(57)【要約】本発明に係る表面処理鋼帯は、素地鋼板と、前記素地鋼板の表面に島状に形成された、針状のリン酸亜鉛結晶からなるリン酸亜鉛皮膜層と、前記素地鋼板の表面と前記リン酸亜鉛皮膜層の一部とを被覆した、潤滑成分を少なくとも含む潤滑皮膜層と、を備え、前記潤滑皮膜層の表面に露出している前記リン酸亜鉛結晶の面積率は、２５％〜９０％である。
2017179665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素地鋼板と、
前記素地鋼板の表面に島状に形成された、針状のリン酸亜鉛結晶からなるリン酸亜鉛皮膜層と、
前記素地鋼板の表面と前記リン酸亜鉛皮膜層の一部とを被覆した、潤滑成分を少なくとも含む潤滑皮膜層と、
を備え、
前記潤滑皮膜層の表面に露出している前記リン酸亜鉛結晶の面積率は、２５％〜９０％である、表面処理鋼帯。
【請求項２】
前記リン酸亜鉛結晶は、長軸方向の平均粒径が２５μｍ〜７０μｍであり、短軸方向の平均粒径が３μｍ〜１０μｍである、請求項１に記載の表面処理鋼帯。
【請求項３】
前記リン酸亜鉛皮膜層の付着量は、片面当たり１．５ｇ／ｍ２〜１５．０ｇ／ｍ２である、請求項１または２の何れか１項に記載の表面処理鋼帯。
【請求項４】
前記潤滑皮膜層の付着量は、片面当たり１．０ｇ／ｍ２〜１２．０ｇ／ｍ２である、請求項１〜３の何れか１項に記載の表面処理鋼帯。
【請求項５】
前記潤滑皮膜層は、ＳｉＯ２／Ｍ２Ｏ（Ｍは、アルカリ金属である。）で表わされるモル比が２〜５であるケイ酸アルカリ金属塩と、平均粒径が０．１μｍ〜３．０μｍであるポリエチレンワックス又はポリプロピレンワックスの少なくとも何れか一方からなる高分子ワックスと、を含み、
前記潤滑皮膜層の全固形分質量に対して、前記ケイ酸アルカリ金属塩の固形分含有量は６０質量％〜９０質量％であり、前記高分子ワックスの固形分含有量は、５質量％〜４０質量％である、請求項１〜４の何れか１項に記載の表面処理鋼帯。
【請求項６】
チタンコロイドを含む表面調整剤を利用して素地鋼板の表面の調質を行う調質ステップと、
表面調質の施された前記素地鋼板の表面にリン酸亜鉛の針状結晶を島状に成長させて、当該素地鋼板の表面にリン酸亜鉛皮膜層を形成するリン酸亜鉛皮膜層形成ステップと、
潤滑成分を少なくとも含む潤滑処理剤を、付着量が片面当たり１．０ｇ／ｍ２〜１２．０ｇ／ｍ２となるように前記素地鋼板及び前記リン酸亜鉛皮膜層の表面に塗布して、潤滑皮膜層を形成し、前記潤滑皮膜層の表面に露出している前記リン酸亜鉛結晶の面積率を、２５％〜９０％とする潤滑皮膜層形成ステップと、
を含む、表面処理鋼帯の製造方法。
【請求項７】
前記リン酸亜鉛皮膜層形成ステップにおいて、前記素地鋼板を加熱する、請求項６記載の表面処理鋼帯の製造方法。
【請求項８】
前記素地鋼板を蒸気をあてて加熱する、請求項７に記載の表面処理鋼帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面処理鋼帯及び表面処理鋼帯の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板の塑性加工の中でも、高面圧下での多段プレス成形を強いられる自動車トランスミッション部品等の加工においては、鋼板の金型への焼付きまたは型かじりを防止するために、鋼板表面にリン酸亜鉛を主体とするリン酸塩結晶を析出させてリン酸塩皮膜を形成し、次いで、リン酸塩皮膜の上層としてステアリン酸ナトリウム（アルカリ石けん）を主成分とする反応型石けん皮膜で被覆するリン酸塩石けん処理が行われてきた。しかしながら、リン酸塩石けん処理は、リン酸塩皮膜と反応型石けん皮膜の形成に長い化学反応時間を要するため、生産コストが高くなってしまう。また、未反応の石けん成分は、プレス成型時にプレスカスとして金型に凝着するため、金型の頻繁な洗浄が重要となる。【０００３】
そこで、長時間を必要とする反応型石けん処理を行わずに、高面圧下での多段プレス成形のような多段塑性加工において焼付きまたは型かじりを防止するために、リン酸塩皮膜の上層として、潤滑成分を含む潤滑皮膜を形成する技術が開示されている（例えば、以下の特許文献１を参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１０４１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上記特許文献１に開示されているような処理は、実用的には鋼帯の状態で実施されることが多い。処理対象が鋼帯である場合、多段塑性加工の前段に位置するスリット工程において、ピンチロールにより鋼帯から鋼板を送り出すことが必須となる。また、多段プレス成形時における耐型かじり性を確保するためには、鋼帯から送り出された鋼板の静止摩擦係数を下げることが重要となるが、静止摩擦係数を下げ過ぎると、鋼板がピンチロールで滑ってしまい、ブランキングが発生する確率が高くなってしまう。このように、ロール送り性（耐ロール滑り性）と、高面圧下での多段プレス成型時における耐型かじり性とは、互いにトレードオフの関係にある性能である。鋼帯から鋼板を送り出しつつ連続的に多段塑性加工を実施するためには、上記のような耐ロール滑り性と耐型かじり性との両立が求められることとなる。【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、相反する性能である耐ロール滑り性及び耐型かじり性を共に実現することが可能な、表面処理鋼帯及び表面処理鋼帯の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究をした結果、以下の知見を得た。
（Ａ）母材である素地鋼鈑の表面に潤滑皮膜層を形成する前に、素地鋼板の表面にリン酸亜鉛結晶を島状に析出させる。このとき、リン酸亜鉛結晶の一部が潤滑皮膜層の表面から露出（突出）するように、リン酸亜鉛結晶の形状を制御する。これにより、最終的に、リン酸亜鉛結晶による凹凸が潤滑皮膜層の表面から露出（突出）した形態の表面処理鋼帯を得る。
（Ｂ）リン酸亜鉛結晶は潤滑性を有しないため、リン酸亜鉛結晶による凹凸が潤滑皮膜層の表面に形成された表面処理鋼帯の静止摩擦係数は、潤滑皮膜層単体の静止摩擦係数よりも大きくなる。表面処理鋼帯の静止摩擦係数は、潤滑皮膜層の表面から露出しているリン酸亜鉛結晶の面積率（以下、露出面積率と称す場合がある）と相関関係にある。すなわち、リン酸亜鉛結晶の露出面積率を制御することにより、表面処理鋼帯の静止摩擦係数を制御することが可能である。
（Ｃ）表面処理鋼帯を一対のピンチロールの間に挟んだ状態で搬送するとき、表面処理鋼帯にはピンチロールによって圧力（面圧）が加わるが、その圧力は潤滑皮膜層から露出したリン酸亜鉛結晶を潰すほど高くない。言い換えれば、ピンチロールによって潤滑皮膜層の表面の凹凸は平坦化されない。そのため、ピンチロール下での表面処理鋼帯の静止摩擦係数は大きな値のまま維持される。その結果、ピンチロール下での表面処理鋼帯の滑りが抑制されるので、ピンチロール下（低面圧下）での耐ロール滑り性が向上する。
