JP2691797B2 - プレス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系めっき鋼板 - Google Patents
プレス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系めっき鋼板Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プレス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系
めっき鋼板に関するものである。
めっき鋼板に関するものである。
亜鉛系めっき鋼板のプレス成形性を向上させる方法と
して、例えば特開昭62−185883号公報記載の如く、めっ
き鋼板表面に電解クロメート処理を施し、Cr2O3の酸化
物皮膜を生成せしめる方法や、特開昭62−192597号公報
記載の如く、鉄亜鉛合金めっきを施す方法等の亜鉛系め
っき鋼板上に硬い皮膜を形成し、プレス時のめっきとダ
イスのかじりを防止してプレスの潤滑性の向上をはかる
ことが開示されている。
して、例えば特開昭62−185883号公報記載の如く、めっ
き鋼板表面に電解クロメート処理を施し、Cr2O3の酸化
物皮膜を生成せしめる方法や、特開昭62−192597号公報
記載の如く、鉄亜鉛合金めっきを施す方法等の亜鉛系め
っき鋼板上に硬い皮膜を形成し、プレス時のめっきとダ
イスのかじりを防止してプレスの潤滑性の向上をはかる
ことが開示されている。
また、特開平１−136952号公報記載の如く、めっき鋼
板の表面に有機潤滑皮膜や潤滑油等の有機物を塗布また
は被覆し、プレス成形性を向上させることが開示されて
いる。
板の表面に有機潤滑皮膜や潤滑油等の有機物を塗布また
は被覆し、プレス成形性を向上させることが開示されて
いる。
しかしながら、このような製品は自動車ユーザーの使
用において、以下のような不十分な点がある。
用において、以下のような不十分な点がある。
自動車ユーザーの使用工程の概略は、鋼板を油で洗浄
する工程、プレス工程、脱脂工程、化成処理工程、塗装
工程からなっているので、電解クロメート処理鋼板の場
合は、化成処理工程で化成処理皮膜が形成せず、また潤
滑油や潤滑皮膜などを塗布した鋼板の場合は、洗浄工程
で油が落ちるので十分な潤滑性能を発揮しない。さらに
は、化成処理前の脱脂工程に負荷がかかりコストが高く
なる。一方、亜鉛系めっき鋼板に鉄−亜鉛合金フラッシ
ュめっきを施したものは電解クロメート処理に比較して
鋼板のコストが高くなる等の問題点がある。
する工程、プレス工程、脱脂工程、化成処理工程、塗装
工程からなっているので、電解クロメート処理鋼板の場
合は、化成処理工程で化成処理皮膜が形成せず、また潤
滑油や潤滑皮膜などを塗布した鋼板の場合は、洗浄工程
で油が落ちるので十分な潤滑性能を発揮しない。さらに
は、化成処理前の脱脂工程に負荷がかかりコストが高く
なる。一方、亜鉛系めっき鋼板に鉄−亜鉛合金フラッシ
ュめっきを施したものは電解クロメート処理に比較して
鋼板のコストが高くなる等の問題点がある。
本発明はかかる現状に鑑みて、低コストで、化成処理
が可能で、脱脂等の工程に負荷をかけずに製造し得るプ
レス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系めっき鋼板を提
供することを目的とする。
が可能で、脱脂等の工程に負荷をかけずに製造し得るプ
レス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系めっき鋼板を提
供することを目的とする。
本発明の要旨とするところは下記のとおりである。
（１）めっき層表面に、プレス成形時にめっき層表面に
密着し、その変形に追随して被覆を維持する凝着防止機
能と、金型とめっき層間のコロガリ潤滑機能を併せも
ち、凝着防止機能をめっき層間との界面に強く、コロガ
リ潤滑機能を被覆層表面に強く、傾斜被覆せしめた、無
機系非晶質被覆層２〜1000mg/m2（金属として）を形成
せしめたことを特徴とするプレス成形性、化成処理性に
優れた亜鉛系めっき鋼板。
密着し、その変形に追随して被覆を維持する凝着防止機
能と、金型とめっき層間のコロガリ潤滑機能を併せも
ち、凝着防止機能をめっき層間との界面に強く、コロガ
リ潤滑機能を被覆層表面に強く、傾斜被覆せしめた、無
機系非晶質被覆層２〜1000mg/m2（金属として）を形成
せしめたことを特徴とするプレス成形性、化成処理性に
