(57)【要約】      （修正有）【課題】生産性の高い高速度成形が可能なメカニカルプレス等において、絞り加工、張出し加工、穴拡げ加工等が可能なステンレス鋼板を提供する。【解決手段】ステンレス鋼板の表面に潤滑樹脂皮膜を形成すると、摩擦係数が低減しステンレス鋼板の成形範囲が拡大し、さらに潤滑樹脂皮膜を形成した後、鉱物系プレス油膜の形成により成形可能範囲が拡大するので、所定形状の成形が可能となる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼板の少なくとも片面に潤滑樹脂が被覆されており、当該潤滑樹脂の表面にプレス油膜が形成されている高速度成形性に優れたステンレス鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、メカニカルプレス等による高速度成形に適用できるステンレス鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステンレス鋼板の機械的性質は成形速度（ひずみ速度）により変化することが知られており、従来よりシンク等のステンレス大型部品の成形加工には、油圧プレスを用いた低速域での成形加工が行われている。
一方、自動車部品で多用されているメカニカルプレスを用いた成形加工では、ステンレス鋼板は成形速度（ひずみ速度）の影響を受けやすいため、燃料タンク等の成形加工においては樹脂塗装鋼板や表面処理鋼板を素材として、メカニカルプレスを用いた高速域での成形加工を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ステンレス鋼板からシンク等の大型部品を成形加工する際に、油圧プレスを用いた低速度成形では製品の量産は困難であり、生産性を向上させるためにメカニカルプレスによる高速度成形を適用したとしても、加工割れ等の不具合が生じるため所定形状への成形が困難な場合があった。
一方、樹脂塗装鋼板や表面処理鋼板を素材として製造された自動車の燃料タンクは品質的に機密性の確保等に限界があること、更により長期間の耐食性が要求されつつあること等の理由により、ステンレス鋼板を素材とした燃料タンクの製造が現在検討されている。
しかし、ステンレス鋼製の燃料タンク等を量産するために高速度域での成形加工を行うと加工割れ等の不具合が生じ、所定形状への成形が困難であった。
【０００４】
そこで本発明では、生産性の高い高速度成形が可能なメカニカルプレス等においても、従来の油圧プレス等の場合と同等の絞り加工、張出し加工、穴拡げ加工等が可能なステンレス鋼板を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、ステンレス鋼板の少なくとも片面に潤滑樹脂が被覆されており、当該潤滑樹脂の表面にプレス油膜が形成されている高速度成形性に優れたステンレス鋼板によって達成できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
発明者らは、ステンレス鋼板表面の潤滑条件とプレス成形の際の摩擦係数および成形可能範囲との関係について詳細に検討した。
供試材としたステンレス鋼板（ＳＵＳ４３６Ｌ）の化学成分は、重量％で、Ｃ：０．００４％、Ｓｉ：０．００４％、Ｍｎ：０．２％、Ｐ：０．０３１％、Ｓ：０．００１％、Ｃｒ：１８．３４％、Ｍｏ：０．９２％、Ｔｉ：０．２６％、Ｎ：０．０１２％であり、機械的性質は、降伏応力２８７ＭＰａ、引張強さ４５７ＭＰａ、破断伸び３２．１％、ｎ値０．２３、ｒ値１．５４である。
【０００７】
表１に供試材の樹脂被覆、プレス油の使用条件を示している。
供試材Ａは、ステンレス鋼板の表面に直接、鉱物系プレス油（製品名：Ｚ−５）を塗布したものであり、供試材Ｂはステンレス鋼板の表面に直接、アルカリ性の水溶性プレス油（製品名：αソープ）を塗布したものである。
供試材Ｃはステンレス鋼板の表面に潤滑樹脂皮膜を形成したものであり、供試材Ｄはステンレス鋼板の表面に潤滑樹脂皮膜を形成した後、潤滑樹脂皮膜の表面に鉱物系プレス油（Ｚ−５）を塗布したものである。
供試材Ｅは、ステンレス鋼板の表面に潤滑樹脂皮膜を形成した後、潤滑樹脂皮膜の表面にアルカリ性の水溶性プレス油（αソープ）を塗布したものである。
【０００８】
【表１】
