(57)【要約】【課題】アプリケータロールの表層の腐食を抑え、その腐食により化成処理めっき鋼板に白色ムラが生じることを抑えることができる化成処理めっき鋼板の製造方法及び製造設備を提供する。【解決手段】本発明による化成処理めっき鋼板の製造方法は、ウレタンゴムを表層の主成分とするアプリケータロールを有するロールコータにより、クロムフリー化成処理液をめっき鋼板に塗布する化成処理工程と、ロールコータに進入する際のめっき鋼板の表面温度を３０℃以下とする温度調整工程とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウレタンゴムを表層の主成分とするアプリケータロールを有するロールコータにより、クロムフリー化成処理液をめっき鋼板に塗布する化成処理工程と、
前記ロールコータに進入する際の前記めっき鋼板の表面温度を３０℃以下とする温度調整工程と
を含む、
化成処理めっき鋼板の製造方法。
【請求項２】
前記ロールコータに進入する際の前記めっき鋼板の表面温度は前記クロムフリー化成処理液の凝固温度より高い、
請求項１記載の化成処理めっき鋼板の製造方法。
【請求項３】
前記めっき鋼板は、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板である、
請求項１又は請求項２に記載の化成処理めっき鋼板の製造方法。
【請求項４】
前記クロムフリー化成処理液は、リン酸、フッ酸及びそれらの塩の少なくとも１種を含む、
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の化成処理めっき鋼板の製造方法。
【請求項５】
ウレタンゴムを表層の主成分とするアプリケータロールを有し、クロムフリー化成処理液をめっき鋼板に塗布するロールコータと、
前記ロールコータに進入する際の前記めっき鋼板の表面温度を３０℃以下とする温度調整設備と
を備える、
クロムフリー化成処理めっき鋼板の製造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化成処理液をめっき鋼板に塗布する化成処理めっき鋼板の製造方法及び製造設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来用いられていたこの種の化成処理めっき鋼板の製造方法としては、例えば下記の特許文献１等に示されている方法を挙げることができる。すなわち、従来方法では、アプリケータロールによりクロムフリー化成処理液をめっき鋼板に塗布することが行われている。特に、下記の特許文献１では、アプリケータロールの表層の主成分をエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）とすることで、クロムフリー化成処理液との接触によるアプリケータロールの表層の腐食を抑え、その腐食により化成処理めっき鋼板に白色ムラが生じることを回避することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−４３８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＥＰＤＭは、ウレタンゴムと比較して引張強さが低い。このため、上記の従来方法のようにＥＰＤＭを表層の主成分とするアプリケータロールを用いる場合、めっき鋼板のエッジとの接触によりエッジマークと呼ばれる段差がアプリケータロールの表層に形成されやすい。表層にエッジマークが形成されると、化成処理液をめっき鋼板に均一に塗布できず、化成処理めっき鋼板の品質異常が生じてしまう。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ウレタンゴムを表層の主成分とするアプリケータロールを用いる場合でも、アプリケータロールの表層の腐食を抑え、その腐食により化成処理めっき鋼板に白色ムラが生じることを抑えることができる化成処理めっき鋼板の製造方法及び製造設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る化成処理めっき鋼板の製造方法は、ウレタンゴムを表層の主成分とするアプリケータロールを有するロールコータにより、クロムフリー化成処理液をめっき鋼板に塗布する化成処理工程と、ロールコータに進入する際のめっき鋼板の表面温度を３０℃以下とする温度調整工程とを含む。
【０００７】
