JPH0633258A

JPH0633258A - プレス成形性に優れた潤滑樹脂処理鋼板

Info

Publication number: JPH0633258A
Application number: JP18919292A
Authority: JP
Inventors: Sachiko Suzuki; 木幸子鈴; Keizou Okuno; 埜計造奥; Yoshihiro Naruse; 瀬義弘成
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1992-07-16
Filing date: 1992-07-16
Publication date: 1994-02-08

Abstract

(57)【要約】【目的】メッキ鋼板上に、クロメート被膜を有し、その
上に潤滑樹脂皮膜を有する、耐食性、プレス成形性に優
れた潤滑樹脂処理鋼板の提供。【構成】亜鉛または亜鉛系あるいはアルミ系合金めっき
鋼板の少なくとも一方の面上に、金属クロム付着量とし
て５〜２００mg/m²のクロメート皮膜を有し、そのクロ
メート皮膜の上層に水酸機および／またはカルボキシル
基を有する樹脂１００重量部、シリカ１０〜８０重量
部、極圧添加剤を１．０〜３０重量部を含有する樹脂層
を乾燥重量で０．３〜３．０g/m²設けたプレス成形性に
優れた潤滑樹脂処理鋼板。さらに、水酸基および／また
はカルボキシル基を有する樹脂が、カルボキシル変性エ
ポキシ樹脂またはポリビニルブチラール樹脂であるのが
好ましい。

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、家電、建材製品
等に使用れる表面処理鋼板であって、プレス油なしでプ
レス成形できる潤滑樹脂処理鋼板に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車、家電、建材製品等に使用される
鋼板、特に亜鉛または亜鉛系合金めっき鋼板のようなめ
っき鋼板は、無塗装または塗装して使用するが、それま
でに種々の工程を通り、しかもその間にかなり長時間に
わたって無塗装の状態におかれる。そのため、その間に
錆が発生したり、めっき鋼板表面に種々の物質が吸着、
付着したりして、塗料の密着性が悪くなるなどの問題が
ある。

【０００３】従って、めっき鋼板が需要家で使用される
までの一次防錆処理として、クロメート処理が施され
る。しかし、このクロメート処理の耐食性は、一般に、
塩水噴霧試験でせいぜい２４〜４８時間程度であり、ま
た、特殊クロメート処理であるシリカゾルを添加した塗
布型クロメートでも、１００〜２００時間の耐食性しか
得られない。従って、長期にわたって苛酷な腐食環境下
で使用される製品では、耐食性が不十分である。

【０００４】製品が苛酷な腐食環境下で使用される場合
を考慮して、クロメート処理の代りにりん酸塩処理を施
した後、２０μｍ程度の塗装を施し、腐食を防止する方
法がある。しかるに、このような厚塗り塗装をした場合
には、鋼板にプレス加工等を施したとき、塗装の剥離や
亀裂を生じ、その部分で局部的な耐食性の低下を生じ
る。また、塗装板では、スポット溶接などの溶接が困難
または不可能になるので、溶接部は予め塗膜の除去が必
要になる。さらに、塗膜を厚くするほど多くの塗料を消
費し、コストアップを招く等の問題もある。

【０００５】従って、塗料を用いることもなく、それ自
体優れた耐食性を有する表面処理鋼板の開発が望まれて
いる。また、鋼板をプレス成形するに際しては、潤滑油
を鋼板表面に塗布するが、この作業は脱脂工程があるた
め、加工時に潤滑油等を使用せずにプレス加工できる表
面処理鋼板の開発も望まれている。

【０００６】さらに、需要家が従来の表面処理鋼板を用
いて種々の工程を経て製品を製造する場合、作業者のハ
ンドリング等により、鋼板の表面に指紋等の汚れが付着
し、商品価値を著しく低下させることがある。従って、
ハンドリング時に、指紋等で汚れにくい表面処理鋼板の
開発が望まれている。