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【０００９】
供試材Ａ〜Ｅから厚さ０．８ｍｍ，幅３０ｍｍ，長さ３００ｍｍの試験片を切り出して、試験片を挟む工具長さを５０ｍｍ、引抜き速度を１，０００ｍｍ／ｍｉｎとして図１に示す平板摺動試験を行い、すべり出し初期の領域の摩擦係数（静止摩擦係数：μ１）と安定してすべっている領域の摩擦係数（動摩擦係数：μ２）を測定した。摩擦係数μは、μ＝Ｆ／２Ｐから求めた。ここで、Ｆは引き抜き力（ｋＮ）、Ｐは加圧力（ｋＮ）である。
【００１０】
平板摺動試験における時間と摩擦係数の関係を図２に示す。
ステンレス鋼板の表面に鉱物系プレス油（Ｚ−５）を塗布した供試材Ａでは、静止摩擦係数（μ１）と動摩擦係数（μ２）はほぼ同じであり、摩擦係数の値は他の供試材に比べて高くなっている。
一方、ステンレス鋼板の表面に潤滑樹脂皮膜を形成した供試材Ｃは、静止摩擦係数（μ１）は大きいが、動摩擦係数（μ２）は供試材Ａと比較して十分小さくなっている。
【００１１】
本発明例であるステンレス鋼板の表面に潤滑樹脂皮膜を形成して、その潤滑樹脂皮膜の表面に鉱物系プレス油（Ｚ−５）を塗布した供試材Ｄでは、供試材Ａおよび供試材Ｃと比べて、静止摩擦係数および動摩擦係数を低減する効果が認められた。
以上の結果を、摩擦係数に及ぼす供試材の影響として図３に示している。
供試材Ｄと供試材Ｅの結果を比較すると供試材Ｅのほうが摩擦係数の増大が認められた。
これは供試材Ｄが表面潤滑皮膜の特性を損なわない鉱物系のプレス油を使用しているのに対し、供試材Ｅは表面潤滑皮膜を溶解するアルカリ性の水溶性プレス油を使用したことにより、供試材Ｅの表面潤滑皮膜の溶解により摩擦係数が増大したものと考えられる。
このように潤滑樹脂皮膜とプレス油の相性は大切であり、潤滑樹脂皮膜を溶解させるようなプレス油や添加材を含んだようなプレス油は使用しない方が好ましい。
【００１２】
次に、供試材Ａ〜Ｄから２２０×２５０ｍｍの試験片を切り出して深絞り加工を行った。縦１００ｍｍ，横１５０ｍｍ，パンチＲ１０ｍｍ，コーナーＲ２０ｍｍの角筒ポンチ、ダイスＲ５ｍｍのダイスを用いて、しわ押え力を０〜２５ｔｏｎに変化させて、成形速度を２１０ｍｍ／ｓｅｃの試験条件に調整したメカニカルプレスにて、高さ６０ｍｍの燃料タンク用の容器を成形した。
【００１３】
成形可能範囲に及ぼす供試材の影響を図４に示している。供試材Ａ〜Ｅとも、しわ押え力の小さい領域ではフランジ面にシワが発生しており、しわ押え力の大きい領域ではワレが発生する傾向にある。
フランジ面にシワが発生すると、燃料タンク部材等の接合に採用されている溶接の際に溶接不良が発生する原因となるので、プレス成形品の特性の１つとしてシワの発生がないことが要求される。
図中に示すＯＫ領域（シワ発生とワレ発生の間に存在する領域）が、シワやワレ発生のない最適な成形可能範囲を示しており、プレス成形性に優れる材料としては前記ＯＫ領域が広く、しわ押え力の変動に対応できる余裕度が大きいものである。
【００１４】
図３に示した摩擦係数と供試材の関係から判断すると、摩擦係数が小さくなるほど（供試材Ａ，Ｅ→供試材Ｂ→供試材Ｃ→供試材Ｄ）成形可能範囲が大きくなっていることがわかる。
静止摩擦係数が大きい供試材Ａは、初期の滑り出しの抵抗が大きくなるためプレス加工の際に加工初期の加工抵抗が大きくなり、成形可能範囲がほとんど認められない。
供試材Ｃは、ステンレス鋼板の表面が潤滑樹脂皮膜で覆われており、金型と供試材表面が高圧下で粘弾性的に密着しているため静止摩擦係数が少し高めではあるが供試材Ａに比べて成形可能範囲は広くなっている。
潤滑樹脂皮膜の上に、更に鉱物系のプレス油膜を形成した本発明例の供試材Ｄでは、金型と供試材表面が境界潤滑状態となり供試材Ｃに比べて静止摩擦係数が低下しており、成形可能範囲がかなり広くなっている。
【００１５】
以上のようにステンレス鋼板の表面に潤滑樹脂皮膜を形成すると、摩擦係数が低減しステンレス鋼板の成形可能範囲が大幅に拡大し（供試材Ａ，Ｂ＜供試材Ｃ，Ｄ）、さらに潤滑樹脂皮膜を形成した後、鉱物系プレス油膜の形成により（供試材Ｄ）成形可能範囲が拡大する。
メカニカルプレスを使用する高速度成形の領域においては、本発明例である供試材Ｄのような潤滑樹脂皮膜とプレス油膜の組み合わせが最適である。
【００１６】
［潤滑樹脂皮膜］
