JP2008155218A - 銅めっき鋼板の半抜き加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工を施した製品の加工部側面に銅めっき層を残存させることが可能な銅めっき鋼板の半抜き加工方法を提供する。
【解決手段】板厚ｔの銅めっき鋼板に、パンチ形状がＲp／ｔ≧０.０６，ダイス形状がＲd／ｔ≧０.０６の半抜き用金型を使用してプレス加工を施す。
【選択図】図２

Description

本発明は、銅めっき鋼板を半抜き加工する際に、半抜き加工により形成される加工部側面に銅めっき層を残存させる半抜き加工方法に関する。

電気伝導性、防錆、加工性等の狙いから、電気・電子部品やファスナー部品等には銅系の材料が使用されている。しかし、銅は非常に高価であるため、最近では低コスト化を目的に鋼素地に銅めっきを施した銅めっき鋼板の使用が増えている。そして、銅めっき鋼板を素材とした電気・電子部品やファスナー部品等は、絞りや曲げ、打抜きなど様々な加工工程の組み合わせにより生産されている。特に部品取付け時の位置決めや、他部品の取付を目的として、部品表面部に凸形状や凹形状を付与するために半抜き加工を施すことがある。例えば特許文献１でも半抜き成形を行っている（同文献の図５参照）。

鋼板の半抜き加工では、所定形状のキャビティが形成されたダイスＤとパンチＰとの間に所定サイズに裁断された鋼板Ｍを介在させ、パンチＰをダイスＤに押し込むことによって鋼板Ｍの表面にキャビティ形状に倣った凸部やパンチの先端形状に倣った半抜き加工製品を得ている。
めっき層Ｌを有する銅めっき鋼板に従来形状の金型にて半抜き加工を施した場合、図１（ｃ）に示すように、パンチＰ及びダイスＤの角部がめっき層Ｌを削り取ることになるため、めっきされた銅は半抜き加工品の側面全域にまで回り込めず、半抜き加工品の加工部側面に新生面を生じさせることになる。新生面が生じると電気伝導性の劣化や発錆等の問題を引き起こす。

電気伝導性の劣化や錆の発生を抑えるためには、半抜き加工品の加工部側面に銅めっきを再び付与する必要があるが、現実的には極めて困難である。このため、銅めっき鋼板を素材とした半抜き加工製品の用途は半抜き加工部側面に銅めっきを必要としない用途のみに限られている。
一方、銅は非常に高価であるため、市場においては銅めっき鋼板の薄目付け材の使用が望まれている。
特開２００１−５７１７９号公報

しかしながら、例えば前記特許文献１で実施されている半抜き成形方法も、めっき切れに関しては問題視しておらず、めっき切れを問題とするときには半抜き加工端に再度被覆処理を必要とするものであるため、大幅なコスト増につながり、前記再めっきと同様、現実的ではない。
本発明は、このような問題を解決するために案出されたものであり、銅めっき鋼板の薄目付け材であっても半抜き加工を施した製品の加工部の側面に銅めっき層を残存させることが可能な、銅めっき鋼板の簡便な半抜き加工方法を提供することを目的とする。

本発明の銅めっき鋼板の半抜き加工方法は、その目的を達成するため、板厚ｔの銅めっき鋼板に、パンチ形状がＲp／ｔ≧０.０６，ダイス形状がＲd／ｔ≧０.０６の半抜き用金型を使用してプレス加工を施すことにより半抜き加工品の加工部側面に銅めっきを残存させることを特徴とする。
本発明の半抜き加工方法は、めっき厚さが１０μｍ以下の銅めっき鋼板に適用される。
なお、本発明を適用するに当たり、クリアランスは１０％未満とすることが好ましい。

本発明方法により、半抜き加工品の加工部側面に銅めっき層を残存させることが可能になったため、銅めっき鋼板を素材としても、電気伝導性に優れ、かつ防錆機能を維持できる半抜き加工部品を容易に製造することができる。
したがって、電気伝導性の劣化や発錆等の問題から適用することのできなかった部位への銅めっき鋼板の使用が可能となり、銅材から銅めっき鋼板の薄目付け材への代替によって材料費の大幅な低減が可能となる。

めっき鋼板をブランクとして通常の半抜き加工を行うと、図１（ｃ）に示すように、半抜き加工部側面のめっき層Ｌが切れて新生面が現れ、めっき鋼板本来の耐食性等が劣化する。銅めっきを施した素材にあってはめっき銅に期待した電気伝導性も低下してしまう。
半抜き加工時に加工部側面にめっき層切れが発生する要因としては、ブランクがパンチでダイス壁面に押し付けられて切断される際に、ブランク表面のめっき層も同時に引きちぎられることが挙げられる。

そこで、ダイスとパンチとの間のクリアランスを大きくしてブランク素材の塑性変形に合わせてめっき層を塑性流動させ、ブランク素材の破断時に破断面を塑性流動させためっき層で覆うことも想定される。
しかしながら、クリアランスを大きくした金型で半抜き加工を行おうとすると、製品の加工精度が低下する虞がある。半抜き加工製品の精度を向上させるためには、クリアランスを極力小さくすること、場合によってはパンチの外径又は長さをダイスの内径又は長さより大きくするマイナスクリアランスにすることが好ましい。

