JPH02145798A - 加工性に優れた複合めっき鋼板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、加工性に優れた複合めっき鋼板に係わり、詳
しくは、めっき皮膜中に潤滑剤を内蔵したマイクロカプ
セルを分散共析させた亜鉛めっき鋼板又は亜鉛系合金め
っき鋼板とその製造方法に関するものである。

（従来の技術） 亜鉛めっき鋼板は、素地鋼に対する電気化学的保５作用
をもつと同時に、一般の腐食環境において表面に不（ｉ
態皮膜を形成するという亜鉛のもつ優れた防食４！１能
の故に、自動車、家電製品或いは建材等に広く使用され
ている。かかる用途の中でも、近年、特に自動車用表面
処理鋼板については、北米やカナダ等の寒冷地おける道
路の凍結を防止するために散布されている塩類等の凍結
防止剤による腐食を考慮して、高耐食性のものが要求さ
れている。

そこで、その対策として従来の電気亜鉛めっき鋼板では
、めっき付着量を増大する方法がとられている。さらに
は亜鉛と他の金属との合金を電気めっきする方法も実用
化されている。後者の代表的ものがＺｎ−Ｎｉ、　Ｚｎ
−Ｆｅなどの亜鉛系合金をめっきしたものである。

ところが、めっき付着量の増大もしくは合金めっきの採
用は、確かに耐食性の改善に効果があるものの、それに
よる新たな問題も発生している。

即ち、、自動車用表面処理鋼板の場合には、ブレス成形
加工を受けて例えば車体等の最終製品に加工されるが、
電気亜鉛めっき鋼板は、その皮膜は元来プレス成形加工
時に焼き付きが起き易く、その結果として母材破断や、
金型へ焼き付き堆積しためっき皮膜が鋼板表面に押込み
疵を付ＬＪるなどの成形不良を引き起こす、このような
成形不良はめっき付着量が増大するにつれて顕著になる
。

一方、電気亜鉛系合金めっき鋼板は、その合金めっき皮
膜は硬く、潤滑性もよいので成形性に優れているが、め
っき皮膜は基本的には金属間化合物であるが故に跪く、
プレス成形加工時にめっき皮膜がパウダー状に剥離する
現象、いわゆるパウダリングが発生しやすい。

そのために、従来はプレス成形加工においては、潤滑性
を確保するために各種の潤滑剤が用いられてきたが、近
年は、プレス作業性の改善を図ることを目的に、綱板表
面に予め液体潤滑剤いわゆる潤滑油を塗布する方法、脂
肪酸の金属石鹸の薄膜を鋼板表面に形成する方法、フッ
ソ樹脂、ビニル樹脂等の高分子樹脂を被覆する方法がと
られている。しかし、この方法は作業環境を悪化させて
公害上の問題や製品品質を低下させる問題がある。

自動車用表面処理鋼板は、具体的にはプレス成形加工後
に化成処理および塗装が施されて最終製品となるが、鋼
板に油脂分が残存していると化成ムラや塗装不良が起き
るので、これらの処理前には、鋼板に残った油脂分を完
全に除去しなければならない。通常、この脱脂にはアル
カリ性洗浄剤の水溶液が使用されているが、場合によっ
ては除去された油脂分によって脱脂液が劣化し、脱脂が
不十分となって化成ムラを生じさせることがある。

さらには大量の油脂類を扱うと作業環境が著しく悪くな
るとともに、油脂分を含む排水による公害問題を生じさ
せる悲念がある。

そこで、このような問題を防止するために、最近ではめ
っき皮膜層に自己潤滑性を与える試みがなされている。

例えば、Ｖｅｓｔらにより？１ＥＴＡＬ　ＦＩＮＩＳＨ
ＩＮＧ　（１９６７、ＮｏｖｅｌＩｂｅｒ　Ｐ５２〜５
８）に報告されている硫化モリブデンを複合めっきする
方法、および特開昭５２２４９４１１号公報に開示され
ている黒鉛を複合めっきする方法が、その代表的なもの
である。

これらは、硫化モリブデン或いは黒鉛自身のへき開性構
造に起因する潤滑性を利用したものであるが、複合めっ
きではこのような比重が３〜５と大きな無機化合物を、
マトリックスのめっき皮膜中に均一に分散複合しためっ
き皮膜を得ようとすれば、めっき設備が？Ｊ！雑化する
ので経済的ではない、これは、複合させようとする物質
をめっき浴中へ懸濁浮遊させてめっきする複合めっきで
は、物質をめっき浴中で均一に保持することが大切であ
るが、硫化モリブデン或いは黒鉛のような無機化合物は
比重が大きいので、そのままでは沈澱を起こし皮膜中に
均一に分散複合させるのが困難であるからである。物質
の沈澱を防止し浴中で均一に保持させようとすれば、め
っき浴を撹拌するなどの特別な手段を講じる必要がある
ので、めっき装置が複雑化する。そのために、皮膜中に
硫化モリブデン或いは黒鉛等が均一に分散複合しためっ
き皮膜を得ることは経済的には難しい、さらには皮膜中
に共析された無機化合質は、化成処理において不活性サ
イトとなり化成不良を起こす場合がある。

