ではこれに限定されず、めっき鋼材の個数は、２つ以上、任意である。以下、本実施形態のそれぞれのめっき鋼材について具体的に説明する。

【0016】

（第一めっき鋼材）
第一めっき鋼材２０の板状部２２は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、長手方向Ｌに沿って延びる。また、第一めっき鋼材２０の板状部２２は、図１（Ａ）中で長手方向Ｌに直交する幅方向Ｗに沿って略一定の幅を有する。また、第一めっき鋼材２０の板状部２２は、図１（Ｂ）中の上下方向である厚み方向Ｔに沿って一定の厚みを有する。

【0017】

第一めっき鋼材２０では、複数のボルト孔は、板状部２２の長手方向Ｌの端部２２Ｅ側であって、第二めっき鋼材２６及び第三めっき鋼材３０と厚み方向Ｔにおいて重なる部分にそれぞれ形成される。端部２２Ｅは、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）中の左右方向の中央に位置する。

【0018】

なお、本実施形態では、図１（Ａ）中の左側の第一めっき鋼材２０では、板状部２２の第二めっき鋼材２６及び第三めっき鋼材３０と重なる部分に２つのボルト孔が形成される。また、図１（Ａ）中の右側の第一めっき鋼材２０では、板状部２２の第二めっき鋼材２６及び第三めっき鋼材３０と重なる部分に１つのボルト孔が形成される。なお、本開示では、ボルト孔の個数は、１つ以上、任意である。

【0019】

また、一対の第一めっき鋼材２０は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示されるように、互いの板状部２２の端部２２Ｅ同士が対向配置された状態で、第二めっき鋼材２６及び第三めっき鋼材３０と、高力ボルト３４によって接続される。なお、本実施形態で用いられる高力ボルト３４は、高力六角ボルトであるが、本開示の高力ボルトの形状は、六角ボルトに限定されず、例えばトルシア形等であってもよい。また、本開示では、ナットや座金の形状についても、それぞれ適宜変更できる。

【0020】

また、第一めっき鋼材２０は、図２に示すように、第一母材２０Ｂと、めっき部としての第一めっき層２１とを有する。本実施形態の第一母材２０Ｂは、厚み６ｍｍ未満の鋼板、いわゆる薄板である。なお、本開示では、母材は薄板に限定されず、例えば６ｍｍ以上の厚みを有する鋼板であってもよい。

【0021】

第一めっき層２１は、例えば、１～１０質量％のマグネシウム（Ｍｇ）、２～１９質量％のアルミニウム（Ａｌ）、及び、２質量％以下のシリコン（Ｓｉ）を含む。また、第一めっき層２１の組成としては、Ｍｇ及びＡｌの合計量が３０質量％以下であると共に、残部が亜鉛（Ｚｎ）及び不可避的不純物からなる。なお、本実施形態では、第一めっき層２１にＳｉが含められているが、本開示ではこの構成に限定されない。例えば、めっき層がＳｉを含まなくてもよい。

【0022】

Ｍｇ及びＡｌは、第一母材２０Ｂの耐食性を向上させる成分である。また、Ｓｉは、第一母材２０Ｂへの第一めっき層２１の密着性を高める成分である。例えば、Ｍｇは、３質量％程度、Ａｌは、１１質量％程度、Ｓｉは、０.２質量％程度、及び、残部は、Ｚｎである。本実施形態の第一めっき鋼材２０としては、溶融Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ合金のめっき鋼材が用いられる。なお、本開示では、めっきの種類はこれに限定されず、適宜変更できる。

【0023】

第一めっき層２１は、所定の含有量（換言すると、付着量）で、第一母材２０Ｂの表面に、例えば浸漬法等のめっき処理が施されることによって、第一母材２０Ｂの表面に所定の厚みを有するように形成される。本実施形態では、例えば、５１～３８３ｇ／ｍ^２の含有量で、第一めっき鋼材２０に溶融Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ合金のめっき処理が施されることで、第一めっき層２１を第一母材２０Ｂの表面に設けることができる。

【0024】

本実施形態では、第一母材２０Ｂと第一めっき層２１とが重なった状態が、第一母材２０Ｂの表面全体に形成される。なお、本開示では、これに限定されず、めっき層は、例えば、母材の表面の一部に形成されてもよい。

