WO2023132106A1 - 潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法 - Google Patents

潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2023132106A1
WO2023132106A1 PCT/JP2022/035046 JP2022035046W WO2023132106A1 WO 2023132106 A1 WO2023132106 A1 WO 2023132106A1 JP 2022035046 W JP2022035046 W JP 2022035046W WO 2023132106 A1 WO2023132106 A1 WO 2023132106A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
steel sheet
zinc
plated steel
film
lubricating film
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/035046
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
真一 古谷
朋弘 青山
駿 鯉渕
武士 松田
Original Assignee
Ｊｆｅスチール株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ｊｆｅスチール株式会社 filed Critical Ｊｆｅスチール株式会社
Publication of WO2023132106A1 publication Critical patent/WO2023132106A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D

Definitions

  • the present invention relates to a lubricating film-coated galvanized steel sheet with excellent slidability in press forming and a method for producing the same.
  • the present invention relates to a lubricating film-coated galvanized steel sheet having a lubricating film that is excellent in formability even during severe drawing, and a method for producing the same.
  • Galvanized steel sheets are widely used in a wide range of fields, mainly for automobile bodies.
  • a galvanized steel sheet is usually used after being press-formed.
  • zinc-based plated steel sheets have the disadvantage of being inferior to cold-rolled steel sheets in terms of press formability. This is because the sliding resistance of the galvanized steel sheet in the press die is greater than that of the cold-rolled steel sheet. That is, the zinc-based plated steel sheet having high sliding resistance is difficult to flow into the press die at the portion where the sliding resistance between the die and the bead is high, and the steel sheet is likely to break.
  • a method of applying high-viscosity lubricating oil is widely used as a method of improving press formability when using zinc-based plated steel sheets.
  • the lubricating oil is highly viscous, coating defects occur due to insufficient degreasing in the coating process.
  • problems such as unstable press performance due to lack of oil during pressing. For this reason, it is required to improve the press formability of the galvanized steel sheet itself.
  • Patent Document 1 describes a metal plate coated with a lubricating film in which a solid lubricant protrudes from the resin film surface by 0.01 to 1.5 ⁇ m.
  • Patent Document 2 describes a lubricating surface-treated metal product with excellent press-moldability, which is coated with a coating of 0.5 to 5 ⁇ m containing a lubricant in polyurethane resin.
  • Patent Document 3 describes a technique for forming an alkali-soluble organic film on a steel plate by adding a lubricant to an epoxy resin.
  • Patent Documents 1 to 3 although lubricity is exhibited by the lubricating effect of the contained lubricant, etc., the press formability was not necessarily sufficient in complicated forming. In particular, when the surface roughness of the steel sheet changed, it was not possible to stably obtain good press formability.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and in a zinc-based plated steel sheet that is subjected to complicated forming that is difficult to press-form, the sliding resistance at the risk of cracking during press-forming is small, and the surface Lubricating film-coated zinc with lubricating film that has excellent press formability in areas where die galling is expected to occur due to high pressure, especially for steel sheets with a wide range of surface roughness.
  • An object of the present invention is to provide a system plated steel sheet and a method for manufacturing the same.
  • a zinc-based plated steel sheet is a steel sheet on which a zinc-based plating film is formed.
  • Zinc-based plating films do not intentionally add components other than zinc, and zinc plating consists of zinc and unavoidable impurities. Examples include zinc plating to which compounds such as alumina and silica are added.
  • the present inventors have made intensive studies to solve the above problems. As a result, in order to dramatically improve the press formability, it is necessary to add a metallic zinc layer with a coating amount of 5 g/m 2 or more on the surface of the steel sheet to the upper layer of the zinc-based plated steel sheet, which has a melting point of 120°C or more and 140°C or less and an average
  • the present inventors have found that the above problems can be solved by forming an organic resin film containing polyolefin wax having a particle size of 3.0 ⁇ m or less and controlling the surface roughness of the steel sheet and the amount of film adhered.
  • a lubricating-film-coated zinc-based plated steel sheet having, on at least one side thereof, a metallic zinc layer having a coating amount of 5 g/m 2 or more as a lower layer and a lubricating film containing an organic resin and wax as an upper layer, wherein the organic
  • the resin is at least one of acrylic resin, epoxy resin, urethane resin, phenol resin, vinyl acetate resin, and polyester resin, and the wax has a melting point of 120° C. or higher and 140° C. or lower, and an average particle size.
  • lubricating film-coated zinc-based plated steel sheet having a relationship with Ra ( ⁇ m) within the range of the following formula (1).
  • W ⁇ 0.12 ⁇ Ra 2 +0.1 (1) [2] Described in [1], wherein the relationship between the coating amount W (g/m 2 ) per side of the coating and the arithmetic mean roughness Ra ( ⁇ m) of the metallic zinc layer surface is within the range of the following formula (2) lubricating film-coated galvanized steel sheet.
  • [6] The lubricating film-coated zinc-plated steel sheet according to any one of [1] to [5], wherein the wax content in the film is less than 50% by mass.
  • [7] The lubricating film-coated zinc-plated steel sheet according to any one of [3] to [6], wherein the amount W of the coating per one side is 0.9 g/m 2 or less.
  • [8] The lubricating film-coated zinc-plated steel sheet according to any one of [1] to [7], wherein the organic resin is an alkali-soluble resin.
  • a method for producing a lubricating film-coated galvanized steel sheet comprising applying a paint to at least one side of a galvanized steel sheet and drying the paint.
  • the metal zinc layer is a plating layer formed on a steel plate such as cold-rolled steel plate or hot-rolled steel plate.
  • a zinc-based plated steel sheet is a steel sheet such as a cold-rolled steel sheet or a hot-rolled steel sheet on which a metallic zinc layer is formed.
  • the present invention it is possible to obtain a galvanized steel sheet with excellent press formability by significantly reducing the coefficient of friction between a lubricating film-coated galvanized steel sheet and a mold or the like. Therefore, when the present invention is applied to a zinc-based plated steel sheet with relatively low strength that is subjected to complicated forming, it will have excellent press formability stably.
  • high strength assumes a tensile strength (TS) of 440 MPa or more, and relatively low strength assumes a TS of less than 440 MPa.
  • TS tensile strength
  • FIG. 1 is a schematic front view showing a friction coefficient measuring device.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing the bead shape and dimensions in FIG.
  • FIG. 3 is a graph showing the surface roughness of various lubricating film-coated zinc-based plated steel sheets and the coefficient of friction at various film thicknesses for paints that are the subject of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the surface roughness of various lubricating film-coated zinc-based plated steel sheets and the coefficient of friction at various film thicknesses for paints not covered by the present invention.
  • the present invention provides a lubricating-coated zinc-based steel sheet having, on at least one side thereof, a metal zinc layer having a coating amount of 5 g/m 2 or more as a lower layer and a coating containing an organic resin and wax as an upper layer, wherein the wax is is a polyolefin wax having a melting point of 120° C. or more and 140° C. or less and an average particle size of 3.0 ⁇ m or less, and the wax content in the film is 10% by mass or more.
  • the relationship between the amount W (g/m 2 ) deposited per one side of the film and the arithmetic mean roughness Ra ( ⁇ m) of the surface of the metallic zinc layer is in the range of the following formula (1). W ⁇ 0.12 ⁇ Ra 2 +0.1 (1)
  • the method for producing the metallic zinc layer in the present invention is not particularly limited, and for example, it may be formed by applying zinc-based plating on a steel sheet by various manufacturing methods such as hot dip plating, electroplating, vapor deposition plating, and thermal spraying. can be done. Also, an alloyed hot-dip galvanized steel sheet that is subjected to alloying treatment after galvanizing treatment can be used. Furthermore, even if a zinc-based plated steel sheet containing a metal other than zinc, such as zinc-aluminum alloy plating, zinc-aluminum-magnesium alloy plating, or zinc-nickel alloy plating, is used as the metallic zinc layer, the adhesion amount of metallic zinc is It may be 5 g/m 2 or more.
