JP2003171751A - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摺動性に優れた合金化溶融めっき鋼板を提供
する。 【解決手段】 鉄−亜鉛合金めっき相を少なくとも鋼板
の片面に有し、かつめっき表面に平坦部を有し、その平
坦部に膜厚が8nm以上、200nm以下、且つ界面幅が25nm以
上、500nm以下の酸化膜を有することを特徴とする合金
化溶融亜鉛めっき鋼板である。前記において、酸化膜が
Znの酸化物を主体とする酸化膜であることを特徴とする
合金化溶融亜鉛めっき鋼板である。前記において、めっ
き表面における平坦部の面積率が20％以上、80％以下で
あることを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プレス成形にお
ける摺動性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、亜鉛めっ
き鋼板と比較して塗装性及び溶接性に優れることから、
自動車や家電製品等に広く利用されている。

【０００３】このような合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、
プレス成形を施されて目的の用途に供される。しかし、
合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、冷延鋼板に比べてプレス
成形性が劣るという欠点を有する。これは合金化溶融亜
鉛めっき鋼板とプレス金型との摺動抵抗が、冷延鋼板の
場合に比較して大きいことが原因である。即ち、ビード
と亜鉛系めっき鋼板との摺動抵抗が著しく大きい部分
で、合金化溶融亜鉛めっき鋼板がプレス金型に流入しに
くくなり、鋼板の破断が起こりやすい。

【０００４】そこで亜鉛系めっき鋼板のプレス成形性を
向上させる方法としては、一般に高粘度の潤滑油を塗布
する方法が広く用いられている。しかしこの方法では、
潤滑油の高粘性のために、塗装工程で脱脂不良による塗
装欠陥の発生、またプレス時の油切れによりプレス性能
が不安定になる、等の問題がある。前記問題を解決する
には、潤滑油の塗布量を極力低減できることが必要であ
り、そのためには、合金化溶融亜鉛めっき鋼板自体のプ
レス成形性を改善することが必要となる。

【０００５】合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、鋼板に亜鉛
めっきを施した後、加熱処理を行い、鋼板中のFeとめっ
き層中のZnが拡散する合金化反応が生じることにより、
Fe-Zn合金相を形成させたものである。このFe-Zn合金相
は、通常、Γ相、δ₁相、ζ相からなる皮膜であり、Fe
濃度が低くなるに従い、すなわち、Γ相→δ₁相→ζ相
の順で、硬度ならびに融点が低下する傾向がある。この
ため、摺動性の観点からは、高硬度で、融点が高く凝着
の起こりにくい高Fe濃度の皮膜が有効であり、プレス成
形性を重視する合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、皮膜中の
平均Fe濃度を高めに設定して製造されている。

【０００６】しかしながら、高Fe濃度の皮膜では、めっ
き−鋼板界面に硬くて脆いΓ相が形成されやすく、加工
時に、界面から剥離する現象、いわゆるパウダリングが
生じ易い問題を有している。

【０００７】このため、特開平1-319661号公報に示され
ているように、摺動性と耐パウダリング性を両立するた
めに、上層に第二層として硬質のFe系合金を電気めっき
などの手法により付与する方法がとられている。めっき
皮膜を二層とすることは製造コストが余計にかかるとい
う問題を有している。

【０００８】この問題を解決する方法として、特開昭53
-60332号公報および特開平2-190483号公報は、亜鉛系め
っき鋼板の表面に電解処理、浸漬処理、塗布酸化処理、
または加熱処理を施すことにより、ZnOを主体とする酸
化膜を形成させて溶接性、または加工性を向上させる技
術を開示している。特開平4-88196号公報は、亜鉛系め
っき鋼板の表面に、リン酸ナトリウム5〜60g/lを含みpH
2〜6の水溶液中にめっき鋼板を浸漬するか、電解処理、
また、上記水溶液を散布することによりP酸化物を主体
とした酸化膜を形成して、プレス成形性及び化成処理性
を向上させる技術を開示している。特開平3-191093号公
報は、亜鉛系めっき鋼板の表面に電解処理、浸漬処理、
塗布処理、塗布酸化処理、または加熱処理により、Ni酸
化物を生成させることによりプレス成形性および化成処
理性を向上させる技術を開示している。特開平7-18402
号公報は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面に凹部を形
成させることで、潤滑油を鋼板表面に保持しやすくし、
プレス成形性を向上させる技術を開示している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た先行技術を合金化溶融亜鉛めっき鋼板に適用した場
合、プレス成形性の改善効果を安定して得ることはでき
ない。発明者らは、この原因について詳細な検討を行っ
た。その結果、合金化溶融めっき鋼板はAl酸化物が不均
一に存在することにより表面の反応性が不均一であるこ
と、及びめっき表面の凹凸が大きいことが原因であるこ
とを見出した。

