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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-16
(45)【発行日】2023-08-24
(54)【発明の名称】接合体
(51)【国際特許分類】
C23F 13/06 20060101AFI20230817BHJP
B32B 15/01 20060101ALI20230817BHJP
C22C 18/04 20060101ALI20230817BHJP
C23C 2/06 20060101ALI20230817BHJP
C23F 13/02 20060101ALI20230817BHJP
C23F 13/14 20060101ALI20230817BHJP
C23F 13/16 20060101ALI20230817BHJP
【ＦＩ】
C23F13/06
B32B15/01 A
C22C18/04
C23C2/06
C23F13/02 A
C23F13/14
C23F13/16
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2023531120
(86)(22)【出願日】2023-01-19
(86)【国際出願番号】 JP2023001511
【審査請求日】2023-05-23
(31)【優先権主張番号】P 2022074577
(32)【優先日】2022-04-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【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】100101557
【弁理士】
【氏名又は名称】萩原 康司
(74)【代理人】
【識別番号】100096389
【弁理士】
【氏名又は名称】金本 哲男
(74)【代理人】
【識別番号】100167634
【弁理士】
【氏名又は名称】扇田 尚紀
(74)【代理人】
【識別番号】100187849
【弁理士】
【氏名又は名称】齊藤 隆史
(74)【代理人】
【識別番号】100212059
【弁理士】
【氏名又は名称】三根 卓也
(72)【発明者】
【氏名】上野 晋
(72)【発明者】
【氏名】莊司 浩雅
【審査官】瀧口 博史
(56)【参考文献】
【文献】特開平５－６４８６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１２４０２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／０７９１３１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】韓国公開特許第１０－２０２１－００６９４５７（ＫＲ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ３２Ｂ １５／０１
Ｃ２２Ｃ １８／０４
Ｃ２３Ｆ １３／０２
Ｃ２３Ｆ １３／０６
Ｃ２３Ｆ １３／１４
Ｃ２３Ｆ １３／１６
Ｃ２３Ｃ ２／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面処理層を有する鋼材で構成されており、当該鋼材を貫通する開口部と、当該開口部に隣接しており鋼素地が露出している部位である露出部と、が存在する第１の部材と、めっき層を有する鋼材で構成されており、前記第１の部材の前記開口部を少なくとも覆うように設けられた第２の部材と、
が接合されたものであり、
前記第２の部材の前記めっき層は、質量％で、
Ａｌ：１５．０％超３０．０％以下、
Ｍｇ：５．０％超１５．０％以下、
Ｓｎ：０％～０．７０％、
Ｃａ：０．０３％～０．６０％、
Ｓｉ：０．０１％～０．７５％、
Ｔｉ：０％～０．２５％、
Ｎｉ：０％～１．００％、
Ｃｏ：０％～０．２５％、
Ｆｅ：０％～５．０％、
Ｂ ：０％～０．５％、
を含有し、残部が、Ｚｎ及び不純物からなり、
前記第２の部材と接していない側での前記第１の部材の前記開口部の周囲長さをＬ［ｍｍ］、前記第１の部材における前記第２の部材と接していない前記露出部の面積をＳＳ［ｍｍ２］、前記第２の部材の片面当たりの前記めっき層の平均付着量をＭｍ［ｇ／ｍ２］としたときに、Ｌ＜１００の場合は、Ｍｍ／ＳＳ≧０．００８が成立し、Ｌ≧１００の場合は、Ｌ×Ｍｍ／ＳＳ≧１．３００が成立し、
前記第１の部材と接している側の前記第２の部材の前記めっき層において、全体でのＭｇ、Ａｌ、Ｚｎの含有量（単位：質量％）を、それぞれ［Ｍｇ］’、［Ａｌ］’、［Ｚｎ］’と表記し、
前記第１の部材及び前記第２の部材を、前記第１の部材の前記開口部の位置で厚み方向に切断することで得られる断面において、前記第１の部材と接している側の前記第２の部材の前記めっき層を、電界放出形走査電子顕微鏡のエネルギー分散形Ｘ線分析装置（ＦＥ－ＳＥＭ／ＥＤＸ）により、表層から３μｍの深さまでを面分析して得られるＭｇ、Ａｌ、Ｚｎの含有量（単位：質量％）を、それぞれ［Ｍｇ］、［Ａｌ］、［Ｚｎ］と表記し、
前記面分析の分析結果に基づき算出される比率Ｒを、以下の式（１）のように定義し、
前記断面において、前記開口部の一方の端部を起点として前記開口部の中心から離れる方向に２０ｍｍの位置を位置Ａとしたときに、前記位置Ａにおける前記比率Ｒの値であるＲＡは、１．１０～５．００の範囲内であり、かつ、
前記断面において、前記開口部の一方の端部の位置を位置Ｂとしたときに、前記位置Ｂにおける前記比率Ｒの値であるＲＢは、前記ＲＡの値以下である、接合体。
【数1】
【請求項2】
前記ＲＢは、０．３０～５．００の範囲内である、請求項１に記載の接合体。【請求項3】
前記第２の部材の前記めっき層の表面には、四端子四探針法で測定したときの抵抗が１×１０－２Ω未満である化成処理皮膜が存在する、請求項１に記載の接合体。【請求項4】
前記第１の部材の前記表面処理層は、Ｚｎを含有する、請求項１に記載の接合体。【請求項5】
前記第１の部材の前記表面処理層は、１又は複数の層で構成されており、最表面は塗膜である、請求項１に記載の接合体。【請求項6】
前記第１の部材の前記露出部には、鉄酸化物が付着している、請求項１～５の何れか１項に記載の接合体。【請求項7】
前記第１の部材の前記開口部には、前記第２の部材の側に向いたバリが存在する、請求項１～５の何れか１項に記載の接合体。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、接合体に関する。
【背景技術】
【0002】
表面処理が施されている鋼材であっても、ネジやボルト等といった締結部品を設けるための穴、運搬用の穴、位置合わせ用の穴等のように、各種の開口部が設けられていることが多い。また、これら開口部に隣接する部分は、鋼素地が露出していることが多い。
【0003】
鋼材に施されている表面処理が塗装である場合には、かかる鋼素地の露出部分から腐食が進行することとなる。鋼材に施されている表面処理が亜鉛系めっきである場合には、亜鉛系めっきが有する犠牲防食能により、ある程度腐食速度が抑えられるが、長寿命化は期待できない。また、開口部の近傍を塗装等で補修することもあるが、コストや工数がかかるという問題がある。
【0004】
他方、鋼素地の露出部分に鉄酸化物（鉄錆を含む。）が発生した場合には、ケレンやショットブラスト等により鉄酸化物を物理的に除去した後に、塗料などで補修することがある。しかしながら、ケレンやショットブラストは、現場での作業が容易ではない。加えて、処理が不十分な場合には、鉄酸化物が残存して、早期に補修の効果が喪失する。そのため、鉄酸化物を除去せずに、鉄酸化物の上から塗装することで、錆の更なる発生を防止する技術が提案されている（例えば、以下の特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０２０－７０３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記特許文献１で提案されている技術では、塗装作業が複数必要となって煩雑であり、乾燥のための養生時間による工期の長期化が懸念される。また、このような塗料は、高コストであるだけでなく、塗装が不十分な場合には早期に補修の効果が喪失する。その結果、開口部の周辺を起点として、開口部がある部材やその開口部を塞いでいる部材の腐食が早期に進行してしまい、構造体の全体として長寿命が期待できない。このような事情から、開口部を有する鋼材を用いて構成される構造体において、より優れた耐食性を有し長寿命化が可能なものが希求されている。
【0007】
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、開口部が設けられた鋼材を用いた接合体において、開口部とその周囲の耐食性をより向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明者が鋭意検討した結果、めっき層を有する鋼材を用いて、少なくとも開口部を覆った上で、開口部とその周囲に存在する鋼素地の露出部位が腐食環境下に曝された場合に、上記めっき層からめっき成分を溶出させるという着想を得た。加えて、本発明者は、溶出させためっき成分を開口部や鋼素地の露出部位に到達させることで、耐食性の更なる向上が可能である旨の着想を得た。
かかる着想に基づき更なる検討を行った結果完成された本発明の要旨は、以下の通りである。
かかる着想に基づき更なる検討を行った結果完成された本発明の要旨は、以下の通りである。
【0009】
