JP2003311622A - めっき鋼板の製造方法及びめっき鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プレス成形性に優れ、かつプレス成形後の表面
性状に優れためっき鋼板及びその製造方法を提供する。
特に、プレス成形時に生じるめっき皮膜の剥離を抑制す
る。 【解決手段】めっき鋼板の製造において、めっき鋼板Ｓ
の表面に平均粒子径１０〜３００μｍの固体粒子を投射
して前記鋼板の表面形態を調整する第１の表面調整工程
１２と、前記固体粒子の投射により鋼板表面のめっき皮
膜に生じた凸部を押しつぶす第２の表面調整工程１３と
を有する。第２の表面調整工程は、ピンチロール２０の
ような鋼板表面にロールを押し付ける手段が好ましい。
このような方法により製造されためっき鋼板は、鋼板表
面のめっき皮膜にディンプル状の凹部と押しつぶされた
凸部とを有し、プレス成形性に優れるとともに、プレス
時にめっき皮膜の剥離が生じにくい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プレス成形性に優
れた亜鉛系めっき鋼板等のめっき鋼板及びその製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車、家電製品、建築材料等の用途に
使用される薄鋼板として、防錆性に優れた亜鉛系めっき
鋼板の需要が増大している。亜鉛系めっき鋼板は、一般
的にはそのままで使用されることは少なく、様々な部品
形状にするためにプレス加工や曲げ加工が施されること
が多い。

【０００３】プレス加工に使用される亜鉛系めっき鋼板
に対しては、鋼板表面の微視的凹凸である表面粗さを適
切に調整することが特に必要とされている。これは、鋼
板表面の微視的な凹凸が、プレス成形時のプレス金型と
の間の潤滑油の保油性を高め、摺動抵抗を低減させると
ともに、型かじり等のトラブルを防止する効果があるた
めである。

【０００４】鋼板表面の微視的な凹凸の形態を表す指標
としては、通常、ＪＩＳＢ０６０１に規定される平均粗
さＲａが用いられている。プレス成形に供せられる亜鉛
系めっき鋼板については、平均粗さＲａの値が一定の範
囲内になるように調整し、プレス成形における金型との
間の潤滑油の保油性を確保するのが一般的である。

【０００５】このような鋼板の表面粗さを調整する手段
としては、通常、調質圧延が用いられている。調質圧延
は、表面に一定の微視的凹凸を付与した調質圧延ロール
を用い、鋼板に０．５〜２．０％程度の塑性伸びを付与
しながら、ロールバイトにおいて生じる圧力によって鋼
板表面に圧延ロール表面の凹凸を転写させる手段であ
る。したがって、亜鉛系めっき鋼板の表面に形成される
微視的凹凸の形態は、圧延ロールの表面にいかなる形態
の凹凸を付与されているかに依存するものである。

【０００６】調質圧延ロールの表面に微視的な凹凸を付
与する方法としては、ショットブラスト加工、放電加
工、レーザー加工、電子ビーム加工等の各種の加工方法
が用いられている。例えば、特公平６−２３４０８９号
公報には、放電ダル加工を施したロールにより調質圧延
を行うことで、塗装後の鮮映性及びプレス成形性が向上
することが記載されている。また、特開平７−１３６７
０１号公報や特公平６−７５７２８号公報には、レーザ
ーダル加工を施した調質圧延ロールを用いる手段が開示
されている。さらに、特開平１１−３０２８１６号公報
には、電子ビーム加工によって表面を加工した調質圧延
ロールを用いることが記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
６−２３４０８９号公報等に記載されているような、調
質圧延によりロールの表面粗さを転写させる方法では、
以下のような問題点がある。すなわち、調質圧延は焼鈍
後の鋼板の機械的性質を調整することが主目的であり、
そのため鋼板に与える伸長率の範囲には一定の制限が生
じる。圧延ロール表面の微視的凹凸をより完全に鋼板表
面に転写させるためには、ロールバイトで発生する圧力
を高くすればよいが、しかし、その場合には鋼板の伸長
率が過大となり、加工硬化によって機械的性質が悪化す
る。具体的には、鋼板の降伏応力の増加、延性（伸び）
の低下が生じてしまう。

【０００８】また、調質圧延では、ロールバイトにおけ
る圧延ロールと鋼板との接触圧力により、圧延ロール表
面の微視的凹凸（表面粗さ）が摩耗によって経時的に変
化し、鋼板表面に転写される微視的凹凸の形態を一定に
保つことが困難である。亜鉛系めっき鋼板にプレス成形
を施す場合、鋼板表面の微視的凹凸の形態はプレス成形
時の金型との間の潤滑油の保油性に大きな影響を及ぼ
す。したがって、前述のようなロール表面の摩耗による
経時的な変化により、コイル内あるいはコイル間で鋼板
表面の微視的凹凸が変動すると、製品毎にプレス成形性
に違いが生じ、品質が安定しないという問題が生じる。
これに対し、ロール表面の摩耗が進行する前に頻繁にロ
ール組替を行って、ロール表面の微視的凹凸を一定範囲
に維持することも考えられるが、このような方法では生
産能率を大幅に低下させることとなる。

