JPWO2016027288A1 - Ｚｎ系めっき鋼板の打抜き方法 - Google Patents

Abstract

打抜き加工製品の打抜き端面の耐食性低下を抑制するＺｎ系めっき鋼板の打抜き加工方法を提供する。本発明は、Ｚｎ系めっき鋼板（１）を打抜き加工する際に、打抜き加工前にＺｎ系めっき鋼板（１）表面の打抜き予定箇所(４)に速乾性油(６)を塗布することや、打抜き加工前のＺｎ系めっき鋼板（１）表面の打抜き予定箇所（４）への速乾性油(６)の塗布に加えて、打抜き加工後の打抜き端面(５)に速乾性油(６)を塗布することも特徴としている。

Description

本発明は、Ｚｎ(亜鉛)を含むめっき金属が被覆されているＺｎ系めっき鋼板を、打抜き加工により切断した際に発生する打抜き端面の耐食性低下を抑制する方法に関する。

従来、冷延鋼板を塑性加工して所定寸法の形状をつくり、その後にＺｎめっきを施して（ポストＺｎめっき）部品を製造することが一般的であった。しかし、近年の自動車部品や家電部品等においては、部品の耐食性や耐久性の向上および工程省略によるコスト低減の目的のため、素材としてＺｎやＺｎ合金を鋼板表面に被覆したＺｎ系めっき鋼板を用い、その鋼板を塑性加工して部品を製造することが多くなっている。
なお、本明細書では、ＺｎやＺｎを含む合金を鋼板の表面にめっきした鋼板を、Ｚｎ系めっき鋼板と称する。

Ｚｎ系めっき鋼板の塑性加工のうち、絞り加工や張出し加工、曲げ加工では、めっき層に割れや剥離などのダメージを受けるものの、金型条件や加工条件、潤滑油種類などの条件変更により上記のダメージを回避あるいは抑制することができる。しかし、最終製品形状とするためにフランジを除去するなどと言ったようにＺｎ系めっき鋼板を任意形状に切断するような加工では、切断した端面にめっき金属が全く存在しないか、あるいは部分的に存在しない状態になってしまう。このように、切断端面にめっき金属がない領域が存在すると、その領域から赤錆が発生しやすくなり、赤錆が発生した場合には、その赤錆が、めっき金属が存在する平面部にまで拡大し、製品の外観や強度を劣化させる問題が出てくる。

ここで、塑性加工製品のフランジ部を除去するようなＺｎ系めっき鋼板の切断方法としては、通常、パンチとダイによる打抜き加工が行われている。そして、この打抜き加工における打抜き端面の防錆能力を向上させる方法として、例えば、特許文献１に示すように、打抜き端面の全部または一部に表面処理剤（防錆剤）を塗布する金属板製部品の製造方法が知られている。あるいは、特許文献２に示すように、板厚２ｍｍ以下のＺｎ系めっき鋼板において、パンチかダイの何れかの肩部に曲率半径を持たせた金型を用い、切断後の端面におけるせん断面比率が９０％以上で、かつせん断面の亜鉛被覆率が５０％以上とする方法も提案されている。この技術は、Ｚｎ系めっきが鋼板に対して有する犠牲防食作用を利用しようとするものである。また、特許文献３には、打抜き端面をＡｌやＺｎ系めっき鋼板などを素材とした被覆部材で覆う方法が提案されている。

特開２００６−３１５０５２号公報 特開２００９−２８７０８２号公報 特開２０００−３４５８６号公報

このように、特許文献１や特許文献２で提案されているＺｎ系めっき鋼板の切断方法は、切断端面の全域にめっき金属が存在すれば、どのような環境においても防錆能力が向上するが、せん断面の亜鉛被覆率が５０％以上であっても製品が置かれる環境によっては赤錆が発生してしまい適用できない場合が出てくる。また、特許文献３の場合は、被覆部材を別途製造する必要があるため、その部材のコストが増加し、結果として打抜き加工自体のコストが高くなるという問題も発生する。

そのため、本発明の目的は、Ｚｎ系めっき鋼板の切断方法に関して、コスト上昇を抑制しつつ、切断端面での赤錆発生を効果的に抑制する方法を提供することである。

本発明の加工方法は、上記の目的を達成するため、Ｚｎ系めっき鋼板１を打抜き加工する際に、打抜き加工前にＺｎ系めっき鋼板１表面の打抜き予定箇所４に速乾性油６を塗布すると共に、その速乾性油６が打抜き端面５へ廻り込むように打抜き加工を行うことを特徴としている。
また、別の方法としては、上記の方法に加え、更に打抜き加工後の打抜き端面５に速乾性油６を塗布することを特徴としている。
なお、本発明において「速乾性油」とは、軽質鉱油及び／又は合成軽質油などのベース油(軽質基油)に油性剤等の必要な添加剤を配合して構成された工業用潤滑油（工作油）のうち、打抜き加工適性に優れ、乾燥性が良く脱脂レスであって、無色或いは淡色で且つ透明の液状を有するものを言う。なかでも、塗布後より揮発を開始するが、塗布後室温２５℃の環境下に水平放置した際、数日経過した後にも少量の潤滑成分がＺｎ系めっき鋼板１の表面に残存するものが好ましい。

