JPS6333592A - プレス成形性、耐型かじり性もしくは塗装後鮮映性に優れるめつき鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は鋼板表面粗度パターンを制御することにより、
プレス成形性と耐型かじり性もしくは鮮映性を著しく向
上させためっき鋼板に関するものである。

〈従来技術およびその問題点〉 従来自動ｉ１ｊ分野では、過酷な腐食環境にさらされる
自動車ボディの内面がめつきまたは有機被膜面で、外面
が冷延面である片面表面処理鋼板が使用されてきた。と
ころが、自動市外面においても砂利、小石などの衝突に
よる外面塗膜の損傷に伴う錆、ふくれ発生で外観が著し
く損なわれる問題があり、最近外面にもめっきを施した
両面めっき鋼板が使用されるようになってきた。

自動車用鋼板では、自動車車体の組み立て前に鋼板に種
々のプレス加工が施されるため、優れた深絞り性が要求
される。しかし、自動車用に一般的に用いられる亜鉛め
っき鋼板は、冷延鋼板に比へめっき被膜によるプレス加
口１．）の金型への焼付きが起りやすく、深絞り性が劣
る。

深絞り性向１のためには、鋼板の機械的特性としてｌ：
’＋ｌい延性（Ｅ２）と高いランクフォード値（ｒｌ〆
１）が必要である。さらに実際の絞り成形（とくに自動
車のパネル）においては、張出し成形との複合成形であ
ることが多いため、加工硬化指数（ｎ値）も重要になっ
てくる。

さらにプレス加工時においては、鋼板のプレス金型とが
焼付きを起こす、いわゆる型かじり現象が発生すること
がある。この型かじりは、金型を損傷したり、プレス加
工後の製品の商品価値を著しく低下させる等の損害をも
たらす。

ところで、深絞り成形に関する研究は素材である鋼板側
と、成形技術の両面から行われてきている。しかしなが
ら、製品の高精度化と複雑化に伴い、鋼板に対する要求
特性がより高級化、多様化しつつある。とりわけ自動車
用鋼板においてはこの傾向が強い。

たとえば、自動車車体の組立てには多数のプレス部品を
点溶接しているのが現状であるが、これらを大型化、一
体化することにより点溶接数を減らしたいという要求が
強い。一方、多様化するニーズに応するために東のデザ
インはより複雑化し、そのため従来の鋼板では成形が困
難な部品が増加している。これらの要求に応するために
は、従来よりも優れたプレス成形性を有するめっき鋼板
か必要である。

また近年、自動１１メーカーにおいて塗装仕上り品質の
向」二が強く求められており、これらは塗装表面におい
て光の反射性を定義する“光沢性”や写し出された像の
歪みの少なさを定義する“写像性”、塗装表面での光の
反射され方によって視感覚的に把えられるペイント層の
質量感を定義する“肉もち感”、“豊麗感”、“深み感
”として評価されている。これらの諸特性の中で光沢性
と写像性を合わせた特性である鮮映性は、塗装の方法や
塗料の特性によって大きな影響を受けるが、下地の鋼板
の表面粗度によっても影響を受ける。

ところで、実際のプレス成形においては、その６：を価
」＾準は、従来用いられてきた鋼板の機械的特性（ｒ値
、Ｅｆｆｉ、　ｎ値）だけでは不十分である。

たとえば、鋼板表面粗度あるいは潤滑油等もプレス成形
性に大きな影響をおよぼす。

プレス成形性におよぼす鋼板表面粗度の影響を示した公
知技術はいくつか開示されている。たとえば「塑性と加
工Ｊ　ＶＯｌ、３　　Ｎｏ、　　１４　（１９６２−３
）では、高粘度潤滑油の場合、数−程度の鋼板表面粗度
で最も絞り性が向上することを示している。一方、特公
昭５９−３４４４１号公報ではロール表面粗度（Ｒａ）
とピーク（ＰＰ　Ｉ　）とがそれぞれＲａ＝２．８　　
（％）、ＰＰＩ＝２２６なるダルロールで調質圧延する
ことにより、塗装後外観性およびプレス加工性に優れる
冷延鋼板の調質圧延法を示している。

