JPH04176877A - プレス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系めっき鋼板の製造方法 - Google Patents
プレス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系めっき鋼板の製造方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
っき鋼板の製造方法に関するものである。
て、例えば特開昭62−185883号公報記載の如く
、めっき鋼板表面に電解クロメート処理を施し、Crz
03の酸化物皮膜を生成せしめる方法や、特開昭62−
192597号公報記載の如く、鉄亜鉛合金めっきを施
す方法等の亜鉛系めっき鋼板上に硬い皮膜を形成し、プ
レス時のめっきとダイスのがしりを防止してプレスの潤
滑性の向上をはかることが開示されている。
き鋼板の表面に有機潤滑皮膜や潤滑油等の有機物を塗布
または被覆し、プレス成形性を向上させることが開示さ
れている。
において、以下のような不十分な点がある。
する工程、プレス工程、脱脂工程、化成処理工程、塗装
工程からなっているので、電解クロメート処理鋼板の場
合は、化成処理工程で化成処理皮膜が形成せず、また潤
滑油や潤滑皮膜などを塗布した鋼板の場合は、洗浄工程
で油が落ちるので十分な潤滑性能を発揮しない。さらに
は、化成処理前の脱脂工程に負荷がかかりコストが高く
なる。一方、亜鉛系めっき鋼板に鉄−亜鉛合金フラッシ
ュめっきを施したものは電解クロメート処理に比較して
鋼板のコストが高くなる等の問題点がある。
可能で、脱脂等の工程に負荷をかけずに製造し得るプレ
ス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系めっき鋼板を提供
することを目的とする。
密着し、その変形に追随して被覆を維持する凝着防止機
能と、金型とめっき層間のコロガリ潤滑機能とを併せも
つ無機系被覆層2〜1000■ノl12(金属として)
を形成せしめるプレス成形性、化成処理性に優れた亜鉛
系めっき鋼板の製造方法において、亜鉛系めっき鋼板を
Mn、 Mo、 Co+ Nll CatCr、 v、
w、 h、 AL Zn の1種または2種以上の
金属イオンを含有し、かっP、Bの1種または2種の酸
素酸を含有するpH5以下の酸性水溶液に接触させるか
、あるいは該酸性水溶液中で陰極電解することを特徴と
するプレス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系めっき鋼
板の製造方法。
度以上とし、凝着防止機能をめっき層との界面に強く、
コロガリ潤滑機能を被覆層表面に強く傾斜被覆せしめる
ことを特徴とする前項1記載のプレス成形性、化成処理
性に優れた亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
″イオン、 ClO3−イオン、H2O2、F−イオン
の1種または2種以上の亜鉛溶解促進剤を含有せしめる
ことを特徴とする前項1または2記載のプレス成形性、
化成処理性に優れた亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
密着し、その変形に追随して被覆を維持する凝着防止機
能と、金型とめっき層間のコロガリ潤滑機能とを併せも
つ無機系被覆層2〜1000■/m2(金属として)を
形成せしめるプレス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系
めっき調板の製造方法において、亜鉛系めっき鋼板をM
n+ MO+ CO+ Nll Ca+Cr、 V、
W、 Ti、 A1. Zn の1種または2種以上
の金属イオンを含有し、かつSi、 Al、 Ti
の1種または2種以上の酸化物コロイドを含有するpH
5以下の酸性水溶液に接触させるか、あるいは該溶液中
で陰極電解することを特徴とするプレス成形性、化成処
理性に優れた亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
