WO2023171173A1 - 有機樹脂被覆鋼板 - Google Patents

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WO2023171173A1
WO2023171173A1 PCT/JP2023/002711 JP2023002711W WO2023171173A1 WO 2023171173 A1 WO2023171173 A1 WO 2023171173A1 JP 2023002711 W JP2023002711 W JP 2023002711W WO 2023171173 A1 WO2023171173 A1 WO 2023171173A1
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organic resin
film
steel sheet
less
thin film
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PCT/JP2023/002711
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朋弘 青山
真一 古谷
武士 松田
治郎 仲道
崇史 河野
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Ｊｆｅスチール株式会社
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    • B05D2202/10—Metallic substrate based on Fe

Definitions

  • the present invention relates to a steel plate with excellent sliding properties during press forming.
  • the present invention relates to a steel sheet having an organic resin film that has excellent formability even during particularly severe drawing processing, can be removed by alkali, and has excellent weldability.
  • Cold-rolled steel sheets and hot-rolled steel sheets are widely used in a wide range of fields, mainly for automobile body applications, and in such applications, they are press-formed before use.
  • a method for improving the press formability of cold-rolled steel sheets and hot-rolled steel sheets includes surface treatment of molds. Although this method is widely used, it is not possible to adjust the mold after surface treatment. There are also problems such as high cost. Therefore, there is a strong demand for improvement in the press formability of the steel sheet itself.
  • Patent Document 1 describes a technique for forming a lubricating film on a galvanized steel sheet by making an acrylic resin film contain synthetic resin powder.
  • Patent Document 2 describes a technique in which a lubricating film is formed on a steel plate by using lithium silicate as a film component and adding wax and metal soap as lubricants to this film.
  • Patent Document 3 describes a lubricated surface-treated metal product that has excellent press formability and is coated with a film of polyurethane resin containing a lubricant to a thickness of 0.5 to 5 ⁇ m.
  • Patent Document 4 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 4 although lubricity is achieved due to the lubricating effect of the lubricant contained, press moldability is not necessarily sufficient for complex molding.
  • An object of the present invention is to provide an organic resin-coated steel sheet that has excellent press formability in areas where mold galling is expected to occur.
  • the present inventors focused on the relationship between the uniformity of the film thickness of the film formed on the steel sheet and the sliding characteristics during press forming (press formability), and after conducting extensive research, the following We obtained the following knowledge.
  • the organic resin film coverage can be evaluated by measuring the area ratio of the thin film portion (area ratio of the thin film portion) of the convex portion of the steel plate.
  • the thin film part it is effective to use a Schottky field emission SEM equipped with an energy dispersive X-ray spectrometer and to determine that the area of the characteristic X-ray image has a specific intensity or less is the thin film part. I found out that.
  • the thin film portion where the local adhesion amount calculated by the above method is 0.14 g/ m2 or less is 25.0% or less of the entire observation surface
  • press formability sliding property
  • the present invention was made based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
  • a characteristic X-ray image of the CK ray of the surface of the organic resin-coated steel plate is taken using an X-ray spectrometer mounted on the SEM.
  • the area below the threshold intensity corresponding to the local adhesion amount of 0.14 g/ m2 is defined as the thin film part, and the area above the threshold intensity is defined as the non-thin film part.
  • the area ratio of the thin film portion be the area/(area of the thin film portion+area of the non-thin film portion) ⁇ 100%.
  • the steel plate refers to a hot-rolled steel plate and a cold-rolled steel plate.
  • an organic resin-coated steel sheet with excellent press formability can be obtained.
  • the coefficient of friction between the organic resin-coated steel sheet and the mold etc. is significantly reduced. For this reason, it has stable and excellent press formability for a relatively low-strength steel plate that is subjected to complicated forming.
  • the sliding resistance is small in areas at risk of cracking during press forming, and excellent press forming is achieved in areas where the contact pressure is high and mold galling is expected to occur.
  • a steel plate with high properties is obtained. Furthermore, it does not interfere with post-processes such as welding, degreasing, chemical conversion treatment, and painting processes.
  • the organic resin-coated steel sheet of the present invention has film removability that can be applied in an alkaline degreasing process in the painting process when used as an automotive steel sheet. Furthermore, it was confirmed that the weldability was excellent.
  • high strength assumes that the tensile strength (TS) is 440 MPa or more, and “relatively low strength” assumes that TS is less than 440 MPa.
  • the organic resin-coated steel sheet of the present invention is a steel sheet in which the surface of the steel sheet is coated with a resin, or an organic film containing wax in the resin as appropriate.
  • a paint in which a resin is dissolved or dispersed in a solvent, or a paint in which wax is added to these paints, is applied to the surface of a steel plate and dried.
  • the average adhesion amount per side after drying should be 0.2 g/m 2 or more. It is preferable to set it as 0.5 g/m2 or more . More preferably, it is 1.0 g/m 2 or more. On the other hand, if the average deposit amount exceeds 2.0 g/m 2 , weldability and film removability may deteriorate. Note that if the average amount of the organic resin film adhered after drying is more than 2.0 g/m 2 , it is difficult to form a thin film portion where the amount of adhesion is 0.14 g/m 2 or less locally.
  • the average deposit amount is .0g/ m2 or less.
  • the increase in the area ratio of the thin film portion where the coating weight locally becomes 0.14 g/m 2 or less becomes particularly obvious when the average coating weight is 1.4 g/m 2 or less, resulting in a significant deterioration of the sliding properties. invite By using the method of making the film thickness uniform according to the present application, such deterioration in sliding properties can be significantly improved. It is particularly suitable to apply to steel sheets coated with an organic resin of 2 or less. It is more preferable to apply it to 1.2 g/m 2 or less.
  • the area ratio of the thin film portion where the amount of organic resin film deposited is 0.14 g/m 2 or less needs to be 25.0% or less.
  • the area ratio of the thin film portion is preferably 20.0% or less. More preferably, it is 15.0% or less.
  • the lower the area ratio of the thin film portion the better the organic resin film coverage, so the lower limit is not particularly limited and may be 0%.
  • the average area of the thin film portion be 10.0 ⁇ m 2 or less.
  • the average area of the thin film portion be 10.0 ⁇ m 2 or less. It is more preferably 9.5 ⁇ m 2 or less, and even more preferably 9.0 ⁇ m 2 or less.
  • the lower the average area of the thin film portion the better the organic resin film coverage, so the lower limit is not particularly limited and may be 0 ⁇ m 2 .
  • the average thickness of the organic resin film is not particularly limited, it is preferably 0.2 ⁇ m or more. Moreover, it is preferable that it is 2.0 micrometer or less.
  • a method for controlling the area ratio of the thin film portion of the organic resin film to 25.0% or less and the average area of the thin film portion to 10.0 ⁇ m 2 or less includes a method of controlling the viscosity of the paint within a certain range. If the viscosity is too low, the paint tends to accumulate in the recesses, and the liquid film thickness on the convex parts becomes thinner, resulting in the thin film area ratio exceeding 25.0%, or the liquid film thickness on the convex parts becomes uneven. In this case, the average area of the thin film portion exceeds 10.0 ⁇ m 2 . Therefore, it is necessary to increase the viscosity of the paint to a certain value or higher.
  • the viscosity of the paint is 1.5 mPa ⁇ s or more.
