KR20240093806A

KR20240093806A - 냉간 압연 강판

Info

Publication number: KR20240093806A
Application number: KR1020247016686A
Authority: KR
Inventors: 신이치 후루야; 다케시 마츠다; 도모히로 아오야마; 슌 고이부치; 고이부치
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2021-11-19
Filing date: 2022-10-12
Publication date: 2024-06-24
Also published as: WO2023089995A1; CN118159418A; JP2023075861A

Abstract

강판과 금형 등의 마찰 계수가 현저하게 저하되어 프레스 성형성이 우수한 냉간 압연 강판을 제공한다.
그 냉간 압연 강판이 갖는 피막에 있어서의 유기 수지를, 스티렌과 말레산의 공중합체, 스티렌과 무수 말레산의 공중합체 및 스티렌과 말레산의 공중합체의 염의 군에서 선택되는 적어도 1 종으로 하고, 또한 상기 피막에 있어서의 왁스는, 그 융점을 120 ℃ 이상 140 ℃ 이하, 또한 그 평균 입경을 0.01 ㎛ 이상 3.00 ㎛ 이하의 폴리올레핀 왁스로 하고, 이러한 폴리올레핀 왁스의 유기 수지 및 왁스의 합계량에서 차지하는 왁스의 비율을 소정의 범위로 하고, 또한, 상기 피막의 강판 편면당 부착량 W (g/m²) 와 냉간 압연 강판의 지철 표면의 산술 평균 조도 Ra (㎛) 의 관계가 소정의 범위를 만족하는 것으로 한다.

Description

냉간 압연 강판

본 발명은, 프레스 성형을 실시할 때의 슬라이딩성이 우수한 냉간 압연 강판에 관한 것이다. 특히, 엄격한 드로잉 가공시에도 성형성이 우수한 윤활 피막을 구비한 냉간 압연 강판에 관한 것이다.

냉간 압연 강판은, 자동차 차체 용도를 중심으로 광범위한 분야에서 널리 이용되며, 그러한 용도에 있어서, 일반적으로 프레스 성형이 실시되어 사용에 제공된다. 최근, 이러한 프레스 성형에서는, 공정 생략을 위한 부품의 일체화나 의장성의 향상이 요구되고 있어, 보다 복잡한 성형을 가능하게 할 필요가 있다.

여기서, 보다 복잡한 프레스 성형을 하고자 한 경우, 강판이 성형에 견디지 못하고 파단되거나, 연속 프레스 성형시 다이 골링이 발생하거나 하는 등, 자동차의 생산성에 심각한 영향을 줄 가능성이 있다.

냉간 압연 강판의 프레스 성형성을 향상시키는 방법으로는, 금형에 대한 표면 처리를 들 수 있다. 이러한 표면 처리에 의한 방법은, 프레스 성형성의 향상에 널리 이용되는 방법이기는 하지만, 이 방법으로는 표면 처리를 실시한 후에 금형의 조정을 행할 수 없다. 또, 비용이 높다는 등의 문제도 있다. 따라서, 강판 자체의 프레스 성형성의 개선이 강하게 요청되고 있다.

금형에 표면 처리를 실시하지 않고 프레스 성형성을 향상시키는 방법으로는, 고점도 윤활유를 사용하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법에서는 프레스 성형 후에 탈지 불량을 일으키는 경우가 있어, 도장성이 열화될 우려가 있다.

이상의 상황으로부터, 금형의 표면 처리나 고점도 윤활유를 사용하지 않고서 프레스 성형을 가능하게 하는 기술로서, 윤활 표면 처리 강판이 여러 가지 검토되고 있다.

예를 들어, 특허문헌 1 에는, 수지 피막 표면으로부터 고체 윤활제를 0.01 ∼ 1.5 ㎛ 돌출시킨 윤활 피막을 피복한 금속판이 기재되어 있다.

특허문헌 2 에는, 폴리우레탄 수지에 윤활제를 함유시킨 피막을 0.5 ∼ 5 ㎛ 피복한 프레스 성형성이 우수한 윤활 표면 처리 금속 제품이 기재되어 있다.

특허문헌 3 에는, 에폭시 수지 중에 윤활제를 첨가한 알칼리 가용형 유기 피막을 강판 상에 형성시키는 기술이 기재되어 있다.

일본 공개특허공보 평10-52881호 일본 공개특허공보 2000-309747호 일본 공개특허공보 2000-167981호

그러나, 특허문헌 1 ∼ 3 에 기재된 기술은, 함유하는 윤활제 등에 의한 윤활 효과로 어느 정도의 윤활성은 얻어지지만, 최근의 복잡한 성형에 있어서는, 반드시 충분한 프레스 성형성이 얻어지는 것은 아니었다. 특히, 강판의 표면 조도가 변화한 경우에 있어서, 안정적으로 양호한 프레스 성형성을 얻을 수 없었다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 프레스 성형이 곤란한, 복잡한 성형이 실시되는 강판에 대해, 프레스 성형시의 균열 위험 부위에서의 슬라이딩 저항을 작게 함으로써, 면압이 높고 다이 골링의 발생이 상정되는 부위에 있어서도 우수한 프레스 성형성을 부여하는 것, 특히, 광범위한 표면 조도의 강판에 대해 우수한 프레스 성형성을 부여하는 것을 목적으로 한다.

