JPH0657440A - プレス成型性、耐食性に優れた潤滑樹脂処理鋼板 - Google Patents

プレス成型性、耐食性に優れた潤滑樹脂処理鋼板

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JPH0657440A
JPH0657440A JP31627191A JP31627191A JPH0657440A JP H0657440 A JPH0657440 A JP H0657440A JP 31627191 A JP31627191 A JP 31627191A JP 31627191 A JP31627191 A JP 31627191A JP H0657440 A JPH0657440 A JP H0657440A
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JP
Japan
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resin
steel sheet
corrosion resistance
chromate
weight
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Withdrawn
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JP31627191A
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English (en)
Inventor
Sachiko Suzuki
木 幸 子 鈴
Nobuo Totsuka
塚 信 夫 戸
Takao Kurisu
栖 孝 雄 栗
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】平均粒径5〜50nmの気相シリカを全Cr重
量比(SiO2/Cr) 0.2〜3.0含むクロメート液を、Z
nまたはZn系あるいはアルミ系合金めっき鋼板上に、
金属クロム換算付着量として5mg/m2 以上になるよ
うに塗布し、乾燥温度(板温)150〜350℃で乾燥
して形成したクロメート層上に、潤滑樹脂層を有する。 【効果】下地クロメート中に反応性の高い水酸基を表面
にもつ気相シリカを添加することにより、クロメート層
上の潤滑樹脂層との密着性を高めたため、プレス成型
性、耐食性に優れた潤滑樹脂処理鋼板が得られた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車、家電、建材製品
等に使用される、プレス成型性、耐食性に優れた潤滑樹
脂処理鋼板に関する。
【0002】
【従来の技術】ZnまたはZn系合金めっき鋼板等は、
自動車、家電、建材製品等の多分野で使用されている。
使用時には、種々のプレス加工を受けることが多い。普
通、プレス加工する時は、鋼板表面に潤滑油を塗布する
が、この作業には次のような問題点がある。
【0003】(1)潤滑油では、プレス加工時の型かじ
りの発生を防止しきれない。 (2)潤滑油はスプレーで塗布されることが多いので、
潤滑油が周辺に飛散し、作業環境が悪くなる。 (3)プレス加工後は潤滑油を脱脂する必要があるが、
完全に脱脂しないと、後の化成処理、塗装に悪影響を及
ぼし、化成処理ムラ、塗装ムラが発生する。 (4)近年作業環境の改善を目的として、溶剤(フロ
ン、1,1,1−トリクロロエタン等)を使用した脱脂
作業を省こうとする傾向が高まりつつある。
【0004】また、先のめっき鋼板は、無塗装または塗
装して使用するが、それまでに種々の工程を通り、しか
もその間にかなり長時間にわたって無塗装の状態におか
れる。そのため、その間に錆が発生したり、めっき鋼板
表面に種々の物質が吸着、付着したりして、塗料の密着
性が悪くなるなどの問題がある。従って、めっき鋼板が
需要家で使用されるまでの一次防錆処理として、クロメ
ート処理が施される。しかし、このクロメート処理の耐
食性は、平板でも塩水噴霧試験でせいぜい24〜48時
間程度であり、また、特殊クロメート処理であるシリカ
ゾルを添加した塗布型クロメートでも、100〜200
時間の耐食性しか得られない。加工部の耐食性はさらに
低く、塩水噴霧試験では数時間しか持たず、耐食性の面
からも問題があった。
【0005】このような背景下で、従来技術として、下
記のようなものが開示されている。 (1)亜鉛系めっき鋼板上にクロメート皮膜を有し、そ
の上に複合リン酸アルミニウム、クロム系防錆顔料と、
潤滑剤としてポリオレフィンワックス、二硫化モリブデ
ン、シリコーン等を含有するウレタン変性エポキシ樹脂
層を1〜10g/m2 有することを特徴とする耐食性お
よび潤滑性に優れた2層クロメート処理鋼板(特開昭6
2−24505号公報)。
【0006】(2)亜鉛系めっき鋼板上にクロメート皮
膜を有し、その上に、シリカ粉末、親水性ポリアミド樹
脂および潤滑剤としてポリエチレンワックスを含有する
ウレタン化エポキシエステル樹脂層を0.3〜5μm有
することを特徴とするカチオン電着性に優れた有機複合
鋼板(特開昭63−35798号公報)。
【0007】(3)γ相単相のみからなるニッケル含有