【０００９】本発明者等は、調質圧延による表面粗さ調
整の問題点を解決する新たな手段として、微細な固体粒
子を亜鉛系めっき鋼板の皮膜に投射して、亜鉛系めっき
鋼板の表面粗さを調整する方法を見出した。この方法
は、球状の微細な固体粒子が鋼板表面に衝突することに
よって、微視的な凹み部が多数形成され、いわゆるディ
ンプル状の微視的凹凸が形成されるものである。ここ
で、「ディンプル」とは、表面の凹み部の形状が主とし
て曲線から構成され、球状の物体が表面に衝突して形成
されるクレーター状の凹みが多数形成された状態を指
す。このような表面形態は、特にプレス成形における金
型との間の保油性を向上させる効果に優れており、プレ
ス成形性を大幅に向上させることが可能である。

【００１０】さらに、この方法では、固体粒子の投射条
件やめっき皮膜層の厚さにもよるが、固体粒子の投射に
よって形成される圧痕はめっき皮膜層の近傍に限定され
るため、鋼板の表面粗さ調整と鋼板のバルク変形とを分
離することが可能である。つまり、調質圧延工程では表
面が平滑なブライトロールを用いた調質圧延を行って鋼
板の機械的性質を調整し、鋼板の表面粗さ調整は調質圧
延工程の後に固体粒子を投射することにより行うことが
できる。このような方法により、所望の機械的特性を得
ることができ、かつプレス成形に適した鋼板表面粗さに
調整することができる。

【００１１】しかし、上述の固体粒子を亜鉛系めっき鋼
板に投射する方法には、以下の問題が生じる場合があ
る。それは、このような方法により製造した亜鉛系めっ
き鋼板にプレス成形を施す際に、鋼板表面からめっき皮
膜が剥離し、それがプレス金型に付着するという問題で
ある。

【００１２】固体粒子が投射された亜鉛系めっき鋼板の
表面には、固体粒子の運動エネルギーによって皮膜層に
凹部が形成される。このような塑性変形においては、変
形の前後で体積変化は生じないため、固体粒子が衝突し
た鋼板表面には、凹部の周囲に、その体積に相当する凸
部が形成される。図２は、１個の真球状の固体粒子が亜
鉛系めっき鋼板表面に衝突した場合の表面形態の変化を
示す模式図である。平滑な鋼板表面に固体粒子を投射す
ると、固体粒子の衝突によって凹部が形成される。この
とき、固体粒子によって排除された体積に相当する皮膜
層が、凹部の外周部分にリム状に形成されることにな
る。

【００１３】一方、プレス成形時には、亜鉛系めっき鋼
板の表面は高い面圧を受けながら金型表面と摺動する。
このとき、前述したようなリム状の凸部が形成されてい
ると、この部分に働くせん断力によって、めっき皮膜が
剥離しやすくなる。特に、図２で示されている凸部の高
さｈが大きい場合には、大きなせん断力を受けやすく、
めっき皮膜の剥離が顕著に現れやすい。通常、自動車メ
ーカー等におけるプレス工程では、同一の金型で連続的
にプレス成形を実施するのが一般的である。このような
連続プレス工程において鋼板のめっき皮膜層からめっき
皮膜が剥離すると、剥離した亜鉛等が金型に付着し、そ
れ以降にプレスを行う成形品の表面に押し疵を発生させ
る原因となる。このような弊害を避けるためには、金型
表面に付着した亜鉛等を頻繁に除去しなければならず、
金型表面の手入れの頻度が多くなるほど、生産能率は低
下する。

【００１４】このように、亜鉛系めっき鋼板の表面に固
体粒子を投射する方法で製造された亜鉛系めっき鋼板
は、プレス成形を施す際に、形成された凹部が潤滑油を
保持するポケットとして働くため、割れやしわといった
欠陥は発生しにくく、プレス成形性には優れる。しか
し、めっき皮膜表面の微小な凸部が剥離し、プレス金型
に付着することによって、プレス成形品の表面に押し疵
が発生するという問題が生じる場合がある。

【００１５】本発明の目的は、上記の従来技術の問題点
を解決し、プレス成形性に優れ、かつプレス成形後の表
面性状に優れためっき鋼板を製造することができる方法
を提供すること、またこのような製造方法により製造さ
れたプレス成形性に優れためっき鋼板を提供することに
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の発明は、めっき鋼板の表面に平均粒子径１０〜
３００μｍの固体粒子を投射して前記鋼板の表面形態を
調整する第１の表面調整工程と、前記固体粒子の投射に
より鋼板表面のめっき皮膜に生じた凸部を押しつぶす第
２の表面調整工程とを有することを特徴とするめっき鋼
板の製造方法である。

