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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022045923
(43)【公開日】2022-03-22
(54)【発明の名称】プレス成形品の製造方法
(51)【国際特許分類】
C23C 26/00 20060101AFI20220314BHJP
C23C 28/00 20060101ALI20220314BHJP
【ＦＩ】
C23C26/00 C
C23C28/00 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021146270
(22)【出願日】2021-09-08
(31)【優先権主張番号】P 2020151347
(32)【優先日】2020-09-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000001258
【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100184859
【弁理士】
【氏名又は名称】磯村 哲朗
(74)【代理人】
【識別番号】100123386
【弁理士】
【氏名又は名称】熊坂 晃
(74)【代理人】
【識別番号】100196667
【弁理士】
【氏名又は名称】坂井 哲也
(74)【代理人】
【識別番号】100130834
【弁理士】
【氏名又は名称】森 和弘
(72)【発明者】
【氏名】森本 美奈子
(72)【発明者】
【氏名】大塚 真司
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼木 周作
【テーマコード（参考）】
4K044
【Ｆターム（参考）】
4K044AA02
4K044AA06
4K044AB02
4K044BA10
4K044BA11
4K044BA12
4K044BA21
4K044BB01
4K044BB03
4K044BC01
4K044BC02
4K044BC04
4K044CA11
4K044CA53
(57)【要約】 （修正有）
【課題】せん断端面の遅れ破壊を抑制可能なプレス成形品の製造方法を提供する。
【解決手段】引張強さが１１８０ＭＰａ以上の鋼板であって、鋼板表面上に非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数が０．５以下であって、前記皮膜の膜厚が１０ｎｍ以上であり、さらに、前記非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数と前記皮膜の膜厚が式（１）を満たす鋼板を、プレス成形することを特徴とするプレス成形品の製造方法。
（１／μ）×ｔ≧１００・・・（１）
なお、式（１）において、μ：非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数、ｔ：非金属からなる皮膜の膜厚（ｎｍ）である。
【選択図】なし
【解決手段】引張強さが１１８０ＭＰａ以上の鋼板であって、鋼板表面上に非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数が０．５以下であって、前記皮膜の膜厚が１０ｎｍ以上であり、さらに、前記非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数と前記皮膜の膜厚が式（１）を満たす鋼板を、プレス成形することを特徴とするプレス成形品の製造方法。
（１／μ）×ｔ≧１００・・・（１）
なお、式（１）において、μ：非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数、ｔ：非金属からなる皮膜の膜厚（ｎｍ）である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
引張強さが１１８０ＭＰａ以上の鋼板であって、鋼板表面上に非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数が０．５以下であって、前記皮膜の膜厚が１０ｎｍ以上であり、さらに、前記非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数と前記皮膜の膜厚が式（１）を満たす鋼板を、プレス成形することを特徴とするプレス成形品の製造方法。
（１／μ）×ｔ≧１００・・・（１）
