JPH02224802A - 塗装鮮映性の優れた鋼板 - 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］ 本発明は自動車、トラック、電車等の各種車輌用外板あ
るいは家庭電気製品用外板の如く、成形加工後塗装して
使用される鋼板に関し、殊に成形加工時に型かじりを起
こし難く且つ成形加工後においても優れた塗装鮮映性を
示す鋼板に関するものである。

［従来の技術］ 前述の様な外板用として使用される鋼板においては、プ
レス加工等の成形加工時に生じる型かじり（ｍ板の金型
への焼付ぎをともなったむしれ状の損傷）を防止するた
め、ダル仕上げロールで調質圧延して表面粗さを調整す
るのが通例である。

圧延ロールのダル仕上げ加工には従来よりショツトブラ
スト法あるいは放電加工法が採用されており、これらの
方法で仕上げたロールを用いて圧延した鋼板の表面は、
たとえば第２図に示す如き不規則な山Ａと谷Ｂで構成さ
れるプロフィルを呈している。そして成形加工において
は、該プロフィルにおける谷部が潤滑油の油溜め部とし
て作用すると共に生成した金属粉を捕捉し、焼付きを訪
いで型かじりを抑止する作用を発揮する。従って型かじ
り防止という観点からすれば表面粗さは大きいものほど
好ましい。

他方、前述の如き外板用鋼板においては、美的装飾感を
高めるうえで塗装仕上りの良否は重要な評価項目であり
、その中でも特に塗膜表面に物体を写した時の像の鮮明
度が重要視されており、この特性を一般に鮮映性と称し
ている。

ところで塗装面の鮮映性は、塗料の種類や塗装方法等の
影響もさることながら、鋼板自体の表面粗さによって大
きく左右される。即ち鋼板表面の細かな凹凸は塗料によ
って埋めつくされレベリングされてしまうため悪影響は
殆んど現われないが、ある程度大きな凹凸になると該凹
凸に沿って塗膜が形成されるため反射光が散乱し、光沢
が低下すると共に鮮映性も悪化してくる。たとえば第３
図は、ショツトブラスト処理ロールで調質圧延された鋼
板の表面粗さＲａ（中心線表面粗さ）と塗装鮮映性の関
係を例示するグラフであり、表面粗さＲａの小さいもの
ほど鮮映性はほぼ一次関数的に向上している。

即ち耐型かじり性を高めるために表面粗さＲａを大きく
すると塗装鮮映性が悪化し、表面粗さＲａを小さくして
塗装鮮映性を高めると耐型かじり性が低下するという傾
向があり、そのため従来は表面粗さＲａを適当な範囲に
調整することによって耐型かじり性と鮮映性の両立を図
っているが、あくまでも折衷的措置であるため両要求性
能を十分に満たすものとは言えない。

こうした状況に対処するための方策として、たとえば特
開昭６２−２３０４０２号公報に開示されている様な技
術が提案されている。この方法は、レーザビームの如き
高密度エネルギービームでダル仕上げされた調質圧延ロ
ールを使用して鋼板表面に特異な形状の凹凸を形成する
ものであり、概要は下記の通りである。

即ちロールを回転させながら該ロール表面に向けてたと
えばレーザパルスを照射すると、第４図（＾）、（Ｂ）
に示す様にレーザ照射部の金属が溶融してクレータ１が
形成され、その周りには溶融した金属が盛り上って環状
の凸部２が形成される。該クレータ１や凸部２のロール
円周方向形成ピッチは、ダル仕上げ時におけるロールの
回転速度とレーザパルスの照射周期を変えることによっ
て任意に調整することができ、またロール軸方向の形成
ピッチはロール１回転毎のレーザ照射装置の８動距離に
よって自由に調整することができる。

