WO2023182114A1 - 鋼板およびその製造方法 - Google Patents

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WO2023182114A1
WO2023182114A1 PCT/JP2023/010198 JP2023010198W WO2023182114A1 WO 2023182114 A1 WO2023182114 A1 WO 2023182114A1 JP 2023010198 W JP2023010198 W JP 2023010198W WO 2023182114 A1 WO2023182114 A1 WO 2023182114A1
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less
coating
wax
steel sheet
film
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PCT/JP2023/010198
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朋弘 青山
駿 鯉渕
真一 古谷
武士 松田
崇史 河野
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Ｊｆｅスチール株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/18—Layered products comprising a layer of metal comprising iron or steel
    • 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
    • C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00

Definitions

  • the present invention relates to a steel plate with excellent sliding properties in press forming, and a method for manufacturing the same.
  • the present invention relates to a steel plate with a lubricating film that exhibits excellent formability even during particularly severe drawing processing, and a method for manufacturing the same.
  • 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.
  • the steel plate may not be able to withstand the forming and break, or mold galling may occur during continuous press forming, which could have a serious negative impact on automobile productivity.
  • 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 metal plate coated with a lubricating film having a solid lubricant protruding from the surface of the resin film by 0.01 to 1.5 ⁇ m.
  • Patent Document 2 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 3 describes a technique for forming an alkali-soluble organic film on a steel plate by adding a lubricant to an epoxy resin.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and the present invention has been made in steel plates that are subjected to complicated forming that is difficult to press form.
  • the object of the present invention is to provide a steel plate that has excellent press formability in areas where mold galling is expected to occur.
  • an organic resin film containing polyolefin wax with a melting point of 120°C or more and 140°C or less and an average particle size of 3.0 ⁇ m or less is formed on the surface of the original steel sheet.
  • the above problem can be solved by controlling the surface roughness of the steel plate base plate and the coating coating weight distribution within a specific range so that the standard deviation ⁇ of the coating coating weight distribution per one side of the organic resin coating satisfies less than 0.9 g/ m2 .
  • press formability can be further improved by adjusting the amount of film deposited, the arithmetic mean roughness Ra of the steel sheet original, the average particle size of wax, and the proportion of wax in the film within suitable ranges.
  • the present invention was completed based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
  • the original steel sheet is the portion of the steel sheet from which the film that is present as the base of the film containing organic resin and wax is removed. Moreover, a cold-rolled steel plate or a hot-rolled steel plate can be used as the original steel plate.
  • a steel sheet comprising a steel sheet original sheet and a film formed on at least one side of the steel sheet original sheet, the film containing an organic resin and wax, and the arithmetic mean roughness Ra of the steel sheet original sheet being 0.4 ⁇ m or more.
  • the organic resin is at least one of acrylic resin, epoxy resin, urethane resin, phenol resin, vinyl acetate resin, and polyester resin
  • the wax has a melting point of 120°C or more and 140°C or less.
  • [4] The steel plate according to any one of [1] to [3], wherein the wax has an average particle size of 0.01 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less.
  • [5] The steel sheet according to any one of [1] to [4], wherein the proportion of the wax in the coating is less than 50% by mass.
  • [6] The steel plate according to any one of [2] to [5], wherein the coating amount W per side of the coating is 0.9 g/m 2 or less.
  • the organic resin is an alkali-soluble resin.
  • [8] A method for manufacturing a steel sheet according to any one of [1] to [7], wherein a paint containing the organic resin and wax according to any one of [1] to [7] is applied to a steel sheet original sheet.
  • a method of manufacturing steel sheets that involves coating on at least one side and drying.
  • the maximum temperature of the steel sheet original plate during the drying is 60°C or more and 140°C or less, and the drying time during the drying is 2 seconds or more and 150 seconds or less. manufacturing method of steel plate.
  • the coefficient of friction between the steel plate and the mold etc. is significantly reduced, and a steel plate with excellent press formability can be obtained. For this reason, it has stable and excellent press formability for a relatively low-strength steel plate that is subjected to complicated forming.
  • high strength is assumed to be a tensile strength (TS) of 440 MPa or more, and relatively low strength is assumed to be a TS of less than 440 MPa.
  • TS tensile strength
  • FIG. 1 is a diagram showing the local coating amount distribution when the difference in coating amount between the concave portions of the steel plate and the convex portions of the steel plate is different.
  • FIG. 2 is a diagram showing the distribution of the local film adhesion amount when the average film adhesion amount is different.
  • FIG. 3 is a diagram showing the local film deposition amount distribution when the surface roughness of the original steel sheet is different.
  • FIG. 4 is a schematic front view of the friction coefficient measuring device.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view showing the shape and dimensions of the bead in FIG. 4.
  • the present invention provides a steel sheet including a steel sheet original sheet and a film formed on at least one side of the steel sheet original sheet, the film containing an organic resin and wax, and the arithmetic mean roughness Ra of the steel sheet original sheet being 0.4 ⁇ m or more.
  • the organic resin is at least one of acrylic resin, epoxy resin, urethane resin, phenol resin, vinyl acetate resin, and polyester resin
  • the wax has a melting point of 120°C or higher and 140°C.
  • the polyolefin wax has an average particle diameter of 3.0 ⁇ m or less, and is characterized in that the proportion of the wax in the film is 10% by mass or more. Furthermore, it is characterized in that the standard deviation ⁇ of the distribution of the coating amount per one side of the coating is less than 0.9 g/m 2 .