（１）表面処理層を有する鋼材で構成されており、当該鋼材を貫通する開口部と、当該開口部に隣接しており鋼素地が露出している部位である露出部と、が存在する第１の部材と、めっき層を有する鋼材で構成されており、前記第１の部材の前記開口部を少なくとも覆うように設けられた第２の部材と、が接合されたものであり、前記第２の部材の前記めっき層は、質量％で、Ａｌ：１５．０％超３０．０％以下、Ｍｇ：５．０％超１５．０％以下、Ｓｎ：０％～０．７０％、Ｃａ：０．０３％～０．６０％、Ｓｉ：０．０１％～０．７５％、Ｔｉ：０％～０．２５％、Ｎｉ：０％～１．００％、Ｃｏ：０％～０．２５％、Ｆｅ：０％～５．０％、Ｂ：０％～０．５％を含有し、残部が、Ｚｎ及び不純物からなり、前記第２の部材と接していない側での前記第１の部材の前記開口部の周囲長さをＬ［ｍｍ］、前記第１の部材における前記第２の部材と接していない前記露出部の面積をＳＳ［ｍｍ２］、前記第２の部材の片面当たりの前記めっき層の平均付着量をＭｍ［ｇ／ｍ２］としたときに、Ｌ＜１００の場合は、Ｍｍ／ＳＳ≧０．００８が成立し、Ｌ≧１００の場合は、Ｌ×Ｍｍ／ＳＳ≧１．３００が成立し、前記第１の部材と接している側の前記第２の部材の前記めっき層において、全体でのＭｇ、Ａｌ、Ｚｎの含有量（単位：質量％）を、それぞれ［Ｍｇ］’、［Ａｌ］’、［Ｚｎ］’と表記し、前記第１の部材及び前記第２の部材を、前記第１の部材の前記開口部の位置で厚み方向に切断することで得られる断面において、前記第１の部材と接している側の前記第２の部材の前記めっき層を、電界放出形走査電子顕微鏡のエネルギー分散形Ｘ線分析装置（ＦＥ－ＳＥＭ／ＥＤＸ）により、表層から３μｍの深さまでを面分析して得られるＭｇ、Ａｌ、Ｚｎの含有量（単位：質量％）を、それぞれ［Ｍｇ］、［Ａｌ］、［Ｚｎ］と表記し、前記面分析の分析結果に基づき算出される比率Ｒを、以下の式（１）のように定義し、前記断面において、前記開口部の一方の端部を起点として前記開口部の中心から離れる方向に２０ｍｍの位置を位置Ａとしたときに、前記位置Ａにおける前記比率Ｒの値であるＲＡは、１．１０～５．００の範囲内であり、かつ、前記断面において、前記開口部の一方の端部の位置を位置Ｂとしたときに、前記位置Ｂにおける前記比率Ｒの値であるＲＢは、前記ＲＡの値以下である、接合体。
（２）前記ＲＢは、０．３０～５．００の範囲内である、（１）に記載の接合体。
（３）前記第２の部材の前記めっき層の表面には、四端子四探針法で測定したときの抵抗が１×１０－３Ω未満である化成処理皮膜が存在する、（１）に記載の接合体。
（４）前記第１の部材の前記表面処理層は、Ｚｎを含有する、（１）に記載の接合体。
（５）前記第１の部材の前記表面処理層は、１又は複数の層で構成されており、最表面は、塗膜である、（１）に記載の接合体。
（６）前記第１の部材の前記露出部には、鉄酸化物が付着している、（１）～（５）の何れか１つに記載の接合体。
（７）前記第１の部材の前記開口部には、前記第２の部材の側に向いたバリが存在する、（１）～（５）の何れか１つに記載の接合体。
（２）前記ＲＢは、０．３０～５．００の範囲内である、（１）に記載の接合体。
（３）前記第２の部材の前記めっき層の表面には、四端子四探針法で測定したときの抵抗が１×１０－３Ω未満である化成処理皮膜が存在する、（１）に記載の接合体。
（４）前記第１の部材の前記表面処理層は、Ｚｎを含有する、（１）に記載の接合体。
（５）前記第１の部材の前記表面処理層は、１又は複数の層で構成されており、最表面は、塗膜である、（１）に記載の接合体。
（６）前記第１の部材の前記露出部には、鉄酸化物が付着している、（１）～（５）の何れか１つに記載の接合体。
（７）前記第１の部材の前記開口部には、前記第２の部材の側に向いたバリが存在する、（１）～（５）の何れか１つに記載の接合体。
【0010】
【数1】
【発明の効果】
【0011】
以上説明したように本発明によれば、開口部が設けられた鋼材を用いた接合体において、開口部とその周囲の耐食性をより向上させて、接合体の長寿命化を実現させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施形態に係る接合体の一例を模式的に示した説明図である。
【図2】同実施形態に係る接合体の構造の一例を説明するための説明図である。
【図3】同実施形態に係る接合体における第１の部材の構造の一例を模式的に示した説明図である。
【図4A】同実施形態に係る接合体における第２の部材の構造の一例を模式的に示した説明図である。
【図4B】同実施形態に係る接合体における第２の部材の構造の一例を模式的に示した説明図である。
【図5】同実施形態に係る接合体におけるめっき層について説明するための説明図である。
【図6】同実施形態に係る接合体におけるめっき層について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
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。
【0014】
【0015】
本実施形態に係る接合体は、以下で詳述するように、複数の鋼材を接合することで形成されるものである。図１では、かかる接合体の一例として、箱状の外形を有する接合体１を模式的に図示している。このような箱状の外形を有する接合体１としては、例えば、配電盤、室外機、給湯器等が挙げられる。このような接合体１は、先だって言及したように、ネジやボルト等といった締結部品を設けるための穴、運搬用の穴、位置合わせ用の穴等のように、様々な形状を有する開口部３が、様々な部位に設けられていることが多い。
【0016】
上記のような各種の接合体を製造する際には、耐食性の観点から、素材となる鋼材として各種の表面処理が施された表面処理鋼材が用いられることが一般的である。素材となる表面処理鋼材に対して、上記のような開口部３を形成する際、鋼材に施されている表面処理層が一部剥離することで鋼素地が露出してしまう。鋼素地が露出したままの接合体が腐食環境に曝されると、かかる鋼素地が起点となって、腐食反応が進行してしまう。そこで、本実施形態に係る接合体１では、少なくとも開口部３の近傍について、以下で詳述するような構造を採用することで、開口部３とその周囲の耐食性をより向上させて、接合体の長寿命化を実現させる。
【0017】
なお、本実施形態で着目する接合体１は、上記のような箱状のものに限定されるものではない。本実施形態で着目する接合体１は、例えば、建造物の屋根や壁のような、板状の鋼材を用いた板状の接合体であってもよいし、太陽光パネル架台のような、各種の形鋼を用いた接合体であってもよいし、構造物の骨組みのような、各種のＨ形鋼や角柱を用いた接合体であってもよいし、標識、信号機、ガードレール等のような、各種の鋼管を用いた接合体であってもよい。
【0018】
＜接合体の構造について＞
次に、図２を参照しながら、本実施形態に係る接合体１がどのような鋼材を用いて構成されているか、詳細に説明する。なお、以下では、便宜的に、接合体１が板状の鋼材（すなわち、鋼板）を用いて構成されている場合を例に挙げて説明を行う。図２は、本実施形態に係る接合体の構造の一例を説明するための説明図であり、本実施形態に係る接合体を、素材となっている鋼材の厚み方向に切断した断面の一部を模式的に示したものである。
次に、図２を参照しながら、本実施形態に係る接合体１がどのような鋼材を用いて構成されているか、詳細に説明する。なお、以下では、便宜的に、接合体１が板状の鋼材（すなわち、鋼板）を用いて構成されている場合を例に挙げて説明を行う。図２は、本実施形態に係る接合体の構造の一例を説明するための説明図であり、本実施形態に係る接合体を、素材となっている鋼材の厚み方向に切断した断面の一部を模式的に示したものである。
【0019】
図２に示したように、本実施形態に係る接合体１は、鋼材を貫通する開口部１１が存在する第１の部材１０と、第１の部材１０の開口部１１を少なくとも覆うように設けられた第２の部材２０と、が接合されたものである。
【0020】
≪第１の部材１０の構成について≫
図３は、本実施形態に係る接合体１における第１の部材１０の構造の一例を模式的に示した説明図である。図３に示したように、本実施形態に係る第１の部材１０は、鋼素地の一例としての素地鋼材１０１と、素地鋼材１０１の表面に位置する表面処理層１０３と、を有している。かかる第１の部材１０の少なくとも一部に、図１や図２に例示したような各種の開口部が設けられている。なお、図３では、素地鋼材１０１の両面に表面処理層１０３が設けられる場合について図示しているが、表面処理層１０３は、素地鋼材１０１の一方の表面にのみ設けられていてもよい。
図３は、本実施形態に係る接合体１における第１の部材１０の構造の一例を模式的に示した説明図である。図３に示したように、本実施形態に係る第１の部材１０は、鋼素地の一例としての素地鋼材１０１と、素地鋼材１０１の表面に位置する表面処理層１０３と、を有している。かかる第１の部材１０の少なくとも一部に、図１や図２に例示したような各種の開口部が設けられている。なお、図３では、素地鋼材１０１の両面に表面処理層１０３が設けられる場合について図示しているが、表面処理層１０３は、素地鋼材１０１の一方の表面にのみ設けられていてもよい。
【0021】
◇素地鋼材１０１
本実施形態に係る第１の部材１０の母材として用いられる素地鋼材１０１は、特に限定されるものではなく、接合体１に求められる機械的強度（例えば、引張強度）等に応じて、各種の鋼材を用いることが可能である。このような素地鋼材１０１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材を挙げることができる。
本実施形態に係る第１の部材１０の母材として用いられる素地鋼材１０１は、特に限定されるものではなく、接合体１に求められる機械的強度（例えば、引張強度）等に応じて、各種の鋼材を用いることが可能である。このような素地鋼材１０１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材を挙げることができる。
【0022】
また、素地鋼材１０１の厚みについては、特に限定されるものではなく、接合体１に求められる機械的強度等に応じて、適宜設定すればよい。
【0023】
◇表面処理層１０３
本実施形態に係る表面処理層１０３は、第１の部材１０における素地鋼材１０１の耐食性を向上させるために設けられる層である。かかる表面処理層１０３を形成するための表面処理については、特に限定されるものではなく、例えば、各種のめっき処理や、各種の防錆塗料等を用いた塗装処理（粉体塗装も含む。）など、公知の各種の処理方法を適用することが可能である。また、表面処理層１０３を形成するための表面処理として、複数の処理方法を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態に係る表面処理層１０３は、第１の部材１０における素地鋼材１０１の耐食性を向上させるために設けられる層である。かかる表面処理層１０３を形成するための表面処理については、特に限定されるものではなく、例えば、各種のめっき処理や、各種の防錆塗料等を用いた塗装処理（粉体塗装も含む。）など、公知の各種の処理方法を適用することが可能である。また、表面処理層１０３を形成するための表面処理として、複数の処理方法を組み合わせて用いてもよい。
