JP2020501906A

JP2020501906A - 圧延ロール及びそれにより製造されためっき鋼板

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Publication number: JP2020501906A
Application number: JP2019531440A
Authority: JP
Inventors: ソン−ホチョン、; ムン−ヒホン、; ソク−モシン、
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Holdings Inc
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2020-01-23
Also published as: EP3556482A1; US20190337031A1; WO2018110995A1; CN110062669A; KR101839245B1; EP3556482A4

Abstract

本発明の一実施例は、めっき鋼板の表面に規則的な微細凹凸を付与してかじり性を改善した圧延ロール及びそれにより製造されためっき鋼板を提供するものであり、本発明の一側面による圧延ロールは、圧延機に設置されて素材の圧延に活用される圧延ロール本体１１２、及び上記圧延ロール本体１１２の表面に形成されて素材と接触する表面処理部を含む圧延ロールであって、上記表面処理部は、表面に山と谷をなす微細凹凸パターンを有するように形成され、上記微細凹凸パターンは、上記山の高さと上記谷の深さとの差である粗さスキューネスが陰（−）の値を有するように形成される。

Description

本発明は、めっき鋼板のプレス成形品質を向上させる圧延ロール及びそれにより製造されためっき鋼板に関するものである。

一般に、めっき鋼板の一例である亜鉛めっき鋼板は、耐食性、溶接性及び塗装性に優れ、自動車外板用鋼板に多く用いられている。このような亜鉛めっき鋼板は、自動車外板に用いられるため、美麗な表面外観はもちろん、プレス加工時に優れた成形性が求められている。

特に、亜鉛めっき鋼板１０、具体的に溶融亜鉛めっき鋼板１０のめっき層Ｐは、合金化過程で表面に微視的な凹凸が形成される合金化溶融亜鉛めっき鋼板とは異なり、純粋な亜鉛（イータ相、η相）で構成されているため、めっき後の表面が平滑であり、皮膜自体が柔らかく、融点も低いため、図１のようにプレス成形時にプレス金型２０との凝着発生によってめっき層の一部Ｐ_１が脱落するかじり（ｇａｌｌｉｎｇ）が発生しやすい。

かじりとは、めっき層Ｐのめっきの一部Ｐ_１が剥離された後に金型の表面に冷間圧接されて、新しい素材、例えば亜鉛めっき鋼板１０がプレス金型２０の内部に流入して成形される際に素材表面にスクラッチ欠陥を出したり、成形中に素材との摩擦によって金型２０の表面に圧接されためっき層のめっきの一部Ｐ_１が剥離されたりすることにより、素材、例えば亜鉛めっき鋼板１０のめっき層Ｐの一部をともに剥離させることを意味する。

このような溶融亜鉛めっき鋼板１０のプレス成形時に発生するかじりは、めっき鋼板のプレス成形品の表面品質及び金型２０の寿命に膨大な影響を与えるため、プレス加工費が上昇する原因となっている。

したがって、自動車外板用溶融亜鉛めっき鋼板は、プレス成形加工時に発生するかじりを防止すべく、表面に微細な凹凸を付与している。このような溶融亜鉛めっき鋼板の表面の微細な凹凸は、プレス成形時に金型との接触点を減少させ、プレス油、潤滑油及び防錆油などを保有するオイルポケット（ｏｉｌｐｏｃｋｅｔ）としての作用を行ってスライド抵抗（摩擦）を低減させると共に、金型の損傷を防止する効果を介してかじりを防止している。

