JPH0713307B2 - プレス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系めっき鋼板 - Google Patents

プレス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系めっき鋼板

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JPH0713307B2
JPH0713307B2 JP2048209A JP4820990A JPH0713307B2 JP H0713307 B2 JPH0713307 B2 JP H0713307B2 JP 2048209 A JP2048209 A JP 2048209A JP 4820990 A JP4820990 A JP 4820990A JP H0713307 B2 JPH0713307 B2 JP H0713307B2
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【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、化成処理性に優れた亜鉛系め
っき鋼板に関するものである。
〔従来の技術〕
亜鉛系めっき鋼板のプレス性を向上させる方法として、
例えば特開昭62−185883号公報記載の如く、めっき鋼板
表面に電解クロメート処理を施しCr2O3の酸化物皮膜を
生成せしめる方法や、特開昭62−192597号公報記載の如
く、鉄亜鉛合金めっきを施す方法等の亜鉛系めっき鋼板
上に硬い皮膜を形成し、プレス時のめっきとダイスのか
じりを防止してプレスの潤滑性の向上をはかることが開
示されている。
又特開平1−136952号公報記載の如く、めっき鋼板の表
面に有機潤滑皮膜や潤滑油等の有機物を塗布、または被
覆しプレス性を向上させることが開示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような製品は自動車ユーザーの使用
において、以下のような不十分な点がある。
自動車ユーザーでの使用工程の概略は、鋼板を油で洗浄
する工程、プレス工程、脱脂工程、化成処理工程、塗装
工程の各工程からなっているので、電解クロメート処理
鋼板の場合は、化成処理工程で化成処理皮膜が形成せ
ず、また潤滑油や潤滑皮膜などを塗布した鋼板の場合
は、洗浄工程で油が落ちので十分な潤滑性能を発揮しな
い。さらには、化成処理前の脱脂工程に負荷がかかりコ
ストが高くなる。一方、亜鉛系めっき鋼板に鉄−亜鉛合
金フラッシュめっきを施したものは電解クロメート処理
に比較して鋼板のコストが高くなる等の問題点がある。
本発明はかかる現状に鑑みて、低コストで、化成処理が
可能で、脱脂等の工程に負荷をかけずに製造し得るプレ
ス成形性に優れる亜鉛系めっき鋼板を提供することを目
的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の要旨とするところは、亜鉛系めっき鋼板表面に
Mn酸化物5〜500mg/m2(Mnとして)、リン酸1000mg/m2
以下(Pとして)及びその他酸化物からなるMn系酸化物
皮膜を被覆したプレス成形性、化成処理性に優れた亜鉛
系めっき鋼板にある。
(作用) 本発明の対象とする亜鉛系めっき鋼板とは、例えば溶融
めっき法、電気めっき法、蒸着めっき法、溶射法などの
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、ZnとFe,ZnとNi,ZnとAl,ZnとMn,ZnとCr,ZnとT
i,ZnとMgなどZnを主成分として、耐食性など諸機能の向
上のためFe,Ni,Co,Al,Pb,Sn,Sb,Cu,Ti,Si,B,P,N,S,O等
の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SiO2,Al2O3などのセラミック微粒子、TiO2,BaC
rO4などの酸化物、アクリル樹脂などの有機高分子をめ
っき層中に分散させたものがあり、めっき層の厚み方向
で単一組成のもの、連続的あるいは層状に組成が変化す
るものがあり、さらに多層めっき鋼板では、最上層に、
めっき組成としては純Znの他、ZnとFe,ZnとNi,ZnとAl,Z
nとMn,ZnとCr,ZnとTi,ZnとMgなどZnを主成分として、耐
食性などの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、SiO2,Al2O3など
のセラミックス微粒子、TiO2,BaCrO4などの酸化物、ア
クリル樹脂などの有機高分子をめっき層中に分散させた
ものがある。
例えば、溶融亜鉛めっき鋼板、蒸着亜鉛めっき鋼板、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系め
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、他面溶融亜鉛めっき層から
なるめっき鋼板、これらのめっき層上に電気めっき、蒸
着めっき等により亜鉛、または亜鉛を主成分として鉄、
ニッケルを含有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多層合金電気めっ
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、SiO2,Al2O3などのセラミックス微粒子、
TiO2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。
このような亜鉛系めっき鋼板表面に前記のごとき皮膜を
生成せしめることによりプレス成形性、化成処理性を向
上しようとするものである。
即ち、プレスの潤滑性をめっき鋼板に付与するには、め