  • the wax used in the present invention is not limited as long as it is a polyolefin wax with a melting point of 120° C. or more and 140° C. or less and an average particle size of 3.0 ⁇ m or less.
  • polyolefin wax is used as the wax is that it has low surface energy and self-lubricating properties, so that good lubricity can be obtained. Further, 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 melting point is 120°C or more and 140°C or less, in addition to the self-lubricating properties of the polyolefin wax itself, the wax becomes semi-molten due to sliding during press molding, so that the lubricating film component mixed with the organic resin is absorbed into the mold. It is possible to coat the surface, and by suppressing direct contact between the mold and the steel plate, an excellent lubrication effect can be obtained. If the melting point is less than 120° C., the wax will completely melt due to the frictional heat caused by sliding during press molding, and the wax itself will not have a sufficient lubricating effect, and the above-mentioned mold coating effect will also not be obtained. Moreover, if the melting point exceeds 140° C., the material will not melt during sliding, and a sufficient lubricating effect will not be obtained, and the mold coating effect will not be obtained.
  • the melting point of the wax is 120°C or higher and 140°C or lower, the wax in the coating will efficiently adhere to the mold during the sliding condition during press molding, making it difficult to fall off, resulting in a high lubrication effect. It is thought that it will be possible. If the melting point of the wax is less than 120° C., even if the film adheres to the mold, the adhesion force will be weak, and the film will easily fall off when the mold is slid. If the melting point of the wax is over 140°C, the film will be difficult to adhere to the mold. Further, it is preferable that the wax has a melting point of 125°C or more and 135°C or less.
  • the melting point of wax is the melting temperature measured based on JIS K 7121:1987 "Method for measuring transition temperature of plastics". If the average particle size of the wax exceeds 3.0 ⁇ m, it will be difficult to mix with the organic resin during sliding, and the above-mentioned mold coating effect will not be obtained and sufficient lubricity will not be obtained.
  • 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, even more preferably 0.3 ⁇ m or less.
  • the particle size of the wax is preferably 0.01 ⁇ m or more. If the average particle size of wax is less than 0.01 ⁇ m, it will easily dissolve in lubricating oil during sliding, and it may not be able to sufficiently improve lubricity, and it will also tend to aggregate in the paint used to form a film, resulting in poor paint stability. is also low.
  • 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 measuring device partica (registered trademark) LA-960V2 (manufactured by Horiba, Ltd.).
  • polyethylene waxes it is preferable to use polyethylene wax because it provides the best lubricating effect.
  • the mass proportion of wax in the film is 10% by mass or more. If the mass proportion of wax in the film is less than 10% by mass, a sufficient lubricating effect cannot be obtained. Particularly good lubricating effects can be obtained if the mass proportion of wax in the film is 15% by mass or more. Further, the mass proportion of wax in the film is preferably less than 50% by mass. If the mass proportion of wax in the film is 50% by mass or more, the wax tends to fall off due to a lack of the base resin component, the adhesion to the original steel sheet is poor, and the film may not exist stably as a film.
  • a film may remain without forming a film, deteriorating paintability.
  • the mass percentage of wax in the film is more preferably 30% by mass or less.
  • the proportion of wax in the film is the ratio of the mass of the solid content of wax in the film to the total mass of the solid content of organic resin in the film and the mass of the solid content of wax in the film. .
  • the specific measurement method is to create a test piece with a known amount of film adhesion on the original steel plate for resin and wax, measure the infrared absorption spectrum with an FT-IR measurement device, and measure the infrared absorption spectrum of the resin and wax.
  • a calibration curve for the adhesion amount of resin and wax is created from the peak intensity.
  • the infrared absorption spectrum of the steel plate coated with the lubricating film to be measured is measured, and the amount of resin and wax deposited is determined from the calibration curve, thereby making it possible to determine the mass percentage of wax in the film.
  • the organic resin plays a role as a binder that holds the wax on the surface of the original steel sheet.
  • the above-mentioned sliding effect by coating the mold with a mixture of wax and organic resin formed during sliding cannot be achieved with an inorganic binder because of its low affinity with polyolefin.
  • the organic resin at least one of acrylic resin, epoxy resin, urethane resin, phenol resin, vinyl acetate resin, and polyester resin can be used.
  • the acrylic resin used in the present invention is one type selected from unsaturated monocarboxylic acids having one carboxy group in the molecule such as acrylic acid and methacrylic acid, esters of the above unsaturated monocarboxylic acids, and styrene. or a polymer or copolymer consisting of a plurality of them, or derivatives thereof such as sodium salts, potassium salts, ammonium salts, and amine salts.
  • Acrylic resins whose monomers are fatty acids with two or more carboxyl groups in the molecule, there is a risk that the coating stability will be poor.
  • Acrylic resin is used as a monomer.
  • Epoxy resins are not particularly limited, but include bisphenol A epoxy resins, bisphenol F epoxy resins, novolak epoxy resins, and the like.
  • the urethane resin is not particularly limited, but 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 preferred.
  • the vinyl acetate resin is not particularly limited, it is preferable to use polyvinyl acetate.
  • the polyester resin is not particularly limited, but a polyester resin containing a monomer having a carboxy group as a constituent component is preferable.
  • two or more of these resins can also be used in combination. Furthermore, by using an alkali-soluble organic resin, it becomes possible to remove the film by alkaline degreasing in the coating process, and the subsequent coating properties become good.