本発明に係るクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造設備は、ウレタンゴムを表層の主成分とするアプリケータロールを有し、クロムフリー化成処理液をめっき鋼板に塗布するロールコータと、ロールコータに進入する際のめっき鋼板の表面温度を３０℃以下とする温度調整設備とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の化成処理めっき鋼板の製造方法及び製造設備によれば、ロールコータに進入する際のめっき鋼板の表面温度を３０℃以下とするので、ウレタンゴムを表層の主成分とするアプリケータロールを用いる場合でも、アプリケータロールの表層の腐食を抑え、その腐食により化成処理めっき鋼板に白色ムラが生じることを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態による化成処理めっき鋼板の製造方法を示す説明図である。
【図２】図１の化成処理工程で使用されるロールコータを示す説明図である。
【図３】図２のロールコータに進入する際のめっき鋼板の表面温度と化成処理めっき鋼板に白色ムラが発生した割合との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。本発明は各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態による化成処理めっき鋼板の製造方法を示す説明図である。本発明の実施の形態による化成処理めっき鋼板の製造方法は、基材鋼板に溶融めっきを施した後に、めっき鋼板に化成処理を施すことで、化成処理めっき鋼板を製造する方法である。基材鋼板の種類は、特に限定されない。たとえば、基材鋼板としては、低炭素鋼、中炭素鋼、高炭素鋼、合金鋼などからなる鋼板を使用することができる。良好なプレス成形性が必要とされる場合は、低炭素Ｔｉ添加鋼、低炭素Ｎｂ添加鋼などからなる深絞り用鋼板が基材鋼板として好ましい。また、Ｐ、Ｓｉ、Ｍｎなどを添加した高強度鋼板を用いてもよい。
【００１２】
図１に示すように、本発明の実施の形態の化成処理めっき鋼板の製造方法では、溶融めっき工程（ステップＳ１）、温度調整工程（ステップＳ２）及び化成処理工程（ステップＳ３）が順に行われる。
【００１３】
溶融めっき工程（ステップＳ１）は、溶融めっき設備により基材鋼板に溶融めっきを施す工程である。具体的には、基材鋼板を溶融金属浴に浸漬するとともに、溶融金属浴から基材鋼板を引き上げて、基材鋼板の表面に溶融金属を付着させる工程である。溶融金属浴の上方にワイピングガス設備を配置しておき、溶融金属浴から引き上げられた基材鋼板にワイピングガスを吹き付けて、基材鋼板の表面における溶融金属の付着量を調整することができる。溶融金属浴としては、例えば溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金浴、溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金浴、溶融Ｚｎ浴又は溶融Ａｌ浴等を用いることができる。本実施の形態の説明では、溶融金属浴から引き上げられた基材鋼板をめっき鋼板と呼ぶ。
【００１４】
温度調整工程（ステップＳ２）は、基材鋼板及びその基材鋼板の表面に付着された溶融金属の温度を温度調整設備により調整する工程である。この温度調整工程により、基材鋼板の表面に付着された溶融金属が凝固されて、表面にめっき層を有するめっき鋼板が形成される。
【００１５】
本実施の形態の温度調整工程（ステップＳ２）には、空冷工程（ステップＳ２１）と水冷工程（ステップＳ２２）とが含まれている。空冷工程（ステップＳ２１）は、めっき鋼板の搬送路に沿って配置された複数のファン又はブロワー（空冷設備）からめっき鋼板に冷却風を吹き付けて、めっき鋼板を冷却する工程である。水冷工程（ステップＳ２２）は、めっき鋼板の搬送路に沿って配置された複数のノズル（水冷設備）からめっき鋼板に冷却水を吹き付けて、めっき鋼板を冷却する工程である。この水冷工程（ステップＳ２２）は、空冷工程（ステップＳ２１）の後に行われる。溶融金属浴が溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金浴である場合、すなわち、めっき鋼板がＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板である場合、空冷工程によりめっき鋼板の表面温度を１０５℃未満とすることが好ましい。