【０００７】他方、薄膜型樹脂鋼板は家電用の電子・電
気製品用として用いられる場合には、アースを必要とす
る場合がある。また、自動車用鋼板あるいは一部家電用
鋼板として用いられる場合には、スポット溶接性、電着
塗装性が要求される場合があり、何れにしても通電性を
要求されることがある。

【０００８】このような背景の下で、従来技術として、
（１）亜鉛系めっき鋼板上にクロメート皮膜を有し、そ
の上に複合リン酸アルミニウム、クロム系防錆顔料と、
潤滑剤としてポリオレフィンワックス、二硫化モリブデ
ン、シリコーンとを含有するウレタン変性エポキシ樹脂
層を１〜１０g/m²有することを特徴とする耐食性および
潤滑性に優れた２層クロメート処理鋼板（特開昭６０−
１０３１８５号公報）、（２）亜鉛系めっき鋼板上にク
ロメート皮膜を有し、その上に、シリカ粉末、親水性ポ
リアミド樹脂および潤滑剤としてポリエチレンワックス
を含有するウレタン化エポキシエステル樹脂層を０．３
〜５μｍ有することを特徴とするカチオン電着性に優れ
た有機複合鋼板（特開昭６３−３５７９８号公報）、
（３）γ相単相のみからなるニッケル含有亜鉛めっき鋼
板上にクロメート皮膜を有し、その上に、導電性顔料と
してリン化鉄、潤滑剤としてポリオレフィン系化合物、
カルボン酸エステル系化合物、ポリアルキレングリコー
ル系化合物とを含有する塗膜層を１〜２０μｍ有するこ
とを特徴とする耐食性塗装積層体（特開昭６２−７３９
３８号公報）、（４）樹脂中に導電性物質（カーボンブ
ラック、グラファイト、金属粉末、半導体酸化物、リン
化鉄）を含有させることにより、樹脂皮膜の電気抵抗を
低下させ、潤滑剤（ポリエチレンワックス、脂肪酸アミ
ド系、金属石鹸類、金属硫化物、フッ化黒鉛、窒化ホウ
素、グリース、アルカリ金属硫酸塩など）を含有させる
ことにより、溶接可能な防錆潤滑性皮膜形成組成物を得
る（特開昭６３−８３１７２号公報）。が開示されてい
る。

【０００９】（１）〜（４）のいずれもが、潤滑剤とし
てポリオレフィンワックス系などの化合物を含有する潤
滑樹脂皮膜を有することを特徴とする、耐食性、カチオ
ン電着性、溶接性、潤滑性に優れる皮膜処理鋼板であ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術における
クロメート層上に樹脂皮膜処理した２層型皮膜処理鋼板
の潤滑性は、低速プレス成形（〜５mm/sec）に対しては
有効であるが、実プレス成形（２５０mm/sec）における
苛酷な成形条件では、プレス時に摺動面が高温（７０℃
以上）になり、樹脂皮膜層が剥離し易くなり、樹脂剥離
粉が金型、プレス成形品に付着し、パウダリングが発生
したり外観を損うという問題があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述した
従来技術に見られるように、鋼板表面にクロメート処理
後、特定の潤滑剤を含む潤滑性樹脂系皮膜を形成させる
ことにより、亜鉛または亜鉛系あるいはアルミ系合金め
っき鋼板のプレス成形性、耐食性を向上させることを知
見し、これらの従来技術の長所を生かしつつ、プレス成
形性、特に耐パウダリング性、耐型かじり性が良好な皮
膜について鋭意検討した結果、本発明に至ったものであ
る。

【００１２】すなわち、本発明は、樹脂中に極圧添加剤
を含む潤滑樹脂層を有することを特徴とする、限界絞り
比、耐パウダリング性、耐型かじり性に優れた潤滑樹脂
処理鋼板を提供するものである。

