JP2749629B2 - 成形性と塗装後鮮映性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板 - Google Patents

成形性と塗装後鮮映性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板

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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は成形性と塗装後鮮映性に優れた合金化溶融亜
鉛めっき鋼板に関する。
<従来の技術> 自動車ボディ外板や家庭電気製品ないし板金家具類な
どの外装板のように、塗装後の仕上がり外観が要求され
る薄鋼板は従来冷間圧延鋼板が多用され、成形性と両立
から表面の粗度調整を調質圧延によって行っている。し
かし、特に自動車用鋼板の防錆上の見地から表面処理鋼
板を利用する割合が急速に増加しており、表面処理鋼板
における塗装後鮮映性とプレス成形性の両立が課題とな
っている。電気めっきのように比較的薄目付の表面処理
鋼板の場合、原板である冷延鋼板の表面粗度は表面処理
後も維持されており、表面粗度の管理は従来冷延鋼板の
延長上の技術でほぼ可能である。
しかし、さらなる防錆上の対策が必要な場合、合金化
処理を施した溶融亜鉛めっき鋼板のように、厚目付の表
面処理が必要となり、その場合の表面粗度は原板の表面
粗度とは全く異なってしまうことが問題となっている。
すなわち、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面粗度は、溶
融亜鉛めっき工程および合金化工程の両工程によって原
板の表面粗度から大きく変化してしまう。最終的な合金
化溶融亜鉛めっき鋼板の表面粗度は、特有の細かな凹凸
によって粗面化し、塗装後の鮮映性およびプレス成形性
の両者に悪影響を及ぼすことが知られている。
今日、自動車の塗装表面仕上がり品質は、直接顧客に
自動車の高級感および総合品質の高さを訴えることがで
きることから、重要な品質管理項目として最近注目され
ている。塗装仕上がり品質の一つの指標として鮮映性が
あり、その向上のために主に塗装技術の改善が従来行わ
れてきた。一方、薄鋼板の表面粗度は、従来プレス成形
性のために、ダル目付によって適度に粗面化するのが一
般的であった。しかし、塗装技術の向上とともに、塗装
面の素地となる薄鋼板の表面粗度が塗装後表面粗度との
関係が明らかとなり、鋼板表面粗度を管理することによ
って塗装後鮮映性を向上することが可能であることがし
だいに明らかにされてきた。
冷延鋼板の表面粗度の管理は従来ショットダル加工し
たスキンパスロールを用いて調質圧延することによって
行わていたが、この主たる目的は、プレス成形性の改善
である。塗装後鮮映性を改善するためには冷延鋼板の表
面粗度を小さくする必要があり、この知見は、例えばNI
LANらのSAE(SAE Tech,PaperSer,No800208)論文におい
ても紹介されている。
しかしこの結果をそのまま適用しても成形性の点から
問題が残る。成形性と鮮映性の両立は従来のショットダ
ル加工のようにだいたいの平均あらさの管理では不可能
である。特開昭62−168602および特開昭62−224405号で
は冷延鋼板において塗装後鮮映性と成形性を両立するた
めの表面粗度管理技術を開示している。しかし、この適
用鋼種は、冷延鋼板あるいは表面処理鋼板の中でも表面
処理後も原板の表面粗度がそのまま受けつがれる薄目付
の種類に限られていた。
すなわち、溶融亜鉛めっき鋼板のような厚目付の表面
処理であったり、さらに合金化処理することによって表
面が粗面化する場合については、従来、鮮映性のための
表面粗度管理、あるいは成形性との両立のための粗度管
理は不可能とされ、このための研究はほとんど顧みられ
なかった。
<発明が解決しようとする課題> 上述の先行特許において、対象鋼種はすべて冷延鋼板
および薄目付の表面処理鋼板に限られていた。それは、
表面粗度が原則として調質圧延によって決まる鋼種であ
り、目的とする粗度管理がこの工程で比較的容易にでき
ることがその理由としてあげられる。これに対し、合金
化溶融亜鉛めっき鋼板は、表面に細かな凹凸が存在し、
この凹凸の存在のために冷延鋼板の場合のような粗度管
理の効果は期待できないとされていた。
本発明は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の塗装後鮮映性
と成形性の両者を冷延鋼板並みに改善するための表面粗
度管理技術を開示するものであり、成形性および塗装後
鮮映性がともに優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供
することを目的とする。
<課題を解決するための手段> すなわち、本発明は、平均あらさRaが0.6μm以下で
ある平坦部が鋼板表面の30%以上を占め、かつ、平坦部
より2μm以上突き出た凸部が存在せず、さらに、平坦
部より2μm以上深い凹部がそれぞれ最近接間隔が50〜
300μmとなるように分布し、この凹部面積は500〜1000
0μm2で、それぞれが連なることはなく独立に分布する
ことを特徴とする成形性と塗装後鮮映性に優れた合金化