또한, 자동차용 강판으로서 사용되는 경우에는, 도장 공정 중의 알칼리 탈지 공정에 있어서 충분한 탈막성을 갖는 것도 필요하게 된다. 따라서, 그러한 용도에서는, 상기한 프레스 성형성에 아울러 양호한 탈막성을 갖는 피막이 형성된 강판의 제공을 또 다른 목적으로 한다.

발명자들은 상기 종래 기술의 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 특정한 조건을 만족하는 바인더와 특정한 조건을 만족하는 왁스를 포함하며, 또한 그 왁스가 특정한 질량 비율로 포함된 피막으로 하고, 나아가 지철 표면의 표면 조도와 이러한 피막의 부착량을 제어함으로써 상기 과제를 해결할 수 있음을 알아내었다.

본 발명은 이상의 지견에 기초하여 완성된 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

1. 유기 수지 및 왁스를 포함하는 피막을 적어도 편면에 갖는 냉간 압연 강판으로서,

상기 유기 수지는 알칼리 가용 수지이고, 이러한 알칼리 가용 수지는 스티렌과 말레산의 공중합체, 스티렌과 무수 말레산의 공중합체 및 스티렌과 말레산의 공중합체의 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이며, 상기 왁스는 융점이 120 ℃ 이상, 140 ℃ 이하, 또한 평균 입경이 0.01 ㎛ 이상, 3.00 ㎛ 이하의 폴리올레핀 왁스이고, 이하의 식 (1) 로 정의되는 유기 수지 및 왁스의 합계량에서 차지하는 왁스의 비율 C 가 10 질량％ 이상이고, 상기 피막의 편면당 부착량 W (g/m²) 와 냉간 압연 강판의 지철 표면의 산술 평균 조도 Ra (㎛) 의 관계가 이하의 식 (2) 를 만족하는 냉간 압연 강판.

C = {M_B/(M_A＋M_B)}×100 … 식 (1)

여기서, M_A : 상기 유기 수지를 산 무수물로서 환산한 질량

　　 M_B : 상기 폴리올레핀 왁스의 질량

W ≥ 0.25×Ra²＋0.2 … 식 (2)

2. 상기 유기 수지 및 왁스의 합계량에서 차지하는 왁스의 비율 C 가 50 질량％ 이하인, 상기 1 에 기재된 냉간 압연 강판.

3. 상기 피막은, 상기 유기 수지 및 상기 왁스를 합계량으로 70 질량％ 이상 포함하는, 상기 1 또는 2 에 기재된 냉간 압연 강판.

4. 상기 부착량 W 가 2.0 g/m²이하인, 상기 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 냉간 압연 강판.

5. 상기 산술 평균 조도 Ra 가 0.40 ㎛ 이상, 2.50 ㎛ 이하인, 상기 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 냉간 압연 강판.

본 발명에 의하면, 강판과 금형 등의 마찰 계수를 현저하게 저하시킬 수 있기 때문에, 프레스 성형성이 우수한 냉간 압연 강판이 얻어진다. 따라서, 복잡한 성형이 실시되는 비교적 강도가 낮은 강판에 대해, 안정적으로 우수한 프레스 성형성을 부여할 수 있다. 또, 프레스 성형시의 면압이 상승하는 고강도 강판에 있어서도, 프레스 성형시의 균열 위험 부위에서의 슬라이딩 저항이 작아지기 때문에, 특히, 면압이 높아 다이 골링의 발생이 상정되는 부위에 있어서 우수한 프레스 성형성을 발휘할 수 있다.

또한, 상기에 있어서, 고강도란 인장 강도 (TS) 가 440 MPa 이상을 상정하고 있고, 비교적 강도가 낮다는 것은 TS 가 440 MPa 미만을 상정하고 있다.

또한, 유기 수지나 왁스에 특정 조건을 추가로 부가함으로써, 우수한 알칼리 탈막성을 부여할 수 있어, 자동차용 강판에 최적인 냉간 압연 강판을 제공할 수 있다.

도 1 은, 마찰 계수 측정 장치를 나타내는 개략 정면도이다.
도 2 는, 도 1 중의 비드의 형상 및 치수를 나타내는 개략 사시도이다.

[냉간 압연 강판]

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.

본 발명은, 유기 수지 및 왁스를 포함하는 피막이 적어도 편면에 형성된 냉간 압연 강판에 관한 것이다. 이하, 단순히 「강판」이라고 하는 경우에는 피막이 형성되어 있지 않은 냉간 압연 강판을 의미한다.

본 발명에서는, 상기 유기 수지를 알칼리 가용 수지로 한다. 이러한 알칼리 가용 수지는, 스티렌과 말레산의 공중합체, 스티렌과 무수 말레산의 공중합체 및 스티렌과 말레산의 공중합체의 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종으로 한다. 또한, 상기 왁스는, 융점이 120 ℃ 이상, 140 ℃ 이하, 또한 평균 입경이 0.01 ㎛ 이상, 3.00 ㎛ 이하의 폴리올레핀 왁스로 한다.