  • the presence of the metallic zinc layer as the lower layer of the organic lubricating film promotes adhesion between the mold and the wax component in the organic lubricating film during sliding, making it easier for the mold to be coated with the wax component.
  • a superior lubricating effect can be obtained compared to the case without
  • the metal zinc layer is softer than the steel plate, the deformation resistance during sliding is small, and the coefficient of friction tends to be low. If the metal zinc layer is less than 5 g/m 2 , the lubricating effect of the zinc layer described above may not be sufficiently obtained, and the corrosion resistance is poor.
  • the wax used in the present invention may be a polyolefin wax having a melting point of 120°C or higher and 140°C or lower and an average particle size of 3.0 ⁇ m or lower, and other characteristics are not particularly limited.
  • polyolefin wax is used as wax is that it has low surface energy and self-lubricating properties, so good lubricity can be obtained.
  • it is relatively easy to adjust the melting point of polyolefin to 120° C. or higher and 140° C. or lower by controlling the density and molecular weight.
  • the lubricating film component mixed with the organic resin is formed into a semi-molten state by sliding during press molding. It is possible to coat the surface, and an excellent lubrication effect can be obtained by suppressing direct contact between the mold and the steel plate. If the melting point is less than 120° C., the wax is completely melted by frictional heat caused by sliding during press molding, and the wax itself cannot provide sufficient lubricating effect. On the other hand, if the melting point exceeds 140° C., it will not melt during sliding, and a sufficient lubricating effect cannot be obtained, and a mold coating effect cannot be obtained.
  • the wax in the film efficiently adheres to the mold during sliding during press molding, causing a phenomenon that makes it difficult for the film to fall off, resulting in a high lubricating effect. It is considered possible. If the melting point is less than 120° C., even if the film adheres to the mold, the adhesion is weak and the film tends to come off when slid. If the melting point is above 140°C, the coating will be difficult to adhere to the mold. Furthermore, it is preferable that the melting point is 125° C. or higher and 135° C. or lower.
  • the melting point of wax is the melting temperature measured based on JIS K 7121:1987 "Method for measuring transition temperature of plastics”.
  • the average particle size of the wax is preferably 1.5 ⁇ m or less.
  • the average particle size of the wax is more preferably 0.5 ⁇ m or less, still more preferably 0.3 ⁇ m or less.
  • the average particle size of the wax is preferably 0.01 ⁇ m or more. If it is less than 0.01 ⁇ m, it tends to dissolve in lubricating oil during sliding, and sufficient lubricity improvement effect may not be exhibited.
  • the average particle size of the wax is more preferably 0.03 ⁇ m or more.
  • the average particle diameter is the median diameter of the volume average diameter, and is determined by a laser diffraction/scattering method. For example, it can be determined by measuring a sample diluted with pure water using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer partica (registered trademark) LA-960V2 (manufactured by HORIBA, Ltd.).
  • polyethylene waxes it is preferable to use polyethylene wax because the highest lubricating effect is obtained when polyethylene wax is used.
  • the mass ratio of wax in the film is set to 10% by mass or more. If it is less than 10% by mass, a sufficient lubricating effect cannot be obtained. A particularly good lubricating effect can be obtained if the mass ratio of the wax in the coating is 15 mass % or more.
  • the mass ratio of the wax in the film is preferably less than 50% by mass. If it is 50% by mass or more, the wax tends to fall off due to the lack of the base resin component, the adhesion to the zinc-based plated steel sheet is poor, and the film may not exist stably.
  • sufficient degreasing may not be obtained in the alkaline degreasing process in the painting process. In some cases, the coating is not sufficiently removed and the film remains, degrading the paintability.
  • the mass ratio of wax in the film is more preferably 30 mass % or less.
  • the mass ratio of the wax in the film is the mass ratio of the solid content of the wax in the film to the total mass of the mass of the solid content of the resin in the film and the mass of the solid content of the wax in the film.
  • the organic resin plays a role as a binder that holds the wax on the surface of the zinc-based plated steel sheet.
  • the above-described sliding effect of the mold coating of the mixture of wax and organic resin formed during sliding cannot be exhibited with the inorganic binder because of its low affinity with the polyolefin wax.
  • At least one of acrylic resin, epoxy resin, urethane resin, phenol resin, vinyl acetate resin, and polyester resin can be used as the organic resin.
  • the acrylic resin used in the present invention is one selected from unsaturated monocarboxylic acids having one carboxyl group in the molecule such as acrylic acid and methacrylic acid, esters of the above unsaturated monocarboxylic acids, and styrene. Alternatively, it is a polymer or copolymer consisting of a plurality of them, or derivatives such as sodium salts, potassium salts, ammonium salts, and amine salts thereof.
  • Acrylic resin having a fatty acid having two or more carboxyl groups in the molecule as a monomer
  • the paint stability may be poor.
  • Acrylic resin is used as a monomer.
  • epoxy resin is not particularly limited, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, novolak type epoxy resin and the like can be mentioned.
  • the urethane-based resin is not particularly limited, it preferably has a carboxy group in the molecule.
  • the phenolic resin is not particularly limited, but a resol-based phenolic resin that can be dissolved or dispersed in an aqueous solvent is preferable.
  • polyester-based resin is not particularly limited, a polyester resin containing a monomer having a carboxy group as a constituent component is preferred.
  • these resins can be used in combination of two or more. Furthermore, by using an alkali-soluble organic resin, it becomes possible to remove the film by alkaline degreasing in the painting process, and the subsequent paintability is improved.
  • surface conditioners may be included as components other than the organic resin and wax.
  • a rust preventive agent for improving rust resistance can be added.
  • a film with a wide range of adhesion amount is formed on a zinc-based plated steel sheet with a wide range of surface roughness to evaluate press formability. It was found that stable and good press formability is satisfied only in the region that satisfies the relational expression between the surface roughness of the zinc-based plated steel sheet and the coating amount. In general, the higher the surface roughness of a galvanized steel sheet, the thinner the lubricating film on the convex portions of the steel sheet. It becomes easy to be exposed, and it becomes difficult to obtain a lubricating effect.
  • the following is the coating amount range that shows good press formability.
  • the relationship between the coating amount W (g/m 2 ) per side of the coating and the arithmetic mean roughness Ra ( ⁇ m) of the metallic zinc layer surface satisfies the formula (1): W ⁇ 0.12 ⁇ Ra 2 +0.1 Good press formability can be obtained within the range. In the case of W ⁇ 0.12 ⁇ Ra 2 +0.1, the coating amount is insufficient, the effect of protecting the mold side is not sufficiently obtained, and good press moldability cannot be obtained.
  • the ones that mainly contribute to the slidability are the components of the coating present on the convex portions of the zinc-based plated steel sheet that come into contact with the die during press working. It is considered that the area of the steel plate convex portion in contact with the mold tends to decrease in proportion to Ra2 . Therefore, it is considered that by increasing the coating amount in proportion to Ra2 , it is possible to secure a sufficient amount of the coating component that contributes to the slidability.
  • the coating amount W per one side of the film is 2.0 g/m 2 or less. If it exceeds 2.0 g/m 2 , film removal properties and weldability may deteriorate. It is particularly preferable that the adhesion amount W is 0.9 g/m 2 or less. If the adhesion amount W is 0.9 g/m 2 or less, the film removal properties are particularly good.