【００１０】即ち、上述した先行技術を合金化溶融めっ
き鋼板に適用した場合、表面の反応性が不均一であるた
め、電解処理、浸漬処理、塗布酸化処理及び加熱処理等
を行っても所定の皮膜を表面に均一に形成することは困
難であり、反応性の低い（Al酸化物量が多い）部分では
付与した層の厚さが薄くなってしまう。さらに、表面の
凹凸が大きいため、プレス成型時にプレス金型と直接接
触するのは表面の凸部となるが、凸部のうち膜厚の薄い
部分と金型との接触部での摺動抵抗が大きくなり、プレ
ス成形性の改善効果が十分には得られない。

【００１１】また、凹部を形成させる技術についても、
これだけでは十分なプレス成形性が得られないことがわ
かった。これは、凹部には潤滑油が溜まり易いが、逆
に、摺動性に与える影響が大きい凸部には潤滑油が溜ま
りにくいという問題があるためと考えられる。

【００１２】先行発明のように合金化溶融めっき上に硬
質の第二層を付与することは、摺動性の向上にある程度
の効果はある。しかしながら、めっき皮膜を二層とする
ことは製造コストが余計にかかり加工性の優れた合金化
溶融亜鉛めっき鋼板を安価で提供するには限界がある。

【００１３】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、摺動性に優れた合金化溶融めっき鋼板を
提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】プレス成形時における摺
動抵抗を小さくするには、めっき層と金型との凝着を防
ぐのが有効であり、そのためには、めっき層の表面のす
べり性を改善することが有効である。本発明者らは、こ
の考えに基づき上述した目的を達成すべく鋭意研究を重
ねた結果、合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき表面に平
坦部を設け、その上に微細な凹凸（粗さ）を有する酸化
皮膜を形成させることで、高度に安定して優れたプレス
成形性が得られることを知見した。本発明は、以上の知
見に基いてなされたものである。

【００１５】なお、ここで言う“酸化膜の微細な粗さ”
のスケールは、前項で述べた合金化溶融めっき鋼板表面
の凹凸とは本質的に異なるものである。酸化膜の微細な
粗さは、数100乃至数10nm以下であり、合金相の結晶に
対応しためっき表面の粗さは数μｍ以上の凹凸である。
めっき表面のμmレベルの凹凸は触針式粗さ計を用いて
測定することができるが、酸化膜の微細凹凸（数100乃
至数10nm以下の凹凸）を定量的に評価することは容易で
はない。本発明では、走査オージェ電子顕微鏡（SAM）
で実施した深さ方向分析における、酸化膜成分（たとえ
ば酸素）の深さ方向分布の“だれ”を利用した。酸化膜
の凹凸が大きいほど深さ方向分布のだれは大きくなる。
詳細は後で述べるが、本発明では深さ方向分布のだれを
“界面幅“として定義し酸化膜の粗さの指標としてい
る。

【００１６】第1発明は、鉄−亜鉛合金めっき相を少な
くとも鋼板の片面に有し、かつめっき表面に平坦部を有
し、その平坦部に膜厚が8nm以上、200nm以下、且つ界面
幅が25nm以上、500nm以下の酸化膜を有することを特徴
とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供する。

【００１７】第2発明は、第1発明において、上記酸化膜
がZnの酸化物を主体とする酸化膜であることを特徴とす
る合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供する。

【００１８】第3発明は、第1〜第2発明のいずれかの発
明においてめっき表面における平坦部の面積率が20％以
上、80％以下であることを特徴とする合金化溶融亜鉛め
っき鋼板を提供する。

