JP7616392B2 - 鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレス成形における摺動特性に優れた鋼板、およびその製造方法に関するものである。特に厳しい絞り加工時でも成形性に優れる潤滑皮膜を備えた鋼板、およびその製造方法に関する。

冷延鋼板および熱延鋼板は自動車車体用途を中心に広範な分野で広く利用され、そのような用途では、プレス成形を施されて使用に供される。近年、工程省略のための部品の一体化や意匠性の向上が求められており、より複雑な成形を可能とする必要がある。

より複雑なプレス成形をしようとした場合、鋼板が成形に耐えられず破断したり、連続プレス成形時に型カジリが生じたりするなど自動車の生産性に深刻な悪影響を及ぼす可能性がある。

冷延鋼板および熱延鋼板のプレス成形性を向上させる方法として、金型への表面処理が挙げられる。広く用いられる方法ではあるが、この方法では、表面処理を施した後、金型の調整を行えない。また、コストが高いといったような問題もある。従って、鋼板自身のプレス成形性が改善されることが強く要請されている。

金型に表面処理を施さずにプレス成形性を向上させる方法として、高粘度潤滑油を使う方法がある。しかし、この場合にはプレス成形後に脱脂不良を起こす場合があり塗装性が劣化する懸念がある。

そこで、金型の表面処理や高粘度潤滑油を用いずにプレス成形を可能とする技術として各種潤滑表面処理鋼板が検討されている。

特許文献１には、樹脂皮膜表面から固体潤滑剤を０．０１～１．５μｍ突出させた潤滑皮膜を被覆した金属板が記載されている。

特許文献２には、ポリウレタン樹脂に潤滑剤を含有させた皮膜を０．５～５μｍ被覆したプレス成形性に優れた潤滑表面処理金属製品が記載されている。

特許文献３には、エポキシ樹脂中に潤滑剤を添加したアルカリ可溶型有機皮膜を鋼板上に形成させる技術が記載されている。

特開平１０－５２８８１号公報 特開２０００-３０９７４７号公報 特開２０００-１６７９８１号公報

しかしながら、特許文献１～３に開示されている技術では、含有する潤滑剤等による潤滑効果で潤滑性は発現するものの、複雑な成形において必ずしもプレス成形性が十分なものではなかった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、プレス成形が困難な複雑な成形を施される鋼板において、プレス成形時の割れ危険部位での摺動抵抗が小さく、面圧が高く型カジリの発生が想定される部位において優れたプレス成形性を有する鋼板を提供することを目的とする。

また、自動車用鋼板として用いられる場合には、塗装工程の中のアルカリ脱脂工程において十分な脱膜性を有することも必要とされ、そのような用途では、併せて良好な脱膜性を有する鋼板を提供することを更なる目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、プレス成形性を飛躍的に改善するためには、鋼板原板の表面に融点１２０℃以上１４０℃以下かつ平均粒径が３．０μｍ以下のポリオレフィンワックスを含有する有機樹脂皮膜を形成し、有機樹脂皮膜の片面当たりの皮膜付着量分布の標準偏差σが０．９ｇ／ｍ^２未満を満足するように鋼板原板の表面粗度と皮膜付着量分布を特定範囲に制御することで上記課題を解決できることを見出した。また、皮膜付着量、鋼板原板の算術平均粗さＲａ、ワックスの平均粒径、及び、皮膜中のワックスの割合を好適範囲とすることで、プレス成形性を更に改善できることを見出した。

本発明は、以上の知見に基づき完成されたものであり、その要旨は以下の通りである。

なお、鋼板原板とは有機樹脂およびワックスを含む皮膜の下地として存在する皮膜を除いた部分の鋼板である。また、鋼板原板としては冷延鋼板や熱延鋼板を用いることができる。
［１］鋼板原板と、前記鋼板原板の少なくとも片面に形成された皮膜を含む鋼板であって、前記皮膜は有機樹脂およびワックスを含み、前記鋼板原板の算術平均粗さＲａが０．４μｍ以上であり、前記有機樹脂がアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂の少なくともいずれか１種であり、前記ワックスは融点が１２０℃以上１４０℃以下、かつ平均粒径が３．０μｍ以下のポリオレフィンワックスであり、前記皮膜中の前記ワックスの割合が１０質量％以上であり、前記皮膜の片面当たりの皮膜付着量分布の標準偏差σが０．９ｇ／ｍ^２未満である鋼板。
［２］前記皮膜の片面当たりの皮膜付着量Ｗが２．０ｇ／ｍ^２以下である［１］に記載の鋼板。
［３］前記鋼板原板の算術平均粗さＲａが０．４μｍ以上２．５μｍ以下である［１］または［２］に記載の鋼板。
［４］前記ワックスの平均粒径が０．０１μｍ以上０．５μｍ以下である［１］～［３］のいずれかに記載の鋼板。
［５］前記皮膜中の前記ワックスの割合が５０質量％未満である［１］～［４］のいずれかに記載の鋼板。
［６］前記皮膜の片面当たりの皮膜付着量Ｗが０．９ｇ／ｍ^２以下である［２］～［５］のいずれかに記載の鋼板。
［７］前記有機樹脂がアルカリ可溶性樹脂である［１］～［６］のいずれかに記載の鋼板。
［８］［１］～［７］のいずれかに記載の鋼板の製造方法であって、［１］～［７］のいずれかに記載の有機樹脂およびワックスが含まれる塗料を、鋼板原板の少なくとも片面に塗布し、乾燥する鋼板の製造方法。
［９］前記塗料の粘度が１．５ｍＰａ・ｓ以上、８．０ｍＰａ・ｓ以下である［８］に記載の鋼板の製造方法。
［１０］前記乾燥時の前記鋼板原板の最高到達温度が６０℃以上、１４０℃以下であり、前記乾燥時の乾燥時間が２秒以上、１５０秒以下である［８］または［９］に記載の鋼板の製造方法。

