JPH06116745A - 深絞り性と耐型かじり性と耐食性に優れた表面処理鋼板 - Google Patents

深絞り性と耐型かじり性と耐食性に優れた表面処理鋼板

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JPH06116745A
JPH06116745A JP26837892A JP26837892A JPH06116745A JP H06116745 A JPH06116745 A JP H06116745A JP 26837892 A JP26837892 A JP 26837892A JP 26837892 A JP26837892 A JP 26837892A JP H06116745 A JPH06116745 A JP H06116745A
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JP
Japan
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steel sheet
recesses
steel plate
deep drawability
recess
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JP26837892A
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English (en)
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Takamasa Suzuki
隆昌 鈴木
Yoshio Ishii
良男 石井
Makoto Tefun
誠 手墳
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Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20Deep-drawing
    • B21D22/201Work-pieces; preparation of the work-pieces, e.g. lubricating, coating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は自動車、家具、家電などに用いられ
る深絞り部品をブレス成形にて行なうに際し、容易にか
つ安定して製造するための深絞り性と耐型かじり性に優
れた表面処理鋼板を提供する。 【構成】 鋼板表面に複数の千鳥状の凹部を設け、凹部
の深さが板厚の0.5〜10%とし、鋼板表面の1mm
2当りの凹部の合計断面積が0.3mm2以上とし、かつ
凹部の合計体積が0.8×106μm3以上として、さら
に凹部間距離を凹部の最大さし渡し長さの1.0以上と
し、表面に3層に渡って有機皮膜を施すことにより容易
にかつ安定した深絞性と耐型かじり性に優れた表面処理
鋼板ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車、家具、家電な
どに用いられる深絞り部品をプレス成形する場合に深絞
り性と耐型かじり性と耐食性に優れた表面鋼板に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来から自動車用のオイルバン、家具用
の浴槽や流し台シンクおよび家電用の石油ストーブのカ
ートリッジタンクなどの深絞り部品の成形においては、
加工量の増大とともに、加工発熱により深絞り部品の温
度上昇はもとより、加工発熱の伝播によりプレス金型も
温度上昇することが知られている。この温度上昇を成形
性問題からみると、従来は油圧プレスが主体で機械式プ
レスを使用する場合でも比較的単位時間当りの成形枚数
が少なく、金型温度の上昇に伴う成形上の問題も注目さ
れることが少なかった。
【0003】しかしながら、近年トランスファープレス
が普及し、このような深絞り部品の成形にも適用される
ようになってきたため、金型温度の上昇による影響が極
めて大きくなり、深絞り性低下や型かじり発生による成
形不良の問題が顕在化し始めた。このため金型温度の上
昇による深絞り性低下や型かじり発生による成形性不良
に対して、種々の対策がとられている。例えば、水溶性
冷却油を金型全体にかける方法は有効であるが、冷却油
がプレス時に周辺に飛散して作業環境が悪化する問題が
