CN106350818A

CN106350818A - 形成微槽而加工性得到提高的表面处理钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN106350818A
Application number: CN201610561850.8A
Authority: CN
Inventors: 李硕奎; 刘惠珍; 金钟常
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Holdings Inc
Priority date: 2015-07-15
Filing date: 2016-07-15
Publication date: 2017-01-25

Abstract

本发明涉及一种形成微槽而加工性得到提高的表面处理钢板及其制造方法，本发明的表面处理钢板在镀覆在钢板上的镀层表面形成具有微槽的图案，并作为油槽使用，从而能够降低钢板表面的摩擦系数，能够提高加工性。

Description

形成微槽而加工性得到提高的表面处理钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种形成微槽而加工性得到提高的表面处理钢板及其制造方法。

背景技术

近年来，随着技术的进步，消费者对更优异产品的要求越来越高，以汽车材料、家电产品、建筑材料等各种用途来使用钢板。因此，一直在开发出利用镀锌钢板、镀锌基合金钢板、镀铝钢板、镀铝基合金钢板、冷轧钢板及热轧钢板等来生产具有优异的加工性的产品的技术。

据此，虽然开发了通过在钢板表面形成油槽而降低钢板的摩擦系数的方法来提高加工性的技术等，但是如果不满足封闭在钢板的油槽的量、形状、个数、深度、直径等各种因素，则无法起到油槽的作用，可能发生油会漏到外部的情况。

【现有技术文献】

【专利文献】

美国公开专利第2014-0255724号

发明内容

要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种形成微槽而加工性得到提高的表面处理钢板及其制造方法。

技术方案

作为用于解决上述问题的手段，本发明可以提供的一种表面处理钢板，所述表面处理钢板包括：

钢板；以及

镀层，其形成于所述钢板的一面或两面，

所述镀层具有如下结构：与钢板相接的面的相反面形成平均直径为50μm以下的微槽的图案，

微槽满足下述通式1，

[通式1]

1.2≤S/D≤5

在通式1中，D表示任意的第一微槽和形成在与所述第一微槽最近的位置的第二微槽的平均直径，S表示第一微槽的中心与第二微槽的中心之间的距离。

作为用于解决上述问题的另一手段，本发明可以提供一种表面处理钢板的制造方法，其包括：在钢板的一面或两面形成镀层的步骤；通过机械方式在镀层表面形成平均直径为50μm以下的微槽的图案的步骤，微槽满足以下通式1，

[通式1]

1.2≤S/D≤5

有益效果

本发明的表面处理钢板，在镀覆在钢板上的镀层表面形成具有微槽的图案，从而能够降低钢板表面的摩擦系数，提高加工性。

附图说明

图1至图3分别是示出本发明的一个实施例的表面处理钢板的示意图。

图4是示出本发明的一个实施例的表面处理钢板的水平面结构的示意图。

图5是示出本发明的一个实施例的表面处理钢板的水平面结构的示意图。

附图说明标记

11、12：钢板

21、22：镀层

31、32：微槽

42：以一定间隔形成有阴刻和阳刻的图案

具体实施方式

可以对本发明进行各种变更，而且可以具有各种实施例，在附图中例示特定实施例，并对此进行详细说明。

但是，应理解为这并不是为了将本发明限定在特定实施方式，包括在本发明的思想和技术范围内的所有变更、等同物乃至替代物均包括在本发明。

在本发明中，“包括”或“具有”等术语应理解为，只是为了指出说明书中记载的特征、数字、步骤、操作、结构因素、部件或它们的组合而存在的，并不事先排除一个或一个以上的其它特征、数字、步骤、操作、结构因素、部件或它们的组合的存在或附加的可能性。

并且，对于本发明的附图，应理解为，为了便于说明，以放大或缩小的方式示出附图。

下面，对本发明进行详细说明。

本发明涉及一种形成微槽而加工性得到提高的表面处理钢板及其制造方法，作为所述表面处理钢板的一个例子，可以提供一种表面处理钢板，其包括：

钢板；以及

镀层，其形成在所述钢板的一面或两面，

微槽满足以下通式1，

[通式1]

