JPS63132701A - 塗装用鋼板とその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、自動型ボディ外板や家庭電気製品外装板の
如（、プレス加工等の成形加工を施して使用される塗装
用鋼板又は塗装鋼板を代表例としてより、一般的には広
く表面処理鋼板と呼ばれる電気又は溶融めっきないしは
有機被覆が施される場合をも含めた、鋼材製品の原板と
しての圧延薄板と、その製法に関するものである。

以下これらを全て含めて「塗装用鋼板」と呼ぶ。

この種の塗装用鋼板、多くの場合に冷延鋼板は、圧延を
経た侵脱脂洗浄を行ない、さらに焼鈍した侵調質圧延を
施して製品とするのが通常であり、ここで調質圧延の目
的にロールの胴周表面をダル仕上げしたワークロールを
用い軽度の圧延を行なうことにより圧延薄板面に適度の
表面粗さを与えて、プレス成形時における耐焼付性を向
上させることも含まれる。

このような調質圧延に使用されるワークロールの表面を
ダル仕上げするための方法としては従来、ショツトブラ
ストによる方法と、放電加工による方法とが実用化され
ている。これらの方法による調質圧延用ワークロールの
ダル仕上げの場合、ロール表面には不規則な粗度プロフ
ィルが形成されるため、調質圧延後の鋼板表面は一般に
不規則な山と谷で構成された粗面を呈し、このように粗
面が形成された圧延板についてプレス加工を施せば、谷
部に潤滑油を貯留させてプレス金型と鋼板との摩擦力を
低減させ、プレス作業を容易にすると同時に、金型との
摩擦力により剥離した金属粉を谷部の底にトラップして
焼付きを防止することができる。

しかるに近年来、乗用車はもちろん、軽自動車、ワゴン
車、さらにはトラックに至るまで、塗装後のボデーの塗
装仕上り品質の良さは、自動車の総合的な品質の高さを
顧客に対し直接的に視覚によって訴えることができるた
め、極めて重要な品質管理項目に加えられることとなっ
た。

ところで塗装面の評価項目としては種々のものがあるが
、そのうちでも特に塗装面の乱反射が少なく光沢性に優
れていること、および写像の歪みが少ないことすなわち
写像性が優れていることが重要であり、これらの光沢性
と写像性をあわせて一般に鮮映性と呼ばれる。

塗装面の鮮映性については、塗料の種類や塗装方法によ
ってももちろん左右されるが、塗装下地として生地の表
面粗さの影響をとくに強く受ける。゛すなわち圧延板面
の平たんな部分の占める割合が少なくてしかもその凹凸
が激しければ、塗装面においても凹凸が著しくなり、そ
の結果光の反射を生じて光沢性を損うとともに、映像の
歪みを来して写像性の低下を招き、かくして鮮映性の向
上と、改善は望み得ないことになる。一般に表面粗さは
中心線平均粗さＲａで表わすことが多いがこのＲａの値
が大きいほど、山と谷の高低差つまり粗さの振幅が大き
くなって、塗装面の凹凸は激しく満足な鮮映性は得られ
ない。

（従来の技術） このような問題を解決するため、レーザによって調質圧
延用ワークロールの粗面化加工を行ない、このロールを
用いて調質圧延を施すことにより、鋼板の表面粗度のプ
ロフィルを改善する所謂、レーザダル加工技術の開発が
進められようになったが、その技術内容の具体的な報告
文書は発表されていない。

（発明が解決しようとする問題点） 発明者らもレーザダル加工ワークロールの利用に関し特
願昭６１−７７６９号、同６１−７３６２４号及び同６
１−７３８５０号各明細書にてその開発成果を示したが
それらの共通した特徴は、塗装用鋼板の粗度プロフィル
についてのものである。この塗装用鋼板は、表面の中心
線平均粗さＲａが０．３〜２，０１１ｍの範囲内にあり
、かつその表面粗さを構成する微視的形態が、平坦な山
頂面を有する台形状の山部とその周囲の全部または一部
を取囲むように形成された溝状の谷部と、山部の間であ
ってかつ谷部の外側にその谷部の底よりも高くかつ山部
の山頂面より低いかまたは同じ高さに形成された中間平
坦部とによって構成され、しかも隣り合う山部の平均中
心間距離をＳｍ、谷部の外縁の平均直径をＤ、山部の平
坦な山頂面の平均直径をｄＯ１山部の平坦な山頂面と前
記中間平坦部の平坦面の面積の和が全面積に占める割合
をη（％）と定義したとき、０．８５　５３ｍ　／Ｄ≦
４．７ ３ｍ　−Ｑ＜　２８０（μｍ　） ３０≦ｄｏ≦　５００（μｍ　） ２０≦η≦８５（％） を満足するように構成されている。しかし、以〜のレー
ザダル加工にあってはなお以下のような１題が残されて
いることを知った。

（１）自ｉｈ　１１ボデーの塗装後の鮮映性を極限ま“
向上させるためには３　ｃｏａｔ塗装でＤｏｔ）−％が
望ましく、これを達成しようとする場１を考えるとηを
８５％以上とする必要がある。

ころ、冷延鋼板の５１１１ｑ圧延は通常は、延び；が０
．７〜０．９％で１１なわれるので、ηを８５％１上に
するには最小限ＳＩｌ／（）＞　　１．５より望；しく
は５ｉｌｌ　／Ｄ＞　　１．７とする必要がある。１か
し、Ｓｍ　／Ｑ＞　　１．５ではプレス成形時に１１で
二、三の実験結果を示すように、若干（焼付発生が認め
られ従って、Ｓａ＋／Ｄ（１゜の範囲でしかも９８５％
以上にすることが必３である。

表　　１ ヒ ′ｆｌ ？ ・８ ス （２）一方上記した溝状の谷部は、後述するように、レ
ーザダル加工の際に溶融金属の一部が、ロール表面のク
レータの周りで環状に盛り上り、さらにはときとして補
助ガスの吹きつけによって丈高となったフランジ部が、
調質圧延時に鋼板に押しこまれて生成されるものである
。