（Ｄ）一方、ピンチロールの下流側に設置されたプレス装置により表面処理鋼帯に多段プレス成形を施すとき、表面処理鋼帯に非常に大きな圧力（面圧）が加わるため、潤滑皮膜層から露出したリン酸亜鉛結晶が潰れて、潤滑皮膜層の表面の凹凸が平坦化される。これにより、プレス装置下での表面処理鋼帯の静止摩擦係数は、潤滑皮膜層が本来有する静止摩擦係数となる。その結果、プレス装置下では表面処理鋼帯の本来の潤滑性（摺動性）が発揮されるので、プレス装置下（高面圧下）での耐型かじり性が向上する。
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は以下の通りである。【０００８】
［１］
素地鋼板と、
前記素地鋼板の表面に島状に形成された、針状のリン酸亜鉛結晶からなるリン酸亜鉛皮膜層と、
前記素地鋼板の表面と前記リン酸亜鉛皮膜層の一部とを被覆した、潤滑成分を少なくとも含む潤滑皮膜層と、
を備え、
前記潤滑皮膜層の表面に露出している前記リン酸亜鉛結晶の面積率は、２５％〜９０％である、表面処理鋼帯。
［２］
前記リン酸亜鉛結晶は、長軸方向の平均粒径が２５μｍ〜７０μｍであり、短軸方向の平均粒径が３μｍ〜１０μｍである、［１］に記載の表面処理鋼帯。
［３］
前記リン酸亜鉛皮膜層の付着量は、片面当たり１．５ｇ／ｍ２〜１５．０ｇ／ｍ２である、［１］または［２］の何れか１項に記載の表面処理鋼帯。
［４］
前記潤滑皮膜層の付着量は、片面当たり１．０ｇ／ｍ２〜１２．０ｇ／ｍ２である、請求項１〜３の何れか１項に記載の表面処理鋼帯。
［５］
前記潤滑皮膜層は、ＳｉＯ２／Ｍ２Ｏ（Ｍは、アルカリ金属である。）で表わされるモル比が２〜５であるケイ酸アルカリ金属塩と、平均粒径が０．１μｍ〜３．０μｍであるポリエチレンワックス又はポリプロピレンワックスの少なくとも何れか一方からなる高分子ワックスと、を含み、
前記潤滑皮膜層の全固形分質量に対して、前記ケイ酸アルカリ金属塩の固形分含有量は６０質量％〜９０質量％であり、前記高分子ワックスの固形分含有量は、５質量％〜４０質量％である、［１］〜［４］の何れか１項に記載の表面処理鋼帯。
［６］
チタンコロイドを含む表面調整剤を利用して素地鋼板の表面の調質を行う調質ステップと、
表面調質の施された前記素地鋼板の表面にリン酸亜鉛の針状結晶を島状に成長させて、当該素地鋼板の表面にリン酸亜鉛皮膜層を形成するリン酸亜鉛皮膜層形成ステップと、
潤滑成分を少なくとも含む潤滑処理剤を、付着量が片面当たり１．０ｇ／ｍ２〜１２．０ｇ／ｍ２となるように前記素地鋼板及び前記リン酸亜鉛皮膜層の表面に塗布して、潤滑皮膜層を形成し、前記潤滑皮膜層の表面に露出している前記リン酸亜鉛結晶の面積率を、２５％〜９０％とする潤滑皮膜層形成ステップと、
を含む、表面処理鋼帯の製造方法。
［７］
前記リン酸亜鉛皮膜層形成ステップにおいて、前記素地鋼板を加熱する、［６］に記載の表面処理鋼帯の製造方法。
［８］
前記素地鋼板を蒸気をあてて加熱する、［７］に記載の表面処理鋼帯の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、相反する性能である低面圧下での耐ロール滑り性及び高面圧下での耐型かじり性を共に実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る表面処理鋼帯の説明図である。
【図２】（Ａ）同実施形態に係る表面処理鋼帯の構成を模式的に示した説明図である。（Ｂ）同実施形態に係る表面処理鋼帯の構成を模式的に示した説明図である。
【図３】（Ａ）鋼帯の表面にリン酸亜鉛皮膜層を形成するリン酸亜鉛処理浴の一例を示した正面図である。（Ｂ）鋼帯の表面にリン酸亜鉛皮膜層を形成するリン酸亜鉛処理浴の一例を示した平面図である。
【図４】同実施形態に係る表面処理鋼帯の製造方法の流れの一例を示したフローチャートである。
【図５】耐型かじり性の試験方法を模式的に示した説明図である。
【図６】耐ロール滑り性の試験方法を模式的に示した説明図である。
【図７】比較例の表面処理鋼帯の拡大写真である。
【図８】比較例の表面処理鋼帯の拡大写真である。
【図９】本発明例の表面処理鋼帯の拡大写真である。
【図１０】本発明例の表面処理鋼帯の拡大写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態の一例について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１２】
（表面処理鋼帯について）
まず、図１〜図２Ｂを参照しながら、本発明の一実施形態に係る表面処理鋼帯について、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る表面処理鋼帯について説明するための説明図であり、図２Ａ及び図２Ｂは、本実施形態に係る表面処理鋼帯の構成を模式的に示した説明図である。
【００１３】
本実施形態に係る表面処理鋼帯１０は、以下で詳述するように、素地鋼板１０１に高潤滑処理が施されたものである。かかる表面処理鋼帯１０は、図１に模式的に示したように、多段塑性加工の前段に位置するスリット工程において、コイル状に巻き取られた状態から、ピンチロール１により巻き解かれ、所定の通板方向Ｘに連続して通板されていく。通板された表面処理鋼帯１０は、目的とする製造物に応じた金型２を利用した多段プレス加工を経て、目的とする製造物へと加工されていく。
【００１４】
先だって説明したように、通板されている表面処理鋼帯１０（素地鋼板１０１）の金型２への焼付きや型かじりを防止するためには、表面処理鋼帯１０の静止摩擦係数を下げることが重要である一方で、表面処理鋼帯１０をピンチロール１により、コイル状に巻き取られた状態から安定して巻き解いていくためには、表面処理鋼帯１０がある程度の静止摩擦係数を有していることが重要である。そこで、本実施形態に係る表面処理鋼帯１０では、図２Ａ及び図２Ｂに示したように、母材となる素地鋼板１０１の表面に対して、以下で詳述するような表面処理を施して２つの層からなる表面処理層が形成される。
【００１５】
本実施形態に係る表面処理鋼帯１０は、図２Ａ及び図２Ｂに示したように、母材となる素地鋼板１０１と、素地鋼板１０１上に形成されたリン酸亜鉛皮膜層１０３と、リン酸亜鉛皮膜層１０３上に形成された潤滑皮膜層１０５と、を有している。なお、リン酸亜鉛皮膜層１０３及び潤滑皮膜層１０５は、図２Ａに示したように、素地鋼板１０１の一方の表面にのみ形成されていてもよいし、図２Ｂに示したように、素地鋼板１０１の互いに対向する二つの表面に形成されていてもよい。
【００１６】
［素地鋼板１０１について］
素地鋼板１０１は、表面処理鋼帯１０の母材として用いられる。本実施形態に係る素地鋼板１０１については特に限定されるものではなく、後段の多段塑性加工処理を経て製造される目的物に求める特性が実現可能な公知の鋼板を使用することが可能である。かかる公知の鋼板の製造方法や材質についても特に限定されるものではなく、通常の鋳片製造工程から、熱間圧延、酸洗、冷間圧延、焼鈍、調質圧延等といった公知の各種工程を適宜経て製造されたものでよい。また、かかる素地鋼板１０１は、炭素鋼板のみならず、ステンレス鋼板や高合金鋼板などの特殊鋼板であってもよいことは言うまでもない。
