(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
片面または両面に樹脂皮膜を有する金属板であって、ＪＩＳ５号引張り試験における上降伏点に相当する引張り荷重、下降伏点に相当する引張り荷重、０．２％歪での引張り荷重、最高荷重のいづれかひとつ以上が樹脂皮膜を剥離した金属板のそれぞれの値と式１に示す関係を有することを特徴とする加工性に優れた樹脂フィルム表面被覆金属板。
Ｌｗ／Ｌｗｏ＞１．０２０ ・・・・・（１）
Ｌｗ：樹脂皮膜を有する金属板のＪＩＳ５号引張り試験における上降伏点に相当する引張り荷重、下降伏点に相当する引張り荷重、０．２％歪での引張り荷重または最高荷重
Ｌｗｏ：樹脂皮膜を剥離した金属板のＪＩＳ５号引張り試験における上降伏点に相当する引張り荷重、下降伏点に相当する引張り荷重、０．２％歪での引張り荷重または最高荷重
【請求項２】
片面または両面に樹脂皮膜を有する金属板であって、ＪＩＳ５号引張り試験における上降伏点に相当する引張り荷重、０．２％歪での引張り荷重、最高荷重と樹脂皮膜を剥離した金属板のそれぞれの値が式２に示す関係を有することを特徴とする加工性に優れた樹脂フィルム表面被覆金属板。
Ｔｗ／Ｔｗｏ−Ｙｗ／Ｙｗｏ＞０ ・・・・・（２）
Ｔｗ：樹脂皮膜を有する金属板のＪＩＳ５号引張り試験における最高荷重
Ｔｗｏ：樹脂皮膜を剥離した金属板のＪＩＳ５号引張り試験における最高荷重
Ｙｗ：樹脂皮膜を有する金属板のＪＩＳ５号引張り試験における上降伏点に相当する引張り荷重または０．２％歪での引張り荷重
Ｙｗｏ：樹脂皮膜を剥離した金属板のＪＩＳ５号引張り試験における上降伏点に相当する引張り荷重または０．２％歪での引張り荷重
【請求項３】
片面または両面に樹脂皮膜を有する金属板であってＪＩＳ５号引張り試験において、試験片または試験片平行部の全面の皮膜を剥離した金属板での上降伏点に相当する引張り荷重、下降伏点に相当する引張り荷重、０．２％歪での引張り荷重、最高荷重のいづれかひとつ以上が試験片平行部の樹脂皮膜被覆部の少なくとも一部の樹脂皮膜を剥離した金属板のそれぞれの値と式３に示す関係を有することを特徴とする加工性に優れた樹脂フィルム表面被覆金属板。
Ｌｐ／Ｌｗｏ＞１．０２０ ・・・・・・・・（３）
Ｌｐ：樹脂皮膜の一部を剥離した金属板のＪＩＳ５号引張り試験における上降伏点に相当する引張り荷重、下降伏点に相当する引張り荷重、０．２％歪での引張り荷重または最高荷重
Ｌｗｏ：樹脂皮膜を剥離した金属板のＪＩＳ５号引張り試験における上降伏点に相当する引張り荷重、下降伏点に相当する引張り荷重、０．２％歪での引張り荷重または最高荷重
【請求項４】
金属板が質量％で、
Ｃ ：０．０００２〜０．８００％、
Ｓｉ：０．００１〜５．００％、
Ｍｎ：０．０１〜５．００％、
Ｐ ：０．００１〜１．００％、
Ｓ ：０．００１〜０．０５０％、
Ａｌ：０．００１〜５．００％、
Ｎ ：０．０００２〜０．０８００％、
必要に応じ
Ｔｉ：０．００１〜０．５０％、
Ｎｂ：０．００１〜０．５０％、
Ｃｒ：０．００１〜３０．０％、
Ｎｉ：０．００１〜３０．０％、
Ｍｏ：０．００１〜０．５０％、
Ｂ ：０．０００１〜０．０２０％、
Ｖ ：０．００１〜０．５０％
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の加工性に優れた樹脂フィルム表面被覆金属板。
【請求項５】
金属板または金属板の加工部材として使用する部位の片面または両面の全面が樹脂皮膜で覆われている請求項１〜４のいずれか１項に記載の加工性に優れた樹脂フィルム表面被覆金属板。
【請求項６】