表面温度が１０５℃以上の状態でＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板の表面に冷却水を吹き付けると、化成処理めっき鋼板の表面の一部が黒色に変色することがあるためである。また、めっき鋼板がＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板である場合であっても、例えば希土類元素、Ｙ、Ｚｒ又はＳｉ等の易酸化元素を溶融金属浴に配合することによって、空冷工程後のめっき鋼板の表面温度を１０５℃以上３００℃以下としても、上述の黒色変色を防止できる。
【００１６】
化成処理工程（ステップＳ３）は、ロールコータによりめっき鋼板に化成処理液を塗布する工程である。化成処理液としては、クロムフリー化成処理液及びクロム化成処理液が使用される。クロムフリー化成処理液の例としては、リン酸、フッ酸及びそれらの塩の少なくとも１種を含む処理液が挙げられる。
【００１７】
次に、図２は、図１の化成処理工程で使用されるロールコータ１を示す説明図である。本実施の形態の化成処理工程は、図２に示すロールコータ１により実施される。図２に示すように、ロールコータ１は、めっき鋼板２の搬送方向に並べて配置された第１ロールコータ１１と第２ロールコータ１２とを含んでいる。第１ロールコータ１１はクロムフリー化成処理液３をめっき鋼板２に塗布するための設備であり、第２ロールコータ１２はクロム化成処理液４をめっき鋼板２に塗布するための設備である。
【００１８】
第１ロールコータ１１は、第１上面コータ１１０と第１下面コータ１１１とを含んでいる。第１上面コータ１１０はめっき鋼板２の上面にクロムフリー化成処理液３を塗布するコータであり、第１下面コータ１１１はめっき鋼板２の下面にクロムフリー化成処理液３を塗布するコータである。
【００１９】
第１上面コータ１１０は、コータパン１１０ａ、ピックアップロール１１０ｂ、トランスファーロール１１０ｃ、アプリケータロール１１０ｄ及びブレード１１０ｅを有している。
【００２０】
コータパン１１０ａには、クロムフリー化成処理液３が溜められている。ピックアップロール１１０ｂは、周面の一部がコータパン１１０ａのクロムフリー化成処理液３に浸かるように配置されている。トランスファーロール１１０ｃは、周面がピックアップロール１１０ｂの周面に接するように配置されている。アプリケータロール１１０ｄは、トランスファーロール１１０ｃの周面及びめっき鋼板２の上面に周面が接するように配置されている。ピックアップロール１１０ｂ、トランスファーロール１１０ｃ及びアプリケータロール１１０ｄを介して、コータパン１１０ａのクロムフリー化成処理液３がめっき鋼板２の上面に塗布される。
【００２１】
ブレード１１０ｅは、アプリケータロール１１０ｄの回転方向に関するめっき鋼板２の上流側においてアプリケータロール１１０ｄの周面に先端が接触されるように設けられた部材である。ブレード１１０ｅは、回転中のアプリケータロール１１０ｄと接触されることにより、アプリケータロール１１０ｄの表面に付着した異物を除去する。異物としては、めっき鋼板２のめっき成分とクロムフリー化成処理液３との反応による生成物が挙げられる。この生成物は、めっき鋼板２がＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板である場合に特に顕著に発生する。
【００２２】
第１下面コータ１１１は、コータパン１１１ａ、ピックアップロール１１１ｂ、アプリケータロール１１１ｄ及びブレード１１１ｅを有している。コータパン１１１ａには、クロムフリー化成処理液３が溜められている。ピックアップロール１１１ｂは、周面の一部がコータパン１１１ａのクロムフリー化成処理液３に浸かるように配置されている。アプリケータロール１１１ｄは、ピックアップロール１１１ｂの周面及びめっき鋼板２の下面に周面が接するように配置されている。ピックアップロール１１１ｂ及びアプリケータロール１１１ｄを介して、コータパン１１１ａのクロムフリー化成処理液３がめっき鋼板２の下面に塗布される。アプリケータロール１１１ｄの表面に付着した異物がブレード１１１ｅにより除去される。
【００２３】
本実施の形態では、第１上面コータ１１０がピックアップロール１１０ｂ、トランスファーロール１１０ｃ及びアプリケータロール１１０ｄを含む３段ロールコータであり、第１下面コータ１１１がピックアップロール１１０ｂ及びアプリケータロール１１０ｄを含む２段ロールコータであるように説明しているが、上面側及び下面側に用いられるロールコータの種類及び組合せは任意である。