【0025】

（第二めっき鋼材）
第二めっき鋼材２６は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示されるように、第一めっき鋼材２０と同様のめっき鋼材である。本実施形態では、第二めっき鋼材２６が第一めっき鋼材２０の板状部２２と厚み方向Ｔで重なる部分に、３つのボルト孔が形成される。第二めっき鋼材２６は、図１（Ｂ）中の板状部２２の下側の板面に重なった状態で、高力ボルト３４によって板状部２２に接合される。

【0026】

また、図２に示すように、第二めっき鋼材２６は、第二母材２６Ｂと第二めっき層２７とを有する。第二めっき鋼材２６の第二母材２６Ｂと第二めっき層２７とは、第一めっき鋼材２０の第一母材２０Ｂと第一めっき層２１と同様であるため、重複説明を省略する。

【0027】

（第三めっき鋼材）
第三めっき鋼材３０は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、第一めっき鋼材２０と同様のめっき鋼材である。また、本実施形態では、第三めっき鋼材３０の形状は、第二めっき鋼材２６と同一である。なお、本開示では、第三めっき鋼材の形状は、第二めっき鋼材と異なってもよい。

【0028】

本実施形態では、第三めっき鋼材３０が第一めっき鋼材２０の板状部２２と厚み方向Ｔで重なる部分に、３つのボルト孔が形成される。第三めっき鋼材３０は、図１（Ｂ）中の板状部２２の上側の板面に重なった状態で、高力ボルト３４によって板状部２２に接合される。また、図２に示すように、第三めっき鋼材３０は、第三母材３０Ｂと第三めっき層３１とを有する。第三めっき鋼材３０の第三母材３０Ｂと第三めっき層３１とは、第一めっき鋼材２０の第一母材２０Ｂと第一めっき層２１と同様であるため、重複説明を省略する。

【0029】

本実施形態のめっき部である第一めっき層２１、第二めっき層２７及び第三めっき層３１は、いずれもＺｎ－Ａｌ－Ｍｇ系の成分を含む。なお、本開示では、複数のめっき層のうちのいずれかがＺｎ－Ａｌ－Ｍｇ系の成分を含んでもよい。また、本開示では、めっき部がＺｎ－Ａｌ－Ｍｇ系の成分を含むことは、必須ではない。

【0030】

（高力ボルト、ナット、座金）
高力ボルト３４は、第一めっき鋼材２０のボルト孔、第二めっき鋼材２６のボルト孔、及び第三めっき鋼材３０のボルト孔を貫通する。高力ボルト３４の軸部の先端は、ナット３６にねじ込まれる。なお、高力ボルト３４の頭部と第二めっき鋼材２６との間、及び、ナット３６と第三めっき鋼材３０との間にはそれぞれ、座金３８が配置される。

【0031】

（化成被膜）
本実施形態では、図２に示すように、第一めっき鋼材２０の重ね合わせ面２２Ａには、化成処理によって化成被膜４２が形成されると共に、板状部２２における重ね合わせ面２２Ｂにも、化成被膜４２が形成される。

【0032】

本実施形態では、第一めっき鋼材２０の板状部２２と、第二めっき鋼材２６と第三めっき鋼材３０とを摩擦接合した際に、第一めっき鋼材２０の板状部２２と第二めっき鋼材２６とが重なる部分における、第一めっき鋼材２０の板面を、重ね合わせ面２２Ａと称する。同様に、第一めっき鋼材２０の板状部２２と第二めっき鋼材２６とが重なる部分における、第二めっき鋼材２６の板面を、重ね合わせ面２６Ａと称する。

【0033】

また、同様に、第一めっき鋼材２０の板状部２２と第三めっき鋼材３０とが重なる部分における、第一めっき鋼材２０の板状部２２の板面を、重ね合わせ面２２Ｂと称する。また、同様に、第一めっき鋼材２０の板状部２２と第三めっき鋼材３０とが重なる部分における、第三めっき鋼材３０の板面を、重ね合わせ面３０Ａと称する。

【0034】

（白錆抑制元素）
本実施形態の化成被膜４２，４３，４６は、白錆抑制元素としてＴｉ及びＺｒのうち少なくとも一方を含む。Ｔｉ及びＺｒは、めっき鋼材の耐食性を向上させる。なお、本開示では、白錆抑制元素としては、ＴｉとＺｒとのみに限定されない。

