JPH0333195A - 防錆潤滑化成処理鋼板 - 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】 （ａ業上の利用分野） 本発明はプレス成形塗装用の表面処理鋼板に関するもの
であり、プレス成形時に良好な潤滑性を有すると共に、
プレス前後の耐錆性及び高温（４０〜６０℃）域での皮
膜安定性に゛優れ、自動車、家庭電気製品製造、建材部
品、鋼製家具、鋼製容器などの塗装工程での前処理工程
が省略可能な防錆潤滑化成処理鋼板を提供するものであ
る。

（従来の技術） 鋼板は深絞りその化プレス成形を行うに当たって、従来
から鉱油を基油とした潤滑油をプレス直前に塗油する方
法が一般的に採用されている。この塗油工程は、プレス
能率向上に対し著しく障害となっており、且つ後工程で
の脱脂負荷やプレス工程の作業環境の劣化、組み立て工
程での溶接作業のトラブルの原因の一つとなっているこ
とは周知のとうりである。

また最近では高速連続プレスの導入に伴い、プレスダイ
ス、ポンチの温度上昇が著しく、焼付現象が起因となる
プレス割れが頻発し、さらに自動車、家庭電気製品製造
のモデルチェンジ競争Ｃよる小型部品、一体成形、難成
形化へと厳しい方向に進んでいる。

このような事態に対し、例えば特公昭４４−２０２１７
号、４４−１６７７４号、特開昭５８−６５７９３号等
の公報において、潤滑性のよい防錆性に優れた常温で固
形化したワックス状物質（常温で半固形のものも含む）
をあらかじめ鋼板製造者側で鋼板表面に塗布しておくと
、最高の潤滑条件を満足するのみならず、プレス直前の
プレス油塗付手間かはぶけるため、プレス施工者側の生
産性の向上、人員削減等にたいして効果が大であると示
されている。

しかしながら、最近のプレス成形に対する技術的要求は
ますます高度になり、ワックス状物質を塗布した鋼板（
以下、潤滑鋼板という）においても、耐錆性やプレス性
および脱脂性などが不満足であり、つまり、最近の省エ
ネや省コストの技術的指向が急速なために従来の品質で
は満足されず、脱脂性を例にとると、脱脂浴の低温化、
低濃度化、短時間化により約３倍の脱脂性の向上が必要
になっている。

これらの問題を解決するため、本発明者等が特開昭６３
−１１２６９３号公報で開示したポリエチレンオキサイ
ド（分子量２０００〜４０００Ｇ　）の固形分１００重
量部に対して水溶性防錆剤０．５〜１０重量部含有し、
残部が水からなる水性液を鋼板の両面に塗布し、乾燥後
固形化し、片面当り０．５〜５．０　ｇ／ｒｎ’の水溶
性固体潤滑皮膜を形成させた冷間加工用水溶性防錆潤滑
鋼板がある。この鋼板はプレス性において従来の潤滑鋼
板より優れ、脱脂性は水溶性潤滑剤と水溶性防錆剤の使
用で優れ、耐錆性は水溶性防錆剤で従来の潤滑鋼板相当
を確保でき、冷間加工用水溶性防錆潤滑鋼板として優れ
たものである。

しかしその後の研究の結果、上記の冷間加工用水溶性防
錆潤滑鋼板は、常温での皮膜安定性は優れているが、高
温（４０〜６０℃）域での皮膜安定性に欠点があること
が明らかとなり、高温環境下での使用には難点があるこ
とが判明した。即ちこの冷間加工用水溶性防錆潤滑鋼板
は、潤滑性、脱脂性、耐錆性、水溶性で従来の潤滑鋼板
より優れているが、高速大量使用方式即ち連続鋼帯のプ
レス作業で使用する場合、プレスの際のポンチ、ダイス
、鋼板間の摩擦熱により鋼板表面の温度が６０℃程度ま
で高まり、高温（４０〜６０℃）域で皮膜が剥離してロ
ールにビルドアップし、このビルドアップ物がさらに鋼
板に付着し、鋼板外観を悪くするという問題があった。

