(57)【要約】【課題】加工部品の切断端面の耐食性低下を抑制するＺｎ系めっき鋼板のレーザー切断方法を提供する。【解決手段】Ｚｎ系めっき鋼板を任意の形状に切断する際に、レーザー光を前記めっき鋼板の表面に照射するとともにレーザー光の周囲から前記めっき鋼板の表面に噴射するアシストガスに酸素を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｚｎ系めっき鋼板をレーザー光により切断する際に、前記レーザー光を前記Ｚｎ系めっき鋼板の表面に照射するとともに、前記レーザー光の周囲から前記Ｚｎ系めっき鋼板の表面に噴射するアシストガスに酸素を用いることを特徴とするＺｎ系めっき鋼板のレーザー切断方法。
【請求項２】
前記Ｚｎ系めっき鋼板として、ＺｎとＡｌとＭｇを含むめっき金属を被覆した鋼板を用いることを特徴とする請求項１に記載のＺｎ系めっき鋼板のレーザー切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｚｎを含むめっき金属が被覆されているＺｎ系めっき鋼板を素材として、これをレーザー光によって切断することによって、Ｚｎ系めっき鋼板の切断端面の耐食性低下を抑制する加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷延鋼板を塑性加工して所定寸法の形状をつくり、その後にＺｎめっきを施して（ポストＺｎめっき）部品を製造することが一般的であったが、近年の自動車部品や家電部品等においては、部品の耐食性や耐久性の向上および工程省略によるコスト低減の目的のため、素材としてＺｎやＺｎ合金を鋼板表面に被覆したＺｎ系めっき鋼板を用い、その鋼板を塑性加工して部品を製造することが多くなっている。本明細書では、ＺｎやＺｎを含む合金を鋼板の表面にめっきした鋼板を、Ｚｎ系めっき鋼板と称する。  Ｚｎ系めっき鋼板の塑性加工のうち、絞り加工や張出し加工、曲げ加工では、めっき層に割れや剥離などのダメージを受けるものの、金型条件や加工条件、潤滑油種類などの条件変更により回避あるいは抑制することができる。  しかし、最終製品形状とするためにフランジを除去するなどの、Ｚｎ系めっき鋼板を任意形状に切断するような加工では、切断した端面にめっき金属が全く存在しない、あるいは部分的に存在しない状態になってしまう。このように、切断端面にめっき金属がない領域が存在すると、その領域から赤錆が発生しやすくなり、その赤錆がめっき金属が存在する平面部にまで拡大し、製品の外観や強度を劣化させる問題が出てくる。  塑性加工製品のフランジ部を除去するようなＺｎ系めっき鋼板の切断方法としては、通常、パンチとダイによる打抜き加工が行われている。そして、この打抜き端面の防錆能力を向上させる方法として、例えば、特許文献１に示すように、板厚２ｍｍ以下のＺｎ系めっき鋼板において、パンチかダイの何れかの肩部に曲率半径を持たせた金型を用い、切断後の端面におけるせん断面比率が９０％以上で、かつせん断面の亜鉛被覆率が５０％以上とする方法が提案されている。この技術は、Ｚｎ系めっきが鋼板に対して有する犠牲防食作用を利用しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２８７０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、特許文献１で提案されているＺｎ系めっき鋼板の切断方法は、切断端面の全域にめっき金属が存在すれば、どのような環境においても防錆能力が向上するが、５０％であっては製品が置かれる環境によって赤錆が発生してしまい適用できない場合が出てくる。また、金型を用いて打抜き加工によって切断しているので、目標とする切断形状に合わせて金型を揃える必要があり、金型コストが高くなってしまう。
【０００５】
そこで本発明では、Ｚｎ系めっき鋼板の切断方法に関して、切断端面での赤錆発生を抑制することができ、金型コストの上昇を伴わずに任意の形状を得る切断方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の切断方法は、その目的を達成するため、Ｚｎ系めっき鋼板を任意の形状に切断する際に、レーザー光を前記Ｚｎ系めっき鋼板の表面に照射するとともに、レーザー光の周囲から前記Ｚｎ系めっき鋼板に噴射するアシストガスに酸素を用いることを特徴としている。また、前記Ｚｎ系めっき鋼板として、ＺｎとＡｌとＭｇを含むめっき金属が被覆されているめっき鋼板を用いることも特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のＺｎ系めっき鋼板の切断方法は、レーザー光を前記Ｚｎ系めっき鋼板の表面に照射して切断するため、パンチやダイといった金型を要せずに任意形状に切断できるため、金型コストが上昇することがない。また、レーザー光を照射する際に、アシストガスとして酸素を用いていることから、切断端面に酸化皮膜が形成され、その皮膜によって防錆能力の低下を抑制することができる。