なお、式（１）において、
μ：非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数、ｔ：非金属からなる皮膜の膜厚（ｎｍ）
である。
（１／μ）×ｔ≧１００・・・（１）
なお、式（１）において、
μ：非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数、ｔ：非金属からなる皮膜の膜厚（ｎｍ）
である。
【請求項2】
鋼板表面上にめっき層を有し、前記めっき層上に前記非金属からなる皮膜を有する鋼板を、プレス成形することを特徴とする請求項１に記載のプレス成形品の製造方法。
【請求項3】
請求項１または２に記載の鋼板において、前記非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数と前記皮膜の膜厚が式（２）を満たす鋼板を、プレス成形することを特徴とする請求項１または２に記載のプレス成形品の製造方法。
（１／μ）×ｔ≧１０００・・・（２）
なお、式（２）において、
μ：非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数、ｔ：非金属からなる皮膜の膜厚（ｎｍ）である。
（１／μ）×ｔ≧１０００・・・（２）
なお、式（２）において、
μ：非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数、ｔ：非金属からなる皮膜の膜厚（ｎｍ）である。
【請求項4】
前記鋼板を、せん断または打ち抜き時の刃のクリアランスを３～３０％で切り出した後、プレス成形することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプレス成形品の製造方法。
【請求項5】
前記せん断または打ち抜き時、可動刃の速度を１ｍ／ｓｅｃ以下として前記鋼板を切り出すことを特徴とする請求項４に記載のプレス成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、せん断端面で発生する遅れ破壊を抑制可能とするプレス成形品の製造方法に関する。特に、引張強度が１１８０ＭＰａ以上の高強度鋼板を用いた自動車用部材に適用して好適なものであって、適切に遅れ破壊を抑止しようとするものである。
【背景技術】
【0002】
近年、自動車の構造部材を軽量化する観点から、使用する鋼板を高強度化することによって板厚を低減する努力が進められている。このような鋼板の高強度化にともない、遅れ破壊が生じやすくなることが知られており、従来の自動車用部材では問題になることのなかった遅れ破壊に対する懸念が新たに浮上してきた。
【0003】
遅れ破壊とは、高強度鋼部品が静的な負荷応力を受けた状態で、ある時間が経過したとき、外見的にはほとんど塑性変形を伴うことなしに、突然脆性的に破壊する現象である。広義には液体金属接触割れや応力腐食割れなども含まれるが、自動車用部品で問題になるのは腐食に伴い鋼中に侵入する水素によって引き起こされる水素脆化型の遅れ破壊である。遅れ破壊を引き起こす因子としては、材料（強度）、加工（歪・応力）、水素の３因子であることが知られている。ここで、金属材料への水素の侵入原因としては、金属材料と接触する溶液・溶媒からの侵入や、使用される環境下で金属材料が腐食することに伴って発生する水素の侵入が考えられる。
【0004】
この遅れ破壊は、鋼板の場合についていえば、プレス成形により所定の形状に成形したときの残留引張り応力と、応力集中部における鋼の水素脆性により生じるものであることが知られている。
【0005】
近年、１１８０ＭＰａ以上の高強度鋼板における遅れ破壊の評価方法についても、種々の提案がなされている。例えば、せん断加工後にＵ曲げ加工した試験片（鋼板）を用いて遅れ破壊特性を評価する方法が挙げられる。せん断加工後の鋼板のせん断端面には、ひずみ（刃と鋼板の接触による加工硬化や残留応力）およびひずみによる微小なき裂が生じる。このひずみおよび微小なき裂によって、Ｕ曲げ加工を施した鋼板のせん断端面の割れ発生頻度が異なることがあり、遅れ破壊特性におよぼすせん断端面の影響が問題となっている。また、実際の自動車用部材においてもせん断端面は存在するため、せん断端面のひずみおよび微小なき裂による遅れ破壊は大きな問題となりうる。
【0006】
こうしたせん断端面の遅れ破壊特性を良くするため、特許文献１や特許文献２で開示された技術では、せん断条件または打ち抜き条件を制御することでせん断端面の残留応力を低下させている。