【００１７】この方法では、まず第１の表面調整工程に
おいて、めっき工程を経ためっき鋼板の表面に固体粒子
を投射し、投射された固体粒子がめっき皮膜に衝突する
ことでめっき皮膜表面に圧痕（くぼみ）を形成させる。
多数の固体粒子をめっき鋼板に投射することで、その表
面に多数の凹凸が形成され、鋼板表面に一定の微視的凹
凸形態（表面粗さ）が付与されることになる。この時の
凹凸の深さや大きさ、隣接する凹凸のピッチ等は、固体
粒子のもつ運動エネルギーや粒子径、単位面積当りの投
射する粒子数、めっき皮膜の硬度などに応じて変化す
る。したがって、これらの因子を制御することにより、
プレス成形に適するようにめっき鋼板の表面形態を調整
することが可能である。

【００１８】特に自動車外板用途等に用いられる亜鉛系
めっき鋼板においては、プレス成形性と塗装後の鮮映性
を兼ね備える必要があるため、微細な固体粒子を用いる
ことが望ましい。固体粒子の平均粒子径が３００μｍを
超える場合には、形成される圧痕の大きさが大きくなる
ため、ＪＩＳＢ０６０１で規定される鋼板表面の長波長
成分であるうねりＷcaが大きくなり、塗装後も鋼板表面
のうねり成分が残留して塗装後鮮映性が悪化する。一
方、投射する固体粒子が１０μｍ未満の場合には、投射
された固体粒子が空気中で速度減衰して固体粒子の運動
エネルギーが低下してしまい、十分な大きさの圧痕を形
成することができない。そのため、第１の表面調整工程
で用いる固体粒子の平均粒子径は、１０〜３００μｍの
範囲のものを用いる。３０〜１５０μｍ程度が、より好
ましい範囲である。

【００１９】このような鋼板表面に固体粒子を投射して
めっき鋼板に表面粗さを付与する方法は、圧延ロール表
面の凹凸の転写による表面粗さの付与と異なり、ロール
摩耗による表面粗さの経時変化という問題が本質的に生
じないのが特徴である。

【００２０】また、このような固体粒子の投射手段とし
ては、遠心式投射装置や空気式投射装置が代表的である
が、本発明の第１の表面調整工程で用いる固体粒子の投
射手段は、特に限定されるものではない。例えば、前記
どちらの投射装置を用いても、亜鉛系めっき鋼板の表面
粗さを調整することが可能である。

【００２１】第１の表面調整工程で固体粒子を投射され
ためっき鋼板表面のめっき皮膜には、固体粒子の運動エ
ネルギーによって塑性変形が生じ、微視的凹凸が付与さ
れている。前述したように、この鋼板にプレス加工を施
すと、表面の凸部のめっき皮膜が金型と接触し、大きな
せん断力を受けてめっき皮膜の一部が剥離し、剥離した
めっき皮膜がプレス金型に付着する。そして、同一の金
型にて連続的にプレス成形を実施する場合には、めっき
皮膜が付着した部分で成形品に押し疵を発生させる。つ
まり、プレス成形時に発生する押し疵を低減するために
は、プレス成形過程で発生するめっき皮膜の剥離現象を
抑制することが重要である。そのためには、第１の表面
調整工程で形成されためっき皮膜の凸部の高さを小さく
抑える必要がある。

【００２２】そこで、本発明の第１の発明では、前記第
１の表面調整工程の後に、鋼板表面のめっき皮膜に形成
された凸部を押しつぶす第２の表面調整工程を設ける。
この第２の表面調整工程において、第１の表面調整工程
で形成されためっき皮膜表面の凸部の高さを小さくする
ことにより、連続プレス成形時のめっき皮膜の剥離を抑
制し、押し疵の発生を低減することができる。凸部を押
しつぶす手段は特に限定されるものではなく、鋼板全面
の凸部をほぼ均一に押しつぶすことができるようなもの
であればよい。例えば、本発明の第２の発明として後述
するロールを押し付ける手段のほか、金型や固体を鋼板
表面に打ちつけるような手段であってもよい。

【００２３】次に、前記課題を解決するための第２の発
明は、前記第１の発明であって、第２の表面調整工程
が、鋼板表面にロールを押し付ける手段によるものであ
ることを特徴とするものである。