또, 본 발명의 냉간 압연 강판은, 이하의 식 (1) 로 정의되는 유기 수지 및 왁스의 합계량에서 차지하는 왁스의 비율 C 가 10 질량％ 이상이며, 또한 상기 피막의 편면당 부착량 W (g/m²) 와 피막이 형성된 강판의 지철 표면의 산술 평균 조도 Ra (㎛) 의 관계에서 이하의 식 (2) 를 만족하는 것으로 한다.

C = {M_B/(M_A＋M_B)}×100 … 식 (1)

여기서, M_A : 상기 유기 수지를 산 무수물로서 환산한 질량

　　 M_B : 상기 폴리올레핀 왁스의 질량

W ≥ 0.25×Ra²＋0.2 … 식 (2)

또한, 상기 유기 수지 (A) 가 스티렌과 무수 말레산의 공중합체인 경우에는, 당해 공중합체의 실제의 질량을 M_A 로 한다. 또한, 상기 유기 수지 (A) 가 스티렌과 말레산의 공중합체 또는 스티렌과 말레산의 공중합체의 염인 경우에는, 그것들을 산 무수물로서 환산한 질량 (말레산 또는 말레산염의 부분을 말레산 무수물로서 환산한 질량) 을 M_A 로 한다.

<왁스>

본 발명에 사용하는 왁스는, 융점이 120 ℃ 이상, 140 ℃ 이하, 또한 평균 입경이 0.01 ㎛ 이상, 3.00 ㎛ 이하의 범위의 폴리올레핀 왁스이면 특별히 한정되지 않는다.

본 발명에 있어서의 왁스로서 폴리올레핀 왁스를 사용하는 것은, 표면 에너지가 낮고, 자기 윤활성을 갖기 때문에, 양호한 윤활성이 얻어지기 때문이다. 또한, 폴리올레핀 왁스는, 밀도나 분자량을 제어함으로써, 그 융점을 120 ℃ 이상, 140 ℃ 이하로 조정하는 것이 비교적 용이하다.

상기 폴리올레핀 왁스의 융점이 120 ℃ 이상, 140 ℃ 이하인 경우에는, 폴리올레핀 왁스 자체의 자기 윤활성에 추가하여, 프레스 성형시의 슬라이딩에 의해 왁스가 반용융 상태가 됨으로써 유기 수지와 혼합한 윤활 피막 성분이 금형 표면을 피복하는 것이 가능해져, 금형과 강판의 직접적인 접촉을 억제할 수 있기 때문에 우수한 윤활 효과가 얻어진다. 또한, 프레스 성형시의 슬라이딩 상태에 있어서 피막 중의 왁스가 효율적으로 금형에 부착되고, 탈락되기 어려워지는 현상이 발생하여, 높은 윤활 효과가 얻어지는 것으로 생각된다.

즉, 융점이 120 ℃ 미만인 경우에는, 프레스 성형시의 슬라이딩에 의한 마찰열로 왁스가 완전히 용융되어 왁스 자체의 충분한 윤활 효과가 얻어지지 않을 뿐만 아니라, 전술한 금형의 피복 효과도 얻어지지 않는다. 한편, 융점이 140 ℃ 를 초과하면, 슬라이딩시에 용융되지 않아 충분한 윤활 효과가 얻어지지 않고, 또한 금형의 피복 효과도 얻어지지 않고, 피막이 금형에 부착되어도 부착력이 약하여, 슬라이딩되었을 때에 피막이 탈락되기 쉬워진다.

또한, 상기 융점의 하한은, 125 ℃ 정도가 바람직하다. 한편, 상기 융점의 상한은, 135 ℃ 정도가 바람직하다.

여기서, 본 발명에 있어서의 왁스의 융점이란, JIS K 712 : 1987 「플라스틱의 전이 온도 측정 방법」에 기초하여 측정되는 융해 온도이다.

왁스의 평균 입경이 3.00 ㎛ 를 초과하면, 슬라이딩시에 유기 수지와 혼합되기 어려워져, 전술한 금형의 피복 효과가 얻어지지 않고 충분한 윤활성이 얻어지지 않는다. 바람직하게는 1.50 ㎛ 이하이다. 보다 바람직하게는 0.50 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.30 ㎛ 이하이다. 한편, 이러한 왁스의 평균 입경은 0.01 ㎛ 이상인 것이 중요하다. 0.01 ㎛ 미만에서는 슬라이딩시에 윤활유에 용해되기 쉬워져, 충분한 윤활성 향상 효과가 발휘되지 않는 경우가 있고, 도료 중에서도 응집되기 쉽기 때문에 도료 안정성도 낮다. 바람직하게는 0.03 ㎛ 이상이다.

