JPH10140314A - プレス加工性に優れた耐熱塗装Zn−55%Al合金めっき鋼板 - Google Patents

プレス加工性に優れた耐熱塗装Zn−55%Al合金めっき鋼板

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JPH10140314A
JPH10140314A JP30012696A JP30012696A JPH10140314A JP H10140314 A JPH10140314 A JP H10140314A JP 30012696 A JP30012696 A JP 30012696A JP 30012696 A JP30012696 A JP 30012696A JP H10140314 A JPH10140314 A JP H10140314A
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半二 石川
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尚文 中村
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弘典 小沢
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレス成形時に揮発性の低粘性プレス油を使
用してもめっき層にほとんど疵が付かない耐熱塗装Zn
−55%Al合金めっき鋼板を得る。 【解決手段】 この耐熱塗装Zn−55%Al系合金め
っき鋼板は、結晶粒径1mm以下,表面粗さRa 0.1
〜1μm及び硬さHV100以上に調整したZn−Al
系溶融めっき層が形成されており、めっき層の上にフッ
素系等の耐熱塗装が施される。めっき層のスパングル,
すなわち結晶粒は、めっき直後の急冷処理で結晶粒径を
1mm以下に規制される。急冷には、水,水−空気混合
物,塩化物水溶液等を噴霧する方法や冷気吹付け法が採
用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プレス加工性に優れた
耐熱塗装Zn−55%Al合金めっき鋼板に関する。
【0002】
【従来の技術】Zn−Al系合金めっきは、耐食性,耐
候性,耐熱性に優れている。この特徴を活用し、暖房機
器,炊飯器,ガス器具,建築外装用鋼板,家電製品用外
板等の広範な分野で、プレス加工品にして使用されてい
る。なかでも、Zn−55%Al合金めっき鋼板は、従
来の溶融Znめっき鋼板に比較して耐熱性にも優れてい
る。そこで、Zn−55%Al合金めっき鋼板に耐熱塗
料をプレコートしたものが、耐熱性を要求される部品と
して各種の形状に成形加工され、高価なSUS304
系,SUS430系等のステンレス鋼板の代替品として
提供されている。たとえば、Zn−55%Al合金めっ
き鋼板に耐熱性非粘着性塗料をプレコートした鋼板は、
ガステーブルの天板,電子レンジオーブンの内箱等に成
形加工されており、最近ではZn−55%Al合金めっ
き鋼板がもつ耐熱性,耐熱反射性等を活用し、更に低コ
スト化を図るため片面のみに耐熱塗料をプレコートした
鋼板が使用されるようになってきている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】耐熱塗料をプレコート
したZn−55%Al合金めっき鋼板は、塗装皮膜その
ものが潤滑性に優れていることから、プレス製造におい
て脱脂工程の省略によるコストダウンを狙ってプレス油
なしで加工することが多くなってきている。また、片面
に耐熱塗料をプレコートしたものも、脱脂が不要な揮発
性のプレス油を塗装鋼板の表面にスプレー等で施した
後、プレス加工し、加工品に付着しているプレス油を自
然に揮発させることによりコストダウンが図られてい
る。ところが、たとえば耐熱塗料を両面にプレコートし
たZn−55%Al合金めっき鋼板をオーステナイト系
のSUS304系ステンレス鋼板の代替材として使用す
