JP7056683B2 - 冷間圧延鋼板 - Google Patents
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Description
本発明は、プレス成形性を向上させた冷間圧延鋼板に関する。
冷間圧延鋼板は、自動車車体用途を中心に広範な分野で利用される。そのような用途では、一般的に、プレス成形が施されて使用される。特に、近年では、複数部品の一体化や意匠性の向上のため、より複雑な成形が求められてきている。かかる複雑な形状のプレス成形時には、鋼板の面圧が上昇する部分が発生しやすいため、鋼材の破断及び型カジリが発生しやすい。従って、プレス成形性はさらなる向上が求められている。
プレス成形性を向上させる方法としては、金型への表面処理という方法が挙げられる。この金型への表面処理は広く用いられているが、この処理には、処理後に金型の調整を行えないという問題がある。さらに、コストが高くなるという問題もある。従って、鋼板自身のプレス成形性を改善することが強く要請されている。
他方、鋼板自身のプレス成形性を改善するためには、材料の材質が優れる高グレード材を使用する方法があるが、低グレード材に比べてコストがかかる上、材質による成形性の向上には限界がある。
ここで、鋼板自身のプレス成形性を改善させる別の方法として、鋼板の表面に皮膜を形成させる技術が挙げられる。例えば、特許文献1には、アルカリ金属ホウ酸塩と潤滑剤としてステアリン酸亜鉛とワックスの混成物を含有する皮膜を鋼板上に形成させる技術が開示されている。
特許文献2には、リチウムシリケートを皮膜成分として、これに潤滑剤としてワックスと金属石鹸を加えた物を鋼板上に形成させる技術が開示されている。
特許文献3には、スチレンとそれと共重合可能なカルボキシル基を有するビニル化合物を必須モノマーとする共重合体とエポキシ樹脂中に潤滑剤を添加したアルカリ可溶型有機皮膜を鋼板上に形成させる技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1、2に記載の技術は、プレス成形性、中でも深絞り成形や張出成形に関し、その要求特性を十分に満足するものではなかった。
さらに、特許文献3に記載の技術は、潤滑剤の種類や量によっては十分なプレス成形性が得られない場合があった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、潤滑性能の高い皮膜を備える、プレス成形性に優れた鋼板を、その有利な製造方法と共に提供することを目的とする。
発明者らは、前記従来技術の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、特定の条件を満たすバインダーと特定の条件を満たすワックスとを含み、かつ該ワックスが特定の質量割合で含まれた皮膜を特定の付着量で有する冷間圧延鋼板により、前記課題が解決できることを見出した。
すなわち、本発明の要旨は、次のとおりである。
1.少なくとも片面に皮膜を有する冷間圧延鋼板であって、
前記皮膜はバインダーAと天然ワックスBとを含み、
前記バインダーAは、スチレンとマレイン酸との共重合体、スチレンと無水マレイン酸との共重合体およびスチレンとマレイン酸との共重合体の塩の群から選ばれる少なくとも1種であり、
前記天然ワックスBは、炭素数が20以上のパラフィンワックス及びマイクロクリスタリンワックスから選ばれる少なくとも1種であり、かつメジアン径αが0.2μm以上2.5μm以下および融点βが100℃以上115℃以下であり、
次式(1)にて定義される前記天然ワックスBの質量割合Cが20%以上であり、
前記皮膜の付着量Dが0.5g/m2以上である冷間圧延鋼板。
C={MB/(MA+MB)}×100 …(1)
ここで、MA:バインダーAを酸無水物として換算した質量
MB:前記天然ワックスBの質量
1.少なくとも片面に皮膜を有する冷間圧延鋼板であって、
前記皮膜はバインダーAと天然ワックスBとを含み、
前記バインダーAは、スチレンとマレイン酸との共重合体、スチレンと無水マレイン酸との共重合体およびスチレンとマレイン酸との共重合体の塩の群から選ばれる少なくとも1種であり、