本発明によれば、鋼板と金型等との摩擦係数が顕著に低下してプレス成形性に優れた鋼板が得られる。このため、複雑な成形を施される比較的強度の低い鋼板に対して、安定的に優れたプレス成形性を有することになる。

また、プレス成形時の面圧が上昇する高強度鋼板においても、プレス成形時の割れ危険部位での摺動抵抗が小さく、面圧が高く型カジリの発生が想定される部位において優れたプレス成形性を有する鋼板が得られる。

更に、良好な脱膜性を有する鋼板が得られる。

なお、上記において、高強度とは引張強度（ＴＳ）が４４０ＭＰａ以上を想定しており、比較的強度の低いとはＴＳが４４０ＭＰａ未満を想定している。

図１は、鋼板凹部と鋼板凸部の皮膜付着量差が異なる場合の局所皮膜付着量分布を示した図である。 図２は、平均皮膜付着量が異なる場合の局所皮膜付着量分布を示した図である。 図３は、鋼板原板の表面粗さが異なる場合の局所皮膜付着量分布を示した図である。 図４は、摩擦係数測定装置の概略正面図である。 図５は、図４中のビード形状・寸法を示す概略斜視図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。

本発明は、鋼板原板と、前記鋼板原板の少なくとも片面に形成された皮膜を含む鋼板であって、前記皮膜は有機樹脂およびワックスを含み、前記鋼板原板の算術平均粗さＲａが０．４μｍ以上であり、前記有機樹脂がアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂の少なくともいずれか１種であり、前記ワックスは、融点１２０℃以上１４０℃以下かつ平均粒径が３．０μｍ以下のポリオレフィンワックスあり、前記皮膜中の前記ワックスの割合が１０質量％以上であることを特徴とする。さらに、前記皮膜の片面当たりの皮膜付着量分布の標準偏差σが０．９ｇ／ｍ^２未満となることを特徴とする。

本発明に用いるワックスは融点１２０℃以上１４０℃以下かつ平均粒径が３．０μｍ以下のポリオレフィンワックスであれば限定されない。

ワックスとしてポリオレフィンワックスを用いるのは、表面エネルギーが低く、自己潤滑性を有するため、良好な潤滑性が得られるためである。また、ポリオレフィンは密度や分子量を制御することで融点を１２０℃以上１４０℃以下に調整することも比較的容易である。

融点が１２０℃以上１４０℃以下の場合には、ポリオレフィンワックス自身の自己潤滑性に加え、プレス成形時の摺動によりワックスが半溶融状態となることで有機樹脂と混合した潤滑皮膜成分が金型表面を被覆することが可能であり、金型と鋼板の直接の接触を抑制することで優れた潤滑効果が得られる。融点が１２０℃未満の場合には、プレス成形時の摺動による摩擦熱で完全に溶融しワックス自身の十分な潤滑効果が得られない上に前述した金型の被覆効果も得られない。また、融点が１４０℃を超えると、摺動時に溶融せず十分な潤滑効果が得られず、金型の被覆効果も得られない。

ワックスの融点が１２０℃以上１４０℃以下の場合には、プレス成形時の摺動状態において皮膜中のワックスが効率的に金型に付着し、脱落しにくくなる現象が生じ、高い潤滑効果が得られると考えられる。ワックスの融点が１２０℃未満の場合には、皮膜が金型に付着しても付着力が弱く、摺動されたときに皮膜が脱落しやすくなる。ワックスの融点が１４０℃超の場合には皮膜が金型に付着しにくくなる。さらにワックスの融点が１２５℃以上１３５℃以下であることが好ましい。

ここで、ワックスの融点とは、ＪＩＳ Ｋ ７１２１：１９８７「プラスチックの転移温度測定方法」に基づき測定される融解温度である。
ワックスの平均粒径が３．０μｍを超えると、摺動時に有機樹脂と混合しにくくなり、前述した金型の被覆効果が得られず十分な潤滑性が得られない。ワックスの平均粒径は、好ましくは１．５μｍ以下である。ワックスの平均粒径は、より好ましくは０．５μｍ以下、さらにより好ましくは０．３μｍ以下である。