亜鉛めっき鋼板上にクロメート皮膜を有し、その上に、
導電性顔料としてリン化鉄、潤滑剤としてポリオレフィ
ン系化合物、カルボン酸エステル系化合物、ポリアルキ
レングリコール系化合物とを含有する塗膜層を1〜20
μm有することを特徴とする耐食性塗装積層体(特開昭
62−73938号公報)。
【0008】(4)樹脂中に導電性物質(カーボンブラ
ック、グラファイト、金属粉末、半導体酸化物、リン化
鉄)を含有させることにより、樹脂皮膜の電気抵抗を低
下させ、潤滑剤(ポリエチレンワックス、脂肪酸アミド
系、金属石鹸類、金属硫化物、フッ化黒鉛、窒化ホウ
素、グリース、アルカリ金属硫酸塩など)を含有させる
ことにより、溶接可能な防錆潤滑性皮膜形成組成物を得
る(特開昭63−83172号公報)。
【0009】(1)〜(4)のいずれも、鋼板上に、ク
ロメート層と、潤滑剤を含有する樹脂層を有することを
特徴とする、耐食性、潤滑性、カチオン電着性、溶接性
等に優れた潤滑樹脂処理鋼板である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術における
2層型皮膜処理鋼板の潤滑性は、低速プレス成型(〜5
mm/sec)に対しては有効であるが、実プレス成型
(250mm/sec程度)における苛酷な成型条件で
は、プレス時に摺動面が高温(70℃以上)になり、樹
脂皮膜層が剥離し易くなり、樹脂剥離粉が金型、プレス
成型品に付着し、プレス成型性と加工部の耐食性が低く
なるという問題があった。
【0011】このような問題を解決するために、本出願
人は、先に特開平3−16726号および特開平2−4
3040号に開示するように樹脂層のガラス転移温度を
規定するか、使用するポリオレフィンワックスの粒径を
規定することを提案した。これによって、樹脂層そのも
のの金型への固着を防止したり、また樹脂層と金型との
すべりを良くすることは可能となった。
【0012】しかしながら、実際のプレス成型で製造さ
れる物品は複雑な形状をしている上に、連続で大量にプ
レスされるため、金型の部位によって局部的に温度が上
昇したり過大な摺動条件となることもあり、そのような
場合に、樹脂層と下地クロメート層の界面で剥離が生
じ、プレス成型を阻害することがあった。
【0013】したがって、本発明は複雑な形状の物品を
上述したような苛酷な条件でプレス成型する場合であっ
ても良好なプレス成型性を発揮するとともに耐食性に優
れた潤滑樹脂処理鋼板を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】前述した従来技術に見ら
れるように、鋼板表面にクロメート処理後、潤滑性樹脂
系皮膜を形成させることにより、ZnまたはZn系合金
めっき鋼板のプレス成型性、耐食性を向上させることが
できる。
【0015】本発明者らは、これらの従来技術の長所を
生かしつつ、実プレス条件においてもプレス成型性が良
好で、しかも平板、特に加工部の耐食性が良好な有機樹
脂皮膜について鋭意検討した結果、本発明に至ったもの
である。
【0016】すなわち、本発明は、平均粒径5〜50n
mの気相シリカを全Crに対して重量比(SiO2/Cr )で
0.2〜3.0含むクロメート液を、ZnまたはZn系
あるいはアルミ系合金めっき鋼板上に、金属クロム換算
付着量として5mg/m2 以上になるように塗布し、乾
燥温度(板温)150〜350℃で乾燥して形成したク
ロメート層上に、潤滑樹脂層を有することを特徴とする
プレス成型性、耐食性に優れた潤滑樹脂処理鋼板を提供
するものである。
【0017】ここで、潤滑樹脂の組成が、水酸基および
/またはカルボキシル基を有する樹脂、シリカおよび潤
滑剤を含む下記の混合物または複合物であるのが好まし
い。 ・水酸基および/またはカルボキシル基を有する樹脂 100重量部 ・シリカ 10〜80重量部 ・フッ素系樹脂および/またはポリオレフィンワックス(潤滑剤) 単独の場合 フッ素系樹脂単独 1〜20重量部 ポリオレフィンワックス単独 1〜20重量部 併用の場合 フッ素系樹脂 1〜20重量部 ポリオレフィンワックス フッ素系樹脂に対す る重量比で1以下
【0018】
【作用】以下に本発明をさらに詳細に説明する。
【0019】本発明はZnまたはZn系合金めっき鋼
板、Al系合金めっき鋼板を素材とした潤滑樹脂処理鋼
板に関する発明である。本発明はプレス成型性、耐食性
を向上させるために、下地クロメート層中に気相シリカ
を添加したことに特徴がある。気相シリカとは、有機シ
リカ化合物を気相で熱分解等をおこない製造されたシリ
カ粒子で総称して気相シリカと称される。反応性の高い
気相シリカをクロメート層中に添加し、クロメート層と
樹脂層との密着性を向上させたところ、加工時の樹脂剥
離を押え、樹脂が金型、プレス成型品に付着するのを防
止し、プレス成型性を向上させることができた。また、
加工部の樹脂剥離がないので、加工部耐食性も格段に向
上させることができた。
【0020】この発明に関するクロメート液は、通常の
クロメート液、例えば、無水クロム酸、クロム酸塩、重
クロム酸等を主剤とした水溶液等に気相シリカを添加し
たものを使用する。
【0021】添加する気相シリカは平均粒径5〜50n
mのものを、全Crに対して重量比(SiO2/Cr )で0.