【0035】

本実施形態の化成被膜４２，４３，４６は、Ｔｉ及びＺｒのうち少なくとも一方と、Ｐとを含む複合酸化物である。なお、本開示では、化成被膜は、Ｐを含まなくてもよい。また、化成被膜は、Ｐを含まない場合であっても、Ｔｉ及びＺｒのうち少なくとも一方を含めばよい。化成被膜がＰを含まない場合であっても、耐食性向上とすべり係数向上との両立を図ることができる。

【0036】

本実施形態の化成被膜４２は、化成処理によって第一めっき鋼材２０のそれぞれの重ね合わせ面の上側、すなわち第一めっき層２１の上側に形成できる。化成処理液中にはＴｉ及びＺｒのうち少なくとも一方が含まれる。

【0037】

摩擦接合構造の接合面における化成被膜は、鋼材に作用するすべりによって、せん断される。換言すると、摩擦面において、化成被膜の凝集破壊が生じる。摩擦接合部におけるすべり耐力の大きさは、化成被膜の凝集破壊によって決定される。

【0038】

第二めっき鋼材２６の重ね合わせ面２６Ａのめっき層２７上にも、第一めっき鋼材２０と同様に、化成被膜４３が形成される。また、第三めっき鋼材３０の重ね合わせ面３０Ａのめっき層３１上にも、第一めっき鋼材２０と同様に、化成被膜４６が形成される。

【0039】

すなわち、本実施形態では、化成被膜４２，４３，４６は、第一めっき鋼材２０の板状部２２と、第二めっき鋼材２６と、第三めっき鋼材３０とのそれぞれの接合面、換言すると、重ね合わせ面のそれぞれに設けられる。なお、本開示では、化成被膜は、複数のめっき鋼材が重ね合わせられた部分において、複数のめっき鋼材のうち少なくとも１つ以上のめっき鋼材のめっき部のめっき層の上に配置されればよい。

【0040】

本実施形態の化成被膜４２，４３，４６は、図２に示すように、それぞれのめっき鋼材の表面全体を覆って設けられる。なお、本開示では、化成被膜は、少なくともボルトの張力が伝達される範囲内に設けられればよい。本実施形態の化成被膜４２，４３，４６は、例えば、めっき鋼材の表面に化成処理液がロールコーターによって塗布される塗布法によって形成可能である。なお、本開示では、化成被膜は、塗布法、浸漬法のいずれによっても形成可能である。

【0041】

本実施形態では、Ｐの含有量は、約２００ｍｇ／ｍ^２以上、約７００ｍｇ／ｍ^２以下である。Ｐの含有量が７００ｍｇ／ｍ^２を超える場合、化成被膜４２，４３，４６の中におけるＰの含有量が多くなり過ぎ、結果、化成被膜４２，４３，４６が厚くなる。このため、化成被膜４２，４３，４６が割れ易くなると共に、剥離し易くなる。

【0042】

また、Ｐの含有量が２００ｍｇ／ｍ^２未満である場合については、後で実施例において具体的に説明する。なお、本開示では、Ｐの含有量は、任意に設定できる。また、本実施形態では、Ｐ、Ｔｉ及びＺｒのそれぞれの含有量は、ＩＣＰ分析装置を用いて測定可能であるが、本開示では、ＩＣＰ分析装置に限定されず、蛍光Ｘ線分析装置等の他の元素分析装置を用いて測定することもできる。

【0043】

具体的には、例えば、化成処理液の塗布によって化成被膜が表面に形成されためっき鋼板から、サンプルとして５０ｍｍ角の部分を切り出す。なお、サンプルの形状及び寸法は、これに限定されず、適宜変更できる。そして、切り出しためっき鋼板の端面をテープで保護した後、サンプルのめっき鋼板の表面の化成被膜を酸性水溶液に溶かす。そして、化成被膜を溶かした酸性水溶液中のＴｉ、Ｚｒ及びＰをＩＣＰ分析で定量分析することによって、化成被膜中のＴｉ、Ｚｒ及びＰの含有量をそれぞれ求めることができる。

