JPH09122577A - 深絞り加工性に優れた樹脂被覆表面処理鋼板 - Google Patents

深絞り加工性に優れた樹脂被覆表面処理鋼板

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JPH09122577A
JPH09122577A JP28270395A JP28270395A JPH09122577A JP H09122577 A JPH09122577 A JP H09122577A JP 28270395 A JP28270395 A JP 28270395A JP 28270395 A JP28270395 A JP 28270395A JP H09122577 A JPH09122577 A JP H09122577A
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JP
Japan
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resin
wax
steel sheet
coating
treated steel
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JP28270395A
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English (en)
Inventor
Makoto Yamazaki
真 山崎
Ikuo Jitsuhara
幾雄 実原
Maki Sekoguchi
麻紀 世古口
Ikuo Kikuchi
郁夫 菊池
Toshiyuki Katsumi
俊之 勝見
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、耐食性、かつ深絞り加工性に優れ
た樹脂被覆表面処理鋼板を提供することを目的とするも
のである。 【解決手段】 本発明の要旨は、化成処理を施したZ
n、Al系等のめっき上に、ワックスおよびシリカがあ
らかじめ分散された樹脂塗料を塗装した後の表面処理鋼
板において、樹脂皮膜表面を水平力顕微鏡で測定して得
られる皮膜総面積に対するワックスの被覆率が、5%以
上80%未満であることを特徴とする深絞り加工性に優
れた樹脂被覆表面処理鋼板。 【効果】 深絞り加工性能を向上させ、かじりに伴う清
掃作業を大幅に低減し、耐食性、密着性とも両立出来る
だけでなく、加工時にワックス塗布を省略でき、ワック
ス除去に有機溶剤を使用する必要がなく環境汚染の防止
に寄与出来る樹脂被覆表面処理鋼板を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、潤滑性に優れた樹
脂被覆表面処理鋼板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、加工後塗装されていたポスト塗装
鋼板に代わって、薄い有機皮膜を被覆した表面処理鋼板
の使用が増加している。この鋼板は下地に亜鉛系のめっ
き皮膜を有し、その上に有機皮膜を被覆したもので、溶
接が可能であり、密着加工性および耐食性に良好な特性
をもっている。公開されている技術としては、特開昭6
0−50181号公報では亜鉛系めっき鋼板の上にクロ
メート皮膜とシリカを分散した樹脂塗料を乾燥膜厚で
0.01〜4.0μm被覆したものである。特開平2−
34792号公報および特開平3−28380号公報
は、クロメート処理を行った亜鉛系めっき鋼板にシリカ
以外にテフロンまたはオレフィン系ワックスを分散した
樹脂塗料を被覆し、加工時にプレス油の塗布作業が省略
出来る様に、潤滑性を予め付与したものである。
【0003】これらの樹脂被覆表面処理鋼板はめっき、
クロメート、ワックス含有有機シリケート皮膜複合効果
によって、耐食性、溶接性、密着加工性、潤滑性を与え
るもので、品質改良を目的として開発が現在も進められ
ている。特に潤滑性については、特開平5−16184
号公報及び特開平6−192849号公報に見られる様
に、ワックスの物性、種類、粒径、有機皮膜厚さ等を規
定すること等によって、その性能の改善をはかろうとし
ている。しかし、連続深絞り加工により、高い面圧とし
ごきにより剥離した樹脂皮膜と、金属同士の接触により
剥離しためっき金属が金型に残留するため、これらの方
法では「かじり」の頻繁な発生は避けられない。このた