これらの公知技術は、プレス成形性を向上させるという
点では優れたものであるが、いずれも鋼板表面粗度を規
制しなくてはならないという欠点がある。

さらに上記公知技術は、任意の表面粗度（Ｒａ、ＰＰＩ
）をイ１゛シ、かつプレス成形性、耐型かじり性もしく
は塗装後の鮮映性に優れるめっき鋼板の製造に関しては
何ら示唆を与えるものではない。

〈発明の目的〉 本発明は上述した従来技術の欠点を解消し、表面粗度パ
ターンに方向性を持たせ、さらに表面粗度中心面におけ
る平均用半径ＲＩｌρ（戸）と平均外半径Ｒｍｖとを規
制することにより表面粗度に無関係にプレス成形性、耐
型かじり性もしくは塗装後鮮映性を向」二させることが
できるプレス成形性、耐型かじり性もしくは塗装後鮮映
性に優れるめフき鋼板を提供することを目的とする。

〈発明の構成〉 本発明の第１の態様によれば、下記式で示される鋼板表
面粗度の規則性を表わす規則度パラメータＳが少なくと
も１方向についてＳ≦０．２５で、かつ表面粗度中心面
における平均用半径Ｒｍｐ（ｊｕｌｌ）と平均外半径Ｒ
ｍｖ（ｐ）とがＲｔｓｖ／　Ｒ＋ｕ＞　２．５なる関係
を満たすことを特徴とするプレス成形性、耐ベリかしり
性に優れるめっき鋼板か提供される。

＝　　１ Ｘ＝−Σ　Ｘｉ ｎ　　１：１ ここで、Ｘｉ：鋼板表面凸部ピーク間距離本発明の第２
の態様によれば、下記式で示される鋼板表面粗度の規則
性を表わす規則度パラメータＳが少なくとも１方向につ
いてＳ≦０．２５で、かつ表面粗度中心面における平均
山゛ｉ径Ｒｍｐ（ｕｎ）と＝ｆ”均谷゛ｉ径Ｒｍｖ（ｓ
）とがＲｍｖ／Ｒｍｐ＜１なる関係を満たすことを特徴
とするプレス成形性、塗装後鮮映性に優れるめっき鋼板
が提供される。

Ｘ＝−Σ　Ｘｉ ｎ　　　＋−Ｉ ここで、ｘｉ：鋼板表面凸部ピーク間距離本発明の第３
の態様によれば、下記式で示される鋼板表面粗度の規則
性を表わす規則度パラメータＳが少なくと６１方向につ
いてＳ≦０．２５で、かつ表面粗度中心面における平均
用を径ＲＩＩＩｐ（μｍ）と゛ト均谷半径ＲＩＩＩｖ　
（Ｐ）とが１≦ＲＩＩＶ／ａｌｌ）≦２．５なる関係を
満たすことを特徴とするプレス成形性、耐型かじり性お
よび鮮映性に優れるめっき銅板が提供される。

ここで、ｘｉ：鋼板表面凸部ピーク間距離以下に本発明
を更に詳細に説明する。

まず本発明の基礎となった研究結果から述べる。

本発明の第１〜第３の態様の供試鋼として、低炭素アル
ミキルド鋼の冷延鋼板を用いた。これをレーザーによる
ダル加工（以下レーザーダル加工）を施したスキンバス
ロールを用いて０．８％圧”Ｆ率でスキンバス圧延した
のち電気亜鉛めっきを施した。この時、レーザーダル加
工法を種々変えることにより、スキンバス圧延後の鋼板
表面粗度パターンを変化させた。

第１図および第２図に、鋼板表面粗度パターンの規則度
パラメータＳ値と限界絞り比および塗装後鮮映性（ＤＯ
Ｉ値）との関係をそれぞれ示す。

Ｓ値は圧延方向についての測定値であり、平均表面粗度
（Ｒａ）はいずれも約１．２　＃ｍである。図から明ら
かなように、限界絞り比およびＤｏｔ値は共にＳ値に強
く依存し、Ｓ≦０．２５とすることによりプレス成形性
および塗装後鮮映性が箸しく向」した。