  • a surface conditioner, an antifoaming agent, and a dispersant may be included as components other than the organic resin and wax.
  • a rust preventive agent that improves rust prevention properties can also be added.
  • a film with a wide range of adhesion amount is formed on the steel sheet original sheet with a wide range of surface roughness, press formability is evaluated, and an X-ray spectrometer is used.
  • the condition of the film was measured using the mounted SEM or EPMA.
  • the adhesion of the film components to the mold during sliding is promoted, and even when the roughness of the steel sheet material is large, the mold side is protected and the lubricity is not impaired.
  • the coating component present in the convex portions of the steel sheet original plate that comes into contact with the mold during press working.
  • the film paint it tends to accumulate in the concave parts of the steel sheet original plate, so the amount of film deposited on the convex parts of the steel sheet original plate and the concave parts of the steel sheet original plate is not uniform, and the film thickness on the convex parts of the steel sheet original plate becomes thinner, and the film on the concave parts of the steel sheet original plate becomes thinner. It tends to be thicker.
  • the amount of film adhesion on the convex parts of the steel sheet original plate may be larger or smaller. be.
  • the amount of film deposited on the convex parts of the original steel sheet (hereinafter simply referred to as convex parts) and the concave parts of the original steel sheet (hereinafter also simply referred to as recesses) changes depending on the amount of film deposited and the roughness of the underlying steel sheet material. do.
  • the average amount of film deposited is small, the amount of film deposited on the convex portions will not be sufficient, resulting in a decrease in press formability.
  • the peak position of the coating amount distribution between the convex portions and the concave portions shifts to the low coating amount side, and the interval between the peaks between the convex portions and the concave portions widens.
  • the peak width of the entire film deposition amount distribution becomes wider, and the value of the standard deviation ⁇ also becomes larger.
  • the average amount of film deposited is large, the amount of film deposited on the convex portions is also sufficient, so press formability is improved.
  • the peak positions of the coating amount distribution on the convex portions and the concave portions both shift to the high coating amount side, and the peak interval between the convex portions and the concave portions becomes narrower.
  • the peak width of the entire film deposition amount distribution becomes narrower, and the value of the standard deviation ⁇ also becomes smaller.
  • the width of the peak indicating the total amount of film adhesion changes.
  • the variation in the coating amount distribution between the convex portions and the concave portions is reduced, and the amount of coating coating on the convex portions is stabilized, so that press formability is improved.
  • the peak width of the film adhesion amount distribution of the convex portions and the recessed portions becomes smaller, and the peak width of the entire film adhesion amount distribution also becomes narrower. As a result, the value of standard deviation ⁇ also becomes smaller.
  • the standard deviation ⁇ of the distribution of the amount of film deposited on the entire film becomes small, and the amount of film deposited on the convex parts can be stably obtained.
  • the standard deviation ⁇ becomes large.
  • the above-mentioned standard deviation ⁇ of the film adhesion weight distribution is calculated using an SEM equipped with an It can be evaluated by measuring and calculating the average value ⁇ C/Fe and standard deviation ⁇ C/Fe from these intensity ratio maps.
  • the average value ⁇ C/Fe is approximately proportional to the amount of film deposited, so by comparing ⁇ C/Fe and the amount of film deposit, the standard deviation ⁇ C/Fe of the C-K ⁇ /Fe-K ⁇ intensity ratio map can be calculated as It can be converted into the standard deviation ⁇ of the adhesion amount distribution.
  • the calibration curve for converting the characteristic X-ray intensity ratio into the film adhesion amount is based on the fact that the film adhesion amount measured by the gravimetric method when the average ⁇ C/Fe of the characteristic X-ray intensity ratio is 0 is 0, that is, the intercept is at the origin. If so, use a straight line connecting the origin and the point obtained by the average ⁇ C/Fe of the film adhesion amount measured by gravimetric method and the characteristic X-ray intensity ratio.
  • the amount of film deposited by the gravimetric method is measured by immersing an organic resin-coated steel sheet in an alkaline solution and dissolving only the organic resin part, and looking at the change in the weight of the steel sheet before and after melting, and the change in the weight of the steel sheet on which the film was formed. Determined by area.
  • the average ⁇ C/Fe of the characteristic X-ray intensity ratio is the average value of all the data obtained by measuring the standard deviation ⁇ C/Fe of the film deposition amount distribution within the same sample.
  • measurement may be performed at an accelerating voltage of 10 kV or higher.
  • the measurement range and analysis point size of the intensity map used in this evaluation need to be measured so that the size is statistically significant with respect to the uneven shape of the steel plate surface.
  • the diameter of the protrusions is approximately 50 ⁇ m, so it is desirable that the measurement range be 200 ⁇ m ⁇ 200 ⁇ m so that the measurement range includes 10 or more protrusions.
  • the analysis point size is desirably 10 ⁇ m or less so that ten or more points can be measured for each convex portion.
  • the measurement field of the intensity map may be continuous or any plurality of fields may be measured so that the measurement range and analysis point size satisfy the above conditions.
  • the coating amount W per one side of the coating is 2.0 g/m 2 or less. If the amount W of film deposited on one side of the film exceeds 2.0 g/m 2 , the film removability may be poor.
  • the coating amount W per side of the coating is more preferably 1.5 g/m 2 or less, particularly preferably 0.9 g/m 2 or less. If the amount W of film deposited per side of the film is 0.9 g/m 2 or less, the film removability will be particularly good.