【００２４】
第２ロールコータ１２は、第２上面コータ１２０と第２下面コータ１２１とを含んでいる。これら第２上面コータ１２０と第２下面コータ１２１とは、それぞれのコータパン１２０ａ，１２１ａにクロム化成処理液４が溜められている点を除いて、第１ロールコータ１１の第１上面コータ１１０及び第１下面コータ１１１と同じロール構成を有している。
【００２５】
すなわち、ピックアップロール１２０ｂ、トランスファーロール１２０ｃ及びアプリケータロール１２０ｄを介して、コータパン１２０ａのクロム化成処理液４がめっき鋼板２の上面に塗布される。また、ピックアップロール１２１ｂ及びアプリケータロール１２１ｄを介して、コータパン１２１ａのクロム化成処理液４がめっき鋼板２の下面に塗布される。さらに、アプリケータロール１２０ｄ，１２１ｄの表面に付着した異物がブレード１２０ｅ，１２１ｅにより除去される。
【００２６】
第１及び第２ロールコータ１１，１２の各アプリケータロール１１０ｄ，１１１ｄ，１２０ｄ，１２１ｄは、めっき鋼板２に対して近づく方向及び離れる方向に変位可能に設けられている。第１ロールコータ１１のアプリケータロール１１０ｄ，１１１ｄによりめっき鋼板２にクロムフリー化成処理液３が塗布されるとき、第２ロールコータ１２のアプリケータロール１２０ｄ，１２１ｄがめっき鋼板２から離される（図２はこの状態を示している）。同様に、第２ロールコータ１２のアプリケータロール１２０ｄ，１２１ｄによりめっき鋼板２にクロム化成処理液４が塗布されるとき、第１ロールコータ１１のアプリケータロール１１０ｄ，１１１ｄがめっき鋼板２から離される。すなわち、化成処理液としてクロムフリー化成処理液３及びクロム化成処理液４が切り替えられながら使用される。
【００２７】
アプリケータロール１１０ｄ，１１１ｄ，１２０ｄ，１２１ｄの表層の主成分はウレタンゴムとされている。「主成分」とは、成分全体に占める割合が５０質量％を超える成分のことを意味する。ウレタンゴムは例えばエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）等の他の素材と比較して高い引張強さを有している（ウレタンゴムの引張強さ：２０〜４０ＭＰａ程度、ＥＰＤＭの引張強さ：５〜２０ＭＰａ程度）。このため、アプリケータロール１１０ｄ，１１１ｄ，１２０ｄ，１２１ｄの表層の主成分をウレタンゴムとすることで、めっき鋼板２のエッジとの接触によりエッジマークと呼ばれる段差がアプリケータロール１１０ｄ，１１１ｄ，１２０ｄ，１２１ｄの表層に形成されづらくすることができる。
【００２８】
一方、表層の主成分をウレタンゴムとした場合、特にクロムフリー化成処理液３との接触により、第１ロールコータ１１のアプリケータロール１１０ｄ，１１１ｄの表層が腐食しやすいという課題が生じる。特に、通板されるめっき鋼板２の温度が高い場合、そのめっき鋼板２から熱が伝わることによりアプリケータロール１１０ｄ，１１１ｄの表層及びクロムフリー化成処理液３の温度が上昇し、アプリケータロール１１０ｄ，１１１ｄの表層の腐食が促進される。アプリケータロール１１０ｄ，１１１ｄの表層が腐食されると、化成処理めっき鋼板に白色ムラが生じる。
【００２９】
そこで、本実施の形態の化成処理めっき鋼板の製造方法では、少なくともクロムフリー化成処理液３をめっき鋼板２に塗布するとき、温度調整工程（ステップＳ２）において、ロールコータ１に進入する際のめっき鋼板２の表面温度を３０℃以下とする。後述のように、めっき鋼板２の表面温度を３０℃以下とすることで、アプリケータロール１１０ｄ，１１１ｄの表層の腐食を抑え、その腐食により化成処理めっき鋼板に白色ムラが生じることを抑えることができる。
【００３０】
ロールコータ１に進入する際のめっき鋼板２の表面温度は、クロムフリー化成処理液３の凝固温度より高ければよい。クロムフリー化成処理液３が凝固しなければ、クロムフリー化成処理液３の温度が低くても化成処理に特に影響は生じないためである。一方で、めっき鋼板２の冷却には多くのエネルギーが必要とされるので、製造コストの増大を抑えるとの観点から、ロールコータ１に進入する際のめっき鋼板２の表面温度は１０℃以上が好ましく、１５℃以上がより好ましく、２０℃以上がさらに好ましい。
【００３１】