−イオン、 ClO3−イオン、H2O2、F−イオン
の1種または2種以上の亜鉛溶解促進剤を含有せしめる
ことを特徴とする前項4記載のプレス成形性、化成処理
性に優れた亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
めっき法、電気めっき法、蒸着めっき法、溶射法などの
各種の製造方法によるものがあり、めっき組成としては
純Znの他、ZnとFe、 ZnとNi。
、 ZnとMgなどZnを主成分として、あるいは耐食
性など諸機能の向上のためFe、 Ni、 Co、 A
Z+ Pb、 Sn、 Sb、 Cu、 Ti。
種以上の合金元素および不純物元素を含み、またSiO
□。
Cr0aなどの酸化物、アクリル樹脂などの有機高分子
をめっき層中に分散させたものがあり、めっき層の厚み
方向で単一組成のもの、連続的あるいは層状に組成が変
化するものがあり、さらに多層めっき鋼板では、最上層
に、めっき組成としては純Znの他、ZnとFe、 Z
nとNi、 ZnとAl、ZnとMn、 ZnとCr。
食性など諸機能の向上のため1種ないし2種以上の合金
元素および不純物元素を含み、またSiO□、 Al2
O。
などの酸化物、アクリル樹脂などの有機高分子をめっき
層中に分散させたものがある。
−亜鉛合金化溶融亜鉛めっき鋼板、亜鉛を主とするアル
ミニウム、鉄などの合金熔融亜鉛めっき鋼板、めっき層
断面方向で下層が合金化されている合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板(一般にハーフアロイと称する)、片面鉄−亜鉛
合金化溶融亜鉛めっき層、他面溶融亜鉛めっき層からな
るめっき鋼板、これらのめっき層上に電気めっき、蒸着
めっき等により亜鉛、または亜鉛を主成分とし、鉄、ニ
ッケルを含有する金属をめっきした鋼板、あるいは電気
亜鉛めっき鋼板、亜鉛、ニッケル、クロム等合金電気め
っき鋼板等、さらに単一合金層または多層合金電気めっ
き鋼板、亜鉛および亜鉛含有金属の蒸着めっき鋼板等が
ある。その他、5iOz+ Altosなどのセラミッ
クス微粒子、TiO2酸化物微粒子および有機高分子な
どを亜鉛または亜鉛合金めっき中に分散させた分散めっ
き鋼板がある。
き金属凝着防止剤と潤滑剤を被覆することにより、プレ
ス成形性、化成処理性を向上しようとするものである。
ス成形時に容易に塑性変形して金型の表面粗さプロフィ
ルに嵌合し、金型との真実接触面積が増加し、摩擦力が
増大する結果、めっき層がひきちぎられ、剥離しためっ
き片がバインダーとなって次々にめっき層をひきちぎり
、金型に蓄積し、遂には材料破断を引き起こす傾向が強
い。
、場合によってはプレス油を塗布してプレス加工される
。油膜の作用は金型とめっき表面の間に流動層を形成し
て、金属の直接接触を抑制することにあり、上記現象は
軽減されるが、金型との摺動面で油膜が切れやすく、十
分に解決されない。
油膜強度を高める試みも実施されており、摩擦力低減に
はそれなりの効果はあるが、成形後脱脂、化成処理、塗
装の工程で、脱脂不良を起こしたり、脱脂液を汚染して
寿命を縮め、化成皮膜がつかないか、あるいはその耐食
性能を劣化させる不利益を伴うことが問題である。
ッシュめっきする方法は、軟質な亜鉛系めっきの上に被
覆することにより、複合系としての硬度を高めて金型と
の真実接触面積を低下させる作用であるから、効果を発
揮するには0.5μm程度以上の厚い表層めっきをする
必要があり、コスト高となる。
く新規な皮膜を亜鉛系めっき鋼板上に形成させるもので
ある。即ち、亜鉛系めっき表面に1〜500■/ホ(金
属として)の金属酸化物あるいは及び水酸化物から主と
して構成される凝着防止機能を有する皮膜と、1〜50
0■/rd (金属として)の酸素酸あるいは及び金属
酸化物コロイドから主として構成されるコロガリ潤滑機
能を有する皮膜を形成させるものである。この皮膜は金
属−酸素結合を主体として構成される非晶質構造であっ
て、凝着防止機能を有する皮膜構造とコロガリ潤滑板能