ワックスの粒径は０．０１μｍ以上であることが好ましい。ワックスの平均粒径が０．０１μｍ未満では摺動時に潤滑油に溶解しやすくなり、十分な潤滑性向上効果が発揮されない場合があり、皮膜を形成させるための塗料中でも凝集しやすいため塗料安定性も低い。ワックスの平均粒径は、さらに好ましくは０．０３μｍ以上である。

前記平均粒径とは体積平均径のメジアン径であり、レーザー回折／散乱法により求められる。例えば、レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置ｐａｒｔｉｃａ（登録商標） ＬＡ－９６０Ｖ２(株式会社堀場製作所製)を用いて、純水で希釈した試料を測定することにより求めることが出来る。

ポリオレフィンワックスの中でもポリエチレンワックスを用いた場合に最も潤滑効果が得られるため、ポリエチレンワックスを用いることが好ましい。

皮膜中のワックスの質量割合は１０質量％以上とする。皮膜中のワックスの質量割合が１０質量％未満の場合には十分な潤滑効果が得られない。皮膜中のワックスの質量割合は１５質量％以上であれば、特に良好な潤滑効果が得られる。また、皮膜中のワックスの質量割合は５０質量％未満であることが好ましい。皮膜中のワックスの質量割合が５０質量％以上では、ベース樹脂成分の不足によりワックスが脱落しやすく、鋼板原板への密着性が劣り、皮膜として安定に存在できない場合がある。また、自動車用鋼板として用いられる場合に塗装工程の中のアルカリ脱脂工程において十分な脱脂性が得られない場合があり、また、アルカリ可溶性有機樹脂を使用した場合でも、アルカリ脱脂工程で十分に脱膜せず皮膜が残存し、塗装性を劣化させる場合がある。皮膜中のワックスの質量割合は、さらに好ましくは３０質量％以下である。

ここで、皮膜中のワックスの割合とは、皮膜中の有機樹脂の固形分の質量と皮膜中のワックスの固形分の質量との合計質量に対する皮膜中のワックスの固形分の質量の割合である。

具体的な測定方法としては、樹脂およびワックスについて、鋼板原板上の皮膜付着量が既知の試験片を作成し、ＦＴ－ＩＲ測定装置により赤外吸収スペクトルを測定し、樹脂およびワックスそれぞれに由来するピーク強度から樹脂およびワックスそれぞれの付着量の検量線を作成する。次に、測定対象の潤滑皮膜被覆鋼板の赤外吸収スペクトルを測定し、検量線から樹脂およびワックスの付着量を求めることで皮膜中のワックスの質量割合を求めることが出来る。

本発明において有機樹脂はワックスを鋼板原板表面に保持するバインダーとしての役割を担う。前述した摺動時に形成されるワックスと有機樹脂の混合物の金型被覆による摺動効果は無機系バインダーではポリオレフィンとの親和性が低いために発揮されない。有機樹脂としてはアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂の少なくともいずれか１種が使用可能である。

本発明に用いるアクリル系樹脂とは、アクリル酸、メタクリル酸などの分子中にカルボキシ基を１個有する不飽和モノカルボン酸、上記不飽和モノカルボン酸のエステル、およびスチレンの中から選ばれる１種もしくは複数からなる重合体または共重合体、またはそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、アミン塩等の誘導体である。

分子中のカルボキシ基が２個以上の脂肪酸をモノマーとしたアクリル系樹脂の場合には塗料安定性が劣るおそれがあるため、本発明では分子中にカルボキシ基を１個有する脂肪酸もしくはその脂肪酸エステルをモノマーとするアクリル系樹脂を用いる。

エポキシ系樹脂は特に限定されないが、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂などが挙げられる。

ウレタン系樹脂は特に限定されないが、分子中にカルボキシ基を有することが好ましい。

フェノール系樹脂は特に限定されないが、水系溶媒に溶解もしくは分散可能なレゾール系フェノール樹脂が好ましい。

酢酸ビニル系樹脂は特に限定されないが、ポリ酢酸ビニルを用いることが好ましい。

ポリエステル系樹脂は特に限定されないが、カルボキシ基を有するモノマーを構成成分として含有するポリエステル樹脂が好ましい。

また、これらの樹脂は２種以上を混合して使用することもできる。さらに、アルカリ可溶性有機樹脂を用いることで、塗装工程のアルカリ脱脂により脱膜させることが可能となり、その後の塗装性が良好となる。

本発明において有機樹脂とワックス以外の成分として、表面調整剤や消泡剤、分散剤を含んでもよい。また、防錆性を向上させる防錆剤を添加することもできる。

本発明では、上記皮膜を鋼板原板表面に形成する際に、広範囲な表面粗度の鋼板原板に対し、広範囲な付着量範囲の皮膜を形成してプレス成形性を評価し、Ｘ線分光装置を搭載したＳＥＭ、またはＥＰＭＡで皮膜の状態を測定した。その結果、前記皮膜が形成された鋼板の皮膜付着量分布の標準偏差σが０．９ｇ／ｍ^２未満となる領域でのみ安定して良好なプレス成形性を満たすことを見出した。

