JPH07278773A - 耐パウダリング性およびプレス成形性に優れたZn−Ni系合金めっき鋼板 - Google Patents

耐パウダリング性およびプレス成形性に優れたZn−Ni系合金めっき鋼板

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JPH07278773A
JPH07278773A JP6071194A JP7119494A JPH07278773A JP H07278773 A JPH07278773 A JP H07278773A JP 6071194 A JP6071194 A JP 6071194A JP 7119494 A JP7119494 A JP 7119494A JP H07278773 A JPH07278773 A JP H07278773A
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JP
Japan
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steel sheet
plating
content
press formability
plated steel
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Application number
JP6071194A
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English (en)
Inventor
Yoshio Ishii
良男 石井
Fumio Yamazaki
文男 山崎
Hidehiro Tomio
秀博 冨尾
Takamasa Suzuki
隆昌 鈴木
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は優れた耐パウダリング性およびプレ
ス成形性を有し、自動車や家電などにおける難成形用の
表面処理鋼板として好適なZn−Ni系合金めっき鋼板
を提供する。 【構成】 めっき鋼板表面に複数のリング状の凹部を設
け、そのリング状の凹部の体積を1mm2当り0.7〜
8×106μm3とし、全めっき厚みの平均Ni含有率が
9〜15重量%であり、かつ表面層のNi含有率が平均
Ni含有率の1.01〜1.75倍であり、さらに1c
mあたり100〜5000本のミクロクラックが形成さ
れたZn−Ni系合金めっき層を鋼板の両面もしくは片
面に有することを特徴とする耐パウダリング性およびプ
レス成形性に優れたZn−Ni系合金めっき鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は優れた耐パウダリング性
およびプレス成形性を有し、自動車や家電製品における
難成形品に用いられる表面処理鋼板として好適なZn−
Ni系合金めっき鋼板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】寒冷地帯における冬期の道路凍結防止用
の散布岩塩による自動車の車体腐食対策として、多種多
様な表面処理鋼板が使用されている。最も単純な表面処
理鋼板としては亜鉛めっき鋼板が挙げられるが、自動車
用途では高い耐食性が要求されるため、めっき量を厚く
する必要があり、溶接性や加工性など車体組立段階での
問題を生じる。そこでめっき量が薄くても高い耐食性を
有する、多くの合金めっきが提案され、その中でもF
e、Co、Niといった鉄族金属を合金成分として含有
するZn系合金めっきは、耐食性のみならず溶接性や加
工性が良好なことが認められ、広く実用されている。
【0003】一方、自動車や家電製品では、ニーズの多
様化に伴い、より高度で多彩な成形性が要求されるよう
になり、成分設計や圧延、焼鈍条件を駆使した材質の造
り込み技術により種々の成形特性を持つ鋼板が開発され
ている。しかしながら、めっき鋼板の場合には、単に成
形に優れる鋼板上にめっき皮膜を付与しても、母材であ
る鋼板とめっき皮膜の物性が著しく異なるため、鋼板自
体の成形特性が実際の成形段階では十分に発揮されない