優れた亜鉛系めっき鋼板。
（２）凝着防止機能を有する皮膜がMn,Mo,Co,Ni,Ca,Cr,
V,W,Ti,Al,Znの１種または２種以上の金属酸化物および
／または水酸化物を主体とし、皮膜量が１〜500mg/m
2（金属として）であり、コロガリ潤滑機能を有する皮
膜がP,Bの１種または２種の酸素酸および／またはSi,A
l,Tiの１種または２種以上の酸化物コロイドを主体と
し、皮膜量が１〜500mg/m2（金属として）である請求項
１に記載のプレス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系め
っき鋼板。
V,W,Ti,Al,Znの１種または２種以上の金属酸化物および
／または水酸化物を主体とし、皮膜量が１〜500mg/m
2（金属として）であり、コロガリ潤滑機能を有する皮
膜がP,Bの１種または２種の酸素酸および／またはSi,A
l,Tiの１種または２種以上の酸化物コロイドを主体と
し、皮膜量が１〜500mg/m2（金属として）である請求項
１に記載のプレス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系め
っき鋼板。
本発明が対象とする亜鉛系めっき鋼板とは、例えば溶
融めっき法、電気めっき法、蒸着めっき法、溶射法など
の各種の製造方法によるものがあり、めっき組成として
は純Znの他、ZnとFe,ZnとNi,ZnとAl,ZnとMn,ZnとCr,Zn
とTi,ZnとMgなどZnを主成分として、あるいは耐食性な
ど諸機能の向上のためFe,Ni,Co,Al,Pb,Sn,Sb,Cu,Ti,Si,
B,P,N,S,O等の１種ないし２種以上の合金元素および不
純物元素を含み、またSiO2，Al2O3などのセラミックス
微粒子、TiO2，BaCrO4などの酸化物、アクリル樹脂など
の有機高分子をめっき層中に分散させたものがあり、め
っき層の厚み方向で単一組成のもの、連続的あるいは層
状に組成が変化するものがあり、さらに多層めっき鋼板
では、最上層に、めっき組成としては純Znの他、ZnとF
e,ZnとNi,ZnとAl,ZnとMn,ZnとCr,ZnとTi,ZnとMgなどZn
を主成分として、耐食性などの諸機能の向上のため１種
ないし２種以上の合金元素および不純物元素を含み、ま
たSiO2，Al2O3などのセラミックス微粒子、TiO2，BaCrO
4などの酸化物、アクリル樹脂などの有機高分子をめっ
き層中に分散させたものがある。
融めっき法、電気めっき法、蒸着めっき法、溶射法など
の各種の製造方法によるものがあり、めっき組成として
は純Znの他、ZnとFe,ZnとNi,ZnとAl,ZnとMn,ZnとCr,Zn
とTi,ZnとMgなどZnを主成分として、あるいは耐食性な
ど諸機能の向上のためFe,Ni,Co,Al,Pb,Sn,Sb,Cu,Ti,Si,
B,P,N,S,O等の１種ないし２種以上の合金元素および不
純物元素を含み、またSiO2，Al2O3などのセラミックス
微粒子、TiO2，BaCrO4などの酸化物、アクリル樹脂など
の有機高分子をめっき層中に分散させたものがあり、め
っき層の厚み方向で単一組成のもの、連続的あるいは層
状に組成が変化するものがあり、さらに多層めっき鋼板
では、最上層に、めっき組成としては純Znの他、ZnとF
e,ZnとNi,ZnとAl,ZnとMn,ZnとCr,ZnとTi,ZnとMgなどZn
を主成分として、耐食性などの諸機能の向上のため１種
ないし２種以上の合金元素および不純物元素を含み、ま
たSiO2，Al2O3などのセラミックス微粒子、TiO2，BaCrO
4などの酸化物、アクリル樹脂などの有機高分子をめっ
き層中に分散させたものがある。
例えば、溶融亜鉛めっき鋼板、蒸着亜鉛めっき鋼板、
鉄−亜鉛合金化溶融亜鉛めっき鋼板、亜鉛を主とするア
ルミニウム、鉄などの合金溶融亜鉛めっき鋼板、めっき
層断面方向で下層が合金化されている合金化溶融亜鉛め
っき鋼板（一般にハーフアロイと称する）、片面鉄−亜
鉛合金化溶融亜鉛めっき層、他面溶融亜鉛めっき層から
なるめっき鋼板、これらのめっき層上に電気めっき、蒸
着めっき等により亜鉛、または亜鉛を主成分とし、鉄、
ニッケルを含有する金属をめっきした鋼板、あるいは電
気亜鉛めっき鋼板、亜鉛、ニッケル、クロム等合金電気
めっき鋼板等、さらに単一合金層または多層合金電気め
っき鋼板、亜鉛および亜鉛含有金属の蒸着めっき鋼板等
がある。その他、SiO2，Al2O3などのセラミックス微粒