金属板の加工部材として使用する部位の片面または両面の一部が樹脂皮膜で覆われている請求項１〜４のいずれか１項に記載の加工性に優れた樹脂フィルム表面被覆金属板。
【請求項７】
ＪＩＳ５号引張試験片における全伸びの、樹脂皮膜を有する金属板と樹脂皮膜を剥離した金属板の特性値の差が１．０％以上である請求項１〜６のいずれか１項に記載の加工性に優れた樹脂フィルム表面被覆金属板。
【請求項８】
金属板の上を直接、有機皮膜が覆っている請求項１〜７のいずれか１項に記載の加工性に優れた樹脂フィルム表面被覆金属板。
【請求項９】
金属板と有機皮膜の間に金属板とは異なる金属または金属酸化物、金属間化合物が存在する請求項１〜７のいずれか１項に記載の加工性に優れた樹脂フィルム表面被覆金属板。
【請求項１０】
金属板を覆っている有機皮膜の構造が単層である請求項１〜９のいずれか１項に記載の加工性に優れた樹脂フィルム表面被覆金属板。
【請求項１１】
金属板を覆っている有機皮膜の構造が２層以上の複層構造となっている請求項１〜９のいずれか１項に記載の加工性に優れた樹脂フィルム表面被覆金属板。
【請求項１２】
加熱した金属板の上に樹脂皮膜を直接乗せることで樹脂を溶融させ金属板に直接樹脂皮膜を貼付したことを特徴とする請求項８に記載の加工性に優れた樹脂フィルム表面被覆金属板。
【請求項１３】
金属板と樹脂皮膜を接着剤を用いて貼付したことを特徴とする請求項８に記載の加工性に優れた樹脂フィルム表面被覆金属板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車車体用部材に代表される、伸び・曲げ・張出し成形を含むプレス加工を経て使用される加工用金属板、特に鋼板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車車体、建材および缶材などの用途に、絞り成形や張出し成形を含むプレス成形用として用いられる鋼板ではその機械的特性として加工性の観点から高い延性が求められる。延性を向上させるために有効な手段としてはこれまでに成分の高純度化が有効とされ例えば特開平２−１７９８２２号公報、特公平７−９４６９２号公報などに含有Ｃ量が０．０１０％以下である極低炭素鋼が開示されている。また、成分を高純度化して延性を向上させると素材の強度が低下し成形部材の強度も低下してしまう弊害に対しては成形後の熱処理により高強度化を図るいわゆるＢＨ鋼板として特公平８−３１３６号公報などが開示されている。
【０００３】
また、一般に強度を上昇すると延性が劣化するが、強度−延性バランスを向上させるため加工誘起変態の効果を利用したいわゆるＴＲＩＰ鋼板として特願平１１−１４１４２３等を出願した。しかし、これらのいわゆるメタラジーに立脚した技術による延性向上は限界に達しており、現状からの大幅な延性向上は期待できない状況である。これにも関わらず、加工部材により製造される商品の差別化を図るためには加工部材の形状の複雑化や加工コスト低減が必要であり、このため素材の加工性の一層の向上が求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、現在存在する金属板のみならず将来開発されるであろう超加工性金属板の成形性を、従来技術のようにメタラジーに立脚した技術にたよらず更に向上させることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、材料の複合化による延性の向上を検討するうち、金属板の表面を樹脂皮膜で覆うことにより延性が向上することを知見し、本発明を完成したものである。本発明の要旨とするところは金属板の片面または両面の全面または一部を有機皮膜で覆うことで、金属板の加工硬化特性を変化させ、結果として延性を向上させるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明において皮膜の構造等を限定した理由をその作用および発明発現のメカニズムとともに詳細に説明する。成分の含有量は質量％である。