【００１７】
このような素地鋼板１０１の一例として、例えば以下のような化学成分を有する熱延鋼板を挙げることができる。
【００１８】
素地鋼板１０１の一例である熱延鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０７０％〜０．０８０％、Ｓｉ：０．０３０％〜０．０８０％、Ｍｎ１．１５％〜１．３０％、Ｐ：０．０１５％〜０．０２８％、Ｓ：０．０００％〜０．０４０％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる。
【００１９】
このような熱延鋼板を素地鋼板１０１として用いることで、製造される目的物の強度を向上させることが可能となる。
【００２０】
［リン酸亜鉛皮膜層１０３について］
リン酸亜鉛皮膜層１０３は、素地鋼板１０１と潤滑皮膜層１０５との密着性を高める役割を担う。このリン酸亜鉛皮膜層１０３は、素地鋼板１０１の表面に化学反応で析出したリン酸亜鉛の針状結晶で構成されている、針状のリン酸亜鉛結晶の集合体である。析出したリン酸亜鉛の針状結晶は、図２Ａ及び図２Ｂに模式的に示したように、素地鋼板１０１の表面を完全に被覆しているわけではなく、素地鋼板１０１の表面の一部は、リン酸亜鉛の結晶で被覆されずに残っている状態となっている。その結果、リン酸亜鉛の針状結晶は、素地鋼板１０１の表面に島状に分布することとなり、リン酸亜鉛の針状結晶が存在していない素地鋼板１０１の表面は、平坦部として存在することとなる。なおリン酸亜鉛皮膜層１０３は、素地鋼板１０１の表面において複数の箇所に分割されて、互いに独立した状態で現れる。本発明では、このように素地鋼板１０１の表面において複数の箇所に分割されて、互いに独立した状態で現れるリン酸亜鉛皮膜層１０３の状態を、「島状」と呼ぶ。
【００２１】
本実施形態に係るリン酸亜鉛皮膜層１０３は、後述するように特定の表面調整剤を用いて表面調質された素地鋼板１０１上に形成され、さらに、リン酸亜鉛皮膜層１０３を形成するリン酸亜鉛皮膜層形成ステップにおいて、素地鋼板１０１が加熱されるため、より長軸方向と短軸方向の粒径の比率が大きいリン酸亜鉛の針状結晶で構成されている。かかるリン酸亜鉛皮膜層１０３の付着量は、片面当たり１．５ｇ／ｍ２〜１５．０ｇ／ｍ２とすることが好ましい。リン酸亜鉛皮膜層１０３の付着量は、より好ましくは、片面当たり３．０ｇ／ｍ２〜１５．０ｇ／ｍ２である。リン酸亜鉛皮膜層１０３の付着量を上記のような範囲とすることで、潤滑皮膜層１０５を素地鋼板１０１により確実に密着させることが可能となり、高面圧下での成形加工でもリン酸亜鉛皮膜層１０３が消失せずに、より確実に成形加工の最終工程まで潤滑皮膜層１０５を保持することが可能となる。
【００２２】
なお、本実施形態に係るリン酸亜鉛皮膜層１０３を構成するリン酸亜鉛の針状結晶は、長軸方向の平均粒径が２５μｍ〜７０μｍであり、短軸方向の平均粒径が３μｍ〜１０μｍであることが好ましい。リン酸亜鉛の針状結晶の平均粒径は、より好ましくは、長軸方向で２５μｍ〜５０μｍであり、短軸方向で３μｍ〜５μｍである。リン酸亜鉛皮膜層１０３を構成するリン酸亜鉛結晶がかかる平均粒径を有することで、上記のような密着性をより確実に実現することが可能となる。
【００２３】
また、本実施形態に係るリン酸亜鉛皮膜層１０３を構成するリン酸亜鉛の針状結晶は、長軸方向と短軸方向の平均粒径の比率が２．５以上である針状結晶であることが好ましい。このような平均粒径を有するリン酸亜鉛の針状結晶を析出させることにより、素地鋼板１０１と潤滑皮膜層１０５との密着性をより確実に実現することが可能となる。
【００２４】
このリン酸亜鉛皮膜層１０３は、リン酸亜鉛を含み、リン酸亜鉛の針状結晶を析出させることが可能な公知の処理液を用いて形成することができる。このような処理液については特に限定されるものではないが、例えば、反応型の塑性加工用リン酸亜鉛処理液（より詳細には、完全被覆のための処理時間が２０秒以上である反応型の塑性加工用リン酸亜鉛処理液）を挙げることができる。リン酸亜鉛皮膜層１０３の形成に際しては、上記のようなリン酸亜鉛処理液をスプレー法や浸漬法により素地鋼板１０１と接触させてもよいし、上記のようなリン酸亜鉛処理液を含む反応槽を利用して電解処理を行ってもよい。
【００２５】
素地鋼板１０１に島状にリン酸亜鉛結晶を析出させるには、リン酸亜鉛結晶が素地鋼板１０１の表面全体を完全に被覆する前に、リン酸亜鉛処理を終了するようにすればよい。そのためには、素地鋼板１０１とリン酸亜鉛処理液との接触時間や電解時間を短時間に制限すればよい。すなわち、市販の塑性加工用リン酸亜鉛処理液を用いて、指示されている処理時間よりも短時間で処理を切り上げればよい。具体的な処理時間や電解条件については、処理時間（又は電解条件）と付着量との対応関係を予め調べておくことで、上記のような好ましい付着量を実現することが可能な処理時間（電解条件）を特定すればよい。また、素地鋼板１０１に島状にリン酸亜鉛結晶を析出させるために、リン酸亜鉛皮膜層１０３を形成するリン酸亜鉛皮膜層形成ステップにおいて、素地鋼板１０１を加熱することも有効である。
【００２６】
上記のような処理により析出したリン酸亜鉛結晶が島状か否かについては、リン酸亜鉛処理後の素地鋼板１０１の表面を顕微鏡観察することで、判断することができる。具体的には、リン酸亜鉛処理後の素地鋼板１０１の表面を、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）で観察し、両像処理により求めた平坦部の面積が３０％以上である場合を、リン酸亜鉛結晶が島状に形成されたと判断すればよい。かかるリン酸亜鉛結晶の観察は、後述する潤滑皮膜層１０５の形成前に行ってもよいし、形成後に行ってもよい。ただし、潤滑皮膜層１０５の形成後に観察する場合には、潤滑皮膜層１０５を透過してリン酸亜鉛結晶を観察することとなるため、高加速電圧でのＳＥＭ観察を行うこととなる。具体的には、加速電圧を２０ｋＶ以上とすることで、潤滑皮膜層１０５を介してリン酸亜鉛の結晶を観察することができ、平坦部の面積率を求めることができる。なお、潤滑皮膜層１０５を形成する前の観察では、より低い加速電圧でもリン酸亜鉛結晶を観察することができる。
【００２７】
ここで、素地鋼板１０１上にリン酸亜鉛皮膜層１０３を形成するに際しては、上記のようなリン酸亜鉛処理に先立って、チタンコロイドを含む表面調整剤により素地鋼板１０１の表面の調質処理を行う。リン酸亜鉛結晶は、表面調整剤の成分が付着していない素地鋼板１０１の表面から析出してくるが、チタンコロイドは粗大なコロイド粒子であるため、露出している素地鋼板１０１の表面の広さが抑制されることとなる。その結果、チタンコロイドを含む表面調整剤で表面調質処理を行うことで、上記のような好ましい平均粒径比率を有するリン酸亜鉛の針状結晶を、より確実に析出させることが可能となる。
【００２８】
［潤滑皮膜層１０５について］
