CN110073027A - 冲压成型性和涂装鲜映性优异的热浸镀锌钢板的制造方法及通过该方法制造的热浸镀锌钢板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用作汽车外板等的热浸镀锌钢板，更加详细而言，涉及一种冲压成型性和涂装鲜映性优异的热浸镀锌钢板的制造方法及通过该方法制造的热浸镀锌钢板。

Description

冲压成型性和涂装鲜映性优异的热浸镀锌钢板的制造方法及 通过该方法制造的热浸镀锌钢板
技术领域
本发明涉及一种用作汽车外板等的热浸镀锌钢板，更加详细而言，涉及一种冲压成型性和涂装鲜映性优异的热浸镀锌钢板的制造方法及通过该方法制造的热浸镀锌钢板。
背景技术
镀覆钢板，尤其热浸镀锌钢板(GI)具有优异的耐蚀性、焊接性及涂装性，因此广泛用作汽车外板用钢板，因此需具备优异的冲压成型性以及涂装鲜映性。
但是，与在合金化过程中表面形成微细凹凸的合金化热浸镀锌钢板(GA)不同，热浸镀锌钢板的镀层由纯锌(η相)组成，因此镀覆后的表面平滑，薄膜本身柔软，因此冲压成型时与冲压模具之间发生粘附，导致容易发生镀层脱落的拉毛(galling)现象。
拉毛(galling)是指镀层的一部分被剥离后冷压接在模具表面，从而在接着对新材料进行成型时在材料表面产生划痕(scratch)或者凹痕(dent)，或者在成型过程中由于与材料之间的摩擦，压接在模具表面的镀层被剥离，导致模具材料的一部分一同被剥离的现象。
如上所述，在热浸镀锌钢板的冲压成型时发生的拉毛对将镀覆钢板用作材料的冲压成型品的表面质量和模具寿命产生巨大的影响，因此成为冲压加工费上升的主要原因。
不仅如此，热浸镀锌钢板在加工成汽车部件等之后进行涂装处理，所述热浸镀锌钢板的表面由于形成作为锌的凝固组织的锌花，具有晶界或表面凹凸即弯曲等的表面不均匀，在涂装后也残留这种不均匀，从而物体被照射在涂装表面时，影像变形而降低涂装鲜映性。
对涂装鲜映性产生影响的因素可以分为作为涂装材料的热浸镀锌钢板的橘皮、弯曲缺陷等的材料因素和涂料及涂装条件等的涂装因素。
近年来，涂装及涂料技术取得巨大的进步，汽车公司为了节省成本，积极推广应用底漆工艺省略型双层涂装系统，该涂装系统是在现有的由电沉积涂装的下涂、作为底漆涂装的中涂、底涂层及透明涂层的上涂构成的三层涂装系统中省略作为底漆涂装的中涂的涂装系统。
但是，所述底漆涂装的目的在于起到调整待涂装的热浸镀锌钢板的表面上可能存在的凹凸、橘皮等的表面不均匀性的作用，由于省略这种底漆工艺，不仅涂装系统整体厚度大幅减少，而且不能发挥底漆涂装的功能，因此可能在涂装后仍然暴露热浸镀锌钢板的不均匀性。
因此，随着作为底漆工艺省略型的双层涂装系统的应用趋势，需要作为涂装材料的热浸镀锌钢板的更严格的表面质量。
如上所述，为了将热浸镀锌钢板用作汽车外板，同时需要具有冲压成型性和涂装鲜映性，但是现有技术仅涉及以下的单独的技术。
例如，专利文献1中公开了：利用通过激光加工而具有规则的凹凸的平整轧辊进行轧制，使得热浸镀锌钢板的每单位面积的凹部体积之和为0.0001～0.01mm2，从而可以改善热浸镀锌钢板的冲压成型性。
另外，用于改善热浸镀锌钢板的涂装鲜映性的技术有专利文献2～4，其中专利文献2涉及将固体粒子投射到热浸镀锌钢板的表面，以将热浸镀锌钢板的平均表面粗糙度(Ra)调整为0.3～3μm，峰数(PPI)调整为250/英寸(inch)以上(RPc的情况为98个/cm以上)及平均波纹度(Wca)调整为0.8μm的技术。专利文献3和专利文献4中提出了使用通过激光加工(LT)和通过电子束加工(EBT)对平整轧辊进行加工以调节粗糙度和波纹度的辊进行平整轧制的镀覆钢板的平均表面粗糙度(Ra)、每单位长度的峰数(RPc)及平均波纹度(Wca)的控制方法。
