JPH02190483A

JPH02190483A - プレス成形性に優れた亜鉛めっき鋼板

Info

Publication number: JPH02190483A
Application number: JP862389A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Nomoto; 野本　徹也; Takashi Hotta; 堀田　孝
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-01-19
Filing date: 1989-01-19
Publication date: 1990-07-26

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、プレス成形性に優れた亜鉛めっき鋼板に関す
るものである。

（従来技術及び発明が解決しようとする課題）亜鉛めっ
き鋼板は冷延鋼板に比べてプレス成形性が劣化すること
がすでに知られている。その原因は、めっき層が地鉄の
変形を拘束すめためと考えられている。また、亜鉛めっ
き鋼板のプレス成形性を向上させる手段として、亜鉛め
っき鋼板の表面に各種の高粘度の潤滑油を塗布する方法
が一般的に広く取り入れられている。しかし、この方法
は、プレス成形前に潤滑油を塗布する作業、プレス成形
後に脱脂する作業が必要である。そのため、コスト高１
こなるほかプレス作業場の環境を悪くするなどの問題が
ある。

また、特開昭６２−１８５８８３号のごとく、軟質なめ
っき層をもつ亜鉛めっき鋼板の表面にクロム酸化物やＦ
ｅ−Ｚｎめっきを施し、表面を硬質化することにより、
プレス成形時の型かじりを回避させることが開示されて
いる。

しかしながら、プレス成形性を代表するプレス破断現象
を回避するうえにおいて、硬質な皮膜を付与するだけで
は効果が期待されない。各種プレス成形性部品の防錆強
化対策として、工業的にもっとも有効な手段として、各
種の亜鉛めっき鋼板が多用される中で、プレス成形性に
暮れた亜鉛めっき鋼板の開発が強く要求されているとこ
ろである。

本発明はこのような要求を有利に解決するためになされ
たもので、プレス成形時のプレス破断を大幅に改善でき
る亜鉛めっき鋼板を提供するものである。

（課題の解決するための手段）本発明の特徴とするところは、（１）亜鉛めっき鋼板の
表面に酸化物皮膜を生成せしめた、プレス成形性に優れ
た亜鉛めっき鋼板。（２）亜鉛めっき鋼板の表面に、Ｚ
ｎＯを主体とする酸化膜をＺｎＯ量で３０〜３０００ｍ
ｇ／ｍ２（片面あたり）形成せしめたプレス成形性に優
れた亜鉛めっき鋼板（３）亜鉛めっき鋼板のめっき層表
面を電解酸化、浸漬酸化または塗布酸化処理により亜鉛
または鉄を主体とする酸化物を形成せしめた亜鉛めっき
鋼板（４）めっき層表面が固相状態または、めっき層表
面が合金化し粗面化後、加熱しＺｎＯを主体とする酸化
膜を生成せしめることを特徴とする、亜鉛めっき鋼板の
製造方法に関する。

（作用）即ち、プレス成形時に発生する材料の破断は、材料の破
断耐力が材料の流入抵抗力を上回る状態になった時発生
する。材料の流入抵抗力は、材料の持つ変形抵抗の他、
金型のダイスと、しわ押さえ間に発生する。摺動抵抗力
から構成される。従って、材料の流入抵抗力を低減する
ためには、ｍ動抵抗力を低減させることが効果的である
。この摺動抵抗力は、金型と材料が接触する部位におい
て相対的すへりを伴う時に発生する。摺動抵抗力は材料
表面の凸部が、つぶされ力と金型と材料が接触する部位
の摩擦力によって構成される。材料と金型とが接触する
界面に油膜が存在すると、摩擦力は大幅に低減できるこ
とは旧知であり、通常。

プレス成形には、−次防錆を兼ねて低粘度の油が使用さ
れる。低粘度の油では、金型と材料の接触面圧が高い場
合、油膜が破壊されて金型と材料の直接接触が起き摩擦
力が増大する。このような状態において、摩擦の増大を
抑制するには、油膜の保持能力が重要である。即ち、本
発明においては、上記のごとく亜鉛めっき鋼板の表面に
酸化物皮膜を存在させることにより、油膜の吸着性が増
し、防錆油などの低粘度油においても高面圧下で油膜の
保持が可能となり、摩擦力の増大を抑制する効果がある
ことを見出した。

しかして、亜鉛めっき鋼板としては、溶融めっき法、電
気めっき法、蒸着めっき法、溶射法など各種の製造方法
によるものがあり、めっき組成としては純Ｚｎの他、Ｚ
ｎとＦｅ、ＺｎとＮｉ、Ｚｎとｌ。