例えば、１）特開１９９５−００９０１６号公報では、ロール表面における凸部の上面の最大直径が５００μｍであり、その内部に最小直径５０μｍの円を有する二重円形であって、粗さを付与してロール表面積に占める凸部の割合を１０〜３５％とし、それを鋼板に転写する際に４〜８μｍ程度の潤滑油を保有することができる凹部を形成する方法が提案されており、２）特開平７−１３６７０１号公報では、レーザー加工により規則的な凹凸を有する圧延ロール、具体的には調質圧延ロールで圧延して亜鉛めっき鋼板の単位面積当たりの凹部体積の合計が０．０００１〜０．０１ｍｍ^２となるようにすることで、かじり性及び写像性を改善する方法が提案されている。また、他の方法として、３）韓国公開特許第２００７−００８７７２３号公報では、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の上にマンガン−ニッケルからなるリン酸塩溶液を電気めっきでコーティングすることで、この潤滑層がプレス成形時にめっき層と金型との摩擦を減少させて凝着を防止する方法が提案されている。

しかし、従来の方法１）と２）における亜鉛めっき鋼板の単位面積当たりの凹部体積の合計を一定値以上に調整しても、表面凹凸の形状と流動の方向によってはオイル含有量との摩擦特性を示すため、プレス成形時に顕著に異なるかじり挙動を示す。

即ち、調質圧延の圧痕の単位面積当たりの凹部体積の合計が従来の方法で提示した値を満たしても、単に過剰な潤滑油を吸収する吸収口としての役割を果たすだけであり、金型とめっき鋼板との摩擦を減少させる潤滑作用を行うことができない。

また、従来の方法３）の場合、めっき鋼板の摩擦を減少させ、且つプレス成形を向上させるために高価な潤滑処理をさらに行うため、非経済的であり、その他の溶接性や接着性を劣化させるため、好ましくない。

これにより、最近では、亜鉛めっき鋼板のプレス成形時にスライド摩擦抵抗を減少させながらもプレス成形性に優れ、低コストで亜鉛めっき鋼板を製造するための技術の開発が求められている。

特開１９９５−００９０１６号公報特開平７−１３６７０１号公報韓国公開特許第２００７−００８７７２３号公報

本発明の一実施例は、めっき鋼板の表面に規則的な微細凹凸を付与することで、かじり性を改善した圧延ロール及びそれにより製造されためっき鋼板を提供することを目的とする。

本発明の一側面による圧延ロールは、圧延機に設置されて素材の圧延に活用される圧延ロール本体、及び上記圧延ロール本体の表面に形成されて素材と接触する表面処理部を含む圧延ロールであって、上記表面処理部は、表面に山と谷をなす微細凹凸パターンを有するように形成され、上記微細凹凸パターンは、上記山の高さと上記谷の深さとの差である粗さスキューネスが陰（−）の値を有するように形成される。

また、上記微細凹凸パターンは、上記山の短辺が上記圧延ロール本体の円周方向に位置し、上記山の長辺は、上記圧延ロール本体の軸方向に位置するように配列されることができる。

また、上記微細凹凸パターンは、上記山の長辺の長さが１００〜５００μｍであり、上記山の短辺の長さは、長辺の１／２以下であり、凹凸の深さは１０〜２５μｍであり、上記山によって形成される面積が上記圧延ロール本体の表面積の３０〜５０％であることができる。

また、本発明の他の実施例によるめっき鋼板は、上述の圧延ロールによって圧延され、表面に圧延ロールの微細凹凸パターンに対応する微細凹凸が形成されるめっき鋼板であって、上記めっき鋼板は、表面に形成される微細凹凸の粗さスキューネスが陽（＋）の値を有し、プレス成形金型と接触する上記微細凹凸の山の間に形成され、潤滑油が残留することができるオイルポケットの面積が少なくとも４５０ｎｍ^２で形成される。

また、上記めっき鋼板は、表面に形成される微細凹凸の粗さスキューネスが少なくとも０．１９であることが好ましい。

本発明の一実施例によると、めっき鋼板のプレス成形時にめっき層が剥離されるかじり現象が発生することを防止できるため、プレス成形性に優れた亜鉛めっき鋼板を得ることができ、めっき過程で生成された流れ模様、スパングル不均一などの表面欠陥が調質圧延過程で除去されるため、表面品質を改善することができる。

