JP2006061952A - 亜鉛めっき鋼板とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 溶融亜鉛めっきを行い、調質圧延後のめっき面が、下記の条件を満足するようにする。
Wca≦0.6μm
M≦60%
ppi≧200
d≧1μm
ここで、
Wca:表面ろ波うねり曲線のカットオフ値を0.8mmとした場合におけるろ波中心線うねり高さ(μm)
M:調質圧延加工を受けていない部分の面積率(%)
ここで、Mは、S0を観察視野の面積、S1をそのうちの調質圧延加工を受けた部分の面積とすると、下記式により求められる値である。
M={(S0−S1)/S0}×100
ppi:粗さ曲線のカットオフ値を0.8mmとした場合における粗さ曲線の平均線方向の長さ25.4mmあたりの、粗さ曲線の中心線からの高さが0.5μm以上の凸部のピーク数
d:ダル目の平均深さ(μm)
【選択図】 なし
Description
しかしながら、引用文献1ないし3においては、「めっき皮膜が外観性に優れた」ということは、目視観察でめっき皮膜それ自体に白斑点状の欠陥や筋状ムラが見られるか否かで判断する特性であり、これは塗装後の鮮映性とは直接の関連はなく、それをもって塗装後の鮮映性を推測することもできない。
a)溶融亜鉛めっき後の調質圧延は、塗装後の鮮映性に大きな影響を及ぼしており、GI鋼板にGA鋼板の調質圧延と同じ条件で調質圧延を施しても良好な鮮映性を安定して得ることはできない。換言すれば、前述の引用文献5および6の指標によってGI鋼板の鮮映性を評価することはできない。GI鋼板独自の指標をもって評価する必要がある。
d)さらに、鮮映性が良好なGI鋼板の表面状態を調査したところ、転写されたダル目の形状にも良好な範囲があることが判明した。
g)このようなGI鋼板の表面状態を実現するには、調質圧延時に、表面粗さが所定値以上であるワークロールを用い、調質圧延油を用いてできるだけ大荷重で圧延するのがよい。このとき、放電ダル加工を施されたワークロールを使用するのが好ましい。
調質圧延加工を受けていない部分の面積率:M≦60%
粗さ曲線の25.4mmあたりの凸部ピーク数:ppi≧200
ダル目の平均深さ:d≧1μm
本発明の好適態様にあっては、ダル目1つあたりの平均直径(L)は50μm未満である。
1)めっき鋼板の母材:
めっき鋼板の母材の鋼種は、特に限定されない。用途に応じ適宜選べばよい。例えば自動車用鋼板として用いることを想定した場合の鋼種は、極低炭素鋼、低炭素鋼、さらには、Si、Mn、P、Al、Cr、Ni、CuおよびMoなどの各種に合金元素を含有する炭素鋼などである。機械特性の観点からいえば、一般用、(深)絞り加工用、高強度用などの鋼種で、それらの冷延鋼板や熱延鋼板などを用いることができる。
本発明において、めっき方法自体は従来の溶融亜鉛めっき方法であってよい。そのとき得られるめっき皮膜も、通常のGI鋼板のめっき皮膜であればよいが、好ましい形態は以下のとおりである。
めっき後、調質圧延を施してめっき皮膜表面の以下に述べる所定の表面性状とすることにより、塗装後の鮮映性に優れたGI鋼板が得られる。
図1は、Wcaの求め方の概要を説明するものである。Wcaは、JIS B0601に基づくもので、ただし、うねり曲線のカットオフ値は0.8mmとする。めっき表面のろ波うねり曲線f(x) [(JIS B0601(1994)) による。ただし、本発明において、ろ波うねり曲線のカットオフ値は0.8mm とする] ) に基づいて、Wcaは、以下の式で求められるものである。
Sn:ろ波うねり曲線が山から谷に向けて中心線 (図1のL1) とn番目に交差する点から(n+1)番目に交差する点までの距離
Wcaは、調質圧延時のワークロールの表面形状、伸び率、圧延油等の調質圧延条件で変更することができる。
前述のように、めっきままのGI鋼板表面には、多くの場合、結晶粒界等に起因する凹凸が存在するので、調質圧延を施すことによりめっきままの皮膜表面の凹凸の悪影響を受けないような表面状態にすることができる。
M={(S0−S1)/S0}×100
Mが60%を超えると本発明で規定する他の条件を満たしていても鮮映性が悪化する。好ましくは40%以下、さらに好ましくは35%以下である。なお、Mがあまりにも小さい鋼板を得ようとすると、調質圧延ロールにめっき皮膜(亜鉛)がピックアップされるいわゆる巻きつき現象が発生しやすくなる。したがってMの下限としては20%程度が現実的であり、また塗装後の鮮映性の改善効果はM=20%で十分発揮される。
(iii)粗さ曲線の25.4mmあたりの凸部ピーク数:ppi≦200
図3はppiの求め方の概要を説明するものである。ppiは、本発明では、米国のSAE911規格に従って、めっき表面の粗さ曲線(ただし、本発明において、ろ波うねり曲線のカットオフ値は0,8mmとする)の中心線(図3のL1)25.4mmあたり粗さ曲線の凸部めっき表面の粗さ曲線(JIS B0601(1994)による)において、長さ25.4mm(1インチ)あたりの、粗さ曲線の中心線からの高さが0.5μm以上の山(すなわち図3のL2よりも高い山)の数をカウントしたものである。