本発明のＺｎ系めっき鋼板の打抜き加工方法においては、打抜き加工前にＺｎ系めっき鋼板表面の打抜き予定箇所に速乾性油を塗布しており、打抜き加工時にその速乾性油が打抜き端面に廻り込み、これによって端面の耐食性低下を抑制することができる。また、Ｚｎ系めっき鋼板の板厚が厚い場合などは、打抜き端面の全域に速乾性油が廻り込みにくくなるため、打抜き加工前のＺｎ系めっき鋼板表面の打抜き予定箇所への速乾性油塗布とともに、打抜き加工後に打抜き端面へ速乾性油を塗布することで、打抜き端面の耐食性低下を効果的に抑制することができる。

さらに、打抜き端面の耐食性低下を抑制する方法として、上記の特許文献１のように、打抜き端面に防錆塗料のような表面処理剤を塗布することや、Ｚｎ系めっき鋼板のめっき金属と類似した成分の塗料を打抜き端面に塗布する、いわゆる補修塗装が行われる場合がある。
しかしながら、これらの表面処理剤や補修塗装用の塗料はめっき金属と色が異なることがあるため、打抜き端面の色がＺｎ系めっき鋼板と同一であることを必要とする製品には使用することができない。
これに対し、速乾性油は、透明であることから、外観の悪化を招くことなく打抜き端面の耐食性低下を抑制することができる。

本発明の打抜き加工方法の実施の一形態を示す図で、（ａ）は打抜き加工の概要、（ｂ）は打抜き加工後の状態を説明する模式図である。 本発明の打抜き加工方法により加工した端面における赤錆発生状況の比較を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の打抜き加工方法の実施の一形態を示す図であって、（ａ）は打抜き加工の概要を示し、（ｂ）は打抜き加工後の状態を示すものである。
本発明の対象となるＺｎ系めっき鋼板１は、鋼板の表面に設けられるめっき層がＺｎ単独のものに限定されることはなく、ＺｎとＡｌの合金，ＺｎとＮｉの合金，ＺｎとＡｌとＭｇの合金及びＺｎとＡｌとＭｇとＳｉの合金などのＺｎを含む合金をめっき金属として被覆したもの全体を含む。このうち、打抜き端面５への犠牲防食機能を向上させるには、ＺｎとＡｌとＭｇをめっき金属に含んだめっき鋼板を用いることが好ましい。また、めっき金属が被覆される鋼板は、熱延鋼板、冷延鋼板の何れでも良く、鋼種も極低炭素鋼板や低炭素鋼板などの何れであっても良く、特に限定するものではない。

また、Ｚｎ系めっき鋼板１のめっき付着量も特に限定しないが、打抜き端面５の犠牲防食機能を向上させるためには、めっき付着量を厚くした方が良く、その付着量は、部品の使用環境によって決めることができる。さらに、Ｚｎ系めっき鋼板１の板厚に関しても特に限定しないが、めっき金属の打抜き端面５に及ぼす犠牲防食機能は、板厚が薄いほど効果が大きいため、部品が必要な強度によって決定すればよい。

本発明のＺｎ系めっき鋼板１の打抜き加工方法のうち、第一の実施形態は、打抜き加工前に打抜き加工を行う打抜き予定箇所４のＺｎ系めっき鋼板１の表面に速乾性油６を塗布した後、その速乾性油６が打抜き端面５へ廻り込むように打抜き加工を実施する。これにより、打抜き加工時に速乾性油６が打抜き端面５に廻り込むため、当該端面５の耐食性低下を抑制することができる。
この方法によれば、Ｚｎ系めっき鋼板１の板厚が薄い場合は、打抜き端面５の全域に速乾性油６が廻り込むが、板厚が厚くなると、打抜き端面５の全域に速乾性油６が廻り込みにくくなる。
そのため、本発明の第二の実施形態として、打抜き加工前に打抜き加工を行う打抜き予定箇所４のＺｎ系めっき鋼板１の表面に速乾性油６を塗布するとともに、打抜き加工の後に、打抜き端面５へも速乾性油６を塗布する。これにより、打抜き端面５の全域に速乾性油６が存在するようになり、板厚が厚いＺｎ系めっき鋼板１であっても、打抜き端面５の耐食性低下を抑制することができる。

