JPH0784673B2 - プレス成形性、塗装後鮮映性に優れるめつき鋼板 - Google Patents

プレス成形性、塗装後鮮映性に優れるめつき鋼板

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JPH0784673B2
JPH0784673B2 JP61177081A JP17708186A JPH0784673B2 JP H0784673 B2 JPH0784673 B2 JP H0784673B2 JP 61177081 A JP61177081 A JP 61177081A JP 17708186 A JP17708186 A JP 17708186A JP H0784673 B2 JPH0784673 B2 JP H0784673B2
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敏郎 市田
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明はめっき鋼板の表面粗度および表面粗度パターン
を制御することにより、プレス成形性もしくは塗装後鮮
映性を著しく向上させためっき鋼板に関するものであ
る。
<従来技術およびその問題点> 従来、自動車分野では、耐穴あき対策として、過酷な腐
食環境にさらされる自動車ボディの内面がめっきまたは
有機被膜面で、外面が冷延面である片面表面処理鋼板が
使用されてきた。
ところが、自動車外面においても砂利、小石などの衝突
による、外面塗膜の損傷に伴なう錆、ふくれ発生で外観
が著しく損なわれる問題があり、この外面防錆対策とし
て、外面にもめっきを施した両面めっき鋼板が使用され
るようになってきた。
一方、外面使用の場合、塗装後外観として、塗面の写像
の鮮映性(鮮映性と呼ぶ)が商品価値として注目されは
じめた。
ここで言う鮮映性とは、塗膜面上の物体の映りの鮮明性
をいう。塗膜への写像の映りが鮮明であることの意味
は、例えば物体の塗膜上の写像の境界がぼける、すなわ
ち境界のぶれの広がりで評価したものであり、JISH 868
6やASTME 430等で示される。
塗装後の鮮映性については、既に特開昭59−1636号、同
60−75368号公報等においてめっき鋼板の表面粗度Rzを
1μm以下にするスキンパス方法が開示されている。こ
れらの高知技術は、従来のショットブラスト加工等のス
キンバスロールによる不規則な表面粗度パターンであっ
て、この粗度パターンの不規則性は、塗装後の表面にも
反映され、塗面の拡散反射が多くなり、鮮映性を低下さ
せ、任意の表面粗度(Rz)では鮮映性は規則できないと
いう欠点がある。
また、自動車用鋼板では、自動車車体の組立て前に鋼板
に種々のブレス加工が施されるため、優れた深絞り性が
要求される。しかし、自動車用鋼板に一般的に用いられ
る亜鉛系めっき鋼板は、冷延鋼板に比べ、めっき皮膜に
よるプレス加工時の金型への焼付きが起りやすく、深絞
り性が劣る。
深絞り性向上のためには、鋼板の機械的特性として高い
延性(El)と高いランクフォード値(r値)が必要であ
る。さらに実際の絞り成形(とくに自動車のパネル)に
おいては、張出し成形との複合成形であることが多いた
め、加工硬化指数(n値)も重要になってくる。
ところで、深絞り成形に関する研究は素材である鋼板側
と、成形技術の両面から行われてきている。しかしなが
ら、製品の高精度化と複雑化に伴い、鋼板に対する要求
特性がより高級化、多様化しつつある。とりわけ自動車
用鋼板においてはこの傾向が強い。
たとえば、自動車車体の組立てには多数のプレス部品を
点溶接しているのが現状であるが、これらを大型化、一
体化することにより点溶接数を減らしたいという要求が
強い。一方、多様化するニーズに応ずるために車のデザ
インはより複雑化し、そのため従来の鋼板では成形が困
難な部品が増加している。これらの要求に応じるために
は、従来よりも優れたブレス成形性を有するめっき鋼板
が必要である。
ところで、実際のプレス成形においては、その評価基準
は、従来用いられてきた鋼板の機械的特性(r値、El、