従来の亜鉛めっき鋼板のプレス成形工程を示す工程図である。本発明の一実施例による圧延ロールの正面図である。図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。本発明の一実施例による圧延ロールを用いて亜鉛めっき鋼板を圧延する状態を示す斜視図である。本発明の一実施例による圧延ロールとの比較のために、従来の圧延ロールの微細凹凸パターンを示した断面図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明する。しかし、本発明の実施例は、様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施例に限定されない。図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張することがあり、図面上において同一符号で表示される要素は同一要素である。

図２は本発明の一実施例による圧延ロールの正面図であり、図３は図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図であり、図４は本発明の一実施例による圧延ロールを用いて亜鉛めっき鋼板を圧延する状態を示す斜視図である。

図２〜図４を参照すると、本実施例の圧延ロール１１０は、圧延機（不図示）に設置されて素材を圧延するのに活用されることができ、好ましくは、本実施例で説明される圧延ロール１１０は、調質圧延工程で活用される調質圧延ロールであることができる。

具体的に、本実施例の圧延ロール１１０は、素材、例えば亜鉛めっき鋼板１５０をプレス成形して製品に仕上げる前に亜鉛めっき鋼板１５０を圧延して表面に微細凹凸１５２を形成するために活用されることができる。

亜鉛めっき鋼板１５０、特に溶融亜鉛めっき鋼板１５０は、表面が平滑であり、皮膜自体が柔らかいため、プレス成形時にプレス金型（図１の２０）との凝着発生によってめっき層Ｐが脱落するかじり（ｇａｌｌｉｎｇ）が発生しやすい。したがって、プレス金型２０で成形する前に亜鉛めっき鋼板１５０の表面を調質圧延して微細凹凸１５２を形成する調質圧延工程が行われることができる。

本実施例において圧延される素材、即ち、亜鉛めっき鋼板１５０は、圧延工程で圧延ロール１１０によって微細凹凸１５２が形成されることができる。このように亜鉛めっき鋼板１５０に形成される微細凹凸１５２の形状などによって、繰り返し摩擦係数及び加工欠陥の発生挙動などに差が生じることがある。

本実施例の圧延ロール１１０は、圧延機に設置されて素材の圧延に活用される圧延ロール本体１１２、及び圧延ロール本体１１２の表面に形成されて素材と接触する表面処理部を含むことができる。

表面処理部は、表面に山１１４ａ（凸部）と谷１１４ｂ（凹部）をなす微細凹凸パターン１１４を有するように形成されることができ、このように表面処理部に形成された微細凹凸パターン１１４とは反対の形状に亜鉛めっき鋼板１５０の表面に微細凹凸１５２が転写されて形成されることができる。

具体的に、本実施例において圧延ロール１１０の表面処理部に形成される微細凹凸パターン１１４は、山１１４ａの高さと谷１１４ｂの深さとの差である粗さスキューネスが陰（−）の値を有するように形成されることができる。これにより、圧延ロール１１０によって圧延される亜鉛めっき鋼板１５０には、粗さスキューネスが陽（＋）の値を有する微細凹凸１５２が転写されて形成されることができる。一実施例において、谷１１４ｂの幅は一定に形成されることができる。ここで、谷１１４ｂの幅が一定であるということは、すべての谷の幅が同一であるという意味のみならず、谷１１４ｂの幅が、ロールに形成されたすべての谷の幅の平均値の±１５％以内の値または１０％以内の値を有するということも意味するという点に留意する必要がある。

亜鉛めっき鋼板１５０の微細凹凸１５２の山１５２ａと谷１５２ｂの大きさや模様を示す粗さスキューネス（ＲｏｕｇｈｎｅｓｓＳｋｅｗｎｅｓｓ、Ｒｓｋ）、微細凹凸１５２の谷１５２ｂをなし、潤滑油貯蔵所としての役割を果たすＶ２（ＬｕｂｒｉｃａｎｔＦｉｌｌｅｄＰｒｏｆｉｌｅＶａｌｌｅｙＡｒｅａ）及び、微細凹凸１５２の方向と流動方向とが一致するか否かによって、繰り返し摩擦係数及びかじり性が大きく左右されることが分かる。