【0024】
ここで、本実施形態に係る表面処理層１０３は、Ｚｎを含有する表面処理層であることが好ましい。Ｚｎを含有する表面処理層を設けることで、Ｚｎによる犠牲防食能を利用することが可能となり、第１の部材１０の耐食性を更に向上させることが可能となる。Ｚｎを含有する表面処理層の具体例は、特に限定されるものではない。Ｚｎを含有する表面処理層は、例えば、各種の亜鉛系めっき層であってもよいし、めっき層の表面に化成処理が施されたもの（すなわち、めっき層＋化成処理皮膜）であってもよいし、Ｚｎを含有する塗料を用いた塗膜であってもよい。
【0025】
また、かかる表面処理層１０３を、複数の層で構成される多層構造としてもよい。この際に、表面処理層１０３の最表面は、各種の塗料を用いて形成された塗膜としてもよい。例えば各種の着色顔料を含有する塗料を用いて、表面処理層１０３の最表面となる塗膜を形成することで、接合体１の意匠性を向上させることができる。また、塗膜を形成するための塗料として、その他の各種の塗料を用いることで、塗料に含有されている添加剤により発現される各種の機能を、接合体１に適用することができる。また、塗装前にリン酸塩処理などの塗装前処理を施してから、所望の塗装を行ってもよい。
【0026】
≪第２の部材２０の構成について≫
図４Ａ及び図４Ｂは、本実施形態に係る接合体１における第２の部材２０の構造の一例を模式的に示した説明図である。図４Ａに示したように、本実施形態に係る第２の部材２０は、鋼素地の一例としての素地鋼材２０１と、素地鋼材２０１の表面に位置するめっき層２０３と、を有している。また、図４Ｂに示したように、本実施形態に係る第２の部材２０は、めっき層２０３の表面に、化成処理皮膜２０５を更に有していてもよい。
図４Ａ及び図４Ｂは、本実施形態に係る接合体１における第２の部材２０の構造の一例を模式的に示した説明図である。図４Ａに示したように、本実施形態に係る第２の部材２０は、鋼素地の一例としての素地鋼材２０１と、素地鋼材２０１の表面に位置するめっき層２０３と、を有している。また、図４Ｂに示したように、本実施形態に係る第２の部材２０は、めっき層２０３の表面に、化成処理皮膜２０５を更に有していてもよい。
【0027】
なお、図４Ａ及び図４Ｂでは、素地鋼材２０１の両面に、めっき層２０３や化成処理皮膜２０５が設けられる場合について図示しているが、めっき層２０３や化成処理皮膜２０５は、素地鋼材２０１の一方の表面にのみ設けられていてもよい。
【0028】
◇素地鋼材２０１
本実施形態に係る第２の部材２０の母材として用いられる素地鋼材２０１は、特に限定されるものではなく、接合体１に求められる機械的強度（例えば、引張強度）等に応じて、各種の鋼材を用いることが可能である。このような素地鋼材２０１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材を挙げることができる。
本実施形態に係る第２の部材２０の母材として用いられる素地鋼材２０１は、特に限定されるものではなく、接合体１に求められる機械的強度（例えば、引張強度）等に応じて、各種の鋼材を用いることが可能である。このような素地鋼材２０１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材を挙げることができる。
【0029】
また、素地鋼材２０１の厚みについては、特に限定されるものではなく、接合体１に求められる機械的強度等に応じて、適宜設定すればよい。
【0030】
◇めっき層２０３
本実施形態に係る第２の部材２０におけるめっき層２０３は、第２の部材２０の耐食性を向上させるのみならず、接合体１が腐食環境に曝された場合に、第１の部材１０の開口部１１周辺の耐食性を担保するために機能する層である。
本実施形態に係る第２の部材２０におけるめっき層２０３は、第２の部材２０の耐食性を向上させるのみならず、接合体１が腐食環境に曝された場合に、第１の部材１０の開口部１１周辺の耐食性を担保するために機能する層である。
【0031】
本実施形態に係るめっき層２０３は、その化学組成が、質量％で、Ａｌ：１５．０％超３０．０％以下、Ｍｇ：５．０％超１５．０％以下、Ｃａ：０．０３％～０．６０％、Ｓｉ：０．０１％～０．７５％を含有し、残部がＺｎ及び不純物からなる、Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ系合金めっき層である。
【0032】
以下、これら成分とその含有量について、詳細に説明する。
【0033】
［Ａｌ：１５．０質量％超３０．０質量％以下］
Ａｌは、本実施形態に係るめっき層２０３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る。めっき層２０３におけるＡｌ含有量が１５．０質量％以下である場合には、接合体１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２０３において、Ａｌ含有量は、１５．０質量％超である。Ａｌ含有量は、好ましくは１７．０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、接合体１の耐食性を更に向上させることが可能となる。
Ａｌは、本実施形態に係るめっき層２０３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る。めっき層２０３におけるＡｌ含有量が１５．０質量％以下である場合には、接合体１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２０３において、Ａｌ含有量は、１５．０質量％超である。Ａｌ含有量は、好ましくは１７．０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、接合体１の耐食性を更に向上させることが可能となる。
【0034】
一方、めっき層２０３におけるＡｌ含有量が３０．０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、素地鋼材２０１の腐食が進行しやすくなるため、接合体１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２０３において、Ａｌ含有量は、３０．０質量％以下である。Ａｌ含有量は、好ましくは２５．０質量％以下である。
【0035】
［Ｍｇ：５．０質量％超１５．０質量％以下］
Ｍｇは、本実施形態に係るめっき層２０３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る。そのため、本実施形態に係るめっき層２０３において、Ｍｇ含有量は、５．０質量％超である。Ｍｇ含有量が、上記のような範囲となることで、接合体１の耐食性を担保することが可能となる。
Ｍｇは、本実施形態に係るめっき層２０３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る。そのため、本実施形態に係るめっき層２０３において、Ｍｇ含有量は、５．０質量％超である。Ｍｇ含有量が、上記のような範囲となることで、接合体１の耐食性を担保することが可能となる。
【0036】
一方、めっき層２０３におけるＭｇ含有量が１５．０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、接合体１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２０３において、Ｍｇ含有量は、１５．０質量％以下である。Ｍｇ含有量は、好ましくは１３．０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、接合体１の耐食性を更に向上させることが可能となる。
【0037】
［Ｃａ：０．０３～０．６０質量％］
Ｃａは、めっき層２０３中に含有されることで、Ａｌ及びＺｎと金属間化合物相を形成する元素である。また、めっき層２０３中にＣａと共にＳｉが含有されることで、ＣａはＳｉとも金属間化合物相を形成する。これらの金属間化合物相が形成されることで、接合体１の耐食性を担保することが可能となる。かかる金属間化合物相の形成効果は、Ｃａ含有量を０．０３質量％以上とすることで発現される。めっき層２０３中におけるＣａ含有量は、好ましくは０．０５質量％以上である。
Ｃａは、めっき層２０３中に含有されることで、Ａｌ及びＺｎと金属間化合物相を形成する元素である。また、めっき層２０３中にＣａと共にＳｉが含有されることで、ＣａはＳｉとも金属間化合物相を形成する。これらの金属間化合物相が形成されることで、接合体１の耐食性を担保することが可能となる。かかる金属間化合物相の形成効果は、Ｃａ含有量を０．０３質量％以上とすることで発現される。めっき層２０３中におけるＣａ含有量は、好ましくは０．０５質量％以上である。
【0038】
一方、めっき層２０３中のＣａ含有量が０．６０質量％を超える場合には、接合体１の耐食性が低下する。かかる観点から、めっき層２０３中のＣａ含有量は、０．６０質量％以下である。めっき層２０３中のＣａ含有量は、好ましくは０．４０質量％以下である。
【0039】
［Ｓｉ：０．０１～０．７５質量％］
Ｓｉは、めっき層２０３と素地鋼材２０１との界面に形成するＦｅ－Ａｌ系金属間化合物相の過剰な成長を抑制し、めっき層２０３と素地鋼材２０１との密着性を向上させる元素である。かかるＦｅ－Ａｌ系金属間化合物相の形成抑制効果は、Ｓｉ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２０３中におけるＳｉ含有量は、好ましくは０．０３質量％以上である。
Ｓｉは、めっき層２０３と素地鋼材２０１との界面に形成するＦｅ－Ａｌ系金属間化合物相の過剰な成長を抑制し、めっき層２０３と素地鋼材２０１との密着性を向上させる元素である。かかるＦｅ－Ａｌ系金属間化合物相の形成抑制効果は、Ｓｉ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２０３中におけるＳｉ含有量は、好ましくは０．０３質量％以上である。