また、めっき皮膜層に自己潤滑性をもたせる方法として
、特開昭５９−１６２２９４号公報に開示されているよ
うな、下層を電気亜鉛合金めっき層、上層を溶融亜鉛合
金めっき層とするめっきの復層化がある。しかし、この
方法はめっき工程が複雑となり経済的に好ましくないば
かりか、複層化による層間剥離や耐食性能が違ってくる
問題が生じる恐れがある。

（発明が解決しようとする諜Ｂ） 本発明の課題は、従来の問題点を解消した加工性に優れ
た複合めっき鋼板、具体的には、めっき皮膜中に潤滑剤
を内蔵したマイクロカプセルを含含む加工性に優れた亜
鉛めっき泡板又は亜鉛系合金めっきｗ４仮を提供するこ
とにある。更に、本発明の目的は、このようなめっき綱
板を安価に且つ能率よく製造することができる方法を提
供することにある。

（！！題を解決するための手段） プレス成形加工において、めっき鋼板に潤滑性を与える
手段として、前記のように予め綱板に潤滑油を塗布した
り樹脂を被覆する方法、めっき皮膜自身に潤滑性を付与
する方法等があるが、コスト、製造能率、公害面等を考
慮すれば、後者の中の潤滑性を有する物質を複合めっき
してめっき皮膜自身に潤滑性を付与する方法が最良の方
法であると考えられる。しかし、硫化モリブデンや黒鉛
などの無機物質は、均一な分散が困難であるとともに化
成不良の問題がある。

ところが、本発明者らは従来一般に使用されているｆｆ
１Ａｉ１１をマイクロカプセル化し、これを亜鉛めっき
浴又は亜鉛系合金めっき浴中に懸濁させて複合めっきを
行い、複合めっき鋼板を製造したところ、その複合めっ
き鋼板はプレス成形加工において、良好な潤滑性を示す
とともに化成処理性をｔ員なうことがないことを４１　
Ｌ？ｉ！　した、さらには、そのマイクロカプセルの材
料を選定することにより、比重をめっき浴のそれと同じ
にすることができるので、浴中で均一に保持することが
できる。その結果、通常の電気めっき装置で、カプセル
が均一に複合分散しためっき皮膜を能率よく製造するこ
とができることも確認した。

ここに本発明の要旨は、下記の■と■の複合めっき鋼板
とその製造方法にある。

■鋼板表面に、潤滑剤を内蔵したマイクロカプセルが散
在する亜鉛めっき層又は亜鉛系合金めっき層を有するこ
とを特徴とする加工性に優れた複合めっき鋼板。

■潤滑剤を内蔵したマイクロカプセルを含む亜鉛めっき
浴又は亜鉛系合金めっき浴を用いて電気めっきを行うこ
とを特徴とする加工性に優れた複合めっき鋼板の製造方
法。

本発明において、前記潤滑剤の種類は特に限定されない
、マイクロカプセル化することができて、且つ複合めっ
きに供することができる潤滑剤であれば、いずれのもの
も使用することができる９例えば、低粘度オイル、プレ
ス工作油等の潤滑剤を使用することができる。

また、亜鉛系合金めっきについても限定されない、どの
ような組成の亜鉛系合金めっきとするかは、鋼板の用途
等に応じて適宜決めればよい０例えば、塩水噴霧環境下
における耐食性が要求されるものでは、旧、Ｆｅ等を含
む亜鉛系合金がよい。

（作用） 以下、本発明の複合めっき鋼板とその製造方法について
詳細に説明する。

まず、本願第１発明の複合めっき鋼板について説明する
。

添付図は、本願第１発明にかかる複合めっき鋼板を模式
的に示すめっき層部分の一部拡大断面図である。

本発明の複合めっき鋼板は、添付図に示すように鋼板（
１）表面に施された、亜鉛めっき層（２）又は亜鉛系合
金めっき層（２）中に、潤滑剤を内蔵したマイクロカプ
セル（３）を含有してなるものである。