潤滑皮膜層１０５は、図２Ａ及び図２Ｂに模式的に示したように、素地鋼板１０１の表面上に位置して、素地鋼板１０１の表面とリン酸亜鉛皮膜層１０３の少なくとも一部とを被覆するとともに、リン酸亜鉛結晶の少なくとも一部が表面に露出している層である。この潤滑皮膜層１０５は、潤滑成分を少なくとも含む層であり、好ましくは、バインダー成分と潤滑成分とからなる。
【００２９】
本実施形態に係る表面処理鋼帯１０では、先だって説明したような島状のリン酸亜鉛結晶が形成されていることにより、潤滑皮膜層１０５に含まれる潤滑成分やバインダー成分は、図２Ａ及び図２Ｂに模式的に示したように、島状のリン酸亜鉛結晶の間に保持されることとなる。多段塑性加工時（例えば、多段プレス加工時）に、表面処理鋼帯１０の表面に高い面圧が加わると、島状のリン酸亜鉛結晶の間に保持されている潤滑成分が素地鋼板１０１と金型との間に流出する。その結果、潤滑皮膜層１０５の静止摩擦係数が低下することで潤滑性能が発現し、耐型かじり性が実現する。
【００３０】
かかる潤滑皮膜層１０５の付着量は、片面当たり１．０ｇ／ｍ２〜１２．０ｇ／ｍ２であり、潤滑皮膜層１０５の表面に露出しているリン酸亜鉛結晶の面積率（単位面積当たりの面積率）は、２５％〜９０％である。潤滑皮膜層１０５の付着量及び潤滑皮膜層１０５の表面に露出しているリン酸亜鉛結晶の面積率をかかる範囲とすることで、上記のような耐型かじり性と耐ロール滑り性とを共に実現することが可能となる。
【００３１】
潤滑皮膜層１０５の付着量が１．０ｇ／ｍ２未満となる場合には、潤滑皮膜層１０５として保持される潤滑成分の量が不足し、十分な耐型かじり性を実現することができないため、好ましくない。また、潤滑皮膜層１０５の付着量が１２．０ｇ／ｍ２超過となる場合には、潤滑皮膜層１０５として保持される潤滑成分の量が過剰となり、耐ロール滑り性を実現することができないため、好ましくない。潤滑皮膜層１０５の片面当たりの付着量は、より好ましくは、２．０ｇ／ｍ２〜９．０ｇ／ｍ２である。
【００３２】
なお、潤滑皮膜層１０５の付着量は、リン酸亜鉛皮膜層１０３の付着量にも影響される。すなわち、リン酸亜鉛皮膜層１０３の付着量が少ない場合は保持できる潤滑皮膜層１０５の量も少なくなり、逆に、リン酸亜鉛皮膜層１０３の付着量が多い場合は保持できる潤滑皮膜層１０５の量も多くなる。例えば、リン酸亜鉛皮膜層１０３の付着量が１．５ｇ／ｍ２〜８．０ｇ／ｍ２の場合は、潤滑皮膜層１０５の付着量は１．０ｇ／ｍ２〜６．０ｇ／ｍ２程度であることが好ましく、リン酸亜鉛皮膜層１０３の付着量が８．０ｇ／ｍ２超〜１５．０ｇ／ｍ２の場合は、潤滑皮膜層１０５の付着量は６．０ｇ／ｍ２超〜１２．０ｇ／ｍ２程度であることが好ましい。
【００３３】
リン酸亜鉛皮膜層１０３の付着量が、片面当たり１．５ｇ／ｍ２〜８．０ｇ／ｍ２であれば、付着量が１．０ｇ／ｍ２〜６．０ｇ／ｍ２程度の潤滑皮膜層１０５を素地鋼板１０１に好適に密着させることが可能となり、高面圧下での成形加工でもリン酸亜鉛皮膜層１０３が消失せずに、成形加工の最終工程まで潤滑皮膜層１０５を保持することが可能となる。
【００３４】
一方、ダイレクトクラッチ等の自動車部品では、多段にわたる円筒成型を受けた後、周囲を歯形状に成形される部品が存在する。これらの部品では、より高面圧で繰り返しの摺動成型を受けるため、リン酸亜鉛皮膜層１０３の付着量が、片面当たり８．０ｇ／ｍ２以下では、成型の途中工程で摺動によりリン酸亜鉛皮膜層１０３が消失し、完成品の寸法精度の低下や、成型の途中工程での割れが発生する恐れがある。かかる場合は、リン酸亜鉛皮膜層１０３の付着量が８．０ｇ／ｍ２超〜１５．０ｇ／ｍ２、潤滑皮膜層１０５の付着量が６．０ｇ／ｍ２超〜１２．０ｇ／ｍ２程度であることが好ましい。
【００３５】
ここで、本実施形態に係る潤滑皮膜層１０５は、上記バインダー成分として、ＳｉＯ２／Ｍ２Ｏ（Ｍは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ等から選択されるアルカリ金属である。）で表わされるモル比が２〜５であるケイ酸アルカリ金属塩を含み、上記潤滑成分として、平均粒径が０．１μｍ〜３．０μｍであるポリエチレンワックス又はポリプロピレンワックスの少なくとも何れか一方からなる高分子ワックスを含むことが好ましい。
【００３６】
バインダー成分として上記のようなケイ酸アルカリ金属塩を用いることで、潤滑成分を適切に皮膜中に保持することが可能となるに加えて、鋼帯表面に耐熱性に優れた強固な連続皮膜を形成することが可能となる。その結果、本実施形態に係る表面処理鋼帯と金型との金属直接接触を防止する耐焼きつき性機能、緻密なアルカリ性皮膜のバリア性に起因する耐錆性機能などを発現させることが可能となる。ここで、上記モル比が２未満である場合には、皮膜強度が十分に得られず塑性加工性能が悪化するため、好ましくない。また、上記モル比が５超過である場合には、塑性加工性能が悪化する他に、皮膜形成時に利用するケイ酸アルカリ金属塩水溶液の安定性が悪化して実用性に乏しくなるため、好ましくない。ケイ酸アルカリ金属塩におけるＳｉＯ２／Ｍ２Ｏで表わされるモル比は、より好ましくは、３〜４である。
【００３７】
潤滑成分として上記のような高分子ワックスを用いることで、潤滑皮膜層１０５の膨張を抑制することができ、潤滑皮膜層１０５の塑性加工性能を更に向上させることができる。ここで、高分子ワックスの平均粒径が０．１μｍ未満である場合には、高分子ワックスの界面から皮膜中への油の拡散が顕著となり皮膜の耐油性が悪化するため、好ましくなく、高分子ワックスの平均粒径が３．０μｍ超過である場合には、薬液中の高分子ワックスの分散が悪くなり、均一な皮膜を形成することが難しくなるため好ましくない。高分子ワックスの平均粒径は、より好ましくは、０．５μｍ〜１．５μｍである。潤滑成分として、上記のような平均粒径を有する高分子ワックスを用いることにより、潤滑成分がリン酸亜鉛結晶の凸凹の凹部分に充填されやすくなり、その結果、リン酸亜鉛結晶が潤滑皮膜層１０５の表面から露出しやすくなる。
【００３８】
上記ケイ酸アルカリ金属塩の固形分含有量は、潤滑皮膜層１０５の全固形分質量に対して６０質量％〜９０質量％であることが好ましく、上記高分子ワックスの固形分含有量は、潤滑皮膜層１０５の全固形分質量に対して５質量％〜４０質量％であることが好ましい。
【００３９】
ケイ酸アルカリ金属塩の固形分含有量が６０質量％未満である場合には、ケイ酸アルカリ金属塩によって形成されるガラス状皮膜の連続性が乏しくなり、塑性加工に耐え得る皮膜強度が得られる可能性が低下するため、好ましくない。また、ケイ酸アルカリ金属塩の固形分含有量が９０質量％超過である場合には、得られる皮膜強度が飽和してコスト的に不利となるため、好ましくない。上記ケイ酸アルカリ金属塩の固形分含有量は、より好ましくは、潤滑皮膜層１０５の全固形分質量に対して７０質量％〜８０質量％である。
【００４０】
高分子ワックスの固形分含有量が５質量％未満である場合には、潤滑皮膜層１０５が保持する潤滑成分の量が不足し、十分な潤滑性能が発現される可能性が低下するため、好ましくない。また、高分子ワックスの固形分含有量が４０質量％超過である場合には、潤滑皮膜層１０５が保持する潤滑成分の量が過剰となり、十分な耐ロール滑り性が発現される可能性が低下するため、好ましくない。上記高分子ワックスの固形分含有量は、より好ましくは、潤滑皮膜層１０５の全固形分質量に対して３質量％〜１０質量％である。