またスキンバス圧延後めフきを施した鋼板表面粗度中心
面における平均用半径Ｒｍｐ（ｐ）と平均外半径Ｒｍｖ
□ｍ）との比Ｒｍｖ／Ｒｍｐと耐型かじり性および塗装
後鮮映性との関係について調べた結果を第３図および第
４図に示す。この時のスキンバス圧下率０．８％、Ｓ値
は０．１６である。耐型かじり性および塗装後鮮映性は
Ｒｍｖ／Ｒｍｐに強く依Ｈし、Ｒｍｖ／Ｒｍｐ＞１とす
ることにより耐型かじり性が片しく向１−シ、Ｒｍｖ／
　Ｒａｐ＜　２．５とすることにより塗装後鮮映性が著
しく向上することがわかる。

同様に、第５図に、スキンパス圧延後めっきを施した鋼
板表面粗度中心面におけるＲｍｖ／Ｒｍｐと実線で囲む
耐型かじり性および点線で囲む塗装後鮮映性との関係に
ついて調べた結果を示す。なお第５図では点線と実線が
重ならないようわずかに離して示しである。この時のス
キンパス圧下率は０．８％である。同図から明らかなよ
うに、Ｓ≦０．２５では１≦Ｒｍｖ／Ｒｍｐ≦２．５の
範囲で耐型かじり性および塗装後鮮映性が共に著しく向
上することがわかる。

なお、塗装条件としては、下地処理としてりん酸塩皮膜
処理を施し、その上にカチオン型電着塗装、中塗り、上
塗りの塗装工程を施した。また鮮映性の評価法としては
、Ｄ　ＯＩ　（Ｄｉｓｔｉｎｃｔｎｅｓｓ　ｏｆＲｅｆ
ｌｅｃｔｅｄ　Ｉｍａｇｅ）を採用した。この方法は第
７図に示すように、入射角３０°で入射した光が３０°
の反射角で反射した時の反射光の強度をＲｓとし、かつ
反射角が３０°±０．３°で反射した反射光の強度をＲ
６６３とする時、 ００１　＝１００　（Ｒｓ−Ｒｏ、３）　／Ｒｓで示さ
れる。

そして、ＤＯＩ値が９０以１−だと塗装後鮮映性か良好
とされている。

本発明者らはこの基礎的データに基づき研究を重ねた結
果、以下のように製造条件を規制することにより、プレ
ス成形性、耐型かじり性もしくは、塗装後鮮映性に優れ
るめっき鋼板の製造が可能となることを見い出した。

まず、最も重要なものが鋼板表面粗度パターンである。

そして、本発明における鋼板表面粗度の規則性を表わす
規則度パラメータＳは、鋼板表面凸部ピーク間距離をＸ
ｉとした時（第６図参照）、下記のように表わすことが
できる。

また表面粗度中心面における平均用半径Ｒｍｐおよびゝ
ト均谷半径Ｒｍｖは、第６図に示す鋼板表面粗度パター
ンにおいて、 なる式で表わせる。ここで、 Ｓｐ：中心面における山の全面積 Ｓ■：中心面における谷の全面積 ｎｐ：中心面における山の数 ｎｖ：中心面における谷の数 そして、本発明の第１〜第３の態様において、表面粗度
の規則性を表わす規則度パラメータＳが少なくとも１方
向についてＳ≦０．２５を満たすことが必須である。Ｓ
＞０．２５では優れたプレス成形性および塗装後鮮映性
を得ることができない。従来のめっき鋼板ではＳ値０．
３〜０．５程度である。

さらに表面粗度中心面における平均用半径Ｒｍｐ（−）
と゛ト均谷゛ｈ径ＲＩＩＩＶ（Ｐ）とが、萌述した第３
図〜第５図から明らかなように、以下の関係を満たすこ
とが必須である。