【0040】
一方、めっき層２０３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めっき操業性が低下する可能性がある。そのため、めっき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２０３中のＳｉ含有量は、０．７５質量％以下となる。めっき層２０３中のＳｉ含有量は、好ましくは０．６５質量％以下である。
【0041】
めっき層２０３において、上記Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｉの残部は、Ｚｎと、不純物である。
Ｚｎは、本実施形態に係るめっき層２０３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、接合体１の耐食性を向上させるために重要な元素である。
Ｚｎは、本実施形態に係るめっき層２０３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、接合体１の耐食性を向上させるために重要な元素である。
【0042】
また、本実施形態に係るめっき層２０３の化学組成は、残部のＺｎの一部に換えて、選択的に、Ｓｎ：０％～０．７０％、Ｔｉ：０％～０．２５％、Ｎｉ：０％～１．００％、Ｃｏ：０％～０．２５％、Ｆｅ：０％～５．０％、Ｂ：０％～０．５％を含有していてもよい。つまり、本実施形態に係るめっき層２０３は、任意添加元素として、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｂの少なくとも何れかの元素を含有してもよい。なお、本実施形態に係るめっき層２０３が、これら任意添加元素を含有しない場合もあるため、これら任意添加元素の含有量の下限値は、０％となっている。
【0043】
［Ｓｎ：０～０．７０質量％］
Ｓｎは、Ｚｎ、Ａｌ、Ｍｇを含むめっき層２０３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、素地鋼材２０１が露出した部分にＭｇイオンが供給され、犠牲防食性が更に向上する。一方で、過剰なＳｎの添加は、Ｍｇ溶出速度を過剰に促進し、接合体１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含有量が０．７０質量％を超えると顕著となるため、Ｓｎ含有量は、０．７０質量％以下である。Ｓｎ含有量は、より好ましくは０．５０質量％以下である。一方、Ｓｎ含有量の下限は、特に規定されるものではなく、０質量％であってもよいが、Ｓｎを含有させる場合には、Ｓｎ含有量は、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２０３の犠牲防食性を更に向上させることが可能となる。
Ｓｎは、Ｚｎ、Ａｌ、Ｍｇを含むめっき層２０３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、素地鋼材２０１が露出した部分にＭｇイオンが供給され、犠牲防食性が更に向上する。一方で、過剰なＳｎの添加は、Ｍｇ溶出速度を過剰に促進し、接合体１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含有量が０．７０質量％を超えると顕著となるため、Ｓｎ含有量は、０．７０質量％以下である。Ｓｎ含有量は、より好ましくは０．５０質量％以下である。一方、Ｓｎ含有量の下限は、特に規定されるものではなく、０質量％であってもよいが、Ｓｎを含有させる場合には、Ｓｎ含有量は、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２０３の犠牲防食性を更に向上させることが可能となる。
【0044】
［Ｔｉ：０～０．２５質量％］
［Ｎｉ：０～１．００質量％］
Ｔｉ、Ｎｉの少なくとも何れかがめっき層２０３中に含有されると、かかるめっき層２０３を有する第２の部材２０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、形成される溶接部の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、めっき層２０３中のＴｉ、Ｎｉ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、Ｔｉ、Ｎｉの少なくとも何れかをめっき層２０３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。
［Ｎｉ：０～１．００質量％］
Ｔｉ、Ｎｉの少なくとも何れかがめっき層２０３中に含有されると、かかるめっき層２０３を有する第２の部材２０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、形成される溶接部の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、めっき層２０３中のＴｉ、Ｎｉ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、Ｔｉ、Ｎｉの少なくとも何れかをめっき層２０３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。
【0045】
一方、Ｔｉ含有量が０．２５質量％を超える、又は、Ｎｉ含有量が１．０質量％を超えるようなめっき層２０３を形成する場合には、めっき層２０３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、めっき浴の粘性の上昇を招いて、めっき性状の良好な第２の部材２０を製造できない。よって、めっき層２０３中のＴｉ含有量は、０．２５質量％以下とされ、めっき層２０３中のＮｉ含有量は、１．０質量％以下とされる。Ｔｉ含有量は、より好ましくは０．２０質量％以下である。また、Ｎｉ含有量は、より好ましくは０．８５質量％以下である。
【0046】
［Ｃｏ：０～０．２５質量％］
Ｃｏがめっき層２０３中に含有されると、めっき操業性を向上させることが可能となる。かかるめっき操業性の向上効果は、Ｃｏ含有量が０．００３質量％以上となった場合に発現される。そのため、Ｃｏを含有させる場合には、その含有量は、０．００３質量％以上とすることが好ましい。
Ｃｏがめっき層２０３中に含有されると、めっき操業性を向上させることが可能となる。かかるめっき操業性の向上効果は、Ｃｏ含有量が０．００３質量％以上となった場合に発現される。そのため、Ｃｏを含有させる場合には、その含有量は、０．００３質量％以上とすることが好ましい。
【0047】
一方、めっき層２０３中のＣｏ含有量が０．２５質量％を超える場合には、めっき層２０３の耐食性を低下させる可能性がある。そのため、Ｃｏ含有量は、０．２５質量％以下である。
【0048】
［Ｆｅ：０～５．０質量％］
めっき層２０３には、母材である素地鋼材２０１から、鋼材を構成する元素が混入することがある。特に、溶融めっき法では、素地鋼材２０１とめっき層２０３との間での固液反応による元素の相互拡散によって、素地鋼材２０１を構成する元素がめっき層２０３へ混入しやすくなる。このような元素の混入により、めっき層２０３中には、一定量のＦｅが含有されることがある。上記相互拡散が促進されれば、素地鋼材２０１とめっき層２０３との密着性が更に向上する。素地鋼材２０１とめっき層２０３との密着性の向上という観点からは、めっき層２０３中のＦｅ含有量は、０．０５質量％以上であることが好ましい。
めっき層２０３には、母材である素地鋼材２０１から、鋼材を構成する元素が混入することがある。特に、溶融めっき法では、素地鋼材２０１とめっき層２０３との間での固液反応による元素の相互拡散によって、素地鋼材２０１を構成する元素がめっき層２０３へ混入しやすくなる。このような元素の混入により、めっき層２０３中には、一定量のＦｅが含有されることがある。上記相互拡散が促進されれば、素地鋼材２０１とめっき層２０３との密着性が更に向上する。素地鋼材２０１とめっき層２０３との密着性の向上という観点からは、めっき層２０３中のＦｅ含有量は、０．０５質量％以上であることが好ましい。
【0049】
また、本発明の効果を損なわない範囲内で、めっき層２０３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２０３中のＦｅ含有量が５．０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２０３中のＦｅ含有量は、５．０質量％以下である。めっき層２０３中のＦｅ含有量は、より好ましくは３．５質量％以下である。
【0050】
［Ｂ：０～０．５質量％］
Ｂは、めっき層２０３中に含有されると、液体金属脆化割れ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｍｅｔａｌ Ｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔ：ＬＭＥ）を抑制する効果がある。これは、Ｂがめっき層２０３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。これらの改善効果は、Ｂを０．０３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２０３中におけるＢの含有量は、より好ましくは０．０３質量％以上である。
Ｂは、めっき層２０３中に含有されると、液体金属脆化割れ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｍｅｔａｌ Ｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔ：ＬＭＥ）を抑制する効果がある。これは、Ｂがめっき層２０３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。これらの改善効果は、Ｂを０．０３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２０３中におけるＢの含有量は、より好ましくは０．０３質量％以上である。