このフランジ部は、レーザビームのモードやエネルギー
密度、補助ガスの流速、流量、吹きつけ方向等の加工条
件のわずかな変仙によっても完全に均一な形状とはなり
にくくその形状の制御も困難である。

かくして大きく凹みすぎた溝状の谷部は塗装を行なった
榎の塗膜面性状に悪影響を及ぼすために、鮮映性を劣化
させ、また不均一な形状を有する溝状の谷部はまた鮮映
性を悪化させるｆ＃要な原因となる。

従って溝状の谷部茎はその不均一を生じさせるようなロ
ール而のクレータの周りの７ランジ生成やその不均一性
を、根本から解決する必要がある。

（３）均一に形成されたフランジ部でも実際の調質圧延
に当ってはさらに以下の不具合点がある。

（ａ）フランジ部で取囲まれたロール表面の各クレータ
の表層はフランジ部を含めてレーザ加工による熱影響を
強く受け、すなわちレーザのエネルギーによって、いっ
たん溶融し、その慢室温まで冷！Ｊｌされて固化したも
のである。そのためｖ４賀圧延で使用されるワークロー
ルの代表的化学成分（０ ００９０％、３ｉ０．６０％、　Ｍｎ０１４０．％、　
Ｃｒ４．５％、ＭｏＯ，６％、　Ｖ　Ｏ，０７％、Ｎｉ
０１５％）では、冷却過程でのオーステナイトからのマ
ルテンサイト変態において、Ｍｆ点まで（約−５０℃〜
−８０℃）冷却されずに、残留オーステナイトの組成と
なり、硬度はロールの母相にくらべて著しく　（Ｉｔ下
し、実際の調！り圧延時にフランジ部に局部的な圧力が
加わることも手伝って非常に摩耗しゃすい。

（１））このため実際の調質圧延では、ロールの摩耗金
属粉が発生して、鋼板にカミこみキズを発生させたり、
圧延の進行にともなってロール面の粗度が低下し、安定
して均一な粗度を鋼板に付与することが困難となる。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、鋼
板の表面粗度のプロフィルを改良して、塗装後の塗膜表
面の凹凸を少な（し、平たん部分の面積総和が板面の全
投影面積内に占める割合を多くすることによって、光の
正反射率の向上と写像の歪を少なくして、塗装後の鮮映
性の優れた鋼板を提供し、併せてそのような優れた表面
粗度プロフィルを有する圧延薄板を効率よく製造する方
法を提供することを目的とするものである。

換言すれば、この発明は、従来使用されていた塗料と塗
装方法には何ら変更を加えずに、鮮映性を従来よりも格
段に向上させ得る塗装用鋼板と、その製法を提供するも
のである。

（問題点を解決するための手段） 発明者らは、調質圧延用ワークロールのダル仕上げの方
法について従来とは異なるレーデ加工による方法を検討
し、種々実験・研究を重ねてこの発明に到達した。

この発明は圧延薄板面の微視的な粗面形態を、平たんな
頂面をもつ円錐台状に隆起した無数の山部と、これら山
部の間にてより低レベルで平たんにひろがる野郎とから
成り、隣り合った山部相互間の平均的な配列間隔Ｓｍ、
山部の平均的な最大直径ｄ１同じく最小直径ｄ０、さら
に山部の平たんな頂面と野郎の平たんな上面との面積の
総和が板面の全投影面積に占める割合いηに関して、Ｓ
ｍ　　　　　　　＜　　４２０（μｒｎ）８ｍ／ｄ　　
　　　　　　＜　　　　２．１（Ｓｍ　−ｄ　）　　　
　＜　　３６０（μｍ　）ｄ　　０　　　　　　　　　
　　　＜　　　　２００（μｍ）η　　　　　　　〉８
０（％） の関係を満たすものとしたことを特徴とする塗装用鋼板
。（第１発明〉 ワークロールの胴周表面上にて微小なりレータ状をなす
互いに独立した無数の窪部を、隣り合った窪部相互間の
平均的な配列間隔３　ｒａ　／　と窪部の平均的な開口
径ｄ′に関し、それらの比Ｓｍ’／ｄ′が２．１以下、
（Ｓｌｉ′−ｄ′）の値が３６０μｌ以下、３ｍ’が４
２０μＩにて分布させる、高密度エネルギ源を用いた規
則的表面模様付は加工の施された調質圧延用ワークロー
ルにより、これを所定板厚の圧延仕上げ薄板の片面また
は両面に適用して調質圧延を行い、ワークロールの表面
模様の転写を施すことを特徴とする、塗装用鋼板の製法
。（第２発明） である ここに高密度エネルギ源としてレーザを用い規則的表面
模様の窪部１コ当りの加工に、１０５Ｗ・Ｓ／ｃ！のエ
ネルギ密度でレーザ投射を行ったワークロールを用いる
ことが実施上とくに好適である。

上記のレーザ加工法にてダル仕上げしたロールにより調
質圧延した鋼板は、表面粗度を構成する頂面が平たんな
山部に、また山部と山部の間でひろがる平たんな野郎を
加えて構成される平坦面積が増加しこのように平たんな
面の占める割合いの多いことは、塗装時における塗膜最
外層の平坦化に有利であることを意味する。

すなわち、この場合には、ショツトブラスト材や放電加
工材の場合のような不規則な凹凸粗面は、勿論、従来の
レーザダル加工材に比べても光の乱反射が少なく、鮮映
性が向上すると考えられる。

ここで前記高密度エネルギ源としては、レーザが最適で
あるが、このほかプラズマ、電子ビームなどの適用も可
能である。

：ＪＩ貿圧延を施す原板は、一般に冷延鋼板が通常であ
るが、これに予め溶融金属めっき、電気めっき、原着め
っきなどの表面処理を施した後の鋼板はもちろん、とき
には熱延板であっても差し支えない。

さて第１図に第１発明に従う圧延薄板の微視的な粗面形
態を模式図で示し、１は山部、２はその頂面、３は野郎
４はその上面を示し、また第２図にて上記粗面形態のダ
ル仕上げに供する調質圧延ワークロールの規則的表面模
様付は加工表面を模式図で示し、５はクレータ状の窪部
、６は胴周表面をあられし、また第３図は窪部５による
山部１の形成要領の説明図である。