即ち、粗さスキューネスは、粗さプロファイルの３次元関数によって、山１５２ａの高さと谷１５２ｂの深さとの差と表現されることもできる。つまり、粗さスキューネス値が陽（＋）の値を有するときは、山１５２ａの高さが谷１５２ｂの深さよりも大きくなり、逆に陰（−）の値を有するときは、山１５２ａの高さが谷１５２ｂの深さよりも小さくなる。また、潤滑油貯蔵所としての役割を果たすＶ２は、微細凹凸１５２に塗布された潤滑油などのオイルが残留（Ｏｉｌｐｏｃｋｅｔ）することができるプロファイル面積を示す形状因子である。

したがって、調質圧延によって形成された亜鉛めっき鋼板１５０は、微細凹凸１５２の粗さスキューネスが陽（＋）の値を有する場合、プレス成形時にプレス金型２０と接触する接触面積が減少し、潤滑油の貯蔵所としての役割を果たすＶ２が大きくなる。これにより、かじり（ｇａｌｌｉｎｇ）現象が発生し難くなる。一方、亜鉛めっき鋼板１５０は、微細凹凸１５２の粗さスキューネスが陰（−）の値を有する場合、プレス金型２０との接触面積が大きくなり、Ｖ２値は小さくなる。これにより、かじり現象が発生しやすくなる。

一実施例では、亜鉛めっき鋼板１５０がプレス成形される過程でかじりを防止できるように、亜鉛めっき鋼板１５０に微細凹凸１５２を形成することができる。

一実施例では、微細凹凸１５２の粗さスキューネスが陽（＋）の値を有するようにし、潤滑油が残留することができるオイルポケットの面積であるＶ２を大きくするために、圧延ロールの表面処理部に形成される微細凹凸パターン１１４の断面を正方形や円形のようにすべての方位の寸法が同一である形態とすることなく、一方の辺（長辺、Ｗ_Ｌ）を他方の辺（短辺、Ｗ_Ｓ）よりも大きくし、この微細凹凸パターン１１４の谷１１４ｂが形成する凹部の下部を平滑に形成するのみでも、プレス成形時にかじりの発生を防止することができる。本発明の一形態において、上記微細凹凸パターン１１４の断面は楕円形や長方形であることができるが、必ずしもこれに制限されるものではなく、一方の辺が他方の辺よりも大きければ、いずれも本発明に有用に適用することができる。本発明において微細凹凸パターンの長辺とは、微細凹凸パターンの一端から他端を連結したときに導出可能な最大の長さを意味する。また、短辺とは、上記長辺の大きさと同一の辺（長辺）の大きさを有する長方形において、上記微細凹凸パターンの長辺を長方形の長辺方向に整列した状態で微細凹凸パターンの断面を収容することができる長方形のうち最も小さい長方形（即ち、短辺が最も小さい長方形）の短辺を意味する。

一方、圧延ロール１１０の表面処理部に形成される微細凹凸パターン１１４は、長辺Ｗ_Ｌと短辺Ｗ_Ｓの差を有する形態で形成されることができる。一例として、微細凹凸パターン１１４は、楕円形または長方形でパターン化されることができるが、必ずしもこれに制限されるものではない。

また、微細凹凸パターン１１４は、短辺Ｗ_Ｓが圧延ロール本体１１２の円周方向（即ち、回転方向）に位置し、長辺Ｗ_Ｌは、圧延ロール本体１１２の軸方向（即ち、亜鉛めっき鋼板１５０の幅に対応する方向）に位置するように配列されることができる。本発明において円周方向とは、完全な円周方向のみを意味するのではなく、円周方向から±２０°以内の範囲に該当する方向を含むことを意味するという点に留意する必要がある。同様に、軸方向も軸方向から±２０°以内の範囲に該当する方向を含むことを意味するという点に留意する必要がある。