  • the amount of film deposited can be determined by dividing the weight difference between the steel plate before and after the film is applied by the area, or by completely removing the film on the steel plate after the film has been applied using an alkaline aqueous solution or an organic solvent, and calculating the weight difference between the steel plate before and after the film is removed by the area. It can be found by dividing by.
  • the arithmetic mean roughness Ra of the original steel sheet shall be 0.4 ⁇ m or more. Moreover, it is preferable that the arithmetic mean roughness Ra of the original steel sheet is 2.5 ⁇ m or less.
  • the arithmetic mean roughness Ra of the original steel sheet is smaller than 0.4 ⁇ m, fine scratches that may occur during press forming may be easily noticeable, and galling may occur during press forming. If it exceeds 2.5 ⁇ m, the required amount of film adhesion becomes large, which may increase manufacturing costs and deteriorate the image clarity after painting.
  • the arithmetic mean roughness Ra ( ⁇ m) of the original steel sheet 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 reference length are set to 0.8 mm, the evaluation length is set to 4 mm, and the roughness is determined from the measured roughness curve. When Ra exceeds 2 and is 10 or less, the cutoff value and reference length are set to 2.5 mm, and the evaluation length is set to 12.5 mm, and the roughness is determined from the measured roughness curve.
  • the method for manufacturing a steel sheet of the present invention is a method for manufacturing a steel sheet having an organic resin film containing 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 on the surface of a steel sheet original sheet.
  • a paint in which an organic resin is dissolved or dispersed in a solvent or a paint in which wax is added is applied to the surface of the original steel sheet and dried.
  • the mass proportion of the film components (organic resin and polyolefin wax) in the paint is preferably 1% by mass or more and 25% by mass or less.
  • Water or an organic solvent is used as the solvent for the paint.
  • 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 140°C or less. If it is lower than 60°C, it takes a long time to dry and the rust prevention properties may be poor.
  • the wax will melt and coalesce, and the particle size will become coarser, which may deteriorate the lubricity.
  • the polymerization of the resin may progress too much, resulting in a decrease in film removability. .
  • a steel sheet with good press formability can be manufactured as long as the standard deviation ⁇ of the coating weight distribution is less than 0.9 g/ m2 . .
  • the coating amount W (g/m 2 ) per side of the coating, the viscosity of the paint, and the coating conditions are adjusted so that ⁇ is less than 0.9 g/m 2 .
  • Such a manufacturing condition determination method may be implemented as a part of the process of the steel plate manufacturing method, or may be implemented as an independent process.
  • the amount W of film deposited per side is preferably 0.3 g/m 2 or more, particularly preferably 0.5 g/m 2 or more.
  • the amount W of film adhesion per one side is preferably 2.0 g/m 2 or less.
  • the amount W of film deposited per side is more preferably 1.5 g/m 2 or less, particularly preferably 0.9 g/m 2 or less.
  • the viscosity of the paint is 1.5 mPa ⁇ s or more.
  • the viscosity of the paint is 8.0 mPa ⁇ s or less.
  • the drying temperature is preferably 60°C or higher, particularly preferably 80°C or higher.
  • the drying temperature is preferably 140°C or lower.
  • the drying time is preferably 150 seconds or less, more preferably 120 seconds or less, and particularly preferably 60 seconds or less.
  • the drying time is preferably 2 seconds or more, particularly preferably 4 seconds or more.
  • Steel plates with a thickness of 0.8 mm (steel plates No. A to C) and hot-rolled steel plates with a thickness of 2.0 mm (steel plates No. D, E, F) having the arithmetic mean roughness Ra shown in Table 1 are used as steel plates.
  • a steel plate is used as a base plate, and a coating containing organic resin and wax is formed by applying a paint with the composition shown in Table 2 with a bar coater and drying it with an IH heater so that the maximum temperature of the steel plate base plate reaches 80°C. Obtained.
  • the steel sheet blanks A to F are all SPCD or SPHD having a tensile strength of 270 MPa class.
  • FIG. 4 is a schematic front view showing the friction coefficient measuring device.
  • a sample 1 for friction coefficient measurement taken from the obtained steel plate 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 (registered trademark) R352L, a press cleaning oil manufactured by Sugimura Chemical Industry Co., Ltd., to the surface of Sample 1 as a lubricating oil.
  • FIG. 5 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. 5 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. 5 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.
  • 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 peeling rate (%) [(carbon strength before degreasing - carbon strength after degreasing) / (carbon strength before degreasing - carbon strength of untreated steel sheet)] x 100
  • the film removability of the steel plate was evaluated according to the criteria shown below based on the immersion time in an alkaline degreasing solution at which the film removal rate was 98% or more. Film removability was determined to be acceptable in the following cases: ⁇ , ⁇ , and ⁇ .
  • Intensity maps of C-K ⁇ rays and Fe-K ⁇ rays were measured at a magnification of 300 times from near the center of each of five test materials per level of steel plate, at an accelerating voltage of 15 kV and at 800 x 600 measurement points.
  • the measured C K ⁇ ray intensity map was divided by the corresponding Fe-K ⁇ ray intensity map to calculate a C-K ⁇ /Fe-K ⁇ intensity ratio map.
  • the average value ⁇ C/Fe and standard deviation ⁇ C/Fe of the C-K ⁇ /Fe-K ⁇ intensity ratio were determined from the intensity ratio map, and the average value of the five visual fields was used for evaluation.