以下に逆順であるがワークロールの胴周表面６に対する
、いわゆるダル加工から、より詳細に説明を進める。

（作用） 〔１〕レーザによる調質圧延ワークロール（以下単にロ
ールと略す）のダル目付け： 先ず高密度エネルギ源、例えばレーザによりロール表面
にダル目付けを行なうが、その際ロールを回転させなが
ら、ロールの表面にレーザパルスを次々に投射し、１０
５Ｗ　−Ｓ　／ｄ以上のエネルギ密度をもつ高エネルギ
のレーザパルスによりロール表面を規則的に溶融し瞬間
的に蒸発させて、規則的にクレータ状の窪部５の形成を
進める。そのありさまを第４図に示す。第４図において
７はレーザパルス、８は溶融池、９は０２ガス噴射流、
１０は溶融池８の盛上りのありさまをあられし、１１は
クレータ状の窪部５の表層に形成された熱影響部、１２
はフランジを示す。

さらに上述のようなレーザによるダル目付けについて詳
細に説明する。

レーザパルスによって形成されたロールの胴周表面６に
おけるクレータ状の窪部５の深さと直径は、入射される
レーザのエネルギの大きさと投射時ｒ１によって決定さ
れるが、これは通常のショツトブラストロールのＲａ粗
度に相当する粗さを定義する量を与える。

レーザにより加熱された、ロールを形成している金属は
大きな照射エネルギ密度によって瞬時に溶融するが、溶
融、池８に向けて第４図（ａ　）のように酸素ガスなど
の補助ガスを吹きつけることにより、溶融金属が流動し
、窪部５が形成されるとともにその周りに盛り上った輪
状の７ランジ１２が形成される。しかし、レーザの出力
を大きくして、ロール表面の単位面積轟りに加えられる
エネルギ密度（Ｗ−ｓ／ｄ）を大きくしてゆくと、溶融
池８は第４図（ｂ）のように瞬時に蒸発して散逸するよ
うになり、補助ガスの力を藉りなくても窪部５が形成さ
れてとくにこのときクレータのまわりの７ランジ１２は
形成されなくなφ・ ロール表面に形成される窪部を１個形成するためのエネ
ルギ密度を変化させたことによるクレータの形状の違い
を第４図（Ｃ）に示した。ここに溶融型はクレータ状の
窪部５の周りに盛り上った７ランジ１２が形成され、蒸
発型は７ランジ１２が形成されない。

従って、１回当りのレーザ投射エネルギ密度を１０５Ｗ
−３／ｃ／以上とすることによって調質圧延作業に有害
なフランジ１２を全く無くし、また、加工条件の変動に
よって生ずる、鋼板面上の大きく窪みすぎた溝状の谷部
による鮮映性の劣化を完全に抑止することができる。

ロールを回転移動又は軸方向移動させつつ規則的なレー
ザパルスを照射することにより上述のようなりレータ状
の窪み部５が規則的に形成され、これらの次々に形成さ
れるクレータの集合によってロール表面に適正な粗面を
与えることができる。

このようにして形成されたロールの表面を第２図、第３
図に示す。これらの図から明らかなように、隣り合う窪
部５の間の部分は、もとのロールの円筒表面６のまま平
たん面となっている。ここで、隣り合う窪部５の相互間
の間隔は、ロール円周に関しロールの回転速度と関連付
けてレーザパルスの周波数を制御することにより、また
ロールの軸方向に対してはロールが１回転するごとにレ
ーザの照射位置をロール軸方向へ移動させるピッチを制
御することによって、調節可能である。

なお以上の説明は高密度エネルギ源としてレーザを用い
た場合について説明したが、プラズマあるいは電子ビー
ム等の他の高密度エネルギ源を用いた場合も同様である
。

〔２〕調質圧延による鋼板へのダル回転写：前述のよう
にしてレーザなどによりダル加■を施したロールを用い
、調質圧延工程において鋼板、例えば焼鈍済みの冷延鋼
板に軽圧下率の圧延を施すことによってロールのダル目
が鋼板表面に転写され、鋼板表面に粗面が形成される。

この過程では第３図に示すように、ロールの胴周表面の
ダル目が圧延薄板の表面に強い圧力で押し付けられこれ
により、ロールの材質よりは軟質な圧延薄板の表面近傍
で材料の局所的塑成流動が生じ、ロール表面の窪部５内
へ圧延薄板の表層金属が流れ込んで粗面が形成される。

このとき、窪部５内において盛り上がる表層金属の頂面
２は、もとの表面のまま平たんであり、一方ロールの隣
り合った窪部５−５間の胴周表面６に押し付けられた圧
延薄板の表面もまたそのまま平たんである。

したがって調質圧延後の圧延薄板の表面の粗面の微視的
形態は、第１図（ａ）、（ｂ）に示すように、平たんな
頂面２をもち円錐台状に隆起した山部１と、隣り合う山
部１の間にて、より低いレベルで平たんにひろがる野郎
３とによって構成されることになる。

上述のところから明らかなように、調質圧延後の圧延薄
板表面はその全面積中に山部１の頂面２と野郎３の上面
４とからなる平たん面の占める割合が多くなり、山部１
のまわりで円錐状をなす傾斜面１３の投影面積の割合は
原理的に少なくなる。

これに対して第５図に示したショツトブラスト加工や放
電加工によって粗度付は加工を施されたロールの場合、
粗度を形成するロール表面の山は第６図（ａ）、（ｂ）
に示すように正規分布に近い種々の山高さを有し、調質
圧延の過程を第５図に示すように、ロール表面の山が圧
延薄板の板面に食い込んでロール表面の粗面プロフィル
と圧延薄板表面の粗面プロフィルとが合成されるため、
調質圧延の後では、原理的に山と谷によって形成される
傾斜面の割合が著しく多くなるのである。