  • the coating amount can be determined by dividing the difference in weight of the zinc-based steel sheet before and after coating by the area, or by completely removing the coating on the zinc-based steel sheet after coating with an alkaline aqueous solution or organic solvent. It can be obtained by dividing the weight difference of the galvanized steel sheet by the area.
  • the arithmetic mean roughness Ra of the metal zinc layer surface is preferably 0.4 ⁇ m or more and 2.5 ⁇ m or less.
  • the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the metal zinc layer is less than 0.4 ⁇ m, fine scratches that may occur during press molding may be easily noticeable, and galling may occur during press molding.
  • Ra exceeds 2.5 ⁇ m, the required coating amount increases, which may increase the production cost and deteriorate the sharpness after coating.
  • the arithmetic mean roughness Ra ( ⁇ m) of the metal zinc layer surface can be measured according to JIS B 0633:2001 (ISO 4288:1996). For example, when Ra is greater than 0.1 and less than or equal to 2, the cutoff value and the reference length are set to 0.8 mm, and the evaluation length is set to 4 mm. When Ra exceeds 2 and is 10 or less, the cut-off value and the reference length are set to 2.5 mm, and the evaluation length is set to 12.5 mm.
  • an organic resin film containing polyolefin wax having a melting point of 120° C. or higher and 140° C. or lower and an average particle size of 3.0 ⁇ m or less on the upper layer of the metallic zinc layer of a zinc-based plated steel sheet an organic resin is dissolved or dispersed in a solvent.
  • a method of coating the surface of the steel sheet with a paint obtained by adding wax to an organic resin solution or emulsion and drying it can be applied.
  • the mass ratio of the coating components (organic resin and polyolefin wax) in the paint is preferably 1% by mass or more and 25% by mass or less.
  • the coating method is not particularly limited, but examples thereof include a method using a roll coater or a bar coater, and a coating method using spraying, dipping, or brushing.
  • a general method can be used to dry the zinc-based plated steel sheet after application. For example, drying with hot air, drying with an IH heater, and infrared heating can be used.
  • the maximum temperature reached by the zinc-based plated steel sheet during drying is preferably 60°C or higher and 140°C or lower. If the drying temperature is less than 60°C, it may take a long time to dry and the rust resistance may be poor. If the temperature exceeds 140° C., the wax melts and coalesces, and the particle size becomes coarse, which may deteriorate the lubricity.
  • the relationship between the coating amount W (g/m 2 ) per side of the coating and the arithmetic mean roughness Ra ( ⁇ m) of the surface of the metallic zinc layer is expressed by the formula (1): If W ⁇ 0.12 ⁇ Ra 2 +0.1 is finally satisfied, a lubricating film-coated zinc-based plated steel sheet having good press formability can be produced.
  • the amount W (g/m 2 ) or the arithmetic mean roughness of the surface of the metallic zinc layer is adjusted so as to satisfy the formula (1).
  • a step of intentionally changing at least one of Ra ( ⁇ m) may be further provided.
  • the adhesion per side of the coating is adjusted so as to satisfy the above formula (1) according to the target value or measured value of the arithmetic mean roughness Ra ( ⁇ m) of the surface of the metal zinc layer It includes a step of determining the amount W (g/m 2 ), and adjusting the coating amount so as to achieve the determined adhesion amount W in the coating step. More specifically, the value of the arithmetic mean roughness Ra ( ⁇ m) of the surface of the metal zinc layer is substituted into the above formula (1), and the surface of the coating is adjusted so as to satisfy the substituted formula (1). to determine the adhesion amount W (g/m 2 ).
  • the surface roughness of the metallic zinc layer of the lubricating film-coated zinc-based plated steel sheet may be measured before the lubricating film is applied, or after the lubricating film is completely removed with an alkaline aqueous solution or an organic solvent. good too.
  • the surface roughness of the steel sheet after removing the scale by pickling can be adjusted by adjusting the thickness of the scale during hot rolling according to the amount of Si added to the steel sheet. .
  • the surface roughness of the steel sheet can also be adjusted by adjusting the intensity of descaling (a process of pulverizing and removing scale with water pressure) during hot rolling.
  • the surface roughness of the steel sheet can be adjusted by changing the roll load or roll surface roughness during temper rolling.
  • the surface roughness of the zinc-based coating layer can be adjusted by changing the roll load or roll surface roughness during temper rolling of the steel sheet after zinc-based plating.
  • Ra ( ⁇ m) and any one of Ra ( ⁇ m) may be implemented as a method for determining manufacturing conditions for a galvanized steel sheet. Such a method for determining manufacturing conditions may be performed as a part of steps in the method for manufacturing a lubricating film-coated zinc-based plated steel sheet, or may be performed as a single step.
  • Fig. 1 is a schematic front view showing a friction coefficient measuring device.
  • a friction coefficient measurement sample 1 taken from a test material is fixed to a sample table 2, and the sample table 2 is fixed to the upper surface of a horizontally movable slide table 3.
  • a vertically movable slide table support 5 having a roller 4 in contact with the slide table 3 is provided on the lower surface of the slide table 3.
  • a first load cell 7 for measuring is attached to the slide table support base 5 .
  • a second load cell 8 is attached to one end of the slide table 3 for measuring the sliding resistance force F for moving the slide table 3 in the horizontal direction while the pressing force is applied.
  • the surface of the sample 1 was coated with press cleaning oil Pleton (registered trademark) R352L manufactured by Sugimura Chemical Industry Co., Ltd. for the test.
  • Fig. 2 is a schematic perspective view showing the shape and dimensions of the beads used.
  • the lower surface of the bead 6 slides against the surface of the sample 1 .
  • the shape of the bead 6 shown in FIG. 2 has a width of 10 mm, a length of 59 mm in the sliding direction of the sample, and lower surfaces at both ends of the sliding direction having a curvature of 4.5 mmR. It has a plane with a directional length of 50 mm.
  • the friction coefficient measurement test was performed using the bead shown in FIG. 2 with a pressing load N of 400 kgf and a sample withdrawal speed (horizontal movement speed of the slide table 3) of 20 cm/min.
  • each test piece was degreased with an alkaline degreasing agent, Fine Cleaner (registered trademark) E6403 (manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd.). This treatment consisted of immersing the test piece in a degreasing liquid having a degreasing agent concentration of 20 g/L and a temperature of 40° C. for a predetermined period of time, followed by washing with tap water.
  • Fine Cleaner registered trademark
  • E6403 manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd.
  • the surface carbon strength of the test piece after such treatment was measured using a fluorescent X-ray analyzer, and the measured value was combined with the previously measured surface carbon strength before degreasing and the measured surface carbon strength of the untreated steel plate. was used to calculate the film peeling rate according to the following formula.
  • Film peeling rate (%) [(carbon strength before degreasing - carbon strength after degreasing) / (carbon strength before degreasing - carbon strength of untreated steel sheet)] x 100
  • the film removal property of the lubricating film-coated zinc-based plated steel sheet was evaluated according to the following criteria based on the immersion time in an alkaline degreasing solution at which the film peeling rate was 98% or more.
  • the film removal property was judged to be good in the following cases of ⁇ and ⁇ . ⁇ (particularly good): within 30 seconds ⁇ (good): over 30 seconds and within 60 seconds ⁇ (insufficient): over 60 seconds and within 120 seconds ⁇ (bad): over 120 seconds
  • Tables 3 and 4 The results obtained are shown in Tables 3 and 4.
  • the determination of formula (1) and the determination of formula (2) were performed by ⁇ when the formulas (1) and (2) were satisfied, and by x when the formulas (2) were not satisfied.
  • the lubricating film-coated galvanized steel sheets of the invention examples all have excellent press formability.
  • the galvanized steel sheets of Comparative Examples which do not have the technical features of the present invention, are all inferior in press formability.