2〜3.0添加すればよく、どれも同等の性能が得られ
る。添加量は、0.2以上としたのは、それ未満である
と、クロメート層と樹脂層との密着性の向上の効果が期
待ができないからであり、3.0を超えると皮膜硬度が
高くなり、プレス成型時にカジリを生じるばかりでなく
クロメート液自身の安定性も低下する。気相シリカの平
均粒径を5〜50nmに限定したのは、5nm未満では
分散が難しく、クロメート層と樹脂層との均一な密着性
が得られないからであり、50nmを超えると、プレス
成型時にカジリが生じやすくなるからである。
【0022】このように、気相シリカを添加したクロメ
ート液の塗布量は、金属クロム換算で、片面5mg/m
2 以上が適当である。5mg/m2 未満では鋼板表面と
樹脂との密着性、耐食性が充分でないからである。クロ
ム付着量の上限は特に規定するものではないが、クロメ
ート処理層からのクロム溶出を僅少とするためには20
0mg/m2 以下とするのが好ましい。
【0023】乾燥温度(板温)を150〜350℃にし
たのは、150℃未満であると脱水反応、Cr6価の還
元が進行せず、不溶性の3価のクロメート皮膜が形成さ
れないからであり、350℃より高くなると経済的でな
いからである。
【0024】本発明で対象とする潤滑樹脂処理鋼板の素
材としては、電気Znめっき鋼板、電気Zn−Niめっ
き鋼板、溶融Znめっき鋼板、5%アルミニウム−Zn
溶融めっき鋼板等の各種Zn系めっき鋼板およびアルミ
系めっき鋼板を挙げることができる。
【0025】本発明のプレス成型性、耐食性に優れた潤
滑樹脂処理鋼板は、前記のクロメート皮膜上に次のよう
な組成および付着量の有機樹脂皮膜を両面に有する。
【0026】即ち、水酸基および/またはカルボキシル
基を有するベース樹脂100重量部、シリカ10〜80
重量部、潤滑剤としてフッ素系樹脂および/またはポリ
オレフィンワックスを含むことがよい。フッ素系樹脂単
独で使用する場合1〜20重量部、ポリオレフィンワッ
クス単独の場合1〜20重量部がよい。また、これらの
潤滑剤を併合する場合、フッ素系樹脂を1〜20重量
部、ポリオレフィンワックスをフッ素系樹脂に対する重
量比1以下にするのがよい。これらの併用によって、さ
らにプレス成型性を上げることができる。
【0027】使用できるベース樹脂は、エポキシ樹脂、
アルキド樹脂、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、ウレタ
ン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリビニルブ
チラール樹脂等が挙げられる。水酸基および/またはカ
ルボキシル基を持つこれらの樹脂は、樹脂中のシリカと
反応するばかりでなく、本発明の範囲であるクロメート
中の気相シリカとも反応するので下地と樹脂との密着性
はより強固なものとなり、プレス時の皮膜剥離を防ぐこ
とができる。
【0028】樹脂に添加するシリカを上記のように規定
したのは、10重量部未満では、耐食性向上効果が少な
く、80重量部を超えると皮膜硬度が高くなり、プレス
成型時にカジリを生じるからである。
【0029】次に潤滑性付与剤について説明する。
【0030】本発明のように、高速連続プレス成型下と
いう摺動部の発熱を伴う苛酷なプレス条件で、皮膜剥離
を起こさず、連続成型可能な高度の潤滑性を有する樹脂
処理鋼板を得るためには、平均粒径が1〜7μmのポリ
オレフィンワックス、フッ素系潤滑剤などが有効であ
る。これらは単独で用いてもよいし、併用してもよい。
【0031】ポリオレフィンワックスは、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブテン等のオレフィン系炭化
水素の重合体からなるワックスであればいずれでもよい
し、これらを組合せてもよい。また、フッ素系樹脂は、
ポリ四フッ化エチレン樹脂、ポリ六フッ化プロピレン樹
脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリフルオロエチレン等の
樹脂であればいずれでもよく、またこれらの共重合樹脂
であってもよいし、組合せて用いてもよい。性状として
は、両者ともパウダー状、ペースト状、ゾル状などのも
のを用いることができる。
【0032】このような潤滑樹脂皮膜の付着量は、片面
につき、乾燥重量で0.3〜3.0g/m2 であること
が好ましい。付着量が0.3g/m2 未満では、鋼板表
面の凹凸を埋めきれず、プレス成型性、耐食性の向上効
果が小さい。3.0g/m2を超えると、プレス成型
性、耐食性の向上効果はあるが、皮膜が厚くなることに
より、耐パウダリング性が低下する。
【0033】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。
【0034】(実施例)下記条件で、本発明の潤滑樹脂
処理鋼板の試験片を作製した。