  • the standard deviation ⁇ C/Fe of the C-K ⁇ /Fe-K ⁇ intensity ratio was converted into the standard deviation ⁇ of the amount of film deposited.
  • the evaluation was made as good ( ⁇ ) when ⁇ determined as above was less than 0.9 g/m 2 and as poor (x) when it was 0.9 g/m 2 or more.
  • the steel plates of the examples of the present invention all have excellent press formability.
  • the steel plates of comparative examples that do not have the technical features of the present invention are all inferior in press formability.
  • excellent film removability was obtained by setting the mass proportion of wax in the film to less than 50% by mass and the amount of adhesion per one side of the film to 2.0 g/m 2 or less.
  • the steel sheet of the present invention has excellent press formability and film removability, it can be applied in a wide range of fields, mainly in automobile body applications.

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Abstract

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、良好な脱膜性を有する鋼板を提供する。　鋼板原板と、前記鋼板原板の少なくとも片面に形成された皮膜を含む鋼板であって、 前記皮膜は有機樹脂およびワックスを含み、前記鋼板原板の算術平均粗さＲａが０．４μｍ以上であり、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いずれか１種であり、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、前記皮膜中の前記ワックスの割合が１０質量％以上であり、前記皮膜の片面当たりの皮膜付着量分布の標準偏差σが０．９ｇ／ｍ２未満である鋼板。

Description

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特性に優れた鋼板、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鋼板、およびその製造方法に関する。
　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。
　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形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形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、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に開示されている技術では、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。
　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鋼板を提供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、鋼板原板の表面に融点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、有機樹脂皮膜の片面当たりの皮膜付着量分布の標準偏差σが０．９ｇ／ｍ２未満を満足するように鋼板原板の表面粗度と皮膜付着量分布を特定範囲に制御することで上記課題を解決できることを見出した。また、皮膜付着量、鋼板原板の算術平均粗さＲａ、ワックスの平均粒径、及び、皮膜中のワックスの割合を好適範囲とすることで、プレス成形性を更に改善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。
　なお、鋼板原板とは有機樹脂およびワックスを含む皮膜の下地として存在する皮膜を除いた部分の鋼板である。また、鋼板原板としては冷延鋼板や熱延鋼板を用いることができる。
［１］鋼板原板と、前記鋼板原板の少なくとも片面に形成された皮膜を含む鋼板であって、前記皮膜は有機樹脂およびワックスを含み、前記鋼板原板の算術平均粗さＲａが０．４μｍ以上であり、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いずれか１種であり、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、前記皮膜中の前記ワックスの割合が１０質量％以上であり、前記皮膜の片面当たりの皮膜付着量分布の標準偏差σが０．９ｇ／ｍ２未満である鋼板。
［２］前記皮膜の片面当たりの皮膜付着量Ｗが２．０ｇ／ｍ２以下である［１］に記載の鋼板。
［３］前記鋼板原板の算術平均粗さＲａが０．４μｍ以上２．５μｍ以下である［１］または［２］に記載の鋼板。
［４］前記ワックスの平均粒径が０．０１μｍ以上０．５μｍ以下である［１］～［３］のいずれかに記載の鋼板。
［５］前記皮膜中の前記ワックスの割合が５０質量％未満である［１］～［４］のいずれかに記載の鋼板。
［６］前記皮膜の片面当たりの皮膜付着量Ｗが０．９ｇ／ｍ２以下である［２］～［５］のいずれかに記載の鋼板。
［７］前記有機樹脂がアルカリ可溶性樹脂である［１］～［６］のいずれかに記載の鋼板。
［８］［１］～［７］のいずれかに記載の鋼板の製造方法であって、［１］～［７］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、鋼板原板の少なくとも片面に塗布し、乾燥する鋼板の製造方法。
［９］前記塗料の粘度が１．５ｍＰａ・ｓ以上、８．０ｍＰａ・ｓ以下である［８］に記載の鋼板の製造方法。
［１０］前記乾燥時の前記鋼板原板の最高到達温度が６０℃以上、１４０℃以下であり、前記乾燥時の乾燥時間が２秒以上、１５０秒以下である［８］または［９］に記載の鋼板の製造方法。