一般に、鋼板原板の表面粗度が大きくなるほど鋼板原板の凸部において皮膜が薄くなりやすく、プレス成形された場合に金型との摺動で皮膜が削り取られて下地の鋼板原板が露出しやすくなり、潤滑効果が得られにくくなる。

しかし、本発明の技術を用いることで、摺動時に金型への皮膜成分の付着が促進され、鋼板原板の粗度が大きい場合でも金型側が保護されることにより潤滑性が損なわれない。

皮膜のうち、摺動性に主として寄与するのはプレス加工時に金型と接触する鋼板原板凸部に存在する皮膜成分である。一般に、皮膜塗料塗布時に皮膜塗料が鋼板原板凹部にたまりやすいため、鋼板原板凸部と鋼板原板凹部の皮膜付着量は均一にならず、鋼板原板凸部の膜厚が薄くなり鋼板原板凹部の膜厚が厚くなる傾向がある。

さらに、塗料の濡れ性等の塗料特性の違いや、塗布条件や乾燥条件等の違いによって、皮膜付着量が同じでも、鋼板原板凸部の皮膜付着量が多くなったり、少なくなったりすることがある。

また、皮膜付着量や、下地となる鋼板原板粗さによっても、鋼板原板凸部（以下、単に凸部とも言う）と鋼板原板凹部（以下、単に凹部とも言う）の皮膜付着量の状態は変化する。

図１に示すように、何らかの塗料特性や塗布条件等の違いにより、凸部と凹部の皮膜付着量差が大きくなった場合には、プレス成形時に金型と接する凸部の皮膜付着量が少なくなり、プレス成形性が低下する。この時、皮膜全体の皮膜付着量分布を示すピーク幅が広がって、標準偏差σの値も大きくなる。

また、図２に示すように、平均皮膜付着量が変化した場合には、皮膜全体の皮膜付着量分布を示すピークは以下に示すように変化する。

平均皮膜付着量が少ない場合には、凸部の皮膜付着量が十分得られないため、プレス成形性は低下する。このとき、凸部と凹部の皮膜付着量分布のピーク位置は低付着量側にシフトするとともに、凸部と凹部のピーク間隔が広がる。これによって、全体の皮膜付着量分布のピーク幅は広がり、標準偏差σの値も大きくなる。

一方、平均皮膜付着量が多い場合には、凸部の皮膜付着量も十分得られるため、プレス成形性が向上する。このとき、凸部と凹部の皮膜付着量分布のピーク位置はともに高付着量側にシフトするとともに、凸部と凹部のピーク間隔は狭まる。その結果、全体の皮膜付着量分布のピーク幅は狭くなり、標準偏差σの値も小さくなる。

また、図３に示すように、下地となる鋼板原板粗さが変化した場合にも、全体の皮膜付着量を示すピークの幅は変化する。鋼板原板粗さが小さい場合には、凸部と凹部の皮膜付着量分布のばらつきが小さくなり、凸部の皮膜付着量が安定化するため、プレス成形性が向上する。このとき、凸部と凹部の皮膜付着量分布のピーク幅は小さくなり、全体の皮膜付着量分布のピークの幅も狭くなる。その結果、標準偏差σの値も小さくなる。
反対に、鋼板原板粗さが大きい場合には、凸部の皮膜付着量のばらつきが大きくなるので、プレス成形性が低下する。この時、凸部と凹部の皮膜付着量分布のピーク幅は広くなる。このため、全体の皮膜付着量分布のピークの幅も広がり、標準偏差σの値も大きくなる。

以上のように、様々な要因によって、金型と接触する凸部の皮膜付着量が安定的に確保できなくなり、プレス成形性が低下する。

凸部の皮膜付着量が安定的に得られ、プレス成形性が良好な場合には、皮膜全体の皮膜付着量分布の標準偏差σが小さくなり、凸部の皮膜付着量が安定的に得られず、プレス成形性が不良の場合には、標準偏差σが大きくなる。

したがって、皮膜付着量分布の標準偏差σの大小を評価することができれば、プレス成形性の良否を判別することが可能となる。

上記、皮膜付着量分布の標準偏差σは、Ｘ線分光装置を搭載したＳＥＭで、皮膜の主成分であるＣ－Ｋα線と下地の鋼板原板の主成分であるＦｅ－Ｋα線の強度マップを測定し、これらの強度比マップから平均値μ_Ｃ／Ｆｅと標準偏差σ_Ｃ／Ｆｅを計算することにより、評価することができる。

平均値μ_Ｃ／Ｆｅは、皮膜付着量にほぼ比例するので、μ_Ｃ／Ｆｅと皮膜付着量を比較することで、Ｃ－Ｋα／Ｆｅ－Ｋα強度比マップの標準偏差σ_Ｃ／Ｆｅを皮膜付着量分布の標準偏差σに換算することができる。