本発明は、金属板の材質等と金属板の表面の有機樹脂皮膜の厚み、材質等を制御して、加工性に優れた金属板を得るものである。
本発明の効果が得られるメカニズムは明確ではないが、以下のように考えられる。一般に金属板の変形時の破壊は均一変形に続く局部変形により金属板の板厚方向および面内方向にくびれが発生し最終的な分断につながっている。本発明では表面に樹脂皮膜を被覆することにより変形の集中を回避させる現象によっていると思われる。
【０００７】
すなわち、表面のみとはいえ、皮膜により金属板の変形を拘束することで金属板の特定の部位に変形が集中するような事態が発生した際に、この拘束力によりその部位への変形の集中を抑制し他の部位に変形を拡散させているのである。この効果により本発明により引張り試験においては均一伸びの向上とともに局部伸びまでも向上し、全伸びが大きく向上する。もちろん樹脂皮膜の種類や金属板の種類によっては均一伸びのみ、または局部伸びのみの向上となる場合もある。  金属板としては鋼板を始めとし、ステンレス鋼板、アルミニウム板、アルミニウム合金板、銅板など、現在加工用途に利用されているほとんど全ての金属板を対象としている。有機皮膜は金属板の片面を被覆していれば十分である。用途により両面を被覆することでさらなる延性の向上が可能となる。
【０００８】
本発明の効果を得るには、金属板の表面の有機皮膜の材質、厚み、貼り付け条件等に特別の工夫が必要である。発明の効果を得るには皮膜を貼付することで特定の範囲で加工硬化特性が変化することが必要である。皮膜を貼付することで金属板全体として硬質化する場合に本発明の効果が発現する。この加工硬化特性の変化は、素材となる金属板そのものに依存することはもちろん、貼付するフィルムの種類、厚さ、さらには接着剤を用いる、溶融させるなど貼付の方法にも依存するものであるが、加工硬化特性を本発明の範囲内に制御することでどのような場合にも発明の効果を得ることができる。
【０００９】
金属板の片面または両面に樹脂皮膜を有する金属板のＪＩＳ５号引張り試験における上降伏点に相当する引張り荷重、下降伏点に相当する引張り荷重、０．２％歪での引張り荷重、最高荷重および樹脂皮膜を全面または試験片の一部のみ剥離した金属板のそれぞれの値が、式１、２または式３に示す関係を有することが必要である。
Ｌｗ／Ｌｗｏ＞１．０２０            ・・・・・（１）
Ｔｗ／Ｔｗｏ−Ｙｗ／Ｙｗｏ＞０      ・・・・・（２）
Ｌｐ／Ｌｗｏ＞１．０２０      ・・・・・・・・（３）
【００１０】
ここで、
Ｌｗ：樹脂皮膜を有する金属板のＪＩＳ５号引張り試験における上降伏点に相当する引張り荷重、下降伏点に相当する引張り荷重、０．２％歪での引張り荷重または最高荷重
Ｌｗｏ：樹脂皮膜を剥離した金属板のＪＩＳ５号引張り試験における上降伏点に相当する引張り荷重、下降伏点に相当する引張り荷重、０．２％歪での引張り荷重または最高荷重
Ｔｗ：樹脂皮膜を有する金属板のＪＩＳ５号引張り試験における最高荷重
Ｔｗｏ：樹脂皮膜を剥離した金属板のＪＩＳ５号引張り試験における最高荷重
Ｙｗ：樹脂皮膜を有する金属板のＪＩＳ５号引張り試験における上降伏点に相当する引張り荷重または０．２％歪での引張り荷重
【００１１】
Ｙｗｏ：樹脂皮膜を剥離した金属板のＪＩＳ５号引張り試験における上降伏点に相当する引張り荷重または０．２％歪での引張り荷重