したがってこの場合、レーザによりダル目付けされたロ
ールによって調質圧延された鋼板とは、その表面構造お
よびその形成過程が全く異なることがわかる。

（３〕ロ一ル表面および調質圧延後の板表面の粗度プロ
フィル各部の寸法の定義： ここでは前述したレーザによりダル加工されたロール表
面の粗度プロフィルにおける一般的な各部の寸法、およ
びそのロールにより調質圧延された鋼板の粗度プロフィ
ルにおける各部の寸法を、第７図を参照して次のように
定義する。

Ｄ′　　二ロールの胴周表面上にフランジ１２が形成さ
れる場合におけるその平均外径 （板表面の谷部外縁の平均直径りに対 応） ｄ′　　二ロールの胴周表面の窪部５の平均直径（板表
面の山部１の平均的な最大直 径ｄに対応） ｄＯ：板表面山部１の平均的な最小直径Ｈ二〇−ル表面
の窪部５の深さ ｈｌ　　：ロール表面のフランジ１２の高さハ２　：板
表面の山部１の高さ ３　ｍ　ｌ　　：ロール胴周表面上で隣り合う窪部５の
平均中心間距離（板表面の隣り合う 山部１の平均中心間距離５Ｉ１１に対応）α　　：ロー
ル表面のフランジ１２の幅〔４〕調質圧延復の鋼板表面
の平たん面の面積率ηに及ぼす影響二 前述のように定義される値を用い、ロール表面の粗度プ
ロフィルを構成するパターンと調質圧延の条件が、調質
圧延後の板表面の平たん面の面積率ηにどのような影響
を与えるかについて検討を行なった。

ここで平たん面の面積率ηは、第８図に示すように、山
部１の平たんな頂面２の面積占有率η１と、野郎３の平
たんな上面の面積占有率η２との和で表わされる。

すなわち、 η＝η１＋η２　　　　・・・（１） である。ここで、η１の値は調質圧延における圧下率に
よって変化する。なぜならば、圧下率が変化すれば、圧
延薄板の表層金属が窪部５の内側に流入する程度が変化
し、そのため山部１の頂面２の直径ｄ、が変化するから
である。一方η２の値はＳｓ　／ｄの比の値に応じて一
定の数値となる。

この３１１／ｄの比は、侵述するように次の（２）（２
’　）式の範囲内とされる。

Ｓｏｌ＜４２０μｍ・・・（２） ３ｆｆｉ／ｄ＜　２．ｉ　　−−−（２’　）そしてη
１は次の（３）式により定まり、また（４）式で示すよ
うにｄｏはｄと一定の関係となり、η２は５ＩＩｌ／ｄ
の値に応じて式（５）によって求められる。

η１＝π（ｄ　ｏ／Ｓｍ　）’／　４　　・・・（３）
ｄｏ＝ｋｄ　　　　　　　　　　　　・・・（４）η２
＝１−π（ｄ／Ｓ１２／４ ＋ａ　　（ｄ　／Ｓｌｌ　）　’　ｃｏｓ　＠　（Ｓｓ
　／ｄ　）−／ｒａ２−１　　　　・・・（５） ただしく５）式において、 ３０１／ｄ≧１のときａ＝ｏ　　　　−（６）Ｓｍ／ｄ
＜１のときａ−１（７） ここで、ロールの胴周表面および板表面の粗度プロフィ
ル断面形状について第９図に示すようにＸ軸、ｙ軸をと
り、窪部５の断面形状をｙ−ｃｏｓｘであると仮定すれ
ば、ｄ＝πと置いて Ｃ０５ｄ／２＝０　　　　　・　・　・　（８）また０
０３　　ｄ　Ｏ／　２−ｈ　２から、ｄ　　（、＝２ｃ
ｏｓ＠ｈ　　２　　　・　・　・　（９）ここで、窪部
５により板表面に転写される山部１の高さｈ２と、窪部
５の深さＨとの比較ｈ２／Ｈを粗度転写率と言うことが
できるが、上述の例では窪部５の深さＨを１としている
から、粗度転写率はれ２／１、すなわちｈ２で表わせる
ことになる。

粗度転写率ｈ２／１、すなわち山部１の高さｈ２は調質
圧延の圧延延び率λによって定まる関係となる。すなわ
ち ｈ　　２−ｆ（λ　）　　　　　　　　番　・　・　（
１０）この関係を、次のような実験により求めた。

すなわちＲａ粗度が０．３８μ−の板厚０．３２　ｎの
５ｐｃｃ鋼板を用い、調質圧延用ロールとしてはレーザ
によりＲａ粗度を３．５４　μｍとした２　００　＋ｎ
φの１−１ｓ硬度９４ノものを用いて、種々の圧延伸び
率λで調質圧延を施した。

その結果を第１０図に示す。

第１０図から、調質圧延伸び率λが１．５％程度までは
粗度転写率ｈ２／１はほぼ直線的に増加するが、λが１
．８％を越えれば粗度転写率が飽和することがわかる。

さらに第１０図の結果を用いて、前記のｄＯ。

ｋ、に２の値を求めたところ、表２に示す結果が得られ
た。

表　　２ ところで、通常のプレス成形用の冷延鋼板の平均的な粗
さである。Ｒａｌ、Ｏ〜３．０μｍとなるようにレーザ
ダル加工を施した場合、窪部５の周囲にフランジ１２が
形成される場合（溶融型）に、フランジ１２の幅αは０
．０９　ＸＤ程度となる。したがってｄは次式で表わせ
る。

ｄ　＝　０．８２　Ｄ　　　・・・（１１）また（４）
式に（１１）式を用いれば ｄ　ｏ＝　０．８２　ｋ　Ｄ　　　・・・（１２）とな
り、したがって（３）式は次のように表わせる。

η１＝π（０，８２ｋ　−Ｄ／Ｓｎ＋　＞　２／　４＝
　０．５２８１ｋ　２（Ｄ／Ｓｍ　）　２−−　・しか
し、フランジの形成されない場合（蒸発型）では、フラ
ンジ１２の外縁の直径りとは無関係に窪部５の平均中心
間距離を決定できるから（３）式は次のように表わせる
。