【0044】

また、本実施形態では、Ｔｉの含有量とＺｒの含有量との和は、約４０ｍｇ／ｍ^２以上、約２５０ｍｇ／ｍ^２以下である。Ｔｉの含有量とＺｒの含有量との和が２５０ｍｇ／ｍ^２を超える場合、化成被膜４２，４３，４６の中における白錆抑制元素の含有量が多くなり過ぎ、結果、化成被膜４２，４３，４６が厚くなる。このため、化成被膜４２，４３，４６が割れ易くなると共に、剥離し易くなる。

【0045】

また、Ｔｉの含有量とＺｒの含有量との和の含有量が４０ｍｇ／ｍ^２未満である場合については、後で実施例において具体的に説明する。なお、本開示では、Ｔｉの含有量とＺｒの含有量との和は、任意に設定できる。

【0046】

また、化成被膜４２，４３，４６中における、Ｔｉの含有量とＺｒの含有量との和のＰの含有量に対する比は、０．０６以上、０．６以下である。Ｐの含有量の下限値が、約７００ｍｇ／ｍ^２であると共に、Ｔｉの含有量とＺｒの含有量との和の下限値が約４０ｍｇ／ｍ^２である場合、比は、約０．０６である。また、比が０．６を超える場合、Ｐの含有量が同じ状態において、高力ボルト摩擦接合構造ＦＳのすべり係数が低くなる。比が０．６を超える場合については、後で実施例において具体的に説明する。

【実施例0047】

次に、本実施形態に係る実施例を図３～図５を参照しつつ説明する。実施例では、本実施形態に係る化成被膜が形成された高力ボルト摩擦接合構造の複数の試験体が製造された。そして、一部の試験体に対して、塩水噴霧試験（Ｓａｌｔ Ｓｐｒａｙ Ｔｅｓｔ，ＳＳＴ）が実施された。また、他の一部の試験体に対して、すべり係数評価試験が実施された。なお、実施例では、化成被膜は、バーコーターを用いた塗布法によって形成された。

【0048】

（塩水噴霧試験）
塩水噴霧試験では、化成被膜が設けられたそれぞれのめっき鋼材から平面視で７０ｍｍ×１５０ｍｍの矩形の部分を切り出し、切り出しためっき鋼材の矩形の部分の端面をシールすることで耐食性評価用サンプルを作製した。そして、ＪＩＳ Ｚ ２３７１（２０１５年）に準拠して、塩水としての塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）水溶液を、作製した耐食性評価用サンプルのめっき鋼材の表面に対して時間的に連続して噴霧した。塩水の温度は、３５±１℃であった。また、塩水の濃度は、５％であった。

【0049】

塩水噴霧が２４０時間継続された後、耐食性評価用サンプルの表面には、白錆が発生していた。そして、耐食性評価用サンプルの表面における発生した白錆の面積率が、白錆の発生率として測定及び評価された。面積率の測定は、ＪＩＳ附属書の判定基準に基づき、目視観察によって行われた。

【0050】

図３に示すように、Ｔｉ含有量が高い程、塩水噴霧試験の２４０時間後の白錆発生率が低下することが分かった。また、Ｔｉ含有量が４０ｍｇ／ｍ^２以上であれば、白錆発生率は、約１０％以下に抑えられることが分かった。なお、化成被膜が設けられない場合、すなわち、ＴｉもＰも含まれない場合、白錆発生率は、１００％であった。本実施例から、化成被膜が白錆抑制元素を含むことなくＰのみを含む場合であっても、耐食性向上効果を得られるものの、Ｔｉが化成被膜に含まれることによって、耐食性向上効果をさらに向上できることが分かった。

【0051】

なお、本実施例では、Ｚｒが含まれない、すなわち、Ｚｒの含有量がほぼゼロであることによって、実質的にＴｉの含有量のみが、Ｔｉの含有量とＺｒの含有量との和として採用された場合が例示された。しかし、本開示ではＺｒが含まれることによって含有量がゼロでない状態において、Ｔｉの含有量とＺｒの含有量との和が４０ｍｇ／ｍ^２以上に設定されることによって、白錆発生率を約１０％以下に抑えることができる。

【0052】

（すべり係数評価試験）
すべり係数評価試験は、鋼構造接合部設計指針（一般社団法人日本建築学会著）に記載のすべり係数評価試験法に基づいて実施された。すべり係数評価試験では、所定の治具によって支持された試験体に引張力が付与された状態で、すべりが生じるときの荷重を、ボルト張力で除すことによって、試験部位におけるすべり係数が算出される。