前記天然ワックスBは、炭素数が20以上のパラフィンワックス及びマイクロクリスタリンワックスから選ばれる少なくとも1種であり、かつメジアン径αが0.2μm以上2.5μm以下および融点βが100℃以上115℃以下であり、
次式(1)にて定義される前記天然ワックスBの質量割合Cが20%以上であり、
前記皮膜の付着量Dが0.5g/m2以上である冷間圧延鋼板。
C={MB/(MA+MB)}×100 …(1)
ここで、MA:バインダーAを酸無水物として換算した質量
MB:前記天然ワックスBの質量
2.前記質量割合Cが60質量%以下である前記1に記載の冷間圧延鋼板。
3.前記皮膜の付着量Dが2.0g/m2以下である前記1または2に記載の冷間圧延鋼板。
4.前記皮膜は、前記バインダーおよび天然ワックスを合計で70質量%以上含む前記1から3のいずれかに記載の冷間圧延鋼板。
本発明によれば、自動車車体用途を中心に広範な分野で利用することができる、プレス成形性に優れた冷間圧延鋼板を提供することができる。また、バインダーや天然ワックスに特定の条件をさらに付加することによって、優れたアルカリ脱膜性、溶接性を付与することができ、自動車用鋼板に最適の冷間圧延鋼板を提供できる。すなわち、自動車用鋼板は、プレス成形した後に、溶接、脱脂、化成処理、電着塗装が施される必要があるため、自動車用鋼板に用いられる皮膜は、このような後工程を阻害しないことが同時に求められているところ、本発明の鋼板を適用する意義は大きい。
本発明の冷間圧延鋼板における皮膜は、水系薬剤の加熱後に生じる残渣であって、該水系薬剤を、冷間圧延鋼板の少なくとも片面の、一部または全体に塗布して加熱することによって形成される。なお、上記水系薬剤は、上記皮膜を形成する成分が特定の割合で水に配合された、水が主の溶媒である薬剤である。
前記水系薬剤は、そのpHを好ましくは7以上12以下、より好ましくは8以上10以下の範囲に調整し、前記鋼板の少なくとも片面に塗布する。すなわち、水系薬剤のpHが7未満であると、水系薬剤が酸性となり塗布時に冷間圧延鋼板に錆が生じる場合がある。
なお、上記pHは、上記水系薬剤における皮膜成分の質量濃度が10%になるよう脱イオン水で希釈した試料を25℃に調整し、ポータブルpH計HM-30P(東亜ディーケーケー株式会社製)とpH複合電極GST-2739C(東亜ディーケーケー株式会社製)であってメーカー指定の方法に基づき校正を行ったもので測定することができる。校正液としては、中性リン酸塩pH標準液pH6.86とほう酸塩pH標準液pH9.18、飽和水酸化カルシウム溶液pH12.45を用いることが好ましい。
次に、上記した水系薬剤の塗布し、加熱することによって鋼板表面に形成する皮膜の詳細について、説明する。該皮膜は、バインダーAと天然ワックスBとを含むことが肝要である。
(1)バインダーについて
本明細書におけるバインダーとは、冷間圧延鋼板からワックスが脱落しないように防止する化合物を意味する。本発明に従う皮膜は、ワックスの周辺にバインダーが存在し、そのバインダーがワックスと冷間圧延鋼板との橋渡しを担っている。
(1)バインダーについて
本明細書におけるバインダーとは、冷間圧延鋼板からワックスが脱落しないように防止する化合物を意味する。本発明に従う皮膜は、ワックスの周辺にバインダーが存在し、そのバインダーがワックスと冷間圧延鋼板との橋渡しを担っている。
前記バインダーとしては、スチレンとマレイン酸の共重合体、スチレンと無水マレイン酸との共重合体、スチレンとマレイン酸の共重合体の塩、の群から選ばれる少なくとも1種を用いる。
すなわち、バインダーの成分として、スチレンを選定したのは、プレス成形性の向上に寄与するからである。また、マレイン酸の選定理由は、アルカリによる除去性が向上するからである。なお、無水マレイン酸の選定理由もマレイン酸と同じである。
さらに、本発明では、スチレンとマレイン酸の共重合体、スチレンと無水マレイン酸との共重合体、スチレンとマレイン酸の共重合体の塩のいずれを選択しても同じ効果が得られる。というのは、バインダーはワックス粒子を保持し、アルカリによる除去性に優れていればよく、塩の種類やマレイン酸が無水か否かに影響されないからである。