子、TiO2酸化物微粒子および有機高分子などを亜鉛また
は亜鉛合金めっき中に分散させた分散めっき鋼板があ
る。
鉄−亜鉛合金化溶融亜鉛めっき鋼板、亜鉛を主とするア
ルミニウム、鉄などの合金溶融亜鉛めっき鋼板、めっき
層断面方向で下層が合金化されている合金化溶融亜鉛め
っき鋼板（一般にハーフアロイと称する）、片面鉄−亜
鉛合金化溶融亜鉛めっき層、他面溶融亜鉛めっき層から
なるめっき鋼板、これらのめっき層上に電気めっき、蒸
着めっき等により亜鉛、または亜鉛を主成分とし、鉄、
ニッケルを含有する金属をめっきした鋼板、あるいは電
気亜鉛めっき鋼板、亜鉛、ニッケル、クロム等合金電気
めっき鋼板等、さらに単一合金層または多層合金電気め
っき鋼板、亜鉛および亜鉛含有金属の蒸着めっき鋼板等
がある。その他、SiO2，Al2O3などのセラミックス微粒
子、TiO2酸化物微粒子および有機高分子などを亜鉛また
は亜鉛合金めっき中に分散させた分散めっき鋼板があ
る。
このような亜鉛系めっき鋼板表面に、前記の如く、め
っき金属凝着防止剤と潤滑剤を被覆することにより、プ
レス成形性、化成処理性を向上しようとするものであ
る。
っき金属凝着防止剤と潤滑剤を被覆することにより、プ
レス成形性、化成処理性を向上しようとするものであ
る。
亜鉛系めっき鋼板は一般にめっき層が軟質なため、プ
レス成形時に容易に塑性変形して金型の表面粗さプロフ
ィルに嵌合し、金型との真実接触面積が増加し、摩擦力
が増大する結果、めっき層がひきちぎられ、剥離しため
っき片がバインダーとなって次々にめっき層をひきちぎ
り、金型に蓄積し、遂には材料破断を引き起こす傾向が
強い。
レス成形時に容易に塑性変形して金型の表面粗さプロフ
ィルに嵌合し、金型との真実接触面積が増加し、摩擦力
が増大する結果、めっき層がひきちぎられ、剥離しため
っき片がバインダーとなって次々にめっき層をひきちぎ
り、金型に蓄積し、遂には材料破断を引き起こす傾向が
強い。
通常は亜鉛系めっき鋼板表面に防錆油が塗布されてお
り、場合によってはプレス油を塗布してプレス加工され
る。油膜の作用は金型とめっき表面の間に流動層を形成
して、金属の直接接触を抑制することにあり、上記現象
は軽減されるが、金型との摺動面で油膜が切れやすく、
十分に解決されない。
り、場合によってはプレス油を塗布してプレス加工され
る。油膜の作用は金型とめっき表面の間に流動層を形成
して、金属の直接接触を抑制することにあり、上記現象
は軽減されるが、金型との摺動面で油膜が切れやすく、
十分に解決されない。
高粘度潤滑油やホットメルト型の固体潤滑油を適用し
て油膜強度を高める試みも実施されており、摩擦力低減
にはそれなりの効果はあるが、成形後脱脂、化成処理、
塗装の工程で、脱脂不良を起こしたり、脱脂液を汚染し
て寿命を縮め、化成皮膜がつかないか、あるいはその耐
食性能を劣化させる不利益を伴うことが問題である。
て油膜強度を高める試みも実施されており、摩擦力低減
にはそれなりの効果はあるが、成形後脱脂、化成処理、
塗装の工程で、脱脂不良を起こしたり、脱脂液を汚染し
て寿命を縮め、化成皮膜がつかないか、あるいはその耐
食性能を劣化させる不利益を伴うことが問題である。
亜鉛系めっき表面に硬い金属、例えばFe系合金をフラ
ッシュめっきする方法は軟質な亜鉛系めっきの上に被覆
することにより、複合系としての硬度を高めて金型との
真実接触面積を低下させる作用であるから、効果を発揮
するには0.5μｍ程度以上の厚い表層めっきをする必要
があり、コスト高となる。
ッシュめっきする方法は軟質な亜鉛系めっきの上に被覆
することにより、複合系としての硬度を高めて金型との
真実接触面積を低下させる作用であるから、効果を発揮
するには0.5μｍ程度以上の厚い表層めっきをする必要
があり、コスト高となる。
本発明は上記の方法とは全く異なる作用機構で働く新
規な皮膜を亜鉛系めっき鋼板上に形成させるものであ
る。即ち、亜鉛系めっき表面に１〜500mg/m2（金属とし
て）の金属酸化物および／または水酸化物から主として
構成される凝着防止機能を有する皮膜と、１〜500mg/m2
（金属として）の酸素酸および／または金属酸化物コロ
イドから主として構成されるコロガリ潤滑機能を有する
皮膜を形成させるものである。この皮膜は金属−酸素結
合を主体として構成される非晶質構造であって、凝着防
止機能を有する皮膜構造とコロガリ潤滑機能を有する皮
膜構造は酸素結合を介して互いに混在しているものであ
って、層構造として分離できるものではなく、プレス成