ＺｎとＭｎなどＺｎを主成分として、耐蝕性など諸機能
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、Ｓｉｎ、　、　Ａ　Ｑ　、Ｏ，な
どのセラミックス微粒子、ＴｉＯ□なとの酸化物、有機
高分子をめっき居中に分散させたもの、めっき暦の厚み
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、さらに複層めつき鋼板では、最上層がＦｅ
やＮｉを主成分としてＺｎ。

Ｐなど各種合金元素を含むものを用いることができる。

例えば、溶融亜鉛めっき鋼板、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ュウム、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、他面溶融亜鈴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、蒸着めつき等により亜鉛
、鉄、ニッケルを主成分と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、更に、単一合金層又は複層
合金電気めっき鋼板及び、これらのめっき層上に有機皮
膜を被覆した、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、５ｉｎ２．ＡＱ２０
．などのセラミックス微粒子、Ｔｉｅ、酸化物微粒子及
び有機高分子などを亜鉛又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。

本発明者らは、亜鉛めっき鋼板の種類の如何によらず、
めっき鋼板の表面に酸化物皮膜を形成させることにより
、プレス成形において、材料の流入抵抗力を顕著に低減
できることを見出した。

次ぎに、このような亜鉛めっき鋼板の表面に形成せしめ
る酸化物としては、酸化物中にＺｎＯの他、例えばめっ
き層中に含有する成分元素又はそれらの酸化物などの化
合物等を含有するものでも良い。また、陽極酸化などの
電気化学処理において、処理液が含有する成分あるいは
化合物を含んでも良い。

このような酸化物の生成量としては、酸化物中のＺｎＯ
量（片面あたり）として、３０〜３０００ｍｇ　／　ｒ
ｒｌ’である。Ｚｎ０Ｊｌが３０■／ポ未満では効果が
少なく、また３０００■／ポ超になると化成処理が困難
になるため好ましくない。

このような酸化物は、例えば５％ヨウ素メタノール溶液
でめっき層を溶解し、抽出残金を混合融剤（硼酸１、炭
酸ナトリウム３）で融解した後、塩酸で溶液化してＩＣ
Ｐで分析した亜鉛量をＺｎＯ量に換算、又は、グロー放
電分光法（ＧＯ８）により測定した最表面から１秒間の
酸素積分強度値が１．０〜ｌ０Ｖｓ（片面当り）で、確
実に把握することができる。

上記のごとき、ＺｎＯ皮膜は、亜鉛めっき鋼板片面のみ
に形成してもよいが、摺動抵抗力を効果的に低減するた
めには、処理面をダイス側にしてプレス成形することが
よい。さらに効果を得るためには、両面とも皮膜形成す
ることにより成形性を一層高めることができる。

しかして、前記のごとき酸化物の生成方法としては、め
っき後、めっき最表面が固相状態または、めっき層を加
熱合金化する場合は、合金化が進行し、表面の粗面化が
完了した後（最表面がζまた１よδ相の単層または両者
が混在する状態、またはこれらに一部η相、が存在する
状態）、高温での水との反応によりＺｎＯを主体とする
酸化物が確実に形成できる。

その具体的な方法としては、例えば、連続溶融亜鉛めっ
きの場合には、ライン内に合金化炉があり、この合金化
炉内で露点調整などを加味して加熱することにより、ま
た合金化処理する場合は、合金化完了後同様に、気水噴
霧、水蒸気噴霧しながら、または高露点雰囲気として高
温で反応させることにより、確実に生成させることが出
来る。

加熱処理条件としては、露点Ｏ℃の場合、加熱温度３５
０℃以上で２秒以上の加熱で十分である。

当然のことながら、露点がさらに高く維持できる場合は
、低温または短時間処理で十分な酸化物量を得ることが
出来る。

さらに、酸化物形成法としては、めっき後アルカリまた
は酸性溶液中に浸漬酸化する方法、これら溶液をロール
コートあるいはスプレーし酸化する方法、そのほかアル
カリ、中性または酸性溶液中で電気化学的に酸化する方
法なども有効な手段となる。

（実施例）本発明の実施例を比較例とともに第１表に示す。

注１）：　めっき鋼板の種類は、ＡＳ：溶融鉄−亜鉛合
金化めっき鋼板（溶融亜鉛めっき後、加熱処理して、鉄
分７〜１３％、残亜鉛）、Ｇｉ：　　溶融亜鉛めっき鋼
板、ＥＧ：電気亜鉛めっき鋼板、エフセライト：下層鉄
１５％、残亜鉛（目付９に２０ｇ／ｍ）、上層鉄８５％
、残亜釦（目付量３ｇ／ｍ′）、の電気めっき鋼板、ジ
ンクライト二ニッケル１２％、残亜釦（目付量２０ｇ／
耐）の電気めっき鋼板、ＡＳ−Ｅ：　　溶融鉄−亜鉛合
金化めっき鋼板（ＡＳ）の上層に鉄８５％、残亜鉛（目
付量３ｇ／ｍ）を電気めっきしたもの、ＺＬ−Ｅ：　　
ニッケル１２％、残亜鉛（ジンクライト）の上層に鉄８
５％、残亜鉛（目付量３ｇ／イ）を電気めっきしたもの
、鋼板厚はいずれも０　、８０　ｎｙｎの普通鋼である
。

