JPH0241702A - 表裏面の性状の異なる金属板およびその製造方法 - 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】 この発明は、板の両表面の性状の異なる金属板であって
、美しさと加工性その他の特性を兼備する金属板、およ
びその製造方法に関する。

（発明の背景） 鋼板（炭素鋼、ステンレス鋼等の薄板）をはじめとして
、アルミニウム板、チタン板、銅板など各種の金属板が
自動車、電気製品、建築構造物、厨房設備などの構造材
や外層材として極めて広範に使用されている。これらの
金属板は圧延によって製造され、プレス加工で所定の部
材に成形され、必要に応じて塗装が施されて最終製品と
なる。

上記のような金属板（圧延で製造された状態）に要求さ
れる性質は、プレス加工の容易さ（成形性）、塗装しな
いものでは圧延のままでの美しさ、塗装するものでは塗
装の容易さと塗装後の美しさ（塗装性）など多様である
。特に、最近では、商品の差別化が、商品の機能面から
だけでなくデザインや色彩等の面からも強調されるよう
になり、前記のような用途に用いられる金属板にも最終
製品に組立られた後の表面の美しさが強く要求されるよ
うになってきた。

更に、上記のような金属板はスポット溶接によって組立
られることか多いが、その溶接性も板の表面粗度に影響
される。このように金属板の表面性状に関する要望は多
岐にわたり、これらを同時に満たず金属板を製造するこ
とは決して容易ではない。

以下、前記のような用途に最も多く使用されている冷延
鋼板を例にして従来の技術を説明する。

（従来の技術とその問題点） 自動車外板や家電製品等に広く使用されている冷延鋼板
は、プレス加工等による成形のために優れた加工性を必
要とする。更に、上記のような用途向けには鋼板外見の
美麗さも重要な要素である。

通常、冷延鋼板はめっき、塗装などの表面処理を施して
使用されるが、下地の鋼板の表面状態が塗装の後の美し
さに大きく影響することは周知である。

近年、前記のような用途に用いられる鋼板には鮮映性と
いうことが問題にされるようになってきた。この鮮映性
というのは、必ずしも定量化された概念ではないが、文
字どおり［物が鮮やかに映える性質Ｊであり、更には「
写像に歪みやぼけがないことＪ、［写像に曇りがなく光
沢があることＪである。

従来から冷延鋼板には平滑な表面を持つブライト仕上げ
鋼板と、微小な凹凸のある表面を持つダル仕上げ鋼板と
がある。前者は塗装後の表面光沢がよく、鮮映性という
点からは望ましい。しかし、一方では塗料の密着性に劣
り、潤滑油ののりが悪いためにプレス加工性に問題があ
り、更に、輸送や加工の過程でスリップしてすり疵が発
生し、それが目立ち易いというような難点がある。その
ため、自動車外板等のプレス加工を行って使用するもの
としては、表面に微小な凹凸のあるいわゆるダル鋼板が
使用されている。

ダル鋼板は表面の微小な四部に潤滑油が溜り、油膜切れ
が起こりにくいため、深絞り等のプレス加工性が良い。

しかし、ブライト鋼板とは逆に、鮮映性という点では問
題がある。即ち、ダル鋼板では、塗装の後でも下地鋼板
の凹凸が写像のゆがみを生み、光線の乱反射のために光
沢が失われる。

また、スポット溶接性という点からもダル鋼板は好まし
くない。表面の粗度が大きいと、鋼板表面に油脂、はこ
り等が残存しやすく、また接触面積が減少して通電性が
悪くなる等の理由でスポット溶接性が悪くなるからであ
る。

上述の理由から、単一の表面状態で加工性と鮮映性およ
びスポット溶接性の全てを満足させることは難しい。

鋼板の表裏両面の粗さ（或いは滑かさ）を変えて上記相
反する要求を満たすという考え方は、特公昭４５−１２
２０９号に示されている。その考え方は、プレス加工で
内面となる側は粗な表面とし、外面となって美麗さを要
求される面は平滑にするというのである。しかしながら
、特公昭４５−１２２０９号の発明は、表裏両面の粗さ
を粗度（）ｌ、、、）で規定するだけであり、ダル加工
の手段もショツトブラストで表面を粗にしたワークロー
ルで圧延するというだけである。従って、表裏面の粗さ
が異なるといっても、粗度（Ｈｍａｘ）の異なる凹凸が
それぞれランダムに付けられているにすぎず、鮮映性と
加工性の両面から最近の高度の要求に応えるには不充分
である。また、そこにはスポット溶接性の向上に関して
は何らの示唆もない。