【００４１】
本実施形態に係る潤滑皮膜層１０５は、上記のようなバインダー成分の溶液又は分散液中に上記のような潤滑成分を混合した潤滑処理剤を利用して、塗布により形成することができる。ここで、使用する溶媒としては、水、有機溶媒、これらの混合物のいずれでもよいが、作業環境上は水系溶媒（水、又は、水とアルコール等の水混和性有機溶媒との混合溶媒）を用いることが好ましい。かかる溶媒に対し、潤滑処理剤の全固形分質量に対して６０質量％〜９０質量％のバインダー成分（例えば、ケイ酸アルカリ金属塩）と、潤滑処理剤の全固形分質量に対して５質量％〜４０質量％の潤滑成分（例えば、高分子ワックス）と、を添加し、適切に塗布・乾燥を行うことで、上記のような固形分含有量の潤滑皮膜層１０５を形成することができる。
【００４２】
なお、潤滑成分の分散性を高めるために、上記潤滑処理剤に対して公知の界面活性剤を添加してもよい。また、上記潤滑処理剤の粘性を調整するために、潤滑皮膜層１０５の皮膜強度に影響を及ぼさない範囲で、粘性調整剤を添加してもよい。かかる粘性調整剤としては、一般に用いられるものを使用することが可能であり、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸アミド、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール等の有機高分子系増粘剤等が挙げられる。かかる粘性調整剤を用いる場合、その含有量は、潤滑皮膜層１０５の全固形分質量に対して、１０質量％未満であることが好ましい。
【００４３】
上記潤滑処理剤を素地基板３及びリン酸亜鉛皮膜層１０３上に塗布するに際しては、浸漬処理、シャワーリンガー処理、ロールコート処理等の公知の方法を利用することができる。また、塗布は、素地基板３及びリン酸亜鉛皮膜層１０３の表面が上記潤滑処理剤で十分に覆われればよく、潤滑処理剤の温度や塗布時間は特に制限されるものではない。また、潤滑処理剤の乾燥温度についても特に制限されるものではなく、潤滑処理剤に含まれる成分に応じて、適宜設定すればよい。
【００４４】
［潤滑皮膜層１０５の表面に露出しているリン酸亜鉛結晶の面積率（２５％〜９０％）について］
本実施形態に係る潤滑皮膜層１０５では、図２Ａ及び図２Ｂに示したように、リン酸亜鉛結晶（リン酸亜鉛皮膜層１０３）の一部が潤滑皮膜層１０５の表面の一部に露出していることにより、潤滑皮膜層１０５の静止摩擦係数の低下が程良く抑制される。その結果、鋼帯から鋼板を巻き解く際の耐ロール滑り性をも実現することが可能となる。
【００４５】
潤滑皮膜層１０５の表面に露出しているリン酸亜鉛結晶の面積率が２５％未満である場合には、潤滑皮膜層１０５の静止摩擦係数の低下の抑制度合いが不十分となり、十分な耐ロール滑り性を実現することができないため、好ましくない。また、潤滑皮膜層１０５の表面に露出しているリン酸亜鉛結晶の面積率が９０％超過である場合には、潤滑皮膜層１０５の静止摩擦係数の低下の抑制度合いが過剰となり、十分な耐型かじり性を実現することができないため、好ましくない。潤滑皮膜層１０５の表面に露出しているリン酸亜鉛結晶の面積率は、より好ましくは、３０％〜６０％である。
【００４６】
潤滑皮膜層１０５の付着量及び潤滑皮膜層１０５の表面に露出しているリン酸亜鉛結晶の面積率が上記のような範囲となることで、本実施形態に係る潤滑皮膜層１０５の静止摩擦係数は、０．１０〜０．２０となる。潤滑皮膜層１０５の静止摩擦係数は、より好ましくは、０．１２〜０．１５である。
【００４７】
なお、リン酸亜鉛皮膜層１０３の付着量を上記のような好ましい範囲とすることで、潤滑皮膜層１０５に露出するリン酸亜鉛結晶の面積率をより確実に上記の範囲内とすることが可能となる。
【００４８】
また、潤滑皮膜層１０５の表面に露出しているリン酸亜鉛結晶（リン酸亜鉛皮膜層１０３）の面積率を２５％〜９０％とするためには、片面当たり１．５ｇ／ｍ２〜１５．０ｇ／ｍ２のリン酸亜鉛皮膜層１０３を島状とすることが必要であり、そのためには、リン酸亜鉛処理の温度の上昇あるいは処理時間の延長といった方法が考えられる。しかしながら、リン酸亜鉛処理浴の温度は水が溶媒であるため、処理温度を１００℃以上に上げることは実質困難であり、一方で、処理時間を延長すると析出するリン酸亜鉛皮膜の結晶が鋼帯表面に緻密に生成してしまい、リン酸亜鉛皮膜層１０３が島状でなくなってしまう。また、リン酸亜鉛処理浴の温度の上昇は処理浴全体の温度を上げる必要があるためエネルギーコストを増加させる問題がある。さらに、処理時間の延長も一定長のリン酸亜鉛処理浴でリン酸亜鉛処理を行う場合は生産性が低下するという問題がある。
【００４９】
そこで、片面当たり１．５ｇ／ｍ２〜１５．０ｇ／ｍ２のリン酸亜鉛皮膜層１０３を島状に形成させる方法の一例として、リン酸亜鉛処理浴の温度を蒸気で部分的に温度を上げる方法が提案される。かかる方法によれば、リン酸亜鉛結晶の付着量を増やすことに加え、リン酸亜鉛結晶をより針状（鋭利な形）とすることにより、リン酸亜鉛結晶の嵩高さが上がり、潤滑皮膜層からリン酸亜鉛結晶の頭が多く出るようになる。リン酸亜鉛結晶自体は低面圧下での摺動性は有しないので、静止摩擦係数は大きくなる。一方で、高面圧下ではリン酸亜鉛結晶が潰れ、潤滑皮膜層とともに摺動性に寄与する様になるので高面圧の成形性＝耐型かじり性（Ｌ字型プレス成形で模擬）は従来と同等に維持される。
【００５０】
ここで、片面当たり１．５ｇ／ｍ２〜１５．０ｇ／ｍ２のリン酸亜鉛皮膜層１０３を島状に形成させるための装置の一例を図３Ａ、Ｂに示す。この図３Ａ、Ｂに示す装置では、リン酸亜鉛処理浴２０中に通板される素地鋼板１０１の表面に、ヒータ２１で発生させた蒸気をあてる構成である。リン酸亜鉛処理浴２０中において、ヒータ２１の加熱で発生させられた蒸気が、攪拌機２２で撹拌されて素地鋼板１０１の表面にあてられる。リン酸亜鉛皮膜層１０３を形成する際に、リン酸亜鉛処理浴２０中で部分的な加熱を行い、素地鋼板１０１の表面に蒸気をあてることにより処理温度を上昇させれば、リン酸亜鉛皮膜処理浴２０全体を著しい高温にすることなく、また生産性を損なうことのない短い処理時間で、容易にリン酸亜鉛皮膜層１０３を島状に形成させることが可能になる。蒸気温度が高いほどリン酸亜鉛皮膜層１０３の形成を促進する。このため、蒸気温度は１００℃以上が好ましく、１２０℃以上がより好ましい。蒸気の温度が高くなるとエネルギーコストが上昇するとともに、その効果は飽和するので、蒸気温度は２００℃以下とすることが好ましい。
【００５１】