【００１９】

【発明の実施の形態】合金化溶融亜鉛めっき鋼板のプレ
ス成形性を向上させるためには、プレス成形時に金型が
直接接触するめっき表面のすべり性向上が必要である。
表面のすべり性を評価するには摩擦係数を測定する方法
が適している。摩擦係数が低いほどすべり性が高いとい
える。

【００２０】実際のプレス成形時に鋼板が受ける摩擦の
状況は面圧によって異なる。すなわち高い面圧条件では
めっき表面が押しつぶされることにより摩擦が発生し、
低い面圧条件ではめっき表面の損傷が少ない状態で摩擦
が生じる。従って、表面のすべり性を評価するには複数
の条件（例えば高面圧、低面圧）で摩擦係数を評価する
必要がある。発明者らは本発明に至る過程で、実施例で
述べる面圧の異なる２条件（A：高面圧, B：低面圧）で
摩擦係数の評価を行った。摩擦係数A（高面圧の摩擦係
数）と摩擦係数B（低面圧の摩擦係数）が一定値以下
（例えば、A < 0.150, B < 0.220）を安定して満足する
合金化溶融亜鉛めっき鋼板は高いプレス成形性を有して
いることがわかった。

【００２１】以下に本発明を詳しく説明する。合金化溶
融亜鉛めっき鋼板は、合金化処理時の鋼板−めっき界面
の反応性の差により、めっき表面に合金相結晶の成長に
対応した凹凸が存在している。本発明ではこのような表
面に対して平坦部を形成させる。具体的には、合金化溶
融亜鉛めっき鋼板に調質圧延を施す。調質圧延を施すこ
とによって、めっき表面の凹凸を緩和し表面を平滑にす
ると同時にめっき表面の凸部を平坦にする。したがって
平坦部は周囲と比較すると凸部となっている。上記平坦
部は、例えば走査電子顕微鏡により容易に見ることがで
きる。

【００２２】めっき表面に平坦部を設けることでもある
程度のすべり性向上が得られるが、これだけでは高プレ
ス成形性に対して十分ではない。本発明の重要な点は、
上記合金化溶融亜鉛めっき鋼板表面の平坦部の表面に、
微細な粗さを有する酸化皮膜を形成させることである。
このことによりすべり性が格段に向上する。酸化膜を付
与することにより酸化膜自体の機械的硬さがすべり性
向上に働く（高面圧で特に有効）。さらに酸化膜が適度
な微細粗さを有することにより平坦部の接触面積を微
細に分散させ凝着を防ぐこと、および潤滑油を酸化膜
に保持すること、によりさらに高いすべり性が達成され
る（低面圧で特に有効）。そのため、酸化膜の厚さと粗
さを制御して付与することがポイントである。

【００２３】次に本発明をより定量的に詳しく述べる
が、それに先立って本発明を評価するに当たって重要な
酸化膜の厚さと粗さの評価方法について述べておく。

【００２４】微細な粗さを評価する手法には原子間力顕
微鏡（AFM）などがある。AFMはナノメートルオーダーの
表面形状観察が可能で定量的に粗さを評価することもで
きる。しかしながら、AFMで得られる結果はめっき皮膜
と酸化膜を合わせた表面の形状、粗さであり、酸化膜自
体の粗さではない。さらに観察結果はチップ（探針）の
形状に大きく左右され、チップより狭い空間を観察する
ことができないといった問題や、操作が容易ではなく測
定結果が観察者によって異なるという問題点もある。

【００２５】断面の薄片試料を作製し透過電子顕微鏡
（TEM）で酸化膜の断面形状を観察する方法もある。し
かし観察領域が非常に局所的であり酸化膜の粗さをある
程度平均的に正確に評価できるとは言い難い。

【００２６】本発明ではめっき表面の酸化膜の厚さと粗
さはAr⁺イオンスパッタリングと組み合わせた走査オー
ジェ電子顕微鏡（SAM）により次のように評価した。た
だし、SAMによる結果が重要なのではなく、酸化膜の微
細な粗さが重要であることを付加えておく。