なお、本発明における共重合体とは、スチレンとマレイン酸および、スチレンと無水マレイン酸とを重合することで得ることができ、その反応は一般的に知られる共重合反応を用いる方法であってよい。また、本発明における共重合体の塩とは、前記重合体を中和することで得ることができ、その方法は一般的に知られる方法であってよい。
なお、上記共重合体の塩は、公知のカチオンとの共重合体の塩であれば、特に限定されないが、アンモニウムとの塩が最も好ましい。
なお、上記共重合体の塩は、公知のカチオンとの共重合体の塩であれば、特に限定されないが、アンモニウムとの塩が最も好ましい。
前記共重合体の質量平均分子量は4000~400000が好ましく、6000~100000がより好ましく、9000~50000がさらに好ましい。すなわち、 前記共重合体の質量平均分子量を4000~400000の範囲とすると、より優れたプレス成型性およびアルカリによる除去性を得ることができて有利である。ここで、前記重量平均分子量は、高速GPC装置HLC-8320GPC(東ソー株式会社製)を用い、カラムにはTSKgel-Gを用い、溶離液にテトラヒドロフランを用い、ポリスチレンを標準試料としてGPC測定(ゲル浸透クロマトグラフィー)により測定することが出来る。
なお、本明細書におけるスチレンとマレイン酸またはスチレンと無水マレイン酸の配列は、ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体またはグラフト共重合体の何れであってもよいが、製造コストの面を考慮するとランダム共重合体が好ましい。なお、本発明におけるランダム共重合体とは、スチレンとマレイン酸またはスチレンと無水マレイン酸、とが不規則に配列されている共重合体を意味する。
本発明において、スチレンとマレイン酸またはスチレンと無水マレイン酸の前記ランダム共重合体を形成するにあたって、前記スチレンとマレイン酸またはスチレンと無水マレイン酸を使用する割合(スチレン/マレイン酸またはスチレン/無水マレイン酸)は特に制限されないが、好ましくは1/9以上9/1以下、より好ましくは2/8以上8/2以下、さらに好ましくは5/5以上8/2以下である。同モル比が1/9未満の場合は、プレス成形性が劣るおそれがある。すなわち、皮膜の硬さが不十分でプレス時に皮膜破損しやすいため好ましくない。一方、同モル比が9/1を超える場合は、脱膜性(アルカリ脱脂による皮膜の除去性)が従来技術と同程度に留まる。
(2)天然ワックスについて
本発明に使用される天然ワックスについて説明する。本発明で用いられる天然ワックスとは、石油中に存在する常温で固体の炭化水素のことを意味する。該天然ワックスは、炭素数が20以上のパラフィンワックスとマイクロクリスタリンワックスが好適に使用できる。これらは単体または混合して使用しても同じ効果を奏する。
本発明に使用される天然ワックスについて説明する。本発明で用いられる天然ワックスとは、石油中に存在する常温で固体の炭化水素のことを意味する。該天然ワックスは、炭素数が20以上のパラフィンワックスとマイクロクリスタリンワックスが好適に使用できる。これらは単体または混合して使用しても同じ効果を奏する。
ここで、パラフィンワックスとマイクロクリスタリンワックスの適用によって、天然ワックスを含む皮膜の摩擦係数が低下する理由は、現在の分析の技術レベルでは明らかになっていないが、例えば、ポリエチレンワックス等の合成ワックスと比較すると、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスは軟らかいため、プレス時の圧力でワックスが適度に変形するためと考えられる。
なお、上記した以外のワックス、例えば、石油中に存在する常温では液体の炭化水素から合成して製造されるポリエチレンワックス(合成ワックス)をバインダーと併用しても本発明の課題の解決に至らないのは上述のとおりである。
また、本発明に使用される天然ワックスは、平均粒子径(メジアン径:d50)が0.2μm以上2.5μm以下の範囲とする。好ましくは、0.3μm以上0.7μm以下の範囲である。上記平均粒子径が2.5μmを超えると、天然ワックスが皮膜から脱落し前記課題の解決に至らない。一方、上記平均粒子径が0.2μm未満であると、天然ワックスがバインダー層に埋もれてしまい皮膜表面に天然ワックスが露出しないため金型と天然ワックスとが接触できずにプレス成形性が向上しない。
