JP3139232B2 - プレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板 - Google Patents
プレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板Info
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Description
た合金化溶融亜鉛めっき鋼板に関するものである。
溶接性および耐食性に優れることから自動車、家電製品
および鋼製家具の外板等に広く用いられている。また、
更なる防錆強化の必要性から厚目付け合金化溶融亜鉛め
っき鋼板が用いられるようになった。
は、熱拡散により合金化処理を行うために、目付け量が
多くなるに従って、めっき皮膜中の鉄濃度勾配が大きく
なる。このために、めっき皮膜と下地鋼板との界面に
は、Fe 濃度が高く脆いΓ相が生成され、反対に、めっ
き皮膜の表層付近には、Fe 濃度の低いζ相が生成され
た皮膜構造となりやすい。Γ相が厚いとプレス加工時に
おいて脆いΓ相が破壊されて、めっき皮膜が粉状に剥離
するパウダリングが発生する。一方、ζ相がめっき皮膜
の表面に存在していると、ζ相は比較的低融点であるた
めに、プレス加工時に金型とζ相とが凝着を起こして、
摺動抵抗が大きくなり、型かじりやプレス割れが発生す
るといった問題があった。
成形性を向上させる手段として、合金化溶融亜鉛めっき
鋼板の表面に各種高粘度の防錆油や固体系潤滑材を塗布
する方法が知られている。以下、従来技術1という。
号公開公報には、比較的硬いめっき皮膜、例えば、鉄系
または鉄族系の合金めっき等を合金化亜鉛めっき層の上
層に被覆する方法が開示され、特開平3−243755
号公開公報には、有機皮膜を合金化亜鉛めっき層の上層
に被覆する方法が開示され、特開平2−190483号
公開公報には、合金化亜鉛めっき層の表面に酸化膜を形
成する方法が開示されている。以下、従来技術2とい
う。
整してプレス成形性を向上させる方法として、特開平2
−274859号公開公報には、レーザー加工によって
所望の表面粗さが付与されたレーザーダルロールによっ
て表面粗さを調整する方法が開示されている。以下、従
来技術3という。
は、めっき原板の表面粗さを1.0μmRa以下、めっ
き層の表面粗さをPPI(カットオフ値1.25μm)
250以上に維持した、プレス成形性に優れた合金化溶
融亜鉛めっき鋼板が開示されている。以下、従来技術4
という。
術1は、以下のような問題を有している。即ち、各種の
高粘度の防錆油や固定系潤滑剤の脱脂性が劣るため、従
来よりも脱脂しにくく、脱脂剤である有機溶剤によって
プレス作業場の環境が悪化する。
や生産性が悪いといった問題を有している。
いる。 1つの凹部の面積が500〜10000μm
2 と比較的大きいことから、凹部に溜まったプレス油
の保持性が悪く、プレス油が凹部から流れ出しやすい。
従って、プレス工程における鋼板搬送時において、プレ
ス油が流れ落ちて、プレス成形性が低下する。
と比較的広いので、凹部におけるプレス油の保持による
プレス成形性の向上に限界がある。即ち、たとえ、凹部
にプレス油が保持されても、凹部から凹部までの平坦部
の長さが長いために、プレス時にダイが平坦部を通過す
る間に油切れが生じ、急激な摩擦係数の上昇によるミク
ロな焼き付きが発生して、型かじりやプレス割れが生じ
る。
レーザーダルロールによって鋼板に調質圧延を行ってめ
っき鋼板表面に所定の凹凸を付与すると、調質圧延の際
に、めっき皮膜は、大きな変形を受けるので、めっき皮
膜が剥離しやすい。
工を施すには、多大なコストがかかり、しかも、ロール
表面に形成された凹凸の損耗が激しいので、ロールを頻
繁に交換する必要がある。
いる。 表面粗さが1.0μmRa以下の鋼板をめっ
き原板として用いることは、めっき浴中において、ドロ
スの鋼板面への付着を促進することになり、ドロスによ
る欠陥防止の点で不利である。即ち、ダル仕上げ冷延鋼
板を用いる場合には、鋼板がめっき浴中のロールと接触
する際に、鋼板とロールとが密着する面積が小さいこ