【００２７】（測定法）本発明ではめっき表面の平坦部
での酸化膜を制御することが重要であるため、平坦部の
みの測定を行う。平坦部の平均的な情報を得るため、電
子ビームを平坦部表面に走査してオージェ電子スペクト
ルを測定する。酸化膜の粗さ単位が数100〜数10nm以下
のオーダーであるので、走査領域（測定面積）の大きさ
は5μm×5μm程度である。

【００２８】Ar⁺イオンスパッタリングは前記の測定領
域を中心に、かつ十分にカバーできる大きさについて行
わなければならない。不均一なイオンスパッタリングを
避けるために、Ar⁺イオンビームを細く絞り走査し イオ
ンスパッタリングする範囲は、測定領域を中心とし2mm
×2mm以上であることが望ましい。 イオンスパッタ速度
は膜厚既知のSiO₂膜、Ta₂O₅膜などを同条件で測定し求
めることができる。ここではSiO₂膜を用いてイオンスパ
ッタ速度を決定した。SAMによるオージェ電子スペクト
ルの測定とイオンスパッタリングを繰返し、所定の（例
えば原子濃度がほぼ一定となる）深さまでスパッタした
後、測定対象の各元素のピーク強度から相対感度因子補
正により、各深さでの組成を求めることができる。

【００２９】（測定結果）図1に、上記方法により、本
発明の一例のめっき鋼板の表面について得られた元素の
深さ方向分布を（デプスプロファイル）を示す。横軸は
膜厚既知のSiO₂膜についてのスパッタ速度で換算して求
めた深さで、縦軸は各元素のピーク強度（微分ピーク−
ピーク強度）から相対感度因子を用いて求めた原子濃度
である。なお、図1では、亜鉛のオージェ電子ピークを
最小二乗法により金属亜鉛[Zn(M)と表示]と酸化物成分
[Zn(O)と表示]に分けて示してある。

【００３０】（酸化膜厚と界面幅の定義）図2は、図1か
ら酸素のプロファイルを抜き出したものである。酸素の
プロファイルは、ある深さで最大値となった後（これが
最表層の場合もある）減少しほぼ一定となる。酸化物層
の厚さは、酸素濃度が、最大値より深い位置で、最大値
と一定値との和の1/2となる深さ（図2中の点A）として
定義する。酸化物層の界面幅は、酸素濃度が、最大値よ
り深い位置で、最大値と一定値の差の16%-84%に対応す
る深さ方向の距離として定義する。ここで定義した酸化
膜厚と界面幅を図2中に示してある。なお、酸化膜がZn
の酸化物を主体とする場合は、図3に示したように、Zn
の酸化物成分のプロファイルから、酸素のプロファイル
の場合と同様な方法で求めることもできる。

【００３１】（界面幅と酸化物粗さとの関係）プロファ
イルの最大値と最小値の16％-84％を与える幅（距離）
として定義した界面幅は、表面分析手法の深さ方向分析
において一般的には「深さ方向の分解能」の一つとして
規定されているものである。測定法固有の深さ方向の分
解能はオージェ電子の脱出深さやイオン照射によるミキ
シング効果によるもので、これは例えば50nmの深さにお
いて数nm程度である。これら以外に界面幅の広がる主な
要因は試料固有の粗さと考えることができる。この粗さ
にはめっき表面の粗さと酸化皮膜の粗さが含まれる。酸
化膜を付与しない場合の界面幅は15nm程度であった。従
って、本発明における20nmを超える界面幅の主要因は酸
化皮膜自体の粗さによると考えることができる。以上の
ような考えに基づいて、界面幅を酸化皮膜の粗さの指標
とした。なお、AESによるデプスプロファイルの測定を
１試料につき複数の平坦部について行い、膜厚と界面幅
の平均値を求めた。