また、Ｚｎ系めっき鋼板として耐食性が優れているＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金を被覆したＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板を用いれば、犠牲防食作用がより一層強く作用するので、赤錆発生の抑制能力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例を示す模式図
【図２】各種切断形態の端面での赤錆発生状況の比較を示す図
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明による切断方法の対象となるＺｎ系めっき鋼板は、めっき層がＺｎ単独であることに限定させることはなく、ＺｎとＡｌやＺｎとＮｉ、ＺｎとＡｌとＭｇなどのＺｎを含む合金をめっき金属として被覆したものである。ただし、切断端面への犠牲防食機能を向上させるには、ＺｎとＡｌとＭｇをめっき金属に含んだめっき鋼板を用いることが好ましい。また、めっき金属が被覆される原板は、熱延鋼板、冷延鋼板の何れでも良く、鋼種も極低炭素鋼板や低炭素鋼板などの何れであっても良く、特に限定するものではない。
Ｚｎ系めっき鋼板のめっき付着量も特に限定する必要はなく、切断した端面の犠牲防食機能を向上させるためには、めっき付着量が多いほうが好ましく、切断した部品の使用環境によって決めることができる。さらに、Ｚｎ系めっき鋼板の板厚に関しても特に限定する必要はなく、板厚が小さいほどめっき金属の切断端面に及ぼす犠牲防食機能が大きいため、加工部品が必要な強度を確保できるように鋼種と板厚の組み合わせにおいて板厚を決定すればよい。
【００１０】
本発明の切断方法は、Ｚｎ系めっき鋼板１の表面へレーザー光２を照射しつつレーザー光２を移動させて、Ｚｎ系めっき金属を蒸発させつつ、Ｚｎ系めっき鋼板の原板を溶解させることにより切断して、任意形状に仕上げている。照射するレーザー光の種類は、特に限定するものでなく、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー、ファイバーレーザーなどを使用することができる。また、切断する際のレーザー光の条件としては、Ｚｎ系めっき鋼板の表面におけるスポット径と出力、移動速度を挙げることができ、それらの条件は切断の対象となるＺｎ系めっき鋼板の板厚によって設定する。
レーザー光の周囲からＺｎ系めっき鋼板に噴射するアシストガス３としては、酸素を用いる。このアシストガスは、溶解したＺｎ系めっき鋼板を吹き飛ばす役目と、酸化反応による熱で溶断しやすくする効果、および切断端面に酸化皮膜を形成して端面の防錆能力の低下を抑制する効果がある。アシストガスの流量は、Ｚｎ系めっき鋼板の板厚やレーザー光の移動速度などによって必要とする切断端面の平面度やバリ高さ、酸化状況が変化するため、これらの材料因子やレーザー光の条件によって決定すれば良い。
【実施例１】
【００１１】
Ｚｎ系めっき鋼板として、板厚が６ｍｍで、片面当りのめっき付着量が９０ｇ／ｍ２のＺｎ−６％Ａｌ−３％Ｍｇめっき鋼板を用いた。これを、比較例として打抜き加工により切断した部品と、発明例としてレーザー光により切断した部品を製作し、切断端面の耐食性を比較した。
【００１２】
打抜き加工は、直径が９．２ｍｍのパンチと内径が１０．４ｍｍのダイスを用いて、素材板厚に対するクリアランスを１０％の状態で行った。パンチとダイの肩部は０．５ｍｍの曲率半径のＲを付与した。
レーザー切断の条件としては、ファイバーレーザーを用い、素材表面のスポット径を０．３ｍｍ、移動速度を１ｍ／ｍｉｎ、レーザー光出力を１ｋＷとし、アシストガスは酸素を２０リットル／ｍｉｎの流量でレーザー光の周囲から素材に噴射した。切断する形状と寸法は、打抜き加工と同じにした。
【００１３】
各々の切断方法により製作した部品の端面を観察したところ、打抜き加工により切断した端面には、いわゆるダレ面、すなわち端面のうちのめっき面から連続している２ｍｍの領域でめっき金属が存在していた。一方、レーザーにより切断した端面には、端面の全域に酸化皮膜が形成されていた。これらの部品について屋外大気中での暴露試験を３ヶ月行い、端面の全面積に対する赤錆が発生した面積の比率を赤錆発生面積率として評価した。試験を行った結果を図２に示す。打抜き加工により切断した端面には、試験開始後１週間の時点でめっき金属が存在していない領域から赤錆が発生したが、レーザーにより切断した端面は初期の赤錆発生時期が打抜き端面より遅く、赤錆発生面積率も低い状態で推移した。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明にかかるＺｎ系めっき鋼板の切断方法は、Ｚｎ系めっき鋼板を素材とした加工部品の切断端面の耐食性低下を抑制する上で好適である。
【符号の説明】
【００１５】
１  Ｚｎ系めっき鋼板
２  レーザー光
３  アシストガス
【図１】
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【図２】
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