この問題を解決した鋼板として、本発明者等は新たに冷
間加工用水溶性防錆潤滑鋼板を提案した。

この鋼板は、ポリエチレンオキサイド（分子量２０００
〜４００００）の固形分１００重量部に対して水溶性防
錆剤０．５〜１０重量部、ＳｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｆｅ
、０３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２，５ｎ０２、Ａ１．０３、Ｃ
ａＣＯ３等のコロイド（ゾル）の１種または２　ｆｉ１
以上を固形分で０．５〜１００重量部含有させ、残部が
水から成る水性液を鋼板の表面に塗布し、乾燥後固形化
し、片面当た。９０．５〜５．０　ｇ／ｒｎ’の水溶性
固体潤滑皮膜を形成させたことを特徴とした冷間加工用
水溶性防錆潤滑鋼板である。

この鋼板は潤滑性、脱脂性、耐錆性、水溶性で従来の潤
滑鋼板より優れ、高温（４０〜６０℃）域での皮膜安定
性にについて、前記特開昭６３−１１２８９３号公報で
提案した鋼板より優れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、自動車、家庭電気製品製造の一部及び建材部
品、鋼製家具、鋼製容器などの製造工程には、鋼板をプ
レス後に、湯洗−水洗１〜説脂一水洗２−化成処理−水
洗３−蒸溜水水洗一乾燥１〜塗装（電着塗装、スプレー
塗装）−水洗４−乾燥２−焼付、と複雑な工程を通って
塗装される塗装工程があり、この工程において本発明者
らが提案した冷間加工用水溶性防錆潤滑鋼板は、脱脂−
水洗２工程の省略は可能であるが、化成処理−水洗３工
程の省略は不可能であり、この化成処理工程では主にリ
ン酸鉄系化成処理が行われている。特に化成処理は、省
エネ、省コストなど技術的指向が急速であり、この工程
の改善は前記製造業界の必須の課題である。

本発明は、上記課題を解決し、高温（４０〜６０℃）域
の皮膜安定性（皮膜剥離性）に優れ、潤滑性を十分に備
えると共に防錆性があり、且つ水溶性であり、塗装の塗
装前処理工程（脱脂−水洗２工程）を省略できる水溶性
防錆潤滑皮膜を形成すると共に、塗装工程での塗装前処
理工程（化ＦＩｉ、！Ａ理−水洗３工程水洗３工程能な
塗装前処理性能を有する化成処理皮膜を形成した防錆潤
滑化成処理鋼板を提供する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、ポリエチレンオキサイド（分子量２０００〜
４００００）の固形分１００重量部に対して水溶性防錆
剤０．５〜１００重量部、Ｓｉｎ、、（：ｒ、０５、Ｆ
ｅ、０．、ＭｇＯ１ＺｒＯ３、ＳｎＯ３、＾ｌ、０３、
ＣａＣ０，等のコロイド（ゾル）の１種または２種以上
を固形分で０．５〜１００重量部含有させ、残部が水か
らなる水性液にリン酸鉄系化成処理液をリン酸換算で５
．０〜１３．０ｇ／１１含有させてなる水性処理液を鋼
板表面に塗布乾燥し、鋼板表面に、片面当たり０．１〜
１．０ｇ／ｍ’のリン酸鉄系化成処理皮膜を形成させる
と共に、この化成処理皮膜上に片面当たり　０．５〜５
．０ｇ／ｍ″の水溶性固体潤滑皮膜を形成させたことを
特徴とする防錆潤滑化成処理鋼板である。

本発明において鋼板とは、冷延鋼板、メツキ鋼板、樹脂
複合鋼板、うよネート鋼板、熱延鋼板を指すものである
。

また水溶性防錆剤は、特公昭５９−２２７９３号公報で
述べられている１〜ヒドロキシベンゾトリアゾール化合
物を主成分とし、脂肪酸ジカルボン酸の１〜２　ｆｉｌ
を加え、ＰＨ７〜８の水溶液で必要に応じて界面活性剤
を添加したものや、他の公知の水溶液防錆剤、例えば亜
硝酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、芳香族カルボン酸類
、イミダゾール類、アミノ酸類の１種又は２　ｆｉ１以
上と界面活性剤を組み合わせたものをさすものである。

リン酸鉄系化成処理液としては、公知のもの（日本バー
カーライジング社製Ｂｔ１０７７、Ｂｔ９０１、Ｂｔ３
４６１、日本ペイント社製グラノジン６６３等）を使す
る事ができ、濃厚液を調製復水で希釈して処理液として
使用する。