1.2≤S/D≤5

对所述钢板的种类不做特别限定，所述钢板可以选自冷轧钢板；镀锌钢板；锌基电镀钢板；熔融镀锌钢板；镀铝钢板；镀层中包含钴、钼、钨、镍、钛、铝、锰、铁、镁、锡、铜或它们的混合物的杂质或异种金属的镀覆钢板；添加硅、铜、镁、铁、锰、钛、锌或它们的混合物的铝合金板；涂布有磷酸盐的镀锌钢板；冷轧钢板；以及热轧钢板。并且，对钢板的厚度不做特别限定，可以根据使用用途调节其厚度。

例如，微槽的平均直径可以在0.1至200μm、0.1至100μm、80至200μm、80至150μm、1至40μm、1至30μm或5至25μm的范围。所述微槽的平均直径可以形成为50μm以下的大小，或者可以形成为大于50μm的大小。所述微槽的平均直径形成为50μm以下的大小时，能够起到油槽的作用。所述微槽的平均直径形成为大于50μm的大小时，能够起到一定水平的油槽的功能，并且当后述的陶瓷粒子分散于镀层时，能够同时提高加工性和陶瓷粒子的分散性。

此时，本发明的表面处理钢板可以满足所述通式1。即，以相邻的两个微槽为基准，相对于各微槽的平均直径，各槽中心之间的距离的比可以满足1.2至4.5、1.5至4或1.5至3。这是对槽之间的间隔作出了定义，指出能够实现镀层表面的低的摩擦系数的同时防止树脂层的强度下降的比例。

以镀层表面积为基准，形成所述微槽的区域可以为60％以上。

具体地，就形成在钢板上的镀层而言，以没有形成微槽的相反面的表面积100％为基准，形成微槽的区域可以为60％以上。例如，形成所述微槽的区域可以在60至90％、60至85％或65至75％的范围。在镀层上形成所述范围的微槽，从而不阻碍表面处理钢板的加工性的同时能够实现优异的表面硬度。

所述表面硬度可以在不阻碍加工性且不阻碍裂纹以及耐蚀性的范围内实现。

所述微槽的平均直径可以在0.5至20μm的范围，微槽的直径与深度比例可以在2:1至1:50的范围。

就微槽的平均直径而言，只要是能够形成油槽的，就不做特别限定，例如，微槽的平均直径可以在0.5至18μm、1至18μm、5至20μm或8至16μm的范围。

并且，形成在镀层上的微槽的平均深度可以在镀层平均厚度的10至80％、10至60％、30至70％或40至60％的范围。并且，微槽的直径和深度的比例可以在2:1至1:50、2:1至1:30、1:1至1:10或1:2至1:5的范围。通过将形成在镀层上的微槽的平均深度控制在上述范围内，能够有效地形成油槽，由此能够实现优异的加工性。

可以包括在横100μm及纵100μm范围内的单位面积内形成20个以上所述微槽的区域。

例如，就微槽而言，在每单位面积形成的微槽的数量可以是100个以上、1000个以上，虽然对其上限不做特别限定，但是可以是10000个以下、5000个以下或1000个以下。形成在树脂层上的所述微槽的数量的作用为，通过减少钢板表面的摩擦系数来赋予优异的加工性，所述微槽的数量可根据所需的物理性质或外形特性进行各种变更和变形。

微槽可以起到油槽的作用。具体地，对于油槽和摩擦特性的关系，通过油槽的流体静力学模型(hydrostatic model)进行说明，当对钢板施加压力F时，表面轮廓将变形，从而产生应力σ，因材料的变形应力σ而导致表面上产生摩擦力。此时，当存在封闭油槽(closedoil pocket)时，通过油的压缩而产生流体静压，当所述流体静压承受外部负载F时，作用于材料的变形应力σ将减少。因此，油槽越多钢板材料表面的摩擦系数越低。

如上所述，就形成有多个微槽的本发明的表面处理钢板而言，所述微槽起油槽的作用，从而实现低的摩擦系数，由此能够实现优异的加工性。

作为一个例子，本发明的表面处理钢板的结构为在镀层上形成有多个微槽的结构，还可以为在上述结构的基础上陶瓷粒子以其部分陷入于镀层的形态分散的结构。具体地，所述镀层具有柔软的性质，从而当以一定的速度喷射硬度更高的陶瓷粒子时，可以形成为陷入于镀层界面的结构，或者陷入于镀层内部的结构等。如此地，形成陶瓷粒子的部分或全部陷入于镀层的结构，从而能够提高镀层表面的硬度，能够提高钢板的加工性。