【００１３】本発明は、亜鉛または亜鉛系あるいはアル
ミ系合金めっき鋼板の少なくとも一方の面上に、金属ク
ロム付着量として５〜２００mg/m²のクロメート皮膜を
有し、該クロメート皮膜の上槽に水酸基および／または
カルボキシル基を有する樹脂１００重量部に対して、シ
リカ１０〜８０重量部、極圧添加剤１．０〜３０重量部
を含有する樹脂層を付着量が乾燥重量で０．３〜３．０
g/m²となるように設けることを特徴とするプレス成形性
に優れた潤滑樹脂処理鋼板を提供する。

【００１４】また、前記水酸基および／またはカルボキ
シル基を有する樹脂が、カルボキシル変性エポキシ樹脂
またはポリビニルブチラール樹脂であるのが好ましい。

【００１５】以下に、本発明の潤滑樹脂処理鋼板につい
て、詳細に説明する。本発明で対象とする潤滑樹脂処理
鋼板の素材としては、通常使用されている電気Ｚｎめっ
き鋼板、電気Ｚｎ−Ｎｉめっき鋼板、溶融Ｚｎめっき鋼
板、５〜５５％アルミニウム−Ｚｎ系溶融めっき鋼板等
の各種Ｚｎ系めっき鋼板あるいはＺｎと、Ｃｒ，Ｍｎ，
Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ等から選ばれた１種以上の合金めっき
鋼板、ＺｎもしくはＺｎ合金中にＳｉＯ₂，Ａｌ
₂Ｏ₃，ＴｉＯ₂，Ｃｒ₂Ｏ₃等の各種の分散粒子を分
散させたＺｎ系分散めっき鋼板を挙げることができる。
上記めっき鋼板両面のクロメート皮膜は特に限定しない
が、公知の通常のクロメート皮膜でよく、例えば、無水
クロム酸、クロム酸塩、重クロム酸等を主剤とした水溶
液や、該水溶液にコロイダルシリカや気相シリカ等とさ
らに必要に応じて各種添加剤や造膜剤を適宜添加、混合
してなる処理液を、めっき鋼板上に、公知の通常の方法
で処理してなるクロム水和物主体の皮膜である。

【００１６】本発明では、クロム付着量は、金属クロム
換算で、片面あたり５〜２００mg/m ²とする。付着量が
５mg/m²未満では、鋼板表面と樹脂との密着性、耐食性
が充分でなく、２００mg/m²を超えるとクロム溶出性も
低下する上に、付着量の増加の割合に対し、耐食性の向
上効果が少なくほとんど飽和状態に達するからである。

【００１７】本発明の潤滑樹脂処理鋼板は、前記クロメ
ート皮膜上に次のような樹脂組成物から得られる有機樹
脂皮膜を両面に有する。

【００１８】即ち、水酸基および／またはカルボキシル
基を有する樹脂１００重量部と、シリカ１０〜８０重量
部と、潤滑剤として、有機ハロゲン化合物、有機いおう
化合物、有機りん酸エステル等の極圧添加剤の少なくと
も１種を０．１〜３０重量部とを含有する。

【００１９】前記水酸基および／またはカルボキシル基
を有する樹脂は、水酸基、カルボキシル基または、その
両方を有する樹脂であるが、このような樹脂としては、
エポキシ樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ウレタン
樹脂、フェノール樹脂、酢酸ビニル樹脂、メラミン樹
脂、ポリビニルアセタール樹脂等が挙げられる。例え
ば、カルボキシル変性エポキシ樹脂、ポリビニルブチラ
ール樹脂等が例示される。

【００２０】シリカは、主に耐食性を向上させるために
配合する。具体的には、コロイダルシリカ、例えば、ス
ノーテックス−Ｏやスノーテックス−Ｎ（いずれも日産
化学社製）等や、オルガノシリカゾル、例えば、エチル
セロソルブシリカゾル（日産化学社製）等や、シリカ粉
末、例えば、気相シリカ粉末（アエロジル社製）等や、
有機シリケート等を用いると良い。