を有する皮膜構造は酸素結合を介して互いに混在してい
るものであって、層構造として分離できるものではなく
、プレス成形に際して機能として識別できるものである
。
めっき層の新生表面に追随して酸素結合を介して亜鉛と
密着し、金型への亜鉛凝着を防止する。一方、皮膜の一
部は破壊され、粉状となって金型との摺動面でコロガリ
潤滑機能を果たすことが、極めて清い無機系皮膜であり
ながら画期的潤滑性を示す理由であると考えられる。
子顕微鏡写真を第1図に示す。亜鉛めっき結晶が見える
だけで、清い表面皮膜は全く見えない。電子プローブマ
イクロアナライザーで線分析すると、第2図に示す如<
Mn、Pの存在が確認できる。この鋼板をドロービード
摺動試験にかけた後の電子顕微鏡での表面状態を第3図
に示すが、亜鉛めっき表面は金型ビード部で擦られて元
の亜鉛結晶は痕跡もとどめない。処理をしない電気亜鉛
めっき鋼板では板破断を起こす条件であるが、本発明の
皮膜を形成させると摩擦係数は0.17であり、良好な
潤滑状態を維持している。第4図にドロービード摺動試
験後の電子プローブマイクロアナライザー線分析チャー
トを示す。皮膜のMn。
皮膜に切れ目がな(、はぼ均一に残存している。摺動に
より新しい亜鉛面が出現しても皮膜が再構成されている
と解せられる。ここで、Mn/P比に注目すると、摺動
前に比べてPが相対的に減少していることがわかる。皮
膜中のPは選択的に破壊され、粉状となってコロガリ潤
滑に寄与したと考えられる。
、 Al、 Zn 等の金属酸化物あるいは及び水酸
化物を主体とする非晶質構造が主として機能し、コロガ
リ潤滑機能を有する皮膜としては、P、Bからなる酸素
酸および/または5i、 A1. Ti 等からなる
酸化物コロイドが上記非晶質構造に酸素結合を媒介して
結合している構造が主として機能すると考えられる。し
かしながら、皮膜の形成反応は水溶液中から界面のpH
上昇を利用して渾然一体として析出させるので、厳密に
作用機能を選別できるものではなく、皮膜の一部が凝着
防止機能を担い、他の一部がコロガリ潤滑機能を担うと
解するほうが妥当である。
液には負荷をかけず、化成処理に際してはpHの低下に
よって溶解するので、化成皮膜は正常に形成できる。
n、 Mo、 Co、 Ni+ Ca、 Cr、 V
、 W、 Ti、 AZ。
コロガリ潤滑機能を有する皮膜成分となるPあるいは及
びBの酸素酸を含有するpH5以下の酸性水溶液に亜鉛
系めっき調板を浸漬するか、あるいは陰極電解処理する
ことにより、確実に皮膜形成できる。金属イオンとして
は、Mnは過マンガン酸塩(MnOn−)の形態で建浴
することが工業的に有利であり、MnO,−イオンの酸
化力を利用して亜鉛の溶解を促進できる利点もある。M
o、 W、 Vはそれぞれモリブデン酸塩(MoO4
−2) 、タングステン酸塩(WO4−2) 、バナジ
ン酸塩(vo4−’)あるいはそのポリ塩の形態で安定
に建浴できる。CrはCr”イオンで適用することが好
ましい。Cr、 Ti、 AI はpH2以下の酸性
中で溶解できる。これら金属イオンの濃度はIg/I!
、以上溶解量まで適用できる。
はその塩として適用する。溶液のpHは5以下が好まし
く、5を越えると事実上反応は進行しない。溶液のpH
はリン酸、ホウ酸で調整してもよいが、皮膜形成に与か
らない酸、例えば硫酸、塩酸、硝酸、酢酸、過塩素酸等
を加えて調整することは皮膜量と皮膜成分比を独立に制
御する手段として有利である。
皮膜成分となるMn、 Mo、 Co、 Ni、 Ca
、 Cr。
種以上の金属イオンを含有し、コロガリ潤滑機能を有す
る皮膜成分となるSi、 A1. Ti の1種また
は2種以上の酸化物コロイドを含有するpH5以下の酸
性水溶液に亜鉛系めっき鋼板を浸漬するか、あるいは陰
極電解処理することも可能である。酸化物コロイドは粒
子径0.1μm以下の5i02. A/20:+ 、
Tl0Z、:]ロイドを酸性水溶液に添加すると表面の
○H〜基の静電力により安定に分散する。酸化物コロイ
ドの総濃度は60g/I!、以下が好ましい。溶液のp
Hはリン酸、ホウ酸の他、硫酸、塩酸、硝酸、酢酸、過