め、剥離皮膜等を取り除く作業を、頻繁に行う必要が生
じ、作業効率を著しく低下することになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの問
題点を解決して、耐食性、かつ深絞り加工性に優れた樹
脂被覆表面処理鋼板を提供することを目的とするもので
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、クロメ
ート処理を施したZn、Al系等のめっき上に、ワック
スおよびシリカがあらかじめ分散された樹脂塗料を塗装
した後の表面処理鋼板において、樹脂皮膜表面を水平力
顕微鏡で測定して得られる皮膜総面積に対するワックス
被覆率が、5%以上80%未満であることを特徴とする
深絞り加工性に優れた樹脂被覆表面処理鋼板である。
【0006】ワックスが添加された樹脂皮膜表面を水平
力顕微鏡で観察すると、皮膜表面において摩擦力の相対
的な分布を検出する事が出来る。この時得られる相対的
に摩擦力の低いドメインは、ワックスに由来する。従っ
て樹脂表面の摩擦力の低い部分の面積が広い程、かじり
が低減され、深絞り加工性が向上する。樹脂表面上のワ
ックス被覆率が5%以上80%未満であれば、深絞り加
工性と、耐食性、密着性が両立出来る。ワックスドメイ
ン平均面積が30μm2 以下であると、これらの特性が
さらに向上する。
【0007】
【作用】以下本発明を詳述する。本発明者らは深絞り加
工性と、耐食性、密着性を両立させるためには、有機皮
膜表面上のワックスの被覆率を最適化することが、有効
であると考察した。そこで本発明者らは、ワックスの種
類、融点、分散量、これらが分散された塗料樹脂塗装条
件などを種々変化させて得られる鋼板性能と、水平力顕
微鏡観察によって得られる樹脂皮膜表面のワックス被覆
状態との関係を鋭意検討した。その結果、塗料に分散し
たワックスの種類、融点、量および塗料樹脂塗装条件よ
りも、塗装後の樹脂皮膜表面上のワックス被覆状態の方
が、鋼板性能を強く支配していることを明らかにした。
この知見に従い、水平力顕微鏡から得られる樹脂皮膜表
面のワックスの被覆率を制御すると、課題を解決出来る
ことを見いだした。
【0008】ところで水平力顕微鏡とは、微小突起のつ
いたてこを、試料表面上で、てこに対して水平に操作し
たときの微小の捻れを信号として検出する装置である。
この捻れの度合いは、試料最表面の摩擦力に相関が有
り、微小域表面上の相対的摩擦力分布を測定することが
可能である。つまり樹脂皮膜上のワックス被覆状態を測
定することが可能である。一方、電子顕微鏡、原子力顕
微鏡などでも、ワックスの表面分布を測定することは可
能である。ただし、ワックス皮膜と樹脂皮膜の高低が明
らかに異なるか、明らかにワックスと判断出来る程形状
に差異がある時のみだけに限定される。つまり、ワック
スが樹脂皮膜表面上に極薄皮膜を形成している場合、ワ
ックスと樹脂の境界が高低差によって明らかでないとき
は、正確なワックス被覆状態を測定することは不可能で
ある。例えば、皮膜がワックスの融点近傍まで昇温され
た後の様に、ワックスが薄く濡れ広がっている時がこれ
に該当する。
【0009】水平力顕微鏡は、表面の相対的摩擦力分布
をてこの捻れの大きさに依存した信号として得られるた
め、その大きさを2次元に表示することが可能である。
ワックスが分散された樹脂被覆表面処理鋼板上の樹脂皮
膜表面の水平力顕微鏡像模式図を図1に示した。この像
から樹脂皮膜上のワックスの占有率、ワックスドメイン
それぞれの平均面積を解析することが出来る。
【0010】樹脂皮膜表面近傍のワックスの状態は、塗
布後の処理温度および処理時間と、ワックスの軟化温
度、融点に大きく依存する。処理温度、処理時間に応じ
て表面近傍のワックスは樹脂表面上で塑性変形、さらに
溶解して濡れ広がり、樹脂表面上を被覆する。ワックス
の被覆率は5%以上80%未満が好ましい。5%未満で
あると、ワックス添加による潤滑効果が得られず、深絞
り加工性が向上しない。80%以上であると、広い範囲
で非極性のワックスが表面を覆うことになり、極性を持
った塗料樹脂との密着性が低下し塗装性が低下するだけ
でなく、耐食性も低下する。
【0011】潤滑材表面のワックスドメイン平均面積
は、30μm2 未満であることが好ましい。30μm2
以上では、ワックスが非極性、塗料樹脂が極性である
と、樹脂皮膜表面上の極性、非極性分布が不均一とな