此时，陶瓷粒子的平均直径可以是镀层平均厚度的50％以下。例如，所述陶瓷粒子的平均直径可以在镀层平均厚度的10至45％、15至40％、15至35％或20至30％的范围。当所述范围的比较小的尺寸的陶瓷粒子陷入于镀层时，陶瓷粒子能够均匀地分布并陷入于镀层，从而能够提高基于陶瓷粒子分散的功能性。

作为一个例子，各陶瓷粒子可以是一部分陷入于所述镀层，剩余部分暴露于外部。在这种情况下，表面处理钢板因低的摩擦系数而加工性优异，且能够更有效地实现陶瓷粒子的功能即耐蚀性、耐刮性、耐热性、散热性、导热性、光特性、抗菌性、着色等功能。但是并不排除所述陶瓷粒子完全陷入于镀层的情况。

所述陶瓷粒子的平均直径可以在10nm至10μm、0.1至5μm或1至2μm的范围。

所述陶瓷粒子可以包含：陶瓷物质，其包含金属元素的氧化物、氢氧化物、碳化物、氮化物、硼化合物、碳酸盐或磷酸盐；诸如钛酸钡等的陶瓷物质和金属的化合物；以及诸如金属陶瓷(cermet)的陶瓷合金。并且，根据情况，还可以使用诸如硅的半金属物质。具体地，所述陶瓷粒子可以包含氧化钛(TiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化硅(SiO₂)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si₃N₄)以及氧化锆(ZrO₂)中的一种以上。

对将陶瓷粒子喷射于镀层的过程不做特别限定，例如，可以通过将含有陶瓷粒子的空气(air)进行高压喷射的方法来实施。

作为另一个例子，所述镀层的结构可以是与钢板相接的面的相反面形成以一定间隔形成有阴刻和阳刻的图案的结构，即，形成具有段差形态的图案的结构。在本发明中，在镀层上形成具有段差的图案时，高度高的部分表示阳刻，高度低的部分表示阴刻。具体地，就以一定间隔形成有阴刻和阳刻的图案而言，阴刻和阳刻的宽度约在1至5μm的范围。如此地，通过在镀层表面形成以一定间隔形成有阴刻和阳刻的图案，能够形成现有的、具有微槽的图案，从而进一步提高的疏水性，从而无需进行额外的表面处理，就能够提高耐污染性和自清洁性。

本发明的表面处理钢板由于具有多个油槽而能够具有优异的加工性。具体地，当在钢板表面的镀层上形成具有微槽的图案时，可通过将形成有微突起的表面以与镀层面对的状态进行按压或施压来制造，此时，形成油槽，从而在进行加工时包含在槽内的油能够降低加压的物品与钢板之间的摩擦，从而能够提高加工性。

所述加工性可以通过摩擦系数来确认。例如，摩擦系数越低被视为是有利于成型的优异的物理性质，但不一定是越低越好。摩擦过低意味着，由于顺利地收卷成卷板(coil)形态时需要摩擦，因此考虑到收卷张力，过低的摩擦系数会对产品生产工艺加重负载，根据经验确认，当摩擦系数如下所示为0.18以下时冲压加工性非常优异。实际上，经过冲压成型工艺的作为家电用树脂涂覆钢板流通的普通树脂涂覆钢板的摩擦系数为0.24至0.33，或者很多时候高于该值。

本发明的表面处理钢板的摩擦系数可以是0.15以下。例如，所述摩擦系数可以在0.1至0.15或0.13至0.15的范围。通过将摩擦系数调节为所述范围来能够实现优异的加工性。

所述镀层的表面粗糙度(Ra，)可以在0.1至2,000μm的范围。

例如，所述表面粗糙度(Ra)可以在0.1至10μm、0.1至5μm、1至2,000μm、1.5至1,800μm或10至1,500μm的范围。粗糙度可以由形成在镀层上的具有微槽的图案所产生的粗糙度和镀层上形成的以一定间隔形成有阴刻和阳刻的图案所产生的粗糙度来体现。此时，在镀层上没有形成以一定间隔形成有阴刻和阳刻的图案时，表面粗糙度(Ra)在0.1至10μm的范围，非常低。