前述したように、めっき表面には深いダル目がついていることが好ましい。前述した凝固時の結晶粒界の影響で、塗装後もいわゆるスパングル模様が認められる場合があるが、深いダル目をつけることにより、この結晶粒界が影響を抑えられるものと考えられるからである。具体的には、ダル目の平均深さdを1μm以上とする。なお、ダル目深さは、光学顕微鏡を用いて、焦点深度法で測定することができる。具体的には、GI鋼板表面の調質圧延を受けていない部分の焦点距離を基準とし、測定しようとするダル目の中央部の焦点距離をそのダル目の深さとする。さらに、1サンプルについて3〜5程度のダル目について同様の測定を行い、その平均値をダル目の平均深さdとする。ダル目深さの上限は特に規定しないが、5μm程度が現実的である。過度に深いダル目をつけようとすると、ワークロール表面の粗さを大きくするか、圧延荷重を大きくする必要があり、前者の場合はワークロールを頻繁に交換する必要があり、後者の場合は、亜鉛の巻き付き現象が生じやすくなるほか、場合によっては調質圧延の加工度が大きくなり機械特性に悪影響を及ぼすと考えられる。
前述したように、転写されたダル目の径があまり大きくない方が、鮮映性がよい傾向がある。前述の(i)〜(iv)の各条件が規定範囲内にあれば塗装後の鮮映性は良好だが、さらに、具体的には、ダル目の形状を円と仮定した場合において1個あたりの平均直径を50μm未満であるのが好ましい。
上記の表面性状に関する各条件が規定した範囲内にあれば、Raは、鮮映性にあまり影響しない。しかし、プレス成形性を良好にするには、Raを0.8〜1.5μmの範囲内にするのがよい。
上述したような表面性状のGI鋼板は、既に述べたように、溶融亜鉛めっき処理に際して、めっき浴の組成を調整することにより、またそのようにして得られた溶融亜鉛めっき鋼板に調質圧延を施すことにより得られる。
鋼板と接触するワークロールには、ロール表面に放電ダル加工を施したロールを用いるのがよい。放電ダル加工を施したロールは、ショットブラスト加工を施したロールと比較して、高ppiの調整可能範囲が広いため、高ppiと低Wcaとが並立した本発明のGI鋼板を得やすい。なお、鋼板のRaを前述の範囲とするには、ワークロール表面のRaを、放電加工状態やその他圧延条件による影響はあるものの、2.0〜3.5μm程度とするのが適当である。
本発明のGI鋼板を得るには、後述するように圧下荷重を大きめにして調質圧延を行うため、ワークロールにめっき(亜鉛)が巻きつきやすい。そこで、この巻き付きを抑制するために、ウエット状態で調質圧延するのが好ましい。しかも単なる水では巻き付き抑制効果が乏しいため、潤滑効果を高めるために有機または無機の調質圧延液を使用することが好ましい。たとえば、有機調質油を水希釈後で濃度1%以上としたものを、鋼板にスプレーしながら調質圧延を施すのがよい。
調質圧延加工を受けない部分の面積率Mを深くするためには、圧下荷重を十分にかけるのがよい。好ましい荷重は、鋼帯幅方向の線荷重で0.8kN/mm以上であり、より好ましくは1kN/mmである。なお、上限は特に規定しないが、巻き付き、機械特性との関係から3.0kN/mm程度が現実的である。
調質圧延油:Quaker社製クワールJ263を水によって5%に希釈したものを用いた。
伸び率:0〜1.0%
このようにして得られたGI鋼板の表面性状については、以下のように測定した。
d:光学顕微鏡で100〜300倍で観察する際、めっきままの表面の焦点深度を基準とし、ダル目中央部の焦点深度との差をダル目の深さとした。1サンプルにつき、3〜5程度のダル目についてダル目の深さを測定し、その平均値をdとした。
次に、得られたGI鋼板にりん酸亜鉛処理、電着塗装(膜厚15mm)、中塗り塗装(膜厚20mm)、上塗り塗装(膜厚20μm)、クリアー塗装(20μm)をこの順で施した。
◎:NSIC値80以上
○:同 70以上80未満
△:同 50以上70未満
×:同 50未満
表2にからわかるように、本発明で規定する条件のうち、1条件でも規定範囲を外れている比較例では、優れた鮮映性が得られなかった。一方、規定条件を全て満足している本発明例では、全てについて優れた鮮映性が得られた。
Claims (3)
- めっき後に調質圧延を施した溶融亜鉛めっき鋼板であって、調質圧延後のめっき面が、下記の条件を満足していることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板。
Wca≦0.6μm
M≦60%
ppi≧200
d≧1μm
ここで、
Wca:表面ろ波うねり曲線のカットオフ値を0.8mmとした場合におけるろ波中心線うねり高さ(μm)
M:調質圧延加工を受けていない部分の面積率(%)
ここで、Mは、S0を観察視野の面積、S1をそのうちの調質圧延加工を受けた部分の面積とすると、下記式により求められる値である。
M={(S0−S1)/S0}×100
ppi:粗さ曲線のカットオフ値を0.8mmとした場合における粗さ曲線の平均線方向の長さ25.4mmあたりの、粗さ曲線の中心線からの高さが0.5μm以上の凸部のピーク数
d:ダル目の平均深さ(μm) - 調質圧延後のダル目の平均直径が50μm未満である、請求項1記載の溶融亜鉛めっき鋼板。
- 溶融亜鉛めっき鋼板に調質圧延を施すに際し、表面に放電ダル加工を施したロールを用いるとともに、有機または無機の調質圧延油を使用し、線荷重で1kN/mm以上の圧延荷重で圧延を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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