  • the adhesion amount W (g/m 2 ) of the lubricating film per one side is W ⁇ 0.25 ⁇ Ra 2 +0.1, and the lubricating film
  • the melting point of the wax is 125° C. or higher and 135° C. or lower, and the average grain size of the wax in the lubricating film is 0.01 ⁇ m or higher and 0.5 ⁇ m or lower, and the lubricating film-coated galvanized steel sheet has particularly good press formability. is clear.
  • the galvanized steel sheet coated with a paint that is not the subject of the present invention tended to exhibit a higher coefficient of friction as the surface roughness of the galvanized steel sheet increased.
  • the lubricating film-coated zinc-based steel sheet that is coated with the paint that is the subject of the present invention and that satisfies the formula (1) can be obtained even if the surface roughness of the zinc-based steel sheet changes. Since it stably exhibits a low coefficient of friction, good press formability is stably obtained even when the surface roughness of the galvanized steel sheet changes during production.
  • the film removal property of the lubricating film-coated zinc-based plated steel sheet of the example of the present invention is such that the mass ratio of wax in the film is 50% or more and/or the adhesion amount W per one side of the lubricating film is more than 0.9 g/m 2 . It was evaluated as ⁇ (particularly good) except for some cases.
  • the lubricating film-coated galvanized steel sheet of the present invention has excellent press formability, so it can be applied in a wide range of fields, mainly for automobile bodies.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

プレス成形が困難な複雑な成形を施される亜鉛系めっき鋼板において、特に、広範囲な表面粗度の鋼板に対して優れたプレス成形性を有する潤滑皮膜を備えた亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法を提供する。　付着量５ｇ／ｍ２以上の金属亜鉛層を有する亜鉛系めっき鋼板の表面に、融点が１２０℃以上１４０℃以下、かつ平均粒径が３．０μｍ以下のポリオレフィンワックスを１０質量％以上含有すると共に、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂の少なくとも１種以上である有機樹脂を含む皮膜を、片面当たりの皮膜付着量Ｗ(ｇ／ｍ２)と金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）との関係がＷ≧０．１２×Ｒａ２＋０．１の範囲内となるように形成する。

Description

潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法
　本発明は、プレス成形における摺動性に優れた潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法に関するものである。特に厳しい絞り加工時でも成形性に優れる潤滑皮膜を備えた潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法に関する。
　亜鉛系めっき鋼板は自動車車体用途を中心に広範な分野で広く利用される。通常、亜鉛系めっき鋼板は、プレス成形を施した後に使用に供される。しかし、亜鉛系めっき鋼板は、冷延鋼板に比べてプレス成形性が劣るという欠点を有する。これはプレス金型での亜鉛系めっき鋼板の摺動抵抗が冷延鋼板に比べて大きいことが原因である。すなわち、金型とビードでの摺動抵抗が大きい部分で、摺動抵抗が大きい亜鉛系めっき鋼板がプレス金型に流入しにくくなり、鋼板の破断が起こりやすい。
　そのため、亜鉛系めっき鋼板使用時のプレス成形性を向上させる方法として、高粘度の潤滑油を塗布する方法が広く用いられる。しかし、この方法では、潤滑油が高粘性であるため、塗装工程で脱脂不良による塗装欠陥が発生する。また、プレス時の油切れにより、プレス性能が不安定になる等の問題がある。このため、亜鉛系めっき鋼板自身のプレス成形性の改善が要求されている。
　上記の問題を解決する方法として、各種潤滑表面処理鋼板が検討されている。
　特許文献１には、樹脂皮膜表面から固体潤滑剤を０．０１～１．５μｍ突出させた潤滑皮膜を被覆した金属板が記載されている。
　特許文献２には、ポリウレタン樹脂に潤滑剤を含有させた皮膜を０．５～５μｍ被覆したプレス成形性に優れた潤滑表面処理金属製品が記載されている。
　特許文献３には、エポキシ樹脂中に潤滑剤を添加したアルカリ可溶型有機皮膜を鋼板上に形成させる技術が記載されている。
特開平１０－５２８８１号公報 特開２０００-３０９７４７号公報 特開２０００-１６７９８１号公報
　しかしながら、特許文献１～３では、含有する潤滑剤等による潤滑効果で潤滑性は発現するものの、複雑な成形において必ずしもプレス成形性が十分なものではなかった。特に鋼板の表面粗度が変化した場合に安定的に良好なプレス成形性を得ることが出来なかった。
　本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、プレス成形が困難な複雑な成形を施される亜鉛系めっき鋼板において、プレス成形時の割れ危険部位での摺動抵抗が小さく、面圧が高く型カジリの発生が想定される部位において優れたプレス成形性を有し、特に、広範囲な表面粗度の鋼板に対して優れたプレス成形性を有する潤滑皮膜を備えた潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
　また、自動車用鋼板として用いられる場合には、塗装工程の中のアルカリ脱脂工程において十分な脱膜性を有することも必要とされ、そのような用途では、併せて良好な脱膜性を有することを更なる目的とする。
　ここで、亜鉛系めっき鋼板とは鋼板上に亜鉛を主体とするめっき皮膜を形成させた鋼板である。亜鉛を主体とするめっき皮膜には、意図的に亜鉛以外の成分を添加せず、亜鉛と不可避的不純物からなる亜鉛めっきや、亜鉛を主体とし、鉄、ニッケル、アルミニウム、マグネシウム等の合金元素やアルミナ、シリカ等の化合物を添加した亜鉛めっき等が挙げられる。
　本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、プレス成形性を飛躍的に改善するためには、鋼板の表面に付着量５ｇ／ｍ２以上の金属亜鉛層を備えた亜鉛系めっき鋼板の上層に融点１２０℃以上１４０℃以下かつ平均粒径が３．０μｍ以下のポリオレフィンワックスを含有する有機樹脂皮膜を形成し、鋼板の表面粗度と皮膜付着量を制御することで上記課題を解決できることを見出した。
　本発明は、以上の知見に基づき完成されたものであり、その要旨は以下の通りである。
［１］少なくとも片面に、下層として付着量５ｇ／ｍ２以上の金属亜鉛層、及び、上層として有機樹脂およびワックスを含む潤滑皮膜が形成された潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板であって、前記有機樹脂がアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂の少なくとも１種以上であり、前記ワックスは融点が１２０℃以上１４０℃以下、かつ平均粒径が３．０μｍ以下のポリオレフィンワックスであり、皮膜中のワックスの割合が１０質量％以上であり、前記皮膜の片面当たりの付着量Ｗ(ｇ／ｍ２)と金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）との関係が下記式（１）の範囲である潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板。
　Ｗ≧０．１２×Ｒａ２＋０．１・・・（１）