〔作　用〕

以下作用とともに本発明について詳細に説明する。

本発明の一例として、分子量２０００〜４００００のポ
リエチレンオキサイドの固形分１００重量部に対して、
水溶性防錆剤２５重量部、Ｓｉｎ、のコロイド（ゾル）
を固形分で５０重量部含有させ、残部水の水性液にリン
酸鉄系化成処理液（日本バーカーライジング社製Ｂｔ１
０７７）をリン酸換算で８．０ｇ／ｆｔ含有させてなる
水性処理液中に、厚さ０．８ｍｍの深絞り用冷延鋼板（
ＳＰＣダル目８０番仕上仕上を浸漬後溝付きロールで絞
り、熱風乾燥して上記鋼板の表面に０．５　ｇ／ｒｎ”
のリン酸鉄系化成処理皮膜を形成させるとともに、この
化成処理皮膜上に１．ｓ　ｇ／ｎｉ”の固体潤滑皮膜を
形成させた防錆潤滑化成処理鋼板を得た。上記リン酸鉄
系化成処理皮膜量は、処理時間、処理液温度、処理液リ
ン酸濃度で決り、処理時間は６０秒、処理液温度５０℃
、処理液リン酸濃度は８．０　ｇ／Ｉｔで処理した。又
固体潤滑皮膜の厚みは、浸漬後溝付きロールで絞り、溝
付きロールの溝幅、角度、深さで制御した。

この防錆潤滑化成処理鋼板について、プレス加工潤滑テ
ストと脱脂性テストと水溶性テストと高温域での皮膜剥
離テスト及び塗装テストを行った。

プレス加工潤滑テスト方法は、鋼板からブランク径２５
０ｍｍ　Ｘ　２５０ｍｍの試片を切り出し、シワ押え圧
５ｔ／ｃｍ２で１００ｍｍ角の角筒絞りで２５ｍｍの深
さに絞り、ワレ発生の有無を調査後、ワレ無しのものに
ついてシワ押え圧１０ｔ／ｃｍ’に上昇させて９０ｍｍ
深さまで絞った。評価は絞り深さ（ｍ＋ｎ）、コーナ一
部のネッキング状態及びダイス接触面の表面疵などを観
察評価した。絞り深さは９０ｍｍが最良で、絞り深さが
浅くなる程プレス性は低下する。

高温域での皮膜剥離テストは、この鋼板から１００　ｘ
　１００ｍｍの試片を切り出し、３０．５０．６０．６
５℃にホットプレート上で加温し、３０ｋｇ７１００　
ｃｍ’の荷重を掛け、１００ｃｍ２／ｓｅｃのスピード
で１０ｍｍ２Ｒのゴム管で擦り、表面の擦り跡の状態を
観察評価した。

脱脂テストは、この鋼板を７０ｘ　１５０ｍｍに剪断し
、６０℃×１２０秒間脱脂浴中に浸漬し、その後水洗し
、水洗後の表面水はじき面積率で評価した。

水溶性テストは、７０Ｘ　１５０ｍｍの試片を切り出し
、５０℃×１２０秒間温水浸漬し、表面水はじき面積率
及び皮膜残りで評価した。

塗装テストは、この鋼板から７０Ｘ　１５０ｍｍの試片
を切り出し、水道水温洗浄−水道水水洗１〜蒸溜水水洗
一乾燥１〜電着塗装一水道水水洗４−乾燥２−焼付は後
、ＪＩＳに５４００−６．１５の基盤目試験及び７．６
の耐塩水性試験で評価した。又電着塗装に変えてスプレ
ー塗装をし、同様に評価した。電着塗装はＵ−３０（日
本ペイント製）を使用し、塗装厚みは２０μｍとした。

スプレー塗装はマジクロンＸＰ−５０（関西ペイント製
）を使用し、塗装厚み２０μｍとした。

次に５ｉｎ２のコロイド（ゾル）を、Ｃｒ２Ｏ３、Ｆｅ
２Ｏ３、ＭｇＯ，ＺｒＯ２、ＳｎＯ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｃ
ａＣ０，のコロイド（ゾル）に変えた上記水性処理液を
用いて、上記鋼板に上記リン酸鉄系化成処理皮膜と水溶
性防錆潤滑皮膜を形成させた防錆潤滑化成処理鋼板を得
、同様にプレス加工潤滑テストと高温域での皮膜剥離テ
ストと脱脂テストと水溶性テスト及び塗装テストを行っ
た。