このようにリン酸亜鉛処理浴２０中で素地鋼板１０１の表面に蒸気をあてると鋼帯に片面当たり１．５ｇ／ｍ２〜１５．０ｇ／ｍ２のリン酸亜鉛皮膜が島状に形成される理由は明確でない。しかし、素地鋼板１０１の表面において、リン酸亜鉛結晶の成長点の一部からのリン酸亜鉛結晶の成長が阻害され、リン酸亜鉛皮膜が島状に形成される一方、島状に形成されたリン酸亜鉛結晶が、蒸気により、１００℃以上に上昇し活性化されて、リン酸亜鉛処理浴２０内でリン酸亜鉛処理液と接することでその成長がより促進されて、片面当たり１．５ｇ／ｍ２〜１５．０ｇ／ｍ２のリン酸亜鉛皮膜を島状に形成することができるのではないかと推定される。
【００５２】
なお、片面当たり１．５ｇ／ｍ２〜１５．０ｇ／ｍ２のリン酸亜鉛皮膜層１０３を島状に形成させるための装置は特に限定されない。素地鋼板１０１に直接蒸気をあてるタイプのものでも良いし、リン酸亜鉛処理液と混合した後、素地鋼板１０１に直接蒸気をあてるタイプのものでも良い。またリン酸亜鉛処理浴２０の壁面に設置したヒーター２１から発生する蒸気を撹拌機２２で撹拌して、リン酸亜鉛処理液と同時に素地鋼板１０１に蒸気があたるタイプものでも良い。
【００５３】
なお、図３Ａ、Ｂに示した装置を用いることにより、リン酸亜鉛皮膜層１０３を島状とすることが可能となるが、蒸気を吹き付けることによるリン酸亜鉛皮膜層１０３の付着量の最大値は１５．０ｇ／ｍ２程度である。リン酸亜鉛皮膜層１０３の付着量を片面当たり１．５ｇ／ｍ２〜１５．０ｇ／ｍ２とすることで、潤滑皮膜層１０５を素地鋼板１０１により確実に密着させることが可能となり、高面圧下での成形加工でもリン酸亜鉛皮膜層１０３が消失せずに、より確実に成形加工の最終工程まで潤滑皮膜層１０５を保持することが可能となる。
【００５４】
以上、図１〜図３を参照しながら、本実施形態に係る表面処理鋼帯１０について、詳細に説明した。
【００５５】
＜各種物性値の測定方法について＞
続いて、本実施形態に係る表面処理鋼帯１０で実現される各種の物性値の測定方法について、簡単に説明する。
【００５６】
まず、リン酸亜鉛皮膜層１０３を構成するリン酸亜鉛結晶の平均粒径や、潤滑皮膜層１０５に含まれる高分子ワックスの平均粒径は、電解放出型走査電子顕微鏡（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＦＥ−ＳＥＭ）を利用し、低加速電圧で鋼板表面を観察する等といった、公知の測定方法により測定することが可能である。
【００５７】
また、リン酸亜鉛皮膜層１０３及び潤滑皮膜層１０５の片面当たりの付着量は、重量法のような公知の測定方法により測定することが可能である。
【００５８】
なお、リン酸亜鉛皮膜層１０３および潤滑皮膜層１０５の厚みについては、表面処理鋼帯の断面をＳＥＭ等の電子顕微鏡を用いて観察することで測定可能であるが、潤滑皮膜層１０５の厚みについては、以下のような方法でも測定することが可能である。まず、表面処理鋼帯１０の断面を表面から深さ方向に沿って、グロー放電発光分光装置（Ｇｌｏｗ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＧＤＳ）により、潤滑皮膜層１０５の成分（例えば、Ｓｉ）とリン酸亜鉛結晶成分（例えば、Ｚｎ）の発光スペクトル強度を測定する。かかる測定により、発光スペクトル中に各成分に対応する２つのピークを得ることができる。ここで、２つの成分のピーク強度のそれぞれ５０％値（Ｓｉは、素地鋼板側の５０％値、Ｚｎは、鋼帯の表層側の５０％値）の間に対応する厚みを、潤滑皮膜層１０５の厚みとすることができる。
【００５９】
また、潤滑皮膜層１０５の表面に露出しているリン酸亜鉛結晶の面積率については、表面処理鋼帯１０の表面をＳＥＭ等の電子顕微鏡により観察し、視野内に検出されるリン酸亜鉛結晶の面積を公知の方法で特定することにより、得ることができる。ここで、面積率の特定に際しては、表面処理鋼帯１０の表面の複数個所を観察して、特定した面積率の平均を算出することが好ましい。
【００６０】
また、潤滑皮膜層１０５の静止摩擦係数は、以下で詳述する丸型ビード引き抜き試験等のような各種の試験方法により測定することが可能である。
【００６１】
以上、本実施形態に係る表面処理鋼帯１０で実現される各種の物性値の測定方法について、簡単に説明した。なお、上記の測定方法はあくまでも一例であって、その他の公知の測定方法により各物性値を特定することも可能である。
【００６２】
（表面処理鋼帯の製造方法について）
続いて、図４を参照しながら、本実施形態に係る表面処理鋼帯１０の製造方法について説明する。図４は、本実施形態に係る表面処理鋼帯１０の製造方法の流れの一例を示したフローチャートである。
【００６３】
本実施形態に係る表面処理鋼帯１０の製造方法では、まず、所定の素地鋼板１０１が巻き取られた鋼帯に対して、必要に応じて、脱脂処理や洗浄処理等の前処理が実施される（前処理ステップＳ１０１）。
【００６４】
その後、素地鋼板１０１の表面が、チタンコロイドを含む表面調整剤により調質される（調質ステップＳ１０３）。これにより、素地鋼板１０１の表面に粗大な粒径を有するチタンコロイドが付着することとなる。
【００６５】
続いて、先だって説明したような方法により、表面調質後の素地鋼板１０１の表面にリン酸亜鉛の針状結晶を析出させる（リン酸亜鉛皮膜層形成ステップＳ１０５）。これにより、素地鋼板１０１の表面に島状にリン酸亜鉛の針状結晶が析出して、リン酸亜鉛皮膜層１０３が形成されることとなる。なお、上述したように、リン酸亜鉛の析出を、図３Ａ、Ｂに示した装置で行うことにより、好適にリン酸亜鉛皮膜層１０３を島状に形成させることが可能になる。
【００６６】
次に、素地鋼板１０１及びリン酸亜鉛皮膜層１０３上に潤滑処理剤を塗布し、適切な乾燥条件にて乾燥させることにより、潤滑皮膜層１０５を形成させる（潤滑皮膜層形成ステップＳ１０７）。これにより、図２Ａ及び図２Ｂに示したような表面処理鋼帯１０が製造されることとなる。
【００６７】
その後、必要に応じて、製造された表面処理鋼帯１０に対して、公知の後処理を実施することも可能である（後処理ステップＳ１０９）。
【００６８】
以上、図４を参照しながら、本実施形態に係る表面処理鋼帯１０の製造方法の流れの一例について、簡単に説明した。
【実施例】
【００６９】
以下では、実施例及び比較例を示しながら、本発明に係る表面処理鋼帯及び表面処理鋼帯の製造方法について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明に係る表面処理鋼帯及び表面処理鋼帯の製造方法のあくまでも一例であって、本発明に係る表面処理鋼帯及び表面処理鋼帯の製造方法が下記に示す例に限定されるものではない。【００７０】
なお、以下の実施例において、「％」との記載は、特に指定しない限り「質量％」を意味している。また、以下の実施例において、付着量は、いずれも片面当たりの付着量を意味している。【００７１】
（１）鋼板のリン酸亜鉛処理
板厚３．２ｍｍのＳＰＨ５９０鋼板(引張強度５９０ＭＰａ以上の熱延鋼板)の切り板（３００ｍｍ×３００ｍｍ）の両面に対して、浸漬処理にてリン酸亜鉛処理を行った。その際に本実施例に対しては浸漬処理中に鋼板の両面に対して、装置の壁面に設置したヒーターより発生する蒸気を撹拌機で撹拌することにより１００℃〜１２０℃の蒸気を５秒間あてた。浸漬時間を５秒〜１２０秒の間で変化させてリン酸亜鉛結晶の付着量を調整し、表１に示すリン酸亜鉛処理鋼板を得た。リン酸亜鉛結晶の付着量は、リン酸亜鉛処理前後の鋼板の質量変化により求めた。【００７２】