所述平均粗糙度(Ra)可以通过横10cm及纵10cm的单位面积的数值来计算出。

可以确认，通过将形成图案的镀层的表面粗糙度控制在所述范围内，从而在镀层上形成微槽乃至以一定间隔形成有阴刻和阳刻的图案。由此，根据情况，在所述镀层表面形成有机物涂层时，镀层和有机物涂层之间的粘合力优异，从而能够制造不需要额外的粘合层和缓冲层的简单结构的表面处理钢板。

如此地，因微槽而具有很小的表面粗糙度，但是这样的粗糙度对表面外形不产生影响，在镀层的上部面形成有机类涂层，从而能够形成比较平坦且具有较高的表面硬度的钢板表面，因此能够生产表面外形美观且显影性、表面硬度以及加工性优异的产品。

所述镀层可以包含锌或含有锌的合金。

在所述镀层上还可以包括有机类涂层。这具体可以表示，在形成有微槽乃至以一定间隔形成有阴刻和阳刻的图案的镀层上形成有机类涂层。例如，可根据需要选择各种所述有机类涂层，只要是能够通过作为现有的普遍使用的方法的树脂组合物的涂布、干燥以及固化的方法来涂覆的，就不做特别限定。

例如，所述树脂组合物作为主树脂可以包含环氧树脂、氨基甲酸酯树脂、聚酯树脂以及丙烯酸树脂中的一种以上树脂。并且，形成所述有机类涂层的树脂组合物在蜡类、环氧类、氨基甲酸酯类中还可以包含其它添加物。

作为一个例子，以固化后的涂膜为基准，有机类涂层的厚度可以在2μm至30μm、3μm至20μm或5μm至15μm的范围。当形成的有机类涂层过薄时，钢板暴露在腐蚀环境时可能无法确保充分的耐蚀性。相反地，当形成的有机类涂层过厚时，在加工过程中有机类涂层会脱落。

形成有所述微槽乃至图案的镀层与有机类涂层的覆膜附着度可以是60％以上。例如，镀层与有机类涂层的覆膜附着密度可以在60至100％、60至95％或80至95％的范围。此时，就％而言，对于覆膜附着性的评价可以通过以下方式来确认，即在试片表面上沿上下左右进行宽度为1mm的交叉切割(cross-cut)，从而形成100个四边形刻度网格(mesh)，然后利用市售的玻璃纸胶带(cellophane tape)牢固地粘合，然后从平板沿垂直方向撕下，然后将没有脱模的四边形网格的数量以百分比计算并确认。

将镀层与有机类涂层的覆膜附着度控制在所述范围内，从而能够防止加工过程中产生脱模或覆膜发生变形而导致钢板所需的加工性下降的现象，而且可以满足耐蚀性等其他所需的物理性质。

由此，通过形成在镀层上的微槽乃至以一定间隔形成有阴刻和阳刻的图案，能够实现镀层与有机类涂层之间的优异的粘合力，从而能够实现不需要额外的粘合层的工艺的简单化。

下面，通过附图对本发明进行更加详细的说明，但是本发明的范围并不限定于此。

图1至图3是分别示出本发明的形成有具有微槽的图案化的镀层的钢板的截面结构的示意图。

参照图1可知，本发明的表面处理钢板，在钢板11的表面形成镀层21，所述镀层21上形成所述微槽31的图案。

参照图2，示出形成在钢板11表面的镀层21上形成微槽31的图案的结构，且陶瓷粒子51分散在表面的结构。图中示出所述陶瓷粒子51的一半左右陷入于镀层21的结构，但是根据情况也可以是陶瓷粒子51完全陷入于镀层21的结构。

并且，参照图3可知，在钢板12表面形成镀层22，在所述镀层22上形成图案42，所述图案42上形成以一定间隔形成有段差的凹凸，在形成有所述图案42的镀层22上形成微槽32的图案的结构。即，在本发明中提出由形成段差的第一图案42和基于微槽32的第二图案重叠形成的结构。

并且，图4是示出所述图1的水平面的示意图，在图中记载的D和S可以表示通式1中的D和S。具体地，D表示任意的第一微槽和形成在与所述第一微槽最近的位置的第二微槽的平均直径，S表示第一微槽的中心与第二微槽的中心之间的距离。