  • the viscosity of the paint is preferably 8.0 mPa ⁇ s or less.
  • the drying time of the film becomes longer, the paint will wet and spread before it dries, making it easier for the paint to accumulate in the recesses, and the thickness of the liquid film on the convex parts will become thinner, resulting in an area ratio of the thin film part of 25.0%. I end up exceeding it. If the drying time of the film becomes longer, the average area of the thin film portion may exceed 10.0 ⁇ m 2 . Therefore, by setting the drying temperature as high as possible and shortening the drying time within a range that satisfies the target properties of the film, it is possible to reduce the area ratio of the thin film portion of the organic resin film to 25.0% or less.
  • the drying time is preferably 90 seconds or less.
  • the drying time is more preferably 60 seconds or less.
  • the drying time is preferably 2 seconds or more, more preferably 5 seconds or more.
  • the coverage of the above-mentioned organic resin film can be evaluated by measuring the area ratio of the thin film portion of the convex portion using SEM. Furthermore, by measuring the average area of the thin film portion, it is possible to evaluate the coverage of the organic resin film, which is more superior in sliding properties.
  • the area ratio of the thin film portion and the average area of the thin film portion can be measured by evaluating the thin film portion using characteristic X-rays generated by irradiating the sample with an electron beam. Since X-rays have a higher penetrating ability through materials than electrons, the accelerating voltage is set high enough so that the incident electrons can reach the underlying steel even in thick film areas. What is necessary is to measure the characteristic X-ray image of the CK line. As shown in Figure 1, regions with high CK ray intensity correspond to thick film parts, and regions with low intensity correspond to thin film parts. It can be calculated as the area ratio of Specifically, the area ratio of the thin film portion is preferably calculated by the following method.
  • a characteristic X-ray image of the CK ray of the surface of the organic resin-coated steel plate is taken using an X-ray spectrometer mounted on the SEM.
  • the area below the threshold intensity corresponding to the local adhesion amount of 0.14 g/ m2 is defined as the thin film part, and the area above the threshold intensity is defined as the non-thin film part.
  • the area ratio of the thin film portion be the area/(area of the thin film portion+area of the non-thin film portion) ⁇ 100%.
  • the average area of the thin film portions can be determined by measuring the area of each thin film portion and calculating the average value thereof when the surface area of the steel plate is 900 ⁇ m 2 or more.
  • the individual thin film portions mentioned above refer to each thin film portion, with a thin film portion surrounded by non-thin film portions being one thin film portion.
  • the magnification of the characteristic X-ray image used for this evaluation is preferably about 100x to 300x, which allows the uneven shape due to rolling to be observed and is less affected by distortion at the edge of the screen due to electron beam scanning.
  • the adhesion amount corresponds to 0.14 g/m 2 from the relationship between the film adhesion amount separately measured by gravimetric method etc. and the average intensity of the characteristic X-ray image. Use strength.
  • the area below the threshold intensity is defined as the thin film part
  • the area above the threshold intensity is defined as the non-thin film part
  • the area of the thin film part/(area of the thin film part + area of the non-thin film part) x 100% is defined as the area ratio of the thin film part.
  • the area ratio of the thin film portion calculated as described above is 25.0% or less, it is determined that the organic resin film coverage is good.
  • the organic resin component will be explained below.
  • the organic resin used in the present invention is not particularly limited, but in addition to exhibiting lubricating performance by preventing direct contact between the mold and the steel plate during press molding, when hydrocarbon wax is added to the film, Acrylic resins, urethane resins, and phenols are used because they have a high affinity for organic resins and waxes, and a uniform mixture of organic resins and waxes is formed during sliding, further improving lubrication performance. It is preferable that at least one type of resin is included.
  • the weight ratio of the organic resin to the total weight of the film is preferably 50% or more. It is more preferable that the weight ratio of the organic resin to the total weight of the film is 70% or more.
  • the upper limit is not particularly limited, it is preferably 100% or less.
  • the proportion of the organic resin described above is the proportion of the total amount of resins contained among the acrylic resin, urethane resin, and phenol resin to the total weight of the film.
  • an organic resin component that can be dissolved or dispersed in an aqueous solvent.
  • the organic resin film helps protect the steel plate surface during sliding and reduces sliding resistance. It is thought that then.
  • the organic resin film may contain wax. Containing wax improves the sliding properties of the film. If the melting point is less than 100°C, the wax will melt due to the frictional heat caused by sliding during press molding, and a sufficient lubricating effect will not be obtained. Therefore, it is preferable that the wax has a melting point of 100°C or higher. It is more preferable that the melting point of the wax is 120°C or higher. On the other hand, the melting point of the wax is preferably 150°C or lower. Hydrocarbon waxes are preferred from the viewpoint of cost and performance. The average particle size of the wax is preferably 0.01 ⁇ m or more and 4 ⁇ m or less.
  • the average particle size of the wax is preferably 0.01 ⁇ m or more.
  • the average particle size of the wax is more preferably 0.2 ⁇ m or more.
  • the average particle size of the wax is preferably 4 ⁇ m or less.
  • the average particle size of the wax is more preferably 2 ⁇ m or less, and even more preferably 1 ⁇ m or less.
  • the organic resin film contains wax in an amount of 50% by mass or less based on the total weight of the film, in order to further improve the lubrication performance.
  • the content is preferably 40% by mass or less, more preferably 25% by mass or less.
  • the lower limit is that if the content is too low, the wax will not exhibit its lubricating performance, so the mass of wax relative to the total coating weight is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more.
  • the melting point of wax is the melting temperature measured based on JIS K7121:1987 "Method for measuring transition temperature of plastics”. Further, the average particle shape of the wax is the median diameter of the volume average diameter, and was measured by a laser diffraction/scattering method.
  • components other than the organic resin and wax may include a surface conditioner for adjusting surface tension, an antifoaming agent, and a dispersant.
  • a rust preventive agent that improves rust prevention properties can also be added.
  • any dispersant can be used without particular limitation, but it is preferable to use an anionic polymer type dispersant.
  • Anionic polymer type dispersants are particularly effective in improving the dispersibility of particles of several ⁇ m or less, and can also be adsorbed onto hydrocarbon waxes. Therefore, the dispersibility of wax in the paint is improved, and the uniformity of wax distribution in the resulting film is improved. As a result, the sliding properties are further improved.
  • the anionic polymer type dispersant it is preferable to use at least one selected from the group consisting of sodium polycarboxylate, sodium polyacrylate, carboxylic acid copolymer, and sulfonic acid copolymer.
  • the proportion of the dispersant in the film is not particularly limited, it is preferably 0.2% by mass or more.
  • the proportion of the dispersant in the film is 0.2% by mass or more, the dispersibility of wax in the paint is improved, and the uniformity of wax distribution in the resulting film is improved. As a result, the sliding properties are further improved.
  • the content is more preferably 0.5% or more, and even more preferably 1.0% by mass or more.
  • the proportion of the dispersant in the film exceeds 5.0% by mass, the adhesiveness may deteriorate. Therefore, the proportion of the dispersant in the film is preferably 5.0% by mass or less.
  • the content is more preferably 4.0% by mass or less, and even more preferably 3.0% by mass or less.
  • the ratio of the dispersant in the film is the ratio of the mass of the dispersant in the film to the total weight of the film.