【0007】
しかしながら、これだけではせん断端面に発生する微小なき裂を抑制することが難しく、せん断端面の遅れ破壊を抑制することは難しい。さらに、せん断端面のみならず、せん断時に刃と鋼板が接触した部分については、刃と鋼板の接触による加工硬化や残留応力の影響を受ける。このため、刃と鋼板が接触する部分においても発生する微小なき裂を抑制する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０１４－２２３６６３号公報
【特許文献2】特開２００６－２２４１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、せん断時に刃と鋼板が接触する部分およびせん断端面の遅れ破壊を抑制可能なプレス成形品の製造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】
【0010】
本発明の要旨は次のとおりである。
［１］引張強さが１１８０ＭＰａ以上の鋼板であって、鋼板表面上に非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数が０．５以下であって、前記皮膜の膜厚が１０ｎｍ以上であり、さらに、前記非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数と前記皮膜の膜厚が式（１）を満たす鋼板を、プレス成形することを特徴とするプレス成形品の製造方法。
（１／μ）×ｔ≧１００・・・（１）
なお、式（１）において、
μ：非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数、ｔ：非金属からなる皮膜の膜厚（ｎｍ）
である。
［２］鋼板表面上にめっき層を有し、前記めっき層上に前記非金属からなる皮膜を有する鋼板を、プレス成形することを特徴とする［１］に記載のプレス成形品の製造方法。
［３］前記［１］または［２］に記載の鋼板において、前記非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数と前記皮膜の膜厚が式（２）を満たす鋼板を、プレス成形することを特徴とする請求項１または２に記載のプレス成形品の製造方法。
（１／μ）×ｔ≧１０００・・・（２）
なお、式（２）において、
μ：非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数、ｔ：非金属からなる皮膜の膜厚（ｎｍ）である。
［４］前記鋼板を、せん断または打ち抜き時の刃のクリアランスを３～３０％で切り出した後、プレス成形することを特徴とする［１］から［３］のいずれかに記載のプレス成形品の製造方法。
［５］前記せん断または打ち抜き時、可動刃の速度を１ｍ／ｓｅｃ以下として前記鋼板を切り出すことを特徴とする［４］に記載のプレス成形品の製造方法。
［１］引張強さが１１８０ＭＰａ以上の鋼板であって、鋼板表面上に非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数が０．５以下であって、前記皮膜の膜厚が１０ｎｍ以上であり、さらに、前記非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数と前記皮膜の膜厚が式（１）を満たす鋼板を、プレス成形することを特徴とするプレス成形品の製造方法。
（１／μ）×ｔ≧１００・・・（１）
なお、式（１）において、
μ：非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数、ｔ：非金属からなる皮膜の膜厚（ｎｍ）
である。
［２］鋼板表面上にめっき層を有し、前記めっき層上に前記非金属からなる皮膜を有する鋼板を、プレス成形することを特徴とする［１］に記載のプレス成形品の製造方法。
［３］前記［１］または［２］に記載の鋼板において、前記非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数と前記皮膜の膜厚が式（２）を満たす鋼板を、プレス成形することを特徴とする請求項１または２に記載のプレス成形品の製造方法。
（１／μ）×ｔ≧１０００・・・（２）
なお、式（２）において、
μ：非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数、ｔ：非金属からなる皮膜の膜厚（ｎｍ）である。