作为本发明的表面处理钢板的表面处理方法的一个例子，可以提供一种表面处理钢板的制造方法，该方法包括以下步骤：在钢板的一面或两面形成镀层；通过机械方式在镀层表面形成平均直径为50μm以下的微槽的图案，微槽满足以下通式1，

[通式1]

1.2≤S/D≤5

此时，对于所述通式1的说明可以与上述的说明相同。

上述的钢板的一面或两面形成镀层的步骤可以通过本技术领域的众所周知的各种方法来实施。所述镀层形成在钢板上，例如，可以以1至100g/m²镀覆附着量来形成。并且，所述镀层可以是镀覆有锌、锌合金、熔融锌或熔融锌合金的结构。

上述的通过机械方式在镀层表面形成平均直径为50μm以下的微槽的图案的步骤，可以通过利用形成有微突起的辊或形成有微突起的板施加压力，从而在树脂层形成微槽图案的方法来实施。

例如，通过机械方式在镀层表面形成微槽的步骤，可以通过将形成有微突起的表面以与镀层面对的状态按压或施加压力来实施。例如，利用形成有微突起的辊或形成有微突起的板来施加压力，从而能够在镀层形成微槽图案。此时，形成在镀层表面上的微槽的形状或图案可以由形成在辊或板等的微突起决定。

作为一个例子，通过机械方式在镀层表面形成微槽的步骤之前，还可以包括在镀层表面形成以一定间隔形成有阴刻和阳刻的图案的步骤。具体地，利用形成以一定间隔形成有阴刻和阳刻的图案的辊，在镀层上进行滚压，从而能够在镀层上形成图案。此时，辊的阴刻和阳刻之间的平均距离可以在1至5μm的范围。由此在镀层表面形成图案，从而具有高的疏水性，因此不需要额外的表面处理，就能够提高耐污染性和自清洁性。

在通过机械方式在所述镀层表面形成平均直径为50μm以下的微槽的图案的步骤之后，还可以包括在形成有图案的镀层上涂布树脂组合物的步骤。

通过所述步骤，可以在形成有图案的镀层上形成有机类涂层，所述有机类涂层可以与上述的有机类涂层相同。

对所述有机类涂层的形成方法不做特别限定，例如，可以利用通过树脂组合物的涂布、干燥以及固化的方法的涂覆方法来形成。

具体地，在形成有图案的镀层上涂布树脂组合物的步骤可以包括：将树脂组合物涂布在镀层上的步骤；以及通过对涂布的树脂组合物进行干燥和固化来形成有机类涂层的步骤。

此时，上述的将树脂组合物涂布在镀层上的步骤可以使用例如棒式涂布机、辊式涂布机或帘式涂布机。

并且，对涂布的树脂组合物进行干燥的方法不做特别限定，但是可以通过热风加热方式、红外线加热方式、感应加热方式或紫外线照射等来实施。例如，热风加热方式可以在160至340℃的温度下实施干燥10至50秒。感应加热方式可以在5至50MHz的频率范围、3至15KW的功率下，实施干燥5至20秒。

并且，对固化涂布的树脂组合物的步骤不做特别限定，可以使用现有的热固化和紫外线固化等方法。

下面，参照本发明的实施例等来对本发明进行更详细的说明，但是本发明的范围并不局限于下面提出的实施例。

实施例1至3：制造表面处理钢板

在由0.1至0.3％的Al和余量的Zn组成的镀液中，对钢板进行熔融镀覆，从而形成厚度为7μm的熔融镀锌层，然后利用形成有微突起的辊，在钢板表面的镀层上形成微槽图案，由此制造表面处理钢板。形成的微槽图案的形状如下表1所示。