塩素酸等でも調整できる。
が上昇し、その結果金属イオンは水酸化物あるいは酸化
物となって析出する。P、 Bの酸素酸は金属−酸素
結合の非晶質ネットワークの中に酸素結合を介して取り
込まれる。酸化物コロイドもpH上昇に伴って析出し、
酸素結合のネットワークの中に入る。酸化物コロイドは
コロガリ潤滑機能型に働くが、皮膜中にクラスター状に
分布することがその一因ではなかろうかと推測される。
。
化反応であり、それに対応して酸化型の金属イオンは不
溶解性の還元型酸化物となって析出する。前述した過マ
ンガン酸塩はその例である。
の表面が被覆されれば自動的に反応は完結する。処理時
間は反応が速いものでは0.1秒で被覆が終了(7、−
船釣には1分以内で十分である。
る。皮膜量は素地亜鉛の溶解量で制御できる。
ド反応であるからである。従って、フリー酸濃度の増加
、即ちpnの低下は皮膜量を増大させる。またスプレー
処理、コーティング処理等によって亜鉛系めっき鋼板表
面に供給する水膜の厚さを調整し、pH上昇を早める方
法も皮膜量制御に有効である。 ゛ 陰極電解処理は界面のpt+上昇を促進し、また皮膜量
を増大させる効果がある。印加電流密度は10AIdm
”以下で十分である。IOA/dm”を越えると、金属
が析出しやす(なり、潤滑性能が劣化するか、あるいは
皮膜量が短時間処理でも1000■/ボを越えるので好
ましくない。
る方法も皮膜量制御に有効である。溶解促進剤としては
、NO3−イオン、NO2−イオン、0103−イオン
、H2O2、F−イオンの1種または2種以上が通用で
きる。これら溶解促進剤の添加量は10 g/1.以下
で十分である。
処理液との接触処理あるいは陰極電解処理をした後、水
洗し、乾燥する。必要な場合は防錆油を塗布して製品加
工工程に備える。
属として2〜1000■/ポが適当である。
0■/rrfを越えると、皮膜が塊状で剥離する危険が
あり、また化成処理皮膜形成に悪影響がでる場合もある
ので好ましくない。凝着防止機能とコロガリ潤滑機能を
併せ持つ被覆を形成する態様として、金属酸化物あるい
は及び水酸化物を主体とする非晶質構造皮膜と酸素酸あ
るいは及び金属酸化物コロイド皮膜を形成させる場合に
は、皮膜量は両者ともに金属として1〜500■/ボが
適当である。1■/ボ未満では明確な潤滑効果が認知で
きない。500■/ポを越えると、皮膜が塊状で剥離す
る危険があり、また化成処理皮膜形成に悪影響がでる場
合もあるので好ましくない。
造皮膜と酸素酸あるいは及び金属酸化物コロイド皮膜は
上記浸漬法や陰極電解処理法の如く界面の化学反応で析
出させる場合には、一般には混合皮膜として皮膜生成さ
れる。しかるに、凝着防止機能を亜鉛めっきとの界面に
より強く、コロガリ潤滑機能を皮膜の表面により強く、
傾斜機能的に皮膜形成させることも可能である。かくす
ることにより、摩擦係数で表示される潤滑性能には顕著
な効果は見られないが、難成形部品をプレス加工する場
合のように、亜鉛めっき鋼板の局部に高面圧がかかると
き、カジリが発生する限界面圧が向上する効果がある。
型設計が容易になり、プレス作業も安定するので大きな
利益を享受できる。
相違を利用して、各成分のイオン濃度、流速、溶液温度
、電解処理の場合には電流密度等を調整することにより
、界面のイオン濃度を制御することからなる。特に効果
的な方法は、酸素酸の総モル濃度を金属イオンの総モル
濃度以上に配合することである。つまり、皮膜析出反応
は界面でのpH上昇に伴って溶解度積の最も小さい析出
物から優先して析出するが、一般に反応が速いので混合
皮膜になりやすい。しかるに、皮膜形成後、酸による再
溶解反応と付随して起こる置換析出反応を利用するので
ある。皮膜形成後の界面の金属イオン濃度より酸素酸の
総モル濃度が高ければ、金属酸化物ないし水酸化物が熔
解し、P、B等酸素酸に置換する。
る。
っき鋼板、GI:溶融亜鉛めっき鋼板(Al:0.3%
。
、Zn/Zn−Cr:下層Cr1O%含有20 g/ボ
亜鉛合金めっき鋼板、上層Zn2g/ポ、鋼板厚はいず
れも0.8mの普通鋼。
500 mn / min 、角ビート肩R: 1.