但是，所述专利文献1中，即使将热浸镀锌钢板的每单位面积的凹部体积之和调整为预定值以上，也会根据表面凹凸的形状表现出油含量和摩擦特性，因此冲压成型时表现出非常不同的拉毛行为。另外，专利文献2～4中，即使通过各种方法去除由赋予平整轧辊的粗糙度导致的热浸镀锌钢板的形状轮廓，但是在冲压成型后残留在镀层中的基材原本的形状轮廓再次出现，并且在涂装后仍然保持，从而阻碍鲜映性。
现有技术文献
专利文献
(专利文献1)日本公开专利公报第1995-136701号
(专利文献2)韩国公开专利公报第2002-0068525号
(专利文献3)日本公开专利公报第1994-75728号
(专利文献4)日本公开专利公报第1999-302816号
发明内容
要解决的技术问题
本发明的一个方面提供一种涂装后不产生涂装缺陷且冲压加工时不产生由于摩擦减少而导致的拉毛的可以提高热浸镀锌钢板的冲压成型性和涂装鲜映性的方法及通过该方法制造的冲压成型性和涂装鲜映性优异的热浸镀锌钢板。
本发明的技术问题并不限定于上述内容。从本发明说明书的整体内容理解本发明的附加问题，这对于本发明所属技术领域的技术人员来说没有任何困难。
技术方案
本发明的一个方面提供一种冲压成型性和涂装鲜映性优异的热浸镀锌钢板的制造方法，包括以下步骤：对基础钢板进行热浸镀锌以制造热浸镀锌钢板；以及将所述热浸镀锌钢板装入到平整轧机内并进行平整轧制，所述平整轧制步骤中利用粗糙偏度(Rsk)为-0.2以下、平均粗糙度(Ra)为2μm以下、每单位长度的峰数(RPc)为140个/cm以上的辊。满足上述条件的辊可以列举超精加工辊。
本发明的另一个方面提供一种冲压成型性和涂装鲜映性优异的热浸镀锌钢板，所述热浸镀锌钢板通过上述方法制造，并且所述热浸镀锌钢板包含基础钢板和形成在所述基础钢板上的热浸镀锌层，所述热浸镀锌钢板的粗糙偏度(Rsk)为-0.33以上，油槽面积(V2)为350nm2以上。
有益效果
根据本发明提供一种热浸镀锌钢板，所述热浸镀锌钢板在冲压成型时能够有效地降低与冲压模具之间的滑动摩擦阻力，从而能够防止在冲压成型过程中镀层脱落的拉毛(galling)现象。
另外，本发明提供一种涂装鲜映性优异的热浸镀锌钢板，所述热浸镀锌钢板在涂装后也不会产生如橘皮(orange peel)等涂装缺陷。
附图说明
图1示出根据平整轧制时使用的辊的粗糙度赋予方法的在5％加工后的热浸镀锌钢板的长波长波纹度(Wsa1-5)的测量结果。
图2示出根据平整轧制时使用的辊的粗糙度赋予方法的热浸镀锌钢板的反复摩擦系数的测量结果。
图3示出根据辊的平均粗糙度(Ra)值的在5％加工后的热浸镀锌钢板的长波长波纹度(Wsa1-5)的测量结果。
图4示出根据辊的平均粗糙度(Ra)值的热浸镀锌钢板的每单位长度的峰数(RPc)的测量结果。
图5示出根据平均粗糙度(Ra)值的热浸镀锌钢板的反复摩擦系数的测量结果。
最佳实施方式
本发明人深入研究可以同时满足作为汽车外板用热浸镀锌钢板所需要的特性的冲压成型性和涂装鲜映性的方法的结果，确认了上述冲压成型性和涂装鲜映性与平整轧制具有密切的联系。