このように、圧延ロール本体１１２の回転方向（円周方向）と微細凹凸パターン１１４の短辺Ｗ_Ｓを平行に一致させて加圧時に力が集中しないようにすることで、微細凹凸パターン１１４によって形成されるオイルポケットが直角に陥没し、基底面が平らな形状を有するようにする。これにより、オイルポケットに含有されるオイル含量を大きく増加させてプレス金型２０との摩擦抵抗を大きく減少させることができる。

つまり、圧延ロール１１０で亜鉛めっき鋼板１５０を圧延すると、亜鉛めっき鋼板１５０には微細凹凸１５２が潤滑油などの流動に抵抗を与えない方向に配列されるように形成されることができる。これにより、亜鉛めっき鋼板１５０をプレス成形する過程で、金型２０とのスライド摩擦抵抗を低下させてかじりを防止することができる。

微細凹凸パターン１１４は、長辺Ｗ_Ｌの長さが１００〜５００μｍであり、短辺Ｗ_Ｓの長さは、長辺Ｗ_Ｌの１／２以下であることができる。凹凸の深さは１０μｍ以上であることが好ましい。また、一実施例によると、微細凹凸パターン１１４は谷１１４ｂ（凹部）の深さに関係なく、一定の幅に形成されることができる。

また、微細凹凸パターン１１４は、山１１４ａ（凸部）によって形成される面積が、圧延ロール本体１１２の表面積の少なくとも３０％であることが好ましい。このとき、本発明の一実施例によると、粗さ中心線を基準として、その上に形成された部分を「山」と称し、山部分が圧延ロールの表面に投影された面積を、山によって形成された面積とすることができる。

ここで、長辺Ｗ_Ｌの長さが１００μｍ以下の場合には、短辺Ｗ_Ｓの長さが５０μｍ以下であるため、このように微細且つ規則的な微細凹凸パターン１１４を圧延ロール１１０に付与するためには、高精度のレーザー加工技術や電子ビーム加工技術が求められるため、相当な時間とコストを要し、好ましくない。また、長辺Ｗ_Ｌの長さが５００μｍ以上の場合には、亜鉛めっき鋼板１５０の表面に転写された凹凸の形状が肉眼で観察可能であるため、好ましくない。

圧延ロール１１０において、微細凹凸パターン１１４の凹凸深さを１０μｍ以上とする場合、亜鉛めっき鋼板１５０の表面に深さ６μｍ以上の微細凹凸１５２が形成され、潤滑油が残留することができるオイルポケットの面積であるＶ２を４５０ｎｍ^２以上確保することができる。

一方、微細凹凸パターン１１４において凹凸の深さが１０μｍ未満の場合には、亜鉛めっき鋼板１５０に形成される微細凹凸１５２の深さが６μｍ未満であり、Ｖ２値を４５０ｎｍ^２以上確保することができないため、繰り返し摩擦係数が０．１５以上であり、摩擦回数４０回以内にかじりが発生する。

しかし、微細凹凸パターン１１４において凹凸の深さが２５μｍを超えても、同一の伸び（圧下力）で亜鉛めっき鋼板１５０に形成される微細凹凸１５２の深さは限定されるため、深さを最大１２μｍ以上確保することができない。そのため、Ｖ２値の画期的な増加によるかじり性の改善は期待し難い。

したがって、本発明では、微細凹凸パターン１１４において凹凸の深さは、少なくとも１０μｍであることができ、より好ましくは、微細凹凸パターン１１４において凹凸の深さは１０〜２５μｍであることができる。

また、本発明の微細凹凸パターン１１４において山１１４ａ（凸部）の面積がロールの表面積の３０％以上を占める。これは、調質圧延によって亜鉛めっき鋼板１５０の表面に形成される微細凹凸１５２の谷１５２ｂ（凹部）の表面積を３０％以上確保することができるためである。