【0051】
一方、めっき層２０３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。かかるめっき操業性の低下は、Ｂの含有量が０．５質量％を超える場合に顕著となるため、Ｂ含有量は０．５質量％以下である。
【0052】
［化学成分の計測方法］
上記のめっき層２０３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。第２の部材２０を、インヒビターを加えた１０％ＨＣｌ水溶液に対して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２０３の全体平均としての化学成分を得ることができる。
上記のめっき層２０３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。第２の部材２０を、インヒビターを加えた１０％ＨＣｌ水溶液に対して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２０３の全体平均としての化学成分を得ることができる。
【0053】
本実施形態に係る第２の部材２０におけるめっき層２０３では、上記のような化学成分のうちＭｇが、めっき層２０３の表層おいて濃化した状態となっている。このＭｇの濃化状態については、以下で改めて説明する。
【0054】
また、本実施形態に係る第２の部材２０におけるめっき層２０３の片面当たりの平均付着量は、以下で説明するような条件を満たしつつ、２０～６００ｇ／ｍ２の範囲内であることが好ましい。めっき層２０３の片面当たりの平均付着量は、より好ましくは４０～４００ｇ／ｍ２である。
【0055】
以上説明したような成分を有するめっき層２０３は、ＪＩＳ Ｚ２２４４－１：２００９で規定されているビッカース硬度（より詳細には、荷重を１０ｇｆ（１ｇｆは、約９．８ｍＮである。）としたときのビッカース硬度）が１５０Ｈｖ以上と、優れた硬度を有している。そのため、第１の部材１０に開口部１１を形成する際に、第１の部材１０側から第２の部材２０側に向かってバリが生成されてしまう場合があるが、めっき層２０３自体が硬質であるため、めっき層２０３がバリによって疵付いて部分的に剥離してしまう事態を、防止することができる。
【0056】
◇化成処理皮膜２０５
本実施形態に係る第２の部材２０における化成処理皮膜２０５は、四端子四探針法で測定したときの抵抗が１×１０－２Ω未満である皮膜である。かかる抵抗は、各種の抵抗率計（例えば、ロレスタ－ＧＸ ＭＣＰ－Ｔ７００、プローブ：ＭＣＰ－ＴＰ０３Ｐ：いずれも日東精工アナリテック株式会社製）を用いて測定することができる。化成処理皮膜２０５が上記のような抵抗を示すことで、かかる化成処理皮膜２０５は、犠牲防食作用を発現し、接合体１の耐食性を更に向上させることが可能となる。なお、化成処理皮膜２０５を四端子四探針法で測定したときの抵抗の下限値は、特に規定するものではなく、抵抗は、低ければ低いほどよい。
本実施形態に係る第２の部材２０における化成処理皮膜２０５は、四端子四探針法で測定したときの抵抗が１×１０－２Ω未満である皮膜である。かかる抵抗は、各種の抵抗率計（例えば、ロレスタ－ＧＸ ＭＣＰ－Ｔ７００、プローブ：ＭＣＰ－ＴＰ０３Ｐ：いずれも日東精工アナリテック株式会社製）を用いて測定することができる。化成処理皮膜２０５が上記のような抵抗を示すことで、かかる化成処理皮膜２０５は、犠牲防食作用を発現し、接合体１の耐食性を更に向上させることが可能となる。なお、化成処理皮膜２０５を四端子四探針法で測定したときの抵抗の下限値は、特に規定するものではなく、抵抗は、低ければ低いほどよい。
【0057】
本実施形態に係る化成処理皮膜２０５の具体的な成分については、上記のような抵抗を示すものであれば特に限定されるものではなく、公知の各種の化成処理剤を用いて化成処理皮膜２０５を形成することが可能である。このような化成処理剤として、例えば、日本パーカライジング株式会社製パルコートＥ３００系の化成処理剤等を挙げることができる。
【0058】
本実施形態に係る化成処理皮膜２０５の膜厚については、特に限定されるものではないが、例えば、０．２～３．０μｍの範囲内とすることが好ましい。
【0059】
◇めっき層２０３におけるＭｇの表面濃化状態
以下では、図５及び図６を参照しながら、本実施形態に係るめっき層２０３におけるＭｇの表面濃化状態について、詳細に説明する。図５及び図６は、本実施形態に係る接合体におけるめっき層２０３について説明するための説明図である。
以下では、図５及び図６を参照しながら、本実施形態に係るめっき層２０３におけるＭｇの表面濃化状態について、詳細に説明する。図５及び図６は、本実施形態に係る接合体におけるめっき層２０３について説明するための説明図である。
【0060】
以下の説明に先立ち、先だって説明したような方法で、めっき層２０３の全体でのＭｇ、Ａｌ、Ｚｎの含有量（単位：質量％）が測定されているものとする。以下の説明では、特に、第１の部材１０と接している側のめっき層２０３における各成分の含有量に着目する。以下で説明するようなめっき層２０３におけるＭｇの表面濃化は、接合体１の耐食性（特に、開口部１１の近傍における耐食性）に寄与するものであり、かかる耐食性への寄与においては、第１の部材１０に接している側のめっき層２０３が主な役割を果たすものだからである。
【0061】
ここで、第１の部材１０と接している側のめっき層２０３において、全体でのＭｇ、Ａｌ、Ｚｎの含有量（単位：質量％）を、それぞれ［Ｍｇ］’、［Ａｌ］’、［Ｚｎ］’と表記する。
【0062】
次に、図５に着目する。図５の上段は、接合体１において、第１の部材１０の開口部１１が形成されている位置の近傍を、上方から平面視したときの上面図である。図５の下段は、上段に示した上面図を、Ａ－Ａ切断線で、第１の部材１０及び第２の部材２０の厚み方向に切断した場合の切断図である。
【0063】
図５の上段の上面図に示したように、本実施形態に係る第１の部材１０の一部には、素地鋼材１０１を貫通する孔部を有する開口部１１が存在している。また、第１の部材１０には、開口部１１（より詳細には、孔部）に隣接するように、鋼素地（すなわち、素地鋼材１０１）が露出している部位である露出部１３が存在している。ここで、開口部１１には、第２の部材２０の側に向いたバリ１５が存在する場合がある。また、露出部１３の表面には、各種の鉄酸化物１７が付着している場合がある。
【0064】
ここで、バリ１５の大きさ（素地鋼材１０１の表面位置からの突出の大きさ）は、素地鋼材１０１の板厚や、開口部１１を設けるための穴あけ条件等にもよるが、例えば０．２ｍｍ以下であることが好ましい。バリ１５の大きさが０．２ｍｍ以下であれば、バリ１５によって第２の部材２０の表面が過度に傷つけられることを防止でき、第２の部材２０の耐食性を担保することができる。
【0065】
また、露出部１３の表面に付着しうる各種の鉄酸化物１７としては、例えば、α－ＦｅＯＯＨ、β－ＦｅＯＯＨ、γ－ＦｅＯＯＨ、Ｆｅ（ＯＨ）２、Ｆｅ（ＯＨ）３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、ＦｅＯ等がある。
【0066】
第１の部材１０の露出部１３では、素地鋼材１０１が露出していることから、表面処理層１０３が存在している他の部位と比較して、耐食性が低下している。そのため、露出部１３が腐食環境に曝された場合、露出部１３の耐食性と、表面処理層１０３が存在している部位との耐食性とに、差異が生じてしまう。そこで、本実施形態に係る接合体１では、第２の部材２０のめっき層２０３からめっき層の成分をイオンとして適切に溶出させて、露出部１３の保護被膜として機能させる。めっき層２０３を構成するＺｎやＭｇは、犠牲防食能を示すため、保護被膜の主成分として好適である。なお、めっき層２０３の上層として化成処理皮膜２０５を設けた場合であっても、上記のようなめっき成分の溶出が発生することは、別途確認済みである。
【0067】
本実施形態に係るめっき層２０３が有しているＺｎ－Ａｌ－Ｍｇ系のめっき成分において、Ｍｇは、めっき層２０３中に金属間化合物として存在している。Ｍｇは、Ａｌと比較するとより優れた犠牲防食能を示し、また、溶出後のＭｇイオンの移動度が高いため、保護被膜の主成分として特に有用な元素である。そこで、本実施形態に係るめっき層２０３では、Ｍｇをめっき層２０３の表面近傍に意図的に濃化させて、Ｍｇを溶出させやすいようにしている。
【0068】
本実施形態に係るめっき層２０３において、上記のようなＭｇの表面濃化状態は、第１の部材１０及び第２の部材２０を、図５の下段に示したように、第１の部材１０の開口部１１の位置で厚み方向に切断することで得られる断面において、第１の部材１０と接している側のめっき層２０３を、電界放出形走査電子顕微鏡（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＦＥ－ＳＥＭ）のエネルギー分散形Ｘ線分析装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＥＤＸ）（以下、「ＦＥ－ＳＥＭ／ＥＤＸ」と略記する。）により面分析することで、評価する。
【0069】
かかる評価に際して、本実施形態では、めっき層２０３の断面における２箇所に着目して、ＦＥ－ＳＥＭ／ＥＤＸによる面分析を実施する。すなわち、図５下段の断面図における、位置Ａ及び位置Ｂの２箇所である。位置Ａは、図５下段に示したような断面において、開口部１１の一方の端部を起点として、開口部１１の中心から離れる方向に２０ｍｍの位置とする。また、位置Ｂは、図５下段に示したような断面において、開口部１１の一方の端部の位置とする。
【0070】
着目する接合体１から、サンプルとなる試験片を３つ取り出し、それぞれ、樹脂に埋め込んだうえで研磨して、図５下段に示したような、観察対象とする断面を準備する。断面のそれぞれを、ＦＥ－ＳＥＭ／ＥＤＸにより観察して、位置Ａ及び位置Ｂにおけるめっき成分の元素分析を行う。位置Ａ及び位置Ｂの面分析を実施する際には、図６に模式的に示したように、「めっき層２０３の表面（第１の部材１０とめっき層２０３との界面と捉えることもできる。）からめっき層２０３の深さ方向に３μｍまでの範囲」×「めっき層２０３の表面法線方向に直交する方向（表面が拡がっている方向）に１００μｍの範囲」を、分析対象領域ｒＡ、ｒＢとする。その上で、各位置について、Ｚｎ、Ｍｇ、Ａｌそれぞれの元素の平均組成を分析する。なお、表面が拡がっている方向に関しては、図６に示したように、位置Ａ又は位置Ｂを中心に、左右それぞれに５０μｍまでの範囲とすることが好ましい。