［４］前記鋼板を、せん断または打ち抜き時の刃のクリアランスを３～３０％で切り出した後、プレス成形することを特徴とする［１］から［３］のいずれかに記載のプレス成形品の製造方法。
［５］前記せん断または打ち抜き時、可動刃の速度を１ｍ／ｓｅｃ以下として前記鋼板を切り出すことを特徴とする［４］に記載のプレス成形品の製造方法。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、せん断時に刃と鋼板が接触する部分の微小なき裂や、せん断端面に入るひずみおよび微小なき裂の発生を抑制することができ、せん断端面の遅れ破壊特性を向上することが可能である。このため、本発明により得られるプレス成形品は自動車用部材に好適である。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明は、引張強さが１１８０ＭＰａ以上の鋼板であって、鋼板表面上に非金属からなる非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数が０．５以下であって、皮膜の膜厚が１０ｎｍ以上であり、非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数と上記皮膜の膜厚が所定の式を満たす鋼板を、プレス成形することを特徴とする。
【0014】
以下、本発明について説明する。
【0015】
引張強さが１１８０ＭＰａ以上
本発明では、遅れ破壊が発生しやすい１１８０ＭＰａ以上の引張強さを有する鋼板を用いる。なお、鋼板表面上にはめっき層を有してもよい。鋼板の耐食性を向上させるため、鋼板表面にＺｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｎｉ、およびＳｉを少なくとも１種類以上含むめっき層を有することが好ましい。また、めっき層を有する鋼板の場合、後述する非金属からなる皮膜は、めっき層上に形成されるものとする。
本発明では、遅れ破壊が発生しやすい１１８０ＭＰａ以上の引張強さを有する鋼板を用いる。なお、鋼板表面上にはめっき層を有してもよい。鋼板の耐食性を向上させるため、鋼板表面にＺｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｎｉ、およびＳｉを少なくとも１種類以上含むめっき層を有することが好ましい。また、めっき層を有する鋼板の場合、後述する非金属からなる皮膜は、めっき層上に形成されるものとする。
【0016】
鋼板表面に非金属からなる皮膜
せん断もしくは打ち抜きの刃が鋼板に直接あたると、せん断時に刃と鋼板が接触する部分およびせん断端面が押しつぶされて加工硬化してしまい、せん断時に刃と鋼板が接触する部分およびせん断端面には微小なき裂が入りやすくなる。この微小なき裂が遅れ破壊を起こしやすくするため、せん断もしくは打ち抜きの刃による加工硬化および微小なき裂の発生を抑える必要がある。なお、本発明において、せん断（機）の上刃および下刃、ならびに、打ち抜き（機）のポンチおよびダイスのことを、単に刃（可動刃）と称することもある。
せん断もしくは打ち抜きの刃が鋼板に直接あたると、せん断時に刃と鋼板が接触する部分およびせん断端面が押しつぶされて加工硬化してしまい、せん断時に刃と鋼板が接触する部分およびせん断端面には微小なき裂が入りやすくなる。この微小なき裂が遅れ破壊を起こしやすくするため、せん断もしくは打ち抜きの刃による加工硬化および微小なき裂の発生を抑える必要がある。なお、本発明において、せん断（機）の上刃および下刃、ならびに、打ち抜き（機）のポンチおよびダイスのことを、単に刃（可動刃）と称することもある。
【0017】
せん断端面のひずみによる加工硬化を抑制するため、本発明では鋼板表面上に非金属からなる皮膜を有する。皮膜が金属である場合、プレス成形の際に、皮膜が鋼板表面に凝着してしまい、自動車用部材として化成処理や電着塗装の際に金属の凝着部が化成処理および電着塗装不良の原因となる。
【0018】
鋼板表面上に非金属からなる皮膜を有することにより、せん断もしくは打ち抜きの刃と鋼板の間の摩擦係数を低下させる効果だけでなく、せん断時の圧縮応力を緩和させ、鋼板表面の加工硬化を抑制する効果がある。その結果、微小なき裂の発生を抑制し、プレス成形後のせん断端面からの遅れ破壊を抑制可能とする。
【0019】
非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数が０．５以下