以上、特に自動車の外板に用いられる冷延鋼板について
述べたが、ステンレス鋼板やアルミニウム、チタンなど
非鉄金属の板についても同じような要望があり、それを
満たす板の製造技術は未だ確立されていない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の課題は、近年ますます多様化し高度化する金属
板のユーザーの要望に応えることにある。

そして、本発明の目的は、表裏面の性状が異なり、各面
がそれぞれ相異なる機能を分担しながら全体として前記
の多様な性質を備える金属板を提供すること、およびか
かる金属板のもっとも合理的な製造方法を提供すること
にある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者は、金属板に対する前記の多種類の要求は、結
局その表面性状についての要求に集約されると考え、圧
延後および塗装後の表面について詳細な検討を行った。

その結果、例えば、先に述べた冷延鋼板の加工性と鮮映
性のそれぞれに対して望ましい鋼板の表面性状があるこ
とを知った。

更に、上記の両性質は、必ずしも鋼板の両面（表裏面）
で同時に満足させなければならないものではなく、片面
ずつ独立にその表面性状を調整し、これを総合して鋼板
全体として優れた鮮映性、加工性およびスポット溶接性
を兼備させ得ることを確認した。

ここに、本願の第一の発明は、 「片面が、下記の式で示されるフラット比（ｆ）が０．
５５≦ｆ≦１．０であり、他面が中心線平均粗さＲａ≧
０．１　μｍのダル表面であることを特徴とする表裏面
の性状の異なる金属板」を要旨とする。ただし、 ｆ＝ａ／（ａ十ｂ）で、 ａ：金属板表面の凹凸の最大高さＲｍａｘが３．０μｍ
未満である部分の面積 ｂｚ同じ（Ｒｍａｘが３．０μｍ以上である部分の面積 である。

上記本発明の金属板は、例えば自動車用、家電製品用と
して使用されるものであるから、安価に量産できなけれ
ばならない。従って、その製造方法は連続的に効率よく
、しかも均一な性状の製品を製造できる方法でなければ
ならない。かかる見地から開発したのが、本願第二の発
明の方法であり、その要旨は次のとおりである。

「片面を高エネルギー密度ビームで凹凸加工を施したロ
ールで圧延して０．５５≦ｆ　＜１．０に加工し、他面
をショツトブラスト加工を施したロールで圧延してＲａ
≧０．１　μｍとなすことを特徴とする表裏面の性状の
異なる金属板の製造方法」（作用） 以下、本願の第一発明および第二発明について、その詳
細を作用効果とともに説明する。

本発明の金属板は、表面と裏面の性状の異なるものであ
る。以下、便宜的に、フラット比（ｆ）を０．５５≦ｆ
≦１．０とする面を表面といい、中心線平均粗さＲａ≧
０．１　μｍとする面を裏面という。

まず、表面のフラット比（ｆ）について、第１図に示す
概念図により説明する。

第１図のＡは、後述するレーザービーム加工で表面に凹
凸をつけたロールで圧延した金属板表面の拡大平面図、
第１図ＢはＡのイーイ断面図である。”Ｉ＋３２＋・・
・が、金属板表面の凹凸の最大高さＲｍａｘが３．０μ
ｍ未満である部分の面積を表わし、ｂ＋、ｂｚ、”　・
が同じく　Ｒｍａｘが３．０μｍ以上である部分の面積
を表すとすれば、 フラット比（ｆ）＝ａ／　（ａ＋ｂ） イ旦し　ａ＝ａ＋＋ａｚ＋・・・ ｂ＝ｂｌ＋ｂ２＋・・・　である。

本発明金属板の表面は、上で定義されるフラット比（ｆ
）を０．５５〜１．０の範囲とする。この範囲は、主に
表面の美麗さ、特に塗装後の鮮映性、を保つために選ば
れた範囲である。

第２図は、上記のフラット比（ｆ）と鮮映性との関係を
調べた結果をグラフにしたものである。

この調査は下記の条件で行った。

■対象鋼板： ＪＩＳ　５ＰＣＣ相当冷延鋼板の連続焼鈍材０表面加工
： レーザービームを用いて種々のフラット比に凹凸をつけ
たロールを用いて調質圧延 ■鮮映性の評価方法： ■の加工の後、カチオン電着プライマー十中塗＋上塗の
自動車外板用３コート被覆（８０μｍ厚）を施し、ＰＧ
Ｄ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ　Ｇｌｏｓｓ　Ｄｉｔｉｎｃｔｎ
ｅｓｓ　Ｍｅｔｅｒ。