  • the effect of the present application is particularly excellent when the surface roughness Ra of the base steel plate is 0.4 ⁇ m to 2.5 ⁇ m and the weight ratio of the organic resin to the total weight of the coating is 50 to 100% by mass. It is preferable that the surface roughness Ra of the base steel plate and the weight ratio of the organic resin be within the above ranges.
  • the weight ratio of the organic resin to the total weight of the film is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more.
  • the weight ratio of the organic resin to the total weight of the film is preferably 100% by mass or less, more preferably 90% by mass or less.
  • the weight ratio of the organic resin to the total weight of the film is the weight ratio after drying.
  • the method for manufacturing an organic resin-coated steel sheet of the present invention is a method for manufacturing a steel sheet having an organic resin film containing a resin or a resin containing wax on the surface of the steel sheet.
  • a paint in which a resin is dissolved or dispersed in a solvent, or a paint in which wax is added to these paints, is applied to the surface of a steel plate and dried.
  • the coating method is not particularly limited, but examples include methods using a roll coater or bar coater, and coating methods using spraying, dipping, and brushing.
  • the steel plate after coating can be dried by a general method. For example, drying using hot air, drying using an IH heater, and methods using infrared heating may be used.
  • the maximum temperature of the steel plate during drying is preferably 60°C or more and 150°C or less. If it is below 60°C, it takes a long time to dry, and the amount of organic resin film deposited varies, and the area ratio of the thin film portion where the amount of film deposited locally becomes 0.14 g/m 2 or less increases. Furthermore, the rust prevention properties may be inferior. Therefore, it is preferable that the maximum temperature reached during drying is 60° C. or higher. More preferably, the temperature is 80°C or higher. On the other hand, if the temperature exceeds 150°C, the film removability may deteriorate. Therefore, it is preferable that the maximum temperature reached during drying is 150°C or less. More preferably it is 130°C or lower.
  • the drying time is preferably 2 seconds or more.
  • the drying time is preferably 90 seconds or less.
  • Methods for controlling the amount of organic resin deposited after drying include methods of pressing a rubber roll against the coating after coating or controlling the pressing pressure and rotation speed of a roll coater to control the coating amount of the coating.
  • the total solid concentration in the paint also affects the amount of organic resin adhered after drying, it is preferable to appropriately adjust the concentration of the paint.
  • the area ratio of the thin film part of the organic resin film is 25% or less and the average area of the thin film part is 10.0 ⁇ m 2 or less
  • take multiple specimens for example, 3 or more
  • a size that can be introduced into the SEM device for example, 8 mm square or more and 100 mm square or less
  • the observation and analysis described above from 5 or more fields of view per specimen.
  • sufficient evaluation accuracy can be obtained if a characteristic X-ray image is acquired and the area ratio of the thin film portion and the average area of the thin film portion are evaluated, sufficient evaluation accuracy can be obtained.
  • the threshold value of characteristic X-rays when calculating the area ratio of the thin film part is based on the relationship between the film adhesion amount separately measured by gravimetric method and the average intensity of the characteristic
  • the area ratio of the thin film portion that is equal to or less than this threshold value is 25% or less, it can be determined that the steel plate has excellent sliding properties.
  • the average area of the thin film portion is 10.0 ⁇ m 2 or less, it can be determined that the steel plate has excellent sliding properties.
  • the calibration curve for determining the characteristic X-ray intensity corresponding to the amount of film adhesion is based on the fact that the NET intensity of characteristic X-rays is almost directly proportional to the amount of film adhesion. Assuming that the film adhesion amount measured by the gravimetric method is 0, that is, the intercept is the origin, use a straight line connecting the origin, the film adhesion amount measured by the gravimetric method, and the point obtained by the average NET intensity of the characteristic X-ray.
  • the NET intensity means the intensity obtained by subtracting the background intensity from the characteristic X-ray intensity.
  • the coating weight is measured by gravimetric method by immersing an organic resin-coated steel plate in an alkaline solution and dissolving only the organic resin portion, and determining the change in the weight of the steel plate before and after dissolution.
  • the average intensity of the characteristic X-rays is the average value of all the data obtained by measuring the area ratio of the thin film portion.
  • a cold-rolled steel plate (TS: 270 MPa) with a thickness of 0.8 mm was cut into a size of 350 mm x 230 mm and used as a base material for an organic resin film.
  • the cut steel plate was immersed in a solvent of 50 vol% toluene and 50 vol% ethanol, subjected to ultrasonic cleaning for 5 minutes, dried with a blower, and then degreased with Fine Cleaner E6403 (manufactured by Nippon Parkerizing Co., Ltd.), an alkaline degreaser. did.
  • the test pieces were immersed in a degreasing solution with a degreasing agent concentration of 20 g/L and a temperature of 40° C. for 2 minutes, washed with tap water, and then dried with a blower.
  • the paint shown in Table 1 was applied to the surface of the steel sheet prepared in this manner using a bar coater, and was baked and dried using induction heating (IH) to produce the lubricating organic coated steel sheet shown in Table 2.
  • IH induction heating
  • the temperature at which the film was baked for each sample is listed in Table 2.
  • Baking temperature refers to drying temperature. The following evaluations were performed on these samples, and the evaluation results are listed in Table 2.
  • the arithmetic mean roughness Ra of the steel plate used was 0.8 ⁇ m.
  • the arithmetic mean roughness Ra ( ⁇ m) of a steel plate can be measured according to JIS B 0633:2001 (ISO 4288:1996).
  • the cutoff value and reference length were 0.8 mm, and the evaluation length was 4 mm.
  • Organic film coverage was measured as follows. Five pieces of 10 mm square size were cut from each of the above organic resin-coated steel sheets and used as test materials. For the measurement, a Schottky field emission type SEM ( ⁇ igma manufactured by Carl Zeiss) equipped with an energy dispersive X-ray spectrometer (XFlash5
  • the characteristic X-ray image was a CK ray image taken at an acceleration voltage of 15 kV. From the taken characteristic X-ray image, the area below the CK ray intensity corresponding to the adhesion amount of 0.14 g/ m2 was defined as the thin film part, the area ratio of the thin film part and the average area of the thin film part were determined, and the area of 15 fields of view was determined. The respective average values were used for evaluation.
  • the organic resin film coverage is particularly good ( ⁇ ), the area ratio of the thin film part is 25% or less, and the average area of the thin film part is more than 10.0 ⁇ m 2 , the organic resin film coverage is good ( ⁇ ), the thin film part When the area ratio exceeded 25%, the organic resin film coverage was evaluated as poor (x).
  • FIG. 2 is a schematic front view showing the friction coefficient measuring device.
  • a sample 1 for friction coefficient measurement taken from a test material is fixed to a sample stand 2, and the sample stand 2 is fixed to the upper surface of a horizontally movable slide table 3.
  • a vertically movable slide table support 5 having rollers 4 in contact with the lower surface of the slide table 3 is provided, and by pushing this up, the pressing load N applied to the sample 1 for friction coefficient measurement by the beads 6 is reduced.
  • a first load cell 7 for measuring is attached to the slide table support 5.
  • a second load cell 8 is attached to one end of the slide table 3 for measuring the sliding resistance force F for horizontally moving the slide table 3 while the pressing force is applied.