またクレータ１の直径や深さ、凸部２の幅や高さは、レ
ーザパルスのエネルギーや照射時間によって変えること
ができる。そしてこの様な方法で表面にクレータ１や凸
部２を無数に形成したダル仕上げロールによって鋼板を
調質圧延すると、第５図（＾）　、　（Ｂ）に示す如く
ロールＲの凸部２は鋼板Ｑの表面に食い込んで環状凹部
２ａが形成されると共に、この部分の金属はクレータ１
方向へ盛り上る様に流れ込み、略円形状の台地部１ａが
形成され、凸部２より外側における未加工（即ちレーザ
エネルギーが与えられなかった部分）の平坦面３によっ
て押圧された鋼板Ｐの面は平坦な平地部３ａとなる。か
くして得られる鋼板の表面は、略円形の台地部１ａとこ
れをとり囲む環状凹部２ａ（谷部）、および台地部１ａ
より若干低めの平地部３ａを有するものとなる。

そしてこの様な表面形状の鋼板においては、環状凹部２
ａが成形加工時の潤滑油溜めおよび切削粉捕捉部として
の機能を果たして型かじり防止効果を発揮し、且つ第２
図に示した様な従来の粗面化鋼板に比べて平坦面が多く
乱反射も抑えられるので鮮映性も非常に優れたものとな
る。

前述の公開発明はこうした知見に基づき、鋼板の表面形
状の中でも特に塗装後の鮮映性に影響を及ぼすものは、
４００μｍを超える長い波長成分であることに着目して
なされたものである。そして具体的には、隣り合う台地
部１ａ、ｌａ間の平均中心間距離をＳａ、環状凹部２ａ
外縁の平均直径をＤ、内縁の平均直径をｄ、粗さ曲線の
中心線での台地部の平均直径をＬａｐとしたとき、これ
らが次式の関係を満たす様に調整するところに特徴を有
するものである。

ｌ Ｓａ≦８００　μｍ Ｌａｐ≦１５０　μｍ ［発明が解決しようとする課題］ 自動車、トラック、電車等の各種車輌用外板は、成形加
工後に塗装されて使用されるのは上述した通りである。

従フてこれらに使用される鋼板は成形加工後においても
優れた塗装鮮映性を示すことが要求される。しかしなが
ら本発明者らが検討したところによると、通常の鋼板は
もとより上記公開発明に係る鋼板であっても、成形加工
後には塗装鮮映性が低下するという問題があった。

本発明の目的は、上記の様な公開発明の特徴を生かしつ
つ、鋼板表面を違った角度から改善することによって、
耐型かじり性はもちろんのこと、成形加工後における塗
装鮮映性においても優れた鋼板を提供しようとするもの
である。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成することのできた本発明鋼板の構成は、
鋼板表面に略円形の台地部と該台地部裾野を取り囲む谷
部からなる凹凸が無数に形成され、且つ該凹凸を除く部
分を平地部とする鋼板において、鋼板の平面視全表面積
中に占める上記平地部の面積割合が８５％以下であると
共に、上記平地部から谷部への深さが４μｍ以上であり
、且つ鋼板表面形状を周波数解析したときの５８５μｍ
≦λ＜２７３０μｌの範囲に含まれる波長λの波長成分
強度Ｐ（μｍ　２　）　と、鋼板の結晶粒度番号Ｎが下
記［１］式を満足する点に要旨を有するものである。

（Ｎ　＋　５．２３）　（Ｐ　−１，５［１）　　≦−
１５，２２…［１Ｆ但し　６≦Ｎ≦１０ Ｐ≦０．６ ［作用］ 本発明者らは、前述の様な高密度エネルギービームによ
るダル仕上げロール（以下これをレーザダル仕上げロー
ルと呼ぶこともある）で調質圧延された粗面化鋼板の耐
型かじり性および塗装鮮映性の両特性に与える表面形状
特性の影響について様々の角度から検討を重ねた。その
結果、平地部面積率を８５％以下、環状凹部２ａ（谷部
）の深さＥを４μｍ以上に設定した上で、波長λが５８
５μｍ≦λ＜２７３０μ層における波長成分強度を０．
６以下となる様に調質圧延前の鋼板の表面粗さＲａ、平
地部面積率Ｆ、調質圧延時の伸び率等を設定すれば、塗
装鮮映性および耐型かじり性の両特性に優れた外板用鋼
板が得られることを見出し、その技術的意義が認められ
たので本出願人によって先に出願したく特願昭６３−１
２３２３８号）。