そのために、本発明の複合めっき鋼板はプレス成形加工
で良好な潤滑効果を発揮することができるのである。

プレス成形加工時、めっき層中の潤滑剤を内蔵したマイ
クロカプセルが金型により高い面圧を受けると、表層部
の露出したマイクロカプセルが破壊し、その中の潤滑剤
がめつき層の表面に放出されて潤滑効果を発揮する。そ
して、放出された潤滑剤はめっき表面と金型との界面か
ら系外（周囲）へ逃げることがないので、放出された潤
滑剤の全てが効果的に作用するので良好な加工性が得ら
れる。また、放出された潤滑油が界面から系外へ逃げる
ことがないので、最小必要量の潤滑剤で充分な潤滑性を
確保することができるから、脱脂工程を簡略化すること
ができる。場合によっては脱脂工程を省略することも可
能である。

さらに、破壊されたマイクロカプセルは外皮ごとプレス
成形加工後に剥離して脱落し、その部分にめっき皮膜の
新生面が現れるので、外皮が化成処理において不活性サ
イトとなることがない、そのために、化成処理性を低下
させることがない。

このような効果は、例えば、従来の鋼板表面に潤滑油を
塗布したものや、無機物質を複合めっきしたものでは得
ることができない。

潤滑油を塗布した鋼板の場合には、プレス成形加工で高
面圧を受けると、潤滑油が界面から系外へ逃げ、潤滑性
が低下するので成形性が悪くなる。

そのために多量の潤滑剤を塗布する必要が生じるので作
業環境を悪くしたり、化成処理性を阻害したりする。

また、硫化モリブデンや黒鉛を複合めっきしたものでは
、これらの無機化合物が化成処理において不活性サイト
となるので、化成処理性が低下する。

なお、本発明の複合めっき鋼板において、めっき表面層
以外の破壊されないマイクロカプセルは、その後もめっ
き層中に残存した形となるが、残存してもマイクロカプ
セルは腐食性物質ではなく、且つ、均一に分散している
ので耐食性、化成処理性、塗装性等の品質を阻害するこ
とはない。

このような潤滑剤を内蔵したマイクロカプセルを分散複
合した亜鉛めっき鋼板又は亜鉛系合金めっき鋼板は、潤
滑剤を内蔵したマイクロカプセルを含む亜鉛めっき浴又
は亜鉛系合金めっき浴を用いて電気めっきを行うことで
容易に製造することができる。

そして、潤滑剤をマイクロカプセル化する方法は、例え
ば従来公知の直接重合法（Ｉｎ　５ｉｔｕ重合法）を利
用して行うことができる。このように直接重合法を利用
して潤滑剤をマイクロカプセル化した場合、マイクロカ
プセルが破壊する限界強度をマイクロカプセルの外径に
よりコントロールすることができる。従って、プレス条
件が決まれば潤滑剤の補給量を最小必要量に制御するこ
とができるのである。

また、直接重合法で潤滑剤をマイクロカプセル化すると
き、その外皮の材料を選択することにより、マイクロカ
プセルをめっき浴中で均一に保持することができる。

即チ、マイクロカプセルの比重がめつき浴の比重と同じ
となるように外皮を選定して潤滑剤をマイクロカプセル
化してやれば、めっき浴を撹拌する等の手段をとらなく
ともマイクロカプセルを浴中で均一に保持することがで
きるのである。

例えば、潤滑剤が低粘度オイルでめっき浴が亜鉛めっき
浴或いは亜鉛系合金めっき浴の場合には、エポキシ樹脂
を外皮に使用するのがよい。

そして、このマイクロカプセルを通常の亜鉛めっき浴又
は亜鉛系合金めっき浴に添加して電気めっきすれば、潤
滑剤を内蔵したマイクロカプセルを分散複合した亜鉛め
っきＩ板又は亜鉛系合金めっき鋼板を製造することがで
きる。このとき浴中に含ませるマイクロカプセルの量は
、０．１〜１０ｗｔ％の範囲が望ましい。

０．１　ｗｔ％ｔ％では、皮膜中への共析量が少なく、
充分な潤滑効果を得ることができない、また１０−ｔ％
を超えて添加すると皮膜中への共析量が多くなりすぎ、
めっき皮膜と素地鋼板との界面に存在するマイクロカプ
セルの割合が多くなって、めっき皮膜の密着性が劣化す
る。

このようにマイクロカプセルを０．１〜ｌＱｗｔ％添加
して、複合めっきすれば、０．０５〜５１１（％程度皮
膜中に分子Ｐ１複合される。

なお、マイクロカプセルの大きさは、プレス条件等によ
り決定すればよいが、小さい方が望ましい。

以下、実施例により本発明を更に説明する。

（実施例） 冷延鋼板を母材として、下記（ｉＨコ示す条件で電気め
っきを施し、複合めっき鋼板を作製した。

このとき、潤滑油に出光石油■製のダフニ油を使用し、
これを直接重合法でマイクロカプセル化した、平均−次
粒子径が０．８１ｊｍ、外皮がエポキシ樹脂であるマイ
クロカプセルを各めっき浴に添加して複合めっきを行っ
た。第１表にその添加量を示す。