【００３２】上記の方法で評価した酸化膜の厚さと粗さ
と摩擦係数評価とを種々検討してなされた本発明の限定
範囲を説明する。高いすべり性を得るために酸化膜には
10nm以上の厚さが必要である。これは酸化膜の機械的な
硬さをすべり性（特に高面圧条件）向上に利用するに
は、ある程度の酸化膜厚さが必要なことにより、酸化膜
の厚さが8nm未満であると酸化膜の効果がほとんどあら
われない。一方、酸化膜厚は200nm以下であることが望
ましい。これは、厚さが200nmを超えるとすべり性には
大きな問題はないが、化成処理性に劣化が見られるから
である。

【００３３】界面幅が25nm以上、500nm以下となるよう
に酸化膜の粗さを調整する必要がある。この界面幅の範
囲で、酸化膜の粗さによる平坦部の接触面積を微細に分
散させる（凝着を防ぐ）効果、および粗さの凹部での潤
滑油を保持する効果により、高いすべり性を得ることが
できる（低面圧で特に有効）。界面幅が25nm未満である
と、酸化膜の粗さが不十分で、上記の効果を得ることが
できない。特に低面厚下での潤滑性が低下する。また、
界面幅が500nmを超えると、酸化膜の微細な凸部が破損
しやすくなり、すべり性が低下し、まためっき表面や金
型を傷つけるなどの問題が生じてしまう。

【００３４】酸化物層を構成する化合物は、Znの酸化物
を主体とすることに工業上の利点がある。その理由は、
他の金属や金属化合物を形成させるためには、新たな工
程を追加する必要があるが、上記酸化物であれば、めっ
き皮膜中に含まれる金属成分を利用できるため、比較的
簡便な処理により所定の酸化物を平坦部表面に形成でき
るからである。さらに、新たな工程を追加する必要が少
ないため、合金化溶融亜鉛めっき鋼板本来の特性を劣化
させる心配が少なく、新たな元素を追加する必要がない
ため添加元素による影響の心配もない。

【００３５】なお、この酸化物層中には、同じくめっき
皮膜成分であるFeやAlを含有していても問題ない。酸化
物層を形成する処理液などに含まれるP、Mg、Ca、Sr、B
a、F、S、Cl、C、N、B、Na、MnあるいはSiなどが不可避
的に取り込まれていてもよい。このような場合でも、本
発明のプレス成形性改善効果が損なわれることはない。
また、付与した酸化物の下層に、酸化物付与前に存在し
た合金化溶融亜鉛めっき表面のAl主体の酸化物が存在し
ていてもよい。この場合でも、図3で示したように酸化
物のZnのプロファイルを利用すれば、付与したZn主体の
酸化物を評価できる。なお、本発明では、酸化物（酸化
膜）は、一部（特に表層）に水酸化物を含むものであっ
てもよい。

【００３６】めっき表面における平坦部の面積率は、20
％以上80％以下とするのが望ましい。20％未満では、酸
化膜を付与した効果を発揮できる平坦部と金型との接触
面積が小さくなるため、すべり性の改善効果が小さくな
る。平坦部を除く部分は、プレス成型時に潤滑油を保持
する役割を持つ。平坦部を除く部分の面積率が20％未満
になる（平坦部の面積率が80％を超える）とプレス成形
時に油切れを起こしやすくなり、プレス成形性の改善効
果が小さくなる。このなかでも、平坦部の面積率は30％
以上、70％以下の範囲がより望ましい。また、平坦部に
おいて酸化物が存在する部分の割合は大きいほど有利で
ある。少なくとも平坦部の30%以上に酸化物が存在して
いることが望ましい。

【００３７】めっき表面の平坦部は、光学顕微鏡あるい
は走査型電子顕微鏡等で表面を観察することで容易に識
別可能である。めっき表面における平坦部の面積率は、
上記顕微鏡写真を画像解析することにより求めることが
できる。

【００３８】本発明に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼板を
製造するには、亜鉛めっき浴でめっきし、合金化処理を
行い、更に調質圧延を行う。亜鉛めっき浴中にAlが添加
されていることが必要であるが、Al以外の添加元素成分
は特に限定されない。すなわち、Alの他にFe、Pb、Sb、
Si、Sn、Mn、Ni、Ti、Li、Cuなどが含有または添加され
ていても、本発明の効果が損なわれるものではない。合
金化処理では、合金化処理条件を調整してめっき皮膜を
皮膜中のFe濃度が8〜12重量％になるようにする。次い
で調質圧延でめっき表面に平坦部を形成する。その際、
圧延条件を調整し、平坦部の面積率を前記で説明した範
囲にする。

