JPH1060663A

JPH1060663A - 金属薄板

Info

Publication number: JPH1060663A
Application number: JP21484196A
Authority: JP
Inventors: Shuji Nomura; 修二野村; Michitaka Sakurai; 理孝櫻井; Toru Imokawa; 透妹川; Takayuki Urakawa; 隆之浦川; Junichi Inagaki; 淳一稲垣; Masaaki Yamashita; 正明山下
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1996-08-14
Filing date: 1996-08-14
Publication date: 1998-03-03

Abstract

(57)【要約】【課題】アルミニウム、ステンレスおよび鋼等の各薄
板に共通的に、特にプレス成形性に優れ、更にスポット
溶接性、接着性および化成処理性にも優れた金属薄板を
得るために適した金属板の表面皮膜を開発する。【解決手段】少なくとも一方の表面に、Ｆｅ−Ｎｉ−
Ｏ系皮膜を形成させる。望ましくは、付着量が、皮膜中
金属元素の合計量換算で１０〜１５００mg/m²の範囲
内、Ｆｅ含有量（wt.%）とＮｉ含有量（wt.%）との和に
対するＦｅ含有量（wt.%）の比率が、０．００４〜０．
９の範囲内、且つ、酸素含有量が、０．５〜１０wt.%の
範囲内にあるＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜を形成させる。【効果】自動車、家電製品および建材等に対してより
幅広い用途に使用され得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、金属薄板の改良
に関し、特にプレス成形性に優れ、更にスポット溶接
性、接着性および化成処理性に優れた金属薄板に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】熱延鋼板および冷延鋼板（以下、「薄鋼
板」という）、アルミニウム薄板およびアルミニウム合
金薄板（以下、「アルミニウム薄板」という）、および
ステンレス鋼薄板は、自動車、家電製品および建材等幅
広い用途に使用されている。これらの薄板は、プレス加
工、スポット溶接あるいは接着等の手段により、用途に
応じて成形加工された後、組立ておよび塗装をされるの
で、優れたプレス成形性、スポット溶接性、接着性、お
よび塗装前前処理としての化成処理性が要求される。

【０００３】しかしながら、アルミニウム薄板およびス
テンレス鋼薄板は、薄鋼板に比べてプレス成形性、スポ
ット溶接性、接着性および化成処理性に劣るという欠点
がある。

【０００４】アルミニウム薄板は、薄鋼板に比べ伸びが
小さく、ｒ値が小さいため、プレス成形性に劣る。更
に、アルミニウム薄板は融点が低いのでプレス成形時の
高面圧下において金型との間で凝着現象を起こし、摺動
抵抗が増大する。従って、摩擦係数を小さくしたプレス
成形性に優れたアルミニウム薄板に対する要求度は高
い。アルミニウム薄板がスポット溶接性に劣る原因は、
上述したようにＡｌ材の融点が低いので溶融したＡｌと
電極のＣｕとが反応して脆い合金層を生成するために電
極の劣化が激しくなることにある。アルミニウム薄板が
接着性に劣る原因は、不明な点が多いが、表層に強固な
酸化膜を有していることに関係していると考えられてい
る。アルミニウム薄板が化成処理性に劣る原因は、上記
表層の酸化膜が化学的に安定しているために、化成処理
結晶が十分に成長しないためであると考えられている。

【０００５】ステンレス鋼薄板は、薄鋼板に比べて伸び
が小さく、ｒ値が小さく、また通常、表面が平滑な状態
（光沢を要する）で使用されるため、プレス成形時に型
かじりを起こし易いので、プレス成形性に優れたステン
レス鋼薄板に対する要求度は高い。また、ステンレス鋼
薄板は、スポット溶接性、接着性および化成処理性に劣
る。その原因は、Ｃｒ等の合金元素を多量に含むため
に、表面に強固な酸化膜を有しているためであると考え
られる。

【０００６】一方、冷延鋼板のプレス成形性は、材質グ
レードによりほぼ定まるので実用上大きな問題はない。
しかしながら、プレス成形性が高く余裕があればより低
い材質グレードの冷延鋼板を適用することができるの
で、コスト低減の観点から一層のプレス成形性の向上が
望まれている。また、製造プロセスの違いにより、連続
焼鈍材と箱型焼鈍材とがあり、焼鈍時に生成する表面の
酸化膜がこれら両者間で異なるので、プレス成形性にバ
ラツキが生じるという問題があり、プレス成形性の安定
化を求める需要家は多い。