このように形成された亜鉛めっき鋼板１５０の谷１５２ｂ（凹部）は、プレス成形時に潤滑油が貯蔵されるオイルポケットとしての作用を行うため、谷１５２ｂ（凹部）の面積が増加するほどプレス成形性に優れる。しかし、この面積が５０％を超えて増加すると、オイル含有量が過剰であるため、摩擦係数が減少し、且つプレス成形性の改善にそれほど影響を与えない。また、谷１５２ｂ（凹部）の面積が３０％未満の場合には、オイル含有量が十分でないため、プレス成形性が劣化する。

したがって、本実施例では、微細凹凸パターン１１４において山１１４ａ（凸部）の面積は、ロールの表面積の少なくとも３０％であることができ、より好ましくは３０〜５０％であることができる。

また、本実施例において溶融亜鉛めっき鋼板１５０は、製造過程で表面に流れ模様、スパングル不均一などの表面欠陥が発生し得るが、本実施例の圧延ロール１１０によって調質圧延される過程で表面欠陥が除去されることができる。

好ましくは、表１と表２を参照すると、亜鉛めっき鋼板１５０の表面粗さ値である平均粗さＲａ、単位長さ当たりのピーク数ＲＰｃ及び単位面積当たりの凹部の体積などが類似しても、表面のオイル含有量、繰り返し摩擦係数及びかじり発生程度は顕著に異なる挙動を示す。また、亜鉛めっき鋼板１５０の表面に形成される微細凹凸１５２の形状によって、オイル含有量、繰り返し摩擦係数及びかじり発生程度が決定されることが確認できる。

特に、本実施例において圧延ロールの微細凹凸パターン１１４の粗さスキューネスＲｓｋは、−０．０８以下の値を有するように加工することができる。このように圧延ロール１１０の微細凹凸パターン１１４の粗さスキューネスＲｓｋが−０．０８以下の値を有する場合、これによって形成される亜鉛めっき鋼板１５０の微細凹凸１５２によって形成される表面粗さスキューネスＲｓｋは、０．１９以上の値を有することができ、潤滑油が残留することができるオイルポケットの面積であるＶ２は４５０ｎｍ^２以上に形成されることができる。

このような圧延ロール１１０は、微細凹凸パターン１１４の短辺Ｗ_Ｓが円周方向と一致するように形成されることによって、亜鉛めっき鋼板１５０の表面に潤滑油などの流動方向と一致する微細凹凸１５２を形成することができる。このような亜鉛めっき鋼板１５０は、プレス成形時に摩擦抵抗が大きく減少して４０回以上の摩擦回数で加工する際にも、かじりの発生を抑制することができる。

一方、微細凹凸１５２が一定の形状を備え、且つ規則的であっても、微細凹凸１５２の形状が潤滑油の流れと力の流動を妨げる閉鎖的な形状である三角形、円及び正方形である場合には、繰り返し摩擦係数が０．１５以上であり、４０回以内の摩擦回数でもかじりが発生し得る。

＊円周方向と方向が一致する辺の種類を意味する。
＊＊長辺／短辺の形式で示し、長辺と短辺の区別がない場合には一つの値で示す。
＊＊＊圧延ロール本体の表面積に対する、山により形成される面積の割合を意味する。

一方、図４は本発明の一実施例による圧延ロールとの比較のために、従来の圧延ロールの微細凹凸パターンを示す断面図である。従来の圧延ロール３０は、微細凹凸パターン３２が一定の形状ではなく、不規則に形成されている。そのため、調質圧延によって形成された亜鉛めっき鋼板の微細凹凸の粗さスキューネスも陰（−）の値で形成される。これにより、潤滑油が残留することができるオイルポケットの面積であるＶ２も３００ｎｍ^２未満と小さく、プレス成形時に不十分な潤滑作用によって高いスライド摩擦抵抗をもたらすため、プレス成形中にめっき層が脱落するかじりが発生し得る。