【0071】
ここで、上記の断面観察は、日本電子株式会社製ＪＳＭ－７８００Ｆ／ＥＤＸ等のＦＥ－ＳＥＭ／ＥＤＸを使用し、加速電圧１５ｋＶ、エミッション電流６５μＡ、ワーキングディスタンス１０ｍｍで、３μｍ深さまでの範囲を、２０μｍ幅のサイズで、５回つなぎで分析することで実施する。
【0072】
このようにして得られる、表層から３μｍの深さまでの領域のＭｇ、Ａｌ、Ｚｎの含有量（単位：質量％）を、それぞれ［Ｍｇ］、［Ａｌ］、［Ｚｎ］と表記する。その上で、位置Ａ及び位置Ｂのそれぞれにおいて、面分析の分析結果に基づき、以下の式（１０１）に示したような比率Ｒを定義する。より詳細には、位置Ａにおける比率ＲをＲＡと表記し、位置Ｂにおける比率ＲをＲＢと表記する。上記の３つのサンプルについて、上記のようにして、それぞれ比率ＲＡ、比率ＲＢを算出する。得られた３つの比率ＲＡの値の平均値を、着目する接合体１における比率ＲＡとする。同様に、得られた３つの比率ＲＢの値の平均値を、着目する接合体１における比率ＲＢとする。
【0073】
【数2】
【0074】
本実施形態に係るめっき層２０３において、上記比率ＲＡの値は、１．１０～５．００となっている。すなわち、位置Ａにおいて、めっき層２０３の表面から深さ３μｍまでの領域のＭｇの含有量は、めっき層２０３全体でのＭｇの含有量に対して、１．１０～５．００倍となっている。位置Ａは、開口部１１の一方の端部を起点として、開口部１１の中心から離れる方向に２０ｍｍの位置であるから、接合体１が腐食環境に曝された際に腐食の起点となる位置から、十分に離隔した位置と考えることができる。そのため、上記比率ＲＡは、めっき層２０３が元来有しているＭｇの表面濃化状態を反映した値であると言える。
【0075】
比率ＲＡが上記のような値となっていることで、先だって言及したような、腐食環境に曝された際のＭｇの溶出に伴う保護被膜形成効果を実現することができる。比率ＲＡの値が１．１０未満であるときには、上記のようなＭｇの溶出に伴う保護被膜形成効果を実現することができない。比率ＲＡの値は、好ましくは１．５０以上である。一方、上記Ｍｇの濃化状態には限界があることから実質的な比率ＲＡの上限値は５．００となる。なお、比率ＲＡの値が高くなりすぎると、めっき層２０３からのＭｇの溶出量が多くなりすぎて、めっき層２０３自体の耐食性（より詳細には、長期的な耐食性）が低下してしまう。そのため、比率ＲＡの値は、好ましくは４．００以下である。
【0076】
他方、本実施形態に係るめっき層２０３において、位置Ｂにおける比率ＲＢは、比率ＲＡ以下の値となっている。例えば接合体１の製造直後等のように、接合体１が腐食環境に曝されていない状況下では、めっき層２０３からのＭｇ等の溶出は生じていないため、位置Ｂにおける比率ＲＢの値は、位置Ａにおける比率ＲＡの値と等しくなっている。しかしながら、接合体１が腐食環境に曝されてＭｇ等の溶出が開始すると、上記比率ＲＢの値は、比率ＲＡ未満となり、露出部１３に保護被膜が形成された時点で、Ｍｇ等の溶出が停止し、比率ＲＢの値は、ある値に落ち着くこととなる。本実施形態に係るめっき層２０３において、比率ＲＢの値は、比率ＲＡ以下であり、かつ、０．３０～５．００の範囲内であることが好ましい。比率ＲＢの値が０．３０未満であるときには、上記のようなＭｇの溶出に伴う保護被膜形成効果が、低下する可能性がある。また、上記Ｍｇの表面濃化状態には限界があることから、実質的な比率ＲＢの上限値は５．００となる。比率ＲＢの値は、より好ましくは、比率ＲＡ以下であり、かつ、０．５０～４．００の範囲内である。
【0077】
≪開口部の周囲長さ、露出部の面積及びめっき層の平均付着量の関係≫
本実施形態に係る接合体１において、露出部１３に保護被膜を適切に形成させるためには、Ｍｇの溶出速度だけではなく、露出部１３に保護被膜が生成されるまでの時間にも注目すべきである。
本実施形態に係る接合体１において、露出部１３に保護被膜を適切に形成させるためには、Ｍｇの溶出速度だけではなく、露出部１３に保護被膜が生成されるまでの時間にも注目すべきである。
【0078】
例えば、めっき層２０３から露出部１３までの距離が最も遠いところが、Ｍｇ等の保護被膜になりうる成分が移動しなければならない、最大の距離となる。例えば、めっき層２０３に接している側の第１の部材１０の露出部１３の場合は、めっき層２０３からの距離は近い。他方、例えば、図５における点ｐは、めっき層２０３に接していない側の露出部１３において、めっき層２０３から最も遠い点となる。めっき層２０３からの距離が遠ければ遠いほど、保護被膜ができるまでに時間がかかり、保護被膜が形成されるまでの間、犠牲防食によりめっき層２０３が溶解し続ける。保護被膜が早期に生成されればされるほど、犠牲防食によるＭｇ等のめっき成分の溶出は減少し、接合体１の長寿命化を図ることが可能となる。
【0079】
また、露出部１３の面積が大きすぎると、犠牲防食により溶出するめっき層（ＭｇやＺｎ等）が多量になるだけでなく、露出部１３に保護被膜が生成されるまでに要する時間も長期になってしまう。
【0080】
このように、露出部１３に保護被膜が生成されるまでに要する時間を考慮する場合には、めっき層２０３から露出部１３までの距離や、露出部１３自体の広さ（面積）を考慮すべきである。このような観点から、本発明者らは、（ａ）第２の部材２０と接していない側での第１の部材１０の開口部１１の周囲長さＬ［ｍｍ］、（ｂ）第１の部材１０における第２の部材２０と接していない露出部１３の面積ＳＳ［ｍｍ２］、（ｃ）第２の部材２０の片面当たりのめっき層２０３の平均付着量Ｍｍ［ｇ／ｍ２］、の３種類の要因を考慮すべきであるとの知見を得るに至った。
【0081】
ここで、（ａ）開口部１１の周囲長さＬは、例えば図５上段に示したような楕円形状の開口部１１の場合、楕円の周の長さに対応する。このような周囲長さＬは、接合体１を製造する際の設計図等に記載されている設計値を用いてもよいし、例えば曲線計などの任意の曲線の長さを計測可能な機器を用いて計測した実測値を用いてもよい。
【0082】
また（ｂ）第２の部材２０と接していない露出部１３の面積ＳＳについては、第１の部材１０の上面における露出部１３の面積だけでなく、開口部１１の壁面として存在している、素地鋼材１０１の露出部位についても、考慮するものとする。例えば図５に示したような円筒形状の開口部１１に着目する場合、円筒側面に対応する素地鋼材１０１の露出部位についても、露出部１３として考慮する。かかる面積ＳＳについては、市販のデジタルカメラを用いて、露出部１３を、露出部１３の全体が視野内に収まるようにして撮像した後、得られた撮像画像に対して、市販の画像編集アプリケーションを用いて露出部１３を囲むように境界線を設定し、境界線で囲まれた部分の面積を特定する。また、素地鋼材１０１の板厚と、開口部１１の周囲長さＬとから、開口部１１の壁面として存在する素地鋼材１０１の露出部位の面積を算出する。これらの結果から、面積ＳＳを特定することが可能である。
【0083】
また、（ｃ）めっき層２０３の平均付着量Ｍｍについては、以下のようにして測定する。すなわち、接合体１から、第２の部材２０に対応する部位を取り外したうえで、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２０３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、片面当たりのめっき層２０３の付着量を決定することが可能である。
【0084】
本発明者は、上記のような３つの要因の関係について鋭意検討を行ったところ、保護被膜を適切に生成させて、開口部１１とその周囲（すなわち、露出部１３）の耐食性を向上させるためには、Ｌ＜１００ｍｍの場合には、Ｍｍ／ＳＳ≧０．００８が成立することが必要であり、Ｌ≧１００ｍｍの場合には、Ｌ×Ｍｍ／ＳＳ≧１．３００が成立することが必要である、との知見を得た。上記のような関係が成立することで、露出部１３が腐食環境に曝された場合に、保護被膜が速やかに生成して露出部１３の耐食性を向上させ、接合体１の長寿命化を実現することができる。
【0085】
ここで、Ｌ＜１００ｍｍの場合に、（Ｍｍ／ＳＳ）の値は、好ましくは０．０２０以上である。一方、（Ｍｍ／ＳＳ）の上限は、特に規定するものではなく、分母となるＳＳが小さくなって（Ｍｍ／ＳＳ）の値が大きくなればなるほど好ましい。ただし、めっき層２０３の平均付着量Ｍｍが取りうる範囲や、素地鋼材１０１の板厚及び穴あけ条件等を考慮すると、１００．０００程度が実質的な上限となる。
【0086】
また、Ｌ≧１００ｍｍの場合に、（Ｌ×Ｍｍ／ＳＳ）の値は、好ましくは１．４００以上である。一方、（Ｌ×Ｍｍ／ＳＳ）の上限は、特に規定するものではなく、分母となるＳＳが小さくなって（Ｌ×Ｍｍ／ＳＳ）の値が大きくなればなるほど好ましい。ただし、めっき層２０３の平均付着量Ｍｍが取りうる範囲や、素地鋼材１０１の板厚及び穴あけ条件等を考慮すると、６００．０００程度が実質的な上限となる。
【0087】
【0088】
（接合体の製造方法について）
次に、本実施形態に係る接合体の製造方法について説明する。
本実施形態に係る接合体の製造方法は、（ａ）表面処理層を有する鋼材で構成されており、かかる鋼材を貫通する開口部と、この開口部に隣接しており鋼素地が露出している部位である露出部と、が存在する第１の部材を準備する工程と、（ｂ）めっき層を有する鋼材で構成されており、かかるめっき層において、上記のような特定のＭｇの表面濃化状態が実現されている第２の部材を準備する工程と、（ｃ）準備した第１の部材と第２の部材と、を接合する工程と、を有している。
次に、本実施形態に係る接合体の製造方法について説明する。
本実施形態に係る接合体の製造方法は、（ａ）表面処理層を有する鋼材で構成されており、かかる鋼材を貫通する開口部と、この開口部に隣接しており鋼素地が露出している部位である露出部と、が存在する第１の部材を準備する工程と、（ｂ）めっき層を有する鋼材で構成されており、かかるめっき層において、上記のような特定のＭｇの表面濃化状態が実現されている第２の部材を準備する工程と、（ｃ）準備した第１の部材と第２の部材と、を接合する工程と、を有している。