前記平均粒子径(メジアン径)は、その質量濃度が300ppmとなるように脱イオン水で希釈した試料を、湿式粒子径分布測定装置ナノトラックUPA-EX150(日機装株式会社製)を用いて測定することができる。前記湿式粒子径分布測定装置の測定条件は、SetZero時間:60秒、測定時間:180秒、測定回数:1回、透過性:透過、粒子屈折率:1.55、粒子形状:非球形、溶媒:WATER、溶媒屈折率:1.333、フィルター:Stand:Norm、感度:Standard、が好ましい。
さらに、天然ワックスの融点βは、100℃以上115℃以下の範囲とする。その理由は、現在の分析の技術レベルでは明らかになっていないが、以下のように考えられる。すなわち、融点βが100℃未満であると、皮膜を形成するときの加熱工程において天然ワックスが溶融してしまい、その粒径が変化してしまうため、皮膜の摩擦係数が低下しない。一方、融点βが115℃を超えると、プレス時に発生する加工熱による天然ワックスの溶融が起こらないため、摩擦係数が低下しない。
なお、本発明に使用される天然ワックスの融点βはJISK2235:20095.3「融点試験方法」に基づき測定される融点を意味する。
さらに、次式(1)にて定義される前記天然ワックス(B)の質量割合Cが20%以上であることが肝要である。好ましくは27質量%以上である。
C={MB/(MA+MB)}×100 …(1)
ここで、MA:バインダー(A)を酸無水物として換算した質量
MB:前記天然ワックス(B)の質量
上記質量割合Cが20質量%未満の場合は、プレス成形性が向上しない。なぜなら、摩擦係数を低下させる効果のあるワックスが不足するからである。
C={MB/(MA+MB)}×100 …(1)
ここで、MA:バインダー(A)を酸無水物として換算した質量
MB:前記天然ワックス(B)の質量
上記質量割合Cが20質量%未満の場合は、プレス成形性が向上しない。なぜなら、摩擦係数を低下させる効果のあるワックスが不足するからである。
一方、質量割合Cの上限は特に限定しないが、脱膜性(アルカリ脱脂による皮膜の除去性)の観点からは、60質量%を上限とすることが好ましい。すなわち、質量割合Cが60質量%を超える場合は、アルカリ脱脂により除去されやすいバインダーの割合が減少するため、脱膜性の低下を招くおそれがある。より好ましくは、35質量%以下である。なお、潤滑皮膜の質量(W)に対する前記バインダーAの質量(Wa)及び前記天然ワックスBの質量(Wb)との合算の割合((Wa+Wb)/W、Rabと略称)は70質量%以上(当該バインダーAは酸無水物換算)が好ましい。前記Rabが70質量%未満の場合は、前記バインダーAにおけるスチレンとマレイン酸のモル比が1/9以上9/1以下であっても、プレス成形性を満たさない。
前記質量割合Cの求め方について、以下に詳しく説明する。
最初に、バインダーおよびワックスについて、水系薬剤中の含有量と鋼板上への塗布量から加熱後の付着量がわかる試験片を作製し、検量板とする。その後、フーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR測定装置)により、加熱後の検量板表面の赤外吸収スペクトルの強度を測定して、バインダーおよび天然ワックスに由来する各々の赤外吸収スペクトルの強度とバインダーおよび天然ワックスの各々の加熱後残渣分の量との関係を示す検量線を作成する。
最初に、バインダーおよびワックスについて、水系薬剤中の含有量と鋼板上への塗布量から加熱後の付着量がわかる試験片を作製し、検量板とする。その後、フーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR測定装置)により、加熱後の検量板表面の赤外吸収スペクトルの強度を測定して、バインダーおよび天然ワックスに由来する各々の赤外吸収スペクトルの強度とバインダーおよび天然ワックスの各々の加熱後残渣分の量との関係を示す検量線を作成する。