　本発明によれば、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。
　更に、良好な脱膜性を有する鋼板が得られる。
　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、鋼板凹部と鋼板凸部の皮膜付着量差が異なる場合の局所皮膜付着量分布を示した図である。 図２は、平均皮膜付着量が異なる場合の局所皮膜付着量分布を示した図である。 図３は、鋼板原板の表面粗さが異なる場合の局所皮膜付着量分布を示した図である。 図４は、摩擦係数測定装置の概略正面図である。 図５は、図４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。
　本発明は、鋼板原板と、前記鋼板原板の少なくとも片面に形成された皮膜を含む鋼板であって、前記皮膜は有機樹脂およびワックスを含み、前記鋼板原板の算術平均粗さＲａが０．４μｍ以上であり、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いずれか１種であり、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、前記皮膜中の前記ワックスの割合が１０質量％以上であることを特徴とする。さらに、前記皮膜の片面当たりの皮膜付着量分布の標準偏差σが０．９ｇ／ｍ２未満となることを特徴とする。
　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。ワックスの融点が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。ワックスの融点が１４０℃超の場合には皮膜が金型に付着しにくくなる。さらにワックスの融点が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。
　ワックスの粒径は０．０１μｍ以上であることが好ましい。ワックスの平均粒径が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。皮膜中のワックスの質量割合が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。皮膜中のワックスの質量割合が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、鋼板原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、アルカリ可溶性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割合とは、皮膜中の有機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、鋼板原板上の皮膜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鋼板原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いずれか１種が使用可能である。
　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、上記皮膜を鋼板原板表面に形成する際に、広範囲な表面粗度の鋼板原板に対し、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、Ｘ線分光装置を搭載したＳＥＭ、またはＥＰＭＡで皮膜の状態を測定した。その結果、前記皮膜が形成された鋼板の皮膜付着量分布の標準偏差σが０．９ｇ／ｍ２未満となる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、鋼板原板の表面粗度が大きくなるほど鋼板原板の凸部において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鋼板原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、摺動時に金型への皮膜成分の付着が促進され、鋼板原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。　　　
　
　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鋼板原板凸部に存在する皮膜成分である。一般に、皮膜塗料塗布時に皮膜塗料が鋼板原板凹部にたまりやすいため、鋼板原板凸部と鋼板原板凹部の皮膜付着量は均一にならず、鋼板原板凸部の膜厚が薄くなり鋼板原板凹部の膜厚が厚くなる傾向がある。
　さらに、塗料の濡れ性等の塗料特性の違いや、塗布条件や乾燥条件等の違いによって、皮膜付着量が同じでも、鋼板原板凸部の皮膜付着量が多くなったり、少なくなったりすることがある。
　また、皮膜付着量や、下地となる鋼板原板粗さによっても、鋼板原板凸部（以下、単に凸部とも言う）と鋼板原板凹部（以下、単に凹部とも言う）の皮膜付着量の状態は変化する。
　図１に示すように、何らかの塗料特性や塗布条件等の違いにより、凸部と凹部の皮膜付着量差が大きくなった場合には、プレス成形時に金型と接する凸部の皮膜付着量が少なくなり、プレス成形性が低下する。この時、皮膜全体の皮膜付着量分布を示すピーク幅が広がって、標準偏差σの値も大きくなる。
　また、図２に示すように、平均皮膜付着量が変化した場合には、皮膜全体の皮膜付着量分布を示すピークは以下に示すように変化する。
　平均皮膜付着量が少ない場合には、凸部の皮膜付着量が十分得られないため、プレス成形性は低下する。このとき、凸部と凹部の皮膜付着量分布のピーク位置は低付着量側にシフトするとともに、凸部と凹部のピーク間隔が広がる。これによって、全体の皮膜付着量分布のピーク幅は広がり、標準偏差σの値も大きくなる。
　一方、平均皮膜付着量が多い場合には、凸部の皮膜付着量も十分得られるため、プレス成形性が向上する。このとき、凸部と凹部の皮膜付着量分布のピーク位置はともに高付着量側にシフトするとともに、凸部と凹部のピーク間隔は狭まる。その結果、全体の皮膜付着量分布のピーク幅は狭くなり、標準偏差σの値も小さくなる。
　また、図３に示すように、下地となる鋼板原板粗さが変化した場合にも、全体の皮膜付着量を示すピークの幅は変化する。鋼板原板粗さが小さい場合には、凸部と凹部の皮膜付着量分布のばらつきが小さくなり、凸部の皮膜付着量が安定化するため、プレス成形性が向上する。このとき、凸部と凹部の皮膜付着量分布のピーク幅は小さくなり、全体の皮膜付着量分布のピークの幅も狭くなる。その結果、標準偏差σの値も小さくなる。
反対に、鋼板原板粗さが大きい場合には、凸部の皮膜付着量のばらつきが大きくなるので、プレス成形性が低下する。この時、凸部と凹部の皮膜付着量分布のピーク幅は広くなる。このため、全体の皮膜付着量分布のピークの幅も広がり、標準偏差σの値も大きくなる。