特性Ｘ線強度比を皮膜付着量に換算するための検量線は、特性Ｘ線強度比の平均μ_Ｃ／Ｆｅが０の時の重量法により測定した皮膜付着量が０、つまり切片が原点であるとして、原点と、重量法により測定した皮膜付着量と特性Ｘ線強度比の平均μ_Ｃ／Ｆｅで得られる点を結ぶ直線を用いる。また、重量法による皮膜付着量の測定は、アルカリ溶液に有機樹脂被覆鋼板を浸漬して有機樹脂部分のみを溶解した時の、溶解前後の鋼板重量の変化と皮膜が形成されていた鋼板原板の面積により求める。特性Ｘ線強度比の平均μ_Ｃ／Ｆｅは、同一試料内の皮膜付着量分布の標準偏差σ_Ｃ／Ｆｅを測定した全データの平均値とする。

上記特性Ｘ線マップを評価に利用する場合には、皮膜付着量が多い凹部でも入射電子が下地の鋼板原板に到達でき、また十分な強度のＦｅ－Ｋα線が発生するように加速電圧を十分高くする必要がある。そのためには、加速電圧１０ｋＶ以上で測定すればよい。

しかしながら、加速電圧が高すぎるとＣ－Ｋα線の発生効率が低下して強度が低下するため、２０ｋＶ以下で観察することが望ましい。

また、本評価に用いる強度マップの測定範囲と分析点サイズは、鋼板表面の凹凸形状に対して統計上有意なサイズになるように測定する必要がある。鋼板原板の表面粗さが約１μｍの鋼板の場合、凸部の直径が５０μｍ程度であるため、測定範囲に凸部が１０ヶ所以上含まれるよう、２００μｍ×２００μｍであることが望ましい。また、その分析点サイズは、各凸部につき１０点以上測定できるよう、１０μｍ以下とすることが望ましい。

なお、強度マップの測定視野は、測定範囲と分析点サイズが上記条件を満たすように、連続、または任意の複数視野を測定してもよい。

上記のように算出した皮膜付着量分布の標準偏差σと別途測定した皮膜の摩擦係数の関係を調査した結果、標準偏差σが０．９ｇ／ｍ^２未満のときに摩擦係数が良好となることを見出した。

皮膜の片面当たりの皮膜付着量Ｗは２．０ｇ／ｍ^２以下であることが好ましい。皮膜の片面当たりの皮膜付着量Ｗが２．０ｇ／ｍ^２を超えると脱膜性が劣る場合がある。皮膜の片面当たりの皮膜付着量Ｗは１．５ｇ／ｍ^２以下であることがより好ましく、０．９ｇ／ｍ^２以下であることが特に好ましい。皮膜の片面当たりの皮膜付着量Ｗが０．９ｇ／ｍ^２以下であれば、脱膜性が特に良好となる。

皮膜付着量は、皮膜塗布前後の鋼板の重量差を面積で除する方法や、皮膜塗布後の鋼板の皮膜をアルカリ水溶液や有機溶剤により完全に除去し、皮膜除去前後の鋼板の重量差を面積で除する方法により、求めることが出来る。

鋼板原板の算術平均粗さＲａは０．４μｍ以上とする。また、鋼板原板の算術平均粗さＲａは２．５μｍ以下であることが好ましい。

鋼板原板の算術平均粗さＲａが０．４μｍより小さい場合にはプレス成形時に起こりうる微細な傷が目立ちやすい場合がある上に、プレス成形時にカジリが発生する場合がある。２．５μｍを超えると、必要な皮膜付着量が大きくなり、製造コストが増加することや、塗装後の鮮映性が劣化する場合がある。

鋼板原板の算術平均粗さＲａ（μｍ）はＪＩＳ Ｂ ０６３３：２００１（ＩＳＯ ４２８８：１９９６）に従い測定することが出来る。例えば、Ｒaが０．１より大きく２以下の場合には、カットオフ値および基準長さを０．８ｍｍ、評価長さを４ｍｍとして、測定した粗さ曲線から求める。Ｒａが２を超え、１０以下の場合にはカットオフ値および基準長さを２．５ｍｍ、評価長さを１２．５ｍｍとして、測定した粗さ曲線から求める。

次に、本発明の鋼板の製造方法について説明する。

本発明の鋼板の製造方法とは、鋼板原板の表面に融点１２０℃以上１４０℃以下かつ平均粒径が３．０μｍ以下のポリオレフィンワックスを含有する有機樹脂皮膜を有する鋼板の製造方法である。溶媒に有機樹脂を溶解もしくは分散した塗料もしくはこれらにワックスを添加した塗料を鋼板原板表面に塗布して乾燥する。ここで塗料は、有機樹脂の固形分としての質量（ＭＡ）、ワックスの固形分としての質量（ＭＢ）、Ｃ＝｛ＭＢ／（ＭＡ＋ＭＢ）｝×１００としたときの、Ｃが１０質量％以上となるように調整する。

