JP2020528827A - 低摩擦係数・低うねりの金属薄板 - Google Patents

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Abstract

【課題】低摩擦係数・低うねりの金属薄板の提供。【解決手段】金属薄板の表面に円形または略円形のディンプルが複数配設され、単一の前記ディンプルの直径が30〜150μmであり、隣接するディンプル間の重なり量が10%未満であり、ディンプルが位置する金属薄板表面の平方ミリメートル当たりのディンプルが占める該表面の表面積の割合が30%を超え、かつ、該表面の任意の単位平方ミリメートル内のディンプル数の差異が20%未満である低摩擦係数・低うねりの金属薄板。表面の微視的構造の合理的な最適化により、摩擦係数やうねりを効果的に低減し、材料の成形や塗装性能を向上させることができる。【選択図】図1

Description

本発明は、金属薄板に関し、特に、低摩擦係数・低うねりの金属薄板に関する。
金属薄板材料のプレス成形時には、材料と金型との間の摩擦特性が材料の成形過程における金属流動に著しく影響を及ぼし、さらに材料のプレス成形性能に影響を及ぼす。材料と金型との摩擦を低減するために、材料表面に潤滑特性を有するいくつかのコーティングを塗布することの他に、材料表面に一定の粗さを有させることによっても、材料と金型との間の摩擦特性を効果的に向上させることができる。その原理としては、材料表面の微視的構造が潤滑油を溜めることができ、これによりプレス成形時に金型と材料との接触界面に一層の油膜を保持し、潤滑効果を向上させることができる。そのため、良好な潤滑効果を得るためには、材料表面に比較的合理的な微視的構造が必要であり、それにより、潤滑油を良好に溜めることができ、プレス成形中に相対的に安定した油膜を保持することができる。
材料表面に塗装を行うと、塗料表面の微視的構造が塗装後の塗装効果に影響を及ぼす。具体的には、塗膜の材料表面への微視的凹凸の遮蔽能力には限界があり、材料表面の微視的構造、特に材料表面のうねりが塗装面に伝達されるため、良好な塗装効果を得るためには、通常、材料表面ができるだけ低いうねりを有する必要がある。
特許文献1には、自動車外板の製造方法が開示されている。この特許文献に開示された技術案は、主に低うねりの溶融亜鉛めっき自動車外板の製造方法であり、各工程でのロール粗さを調整することにより、各工程での鋼板表面粗さを合理的に制御し、最終的に仕上げ鋼板が一定の粗さを有しながら低いうねりを有することを確保する。しかしながら、この特許文献に開示された技術案は、主に圧延平坦化過程におけるロール配置技術を最適化して鋼板表面の塗装効果を向上させる目的であり、微視的表面構造の具体的な最適化のための改善に関するものではない。
特許文献2は、金属薄板、特に鋼材からなる平板製品に関し、特に有利である用途、及び当該平板製品の製造に適用するロール、当該平板製品を製造するための方法に関する。この特許文献に開示された技術案には、表面形状が特定のテクスチャーを有する金属板材及びその製造プロセスが開示され、二重のI形、H形、十字形、C形、またはX形を有するロールを用いて圧延することにより板材の表面形態が得られ、その表面テクスチャーは、RPc値の範囲が45〜180個/cm、Ra値の範囲が0.3〜3.6μm、Wsa値の範囲が0.05〜0.65μmであることを特徴とする。しかしながら、この特許文献に開示された技術案は、表面の微視的構造について一定の最適化設計を行っているが、材料表面の潤滑性能については著しく改善されず、しかもその規則的な表面形態は塗装時に「モアレ」という欠陥が発生しやすい。
すなわち、従来の技術では、材料表面の微視的構造を改善、制御することで、材料表面の潤滑や塗装性能を向上させる技術が未だ見出されていない。
中国特許出願公開第103769431A号明細書(公開日が2014年5月7日、発明名称が「自動車外板の生産方法」) 中国特許出願公開第104884180A号明細書(公開日が2015年9月2日、発明名称が「金属薄板、特に鋼材からなる平板製品、当該平板製品の用途、および当該平板製品を製造するためのロールと方法」)
本発明が解決しようとする技術的問題は、材料の成形や塗装性能を向上させることができる低摩擦係数・低うねりの金属薄板を提供することである。
本発明が解決しようとする技術的問題は、以下の技術的手段により解決することができる。
金属薄板の表面に円形または略円形のディンプルが複数配設され、単一の前記ディンプルの直径が30〜150μmであり、隣接するディンプル間の重なり量が10%未満であり、ディンプルが位置する金属薄板表面の平方ミリメートル当たりのディンプルが占める該表面の表面積の割合が30%を超え、かつ、該表面の任意の単位平方ミリメートル内のディンプル数の差異が20%未満である低摩擦係数・低うねりの金属薄板。
ここで、表面の微視的構造を多数の微小ディンプルを有するものとするのは、材料表面に一つ一つの「小油溝」を形成することにより潤滑油を溜め、材料のプレス成形性能を向上させるためである。各ディンプル間の重なり量を10%未満とするのは、各ディンプルが互いに独立した「小油溝」を形成することにより潤滑油をロックし、潤滑油がディンプル間を流動することによる潤滑効果の低下を回避するためである。
ディンプル形状を円形または略円形とすると、材料表面の微視的構造に方向性の差が生じることを回避でき、一方で、ディンプルとディンプルとの間の相対的独立性を保つのに有利である。ディンプル径を30〜150μmに限定したのは、ディンプル径が30μm未満であると、潤滑油がディンプル内に入りにくく、且つ生産や製造の困難度を高め、ディンプル径が150μmを超えると、表面の微視的構造が粗大化し過ぎ、塗膜の付着力を低下させ、塗装時に微視的構造が完全に隠蔽されにくくなり、塗装性が低下するからである。