あること、また極圧添加剤入りの潤滑剤の使用は有効で
あるが、成形後の脱脂にかかる費用が増大すること、さ
らに絞り工程数を増加して変形発熱を少なくする方法で
は有効であるが、金型個数の増加により製造コストが上
昇するなどの問題があり、かならずしも満足できる対策
になっていないのが実状である。
【0004】また型かじり発生に対する対策としては、
鋼板の表面粗さを制御することが最も有効であることが
知られており、一般的には粗さを大きくすると型かじり
発生には有利である。しかし、粗さが大きいと塗装後の
表面品質が劣る欠点があり、型かじり発生に対して有効
でかつ深絞り性に優れている鋼板が要望されている。な
お、本発明と関連の従来技術として、特開昭62−16
8602号公報「塗装用鋼板及びその製造方法」があ
る。その内容は粗さを規則的に制御することにより、塗
装鮮映性に優れるものであり、本発明の深絞り性や耐型
かじり性に優れる表面処理鋼板に関しては言及しておら
ず、何ら示唆を与えるものではない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
表面処理鋼板では深絞り部品を成形すると、加工発熱に
より部品および金型の温度が上昇し、温度上昇による潤
滑剤の性能劣化が生じて、摩擦抵抗の増大による深絞り
性低下成形や焼付き発生による型かじりが生じることに
より成形不良が発生するという大きな問題がある。本発
明は、このような従来の問題点を解消し、油圧プレス、
タンデム型機械式プレスおよびトランスファープレスに
よる深絞り部品を安定して成形する深絞り性と耐型かじ
り性に優れた表面処理鋼板を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】
(1)鋼板表面の両面もしくは片面に複数の凹部を設
け、該凹部の最大さし渡し長さをdとした時の断面積を
S、凹部深さをh、鋼板板厚をt、鋼板表面1mm 2
りの凹部個数をnとした時、凹部深さhは鋼板板厚tの
0.5〜10%とし、鋼板表面1mm2当り凹部体積の
合計VをV=S×h×nで表わすVが0.8×106μ
3以上を満足し、鋼板表面1mm2当りの凹部の合計断
面積AをA=S×nで表わすAが0.2mm2以上を満
足し、圧延方向に隣接する凹部間中心距離P1が1.0
d以上、圧延方向列の列間中心距離P2が1.0d以上
とし、かつ凹部間中心距離P1と列間中心距離P2の間の
位置に凹部群が千鳥模様に配列した冷延鋼板表面に、第
一層にZn−Ni系合金めっき層、第二層にクロメート
皮膜、第三層に有機皮膜を設けたことを特徴とする深絞
り性と耐型かじり性と耐食性に優れた表面処理鋼板であ
る。
【0007】
【作用】本発明の詳細を図面により説明する。図1は本
発明による表面処理鋼板の片面の縦断面を模式的に示し
たものであり、また図2は図1の凹部1の配列について
鋼板表面の平面を模式的に示したものであるが、まず本
発明に至るまでの研究結果について述べる。鋼板をプレ
スにより深絞り成形する場合には、プレス金型と鋼板間
に大きな面圧が作用し、かつその面圧により鋼板表面の
粗さが潰されて、潤滑剤が介在するにも拘らずプレス金
型と鋼板間は境界潤滑状態が多くなり、摩擦抵抗が増大
することは知られており、その状態が増大すると深絞り
性の低下や焼付きによる型かじりが発生し、成形不良と
なる。また成形中には加工発熱により鋼板温度およびプ
レス金型の温度も上昇し、潤滑剤の性能劣化から摩擦抵
抗が増大し、それが原因となって深絞り性の低下や焼付
きが生じ、型かじり発生となって成形不良になる。本発
明者らは、摩擦抵抗の増大が深絞り性の低下および型か
じり発生の根本的問題であると考え、その摩擦抵抗の増
大を防止する対策として、潤滑剤の十分な確保ができれ
ば解消できると考え、以下のような実験的検討を行なっ
た。供試材は極低炭素チタン添加鋼の冷延鋼板を用い
た。この冷延鋼板は、現在使用している放電ダルおよび
レーザーダル加工によりダルパターンを種々施したスキ
ンパスロールにより圧延した。これらの冷延鋼板の詳細
を表1に示す。
【0008】
【表1】
【0009】表1の冷延鋼板を用いた本発明の表面処理
鋼板と工具間に相対すべりを与えて、その時に生じる摩
擦係数を求めて、本発明の効果を検討した。その結果、
図1に相対すべりを与える前後の鋼板表面の状況、図3
には求めた摩擦係数を示すが、本発明の表面処理鋼板の
摩擦係数が小さく、摩擦係数の増大に対して大きな効果
があることが分かった。本発明者らはこの実験的検討か