と、および、鋼板面とロール面との隙間が大きいことか
ら、ドロスは、鋼板面に圧着されず、ガスワイピング時
にめっき浴中に還流する。このため、ドロス欠陥は生じ
ない。一方、表面粗さが1.0μmRa以下の鋼板を用
いる場合には、鋼板がめっき浴中のロールと接触する際
に、鋼板とロールとが密着する面積が大きいこと、およ
び、鋼板面とロール面との隙間が小さいことから、ドロ
スは、鋼板面に圧着されてドロス欠陥が生じる。
において、めっき層自体の合金化反応によって、高いP
PIをめっき皮膜に付与するものであるが、ただ単にP
PIが高いだけでは、自己潤滑効果において不十分であ
る上に、保持されるプレス油の量が少ないために、プレ
ス成形時にダイがめっき皮膜の表面を進行する間に油切
れとなり、急激な摩擦係数の上昇によるミクロな焼付け
が発生し、型かじりやプレス割れが生じる。
成形性を有し、しかも、めっき皮膜が剥離しにくい耐パ
ウダリング性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を提供
することにある。
合):10〜70% を満足する凹部が表面に形成されていることに特徴を有
するものである。
化溶融亜鉛めっき鋼板を、図面を参照しながらを詳細に
説明する。
板の金型への流入抵抗が鋼板の破断限界を超えたときに
発生する。鋼板の総合的な流入抵抗は、鋼板の曲げ、曲
げ戻しの変形抵抗と摩擦成分により成り立っている。従
って、流入抵抗低減のためには、鋼板表面の摩擦抵抗を
下げることが有効である。プレス加工時の摩擦は、金型
と鋼板表面とが接触して滑る際に発生し、金型と鋼板と
の直接接触による凝着が発生した場合に摩擦抵抗は増大
する。
接触界面にプレス油による油膜を形成させて摩擦力の増
大を防止している。しかしながら、金型と鋼板との接触
面圧が高い場合には、油膜が破壊されて金型と鋼板との
直接接触が生じて摩擦抵抗は増大する。このような状況
下において、摩擦抵抗の増大を抑制するには、油膜の保
持能力が重要である。
は、鋼板表面に、下記条件、 深さ:2μm以上、 個数:200〜8200個/mm2 、 面積率(単位面積当たりの凹部の開口面積が占める割
合):10〜70% を満足する凹部を形成することによって、前記凹部内に
プレス油を有効に保持させ、これによって、金型と鋼板
との接触界面にプレス油のミクロプールを独立して形成
させる。
たプレス油は、金型と鋼板との接触面圧が高い場合で
も、面圧の一部を受けるので、金型と鋼板との直接接触
は起こらず、良好なプレス成形性が得られる。
ついて説明する。
凹部の深さが2μm未満であると、プレス油を十分に保
持することができるミクロプールを形成することができ
ないからである。
の範囲内に限定したのは、凹部の数が200個/mm2
未満であると、凹部の最接近間隔が広すぎて、たと
え、凹部にプレス油が保持されても、凹部から凹部まで
の平坦部の長さが長いために、プレス時にダイが平坦部
を通過する間に油切れが生じ、急激な摩擦係数の上昇に
よるミクロな焼き付きが発生し、しかも、1つの凹部の
受ける面圧が大きすぎるために、油膜が破壊されて、型
かじりやプレス割れが生じ、一方、凹部をその数が82
00個/mm2 を超えるように鋼板表面に形成するこ
とは、プレス成形性および塗装後鮮映性に悪影響を及ぼ
さないものの技術的に困難であり、現実的でないからで
ある。
割合、即ち、面積率が10%未満であると、凹部内に保
持されるプレス油の量が不足するために、プレス時にダ
イが平坦部を進行する間に油切れが生じること、およ
び、保持されるプレス油の量が不足して面圧に抗するに
十分な静水圧が得られないこと、等の理由によって油膜
が破壊されて、型かじりやプレス割れが生じ、一方、7
0%を超えると、凹部以外の部分、即ち、山部分が細く
なってこれが脱落する恐れがあるからである。
溶融亜鉛めっき鋼板においては、上述した条件を満足す
るとともに、相対負荷長さ率tp (80%)が90%
以下の条件を満足すれば、プレス成形性を更に向上させ
ることができる。
図面を参照しながら説明する。図1は、この発明のカッ
トオフ値が0.8mmの表面粗さ曲線のプロフィルを示
す図である。図1において、1は、カットオフ値が0.