塗料における皮膜成分（有機樹脂とポリオレフィンワックス）の質量割合は１質量％以上２５質量％以下であることが好ましい。

塗料の溶媒としては水または有機溶剤を用いる。

塗料における皮膜成分の質量割合が１質量％未満や２５質量％超えの場合には塗布時にムラが発生する場合がある。塗布方法は特に制限されないが、例としてロールコーターやバーコーターを使用する方法や、スプレー、浸漬、刷毛による塗布方法が挙げられる。塗布後の鋼板の乾燥方法は一般的な方法で行うことができる。例えば、熱風による乾燥や、ＩＨヒーターによる乾燥、赤外加熱による方法が挙げられる。乾燥時の鋼板の最高到達温度は６０℃以上１４０℃以下であることが好ましい。６０℃未満では乾燥に時間がかかる上に、防錆性が劣る場合がある。１４０℃を超える場合はワックスが溶融、合体し、粒径が粗大化することで潤滑性が劣化する場合があることに加えて、樹脂の重合が進みすぎて脱膜性が低下する場合がある。

本発明の鋼板の製造方法においても、皮膜付着量分布の標準偏差σが０．９ｇ／ｍ^２未満となることを結果的に満たせば、良好なプレス成形性を有する鋼板を製造することができる。

当該塗布工程を操業中に行う一例として、σが０．９ｇ／ｍ^２未満となるように、皮膜の片面当たりの皮膜付着量Ｗ（ｇ／ｍ^２）や、塗料の粘度、コーティング条件を調整することが挙げられる。このような製造条件決定方法は、鋼板の製造方法の一部の工程として実施してもよいし、単独の工程として実施してもよい。

具体的には、皮膜の片面当たりの皮膜付着量を増加させると鋼板原板の凸部と凹部の皮膜付着量差が小さくなり、皮膜付着量分布の標準偏差σを低下させることができる。このような観点から、片面当たりの皮膜付着量Ｗは０．３ｇ／ｍ^２以上とすることが好ましく、０．５ｇ／ｍ^２以上とすることが特に好ましい。しかしながら、皮膜付着量Ｗが多すぎると、前述したように脱膜性が劣化する場合があるため、片面当たりの皮膜付着量Ｗは２．０ｇ／ｍ^２以下が好ましい。片面当たりの皮膜付着量Ｗは１．５ｇ／ｍ^２以下がより好ましく、０．９ｇ／ｍ^２以下が特に好ましい。また、塗料の粘度が低すぎると凹部に塗料が溜まりやすくなり、凸部の塗料の液膜厚さが薄くなって皮膜付着量分布の標準偏差σが０．９ｇ／ｍ^２以上になってしまう場合がある。このような観点から、塗料の粘度を１．５ｍＰａ・ｓ以上とすることが好ましい。一方で、塗料の粘度が高すぎると、塗料の塗布むらが生じやすくなり、皮膜成膜後に筋模様などが発生して外観が悪くなってしまう場合がある。そのため、塗料の粘度を８．０ｍＰａ・ｓ以下にすることが好ましい。

さらに、皮膜の乾燥時間が長くなると、乾燥までの間に塗料が濡れ広がって凹部に塗料が溜まりやすくなり、凸部の塗料の液膜厚さが薄くなって、皮膜の薄膜部面積率が２５％以上になってしまう場合がある。従って、皮膜の目標特性を満たせる範囲内で乾燥温度をできるだけ高くして乾燥時間を短くすることで、皮膜の薄膜部面積率を２５％以下とすることが可能である。乾燥温度としては、６０℃以上が好ましく、８０℃以上が特に好ましい。一方で、前述したとおり、乾燥温度が１４０℃を超える場合はワックスが溶融、合体し、粒径が粗大化することで潤滑性が劣化する場合があるため、乾燥温度は１４０℃以下が好ましい。また、乾燥時間としては、１５０秒以下が好ましく、１２０秒以下がより好ましく、６０秒以下が特に好ましい。但し、乾燥時間が短すぎると、塗料が十分乾燥せず、耐食性が低下する場合があるので、乾燥時間は、２秒以上が好ましく、４秒以上が特に好ましい。

以上のように、皮膜の片面当たりの皮膜付着量や、塗料の粘度、塗料の乾燥時間を適切に制御することにより皮膜付着量分布の標準偏差σを０．９ｇ／ｍ^２未満とすることができる。

以下、本発明を実施例により説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。

表１に示す算術平均粗さＲａを有する板厚０．８ｍｍの冷延鋼板（鋼板Ｎｏ．Ａ～Ｃ）、板厚２．０ｍｍの熱延鋼板（鋼板Ｎｏ．Ｄ、Ｅ、Ｆ）を鋼板原板として用い、表２に示す組成の塗料をバーコーターで塗布し、鋼板原板の最高到達温度が８０℃となるようＩＨヒーターで乾燥することで有機樹脂およびワックスを含む皮膜が形成された鋼板を得た。なお、Ａ～Ｆの鋼板原板はいずれも２７０ＭＰａ級の引張強度を有するＳＰＣＤまたはＳＰＨＤである。