상기 평균 입경은, 체적 기준에서의 메디안 직경이며, 레이저 회절/산란법에 의해 구해진다. 예를 들어, 레이저 회절/산란식 입자경 분포 측정 장치 particaLA-960V2 (주식회사 호리바 제작소 제조) 을 사용하여, 순수로 희석한 시료를 측정함으로써 구할 수 있다. 폴리올레핀 왁스 중에서도 폴리에틸렌 왁스를 사용한 경우에 가장 윤활 효과가 얻어지기 때문에, 폴리에틸렌 왁스를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 유기 수지 및 왁스의 합계량에서 차지하는 왁스의 질량 비율 (상기 식 (1) 을 사용하여 구해지는 C) 은 10 질량％ 이상으로 한다. 10 질량％ 미만인 경우에는 충분한 윤활 효과가 얻어지지 않는다. 한편, 피막 중의 왁스의 질량 비율은, 50 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 50 질량％ 초과에서는, 베이스 수지 성분의 부족에 의해 왁스가 탈락되기 쉽고, 강판에 대한 밀착성이 떨어져, 피막으로서 안정적으로 존재할 수 없는 경우가 있다.

상기 피막 중의 왁스의 질량 비율 C 는, 보다 바람직하게는 30 질량％ 이하이다. 피막 중의 왁스의 질량 비율을 30 ％ 이하로 함으로써, 자동차용 강판으로서 사용될 때에 도장 공정 중의 알칼리 탈지 공정에서의 탈지성을 확보하고, 잔존 피막에 의한 도장성 저하를 억제할 수 있다.

여기서, 유기 수지 및 왁스의 합계량에서 차지하는 왁스의 비율 C 란, 피막 중의 유기 수지의 고형분의 질량과 피막 중의 왁스의 고형분의 질량의 합계량에 대한 피막 중의 왁스의 고형분의 질량의 비율로서, 상기 식 (1) 에 의해 구할 수 있다.

이러한 질량의 구체적인 측정 방법으로는, 유기 수지 및 왁스에 대해, 피막이 형성된 강판 상의 유기 수지 및 왁스의 부착량이 이미 알려진 시험편을 제작하고, FT-IR 측정 장치에 의해 적외 흡수 스펙트럼을 측정하여, 유기 수지 및 왁스 각각에서 유래하는 피크 강도로부터 유기 수지 및 왁스 각각의 부착량의 검량선을 작성한다. 그 때, 바인더 유래의 적외 흡수 스펙트럼의 강도는, 스티렌 유래 구성 단위의 방향족기, 말레산 유래 구성 단위의 에스테르기, 무수 말레산 유래 구성 단위의 락톤 고리 부분에 각각 특징적인 스펙트럼을 지표로 하고, 공중합체를 구성하는 각 구성 단위의 비율도 고려하여 측정하면 된다. 또한, 왁스 유래의 적외 흡수 스펙트럼의 강도는, 메틸렌기에 특징적인 스펙트럼을 지표로 하여 측정하면 된다.

다음으로, 측정 대상인 피막이 형성된 강판의 적외 흡수 스펙트럼을 측정하고, 상기 검량선으로부터 수지 및 왁스의 부착량을 구함으로써 피막 중의 왁스의 질량 비율을 구할 수 있다.

<유기 수지>

본 발명에 있어서 유기 수지는, 왁스를 강판 표면에 유지하는 바인더로서의 역할을 담당한다. 전술한 슬라이딩시에 형성되는 왁스와 유기 수지의 혼합물의 금형 피복에 의한 슬라이딩 효과는, 무기계 바인더에서는 폴리올레핀과의 친화성이 낮기 때문에 발휘되지 않는다.

상기 바인더로는, 스티렌과 말레산의 공중합체, 스티렌과 무수 말레산의 공중합체, 스티렌과 말레산의 공중합체의 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 사용한다.

바인더의 모노머 성분으로서 스티렌을 선정한 것은, 프레스 성형성의 향상에 기여하기 때문이다. 또한, 말레산의 선정 이유는, 알칼리에 의한 제거성이 향상되기 때문이다. 또한, 무수 말레산의 선정 이유도 말레산과 동일하다.

따라서, 바인더로서, 스티렌과 말레산의 공중합체, 스티렌과 무수 말레산의 공중합체, 스티렌과 말레산의 공중합체의 염 중 어느 것을 사용함으로써, 다른 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 페놀계 수지, 아세트산비닐계 수지, 폴리에스테르계 수지에 비해, 프레스 성형성과 알칼리에 의한 제거성의 밸런스가 우수한 피막이 된다.

또한 본 발명에서는, 스티렌과 말레산의 공중합체, 스티렌과 무수 말레산의 공중합체, 스티렌과 말레산의 공중합체의 염 중 어느 것을 선택해도 동일한 효과가 얻어진다. 바인더는 왁스 입자를 유지하고, 알칼리 탈지에 의한 피막의 제거성이 우수하면 되고, 염의 종류나 말레산이 무수인지 아닌지에 영향을 받지 않기 때문이다.

또한, 본 발명에 있어서의 공중합체란, 스티렌과 말레산 및, 스티렌과 무수 말레산을 중합함으로써 얻을 수 있고, 그 반응은 일반적으로 알려진 공중합 반응을 사용하는 방법이어도 된다. 또한, 본 발명에 있어서의 공중합체의 염이란, 상기 중합체를 중화함으로써 얻을 수 있고, 그 방법은 일반적으로 알려진 방법이어도 된다.