次に、冷間圧延鋼板上に本発明に従う皮膜を形成させ赤外吸収スペクトルの強度を測定し、バインダー由来の赤外吸収スペクトルの強度および天然ワックス由来の赤外吸収スペクトルの強度から、皮膜中のバインダーおよび天然ワックスの各々の付着量を、上記検量線より算出する。かかる手順により算出された付着量を基に求めた、バインダーを酸無水物として換算した質量MAと天然ワックスの質量MBとを用いて、{MB/(MA+MB)}×100にしたがって計算することによって、天然ワックスの加熱後残渣分の質量割合Cを求めることができる。
本発明に従う皮膜中には、バインダーおよび天然ワックス以外の任意成分として、冷間圧延鋼板上に均一な皮膜を形成させるため、例えば濡れ性向上剤や消泡剤として界面活性剤などの化合物が含まれていても良い。かかる任意成分は、皮膜中の含有率が30質量%未満であれば問題はない。また、前記化合物の種類は、従来公知の濡れ性向上剤や消泡剤であれば、特に制限されず、例えば、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、アルコール系有機溶剤、鉱物油系の化合物、構造中にSiを含むような化合物などが挙げられる。
なお、皮膜におけるバインダーと天然ワックスとの合算の含有率は、次の様にして求める。
上記した赤外吸収スペクトルの強度を測定した皮膜を有する冷間圧延鋼板の質量を測定した後、以下に記載の方法等に準じアルカリ水溶液を用いてかかる皮膜を除去する。そして、皮膜の除去前後の冷間圧延鋼板の質量変化量と前記皮膜を形成されていた冷間圧延鋼板の面積とを用い、1平方メートルあたりの皮膜の付着量Dを算出する。上記質量割合Cを算出する際に用いた検量線を用いて算出した、前記MAおよびMBと後述の付着量Dとを用いて{(MA+MB)/D}×100の計算をする。かかる計算の結果が皮膜におけるバインダーと天然ワックスとの合算の含有率である。
上記した赤外吸収スペクトルの強度を測定した皮膜を有する冷間圧延鋼板の質量を測定した後、以下に記載の方法等に準じアルカリ水溶液を用いてかかる皮膜を除去する。そして、皮膜の除去前後の冷間圧延鋼板の質量変化量と前記皮膜を形成されていた冷間圧延鋼板の面積とを用い、1平方メートルあたりの皮膜の付着量Dを算出する。上記質量割合Cを算出する際に用いた検量線を用いて算出した、前記MAおよびMBと後述の付着量Dとを用いて{(MA+MB)/D}×100の計算をする。かかる計算の結果が皮膜におけるバインダーと天然ワックスとの合算の含有率である。
ちなみに、皮膜を冷間圧延鋼板上から除去する方法は、アルカリ水溶液に皮膜を有する冷間圧延鋼板を浸漬させる。浸漬時間は30秒以上120秒以下の範囲であることが好ましい。また、浸漬させる際のアルカリ水溶液の温度は30℃以上50℃以下の範囲が好ましい。
皮膜を冷間圧延鋼板上から除去する際のアルカリ水溶液のpHは10以上13以下の範囲であることが好ましい。アルカリ水溶液を調製する際のアルカリ成分は特に制限されず、例えば、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、珪酸ナトリウムなどが挙げられる。
皮膜を冷間圧延鋼板上から除去する際のアルカリ水溶液のpHは10以上13以下の範囲であることが好ましい。アルカリ水溶液を調製する際のアルカリ成分は特に制限されず、例えば、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、珪酸ナトリウムなどが挙げられる。
また、本発明における皮膜の付着量Dは、0.5g/m2以上とする。好ましくは、0.8g以上である。上記Dが0.5g/m2未満では、プレス成形性が向上しない。なぜなら、摩擦係数を低下させる効果をもつ皮膜の付着量が不足するためである。
一方、上記Dが2.0g/m2を超えると、皮膜の導電性が低下するため、自動車用鋼板としての用途を考慮した場合、抵抗スポット溶接時に溶接不良を生じる可能性がある。より好ましくは、1.5g/m2以下の範囲である。
本発明に従う皮膜を備える基板である冷間圧延鋼板は、一般加工用冷延鋼板から深絞り用冷延鋼板、高深絞り用冷延鋼板、超深絞り用冷延鋼板に至る全ての軟質加工用冷延鋼板、並びに焼き付け硬化性を有する比較的強度レベルの低い高張力鋼板から440MPaを超える一般の高張力鋼板に至る全ての高張力鋼板が使用可能である。そして、そのいずれもが一般的に知られる製造方法によって製造することができる。