为此，仔细研究了在改变平整轧辊形状、辊粗糙度及作业条件的情况下进行平整轧制的热浸镀锌钢板的表面压痕形状和尺寸等和作为热浸镀锌钢板的涂装鲜映性相关因子的5％加工之后的长波长波纹度Wsa1-5值和作为冲压成型性(拉毛性)相关因子的反复摩擦系数的行为。
结果，如图1和图2所示，根据辊平均粗糙度(Ra)为2.8μm的平整轧辊的粗糙度赋予方法进行平整轧制的热浸镀锌钢板的5％加工之后的长波长波纹度(Wsa1-5)值和反复摩擦系数表现出相互不同的行为。即，对于Wsa1-5值而言，与使用通过放电对辊表面赋予粗糙度的放电辊(Electro Discharge Texturing，EDT)和研磨放电辊的微细凹凸的峰(peak)部分的辊进行平整轧制的热浸镀锌钢板相比，使用通过镀铬对辊表面以阳刻方式赋予粗糙度的镀铬辊(TopoChrom Texturing，TCT)进行平整轧制的热浸镀锌钢板具有更小的值，因此涂装鲜映性优异。但是，对于反复摩擦系数而言，与使用镀铬辊或者放电辊进行平整轧制的热浸镀锌钢板相比，使用研磨峰部分的辊进行平整轧制的热浸镀锌钢板具有更小的值，因此表现出优异的冲压成型性。
尤其，如图2所示，使用镀铬辊或放电辊进行平整轧制的热浸镀锌钢板的情况下，即使调整各自的辊的加工条件和作业条件，也不可能将反复摩擦系数控制在不发生拉毛的0.2以下。
与此相比，在研磨峰部分的辊的情况下，可以确认可通过调整微细凹凸的峰(peak)部分的研磨程度和粗糙度来同时确保涂装鲜映性和拉毛性。
因此，在本发明中提出了一种方法，该方法通过控制热浸镀锌钢板的平整轧制时使用的辊来调整所述热浸镀锌钢板的粗糙偏度(Roughness Skewness，Rsk)，使得润滑油可残留的油槽的面积V2变大，并且控制长波长波纹度(Wsa1-5)值，从而可以确保优异的冲压成型性和涂装鲜映性。
其中，作为表示微细凹凸(粗糙度)的峰(peak)和谷(valley)的尺寸或形状的粗糙度形状因子的粗糙偏度(Rsk)表示峰的高度与谷的深度之比(峰的高度/谷的深度)，当该值具有正(+)值时，峰的高度大于谷的深度，相反，该值具有负(-)值时，峰的高度小于谷的深度。
另外，V2(Lubricant Filled Profile Valley Area)是表示微细凹凸的润滑油等油可残留的轮廓面积的形状因子。
并且，表示长波长波纹度的Wsa1-5(SEP1941规定)的数字1和5表示临界(cut off)值的下限和上限，1表示在形状轮廓中去除波长为1mm以下的粗糙度成分的粗糙度临界值(λc)，5表示在形状轮廓中去除5mm以上的粗大形状的粗大形状(form)临界值(λf)。因此，在形状轮廓中去除涂装后被涂膜覆盖的粗糙度成分和形状粗大而不会以橘皮缺陷等被观察的粗糙形状(form)，仅以纯长波长波纹度表示。
以下，详细描述本发明。
本发明的一个方面的冲压成型性和涂装鲜映性优异的热浸镀锌钢板的制造方法优选包括以下步骤：对基础钢板进行热浸镀锌以制造镀覆钢板；以及将所述热浸镀锌钢板装入到平整轧机内并进行平整轧制。
在制造本发明的热浸镀锌钢板时，优选对基础钢板进行热浸镀锌，此时，镀覆条件可应用通常的热浸镀锌条件，并没有对此特别限定。
另一方面，可用作所述基础钢板的钢板没有特别限制，可以使用能够制造热浸镀锌钢板的任何钢板，优选可以为冷轧钢板。
可以将如上所述制造的热浸镀锌钢板装入到通常的平整轧机内进行平整轧制，优选地，本发明中通过控制所述平整轧制时使用的辊的形状因子来实施。
本发明中平整轧制工艺是用于实现本发明的最终目标的非常重要的工艺，如下所述，可以通过优化平整轧制条件来最终制造冲压成型性和涂装鲜映性提高的热浸镀锌钢板。