（実施例）
上述のように構成された圧延ロール１１０及びそれを用いて製造された亜鉛めっき鋼板１５０の実施例は、以下の通りである。

まず、第１実施例として、本実施例の圧延ロール１１０は、圧延ロール本体１１２の表面処理部に規則的なパターン、例えば円形、楕円形、正方形、長方形、三角形などの形状をレーザー（ＬＴ、ＬａｓｅｒＴｅｘｔｕｒｉｎｇ）で加工して微細凹凸パターン１１４を付与した。このような微細凹凸パターン１１４の大きさは、表１のように、幅、間隔、深さ及び面積を変更して調整し、形状が楕円形と長方形である場合には、形状の長辺Ｗ_Ｌまたは短辺Ｗ_Ｓがロールの円周方向と一致するように微細凹凸パターン１１４を付与した。

ちなみに、従来の場合、図５に示すように、圧延ロール３０の表面処理部に放電加工（ＥＤＴ）を用いて微細凹凸パターン３２を付与し、このような微細凹凸パターン３２の形状は加工特性上、一定のパターンがない無定形であった。

本実施例の圧延ロール１１０の微細凹凸パターン１１４は、平均粗さＲａが２．７μｍ、単位長さ当たりのピーク数ＲＰｃが１０２個／ｃｍ、粗さスキューネスＲｓｋが−０．８３であった。この場合に、表２に示すように１．５％の伸びで調質圧延して溶融亜鉛めっき鋼板１５０の表面に微細凹凸１５２を転写した。

圧延ロール１１０の微細凹凸パターン１１４及びこのような圧延ロール１１０によって調質圧延された溶融亜鉛めっき鋼板１５０の表面に形成された微細凹凸１５２の平均粗さ、単位長さ当たりのピーク数などの粗さ値と粗さスキューネス及びＶ２などの形状因子は、３次元表面粗さ計（Ｖｅｅｃｏ社ＮＴ８０００）を用いて測定した。

調質圧延された溶融亜鉛めっき鋼板１５０のプレス成形性は、繰り返し摩擦係数と、繰り返し摩擦試験時においてめっき層が脱落する繰り返し摩擦回数であるかじり発生回数で評価し、その結果を表２に示した。

即ち、繰り返し摩擦係数は、高速回転摩擦試験機を用いて、２００×２００ｍｍの亜鉛めっき鋼板１５０の表面に大きさが１８×２８ｍｍであるチップ（ｔｉｐ）で５ＭＰａの荷重をかけ、且つ毎秒２００ｍｍの速度で４０回、回転した後の摩擦係数値とした。

また、かじり発生回数は、上記繰り返し摩擦試験の繰り返し回数ごとにめっき層の脱落有無を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して評価した。

これら相関性評価の結果、繰り返し摩擦係数が０．１５以下であり、繰り返し摩擦回数が４０回となるまでめっき層の脱落が発生しない場合、かじりが発生しなかった。その結果を表１に示した。

その結果によると、調質圧延の圧延ロール１１０の微細凹凸パターン１１４の形状が楕円形または長方形であり、且つこれらの短辺Ｗｓが圧延ロール１１０の円周方向と一致する場合（Ｎｏ．４、７）、圧延ロール１１４に形成される微細凹凸パターン１１４の山１１４ａ（凸部）の面積が圧延ロールの表面積の３０％以上を占める場合（Ｎｏ．１７〜２０）、及び圧延ロール１１４に形成される微細凹凸パターン１１４の凹凸深さが１０μｍ以上である場合（Ｎｏ．１１〜１４）には、ロールスキューネスが（−）の値を有し、これを用いて調質圧延した溶融亜鉛めっき鋼板１５０の表面に形成された微細凹凸１５２の粗さスキューネスは０．１９以上の（＋）値を有し、Ｖ２は４５０ｎｍ^２以上を有する。これにより、繰り返し摩擦係数は０．５以下であり、繰り返し摩擦回数が４０回となるまでめっき層が脱落しないため、かじり性に優れた。