【０００７】更に冷延鋼板は、焼鈍中に鋼中のＴｉ、Ｃ
ｒ、Ａｌ、ＳｉおよびＭｎ等の易酸化性元素が選択酸化
されるために、表面にＦｅ酸化物以外の酸化皮膜が形成
される。この酸化皮膜によってスポット溶接性、接着性
および化成処理性が劣化するという問題がある。

【０００８】熱延鋼板の場合は冷延鋼板に比べて材質的
に劣ること、および板厚が厚いことにより加工時に型か
じりを生じ易い。従って、摩擦係数が小さくプレス成形
性に優れた熱延鋼板に対する要求が強い。また、熱延鋼
板は、熱延巻取りままの状態で使用される所謂黒皮材
と、熱延時に生成したスケールを酸洗により除去した状
態で使用される所謂白皮材とがある。スケールが鋼板表
面に存在すると、スポット溶接性、接着性および化成処
理性に劣る。また、酸洗によりスケールが除去された場
合でも、熱延巻取り時に易酸化元素が鋼板表面で選択酸
化されるために、白皮材の表面にはＦｅ以外の元素の酸
化膜が存在しており、スポット溶接性、接着性および化
成処理性に劣っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した通り、(1) ア
ルミニウム薄板における金型との間での凝着現象の抑
制、スポット溶接時の電極Ｃｕとの反応による脆化合金
層の生成の抑制、並びに接着性および化成処理性を阻害
するアルミニウム材に固有の強固な酸化膜対策、(2) ス
テンレス鋼薄板におけるプレス成形時の型かじり防止お
よびＣｒ酸化物等の強固な酸化膜対策、(3) 冷延鋼板に
おける焼鈍時生成酸化膜性状の変動に伴うプレス成形性
のバラツキ解消、(4) 熱延鋼板におけるプレス成形時の
型かじり防止、および白皮材表面の選択酸化皮膜対策の
問題がある。

【００１０】従って、この発明の目的は上記課題を技術
的に解決することにより、プレス成形性、スポット溶接
性、接着性および化成処理性に優れた金属薄板を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、金属薄板の表
面に、ＮｉおよびＦｅの金属、並びに、ＮｉおよびＦｅ
の酸化物を含む混合皮膜（以下、「Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮
膜」という）が適正に形成されていることにより、プレ
ス成形性、スポット溶接性、接着性および化成処理性に
優れた金属薄板が得られるとの知見を得た。

【００１２】Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜によるプレス成形性
の向上について金属薄板のプレス成形性を向上させるためには、上述し
た通り硬質で且つ高融点の皮膜の形成が有効であるとさ
れている。本発明者らは、アルミニウム薄板のプレス成
形性を改善するために各種の皮膜について検討した結
果、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜が特に有効であることを見い
出した。アルミニウム薄板の表面に適正なＦｅ−Ｎｉ−
Ｏ系皮膜を形成させることにより、プレス成形時におけ
るアルミニウム薄板の表面とプレス金型との摺動抵抗が
低下し、アルミニウム薄板がプレス金型へ滑り込み易く
なりプレス成形性が向上する。また、本発明者らは、ス
テンレス鋼薄板、冷延鋼板および熱延鋼板のプレス成形
性改善についても検討を進め、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜の
形成によりプレス成形性が向上することを見い出した。
Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜は硬質で且つ高融点ではあるがス
テンレス鋼薄板、冷延鋼板および熱延鋼板の表面と比較
して各段に大きな差があるとは思われない。ところがＦ
ｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜の存在により、高面圧下において潤
滑油成分が薄板表面に吸着することによって形成される
吸着膜が、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜がない場合に比べてよ
り強固であるために潤滑能力が向上し、プレス成形性が
改善されるものと推定される。

【００１３】Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜によるスポット溶接
性の向上についてアルミニウム薄板のスポット溶接性を改善する方法とし
ては、上述したように表面に高融点の皮膜を形成させる
ことが有効とされている。そこで、本発明者らはアルミ
ニウム薄板のスポット溶接性を改善するために各種の皮
膜について検討した結果、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜が特に
有効であることを見い出した。この理由は詳細には明ら
かではないが、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜中のＮｉが、下地
アルミニウム薄板と反応して高融点のＮｉ系合金を形成
することが効果を奏しているものと考えられる。ステン
レス鋼薄板、冷延鋼板および熱延鋼板のスポット溶接性
についてもアルミニウム薄板の場合と同様に向上する。
この理由は、スポット溶接性を劣化させる表面の酸化膜
の上に形成されたＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜中のＮｉが、下
地薄鋼板と反応して高融点のＮｉ系合金を形成するため
と考えられる。