尤其，为了制造本发明中作为目标的冲压成型性和涂装鲜映性优异的热浸镀锌钢板，所述平整轧制中优选利用研磨放电辊的微细凹凸的峰(peak)部分的辊。本发明的一个具体实施例中，可以使用超精加工辊作为所述研磨微细凹凸的峰部分的辊。
通常的镀铬辊、放电辊等的微细凹凸的峰和谷的尺寸相似或者峰的高度大，因此粗糙偏度具有正(+)值，利用这种辊进行平整轧制时，转印到热浸镀锌钢板表面的压痕的微细凹凸的粗糙偏度具有负(-)值。在这种情况下，热浸镀锌钢板表面的润滑油含量，即表示润滑油可残留的油槽的面积的V2(Lubricant Filled Profile Valley Area)值变小。
但是，就根据本发明的一个具体实施例的辊而言，由于去除放电辊的微细凹凸的峰(peck)部分，所述辊的粗糙偏度(Rsk)具有负(-)值，但是利用所述辊对热浸镀锌钢板进行平整轧制时，由于转印到钢板表面的压痕的微细凹凸的粗糙偏度具有正(+)值或者具有比所述平整轧辊的粗糙偏度值更大的负(-)值(例如，如果平整轧辊的粗糙偏度为-0.3，则钢板的粗糙偏度为-0.2或-0.1的情况)，起到润滑油储存室作用的V2变大，从而在冲压成型时由于润滑作用而使反复摩擦系数(μ＝摩擦力/负载)变小，因此不会发生拉毛。
更具体而言，优选地，本发明的一个具体实施例的辊的粗糙偏度(Rsk)为-0.2以下，平均粗糙度(Ra)为2μm以下(0除外)，每单位长度的峰数为140个/cm以上。
当所述辊的粗糙偏度(Rsk)超过-0.2时，平整轧辊的微细凹凸不能充分转印到热浸镀锌钢板表面，因此不能确保所述热浸镀锌钢板的粗糙偏度(Rsk)值为-0.33以上。
另外，当所述辊的平均粗糙度(Ra)超过2μm时，不能确保热浸镀锌钢板的长波长波纹度(Wsa1-5)、每单位长度的峰数(RPc)达到期望的水平，因此涂装鲜映性降低(图3及图4)。
并且，即使每单位长度的峰数小于140个/cm，也会阻碍涂装鲜映性，因此不优选。
本发明中，利用如上所述控制粗糙偏度、平均粗糙度、每单位长度的峰数(RPc)的辊进行平整轧制，从而可以获得粗糙偏度(Rsk)为-0.33以上、油槽面积(V2)为350nm2以上的热浸镀锌钢板。另外，考虑汽车外板的最大加工率，将所述热浸镀锌钢板以5％的变形率进行加工时，表面长波长波纹度(Wsa1-5)可以为0.35μm以下，每单位长度的峰数(RPc)可以为75个/cm以上。
尤其，使用如上所述控制形状因子的辊，从而可以有效地提高热浸镀锌钢板的涂装鲜映性。
即，即使平整轧辊的平均粗糙度相同，根据本发明的一个具体实施例使用控制形状因子的辊时，由于压痕面积增加，可以去除大量对涂装鲜映性产生影响的镀层的锌花晶界和弯曲等的长波长弯曲(波纹度)。根据本发明的一个具体实施例的辊的平均粗糙度越小，辊和热浸镀锌钢板的RPc急剧增加，因此可以更加有效地去除镀层的锌花晶界和弯曲等，由此在加工后也不会再次出现长波长弯曲等，因此可以提高涂装鲜映性。
以下，详细地描述本发明的另一个方面的冲压成型性和涂装鲜映性优异的热浸镀锌钢板。
优选地，根据本发明的热浸镀锌钢板包含基础钢板和形成在所述基础钢板上的热浸镀锌层，并且粗糙偏度(Rsk)为-0.33以上，油槽面积(V2)为350nm2以上。
上述的本发明的热浸镀锌钢板通过前面描述的本发明的制造方法制造，尤其在平整轧制时利用粗糙偏度(Rsk)为-0.2以下、平均粗糙度(Ra)为2μm以下、每单位长度的峰数为140个/cm以上的辊，从而可以获得粗糙偏度(Rsk)为-0.33以上、油槽面积(V2)为350nm2以上的冲压成型性优异的热浸镀锌钢板。