본 발명에 있어서, 상기 공중합체의 염은, 공지된 카티온과의 공중합체의 염이면 특별히 한정되지 않지만, 암모늄과의 염이 가장 바람직하다.

상기 공중합체의 질량 평균 분자량은, 4000 ∼ 400000 의 범위가 바람직하다. 또한, 그 하한은, 6000 이 보다 바람직하고, 9000 이 더욱 바람직하다. 한편, 그 상한은 100000 이 보다 바람직하고, 50000 이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 공중합체의 질량 평균 분자량을 4000 ∼ 400000 의 범위로 하면, 보다 우수한 프레스 성형성 및 알칼리에 의한 제거성을 얻을 수 있어 유리하다.

여기서, 상기 질량 평균 분자량은, 고속 GPC 장치 HLC-8320GPC (토소 주식회사 제조) 를 사용하여, 칼럼에는 TSKgel-G 를 사용하고, 용리액에 테트라하이드로푸란을 사용하고, 폴리스티렌을 표준 시료로 하여 GPC 측정 (겔 침투 크로마토그래피) 에 의해 측정할 수 있다.

본 발명에 있어서의 스티렌과 말레산 또는 스티렌과 무수 말레산의 모노머 배열은, 랜덤 공중합체, 교호 공중합체, 블록 공중합체 또는 그래프트 공중합체 중 어느 것이어도 되지만, 제조 비용의 면을 고려하면 랜덤 공중합체가 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서의 랜덤 공중합체란, 스티렌과 말레산 또는 스티렌과 무수 말레산이 불규칙하게 배열되어 있는 공중합체를 의미한다.

본 발명에 있어서, 스티렌과 말레산 또는 스티렌과 무수 말레산의 상기 공중합체를 형성함에 있어서, 상기 스티렌과 말레산 또는 스티렌과 무수 말레산의 각 모노머 유래의 구성 단위가 포함되는 비율 (스티렌/말레산 또는 스티렌/무수 말레산) 은 특별히 제한되지 않지만, 바람직한 몰비의 하한은 1/9, 보다 바람직하게는 2/8, 더욱 바람직하게는 5/5 이다. 한편, 바람직한 몰비의 상한은 9/1, 보다 바람직하게는 8/2 이다.

상기 몰비가 1/9 미만인 경우에는, 프레스 성형성이 떨어질 우려가 있다. 즉, 피막의 경도가 불충분하여 프레스시에 피막 파손되기 쉽기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 상기 몰비가 9/1 을 초과하는 경우에는, 탈막성 (알칼리 탈지에 의한 제거성) 이 종래 기술과 동일한 정도에 머무르게 될 우려가 있다.

<피막>

본 발명에 있어서의 피막은, 상기 유기 수지 및 상기 왁스를 합계량으로 70 질량％ 이상 포함하는 것이 바람직하다. 70 질량％ 미만인 경우, 지철과 피막의 밀착성이 떨어지는 경우가 있어, 피막이 지철로부터 박리되기 쉬워져, 충분한 윤활성을 발휘할 수 없는 경우가 있기 때문이다.

또한, 유기 수지와 왁스 이외의 성분으로서, 일반적으로 도료에 첨가되는 표면 조정제나 소포제, 분산제 등을 포함해도 된다. 또한, 녹 방지성을 향상시키는 방청제나 안료 등을 첨가할 수도 있다.

즉, 이러한 유기 수지와 왁스 이외의 성분은, 바람직하게는 30 질량％ 정도까지 허용된다.

또한 발명자들은, 상기 서술한 피막을 강판 표면에 형성할 때에, 광범위한 표면 조도의 강판을 사용하여, 광범위한 부착량 범위의 피막을 형성하여 프레스 성형성을 평가하였다. 그 결과, 강판의 표면 조도와 피막의 부착량이, 어느 한정된 관계식을 만족하는 영역에서만 안정적으로 양호한 프레스 성형성을 만족하는 것을 알아내었다.

이렇게 한정된 관계식을 만족하는 영역에서만 안정적으로 양호한 프레스 성형성을 만족하는 이유는 명확하게 되어 있지는 않다.

그러나, 발명자들은, 강판의 표면 조도가 커질수록 피막이 형성된 강판의 볼록부에 있어서 윤활 피막이 얇아지기 쉽고, 프레스 성형된 경우에 금형과의 슬라이딩으로 피막이 깎여나가 하지의 강판이 노출되기 쉬워져, 윤활 효과를 얻기 어려워지기 때문이라고 생각하고 있다.

본 발명에서는, 슬라이딩시에 금형에 대한 윤활 피막 성분의 부착이 촉진되므로, 강판의 조도가 종래보다 큰 경우에도 금형측이 보호됨으로써, 이러한 윤활성이 손상되는 일이 없다.

구체적으로, 양호한 프레스 성형성을 나타내는 피막 부착량 범위는 다음과 같다.