溶融亜鉛めっき鋼板を提供するものである。さらに、個
々の凹部の最近接間隔および面積がそれぞれの平均値か
ら20%以上隔ることのないようにするのがよい。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面は、前述のように、
めっき後の合金化の段階で形成される細かな凹凸のため
に表面が第6図に示すように全体的に粗面化している。
このことが従来この鋼種での表面粗度管理を困難にして
いた。しかし、本発明では、この状態を前提として、そ
の後の工程で実現可能な範囲で表面粗度を調整すること
によって鮮映性および成形性の改善をはかっている。こ
のためには、従来の平均あらさあるいはPPI(1インチ
当たりの山数)の管理だけでは不十分でありさらに細か
な表面粗度構造の限定が必要であることが判明した。
そこで、本発明においては、両特性と密接に関係する
有効な粗度パラメータを用いて表面粗度を管理すること
により、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の成形性および塗装
後鮮映性の両立を図る。
合金化溶融亜鉛めっき鋼板の第6図に示すような粗面
を本願におけるように適切に調整するには、その製造工
程において種々の対策法が考えられるが、本発明におい
ては特にその手法までは限定しない。例えば、レーザー
ダル加工を施したロールを用いる方法もその一例として
有効である。この方法は、ブライトロールにレーザーで
ダル加工を施して、溶融亜鉛めっき鋼板に与えようとす
る凹凸パターンを形成する技術である。このダル加工ロ
ールを所望の転写率となるような圧下率にてめっき鋼板
に押し付ける。これにより転写率が所望の範囲となり、
本発明の範囲内に粗度が制御できれば成形性および鮮映
性が優れた溶融亜鉛めっき鋼板が得られる。ただし、レ
ーザーダル加工法以外の方法でも本発明の範囲内に粗度
が制御できれは同様に効果は得られる。
本発明においては、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の平均
あらさRaが0.6μm以下の平坦部の面積を30%以上と
し、かつ、平坦部より2μm以上突き出た凸部が存在せ
ず、さらに、平坦部より2μm以上深い凹部がそれぞれ
最近接間隔が50〜300μmとなるように分布し、その凹
部面積は500〜10000μm2で、それぞれが連なることはな
く独立に分布するようにする。
これを第1図の2次元粗度プロファイルを用いて説明
すると、l1,l2,l3,l4,l5,l6,l7は所定の長さL内に含ま
れる平坦部であり、V1,V2は平坦部より2μm以上深い
凹部間の最近接間隔で、S1,S2,S3は平坦部より2μm以
上深い凹部の平坦部における切断部長さである。
平坦部とはRaが0.6μm以下の部分を意味し、これが3
0%以上とは(l1+l2+l3+l4+l5+l6+l7)/L≧0.3を
意味する。これらは実際には3次元粗度測定データを用
いた鋼板表面の画像処理により得られる。特に本発明の
凹部面積にはこの方法でのみ測定可能である。平坦部の
面積率が30%未満であると塗装後の鮮映性が低下するば
かりか、凹部での油だめ効果が低下するために、成形性
も悪く好ましくない。
本発明の鋼板においては、平坦部より2μm以上高い
凸部は存在させない。これは2μm以上高い凸部が存在
すると、成形時に型がこれらの凸部をのりこえるときの
抵抗が大きくなりすぎ、成形性が悪くなるためである。
また、凹部は平坦部より2μm以上深くなるようにす
るのがよい。これは成形時に型との間に十分な油を供給
して摺動抵抗を小さくするためである。そして、凹部の
最近接間隔Vは50〜300μmとなるように分布させる
(第2図参照)、これが50μm未満では、塗装後の鮮映
性が悪く、300μmをこえると凹部からの油の供給がな
い状態での摺動距離が長くなるため、かじりを発生しや
すくなる。
さらに、この凹部のほぼ平坦面に対応する面での面積
Sは500〜10000μm2の範囲にする。500μm2未満では、
油の保持量が少なくなり、10000μm2超えでは、摺動時
に凹部に存在する油の圧力が上がらないために、摺動面
への油の供給が悪くなり、両者ともかじりが発生しやす
くなるためである。
そして、これらの凹部はそれぞれが連なることなく独
立して分布するようにする。凹部が連続してしまうと、
この中に入る油が成形時に型と鋼板との間に摺動面に絞
り出されず、凹部間に逃げてしまうためである。第1図
に示すように、凹部は凸部および平坦部により隔てられ
ているため、上述したような現象はおきず、凹部内の油
は摺動時に型におされて凹部から強制的に摺動面に供給
される。
さらに、個々の凹部の最近接間隔Vおよび面積Sはそ
れらの平均値から20%以上隔たることのないようにする
のがよい。このようにすれば凹部は規則的に配設される
ことになる。凹凸部を規則的に配設することによって、
摺動特性の均一性が得られ、かつ塗装後の鮮映性にとっ
ても良いことが知見された。
第4図および第5図には本発明による溶融亜鉛めっき
鋼板、第6図には未処理の従来の溶融亜鉛めっき鋼板の
表面プロファイルを示す。第6図の従来のものは合金化
処理による結晶成長により表面がランダムに粗面化され
ているのに対し、第4図および第5図に示す本発明のも
のは平坦部と凹部が所望の割合で形成されているのがわ