ことがある。これはプレス型に実際に接触する面がめっ
き皮膜となりその特性の影響が大きくなるためであり、
めっき鋼板を深絞りや複雑な形状が要求される難成形品
に適用しようとすると、割れ、型かじりなど予期せぬ成
形不良が発生しやすい。このような問題に対して、特開
平2−274853〜6号公報の如く、合金化溶融亜鉛
めっき鋼板において鋼板表面の粗度を予め調節して成形
性の向上を図った技術や、特開平4−214877号公
報の如く亜鉛系めっき鋼板の表面に無機化合物を付与し
て摺動性を向上させる技術が開示されているが、いずれ
も満足できるレベルには達していない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、Zn系
合金めっき鋼板は優れた耐食性を有しながら、プレス成
形性の点で用途が制約され、十分に活用されていないの
が現状である。特にZn−Ni系合金めっき鋼板は薄め
っきで耐食性が優れるため、自動車や家電製品への用途
拡大ニーズが大きく、プレス成形性の向上が望まれてい
る。本発明は、自動車、家電用途を中心とする高度なプ
レス成形性を満足できるZn−Ni系合金めっき鋼板を
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】Zn−Ni系合金めっき
鋼板表面に複数のリング状の凹部を設け、該リング状凹
部の凹部幅をb、凹部中心径をdとした時の凹部断面積
をS、凹部深さをh、鋼板表面1mm2当りの凹部個数
をnとした時、鋼板表面1mm2当り凹部体積の合計V
をV=S×h×nで表わすVが0.7×106μm3〜8
×106μm3を満足し、全めっき厚みの平均Ni含有率
が9〜15重量%であり、かつ表面層のNi含有率が平
均Ni含有率の1.01〜1.75倍であり、さらにめ
っき表面の1cmあたり100〜5000本のミクロク
ラックが形成されたZn−Ni系合金めっき層を鋼板の
両面もしくは片面に有することを特徴とする耐パウダリ
ング性およびプレス成形性に優れたZn−Ni系合金め
っき鋼板にある。
【0006】
【作用】本発明の耐パウダリング性およびプレス成形性
に優れたZn−Ni系合金めっき鋼板は、めっき表面に
複数のリング状の凹部を設け、その凹部体積を1mm2
当り0.7〜8×106μm3とし、合金の主成分である
Niの平均含有率が9〜15重量%であり、その表面層
のNi含有率が平均Ni含有率より高目になるように改
質されている、まためっき皮膜にはミクロクラックが形
成されている点に特徴がある。プレス成形性に対して
は、表面層の改質だけでも効果は大きいが、本発明のよ
うにさらにミクロクラックを付与するとさらに効果が大
きく、例えば円筒成形試験において、より深い絞り領域
まで効果が発揮されるようになる。このようなめっき皮
膜に改質する方法としては、Zn−Ni系合金めっきを
施した後、酸性水溶液中で浸漬もしくはアノード電解に
よりめっき皮膜のZnを優先溶解させる方法が挙げられ
るが、ミクロクラック密度を増加させるために素地鋼板
の材質に影響を及ぼさぬ範囲で軽いロール圧下を組合せ
てもよい。
【0007】以下、本発明を図面を用いて詳細に説明す
る。図1は本発明によるめっき鋼板の片面の縦断面を模
式的に示したものであり、また図2は図1の凹部1の配
列についてめっき鋼板表面の平面を模式的に示したもの
であるが、まず本発明に至るまでの研究結果について述
べる。図3〜図6はZn−Ni合金めっき鋼板のプレス
成形性および耐パウダリング性の試験結果について示す
ものである。試験条件は以下の通りである。めっき原板
としてTi添加極低炭素鋼を用い、調圧により鋼板表面
にリング状凹部を施し、これにZn−Niのめっき付着
量20g/m2、Ni含有率5〜20重量%のZn−N
i合金めっきを施し、さらにロール軽圧下によりめっき
皮膜にミクロクラックを形成させ、プレス成形性試験に
供した。
【0008】プレス成形性試験の評価は、ポンチ径50
mm、絞り比2.2の条件で低粘度油を塗布して円筒プ
レス成形を連続10個行ない、割れ、ポンチ荷重、及び
プレス品の側壁テーピングによるパウダリング程度によ