本発明に従う皮膜は、前記皮膜成分(バインダーAおよび天然ワックスB)が含まれる前記水系薬剤を、少なくとも冷間圧延鋼板の片面に塗布し、加熱することにより形成される。
なお、前記水系薬剤の塗布方法は、公知の塗布方法でよく、特に限定されないが、バーコーターやロールコーターにより付着量を制御しながら塗布する方法や、スプレーや浸漬で処理液を多量に塗布した後にロール等で絞ることにより付着量を制御する方法などが考えられる。
以下に本発明を、実施例および比較例を用いて、具体的に説明する。なお、これらの実施例は本発明の説明のために記載するものであり、本発明を何ら限定するものではない。なお、供試材として、板厚:0.7mmの深絞り用冷延鋼板を使用した。
上記鋼板に対し、前処理としてファインクリーナーE6403(日本パーカライジング(株)製)を用いて脱脂処理し、表面の油分や汚れを取り除いた。続いて水道水で水洗して供試材が水で100%濡れることを確認した後、加熱温度を100℃に設定した電気オーブンを用いて加熱して、潤滑皮膜を形成させる基材とした。
上記鋼板に対し、前処理としてファインクリーナーE6403(日本パーカライジング(株)製)を用いて脱脂処理し、表面の油分や汚れを取り除いた。続いて水道水で水洗して供試材が水で100%濡れることを確認した後、加熱温度を100℃に設定した電気オーブンを用いて加熱して、潤滑皮膜を形成させる基材とした。
次いで、上記の基板に、表1に示す皮膜成分(バインダーと天然ワックス)の質量濃度であって、表1に示した皮膜組成となるよう調整した塗布液を、加熱後の鋼板で表1に示した付着量Dとなるようにバーコーターで塗布し、前記電気オーブンを用いて板の表面温度が80℃となるよう加熱し、鋼板表面に、皮膜を形成した。なお、バインダーと天然ワックスの種類等の特性は、塗布液と皮膜とで変わらない。
上記の手順により得られた皮膜を備える鋼板に対して、プレス成形性を評価する手法として摩擦係数の測定を実施し、プレス成形性である摺動特性を評価した。また、脱膜性を評価する方法として、皮膜を形成させた鋼板に対してアルカリ脱脂を行い、皮膜剥離率を求める方法を用いた。さらに、溶接性を評価する方法として抵抗スポット溶接による連続打点性を評価した。
プレス成形性(摺動特性)、脱膜性、溶接性のさらに具体的な評価方法は以下の通りである。
プレス成形性(摺動特性)、脱膜性、溶接性のさらに具体的な評価方法は以下の通りである。
(1)プレス成形性(摺動特性)
プレス成形性である摺動特性を評価するために、潤滑処理鋼板の各供試材の摩擦係数μを以下のようにして測定した。
図1に、摩擦係数測定装置の概略正面図を示す。同図に示したように、供試材から採取した摩擦係数測定用試料1(以下、試料1という)が試料台2に固定され、試料台2は、水平移動可能なスライドテーブル3の上面に固定されている。スライドテーブル3の下面には、これに接したローラ4を有する上下動可能なスライドテーブル支持台5が設けられ、これを押上げることにより、ビード6による試料1への押付荷重Nが負荷できる。また、かかる押付荷重Nを測定するための第1ロードセル7が、スライドテーブル支持台5に取付けられている。そして、かかる装置では上記押付荷重Nを作用させた状態でスライドテーブル3を水平方向へ移動させるが、その際の摺動抵抗力Fを測定するための第2ロードセル8が、スライドテーブル3の一方の端部でレール9の上方に取付けられている。なお、潤滑油として、スギムラ化学工業(株)製のプレス用洗浄油プレトンR352Lを用い、この潤滑油を試料1の表面に塗布して試験を行った。
プレス成形性である摺動特性を評価するために、潤滑処理鋼板の各供試材の摩擦係数μを以下のようにして測定した。
図1に、摩擦係数測定装置の概略正面図を示す。同図に示したように、供試材から採取した摩擦係数測定用試料1(以下、試料1という)が試料台2に固定され、試料台2は、水平移動可能なスライドテーブル3の上面に固定されている。スライドテーブル3の下面には、これに接したローラ4を有する上下動可能なスライドテーブル支持台5が設けられ、これを押上げることにより、ビード6による試料1への押付荷重Nが負荷できる。また、かかる押付荷重Nを測定するための第1ロードセル7が、スライドテーブル支持台5に取付けられている。そして、かかる装置では上記押付荷重Nを作用させた状態でスライドテーブル3を水平方向へ移動させるが、その際の摺動抵抗力Fを測定するための第2ロードセル8が、スライドテーブル3の一方の端部でレール9の上方に取付けられている。なお、潤滑油として、スギムラ化学工業(株)製のプレス用洗浄油プレトンR352Lを用い、この潤滑油を試料1の表面に塗布して試験を行った。