【0053】

（試験体）
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）中には、試験体の仕様及び各種寸法が例示されている。なお、すべり係数評価試験法では、すべり試験体の具体的な寸法やボルトの本数は、規定されていない。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、試験体には、図１及び図２中に例示された化成被膜が設けられた高力ボルト摩擦接合構造の場合と同様に、矩形状のめっき鋼材が用いられた。なお、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）中に表示された数値の値は［ｍｍ］である。

【0054】

試験体では、めっきとして、Ｚｎ、Ａｌ、Ｍｇ合金を含む３元系めっきが使用された。具体的には、試験体のめっき鋼板として、高耐食性亜鉛めっき鋼板（商品名「ＺＡＭ」）が採用された。

【0055】

図５中には、Ｔｉを含む化成被膜が設けられた試験体のデータ点が、三角形状（△印）のプロットと、黒丸状（●印）のプロットとによって例示されている。Ｔｉを含む化成被膜中のＴｉ含有量は、４０ｍｇ／ｍ^２以上に設定された。すなわち、図５は、Ｐ含有量を変数としたすべり試験の結果である。また、Ｔｉを含まないと共にＰを含む化成被膜が設けられた試験体のデータ点が、四角形状（■印）のプロットによって例示されている。

【0056】

また、化成被膜そのものが設けられない、すなわちめっき層の上に皮膜が設けられない試験体のデータ点が、菱形状（◆印）のプロットによって例示されている。化成被膜そのものが設けられない試験体の場合、すべり係数が０．１２程度であった。

【0057】

また、Ｔｉを含むと共にＰを含まない化成被膜が設けられた試験体のデータ点が、×印のプロットによって例示されている。Ｔｉが含まれることによって、すべり係数は、０．１８程度に上昇することが分かる。

【0058】

図５に示すように、化成被膜にＰが含まれることによって、すべり係数は、さらに向上することが分かる。また、図５に示すように、Ｔｉ／Ｐ比が０．９である△印のプロットで例示される化成被膜を有する試験体の場合より、Ｔｉ／Ｐ比が０．６である●印のプロットで例示される化成被膜を有する試験体の方が、Ｐ含有量が同じである場合と比べ、すべり係数が大きい。

【0059】

また、図示を省略するが、Ｔｉ／Ｐ比が０．６以下である他の試験体の場合も、Ｔｉ／Ｐ比が０．９である△印のプロットで例示される化成被膜の場合より、すべり係数が大きかった。すなわち、Ｔｉ／Ｐ比が小さい程、同じＰ含有量の状態において、すべり係数が大きくなる傾向が分かる。換言すると、Ｐ含有量が同じである場合、Ｔｉ含有量が少ない方が、すべり係数を向上できる。

【0060】

（作用効果）
本実施形態では、複数のめっき鋼材が重ね合わせられた部分において、１つ以上のめっき鋼材のめっき部の上に、Ｔｉ及びＺｒのうち少なくとも一方を含む化成被膜が配置される。Ｔｉ及びＺｒのうち少なくとも一方を含む化成被膜によって、ＴｉとＺｒとのいずれをも含まない化成被膜が配置される場合に比べ、白錆の発生が抑制される。換言すると、めっき部からの亜鉛の流出を遅延させることができる。白錆の発生が抑制されるため、美観の低下を抑制できる。

【0061】

また、めっき鋼材のめっき部の上に配置される化成被膜は、接合部で重ね合わせられた複数のめっき鋼材同士の間に位置する。このため、化成被膜が配置されることなくめっき鋼材同士が直接重ね合わせられる場合に比べ、化成被膜の凝集破壊によって、すべり係数向上効果を得ることができる。

【0062】

この点、図５中の◆印のデータ点で例示されているように、化成被膜が配置されない場合のすべり係数は、０．１２程度である。一方、図５中の×印のデータ点で例示されているように、Ｔｉを含む化成被膜が配置された場合、すべり係数は、０．１８程度に向上する。このため、本実施形態によれば、美観の低下の抑制とすべり係数の向上とを両立できる高力ボルト摩擦接合構造を提供できる。

【0063】

また、本実施形態では、化成被膜４２，４３，４６におけるＴｉの含有量とＺｒの含有量との和が約４０ｍｇ／ｍ^２以上であることによって、図３中に例示されているように、ＳＳＴ試験における２４０時間後の白錆発生率を約１０％以下に抑制できる。