上記発明が完成された経緯は次の通りである。

まず本発明者らは、波長の長い成分のみが塗装後の鮮映
性に関与しているという観点から、次の様な実験を行な
った。即ち本発明者らは種々のレーザダルパターンの鋼
板を作成し、該鋼板にトータル塗膜厚９０μｍの３コー
ト塗装を行ない、塗装前後の表面形状における波長分布
を調査した。

その結果を第６図に示す。尚第６図中の残存率とは、塗
装後の波長成分強度を塗装前の波長成分強度で除した値
を示す。この第６図から明らかな様に、残存率は波長λ
が５８５μｍ以上になると急激な立ち上がりを示してい
る。このことから特に５８５μ諺以上の長い波長成分が
塗装後においても残存し、これが鮮映性に悪影響を与え
るものと判断でとる。

そこで本発明者らは、塗装前鋼板における波長λが５８
５μｍ≦λ＜２７３０μｍの範囲での波長成分強度Ｐと
３コート塗装後の鮮映性の関係について調査したところ
、第７図の結果が得られた。尚波長λの範囲の上限は塗
装面の目視感応評価および鮮映性測定計器による評価に
おいて、原板表面の２７３０μｍ以上の長い波長成分は
塗装後の鮮映性に大きな影響を与えなかったため、上限
を２７３０μ復未溝とした。このときの周波数解析の条
件は、次の通りである。まず１サンプルについて８．１
９２＋ａｍの測定長さのプロフィルを１０本準備し、デ
ータ点数をプロフィル１本当たり８．１９２点とし、プ
ロフィルは最小自乗法で傾きをなくして移動平均にてフ
ィルターをかけた後波高（ｈ）分布を計算した。そして
得られた１０本の波高分布をリニア加算し平均して１本
の波高分布を得、この波高分布において前記波長範囲に
存在するデータ点について波高の２乗和（Σｈ２）を求
め、これを波長成分強度Ｐ（μｒｓ　２　）とした、ま
た鮮映性の評価はＡＴＩ　　ＳＹＳＴＥＭＳ　　ＩＮＣ
社製のＤＯＩメータを使用した。

第７図から明らかであるが、鋼板の表面形状における上
記波長範囲での波長成分強度ＰはＤＯＩ値と良好な相間
々係を示していることがよく分かる。そして鮮映性の評
価については、自動車用外板の場合にはほぼｒＤＯＩ値
≧９３」であることが望ましいと言われているので、そ
の為には波゛長成分強度が０．６以下であればよいこと
が分かる。

次に本発明者らは、各種製造因子が波長成分強度Ｐに如
何なる影響を与えるかについて検討した。第８図は、表
面粗さＲａの異なる調質圧延前の鋼板（即ち素材鋼板）
を用いてレーザダル仕上げロールによって調質圧延した
場合に、調質圧延後の鋼板表面における平地部３ａの平
面視面積率（以下平地部面積率と呼ぶ）（Ｆ：％）と前
記波長成分強度Ｐどの関係を示すグラフである。

第８図の結果から明らかな様に、平地部面積率Ｆ（％）
を大きくするにつれて、或は調質圧延前の鋼板の表面粗
さＲａを細かくするにつれて波長成分強度Ｐの値は小さ
くなり鮮映性が向上する。

一方耐型かじり性が良好であることも必要である。この
剤型かじり性に関しては、成形加工時の潤滑油溜め及び
切削粉捕捉部としての機能を果たす谷部の存在が重要で
あり、この谷部の比率および形状を検討する必要がある
。

レーザダル仕上げロールで調質圧延された鋼板における
谷部は、前記環状凹部２ａである。そこで本発明者らは
環状凹部２ａの比率を平地部面積率Ｆで捉え、その形状
を環状凹部２ａの深さＦで捉えてこれらが剤型かじり性
に及ぼす影響について調査した。

第９図は環状凹部２ａの深さＦを変化させた場合に、平
地部面積率Ｆと剤型かじり性の関係について調査した結
果を示すグラフである。尚第９図においては、耐型かじ
り性を評価するパラメータとしては、しごき曲げ試験に
おける型かじり限界を用いた。又第９図においては、ラ
インより右側は型かじりが発生しており、左側では型か
じりが発生していないことを示している。