（２）潤滑皮膜の形成
下記に示すバインダー成分、潤滑成分及び極圧添加剤を純水（脱イオン水）に添加し、十分に撹拌して分散させ、純水で固形分量が２０％になるように希釈して、塗布に用いる薬液を調整した。この薬液を、上記のリン酸亜鉛処理鋼板の表面にバーコーターにより片面ずつ塗布し、６０℃で乾燥させて、潤滑皮膜を表面に形成し、潤滑処理鋼板を作成した。潤滑皮膜の付着量は、潤滑皮膜形成前後の鋼板の質量変化から算出した。【００７３】
薬液（２−１）
Ａ）バインダー成分
・メタケイ酸ナトリウム（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏのモル比：４）
・アクリル系樹脂（モノマー組成：アクリル酸８％、メタクリル酸５２％、アクリル酸ブチル４０％）
Ｂ）潤滑成分
・有機高分子化合物：ポリエチレンワックス（分子量２００００、平均粒径３μｍ）
・固体潤滑剤：二硫化モリブデン（平均粒径２μｍ）
・石けん：ステアリン酸ナトリウム
Ｃ）極圧添加剤
・亜リン酸エステル
Ｄ）固形分含有量
・潤滑皮膜層の全固形分量に対するメタケイ酸ナトリウムの固形分量：８８％
・潤滑皮膜層の全固形分量に対するポリエチレンワックスの固形分量：５％【００７４】
薬液（２−２）
Ａ）バインダー成分
・メタケイ酸ナトリウム（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏのモル比：５）
・アクリル系樹脂（モノマー組成：アクリル酸８％、メタクリル酸５２％、アクリル酸ブチル４０％）
Ｂ）潤滑成分
・有機高分子化合物：ポリエチレンワックス（分子量２０００、平均粒径０．５μｍ）
・固体潤滑剤：二硫化モリブデン（平均粒径２μｍ）
・石けん：ステアリン酸ナトリウム
Ｃ）極圧添加剤
・亜リン酸エステル
Ｄ）固形分含有量
・潤滑皮膜層の全固形分量に対するメタケイ酸ナトリウムの固形分量：８０％
・潤滑皮膜層の全固形分量に対するポリエチレンワックスの固形分量：５％【００７５】
薬液（２−３）
Ａ）バインダー成分
・メタケイ酸ナトリウム（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏのモル比：２）
・アクリル系樹脂（モノマー組成：アクリル酸８％、メタクリル酸５２％、アクリル酸ブチル４０％）
Ｂ）潤滑成分
・有機高分子化合物：ポリエチレンワックス（分子量１００００、平均粒径１．０μｍ）
・固体潤滑剤：二硫化モリブデン（平均粒径２μｍ）
・石けん：ステアリン酸ナトリウム
Ｃ）極圧添加剤
・亜リン酸エステル
Ｄ）固形分含有量
・潤滑皮膜層の全固形分量に対するメタケイ酸ナトリウムの固形分量：６０％
・潤滑皮膜層の全固形分量に対するポリエチレンワックスの固形分量：３０％【００７６】
（３）結晶サイズ
リン酸亜鉛処理後の鋼板表面を、加速電圧５ｋＶ、５００倍の倍率でＳＥＭにより観察した。表面に露出しているリン酸亜鉛結晶の面積率は、画像を２値化し、結晶部分の面積で算出した。また、表面に露出している結晶を４個以上の任意で選択して長軸と短軸の長さを測定し、平均結晶サイズを算出し、リン酸亜鉛の結晶サイズとした。【００７７】
（４）評価方法
ａ−１）耐型かじり性
高面圧下での多段塑性加工を模擬するために、図５に概要を示すように、Ｌ字型プレス成形設備を使用し、潤滑処理鋼板のＬ曲げ加工サンプルの側面に対して下記の手順にて多段しごき加工を行い、その潤滑性能を評価した。この際、成形回数が２回以下で鋼板表面にかじりが発生する場合には、多段成形が出来ていないため、３回以上かじりが発生しない鋼板を合格とした。なお、２回以下でかじりが発生したものを×とし、３回以上かじりが発生しなかったものを○と表記した。【００７８】
ａ−２）手順
手順（１）  一般防錆油を、付着量が１．５ｇ／ｍ２となるように、サンプルの両面に塗布する。
手順（２）  ポンチとダイのクリアランスを、板厚−０．２５（板厚減少幅＝０．１５ｍｍ）になるようにセットして、サンプルに最初のしごき加工（Ｌ次成形）を実施する。
手順（３）  手順（２）でしごき加工したＬ字型サンプルに対し、クリアランスを更に−０．２５ピッチで縮めながら、鋼板表面に型かじりが発生するまで繰り返し、型かじりが発生したしごき回数を求める。【００７９】
ｂ−１）耐ロール滑り性
高面圧下での耐ロール送り性を模擬するために、図６に概要を示すように丸型ビードで鋼板の表裏面を挟み、鋼板を引き抜く時の荷重から静止摩擦係数を算出した。静止摩擦係数が０．０９以下では、鋼板を送り出すための力を加えることが出来ず、実ラインでの通板が困難であること、及び、静止摩擦係数が０．２０超過では、鋼板を送り出すために要する力が大きくなりすぎて、実ラインでの通板が困難であること、をそれぞれ確認している。従って、静止摩擦係数が０．１０以上０．２０以下である鋼板を合格とした。なお、静止摩擦係数が当該範囲内を外れるものを×と表記し、当該範囲内にあるものを○と表記した。【００８０】
ｂ−２）手順
手順（１）  一般防錆油を、付着量が１．５ｇ／ｍ２となるように、サンプルの両面に塗布する。
手順（２）  丸型ビード（Ｒ５）で鋼板の両面を押しつけて荷重１［ｋＮ］で挟み、鋼板を引き抜き、引き抜く際の静止摩擦係数を算出する。【００８１】
【表１】
2017179665.tif 000003
【００８２】
（５）評価結果
上記表１は、リン酸亜鉛結晶の付着量が異なる各種のリン酸亜鉛処理鋼板に潤滑皮膜を形成した場合の評価結果を示したものである。【００８３】
表１から明らかなように、好ましいリン酸亜鉛皮膜層及び潤滑皮膜層を有しており、リン酸亜鉛結晶の露出面積率を満足するＮｏ．２〜４、６〜１０、１２〜１５、１７〜１８、２０は、耐型かじり性と耐ロール滑り性とを両立する十分な性能を示した。【００８４】
一方、リン酸亜鉛皮膜層の付着量が０または足りないＮＯ．１、１９は、静止摩擦係数が低くなり、耐型かじり性と耐ロール滑り性が劣る結果となった。リン酸亜鉛皮膜層の付着量と上層の潤滑皮膜が好ましい条件を満たしていても、リン酸亜鉛結晶の長軸方向の平均粒径または短軸方向の平均粒径が本発明の範囲を外れるＮＯ．１１、２４、２９、３０、３１は、静止摩擦係数が低くなり、耐ロール滑り性が劣る結果となった。リン酸亜鉛結晶が多く露出してるＮｏ．５は、潤滑皮膜自体が少ないために、耐型かじり性が劣る結果となった。ＮＯ．１６は、リン酸亜鉛結晶の露出面積率が少なく、静止摩擦係数が0.10以上にならなかった。【００８５】
図７〜１０に、比較例と本発明例の表面処理鋼帯の拡大写真を示す。図７に示す比較例（Ｎｏ．３０）は、島状リン酸亜鉛被膜層の付着量1.9g/m２、長径100μm、短径20μm、潤滑皮膜層（薬液2-1）の付着量3.3g/m２、リン酸亜鉛露出面積率10％であり、図８に示す比較例（Ｎｏ．３１）は、島状リン酸亜鉛被膜層の付着量4.5g/m２、長径200μm、短径50μm、潤滑皮膜層（薬液2-1）の付着量3.3g/m２、リン酸亜鉛露出面積率24％である。図９に示す本発明例（Ｎｏ．１４）は、島状リン酸亜鉛被膜層の付着量8.0g/m２、長径64μm、短径7μm、潤滑皮膜層（薬液2-1）の付着量3.7g/m２、リン酸亜鉛露出面積率80％であり、図１０に示す本発明例は、島状リン酸亜鉛被膜層の付着量8.0g/m２、長径31μm、短径4μm、潤滑皮膜層（薬液2-1）の付着量3.7g/m２、リン酸亜鉛露出面積率60％である。【００８６】