【0035】めっき鋼板の種類 ・ 電気亜鉛めっき鋼板 板厚 0.8mm めっき付着量 20g/m2 ・ 電気亜鉛ニッケル合金めっき鋼板 板厚 0.8mm めっき付着量 20g/m2 Ni含有率 12% ・ 亜鉛−アルミ系合金めっき鋼板 板厚 0.8mm めっき付着量 60g/m2 5%アルミニウム−Zn溶融めっき
【0036】クロメート処理 CrO3 、Na3 AlF6 からなる基本液に表1に示し
たように、気相シリカ(日本アエロジル社製「アエロジ
ル」)を添加した液を用いて鋼板に塗布した後、焼きつ
けた。(焼きつけ時の板温度、焼きつけ後のクロム付着
量は表1参照。)
【0037】下記に示す組成の処理液をバーコーター
により、片面乾燥重量で1.5g/m2 となるように塗
布し、150℃雰囲気下で40秒間乾燥させた。
【0038】
【0039】試験・評価方法は下記の通りである。 プレス成型性評価方法 無塗油の試験片を、円筒深絞り試験機で連続20個加工
し、樹脂膜のキズ、剥離状態で評価した。 プレス条件 ・しわ押え圧 2t ・ポンチ径 33mmφ ・ブランク径 78mmφ ・絞り比 2.36 ・絞り速度 5mm/sec、500mm/se
c 評価基準 ◎:塗膜のキズ、剥離なし 〇:塗膜のキズ、剥離若干あり △:塗膜のキズ、剥離やや多い ×:塗膜のキズ、剥離多い
【0040】平板耐食性試験 塩水噴霧試験をJIS Z−2371に準拠して100
0時間行い、白錆発生量で、下記基準で評価した。 評価基準 〇:白錆発生なし △:白錆5%未満 ×:白錆5%以上
【0041】加工後耐食性 無塗油の試験片を、円筒深絞り試験機で、下記条件にて
加工をし、その加工面の塩水噴霧試験をJIS Z−2
371に準拠して200時間行い、白錆発生量で評価し
た。 プレス条件 ・しわ押え圧 2t ・ポンチ径 33mmφ ・ブランク径 78mmφ ・絞り比 2.36 ・絞り速度 500mm/sec 評価基準 と同様
【0042】
【表1】
【0043】
【表2】
【0044】
【発明の効果】本発明の潤滑樹脂処理鋼板は、下地クロ
メート中に反応性の高い水酸基を表面にもつ気相シリカ
を添加することにより、クロメート層上の樹脂層との密
着性を高めたために、良好なプレス成型性、平板、加工
部耐食性を有する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平均粒径5〜50nmの気相シリカを全C
    rに対して重量比(SiO2/Cr )で0.2〜3.0含むク
    ロメート液を、ZnまたはZn系あるいはアルミ系合金
    めっき鋼板上に、金属クロム換算付着量として5mg/
    2 以上になるように塗布し、乾燥温度(板温)150
    〜350℃で乾燥して形成したクロメート層上に、潤滑
    樹脂層を有することを特徴とするプレス成型性、耐食性
    に優れた潤滑樹脂処理鋼板。
  2. 【請求項2】前記潤滑樹脂の組成が、水酸基および/ま
    たはカルボキシル基を有する樹脂、シリカおよび潤滑剤
    を含む下記の混合物または複合物である請求項1に記載
    のプレス成型性、耐食性に優れた潤滑樹脂処理鋼板。 ・水酸基および/またはカルボキシル基を有する樹脂 100重量部 ・シリカ 10〜80重量部 ・フッ素系樹脂および/またはポリオレフィンワックス(潤滑剤) 単独の場合 フッ素系樹脂単独 1〜20重量部 ポリオレフィンワックス単独 1〜20重量部 併用の場合 フッ素系樹脂 1〜20重量部 ポリオレフィンワックス フッ素系樹脂に対す る重量比で1以下
JP31627191A 1991-04-16 1991-11-29 プレス成型性、耐食性に優れた潤滑樹脂処理鋼板 Withdrawn JPH0657440A (ja)

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JP3-83768 1991-04-16
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6015628A (en) * 1995-07-31 2000-01-18 Nkk Corporation Organic composite coated steel sheet with good press formability and perforation corrosion resistance

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6015628A (en) * 1995-07-31 2000-01-18 Nkk Corporation Organic composite coated steel sheet with good press formability and perforation corrosion resistance

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990204