形に際して機能として識別できるものである。
規な皮膜を亜鉛系めっき鋼板上に形成させるものであ
る。即ち、亜鉛系めっき表面に１〜500mg/m2（金属とし
て）の金属酸化物および／または水酸化物から主として
構成される凝着防止機能を有する皮膜と、１〜500mg/m2
（金属として）の酸素酸および／または金属酸化物コロ
イドから主として構成されるコロガリ潤滑機能を有する
皮膜を形成させるものである。この皮膜は金属−酸素結
合を主体として構成される非晶質構造であって、凝着防
止機能を有する皮膜構造とコロガリ潤滑機能を有する皮
膜構造は酸素結合を介して互いに混在しているものであ
って、層構造として分離できるものではなく、プレス成
形に際して機能として識別できるものである。
プレス加工時に非晶質金属酸素結合構造は変形する亜
鉛めっき層の新生表面に追随して酵素結合を介して亜鉛
と密着し、金型への亜鉛凝着を防止する。一方、皮膜の
一部は破壊され、粉状となって金型との摺動面でコロガ
リ潤滑機能を果たすことが、極めて薄い無機系皮膜であ
りながら画期的潤滑性を示す理由であると考えられる。
鉛めっき層の新生表面に追随して酵素結合を介して亜鉛
と密着し、金型への亜鉛凝着を防止する。一方、皮膜の
一部は破壊され、粉状となって金型との摺動面でコロガ
リ潤滑機能を果たすことが、極めて薄い無機系皮膜であ
りながら画期的潤滑性を示す理由であると考えられる。
一例として電気亜鉛めっき鋼板にMn8mg/m2,P5mg/m2か
らなる非晶質酸化物系皮膜を形成させた電子顕微鏡写真
を第１図に示す。亜鉛めっき結晶が見えるだけで、薄い
表面皮膜は全く見えない。電子プローブマイクロアナラ
イザーで線分析すると、第２図に示す如くMn,Pの存在が
確認できる。この鋼板をドロービード摺動試験にかけた
後の電子顕微鏡での表面状態を第３図に示すが、亜鉛め
っき表面は金型ビード部で擦られて元の亜鉛結晶は痕跡
もとどめない。処理をしない電気亜鉛めっき鋼板では板
破断を起こす条件であるが、本発明の皮膜を形成させる
と摩擦計数は0.17であり、良好な潤滑状態を維持してい
る。第４図にドロービード摺動試験後の電子ブローブマ
イクロアナライザー線分析チャートを示す。皮膜のMn,P
ともに存在量は摺動試験前に比べて減少しているが、皮
膜に切れ目がなく、ほぼ均一に残存している。摺動によ
り新しい亜鉛面が出現しても皮膜が再構成されていると
解せられる。ここで、Mn/P比に注目すると、摺動前に比
べてＰが相対的に減少していることがわかる。皮膜中の
Ｐは選択的に破壊され、粉状となってコロガリ潤滑に寄
与したと考えられる。
らなる非晶質酸化物系皮膜を形成させた電子顕微鏡写真
を第１図に示す。亜鉛めっき結晶が見えるだけで、薄い
表面皮膜は全く見えない。電子プローブマイクロアナラ
イザーで線分析すると、第２図に示す如くMn,Pの存在が
確認できる。この鋼板をドロービード摺動試験にかけた
後の電子顕微鏡での表面状態を第３図に示すが、亜鉛め
っき表面は金型ビード部で擦られて元の亜鉛結晶は痕跡
もとどめない。処理をしない電気亜鉛めっき鋼板では板
破断を起こす条件であるが、本発明の皮膜を形成させる
と摩擦計数は0.17であり、良好な潤滑状態を維持してい
る。第４図にドロービード摺動試験後の電子ブローブマ
イクロアナライザー線分析チャートを示す。皮膜のMn,P
ともに存在量は摺動試験前に比べて減少しているが、皮
膜に切れ目がなく、ほぼ均一に残存している。摺動によ
り新しい亜鉛面が出現しても皮膜が再構成されていると
解せられる。ここで、Mn/P比に注目すると、摺動前に比
べてＰが相対的に減少していることがわかる。皮膜中の
Ｐは選択的に破壊され、粉状となってコロガリ潤滑に寄
与したと考えられる。
凝着防止機能を有する皮膜としては、Mn,Mo,Co,Ni,C
a,Cr,V,W,Ti,Al,Zn等の金属酸化物および／または水酸
化物を主体とする非晶質構造が主として機能し、コロガ
リ潤滑機能を有する皮膜としては、P,B等からなる酸素
酸および／またはSi,Al,Ti等からなる酸化物コロイドが
上記非晶質構造に酸素結合を媒介して結合している構造
が主として機能すると考えられる。しかしながら、皮膜
の形成反応は水溶液中から界面のpH上昇を利用して渾然
一体として析出させるので、厳密に作用機能を選別でき
るものではなく、皮膜の一部が凝着防止機能を担い、他
の一部がコロガリ潤滑機能を担うと解するほうが妥当で
ある。
a,Cr,V,W,Ti,Al,Zn等の金属酸化物および／または水酸