　以上のように、様々な要因によって、金型と接触する凸部の皮膜付着量が安定的に確保できなくなり、プレス成形性が低下する。
　凸部の皮膜付着量が安定的に得られ、プレス成形性が良好な場合には、皮膜全体の皮膜付着量分布の標準偏差σが小さくなり、凸部の皮膜付着量が安定的に得られず、プレス成形性が不良の場合には、標準偏差σが大きくなる。
　したがって、皮膜付着量分布の標準偏差σの大小を評価することができれば、プレス成形性の良否を判別することが可能となる。
　上記、皮膜付着量分布の標準偏差σは、Ｘ線分光装置を搭載したＳＥＭで、皮膜の主成分であるＣ－Ｋα線と下地の鋼板原板の主成分であるＦｅ－Ｋα線の強度マップを測定し、これらの強度比マップから平均値μＣ／Ｆｅと標準偏差σＣ／Ｆｅを計算することにより、評価することができる。
　平均値μＣ／Ｆｅは、皮膜付着量にほぼ比例するので、μＣ／Ｆｅと皮膜付着量を比較することで、Ｃ－Ｋα／Ｆｅ－Ｋα強度比マップの標準偏差σＣ／Ｆｅを皮膜付着量分布の標準偏差σに換算することができる。
　特性Ｘ線強度比を皮膜付着量に換算するための検量線は、特性Ｘ線強度比の平均μＣ／Ｆｅ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線強度比の平均μＣ／Ｆｅで得られる点を結ぶ直線を用いる。また、重量法による皮膜付着量の測定は、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と皮膜が形成されていた鋼板原板の面積により求める。特性Ｘ線強度比の平均μＣ／Ｆｅは、同一試料内の皮膜付着量分布の標準偏差σＣ／Ｆｅを測定した全データの平均値とする。
　上記特性Ｘ線マップを評価に利用する場合には、皮膜付着量が多い凹部でも入射電子が下地の鋼板原板に到達でき、また十分な強度のＦｅ－Ｋα線が発生するように加速電圧を十分高くする必要がある。そのためには、加速電圧１０ｋＶ以上で測定すればよい。
　しかしながら、加速電圧が高すぎるとＣ－Ｋα線の発生効率が低下して強度が低下するため、２０ｋＶ以下で観察することが望ましい。
　また、本評価に用いる強度マップの測定範囲と分析点サイズは、鋼板表面の凹凸形状に対して統計上有意なサイズになるように測定する必要がある。鋼板原板の表面粗さが約１μｍの鋼板の場合、凸部の直径が５０μｍ程度であるため、測定範囲に凸部が１０ヶ所以上含まれるよう、２００μｍ×２００μｍであることが望ましい。また、その分析点サイズは、各凸部につき１０点以上測定できるよう、１０μｍ以下とすることが望ましい。
　なお、強度マップの測定視野は、測定範囲と分析点サイズが上記条件を満たすように、連続、または任意の複数視野を測定してもよい。
　上記のように算出した皮膜付着量分布の標準偏差σと別途測定した皮膜の摩擦係数の関係を調査した結果、標準偏差σが０．９ｇ／ｍ２未満のときに摩擦係数が良好となることを見出した。
　皮膜の片面当たりの皮膜付着量Ｗは２．０ｇ／ｍ２以下であることが好ましい。皮膜の片面当たりの皮膜付着量Ｗが２．０ｇ／ｍ２を超えると脱膜性が劣る場合がある。皮膜の片面当たりの皮膜付着量Ｗは１．５ｇ／ｍ２以下であることがより好ましく、０．９ｇ／ｍ２以下であることが特に好ましい。皮膜の片面当たりの皮膜付着量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、皮膜塗布前後の鋼板の重量差を面積で除する方法や、皮膜塗布後の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。
　鋼板原板の算術平均粗さＲａは０．４μｍ以上とする。また、鋼板原板の算術平均粗さＲａは２．５μｍ以下であることが好ましい。
　鋼板原板の算術平均粗さ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。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、塗装後の鮮映性が劣化する場合がある。
　鋼板原板の算術平均粗さＲａ（μｍ）はＪＩＳ　Ｂ　０６３３：２００１（ＩＳＯ　４２８８：１９９６）に従い測定することが出来る。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、本発明の鋼板の製造方法について説明する。
　本発明の鋼板の製造方法とは、鋼板原板の表面に融点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有する鋼板の製造方法である。溶媒に有機樹脂を溶解もしくは分散した塗料もしくはこれらにワックスを添加した塗料を鋼板原板表面に塗布して乾燥する。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ことに加えて、樹脂の重合が進みすぎて脱膜性が低下する場合がある。
　本発明の鋼板の製造方法においても、皮膜付着量分布の標準偏差σが０．９ｇ／ｍ２未満となることを結果的に満たせば、良好なプレス成形性を有する鋼板を製造することができる。
　当該塗布工程を操業中に行う一例として、σが０．９ｇ／ｍ２未満となるように、皮膜の片面当たりの皮膜付着量Ｗ（ｇ／ｍ２）や、塗料の粘度、コーティング条件を調整することが挙げられる。このような製造条件決定方法は、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。
　具体的には、皮膜の片面当たりの皮膜付着量を増加させると鋼板原板の凸部と凹部の皮膜付着量差が小さくなり、皮膜付着量分布の標準偏差σを低下させることができる。このような観点から、片面当たりの皮膜付着量Ｗは０．３ｇ／ｍ２以上とすることが好ましく、０．５ｇ／ｍ２以上とすることが特に好ましい。しかしながら、皮膜付着量Ｗが多すぎると、前述したように脱膜性が劣化する場合があるため、片面当たりの皮膜付着量Ｗは２．０ｇ／ｍ２以下が好ましい。片面当たりの皮膜付着量Ｗは１．５ｇ／ｍ２以下がより好ましく、０．９ｇ／ｍ２以下が特に好ましい。また、塗料の粘度が低すぎると凹部に塗料が溜まりやすくなり、凸部の塗料の液膜厚さが薄くなって皮膜付着量分布の標準偏差σが０．９ｇ／ｍ２以上になってしまう場合がある。このような観点から、塗料の粘度を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場合がある。そのため、塗料の粘度を８．０ｍＰａ・ｓ以下にすることが好ましい。
　さらに、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溜まりやすくなり、凸部の塗料の液膜厚さが薄くなって、皮膜の薄膜部面積率が２５％以上になってしまう場合がある。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、皮膜の薄膜部面積率を２５％以下とすることが可能である。乾燥温度としては、６０℃以上が好ましく、８０℃以上が特に好ましい。一方で、前述したとおり、乾燥温度が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ため、乾燥温度は１４０℃以下が好ましい。また、乾燥時間としては、１５０秒以下が好ましく、１２０秒以下がより好ましく、６０秒以下が特に好ましい。但し、乾燥時間が短すぎると、塗料が十分乾燥せず、耐食性が低下する場合があるので、乾燥時間は、２秒以上が好ましく、４秒以上が特に好ましい。