【００２４】第１の表面調整工程で微小な凹凸が付与さ
れためっき鋼板表面にロールを押し付けた場合、まずロ
ール表面と鋼板表面（めっき皮膜）の凸部が接触する。
このとき、接触部で発生する面圧により、めっき皮膜の
凸部は塑性変形を起こし、凸部の高さが小さくなって平
坦化される。図３は、第２の表面調整工程における鋼板
表面の幾何学的変化の模式図であり、第１の表面調整工
程で鋼板表面に形成された微細な凹凸に第２の表面調整
工程でロールを押し付けることにより、凸部が押しつぶ
される様子を模式的に示したものである。鋼板表面に回
転するロールを押しつける手段によれば、このような鋼
板表面凸部の押しつぶしを、鋼板長手方向ほぼ均一に行
うことができる。

【００２５】ロールを亜鉛系めっき鋼板に押し付ける方
法としては、鋼板の表裏面に対向配置した一対のロール
にて鋼板を軽圧下する方法、例えば圧延機やピンチロー
ルのようなものが考えられる。あるいは、鋼板の片側面
からロールを押し込み、鋼板に張力を付与しつつ鋼板を
ロールに巻き付かせる方法、例えばレベラーやブライド
ルロールのようなものであってもよい。

【００２６】また、このときのロール表面の仕上げ粗さ
は、平滑なものが好ましい。これは、ロール表面とめっ
き鋼板表面の凸部との接触が均一となるようにするため
である。具体的には、ＪＩＳＢ０６０１で規定される平
均粗さＲａ０．４μｍ以下のものが好ましい。

【００２７】さらに、鋼板表面にロールを押し付ける際
の面圧が大きすぎる場合には、凸部の変形量が大きくな
り、プレス成形性を向上させるために第１の表面調整工
程で形成した凹部（潤滑油を保持するポケット）の深さ
が小さくなってしまう。したがって、ロール等を鋼板表
面へ押し付ける際の面圧は、バルクの塑性変形が生じな
い程度の小さなものでよい。具体的には、発生させる面
圧が０．５〜１５ｋｇ／ｍｍ²の範囲が好ましい。

【００２８】そして、前記課題を解決するための第３の
発明は、前記第１又は第２の発明方法により製造され
た、鋼板表面のめっき皮膜にディンプル状の凹部と押し
つぶされた凸部とを有するめっき鋼板である。

【００２９】つまり、本発明のめっき鋼板は、めっき皮
膜表面に、固体粒子を投射することにより生成されたデ
ィンプル状の凹部を有するため、プレス成形における金
型との間の潤滑油の保油性に優れることから、優れたプ
レス成形性を有する。さらに、固体粒子を投射した際に
凹部の周囲に生じた凸部は、その後の工程でロール等に
より押しつぶされているため、プレス成形の際にめっき
皮膜の凸部が剥離することが抑制され、押し疵がなく、
安定した連続プレス成形を可能とする。

【００３０】

【発明の実施の形態】本実施形態では、所望のめっきが
施され、さらに調質圧延により所定の塑性伸びが付与さ
れて機械的性質が調整された亜鉛系めっき鋼板に対し
て、本発明を適用し、鋼板表面粗さを調整する場合を例
として説明する。

【００３１】なお、ここでいう亜鉛系めっき鋼板とは、
亜鉛めっき鋼板の他、例えば、Zn−Fe合金めっき鋼板
（電気めっき鋼板及び合金化溶融亜鉛めっき鋼板）、Zn
−Ni合金めっき鋼板、Zn−Al合金めっき鋼板、Zn−Mg合
金めっき鋼板、Zn−Al−Mg合金めっき鋼板、更にはこれ
らのめっき鋼板のめっき皮膜中に金属酸化物、ポリマー
等を分散した亜鉛系複合めっき鋼板（例えばZn−SiO₂分
散めっき鋼板）などのことを言う。なお、本発明はこれ
らの亜鉛系めっき鋼板に限定されるものではなく、Alめ
っき鋼板等の他のめっき鋼板であっても用いることがで
きる。

【００３２】図１は、本発明の実施に供する表面調整工
程を含む鋼板製造ラインの一例を示す構成図である。入
側から順に、亜鉛系めっき鋼板Ｓを巻き戻すペイオフリ
ール１１、鋼板Ｓの表面に表面粗さを付与する第１の表
面調整工程１２、鋼板Ｓの表面に形成された凸部を押し
つぶす第２の表面調整工程１３、鋼板Ｓを巻き取るテン
ションリール１４を備えている。また、鋼板Ｓの張力及
び搬送速度を計測する張力計１５及び板速度計１６を備
えている。