n値)だけでは不十分である。たとえば、鋼板表面粗度
あるいは潤滑油等もプレス成形性に大きな影響をおよぼ
す。
プレス成形性におよぼす鋼板表面粗度の影響を示した公
知技術はいくつか開示されている。たとえば「塑性と加
工」Vol.3 No.14(1962−3)では、高粘度潤滑油の場
合、数μm程度の鋼板表面粗度で最も絞り性が向上する
ことを示している。一方、特公昭59−34441号公報では
ロール表面粘度(Ra)と山数(PPI)とがそれぞれRa=
2.8(μm)、PPI=226なるダルロールで調質圧延する
ことにより、塗装後外観性およびプレス加工性に優れる
冷延鋼板の調質圧延法を示している。
これらの公知技術は、プレス成形性を向上させるという
点では優れたものであるが、いずれも鋼板表面粗度を規
則しなくてはならないという欠点がある。
さらに上記公知技術は、任意の表面粗度(Ra、PPI)を
有し、かつプレス成形性に優れるめっき鋼板の製造に関
しては何ら示唆を与えるものでない。
<発明の目的> 本発明は上述した従来技術の欠点を解消し、表面平均粗
度Raを規則し、かつ表面粗度パターンに方向性を持たせ
ることによりプレス成形性、塗装後鮮映性を向上させる
ことができるプレス成形性、塗装後鮮映性に優れるめっ
き鋼板を提供しようとすることにある。
<発明の構成> 本発明の第1の態様によれば、めっき鋼板の表面粗度パ
ターンにおいて、めっき鋼板表面平均粗度Raが2.0μm
超で、かつ下記式で示されるめっき鋼板表面粗度の規則
性を表わす規則性パラメータSが少なくとも1方向につ
いてS≦0.25を満たすことを特徴とするプレス成形性に
優れるめっき鋼板が提供される。
ここで、Xi:めっき鋼板表面凸部ピーク間距離 本発明の第2の態様によれば、めっき鋼板の表面粗度パ
ターンにおいて、めっき鋼板表面平均粗度Raが0.3μm
未満で、かつ下記式で示されるめっき鋼板表面粗度の規
則性を表わす規則性パラメータSが少なくとも1方向に
ついてS≦0.25を満たすことを特徴とする塗装後鮮映性
に優れるめっき鋼板が提供される。
ここで、Xi:めっき鋼板表面凸部ピーク間距離 本発明の第3の態様によれば、めっき鋼板の表面粗度パ
ターンにおいて、めっき鋼板表面平均粗度Raが0.3μm
≦Ra≦2.0μmで、かつ下記式で示されるめっき鋼板表
面粗度の規則性を表わす規則性パラメータSが少なくと
も1方向についてS≦0.25を満たすことを特徴とする塗
装後鮮映性およびプレス成形性に優れるめっき鋼板が提
供される。
ここで、Xi:めっき鋼板表面凸部ピーク間距離 以下に本発明を更に詳細に説明する。
まず本発明の基礎となった研究結果から述べる。
本発明の第1〜第3の態様の供試鋼として、低炭素アル
ミキルド鋼の冷延鋼板を用いた。これをレーザーによる
ダル加工(以下レーザーダル加工)を施したスキンパス
ロールを用いて0.8%圧下率でスキンパス圧延したの
ち、その上に電気亜鉛めっきを施した。この時、レーザ
ーダル加工法を種々変えることにより、スキンパス圧延
後のめっき鋼板表面粗度パターンを変化させた。
第1図に、めっき鋼板表面粗度パターンの規則度パラメ
ータS値と限界絞り比の関係を示す。S値は圧延方向に
ついての測定値であり、平均表面粗度(Ra)はいずれも
約1.2μmである。限界絞り比はS値に強く依存し、S
≦0.25とすることによりプレス成形性が著しく向上し
た。
第2図に、めっき鋼板表面粗度パターンの規則度パラメ
ータS値と塗装後鮮映性の関係を示す。鮮映性測定用試
料は上述のめっき鋼板に通常の自動車用外面塗料を3コ
ートしたものを用いた。すなわち、上記めっき鋼板に日
本パーカライジング社製の化成処理液(ボンデライトL3
020)(リン酸亜鉛)で付着量2.0〜2.5g/m2となるよう
に化成処理を施し、引き続き、日本ペイント製の電着塗
料(パワートップU30)で膜厚18〜22μmとなるように
カチオン電着塗装、関西ペイント製中塗塗料(アミラッ
クチッピングシーラーN3)で膜厚35〜40μmとなるよう
に塗装後、関西ペイント製上塗塗料(ネオアミラックB0
02)で膜厚35〜40μmとなるように塗装した。