【００１４】Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜による接着性の向上
についてアルミニウム薄板およびステンレス鋼薄板の接着性が劣
る原因について調査した結果、表面を構成している化学
成分組成により接着性が支配されていることが明らかに
なった。アルミニウム薄板の場合には、表面の組成はＡ
ｌ酸化物が主体であり、ステンレス鋼薄板の場合には、
Ｃｒ等の合金元素の酸化物が主体である。この酸化皮膜
の組成により接着性が異なっており、Ｆｅ酸化物の接着
性が最も優れていた。従って、優れた接着性を有する材
料の表面には所定量のＦｅ酸化物が必要である。本発明
のＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜は、適正量のＦｅ酸化物を含有
するので、接着性が向上する。

【００１５】また、実用に供される冷延鋼板の表面に
は、焼鈍時に形成されたＦｅ以外の酸化皮膜が存在して
おり、熱延鋼板の表面には、スケール、および巻取り時
に形成されたＦｅ以外の酸化皮膜が存在しているので、
本発明のＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜を形成させることによっ
てアルミニウム薄板およびステンレス鋼薄板と同様に接
着性が向上する。

【００１６】Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜による化成処理性の
向上についてアルミニウム薄板およびステンレス鋼薄板の化成処理性
が劣るのは、表面に化学的に安定な酸化皮膜を有するた
めに、形成される化成処理皮膜の結晶が粗大で不均一と
なることが原因である。従って、表面の酸化皮膜を除去
するか、もしくは、ＦｅおよびＮｉに代表される化成処
理性に優れた材料で酸化皮膜で酸化皮膜を被覆すること
が有効であるとされている。従って、優れた化成処理性
を有する材料の表面には所定量のＦｅおよびＮｉが必要
である。本発明のＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜は、適正な量の
金属Ｆｅおよび金属Ｎｉを含有するので、化成処理性が
向上する。

【００１７】また、実用に供される冷延鋼板の表面に
は、焼鈍時に形成されたＦｅ以外の酸化皮膜が存在して
おり、熱延鋼板の表面には、スケール、および巻取り時
に形成されたＦｅ以外の酸化皮膜が存在しているので、
表面に化成処理性に優れたＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜を形成
することによって、アルミニウム薄板およびステンレス
鋼薄板と同様に化成処理性が向上する。

【００１８】上述したように、金属薄板の表面にＦｅ−
Ｎｉ−Ｏ系皮膜が適正に形成されていることにより、プ
レス成形性、スポット溶接性、接着性および化成処理性
において優れた薄鋼板が得られる。即ち、上述したＦｅ
−Ｎｉ−Ｏ系皮膜が金属薄板の表面に形成されているこ
とがこの発明の必須条件である。

【００１９】この発明は上述した知見に基づいてなされ
たものであって、請求項１記載の金属薄板の発明は、少
なくとも一方の表面にＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜が形成され
ていることに特徴を有するものである。

【００２０】そして請求項２記載の発明の金属薄板は、
請求項１記載の発明において、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜の
付着量が皮膜中金属元素の合計量換算で、１０〜１５０
０mg/m²の範囲内にあり、更にＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜の
Ｆｅ含有量（wt.%）とＮｉ含有量（wt.%）との和に対す
るＦｅ含有量（wt.%）の比率が、０．００４〜０．９の
範囲内にあり、且つ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜中の酸素含
有量が、０．５〜１０wt.%の範囲内にあることに特徴を
有するものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】下地薄板として使用される薄鋼
板、アルミニウム薄板およびステンレス鋼薄板等の金属
薄板に対しては、上層としてのＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜を
形成し得るものであれば何ら制限はない。この発明の金
属薄板のＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜の性状の限定理由につい
て述べる。

【００２２】Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜の付着量上層としてのＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜の付着量は、金属元
素の合計量換算で１０mg/m²未満では、プレス成形性、
スポット溶接性、接着性および化成処理性の向上効果が
十分に得られず、一方、その付着量が上記換算で１５０
０mg/m²を超えても上記効果は飽和する。従って、Ｆｅ
−Ｎｉ−Ｏ系皮膜の付着量は皮膜中金属元素の合計量換
算で１０〜１５００mg/m²の範囲内に限定すべきであ
る。

