JP2005089780A - 成形性及び溶接性に優れる潤滑表面処理金属基材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 算術平均粗さが0.03〜1.5μmの金属基材表面の少なくとも一部に潤滑樹脂皮膜を形成してなる潤滑表面処理金属基材であって、前記潤滑表面処理部位の全面が前記潤滑樹脂皮膜に被覆されており、かつ、前記潤滑樹脂皮膜の平均皮膜厚が0.1〜0.9μmであるか、あるいは、前記潤滑表面処理部位に、前記潤滑樹脂皮膜に被覆された領域(C領域)と被覆されない領域(UC領域)が共存し、前記C領域の平均皮膜厚が0.2〜1.2μm、かつ、前記UC領域内の任意の位置からUC領域とC領域の最近接境界までの直線距離が60μm以下であることを特徴とする成形性及び溶接性に優れる潤滑表面処理金属基材である。
【選択図】 なし
Description
(1) 算術平均粗さが0.03〜1.5μmの金属基材表面の少なくとも一部に潤滑樹脂皮膜を形成してなる潤滑表面処理金属基材であって、前記潤滑表面処理部位の全面が前記潤滑樹脂皮膜に被覆されており、かつ、前記潤滑樹脂皮膜の平均皮膜厚が0.1〜0.9μmであることを特徴とする成形性及び溶接性に優れる潤滑表面処理金属基材。
(2) 算術平均粗さが0.03〜1.5μmの金属基材表面の少なくとも一部に潤滑樹脂皮膜を形成してなる潤滑表面処理金属基材であって、前記潤滑表面処理部位に、前記潤滑樹脂皮膜に被覆された領域(C領域)と被覆されない領域(UC領域)が共存し、前記C領域の平均皮膜厚が0.2〜1.2μm、かつ、前記UC領域内の任意の位置からUC領域とC領域の最近接境界までの直線距離が60μm以下であることを特徴とする成形性及び溶接性に優れる潤滑表面処理金属基材。
(3) 前記UC領域の総面積が、前記潤滑表面処理皮膜を形成した金属基材表面全体の45%以下である前記(2)記載の潤滑表面処理金属基材。
(4) 前記金属基材が、普通鋼材、ステンレス鋼材、めっき鋼材、アルミニウム材又はアルミニウム合金材である前記(1)又は(2)に記載の潤滑表面処理金属基材。
(5) 前記金属基材が、板材、帯材、棒材、形材、管材、線材である前記(1)又は(2)に記載の潤滑表面処理金属基材。
(6) 前記金属基材が、冷延鋼板、オーステナイト系ステンレス鋼板、フェライト系ステンレス鋼板、マルテンサイト系ステンレス鋼板、二相系ステンレス鋼板、亜鉛系めっき鋼板のいずれか1種である前記(4)又は(5)に記載の潤滑表面処理金属基材。
(7) 前記潤滑樹脂皮膜が、ウレタン樹脂、変性ウレタン樹脂、アクリル樹脂、変性アクリル樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、オレフィン樹脂、変性オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、変性ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、アミノ樹脂、変性アミノ樹脂、シリコ−ン樹脂、変性シリコ−ン樹脂、フッ素樹脂、変性フッ素樹脂の1種又は2種以上の樹脂成分と、乾燥皮膜に対し1〜30質量%の潤滑機能付与剤を少なくとも含有してなる前記(1)又は(2)に記載の潤滑表面処理金属基材。
(1) Crを18質量%含有するフェライト系ステンレス鋼板(板厚0.3mm)
(2) Crを22質量%、Niを12質量%含有するオーステナイト系ステンレス鋼板(板厚0.3mm)
(3) Crを13質量%含有するマルテンサイト系ステンレス鋼板(板厚0.3mm)
(4) Cr、Ni、Moをそれぞれ25質量%、6質量%、3質量%含有する二相系ステンレス鋼板(板厚0.3mm)
(5) 冷延鋼板(板厚0.4mm)
(6) 電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.4mm、めっき厚み2.5μm)
(7) Mgを4.5質量%含有するアルミニウム合金板(板厚0.4mm)
[潤滑樹脂皮膜を形成する樹脂塗料]
(1) 塗料1