り、別の塗料を上塗りをした場合、むらが発生し、密着
性、耐食性が低下し、さらに当該表面処理鋼板の意匠性
の低下にもつながる。尚、ワックスの被覆率が高くなる
と、それぞれのワックスドメインが30μm2 未満であ
っても、相互重畳して30μm2 以上のドメインを形成
する場合があるが、ここで対象とするのは、個々のワッ
クスに由来するワックスドメイン面積である。
【0012】本発明で使用可能な樹脂は、アクリル系樹
脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノール
樹脂、アミノ系樹脂、ウレタン系樹脂等の水分散系およ
び有機溶剤分散系の樹脂が適用でき、必要に応じてメラ
ミン系、アミン系、イソシアメート系、脂肪酸系等の硬
化剤を加えることが出来る。シリカは耐食性、強度を付
与するために添加する。親水性樹脂の場合はシリカゾル
が好ましい。有機溶剤系の樹脂にはドライシリカが適し
ている。皮膜の加工性、耐食性発現を考慮すると、1次
粒子径は2〜30nmで2次凝集粒子径は、100nm
以下が好ましい。
【0013】ワックスは樹脂被覆表面処理鋼板にさらに
潤滑性を付与し、深絞り加工性を改善するものである。
ワックスとしては、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポ
リプロピレン等)、フッ素系(ポリテトラフルオロエチ
レン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビ
ニリデン、ポリフッ化ビニル等)が使用出来る。粒子状
のワックスを水分散系等の塗料に添加する場合は、平均
粒子径が5μm未満が好ましい。4μm以上であると、
塗膜乾燥および硬化後の粒子の変形により、皮膜の連続
性、均一性が大きく失われ耐食性が低下する。
【0014】これらの潤滑樹脂皮膜の付着量は0.1〜
5g/m2 の範囲である。付着量が0.1g/m2 未満
であると、樹脂皮膜のバリアー性が発現されず、耐食性
を得ることが出来ない。5g/m2 以上であると、めっ
き上の樹脂、ワックス、シリカ等で形成された絶縁皮膜
が厚くなるため、スポット溶接性が低下する。塗布方法
としては、特に限定するものではないが、ロールコー
タ、リンガーロール、スプレー、バーコータ、浸漬およ
びエアナイフ絞りによる塗布等が使用出来る。めっき鋼
板は従来の冷延、熱延鋼板にめっきした各種のめっき鋼
板を適用することが出来る。鋼板表面粗度はブライトお
よびダルともに使用出来るが、潤滑性能が粗度に影響す
る事が知られており、適度の範囲に粗度を管理する事が
望ましい。
【0015】めっき皮膜としては亜鉛、亜鉛−ニッケ
ル、亜鉛−鉄、亜鉛−クロム、亜鉛−アルミニウム、亜
鉛−チタン、亜鉛−マグネシウム、亜鉛−マンガンなど
の電気めっき、溶融めっき、蒸着めっきアルミニウムま
たはアルミニウム合金めっき、鉛または鉛合金めっき、
錫または錫合金めっき、さらにこれらのめっき層に少量
の異種金属元素あるいは不純物としてコバルト、モリブ
デン、タングステン、ニッケル、チタン、クロム、アル
ミニウム、マンガン、鉄、マグネシウム、鉛、アンチモ
ン、錫、銅等を含有させたもの、または/およびシリ
カ、アルミナ、チタニア等の無機物および樹脂粒子を分
散させたものが含まれる。さらには、以上のめっきのう
ち2種類以上を順次施した多層めっき、あるいは以上の
めっきと他の種類のめっき、例えば鉄めっき、鉄燐めっ
き等とを組み合わせた複層めっきにも適用可能である。
めっき付着量としては、10〜200g/m2 に適用出
来る。
【0016】クロメート処理としては、反応、電解、塗
布クロメートが本発明に含まれるが、加工部耐食性の点
から塗布、反応型のクロメートが望ましい。クロメート
皮膜は還元したクロム酸にシリカ、燐酸、親水性樹脂の
中から少なくとも1種以上を含有したクロメート液を塗
布、乾燥したものが好ましい。
【0017】
【実施例】次に本発明を実施例によって説明する。 1.供試材 ・めっきの種類 潤滑皮膜を塗布するめっき鋼板として以下を用いた。 (1)12%Ni含有電気亜鉛めっき鋼板(めっき付着
量20g/m2 ) (2)電気亜鉛めっき鋼板(めっき付着量20g/m
2 ) (3)溶融亜鉛めっき鋼板(めっき付着量90g/m
2 ) ・クロメート クロム還元率(Cr(VI)/全Cr)=0.4のクロ
ム酸にコロイダルシリカを加えた塗布型クロメート液を