【００２１】耐食性を向上させるためにシリカは、水酸
基および／またはカルボキシル基を有する樹脂１００重
量部に対し１０〜８０重量部加える。１０重量部未満で
は、耐食性向上効果が小さく、８０重量部を超えると、
皮膜硬度が高まり、成形時に型かじりを生じ、プレス成
形性を低下させるからである。

【００２２】また、水酸基および／またはカルボキシル
基を有する樹脂とシリカとの反応促進剤として、シラン
カップリング剤を加えてもよい。

【００２３】つぎに、潤滑剤として作用する極圧添加剤
について説明する。本発明の鋼板に適用可能な極圧添加
剤としては、有機ハロゲン化合物、有機いおう化合物、
有機りん酸エステル等が挙げられ、さらに、これらの２
種以上を適宜混合して用いてもよい。

【００２４】具体的には、表１に示したように塩素化パ
ラフィン、アルキルチオール、二硫化ベンジル、トリア
ルキルリン酸エステル、ジアルキルリン酸エステル、ジ
アルキルリン酸エステルが挙げられる。

【００２５】極圧添加剤は、金属との接触により発生す
る高温のために分解し、金属と反応して熱的に安定な潤
滑膜を形成する。本発明の場合、樹脂中に添加した極圧
添加剤が下地鋼板と反応し、鋼板上に潤滑樹脂層を形成
する。この潤滑樹脂層がダイスと鋼板との直接接触を防
止することができるので、流体潤滑状態でプレスするこ
とが可能となる。更に、極圧添加剤による潤滑膜は、熱
的に安定であるため、連続プレス成形により金型の温度
が上昇しても、熱劣化を起こさず、安定したプレス性を
保持することができる。また、極圧添加剤は下地金属と
反応しているため、金型との摩擦によって剥離すること
もないので、型かじりが生じにくい。

【００２６】極圧添加剤の添加量は、水酸基および／ま
たはカルボキシル基を有する樹脂１００重量部に対し、
１．０〜３０重量部である。１．０重量部未満では、潤
滑効果が得られず、３０重量部を超えると樹脂皮膜強度
が低下し、耐パウダリング性、型かじり性が低下するか
らである。

【００２７】

【表１】

【００２８】本発明の潤滑樹脂組成物は、前記水酸基お
よび／またはカルボキシル基を有する樹脂１００重量
部、シリカ１０〜８０重量部、極圧添加剤１．０〜３０
重量部およびその他の添加剤を混合して充分混練するこ
とによって調整する。

【００２９】本発明の潤滑樹脂処理鋼板の工程は、公知
の方法により板厚０．５〜３０ｍｍの鋼板の両面に、電
気または溶融で亜鉛、亜鉛−ニッケルまたは亜鉛−アル
ミニウム等をめっき処理し、その鋼板の両面に、金属ク
ロム換算で片面当たり５〜２００mg/m²のクロムを付着
するようにクロム酸等を主成分とするクロメート処理液
を塗布してから、熱風乾燥し、そのクロメート処理鋼板
の両面に、バーコーターを用い、本発明の樹脂組成物を
塗布し、樹脂が十分に乾燥、固化するように加熱し、樹
脂皮膜を形成させることによって行われる。

【００３０】本発明の潤滑樹脂組成物の塗布方法は、ロ
ールコート、スプレー、シャワーコート、溶融、電着な
ど公知の方法を用いることができる。本発明の樹脂組成
物の付着量は、片面乾燥重量で０．３〜３．０g/m²であ
るのが好ましい。

【００３１】０．３g/m²未満では、鋼板表面の凹凸を埋
め切れず、そのため、型かじりが発生しやすくなる。
３．０g/m²を超えると、耐型かじり性は向上するが、皮
膜が厚くなることにより耐パウダリング性が低下するか
らである。

【００３２】

【実施例】次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。下記条件で、潤滑樹脂処理鋼板の試験片を作製
した。これらの試験片について、プレス成形性を評価
し、結果は表２に示した。