피막의 편면당 부착량 W (g/m²) 와 피막이 형성된 강판의 지철 표면의 산술 평균 조도 Ra (㎛) 의 관계가 W ≥ 0.25×Ra²＋0.2 를 만족하는 범위로 한다. W ＜ 0.25×Ra²＋0.2 의 경우에는 피막 부착량이 부족하여, 금형측의 보호 효과가 충분히 얻어지지 않고, 양호한 프레스 성형성이 얻어지지 않기 때문이다.

피막 중, 슬라이딩성에 주로 기여하는 것은, 프레스 가공시에 금형과 접촉하는 피막이 형성된 강판 볼록부에 존재하는 피막 성분이다. 금형과 접촉하는 피막이 형성된 강판 볼록부의 면적은 Ra²의 값에 비례하여 감소하는 경향이 있는 것으로 생각된다. 그 때문에, Ra²의 값에 비례하여 피막 부착량을 증가시킴으로써, 슬라이딩성에 기여하는 피막 성분량을 충분히 확보할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 부착량 W 는 2.0 g/m²이하인 것이 바람직하다. 2.0 g/m² 를 초과하면 탈막성이나 용접성이 떨어지는 경우가 있다. 또한, 부착량 W 는 0.9 g/m²이하인 것이 보다 바람직하다. 부착량 W 가 0.9 g/m²이하이면, 탈막성이 특히 양호해진다.

한편, 상기 부착량 W 는, 본 발명의 효과를 얻기 위해 0.2 g/m²이상인 것이 바람직하다.

피막 부착량은, 피막 형성 전후의 강판의 질량차를 면적으로 나누는 방법이나, 피막 형성 후의 피막이 형성된 강판의 피막을 알칼리 수용액이나 유기 용제에 의해 완전히 제거하고, 피막 제거 전후의 강판의 질량차를 면적으로 나눔으로써 구할 수 있다.

본 발명에 따른 상기 산술 평균 조도 Ra 는, 0.40 ㎛ 이상, 2.50 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이러한 Ra 가 0.40 ㎛ 보다 작은 경우에는 프레스 성형시에 일어날 수 있는 미세한 상처가 눈에 띄기 쉬운 경우가 있을 뿐만 아니라, 프레스 성형시에 골링이 발생하는 경우가 있다. 한편, 이러한 Ra 가 2.50 ㎛ 를 초과하면, 필요한 피막 부착량이 커져, 제조 비용이 증가하는 경우나, 도장 후의 선예성 (흐릿함) 이 열화되는 경우가 있다.

상기 Ra (㎛) 는 JIS B 0633 : 2001 (ISO4288 : 1996) 에 따라 측정할 수 있다. 예를 들어, Ra 가 0.1 보다 크고 2 이하인 경우에는, 컷오프값 및 기준 길이를 0.8 mm, 평가 길이를 4 mm 로 하여, 측정한 조도 곡선으로부터 구한다. 한편, 상기 Ra 가 2 를 초과하고, 10 이하인 경우에는 컷오프값 및 기준 길이를 2.5 mm, 평가 길이를 12.5 mm 로 하여, 측정한 조도 곡선으로부터 구함으로써, 상기 Ra 로 할 수 있다.

[냉간 압연 강판의 제조 방법]

다음으로, 본 발명의 냉간 압연 강판의 제조 방법에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 냉간 압연 강판의 제조 방법은, 강판의 표면에, 전술한 융점 120 ℃ 이상, 140 ℃ 이하, 또한 평균 입경이 0.01 ㎛ 이상, 3.00 ㎛ 이하의 폴리올레핀 왁스를 함유하는 유기 수지 피막을 갖는 강판의 제조 방법으로서, 용매에 유기 수지를 용해 혹은 분산한 유기 수지 용액 또는 에멀전에 그 왁스를 첨가한 도료를, 강판 표면에 도포하고 건조시키는 공정을 적어도 포함하고 있다.

상기 도료 100 질량％ 에 있어서의 피막 성분 (유기 수지와 폴리올레핀 왁스) 의 질량 비율은, 1 질량％ 이상 25 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 1 질량％ 미만이나 25 질량％ 초과인 경우에는, 모두 도포시에 불균일함이 발생할 우려가 있다.

상기 도료의 도포 방법은 특별히 제한되지 않지만, 예로서 롤 코터나 바 코터를 사용하는 방법이나, 스프레이, 침지, 솔을 사용하는 도포 방법을 들 수 있다. 도포 후의 피막이 형성된 강판의 건조 방법은, 일반적인 방법으로 실시할 수 있다. 예를 들어, 열풍에 의한 건조나, IH 히터에 의한 건조, 또는 적외 가열에 의한 방법 등을 들 수 있다.

건조시의 피막이 형성된 강판의 최고 도달 온도는, 60 ℃ 이상, 140 ℃ 이하인 것이 바람직하다. 60 ℃ 미만에서는 건조에 시간이 걸릴 뿐만 아니라, 녹 방지성이 떨어지는 경우가 있다. 한편, 140 ℃ 를 초과하는 경우에는, 왁스가 용융하여 합체되고, 입경이 조대화됨으로써 윤활성이 열화되는 경우가 있다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예에 의해 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.