主成分は、アクリル変性シリコーン樹脂と低密度ポリエチレンワックスで、分散媒は有機溶剤(溶剤型塗料)である。アクリル変性シリコーン樹脂は、反応性フェニルシリコーン樹脂(出発原料のモノマーは3官能)、反応性メチルフェニルシリコーン樹脂(出発原料モノマーは2官能)のシラノール基とメタクリル樹脂(主たる骨格構造単位-CH2-C(CH3)(COOCH3)-)のアルコール性水酸基とをチタン系触媒の存在下で縮合反応させたもので、メタクリル変性率(樹脂全質量に対するメタクリル樹脂部分の質量割合)は約21%である。ポリエチレンワックスは、軟化点110℃、平均粒径1.0μmの粒子状固形で、含有量は、塗料1の非揮発分の10質量%である。
(2) 塗料2
主成分は、ウレタン樹脂とステアリン酸アミド系ワックスで、分散媒は有機溶剤である。塗料2に含まれるウレタン樹脂は、トリレンジイソシアネート(TDI)とトリメチロールプロパンを主たる出発原料とする熱硬化型ウレタン樹脂である。ステアリン酸アミド系ワックスは融点約100℃、平均粒径0.8μmの粒子状固形で、含有量は、塗料2の非揮発分の10質量%である。塗料1に含まれるものと同じ気相法合成シリカを、塗料2の非揮発分の5質量%添加した。
(3) 塗料3
主成分は、アルキド変性エポキシ樹脂と低密度ポリエチレンワックスで、分散媒は有機溶剤である。塗料3に含まれるアルキド変性エポキシ樹脂は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂をアルキド樹脂で変性したものである。ポリエチレンワックスは、塗料1に含まれるものと同じで、含有量は、塗料3の非揮発分の10質量%である。塗料1に含まれるものと同じ気相法合成シリカを、塗料3の非揮発分の5質量%添加した。
(4) 塗料4
主成分は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂と低密度ポリエチレンワックスで、分散媒は有機溶剤である。ポリエチレンワックスは、塗料1に含まれるものと同じで、含有量は、塗料4の非揮発分の10質量%である。塗料1に含まれるものと同じ気相法合成シリカを、塗料4の非揮発分の5質量%添加した。
(5) 塗料5
主成分は、塗料4と同じビスフェノールA型エポキシ樹脂と、軟化点110℃、平均粒径2.5μmの低密度ポリエチレンワックスで、分散媒は有機溶剤である。ポリエチレンワックスの含有量は、塗料5の非揮発分の10質量%である。塗料1に含まれるものと同じ気相法合成シリカを、塗料5の非揮発分の5質量%添加した。
(1) 金属基材表面への凹凸付与
種々の表面粗度を有する圧延ロ−ルを用いて前記の金属板を調質圧延し、ロ−ル表面の凹凸を金属板表面に転写した。得られた金属板表面の算術平均粗さRa(JIS B 0601-2001に準拠)は、市販の表面粗さ測定機((株)東精エンジニアリング製,サ−フコム750A)を用いて測定した。
(2) 潤滑表面処理金属基材の作製
前記の金属板をアルカリ脱脂して表面を清浄にし、塗料1〜6を金属板の表裏両面にバーコータで塗布後、塗料構成樹脂の種類に応じ金属表面到達温度170〜220℃で反応、乾燥させ、金属板の両面に潤滑樹脂皮膜を形成し、潤滑表面処理金属基材を得た。
(3) 潤滑樹脂皮膜厚の算出
潤滑表面処理部位の全面が潤滑樹脂皮膜に被覆されている場合、基材表面の潤滑樹脂皮膜の平均皮膜厚(μm単位)は、皮膜に含まれるSiの蛍光X線強度分析から皮膜付着量(g/m2単位)を算出し、これを皮膜比重で除して求めた。C領域とUC領域が共存する場合は、以下のようにして求めた。潤滑表面処理金属基材の皮膜に含まれるSiの蛍光X線強度分析から、C領域とUC領域を合わせた潤滑表面処理金属基材の表面全体に対する皮膜付着量(g/m2単位)を算出した。別途、皮膜の主構成元素の1つである炭素について、潤滑表面処理金属基材表面上の特性X線強度の2次元分布をEPMAで求め、画像解析によりC領域とUC領域に2値化し、潤滑表面処理金属基材の表面全体に対するC領域の占有面積率(=皮膜被覆面積率)を算出した。EPMAの被験サンプルは、前記の蛍光X線強度分析サンプルから採取し、解析領域は1.1mm×1.1mmの矩形とし、潤滑表面処理金属基材表面上の異なる3ヵ所、互いに30mm以上離れた場所とした。これら3ヵ所から得たC領域の占有面積率が同程度であることを確認の上、これらの平均値を、潤滑表面処理金属基材の表面全体に対するC領域の平均占有面積率とした。前記の皮膜付着量、C領域の平均占有面積率、及び皮膜比重から、C領域の平均皮膜厚(μm単位)を求めた。潤滑表面処理金属基材の表面は、C領域とUC領域で構成されるため、UC領域の平均占有面積率は、[100-C領域の平均占有面積率](%単位)で求めた。