ら、さらに研究を重ねた結果、鋼板表面に潤滑剤を適正
量確保することが重要であることを見い出し、以下のよ
うに鋼板表面のプロファイルを規制することにより、よ
り深絞り性と耐型かじり性に優れた表面処理鋼板が提供
できることを見いだした。
【0010】次に本発明で鋼板表面のプロファイルを限
定した理由について述べる。まず凹部の深さを鋼板板厚
の0.5%以上としたのは、それ未満では成形中の面圧
により凹部が潰されて潤滑剤を確保できず、摩擦抵抗が
増大するためであり、10%以下としたのは、それを超
えるとその凹部が起点となって成形時に破断を招く危険
があるからである。次ぎに鋼板表面1mm2当りの凹部
の体積を0.8×106μm3以上としたのは、潤滑剤の
確保が少なく、深絞り性および型かじりに対する効果が
小さいからである。また鋼板表面1mm2当りの凹部の
合計断面積を0.2mm2以上としたのは、それ未満で
は金型と鋼板表面の接触範囲が広く、境界潤滑領域が大
きくなるために摩擦抵抗が増大するため、深絞り性およ
び型かじりに対する効果が小さいからである。
【0011】次いで圧延方向に隣接する凹部間中心距離
(P1)を1.0d以上としたのは、それ未満では凹部
の重なりにより突起が生じ、プレス成形中に突起部が取
れ、鉄粉の発生が多くなり型かじり性を損ねるからであ
り、また圧延方向列の列間中心距離(P2)を1.0d
以上としたのは、それ未満では凹部の重なりにより突起
が生じ、プレス成形中に突起部が取れ、鉄粉の発生が多
くなり型かじり性を損ねるからである。尚、本発明で成
形できる材料の種類は現在JISに定められている冷延
圧延による軟質鋼板および高強度鋼板のいずれでも良
く、また自動車、家具、家電を対象に考えた場合の板厚
は0.5〜2.0mmが好ましい。さらに図2に示す凹
部の配列は、P1とP2の間にはいる凹部群は必ずしもP
1とP2を2等分する位置にある必要はなく、凹部同士が
重ならず、かつP1とP2の間に配列しているのが好まし
い。
【0012】本発明においては、表2に示す鋼成分でな
る冷延鋼板を母材とし、その表面にZn−Ni系合金め
っき層、クロメート皮膜、有機皮膜を順次形成させる。
Zn−Ni系合金めっきとは、Niを主成分とするZn
合金めっきであり、具体的には、Zn−Ni、あるいは
Zn−Ni−Co,Zn−Ni−Fe,Zn−Ni−C
r,Zn−Ni−Fe−CrなどNi以外の金属を含有
するもの、さらにはSiO2,TiO2,AlO2,Si
C,SiN,BaCrO4などの微粒子を1種以上含有
するものを指す。
【0013】
【表2】
【0014】Ni含有率は5〜20%が好ましく、5%
未満では耐食性が不足し、20%を超えると成形性が低
下するので好ましくない。Ni以外の金属や微粒子を含
有する場合には合計で5%未満、かつNiとの合計で2
0%以下が好ましい。Zn−Ni系合金めっき層の付着
量については特に限定されるものではないが、耐食性と
成形性の観点からは、10〜50g/m2が好ましい。
クロメート皮膜は下層のZn−Ni系合金メッキ層と上
層の有機皮膜を密着させると共に、耐食性にも寄与す
る。クロメート皮膜の付着量は総Cr量として10〜1
50mg/m2が好ましく、10mg/m2未満では有機
皮膜の密着性が不足し、150mg/m2を超えると成
形性が低下するので好ましくない。クロメート処理液と
しては、Cr6+、Cr3+を主成分として、他にSi
2,TiO2などの無機コロイド類;りん酸、モリブデ
ン酸などの酸類やその塩類;ふっ化物;水溶性ないしは
エマルジョン型の有機樹脂;硫酸イオンやハロゲンイオ
ンなどの陰イオン;CoやZnなどの金属イオンを含有
するものが適用できる。
【0015】有機皮膜は酸素、水、塩素などの腐食因子
に対するバリヤー皮膜として作用し、高耐食性をもたら
す。有機皮膜の厚みは0.3〜2μが好ましく、0.3
μ未満では耐食性が不足し、2μを超えると成形性が低
下するので好ましくない。有機皮膜は水溶性樹脂、溶剤
型樹脂いずれであっても差し支えないが、エポキシ樹脂
とシリカを主成分とする有機皮膜が耐食性、成形性の上
で好適である。これらの表面処理層の形成方法は特に限
定されるものではないが、Zn−Ni系合金めっき層は
電気めっき、クロメート皮膜は電解処理もしくは塗布処
理、有機皮膜はロールコーター法が連続的に高速かつ安
定して皮膜形成を行える点で最適である。
【0016】
【実施例】以下に本発明の実施例を比較例とともに説明