第９図から次の様に考察することができる。即ち平地部
面積率Ｆを大台＜シていくと（谷部の比率を下げていく
と）、ある値以上で急に型かじりを発生する傾向がある
。文型かじりを発生するときの平地部面積率Ｆの値は、
環状凹部２ａの深さＥの大きさによって異なり、該深さ
Ｅの値が大きくなるにつれて大きい側にずれる傾向を示
す、しかしながら深さＥが４μｍ以上では平地部面積率
Ｆが８５％のところでほぼ飽和し、型かじりを発生し始
める平地部面積率Ｆの値を大きい側にずらせる効果がな
くなる。このことは深さＥを４μｍ以上、平地部面積率
Ｆを８５％以下とすることによって剤型かじり性に優れ
た鋼板が得られることを意味している。

この様にして、平地部面積率、環状凹部２ａ（谷部）の
深さＥｌおよび波長が５８５μｍ≦λ＜２７３０μ膿に
おける波長成分強度等を適切に設定することによって、
塗装鮮映性および剤型かじり性の両特性に優れた外板用
鋼板が得られたのである。

本発明者らは、上記発明が完成された後も塗装鮮映性の
改善という観点から検討を進めた。本発明者らが検討し
たところによると、塗装鮮映性を左右する要件である波
長成分強度Ｐは成形加工によって与えられる歪みによっ
ても影響されるとの知見が得られた。

第１図は結晶粒度の異なる鋼板を用いて平底角筒絞り加
工を行なったときの鋼板について、歪みと波長成分強度
Ｐの関係を示したものである。このとき鋼板の歪みは（
εＸ＋εｙ）／２で定義される２軸引張歪みで評価した
。尚εＸ、εｙはｘ、ｙ方向の伸び歪みを各々示す、ま
た結晶粒度番号ＮはＪＩＳ　　Ｇ　　０５５１に準拠し
た値である。この第１図から明らかな様に、歪みが増大
するにつれて波長成分強度Ｐは大きくなって塗装鮮映性
が劣化する傾向がある。そしてこの傾向は結晶粒が大き
いほど（即ち結晶粒度番号Ｎが小さいほど）顕著である
。

本発明者らは、上記知見に基づ包結晶粒度と波長成分強
度Ｐの相互の関係が塗装鮮映性にどの様な影響を与える
かを解明する目的で次の様な実験を行なった。即ち、波
長成分強度Ｐと結晶粒度を様々に組合わせた鋼板を作成
し、これに平底角筒絞り加工を施して４％の２軸引張歪
みを与えた後、トータル塗装厚９０μｍの３コート塗装
を行ない、前述のＤＯＩメータを用いて鮮映性を評価し
た。このとき歪みの値を４％としたのは、鮮映性が要求
される鋼板の加工歪みは最大４％程度であるという理由
による。また鮮映性については、前述した理由によって
ｒＤＯＩ値≧９３」を評価基準とした。

この結果は第１０図に示す通りであり、鮮映性の合否判
定基準となる境界線りは、結晶粒度番号Ｎが大きくなる
につれて許容できる波長成分強度Ｐが大きくなる傾向を
示している。そしてこの境界線しは下記［１１式の関数
で表わされる。

（Ｎ　＋　５．２３）　（ｐ　−１，５６）≦−１５，
２２−［１］尚結晶粒度は鋼板の機械的性質にも大きく
影響し、結晶粒が大きすぎると（Ｎが小さすぎると）強
度が不足してプレス時にネッキング現象を引き起し、ま
た結晶粒が過度に小さいと（Ｎが大きすぎると）延性が
不足し、プレス時に割れを発生することになる。この様
な観点から、本発明では結晶粒度番号は６≦Ｎ≦１０に
限定した。一方波長成分強度Ｐは前述した通り０．６以
下である。

上記［１１式を満足する様に波長成分強度Ｐと結晶粒度
番号Ｎを上記範囲内で調整することによりて、成形加工
後においてもｒＤｏ　Ｉ値≧９３」を確実に達成するこ
とができる。ここで波長成分強度Ｐの調整は、前記第８
図から明らかな様に、調質圧延前の鋼板の表面粗さ或は
前記平地部面積率等を変化させることによって可能であ
る。また結晶粒度の調整は、鋼板の化学成分、圧延・冷
延条件、或は焼鈍条件等を変化させることによって可能
である。