るような場合、皮膜そのものは潤滑性に優れているもの
の母材が普通鋼であり、SUS304系のステンレス鋼
に比べて加工硬化指数が小さく張出し加工性に劣る。そ
のため、SUS304系のステンレス鋼板と同一形状の
製品に加工すると、割れが発生し加工品が得られないこ
とがある。そのため、代替材として使用するには、製品
形状の変更が余儀なくされている。
【0004】また、耐熱塗料を片面のみにプレコートし
たZn−55%Al合金めっき鋼板は、低粘度の揮発性
プレス油を使用してプレス加工すると、金型へのめっき
層の凝着を防止することが困難であり、金型に凝着した
めっき層を除去する作業が必要となり、生産性の低下を
引き起こしている。また、ロット間でプレス加工性の変
動が大きく、数枚のプレス加工で鋼板が破断するものが
あり、プレス加工が安定しないといった問題もある。本
発明は、このような問題を解消すべく案出されたもので
あり、めっき層の物性を調整することにより、プレス加
工性に優れた耐熱塗装Zn−55%Al合金めっき鋼板
を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の耐熱塗装Zn−
55%Al合金めっき鋼板は、その目的を達成するた
め、結晶粒径1mm以下,表面粗さRa 0.1〜1μm
及び硬さ100以上に調整したZn−55%Al合金め
っき層の上に耐熱塗装が施されていることを特徴とす
る。塗装原板のめっき層は、めっき直後の急冷処理によ
って1mm以下の結晶粒径に調整される。急冷には、
水,水−空気混合物,塩化物を含む水溶液等を噴霧する
方法や冷気吹付け法が採用される。めっき層のビッカー
ス硬さも、この急冷処理によって100以上に調整され
る。めっき層の表面粗さは、めっき層の結晶粒径を1m
m以下にさせる冷却処理の冷媒の噴出圧力の制御,めっ
き後の調質圧延時の圧延ロールの表面粗さの調整,冷媒
の噴出圧力の制御と調質圧延の圧延ロールの調整との併
用によって、Ra 0.1〜1μm範囲に調整できる。
【0006】
【作用】耐熱塗装Zn−55%Al合金めっき鋼板は、
めっき層に靭性がなく延性が乏しい。そのため、プレス
加工の際に歪みが加わると鋼板の変形にめっき層が追従
できず、めっき層に亀裂が発生し易い。この亀裂は、め
っき層の結晶粒界に沿って発生し、結晶粒内にほとんど
発生しないことから、結晶粒界に生じた亀裂の直下にあ
る鋼板にのみ応力が集中し易い。その結果、歪みの増加
に従ってめっき層の亀裂直下にある鋼板への応力集中が
局部的に大きくなり、応力集中部を起点にして鋼板が破
断に至ることがある。本発明の耐熱塗装Zn−55%A
l合金めっき鋼板は、めっき層の亀裂に起因する鋼板へ
の応力集中をめっき層の結晶粒径、換言すればスパング
ルを小さくすることにより緩和している。すなわち、め
っき層の結晶粒径を1mm未満の微小粒に調整してプレ
ス加工時の歪みでめっき層に発生する亀裂を緻密化させ
ると、亀裂直下の鋼板に生じる応力集中の部位が高密度
で且つ数多く生成される。そのため、亀裂直下にある鋼
板への応力集中が分散され、加工割れが発生し難くな
り、プレス加工性が改善される。
【0007】これに対し、めっき層の結晶粒が粒径1m
mを超える粗粒になると、プレス加工時の歪みにより生
じるめっき層の亀裂が結晶粒径の粗大化と共に低密度で
且つ少数になる。すなわち、めっき層の亀裂直下にある
鋼板に応力が局部的に集中し、鋼板の加工性が著しく損
なわれ、加工性が大きく低下する。Zn−55%Al合
金めっき層のプレス加工における型かじりは、めっき層
と金型とが直接に接触して摺動することにより発生す
る。したがって、めっき層が持つ耐熱性,熱反射性等を
活用し或いは低コスト化を狙って耐熱塗料を片面のみに
プレコートしたZn−55%Al合金めっき鋼板の場合
には、プレス加工の際に、めっき層と金型との接触防止
に十分な量のプレス油をめっき層表面の凹部に保持でき
るようにするためには、めっき層の表面粗さをRa 0.