［２］前記皮膜の片面当たりの付着量Ｗ(ｇ／ｍ２)と金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）との関係が下記式（２）の範囲である［１］に記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板。
　Ｗ≧０．２５×Ｒａ２＋０．１・・・（２）
［３］前記皮膜の片面当たりの付着量Ｗが２．０ｇ／ｍ２以下である［１］または［２］に記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板。
［４］前記金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａが０．４μｍ以上２．５μｍ以下である［１］～［３］のいずれかに記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板。
［５］前記ワックスの平均粒径が０．０１μｍ以上０．５μｍ以下である［１］～［４］のいずれかに記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板。
［６］前記皮膜中のワックスの割合が５０質量％未満である［１］～［５］のいずれかに記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板。
［７］前記皮膜の片面当たりの付着量Ｗが０．９ｇ／ｍ２以下である［３］～［６］のいずれかに記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板。
［８］前記有機樹脂がアルカリ可溶性樹脂である［１］～［７］のいずれかに記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板。
［９］［１］～［８］のいずれかに記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板の製造方法であって、［１］～［８］のいずれかに記載の有機樹脂およびワックスが含まれる塗料を、亜鉛系めっき鋼板の少なくとも片面に塗布し乾燥する潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
［１０］前記乾燥時の鋼板の最高到達温度が６０℃以上１４０℃以下である［９］に記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
［１１］前記塗料における前記有機樹脂およびワックスの割合が１質量％以上２５質量％以下である［９］または［１０］に記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
［１２］　前記式（１）を満足しないときに、前記式（１）を満足するように前記付着量Ｗ（ｇ／ｍ２）又は前記金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）のうち少なくとも一つを変更する工程をさらに備える［９］～［１１］のいずれかに記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
　本発明において、金属亜鉛層とは、冷延鋼板または熱延鋼板等の鋼板の上に形成されためっき層である。また、亜鉛系めっき鋼板とは、冷延鋼板または熱延鋼板等の鋼板の上に金属亜鉛層が形成されたものである。
　本発明によれば、潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板と金型等との摩擦係数が顕著に低下してプレス成形性に優れた亜鉛系めっき鋼板が得られる。このため、複雑な成形を施される比較的強度の低い亜鉛系めっき鋼板に本発明を適用すると、安定的に優れたプレス成形性を有することになる。
　また、プレス成形時の面圧が上昇する高強度亜鉛系めっき鋼板においても、プレス成形時の割れ危険部位での摺動抵抗が小さく、面圧が高く型カジリの発生が想定される部位において優れたプレス成形性を有する潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板が得られる。
　なお、上記において、高強度とは引張強度（ＴＳ）が４４０ＭＰａ以上を想定しており、比較的強度の低いとはＴＳが４４０ＭＰａ未満を想定している。
図１は、摩擦係数測定装置を示す概略正面図である。 図２は、図１中のビード形状・寸法を示す概略斜視図である。 図３は、本件発明の対象となる塗料についての各種潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板表面粗さと各種皮膜厚さでの摩擦係数を記す図である。 図４は、本件発明の対象外の塗料についての各種潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板表面粗さと各種皮膜厚さでの摩擦係数を記す図である。
　以下、本発明の実施形態について説明する。
　本発明は、少なくとも片面に、下層として付着量５ｇ／ｍ２以上の金属亜鉛層、及び、上層として有機樹脂およびワックスを含む皮膜が形成された潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板であって、前記ワックスは、融点１２０℃以上１４０℃以下かつ平均粒径が３．０μｍ以下のポリオレフィンワックスあり、皮膜中のワックスの割合が１０質量％以上であることを特徴とする。さらに、皮膜の片面当たりの付着量Ｗ(ｇ／ｍ２) と金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）との関係が下記式（１）の範囲であることを特徴とする。
　Ｗ≧０．１２×Ｒａ２＋０．１・・・（１）
　本発明における金属亜鉛層の製造方法は特に限定されず、例えば溶融めっき法、電気めっき法、蒸着めっき法、溶射法などの各種の製造方法により鋼板上に亜鉛系めっきを施すことにより形成することが出来る。また、亜鉛めっき処理後に合金化処理を施す合金化溶融亜鉛めっき鋼板を用いることもできる。さらに、金属亜鉛層として、亜鉛－アルミニウム合金めっき、亜鉛－アルミニウム－マグネシウム合金めっき、亜鉛－ニッケル合金めっきなど亜鉛以外の金属が含まれる亜鉛系めっき鋼板を使用しても、金属亜鉛の付着量が５ｇ／ｍ２以上であればよい。金属亜鉛層が有機潤滑皮膜の下層として存在することで、摺動時に金型と有機潤滑皮膜中のワックス成分との付着を促進し、金型がワックス成分で被覆されやすくなるため、金属亜鉛層がない場合と比べて、優れた潤滑効果が得られる。また、金属亜鉛層は鋼板よりも軟質であるため、摺動時の変形抵抗が小さく、摩擦係数が低くなりやすい。金属亜鉛層が５ｇ／ｍ２未満の場合には前述の亜鉛層による潤滑効果が十分に得られない場合があり、また、耐食性が劣る。
　本発明に用いるワックスは融点１２０℃以上１４０℃以下かつ平均粒径が３．０μｍ以下のポリオレフィンワックスであれば良く、その他の特性については特に限定されない。
　ワックスとしてポリオレフィンワックスを用いるのは、表面エネルギーが低く、自己潤滑性を有するため、良好な潤滑性が得られるためである。また、ポリオレフィンは密度や分子量を制御することで融点を１２０℃以上１４０℃以下に調整することも比較的容易である。
　融点が１２０℃以上１４０℃以下の場合には、ポリオレフィンワックス自身の自己潤滑性に加え、プレス成形時の摺動によりワックスが半溶融状態となることで有機樹脂と混合した潤滑皮膜成分が金型表面を被覆することが可能であり、金型と鋼板の直接の接触を抑制することで優れた潤滑効果が得られる。融点が１２０℃未満の場合には、プレス成形時の摺動による摩擦熱で完全に溶融しワックス自身の十分な潤滑効果が得られない上に前述した金型の被覆効果も得られない。また、融点が１４０℃を超えると、摺動時に溶融せず十分な潤滑効果が得られず、金型の被覆効果も得られない。
　ワックスの融点が１２０℃以上１４０℃以下の場合には、プレス成形時の摺動状態において皮膜中のワックスが効率的に金型に付着し、脱落しにくくなる現象が生じ、高い潤滑効果が得られると考えられる。融点が１２０℃未満の場合には、皮膜が金型に付着しても付着力が弱く、摺動されたときに皮膜が脱落しやすくなる。融点が１４０℃超の場合には皮膜が金型に付着しにくくなる。さらに融点が１２５℃以上１３５℃以下であることが好ましい。
　ここで、ワックスの融点とは、ＪＩＳ　Ｋ　７１２１：１９８７「プラスチックの転移温度測定方法」に基づき測定される融解温度である。
　ワックスの平均粒径が３．０μｍを超えると、摺動時に有機樹脂と混合しにくくなり、前述した金型の被覆効果が得られず十分な潤滑性が得られない。ワックスの平均粒径は好ましくは１．５μｍ以下である。ワックスの平均粒径は、より好ましくは０．５μｍ以下、さらにより好ましくは０．３μｍ以下である。
　ワックスの平均粒径は０．０１μｍ以上であることが好ましい。０．０１μｍ未満では摺動時に潤滑油に溶解しやすくなり、十分な潤滑性向上効果が発揮されない場合があり、皮膜を形成させるための塗料中でも凝集しやすいため塗料安定性も低い。ワックスの平均粒径は、さらに好ましくは０．０３μｍ以上である。
　前記平均粒径とは体積平均径のメジアン径であり、レーザー回折／散乱法により求められる。例えば、レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置ｐａｒｔｉｃａ（登録商標） ＬＡ－９６０Ｖ２(株式会社堀場製作所製)を用いて、純水で希釈した試料を測定することにより求めることが出来る。
　ポリオレフィンワックスの中でもポリエチレンワックスを用いた場合に最も高い潤滑効果が得られるため、ポリエチレンワックスを用いることが好ましい。