図2および図3は、本実施例に使用したビードの形状・寸法を示す概略斜視図である。図2および図3に示した大きさのビードが図1のビード6の下面として、試料1の表面に押し付けられた状態で摺動する。なお、図2に示すビードは、幅(摺動方向に直角方向の長さ):10mm、長さ(摺動方向の長さ):5mmおよび摺動方向の両端の下部の曲率:1.0mmRの曲面で構成され、試料1が押し付けられるビード下面は、幅:10mm、摺動方向の長さ:3mmの平面で構成されている。また、図3に示すビードは、幅:10mm、摺動方向長さ:59mmおよび摺動方向の両端の下部の曲率:4.5mmRの曲面で構成され、試料1が押し付けられるビード下面は、幅:10mm、摺動方向の長さ:50mmの平面で構成されている。
摩擦係数測定試験は以下に示す2条件で行った。
[条件1]
図2に示すビードを用い、押し付け荷重N:400kgf、試料の引き抜き速度(スライドテーブル3の水平移動速度):100cm/minとした。
[条件2]
図3に示すビードを用い、押し付け荷重N:400kgf、試料の引き抜き速度(スライドテーブル3の水平移動速度):20cm/minとした。
[条件1]
図2に示すビードを用い、押し付け荷重N:400kgf、試料の引き抜き速度(スライドテーブル3の水平移動速度):100cm/minとした。
[条件2]
図3に示すビードを用い、押し付け荷重N:400kgf、試料の引き抜き速度(スライドテーブル3の水平移動速度):20cm/minとした。
供試材とビードとの間の摩擦係数μは、前記摺動抵抗力Fと前記押付荷重Nを用い式:μ=F/Nで算出した。この摩擦係数μが小さい程、プレス成形性に優れると評価できる。具体的には、下記の基準により判定を行った。
<評価基準>
○:条件1での摩擦係数μ≦0.120、かつ、条件2での摩擦係数μ≦0.120
×:条件1での摩擦係数μ>0.120、または、条件2での摩擦係数μ>0.120
なお、この試験での評価が○であれば合格、高面圧条件や複雑成形時においても優れたプレス成形性を有すると評価できる。
<評価基準>
○:条件1での摩擦係数μ≦0.120、かつ、条件2での摩擦係数μ≦0.120
×:条件1での摩擦係数μ>0.120、または、条件2での摩擦係数μ>0.120
なお、この試験での評価が○であれば合格、高面圧条件や複雑成形時においても優れたプレス成形性を有すると評価できる。
(2)脱膜性
鋼板の脱膜性を求めるために、まず、各試験片をアルカリ脱脂剤のファインクリーナーE6403AとファインクリーナーE6403B1(いずれも日本パーカライジング株式会社製)の混合液で脱脂処理した。かかる処理は、試験片を、ファインクリーナーE6403A濃度20g/L、ファインクリーナーE6403B1濃度12g/L、温度40℃の脱脂液に所定の時間浸漬し、水道水で洗浄することとした。かかる処理後の試験片に対し、蛍光X線分析装置を用いて表面炭素強度を測定し、かかる測定値と予め測定しておいた脱脂前表面炭素強度および無処理鋼板の表面炭素強度の測定値を用いて、以下の式により皮膜剥離率を算出した。
鋼板の脱膜性は、かかる皮膜剥離率が98%以上となるアルカリ脱脂液への浸漬時間により、以下に示す基準で評価した。
<皮膜剥離率>
皮膜剥離率(%)=[(脱脂前炭素強度-脱脂後炭素強度)/(脱脂前炭素強度-無処理鋼板の炭素強度)]×100
<評価基準>
○:60秒以内
△:120秒以内
×:120秒超
鋼板の脱膜性を求めるために、まず、各試験片をアルカリ脱脂剤のファインクリーナーE6403AとファインクリーナーE6403B1(いずれも日本パーカライジング株式会社製)の混合液で脱脂処理した。かかる処理は、試験片を、ファインクリーナーE6403A濃度20g/L、ファインクリーナーE6403B1濃度12g/L、温度40℃の脱脂液に所定の時間浸漬し、水道水で洗浄することとした。かかる処理後の試験片に対し、蛍光X線分析装置を用いて表面炭素強度を測定し、かかる測定値と予め測定しておいた脱脂前表面炭素強度および無処理鋼板の表面炭素強度の測定値を用いて、以下の式により皮膜剥離率を算出した。