すなわち、優れたプレス成形性、耐型かじり性および塗
装後鮮映性を得るためには、ｌ≦Ｒｍｖ／Ｒｍｐ≦２．
５なる関係を満たすことが必須である（本発明の第３の
態様）。

Ｒｍｖ／　Ｒｍｐ＜　１では、プレス加工時の曲鉛粉の
発生が多くなり、優れた耐型かじり性が得られないが、
Ｄｏｔ値は９０以上となり（第４．５図参照）、優れた
塗装後鮮映性を得ることができる（本発明の第２の態様
）。

また、Ｒｍｖ／　Ｒａｌｐ＞　２．５では、ＤＯＩ値が
９０未満となり（第４図参照）、優れた塗装後鮮映性が
得られないが、優れた耐型かじり性を得ることができる
（本発明の第１の態様）。

以上、要約すれば、Ｓ≦０．２５において、Ｒｍｖ／Ｒ
ｍｐ＞１ではプレス成形性、両型かじり性に優れ、Ｒｒ
ｎｖ／　Ｒｍｐ＜　２．５ではプレス成形性、塗装後鮮
映性に優れ、１≦Ｒｍｖ／Ｒｍｐ≦２．５ではプレス成
形性、両型かじり性および塗装後鮮映性に優れていると
いうことである。

なお、このような規則的な鋼板表面粗度パターンを得る
ためには、スキンバスロールの表面粗度パターンも必然
的に規則的でなければいけない。

そのためのスキンバスロールの加工法としては、放電ダ
ル加ｒ法、レーザーダル加工法、あるいは特別に製造し
たグリッドを使用するショツトブラスト法が適する。

鋼板表面粗度パターンがＳ≦０．２５およびＲｍｖ／Ｒ
ｍｐが面記各範囲を満たしていれば、鋼板表面粗度、た
とえば７均表面粗度（Ｒａ）、１インチ当りのピーク数
（ＰＰＩ）、さらに潤滑油の種類、プレス条件等は任意
でよい。

なお、本発明における規則的な表面粗度パターンの効果
としては、鋼板表面凹部にたまった潤滑油が均等に凸部
へと供給されることに起因して潤滑条件が良好になるも
のと考えられる。さらに凸部の金属接触部分が規則的に
Ｊｊ−在することにより、鋼板表面とプレス金型との斤
擦状態も変化しているものと考えられる。

〈実施例〉 冷延鋼板にスキンバス圧延（圧下率０．８％）を行なっ
たのち電気亜鉛めっき、電気Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき、電
気Ｚｎ−Ｆｅ合金めっきを施した。また、冷延鋼板に溶
融亜鉛めっきを施したのちスキンバス圧延（ＪＥＦ率０
６８％）した。

ここでスキンバスロールは、ショツトブラストおよびレ
ーザー加工によりダル目っけを行ったものを使用した。

めっき鋼板表面粗度は圧延方向について行い、平均表面
粗度Ｒａ、１インチ当りのピーク数ＰＰ［、Ｓ値パラメ
ータを求めた。さらに３次元表面粗度計を用いて、表面
粗度中心面における平均山゛ｈ径Ｒｍｐ、平均谷半径Ｒ
ｍｖを計り、Ｒｍｖ／Ｒｍｐを求めた。

限界絞り比（Ｌ、Ｄ、Ｒ，）は、ポンチ直径３２１１１
の金型を用いて深絞りしつる最大素板径ＤＯｗａｘを求
め、ポンチ直径ｄｐとの比から求めた。

すなわち ０Ｎａｘ Ｌ、Ｄ、Ｒ，＝□ ｐ 絞り条件は、絞り速度１　ｍｔａ／　ｓ、潤滑油は防錆
油（オイルタイプ）を用い、全て同一条件にて行った。

１、、Ｄ、Ｒ，が２．２０以トだとプレス成形性に優れ
る。

両型かしり性は、丸ビート付ハツト型絞り試験を行い、
試験後の鋼板表面を目視法により！（良）〜５（劣）の
判定をした。評価ｌ、２は実用ｌ二問題のない両型かじ
り性を示す。なお、絞り試験条件は、絞り速度１　ｍ＋
ｓ／　ｓ、潤滑油は防錆油（オイルタイプ）を用い、同
量の潤滑油を塗布して行った。