【００３３】第１の表面調整工程１２は、遠心式投射装
置１ａ〜１ｄを備え、固体粒子を亜鉛系めっき鋼板Ｓへ
投射して表面粗さを付与するものである。遠心式投射装
置１ａ〜１ｄは、投射した固体粒子が外部へ飛散しない
ように周囲が仕切られた投射室２内に、鋼板Ｓに対向し
て配置されている。なお、図１では鋼板Ｓの上下面に２
台づつの遠心式投射装置を設定しているが、本発明はこ
れに限定されるものではない。上下１台づつとしてもよ
いし、３台以上を配置してもよい。複数台を配置する場
合には、鋼板Ｓの板幅方向や進行方向に対して位置をず
らして配置してもよい。これらは、処理すべき鋼板の板
幅、ライン速度、単体の遠心式投射装置の能力（投射で
きる固体粒子の量など）等に応じて配置すればよい。さ
らに、鋼板Ｓの上面のみ又は下面のみに対して固体粒子
を投射することも可能である。また、遠心式投射装置の
全体が投射室２内にある必要は無く、少なくとも固体粒
子が投射装置から飛び出す投射口を投射室２内に設け、
モータ等は投射室２の外部に備えてもよい。

【００３４】投射室２の出側には、クリーニング室１０
が設けられており、その内部には亜鉛系めっき鋼板Ｓに
対向してエアパージノズル７が設置されている。さら
に、投射室２の下部には、粒子回収装置８が設けられて
いる。

【００３５】投射室２の外部には、固体粒子を分級する
分級装置６、分級した固体粒子を貯蔵するストレージタ
ンク５及び破砕した微紛等を処理する集塵機９が備えら
れている。ストレージタンク５から各遠心式投射装置１
ａ〜１ｄまでは粒子供給管３により接続されており、そ
の途中には粒子供給量調整装置４ａ〜４ｄが設けられて
いる。粒子供給量調整装置４ａ〜４ｄとしては、ライン
速度、目標とする鋼板の表面粗さ、必要な固体粒子の投
射量等の操業条件に応じて、ゲート開度を調整できる方
式を用いることができる。

【００３６】なお、本実施形態では、第１の表面調整工
程１２に用いる固体粒子の投射設備として、遠心式投射
装置を用いた。遠心式投射装置は、後で詳細に説明する
が、回転するローターによる遠心力を利用して固体粒子
を投射するものであり、大きな投射量を確保することが
できる。したがって、亜鉛系めっき鋼板や冷延鋼板など
の鉄鋼製造ラインにおいて、広幅の鋼板を高速処理する
のにより適した投射手段であるといえる。しかし、本発
明の第１の表面調整工程１２に用いることができる固体
粒子の投射設備は、これに限定されるものではない。例
えば、遠心式投射装置と同じ乾式の投射装置である空気
式投射装置を用いてもよい。空気式投射装置は、圧縮空
気を噴射ノズルにおいて加速させ、その抗力を利用して
固体粒子を加速させるものである。特に、固体粒子の質
量が小さい微細な粒子の投射に適しており、固体粒子の
速度を非常に高くすることができるのが特徴である。

【００３７】第２の表面調整工程１３は、第１の表面調
整工程１２の後方に設けられ、亜鉛系めっき鋼板Ｓを上
下から挟み込むピンチロール２０を備えている。ここ
で、ピンチロール２０のロール表面と鋼板Ｓ表面のめっ
き皮膜の凸部とが均一に接触するためには、ピンチロー
ル２０の表面粗さは平滑なものが好ましい。ピンチロー
ル２０表面の平均粗さＲａ０．４μｍ以下とすると、鋼
板Ｓの表面に形成された凸部を、鋼板全面ほぼ均一に押
しつぶすことができる。

【００３８】なお、第２の表面調整工程１３は本実施形
態に限定されるものではなく、圧延機、レベラー、ブラ
イドルロール等、ロールを亜鉛系めっき鋼板Ｓに押し付
けることができる形式のものであればよい。ただし、第
１の表面調整工程１２において鋼板Ｓの表面に形成され
ためっき皮膜の凸部のみを押しつぶすことができればよ
く、比較的小さな接触面圧を生じさせることができれば
よい。

【００３９】ところで、本実施形態では、めっき工程と
調質圧延工程を経た亜鉛系めっき鋼板Ｓに対し、図１に
示すバッチ式の表面調整設備において表面形態を調整す
る方法について説明した。しかし、本発明はこの実施形
態に限定されるものではない。例えば、第１の表面調整
工程１２と第２の表面調整工程１３とは、図１のように
必ずしも連続化されている必要はなく、それぞれ別の鋼
板製造ラインに設けてもよい。また、めっき工程や調質
圧延工程を有する製造ライン、例えば連続式の溶融亜鉛
めっきライン（ＣＧＬ）の後方に、第１の表面調整工程
と第２の表面調整工程を組み込んで、連続ラインへ適用
することも可能である。