【００２３】Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜中のＦｅ／（Ｆｅ＋
Ｎｉ）Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜中に適正量のＦｅが含有されてい
ることにより、皮膜表面にＦｅ酸化物が生成し、接着性
が改善される。従って、Ｆｅを多く含有するほど接着性
は改善される。Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜中のＦｅ含有量
（wt.%）とＮｉ含有量（wt.%）との和に対するＦｅ含有
量（wt.%）の比率（以下、「Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｎｉ）」と
いう）が０．００４未満では、接着性が劣化する。一
方、Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｎｉが０．９を超えると、皮膜中に
存在するＮｉ含有量が減少するため、溶接時に形成され
る高融点のＺｎ−Ｎｉ合金の比率が少なくなり、そのた
めに電極の劣化が激しくなり、スポット溶接性の改善効
果が発揮されない。従って、皮膜中Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｎ
ｉ）は０．００４〜０．９の範囲内に限定すべきであ
る。

【００２４】Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜の酸素含有量Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜中に適正量の酸素が含有されてい
ることにより、接着性が改善される。Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系
皮膜の酸素含有量が０．５wt.%未満では、皮膜の金属的
性質が強くなるため接着性の改善効果が小さくなる。一
方、皮膜の酸素含有量が１０wt.%を超えると酸化物の量
が多くなり過ぎるために、リン酸塩結晶の生成が抑制さ
れて化成処理性が劣化する。従って、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系
皮膜の酸素含有量は０．５〜１０wt.%の範囲内に限定す
べきである。

【００２５】なお、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜中には、下地
薄板中に含まれるＣ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｐ、Ａ
ｌ、Ｃｕ、Ｍｇ、ＣｒおよびＣｏ等の成分元素が取り込
まれた酸化物、水酸化物またはこれら金属単体が含まれ
ていても上述した効果は奏される。

【００２６】また、本発明における上層としてのＦｅ−
Ｎｉ−Ｏ系皮膜は、その形成方法により限定されるもの
はなく、置換メッキ、酸化剤含有の水溶液への浸漬によ
る方法、酸化剤含有の水溶液中での陰極電解処理および
電極処理、所定の水溶液の吹付け、ロール塗布法、レー
ザーＣＶＤ、光ＣＶＤ、真空蒸着、または、スパッタ蒸
着法等の気相メッキ法を採用することができる。なお、
Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜は金属薄板の用途により適宜片面
または両面に形成すればよい。

【００２７】

【実施例】次に、本発明を実施例により更に詳細に説明
する。板厚０．７ｍｍの冷延鋼板、熱延鋼板、アルミニ
ウム薄板およびステンレス鋼薄板（「下地薄板」と総称
する）の表面に下記形成方法Ａ、ＢまたはＣの方法によ
りＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜を形成させた。

【００２８】〔形成方法Ａ〕酸化剤を含有させた硫酸第
一鉄と硫酸ニッケルの混合溶液中で、下地薄板を陰極電
解処理することにより、その表面に所定のＦｅ−Ｎｉ−
Ｏ系皮膜を形成させた。ここで、硫酸ニッケル濃度は１
００ｇ／ｌで一定とし、硫酸鉄濃度を種々の所定値に変
化させ、また、混合溶液のｐＨを２．５で一定、温度を
５０℃で一定とし、酸化剤として過酸化水素水を用い、
その濃度を種々の所定値に変化させることにより皮膜の
酸素含有量を調整した。

【００２９】〔形成方法Ｂ〕塩化ニッケル濃度１２０ｇ
／ｌおよび種々の所定濃度の塩化第一鉄を含有する水溶
液を下地薄板に噴霧し、空気とオゾンとの混合雰囲気中
でＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜の酸素含有量を調整しながら乾
燥させることにより、その表面に所定のＦｅ−Ｎｉ−Ｏ
系皮膜を形成させた。

【００３０】〔形成方法Ｃ〕塩化ニッケル濃度１２０ｇ
／ｌおよび種々の所定濃度の塩化第一鉄を含有し、ｐＨ
２．５〜３．５、温度５０℃の水溶液に下地薄板を浸漬
した。浸漬時間の調整によりＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜の付
着量を種々の所定値に変化させた。また、ｐＨの調整に
より、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜の酸素含有量を種々の所定
値に変化させた。また、この酸素含有量を更に調整する
ために適宜、所定の水溶液中に所定の酸化剤を添加し、
そして、所定の酸化雰囲気中で加熱処理する等の方法
で、下地薄板の表面に所定のＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜を形
成させた。