かる。そして平坦部と凹部は第4図および第5図のよう
に規則的に配置されているのがよい。なお、第4図のも
のはSRa(3次元粗度測定器で求めた平均あらさ)が1.0
μm、SRmax(3次元粗度測定器で求めた最大あらさ)
が11.3μm、第5図のものはSRaが0.9μm、SRmaxが9
μm、第6図のものはSRaが1.3μm、SRmaxが14μmで
ある。
<実施例> 次に本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
(実施例1) 厚さ0.8mmの冷延鋼板を原板とし(平均あらさ0.86μ
m)、単一条件で両面に目付量45/45g/m2の溶融亜鉛め
っきを施し、540℃×3secの合金化処理を施したとこ
ろ、第6図に例示するような合金化亜鉛めっき鋼板を得
た。これは表1に示す比較鋼1に相当する。
このようにして得た溶融亜鉛めっき鋼板に調質圧延前
処理を施し、その後レーザーダル加工を施したダルロー
ルを用いて調質圧延を行ない、表1に示すような種々の
ダル加工鋼板を得た。これらについて表面特性および下
記の試験結果をあわせて表1に示す。また試験結果は第
3図に示す。
比較鋼1は合金化処理時に形成された粗い表面粗度た
め摩擦係数が大きく成形性が悪い。また、このことは塗
装後鮮映性(DOI値)にとっても有害である。
比較鋼2は凹部の最近接間隔が大きすぎるため成形性
が悪い。
比較鋼3は比較鋼1すなわち素地の凹凸が存在し、そ
の上にレーザーダルを転写したために凹部が連なって成
形性が悪い。
比較鋼4は、凹部間隔が小さいため、鮮映性が悪い。
これに対し、本発明鋼は成形性にも鮮映性にもすぐれ
ていることがわかる。
なお、各特性の測定および試験は下記のようにして行
った。
(1)平坦度面積率、凹部の面積および距離 3次元粗度測定器を用いて鋼板表面の粗度プロファイ
ルを測定し、このデータを解析して、平坦度面積率、凹
部の面積、距離を求めた。解析は画像処理装置ルーゼッ
クス5000(日本レギュレーター)を使用した。
(2)成形性 成形性は試料と型材との摩擦係数に密接な関係があ
る。このため、型材(SKD11、3cm巾)にて試料を両側か
らはさみ、押え荷重100kgとした時の試料のひきぬき抵
抗を測定してこの値から摩擦係数を求めた。
(3)塗装後鮮映性 試料に3コート(下塗り(カチオンED塗料18〜20μm
厚)、中塗り(シーラー30〜35μm厚)、上塗り(トッ
プコート30〜35μm厚))を施した後、DOI値を測定し
た。
DOI値は、ハンター社製DORIGONメータで測定し、試料
法線の30゜の方向から光を照射した時の正反射光量をR
s、正反射より±0.3゜ずれた角度に反射してくる光の量
をR0.3としたとき、 DOI=(Rs−R0.3)/Rs×100として与えられる。この
評価法は、人間の目視判定や、試料にテストパターンが
識別できるかを見るPGD法等の従来の評価方法と良い相
関を示す。
<発明の効果> 本発明の合金化溶融めっき鋼板は、合金化処理後の粗
面を適切に調整しているので、成形性にも塗装後鮮映性
にも優れている。また、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表
面にさらにめっきする2層めっきの場合においても、本
発明の効果は同様に得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の溶融亜鉛めっき鋼板の特性を説明する
ための線図である。 第2図は本発明の溶融亜鉛めっき鋼板の適切な範囲を示
す図である。 第3図は実施例1の結果を示すグラフである。 第4図および第5図は本発明の、第6図は従来の溶融亜
鉛めっき鋼板の3次元粗度プロファイルである。なお倍
率は、縦横(XY軸)それぞれ100倍、粗さ(垂直Z軸)
方向500倍である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 英夫 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株 式会社技術研究本部内 (56)参考文献 特開 平2−185959(JP,A) 特開 平2−57670(JP,A) 特開 昭63−33591(JP,A) 特開 昭59−1636(JP,A) 特開 昭59−197553(JP,A) 特開 平2−175007(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平均あらさRaが0.6μm以下である平坦部
    が鋼板表面の30%以上を占め、かつ、平坦部より2μm
    以上突き出た凸部が存在せず、さらに、平坦部より2μ
    m以上深い凹部がそれぞれ最近接間隔が50〜300μmと
    なるように分布し、この凹部面積は500〜10000μm2で、
    それぞれが連なることはなく独立に分布することを特徴
    とする成形性と塗装後鮮映性に優れた合金化溶融亜鉛め
    っき鋼板。
  2. 【請求項2】個々の凹部の最近接間隔および面積がそれ
    ぞれの平均値から20%以上隔ることのないことを特徴と
    する成形性と塗装後鮮映性に優れた合金化溶融亜鉛めっ
    き鋼板。
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