携帯用鮮明度光沢度計）により測定。ＰＧＤ　Ｏ，６以
上を鮮映性良好と評価。

第２図に示されるように、鮮映性はフラット比が大きい
程良いが、フラット比０．５５の点で自動車用外板等に
使用できる水準のＰＧＤ　０．６に達する。

上記の試験結果から、金属板の美麗さを要求される面（
表面）は、フラット比（ｆ）を０．５５以上とするので
ある。フラット比（ｆ）が１．０というのは前記の定義
から、Ｒｍａｘ≧３．０の部分が実質的に存在しないと
いうことであり、これはいわゆるブライト面に相当する
。このような表面は、美麗さという点からは望ましいも
のであるから、本発明の金属板においては、表面はｆ　
＝１．０であってもよい。

上記０．５５≦ｆ≦１．０の表面を形成する最も確実で
効率のよい方法は、下記のような圧延法である。即ち、
金属板の最終圧延、例えば調質圧延、の工程において、
表面を圧延するワークロールとして、高エネルギー密度
ビームで凹凸加工を施したロールを使用するのである。

高エネルギー密度ビーム、例えばレーザービームラ用い
て、ロール表面を加工し、そのロールを使用して圧延を
おこない、金属板にダル加工を施す技術については、特
公昭６２−１１９２２号公報に基本的発明が紹介されて
いる。このような技術によれば、ロールの凹凸の比率（
ロールのフラット比）ハ任意に、かつ正確に調整でき、
そのロールで圧延すれば金属板表面のフラット比も正確
に調整できるのである。ただし、ロールの凹凸がそのま
ま反転転写されて金属板の凹凸になるのではなく、圧下
量に応じて転写率は異なってくる。一般には、ロールの
フラット比よりも金属板のフラット比のほうが大きくな
るから、ロール表面の凹凸加工に際してはそれを考慮し
ておく必要がある。

金属板表面に前記のフラット比を与える凹凸のパターン
には特に制約はない。個々の凹部（窪み）の形状は、第
１図に示すような円形のクレータ−型のほか、半月形、
三日月形など種々の形をとり得る。また、このような窪
みの分布は、金属板表面全体としてはムラなく均一でな
ければならないが、微視的には第１図に示すように、不
規則に分布していてもよい。ロール表面をレーザービー
ム等で加工すると、凹凸の分布は縦横方向に揃って規則
的になりがちで、そのロールで圧延した板の表面も規則
的に分布した凹凸のあるものとなる。

そのような板でもｆが０．５５以上である限りでは、鮮
映性の点ではすぐれているが、板を観察する角度によっ
ては方向性が現れて好ましくないことがある。従って、
凹凸の分布は、均一な密度でかつその配列は不均一にな
っているのが望ましい。

なお、表面のフラット比を１とする場合には、その面の
圧延は、いわゆるブライト仕上げを施されたロールによ
って行う。

本発明の金属板の裏面は、中心線平均粗さで０．１μｍ
以上の面とする。このようにする理由は、次のとおりで
ある。

前記のとおり、金属板には優れたプレス加工性が要求さ
れることが多いが、その加工性は金属板表面の潤滑油の
保持性に負うところが大きい。即ち、潤滑油の保持性が
悪いとプレス成形の際に油膜切れが起き、型かじりが発
生して製品に傷がつき、またダイスの寿命を縮める。こ
の潤滑油保持性は、表面が粗い（粗度が大きい）はどよ
い。しかし、高度の美麗さを要求される表面の粗度をあ
げることはできないので、裏面の粗度を調整して潤滑油
保持性を高めるのである。

一方、スポラ１４Ｊ接性は表面粗度が大きくなる程悪く
なる。第３図は、加工性およびスポット溶接性と表面の
中心線平均粗さＲａとの関係を調べた結果を示すもので
ある。

試験条件は下記のとおりである。

■対象鋼板： ＪＩＳ　５ＰＣＣ相当冷延鋼板の連続焼鈍材■表面加工
： ショツトブラストによって種々の中心線平均粗さに加工
したロールを板両面のワークロールとして用いて調質圧
延。

■プレス加工性の評価方法：型がじり試験機により５０
Ｘ２００　ｍｍの試験片のダイス側に市販防錆油を塗布
してプレス。型かじりのない面積の比率で評価。

■スポット溶接性の評価方法： ５０Ｘ２００　ｍｍの試験片を２枚重ねてスポット溶接
機で溶接し、溶接部断面の溶は込み不良、割れ、ブロー
ホール等の欠陥を調査。断面の欠陥面積で評価。