なお、表面形状測定装置としてTALYSURF−5(Taylor−
Hobson製)を用いて、Ra、Rzを測定した。
また、鮮映性の測定は、Dorigon Meter(Hunter Lab
製)を用いてDOI値(Distinctness of Reflected Imag
e)を測定した。
鮮映性は入射光が塗膜上で反射したとき、光束が正反射
角にできるだけ近い角度に収束しており、散乱しないほ
ど写像がぼけずに優れているといえる。同図から明らか
なように、DOI値も、限界絞り比と同様にS値に強く依
存し、S≦0.25とすることにより、鮮映性が著しく向上
する。すなわち、最近の市場ニーズから鮮映性の目標値
であるDOI値90以上を得ることができた。
なお、S値は圧延方向についての測定値であり、平均表
面粗度(Ra)は、いずれも約1.2μmである。
また、第3図に、平均表面粗度Ra,めっき鋼板表面粗度
パターンの規則度パラメータS値と実線で囲む限界絞り
比、点線で囲むDOI値の関係を示す。なお、第3図では
点線と実線が重ならないようわずかに離して示してあ
る。同図から明らかなように、プレス成形性および塗装
後鮮映性の両方を満足するのは、0.3μm≦Ra≦2.0μm
で、かつS≦0.25であることがわかる。
本発明者らはこの基礎的データに基づき研究を重ねた結
果、以下のように製造条件を規制することにより、プレ
ス成形性、塗装後鮮映性に優れるめっき鋼板の製造が可
能となることを見い出した。
まず、最も重要なものがめっき鋼板表面粗度パターンで
ある。
そして、本発明におけるめっき鋼板表面粗度の規則性を
表わす規則度パラメータSは、めっき鋼板表面凸部ピー
ク間距離をXiとした時、下記のように表わすことができ
る。
そして、本発明の第1〜第3の態様において、表面粗度
の規則性を表わす規則度パラメータSが少なくとも1方
向についてS≦0.25を満たすことが必須である。S>0.
25では優れたプレス成形性を得ることができない。従来
のめっき鋼板ではS値は0.3〜0.5程度である。
さらに、めっき鋼板表面粗度、例えば平均表面粗度(R
a)が、前述した第3図から明らかなように、以下の関
係を満たすことが必須である。
すなわち、優れたプレス成形性および塗装後鮮映性を得
るためには、0.3μm≦Ra≦2.0μmなる関係を満たすこ
とが必須である(本発明の第3の態様)。
Ra<0.3μmでは、限界絞り比が2.2未満となり、優れた
プレス成形性が得られないが、DOI値が90以上を示し、
優れた塗装後鮮映性を得ることができる(本発明の第2
の態様)。
また、Ra>2.0μmではDOI値が90未満を示し、優れた塗
装後鮮映性が得られないが、限界絞り比が2.2以上を示
し、優れたプレス成形性を得ることができる(本発明の
第1の態様)。
以上、要約すれば、S<0.25において、Ra>0.3μmで
はプレス成形性に優れ、Ra<2.0μmでは塗装後鮮映性
に優れ、0.3μm<Ra≦2.0μmではプレス成形性および
塗装後鮮映性に優れているということである。
なお、このような規則的なめっき鋼板表面粗度パターン
を得るためには、下地鋼板として冷延鋼板およびめっき
鋼板のスキンパス圧延時のスキンパスロールの表面粗度
パターンも必然的に規則的でなければいけない。そのた
めのスキンパスロールの加工法としては、放電ダル加工
法、レーザーダル加工法、あるいは特別に製造したグリ
ッドを使用するショットブラスト法が適する。
めっき鋼板表面粗度パターンがS≦0.25およびRaが前記
各範囲を満たしていれば、潤滑油の種類、プレス条件等
は任意でよい。
なお、本発明における規則的な表面粗度パターンの効果
としては、めっき鋼板表面凹部にたまった潤滑油が均等
に凸部へと供給されることに起因し、そのため潤滑条件
が良好になるものと考えられる。さらに凸部の金属接触
部分が規則的に存在することにより、めっき鋼板表面と
プレス金型との摩擦状態も変化しているものと考えられ
る。
また、例えば電気Zn−Ni合金めっきによって得られる本
発明によるめっき鋼板表面粗度パターンは、第4a図に示