表1

此时，在所述实施例1中制造的表面处理钢板表面的照片在图5中示出。从图5可确认，在镀层上形成具有微槽的图案。

比较例1

除了在钢板表面上形成的镀层表面没有形成微槽之外，通过与实施例1相同的方法制造了表面处理钢板。

比较例2

通过与实施例1相同的方法制造，形成微槽直径为55μm、微槽间隔为50μm以及微槽深度为10μm来制造表面处理钢板。

实验例1

对于在所述实施例1至3和比较例1至2中制造的表面处理钢板，测定了摩擦系数和加工性。下面记载测定条件，测定结果在如以下表2所示。

1)摩擦系数

切割320mm×45mm×0.5mm(横×纵×厚度)大小的表面处理钢板，然后将所述试片安装在摩擦系数测定仪(POSCO)后，利用25mm×40mm(横×纵)大小的模具进行按压，然后将所述试片水平移动并测定摩擦系数。

2)加工性的测定

就加工性的评价而言，实施了90°弯曲(曲率半径为1mm)评价。

通过扫描式电子显微镜(SEM)观察加工部的裂纹宽度，

当裂纹宽度为10μm以上时，评价为X，

当裂纹宽度小于10μm时，评价为△，

当裂纹宽度小于1μm或者没有裂纹时，评价为○。

表2

	摩擦系数	加工性
			实施例1	0.108	○
实施例2	0.118	○
			实施例3	0.112	○
比较例1	0.108	X
			比较例2	0.24	△

通过上述表2可知，就本发明的表面处理钢板而言，与比较例相比，摩擦系数比较小，因此加工性优异。

综上所述，通过本发明的表面处理钢板可以生产表面品质优异的同时加工性等优异的产品。

实验例2：疏水性的评价

对于在所述实施例1至3和比较例1至2中制造的表面处理钢板，以超纯水为基准测定了接触角。具体地，将超纯水滴落在钢板表面，并测定了通过测定水珠的左侧和右侧角度后所得到的平均值。此时，测定3次后，以3次的平均值来确定。

实验结果，实施例1至3的水珠接触角的计算结果为95°以上，但是比较例1和2的水珠接触角的计算结果为80°以下。

由此可知，本发明的表面处理钢板体现优异的疏水性，从而不需要额外的表面处理就能够提高耐污染性和自清洁性。

Claims

1.一种表面处理钢板，其包括：

钢板；以及

镀层，其形成于所述钢板的一面或两面，

微槽满足以下通式1，

[通式1]

1.2≤S/D≤5

2.根据权利要求1所述的表面处理钢板，其中，以镀层表面积为基准，形成微槽的区域为60％以上。

3.根据权利要求1所述的表面处理钢板，其中，微槽的平均直径在0.5至20μm的范围，微槽的直径与深度比例在2:1至1:50的范围。

4.根据权利要求1所述的表面处理钢板，其中，包括在横100μm及纵100μm范围内的单位面积内形成20个以上的所述微槽的区域。

5.根据权利要求1所述的表面处理钢板，其中，还包括部分或全部陷入并分散于镀层的陶瓷粒子。

6.根据权利要求1所述的表面处理钢板，其中，镀层具有以下结构：与钢板相接的面的相反面形成以一定间隔形成段差的图案。

7.根据权利要求1所述的表面处理钢板，其中，钢板表面的摩擦系数为0.15以下。

8.根据权利要求1所述的表面处理钢板，其中，镀层的表面粗糙度(Ra)为0.1至2,000μm。

9.根据权利要求1所述的表面处理钢板，其中，镀层包含锌或含有锌的合金。

10.根据权利要求1所述的表面处理钢板，其中，在镀层上还包括有机类涂层。

11.根据权利要求10所述的表面处理钢板，其中，有机类涂层作为主树脂包含环氧树脂、氨基甲酸酯树脂、聚酯树脂以及丙烯酸树脂中的一种以上树脂。

12.一种表面处理钢板的制造方法，其包括以下步骤：

在钢板的一面或两面形成镀层；

通过机械方式在镀层表面形成平均直径为50μm以下的微槽的图案，

微槽满足以下通式1，

[通式1]

1.2≤S/D≤5

13.根据权利要求12所述的表面处理钢板的制造方法，其中，通过机械方式在镀层表面形成平均直径为50μm以下的微槽的图案的步骤，利用形成有微突起的辊或形成有微突起的板施加压力，从而在树脂层上形成微槽图案。

14.根据权利要求12所述的表面处理钢板的制造方法，其中，在通过机械方式在镀层表面形成平均直径为50μm以下的微槽的图案的步骤之后，还包括在形成有图案的镀层上涂布树脂组合物的步骤。