Ｌｐ：樹脂皮膜の一部を剥離した金属板のＪＩＳ５号引張り試験における上降伏点に相当する引張り荷重、下降伏点に相当する引張り荷重、０．２％歪での引張り荷重または最高荷重
Ｌｗｏ：樹脂皮膜を剥離した金属板のＪＩＳ５号引張り試験における上降伏点に相当する引張り荷重、下降伏点に相当する引張り荷重、０．２％歪での引張り荷重または最高荷重である。
【００１２】
この理由は前述した本発明のメカニズムと密接に関係している。すなわち本発明鋼における式１、式２または式３は皮膜による拘束力を評価する値となっているものと思われる。このため式１、式２または式３が満たされない場合は、皮膜による拘束力が金属板の変形に影響するほど大きくならないため局部的な歪の集中を回避するような加工硬化挙動の変化が起きず発明の効果が得られなくなる。尚、式３は引張り方向に６０ｍｍの平行部を有するＪＩＳ５号引張り試験片で、フィルムを貼付けしない鋼板と平行部の長さ方向中央部１０ｍｍを除いた部位の両面をフィルムで被覆した鋼板、言い換えると試験片つかみ部、肩部及び平行部のつかみ部に近い部位から２５ｍｍずつの両面をフィルムで被覆した鋼板についての引張り試験により求めた。
【００１３】
金属板が鋼板の場合の成分としては特に限定しないが、極低炭素鋼、低炭素鋼、中炭素鋼さらにＳｉ、Ｐ、Ｍｎなどを添加した高強度鋼板、Ｔｉ，Ｎｂなどの微細析出物で強化した高強度鋼板、高耐食性を有するステンレス鋼板、Ｓｉ、Ａｌを含有する電磁鋼板など複雑な部品形状を成形するための鋼板から、加工性以外の特性が主とする目的特性であるが曲げなどの軽加工を経て利用されるものまでを含有した鋼板の通常の成分範囲を請求項の一つとした。
【００１４】
その成分範囲はＣ：０．０００２〜０．８００％、Ｓｉ：０．００１〜５．００％、Ｍｎ：０．０１〜５．００％、Ｐ：０．００１〜１．００％、Ｓ：０．００１〜０．０５０％、Ａｌ：０．００１〜５．００％、Ｎ：０．０００２〜０．０８００％、必要に応じＴｉ：０．００１〜０．５０％、Ｎｂ：０．００１〜０．５０％、Ｃｒ：０．００１〜３０．０％、Ｎｉ：０．００１〜３０．０％、Ｍｏ：０．００１〜０．５０％、Ｂ：０．０００１〜０．０２０％、Ｖ：０．００１〜０．５０％であり、この他に様々な特性の向上を図るためまたは不可避的に含有されるものを含みＳｎ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｔａ，Ｓｂ，Ｃａなどを含有しても本発明の効果が損なわれるものではない。
【００１５】
また、樹脂皮膜は金属板の全面を覆っている必要はない。被覆金属板を製造する過程においてはコイル状の金属板とコイル状の樹脂フィルムを張り合わせることが効率的と考えられ、通常は金属板の全面を覆うこととなるが、成形部材のうち、特に加工が厳しくなる部位近傍のみを樹脂フィルムで覆うことで成形部材全体の加工性を向上させることが可能である。ただし、どの程度の範囲を樹脂フィルムで覆うことでどの程度の成形性向上が可能となるかは部材形状、成形条件、素金属板特性などに依存しており、被覆部位が小さすぎると被覆部と未被覆部の境界で変形が集中し、部材全体の成形性を劣化させる場合もあるので注意を要する。
【００１６】
本発明の効果の大きさは様々な方法で評価が可能であるが、本発明の対象をＪＩＳ５号引張り試験片による引張り試験での全伸びにより、樹脂皮膜を有する金属板とこの金属板から樹脂皮膜を剥離した金属部だけからなる金属板の特性値の差が、１．０％以上となるものとするのが望ましい。これは樹脂フィルム貼付に伴うコスト面での上昇を勘案し、この程度の延性向上は必要と考えたためである。ただし、樹脂フィルム貼付により耐食性など他の特性の向上効果も期待される場合はこの限りではない。