  • the test was conducted by applying Pleton R352L, a press cleaning oil manufactured by Sugimura Chemical Industry Co., Ltd., to the surface of Sample 1 as a lubricating oil.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view showing the shape and dimensions of the beads used.
  • the lower surface of the bead 6 slides while being pressed against the surface of the sample 1.
  • the shape of the bead 6 shown in Fig. 3 is 10 mm wide, 59 mm long in the sliding direction of the sample, the lower part of both ends in the sliding direction is a curved surface with a curvature of 4.5 mm, and the lower surface of the bead against which the sample is pressed has a width of 10 mm and a sliding direction. It has a plane with a direction length of 50 mm.
  • the friction coefficient measurement test was conducted using the bead shown in FIG. 3 with a pressing load N of 400 kgf and a sample pull-out speed (horizontal movement speed of the slide table 3) of 20 cm/min.
  • a friction coefficient of 0.080 or less was considered to be particularly good sliding characteristics, and a friction coefficient of 0.130 or less was evaluated as ⁇ , and a friction coefficient of 0.130 or less was evaluated as poor, and was evaluated as ⁇ .
  • each test piece was first degreased using an alkaline degreaser Fine Cleaner E6403 (manufactured by Nippon Parkerizing Co., Ltd.). In this treatment, the test piece was immersed in a degreasing solution with a degreasing agent concentration of 20 g/L and a temperature of 40° C. for a predetermined period of time, washed with tap water, and then dried with a blower.
  • the surface carbon strength of the treated test piece was measured using a fluorescent X-ray analyzer, and the measured value was compared with the previously measured surface carbon strength before degreasing and the surface carbon strength of the untreated steel sheet.
  • the film peeling rate was calculated using the following formula.
  • film removability of the organic resin-coated steel sheet was evaluated based on the criteria shown below based on the immersion time in an alkaline degreasing solution at which the film peeling rate was 98% or more.
  • Film peeling rate (%) [(carbon strength before degreasing - carbon strength after degreasing) / (carbon strength before degreasing - carbon strength of untreated steel sheet)] x 100
  • ⁇ Evaluation criteria> ⁇ Good: Within 60 seconds ⁇ Applicable range: Over 60 seconds and within 120 seconds ⁇ Not applicable: Over 120 seconds
  • the organic resin-coated steel sheet of the present invention has excellent press formability and weldability, and also has film removability, so it can be applied in a wide range of fields, mainly in automobile body applications.

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Abstract

本発明は、プレス成形が困難な複雑な成形を施される鋼板において、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する有機樹脂被覆鋼板を提供することを目的とする。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適用可能な脱膜性を有することも必要とされ、更に、溶接性に優れることも必要とされる。そのような用途では、併せて適用可能な脱膜性と優れた溶接性を有することを更なる目的とする。　少なくとも片面に、有機樹脂皮膜が、乾燥後の片面あたりの平均付着量が０．２ｇ／ｍ２以上２．０ｇ／ｍ２以下、かつ、前記有機樹脂皮膜の付着量が０．１４ｇ／ｍ２以下となる薄膜部が面積率で２５．０％以下となるように被覆された有機樹脂被覆鋼板。

Description

有機樹脂被覆鋼板
　本発明は、プレス成形における摺動特性に優れた鋼板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、かつアルカリによって脱膜可能で、溶接性にも優れる有機樹脂皮膜を備えた鋼板に関する。
　冷延鋼板および熱延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、そのような用途では、プレス成形を施されて使用に供される。近年、工程省略のための部品の一体化や意匠性の向上が求められており、より複雑な成形を可能とする必要がある。より複雑なプレス成形をしようとした場合、鋼板が成形に耐えられず破断したり、連続プレス成形時に型カジリが生じたりするなど自動車の生産性に深刻な悪影響を及ぼす可能性がある。