（１）各めっき条件 （１）電気Ｚｎめっき ■浴組成 Ｚｎ５Ｏｎ　・７１１ｔＯ：　５００ｇ／　ｊ２Ｎａｚ
ＳＯａ　　　　：　１００ｇ／　１■ｐＨ：１．Ｑ〜３
．０ ■浴温：５０〜６０’Ｃ ■電流密度　：６０〜１００Ａノｄａ”（２）電気Ｚｎ
−Ｎｉ合金めっき ■浴組成 ＺｎＳＯ４・７　ＨｔＯ：　１６０ｇ／　ｌＮｉＳＯ４
・６１１！０　：　２４０ｇ／　ＩＮａｚＳＯｚ　　　
　：　１００ｇ／　１■ｐ）Ｉ　：　１．０〜２．５ ■浴温：５０〜６０゛Ｃ ■電流密度＝６０〜］、ＯＯＡ／ｄ１１”（３１Ｗ気Ｚ
ｎ−Ｆｅ合金めっき ■浴組成 Ｚｎ５Ｏａ　・７　ｔｈＯ：　２００ｇ／　ｌＦｅ５０
＜　・７　Ｈ２Ｏ：　２００ｇ／　ｌＮａ２ＳＯ４：　
１００ｇ／　ｅ ■ｐｏ　：　１．０〜２．０ ■浴温：５０〜６０゛Ｃ ■電流密度：６０〜１００Ａ／ｄｍ” なお、比較例として、マイクロカプセルを添加しない上
記めっき浴を用いて電気めっきを行い、電気めっき鋼板
を作製した。

このようにして得られためっき鋼板について、耐パウダ
リング性および成形性を調べた。その結果を第１表に示
す。

耐パウダリング性は、めっきａ＋ｆｆｌから９０１１１
φの円板状のブランクを採取し、これを５０ｍ−φ、２
ｈ＋ｍ１７さの円筒状に深絞り成形し、その側壁面のめ
っき皮膜を粘着テープで剥離させる試験を行い、その剥
離量を目視調査して評価した。評価は、５：全く剥離な
し、４：剥離片の付着しているテープ面積が１％未満、
３：同じく１％以上５％未満、２；同じく５％以上１０
％未満、ｌ：同じ＜１０％以上、としてランク付けした
。

成形性は、上記の円筒深絞り成形を同一めっきｔｍｔａ
サンプルについて３回行い、母材鋼板の破断の有無によ
り評価した。評価は、母材破断が全くない場合を０１３
回の成形のうちいづれか１つに母材破断が生じた場合を
Δ、同じく２つに生じた場合を×、３つ全てに母材破断
が生じた場合を××で示した。

第１表より明らかなように、マイクロカプセルを含まな
い比較例イ、口、ハの電気亜鉛めっき鋼板では、付着量
が増大するにつれて成形性が低下している。同様に比較
例ホ、へ、トのＺｎ−Ｎｉ合金めっき鋼板および比較例
チ、りのＺｎ−Ｆθ合金電気めっき鋼板では、成形性は
良好であるが、耐パウダリング性は付着量が増大するに
つれて象、激に低下している。同じＺｎ−Ｎｉ合金めっ
きでも比較側御に示すように組成によっては成形性も低
下している。これに対し本発明例のものは、いずれも耐
パウダリング性および成形性に優れている。

（発明の効果） 以上説明した如く、本発明の複合めっきｌｉｌ仮はめっ
き層に潤滑油を内蔵したマイクロカプセルを含有するた
めに、プレス成形加工では優れた潤滑性を発揮すること
ができる。そのため加工がしやすいので成形不良やパウ
ダリングが生し難い。

【図面の簡単な説明】

添付図は、本願第１発明にかかる複合めっき鋼板を模式
的に示すめっき層部分の一部拡大断面図、である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼板表面に、潤滑剤を内蔵したマイクロカプセル
   が散在する亜鉛めっき層又は亜鉛系合金めっき層を有す
   ることを特徴とする加工性に優れた複合めっき鋼板。
2. （２）潤滑剤を内蔵したマイクロカプセルを含む亜鉛め
   っき浴又は亜鉛系合金めっき浴を用いて電気めっきを行
   うことを特徴とする加工性に優れた複合めっき鋼板の製
   造方法。