1〜1μm範囲に調整することが好ましい。めっき層の
表面粗さがこの範囲にあれば、めっき層表面の凹部に保
持されたプレス油がプレス加工時に滲み出し、めっき層
と金型との直接接触が防止される。
【0008】めっき層の表面粗さがRa 0.1μmに満
たないと、めっき層表面の凹部に十分な量のプレス油が
保持されず、プレス加工時にめっき層表面凹部に保持さ
れたプレス油の滲出しがあってもめっき層と金型とが接
触して摺動することになる。その結果、めっき層が金型
に焼き付き、かじりが発生する。逆にRa 1μmを超え
る表面粗さでは、高面圧によってめっき層表面の凸部が
金型に接触し、押し潰された部位への滲出しが不十分と
なり、型かじりが発生し易くなる。耐熱塗料を片面のみ
にプレコートしたZn−55%Al合金めっき鋼板で
は、めっき層のビッカース硬さを100以上にすると、
プレス加工時にめっき層の一部が金型に接触状態で摺動
しても、硬質化しためっき層のため型かじりが防止され
る、ビッカース硬さが100を下回るめっき層では、プ
レス加工時にめっき面の一部が金型に接触摺動すると型
かじりが発生する虞れがある。
【0009】
【実施例】
実施例1:Zn45重量%及びAl55重量%の組成を
もつ溶融めっき浴中に、板厚0.6mmの深絞り用冷延
鋼帯を連続通板し、溶融めっきを施した。めっき付着量
は、めっき浴から引き上げられた直後の鋼板をガスワイ
ピングすることにより90g/m2 (めっき厚:12μ
m)に調整した。めっき直後の冷却工程では、比較例で
は放冷しながらリコイラに巻き取った。他方、本発明例
では、めっき直後の冷却工程で水又は塩化物水溶液を用
いた液体噴霧でめっき層を急冷し、結晶粒径1mm以
下,表面粗さRa 0.1〜1μm,ビッカース硬さ10
0以上となるようにめっき層を調整した。形成された各
Zn−55%Al合金めっき層の物性を表1に示す。
【0010】
【0011】表1に示した各めっき層が形成されたZn
−55%Al合金めっき鋼帯を塗装原板とし、連続塗装
ラインで脱脂処理後の鋼帯に乾燥膜厚が15μm(片
面)となるようにフッ素系耐熱非粘着性塗料を両面に塗
布し、加熱温度400℃で焼成した。耐熱塗装を施した
Zn−55%Al合金めっき鋼板について、張出し加工
性を調査した。試験には、ロックビード付きのダイ及び
ブランクホルダーを使用し、ブランク径250mm,パ
ンチ径200mm,パンチ肩半径10mm,ダイ肩半径
3mm,しわ押え力250KN,プレス油なしの条件下
で純粋張出し加工し、亀裂,破断等の発生しない張出し
高さを求めた。
【0012】表2の調査結果にみられるように、本発明
にしたがった両面耐熱塗装Zn−55%Al合金めっき
鋼板は、何れも45mm以上の加工高さが得られてお
り、極めて優れた張出し加工性を示した。これに対し、
比較例である両面耐熱塗装Zn−55%Al合金めっき
鋼板は、何れも22mm以下の加工高さとなっており、
張出し加工性が劣っていた。これは、プレス加工時の歪
みにより生じるめっき層の亀裂が結晶粒の粗大化によっ
て低密度で且つ少数となり、めっき層の亀裂の直下にあ
る鋼板に応力が局部的に集中した結果であると推察され
る。
【0013】
【0014】実施例2:表1と同じZn−55%Al合
金めっき鋼帯を塗装原板として使用し、連続塗装ライン
で脱脂処理された鋼帯の片面に乾燥膜厚が15μmとな
るようにフッ素系耐熱非粘着性塗料を塗布し、加熱温度
400℃で焼成した。本発明例及び比較例の片面に耐熱
塗装したZn−55%Al合金めっき鋼板について、低
粘度の揮発性プレス油S−100J(杉村化学工業株式
会社製)を用い、めっき面をダイ側にして絞り加工性及
び耐かじり性を調査した。試験には380mm径のブラ
ンクを使用し、パンチ径200mm,パンチ肩半径10
mm,ダイ肩半径5mm,絞り高さ100mmの条件下
で板押え力を変化させて円筒絞り加工し、しわ及び割れ
が発生しない板押え力の範囲、いわゆる成形可能な板押
え力の範囲を求めると共に、型かじりの状態を観察し
た。
【0015】表3の調査結果にみられるように、本発明
に従ったZn−55%Al合金めっき層に耐熱塗料を片