（１）プレス成形性（摺動特性）の評価方法
得られた鋼板のプレス成形性を評価するために、鋼板の摩擦係数を以下のようにして測定した。

図４は、摩擦係数測定装置を示す概略正面図である。同図に示すように、得られた鋼板から採取した摩擦係数測定用試料１が試料台２に固定され、試料台２は、水平移動可能なスライドテーブル３の上面に固定されている。スライドテーブル３の下面には、これに接したローラ４を有する上下動可能なスライドテーブル支持台５が設けられ、これを押上げることにより、ビード６による摩擦係数測定用試料１への押付荷重Ｎを測定するための第１ロードセル７が、スライドテーブル支持台５に取付けられている。上記押し付け力を作用させた状態でスライドテーブル３を水平方向へ移動させるための摺動抵抗力Ｆを測定するための第２ロードセル８が、スライドテーブル３の一方の端部に取付けられている。なお、潤滑油として、スギムラ化学工業（株）製のプレス用洗浄油プレトン（登録商標）Ｒ３５２Ｌを試料１の表面に塗布して試験を行った。

図５は使用したビードの形状・寸法を示す概略斜視図である。ビード６の下面が試料１の表面に押し付けられた状態で摺動する。図５に示すビード６の形状は幅１０ｍｍ、試料の摺動方向長さ５９ｍｍ、摺動方向両端の下部は曲率４．５ｍｍＲの曲面で構成され、試料が押し付けられるビード下面は幅１０ｍｍ、摺動方向長さ５０ｍｍの平面を有する。

摩擦係数測定試験は、図５に示すビードを用い、押し付け荷重Ｎ：４００ｋｇｆ、試料の引き抜き速度（スライドテーブル３の水平移動速度）：２０ｃｍ／ｍｉｎとし行った。供試材とビードとの間の摩擦係数μは、式：μ＝Ｆ／Ｎで算出した。

摩擦係数が０．１１９以下の場合を特に優れた摺動性であるとして◎と評価した。摩擦係数が０．１１９を超え０．１３０以下を良好な摺動性であるとして〇と評価した。摩擦係数が０．１３０を超える場合は不十分として×として評価した。

（２）脱膜性の評価方法
本発明に係る鋼板が、自動車用途で使用される場合を想定して、鋼板の脱脂時の脱膜性を評価した。鋼板の脱膜性を求めるために、まず、得られた鋼板から採取した各試験片をアルカリ脱脂剤のファインクリーナー（登録商標）Ｅ６４０３（日本パーカライジング（株）製）で脱脂処理した。かかる処理は、試験片を、脱脂剤濃度２０ｇ／Ｌ、温度４０℃の脱脂液に所定の時間浸漬し、水道水で洗浄することとした。かかる処理後の試験片に対し、蛍光Ｘ線分析装置を用いて表面炭素強度を測定し、かかる測定値と予め測定しておいた脱脂前表面炭素強度および無処理鋼板の表面炭素強度の測定値を用いて、以下の式により皮膜剥離率を算出した。

皮膜剥離率（％）＝［（脱脂前炭素強度－脱脂後炭素強度）／（脱脂前炭素強度－無処理鋼板の炭素強度）］×１００
鋼板の脱膜性は、かかる皮膜剥離率が９８％以上となるアルカリ脱脂液への浸漬時間により、以下に示す基準で評価した。下記◎、〇、△の場合に脱膜性は合格であると判定した。
◎（特に良好）：１５秒以内
○（良好） ：１５秒超え４５秒以内
△（合格） ：４５秒超え１２０秒以内
×（不良） ：１２０秒超え
（３）皮膜付着量の標準偏差σの評価方法
得られた鋼板の皮膜付着量の標準偏差σを以下のようにして測定した。

上記の得られた鋼板から、１０ｍｍ角サイズの小片を各５枚切断し、供試材とした。測定には、エネルギー分散型Ｘ線分光装置（Ｂｒｕｋｅｒ製ＸＦｌａｓｈ５｜３０）を搭載した、ショットキー電界放射型ＳＥＭ（Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ製Σｉｇｍａ）を用いた。

鋼板１水準につき各５枚の供試材の中心近傍から、倍率３００倍のＣ－Ｋα線とＦｅ－Ｋα線の強度マップを、加速電圧１５ｋＶ、測定点数８００点×６００点で測定した。測定したＣ Ｋα線強度マップを対応するＦｅ－Ｋα線強度マップで除算し、Ｃ－Ｋα／Ｆｅ－Ｋα強度比マップを計算した。さらに、強度比マップから、Ｃ－Ｋα／Ｆｅ－Ｋα強度比の平均値μ_Ｃ／Ｆｅと標準偏差σ_Ｃ／Ｆｅを求め、５視野の平均値を評価に用いた。さらに、平均値μ_Ｃ／Ｆｅと皮膜付着量の関係から、Ｃ－Ｋα／Ｆｅ－Ｋα強度比の標準偏差σ_Ｃ／Ｆｅを皮膜付着量の標準偏差σに換算した。上記のように求めたσが０．９ｇ／ｍ^２未満であった場合に良好（○）、０．９ｇ／ｍ^２以上の場合に不良（×）として評価した。