표 1 에 나타내는 산술 평균 조도 Ra 를 갖는 판두께 0.8 mm 의 냉간 압연한 강판 (강판 No.A ∼ D) 을 사용하여, 표 2 에 나타내는 조성의 도료를 바 코터로 도포하고, 강판의 최고 도달 온도가 80 ℃ 가 되도록 IH 히터로 건조시킴으로써, 본 실시예에 제공하는 피막이 형성된 강판으로 하였다. 또한, 도료 No.22 의 도료에는, 유기 수지와 왁스 이외에 안료로서 실리카를 피막 중에서 30 질량％ 가 되도록 첨가하였다. 또한, 강판 No.A ∼ D 의 강판은 모두 270 MPa 급의 인장 강도를 갖는 SPCD (JIS G 3141) 이다.

(1) 프레스 성형성 (슬라이딩 특성) 의 평가 방법

프레스 성형성을 평가하기 위해서, 각 공시재의 마찰 계수를 이하와 같이 하여 측정하였다.

도 1 은, 마찰 계수 측정 장치를 나타내는 개략 정면도이다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 공시재로부터 채취한 마찰 계수 측정용 시료 (1) 를 시료대 (2) 에 고정하고, 이러한 시료대 (2) 는 수평 이동 가능한 슬라이드 테이블 (3) 의 상면에 고정하였다. 슬라이드 테이블 (3) 의 하면에는, 이것에 접한 롤러 (4) 를 갖는 상하동 가능한 슬라이드 테이블 지지대 (5) 를 설치하고, 지지대 (5) 를 밀어올림으로써, 비드 (6) 로부터 마찰 계수 측정용 시료 (1) 에 대하여 가압 하중 N 을 부하한다. 이러한 가압 하중 N 을 측정하기 위한 제 1 로드 셀 (7) 이, 슬라이드 테이블 지지대 (5) 에 장착되어 있다.

또한, 상기 가압 하중 N 의 가압력을 작용시킨 상태에서 슬라이드 테이블 (3) 을 수평 방향으로 이동시키기 위한 슬라이딩 저항력 F 를 측정한다. 이러한 측정을 위한 제 2 로드 셀 (8) 이, 슬라이드 테이블 (3) 의 일방의 단부에 장착되어 있다. 이 슬라이드 테이블 (3) 은, 레일 (9) 을 통하여 수평 이동한다.

또한, 상기 실시예에서는, 윤활유로서 스기무라 화학 공업 (주) 제조의 프레스용 세정유 프레톤 R352L 을 시료 (1) 의 표면에 도포하여 시험을 실시하였다.

도 2 는, 사용한 상기 비드 (6) 의 형상 및 치수를 나타내는 개략 사시도이다. 비드 (6) 의 하면이 상기 시료 (1) 의 표면에 가압된 상태로 슬라이딩한다. 도 2 에 나타낸 비드 (6) 의 형상은, 폭 10 ㎜, 시료의 슬라이딩 방향 길이 59 ㎜, 슬라이딩 방향 양단의 하부는 곡률 4.5 mmR 의 곡면으로 구성되고, 시료가 가압하는 비드 하면은 폭 10 ㎜, 슬라이딩 방향 길이 50 ㎜ 의 평면을 갖는다.

마찰 계수 측정 시험은, 도 2 에 나타낸 비드를 도 1 에 나타낸 마찰 계수 측정 장치에 적용하여, 가압 하중 N : 400 kgf, 시료의 인발 속도 (슬라이드 테이블 (3) 의 수평 이동 속도) : 20 cm/min 으로서 실시하였다. 공시재와 비드 사이의 마찰 계수 μ 는, 다음 식 : μ = F/N 으로 산출하였다.

마찰 계수가 0.119 이하인 경우를 특히 우수한 슬라이딩성이라고 하여 「◎」, 0.119 를 초과하고 0.130 이하인 경우를 양호한 슬라이딩성이라고 하여 「○」, 그리고 0.130 을 초과하는 경우는 슬라이딩성이 불충분하다고 하여 「×」, 로 평가하였다.

(2) 탈막성의 평가 방법

본 발명에 관련된 피막이 형성된 강판이 자동차 용도로 사용되는 경우를 상정하여, 탈지시의 탈막성을 평가하였다.

피막이 형성된 강판의 탈막성을 구하기 위해, 먼저, 각 시험편을 알칼리 탈지제인 파인 클리너 E6403 (일본 파커라이징 (주) 제조) 으로 탈지 처리하였다. 이러한 처리는, 시험편을, 탈지제 농도 20 g/L, 온도 40 ℃ 의 탈지액에 소정 시간 침지하고, 수돗물로 세정하는 것으로 하였다. 이러한 처리 후의 시험편에 대해, 형광 X 선 분석 장치를 사용하여 표면 탄소 강도를 측정하고, 이러한 측정값과 미리 측정해 둔 탈지 전 표면 탄소 강도 및 무처리 강판의 표면 탄소 강도의 측정값을 사용하여, 이하의 식에 의해 피막 박리율을 산출하였다.