【００４０】次に、以上のように構成された本実施形態
に係る亜鉛系めっき鋼板の製造ラインにおける鋼板表面
調整方法について説明する。

【００４１】図１において、ペイオフリール１１から払
い出された亜鉛系めっき鋼板Ｓは、張力計１５及び板速
度計１６の出力結果に基づき、所定の張力及び搬送速度
に制御されながら、第１の表面調整工程１２へ送られ
る。第１の表面調整工程１２では、投射室２内に設置さ
れた遠心式投射装置１ａ〜１ｄから投射される固体粒子
により、鋼板表面のめっき皮膜に所望の微視的な凹凸を
付与される。そして、クリーニング室１０では、エアパ
ージノズル７から噴射される高圧エアーを吹き付けら
れ、表面に付着した固体粒子を除去される。次に、第２
の表面調整工程１３へ送られ、第１の表面調整工程１２
で鋼板表面のめっき皮膜に形成された凸部がピンチロー
ル２０により押しつぶされる。このようにして表面調整
された鋼板Ｓは、テンションリール１４に巻き取られ
る。

【００４２】ここで、第１の表面調整工程１２では、ス
トレージタンク５に貯蔵された平均粒子径１０〜３００
μｍの固体粒子が、粒子供給管３を通り、粒子供給量調
整装置４ａ〜４ｄにより操業条件に応じた供給量に調整
されて、投射室２内の遠心式投射装置１ａ〜１ｄに供給
される。遠心式投射装置１ａ〜１ｄにより加速された固
体粒子は、亜鉛系めっき鋼板Ｓに衝突し、ディンプル状
の圧痕を鋼板表面のめっき皮膜に残した後に反射して、
周囲に飛散し、重力によって投射室２の下部に落下す
る。そして、投射室２の下部へ落下した固体粒子は、粒
子回収装置８によって回収される。回収された固体粒子
は、分級装置６に送られ、再び投射に用いる所定の粒度
分布を持った固体粒子が分級され、ストレージタンク５
へ戻される。一方、破砕されて小さくなった固体粒子や
微紛等は、集塵機９に送られて処理される。

【００４３】また、鋼板Ｓ上に残存していたり、投射室
２内で空中に浮遊した後に再び亜鉛系めっき鋼板Ｓの上
に落下した固体粒子は、投射室２の出側に設置されたエ
アパージノズル７によりエアパージされて鋼板表面から
取り除かれる。このようにして、投射室２の外部へ固体
粒子が持ち出されるのを防止している。また、空中に浮
遊する固体粒子を吸引する設備を設置することで、同様
の効果を得ることもできる。

【００４４】第２の表面調整工程１３では、ピンチロー
ル１０により、第１の表面調整工程１２において鋼板表
面のめっき皮膜に形成された凸部を押しつぶす。その際
の面圧は、凸部を押しつぶすことができ、且つバルクの
塑性変形が生じない程度の面圧とすることが望ましい。
したがって、発生する面圧が０．５〜１５ｋｇ／ｍｍ ²
の範囲となるように、ピンチロール１０の押しつけ圧力
を調整することが好ましい。

【００４５】次に、本発明の実施に供する固体粒子の投
射装置及び投射方法について詳細に説明する。

【００４６】図４は、本発明の実施に供する固体粒子の
投射装置の一例として、遠心式投射装置の概略図を示し
たものである。遠心式投射装置は、固体粒子を供給する
供給管４１、遠心力を利用して固体粒子を加速させるイ
ンペラー４２及びベーン４３、これらを駆動するモータ
４４を備えている。なお、遠心式投射装置のベーン部の
外径は、一般的な３００〜５００ｍｍ程度とすればよ
い。また、インペラー４２及びベーン４３を含む回転部
をローターと称するが、このローター回転中心から亜鉛
系めっき鋼板Ｓまでの距離（投射距離と称する）が大き
い場合には、固体粒子の大きさが小さいために空気中で
の減速が大きくなってしまう。したがって、本発明では
投射距離が７００ｍｍ以下であることが好ましく、より
好ましくはベーン部直径と同程度の投射距離とするのが
好ましい。

【００４７】タンク等に貯められた固体粒子は、粒子供
給管４１を通じて遠心式投射装置のインペラー４２内に
供給される。インペラー４２及びベーン４３はモータ４
４により回転駆動されており、インペラー４２内に供給
された固体粒子は遠心力により加速される。そして、イ
ンペラー４２から飛び出した固体粒子は、ベーン４３に
よりさらに加速されるとともに、亜鉛系めっき鋼板Ｓへ
向けて投射される。

【００４８】ところで、本発明の固体粒子の投射工程に
おいて、遠心式投射装置による固体粒子の投射にあたっ
ては、固体粒子の投射速度を３０ｍ／ｓ以上とすること
が望ましい。投射速度がこれよりも小さい場合には、鋼
板表面のめっき皮膜に十分な大きさの圧痕を付与するこ
とができないからである。