【００３３】（試験片の作製）（１）めっき鋼板の種類Ａ．電気亜鉛めっき鋼板板厚０．８ｍｍ亜鉛めっき付着量２０g/m² Ｂ．電気亜鉛−ニッケルめっき鋼板板厚０．８ｍｍ電気亜鉛−ニッケルめっき付着量２０g/m² ニッケル含有率１２％Ｃ．５％アルミニウム−亜鉛溶融めっき鋼板板厚０．８ｍｍめっき付着量６０g/m²

【００３４】（２）クロメート処理前記各めっき鋼板の両面に、ＣｒＯ₃２０g/l 、Ｎａ₃
ＡｌＦ₆ ４g/l なる組成のクロメート処理液をスプレ
ー処理した後、フラットゴムロールで絞り、熱風乾燥し
た。クロメート皮膜の付着量は、スプレー処理時間を調
整して、表２に示す値とした。

【００３５】（３）樹脂皮膜処理カルボキシル変性エポキシ樹脂１００重量部に対し、シ
リカ粉末４０重量部を含有する樹脂系ａと、ポリビニル
ブチラール樹脂１００重量部に対し、シリカ粉末３０重
量部を含有する樹脂ｂを用意した。これらに、表１に示
す極圧添加剤を、表２に示す割合で加え、各樹脂組成物
を調整した。樹脂組成物を、クロメート処理後の各めっ
き鋼板の両面に、バーコーターによって表２に示す付着
量となるように塗布し、１５０℃で６０秒間乾燥し、樹
脂皮膜を形成した。

【００３６】（試験・評価方法）プレス成形性評価方法無塗油の試験片につき、円筒絞り試験機を用いてカップ
型に加工し、限界絞り比とカップ側壁部のパウダリン
グ、型かじりの有無を下記基準で評価した。なお、限界
絞り比は、絞りきれる最大ブランク径／ポンチ径で算出
し、パウダリング、型かじりは、限界絞り比で連続２０
個プレス後のカップ側壁部の外観を観察した。

【００３７】

【表２】注）樹脂系ａ：カルボキシル変性エポキシ樹脂１００
重量部＋シリカ粉末４０重量部ｂ：ポリビニルブチラール樹脂１００重量部＋シリカ粉
末３０重量部絞り条件しわ押さえ力２ｔブランク径７６〜８０mmΦ ポンチ径３３mmΦ 絞り速度５００mm/sec パウダリング性評価基準 ◎ ；パウダリングなし △ ；パウダリング若干あり × ；パウダリング多い型かじり性評価基準 ◎ ；型かじりなし △ ；型かじり若干あり × ；型かじり多い

【００３８】本発明の潤滑樹脂処理鋼板はいずれも優れ
たプレス成形性を有するものであった。

【００３９】

【発明の効果】本発明の潤滑樹脂処理鋼板によれば、高
速度のプレス成形においても安定した成形性を有する鋼
板が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── 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 // Ｂ３２Ｂ 15/08 Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】亜鉛または亜鉛系あるいはアルミ系合金め
っき鋼板の少なくとも一方の面上に、金属クロム付着量
として５〜２００mg/m²のクロメート皮膜を有し、該ク
ロメート皮膜の上層に水酸基および／またはカルボキシ
ル基を有する樹脂１００重量部に対して、シリカ１０〜
８０重量部、極圧添加剤１．０〜３０重量部を含有する
樹脂層を付着量が乾燥重量で０．３〜３．０g/m²となる
ように設けることを特徴とするプレス成形性に優れた潤
滑樹脂処理鋼板。
【請求項２】前記水酸基および／またはカルボキシル基
を有する樹脂が、カルボキシル変性エポキシ樹脂である
請求項１に記載の潤滑樹脂処理鋼板。
【請求項３】前記水酸基および／またはカルボキシル基
を有する樹脂が、ポリビニルブチラール樹脂である請求
項１に記載の潤滑樹脂処理鋼板。