피막 박리율 (％) = [(탈지 전 탄소 강도－탈지 탄소 강도)/(탈지 전 탄소 강도－무처리 강판의 탄소 강도)]×100

피막이 형성된 강판의 탈막성은, 이러한 피막 박리율이 98 ％ 이상이 될 때까지의 알칼리 탈지액에 대한 침지 시간에 의해, 이하에 나타내는 기준으로 평가하였다. 또한, 하기 「◎」과 「○」의 경우에 탈막성이 양호하다고 판정하였다.

◎ (특히 양호) : 30 초 이내

○ (양호) : 30 초 초과 60 초 이내

△ (불충분) : 60 초 초과 120 초 이내

× (불량) : 120 초 초과

[표 1]

[표 2]

[표 2](계속)

표 2 의 바인더 종류에 있어서, 각 표시의 의미는 이하와 같다.

R1 : 스티렌과 말레산의 공중합체 (산 무수물 상당)

R2 : 스티렌과 말레산의 공중합체

R3 : 스티렌과 말레산의 공중합체의 암모늄염

R4 : 말레산

R5 : 스티렌

표 2 의 「PTFE」는, 폴리테트라플루오로에틸렌 왁스를 나타낸다.

[표 3]

[표 3](계속)

[표 4]

[표 4](계속)

[표 5]

표 3 ∼ 5 의 식 (2) 판정은, 상기 식 (2) 를 만족하는 경우를 「○」, 만족하지 않는 경우를 「×」로 하였다.

표 3 ∼ 5 에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 피막이 형성된 강판은, 모두 우수한 프레스 성형성을 가지고 있다. 이에 대해, 본 발명의 기술적 특징을 만족하지 않는 비교예의 강판 또는 피막이 형성된 강판은, 모두 프레스 성형성이 떨어져 있다.

또한, 본 발명의 피막이 형성된 강판 중에서, 윤활 피막의 편면당 부착량 W (g/m²) 가, W ≥ 0.25×Ra²＋0.2 이고, 윤활 피막의 왁스의 융점이 125 ℃ 이상, 135 ℃ 이하이고, 또한 윤활 피막의 왁스의 평균 입경이 0.01 ㎛ 이상, 0.50 ㎛ 이하인 피막이 형성된 강판은, 프레스 성형성이 보다 양호하다는 것이 명확하다.

본 발명에 따른 피막이 형성된 강판은, 강판의 조도가 변화된 경우라도 안정적으로 저마찰 계수를 나타내는 점에서, 제조시의 강판의 조도의 편차에 대해서도 안정적으로 양호한 프레스 성형성이 얻어지는 것으로 생각된다.

또한, 발명예의 피막이 형성된 강판의 탈막성은, 피막 중의 왁스의 질량 비율이 50 ％ 이상 또는 윤활 피막의 편면당 부착량 W 가 0.9 g/m²초과인 경우를 제외하고 ◎ (특히 양호) 가 되었다.

산업상 이용 가능성

본 발명의 피막이 형성된 강판은, 프레스 성형성이 우수한 점에서, 자동차 차체 용도를 중심으로 광범위한 분야에 적용할 수 있다.

1 : 마찰 계수 측정용 시료
2 : 시료대
3 : 슬라이드 테이블
4 : 롤러
5 : 슬라이드 테이블 지지대
6 : 비드
7 : 제 1 로드 셀
8 : 제 2 로드 셀
9 : 레일

Claims

유기 수지 및 왁스를 포함하는 피막을 적어도 편면에 갖는 냉간 압연 강판으로서,
상기 유기 수지는 알칼리 가용 수지이고, 이러한 알칼리 가용 수지는 스티렌과 말레산의 공중합체, 스티렌과 무수 말레산의 공중합체, 및 스티렌과 말레산의 공중합체의 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이며,
상기 왁스는 융점이 120 ℃ 이상, 140 ℃ 이하, 또한 평균 입경이 0.01 ㎛ 이상, 3.00 ㎛ 이하의 폴리올레핀 왁스이고, 이하의 식 (1) 로 정의되는 유기 수지 및 왁스의 합계량에서 차지하는 왁스의 비율 C 가 10 질량％ 이상이고,
상기 피막의 강판 편면당 부착량 W (g/m²) 와 냉간 압연 강판의 지철 표면의 산술 평균 조도 Ra (㎛) 의 관계가 이하의 식 (2) 를 만족하는 냉간 압연 강판.
C = {M_B/(M_A＋M_B)}×100 … 식 (1)
여기서, M_A : 상기 유기 수지를 산 무수물로서 환산한 질량
　　 M_B : 상기 폴리올레핀 왁스의 질량
W ≥ 0.25×Ra²＋0.2 … 식 (2)
제 1 항에 있어서,
상기 유기 수지 및 왁스의 합계량에서 차지하는 왁스의 비율 C 가 50 질량％ 이하인, 냉간 압연 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 피막은, 상기 유기 수지 및 상기 왁스를 합계량으로 70 질량％ 이상 포함하는, 냉간 압연 강판.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부착량 W 가 2.0 g/m²이하인, 냉간 압연 강판.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산술 평균 조도 Ra 가 0.40 ㎛ 이상, 2.50 ㎛ 이하인, 냉간 압연 강판.