【００４９】さらに、固体粒子の投射密度は、０．２〜
４０ｋｇ／ｍ²とすることが望ましい。ここで、投射密
度とは、鋼板表面の単位面積当りに投射される固体粒子
の重量のことである。厳密には、投射密度は投射された
範囲において一定の分布を有するものであるが、ここで
は表面に粗さが付与された面積に対する投射総重量を指
すものとする。この投射密度が０．２ｋｇ／ｍ²未満で
あると、鋼板の表面に投射される固体粒子がまばらとな
るため、保油性を有するほどの十分な凹部を形成するこ
とが困難である。一方、４０ｋｇ／ｍ²を超えると、必
要以上の固体粒子を表面に投射することとなり、一旦形
成した粗さを後に投射さらた固体粒子がつぶしてしまう
ことになり、所定の粗さを付与することが困難なためで
ある。

【００５０】また、投射する固体粒子は、球形のショッ
ト粒子であることが好ましい。遠心式投射装置により投
射する固体粒子としては、粒子形状が角張った形状のグ
リット粒子が使用されることが通常であるが、これは投
射する対象物の表面の酸化層等を除去するために使用さ
れることが多いためである。鋼板表面のめっき皮膜に微
視的凹凸を付与する本発明では、そのような形状でない
ほうがよい。ただし、ほぼ球形の固体粒子であれば、楕
円形状であっても構わない。特に、ガスアトマイズ法に
より製造された球形粒子が適する。

【００５１】さらに、固体粒子としての密度が２ｇ／ｃ
ｍ³以上の固体粒子を使用するのが望ましい。固体粒子の
密度が２ｇ／ｃｍ³未満の場合には、固体粒子の質量が
小さく、空気中での投射速度の減衰が大きいために、鋼
板に衝突するときの運動エネルギーが小さい。そのた
め、ローター回転数等の投射条件を変更しても、表面形
態を制御できる範囲が狭くなってしまうからである。好
適な固体粒子としては、例えば炭素鋼、ステンレス鋼、
高速度工具鋼（ハイス）等の金属系微粒子があげられ
る。タングステンカーバイトのような超硬合金であって
もよい。ただし、アルミナ、ジルコニア、ガラスビーズ
のように比較的比重が小さくても、平均粗さＲａ１μｍ
以下の領域で表面粗さを調整する目的には十分使用する
ことができる。

【００５２】そして、以上のような固体粒子の投射によ
り付与される鋼板表面の粗さは、平均粗さＲａ０．３〜
３μｍ程度、より好ましくは０．５〜１．５μｍ程度と
することが望ましい。鋼板の平均粗さＲａ０．３μｍ以
下ではプレス成形時の潤滑油の保持が十分ではなく、ま
た平均粗さＲａ３μｍ超えでは鋼板表面の平均粗さが大
きすぎ、プレス成形性及び塗装後の鮮映性が悪化するた
めである。

【００５３】ところで、以上説明した本実施形態の表面
調整工程に先立って亜鉛系めっき鋼板に施す調質圧延で
は、プレス成形時のめっき皮膜の剥離を抑制する観点か
らは、ダルロールとブライトロールのどちらの圧延ロー
ルを使用してもよい。しかし、ブライトロール、特にロ
ール表面の平均粗さＲａ０．４μｍ以下に研削仕上げさ
れたブライトロールを使用すると、調質圧延後の鋼板表
面が平滑となり、また、その後の固体粒子の投射時によ
り均一な微視的凹凸が付与されるため、塗装後鮮映性も
向上し、好ましい。

【００５４】

【実施例】本発明の実施例として、図１に示す設備を用
いて亜鉛めっき鋼板の表面調整を行い、製造された亜鉛
めっき鋼板をプレス成形試験に供した結果を示す。な
お、用いた亜鉛めっき鋼板は、板厚０．７ｍｍ、板幅１
２００ｍｍ、片面あたりのめっき付着量が９０ｇ／ｍ²
の溶融亜鉛めっき鋼板であり、予めロール表面の平均粗
さＲａ０．２μｍのブライトロールを用いた調質圧延に
より機械的性質を調整したものである。

【００５５】図１では鋼板Ｓの上下面に遠心式投射装置
を各２台図示しているが、本実施例では、第１の表面調
整工程１２として、亜鉛めっき鋼板Ｓの上下面に各３台
の遠心式投射装置を備え、鋼板Ｓの全板幅をカバーする
ように板幅方向にずらして設置した。遠心式投射装置の
ベーン部の外径は３００ｍｍである。そして、ライン速
度１０ｍｐｍで搬送される鋼板に対して、ローター回転
数を３６００ｒｐｍに設定し、鋼板の単位面積当りに投
射される固体粒子の重量（投射密度）が１０ｋｇ／ｍ²
となるように制御しながら固体粒子の投射を行った。な
お、固体粒子としては、平均粒子径８５μｍのＳＵＳ３
０４製の球形粒子を用いた。そして、固体粒子投射後の
鋼板表面の平均粗さＲａ１．２μｍ、ＰＰＩは３５０で
あった。