【0089】
また、第２の部材を準備する工程においては、第１の部材の開口部の周囲長さＬ［ｍｍ］、第１の部材における露出部の面積ＳＳ［ｍｍ２］に応じて、第２の部材における片面当たりのめっき層の平均付着量Ｍｍ［ｇ／ｍ２］を制御して、周囲長さＬ、露出部の面積ＳＳ、めっき層の平均付着量Ｍｍが、先だって説明したような特定の条件を満たすようにする。
【0090】
なお、本説明では、周囲長さＬ及び露出部の面積ＳＳに応じて、平均付着量Ｍｍ［ｇ／ｍ２］を制御する旨を説明した。だが、周囲長さＬ及び平均付着量Ｍｍの設計値等に応じて、露出部の面積ＳＳが条件を満たすように開口部の形成処理を実施することで、露出部の面積ＳＳを制御してもよい。
【0091】
ここで、第１の部材を構成する鋼材において、表面処理層を形成する方法については、特に限定されるものではなく、形成する表面処理層の種別に応じて、公知の各種の方法を用いることが可能である。また、第２の部材を接合するに先立って、第１の部材を所望の形状となるように予め加工しておいてもよい。
【0092】
また、第２の部材を構成する鋼材に対してめっき層を形成する際には、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、溶融めっき法がコスト面で最も好ましい。
【0093】
以下では、溶融めっき法を用いて、板状の第２の部材を得る製造方法の一例について、詳細に説明する。
かかる製造工程では、まず、母材として用いる素地鋼板を、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。
かかる製造工程では、まず、母材として用いる素地鋼板を、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。
【0094】
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。
【0095】
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、４００～６００℃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、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。
【0096】
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。
【0097】
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。
【0098】
ここで、先だって説明したようなＭｇの表面濃化状態を実現するためには、例えば上記のようなめっき処理の後、めっきが凝固するまでの間の冷却速度を１０～５０℃／秒の範囲内とするか、又は、素地鋼材の表面を、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に規定されている表面粗度Ｒａが０．１μｍ以上となるように物理的又は化学的に表面加工するか、の少なくとも何れかを実施すればよい。また、素地鋼材の表面粗度を上記のような状態とした上で、めっき凝固時の冷却速度を制御することで、Ｍｇの表面濃化状態をより好ましい状態とすることができる。
【0099】
また、めっき層の表面に、化成処理皮膜を形成する場合には、公知の各種の化成処理剤を用いて、かかる化成処理剤を塗布すればよい。
【0100】
第１の部材と第２の部材との接合方法については、特に限定されるものではない。例えば、各種の溶接方法による溶接、ネジやボルト、かしめ等といった締結部品を用いた接合、熱圧着、各種の接着剤による接着等のような、公知の各種の接合方法を用いることが可能である。
【0101】
以上、本実施形態に係る接合体の製造方法について、簡単に説明した。
なお、このような接合体の製造方法は、例えば、鋼材を用いて形成されている既存の物品の開口部に対して、本実施形態に係る第２の部材を用いて補強を行い、接合体を形成するような場合にも、適用することが可能である。
なお、このような接合体の製造方法は、例えば、鋼材を用いて形成されている既存の物品の開口部に対して、本実施形態に係る第２の部材を用いて補強を行い、接合体を形成するような場合にも、適用することが可能である。
【実施例】
【0102】
以下では、実施例を示しながら、本発明に係る接合体について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明に係る接合体の一例に過ぎず、本発明に係る接合体が下記の例に限定されるものではない。
【0103】
＜第１の部材の準備＞
以下では、第１の部材として、以下の表１に示したような、板厚１．６ｍｍ、１５０ｍｍ×１５０ｍｍの鋼板（冷延鋼板、及び、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）、いずれも日本製鉄株式会社製）を用意した。粉体塗装には、大日本塗料株式会社製Ｖ－ＰＥＴ＃１３４０ＱＤを用い、膜厚が５０μｍとなるようにした。また、ノンクロメート化成処理剤としては、日本パーカライジング株式会社製パルコートＥ３８４を用いた。
以下では、第１の部材として、以下の表１に示したような、板厚１．６ｍｍ、１５０ｍｍ×１５０ｍｍの鋼板（冷延鋼板、及び、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）、いずれも日本製鉄株式会社製）を用意した。粉体塗装には、大日本塗料株式会社製Ｖ－ＰＥＴ＃１３４０ＱＤを用い、膜厚が５０μｍとなるようにした。また、ノンクロメート化成処理剤としては、日本パーカライジング株式会社製パルコートＥ３８４を用いた。
【0104】
このようにして準備した第１の部材の略中央部に、以下の表２に示した条件で打抜き加工を実施し、開口部を形成した。なお、開口部の周囲長さＬ、及び、開口部に隣接して存在する露出部の面積ＳＳについては、先だって説明した方法により測定した。なお、形成した開口部の周囲には、打抜き加工における打抜き方向側（換言すれば、第２の部材が位置する側）に向かって、バリが存在していた。
【0105】
なお、以下の表４に示したＮｏ．５７～６０、６２、７６、７７、８０、８１の試験例では、第１の部材は、評価サンプルの作製前に、接合前の第１の部材を、ＪＩＳ Ｚ２３７１：２０１５に規定された塩水噴霧試験（ＳＳＴ）６時間に供し、開口部に隣接する露出部に、鉄酸化物である赤錆を発生させておいた。
【0106】
【表1】
【0107】
【表2】
【0108】
＜第２の部材の準備＞
以下の表３に示した化学成分を有する溶融めっき浴を作製した。厚さ０．８ｍｍの冷延鋼板（日本製鉄株式会社製）を既存の溶融めっきプロセスにてめっきし、片面当たりのめっき付着量Ｍｍを制御することで、第２の部材（１５０ｍｍ×１５０ｍｍ）を準備した。この際、以下のＮｏ．１～１５、Ｎｏ．１７、Ｎｏ．１９～２７については、めっきが凝固するまでの間の冷却速度を１０～５０℃／秒の範囲内に制御した。また、以下のＮｏ．１６～１８については、めっきが凝固するまでの間の冷却速度を５０℃／秒超に制御した。準備した第２の部材のそれぞれについて、先だって説明した方法により、めっき層の全体でのＭｇ、Ａｌ、Ｚｎ含有量を測定し、以下の表３にあわせて示した。
以下の表３に示した化学成分を有する溶融めっき浴を作製した。厚さ０．８ｍｍの冷延鋼板（日本製鉄株式会社製）を既存の溶融めっきプロセスにてめっきし、片面当たりのめっき付着量Ｍｍを制御することで、第２の部材（１５０ｍｍ×１５０ｍｍ）を準備した。この際、以下のＮｏ．１～１５、Ｎｏ．１７、Ｎｏ．１９～２７については、めっきが凝固するまでの間の冷却速度を１０～５０℃／秒の範囲内に制御した。また、以下のＮｏ．１６～１８については、めっきが凝固するまでの間の冷却速度を５０℃／秒超に制御した。準備した第２の部材のそれぞれについて、先だって説明した方法により、めっき層の全体でのＭｇ、Ａｌ、Ｚｎ含有量を測定し、以下の表３にあわせて示した。
【0109】
なお、以下の表４に示したＮｏ．６１、６２、８２の試験例については、めっき層の表面に、ノンクロメート化成処理剤（日本パーカライジング株式会社製パルコートＥ３８４）を用いて化成処理皮膜を形成した。得られた化成処理皮膜について、四端子四探針法による表面抵抗値を計測したところ、Ｎｏ．６１、６２については、１×１０－４～１×１０－３Ωの範囲内であり、Ｎｏ．８２については、１×１０－３～１×１０－４の範囲内であった。
【0110】
【表3】
【0111】
＜第１の部材と第２の部材との接合＞
第１の部材に設けられた開口部を覆うように、第２の部材を重ね合わせ、四隅をプラスチックボルトで締結することで、以下の表４－１、表４－２に示したような接合体を、各例について２つずつ作製した。
第１の部材に設けられた開口部を覆うように、第２の部材を重ね合わせ、四隅をプラスチックボルトで締結することで、以下の表４－１、表４－２に示したような接合体を、各例について２つずつ作製した。
【0112】
作製した２つずつの接合体は、以下で説明するような、１５０サイクルの中性塩水噴霧サイクル腐食試験に供した。２つずつの接合体の一方を、５０サイクル経過後に試験から取り出し、先だって説明した方法に即して、断面観察用のサンプルを作製した。５０サイクル経過後のサンプルについて、ＦＥ－ＳＥＭ／ＥＤＸにより、位置Ａ及び位置Ｂにおける、めっき表面から深さ３μｍまでのＭｇ、Ａｌ、Ｚｎ含有量を測定した。かかる含有量の測定結果、及び、算出した比率ＲＡ、ＲＢの値を、以下の表４－１、表４－２にあわせて示した。なお、作製後、中性塩水噴霧サイクル腐食試験に供する前の接合体において、ＲＡ＝ＲＢが成立していることは、別途確認している。
【0113】
＜中性塩水噴霧サイクル腐食試験＞
得られた各評価サンプルについて、開口部が見える側を評価面として、ＪＩＳ Ｈ８５０２：１９９９に規定されている中性塩水噴霧サイクル腐食試験（ＣＣＴ）１５０サイクルに供した。なお、各評価サンプルの外周４辺は、試験に先立ちシールしておいた。