因此，本发明的热浸镀锌钢板在冲压成型时润滑作用充分，因此与冲压模具的反复摩擦系数低至0.2以下，从而可以提供改善现有的汽车外板用镀覆钢板的冲压成型时产生的拉毛(galling)现象的热浸镀锌钢板。
更具体而言，如图5所示，可以确认随着辊的平均粗糙度(Ra)减少，反复摩擦系数成比例地减少，这是因为随着辊的粗糙度减少，热浸镀锌钢板的粗糙偏度(Rsk)从负(-)值变为正(+)值，冲压成型时对润滑作用产生影响的V2值成比例地增加。
另外，将控制粗糙偏度的所述热浸镀锌钢板以5％的变形率进行加工时，可以确保表面长波长波纹度(Wsa1-5)为0.35μm以下(0除外)，并且每单位长度的峰数(RPc)为75个/cm以上，因此可以确保优异的涂装鲜映性。
具体实施方式
以下，通过实施例对本发明进行更详细的说明。然而，需要注意的是，以下的实施例仅用于例示本发明以更加详细地说明，而并非用于限定本发明的权利范围。这是因为本发明的权利范围由权利要求书中记载的事项和由此合理推导的事项确定。
(实施例)
准备具有0.002％C-0.003％Si-0.08％Mn-0.028％Al-0.0114％P-0.0052％S(重量％)的成分组成的冷轧钢板作为基础钢板，然后进行热浸镀锌，以使所述冷轧钢板的一表面的镀覆粘附量达到60g/m2，由此获得热浸镀锌钢板。
之后，利用平均粗糙度(Ra)为1.4～2.8μm、每单位长度的峰数(RPc)为114～175个/cm、粗糙偏度(Rsk)为-0.524～0.176的平整轧制工作辊(work roll)，对所述热浸镀锌钢板以250吨的辊压下力进行平整轧制，以将微细凹凸转印到所述热浸镀锌钢板的表面。此时，所述工作辊分别选自镀铬辊(TCT)、放电辊(EDT)或者对放电辊的峰部分进行研磨处理的辊中并使用。
利用接触式粗糙度计(HOSAKAWA公司)并根据SEP1941规定测量如上所述进行平整轧制的热浸镀锌钢板表面的微细凹凸的平均粗糙度(Ra)、每单位长度的峰数(RPc)及长波长波纹度(Wsa1-5)等的粗糙度值和波纹度值。另外，使用表面粗糙度计(Veeco公司，NT8000)测量粗糙偏度(Rsk)和V2等的形状因子。
此时，对于热浸镀锌钢板的油含量，将所述钢板的试片切割成30×30mm的尺寸，然后进行脱脂、干燥及称量，然后将试片浸渍在润滑油(P-340N)中后堆叠15张，并且在冲压机中以35吨下压10分钟，以排出凹部之外的润滑油，然后再次称量以测量重量，并将其除以评价面积而导出。
另外，对于拉毛性，通过反复摩擦系数和反复摩擦试验时镀层脱落的反复摩擦次数来进行评价。此时，反复摩擦系数是利用平面反复摩擦系数试验仪，对长度为250mm的热浸镀锌钢板的表面，用尺寸为25×35mm的尖端(Tip)以6.1MPa的负载以每秒120mm的速度反复15次后的摩擦系数值。
并且，对于是否发生拉毛，通过扫描电子显微镜(SEM)观察所述反复摩擦试验的各反复次数的情况下的镀层是否脱落来进行评价。
所述各测量结果示于下表1中。
另外，对于各热浸镀锌钢板的涂装鲜映性，利用成型试验仪对没有进行涂装的热浸镀锌钢板通过杯突试验(cupping test)进行加工，以使作为评价面的平坦部的变形率为5％，然后测量长波长波纹度(Wsa1-5)，并用肉眼评价是否形成橘皮，其结果示于下表1中。
此时，对于杯突试验，使杯子的变形为平坦形状的平坦部的直径至少为100mm，并通过加工高度调整变形率。