せん断端面のひずみ抑制効果を発現するためには、非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数は、０．５以下とする。好ましくは０．３以下が望ましい。摩擦係数が小さくなると、鋼板とせん断もしくは打ち抜きの刃の間の面圧が小さくなり、ひずみが抑制しやすい。摩擦係数が０．５より大きいとひずみの抑制効果は発現できない。
せん断端面のひずみ抑制効果を発現するためには、非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数は、０．５以下とする。好ましくは０．３以下が望ましい。摩擦係数が小さくなると、鋼板とせん断もしくは打ち抜きの刃の間の面圧が小さくなり、ひずみが抑制しやすい。摩擦係数が０．５より大きいとひずみの抑制効果は発現できない。
【0020】
皮膜の膜厚が１０ｎｍ以上
皮膜の膜厚は１０ｎｍ以上とする。皮膜の膜厚が１０ｎｍ未満であると、皮膜が薄いため、ひずみおよび微小なき裂の抑制効果は発現できない。さらに、皮膜によるクッション効果によるひずみ抑制を発現するためには皮膜の厚さは、好ましくは１００ｎｍ以上、より好ましくは１０００ｎｍ以上であることが望ましい。一方、皮膜の膜厚が大きくなると所定のプレス成形が難しくなることと、コスト高を招くことから皮膜の膜厚は１ｍｍ以下とすることが好ましい。
皮膜の膜厚は１０ｎｍ以上とする。皮膜の膜厚が１０ｎｍ未満であると、皮膜が薄いため、ひずみおよび微小なき裂の抑制効果は発現できない。さらに、皮膜によるクッション効果によるひずみ抑制を発現するためには皮膜の厚さは、好ましくは１００ｎｍ以上、より好ましくは１０００ｎｍ以上であることが望ましい。一方、皮膜の膜厚が大きくなると所定のプレス成形が難しくなることと、コスト高を招くことから皮膜の膜厚は１ｍｍ以下とすることが好ましい。
【0021】
非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数と皮膜の膜厚が下記式（１）を満たす。
（１／μ）×ｔ≧１００・・・（１）
なお、式（１）において、
μ：非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数、ｔ：非金属からなる皮膜の膜厚（ｎｍ）
である。
好ましくは、非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数と皮膜の膜厚が下記式（２）を満たす。
（１／μ）×ｔ≧１０００・・・（２）
μ：非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数、ｔ：非金属からなる皮膜の膜厚（ｎｍ）
である。
（１／μ）×ｔ≧１００・・・（１）
なお、式（１）において、
μ：非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数、ｔ：非金属からなる皮膜の膜厚（ｎｍ）
である。
好ましくは、非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数と皮膜の膜厚が下記式（２）を満たす。
（１／μ）×ｔ≧１０００・・・（２）
μ：非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数、ｔ：非金属からなる皮膜の膜厚（ｎｍ）
である。
【0022】
皮膜には、せん断もしくは打ち抜きの刃と鋼板の間の摩擦係数を低下させる効果だけでなく、せん断もしくは打ち抜き時の圧縮応力を緩和させ、鋼板表面の加工硬化を抑制する効果がある。このため、式（１）の範囲外の場合は、摩擦係数が大きく、膜厚が薄い場合となり、ひずみおよび微小き裂抑制効果が小さい。
【0023】
本発明における皮膜の種類は、特段限定する必要はないが、例えば、無機系皮膜、有機系皮膜があげられる。無機系皮膜として、Ｍｎ－Ｐ系酸化物皮膜、Ｎｉ系無機皮膜、亜鉛系酸化皮膜、銅系酸化皮膜、鉄系酸化皮膜があげられる。また、有機系皮膜として、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリヒドロキシポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂があげられる。なお、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂に関しては、膜厚の大きいシート状の材料（ポリ塩化ビニル系シート、ポリエチレン系シート、ポリプロピレン系シート）を用いることができる。また、皮膜は、有機無機複合皮膜であっても効果を発現することができる。