【００５６】また、第２の表面調整工程では、ピンチロ
ール２０として、ロール直径１２０ｍｍ、ロール表面の
平均粗さＲａ０．２μｍのスチール製のロールを用い
た。そして、亜鉛めっき鋼板Ｓとの接触面圧が２ｋｇ／
ｍｍ²になるようにピンチロール２０の押込み圧力を設
定して、第１の表面調整工程で固体粒子を投射された亜
鉛めっき鋼板Ｓに対して軽圧下を行った。なお、ピンチ
ロール２０押込み後の鋼板表面粗さは、平均粗さＲａ
１．１μｍ、ＰＰＩは３４０となった。

【００５７】以上のような表面調整工程を経て製造され
た亜鉛めっき鋼板を、本発明例とした。一方、比較例と
しては、第１の表面調整工程は本発明例と同一条件と
し、第２の表面調整工程ではピンチロール２０を開放し
て亜鉛めっき鋼板を製造した。すなわち、比較例は、第
１の表面調整工程で固体粒子の投射により形成された鋼
板表面のめっき皮膜の凸部を、そのまま有する亜鉛めっ
き鋼板である。

【００５８】これら２種類の亜鉛めっき鋼板から、各５
０枚づつのサンプルを切り出し、自動車のフロントフェ
ンダーへのプレス成形を連続的に実施した。プレス時の
潤滑油としては、スギムラ化学製の一般洗浄油であるＲ
３５２Ｌ（商品名）を用いた。このときのプレス成形品
の１枚目と５０枚目について、表面外観の観察を行った
結果を表１に示す。本発明例においては、１枚目、５０
枚目ともに成形品の表面に押し疵の発生は見られなかっ
た。一方、比較例においては、１枚目では押し疵の発生
が無かったものの、５０枚目の成形品では表面に亜鉛の
剥離粉の付着によるブライト部分（押し疵）が観察され
た。

【００５９】このように、本発明例では、連続的にプレ
ス成形を行っても、表面欠陥が発生せず、頻繁な金型の
手入れを行う必要がなかった。

【００６０】

【表１】

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
亜鉛系めっき鋼板の表面に固体粒子を投射して微視的凹
凸を付与し、さらにロール等を押しつけて凸部を押しつ
ぶすので、プレス成形時の金型との間の潤滑油の保油性
に優れ、その効果の経時的な変化も少なく、かつプレス
成形時にめっき皮膜が剥離して金型へ付着することを防
止することができる。このように、本発明によれば、プ
レス成形性に優れた亜鉛系めっき鋼板を安定的に製造す
ることができるとともに、製造された亜鉛系めっき鋼板
に対してプレス成形を行う際にも、押し疵の発生がない
安定した連続プレス成形が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に供する表面調整工程を含む製造
ラインの一例を示す構成図

【図２】固体粒子が鋼板へ衝突した場合のめっき皮膜の
変形状態の模式図

【図３】ロールを固体粒子投射後の鋼板表面に押しつけ
た場合のめっき皮膜の変形状態の模式図

【図４】本発明の実施に供する固体粒子の投射装置の一
例である遠心式投射装置の概略図

【符号の説明】

１ａ〜１ｄ 遠心式投射装置 ２ 投射室 ３ 粒子供給管 ４ａ〜４ｄ 粒子供給量調整装置 ５ ストレージタンク ６ 分級装置 ７ エアパージノズル ８ 粒子回収装置 ９ 集塵機 １０ クリーニング室 １１ ペイオフリール １２ 第１の表面調整工程 １３ 第２の表面調整工程 １４ テンションリール １５ 張力計 １６ 板速度計 ２０ ピンチロール ４１ 粒子供給管 ４２ インペラー ４３ 投射機ベーン ４４ 投射機モータ Ｓ 亜鉛系めっき鋼板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 曽谷 保博 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） 3C058 CA04 CB03 DA02 4K027 AA05 AA22 AB02 AB42 AC86 AC87 AD28

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 めっき鋼板の表面に平均粒子径１０〜３
   ００μｍの固体粒子を投射して前記鋼板の表面形態を調
   整する第１の表面調整工程と、前記固体粒子の投射によ
   り鋼板表面のめっき皮膜に生じた凸部を押しつぶす第２
   の表面調整工程とを有することを特徴とするめっき鋼板
   の製造方法。
2. 【請求項２】 第２の表面調整工程が、鋼板表面にロー
   ルを押し付ける手段によるものであることを特徴とする
   請求項１に記載のめっき鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２の方法により製造
   された、鋼板表面のめっき皮膜にディンプル状の凹部と
   押しつぶされた凸部とを有するめっき鋼板。