【００３９】次いで、めっき表面の平坦部に前記した酸
化物層を形成する。酸化物層の形成方法は、特に限定さ
れるものではなく、酸化剤含有の水溶液への浸漬や同水
溶液の吹き付け、その際に酸化条件を制御したり攪拌し
たりして微細な粗さを有する酸化膜を形成させる方法、
あるいはまず溶液浸漬などにより均一な酸化膜を形成さ
せ、ついでアルカリ処理などの化学的手法あるいは研磨
やブラシによる引っ掻きなどの物理的手法により酸化膜
に微細な凹凸を付与する方法などを採用することができ
る。

【００４０】

【実施例】板厚0.8mmの冷延鋼板上に、亜鉛めっき（め
っき付着量：45〜60g/m²）を行い、さらに合金化処理を
施した。その際、合金化処理条件を変更することで、δ
₁相が主体で表面にζ相が存在する皮膜、または表面が
δ₁相のみでζ相がほとんど存在しない皮膜を形成し、
更に調質圧延を行った。この際、調質圧延の圧下荷重を
変化させることで、表面における平坦部の面積率を変化
させた。

【００４１】次に、pH12.5の水酸化ナトリウム水溶液中
に浸漬し、合金化処理時の加熱により生成した酸化物層
を部分的に除去した（以下、アルカリ処理）。引き続
き、平坦部の表層にZnの酸化物を主体とする酸化物を形
成させた。上記合金化溶融めっき鋼板をpH２.0〜3.5、
浴温50℃のZnイオン（硫酸亜鉛で100g/l）とFeイオン
（硫酸第一鉄で100g/l）を含み酢酸ソーダ（濃度；10g/
l）と硫酸の混合水溶液中に2秒間浸漬し、2〜10秒間放
置後、水洗の後乾燥させることにより酸化物を形成し
た。得られた試料について、SAMを用い酸化膜厚と界面
幅を評価した。平坦部の面積率は走査電子顕微鏡を用い
て調査した。また、比較のために、前記酸化物形成処理
において浸漬5〜10秒間で放置時間を0として処理した供
試材、および調質圧延のみを行った供試材を準備した。

【００４２】さらに、以上の様に作製した供試体につい
て、プレス成形性を評価するために、摩擦係数および耐
パウダリング性を測定した。

【００４３】(1)酸化膜厚および界面幅の測定 走査オージェ電子顕微鏡（SAM）SAM660（PHI製）を用い
て、平坦部の深さ方向分析を実施した。加速電圧2kVの
電子ビームを平坦部表面に約5μm×5μmで走査してオー
ジェ電子スペクトルを測定した。Ar⁺イオンスパッタリ
ングは加速電圧3kVで、不均一なイオンスパッタリング
を避けるために、Ar⁺イオンビームを2mm×2mmの範囲で
走査し、走査領域の中心を分析した。イオンスパッタ速
度は膜厚既知のSiO₂膜を同条件で測定し求めた。測定対
象の各元素のピーク強度から相対感度因子補正により、
各深さでの組成を求めた。酸化膜厚および界面幅の測定
は、酸素の深さ方向プロファイルを用いて前述の方法に
より求めた。

【００４４】(2)摩擦係数測定試験 図4は、摩擦係数測定装置を示す概略正面図である。同
図に示すように、供試体から採取した摩擦係数測定用試
料1が試料台2に固定され、試料台2は、水平移動可能な
スライドテーブル3の上面に固定されている。スライド
テーブル3の下面には、これに接したローラ4を有する上
下動可能なスライドテーブル支持台5が設けられ、これ
を押上げることにより、ビード6による摩擦係数測定用
試料1への押付荷重Nを測定するための第1ロードセル7
が、スライドテーブル支持台5に取付けられている。上
記押付力を作用させた状態でスライドテーブル3を水平
方向へ移動させるための摺動抵抗力Fを測定するための
第2ロードセル8が、スライドテーブル3の一方の端部に
取付けられている。なお、潤滑油として、日本パーカラ
イジング社製ノックスラスト550HNを試料１の表面に塗
布して試験を行った。