また、平方ミリメートル当たりのディンプルが占める面積の割合を30%を超える値に限定したのは、占める面積の割合が30%未満であると、ディンプル数が少なすぎ、ディンプルの分布が疎になりすぎ、材料表面の油溜まり性能が不足し、塗膜と材料との付着力が低下するためである。単位平方ミリメートル内のディンプル数の差異を20%未満に設計するのは、単位面積当たりのディンプル数の差異が大きいほど、表面の微視的構造の均一性が悪くなり、塗料表面のうねりが増加し、塗装後の塗装効果も悪くなるからである。
本技術的手段の更なる改良において、前記金属薄板の片側面または両側面に前記ディンプルが配設されている。
また、本技術的手段の更なる改良において、隣接するディンプル間の重なり量が5%未満である。ここで、隣接するディンプル間の重なり量が0であることが好ましい。
さらに、本技術的手段の更なる改良において、ディンプルが位置する金属薄板表面の平方ミリメートル当たりのディンプルが占める該表面の表面積の割合が50%を超える。
同様に本技術的手段の更なる改善において、ディンプルが位置する金属薄板表面の任意の単位平方ミリメートル内のディンプル数の差異が10%未満である。
本技術的手段の更なる改善において、ディンプルが位置する金属薄板表面の任意の単位平方ミリメートル内のディンプル数の差異が5%未満である。
上記技術的手段を用いた低摩擦係数・低うねりの金属薄板によれば、表面の微視的構造の合理的な最適化により、摩擦係数やうねりを効果的に低減し、材料の成形や塗装性能を向上させることができる。
本発明の実施例1における金属薄板表面の微視的構造の模式図である。 本発明の実施例2における金属薄板表面の微視的構造の模式図である。 本発明の実施例3における金属薄板表面の微視的構造の模式図である。 本発明の比較例1における金属薄板表面の微視的構造の模式図である。 本発明の比較例2における金属薄板表面の微視的構造の模式図である。 本発明の比較例3における金属薄板表面の微視的構造の模式図である。 摩擦係数を測定するためのドロービード試験機の構成図の模式図である。ここで、図7中の符号の意味は、1−上ラム、2−延伸アーム、3−下ラム、4−試料である。
以下、図面および具体的な実施例を参照しながら、本発明の具体的な実施形態をさらに詳細に説明する。
本発明の目的は、表面の微視的構造の合理的な最適化により、摩擦係数やうねりを効果的に低減し、材料の成形および塗装性能を向上させることができる低摩擦係数・低うねりの金属薄板を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、低摩擦係数・低うねりの金属薄板を提案する。前記金属薄板表面の微視的構造は、以下の特徴を有する。
表面の微視的構造は多数の微小ディンプルからなり、隣接するディンプル間の重なり量が10%未満であり、ディンプルの形状は、円形又は略円形であり、直径の大きさは30〜150μmであり、平方ミリメートル当たりのディンプルの占める面積の割合が30%を超え、薄板の任意の単位平方ミリメートル内のディンプル数の差異は20%未満である。
すなわち、材料表面の塗装効果を向上させるためには、一定の粗さに加えて、できるだけ低いうねりを有するように材料表面の微視的外観を設計する必要がある。
以下、明細書の図面および具体的な実施例、並びに比較例を合わせて本発明の前記低摩擦係数・低うねりの金属薄板をさらに解釈、説明するが、当該解釈および説明は本発明の技術的解決手段を不当に限定するものではない。
実施例1〜3および比較例1〜3
実施例1〜3は、表面の微視的構造が本発明の技術的特徴を有する溶融亜鉛めっき鋼板であり、比較例1〜3は通常の表面の溶融亜鉛めっき鋼板であり、各実施例および比較例の具体的な表面の微視的構造パラメータは下記表1を参照する。その中で、比較例はその微視的構造がランダムな凹凸であり、凸部とディンプルを正確に区別することが困難であるため、ディンプル径、ディンプル数およびディンプル面積占有率を統計化することは困難である。ここで、図1−6はそれぞれ実施例1〜3および比較例1〜3の表面の微視的構造に対応する。
Figure 2020528827
測定基準であるISO 4287:1997に準拠して実施例1〜3および比較例1〜3の粗さおよびうねりを測定し、フィルターにはガウシアンフィルターを用いた。ここで、粗さRaのサンプリング長は0.8mmであり、うねりWaのサンプリング長は40mmであり、フィルター区間は0.8〜8mmであった。さらに、図7に示すドロービード試験機を用いて実施例1〜3および比較例1〜3の摩擦係数を測定、比較したが、具体的に使用された試験パラメータは以下のとおりである。試料4は上ラム1と下ラム3の間にあり、上ラム1の圧力は1500Nであり、試料4に対する延伸アーム2の延伸速度は150mm/minであり、延伸距離は100mmであり、試料4のサイズはいずれも25×400mmであり、試料板への油の塗布量は1.0g/mであった。
下記表2に示す試験データは、材料の微視的表面形態が本発明の技術的特徴を有する実施例1〜3が比較例1〜3と比べて有意に低い摩擦係数とうねりを有することを示している。
Figure 2020528827
以上列挙したのは本発明の具体的な実施例に過ぎず、本発明は以上の実施例に限定されるものではなく、それに沿った多くの類似の変形例があることは言うまでもない。当業者により本発明に開示する内容から直接導出されるか又は連想される全ての変形は、いずれも本発明の保護範囲に属すべきである。