化物を主体とする非晶質構造が主として機能し、コロガ
リ潤滑機能を有する皮膜としては、P,B等からなる酸素
酸および／またはSi,Al,Ti等からなる酸化物コロイドが
上記非晶質構造に酸素結合を媒介して結合している構造
が主として機能すると考えられる。しかしながら、皮膜
の形成反応は水溶液中から界面のpH上昇を利用して渾然
一体として析出させるので、厳密に作用機能を選別でき
るものではなく、皮膜の一部が凝着防止機能を担い、他
の一部がコロガリ潤滑機能を担うと解するほうが妥当で
ある。
上記皮膜構成成分は全て非晶質無機物であり、プレス
後の脱脂液には負荷をかけず、化成処理に際してはpHの
低下によって溶解するので、化成皮膜は正常に形成でき
る。
後の脱脂液には負荷をかけず、化成処理に際してはpHの
低下によって溶解するので、化成皮膜は正常に形成でき
る。
皮膜生成方法は凝着防止機能を有する皮膜成分とコロ
ガリ潤滑機能を有する皮膜成分を含有する酸性水溶液に
亜鉛系めっき鋼板を浸漬するか、あるいは陰極電解処理
することにより、確実に皮膜形成できる。浸漬処理にお
いては、Znが溶解する際に界面のpHが上昇し、その結果
皮膜成分が水酸化物あるいは酸化物となって析出する。
溶解したZnその他のめっき層成分も皮膜中に混入する。
酸化還元反応を利用することもできる。Znの溶解は酸化
反応であり、それに対応して酸化型の金属イオンは不溶
解性の還元型酸化物となって析出する。リン酸等の酸素
酸アニオンも酸化物コロイドも界面のpH上昇によって析
出できる。陰極電解処理は界面のpH上昇を促進する効果
がある。スプレー処理、コーティング処理等の水膜の厚
さ調整で界面反応を制御する試みも本発明に適用でき
る。
ガリ潤滑機能を有する皮膜成分を含有する酸性水溶液に
亜鉛系めっき鋼板を浸漬するか、あるいは陰極電解処理
することにより、確実に皮膜形成できる。浸漬処理にお
いては、Znが溶解する際に界面のpHが上昇し、その結果
皮膜成分が水酸化物あるいは酸化物となって析出する。
溶解したZnその他のめっき層成分も皮膜中に混入する。
酸化還元反応を利用することもできる。Znの溶解は酸化
反応であり、それに対応して酸化型の金属イオンは不溶
解性の還元型酸化物となって析出する。リン酸等の酸素
酸アニオンも酸化物コロイドも界面のpH上昇によって析
出できる。陰極電解処理は界面のpH上昇を促進する効果
がある。スプレー処理、コーティング処理等の水膜の厚
さ調整で界面反応を制御する試みも本発明に適用でき
る。
凝着防止機能とコロガリ潤滑機能を併せ持つ皮膜量は
金属として２〜1000mg/m2が適当である。2mg/m2未満で
は明確な潤滑効果が認知できず、1000mg/m2を越える
と、皮膜が塊状で剥離する危険があり、また化成処理皮
膜形成に悪影響がでる場合もあるので好ましくない。凝
着防止機能とコロガリ潤滑機能を併せ持つ被覆を形成す
る態様として、金属酸化物および／または水酸化物を主
体とする非晶質構造皮膜と酸素酸および／または金属酸
化物コロイド皮膜を形成させる場合には、皮膜量は両者
ともに金属として１〜500mg/m2が適当である。1mg/m2未
満では明確な潤滑効果が認知できず500mg/m2を越える
と、皮膜が塊状で剥離する危険があり、また化成処理皮
膜形成に悪影響がでる場合もあるので好ましくない。
金属として２〜1000mg/m2が適当である。2mg/m2未満で
は明確な潤滑効果が認知できず、1000mg/m2を越える
と、皮膜が塊状で剥離する危険があり、また化成処理皮
膜形成に悪影響がでる場合もあるので好ましくない。凝
着防止機能とコロガリ潤滑機能を併せ持つ被覆を形成す
る態様として、金属酸化物および／または水酸化物を主
体とする非晶質構造皮膜と酸素酸および／または金属酸
化物コロイド皮膜を形成させる場合には、皮膜量は両者
ともに金属として１〜500mg/m2が適当である。1mg/m2未
満では明確な潤滑効果が認知できず500mg/m2を越える
と、皮膜が塊状で剥離する危険があり、また化成処理皮
膜形成に悪影響がでる場合もあるので好ましくない。
金属酸化物および／または水酸化物を主体とする非晶
質構造皮膜と酸素酸および／または金属酸化物コロイド
皮膜は上記浸漬法や陰極電解処理法の如く界面の化学反
応で析出させる場合には、一般には混合皮膜として皮膜
生成される。しかるに、凝着防止機能を亜鉛めっきとの
界面により強く、コロガリ潤滑機能を皮膜の表面により
強く、傾斜機能的に皮膜形成させることも可能である。