り、1〜5の評点付けを行った。尚、評点3以上は実用
上問題がないものとして評価した。 5:割れが無くポンチ荷重はほぼ原板レベル。パウダリ
ングの発生なし。 4:割れが無くポンチ荷重は原板よりやや高い。パウダ
リングは微小。 3:割れが無くポンチ荷重は原板よりかなり高い。パウ
ダリングはやや多い。 2:割れが6個以下。パウダリングは多い。 1:割れが7個以上。パウダリングは顕著に多い。
【0009】以下に研究結果を研究経緯に沿って説明す
る。先ずはじめに、Ni含有率のプレス成形性におよぼ
す影響を定量的に把握することから検討を行ない、その
結果を図3に示した。この成形性試験はめっき付着量2
0g/m2、リング状凹部の体積を1mm2当り2〜5×
106μm3とし、まためっき皮膜の改質を行わない条件
で行った。図3について説明すると、プレス成形性はN
i含有率に依存し、Ni9%未満では、めっき層が軟ら
かいために工具との凝着が強くなり、摩擦抵抗が大きく
なるため割れが発生し、またNi15%超では成形性は
良好であるが、パウダリングが多くなるために押し疵が
生じ易く、好ましくない。Ni9〜15%では、ポンチ
荷重が原板より高いレベルであるが、割れがないため実
用上の問題はない。
【0010】この結果から、次にリング状凹部の体積の
影響を検討し、その結果を図4に示した。この成形性試
験はめっき付着量20g/m2、Ni含有率を9〜15
%とし、まためっき皮膜の改質を行わない条件で行っ
た。図4はZn−Ni合金めっき鋼板の表面凹部体積と
プレス成形性との関係を示したものである。図4を説明
すると、プレス成形性はめっき表面凹部の体積に依存
し、めっき表面1mm2当りの凹部の体積を0.7〜8
×106μm3の範囲とすることが良い。めっき表面1m
2当りの凹部の体積を0.7×106μm3以上とした
のは、それ未満では潤滑剤の確保が少なく、成形性およ
び型かじりに対する効果が小さいからであり、また8×
106μm3以下としたのは、それより超では突起が多く
なるため、突起の損傷によるめっき粉の発生により、押
し疵が生じるために好ましくない。
【0011】次に本発明の最大の特徴である表面層の改
質およびミクロクラックの効果について説明する。めっ
き皮膜の改質状態は、オージェ電子分光分析法と電子顕
微鏡観察により改質程度を確認した。先に表面層のめっ
き皮膜の改質について説明する。図5はめっき皮膜の付
着量が20g/m2、平均Ni含有率は9〜15重量
%、めっき表面凹部の体積が0.7×106μm3〜8×
106μm3における表層部のNi%(NiS)と全めっ
き厚の平均Ni%(NiB)の比が0.4〜2.3とプ
レス成形性の関係を示すものである。
【0012】図5を説明すると、プレス成形性はNiP
が1.01〜1.75の範囲が良い。NiPを1.01
以上としたのは、それ未満ではめっき表層部の硬化上昇
が小さくプレス成形性の効果が小さい、また1.75以
下としたのは、それ超ではプレス成形性は良いが、パウ
ダリングが増加し、好ましくない。尚、より好ましい範
囲は、表面層のNiPが1.1〜1.5倍である。
【0013】次にミクロクラックの効果について説明す
る。図6はめっき皮膜の付着量が20g/m2、平均N
i含有率は9〜15重量%、めっき表面凹部の体積が
0.7×106μm3〜8×106μm3、表層部のNi%
(NiS)と全めっき厚の平均Ni%(NiB)の比(N
P)が1.05〜1.7におけるミクロクラック密度
とプレス成形性の関係を示すものである。 図6から明
らかなように、ミクロクラック密度が100本未満では
潤滑油溜りが少なく、プレス成形性の向上効果がほとん
ど無い。逆に5000本超の領域ではプレス成形性は向
上するものの耐食性が低下する。このような理由からミ
クロクラックは1cmあたり100〜5000本と限定
される。より好ましい範囲は500〜2000本であ
る。また平均Ni含有率との関係で言えば、9〜15重
量%の範囲がプレス成形性と耐食性を両立できる良好範
囲である。なお、ミクロクラックの形状、巾、深さには
特に制約は無く、1cm長さを横切るミクロクラックの
本数が所定範囲にあればよい。
【0014】本発明の対象は、平均Ni含有率が9〜1