これらのテスト結果を第１表及び第２表に示す。

尚第１表には、リン酸鉄系化成処理液を含有しない水性
液を用いて、上記鋼板の表面に片面当り　１．５ｇ／ｍ
’の水溶性固体潤滑皮膜を形成させた水溶性防錆潤滑鋼
板（比較品）のプレス加工潤滑テストと高温域での皮膜
剥離テストと脱脂テスト及び水溶性テストの結果を併記
した。

さらに第２表には、比較品を水道水温洗浄−水道水水洗
１〜化成処理一水道水水洗３−蒸留水水洗一乾燥１〜電
着塗装一水道水水洗４−乾燥２−焼付は工程処理をした
後の塗装テスト結果及び電着塗装をスプレー塗装に変え
た塗装テスト（ＪＩＳ　Ｋ５４００６．１５の基盤目試
験及び７，６の耐塩水性試験）結果を併記した。この時
の化成処理液はＢｔ１０７７　（日本パーカーライジン
グ社製）を使用し、皮膜量は０．５ｇ／ｍ’であった。

第１表から明らかなように、本発明例は比較品に比べて
プレス性が若干向上し、高温皮膜安定性も向上する。

又第２表から明らかなように、比較品を水道水温洗浄−
水道水水洗１〜化成処理一水道水水洗３−蒸留水水洗一
乾燥１〜電着塗装一水道水水洗４−乾燥２−焼付は工程
処理したものと同等の塗装前処理性能を確保できた。こ
の時の化成処理液はＢｔ　１０７７　　（日本バーカー
ライジング社製）を使用し、皮膜量は０．５ｇ／ｍ２で
あった。

尚コロイド（ゾル）量を０．５〜１００重量部に変化さ
せても、又コロイド（ゾル〉を種々組み合わせて０，５
〜１００重量部の範囲で変化させても、且つリン酸鉄系
化成ＩＡ埋液をリン酸換算で５．０〜１３．０ｇ／ｊ２
の範囲で変化させても、またリン酸鉄系化成処理液を日
本パーカーライジング社製Ｂｔ１０７７からＢｔ９０１
．Ｂｔ３４６１、日本ペイント社製グラノジン６６３に
変化させても、同等のプレス性及び高温皮膜剥離性、脱
脂性、水溶性、塗装性能を得ることができた。

以上のように比較品の皮膜を形成するために用いる水性
液に、リン酸鉄系化成処理液をリン酸換算で５．０〜１
３．０ｇ／１１含有させてなる水性処理液を用いて、リ
ン酸鉄系化成処理を施し、シン酸鉄系化成処理皮膜を形
成させるとともに、水溶性固体潤滑皮膜を形成させた本
発明例が比較品より高温（４０〜６５℃）皮膜安定性に
優れるのは、上記コロイド（ゾル）及びリン酸鉄系化成
処理皮膜が潤滑皮膜の結合力を向上させる役割も同時に
している為と考えられ、又比較品よりもプレス性が向上
するのは、上記の如く皮膜硬化剤としてのコロイド（ゾ
ル）及び上記リン酸鉄系化成処理皮膜が潤滑剤としても
作用しているためと考えられる。

ポリエチレンオキサイドの分子量を２０００〜４０００
０に限定したのは、ポリエチレンオキサイドの分子量に
よってプレス加工性が異なり、２０００未満では加工性
が低下し、４００００超ではポリエチレンオキサイドの
水に対する溶解度及び脱脂性が低下するためである。

水溶性防錆剤の添加割合を主成分樹脂の０．５〜１００
重量部に限定したのは、　０．５重量部未満では防錆性
が低下し、　１００重量部を越えると潤滑性が低下する
難点が生じる為である。

また皮膜硬化剤としてのコロイド（ゾル）の上限を１０
０重量部にしたのは、皮膜硬化剤としての効果が限界で
あり、これ以上の添加はコスト増になる。下限を０．５
重量部にしたのは、これ以下では効果が薄れるからであ
る。