本発明者等は、加工精度の向上と加工部の側面へのめっき層残存可能なめっき鋼板の半抜き加工方法について検討した。
その結果、まず塑性変形能に優れた銅をめっきした鋼板を、パンチとダイスの肩Ｒを比較的大きくした金型を用いて半抜き加工する手段の採用が有効であることを見出した。
以下にその詳細を説明する。

図２に示すようなパンチＰとダイスＤの肩Ｒを比較的大きくした金型を使用してブランクＭに半抜き加工を施すとき、図２（ｂ）で示すように、ダイスＤに対するパンチＰの押し込み量が少ない段階ではダイスＤ及びパンチＰの壁面に沿ってブランクＭが剪断される。ブランクＭの表面にある銅めっき層Ｌは、下地鋼に比較して延性に富むため、ダイスＤ，パンチＰの壁面に沿って塑性流動する。その結果、図２（ｃ）で示すように、めっき層Ｌで覆われている剪断面が形成される。

本発明は、種々の実験を繰り返すことにより、パンチＰとダイスＤの肩Ｒを、用いるブランクの厚さｔに対して所定値以上とすることにより、加工部側部でのめっき切れの発生を確実に抑制できることを見出した。
しかしながら、銅めっき層が優れた塑性変形能を有するといっても、どのような態様でも所望の加工ができるわけではない。用いるパンチやダイスの形状によっては、或いはパンチの押し込み量によっては、銅めっき層の塑性変形がパンチやダイスの移動に追従できなくなり、めっき層が切れることがある。

そこで、本発明者等は、パンチやダイスの形状が銅めっき層切れに及ぼす影響を調査した。その結果、詳細は実施例に譲るが、板厚ｔの鋼板を半抜き加工するとき、まずパンチ形状がＲp／ｔ≧０.０６，ダイス形状がＲd／ｔ≧０.０６の半抜き用金型を使用して半抜き加工を施すと、銅めっき層が切れることなく、加工部側面が銅めっき層で覆われた半抜き加工製品が得られることがわかった。加えて、銅めっき鋼板の薄目付け材への適用が可能である事を確認した。一方、パンチのＲp及びダイスのＲdが板厚ｔの０.０６倍に満たないと、銅めっき層の塑性変形がパンチやダイスの移動に追従できなくなり、銅めっき層が切れてしまった。

上記の通り、パンチのＲp及びダイスのＲdを所定大きさとすることにより、めっき切れは解消できるが、半抜き製品全体としての成形精度を向上させるためにはクリアランスをある程度小さくすることが好ましい。詳細は実施例に譲るが、クリアランスは１０％未満にすることが好ましい。
なお、凹部の所望深さや凸部の所望高さの違いにもよるが、半抜き加工でパンチＰを押込む深さは板厚の９５％程度で抑えることが好ましい。パンチＰの押込み深さを板厚の９５％を超えるほどにすると、銅めっき層が切れることがある。
加工部の側面も銅めっき層で覆われているため、銅めっき層に基づく優れた電気伝導性及び優れた耐錆性を維持できる半抜き加工部品を低コストで製造することができる。

実施例１：
板厚１.６ｍｍの普通鋼冷延鋼板に、１０μｍの膜厚で銅を電着させた銅めっき鋼板を用いた。この銅めっき鋼板の両面に潤滑剤としてスギムラ化学社製のＳ−１０２ｋを塗布して供試材とした。この供試材ブランクを、半抜き径が１０ｍｍとなるようなパンチ外径Ｄp＝１０.８０ｍｍ，ダイス内径Ｄd＝１０.００ｍｍの金型にセットし、島津製作所社製のオートグラフ（圧縮モード）で押し込み速度５ｍｍ／分，押し込み量１.５ｍｍにて半抜き加工した。なお、この際、Ｒp／ｔ及びＲd／ｔを、０，０.０４，０.０５，０.０６，０.０７の５種類に変化させて行った。

半抜き加工後、供試材の加工部側面（パンチ側面及びダイス側面）のめっき付着状況を目視観察した。そして、全面付着を○，一部めっきなしを△，めっきなしを×の３種類に区分けして評価した。その結果を表１に示す。
表１にみられるように、パンチＲ及びダイスＲを板厚ｔに対して０.０６倍以上とすれば、半抜き加工製品の加工部側面にめっき切れのない製品が得られることがわかる。

実施例２：
板厚１.６ｍｍの普通鋼冷延鋼板に、３μｍ，５μｍ，７μｍ，１０μｍの４種類の異なる膜厚で銅を電着させた銅めっき鋼板を用いた。この銅めっき鋼板の両面に潤滑剤としてスギムラ化学社製のＳ−１０２ｋを塗布して供試材とした。この供試材ブランクを、半抜き径が１０ｍｍとなるようなパンチ外径Ｄp＝１０.８０ｍｍ，ダイス内径Ｄd＝１０.００ｍｍの金型にセットし、島津製作所社製のオートグラフ（圧縮モード）で押し込み速度５ｍｍ／分，押し込み量１.５ｍｍ、Ｒp／ｔ及びＲd／ｔを０.０５、０.０６の２種類の条件にて半抜き加工を行った。