注２）：酸化膜形成法Ａは、Ｇｉは溶融亜鉛めっき後表
面が固相状態となった後、大気雰囲気中で３５０°Ｃ×
１０秒加熱した。ＡＳＨ，溶融亜鉛めっき後、板温５３
０℃×１２秒で加熱し１表面が粗面化が完了した直後に
同様に４００℃×３秒の加熱を施した。いずれの場合と
も酸化膜厚さの調整は水蒸気噴霧で板表面の露点（０〜
１００℃）を調整することで行った。

注３）二　酸化膜形成法ＡＡ法は、Ａ法において。

板表面の露点（０〜１００℃）をＵ８整する方法として
気水噴霧方式を用いたものである。

注４）二　酸化膜形成法Ｂ法は、めっき後、酸性溶液中
に浸漬する方法で酸化膜の形成を行った。

注５）二　酸化膜形成ｉ′ｌ！２Ｃ法は、めっき後、亜
鉛イオンと酸化剤含有浴中で陰極処理する方法で酸化膜
の形成を行った。

注６）：　摺動抵抗係数は下記の条件で定量化した。

材料をアセトン溶液で超音波洗浄し、十分な脱脂を行っ
た後、第１図に示す方法で摺動抵抗係数を求めた。その
測定条件は次の通りである。

第１図において、１は接触子、２は負荷荷重、３はロー
ドセル、４は試験片、５はダイス、６は接触子の移動す
るモーターである。Ｆは摺動抵抗力である。

接触子■：直径１０φ、材質５ＫＤＩＩ焼き入れ材負荷
荷重（Ｐ）■：１ｋｇｆ接触子の移動速度：　　２．８ｎｍ／ｓｅｅ接触子の移
動距離：　　８０ｍｍ摺動抵抗力は第１図に示すように接触子に取付られたロ
ードセルを介して計測。計測例を第２図に示す。摺動抵
抗力Ｆは、接触面の摩擦状態により、辷り距離とともに
図のように変動する。ここでは、摺動抵抗力（Ｆ　：　
ｋｇｆ）　　を最大と最小の平均をとり、摺動抵抗係数
（Ｒ）を次式で定義した。

Ｒ＝Ｆ／Ｐ注７）：　酸化膜中のＺｎＯ測定５％ヨウ素メタノール溶液で、めっき層のみ溶解し、抽
出残金を混合融剤（硼酸１、炭酸ナトリュウム３）で融
解した後、塩酸で溶液化してＩＣＰで分析した亜鉛量を
ＺｎＯに換算。

注８）：　酸素強度（酸化膜中の酸素強度）グロー放電
分光法（ＧＤＳ）により測定された最表面から１秒間の
酸素の積分強度の値注９）：　実施例及び比較例ともめっき鋼板表面にパー
カー興産（株）製ＮＯｘ５３０Ｆ４０　（商品名）をＩ
ｇ／ボ塗油した。

（発明の効果）かくすることにより、プレス成形時の材料の流入抵抗力
を大福に低減することができ、成形品の破断不良現象を
低減し、生産性が大幅に改善できる。

又プレス成品の歩留を著しく向上することができる等の
優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、成形性の試験装置の説明図、第２図は摺動抵
抗と摺動距離との関係を示す説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）亜鉛めっき鋼板の表面に酸化物皮膜を形成せしめ
た、プレス成形性に優れた亜鉛めっき鋼板。
（２）亜鉛めっき鋼板の表面に、ＺｎＯを主体とする酸
化膜をＺｎＯ量で３０〜３０００ｍｇ／ｍ＾２（片面あ
たり）形成せしめたプレス成形性に優れた亜鉛めっき鋼
板。
（３）亜鉛めっき鋼板のめっき層表面を電解酸化、浸漬
酸化又は塗布酸化処理により亜鉛又は鉄を主体とする酸
化物を形成せしめることを特徴とする請求項１に記載の
プレス成形性に優れた亜鉛めっき鋼板の製造方法。
（４）めっき層表面が固相状態または、めっき層表面が
合金化し粗面化後、加熱しＺｎＯを主体とする酸化膜を
生成せしめることを特徴とする請求項２に記載のプレス
成形性に優れた亜鉛めっき鋼板の製造方法。