【0064】

また、本実施形態では、化成被膜がＰを含むため、Ｐを含まない化成被膜よりもすべり係数を向上できる。この点、図５中に例示されているように、×印のデータ点で示すＰを含まない化成被膜の場合のすべり係数が０．１８程度である一方、●印のデータ点と△印のデータ点とで示すようにＰを含む化成被膜の場合、すべり係数は、０．１８よりも更に大きくなる。

【0065】

また、本実施形態では、Ｐの含有量が約２００ｍｇ／ｍ^２以上であることによって、図５中に例示されているように０．２３以上のすべり係数を実現できる。なお、０．２３のすべり係数は、板厚が６ｍｍ未満である場合の設計における標準すべり係数に相当する。

【0066】

本実施形態では、Ｐの含有量が約２００ｍｇ／ｍ^２以上、約７００ｍｇ／ｍ^２以下であると共に、Ｔｉの含有量とＺｒの含有量との和は、約４０ｍｇ／ｍ^２以上、約２５０ｍｇ／ｍ^２以下である。このため、化成被膜のめっき鋼材への密着性を確保しつつ、美観の低下の抑制とすべり係数の向上とを両立できる。また、耐食性向上効果を発揮することもできる。

【0067】

また、本実施形態では、Ｔｉの含有量とＺｒの含有量との和のＰの含有量に対する比が０．６以下であるため、図５中に例示されているように比が０．６を超える場合に比べて、Ｐの含有量が同じである場合における高力ボルト摩擦接合のすべり係数を向上できる。

【0068】

また、本実施形態では、Ｔｉの含有量とＺｒの含有量との和のＰの含有量に対する比は、約０．０６以上、約０．３以下であることが、美観の低下の抑制とすべり係数の向上との両立を一層実現できる観点から、さらに好ましい。

【0069】

＜その他の実施形態＞
本開示は、上記の実施形態によって説明されたが、この説明は、本開示を限定するものではない。本開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになると考えられるべきである。本開示は、上記に記載していない様々な実施の形態等を含むと共に、本開示の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ定められるものである。

【0070】

≪付記≫
本明細書からは、以下の態様が概念化される。

【0071】

態様１は、
Ｚｎを含むめっき部を表面に有する複数のめっき鋼材を、高力ボルトによって摩擦接合させる高力ボルト接合構造であって、
前記複数のめっき鋼材が重ね合わせられた部分において、１つ以上の前記めっき鋼材の前記めっき部の上に配置され、Ｔｉ及びＺｒのうち少なくとも一方を含む化成被膜を備える、
高力ボルト摩擦接合構造。

【0072】

態様２は、
前記Ｔｉの含有量と前記Ｚｒの含有量との和は、４０ｍｇ／ｍ^２以上、２５０ｍｇ／ｍ^２以下である、
態様１の高力ボルト摩擦接合構造。

【0073】

態様３は、
前記化成被膜は、Ｐを含む、
態様１又は２の高力ボルト摩擦接合構造。

【0074】

態様４は、
前記Ｐの含有量は、２００ｍｇ／ｍ^２以上、７００ｍｇ／ｍ^２以下である、
態様３の高力ボルト摩擦接合構造。

【0075】

態様５は、
前記Ｔｉの含有量と前記Ｚｒの含有量との和は、４０ｍｇ／ｍ^２以上、２５０ｍｇ／ｍ^２以下であり、
前記和の前記Ｐの含有量に対する比は、０．０６以上、０．６以下である、
態様３又は４の高力ボルト摩擦接合構造。

【符号の説明】

【0076】

２０ 第一めっき鋼材
２０Ｂ 第一母材
２１ 第一めっき層（めっき部）
２２Ａ 重ね合わせ面
２２Ｂ 重ね合わせ面
２６ 第二めっき鋼材
２６Ａ 重ね合わせ面
２６Ｂ 第二母材
２７ 第二めっき層（めっき部）
３０ 第三めっき鋼材
３０Ａ 重ね合わせ面
３０Ｂ 第三母材
３１ 第三めっき層（めっき部）
３４ 高力ボルト
３６ ナット
３８ 座金
４２ 化成被膜
４３ 化成被膜
４６ 化成被膜
ＦＳ 高力ボルト摩擦接合構造

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】