η１−π（ｋ−６７８１Ｍ）２／４ ＝　　０．７８５４ｋ　　２　（ｄ／Ｓ＋　　）２　・
　・　・（１３’　　） 表２の結果および式（１）、（５）、（６）、　　（７
）、　　（１３’　　）から平たん面の面積率ηは、次
の表３ａ、表３ｂ及び表３０に示す値となる。このηを
Ｓ＋＋＋　／ｄの値に応じて図示すれば、第１１図（ａ
　）のように表わせる。また、フランジ１２のある溶融
型の場合はηをＳｍ　／Ｄの値に応じて第１１図（ｂ）
のように表わせる。この関係は次の式で一般化すること
ができる。

η−η１＋η２ ＝ｂ・πに２　（φ／Ｓｉｎ　）　２／　４＋　１−π
（φ／５ｉ）２／４ ＋ａ　（（φ／３ｍ　）　２ｃｏｓ→（Ｓｍ　／φ）−
／　ｌ　　−・・・ 第１１図ａ図間から、平たん面の面積率はＳｍ／ｄの比
によって大きく変化することが明らかである。また調質
圧延の伸び率λによってもηは変化し、特にＳｌ／ｄが
小さい場合にはλの変化による大きな影響を受ける。

表　　３ａ 表　　３ｂ 表　　８０ （５）　　（Ｓａ＋　／ｄ　）、（３ｍ　−ｄ　）　、
ｄｏの上限：既に〔３〕項において定義したり、　ｄ　
。

５Ｉ１１．）−１等のロールの粗度プロフィル各部の寸
法は、ここまでの説明で明らかなように、調質圧延用ロ
ールにレーザにより粗度付は加工を施す際のロール回転
数、レーザパルス周波数、レーザ出力、レーザ照射点の
送り速度、レーザ照射時間、あるいは０２ガス等の補助
ガスの吹き付は条件などを調節することによって変化さ
せることができる。ここで溝状谷部を有する溶融型のレ
ーザーダル鋼板について一般の加工用冷延鋼板に適者な
０．５〜５μＩのＲａ粗度をレーザでダル目付は加工さ
れたロールによる調質圧延で実現する場合を考察してみ
ると、ロール表面でのフランジ幅αは２０〜４０μｍ程
度であり、またフランジ高さｈｌは５〜７μＩ程度、ま
た窪部５によって形成される山部１の頂面２が平たんな
円錐台状の山部１の高さｈｌはＲａが１．０μｍで約２
μｍ１Ｒａが１．５μｍで約３μ石程度となる。

一方、鋼板表面に形成される粗度プロフィルは、Ｓｍ　
／Ｄの値によって第１２図（ａ）。

（ｂ）、（ｃ）に示す３種のパターンが得られる。すな
わちＳｔａ　／Ｄが１の場合には第１２図（ａ　）に示
すように隣り合う連続溝状の谷部が丁度相接する状態と
なり、３８１／［）＞１の場合には第１２図（ｂ）に示
すように隣り合う谷部が離れ、逆に３１１／Ｄ＜１の場
合には第１２図（Ｃ’）に示すように隣り合う谷部１１
同士が互いに重なり合う状態となる。

このように８１１　／Ｄの値を変えることによって種々
の粗度プロフィルパターンを得ることができるが、発明
者らは種々の５Ｉｌｌ／Ｄの値を有する調質圧延用ロー
ルをレーザ加工により製作し、適正な調質圧延圧下率と
なるように焼鈍された冷延鋼板に対し調質圧延を施して
、ダル目付けを行ない、そして各圧延薄板についてプレ
ス加工試験と塗装試験を実施したところ、以下のような
知見を得た。

まずゴーリング試験機により、ゴーリング発生限界の試
験を行なったところ、山頂面の平均直径ｄｏが２００μ
ｍ以上のときはＲａにかかられずゴーリングが発生しや
すく、２００μｍ以下のときは、ゴーリングの発生がほ
とんどないことが判明した。

このことは第１３図にて模式的に示す如く、プレス成形
中に、ツールによる圧縮剪断変形で金属剥離粉が発生し
ても、ツールと鋼板の相対的滑り距離が短い間に、金属
粉が谷にトラップされそれ以上悪影響を及ぼさないから
である。つまり相対的な滑り距離が２００μｍ以内に表
面粗度を構成する凹凸のプロフィルが変化すれば良い。

従ってｄ□＜２００μｍとする。

第１４図に一般的な円錐台成形試験機を示すが、このよ
うな試験において鋼板表面が最も激しくツールと摩擦す
る部位はダイの肩部の曲面である（８率ｒｄ） 肩部の曲率ｒｄは通常ｒｄ　−５〜１５ｗｍが使用され
ている。いま肩部での、鋼板とツールの接触状態を考え
ると第１５図（ａ　）のように示され、さらに部分的に
拡大すると第１５図（ｂ　）のように示される。

ダイのある特定部が板表面の山部１０頂面２と接触しな
がら滑り動き、山部１から外れるまでに板面から剥離し
た金属粉は腎部３を滑り動くときに、山部１と腎部３と
ダイの表面によって構成される空間にトラップされ得る
。これは溝状谷８の有無にかかわらず、可能である。と
ころが、ダイの肩囲率ｒｄが小さくなるか、８ｍ　−ｄ
　ｏが大きくなると、ダイ表面は、腎部３に接触しＡｒ
が大きくなる程、強い圧縮剪断力を腎部３に及ぼすよう
になり、再び、金属剥離粉を発生させて、肩焼付が発生
し易くなるのである。