　皮膜中のワックスの質量割合は１０質量％以上とする。１０質量％未満の場合には十分な潤滑効果が得られない。皮膜中のワックスの質量割合は１５質量％以上であれば、特に良好な潤滑効果が得られる。また、皮膜中のワックスの質量割合は５０質量％未満であることが好ましい。５０質量％以上では、ベース樹脂成分の不足によりワックスが脱落しやすく、亜鉛系めっき鋼板への密着性が劣り、皮膜として安定に存在できない場合がある。また、自動車用鋼板として用いられる場合に塗装工程の中のアルカリ脱脂工程において十分な脱脂性が得られない場合があり、また、アルカリ可溶型の有機樹脂を使用した場合でも、アルカリ脱脂工程で十分に脱膜せず皮膜が残存し、塗装性を劣化させる場合がある。皮膜中のワックスの質量割合は、さらに好ましくは３０質量％以下である。
　ここで、皮膜中のワックスの質量割合とは、皮膜中の樹脂の固形分の質量と皮膜中のワックスの固形分の質量との合計質量に対する皮膜中のワックスの固形分の質量の割合である。
　具体的な測定方法としては、樹脂およびワックスについて、亜鉛系めっき鋼板上の付着量が既知の試験片を作成し、ＦＴ－ＩＲ測定装置により赤外吸収スペクトルを測定し、樹脂およびワックスそれぞれに由来するピーク強度から樹脂およびワックスそれぞれの付着量の検量線を作成する。次に、測定対象の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板の赤外吸収スペクトルを測定し、検量線から樹脂およびワックスの付着量を求めることで皮膜中のワックスの質量割合を求めることが出来る。
　本発明において有機樹脂はワックスを亜鉛系めっき鋼板表面に保持するバインダーとしての役割を担う。前述した摺動時に形成されるワックスと有機樹脂の混合物の金型被覆による摺動効果は無機系バインダーではポリオレフィンワックスとの親和性が低いために発揮されない。有機樹脂としてはアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂の少なくとも１種以上が使用可能である。
　本発明に用いるアクリル系樹脂とは、アクリル酸、メタクリル酸などの分子中にカルボキシ基を１個有する不飽和モノカルボン酸、上記不飽和モノカルボン酸のエステル、およびスチレンの中から選ばれる1種もしくは複数からなる重合体または共重合体、またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、アミン塩等の誘導体である。
　分子中のカルボキシ基が２個以上の脂肪酸をモノマーとしたアクリル系樹脂の場合には塗料安定性が劣るおそれがあるため、本発明では分子中にカルボキシ基を１個有する脂肪酸もしくはその脂肪酸エステルをモノマーとするアクリル系樹脂を用いる。
　エポキシ系樹脂は特に限定されないが、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂などが挙げられる。
　ウレタン系樹脂は特に限定されないが、分子中にカルボキシ基を有することが好ましい。
　フェノール系樹脂は特に限定されないが、水系溶媒に溶解もしくは分散可能なレゾール系フェノール樹脂が好ましい。
　酢酸ビニル系樹脂は特に限定されないが、ポリ酢酸ビニルを用いることが好ましい。
　ポリエステル系樹脂は特に限定されないが、カルボキシ基を有するモノマーを構成成分として含有するポリエステル樹脂が好ましい。
　また、これらの樹脂は２種以上を混合して使用することもできる。さらに、アルカリ可溶性有機樹脂を用いることで、塗装工程のアルカリ脱脂により脱膜させることが可能となり、その後の塗装性が良好となる。
　本発明において有機樹脂とワックス以外の成分として、表面調整剤や消泡剤、分散剤を含んでもよい。また、防錆性を向上させる防錆剤を添加することもできる。
　本発明では、上記皮膜を亜鉛系めっき鋼板表面に形成する際に、広範囲な表面粗度の亜鉛系めっき鋼板に対し、広範囲な付着量範囲の皮膜を形成してプレス成形性を評価し、限定された亜鉛系めっき鋼板表面粗度と皮膜付着量との関係式を満たす領域でのみ安定して良好なプレス成形性を満たすことを見出した。一般に、亜鉛系めっき鋼板の表面粗度が大きくなるほど鋼板の凸部において潤滑皮膜が薄くなりやすく、プレス成形された場合に金型との摺動で皮膜が削り取られて下地の亜鉛系めっき鋼板が露出しやすくなり、潤滑効果が得られにくくなる。しかし、本発明の技術を用いることで、摺動時に金型への潤滑皮膜成分の付着が促進され、亜鉛系めっき鋼板の粗度が大きい場合でも金型側が保護されることにより潤滑性が損なわれない。
　良好なプレス成形性を示す皮膜付着量範囲は次の通りである。
　皮膜の片面当たりの付着量Ｗ（ｇ／ｍ２）と金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）との関係が式（１）：Ｗ≧０．１２×Ｒａ２＋０．１を満たす範囲で良好なプレス成形性を得ることが出来る。Ｗ＜０．１２×Ｒａ２＋０．１の場合には皮膜付着量が足りず、金型側の保護効果が十分に得られず、良好なプレス成形性が得られない。
　さらに好ましくは、皮膜の片面当たりの付着量Ｗ（ｇ／ｍ２）と金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）との関係が式（２）：Ｗ≧０．２５×Ｒａ２＋０．１を満たす範囲とすることである。
　皮膜のうち、摺動性に主として寄与するのはプレス加工時に金型と接触する亜鉛系めっき鋼板凸部に存在する皮膜成分である。金型と接触する鋼板凸部の面積はＲａ２に比例して減少する傾向にあると考えられる。従って、Ｒａ２に比例して皮膜付着量を増加させることで、摺動性に寄与する皮膜成分量が十分に確保することが出来ると考えられる。
　皮膜の片面当たりの付着量Ｗは２．０ｇ／ｍ２以下であることが好ましい。２．０ｇ／ｍ２を超えると脱膜性や溶接性が劣る場合がある。付着量Ｗは０．９ｇ／ｍ２以下であることが特に好ましい。付着量Ｗが０．９ｇ／ｍ２以下であれば、脱膜性が特に良好となる。
　皮膜付着量は、皮膜塗布前後の亜鉛系めっき鋼板の重量差を面積で除する方法や、皮膜塗布後の亜鉛系めっき鋼板の皮膜をアルカリ水溶液や有機溶剤により完全に除去し、皮膜除去前後の亜鉛系めっき鋼板の重量差を面積で除する方法により、求めることが出来る。
　金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａは０．４μｍ以上２．５μｍ以下であることが好ましい。
　金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａが０．４μｍより小さい場合にはプレス成形時に起こりうる微細な傷が目立ちやすい場合がある上に、プレス成形時にカジリが発生する場合がある。Ｒａが２．５μｍを超えると、必要な皮膜付着量が大きくなり、製造コストが増加することや、塗装後の鮮鋭性が劣化する場合がある。
　金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）はＪＩＳ　Ｂ　０６３３：２００１（ＩＳＯ　４２８８：１９９６）に従い測定することが出来る。例えば、Ｒaが０．1より大きく２以下の場合には、カットオフ値および基準長さを０．８ｍｍ、評価長さを４ｍｍとして、測定した粗さ曲線から求める。Ｒａが２を超え、１０以下の場合にはカットオフ値および基準長さを２．５ｍｍ、評価長さを１２．５ｍｍとして、測定した粗さ曲線から求める。
　次に、亜鉛系めっき鋼板の金属亜鉛層の上層に有機樹脂およびワックスを含む皮膜を形成させる方法について説明する。
　亜鉛系めっき鋼板の金属亜鉛層の上層に融点１２０℃以上１４０℃以下かつ平均粒径が３．０μｍ以下のポリオレフィンワックスを含有する有機樹脂皮膜を形成する方法としては溶媒に有機樹脂を溶解もしくは分散した有機樹脂溶液もしくはエマルジョンにワックスを添加した塗料を鋼板表面に塗布して乾燥する方法が適用可能である。ここで塗料は、有機樹脂の固形分としての質量（ＭＡ）、ワックスの固形分としての質量（ＭＢ）、Ｃ＝｛ＭＢ／（ＭＡ＋ＭＢ）｝×１００としたときの、Ｃが１０質量％以上となるように調整する。
　塗料における皮膜成分（有機樹脂とポリオレフィンワックス）の質量割合は１質量％以上２５質量％以下であることが好ましい。
　塗料の溶媒としては水または有機溶剤を用いる。
　塗料における皮膜成分の質量割合が１質量％未満や２５質量％超えの場合には塗布時にムラが発生する場合がある。塗布方法は特に制限されないが、例としてロールコーターやバーコーターを使用する方法や、スプレー、浸漬、刷毛による塗布方法が挙げられる。塗布後の亜鉛系めっき鋼板の乾燥方法は一般的な方法で行うことができる。例えば、熱風による乾燥や、ＩＨヒーターによる乾燥、赤外加熱による方法が挙げられる。乾燥時の亜鉛系めっき鋼板の最高到達温度は６０℃以上１４０℃以下であることが好ましい。６０℃未満では乾燥に時間がかかる上に、防錆性が劣る場合がある。１４０℃を超える場合はワックスが溶融、合体し、粒径が粗大化することで潤滑性が劣化する場合がある。
　本発明の亜鉛系めっき鋼板の製造方法においても、皮膜の片面当たりの付着量Ｗ（ｇ／ｍ２）と金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）との関係が式（１）：Ｗ≧０．１２×Ｒａ２＋０．１を結果的に満たせば、良好なプレス成形性を有する潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板を製造することができる。
　製造方法の他の実施形態として、前記式（１）を満足しないときに、前記式（１）を満足するように、付着量Ｗ（ｇ／ｍ２）又は金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）のうち少なくとも一つを意図的に変更する工程をさらに備えてもよい。これにより、良好なプレス成形性を有する潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板をより確実に製造するよう管理することができる。