第３図に見られるように、プレス加工性はＲａが大きく
なる程良くなるが、スポット溶接性は逆の傾向にある。

一般には型かじりのない面積比率が８０％であればプレ
ス加工性が良好と評価できるがら、プレス加工性を特に
重視するときはＲａを０．５μｍ以上とすればよい。プ
レス加工性を多少犠牲にしてもスポット溶接性の優れた
板を必要とするときはＲａを０．１μｍまで下げること
ができる。なお、Ｒａが０．１μｍ未満では、プレス加
工性が余りに悪化して本発明の目標をはずれてしまう。

プレス加工性およびスポット溶接性の改良の外に、裏面
の粗度の調整は、板のハンドリング性を高める効果もあ
る。即ち、板を真空吸着して搬送するとき、表面粗度が
適当であれば滑り、脱落が起こりにくい。また、多少の
擦り疵がついても地の粗さでカバーされて目立たないと
いう利点、防錆油の保持が良く錆が発生しにくいという
利点、などもある。

かかる理由で、本発明の金属板では、片面（裏面）を、
Ｒａ≧０，１　μｍのダル仕上面とするのである。

裏面の加工も、Ｒａ≧０．１　となるように最終圧延で
使用するワークロールの表面を調整して行うのが最も実
際的である。そのロールは、表面加工用のロールとは異
なり、正確なフラット比などは要求されないから、周知
の加工法、例えばショツトブラスト、放電加工その他の
方法で加工できる。

しかし、表面粗度は適正に調整しなければならず、しか
も多量生産に使用するロールであるから、加工法も低コ
ストでなければならない。かかる観点から、ショツトブ
ラスト加工が最も望ましい。

なお、表面圧延用の高エネルギー密度ビーム加工ロール
も、裏面圧延用のショツトブラスト加工ロールも、耐摩
耗性をあげて寿命を延ばすためにクロムめっきを施すの
が推奨される。

本発明では、上記のように金属板の表裏面をそれぞれ別
個の性状に加工して総合的に多くの要求を満たすことの
できる製品とする。しかもその金属板は、表面と裏面を
加工するロール（ワークロール）を異なるものにすると
いうだけで、単一の圧延工程で効率的に製造することが
できる。

以下、実施例によって本発明を更に具体的に説明する。

（実施例１） ＪＩＳ　５ＰＣＣ相当冷延鋼板の連続焼鈍材を素材とし
て第１表に示すように表裏面の性状の異なる鋼板を作製
した。

表面の圧延は前記（１０頁）■の加工法、裏面は前記（
１４頁）の■の加工法によった。

これらの鋼板について、プレス加工性、鮮映性およびス
ポット溶接性を調査した。調査方法および評価方法も前
記のとおりである。評価の結果を第１表中に併記する。

第１表の鋼板１は両面ともブライトでｆ−１゜Ｒａ’；
０．０である。鋼板２は両面ともショツトブラスト加工
ロールによる圧延で、Ｒａ＝０．９μｍである。

第１表の試験結果をみれば、鮮映性とプレス加工性の両
方を満足するのは綱板３．４．５．８．９で、いずれも
表裏面のフラット比およびＲａが本発明で定める範囲に
ある。鋼板８は、裏面のＲａが大きいためにスポット溶
接性に劣るが、加工性は優れているから、溶接を必要と
しない用途であれば有用である。

第 ■ 表 （発明の効果） 実施例の結果にも明らかなように、本発明の金属板は表
面の優れた鮮映性と、裏面の適正な粗度による良好な加
工性を兼ね備えている。また、これらの性質に加えてス
ポット溶接性に優れたものも得られる。このような金属
板は、現今の多様化する要求に応えて広い用途をもつも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の金属板表面の拡大模式図で、（Ａ）は
平面図、（Ｂ）は（Ａ）のイーイ線断面である。 第２図は金属板表面のフラット比（ｆ）と鮮映性との関
係を示す図、 第３図は金属板表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）とプレス
加工性およびスポット溶接性との関係を示す図、である
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）片面が、下記の式で示されるフラット比（ｆ）が
   ０．５５〜１．０の面であり、他面が中心線平均粗さＲ
   ａ≧０．１μｍのダル表面であることを特徴とする表裏
   面の性状の異なる金属板。 ｆ＝ａ／（ａ＋ｂ） ここで、ａ：金属板表面の凹凸の最大高さＲｍａｘが３
   ．０μｍ未満である部分の面積。 ｂ：同じくＲｍａｘが３．０μｍ以上である部分の面積
   。
2. （２）片面を高エネルギー密度ビームで凹凸加工を施し
   たロールで圧延して０．５５≦ｆ＜１．０に加工し、他
   面をショットブラスト加工を施したロールで圧延してＲ
   ａ≧０．１μｍとなすことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の金属板の製造方法。