［実施例］ 低炭素アルミキルド鋼板を素材とし、表面粗さの異なる
ワークロールを用いて冷間圧延を行なった後、脱脂、洗
浄を行ない、更に温度１時間の条件を変化させて焼鈍を
行ない、表面粗さおよび結晶粒度の異なる数種の冷延鋼
板を得た。一方、調質圧延用のロールとして、レーザダ
ル仕上げしたものを用意した。尚レーザビームによるダ
ル仕上げロールについては、ダル仕上げ条件を変えるこ
とにより種々の平地部面積率Ｆのものを得た。

これらの調質圧延ロールを使用し、前述の冷延鋼板を調
質圧延（伸び率は１．０％に調整）することにより、第
１表に示す様々の粗面化鋼板を製造した。ここに得られ
た各粗面化鋼板について、平面角筒絞り加工を行なった
。このときの加工は、底部における２＠引張歪みが４％
となる様に、絞り高さおよび潤滑条件を調節した。

次に成形加工品の底部から試験片を切出し、夫々憐酸塩
処理した後、塗料を膜厚が９０μｍとなる様に３回塗り
し、前述のＤＯＩメータを用いて鮮映性を評価した。ま
た各粗面化鋼板については、クリアランスを板厚の一６
０％に設定してしごき曲げ試験を行ない、型かじり発生
の有無を調べた。

結果は第１表に一括して示す通りであり、本発明の規定
要件を満たすもの（実施例）は、比較例に比べて成形後
の鮮映性が良く、いずれもｒＤＯＩ値９３値上３以上準
を満たしており、成形加工時に型かじりも発生しておら
ず、各種外板用として優れたものであることが分かる。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、高密度エネルギー
ビームによるダル仕上げロールを用いた粗面化処理鋼板
の特徴を保持しつつ、既述の要件を満たすことによって
、剤型かじり性が良く且つ成形加工後の塗装鮮映性にも
優れた粗面化鋼板を提供し得ることになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は２軸引張歪みと波長成分強度Ｐの関係を示すグ
ラフ、第２図はショツトブラストでダル仕上げされたロ
ールを用いた粗面化鋼板の表面プロフィルを例示する拡
大断面図、第３図は該粗面化鋼板の表面粗さと鮮映性の
関係を示すグラフ、′ｓ４図は高密度エネルギービーム
を用いたダル仕上げロールの表面形状を示す説明図、第
５図は第４図のダル仕上げロールを用いて粗面化した鋼
板の表面形状を示す説明図、第６図は波長と残存率の関
係を示すグラフ、第７図は波長成分強度と鮮映性の関係
を示すグラフ、第８図は平地部面積率Ｆと波長成分強度
Ｐの関係を示すグラフ、第９図は鮮映性に与える平地部
面積率Ｆとクリアランスの相関関係を示すグラフ、第１
０図は成形加工後の塗装鮮映性に与える加工前の波長成
分強度Ｐと結晶粒度番号Ｎとの相関関係を示すグラフで
ある。 １…クレータ　　　　２…環状凸部（谷部）３…平坦部
（非加工部） １ａ…台地部　　　　　２ａ…環状凹部３ａ…平地部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 鋼板表面に略円形の台地部と該台地部裾野を取り囲む谷
   部からなる凹凸が無数に形成され、且つ該凹凸を除く部
   分を平地部とする鋼板において、鋼板の平面視全面積中
   に占める上記平地部の面積割合が８５％以下であると共
   に、上記平地部から谷部への深さが４μｍ以上であり、
   且つ鋼板表面形状を周波数解析したときの５８５μｍ≦
   λ＜２７３０μｍの範囲に含まれる波長λの波長成分強
   度Ｐ（μｍ＾２）と、鋼板の結晶粒度番号Ｎが下記［
   I ］式を満足することを特徴とする塗装鮮映性の優れた
   鋼板。 （Ｎ＋５．２３）（Ｐ−１．５６）≦−１５．２２…［
   I ］ 但し６≦Ｎ≦１０ Ｐ≦０．６