5重量%、上記のような改質された表面層を有するZn
−Ni系合金めっき鋼板であり、めっき成分としてZ
n、Niの他に、例えばCo、Fe、Mn、Cr、P
b、Snなどの金属;SiO2、Al23、BaCrO4
などの難溶性の無機化合物;あるいは有機物などが1種
もしくは複数含有されたものを含む。Ni以外の成分の
合計は5重量%以下が好ましく、この範囲であれば本発
明の効果は何ら支障なく発揮される。また本発明におい
ては、めっき付着量は特に制約されるものではないが、
耐食性、製造コストの点から10〜60g/m2が実用
的な範囲である。本発明の如き、改質された表面層を有
するZn−Ni系合金めっき皮膜は鋼板の片面のみ、あ
るいは両面に形成されてよく、成形対象に応じて適宜選
択できる。また、本発明を自動車や家電製品に使用する
場合、鋼板厚みは0.4mm〜1.2mmが適当であ
る。
【0015】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明は、Zn−Ni
系合金めっき鋼板の表面にリング状の凹部を設け、Ni
含有率の高い表面層に改質し、さらにめっき表面層にミ
クロクラックを形成することにより、Zn−Ni系合金
めっきが本来有する優れた耐食性を何ら損なうこと無
く、耐パウダリング性およびプレス成形性を向上させる
ことに成功したものであり、Zn−Ni系合金めっき鋼
板の用途を自動車や家電製品の難成形部品などに拡大で
き、工業的に実用価値が大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるZn−Ni系合金めっき鋼板の縦
断面、
【図2】図1の凹部の配列の一例を示す図、
【図3】Zn−Ni系合金めっき鋼板の平均Ni含有率
とプレス成形性およびパウダリング性の関係を示す図、
【図4】Zn−Ni合金めっき鋼板の表面凹部体積とプ
レス成形性およびパウダリング性の関係を示す図、
【図5】Zn−Ni合金めっき鋼板の表層部のNi%
(NiS)と全めっき厚の平均Ni%(NiB)の比(N
P)に対するプレス成形性およびパウダリング性との
関係を示す図、
【図6】Zn−Ni合金めっき鋼板の表層部における1
cmあたりのミクロクラック本数とプレス成形性および
パウダリング性の関係を示す図である。
【符号の説明】
1 めっき鋼板のリング状凹部、 2 地鉄、 3 Zn−Ni系合金めっき層、 4 表面改質層、 b 凹部の幅、 d 凹部中心径、 h 凹部の深さ、 t めっき鋼板の板厚、 S めっき鋼板の凹部の断面積、 P1 めっき鋼板の圧延方向に隣接する凹部間中心距
離、 P2 めっき鋼板の圧延方向の列間中心距離。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 隆昌 千葉県君津市君津1番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Zn−Ni系合金めっき鋼板表面に複数
    のリング状の凹部を設け該リング状凹部の凹部幅をb、
    凹部中心径をdとした時の凹部断面積をS、凹部深さを
    h、鋼板表面1mm2当りの凹部個数をnとした時、鋼
    板表面1mm2当り凹部体積の合計VをV=S×h×n
    で表わすVが0.7×106μm3〜8×106μm3を満
    足し、全めっき厚みの平均Ni含有率が9〜15重量%
    であり、かつ表面層のNi含有率が平均Ni含有率の
    1.01〜1.75倍であり、さらにめっき表面の1c
    mあたり100〜5000本のミクロクラックが形成さ
    れたZn−Ni系合金めっき層を鋼板の両面もしくは片
    面に有することを特徴とする耐パウダリング性およびプ
    レス成形性に優れたZn−Ni系合金めっき鋼板。
JP6071194A 1994-04-11 1994-04-11 耐パウダリング性およびプレス成形性に優れたZn−Ni系合金めっき鋼板 Pending JPH07278773A (ja)

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