ここで、打抜き加工後に打抜き端面５にも速乾性油６を塗布することが好ましいＺｎ系めっき鋼板１の板厚は、Ｚｎ系めっき鋼板１が打抜き端面５に及ぼす犠牲防食作用の効果がめっき金属の種類によって異なるため特に限定しないが、およそ１ｍｍ以上と考えてよい。
また、速乾性油６の種類も、作業性や作業環境への影響などを考慮して選定すれば良く、特に限定しない。

以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

Ｚｎ系めっき鋼板１として、片面めっき付着量が９０ｇ／ｍ^２のＺｎ−６％Ａｌ−３％Ｍｇめっき鋼板で、板厚が０．５ｍｍと３．２ｍｍのものを用意した。そして、これらに対して以下のように速乾性油６の塗布と打抜き加工を行って部品を製作し、打抜き端面５の耐食性を比較した。

打抜き加工に用いたパンチ２は、Ｚｎ系めっき鋼板１の板厚に応じて、外径が異なるパンチを用いた。具体的には、Ｚｎ系めっき鋼板１の板厚が０．５ｍｍの場合は、外径が直径１０．３ｍｍのパンチを用い、Ｚｎ系めっき鋼板１の板厚が３．２ｍｍの場合は、外径が直径９．７６ｍｍのパンチを用いた。そして、ダイ３はどちらの板厚の場合も内径が１０．４ｍｍのダイを用いた。これにより、打抜き加工のクリアランスはどちらの板厚の場合も１０％となる。パンチ２とダイ３の肩部は０．５ｍｍの曲率半径のＲを付与した。また、速乾性油６は、動粘度が３ｍｍ^２／ｓで略透明の工作油、具体的には日本工作油株式会社製の打抜き工作油 Ｇ−６３７６ＦＵを用いた。この速乾性油６をはけ塗りで、打抜き加工を行う打抜き予定箇所４に塗布した。なお、打抜き加工後の打抜き端面５に速乾性油６を塗布するときも、この速乾性油６をはけ塗りで当該打抜き端面５に塗布した。

評価として、打抜き加工後の部品を６０℃で湿度９９％の環境下に２４時間放置し、速乾性油６の塗布条件ごとに、打抜き端面５の赤錆発生有無を比較した。速乾性油６の塗布条件は、次の３とおりとした。
Ａ） 打抜き加工を行う打抜き予定箇所４に速乾性油６を塗布せずに打抜き加工を行い、打抜き加工後の打抜き端面５にも速乾性油６の塗布を行わなかったもの
Ｂ） 打抜き加工を行う打抜き予定箇所４に速乾性油６を塗布して打抜き加工を行い、打抜き加工後の打抜き端面５への速乾性油６の塗布は行わなかったもの
Ｃ） 打抜き加工を行う打抜き予定箇所４に速乾性油６を塗布して打抜き加工を行い、さらに、打抜き加工後の打抜き端面５へも速乾性油６の塗布を行ったもの

上記の各条件における赤錆発生状況を図２に示す。条件Ａの加工方法により製作した部品では、板厚０．５ｍｍと３．２ｍｍの何れの打抜き端面５でも赤錆が発生した。これに対して、条件Ｂの部品では、板厚０．５ｍｍの部品では赤錆発生がなかったが、板厚３．２ｍｍの部品では赤錆の発生が認められた。条件Ｃの部品では、板厚が０．５ｍｍの部品でも３．２ｍｍの部品でも赤錆発生を防止することができた。

本発明にかかる打抜き加工方法は、Ｚｎ系めっき鋼板を素材として、打抜き加工により製作する部品の打抜き端面の耐食性低下を抑制する上で好適である。

１…Ｚｎ系めっき鋼板
２…パンチ
３…ダイ
４…打抜き予定箇所
５…打抜き端面
６…速乾性油

Claims (2)

1. Ｚｎ系めっき鋼板（１）の打抜き加工を行う前に、当該Ｚｎ系めっき鋼板（１）の表面における打抜き予定箇所（４）に速乾性油(６)を塗布し、その後、前記の速乾性油(６)が打抜き端面（５）へ廻り込むように当該箇所(４)の打抜き加工を行う、Ｚｎ系めっき鋼板の打抜き加工方法。
2. Ｚｎ系めっき鋼板（１）の打抜き加工を行う前に、当該Ｚｎ系めっき鋼板（１）の表面における打抜き予定箇所（４）に速乾性油(６)を塗布し、その後、前記の速乾性油(６)が打抜き端面（５）へ廻り込むように当該箇所(４)の打抜き加工を行い、続いて、打抜き加工後の打抜き端面（５）にも前記の速乾性油(６)を塗布する、Ｚｎ系めっき鋼板の打抜き加工方法。