従って、鋼板のプレス成形性の向上が必要である。
　冷延鋼板および熱延鋼板のプレス成形性を向上させる方法として、金型への表面処理が挙げられる。広く用いられる方法ではあるが、この方法では、表面処理を施した後、金型の調整を行えない。また、コストが高いといったような問題もある。従って、鋼板自身のプレス成形性が改善されることが強く要請されている。
　金型に表面処理を施さずにプレス成形性を向上させる方法として、高粘度潤滑油を使う方法がある。しかし、この場合にはプレス成型後に脱脂不良を起こす場合があり塗装性が劣化する懸念がある。
　そこで、金型の表面処理や高粘度潤滑油を用いずにプレス成型を可能とする技術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、アクリル樹脂皮膜に合成樹脂粉末を含有させた潤滑皮膜を亜鉛めっき鋼板上に形成させる技術が記載されている。
　特許文献２には、リチウムシリケートを皮膜成分として、これに潤滑剤としてワックスと金属石鹸を加えた潤滑皮膜を鋼板上に形成させる技術が記載されている。
　特許文献３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４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９－１７００５９号公報 特開２００２－３０７６１３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１～４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型性が十分なものではなかった。
　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する有機樹脂被覆鋼板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適用可能な脱膜性を有することも必要とされ、更に、溶接性に優れることも必要とされる。そのような用途では、併せて適用可能な脱膜性と優れた溶接性を有することを更なる目的とする。
　本発明者らは、上記課題を解決するために、鋼板に形成された皮膜の膜厚均一性とプレス成形時の摺動特性（プレス成形性）の関係に着目し、鋭意研究を重ねて下記の知見を得た。
　表面に有機樹脂皮膜を有した鋼板と金型との摺動時には、鋼板と金型の間に皮膜成分が供給される。皮膜成分は鋼板に比べてせん断変形しやすいため、鋼板と金型の間に供給された皮膜成分が潤滑材の役割を果たし、摺動特性が向上すると考えられる。実際の鋼板表面には、圧延等によって生じた微細な凹凸が存在する。鋼板と金型が摺動する際には、鋼板の凸部が金型と接触し、摺動抵抗を生じる。有機樹脂皮膜成分を含む塗料は、塗布から皮膜乾燥工程の間に、鋼板の凹部にたまって厚い皮膜が形成され、凸部の有機樹脂皮膜は薄くなる傾向にある。有機樹脂皮膜の被覆性が劣り、凸部に十分な膜厚の皮膜が形成されない場合には、鋼板と金型の間に皮膜成分が十分に供給されずに、摺動特性向上効果が低くなる。したがって、鋼板と金型の摺動特性向上には、有機樹脂皮膜被覆性の優れた有機樹脂皮膜を鋼板に塗布する必要があることがわかった。
　上記、有機樹脂皮膜被覆性について検討を重ね、鋼板凸部の薄膜部の面積比率（薄膜部の面積率）を測定することにより、有機樹脂皮膜被覆性を評価することができることを見出した。
ここで、薄膜部の判定は、エネルギー分散型Ｘ線分光装置が搭載されたショットキー電界放射型ＳＥＭを用い、特性Ｘ線像の特定強度以下の領域を薄膜部と判定することが有効であることを知見した。
　また、上記の方法で算出した局所的な付着量が０．１４ｇ／ｍ２以下となる薄膜部が観察面の全体に対して２５．０％以下である場合にプレス成形性（摺動特性）に優れることを発見した。
更に、薄膜部が観察面の全体に対して２５．０％以下とするための有機樹脂皮膜の成分、組成、性状について検討を行い、好適な条件を見出した。
　本発明は、以上の知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
［１］　少なくとも片面に、有機樹脂皮膜を、乾燥後の片面あたりの平均付着量が０．２ｇ／ｍ２以上２．０ｇ／ｍ２以下となるように被覆した鋼板であり、
前記有機樹脂皮膜の付着量が０．１４ｇ／ｍ２以下となる薄膜部が面積率で２５．０％以下である有機樹脂被覆鋼板。
［２］　前記薄膜部の平均面積が１０．０μｍ２以下である、［１］に記載の有機樹脂被覆鋼板。
［３］　薄膜部の面積率を下記（１）と（２）の方法で算出する［１］または［２］に記載の有機樹脂被覆鋼板。
（１）加速電圧５ｋＶ以上２０ｋＶ以下で、ＳＥＭに搭載されたＸ線分光装置により、有機樹脂被覆鋼板表面のＣ－Ｋ線の特性Ｘ線像を撮影する。
（２）撮影したＣ－Ｋ線の特性Ｘ線像から局所付着量０．１４ｇ／ｍ２に相当する閾値強度以下の領域を薄膜部とし、閾値強度超の領域を非薄膜部として、薄膜部の面積／（薄膜部の面積＋非薄膜部の面積）×１００％を薄膜部の面積率とする。
［４］　有機樹脂皮膜が、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂のいずれか１種類以上を含む皮膜である［１］～［３］のいずれかに記載の有機樹脂被覆鋼板。
［５］　有機樹脂皮膜は、全皮膜重量に対して５０質量％以下のワックスを含有する［１］～[４]のいずれかに記載の有機樹脂被覆鋼板。
［６］　前記ワックスが炭化水素系ワックスである［５］に記載の有機樹脂被覆鋼板。
［７］　ワックスの平均粒径が０．０１μｍ以上４μｍ以下である［５］または［６］に記載の有機樹脂被覆鋼板。
［８］　前記有機樹脂皮膜は、全皮膜重量に対して５．０質量％以下のアニオン系高分子型分散剤を含有する［５］～［７］のいずれかに記載の有機樹脂被覆鋼板。
　なお、本発明において鋼板とは熱延鋼板および冷延鋼板である。
　本発明によれば、プレス成形性に優れた有機樹脂被覆鋼板が得られる。有機樹脂被覆鋼板と金型等との摩擦係数が顕著に低下する。このため、複雑な成形を施される比較的強度の低い鋼板に対して、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鋼板が得られる。さらに、溶接、脱脂、化成処理、塗装工程などの後工程を阻害することもない。
　また、本発明の有機樹脂被覆鋼板は、自動車用鋼板として用いられる場合の塗装工程の中のアルカリ脱脂工程において適用可能な脱膜性を有することも確認された。更に、溶接性に優れることも確認された。
　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。
有機樹脂被覆鋼板の特性Ｘ線像（Ｃ－Ｋ線）の一例である。 摩擦係数測定装置を示す概略正面図である。 図２中のビード形状・寸法を示す概略斜視図である。
　以下、本発明の実施形態について説明する。
　本発明の有機樹脂被覆鋼板は、鋼板表面に樹脂、または、適宜樹脂にワックスを含有する有機皮膜を被覆した鋼板である。溶媒に樹脂を溶解、もしくは分散した塗料、あるいは、これら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。
　まず、以下で、最初に有機樹脂皮膜の被覆性がプレス成型時の摺動特性に影響する理由を説明するともに有機樹脂皮膜の被覆性について説明する。
　少なくとも鋼板の片面に有機樹脂皮膜を、乾燥後の片面あたりの平均付着量が０．２ｇ／ｍ２以上２．０ｇ／ｍ２以下と限定した理由は以下のとおりである。