かくすることにより、摩擦係数で表示される潤滑性能に
は顕著な効果が見られないが、難成形部品をプレス加工
する場合のように、亜鉛めっき鋼板の局部に高面圧がか
かるとき、カジリが発生する限界面圧が向上する効果が
ある。所謂プレス成形荷重範囲が広く採れるので、実用
上は金型設計が容易になり、プレス作業も安定するので
大きな利益を享受できる。
質構造皮膜と酸素酸および／または金属酸化物コロイド
皮膜は上記浸漬法や陰極電解処理法の如く界面の化学反
応で析出させる場合には、一般には混合皮膜として皮膜
生成される。しかるに、凝着防止機能を亜鉛めっきとの
界面により強く、コロガリ潤滑機能を皮膜の表面により
強く、傾斜機能的に皮膜形成させることも可能である。
かくすることにより、摩擦係数で表示される潤滑性能に
は顕著な効果が見られないが、難成形部品をプレス加工
する場合のように、亜鉛めっき鋼板の局部に高面圧がか
かるとき、カジリが発生する限界面圧が向上する効果が
ある。所謂プレス成形荷重範囲が広く採れるので、実用
上は金型設計が容易になり、プレス作業も安定するので
大きな利益を享受できる。
傾斜機能型皮膜の生成方法は金属酸化物等の溶解度積
の相違を利用して、各成分のイオン濃度、流速、溶液温
度、めっき鋼板を陰極とする陰極電解処理の場合には電
流密度等を調整することにより、界面のイオン濃度を制
御することからなる。例としてMn,P系皮膜の場合には、
処理溶液に過マンガン酸カリウム、リン酸、硫酸を配合
し、亜鉛めっき鋼板と反応を起こさせると、先ずZnの溶
解に伴い溶解度積の最も小さいMn酸化物が析出する。こ
のときの界面pHは硫酸の存在のため急上昇せず、次いで
リン酸MnないしはZnが遅れて析出してくる。かくして形
成された皮膜の厚さ方向のグロー放電分光分析を第５図
に示すが、Ｐが表層に富み、Mnが下層に富んだ傾斜機能
型皮膜になっていることがわかる。この図は電気亜鉛め
っき鋼板上に総計Mn8mg/m2、P5mg/m2の非晶質酸化物系
皮膜を傾斜機能型に形成させた皮膜の厚さ方向の分光分
析図で、皮膜厚7nm、スパッタリング時間約0.4秒以上は
亜鉛めっき層を示す。
の相違を利用して、各成分のイオン濃度、流速、溶液温
度、めっき鋼板を陰極とする陰極電解処理の場合には電
流密度等を調整することにより、界面のイオン濃度を制
御することからなる。例としてMn,P系皮膜の場合には、
処理溶液に過マンガン酸カリウム、リン酸、硫酸を配合
し、亜鉛めっき鋼板と反応を起こさせると、先ずZnの溶
解に伴い溶解度積の最も小さいMn酸化物が析出する。こ
のときの界面pHは硫酸の存在のため急上昇せず、次いで
リン酸MnないしはZnが遅れて析出してくる。かくして形
成された皮膜の厚さ方向のグロー放電分光分析を第５図
に示すが、Ｐが表層に富み、Mnが下層に富んだ傾斜機能
型皮膜になっていることがわかる。この図は電気亜鉛め
っき鋼板上に総計Mn8mg/m2、P5mg/m2の非晶質酸化物系
皮膜を傾斜機能型に形成させた皮膜の厚さ方向の分光分
析図で、皮膜厚7nm、スパッタリング時間約0.4秒以上は
亜鉛めっき層を示す。
次に上記の如き酸化物系非晶質皮膜の生成方法として
は、例えば、硝酸カルシウム、硝酸ニッケル、硝酸コバ
ルト、モリブデン酸アンモニウムそれぞれ50〜800g/lに
リン酸:5〜60g/lを加え、エッチング補助剤（硫酸等）
からなる水溶液に前記亜鉛系めっき鋼板を浸漬するか、
水溶液を散布するか、または水溶液中で鋼板を陰極とし
て電解処理することにより所望の酸化物系非晶質皮膜を
生成することができる。
は、例えば、硝酸カルシウム、硝酸ニッケル、硝酸コバ
ルト、モリブデン酸アンモニウムそれぞれ50〜800g/lに
リン酸:5〜60g/lを加え、エッチング補助剤（硫酸等）
からなる水溶液に前記亜鉛系めっき鋼板を浸漬するか、
水溶液を散布するか、または水溶液中で鋼板を陰極とし
て電解処理することにより所望の酸化物系非晶質皮膜を
生成することができる。
（実施例） 次に本発明の実施例を比較例とともに挙げる。
注１）めっき鋼板 AS:合金化溶融亜鉛めっき鋼板（Fe:10％,Al:10.25
％，残Zn）、EC:電気亜鉛めっき鋼板、CI:溶融亜鉛めっ
き鋼板（Al:0.3％,Fe:0.8％,Pb:0.1％、残Zn）、 Zn/Zn−Cr:下層Cr10％含有20％／m2亜鉛合金めっき鋼
板、上層Zn2g/m2、 Zn−Ni:Ni12％残Zn含量電気合金めっき鋼板、Zn−Mn:Mn
40％残Zn含量電気合金めっき鋼板、鋼板厚はいずれも0.