表３～５によれば、本発明例の鋼板は、いずれも優れたプレス成形性を有している。これに対し、本発明の技術的特徴を有さない比較例の鋼板はいずれもプレス成形性に劣っている。また、皮膜中のワックスの質量割合を５０質量％未満、および皮膜の片面当たりの付着量を２．０ｇ／ｍ^２以下とすることで、優れた脱膜性が得られた。

本発明の鋼板はプレス成形性、脱膜性に優れることから、自動車車体用途を中心に広範な分野で適用できる。

１ 摩擦係数測定用試料
２ 試料台
３ スライドテーブル
４ ローラ
５ スライドテーブル支持台
６ ビード
７ 第１ロードセル
８ 第２ロードセル
９ レール

Claims (20)

1. 鋼板原板と、前記鋼板原板の少なくとも片面に形成された皮膜を含む鋼板であって、
   前記皮膜は有機樹脂およびワックスを含み、
   前記鋼板原板の算術平均粗さＲａが０．４μｍ以上であり、
   前記有機樹脂がアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂の少なくともいずれか１種であり、
   前記ワックスは融点が１２０℃以上１４０℃以下、かつ平均粒径が３．０μｍ以下のポリオレフィンワックスであり、
   前記皮膜中の前記ワックスの割合が１０質量％以上であり、
   前記皮膜の片面当たりの皮膜付着量が０．２５ｇ／ｍ ^２ 以上であり、
   前記皮膜の片面当たりの皮膜付着量分布の標準偏差σが０．９ｇ／ｍ^２未満であり、
   前記皮膜付着量分布の標準偏差σの測定において、鋼板１水準につき各５枚の供試材の中心近傍から、倍率３００倍のＣ－Ｋα線とＦｅ－Ｋα線の強度マップを、加速電圧１５ｋＶ、測定点数８００点×６００点で測定する際の分析点サイズが１０μｍ以下である鋼板。
2. 前記皮膜の片面当たりの皮膜付着量Ｗが２．０ｇ／ｍ^２以下である請求項１に記載の鋼板。
3. 前記鋼板原板の算術平均粗さＲａが０．４μｍ以上２．５μｍ以下である請求項１に記載の鋼板。
4. 前記鋼板原板の算術平均粗さＲａが０．４μｍ以上２．５μｍ以下である請求項２に記載の鋼板。
5. 前記ワックスの平均粒径が０．０１μｍ以上０．５μｍ以下である請求項１に記載の鋼板。
6. 前記ワックスの平均粒径が０．０１μｍ以上０．５μｍ以下である請求項２に記載の鋼板。
7. 前記ワックスの平均粒径が０．０１μｍ以上０．５μｍ以下である請求項３に記載の鋼板。
8. 前記ワックスの平均粒径が０．０１μｍ以上０．５μｍ以下である請求項４に記載の鋼板。
9. 前記皮膜中の前記ワックスの割合が５０質量％未満である請求項１に記載の鋼板。
10. 前記皮膜中の前記ワックスの割合が５０質量％未満である請求項２に記載の鋼板。
11. 前記皮膜中の前記ワックスの割合が５０質量％未満である請求項３に記載の鋼板。
12. 前記皮膜中の前記ワックスの割合が５０質量％未満である請求項５に記載の鋼板。
13. 前記皮膜中の前記ワックスの割合が５０質量％未満である請求項６に記載の鋼板。
14. 前記皮膜中の前記ワックスの割合が５０質量％未満である請求項７に記載の鋼板。
15. 前記皮膜の片面当たりの皮膜付着量Ｗが０．９ｇ／ｍ^２以下である請求項２に記載の鋼板。
16. 前記有機樹脂がアルカリ可溶性樹脂である請求項１に記載の鋼板。
17. 請求項１～１６のいずれかに記載の鋼板の製造方法であって、請求項１～１６のいずれかに記載の有機樹脂およびワックスが含まれる塗料を、鋼板原板の少なくとも片面に塗布し、乾燥する鋼板の製造方法。
18. 前記塗料の粘度が１．５ｍＰａ・ｓ以上、８．０ｍＰａ・ｓ以下である請求項１７に記載の鋼板の製造方法。
19. 前記乾燥時の前記鋼板原板の最高到達温度が６０℃以上、１４０℃以下であり、前記乾燥時の乾燥時間が２秒以上、１５０秒以下である請求項１７に記載の鋼板の製造方法。
20. 前記乾燥時の前記鋼板原板の最高到達温度が６０℃以上、１４０℃以下であり、前記乾燥時の乾燥時間が２秒以上、１５０秒以下である請求項１８に記載の鋼板の製造方法。

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