[表1]
(表1中TCT表示镀铬辊，EDT表示放电辊，SF表示对峰部分进行研磨处理以控制粗糙偏度的辊。
表1中“是否存在缺陷”是指是否产生橘皮，产生的情况表示为○，没有产生的情况表示为×。另外，对于“是否发生拉毛”，发生的情况表示为○，没有发生的情况表示为×。)
如所述表1所示，利用平均粗糙度、粗糙偏度及每单位长度的峰数满足本发明中提出的条件的辊进行平整轧制的发明例1至发明例6中，作为热浸镀锌钢板的形状因子的粗糙偏度(Rsk)和V2分别为-0.3以上和500nm2以上，反复摩擦系数为0.2以下，并且反复摩擦次数达到15次为止镀层不会脱落，因此拉毛性优异。同时，热浸镀锌钢板的5％杯突加工后的长波长波纹度(Wsa1-5)为0.35μm以下，通过肉眼确认不发生如橘皮的长波长弯曲，因此涂装鲜映性优异。
另一方面，利用镀铬辊进行平整轧制的比较例1和比较例2中，辊的平均粗糙度高至2.8μm，涂装鲜映性优异，但是拉毛性非常差。
另外，利用放电辊的比较例3至比较例8中，利用平均粗糙度高至2.8μm的辊的比较例3及4的热浸镀锌钢板的拉毛性及涂装鲜映性全部不良。利用平均粗糙度低至1.6μm的放电辊的比较例5至比较例8中，由于辊粗糙度的降低，热浸镀锌钢板的RPc增加，并且长波长波纹度(Wsa1-5)值低，因此可以确认虽然涂装鲜映性优异，但是所述热浸镀锌钢板的粗糙偏度(Rsk)小于-0.35，V2小于300nm2，因此反复摩擦系数为0.21以上，反复摩擦次数达到15次时，由于镀层脱落而发生拉毛。
另外，虽然利用研磨峰部分的辊进行平整轧制，但是利用平均粗糙度高至2.8μm的辊的比较例9至比较例11中，虽然拉毛性优异，但是进行5％杯突加工之后，长波长波纹度(Wsa1-5)为0.35μm以上，并且通过肉眼确认发生如橘皮的长波长缺陷，因此涂装鲜映性差。

Claims (6)

1.一种冲压成型性和涂装鲜映性优异的热浸镀锌钢板的制造方法，包括以下步骤：
对基础钢板进行热浸镀锌以制造热浸镀锌钢板；以及
将所述热浸镀锌钢板装入到平整轧机内并进行平整轧制，
所述平整轧制步骤中利用粗糙偏度(Rsk)为-0.2以下、平均粗糙度(Ra)为2μm以下且0除外、每单位长度的峰数(RPc)为140个/cm以上的辊。
2.根据权利要求1所述的冲压成型性和涂装鲜映性优异的热浸镀锌钢板的制造方法，其中，平整轧制的所述热浸镀锌钢板的粗糙偏度(Rsk)为-0.33以上，油槽面积(V2)为350nm2以上。
3.根据权利要求1所述的冲压成型性和涂装鲜映性优异的热浸镀锌钢板的制造方法，其中，将平整轧制的所述热浸镀锌钢板以5％的变形率进行加工后，表面长波长波纹度(Wsa1-5)为0.35μm以下且0除外，每单位长度的峰数(RPc)为75个/cm以上。
4.一种冲压成型性和涂装鲜映性优异的热浸镀锌钢板，包含基础钢板和形成在所述基础钢板上的热浸镀锌层，
所述热浸镀锌钢板的粗糙偏度(Rsk)为-0.33以上，油槽面积(V2)为350nm2以上。
5.根据权利要求4所述的冲压成型性和涂装鲜映性优异的热浸镀锌钢板，其中，将所述热浸镀锌钢板以5％的变形率进行加工后，表面长波长波纹度(Wsa1-5)为0.35μm以下，每单位长度的峰数(RPc)为75个/cm以上。
6.根据权利要求4所述的冲压成型性和涂装鲜映性优异的热浸镀锌钢板，其中，所述热浸镀锌钢板的反复摩擦系数为0.2以下。
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