従って、前述のとおり山部１の頂面の直径ｄｏは２００
μ県以下、Ａｒはｈ２以下であることが焼付防止に望ま
しい。

Ａｒはｒｄ、３ｉ、ｄ（、によって決まり次式％式％ しかしロール円周方向の３ｍ　−ｄ　、は一定に制御さ
れても、ロール−周分の加”■が完了し、それに隣り合
う次の一周分の加工によって形成されるロール周面上の
くぼみ部５は、前の一周分のくぼみ部と完全に同調して
いるわけではない。従って（８１ｍ−ｄｏ）の最大値は
１ピツチづれた場合であって、即ち第１１図に示すよう
に、ある特定のくぼみ部５に対してその近傍に隣接する
３ケのくぼみ部５と形成する四角形の対角線上に位置す
るくぼみ部５との対応によって決定される、寸法となる
。これを（Ｓｍ　−ｄ　ｏ　）ｍａｘ　　とすれば、プ
レス成形時の金型はＳｍやｄＯに比較して圧倒的に大き
な寸法で板面に荷重がかかつていル０）テ（Ｓｍ　　ｄ
　ｏ　）（Ｉａ）（をもって、プレス成形時の鋼板面で
の金型の肩部が摺動するときの腎部３にダイ表面が接触
するか否かを論じる最も厳しい条件と考えてよい。

従ってＡｒとして とする。

表４はｒｄ、３ｍ、ｄＯを変化させたときのＡｒを計算
により求め、ｈ２と比較した結果である。

自動車用として、鮮映性要求の最も激しい外板用の場合
、Ｒａ＜１．０μｍが要求される。

レーザーダル鋼板の場合、溝状谷があっても第１６図に
示す通り溝状谷部は全体に占める割合が１０〜２０％で
Ｒａにあまり影響を与えないから平均粗度Ｒａは、次式
で近似できる。

従って表４の中ではｈ２＝２μｍととるのが最も厳しい
評価をしていることになる。

表４はｒｄ−５ｍｍのとき理論上Ｓｎ＋　／ｄ　＜１．
８５であれば、型焼付の発生しにくいことを示している
が、実際には発明者等の実験の結果、５Ｉｌｌ／ｄが２
．２　（Ｓｍ　／ｄ　＞　２．０＞以上になると焼付が
多発することを見出した。

ｒｄ＝５ｙｌの場合の実験の一部の結果を表５に示す。

表　　５ 従って表５より、ｒｄ＝５ｍｍのときはＳｍ／ｄの上限
は２．１とするべきであり、同様の実験によりｒｄ＝８
Ｂでは２．５、ｒｄ＝　ｔ５Ｂ　テハ３　、２　ｎとす
るべきである。、従ってＳｍ＋／ｄの上限は３．２、Ｓ
１１の上限は４２０μとする。

なお、清貧谷部の形成に与るフランジ部１２は、レーザ
ビームのモードやエネルギ密度、補助ガスの流速、流量
、吹きつけ方向等の加■条件のわずかな変動によって完
全に均一な形状とは、なりにくくその形状の制御は一般
に困難である。

第１８図（ａ　’）は理想的に均一な形状をしたフラン
ジ部１２をそして第１８図（ｂ）には現実の加工条件の
変動によって形成される実際の不均整フランジ部１２′
の形状を模式的に示したものである。

第１８図（ａ）、（ｂ）のようなフランジをもったロー
ルで調質圧延された鋼板は第１９図（ａ）、（ｂ）のよ
うな断面プロフィルをもつことになる。

第１９図に於て、大きく凹みすぎた溝状谷部は塗装を行
なった後、塗膜面にも影響を及ぼし、著しく鮮映性を劣
化させる。

第２０図は、このような不均一な形状を有する溝状谷部
をもつ、鋼板の表面の三次元表示図であり、大きな凹み
部が観察される。

また第２１図は、このような鋼板の塗装試験結果であり
、ＤＯＩが２．５ポイント通常の均一な溝状谷をもつ鋼
板よりも著しく劣化している。

このように溝状谷部の不均一を生じさせる、ロール面の
クレータの回りのフランジ生成の不均一性を上記のよう
にして根本から解決する必要のあることが明らかである
。

〔６〕ηの下限 レーザにより調質圧延用ワークロールのダル目付は加工
を行なうにあたって、３ｍ、ｄを変化させ、また調質圧
延の伸び率λを変化させて、種々の平坦部面積率ηを有
する鋼板（いずれもＲａはほぼ１．５μｍ）を作成し、
３コート塗装により黒色の塗装を施した後、表面のＤＯ
Ｉ値を測定したところ、第２２図に示す結果が得られた
。

第２２図からηが大きくなればそれに伴なって００１値
が増すこと、すなわち鮮映性が良好となることが明らか
である。そして乗用車の車体塗膜において必要な最高の
高級感を呈するためにはＤＯＩ値が９８％以上であるこ
とが望ましく、そのためにはηを７０％以上よりのぞま
しくは８５％以上とすることが必要である。

ηは、第１１図（、ａ　）に示したように蒸発型ではＳ
ｓ／ｄの値と関係しまた、溶融型では第１１図（ｂ）の
ようにＳａ＋　／Ｄと関係している。

一方、表４及び５につきすでに述べたところからも、わ
かるように焼付きを防ぐには、溶融型の場合は ３ｍ／Ｄ＜１．７ より望ましくは Ｓｎ／Ｄ＜１．５ とする必要があるが、しかしこれでは第１１図（ｂ）よ
りη＝７５％に止まり第１８図に従いＤＯＩは９８％を
下まわってしまう。

しかし、通常ｄ　＝　０．８２　ｏ−＋ｏ−１，２２ｄ
であるから ５ＩＩｌ／Ｄ−１，５のときη−１５ ％であっても、 ５ｍ　　／Ｄ＝Ｓｌｌ　　／　　１，２２ｄ＝。

１．５ ５ｒｍ　　／ｄ　　−１，８ 従って第１１図＜ａ）よりλ−０，８％でη＝８８％と
なり第１８図より００１はほぼ９８．５％となり、最高
の鮮映性を達成できる。