　当該工程を操業中に行う一例として、金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）の目標値または測定値に応じて、前記式（１）を満足するように、皮膜の片面当たりの付着量Ｗ（ｇ／ｍ２）を決定する工程を有し、塗布工程において、決定した付着量Ｗとなるように塗布量を調整することが挙げられる。より具体的には、金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）の値を、前記式（１）に代入し、当該代入した前記式（１）を満足するように、皮膜の片面当たりの付着量Ｗ（ｇ／ｍ２）を決定する。ここで、「金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）の値を、前記式（１）に代入する」とは、厳密に前記式（１）と同一の式に代入する態様に限られず、これらの前記式（１）を常に満足する、より狭い範囲の不等式に代入する態様も含む。このような管理を行うことで、例えば連続して通板する亜鉛系めっき鋼板が切り替わる、または圧延ロールの摩耗、などの事情により、金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）が大きく変わることで前記式を満足しないとき（実際に前記式（１）を満足しなくなった時、または、前記式（１）を満足しなくなる事情が生じた場合など）でも、前記式（１）を満足するように管理することができる。
　なお、潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板の金属亜鉛層の表面粗さは、潤滑皮膜を被覆する前に測定してもいいし、潤滑皮膜をアルカリ水溶液や有機溶剤により完全に除去した後に測定してもよい。
　前記式（１）を満足するように金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）を調整する場合、適宜公知の方法を適用できる。亜鉛系めっきの下地鋼板が熱延鋼板の場合は、鋼板中のＳｉ添加量によって熱延時のスケール厚さを調整することで、酸洗によりスケールを除去した後の鋼板の表面粗さを調整できる。また、熱延時のデスケーリング(水圧でスケールを粉砕・除去する工程)の強度を調整することでも鋼板の表面粗さを調整することができる。亜鉛系めっきの下地鋼板が冷延鋼板の場合は、調質圧延時のロール荷重またはロール表面粗さを変更することで、鋼板の表面粗さを調整することができる。また、亜鉛系めっき後の鋼板に対し、調質圧延時のロール荷重またはロール表面粗さを変更することで、亜鉛系めっき層の表面粗さを調整することができる。
　以上、操業中に前記式（１）を満たすように管理する実施形態の例を説明したが、操業開始前に皮膜の片面当たりの付着量Ｗ（ｇ／ｍ２）と金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）とが前記式を満足するか否かを予め確認し、満足しない場合に皮膜の片面当たりの付着量Ｗ（ｇ／ｍ２）と金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）とのうちいずれか一つを予め変更する亜鉛系めっき鋼板の製造条件決定方法として実施しても構わない。このような製造条件決定方法は、潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板の製造方法の一部の工程として実施してもよいし、単独の工程として実施してもよい。
　以下、本発明を実施例により説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。
　表１に示す算術平均粗さＲａと金属亜鉛付着量を有する板厚０．８ｍｍの合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ)、電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧ）、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）を用い、表２に示す組成の塗料をバーコーターで塗布し、鋼板の最高到達温度が８０℃となるようＩＨヒーターで乾燥することで潤滑処理鋼板とした。なお、Ａ～Ｇの鋼板はいずれも２７０ＭＰａ級の引張強度を有する。
　（１）プレス成形性（摺動特性）の評価方法
　プレス成形性を評価するために、各供試材の摩擦係数を以下のようにして測定した。
　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、供試材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。上記押し付け力を作用させた状態でスライドテーブル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、スギムラ化学工業（株）製のプレス用洗浄油プレトン（登録商標）Ｒ３５２Ｌを試料１の表面に塗布して試験を行った。
　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の表面に押し付けられた状態で摺動する。図２に示すビード６の形状は幅１０ｍｍ、試料の摺動方向長さ５９ｍｍ、摺動方向両端の下部は曲率４．５ｍｍＲの曲面で構成され、試料が押し付けられるビード下面は幅１０ｍｍ、摺動方向長さ５０ｍｍの平面を有する。
　摩擦係数測定試験は、図２に示すビードを用い、押し付け荷重Ｎ：４００ｋｇｆ、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）：２０ｃｍ／ｍｉｎとし行った。供試材とビードとの間の摩擦係数μは、式：μ＝Ｆ／Ｎで算出した。
　摩擦係数が０．１２５以下の場合を特に優れた摺動性であるとして◎、０．１２５を超え０．１５０以下を良好な摺動性であるとして〇、０．１５０を超える場合は不十分として×として評価した。
　（２）脱膜性の評価方法
　本発明に係る潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板が、自動車用途で使用される場合を想定して、脱脂時の脱膜性を評価した。鋼板の脱膜性を求めるために、まず、各試験片をアルカリ脱脂剤のファインクリーナー（登録商標）Ｅ６４０３（日本パーカライジング（株）製）で脱脂処理した。かかる処理は、試験片を、脱脂剤濃度２０ｇ／Ｌ、温度４０℃の脱脂液に所定の時間浸漬し、水道水で洗浄することとした。かかる処理後の試験片に対し、蛍光Ｘ線分析装置を用いて表面炭素強度を測定し、かかる測定値と予め測定しておいた脱脂前表面炭素強度および無処理鋼板の表面炭素強度の測定値を用いて、以下の式により皮膜剥離率を算出した。
　皮膜剥離率（％）＝［（脱脂前炭素強度－脱脂後炭素強度）／（脱脂前炭素強度－無処理鋼板の炭素強度）］×１００
　潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板の脱膜性は、かかる皮膜剥離率が９８％以上となるアルカリ脱脂液への浸漬時間により、以下に示す基準で評価した。下記◎と〇の場合に脱膜性が良好であると判定した。
◎（特に良好）：３０秒以内
○（良好）　：３０秒超え６０秒以内
△（不十分） ：６０秒超え１２０秒以内
×（不良）　：１２０秒超え
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　得られた結果を表３、４に示した。表３、４の式（１）判定、式（２）判定はそれぞれ式（１）、式（２）を満足する場合を〇、満足しない場合を×とした。
　表３、４によれば、本発明例の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板は、いずれも優れたプレス成形性を有している。これに対し、本発明の技術的特徴を有さない比較例の亜鉛系めっき鋼板はいずれもプレス成形性に劣っている。
　更に、本発明の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板の中で、潤滑皮膜の片面当たりの付着量Ｗ(ｇ／ｍ２)が、Ｗ≧０．２５×Ｒａ２＋０．１であり、潤滑皮膜のワックスの融点が１２５℃以上、１３５℃以下であり、潤滑皮膜のワックスの平均粒径が０．０１μｍ以上、０．５μｍ以下で潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板は特にプレス成形性が良好であることが明らかである。
　図４に示すように、本発明の対象でない塗料を塗布した亜鉛系めっき鋼板は、亜鉛系めっき鋼板の表面粗さが大きいほど高摩擦係数を示す傾向が見られた。
　一方、図３に示すように、本発明の対象となる塗料を塗布し、かつ、式（１）を満たす潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板は、亜鉛系めっき鋼板の表面粗さが変化した場合でも安定して低摩擦係数を示すことから、亜鉛系めっき鋼板の表面粗さの製造時の変化に対しても安定して良好なプレス成形性が得られている。
　また、本発明例の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板の脱膜性は、皮膜中のワックスの質量割合が５０％以上およびまたは潤滑皮膜の片面当たりの付着量Ｗが０．９ｇ／ｍ２超である場合を除いて◎（特に良好）となった。
　本発明の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板はプレス成形性に優れることから、自動車車体用途を中心に広範な分野で適用できる。
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

Claims (12)