【００３１】上述した方法でＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜の付
着量、Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｎｉ）および酸素含有量を種々に
調節することにより、本発明の範囲内の皮膜を形成させ
た実施例、および、本発明の範囲外の皮膜を形成させた
比較例の各供試体を調製した。

【００３２】各供試体のＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜の付着
量、皮膜中Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｎｉ）および酸素含有量は下
記方法で測定した。〔Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜の付着量、および皮膜中Ｆｅ／
（Ｆｅ＋Ｎｉ）〕皮膜の定量分析に際し、ＩＣＰ法で
は、上層としてのＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜中の成分と下層
メッキ層中の成分とを完全に分離することは困難であ
る。従って、ＩＣＰ法により、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜中
の元素の内、下層のメッキ層中に含まれていない元素の
みを定量分析した。更に、Ａｒイオンスパッタした後、
ＸＰＳ法によりＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜中各成分元素の測
定を表面から繰り返すことによって、メッキ層の深さ方
向に対する各成分元素の組成分布を測定した。この測定
方法においては、下層のメッキ層中に含まれていないＦ
ｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜の元素が最大濃度を示す表面からの
深さ（ｘとする）に、その元素が検出されなくなる表面
からの深さ（ｙとする）と上記最大濃度を示す表面から
の深さ（ｘ）との差（ｙ−ｘ）の１／２を加えた表面か
らの深さ（ｘ＋（ｙ−ｘ）／２）、即ち、最大濃度を示
す表面からの深さ（ｘ）と、その元素が検出されなくな
る表面からの深さ（ｙ）との、表面からの平均深さ
（（ｘ＋ｙ）／２）をＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜の厚さと定
義した。そして、ＩＣＰ法の結果とＸＰＳ法の結果か
ら、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜の付着量および組成を算定し
た。次いで、皮膜中Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｎｉ）を算定した。

【００３３】〔皮膜の酸素含有量〕皮膜の酸素含有量
は、オージェ電子分光法（ＡＥＳ）の深さ方向分析結果
から求めた。

【００３４】次いで、上述した実施例および比較例の各
供試体について、プレス成形性、スポット溶接性、接着
性および化成処理性の各品質特性を評価した。各評価試
験を次の方法で行なった。

【００３５】〔摩擦係数測定試験〕プレス成形性を評価
するために、各供試体の摩擦係数を、下記装置により測
定した。

【００３６】図１は、摩擦係数測定装置を示す概略正面
図である。同図に示すように、供試体から採取した摩擦
係数測定用試料１が試料台２に固定され、試料台２は、
水平移動可能なスライドテーブル３の上面に固定されて
いる。スライドテーブル３の下面には、これに接したロ
ーラ４を有する上下動可能なスライドテーブル支持台５
が設けられ、これを押上げることにより、ビード６によ
る摩擦係数測定用試料１への押付荷重Ｎを測定するため
の第１ロードセル７が、スライドテーブル支持台５に取
付けられている。上記押付力を作用させた状態で、スラ
イドテーブル３の水平移動方向の一方の端部には、スラ
イドテーブル３を水平方向へ移動させるための摺動抵抗
力Ｆを測定するための第２ロードセル８が、スライドテ
ーブル３の一方の端部に取付けられている。なお、潤滑
油として、日本パーカライジング社製ノックスラスト５
５０ＨＮを試料１の表面に塗布して試験を行った。

【００３７】供試体とビードとの間の摩擦係数μは、
式：μ＝Ｆ／Ｎで算出した。但し、押付荷重Ｎ：４００
ｋｇｆ、試料の引き抜き速度（スライドテーブル３の水
平移動速度）：１００ｃｍ／ｍｉｎとした。

【００３８】図２は、使用したビードの形状・寸法を示
す概略斜視図である。ビード６の下面が試料１の表面に
押しつけられた状態で摺動する。その下面形状は、幅１
０ｍｍ、摺動方向長さ３ｍｍの平面を有し、その前後面
の幅１０ｍｍの各々の線には４．５ｍｍＲを持つ筒面の
１／４筒面が同図のように接している。