これに対し、調質圧延の圧延ロール３０を電気放電（ＥＤＴ）方式で加工した従来の場合（Ｎｏ．１）には、溶融亜鉛めっき鋼板の粗さスキューネスは−０．９７の（−）値であり、Ｖ２は２５０ｎｍ^２と、繰り返し摩擦係数が０．２６８であり、繰り返し摩擦回数７回でめっき層が脱落してかじりが発生した。また、調質圧延ロールの微細凹凸３２の形状が円形、正方形または三角形である場合（Ｎｏ．２、５、８〜９）には、溶融亜鉛めっき鋼板の微細凹凸が規則的なパターンを形成しても、潤滑油の流れと力の流動を妨げる閉鎖的な形状であるため、繰り返し摩擦係数が０．１５以上であり、繰り返し摩擦回数が４０回となる前にかじりが発生した。

特に、調質圧延の圧延ロール３０の微細凹凸パターン３２の形状が長方形であるか、または微細凹凸パターン３２の凸部の面積が圧延ロール３０の表面積の３０％未満の場合（Ｎｏ．１５〜１６）、及び微細凹凸パターン３２の深さが１０μｍ未満の場合（Ｎｏ．１０）には、溶融亜鉛めっき鋼板の粗さスキューネスが０．１９以下であるか、またはＶ２が４５０ｎｍ^２未満と、繰り返し摩擦係数が０．１５以上であり、繰り返し摩擦回数が４０回となる前にめっき層が脱落するかじりが発生した。

一方、本実施例において圧延ロール１１０は、一例として亜鉛めっき鋼板１５０を調質圧延するのに活用されることができるが、素材の具体的な例は限定されず、様々な形態のめっき鋼板の圧延に活用されることができる。例えば、本実施例の圧延ロール１１０は、電気亜鉛めっき鋼板、電気合金めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、溶融アルミニウムめっき鋼板、及びアルミニウム合金めっき鋼板などのすべてのめっき鋼板に活用されて同一の効果を得ることができる。

本発明は、上述の実施形態及び添付された図面によって限定されず、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で多様な形態の置換、変形及び変更が可能であることは当技術分野における通常の知識を有する者にとって自明である。

１１０圧延ロール
１１２圧延ロール本体
１１４微細凹凸パターン
１１４ａ山（凸部）
１１４ｂ谷（凹部）
１５０亜鉛めっき鋼板
１５２微細凹凸

Claims

圧延機に設置されて素材の圧延に活用される圧延ロール本体、及び前記圧延ロール本体の表面に形成されて素材と接触する表面処理部を含む圧延ロールであって、
前記表面処理部は、表面に山と谷をなす微細凹凸パターンを有するように形成され、
前記微細凹凸パターンは、前記山の高さと前記谷の深さとの差である粗さスキューネスが陰（−）の値を有するように形成される、圧延ロール。
前記微細凹凸パターンは、前記山の短辺が前記圧延ロール本体の円周方向に±２０°以内の方向に位置し、前記山の長辺は前記圧延ロール本体の軸方向に±２０°以内の方向に位置するように配列される、請求項１に記載の圧延ロール。
前記微細凹凸パターンは、前記山の長辺の長さが１００〜５００μｍであり、前記山の短辺の長さは長辺の１／２以下であり、凹凸の深さは１０〜２５μｍであり、前記山によって形成される面積が前記圧延ロール本体の表面積の３０〜５０％である、請求項２に記載の圧延ロール。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧延ロールによって圧延され、表面に圧延ロールの微細凹凸パターンに対応する微細凹凸が形成されるめっき鋼板であって、
前記めっき鋼板は、表面に形成される微細凹凸の粗さスキューネスが陽（＋）の値を有し、
プレス成形金型と接触する前記微細凹凸の山の間に形成され、潤滑油が残留することができるオイルポケットの面積が少なくとも４５０ｎｍ^２で形成される、めっき鋼板。
前記めっき鋼板は、表面に形成される微細凹凸の粗さスキューネスが少なくとも０．１９である、請求項４に記載のめっき鋼板。