　乾燥後の片面あたりの平均付着量が０．２ｇ／ｍ２未満では十分なプレス成形性が得られない。そのため乾燥後の片面あたりの平均付着量が０．２ｇ／ｍ２以上とする。０．５ｇ／ｍ２以上とすることが好ましい。１．０ｇ／ｍ２以上とすることがより好ましい。一方、平均付着量が２．０ｇ／ｍ２を超えると溶接性や脱膜性が劣化する場合がある。なお、乾燥後の有機樹脂皮膜の平均付着量が２．０ｇ／ｍ２超の場合には、局所的に付着量が０．１４ｇ／ｍ２以下となる薄膜部が形成されにくい。そのため、本願で課題とする薄膜部の面積率の増加による摺動特性の劣化も生じにくい利点もあるが、上記デメリット（溶接性や脱膜性の劣化）を考慮して、平均付着量は２．０ｇ／ｍ２以下とする。局所的に付着量が０．１４ｇ／ｍ２以下となる薄膜部の面積率の増加は、皮膜平均付着量が１．４ｇ／ｍ２以下の場合に特に顕在化し、摺動特性の著しい悪化を招く。本願の膜厚を均一化する方法を用いることで、かかる摺動特性の悪化が著しく改善するので、本願の膜厚を均一化する方法は、有機樹脂皮膜の平均付着量が１．４ｇ／ｍ２以下の有機樹脂被覆鋼板に適用するのが特に好適である。１．２ｇ／ｍ２以下に適用することがさらに好ましい。
　次に、有機樹脂皮膜の被覆性がプレス成型時の摺動特性に影響する理由を説明した上で有機樹脂皮膜の付着量が０．１４ｇ／ｍ２以下となる薄膜部の面積率が２５．０％以下である理由について以下に説明する。
　表面に有機樹脂皮膜を有した鋼板と金型との摺動時には、鋼板と金型の間に皮膜成分が供給される。皮膜成分は鋼板に比べてせん断変形しやすいため、鋼板と金型の間に供給された皮膜成分が潤滑材の役割を果たし、摺動特性が向上すると考えられる。実際の鋼板表面には、圧延等によって生じた微細な凹凸が存在する。鋼板と金型が摺動する際には、鋼板の凸部が金型と接触し、摺動抵抗を生じる。有機樹脂皮膜成分を含む塗料は、塗布から皮膜乾燥工程の間に、鋼板の凹部にたまって厚い皮膜が形成され、凸部の有機樹脂皮膜は薄くなる傾向にある。有機樹脂皮膜の被覆性が劣り、凸部に十分な膜厚の皮膜が形成されない場合には、鋼板と金型の間に皮膜成分が十分に供給されずに、摺動特性向上効果が低くなる。したがって、鋼板と金型の摺動特性向上には、有機樹脂皮膜被覆性の優れた有機樹脂皮膜を鋼板に塗布する必要がある。そのため、有機樹脂皮膜の付着量が０．１４ｇ／ｍ２以下となる薄膜部の面積率は２５．０％以下とする必要がある。前記薄膜部の面積率は２０．０％以下が好ましい。１５．０％以下がより好ましい。一方、薄膜部の面積率は低ければ低いほど有機樹脂皮膜被覆性は向上するため、下限は特に限定されず、０％であってよい。
　さらに、前記薄膜部の平均面積を１０．０μｍ２以下とすることが好ましい。この理由として、上述しているように凸部に十分な膜厚の皮膜が形成されない場合には、鋼板と金型の間に皮膜成分が十分に供給されずに、摺動特性向上効果が低くなることが挙げられる。そのため、薄膜部の平均面積を１０．０μｍ２以下とすることが好ましい。９．５μｍ２以下とすることがより好ましく、９．０μｍ２以下とすることがさらに好ましい。一方、薄膜部の平均面積は低ければ低いほど有機樹脂皮膜被覆性は向上するため、下限は特に限定されず、０μｍ２であってよい。
　また、有機樹脂皮膜の平均膜厚については特に限定されるものではないが、０．２μｍ以上であることが好ましい。また、２．０μｍ以下であることが好ましい。
　有機樹脂皮膜の薄膜部の面積率を２５．０％以下、および薄膜部の平均面積を１０．０μｍ２以下に制御する方法としては、塗料の粘度を一定範囲に制御する方法が挙げられる。粘度が低すぎると凹部に塗料が溜まりやすくなり、凸部の液膜厚さが薄くなって薄膜部面積率が２５．０％超えになったり、凸部の液膜厚さが均等にならずに薄膜部の平均面積が１０．０μｍ２超えになってしまう。そのため、塗料の粘度をある値以上にする必要がある。このため、塗料の粘度は１．５ｍＰａ・ｓ以上とすることが好ましい。一方で、塗料の粘度が高すぎると、塗料の塗布むらが生じやすくなり、皮膜成膜後に筋模様などが発生して外観が悪くなってしまう。そのため、塗料の粘度を一定値以下にする必要がある。このため、塗料の粘度は８．０ｍＰａ・ｓ以下とすることが好ましい。
　また、皮膜の乾燥時間が長くなると、乾燥までの間に塗料が濡れ広がって凹部に塗料がたまりやすくなり、凸部の液膜厚さが薄くなって、薄膜部の面積率が２５．０％超えになってしまう。より皮膜の乾燥時間が長くなると、薄膜部の平均面積が１０．０μｍ２超えになる場合が生じることもある。従って、皮膜の目標特性を満たせる範囲内で乾燥温度をできるだけ高くして乾燥時間を短くすることで、有機樹脂皮膜の薄膜部の面積率を２５．０％以下とすることが可能である。乾燥時間は９０秒以下が好ましい。さらに乾燥時間を短くすることにより、薄膜部の平均面積を１０．０μｍ２以下とすることも可能となる。そのため、乾燥時間は６０秒以下がより好ましい。一方、乾燥時間が短すぎると、塗料が十分に濡れ広がらずに、薄膜部の面積率が２５．０％超えになる場合や塗料が十分乾燥せずに耐食性が劣化する場合がある。そのため、乾燥時間は２秒以上が好ましく、５秒以上がより好ましい。
　上記、有機樹脂皮膜の被覆性は、ＳＥＭにより凸部の薄膜部の面積率を測定することにより、評価することができる。さらに、薄膜部の平均面積を測定することにより、摺動特性にさらに優位な有機樹脂皮膜の被覆性を評価することができる。
　薄膜部の面積率、および薄膜部の平均面積は、電子線を試料に照射して発生する特性Ｘ線を用いて薄膜部を評価することで測定可能である。Ｘ線は電子に比べて物質に対する透過能が高いため、厚膜部でも入射電子が下地鋼に到達することができるように加速電圧を十分高くして、有機樹脂皮膜の主な構成元素であるＣ－Ｋ線の特性Ｘ線像を測定すればよい。
図１に示すように、Ｃ－Ｋ線の強度が高い領域は厚膜部に、強度が低い領域は薄膜部に対応するため、特性Ｘ線像からある閾値以下の領域の割合を、薄膜部の面積率として算出することができる。具体的に前記薄膜部の面積率は下記方法で算出することが好ましい。
（１）加速電圧５ｋＶ以上２０ｋＶ以下で、ＳＥＭに搭載されたＸ線分光装置により、有機樹脂被覆鋼板表面のＣ－Ｋ線の特性Ｘ線像を撮影する。
（２）撮影したＣ－Ｋ線の特性Ｘ線像から局所付着量０．１４ｇ／ｍ２に相当する閾値強度以下の領域を薄膜部とし、閾値強度超の領域を非薄膜部として、薄膜部の面積／（薄膜部の面積＋非薄膜部の面積）×１００％を薄膜部の面積率とする。
　また、薄膜部の平均面積は、鋼板の表面積が９００μｍ２以上である場合に、個々の薄膜部の面積を測定し、これらの平均値を算出して求めることができる。上記で述べている個々の薄膜部とは、非薄膜部に囲まれた薄膜部を１つの薄膜部として、それぞれの薄膜部のことである。特性Ｘ線像で膜厚均一性を評価する場合には、有機樹脂皮膜に対して十分な信号深さとなる、加速電圧５ｋＶ以上で観察すればよいが、加速電圧が高すぎるとＣ－Ｋ線の発生効率が低下するため、加速電圧が５ｋＶ以上で観察することが好ましい。加速電圧は１０ｋＶ以上で観察することが好ましい。一方、加速電圧は２０ｋＶ以下で観察することが望ましい。
また、本評価に用いる特性Ｘ線像の倍率としては、圧延による凹凸形状を観察することができ、かつ電子線走査による画面端の歪みの影響が少ない、１００倍～３００倍程度が望ましい。
　薄膜部の面積率を算出するための閾値強度として、重量法等により別途測定した皮膜付着量と、特性Ｘ線像の平均強度との関係から、付着量が０．１４ｇ／ｍ２に相当する強度を用いる。前記閾値強度以下の領域を薄膜部とし、閾値強度超の領域を非薄膜部として、薄膜部の面積／（薄膜部の面積＋非薄膜部の面積）×１００％を薄膜部の面積率とする。
上記のように算出した薄膜部の面積率の値が２５．０％以下になった場合に、有機樹脂皮膜被覆性が良好であると判定される。
　有機樹脂成分については下記に説明する。