っき鋼板表面に硬質の皮膜を形成することが有効であ
る。この点で電解クロメート処理、鉄亜鉛合金めっきは
有効であるが、前者は化成処理皮膜が形成できず、後者
は処理量が多くコスト高になる。
これらの解決には、めっき鋼板表面の硬質皮膜として、
酸化物皮膜であって、かつ化成処理液中で溶融し、化成
処理皮膜を形成できるとともに、皮膜成分が化成処理液
に溶け出しても化成処理に悪影響を与えないものである
ことが必要である。
本発明者らは、このような観点から、亜鉛系めっき鋼板
表面にMn系酸化物皮膜を形成すれば良いことを見出し
た。Mn系酸化物皮膜はクロメート皮膜と同様ガラス状の
皮膜となり、プレス時にめっきのダイスへのかじりを抑
制し、摺動性を良好とする。さらに、化成処理液には溶
解するためクロメート皮膜と異なり、化成処理皮膜を形
成することができ、また、化成処理皮膜の成分でもある
ため、化成処理液に溶出しても悪影響はない。
Mn系酸化物皮膜の構造は明確ではないが、Mn−O結合及
びP−O結合からなるネットワークが主体で、部分的に
−OH,CO3基等が、さらにはめっきから供給される金属が
置換したアモルファス状の巨大分子構造であろうと推定
している。
また、Mn系酸化物皮膜は酸化物皮膜のため、油による洗
浄工程や、脱油工程でも溶解しないため、潤滑性能の低
下や、他の工程に負荷をおよぼさない。
Mn系酸化物皮膜の密着性、成膜性を向上させるためにリ
ン酸を混入する。かくすることにより、上記のごとくMn
系酸化物皮膜構造が均一化し、成膜性が向上し、潤滑性
が向上するのでプレス成形性が一層良好となり、又化成
処理性も同時に向上するものと認められる。
このような酸化物皮膜は、亜鉛系めっき鋼板を水溶液中
に浸漬、散布、陰極電解等により確実に生成することが
でき、このときに前記の如きめっき金属の亜鉛、亜鉛合
金めっきの場合には、亜鉛と合金元素(金属)、水溶液
中の不純物等がその他酸化物として生成(混入)する。
次に、本発明の皮膜の皮膜量範囲について述べる。
Mn酸化物の皮膜量はプレス性を良好とするには、Mnとし
て5mg/m2以上あればよいが、皮膜量が500mg/m2を越える
と化成処理皮膜の形成が不十分となる。ゆえに、適正な
皮膜量は、Mnとして5mg/m2以上500mg/m2以下、好ましく
は5〜200mg/m2である。
又、リン酸の混入量としては、1000mg/m2以下(Oは含
まない)で、Mn酸化物の成膜性を向上し、1000mg/m2
になると、化成処理性が劣化することがあり好ましくな
い。下限はリン酸が入っていればよい。好ましくは200m
g/m2以下である。
次にその他酸化物としては、上記酸化物を生成する際に
めっき金属の1部又は水溶液中の不純物等が酸化物とし
て混入するものである。
次に上記のごとき酸化物皮膜の生成方法としては、例え
ば、過マンガン酸カリウム:1g/〜溶解限、リン酸:5〜
60g/、エッチング補助剤(硫酸等)からなる水溶液に
前記亜鉛系めっき鋼板を浸漬するか、水溶液を散布する
か、又は水溶液中で鋼板を陰極として電解処理すること
により所望の酸化物皮膜を生成することができる。
次に実施例について述べる。
〔実施例〕 本発明の実施例を比較例とともに第1表に挙げる。酸化
物皮膜生成条件は、過マンガン酸カリウム:50g/、リ
ン酸:10g/、硫酸3g/、炭酸亜鉛:5g/の溶液30℃で
被処理鋼板を陰極として、Pt電極を陽極にし7A/dm2で1.
5秒電解を行った後、水洗、乾燥し、又、過マンガン酸
カリウム、リン酸、硫酸、炭酸亜鉛の濃度及び溶液の温
度、浸漬時間を調整して生成した。第1表に示すごと
く、本発明鋼板は、化成処理性を損なうこと無く、プレ
ス性が比較例に比して格段に向上していることが明らか
である。
注1)めっき鋼板 As:合金化溶融亜鉛めっき鋼板(Fe10%,Al10.25%,残Z
n),EG:電気亜鉛系めっき鋼板,GI:溶融亜鉛めっき鋼板
(Al0.3%,Fe0.8%,Pb0.1%,残Zn),HA:半合金化溶融
亜鉛めっき鋼板(Fe5%,Al0.3%,残Zn),鋼板厚はい
ずれも0.8mmの普通鋼。
注2)プレス性摩擦係数 サンプルサイズ:17mm×300mm,引張り速度:500mm/min,角
ビート肩R:1.0/3.0mm,摺動長:200mm,塗油:ノックスラ
スト530F−40(パーカー興産株式会社)塗油量1g/m2
条件で、面圧を100〜600kgfの間で数点試験を行い、引
き抜き加重を測定し、面圧と引き抜き加重の傾きから摩
擦係数を求めた。
注3)酸化物量は、Mn量、P量で表示。
注4)化成処理性 化成処理液(亜鉛−リン酸−弗素系処理浴にはSD5000
(日本ペイント社製)を用い、処方どおり脱脂、表面調
整を行った後化成処理を行った。化成処理皮膜の判定
は、SEM(2次電子線像)により、均一に皮膜が形成さ
れているものは〇、部分的に皮膜が形成されているもの
は△、皮膜が形成されていないものは×と判定した。
〔発明の効果〕
本発明によれば、プレス成形において摺動性が冷延鋼板
並以上に向上し、かつ化成処理皮膜も形成可能な亜鉛系
めっき鋼板を提供し得るので、従来より低コストで、ユ
ーザーの工程における負荷を低減でき、プレス成形に際
しての生産性を向上させることができるなど、本発明は
産業上極めて有用である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】亜鉛系めっき鋼板表面にMn酸化物5〜500m
    g/m2(Mnとして)、リン酸1000mg/m2以下(Pとして)
    及びその他酸化物からなるMn系酸化物皮膜を被覆したプ
    レス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系めっき鋼板。
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