得られた各評価サンプルについて、開口部が見える側を評価面として、ＪＩＳ Ｈ８５０２：１９９９に規定されている中性塩水噴霧サイクル腐食試験（ＣＣＴ）１５０サイクルに供した。なお、各評価サンプルの外周４辺は、試験に先立ちシールしておいた。
【0114】
サイクル腐食試験後の評価サンプルからボルトを外し、リムーバーや塩酸により、塗装、めっき層、腐食生成物等を除去してから、素地鋼板の侵食深さを測定した。以下の評価基準に即して評価を行った。評点Ａ及び評点Ｂを合格とした。
【0115】
［評価基準］
評点Ａ：第１の部材、第２の部材ともに、侵食深さが０ｍｍ
Ｂ：第１の部材、第２の部材それぞれの侵食深さのうち、大きい方の侵食深さが０ｍｍ超０．２ｍｍ未満
Ｃ：第１の部材、第２の部材それぞれの侵食深さのうち、大きい方の侵食深さが０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ未満
Ｄ：第１の部材、第２の部材それぞれの侵食深さのうち、大きい方の侵食深さが０．５ｍｍ以上
評点Ａ：第１の部材、第２の部材ともに、侵食深さが０ｍｍ
Ｂ：第１の部材、第２の部材それぞれの侵食深さのうち、大きい方の侵食深さが０ｍｍ超０．２ｍｍ未満
Ｃ：第１の部材、第２の部材それぞれの侵食深さのうち、大きい方の侵食深さが０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ未満
Ｄ：第１の部材、第２の部材それぞれの侵食深さのうち、大きい方の侵食深さが０．５ｍｍ以上
【0116】
【表4-1】
【0117】
【表4-2】
【0118】
上記表４－１、表４－２から明らかなように、本発明例に該当する試験例では、侵食深さの判定が合格となり、優れた耐食性を示す一方で、本発明の比較例に該当する試験例では、侵食深さの判定が不合格となり、耐食性に劣ることがわかった。
【0119】
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。
【0120】
なお、以下のような構成も本発明の技術的範囲に属する。
（１）表面処理層を有する鋼材で構成されており、当該鋼材を貫通する開口部と、当該開口部に隣接しており鋼素地が露出している部位である露出部と、が存在する第１の部材と、めっき層を有する鋼材で構成されており、前記第１の部材の前記開口部を少なくとも覆うように設けられた第２の部材と、が接合されたものであり、前記第２の部材の前記めっき層は、質量％で、Ａｌ：１５．０％超３０．０％以下、Ｍｇ：５．０％超１５．０％以下、Ｓｎ：０％～０．７０％、Ｃａ：０．０３％～０．６０％、Ｓｉ：０．０１％～０．７５％、Ｔｉ：０％～０．２５％、Ｎｉ：０％～１．００％、Ｃｏ：０％～０．２５％、Ｆｅ：０％～５．０％、Ｂ：０％～０．５％、を含有し、残部が、Ｚｎ及び不純物からなり、前記第２の部材と接していない側での前記第１の部材の前記開口部の周囲長さをＬ［ｍｍ］、前記第１の部材における前記第２の部材と接していない前記露出部の面積をＳＳ［ｍｍ２］、前記第２の部材の片面当たりの前記めっき層の平均付着量をＭｍ［ｇ／ｍ２］としたときに、Ｌ＜１００の場合は、Ｍｍ／ＳＳ≧０．００８が成立し、Ｌ≧１００の場合は、Ｌ×Ｍｍ／ＳＳ≧１．３００が成立し、前記第１の部材と接している側の前記第２の部材の前記めっき層において、全体でのＭｇ、Ａｌ、Ｚｎの含有量（単位：質量％）を、それぞれ［Ｍｇ］’、［Ａｌ］’、［Ｚｎ］’と表記し、前記第１の部材及び前記第２の部材を、前記第１の部材の前記開口部の位置で厚み方向に切断することで得られる断面において、前記第１の部材と接している側の前記第２の部材の前記めっき層を、電界放出形走査電子顕微鏡のエネルギー分散形Ｘ線分析装置（ＦＥ－ＳＥＭ／ＥＤＸ）により、表層から３μｍの深さまでを面分析して得られるＭｇ、Ａｌ、Ｚｎの含有量（単位：質量％）を、それぞれ［Ｍｇ］、［Ａｌ］、［Ｚｎ］と表記し、前記面分析の分析結果に基づき算出される比率Ｒを、以下の式（１）のように定義し、前記断面において、前記開口部の一方の端部を起点として前記開口部の中心から離れる方向に２０ｍｍの位置を位置Ａとしたときに、前記位置Ａにおける前記比率Ｒの値であるＲＡは、１．１０～５．００の範囲内であり、かつ、前記断面において、前記開口部の一方の端部の位置を位置Ｂとしたときに、前記位置Ｂにおける前記比率Ｒの値であるＲＢは、前記ＲＡの値以下である、接合体。
（２）前記ＲＢは、０．３０～５．００の範囲内である、（１）に記載の接合体。
（３）前記第２の部材の前記めっき層の表面には、四端子四探針法で測定したときの抵抗が１×１０－２Ω未満である化成処理皮膜が存在する、（１）又は（２）に記載の接合体。
（４）前記第１の部材の前記表面処理層は、Ｚｎを含有する、（１）～（３）の何れか１つに記載の接合体。
（５）前記第１の部材の前記表面処理層は、１又は複数の層で構成されており、最表面は塗膜である、（１）～（４）の何れか１つに記載の接合体。
（６）前記第１の部材の前記露出部には、鉄酸化物が付着している、（１）～（５）の何れか１つに記載の接合体。
（７）前記第１の部材の前記開口部には、前記第２の部材の側に向いたバリが存在する、（１）～（６）の何れか１つに記載の接合体。
（１）表面処理層を有する鋼材で構成されており、当該鋼材を貫通する開口部と、当該開口部に隣接しており鋼素地が露出している部位である露出部と、が存在する第１の部材と、めっき層を有する鋼材で構成されており、前記第１の部材の前記開口部を少なくとも覆うように設けられた第２の部材と、が接合されたものであり、前記第２の部材の前記めっき層は、質量％で、Ａｌ：１５．０％超３０．０％以下、Ｍｇ：５．０％超１５．０％以下、Ｓｎ：０％～０．７０％、Ｃａ：０．０３％～０．６０％、Ｓｉ：０．０１％～０．７５％、Ｔｉ：０％～０．２５％、Ｎｉ：０％～１．００％、Ｃｏ：０％～０．２５％、Ｆｅ：０％～５．０％、Ｂ：０％～０．５％、を含有し、残部が、Ｚｎ及び不純物からなり、前記第２の部材と接していない側での前記第１の部材の前記開口部の周囲長さをＬ［ｍｍ］、前記第１の部材における前記第２の部材と接していない前記露出部の面積をＳＳ［ｍｍ２］、前記第２の部材の片面当たりの前記めっき層の平均付着量をＭｍ［ｇ／ｍ２］としたときに、Ｌ＜１００の場合は、Ｍｍ／ＳＳ≧０．００８が成立し、Ｌ≧１００の場合は、Ｌ×Ｍｍ／ＳＳ≧１．３００が成立し、前記第１の部材と接している側の前記第２の部材の前記めっき層において、全体でのＭｇ、Ａｌ、Ｚｎの含有量（単位：質量％）を、それぞれ［Ｍｇ］’、［Ａｌ］’、［Ｚｎ］’と表記し、前記第１の部材及び前記第２の部材を、前記第１の部材の前記開口部の位置で厚み方向に切断することで得られる断面において、前記第１の部材と接している側の前記第２の部材の前記めっき層を、電界放出形走査電子顕微鏡のエネルギー分散形Ｘ線分析装置（ＦＥ－ＳＥＭ／ＥＤＸ）により、表層から３μｍの深さまでを面分析して得られるＭｇ、Ａｌ、Ｚｎの含有量（単位：質量％）を、それぞれ［Ｍｇ］、［Ａｌ］、［Ｚｎ］と表記し、前記面分析の分析結果に基づき算出される比率Ｒを、以下の式（１）のように定義し、前記断面において、前記開口部の一方の端部を起点として前記開口部の中心から離れる方向に２０ｍｍの位置を位置Ａとしたときに、前記位置Ａにおける前記比率Ｒの値であるＲＡは、１．１０～５．００の範囲内であり、かつ、前記断面において、前記開口部の一方の端部の位置を位置Ｂとしたときに、前記位置Ｂにおける前記比率Ｒの値であるＲＢは、前記ＲＡの値以下である、接合体。
（２）前記ＲＢは、０．３０～５．００の範囲内である、（１）に記載の接合体。
（３）前記第２の部材の前記めっき層の表面には、四端子四探針法で測定したときの抵抗が１×１０－２Ω未満である化成処理皮膜が存在する、（１）又は（２）に記載の接合体。
（４）前記第１の部材の前記表面処理層は、Ｚｎを含有する、（１）～（３）の何れか１つに記載の接合体。
（５）前記第１の部材の前記表面処理層は、１又は複数の層で構成されており、最表面は塗膜である、（１）～（４）の何れか１つに記載の接合体。
（６）前記第１の部材の前記露出部には、鉄酸化物が付着している、（１）～（５）の何れか１つに記載の接合体。
（７）前記第１の部材の前記開口部には、前記第２の部材の側に向いたバリが存在する、（１）～（６）の何れか１つに記載の接合体。
【0121】
【数3】
【符号の説明】
【0122】
１ 接合体
３ 開口部
１０ 第１の部材
１１ 開口部
１３ 露出部
１５ バリ
１７ 鉄酸化物
２０ 第２の部材
１０１ 素地鋼材
１０３ 表面処理層
２０１ 素地鋼材
２０３ めっき層
２０５ 化成処理皮膜
３ 開口部
１０ 第１の部材
１１ 開口部
１３ 露出部
１５ バリ
１７ 鉄酸化物
２０ 第２の部材
１０１ 素地鋼材
１０３ 表面処理層
２０１ 素地鋼材
２０３ めっき層
２０５ 化成処理皮膜
【要約】
【課題】開口部が設けられた鋼材を用いた接合体において、開口部とその周囲の耐食性をより向上させて、接合体の長寿命化を実現させること。
【解決手段】本発明に係る接合体は、表面処理層を有する鋼材で構成され、開口部と、開口部に隣接した鋼素地が露出している露出部と、が存在する第１の部材と、所定の化学成分を含有するめっき層を有する鋼材で構成されており、第１の部材の開口部を少なくとも覆うように設けられた第２の部材とが接合されたものである。開口部の周囲長さＬ、露出部の面積ＳＳ、めっき層の平均付着量Ｍｍは、特定の条件を満足し、めっき層の全体のＭｇ、Ａｌ、Ｚｎ含有量、及び、めっき層の表層から深さ３μｍまでのＭｇ、Ａｌ、Ｚｎ含有量から算出される比率Ｒは、特定の条件を満足する。
【選択図】図５
【解決手段】本発明に係る接合体は、表面処理層を有する鋼材で構成され、開口部と、開口部に隣接した鋼素地が露出している露出部と、が存在する第１の部材と、所定の化学成分を含有するめっき層を有する鋼材で構成されており、第１の部材の開口部を少なくとも覆うように設けられた第２の部材とが接合されたものである。開口部の周囲長さＬ、露出部の面積ＳＳ、めっき層の平均付着量Ｍｍは、特定の条件を満足し、めっき層の全体のＭｇ、Ａｌ、Ｚｎ含有量、及び、めっき層の表層から深さ３μｍまでのＭｇ、Ａｌ、Ｚｎ含有量から算出される比率Ｒは、特定の条件を満足する。
【選択図】図５
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】