8mmの普通鋼。
％，残Zn）、EC:電気亜鉛めっき鋼板、CI:溶融亜鉛めっ
き鋼板（Al:0.3％,Fe:0.8％,Pb:0.1％、残Zn）、 Zn/Zn−Cr:下層Cr10％含有20％／m2亜鉛合金めっき鋼
板、上層Zn2g/m2、 Zn−Ni:Ni12％残Zn含量電気合金めっき鋼板、Zn−Mn:Mn
40％残Zn含量電気合金めっき鋼板、鋼板厚はいずれも0.
8mmの普通鋼。
注２）プレス性 （摩擦係数） サンプルサイズ:17mm×300mm、引張り速度:500mm/mi
n、角ビート肩R:1.0/3.0mm、摺動長:200mm、塗油：ノッ
クスラスト530F−40（パーカー興産株式会社）塗油量1g
/m2の条件で、面圧を100〜600kgfの間で数点試験を行
い、引き抜き加重を測定し、面圧と引き抜き加重の傾き
から摩擦係数を求めた。
n、角ビート肩R:1.0/3.0mm、摺動長:200mm、塗油：ノッ
クスラスト530F−40（パーカー興産株式会社）塗油量1g
/m2の条件で、面圧を100〜600kgfの間で数点試験を行
い、引き抜き加重を測定し、面圧と引き抜き加重の傾き
から摩擦係数を求めた。
（破断限界荷重比） 上記ドロービード試験において、引き抜き荷重が急上
昇する面圧（押え荷重）値を破断面圧とし、 から求めた。
昇する面圧（押え荷重）値を破断面圧とし、 から求めた。
注３）凝着防止機能皮膜とコロガリ潤滑機能皮膜量は金
属量として表示。なお、めっき素地から溶出して析出し
た金属量については測定できないので表示していない。
属量として表示。なお、めっき素地から溶出して析出し
た金属量については測定できないので表示していない。
注４）化成処理性 化成処理液（亜鉛−リン酸−弗素系処理浴）にはSD50
00（日本ペイント社製）を用い、処方どおり脱脂、表面
調整を行った後化成処理を行った。化成処理皮膜の判定
は、SEM（２次電子線像）により、均一に皮膜が形成さ
れているものは○、部分的に皮膜が形成されているもの
は△、皮膜が形成されていないものは×と判定した。
00（日本ペイント社製）を用い、処方どおり脱脂、表面
調整を行った後化成処理を行った。化成処理皮膜の判定
は、SEM（２次電子線像）により、均一に皮膜が形成さ
れているものは○、部分的に皮膜が形成されているもの
は△、皮膜が形成されていないものは×と判定した。
本発明によれば、プレス成形において摺動性が冷延鋼
板並以上に向上し、しかもプレス成形時の押疵がなくな
り、かつ化成処理皮膜も形成可能な亜鉛系めっき鋼板を
提供し得るので、従来より低コスト、高品質で、ユーザ
ーの工程における負荷を低減でき、プレス成形に際して
の生産性を向上させることができるなど、本発明は産業
上極めて有用である。
板並以上に向上し、しかもプレス成形時の押疵がなくな
り、かつ化成処理皮膜も形成可能な亜鉛系めっき鋼板を
提供し得るので、従来より低コスト、高品質で、ユーザ
ーの工程における負荷を低減でき、プレス成形に際して
の生産性を向上させることができるなど、本発明は産業
上極めて有用である。
第１図は電気亜鉛めっき鋼板表面に形成した非晶質酸化
物系皮膜の結晶構造を示す電子顕微鏡写真、第２図は電
気亜鉛めっき鋼板表面に非晶質酸化物系皮膜を形成した
表面の電子プローブマイクロアナライザー線分析図、第
３図は第１図の鋼板をドロービード摺動試験にかけた後
の表面の結晶構造を示す電子顕微鏡写真、第４図は第３
図に示す鋼板の表面の電子プローブマイクロアナライザ
ー線分析図、第５図は電気亜鉛めっき鋼板表面に非晶質
酸化物系皮膜を傾斜機能型に形成した皮膜の厚さ方向の
グロー放電分光分析説明図である。
物系皮膜の結晶構造を示す電子顕微鏡写真、第２図は電
気亜鉛めっき鋼板表面に非晶質酸化物系皮膜を形成した
表面の電子プローブマイクロアナライザー線分析図、第
３図は第１図の鋼板をドロービード摺動試験にかけた後
の表面の結晶構造を示す電子顕微鏡写真、第４図は第３
図に示す鋼板の表面の電子プローブマイクロアナライザ
ー線分析図、第５図は電気亜鉛めっき鋼板表面に非晶質
酸化物系皮膜を傾斜機能型に形成した皮膜の厚さ方向の
グロー放電分光分析説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 勝利 愛知県東海市東海町５―３ 新日本製鐵 株式會社名古屋製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭63−274797（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−45383（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】めっき層表面に、プレス成形時にめっき層
表面に密着し、その変形に追随して被覆を維持する凝着
防止機能と、金型とめっき層間のコロガリ潤滑機能を併
せもち、凝着防止機能をめっき層間との界面に強く、コ
ロガリ潤滑機能を被覆層表面に強く、傾斜被覆せしめ
た、無機系非晶質被覆層２〜1000mg/m2（金属として）
を形成せしめたことを特徴とするプレス成形性、化成処
理性に優れた亜鉛系めっき鋼板。 - 【請求項２】凝着防止機能を有する皮膜がMn,Mo,Co,Ni,
Ca,Cr,V,W,Ti,Al,Znの１種または２種以上の金属酸化物
および／または水酸化物を主体とし、皮膜量が１〜500m
g/m2（金属として）であり、コロガリ潤滑機能を有する
皮膜がP,Bの１種または２種の酸素酸および／またはSi,
Al,Tiの１種または２種以上の酸化物コロイドを主体と
し、皮膜量が１〜500mg/m2（金属として）である請求項
１に記載のプレス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系め
っき鋼板。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2305582A JP2691797B2 (ja) | 1990-11-10 | 1990-11-10 | プレス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系めっき鋼板 |
| DE69027428T DE69027428T2 (de) | 1989-12-12 | 1990-12-11 | Verzinktes stahlblech mit ausgezeichneter pressverformung, chemischer oberflächenumwandlung und ähnlichen eigenschaften sowie herstellung eines solchen bleches |
| PCT/JP1990/001615 WO1991009152A1 (en) | 1989-12-12 | 1990-12-11 | Galvanized steel plate having excellent capability of press working, chemical conversion and the like, and production of said plate |