本発明のステンレス鋼板の少なくとも片面に潤滑樹脂を被覆することで、深絞り加工や張り出し加工等における成形可能範囲が拡大し、ステンレス鋼板の適用範囲も広がる。
本発明における好ましい樹脂皮膜の構成を以下に示す。
（１）ガラス転移温度０〜２０℃のエポキシ変性アクリル樹脂からなる下層皮膜および１〜３５質量％の割合で固形潤滑剤粒子が分散しているアクリル樹脂からなる上層皮膜からなる潤滑樹脂皮膜
（２）１００℃での弾性率が１０００〜６００００Ｎ／ｃｍ２のカルボキシル基含有ウレタン樹脂からなり，１〜３５質量％の割合で固形潤滑剤粒子が分散している潤滑樹脂皮膜
（３）ウレタン樹脂及びアクリル樹脂の混合樹脂に１〜３５質量％の割合で固形潤滑剤粒子が分散している潤滑樹脂皮膜
【００１７】
［プレス油膜］
ステンレス鋼板の高速度成形の際に使用するプレス油については、成形条件等によりプレス油の選択が重要となる。例えば、鉱物系のプレス油を使用するのか、水溶性プレス油を使用するのかといった選択である。
成形加工にともなう発熱による温度上昇により、ステンレス鋼板の機械的性質変化を抑制するために、一般には水溶性のプレス油が使用されている。これは冷却能力が大きいこと、また水で希釈することができるため低粘度なプレス油とすることができ取り扱いが容易なためである。
【００１８】
しかし、本発明においては、ステンレス鋼板表面に潤滑樹脂を形成し、その表面に形成されるプレス油膜として、比較的低粘度であり各種添加剤等を含有しないプレス油を使用する。プレス油としては速乾性のプレス油が好ましく、本発明では鉱物系のプレス油を使用した。
弱アルカリ性の水溶性油や速乾性の油であっても潤滑樹脂皮膜を侵食する可能性のあるプレス油を使用する場合には、樹脂皮膜と使用するプレス油との相性を確認する必要がある。
また、各種添加剤を含んだプレス油は極性基を持つため、樹脂皮膜の官能基と反応し、皮膜を侵食・変質してしまう可能性がある。
【００１９】
本発明では、図３および図４で示したように、成形可能範囲がステンレス鋼板の摩擦係数（μ１，μ２）と良い相関にあることを見出したので、本発明例である潤滑樹脂皮膜とプレス油膜処理で得られる動摩擦係数と同様な別処理を施せば、本発明と同様の効果を得ることが可能と考えられる。
例えば、ステンレス鋼板の表面に潤滑フィルムを接着すること、さらには使用するプレス油を適宜選定し組み合わせることにより、本発明と同等のステンレス鋼板の成形加工が可能となる。
【００２０】
［ステンレス鋼板の成分］
本発明では、ステンレス鋼板の鋼種について特に限定するものではないが、加工性に好ましいステンレス鋼成分に調整することで、さらにメカニカルプレスにおける成形加工の適用範囲が拡大する。
【００２１】
例えば、ステンレス鋼板の軟質化を図り、加工硬化を抑制した以下の鋼種等が好ましい。質量％で、（Ｃ＋Ｎ）：０．０７％以下，Ｓｉ：１．５％以下，Ｍｎ：５．０％以下，Ｃｒ：１５〜２０％，Ｎｉ：５〜９％，Ｃｕ：１．０〜５．０％を含み、Ｓ含有量を０．０１０％以下、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるステンレス鋼板であり、場合によって、Ａｌ：０．５％以下、Ｔｉ：０．５％以下、Ｎｂ：０．５％以下、Ｚｒ：０．５％以下、Ｖ：０．５％以下、Ｍｏ：３．０％以下、Ｂ：０．０３％以下、ＲＥＭ：０．０２％以下，Ｃａ：０．０３％以下のうち１種または２種以上を含有させる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明のステンレス鋼板は、鋼板表面が潤滑樹脂で被覆され、さらに樹脂皮膜の表面にプレス油膜が形成されており、メカニカルプレス等の高速度成形においても、従来の油圧プレス等と同等のプレス成形が可能となる。
ステンレス製の大型部品や自動車部品等の生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】平板摺動試験方法を示す図
【図２】平板摺動試験における試験時間と摩擦係数の関係を示す図
【図３】摩擦係数に及ぼす供試材の影響を示す図
【図４】プレス成形可能範囲に及ぼす供試材の影響を示す図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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