　本発明に用いる有機樹脂は特に限定されないが、プレス成型時に金型と鋼板が直接接触することを防いで潤滑性能を発揮することに加えて、皮膜中に炭化水素系ワックスを添加した場合に、有機樹脂とワックスとの親和性が高いため、摺動時に有機樹脂とワックスが均一に混合した混合物が形成されてさらなる潤滑性能の向上を図ることができるという理由で、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂のいずれか１種類以上を含むことが好ましい。なお、皮膜の全重量に対する有機樹脂の重量割合は５０％以上であることが好ましい。皮膜の全重量に対する有機樹脂の重量割合は７０％以上であることがより好ましい。上限は特に限定されるものではないが、１００％以下であることが好ましい。上記で述べている有機樹脂の割合は、皮膜の全重量に対するアクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂のうちの含有される樹脂の合計量の割合である。
　塗装環境の観点から、好ましくは、水系溶媒に溶解もしくは分散可能な有機樹脂成分を用いる。有機樹脂皮膜を鋼板に成膜することで優れた摺動特性が発揮される機構については不明な点が多いが、有機樹脂皮膜が摺動時の鋼板表面の保護および摺動抵抗の低下に寄与すると考えられる。
　本発明において有機樹脂皮膜はワックスを含有してもよい。ワックス含有により皮膜の摺動特性が向上する。融点が１００℃未満の場合、プレス成形時の摺動による摩擦熱で溶融し十分な潤滑効果が得られないため、ワックスは融点１００℃以上であることが好ましい。ワックスの融点は１２０℃以上であることがより好ましい。一方、ワックスの融点は１５０℃以下であることが好ましい。コストと性能の観点から炭化水素系ワックスが好ましい。ワックスの平均粒径は０．０１μｍ以上４μｍ以下が好ましい。平均粒径が０．０１μｍ未満では摺動特性向上効果が発揮されない場合があり、塗料安定性も低い。そのため、ワックスの平均粒径は０．０１μｍ以上とすることが好ましい。ワックスの平均粒径は０．２μｍ以上がより好ましい。一方、平均粒径が４μｍを超えると、塗布時に皮膜にうまく混合されない場合があり、また、塗布後の鋼板取り扱い時に塗膜から脱落しやすく、摺動特性が発揮されなくなる場合がある。そのため、ワックスの平均粒径は４μｍ以下とすることが好ましい。ワックスの平均粒径は２μｍ以下がより好ましく、１μｍ以下がさらに好ましい。
　有機樹脂皮膜は、潤滑性能がさらに良好になるため、全皮膜重量に対して５０質量％以下のワックスを含有することが望ましい。４０質量％以下が好ましく、より好ましくは２５質量％以下である。下限は含有量が少なすぎるとワックスの潤滑性能が発揮されなくなるため、全皮膜重量に対するワックスの質量は５質量％以上とすることが好ましく、１０質量％以上がより好ましい。
　ここで、ワックスの融点とは、ＪＩＳＫ７１２１：１９８７「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。また、ワックスの平均粒形は体積平均径のメジアン径であり、レーザー回折／散乱法によりで計測した。
　本発明において有機樹脂とワックス以外の成分として、表面張力を調整する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。
　前記分散剤としては、特に限定されることなく任意の分散剤を使用できるが、アニオン系高分子型分散剤を用いることが好ましい。アニオン系高分子型分散剤は、数μｍ以下の粒子の分散性向上に特に有効であることに加え、炭化水素系ワックスに吸着することができる。そのため、塗料中のワックスの分散性が向上し、得られる皮膜におけるワックス分布の均一性が向上する。その結果、摺動特性がさらに向上する。前記アニオン系高分子型分散剤としては、ポリカルボン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、カルボン酸共重合体、およびスルホン酸共重合体からなる群より選択される少なくとも１つを用いることが好ましい。
　皮膜中の分散剤の割合は特に限定されないが、０．２質量％以上とすることが好ましい。皮膜中の分散剤の割合が０．２質量％以上であると、塗料中のワックスの分散性が向上し、得られる皮膜におけるワックス分布の均一性が向上する。その結果、摺動特性がさらに向上する。０．５％以上とすることがより好ましく、１．０質量％以上とすることがさらに好ましい。一方、皮膜中の分散剤の割合が５．０質量％を超えると接着性が劣化する場合がある。そのため、皮膜中の分散剤の割合は、５．０質量％以下とすることが好ましい。４．０質量％以下とすることがより好ましく、３．０質量％以下とすることがさらに好ましい。
ここで、皮膜中の分散剤の割合とは、全皮膜重量に対する皮膜中の分散剤の質量の割合である。
　本願の効果は、母材鋼板の表面粗さＲａが０．４μｍ～２．５μｍ、皮膜の全重量に対する有機樹脂の重量割合が５０～１００質量％の場合に特に優れた効果を発揮するので、母材鋼板の表面粗さＲａと有機樹脂の重量割合は上記範囲とすることが好ましい。皮膜の全重量に対する有機樹脂の重量割合が５０質量％以上とすることが好ましく、７０質量％以上とすることがより好ましい。一方、皮膜の全重量に対する有機樹脂の重量割合が１００質量％以下であることが好ましく、９０質量％以下とすることがより好ましい。これは、上記範囲外の場合には塗料が鋼板の凹部にたまりやすくなって凸部の皮膜付着量が小さくなり摺動特性が劣化するのに対し、上記範囲内の場合には、鋼板の凸部の皮膜付着量が十分となり優れた摺動特性が得られることによる。なお、上記の皮膜の全重量に対する有機樹脂の重量割合は乾燥後の重量割合である。
　次に、本発明の鋼板の製造方法について説明する。
　本発明の有機樹脂被覆鋼板の製造方法とは、鋼板表面に、樹脂、または、樹脂にワックスを含有する有機樹脂皮膜を有する鋼板の製造方法である。溶媒に樹脂を溶解、もしくは分散した塗料、あるいは、これら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。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。乾燥時の鋼板の最高到達温度は６０℃以上１５０℃以下であることが好ましい。６０℃未満では乾燥に時間が掛かり、有機樹脂皮膜の付着量にばらつきが生じて局所的に皮膜の付着量が０．１４ｇ／ｍ２以下となる薄膜部の面積率が増加する。さらに防錆性が劣る場合がある。そのため、乾燥時の最高到達温度は６０℃以上であることが好ましい。より好ましくは８０℃以上である。一方、１５０℃超えでは脱膜性が劣化する場合がある。そのため、乾燥時の最高到達温度は１５０℃以下であることが好ましい。より好ましくは１３０℃以下である。上述しているように、乾燥時間は２秒以上であることが好ましい。乾燥時間は９０秒以下であることが好ましい。
乾燥後の有機樹脂の付着量を制御する方法として塗料塗布後にゴムロールを押し当てたり、ロールコーターの押付け圧力や回転数等を制御して、塗料の塗布量を制御する方法が挙げられる。
　さらに、乾燥後の有機樹脂の付着量は、塗料中の全固形分濃度も影響するため、塗料の濃度も適正に調整することが好ましい。
　ここで、有機樹脂皮膜の薄膜部の面積率が２５％以下、および薄膜部の平均面積が１０．０μｍ２以下であることを判別する方法としては、上記製造方法によって製造した有機樹脂被覆鋼板から、ＳＥＭ装置に導入できるサイズ（例えば８ｍｍ角以上１００ｍｍ角以下サイズ）の供試材を任意の場所から複数枚（例えば３枚以上）採取し、１枚につき５視野以上から、前述した観察・分析条件により、特性Ｘ線像を取得して薄膜部の面積率および薄膜部の平均面積を評価すると、十分な評価精度を得ることができる。なお、薄膜部の面積率を求める際の特性Ｘ線の閾値は、重量法等により別途測定した皮膜付着量と特性Ｘ線像の平均強度の関係から、付着量０．１４ｇ／ｍ２以下に相当する強度とし、この閾値以下となる薄膜部の面積率が２５％以下になった場合に摺動特性が優れた鋼板であると判定することが出来る。さらに、薄膜部の平均面積が１０．０μｍ２以下になった場合により摺動特性が優れた鋼板であると判定することが出来る。
　なお、皮膜付着量に対応する特性Ｘ線強度を求めるための検量線は、特性Ｘ線のＮＥＴ強度が皮膜付着量にほぼ正比例することを利用して、特性Ｘ線の平均ＮＥＴ強度が０の時の重量法により測定した皮膜付着量が０、つまり切片が原点であるとして、原点と、重量法により測定した皮膜付着量と特性Ｘ線の平均ＮＥＴ強度で得られる点を結ぶ直線を用いる。ここで、ＮＥＴ強度は、特性Ｘ線強度からバックグラウンド強度を差し引いた強度を意味する。