Claims (7)

  1. 金属薄板の表面に円形または略円形のディンプルが複数配設され、単一の前記ディンプルの直径が30〜150μmであり、隣接するディンプル間の重なり量が10%未満であり、
    ディンプルが位置する金属薄板表面の平方ミリメートル当たりのディンプルが占める該表面の表面積の割合が30%を超え、かつ、該表面の任意の単位平方ミリメートル内のディンプル数の差異が20%未満であることを特徴とする低摩擦係数・低うねりの金属薄板。
  2. 前記金属薄板の片側面または両側面に前記ディンプルが配設されていることを特徴とする請求項1に記載の低摩擦係数・低うねりの金属薄板。
  3. 隣接するディンプル間の重なり量が5%未満であることを特徴とする請求項1に記載の低摩擦係数・低うねりの金属薄板。
  4. 隣接するディンプル間の重なり量が0であることを特徴とする請求項1または3に記載の低摩擦係数・低うねりの金属薄板。
  5. ディンプルが位置する金属薄板表面の平方ミリメートル当たりのディンプルが占める該表面の表面積の割合が50%を超えることを特徴とする請求項1に記載の低摩擦係数・低うねりの金属薄板。
  6. ディンプルが位置する金属薄板表面の任意の単位平方ミリメートル内のディンプル数の差異が10%未満であることを特徴とする請求項1に記載の低摩擦係数・低うねりの金属薄板。
  7. ディンプルが位置する金属薄板表面の任意の単位平方ミリメートル内のディンプル数の差異が5%未満であることを特徴とする請求項6に記載の低摩擦係数・低うねりの金属薄板。
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