塗装後鮮映性は面述したＤＯＩ値にて求めた。

ＤＯＩが９０以上で一般に塗装後鮮映性に優れる。

表１にスキンバスロールのダル目つけ方法１表面粗度、
材料特性を示す。この表から明らかなように、本発明範
囲内にて製造した鋼板は、比較例に比べて優れたプレス
成形性、両型かじり性もしくは塗装後鮮映性を示す。

〈発明の効果〉 本発明によれば、鋼板表面に規則的な粗度パターンを付
与し、さらに表面粗度中心面における平均山半径と平均
谷半径とを規制することにより、同一材質の鋼板におい
てもプレス成形、両型かじり性もしくは塗装後鮮映性が
格段に向上し、その使用範囲が拡がるとともに、難易度
の高い成形も可能となるなど、プレス成形性、両型かじ
り性もしくは塗装後鮮映性に優れためつき鋼板の製造が
可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は限界絞り比に及ぼすめっき鋼板表面粗度の規則
度パラメータＳ値の影響を示すグラフである。 第２図は塗装後鮮映性（ＤＯＩ）に及ぼす規則度パラメ
ータＳ値の影響を示すグラフである。 第３図は両型かじり性に及ぼすＲｍｖ／Ｒｍｐの影響を
示すグラフである。 第４図は塗装後鮮映性（Ｄｏ　Ｉ　）に及ぼすＲｍｖ／
Ｒｍｐの影響を示すグラフである。 第５図は両型かじり性および塗装後鮮映性に及ぼす規則
度パラメータＳ値およびＲＩＩＩｖ／Ｒ１１ｐの影響を
示す図である。 第６図は鋼板表面粗度プロフィールを示す線図である。 第７図はＤＯＩの測定原理図である。 ：こ［ア　；−２：ｊ ０、Ｉ　Ｇ２　Ｇ３０．４０５０．６ Ｓ　イｌ【 ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、３ Ｒｒｒｌｖ／Ｒｍ。 ＦＩＧ、４ Ｓ　イ直 ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、７ Ｒｏ、３

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）下記式で示される鋼板表面粗度の規則性を表わす
   規則度パラメータＳが少なくとも１方向についてＳ≦０
   ．２５で、かつ表面粗度中心面における平均山半径Ｒｍ
   ｐ（μｍ）と平均谷半径Ｒｍｖ（μｍ）とがＲｍｖ／Ｒ
   ｍｐ＞２．５なる関係を満たすことを特徴とするプレス
   成形性、耐型かじり性に優れるめっき鋼板。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ ここで、Ｘｉ：鋼板表面凸部ピーク間距離
2. （２）下記式で示される鋼板表面粗度の規則性を表わす
   規則度パラメータＳが少なくとも１方向についてＳ≦０
   ．２５で、かつ表面粗度中心面における平均山半径Ｒｍ
   ｐ（μｍ）と平均谷半径Ｒｍｖ（μｍ）とがＲｍｖ／Ｒ
   ｍｐ＜１なる関係を満たすことを特徴とするプレス成形
   性、塗装後鮮映性に優れるめっき鋼板。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ ここで、Ｘｉ：鋼板表面凸部ピーク間距離
3. （３）下記式で示される鋼板表面粗度の規則性を表わす
   規則度パラメータＳが少なくとも１方向についてＳ≦０
   ．２５で、かつ表面粗度中心面における平均山半径Ｒｍ
   ｐ（μｍ）と平均谷半径Ｒｍｖ（μｍ）とが１≦Ｒｍｖ
   ／Ｒｍｐ≦２．５なる関係を満たすことを特徴とするプ
   レス成形性、耐型かじり性および鮮映性に優れるめっき
   鋼板。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ ここで、Ｘｉ：鋼板表面凸部ピーク間距離