　また、重量法による皮膜重量の測定は、アルカリ溶液に有機樹脂被覆鋼板を浸漬して有機樹脂部分のみを溶解した時の、溶解前後の鋼板重量の変化により求める。特性Ｘ線の平均強度は、薄膜部の面積率を測定した全データの平均値とする。
　以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
　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。
　板厚０．８ｍｍの冷延鋼板（ＴＳ：２７０ＭＰａ）を３５０ｍｍ×２３０ｍｍサイズに切り出して、有機樹脂皮膜の下地材とした。
　切り出した鋼板を、トルエン５０ｖｏｌ％－エタノール５０ｖｏｌ％の溶剤に浸漬して超音波洗浄を５分間施してブロワーで乾燥したのち、アルカリ脱脂剤のファインクリーナーＥ６４０３（日本パーカライジング（株）製）で脱脂処理した。脱脂処理は、試験片を、脱脂剤濃度２０ｇ／Ｌ、温度４０℃の脱脂液に２分間浸漬し、水道水で洗浄した後、ブロワーで乾燥することとした。このようにして準備した鋼板表面に、表１に示す塗料をバーコーターで塗布し、誘導加熱式（ＩＨ）焼き付けて乾燥させ、表２に示す潤滑有機皮膜鋼板を作製した。なお、各試料の皮膜焼付時の温度は、表２に記載した。焼付温度は乾燥温度を指す。これらの試料について、以下の評価を行い、評価結果を表２に記載した。
　なお、使用した鋼板の算術平均粗さＲａは０．８μｍである。鋼板の算術平均粗さＲａ（μｍ）はＪＩＳ　Ｂ　０６３３：２００１（ＩＳＯ　４２８８：１９９６）に従い測定することが出来る。カットオフ値および基準長さは０．８ｍｍ、評価長さを４ｍｍとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
（１）有機皮膜被覆性の評価方法
　有機皮膜被覆性を以下のようにして測定した。
上記有機樹脂被覆鋼板から、１０ｍｍ角サイズの小片を各５枚切断し、供試材とした。測定には、エネルギー分散型Ｘ線分光装置（Ｂｕｒｋｅｒ製ＸＦｌａｓｈ５｜３０）が搭載された、ショットキー電界放射型ＳＥＭ（Ｃａｒｌ　Ｚｅｉｓｓ製Σｉｇｍａ）を用いた。
　各有機樹脂被覆鋼板３枚の供試材の中心近傍から、倍率２００倍で、特性Ｘ線像を５視野ずつ撮影した。特性Ｘ線像は加速電圧１５ｋＶでＣ－Ｋ線像を撮影した。撮影した特性Ｘ線像から、付着量０．１４ｇ／ｍ２に相当するＣ－Ｋ線強度以下の領域を薄膜部とし、薄膜部の面積率、および薄膜部の平均面積を求め、１５視野のそれぞれの平均値を評価に用いた。さらに、上記のように算出した薄膜部の面積率および薄膜部の平均面積について、薄膜部の面積率が２５％以下、かつ薄膜部の平均面積が１０．０μｍ２以下であった場合に有機樹脂皮膜被覆性が特に良好（◎）、薄膜部の面積率が２５％以下、かつ薄膜部の平均面積が１０．０μｍ２超えであった場合に有機樹脂皮膜被覆性が良好（〇）、薄膜部の面積率が２５％を超えた場合に有機樹脂皮膜被覆性が劣る（×）として評価した。
（２）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２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Ｒ３５２Ｌを試料１の表面に塗布して試験を行った。
　図３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３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３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０．０８０以下を特に良好な摺動特性であるとして◎、摩擦係数０．１３０以下を良好な摺動特性であるとして〇、０．１３０超を不十分として×として評価した。
（３）脱膜性の評価方法
　有機樹脂被覆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、水道水で洗浄した後、ブロワーで乾燥することとした。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。
　有機樹脂被覆鋼板の脱膜性は、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。
＜皮膜剥離率＞
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
＜評価基準＞
◎良好：６０秒以内
〇適用範囲：６０秒超１２０秒以内
×適用不可：１２０秒超
（４）溶接性の評価方法
　各試験片について、使用電極：ＤＲ型Ｃｒ－Ｃｕ電極、加圧力：１５０ｋｇｆ、通電時間：１０サイクル／６０Ｈｚ、溶接電流：７．５ｋＡの条件で連続打点性の溶接試験を行い、連続打点数で評価した。その評価基準は以下のとおりである。
＜評価基準＞
○優れる：５０００点以上
×劣る：５０００点未満
（５）皮膜の総合評価
　各試験片について、上記（４）の評価において〇、上記（３）の評価において◎もしくは〇、かつ上記（１）、（２）の評価において◎であった場合には、合格（優秀）：◎とし、上記（４）の評価において〇、上記（３）の評価において◎もしくは〇、上記（１）、（２）の評価において〇であった場合には合格（可）：〇とし、上記（１）～（４）のいずれか１つ以上の評価が×であった場合には、不合格：×とした。
　表２の評価結果から、本発明例は総合評価がすべて〇か◎であり、プレス成形性に優れ、また、脱膜性、溶接性にも優れた有機樹脂被覆鋼板を得ることが可能となる。特に、総合評価が◎のときには、プレス成形性がさらに優れた有機樹脂被覆鋼板を得ることが可能となる。
　本発明の有機樹脂被覆鋼板はプレス成形性、溶接性に優れ、脱膜性も適用範囲であることから、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 (8)

  1. 　少なくとも片面に、有機樹脂皮膜を、乾燥後の片面あたりの平均付着量が０．２ｇ／ｍ２以上２．０ｇ／ｍ２以下となるように被覆した鋼板であり、
    前記有機樹脂皮膜の付着量が０．１４ｇ／ｍ２以下となる薄膜部が面積率で２５．０％以下である有機樹脂被覆鋼板。
  2. 　前記薄膜部の平均面積が１０．０μｍ２以下である、請求項１に記載の有機樹脂被覆鋼板。
  3. 　薄膜部の面積率を下記（１）と（２）の方法で算出する請求項１または２に記載の有機樹脂被覆鋼板。
    （１）加速電圧５ｋＶ以上２０ｋＶ以下で、ＳＥＭに搭載されたＸ線分光装置により、有機樹脂被覆鋼板表面のＣ－Ｋ線の特性Ｘ線像を撮影する。
    （２）撮影したＣ－Ｋ線の特性Ｘ線像から局所付着量０．１４ｇ／ｍ２に相当する閾値強度以下の領域を薄膜部とし、閾値強度超の領域を非薄膜部として、薄膜部の面積／（薄膜部の面積＋非薄膜部の面積）×１００％を薄膜部の面積率とする。
  4. 　有機樹脂皮膜が、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂のいずれか１種類以上を含む皮膜である請求項１～３のいずれかに記載の有機樹脂被覆鋼板。
  5. 　有機樹脂皮膜は、全皮膜重量に対して５０質量％以下のワックスを含有する請求項１～４のいずれかに記載の有機樹脂被覆鋼板。
  6. 　前記ワックスが炭化水素系ワックスである請求項５に記載の有機樹脂被覆鋼板。
  7. 　ワックスの平均粒径が０．０１μｍ以上４μｍ以下である請求項５または６に記載の有機樹脂被覆鋼板。
  8. 　前記有機樹脂皮膜は、全皮膜重量に対して５．０質量％以下のアニオン系高分子型分散剤を含有する請求項５～７のいずれかに記載の有機樹脂被覆鋼板。

     
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