する。供試材は極低炭素チタン添加鋼を用いて、通常の
熱間圧延−冷間圧延−連続焼鈍を施した後、スキンパス
圧延(圧下率0.8%)により板厚0.8mmに仕上げ
た。スキンパス圧延では、鋼板表面のプロファイルを種
々かえるため、スキンパスロールにレーザーダル加工に
よるプロファイルの異なるダル目付けを行なったものを
使用した。得られた冷延鋼板の表面粗さRaは、JIS
に規定されている測定法により求め、また凹部のさし渡
し長さと凹部間の中心距離および列間中心距離は鋼板表
面の光学的顕微鏡写真より測定し、さらに凹部の深さは
3次元表面粗度計により求めた。深絞り性の評価は、ポ
ンチ径80mmでブランク径168mmとして高速連続
成形を100個まで行い、破断にいたるまでの成形個数
で評価し、また耐型かじり性は30個を成形した時点の
成形品を目視により、品質上問題がないものを○(良)
問題ありとしたものを×(悪)で評価した。その結果を
表3に示す。
【0017】本発明の冷延鋼板の実施例(供試材1〜
8)はいずれも比較例(供試材9〜16)に比べて、深
絞り性および耐型かじり性が優れている。尚、比較例の
供試材9および13は凹部深さが小さいため、成形時の
潰れにより潤滑剤の確保が少なく、深絞り性および型か
じりが満足できない。比較例の供試材10および14は
凹部間中心距離が小さいため、重なりによる突起が取れ
ることから、型かじりが満足しない。比較例の供試材1
1および15は凹部の合計断面積が少ないとともに凹部
体積も少ないため、接触面積の増大から摩擦抵抗が増加
し、深絞り性および型かじりが満足しない。比較例の供
試材12および16は凹部深さが大きいため破断が発生
し、型かじりおよび深絞り性を満足しない。
【0018】
【表3】
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、自動車、家具、家電部
品を対象とした油圧式プレス、機械式プレスおよびトラ
スファープレスによる深絞り部品に対して、成形が容易
に確保でき、かつ型かじりを発生させずに良好な製品を
得ることができ、ことに今後趨勢となるトランスファー
プレスに極めて有効となることから、自動車、家具、家
電部品に幅広く用途が拡大でき、工業的に実用価値が大
きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による表面処理鋼板の縦断面、
【図2】図1の凹部の配列の一例、
【図3】本発明の基礎となったレーザーダル加工条件と
摩擦係数の関係である。
【符号の説明】
1 表面処理鋼板の凹部 2 冷延鋼板 3 表面処理部分 t 表面処理鋼板の板厚 h 表面処理鋼板の凹部の深さ d 表面処理鋼板の凹部の最大さし渡し長さ S 表面処理鋼板の凹部の断面積 P1 表面処理鋼板の圧延方向に隣接する凹部間中心距
離 P2 表面処理鋼板の圧延方向の列間中心距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C25D 5/26 J

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板表面の両面もしくは片面に複数の凹
    部を設け、該凹部の最大さし渡し長さをdとした時の断
    面積をS、凹部深さをh、鋼板板厚をt、鋼板表面1m
    2当りの凹部個数をnとした時、凹部深さhは鋼板板
    厚tの0.5〜10%とし、鋼板表面1mm2当り凹部
    体積の合計VをV=S×h×nで表わすVが0.8×1
    6μm3以上を満足し、鋼板表面1mm2当りの凹部の
    合計断面積AをA=S×nで表わすAが0.2mm2
    上を満足し、圧延方向に隣接する凹部間中心距離P1
    1.0d以上、圧延方向列の列間中心距離P2が1.0
    d以上とし、かつ凹部間中心距離P1と列間中心距離P2
    の間の位置に凹部群が千鳥模様に配列した冷延鋼板表面
    に、第一層にZn−Ni系合金めっき層、第二層にクロ
    メート皮膜、第三層に有機皮膜を設けたことを特徴とす
    る深絞り性と耐型かじり性と耐食性に優れた表面処理鋼
    板。
JP26837892A 1992-10-07 1992-10-07 深絞り性と耐型かじり性と耐食性に優れた表面処理鋼板 Withdrawn JPH06116745A (ja)

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