【００３９】上記方法により求めた摩擦係数により、プ
レス成形性を下記４段階に区分した。評価区分の符号と
その内容は次の通りである。 ○：非処理材より改善されている。 △：非処理材より改善されているが、改善効果が小さ
い。 ×：非処理材と同程度である。 ××：非処理材より劣る。

【００４０】〔連続打点性試験〕スポット溶接性を評価
するために、各供試体について連続打点性試験を行っ
た。

【００４１】同じＮo.の供試体を２枚重ね、それを両面
から１対の電極チップで挟み、加圧通電して電流を集中
させた抵抗溶接（スポット溶接）を、下記条件で連続的
に実施した。・電極チップ：先端径６ｍｍのドーム型・加圧力：２５０ｋｇｆ・溶接時間：０．２秒・溶接電流：１１．０ｋＡ・溶接速度：１点／ｓｅｃ．連続打点性の評価としては、スポット溶接時に、２枚重
ねた溶接母材（供試体）の接合部に生じた溶融凝固した
金属部（ナゲット）の径が、４×ｔ1/2 （ｔ：１枚の板
厚）未満になるまでに連続打点した打点数を用いた。な
お、上記打点数を以下、電極寿命という。その電極寿命
によりスポット溶接性を４段階に区分した。評価区分の
符号とその内容は次の通りである。 ○：非処理材より改善されている。 △：非処理材より改善されているが、改善効果が小さ
い。 ×：非処理材と同程度である。 ××：非処理材より劣る。

【００４２】〔接着性試験〕接着性の評価は、同じＮo.
の２枚の供試体の面同士を接着剤で張り合わせた後、こ
れを剥離させるときの剥離強度で評価した。各供試体か
ら下記接着性試験用試験体を調製した。

【００４３】図３は、その組み立て過程を説明する概略
斜視図である。同図に示すように、幅２５ｍｍ、長さ２
００ｍｍの２枚の供試体１０を、その間に０．１５ｍｍ
のスペーサー１１を介して、接着剤１２の厚さが０．１
５ｍｍとなるように重ね合わせて接着し、接着性試験体
１３を作製し、１５０℃×１０ｍｉｎ．の焼き付けを行
う。

【００４４】次いで、図４に示すように、上記のように
調製された試験体をＴ型に折り曲げ、引張試験機を用い
て２００ｍｍ／ｍｉｎ．の速度で引張試験をし、試験体
が剥離したときの平均剥離強度（ｎ＝３回）を測定し
た。剥離強度は、剥離時の引張荷重曲線の荷重チャート
から、平均荷重を求め、単位：ｋｇｆ／２５ｍｍで表わ
した。図４中、Ｐは引張荷重を示す。なお、接着剤は塩
ビ系のヘミング用アドヒシブを用いた。

【００４５】この剥離強度により接着性を４段階に区分
した。評価区分の符号とその内容は次の通りである。 ○：非処理材より改善されている。 △：非処理材より改善されているが、改善効果が小さ
い。 ×：非処理材と同程度である。 ××：非処理材より劣る。

【００４６】〔化成処理性試験〕化成処理性の評価は、
リン酸亜鉛皮膜の結晶状態のミクロ的観察により行なっ
た。各供試体を、自動車塗装用下地用の浸漬型リン酸亜
鉛処理液（日本パーカライジング社製ＰＢＬ３０８０）
で通常の条件で処理し、その表面にリン酸亜鉛皮膜を形
成させた。このようにして形成されたリン酸亜鉛皮膜の
結晶状態を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察し
た。

【００４７】その結晶状態により４段階に区分した。評
価区分の符号とその内容は次の通りである。 ○：非処理材より改善され、リン酸亜鉛皮膜の結晶が緻
密で小さい。 △：非処理材より改善されているが、改善効果が小さ
く、リン酸亜鉛皮膜の結晶がやや粗大で大きい。 ×：非処理材と同程度で、リン酸亜鉛皮膜の結晶が粗大
で大きい。 ××：非処理材より劣る。

【００４８】（試験１）表１に、下地薄板として冷延鋼
板、熱延鋼板、アルミニウム薄板およびステンレス鋼薄
板を用い、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜を形成させた実施例、
および非処理ままのＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜を形成させな
い比較例についての品質特性試験結果を示す。