| EP91900051A EP0456834B1 (en) | 1989-12-12 | 1990-12-11 | Galvanized steel plate having excellent capability of press working, chemical conversion and the like, and production of said plate |
| CA002046288A CA2046288C (en) | 1989-12-12 | 1990-12-11 | Zinc-base galvanized sheet steel excellent in press-formability, phosphatability, etc. and process for producing the same |
| KR1019910700888A KR940001032B1 (ko) | 1989-12-12 | 1990-12-11 | 프레스 성형성, 화성처리성 등에 뛰어난 아연계 도금강판 및 그 강판의 제조방법 |
| AU68889/91A AU629724B2 (en) | 1989-12-12 | 1990-12-11 | Deep drawing galvanised steel plate for press working and conversion coating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2305582A JP2691797B2 (ja) | 1990-11-10 | 1990-11-10 | プレス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系めっき鋼板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04176878A JPH04176878A (ja) | 1992-06-24 |
| JP2691797B2 true JP2691797B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=17946879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2305582A Expired - Lifetime JP2691797B2 (ja) | 1989-12-12 | 1990-11-10 | プレス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系めっき鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2691797B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006265578A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-10-05 | Jfe Steel Kk | 化成処理用亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法、並びに化成処理鋼板 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05214558A (ja) * | 1991-12-10 | 1993-08-24 | Nkk Corp | プレス成形性及びスポット溶接性に優れた亜鉛系メッキ鋼板 |
| JP3060055B2 (ja) * | 1992-10-06 | 2000-07-04 | 日本鋼管株式会社 | スポット溶接性、プレス成形性および化成処理性に優れた亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法 |
| WO2002046494A1 (fr) | 2000-12-04 | 2002-06-13 | Jfe Steel Corporation | Tôle d'acier zinguée et son procédé de production |
| JP4079767B2 (ja) * | 2002-12-27 | 2008-04-23 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 環境調和性、摺動部耐塗膜剥離性及び耐食性に優れたプレコート鋼板 |
| JP4079768B2 (ja) * | 2002-12-27 | 2008-04-23 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 環境調和性及び耐食性に優れたプレコート鋼板 |
| JP5386842B2 (ja) * | 2008-03-26 | 2014-01-15 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法 |
| TWI396773B (zh) * | 2010-07-08 | 2013-05-21 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | 熔融鍍鋅鋼板 |
| WO2012004889A1 (ja) | 2010-07-09 | 2012-01-12 | 新日本製鐵株式会社 | 溶融亜鉛系めっき鋼板 |
| JP2012126994A (ja) * | 2010-11-26 | 2012-07-05 | Jfe Steel Corp | 溶融Ａｌ−Ｚｎ系めっき鋼板 |
| DE102011001140A1 (de) * | 2011-03-08 | 2012-09-13 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Stahlflachprodukt, Verfahren zum Herstellen eines Stahlflachprodukts und Verfahren zum Herstellen eines Bauteils |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0723544B2 (ja) * | 1986-04-18 | 1995-03-15 | 川崎製鉄株式会社 | 化成処理性の良好な亜鉛系電気めつき鋼板の製造方法 |
| JPH0663113B2 (ja) * | 1987-05-01 | 1994-08-17 | 川崎製鉄株式会社 | 化成処理性の優れたＺｎ系電気めっき鋼板の製造方法 |
-
1990
- 1990-11-10 JP JP2305582A patent/JP2691797B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006265578A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-10-05 | Jfe Steel Kk | 化成処理用亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法、並びに化成処理鋼板 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04176878A (ja) | 1992-06-24 |
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