リン酸鉄系化成処理液のリン酸換算で５．０〜１３．０
ｇ／Ｊｌの範囲に限定したのは、５．０ｇ／１未満では
リン酸鉄系化成処理皮膜が形成せず、１３．０ｇ／ｊ２
超では化成処理皮膜の形成が飽和に達し、コスト増にな
るためである。

リン酸鉄系化成処理皮膜の皮膜量を０．１〜１．０ｇ／
ｒｎ’の範囲Ｃ限定したのは、０．１０ｇ　／ｍ２未満
では塗装前処理性能が低下し、１．０　ｇ／ｄ超では化
成処理反応時間が長くなり、塗装前処理性能も飽和する
ためである。

ポリエチレンオキサイドは常温では固形化しており、鋼
板上に薄膜形成するには、所定量のポリエチレンオキサ
イドを所定量の水に溶解し、さらに水溶性防錆剤及び皮
膜硬化剤を所定量添加し、更にリン酸鉄系化成処理液厚
液を所定量添加してなる水性処理液中に所定時間浸漬後
、溝付きロールで絞って塗布したり、上記水性処理液を
スプレー法で塗布したり、ロールコータ−で塗布するこ
とができ、塗布後所定時間後に１００℃以上の熱風で乾
燥することが望ましい。水溶性固体潤滑膜厚は、防錆性
の確保やプレス成形性の効果の確保から０．５ｇ／−を
下限とし、上限は５．０ｇ／ｒｎ’で、これを越えると
溶接性、ブロッキング性、スベリ性、脱脂性などを劣化
させるからである。又同時に形成させるシン酸鉄系化成
処理皮膜量は、処理液温度と処理液リン酸濃度と処理時
間（浸漬法は浸漬開始から乾燥開始までの時間、スプレ
ー法はスプレー後から乾燥開始までの時間、ロール塗布
法はロール塗布後から乾燥開始までの時間）で決り、０
．１〜１゜Ｏｇ／ｒｒｌになるような処理液温度、処理
時間、処理液リン酸濃度を、第１，２図から設定する。

なお、第１図は、水性処理液リン酸濃度８．０ｇ／ｌ一
定時における水性Ｍ理液温度をパラメ−実施例において
は、プレス性、耐錆性、溶接性ブロッキング性、脱脂性
、水溶性テスト、高温皮膜剥離性、塗装前処理性等のす
べてにおいて優れた成績を示した。

〔発明の効果） 本発明は上記発明例、実施例からも明らかな如く、冷延
用加工鋼板において、潤滑性物質や水溶性防錆剤や界面
活性剤や皮膜硬化剤及びリン酸鉄系化成処理液からなる
水性処理液を用いて２つの皮膜を形成させることにより
、特に潤滑性、水溶性、耐錆性、高温皮膜剥離性、塗装
前処理性能等のすぐれた冷間加工用防錆潤滑化成処理鋼
板を製造することができ、プレス成形における能率およ
び品質の向上と、作業環境の改善を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は水性処理液リン酸濃度８．０ｇ／ＩＬ一定時に
おける水性処理液温度をパラメーターとする処理時間と
リン酸鉄系化成処理皮膜量との関係図、第２図は水性処
理液温度４５℃一定時における水性処理液リン酸濃度を
パラメーターとする処理時間とリン酸鉄系化成処理皮膜
量との関係図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポリエチレンオキサイド（分子量２０００〜４００００
   ）の固形分１００重量部に対して水溶性防錆剤０．５〜
   １００重量部、ＳｉＯ＿２、Ｃｒ＿２Ｏ＿３、Ｆｅ＿２
   Ｏ＿３、ＭｇＯ、ＺｒＯ＿２、ＳｎＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ
   ＿３、ＣａＣＯ＿３等のコロイド（ゾル）の１種または
   ２種以上を固形分で０．５〜１００重量部含有させ、残
   部が水からなる水性液にリン酸鉄系化成処理液をリン酸
   換算で５．０〜１３．０ｇ／ｌ含有させてなる水性処理
   液を鋼板表面に塗布乾燥し、鋼板表面に、片面当たり０
   ．１〜１．０ｇ／ｍ＾２のリン酸鉄系化成処理皮膜を形
   成させると共に、この化成処理皮膜上に片面当たり０．
   ５〜５．０ｇ／ｍ＾２の水溶性固体潤滑皮膜を形成させ
   たことを特徴とする防錆潤滑化成処理鋼板。