8mmの表面粗さ曲線の測定長さ(L)の平均線であ
る。2は、平均線1に平行で最高山頂レベルの直線、3
は、平均線に平行で最低谷底レベルの直線、4は、平均
線1に平行で、最高山頂を0%、最低谷底を100%と
したときのレベル80%にある直線、そして、l1 、
l2 、l3 、l4 、l5 は、測定長さ(L)の
中で平均線1に平行で、且つ、直線4によって切断され
る表面の切断部分の各々の長さである。ここで、カット
オフ値が0.8mmの粗さ曲線の測定長さ(L)に間に
おいて、平均線1に平行で、且つ、最高山頂から、最高
山頂を0%、最低谷底100%としたときの百分率で表
した切断レベル80%にある直線で切断したときに得ら
れる切断長さの和の測定長さ(L)に対する比を百分率
で表した相対負荷長さ率tp (80%)は、下記数1
によって表わされる。
+l4 +l5 )/L×100(%)
した請求項1にかかる発明における凹部の油溜まりの大
きさと対応しており、この値を90%以下に維持するこ
とによって、十分な量のプレス油を凹部に保持させるこ
とができ、これによって、より一層のプレス成形性の向
上が認められる。
た合金化溶融亜鉛めっき鋼板の断面の一例を示す模式図
である。図2において、5は、下地鋼板、そして、6
は、下地鋼板5上に形成されためっき皮膜である。めっ
き皮膜6に形成された凹部の最大深さは、最大めっき皮
膜厚以下であり、局部的にめっき皮膜が薄くなっている
ものの、下地鋼板5が露出した部分はなく、優れたプレ
ス成形性および耐食性を有している。
た合金化溶融亜鉛めっき鋼板表面の走査型電子顕微鏡写
真の一例である。図4は、従来の合金化溶融亜鉛めっき
鋼板表面の走査型電子顕微鏡写真の一例である。図3お
よび図4から明らかなように、この発明の合金化溶融亜
鉛めっき鋼板は、従来の合金化溶融亜鉛めっき鋼板には
存在しない凹部が表面に形成されており、凹部の深さ、
個数、および、凹部の面積率は、何れも、本願発明の範
囲を満足している。
説明する。 実施例1 板厚0.8mmの冷延鋼板を下地鋼板として、連続溶融
亜鉛めっきライン(CGL)により、めっき付着量を片
面当たり60g/m2 に調整した種々の合金化溶融亜
鉛めっき鋼板を製造した。鋼板をCGLに通板する際
に、鋼板を焼鈍後、0.17wt%のAlを含有する亜
鉛浴中においてめっきを施し、次いで、合金化炉におい
て510℃の温度下で合金化処理を施すことによって亜
鉛めっき鋼板の表面に微小凹部を形成した。1mm2
中の凹部の数は、結晶粒の大きさを変えた鋼板を下地鋼
板として用いることによって変化させた。ここで、結晶
粒の大きさは、下地鋼板の成分および焼鈍条件を変える
ことによって調整することができる。また、結晶粒の大
きさを調整と材質が変化する可能性があるが、材質を変
化させたくない場合には、鋼板をCGLに通板する際
に、CGL焼鈍炉の中で焼鈍再結晶前に鋼板表面に歪を
導入した後、焼鈍を行えばよい。これによって、鋼板最
表層のみの結晶粒の大きさが調整され、且つ、内層の結
晶粒の大きさを一定に維持できるので、材質が均一で且
つ表層の結晶粒の大きさを変えた鋼板を製造することが
できる。凹部の数の測定法は、後述する。
っき鋼板の各々から試験片No.4〜15を切り出し
て、以下に説明する種々の試験に供した。そして、比較
のために、従来技術3の鋼板から比較試験片No.1〜
3を切り出し、従来技術4の鋼板から比較試験片No.