鋼板の脱膜性は、かかる皮膜剥離率が98%以上となるアルカリ脱脂液への浸漬時間により、以下に示す基準で評価した。
<皮膜剥離率>
皮膜剥離率(%)=[(脱脂前炭素強度-脱脂後炭素強度)/(脱脂前炭素強度-無処理鋼板の炭素強度)]×100
<評価基準>
○:60秒以内
△:120秒以内
×:120秒超
(3)溶接性
各試験片について、使用電極:DR型Cr-Cu電極、加圧力:150kgf、通電時間:10サイクル/60Hz、溶接電流:7.5kAの条件で連続打点性の溶接試験を行い、ナゲットが形成しなくなるまでの連続可能打点数で評価した。その評価基準は以下のとおりである。
<評価基準>
○:5000点以上
△:5000点未満
表1に、本実施例で行った試験に供する皮膜の構成と付着量をそれぞれ示す。
各試験片について、使用電極:DR型Cr-Cu電極、加圧力:150kgf、通電時間:10サイクル/60Hz、溶接電流:7.5kAの条件で連続打点性の溶接試験を行い、ナゲットが形成しなくなるまでの連続可能打点数で評価した。その評価基準は以下のとおりである。
<評価基準>
○:5000点以上
△:5000点未満
表1に、本実施例で行った試験に供する皮膜の構成と付着量をそれぞれ示す。
表1のバインダー種類において、各表示の意味は以下の通りである。
A1:スチレンとマレイン酸との共重合体(酸無水物相当)
A2:スチレンとマレイン酸との共重合体
A3:スチレンとマレイン酸との共重合体の塩
A4:アクリル樹脂(スチレンとマレイン酸は含有せず)
A5:ポリエステル樹脂(スチレンとマレイン酸は含有せず)
A1:スチレンとマレイン酸との共重合体(酸無水物相当)
A2:スチレンとマレイン酸との共重合体
A3:スチレンとマレイン酸との共重合体の塩
A4:アクリル樹脂(スチレンとマレイン酸は含有せず)
A5:ポリエステル樹脂(スチレンとマレイン酸は含有せず)
表2に本実施例の結果を示す。表2に示した結果から以下のことが分かる。本発明に従う鋼板No.1~18、29および31は摩擦係数に優れている。一方、本発明を満足しない比較例である、鋼板No.19~28および30は摩擦係数が劣っている。
本発明に従う鋼板はプレス成形性に優れることから、自動車車体用途を中心に広範囲な分野に適用することができる。
1 摩擦係数測定用試料
2 試料台
3 スライドテーブル
4 ローラ
5 スライドテーブル支持台
6 ビード
7 第1ロードセル
8 第2ロードセル
9 レール
N 押付荷重
F 摺動抵抗力(引き抜き荷重)
2 試料台
3 スライドテーブル
4 ローラ
5 スライドテーブル支持台
6 ビード
7 第1ロードセル
8 第2ロードセル
9 レール
N 押付荷重
F 摺動抵抗力(引き抜き荷重)
Claims (4)
- 少なくとも片面に皮膜を有する冷間圧延鋼板であって、
前記皮膜はバインダーAと天然ワックスBとを含み、
前記バインダーAは、スチレンとマレイン酸との共重合体、スチレンと無水マレイン酸との共重合体およびスチレンとマレイン酸との共重合体の塩の群から選ばれる少なくとも1種であり、
前記天然ワックスBは、炭素数が20以上のパラフィンワックス及びマイクロクリスタリンワックスから選ばれる少なくとも1種であり、かつメジアン径αが0.2μm以上2.5μm以下および融点βが100℃以上115℃以下であり、
次式(1)にて定義される前記天然ワックスBの質量割合Cが20%以上であり、
前記皮膜の付着量Dが0.5g/m2以上である冷間圧延鋼板。
C={MB/(MA+MB)}×100 …(1)
ここで、MA:バインダーAを酸無水物として換算した質量
MB:前記天然ワックスBの質量 - 前記質量割合Cが60質量%以下である請求項1に記載の冷間圧延鋼板。
- 前記皮膜の付着量Dが2.0g/m2以下である請求項1または2に記載の冷間圧延鋼板。
- 前記皮膜は、前記バインダーおよび天然ワックスを合計で70質量%以上含む請求項1から3のいずれか1項に記載の冷間圧延鋼板。
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