すようなパターンが得られ(後述の実施例8のもの使
用)、第4b図に示すように従来の電気Zn−Ni合金めっき
によって得られる表面粗度パターンに比べ、規則的であ
る。
<実施例> 冷延鋼板にスキンパス圧延(圧下率0.8%)を行なった
のち、電気亜鉛めっき、電気Zn−Ni合金めっきおよび電
気Zn−Fe合金めっきを施した。または、冷延鋼板に溶融
亜鉛めっきを施したのちスキンパス圧延(圧下率0.8
%)した。
ここでスキンパスロールはショットブラストおよびレー
ザー加工によりダル目付けを行なったものを使用した。
めっき鋼板表面粗度は圧延方向について行ない、平均表
面粗度Ra、十点平均粗度Rz、1インチ当りのピーク数PP
I、S値パラメータ等を求めた。
限界絞り比(L.D.R.)は、ポンチ直径32mmの金型を用い
て深絞りしうる最大素板径D0maxを求め、ポンチ直径dp
との比から求めた。すなわち 絞り条件は、絞り速度1mm/s、潤滑油は防錆油(オイル
タイプ)を用い、全て同一条件にて行った。L.D.R.が2.
20以上だとプレス成形性に優れる。
塗装後鮮映性は前述したDOI値にて求めた。DOIが90以上
で一般に塗装後鮮映性に優れる。
表1にスキンパスロールのダル目つけ方法、表面粗度、
材料特性を示す。この表から明らかなように、本発明範
囲内にて製造しためっき鋼板は、比較例に比べて優れた
プレス成形性、塗装後鮮映性を示す。
<発明の効果> 本発明によれば、めっき鋼板表面に規則的な粗度パター
ンを付与することにより、さらに表面平均粗度を規制す
ることにより、同一材質のめっき鋼板においてもプレス
成形性、塗装後鮮映性が格段に向上し、その使用範囲が
拡がるとともに、難易度の成形も可能となるなど、プレ
ス成形性、塗装後鮮映性に優れためっき鋼板の製造が可
能となる。
【図面の簡単な説明】 第1図は、めっき鋼板表面粗度パターンの規則度パラメ
ータS値と限界絞り比の関係を示すグラフである。 第2図は、規則度パラメータS値と、塗装後の鮮映性
(DOI値)の関係を示すグラフである。第3図は、平均
表面粗度Ra、規則度パラメータS値と限界絞り比、塗装
後のDOI値の関係を示す図である。 第4a図は、電気Zn−Niめっき鋼板における本発明例8の
表面粗度パターンを示し、第4b図は同従来例での表面粗
度パターンを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松岡 才二 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (56)参考文献 特開 昭59−104201(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】めっき鋼板の表面粗度パターンにおいて、
    めっき鋼板表面平均粗度Raが2.0μm超で、かつ下記式
    で示されるめっき鋼板表面粗度の規則性を表わす規則性
    パラメータSが少なくとも1方向についてS≦0.25を満
    たすことを特徴とするプレス成形性に優れるめっき鋼
    板。 ここで、Xi:めっき鋼板表面凸部ピーク間距離
  2. 【請求項2】めっき鋼板の表面粗度パターンにおいて、
    めっき鋼板表面平均粗度Raが0.3μm未満で、かつ下記
    式で示されるめっき鋼板表面粗度の規則性を表わす規則
    性パラメータSが少なくとも1方向についてS≦0.25を
    満たすことを特徴とする塗装後鮮映性に優れるめっき鋼
    板。 ここで、Xi:めっき鋼板表面凸部ピーク間距離
  3. 【請求項3】めっき鋼板の表面粗度パターンにおいて、
    めっき鋼板表面平均粗度Raが0.3μm≦Ra≦2.0μmで、
    かつ下記式で示されるめっき鋼板表面粗度の規則性を表
    わす規則性パラメータSが少なくとも1方向についてS
    ≦0.25を満たすことを特徴とする塗装後鮮映性およびプ
    レス成形性に優れるめっき鋼板。 ここで、Xi:めっき鋼板表面凸部ピーク間距離
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