ロールコータ１に進入する際のめっき鋼板２の表面温度は、温度調整設備とロールコータ１との間に配置された温度計５により測定することができる。温度計５は、めっき鋼板２の搬送路に沿うロールコータ１の数ｍ前（例えば５ｍ等）に配置することができる。温度計５としては、放射温度計を用いることができる。
【００３２】
なお、コータパン１１０ａ，１１１ａとチラー（冷却装置）との間でクロムフリー化成処理液３を循環させることで、コータパン１１０ａ，１１１ａのクロムフリー化成処理液３を冷却することができる。コータパン１１０ａ，１１１ａに溜められるクロムフリー化成処理液３の温度も３０℃以下とされる。コータパン１１０ａ，１１１ａのクロムフリー化成処理液３の温度も凝固温度より高ければよく、製造コストの増大を抑えるとの観点から１０℃以上が好ましく、１５℃以上がより好ましく、２０℃以上がさらに好ましい。
【００３３】
本実施の形態のクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造設備は、ウレタンゴムを表層の主成分とするアプリケータロール１１０ｄ，１１１ｄを有し、クロムフリー化成処理液３をめっき鋼板に塗布する第１ロールコータ１１と、第１ロールコータ１１に進入する際のめっき鋼板２の表面温度を３０℃以下とする温度調整設備とを備える。第１ロールコータ１１に進入する際のめっき鋼板２の表面温度はクロムフリー化成処理液３の凝固温度より高くされる。めっき鋼板２は、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板とすることができる。クロムフリー化成処理液３は、リン酸、フッ酸及びそれらの塩の少なくとも１種を含むことができる。
【００３４】
次に、実施例を挙げる。図３は、図２のロールコータ１に進入する際のめっき鋼板２の表面温度と化成処理めっき鋼板に白色ムラが発生した割合との関係を示すグラフである。本発明者は、図１に示す方法及び図２に示すロールコータ１により化成処理めっき鋼板を製造した。基材鋼板としては、低炭素鋼板を使用した。溶融めっき工程では、溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金を基材鋼板に付着させた。クロムフリー化成処理液３として、リン酸を含むクロムフリー化成処理液３を用いた。クロムフリー化成処理液３の塗布には、ウレタンゴムを表層の主成分とするアプリケータロール１１０ｄ，１１１ｄを使用した。コータパン１１０ａ，１１１ａに溜められるクロムフリー化成処理液３の温度は２０℃とした。そして、ロールコータ１に進入する際のめっき鋼板２の表面温度を変化させて、化成処理めっき鋼板に白色ムラが発生した割合を調査した。白色ムラは、クロメートフリー処理液により、時間とともにアプリケータロールの表層がある一定以上劣化したという場合に発生したと判断した。
【００３５】
図３に示すように、ロールコータ１に進入する際のめっき鋼板２の表面温度が３０℃以下の場合には、化成処理めっき鋼板に白色ムラが発生した割合が５〜６％程度であったが、めっき鋼板２の表面温度が３５℃の場合には８．７％まで上昇した。このことから、ロールコータ１に進入する際のめっき鋼板２の表面温度を３０℃以下とすることで、ウレタンゴムを表層の主成分とするアプリケータロールを用いる場合でも、アプリケータロールの表層の腐食を抑え、その腐食により化成処理めっき鋼板に白色ムラが生じることを抑えることができることが確認された。
【００３６】
このような化成処理めっき鋼板の製造方法及び製造設備では、第１ロールコータ１１に進入する際のめっき鋼板２の表面温度を３０℃以下とするので、ウレタンゴムを表層の主成分とするアプリケータロール１１０ｄ，１１１ｄを用いる場合でも、アプリケータロール１１０ｄ，１１１ｄの表層の腐食を抑え、その腐食により化成処理めっき鋼板に白色ムラが生じることを抑えることができる。
【００３７】
なお、実施の形態では溶融めっきにより形成しためっき鋼板２に化成処理を施すように説明しているが、めっき鋼板の形成方法は任意である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ロールコータ
２  めっき鋼板
３  クロムフリー化成処理液
１１０ｄ，１１１ｄ  アプリケータロール
【図１】
2020063480.tif 000003
【図２】
2020063480.tif 000004
【図３】
2020063480.tif 000005