本発明例では、リン酸亜鉛処理浴の温度を蒸気で部分的に温度を上げることにより、リン酸亜鉛結晶の付着量を増やすことに加え、リン酸亜鉛結晶をより針状（鋭利な形）とすることにより、リン酸亜鉛結晶の嵩高さが上がり、潤滑皮膜層からリン酸亜鉛結晶の頭が多く出るようになっていた。リン酸亜鉛結晶自体は低面圧下での摺動性は有しないので、静止摩擦係数は大きくなった。一方で、高面圧下ではリン酸亜鉛結晶が潰れ、潤滑皮膜層とともに摺動性に寄与する様になるので高面圧の成形性＝耐型かじり性（Ｌ字型プレス成形で模擬）は従来と同等に維持された。このように、相反する性能である耐ロール滑り性及び耐型かじり性を共に実現することが可能となった。【００８７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００８８】
１    ピンチロール
２    金型
１０    表面処理鋼帯
２０    リン酸亜鉛処理浴
２１    ヒータ
２２    攪拌機
１０１    素地鋼板
１０３    リン酸亜鉛皮膜層
１０５    潤滑皮膜層
【図１】
2017179665.tif 000004
【図２】
2017179665.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年9月29日(2017.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素地鋼板と、
前記素地鋼板の表面に島状に形成された、針状のリン酸亜鉛結晶からなるリン酸亜鉛皮膜層と、
前記素地鋼板の表面と前記リン酸亜鉛皮膜層の一部とを被覆した、潤滑成分を少なくとも含む潤滑皮膜層と、
を備える表面処理鋼帯であり、
前記表面処理鋼帯の表面に対する、前記潤滑皮膜層の表面に露出している前記リン酸亜鉛結晶の面積率は、２５％〜９０％である、表面処理鋼帯。
【請求項２】
前記リン酸亜鉛結晶は、長軸方向の平均粒径が２５μｍ〜７０μｍであり、短軸方向の平均粒径が３μｍ〜１０μｍである、請求項１に記載の表面処理鋼帯。
【請求項３】
前記リン酸亜鉛皮膜層の付着量は、片面当たり１．５ｇ／ｍ２〜１５．０ｇ／ｍ２である、請求項１または２の何れか１項に記載の表面処理鋼帯。
【請求項４】
前記潤滑皮膜層の付着量は、片面当たり１．０ｇ／ｍ２〜１２．０ｇ／ｍ２である、請求項１〜３の何れか１項に記載の表面処理鋼帯。
【請求項５】
前記潤滑皮膜層は、ＳｉＯ２／Ｍ２Ｏ（Ｍは、アルカリ金属である。）で表わされるモル比が２〜５であるケイ酸アルカリ金属塩と、平均粒径が０．１μｍ〜３．０μｍであるポリエチレンワックス又はポリプロピレンワックスの少なくとも何れか一方からなる高分子ワックスと、を含み、
前記潤滑皮膜層の全固形分質量に対して、前記ケイ酸アルカリ金属塩の固形分含有量は６０質量％〜９０質量％であり、前記高分子ワックスの固形分含有量は、５質量％〜４０質量％である、請求項１〜４の何れか１項に記載の表面処理鋼帯。
【請求項６】
チタンコロイドを含む表面調整剤を利用して素地鋼板の表面の調質を行う調質ステップと、
表面調質の施された前記素地鋼板の表面にリン酸亜鉛の針状結晶を島状に成長させて、当該素地鋼板の表面にリン酸亜鉛皮膜層を形成するリン酸亜鉛皮膜層形成ステップと、
潤滑成分を少なくとも含む潤滑処理剤を、付着量が片面当たり１．０ｇ／ｍ２〜１２．０ｇ／ｍ２となるように前記素地鋼板及び前記リン酸亜鉛皮膜層の表面に塗布して、潤滑皮膜層を形成する潤滑皮膜層形成ステップと、
を含む表面処理鋼帯の製造方法であり、
前記潤滑被膜層形成ステップでは、前記表面処理鋼帯の表面に対する前記潤滑皮膜層の表面に露出している前記リン酸亜鉛結晶の面積率を、２５％〜９０％とする、表面処理鋼帯の製造方法。
【請求項７】
前記リン酸亜鉛皮膜層形成ステップにおいて、前記素地鋼板を加熱する、請求項６記載の表面処理鋼帯の製造方法。
【請求項８】
前記素地鋼板を蒸気をあてて加熱する、請求項７に記載の表面処理鋼帯の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
［１］
素地鋼板と、
前記素地鋼板の表面に島状に形成された、針状のリン酸亜鉛結晶からなるリン酸亜鉛皮膜層と、
前記素地鋼板の表面と前記リン酸亜鉛皮膜層の一部とを被覆した、潤滑成分を少なくとも含む潤滑皮膜層と、
を備える表面処理鋼帯であって、
前記表面処理鋼帯の表面に対する、前記潤滑皮膜層の表面に露出している前記リン酸亜鉛結晶の面積率は、２５％〜９０％である、表面処理鋼帯。
［２］
前記リン酸亜鉛結晶は、長軸方向の平均粒径が２５μｍ〜７０μｍであり、短軸方向の平均粒径が３μｍ〜１０μｍである、［１］に記載の表面処理鋼帯。
［３］
前記リン酸亜鉛皮膜層の付着量は、片面当たり１．５ｇ／ｍ２〜１５．０ｇ／ｍ２である、［１］または［２］の何れか１つに記載の表面処理鋼帯。
［４］
前記潤滑皮膜層の付着量は、片面当たり１．０ｇ／ｍ２〜１２．０ｇ／ｍ２である、請求項１〜３の何れか１つに記載の表面処理鋼帯。
［５］
前記潤滑皮膜層は、ＳｉＯ２／Ｍ２Ｏ（Ｍは、アルカリ金属である。）で表わされるモル比が２〜５であるケイ酸アルカリ金属塩と、平均粒径が０．１μｍ〜３．０μｍであるポリエチレンワックス又はポリプロピレンワックスの少なくとも何れか一方からなる高分子ワックスと、を含み、
前記潤滑皮膜層の全固形分質量に対して、前記ケイ酸アルカリ金属塩の固形分含有量は６０質量％〜９０質量％であり、前記高分子ワックスの固形分含有量は、５質量％〜４０質量％である、［１］〜［４］の何れか１つに記載の表面処理鋼帯。
［６］
チタンコロイドを含む表面調整剤を利用して素地鋼板の表面の調質を行う調質ステップと、
表面調質の施された前記素地鋼板の表面にリン酸亜鉛の針状結晶を島状に成長させて、当該素地鋼板の表面にリン酸亜鉛皮膜層を形成するリン酸亜鉛皮膜層形成ステップと、
潤滑成分を少なくとも含む潤滑処理剤を、付着量が片面当たり１．０ｇ／ｍ２〜１２．０ｇ／ｍ２となるように前記素地鋼板及び前記リン酸亜鉛皮膜層の表面に塗布して、潤滑皮膜層を形成する潤滑皮膜層形成ステップと、
を含む表面処理鋼帯の製造方法であり、
前記潤滑被膜層形成ステップでは、前記表面処理鋼帯の表面に対する前記潤滑皮膜層の表面に露出している前記リン酸亜鉛結晶の面積率を、２５％〜９０％とする、表面処理鋼帯の製造方法。
［７］
前記リン酸亜鉛皮膜層形成ステップにおいて、前記素地鋼板を加熱する、［６］に記載の表面処理鋼帯の製造方法。
［８］
前記素地鋼板を蒸気をあてて加熱する、［７］に記載の表面処理鋼帯の製造方法。
【国際調査報告】
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