【００４９】

【表１】

【００５０】表１から、下記事項が明らかである。冷延
鋼板、熱延鋼板、アルミニウム薄板およびステンレス鋼
薄板の表面に本発明の範囲内のＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜を
形成させた実施例はいずれも、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜を
形成させなかった比較例よりも、プレス成形性、スポッ
ト溶接性、接着性および化成処理性のすべてにおいて改
善された。

【００５１】（試験２）試験２ではＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮
膜の形成方法別に試験した。（試験２のＡ）形成方法ＡによりＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜
を下地薄板の表面に形成させた。そして、Ｆｅ−Ｎｉ−
Ｏ系皮膜として、(1) 皮膜の付着量および酸素含有量を
請求項２記載の発明の範囲内の一定値とし、皮膜のＦｅ
／（Ｆｅ＋Ｎｉ）を０〜１まで変化させたもの（Ｆｅ／
（Ｆｅ＋Ｎｉ）が０および１のものはそれぞれ、Ｆｅ含
有量が０およびＮｉ含有量が０であるから本発明の範囲
外となる）、並びに、(2) 皮膜の付着量およびＦｅ／
（Ｆｅ＋Ｎｉ）を請求項２記載の発明の範囲内の一定値
とし、皮膜の酸素含有量を０〜２２wt.%まで変化させた
もの（酸素含有量が０のものは本発明の範囲外となる）
を各下地薄板別に調製し、品質特性試験を行なった。

【００５２】表２および３に冷延鋼板の場合、表４およ
び５に熱延鋼板の場合、表６および７にアルミニウム薄
板の場合、そして表８および９にステンレス鋼薄板の場
合の試験結果を示す。

【００５３】

【表２】

【００５４】

【表３】

【００５５】

【表４】

【００５６】

【表５】

【００５７】

【表６】

【００５８】

【表７】

【００５９】

【表８】

【００６０】

【表９】

【００６１】表２〜９の結果より下記事項が明らかであ
る。（１）表面にＦｅを含有しないＮｉ−Ｏ系皮膜を有する
もの（比較例）は接着性に劣り、Ｎｉを含有しないＦｅ
−Ｏ系皮膜を有するもの（比較例）はスポット溶接性が
改善されていない。また、皮膜に酸素を含有しないＦｅ
−Ｎｉ系皮膜を有するもの（比較例）は接着性の向上が
みられない。（２）これに対して、実施例はいずれも本発明の範囲内
のものであり、プレス成形性、スポット溶接性、接着性
および化成処理性において向上している。本発明の範囲
内である実施例の内でも、請求項２記載の発明の範囲内
にある皮膜中Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｎｉ）が０．００４〜０．
９の範囲内で、且つ皮膜の酸素含有量が０．５〜１０w
t.%の範囲内にあるものは、本発明の範囲内ではあるが
請求項２記載の発明の範囲外のものよりもプレス成形
性、スポット溶接性、接着性および化成処理性において
一層優れていることがわかる。

【００６２】（試験２のＢ）形成方法ＢによりＦｅ−Ｎ
ｉ−Ｏ系皮膜を下地薄板の表面に形成させた。そして、
Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜として、・皮膜の付着量およびＦｅ／（Ｆｅ＋Ｎｉ）を請求項２
記載の発明の範囲内の一定値とし、皮膜の酸素含有量を
０〜２２wt.%まで変化させたもの（酸素含有量が０のも
のは本発明の範囲外となる）を各下地薄板別に調製し、品質特性試験を行なった。

【００６３】表１０に冷延鋼板の場合、表１１に熱延鋼
板の場合、表１２にアルミニウム薄板の場合、そして表
１３にステンレス鋼薄板の場合の試験結果を示す。

【００６４】

【表１０】

【００６５】

【表１１】

【００６６】

【表１２】

【００６７】

【表１３】

【００６８】表１０〜１３の結果より下記事項が明らか
である。（１）表面に酸素を含有しないＦｅ−Ｎｉ系皮膜を有す
るもの（比較例）は、接着性の向上が見られない。（２）これに対して、実施例はいずれも本発明の範囲内
のものであり、プレス成形性、スポット溶接性、接着性
および化成処理性において向上している。本発明の範囲
内である実施例の内でも、請求項２記載の発明の範囲内
にある実施例は、本発明の範囲内ではあるが請求項２記
載の発明の範囲外のものよりもプレス成形性、スポット
溶接性、接着性および化成処理性において一層優れてい
ることがわかる。