半抜き加工後、供試材の加工部側面（パンチ側面及びダイス側面）のめっき付着状況を目視観察した。そして、全面付着を○，一部めっきなしを△，めっきなしを×の３種類に区分けして評価した。その結果を表２に示す。
表２にみられるように、パンチＲ及びダイスＲを板厚ｔに対して０.０６倍以上とすれば、めっき厚３μｍの極薄めっき材においても半抜き加工製品の加工部側面にめっき切れのない製品が得られることがわかる。

実施例３：
板厚１.０ｍｍ，１.６ｍｍ，２.０ｍｍの３種類の冷延鋼板を素材とし、その表面に３μmの膜厚で銅を電着させた銅めっき鋼板を用いた。これらの銅めっき鋼板の両面に潤滑剤としてスギムラ化学社製のＳ−１０２ｋを塗布して供試材とした。各供試材ブランクを、半抜き径が１０ｍｍとなるようなパンチ外径Ｄp＝１０.８０ｍｍ，ダイス内径Ｄd＝１０.００ｍｍの金型にセットし、島津製作所社製のオートグラフ（圧縮モード）で押し込み速度５ｍｍ／分，板厚の９４％の押し込み量にて半抜き加工した。なお、この際、Ｒp／ｔ及びＲd／ｔを、０，０.０４，０.０５，０.０６，０.０７の５種類に変化させて行った。

半抜き加工後、供試材の加工部側面（パンチ側面及びダイス側面）のめっき付着状況を目視観察し、実施例１と同じ基準で評価した。その結果を表３，４に示す。
なお、表３はＲd／ｔを０.０７にしたときのＲp／ｔと板厚との関係をみたものであり、表４はＲp／ｔを０.０７にしたときのＲd／ｔと板厚との関係をみたものである。
表３，４からもわかるように、Ｒp／ｔ≧０.０６かつＲd／ｔ≧０.０６の金型を用いて半抜き加工を施せば、ブランクの板厚に関係なく、銅めっき層の切れを抑制し、加工部の側面全域を覆った半抜き加工製品が得られている。

実施例４：
板厚１.６ｍｍの普通鋼冷延鋼板に、３μｍの膜厚で銅を電着させた銅めっき鋼板を用いた。この銅めっき鋼板の両面に潤滑剤としてスギムラ化学社製のＳ−１０２ｋを塗布して供試材とし、半抜き径が１０ｍｍとなるようにダイス内径がＤd＝１０.００ｍｍのものを使用し、パンチにはクリアランスを変化させるためパンチ外径がＤp＝１０.８０ｍｍ（クリアランス−２５％），１０.３２ｍｍ（クリアランス−１０％），１０.１６ｍｍ（クリアランス−５％），１０.０８ｍｍ（クリアランス−２.５％），１０.００ｍｍ（クリアランス０％），９.９２ｍｍ（クリアランス２.５％），９.８４ｍｍ（クリアランス５％），９.６８ｍｍ（クリアランス１０％），９.２０ｍｍ（クリアランス２５％）の９種類を使用し、押し込みは、島津製作所社製のオートグラフ（圧縮モード）で押し込み速度５ｍｍ／分，押し込み量１.５ｍｍ、Ｒp／ｔ及びＲd／ｔは０.０６にて半抜き加工を行った。

半抜き加工後、供試材の加工部側面（パンチ側面及びダイス側面）のめっき付着状況およびダレの状態を目視観察した。そしてめっき付着状況に関しては、全面付着を○，一部めっきなしを△，めっきなしを×にて、ダレの状態に関しては優を○，劣を×に区分けして評価した。その結果を表５に示す。
表５にみられるように、全てのクリアランスにおいてめっき付着状況は良好な結果が得られた。また、ダレの状態はクリアランスが小さいほど良好であり、マイナスクリアランスであるとすべて良好という結果が得られた。そのため、クリアランスを極力小さくすること、場合によってはマイナスクリアランスにすることが好ましい。

従来方法によるめっき鋼板半抜き加工工程のイメージを説明する図 本発明方法によるめっき鋼板半抜き加工工程のイメージを説明する図

Claims (2)

1. 板厚ｔの銅めっき鋼板に、パンチ形状がＲp／ｔ≧０.０６，ダイス形状がＲd／ｔ≧０.０６の半抜き用金型を使用してプレス加工を施すことにより半抜き加工品の加工部側面に銅めっきを残存させることを特徴とする銅めっき鋼板の半抜き加工方法。
2. めっき厚さが１０μｍ以下の銅めっき鋼板にプレス加工を施す請求項１記載の銅めっき鋼板の半抜き加工方法。

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