16を切り出して、同様な試験に供した。
微鏡により観察し、100倍写真における25mm2
中の凹部の数を測定し、1mm2 の数に換算すること
によって測定した。
係数は、図5に示す摩擦係数測定装置を用いて測定し
た。このとき用いたビード7は、材質がSKD11で、
接触面積が3mm×10mmのものであった。試験片8
をローラー10上の試験台9に固定し、押付け荷重N=
400Kg、引抜き速度1m/分で試験台10をレール
13に沿って引き抜き、ビード7を試験片8に押し付け
た状態でロードセル11および12によって測定され
る、引抜き荷重Fと押付け荷重Nとから試験片8の摩擦
係数F/Nを算出した。このとき使用した潤滑油は、日
本パーカライジング(株)製「ノックスラスト530
F」であり、これを試験片8の表面に塗布した。摩擦係
数の評価は、0.150未満が良好、0.150以上が
極めて良好である。
リング性は、図6に示すドロービード試験機によるドロ
ービードテストによって、次のようにして評価した。先
ず、30mm幅×120mm長さの試験片14の非測定
対象面のめっき皮膜を希塩酸によって溶解剥離した。次
いで、この試験片14を脱脂し、その重量を測定した。
次いで、試験片14を、ドロービード試験機のビード1
5とダイ16との間に装着し、油圧装置17によって圧
力P=500Kgでダイ16を試験片14を介してビー
ド15に押し付けた。押付け圧力Pは、ロードセル18
によって測定した。次に、このようにビード15とダイ
16との間に挟まれた試験片14を、引抜き速度V=2
00mm/分で、上方に引き抜いた。このとき使用した
潤滑油は、日本パーカライジング(株)製「ノックスラ
スト530F」であり、これを試験片14の表面に塗布
した。次いで、試験片17を脱脂し、測定対象面にテー
プを張り付け、これを剥離し、再度、脱脂し、次いで、
重量を測定し、試験前後での重量差からパウダリング量
を求めた。そして、パウダリング量が5g/m2未満の
ものを耐パウダリング性が「良好」と評価し、パウダリ
ング量が5g/m2 以上のものを耐パウダリング性が
「劣る」と評価した。
1〜3は、凹部の数が本発明範囲を外れて少ない。従っ
て、摩擦係数が本発明試験片に比べて大きいので、プレ
ス成形性に劣っている。しかも、比較試験片No.1〜3
は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を、表面粗さを調整した
ダルロールによって調質圧延することによって製造され
ているので、調質圧延時にめっき皮膜が損傷を受けてい
る。従って、めっき皮膜が剥離しやすく、耐パウダリン
ング性に劣っている。
発明範囲を外れて大きいので、摩擦係数は小さいが耐パ
ウダリング性に劣っている。
部の面積率が本発明範囲を外れて小さいので、摩擦係数
が本発明試験片に比べて大きい。従って、プレス成形性
に劣っている。
および12〜14は、何れも、プレス成形性および耐パ
ウダリンング性に優れている。
に、更に、相対負荷長さ率tp (80%)≦90
(%)以下の条件を付加して合金化溶融亜鉛めっき鋼板
を製造し、その各々から本発明試験片No.17〜28を
切り出し、上述した各種試験に供した。この結果を表2
に示す。摩擦係数の評価は、0.142以下が極めて良
好、0.150未満が良好である。相対負荷長さ率tp
(80%)は、東京精密(株)製「表面粗さ形状測定
機サーフコム570A」によって、鋼板表面の曲線(カ
ットオフ値0.8mm)を測定することによって算出し
た。
%)≦90(%)以下の条件を更に付加すると、プレス
成形性が更に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得るこ
とができた。
ば、合金化溶融亜鉛めっき鋼板表面に形成する凹部の
数、深さおよび面積率を調整することによって、プレス
成形性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得ることが
できるといった有用な効果がもたらされる。
mm)のプロフィルを示す図である。
に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の断面の一例を示す
模式図である。
亜鉛めっき鋼板表面組織の走査型電子顕微鏡写真の一例
である。
査型電子顕微鏡写真の一例である。
置を示す正面図である。
ド試験機を示す正面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 下記条件、 深さ:2μm以上、 個数:200〜8200個/mm2 、 面積率(単位面積当たりの凹部の開口面積が占める割
合):10〜70% を満足する凹部が表面に形成されていることを特徴とす
る、プレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 - 【請求項2】 カットオフ値が0.8mmの粗さ曲線の
測定長さに間において、前記粗さ曲線の平均線に平行
で、且つ、前記粗さ曲線の最高山頂から、最高山頂を0
%、最低谷底100%としたときの百分率で表した切断
レベル80%にある直線で切断したときに得られる切断
長さの和の前記測定長さに対する比を百分率で表した相
対負荷長さ率tp (80%)が90(%)以下の条件
を更に満足する凹部が表面に形成されていることを特徴
とする、請求項1記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
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- 1993-06-30 JP JP05186706A patent/JP3139232B2/ja not_active Expired - Fee Related
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