　以上のように、皮膜の片面当たりの皮膜付着量や、塗料の粘度、塗料の乾燥時間を適切に制御することにより皮膜付着量分布の標準偏差σを０．９ｇ／ｍ２未満とすることができる。
　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。
　表１に示す算術平均粗さＲａを有する板厚０．８ｍｍの冷延鋼板（鋼板Ｎｏ．Ａ～Ｃ）、板厚２．０ｍｍの熱延鋼板（鋼板Ｎｏ．Ｄ、Ｅ、Ｆ）を鋼板原板として用い、表２に示す組成の塗料をバーコーターで塗布し、鋼板原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有機樹脂およびワックスを含む皮膜が形成された鋼板を得た。なお、Ａ～Ｆの鋼板原板はいずれも２７０ＭＰａ級の引張強度を有するＳＰＣＤまたはＳＰＨＤである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　（１）プレス成形性（摺動特性）の評価方法
　得られた鋼板のプレス成形性を評価するために、鋼板の摩擦係数を以下のようにして測定した。
　図４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、得られた鋼板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５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５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５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０．１１９以下の場合を特に優れた摺動性であるとして◎と評価した。摩擦係数が０．１１９を超え０．１３０以下を良好な摺動性であるとして〇と評価した。摩擦係数が０．１３０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
　本発明に係る鋼板が、自動車用途で使用される場合を想定して、鋼板の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、得られた鋼板から採取した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
　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◎、〇、△の場合に脱膜性は合格であると判定した。
◎（特に良好）：１５秒以内　
○（良好）　：１５秒超え４５秒以内　
△（合格） ：４５秒超え１２０秒以内
×（不良）　：１２０秒超え
　（３）皮膜付着量の標準偏差σの評価方法
　得られた鋼板の皮膜付着量の標準偏差σを以下のようにして測定した。
　上記の得られた鋼板から、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（Ｂｒｕｋｅｒ製ＸＦｌａｓｈ５｜３０）を搭載した、ショットキー電界放射型ＳＥＭ（Ｃａｒｌ　Ｚｅｉｓｓ製Σｉｇｍａ）を用いた。
　鋼板１水準につき各５枚の供試材の中心近傍から、倍率３００倍のＣ－Ｋα線とＦｅ－Ｋα線の強度マップを、加速電圧１５ｋＶ、測定点数８００点×６００点で測定した。測定したＣ　Ｋα線強度マップを対応するＦｅ－Ｋα線強度マップで除算し、Ｃ－Ｋα／Ｆｅ－Ｋα強度比マップを計算した。さらに、強度比マップから、Ｃ－Ｋα／Ｆｅ－Ｋα強度比の平均値μＣ／Ｆｅと標準偏差σＣ／Ｆｅを求め、５視野の平均値を評価に用いた。さらに、平均値μＣ／Ｆｅと皮膜付着量の関係から、Ｃ－Ｋα／Ｆｅ－Ｋα強度比の標準偏差σＣ／Ｆｅを皮膜付着量の標準偏差σに換算した。上記のように求めたσが０．９ｇ／ｍ２未満であった場合に良好（○）、０．９ｇ／ｍ２以上の場合に不良（×）として評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表３～５によれば、本発明例の鋼板は、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鋼板はいずれもプレス成形性に劣っている。また、皮膜中のワックスの質量割合を５０質量％未満、および皮膜の片面当たりの付着量を２．０ｇ／ｍ２以下とすることで、優れた脱膜性が得られた。
　本発明の鋼板はプレス成形性、脱膜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 (10)

  1. 鋼板原板と、前記鋼板原板の少なくとも片面に形成された皮膜を含む鋼板であって、
    前記皮膜は有機樹脂およびワックスを含み、
    前記鋼板原板の算術平均粗さＲａが０．４μｍ以上であり、
    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いずれか１種であり、
    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、
    前記皮膜中の前記ワックスの割合が１０質量％以上であり、
    前記皮膜の片面当たりの皮膜付着量分布の標準偏差σが０．９ｇ／ｍ２未満である鋼板。
  2. 前記皮膜の片面当たりの皮膜付着量Ｗが２．０ｇ／ｍ２以下である請求項１に記載の鋼板。
  3. 前記鋼板原板の算術平均粗さＲａが０．４μｍ以上２．５μｍ以下である請求項１または２に記載の鋼板。
  4. 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１～３のいずれかに記載の鋼板。
  5. 前記皮膜中の前記ワックスの割合が５０質量％未満である請求項１～４のいずれかに記載の鋼板。
  6. 前記皮膜の片面当たりの皮膜付着量Ｗが０．９ｇ／ｍ２以下である請求項２～５のいずれかに記載の鋼板。
  7. 前記有機樹脂がアルカリ可溶性樹脂である請求項１～６のいずれかに記載の鋼板。
  8. 請求項１～７のいずれかに記載の鋼板の製造方法であって、請求項１～７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、鋼板原板の少なくとも片面に塗布し、乾燥する鋼板の製造方法。
  9. 前記塗料の粘度が１．５ｍＰａ・ｓ以上、８．０ｍＰａ・ｓ以下である請求項８に記載の鋼板の製造方法。
  10. 前記乾燥時の前記鋼板原板の最高到達温度が６０℃以上、１４０℃以下であり、前記乾燥時の乾燥時間が２秒以上、１５０秒以下である請求項８または９に記載の鋼板の製造方法。
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