【００４５】図5および図6は、使用したビードの形状・
寸法を示す概略斜視図である。ビード6の下面が試料1の
表面に押しつけられた状態で摺動する。図5に示すビー
ド６の形状は、幅10mm、試料の摺動方向長さ12mm、摺動
方向両端の下部は曲率4.5mmRの曲面で構成され、試料が
押付けられるビード下面は幅10mm、摺動方向長さ3mmの
平面を有する。図6に示すビード6の形状は、幅10mm、試
料の摺動方向長さ69mm、摺動方向両端の下部は曲率4.5m
mRの曲面で構成され、試料が押付けられるビード下面は
幅10mm、摺動方向長さ60mmの平面を有する。

【００４６】摩擦係数測定試験は、以下に示す2条件で
行った。 ［条件A：高面圧条件］図5に示すビードを用い、押付荷
重N：3923N(400kgf)、試料の引き抜き速度（スライドテ
ーブル3の水平移動速度）：100cm/minとした。この時、
評価は、摩擦係数により行ない、◎：0.130未満、○：
0.130以上、0.140未満、△：0.140以上、0.150未満、
×：0.150以上、とした。供試体とビードとの間の摩擦
係数μは、式：μ＝F/Nで算出した。

【００４７】［条件B：低面圧条件］図6に示すビードを
用い、押付荷重N：3923N(400kgf)、試料の引き抜き速
度：20cm/minとした。この時、評価は、摩擦係数により
行ない、◎：0.190未満、○：0.190以上、0.200未満、
△：0.200以上、0.220未満、×：0.220以上、とした。
供試体とビードとの間の摩擦係数μは、式：μ＝F/Nで
算出した。

【００４８】(3)耐パウダリング性試験 耐パウダリング性については、ドロービード試験を行な
い、単位面積当たりの皮膜の剥離量を測定した。皮膜剥
離量の評点は、10g/m²未満を合格とし、10g/m²以上15g/
m²未満を許容範囲、15g/m²以上を不合格とした。ここ
で、ドロービード試験とは、潤滑油を塗布した鋼板を、
ビードとダイスで挟んだ状態で引き抜き、その後テープ
剥離試験を行ない、試験前後の重量差から、めっき皮膜
の剥離量を評価する試験方法である。ビードは先端角度
90°の三角ビードを用い、成形高さは4mm、ビードとダ
イスの押し付け荷重は4903N(500kgf)とした。

【００４９】摩擦係数の試験結果を図7〜9に示す。図7
は、酸化膜の厚さおよび界面幅と条件Aで評価した摩擦
係数の関係を示し、図8は、酸化膜の厚さおよび界面幅
と条件Bで評価した摩擦係数の関係を示す。図9は、酸化
膜の厚さおよび界面幅と摩擦係数との関係を示す図で、
条件A、条件Bで評価した摩擦係数に基づく総合評価の結
果を示す。総合評価は、条件Aと条件Bの結果が、両条件
を区別せず、（◎◎）、（◎○）、（○○）の組合わせ
であるものを◎、（◎△）、（○△）の組合わせである
ものを○、（◎×）、（○×）、（△△）の組合わせで
あるものを△、（△×）、（××）の組合わせであるも
のを×とした。

【００５０】図7〜9中に示した供試材のめっき皮膜は、
平坦部の面積率が20〜80％の範囲に入るものである。な
お、図7〜9中、円Aに囲まれたデータは、調質圧延のみ
を施した供試材であり、円Bで囲まれたデータは浸漬5〜
10秒間で放置時間を0として処理した供試材である。

【００５１】この結果から、酸化膜厚が8nm以上である
と条件Aの摩擦係数が低く、界面幅が25nm以上であると
条件Bの摩擦係数が低いことがわかる。従って、図9に示
されるように、酸化膜厚が8nm以上かつ界面幅が25nm以
上である本発明例は、総合評価が◎または○であり、前
記範囲を外れる比較例に比べて、異なる面圧条件下でも
優れたプレス成形性を有することがわかる。