【００１７】
樹脂皮膜の貼付の方法は特に限定されない。例えば、適当な温度に加熱した金属板の上に樹脂皮膜を直接乗せることで樹脂を溶融させ金属板に直接樹脂皮膜を貼付するだけで本発明の効果を得ることができる。しかし、樹脂皮膜と金属板の密着力が小さいと部材加工において比較的低い歪域で樹脂皮膜が剥離し、それ以降の加工域で延性向上の効果が得られず、結果として全歪域にわたった延性向上効果が小さくなる場合がある。このような場合には接着剤等を用いて強固に密着させることは本発明の効果を増大させる効果がある。さらに、金属板と樹脂皮膜の密着性を向上させるために中間層として別の金属、金属酸化物、金属間化合物などを形成しておいても本発明の効果を損なうものではない。また、現在自動車用部材で耐食性を向上させるために用いられる金属皮膜、いわゆるメッキの上に樹脂皮膜を形成しても本発明の効果を得ることができる。
【００１８】
本発明においては樹脂皮膜の種類は特に限定しない。一般的に入手可能なポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの樹脂皮膜であればほとんどの場合に本発明の効果が得られる。本発明の効果を大きくするため、または耐食性、潤滑性、絶縁性など他の特性を付与するため単層のみならず複層の樹脂皮膜で被覆しても本発明の効果を得られる。
【００１９】
【実施例】
表１に本発明例の金属板の成分、厚み、フィルム、フィルム貼り付け後の金属板の材質を比較例とともに示す。また、図１に実験Ｎｏ１〜１６の各種金属板にポリエチレンフィルムを貼付したもののＪＩＳ５号引張り試験片による引張り試験での全伸びについて、フィルムなしの金属板についての特性値を基準とした変化を式１の値との関連で示す。本発明により延性が向上することがわかる。
また、図２には実験Ｎｏ１７〜３２のフィルム貼り付け後の各種金属板の１００φの球頭パンチでの張出し成形における破断時の成形高さを、メッキなし鋼板および合金化Ｚｎメッキ鋼板にフィルムを貼付したものについてメッキ・フィルムなしの鋼板の値を基準として式２の値との関連で示す。本発明範囲外では一般的に知られているように合金化Ｚｎメッキによって成形性は劣化するが、本発明を適用することで劣化代を上回り合金化Ｚｎメッキ鋼板でも従来のメッキなし鋼板以上の成形性を達成することができる。
【００２０】
図３には試験Ｎｏ３３〜５４の強度の異なる数種の鋼板について初期穴径を２０φとし５０φの平底円筒パンチによる穴拡げ試験での穴拡げ限界をフィルムなしの鋼板、鋼板全面または破断が起きる穴周辺部のみに５ｍｍ幅でフィルムが被覆するように２５φでフィルムを貼付した鋼板についてのフィルムなしの鋼板の値を基準として式３の値との関連で示したものである。この結果から、部分的にフィルムを貼付したものでも本発明の効果が確認できる。
【００２１】
【表１】
0004313500.tif 000002
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたごとく本発明によれば、特殊な元素の添加、特殊な熱処理、特殊な工程を経ることなく、加工性が従来材より良好な金属板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】式１と全伸び比の関係を示す図である。
【図２】式２と限界張出し高さ比の関係を示す図である。
【図３】式３と限界穴拡げ比の関係を示す図である。
【図１】
0004313500.tif 000003
【図２】
0004313500.tif 000004
【図３】
0004313500.tif 000005