(4) UC領域の任意の位置からC領域までの最短距離の評価
前記皮膜構成炭素の特性X線強度の2次元分布から、UC領域内に、UC領域とC領域の最近接境界までの直線距離が60μmを超える部位が存在するかどうか調べた。前記と同じ3ヵ所の1.1mm×1.1mm矩形領域について、UC領域の形状を解析し、UC領域内に、UC領域とC領域の境界までの最短距離が60μmを超える部位が全くない場合を合格(○)とし、3ヵ所の矩形領域の内少なくとも1ヵ所に最短距離が60μmを超える部位が存在すれば不合格(×)とした。
(5) 型かじり性評価
円筒ポンチの油圧成形試験機により、下記条件で潤滑表面処理金属基材の成形試験を行い、型かじり性を評価した。
・ポンチ径 70mmφ
・ブランク径 150mmφ
・押付荷重 490kPa
・成形速度 3.3×102m/sec
・工具条件 FCD-500
いずれの場合も最大成形高さの80%まで成形し、以下の評価基準で◎及び○を良好と判断した。
○:成形可能で、金属基材表面の欠陥なし,摺動面わずかに変色
△:成形可能で、金属基材表面にわずかにかじり疵発生
×:成形可能で、金属基材表面に線状かじり疵多数発生
また、加工後の樹脂カス発生状況について、以下の評価基準で◎及び○を良好と判断した。
○:樹脂カス僅少
△:樹脂カス少し発生
×:樹脂カス多量に発生
(6) スポット溶接連続打点性の評価
同一種類の潤滑表面処理金属基材2枚、4枚又は6枚を重ね合せ、先端径4.5mmのCF型Cr-Cu合金電極を用い、加圧力1961N、及び、表1に示す溶接電流、通電時間で、それぞれの潤滑表面処理金属基材のスポット溶接を行なった。
○:限界連続打点数が2500回以上、5000回未満
△:限界連続打点数が1000回以上、2500回未満
×:限界連続打点数が1000回未満
Claims (7)
- 算術平均粗さが0.03〜1.5μmの金属基材表面の少なくとも一部に潤滑樹脂皮膜を形成してなる潤滑表面処理金属基材であって、前記潤滑表面処理部位の全面が前記潤滑樹脂皮膜に被覆されており、かつ、前記潤滑樹脂皮膜の平均皮膜厚が0.1〜0.9μmであることを特徴とする成形性及び溶接性に優れる潤滑表面処理金属基材。
- 算術平均粗さが0.03〜1.5μmの金属基材表面の少なくとも一部に潤滑樹脂皮膜を形成してなる潤滑表面処理金属基材であって、前記潤滑表面処理部位に、前記潤滑樹脂皮膜に被覆された領域(C領域)と被覆されない領域(UC領域)が共存し、前記C領域の平均皮膜厚が0.2〜1.2μm、かつ、前記UC領域内の任意の位置からUC領域とC領域の最近接境界までの直線距離が60μm以下であることを特徴とする成形性及び溶接性に優れる潤滑表面処理金属基材。
- 前記UC領域の総面積が、前記潤滑表面処理皮膜を形成した金属基材表面全体の45%以下である請求項2記載の潤滑表面処理金属基材。
- 前記金属基材が、普通鋼材、ステンレス鋼材、めっき鋼材、アルミニウム材又はアルミニウム合金材である請求項1又は2に記載の潤滑表面処理金属基材。
- 前記金属基材が、板材、帯材、棒材、形材、管材、線材である請求項項1又は2に記載の潤滑表面処理金属基材。
- 前記金属基材が、冷延鋼板、オーステナイト系ステンレス鋼板、フェライト系ステンレス鋼板、マルテンサイト系ステンレス鋼板、二相系ステンレス鋼板、亜鉛系めっき鋼板のいずれか1種であることを特徴とする請求項4又は5に記載の潤滑表面処理金属基材。
- 前記潤滑樹脂皮膜が、ウレタン樹脂、変性ウレタン樹脂、アクリル樹脂、変性アクリル樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、オレフィン樹脂、変性オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、変性ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、アミノ樹脂、変性アミノ樹脂、シリコ−ン樹脂、変性シリコ−ン樹脂、フッ素樹脂、変性フッ素樹脂の1種又は2種以上の樹脂成分と、乾燥皮膜に対し1〜30質量%の潤滑機能付与剤を少なくとも含有してなる請求項1又は2に記載の潤滑表面処理金属基材。
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