面に塗装した鋼板は、成形可能な板押え力の範囲が10
0〜280kNと広く、極めて優れた絞り加工性及び耐
かじり性を示した。これに対し、比較例であるめっき層
を放冷した片面耐熱塗装Zn−55%Al合金めっき鋼
板は、成形可能な板押え力の範囲が100〜150kN
と狭く、絞り加工性及び耐かじり性が劣っていた。これ
は、プレス加工時の歪みにより生じるめっき層の亀裂が
結晶粒の粗大化によって低密度で且つ少数となり、めっ
き層の亀裂の直下にある鋼板へ応力が局部的に集中して
鋼板が破断し易くなることと、金型にめっき層が焼き付
き、摩擦抵抗を著しく上昇させることが相俟った結果で
あると推察される。
【0016】
【0017】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の耐熱塗
装Zn−55%Al合金めっき鋼板は、めっき層の結晶
粒径を1mm以下に調整することにより、プレス加工時
に発生する応力が集中する箇所を分散させ、局部的な応
力集中に起因した加工割れが発生し難くなる。そのた
め、従来の耐熱塗装を施したZn−55%Al合金めっ
き鋼板に比較して、絞り加工性及び張出し加工性が2倍
以上も優れた耐熱塗装Zn−55%Al合金めっき鋼板
が得られる。また、結晶粒径を1mm以下に規制するこ
とに併せて、表面粗さRa 0.1〜1μm,ビッカース
硬さ100以上にめっき層を調整することにより、耐か
じり性が著しく改善され、摩擦抵抗を小さくすることが
できる。このため、プレス加工時に揮発性の低粘度プレ
ス油を使用しても、めっき層の金型への凝着が抑制され
るようになり、金型のメンテナンス頻度の少ない連続プ
レス加工性に優れた片面耐熱塗装Zn−55%Al合金
めっき鋼板が得られる。しかも、めっき層がZn−55
%Al合金であり、一般のZnめっき鋼板に比較して耐
熱性及び耐久性に優れていることから、その特性を活用
し、過酷な加工が施されるガステーブルの天板,電子レ
ンジオーブンの内箱,家電製品,厨房製品等として広範
な分野で使用される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅原 広志 千葉県市川市高谷新町7番1号 日新製鋼 株式会社技術研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結晶粒径1mm以下,表面粗さRa 0.
    1〜1μm及び硬さ100以上に調整したZn−55%
    Al合金めっき層の上に耐熱塗装が施されているプレス
    加工性に優れた耐熱塗装Zn−55%Al合金めっき鋼
    板。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002197988A (ja) * 2000-12-25 2002-07-12 Toshiba Corp 封着用合金板およびパネルピン
KR100456774B1 (ko) * 2002-01-05 2004-11-10 동부제강주식회사 우수한 표면외관을 갖는 용융 알루미늄 도금강판의 제조방법
JP2008156729A (ja) * 2006-12-26 2008-07-10 Nisshin Steel Co Ltd 耐曲げ戻し性に優れたZn−Al系めっき塗装鋼板およびその製造法

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JP2002197988A (ja) * 2000-12-25 2002-07-12 Toshiba Corp 封着用合金板およびパネルピン
KR100456774B1 (ko) * 2002-01-05 2004-11-10 동부제강주식회사 우수한 표면외관을 갖는 용융 알루미늄 도금강판의 제조방법
JP2008156729A (ja) * 2006-12-26 2008-07-10 Nisshin Steel Co Ltd 耐曲げ戻し性に優れたZn−Al系めっき塗装鋼板およびその製造法

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