ここで鮮映性の評価の方法としては種々の方式がすでに
開発れされそれらのうち最も一般的には、米国のハンタ
ー・アンシエイッ・ラボラトリ−（Ｈｕｎｔｅｒ　　Ａ
　５ｓｏｃｉａｔｅｓＬ　ａｂｏｒａｔｏｒｙ　）社製
のドリブン（ＤＯＲＩＧＯＮ）メータによる測定値すな
わちＤｏｔ（Ｄ　１ｓｔｉｎｃｔｎ＋Ｂｓｓ　　ｏｆ　
　ｒ　１ａＱｅ）値が使用されている。この００１値は
、第２３図に示すように、試料Ｓに対し入射角３０゛で
光を入射し、その正反射光強度Ｒｓと正反射角に対し±
０．３°での散乱光強［！Ｒ０、８の値を用いて、次式
で表わされる。

ＤｏＩ値＝　１００ｘ　（Ｒｓ　−Ｒ）　／Ｒ５このよ
うに鮮映性を表わす００１値と中心線平均粗さＲａとの
関係については、中心線平均粗さＲａが大きくなればＤ
ｏｔ値が低下して鮮映性が低下する。

ところで前述のように従来のショツトブラスト法や放電
加工法によりダル仕上げされたワークロールを用いて鋼
板に調質圧延を施した場合、既に述べたように鋼板表面
は不規則な山と谷で構成された粗面を呈し、水平な面は
非常に少ない。このように不規則な山と谷を有する鋼板
表面に塗装を行なえば、山と谷との間の斜面に沿って塗
膜が形成されるため、例えば後に改めて説明する第２６
図に示すように水平な塗膜面の占める割合が少なくなり
、鮮映性を悪化させる。従来のショツトブラスト法や放
電加工法ではこのような問題を避は得ず、したがって充
分に優れた塗膜面の鮮映性を得ることが困難であった。

（７〕まとめ： 以上から、レーザ等の高密度エネルギ源によりダル加工
したロールによって調質圧延された場合に良好なプレス
成形性（特に耐焼付性）を有し、かつ塗装後において乗
用車で求められる最高に優れた塗膜鮮映性、望ましくは
００１値にして９８％以上の鮮映性を有することとする
ためには、鋼板表面の微視的粗度プロフィルの条件とし
て （ｉ）平坦部分の面積の和が全体の面積に占める割合（
平坦部面積占有率）ηが７０％以上（望ましくは８５％
以上）であること。

（ｉｉ　）山部の頂面の平均直径（ｉ　ｏが２００μｍ
以下、山部の平均中心間距離３ａ＋と山部の基部の平均
直径ｄとの比Ｓｓ／ｄが３．２以下、Ｓ園が４２０μ−
以下であること。

を不可欠としているわけである。

（実施例） 素材として、ＣＧ、０４％、ＭｎＯ，−２％、　Ｐ　０
８０２％、　ＳＯ，０１５％、　Ｎ　Ｏ，００３％、　
ＯＯ，００５％を含有し、冷延圧下率６９．２％で冷延
しさらに箱型焼鈍炉で焼鈍した板厚０．８ｎの冷延鋼板
を用いた。また調質圧延用ワークロールとして、従来技
術による溶融型レーザパルス加工によりダル加工を施し
たダルロール及びこの発明に従い蒸発型レーザパルス加
工によるダルロールに加え、従来のショツトブラスト法
によりダル加工を施したダルロール、また従来め放電加
工法によりダル加工を施したダルロール、およびダル加
工を施さないプライトロルで調質圧延伸び率λが０．５
〜２．５％の範囲内で調質圧延を施した。

ここでブライドロールの表面粗度Ｒａは０．１５μｌで
あり、またダルロールの表面粗度はＲａｌ、１〜５．６
μ朧の範囲内で種々変化させた。そして溶融型のレーザ
加工によりダル加工を施したロールの表面粗度プロ７・
イルは、 ０．８５　≦Ｓ騰／Ｄ≦　１．７ ５０μ層　≦ｄ　≦　５００μ層 ３５μｌ≦Ｈ≦１２０μｍ ｈ１ΦＩ／３Ｈ とし、とくに蒸発型レーザ加工によるロールの粗度プロ
フィルは Ｓ■／ｄ　（３，２ ８ｍ　＜　４２０μ■ ｄ　６　＜　２００μｍ とした。

上述のようにして調質圧延した後の鋼板表面の粗度は、
ブライドロールを用いた鋼板（フライト材）ではＲａＯ
，０８μｍ、ダルロールを用いた鋼板（ダル材）ではＲ
ａＯ，８〜２．２５μ層であった。なお溶融型レーザ加
工によりダル加工を施したロールによって調質圧延した
鋼板では、その表面粗度プロフィルは、 ０．８５≦Ｓｓ　／Ｄ≦　１．７ ３０μ鋤　≦ｔｉｏ≦　５００μ霞 であり、一方蒸発型し−ザ加エダル鋼板の粗度プロフィ
ルは、 Ｓ履／ｄ　（：　　３．２ Ｓｌ≦　４２０μ論 ｄ、）に２００μｍ Ｒａ　−０，８〜１．５／ｊｌ η＞８０％ でめった。

次いで調質圧延後の各鋼板について、次のような条件で
化成処理を行なった。

処理剤：ディップ処理用細粒型リン酸塩系薬剤ディップ
条件：４３℃×１２０秒 皮ＨｔＪｍ　：　　２．３＋　０．２９／ｄ前処理：脱
脂、水洗、表面調整 後処理：水洗、純水洗、乾燥 化成処理後、次のような条件で２コートまたは３コート
の塗装を施した。

塗装姿勢：水平塗装 下塗り：カチオンＥＤ塗料　１８〜２０μｍ厚中塗り：
シーラー　３０〜３５μｍ厚 上塗りニドツブコート　３０〜３５μｍ厚なＪ３２コー
トは中塗りまでとした。また各工程ともサンディングは
行なわなかった。

塗装後の塗膜表面について、ＤＯＲＩＧＯＮメータによ
りＤＯＩ値の測定を行なった。その結果については、そ
れぞれの鋼板の表面粗さＲａに対応して３コートの場合
を第２４図に示す。

なお第２４図、および以下の文中において、ＬＴ材は溶
融型レーザ加工法によりダル加工したロールにより調質
圧延した鋼板、ＬＭ材は蒸発型のレーザ加工法による鋼
板、ＥＤＴ材は放電加工によリダル加工したロールによ
り調質圧延した鋼板、ＳＢ材はショツトブラストにより
ダル加工したロールによって調質圧延した鋼板を表わす
。