【００６９】（試験２のＣ）形成方法ＣによりＦｅ−Ｎ
ｉ−Ｏ系皮膜を下地薄板の表面に形成させた。そして、
Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜として、(1) 皮膜のＦｅ／（Ｆｅ
＋Ｎｉ）および酸素含有量を請求項２記載の発明の範囲
内の一定値とし、皮膜の付着量を５〜１６００mg/m
²（請求項２記載の発明の範囲内および範囲外）に変化
させたもの、並びに、(2) 皮膜の付着量およびＦｅ／
（Ｆｅ＋Ｎｉ）を請求項２記載の発明の範囲内の一定値
とし、皮膜の酸素含有量を０〜２２wt.%まで変化させた
もの（酸素含有量が０のものは本発明の範囲外となる）
を各下地薄板別に調製し、品質特性試験を行なった。

【００７０】表１４および１５に冷延鋼板の場合、表１
６および１７に熱延鋼板の場合、表１８および１９にア
ルミニウム薄板の場合、そして表２０および２１にステ
ンレス鋼薄板の場合の試験結果を示す。

【００７１】

【表１４】

【００７２】

【表１５】

【００７３】

【表１６】

【００７４】

【表１７】

【００７５】

【表１８】

【００７６】

【表１９】

【００７７】

【表２０】

【００７８】

【表２１】

【００７９】表１４〜２１の結果より下記事項が明らか
である。（１）表面に酸素を含有しないＦｅ−Ｎｉ系皮膜を有す
るもの（比較例）は、接着性の向上が見られない。（２）これに対して、実施例はいずれも本発明の範囲内
のものであり、プレス成形性、スポット溶接性、接着性
および化成処理性において向上している。本発明の範囲
内である実施例の内でも、請求項２記載の発明の範囲内
にある実施例は、本発明の範囲内ではあるが請求項２記
載の発明の範囲外のものよりもプレス成形性、スポット
溶接性、接着性および化成処理性において一層優れてい
ることがわかる。

【００８０】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、金
属薄板の表面に形成されたＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜が、下
地となった金属薄板の表面に比べて硬質、且つ、高融点
であるために、プレス成形時における金属薄板表面とプ
レス金型との摺動抵抗が低下し、金属薄板がプレス金型
へ滑り込み易くなる。また、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜の存
在、特に、Ｎｉが所定量含有されるために溶接時に高融
点のＮｉ系合金の形成が生成し電極の損耗が抑制される
ので、その結果スポット溶接における連続打点性が向上
する。更に、接着性の改善に有効な、金属ＦｅとＦｅ酸
化物を所定量含有するので、接着板の剥離強度が向上す
る。更に、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜中の金属Ｆｅおよび金
属Ｎｉがリン酸塩結晶中に取り込まれるので、化成処理
皮膜の密着性に優れ、且つ、緻密で均一なリン酸塩の結
晶形成により温水２次密着性にも優れたものとなる。

【００８１】従って、本発明によれば、プレス成形性、
スポット溶接性、接着性および化成処理性に優れた金属
薄板を提供することができ、工業上極めて有用な効果が
もたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】摩擦係数測定装置を示す概略正面図である。

【図２】図１のビードの形状・寸法を示す概略斜視図で
ある。

【図３】接着性試験体の組み立て過程を説明する概略斜
視図である。

【図４】接着性試験における剥離強度測定時の引張荷重
の負荷を説明する概略斜視図である。

【符号の説明】

１摩擦係数測定用試料２試料台３スライドテーブル４ローラ５スライドテーブル支持台６ビード７第１ロードセル８第２ロードセル９レール１０供試体１１スペーサー１２接着剤１３接着性試験体Ｎ押付荷重Ｆ摺動抵抗力Ｐ引張荷重

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浦川隆之東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者稲垣淳一東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者山下正明東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方の表面に、Ｆｅ−Ｎｉ−
Ｏ系皮膜が形成されていることを特徴とする金属薄板。
【請求項２】前記Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜の付着量は、
前記Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜中の金属元素の合計量換算
で、１０〜１５００mg/m²の範囲内にあり、更に前記Ｆ
ｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜中のＦｅ含有量（wt.%）とＮｉ含有
量（wt.%）との和に対するＦｅ含有量（wt.%）の比率
は、０．００４〜０．９の範囲内にあり、且つ、前記Ｆ
ｅ−Ｎｉ−Ｏ系皮膜中の酸素含有量は、０．５〜１０w
t.%の範囲内にあることを特徴とする請求項１記載の金
属薄板。