  1. 　少なくとも片面に、下層として付着量５ｇ／ｍ２以上の金属亜鉛層、及び、上層として有機樹脂およびワックスを含む皮膜が形成された潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板であって、前記有機樹脂がアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂の少なくとも１種以上であり、前記ワックスは融点が１２０℃以上１４０℃以下、かつ平均粒径が３．０μｍ以下のポリオレフィンワックスであり、皮膜中のワックスの割合が１０質量％以上であり、前記皮膜の片面当たりの付着量Ｗ(ｇ／ｍ２)と金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）との関係が下記式（１）の範囲である潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板。
    　Ｗ≧０．１２×Ｒａ２＋０．１・・・（１）
  2. 　前記皮膜の片面当たりの付着量Ｗ(ｇ／ｍ２)と金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）との関係が下記式（２）の範囲である請求項１に記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板。
    　Ｗ≧０．２５×Ｒａ２＋０．１・・・（２）
  3. 　前記皮膜の片面当たりの付着量Ｗが２．０ｇ／ｍ２以下である請求項１または２に記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板。
  4. 　前記金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａが０．４μｍ以上２．５μｍ以下である請求項１～３のいずれかに記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板。
  5. 　前記ワックスの平均粒径が０．０１μｍ以上０．５μｍ以下である請求項１～４のいずれかに記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板。
  6. 　前記皮膜中のワックスの割合が５０質量％未満である請求項１～５のいずれかに記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板。
  7. 　前記皮膜の片面当たりの付着量Ｗが０．９ｇ／ｍ２以下である請求項３～６のいずれかに記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板。
  8. 　前記有機樹脂がアルカリ可溶性樹脂である請求項１～７のいずれかに記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板。
  9. 　請求項１～８のいずれかに記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板の製造方法であって、請求項１～８のいずれかに記載の有機樹脂およびワックスが含まれる塗料を、亜鉛系めっき鋼板の少なくとも片面に塗布し乾燥する潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
  10. 　前記乾燥時の鋼板の最高到達温度が６０℃以上１４０℃以下である請求項９に記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
  11. 　前記塗料における前記有機樹脂およびワックスの割合が１質量％以上２５質量％以下である請求項９または１０に記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
  12. 　前記式（１）を満足しないときに、前記式（１）を満足するように前記付着量Ｗ（ｇ／ｍ２）又は前記金属亜鉛層表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）のうち少なくとも一つを変更する工程をさらに備える請求項９～１１のいずれかに記載の潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
PCT/JP2022/035046 2022-01-04 2022-09-21 潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法 WO2023132106A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022000108A JP2023099905A (ja) 2022-01-04 2022-01-04 潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法
JP2022-000108 2022-01-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023132106A1 true WO2023132106A1 (ja) 2023-07-13

Family

ID=87073399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/035046 WO2023132106A1 (ja) 2022-01-04 2022-09-21 潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2023099905A (ja)
WO (1) WO2023132106A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006022363A (ja) * 2004-07-07 2006-01-26 Nippon Steel Corp 加工部耐食性に優れた表面処理鋼板
JP2010121198A (ja) * 2008-11-21 2010-06-03 Jfe Steel Corp 表面処理鋼板および電子機器筐体
WO2012133671A1 (ja) * 2011-03-29 2012-10-04 新日本製鐵株式会社 表面処理鋼板及びその製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53113108U (ja) * 1977-02-15 1978-09-08
JP3061157U (ja) * 1999-01-30 1999-09-17 孝雄 岡 上体凭れ具
JP3187631U (ja) * 2013-09-26 2013-12-05 知司 小林 座椅子
JP2017042451A (ja) * 2015-08-27 2017-03-02 株式会社宮武製作所 椅子になる座椅子

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006022363A (ja) * 2004-07-07 2006-01-26 Nippon Steel Corp 加工部耐食性に優れた表面処理鋼板
JP2010121198A (ja) * 2008-11-21 2010-06-03 Jfe Steel Corp 表面処理鋼板および電子機器筐体
WO2012133671A1 (ja) * 2011-03-29 2012-10-04 新日本製鐵株式会社 表面処理鋼板及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023099905A (ja) 2023-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7164063B1 (ja) 鋼板およびその製造方法
JP5782198B2 (ja) アルカリ可溶型潤滑皮膜を有する鋼板、その製造方法および組成物
WO2022123930A1 (ja) 鋼板およびその製造方法
WO2023132106A1 (ja) 潤滑皮膜被覆亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法
JPH0339485A (ja) 成形時の耐パウダリング性に優れた潤滑樹脂処理鋼板
WO2023182114A1 (ja) 鋼板およびその製造方法
JPH0243040A (ja) 耐食性に優れた潤滑樹脂処理鋼板
WO2024024310A1 (ja) 亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法
JPH0316726A (ja) 成型性の優れた潤滑樹脂処理鋼板
JPH0577357A (ja) 加工後外観に優れた樹脂被覆複合鋼板
WO2023188745A1 (ja) 鋼板およびその製造方法
WO2023089995A1 (ja) 冷間圧延鋼板
WO2023238611A1 (ja) 被覆鋼板およびその製造方法
JP7380963B1 (ja) 被覆鋼板およびその製造方法
JP7380964B1 (ja) 被覆鋼板およびその製造方法
WO2023062874A1 (ja) 金属板塗布用塗料
WO2023238610A1 (ja) 被覆鋼板およびその製造方法
WO2023238612A1 (ja) 被覆鋼板およびその製造方法
JP2696461B2 (ja) プレス性および耐摺動摩耗性に優れた硬質潤滑めっき鋼板
JPH01301332A (ja) 成形性に優れた潤滑樹脂処理鋼板
WO2023171173A1 (ja) 有機樹脂被覆鋼板
JP3990663B2 (ja) 表面処理金属板、及びその製造方法、並びにこの製造方法に用いる潤滑樹脂と潤滑樹脂塗料組成物
JP2022186579A (ja) 鋼板およびその製造方法
JP5245020B1 (ja) 成形加工用アルミニウム塗装板材
JP2023059205A (ja) 金属板塗布用塗料

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22918695

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1