【００５２】また、図7〜9に示した本発明例のドロビー
ド試験のめっき皮膜の剥離量は、全て0.3g/m²〜10.0g/m
²の範囲に入り許容範囲であった。なかでもδ₁相主体で
表面にζ相が存在するめっき皮膜(図9中、a〜c)では、
ドロビード試験のめっき皮膜の剥離量が3.0g/m²〜4.3g/
m²の範囲にあり、表面がδ₁相のみでζ相がほとんど存
在しない下地鋼板に同じ処理を施した試験材（4.5g/m²
〜10.0g/m²）よりも優れていることがわかった。

【００５３】めっき皮膜の鉄−亜鉛合金相とドロビード
試験のめっき皮膜の剥離量との関係は、本発明を適用し
ていない調質圧延材の結果とほぼ同じで、本発明によっ
て耐パウダリング性が劣化することはなかった。

【００５４】以上の結果からわかるように、本発明は、
めっき皮膜の鉄−亜鉛合金相の違いに係わらず効果があ
る。δ₁相が主体で表面にζ相が存在する鉄−亜鉛合金
めっき相を形成させることによって、摺動性に優れるだ
けでなく、さらに耐パウダリング性にも優れた合金化溶
融めっき鋼板が得られている。

【００５５】

【発明の効果】本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板はプ
レス成形時の摺動抵抗がきわめて小さく、高度に安定し
て優れたプレス成形性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明のめっき表面の平坦部上の酸化膜の厚さ
と粗さを評価するための、走査オージェ電子顕微鏡を用
いて得られた元素の深さ方向分布を示す図で、本発明の
酸化膜に対応する元素の深さ方向分布の一例を示す。

【図2】本発明のめっき表面の平坦部上の酸化膜の厚さ
と粗さを評価するための、走査オージェ電子顕微鏡を用
いて得られた元素の深さ方向分布を示す図で、酸素の深
さ方向分布から、酸化膜厚と界面幅を求める方法を示
す。

【図3】本発明のめっき表面の平坦部上の酸化膜の厚さ
と粗さを評価するための、走査オージェ電子顕微鏡を用
いて得られた元素の深さ方向分布を示す図で、酸化物の
Znの深さ方向分布から、酸化膜厚と界面幅を求める方法
を示す。

【図4】摩擦係数測定装置を示す概略正面図である。

【図5】図4中のビード形状・寸法を示す概略斜視図であ
る。

【図6】図4中の別のビード形状・寸法を示す概略斜視図
である。

【図7】本発明の実施例において、酸化膜の厚さおよび
界面幅と条件Aで評価した摩擦係数の関係を示す図であ
る。

【図8】本発明の実施例において、酸化膜の厚さおよび
界面幅と条件Bで評価した摩擦係数の関係を示す図であ
る。

【図9】本発明の実施例において、酸化膜の厚さおよび
界面幅と摩擦係数との関係を示す図で、条件A、条件Bで
評価した摩擦係数に基づく総合評価の結果を示す。

【符号の説明】

1 摩擦係数測定用試料 2 試料台 3 スライドテーブル 4 ローラ 5 スライドテーブル支持台 6 ビード 7 第1ロードセル 8 第2ロードセル 9 レール N 押付荷重 F 摺動抵抗力 P 引張荷重

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平 章一郎 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 杉本 芳春 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 稲垣 淳一 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4K027 AA02 AA05 AA22 AB05 AB26 AB28 AB43 AC73

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】 鉄−亜鉛合金めっき相を少なくとも鋼板
   の片面に有し、かつめっき表面に平坦部を有し、その平
   坦部に膜厚が8nm以上、200nm以下、且つ界面幅が25nm以
   上、500nm以下の酸化膜を有することを特徴とする合金
   化溶融亜鉛めっき鋼板。
2. 【請求項2】 上記酸化膜がZnの酸化物を主体とする酸
   化膜であることを特徴とする請求項1に記載の合金化溶
   融亜鉛めっき鋼板。
3. 【請求項3】 めっき表面における平坦部の面積率が20
   ％以上、80％以下であることを特徴とする請求項1〜2の
   いずれかに記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。