0 /3.0mm、摺動長:200mm、塗油:ノック
スラスト530F−40(パーカー興産株式会社)塗油
量1g/rrrの条件で、面圧を100〜600Kgf
の間で数点試験を行い、引き抜き加重を測定し、面圧と
引き抜き加重の傾きから摩擦係数を求めた。
。傾斜機能型皮膜については皮膜の下半層と上半層の金
属量をそれぞれ示した。
000 (日本ペイント社製)を用い、処方どおり脱脂
、表面調整を行った後化成処理を行った。
、均一に皮膜が形成されているものは○、部分的に皮膜
が形成されているものはΔ、皮膜が形成されていないも
のは×と判定した。
並以上に向上し、かつ化成処理皮膜も形成可能な亜鉛系
めっき鋼板の製造方法を提供し得るので、従来より低コ
ストで、ユーザーの工程における負荷を低減でき、プレ
ス成形に際しての生産性を向上させることができるなど
、本発明は産業上極めて有用である。
物系皮膜の結晶構造を示す電子顕微鏡写真、第2図は電
気亜鉛めっき鋼板表面に形成した非晶質酸化物系皮膜の
電子ブローブマイクロアナライザー線分析図、第3図は
第1図の鋼板をドロービード摺動試験にかけた後の表面
皮膜の結晶構造を示す電子顕微鏡写真、第4図は第3図
に示す鋼板の表面の電子プローブマイクロアナライザー
線分析図である。 第1[4 1す、++1 @aX −傾一と −孝−g
Claims (5)
- (1) めっき層表面に、プレス成形時にめっき層表面
に密着し、その変形に追随して被覆を維持する凝着防止
機能と、金型とめっき層間のコロガリ潤滑機能とを併せ
もつ無機系被覆層2〜1000mg/m^2(金属とし
て)を形成せしめるプレス成形性、化成処理性に優れた
亜鉛系めっき鋼板の製造方法において、亜鉛系めっき鋼
板をMn、Mo、Co、Ni、Ca、Cr、V、W、T
i、Al、Znの1種または2種以上の金属イオンを含
有し、かつP、Bの1種または2種の酸素酸を含有する
pH5以下の酸性水溶液に接触させるか、あるいは該酸
性水溶液中で陰極電解することを特徴とするプレス成形
性、化成処理性に優れた亜鉛系めっき鋼板の製造方法。 - (2) 前記酸素酸の総モル濃度を金属イオンの総モル
濃度以上とし、凝着防止機能をめっき層との界面に強く
、コロガリ潤滑機能を被覆層表面に強く傾斜被覆せしめ
ることを特徴とする請求項1記載のプレス成形性、化成
処理性に優れた亜鉛系めっき鋼板の製造方法。 - (3) 前記酸性水溶液中に更にNO_3^−イオン、
NO_2^−イオン、ClO_3^−イオン、H_2O
_2、F^−イオンの1種または2種以上の亜鉛溶解促
進剤を含有せしめることを特徴とする請求項1または2
記載のプレス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系めっき
鋼板の製造方法。 - (4) めっき層表面に、プレス成形時にめっき層表面
に密着し、その変形に追随して被覆を維持する凝着防止
機能と、金型とめっき層間のコロガリ潤滑機能とを併せ
もつ無機系被覆層2〜1000mg/m^2(金属とし
て)を形成せしめるプレス成形性、化成処理性に優れた
亜鉛系めっき鋼板の製造方法において、亜鉛系めっき鋼
板をMn、Mo、Co、Ni、Ca、Cr、V、W、T
i、Al、Znの1種または2種以上の金属イオンを含
有し、かつSi、Al、Tiの1種または2種以上の酸
化物コロイドを含有するpH5以下の酸性水溶液に接触
させるか、あるいは該溶液中で陰極電解することを特徴
とするプレス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系めっき
鋼板の製造方法。 - (5) 前記酸性水溶液中に更にNO_3^−イオン、
NO_2^−イオン、ClO_3^−イオン、H_2O
_3、F^−イオンの1種または2種以上の亜鉛溶解促
進剤を含有せしめることを特徴とする請求項4記載のプ
レス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系めっき鋼板の製
造方法。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2305581A JP2826902B2 (ja) | 1990-11-10 | 1990-11-10 | プレス成形性、化成処理性に優れた亜鉛系めっき鋼板の製造方法 |
CA002046288A CA2046288C (en) | 1989-12-12 | 1990-12-11 | Zinc-base galvanized sheet steel excellent in press-formability, phosphatability, etc. and process for producing the same |
KR1019910700888A KR940001032B1 (ko) | 1989-12-12 | 1990-12-11 | 프레스 성형성, 화성처리성 등에 뛰어난 아연계 도금강판 및 그 강판의 제조방법 |
AU68889/91A AU629724B2 (en) | 1989-12-12 | 1990-12-11 | Deep drawing galvanised steel plate for press working and conversion coating |
DE69027428T DE69027428T2 (de) | 1989-12-12 | 1990-12-11 | Verzinktes stahlblech mit ausgezeichneter pressverformung, chemischer oberflächenumwandlung und ähnlichen eigenschaften sowie herstellung eines solchen bleches |
PCT/JP1990/001615 WO1991009152A1 (en) | 1989-12-12 | 1990-12-11 | Galvanized steel plate having excellent capability of press working, chemical conversion and the like, and production of said plate |
EP91900051A EP0456834B1 (en) | 1989-12-12 | 1990-12-11 | Galvanized steel plate having excellent capability of press working, chemical conversion and the like, and production of said plate |
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