めっき鋼板にロールコータにてCr付着量20mg/m
2 塗布し乾燥させた。
【0018】A.塗料組成 ・樹脂 (1)アクリル系樹脂 (2)ウレタンエポキシ系樹脂 (3)ポリエステル系樹脂 上記樹脂の中からいずれか1種類を使用 ・シリカ コロイダルシリカを使用 ・ワックス (1)ポリエチレン (2)ポリテトラフルオロエチレン 上記ワックスの中からいずれか1種類を使用 以上で構成された塗料を乾燥付着量で1g/m2 塗布し
た。
【0019】B.処理方法 ロールコータを使用して塗布処理し、皮膜の到達温度、
乾燥時間を種々変えて、皮膜最表面のワックスの占有率
が異なる表面処理鋼板を得た。これらのサンプルに対し
て以下の分析および性能評価を行った。
【0020】2.評価法 ・樹脂皮膜表面上のワックス占有率及びワックスドメイ
ンの平均面積 供試材から任意の切片を5枚切り出し、それぞれの試料
について水平力顕微鏡を用いて、皮膜表面の50μm角
の範囲を走査して、走査範囲内のワックスの全面積を測
定し、樹脂皮膜の幾何学的面積(水平力顕微鏡で走査し
た面積と同じ2500μm2 )で除した5試料の平均の
値を、樹脂皮膜表面上のワックス占有率とする。ワック
スドメイン平均面積は、ワックス全被覆面積をドメイン
総数で除したものとする。
【0021】・クランクプレス試験 しわ抑え圧6tで粗板(0.8×220×180mm)
を65×115mm、高さ50mmに成形し、粘着テー
プにて側面を剥離して模造紙に貼り、色差計にて明度を
測定した。 ◎:明度85以上 〇:明度82以上85未満 △:明度78以上82未満 ×:明度78未満
【0022】A.耐食性 平板の塩水噴霧試験を行い、白錆発生率5%に達するま
での時間を評価した。 ◎:300時間以上 〇:200時間以上300時間未満 △:100時間以上200時間未満 ×:100時間未満
【0023】B.塗料密着性 供試材にメラミンアルキッド樹脂塗料を20μm塗装
し、所定条件で乾燥した後、JISK5400に準拠し
てカッターナイフで1mmの碁盤目を塗装面に入れ、粘
着テープにて剥離して目視評価(剥離面積率)した。 ◎:剥離なし 〇:剥離率8%未満 △:剥離率8%以上15%未満 ×:剥離率15%以上 以上の結果を表1に示す。比較例では、深絞り加工性、
耐食性、密着性を両立することは出来ないが、ワックス
被覆率が、5%以上80%未満の本実施例において、各
性能を両立出来ていることがわかる。
【0024】
【表1】
【0025】
【発明の効果】本発明の樹脂被覆表面処理鋼板は、深絞
り加工性能を向上させ、かじりに伴う清掃作業を大幅に
低減し、耐食性、密着性とも両立出来るだけでなく、加
工時にワックス塗布を省略でき、ワックス除去に有機溶
剤を使用する必要がなく環境汚染の防止に寄与出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】水平力顕微鏡によって得られる本発明の鋼板上
樹脂皮膜表面の模式図である。
フロントページの続き (72)発明者 菊池 郁夫 兵庫県姫路市広畑区富士町1番地 新日本 製鐵株式会社広畑製鐵所内 (72)発明者 勝見 俊之 千葉県君津市君津1番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クロメート処理されためっき表面に、ワ
    ックス及びシリカを分散した樹脂が被覆された樹脂被覆
    めっき鋼板において、樹脂皮膜の表面を水平力顕微鏡で
    測定して得られる、樹脂皮膜表面上のワックス被覆率
    が、皮膜の幾何学的面積に対し5%以上80%未満の範
    囲内であることを特徴とする深絞り加工性に優れた樹脂
    被覆表面処理鋼板。
  2. 【請求項2】 樹脂皮膜表面のワックスドメインの面積
    が、平均30μm2未満であることを特徴とする請求項
    1記載の深絞り加工性に優れた樹脂被覆表面処理鋼板。
JP28270395A 1995-10-31 1995-10-31 深絞り加工性に優れた樹脂被覆表面処理鋼板 Pending JPH09122577A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107429403A (zh) * 2015-04-07 2017-12-01 杰富意钢铁株式会社 带有绝缘被膜的电磁钢板

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