第２４図から明らかなように３コート塗装の場合のＬＴ
材は、ＥＤＴ材およびＳＢ材と比較してＤＯＩ値にして
１０〜１１程度鮮映性が優れている。しかしＬＭ材はＬ
Ｔ材にくらべて更にＤＯＩ値で１〜２優れている。

（発明の効果） この発明の塗装用鋼板によれば、プレス成形性を損うこ
となしに、塗膜の鮮映性を従来よりも著しく向上させ得
る顕著な効果が得られ、またこの発明の塗装用鋼板製造
方法によれば、上述のように塗膜の鮮映性が優れた鋼板
を実際的に製造することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の塗装用鋼板用圧延薄板の要部断面図
と平面図、 第２図はこの発明の方法の実施に用いるレーザダル加工
を施したワークロールの要部断面図と展開図、　゛ 第３図は調質圧延過程の挙動説明図、 第４図はレーザダル加工要領説明図、 第５図は従来のダルロールによる調質圧延過程と板表面
の粗面プロフィルとを示す断面模式図、第６図は従来の
ショツトブラスト加工及び従来の放電加工によるダル加
工されたロール表面の粗面の山高さの分布図、 第７図は調質圧延用ロールおよび板表面の粗面を形成す
るプロフィルの各部の寸法の定義図であり、 第８図は平坦部の面積率ηの定義を示す模式図、第９図
はロール表面および鋼板表面の粗度プロフィルの近似計
算のための説明図、 第１０図は調質圧延伸び率λと粗度転写率ｈ２／１との
関係を示す線図、 第１１図は板表面の平坦部分の面積率ηと調質圧延伸び
率λとの関係を、種々のＳｓ／ｄの値に応じて示す相関
図、 第１２図は、Ｓｌ／Ｄを変えた場合の鋼板表面の平面的
な粗度プロフィルの変化を示す説明図、第１３図はプレ
ス加工を施す際の作用説明図、第１４図、第１５図は絞
り加工要領説明図、第１６図は溝状谷部のある板表面の
説明図、第１７図は（Ｓｍ−ｄｏ）　　　の説明図、ａ
Ｘ 第１８図は７ランジ部とその偏心挙動説明図、第１９図
はその転写のありさまを示す説明図、第２０図は不均一
な形状を有する溝状谷部をもつ鋼板表面の三次元表示図
であり、 第２１１ｉ［ＤＯＩ−Ｒａ相相図図 第２２図は３コート塗装を施した場合の鋼板の平たん部
面積率ηと塗膜のＤＯＩ値との関係を示す相関図、 第２３図は鮮映性を表わすＤＯＩ値の測定方法を示す説
明図、 第２４図は実施例における３コート塗装の場合の鋼板の
中心線平均粗さＲａと塗膜のＤＯＩ値との関係を示す相
関図である。 １・・・山部　　　　　　　２・・・頂面３・・・野郎
　　　　　　　　４・・・上面特許出願人　　　川崎製
鉄株式会社 第３図 第４図 （ａ） （ｂ） 第４図 （Ｃ） １００　　　　　　　　　　　２ｏ。 ｔｔｐ　ｈａ工事ルギｔｉｔ　Ｅ（ｗＳｅｃ４−リ（ｄ
＞ 第５図 −３，０−２，０−ｆ、０　　０　　１．ｏ　　　ｚ、
ｏ　　　ｓｔ、ｔｚ第１０図 １．０　　　　　　　２０　　　　　　　３．０舗賛圧
逆イ中ム・摩　λ 第１１図 （ａ） ０　　　０．４　　　０．Ｂ　　　　／、２　　　　／
、６　　　２．０　　　２．４ＨＷＩｌｔ伸ｖ゛＊　Ａ
　（Ｙ、） 第１２図（ａ） 第１２図Ｑ）） 第１２図 （Ｃ） 第１３図 第１８図 （ａ） （ｂ） 第１９図 （ａ） （ｂ） 第２１図 ｔ、ｏ　　　　　　　　　　　　　　２．０　　　　　
２５Ｒａ（ｆｉ） 」象 ＯＩ 零声 ・ｋ　　　　　　　ν

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、薄鋼板の微視的な粗面形態を、平たんな頂面をもつ
   円錐台状に隆起した無数の山部と、これら山部の間にて
   より低レベルで平たんにひろがる野部とから成り、隣り
   合つた山部相互間の平均的な配列間隔Ｓｍ、山部の基部
   外縁の平均的な最大直径ｄ、同じく山頂面の平均直径ｄ
   ＿０、さらに山部の平たんな頂面と野部の平たんな上面
   との面積の総和が板面の全投影面積に占める割合いηに
   関して、 Ｓｍ＜４２０（μｍ） Ｓｍ／ｄ＜３．２ ｄ＿０＜２００（μｍ） η＞７０（％） の関係を満たすものとしたことを特徴とする、塗装用薄
   鋼板。 ２、ワークロールの胴周表面上にて微小なクレータ状を
   なす互いに独立した無数の窪部を、隣り合つた窪部相互
   間の平均的な配列間隔 Ｓｍ′と窪部の平均的な開口径ｄ′に関し、それらの比
   Ｓｍ′／ｄ′が３．２以下、 Ｓｍ′が４２０μｍ以下にて分布させる、高密度エネル
   ギ源を用いた規則的表面模様付け加工の施された調質圧
   延用ワークロールにより、これを所定板厚の圧延仕上げ
   薄板の片面または両面に適用して調質圧延を行い、ワー
   クロールの表面模様の転写を施すことを特徴とする、塗
   装用薄鋼板の製法。 ３、高密度エネルギ源としてレーザを用い規則的表面模
   様の窪部１コ当りの加工に、１０５Ｗ・ｓ／ｃｍ＾２の
   エネルギ密度でレーザ投射を行ったワークロールを用い
   る特許請求の範囲２に記載した表面処理鋼板用圧延薄板
   の製法。