【0024】
なお、鋼板表面に皮膜を付与する方法としては、有機皮膜であるポリ塩化ビニル系シートやポリエチレン系シート、ポリプロピレン系シート等のシートは、鋼板表面にシートを敷いてローラーを押し当てればよい。めっき層表面に塗油がされている場合は、シートを押し当てるだけで油の表面張力によってシートは密着する。一方、板に塗油がなされていない場合は粘着性を有するシートを用いることで鋼板表面に皮膜を付けることが可能である。
【0025】
シート以外の有機皮膜、無機系皮膜、有機無機複合皮膜においては、前処理後に皮膜を付与すればよい。鋼板に所定の引張強さを確保するため、固溶強化元素のＳｉや、マルテンサイト変態を容易にするＭｎ等が軟鋼に比べて多く含まれる。このため、鋼板表面またはめっき層表面にはＳｉやＭｎなどの高温酸化物が形成する。この酸化物によって鋼板表面またはめっき層表面が不活性になり、無機系皮膜や有機系皮膜を効果的に付与することが難しい。そこで、シート以外の有機皮膜、無機系皮膜、有機無機複合皮膜の場合、皮膜付与の前処理として、酸性の溶液に鋼板を浸漬し、ＳｉやＭｎなどの酸化物を除去する。酸性の溶液は特に限定しないが、好ましくは、ＳｉやＭｎを効果的に除去するため、フッ化水素酸（３０～５０％）／過酸化水素の液量比率が１／３０～１／９となるように混合し、液温度が１０～７０℃になるよう調整すればよい。この酸性溶液に鋼板を１～１０秒浸漬し、その後、飽和の炭酸水素ナトリウムに浸漬して表面を中和することで皮膜を効果的に付与可能となる。また、酸性溶液に浸漬してＳｉやＭｎなどの高温酸化物の除去が難しい場合は、鋼板表面に電気めっきによるＦｅめっきもしくはＺｎめっきを施してもよい。鋼板表面上の高温酸化物を電気めっき層で覆い、表面が活性になることで無機系皮膜や有機系皮膜を効果的に付与可能となる。
【0026】
無機系皮膜、有機系皮膜、有機無機複合皮膜においては、皮膜成分を含む塗料を鋼板表面に塗布する手段は特に限定しないが、浸漬やロールコータが好適に用いられる。乾燥は、室温での自然乾燥または加熱乾燥による焼き付け処理が用いられる。加熱乾燥による焼き付け処理は、ドライヤー熱風炉、高周波誘導加熱炉、赤外線炉などを用いることができる。加熱乾燥による焼き付け処理は、到達板温で５０～３５０℃、好ましくは、８０～２５０℃の範囲が特に好ましい。加熱温度が５０℃未満では皮膜中の溶媒が多量に残り、耐食性が不十分となる。また、加熱温度が３５０℃を超えると非経済的であるばかりでなく、皮膜に欠陥が生じて耐食性が低下する恐れがある。
【0027】
プレス成形
上記皮膜を有する鋼板を、プレス成形する。上記皮膜を有する鋼板であれば、せん断端部のひずみおよび微小なき裂の発生を抑制することができる。したがって、得られたプレス成形品は、せん断端面からの遅れ破壊を抑制することができる。本発明において、プレス成形の条件については、特段制限されない。
上記皮膜を有する鋼板を、プレス成形する。上記皮膜を有する鋼板であれば、せん断端部のひずみおよび微小なき裂の発生を抑制することができる。したがって、得られたプレス成形品は、せん断端面からの遅れ破壊を抑制することができる。本発明において、プレス成形の条件については、特段制限されない。
【0028】
本発明において、せん断または打ち抜き時の刃のクリアランスを３～３０％として鋼板を切り出した後、プレス成形することが好ましい。刃のクリアランスが３％未満であるとせん断端面のひずみを抑制することは難しい。一方、クリアランスが３０％より大きくなると、せん断端面のバリから遅れ破壊による割れが発生しやすくなる。
【0029】
また、せん断または打ち抜き時の、可動刃の速度は１ｍ／ｓｅｃ以下であることが好ましい。可動刃の速度が１ｍ／ｓｅｃより速くなると、せん断時に刃と鋼板が接触する部分（図４参照）に必要以上のせん断荷重がかかってしまい、皮膜による圧縮応力の緩和効果が期待できず、ひずみおよび微小き裂が発生しやすくなる。
【0030】
なお、せん断または打ち抜き時、鋼板表面上の皮膜に対して刃を当てて鋼板を切り出すこととする。すなわち、鋼板表面上の皮膜と刃を接触させることにより、せん断端面に入るひずみおよび微小なき裂の発生を抑制することができる。
【実施例0031】
本発明について実施例を用いて説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。
【0032】
皮膜の種類は、表１に示す通り、皮膜なし、有機系皮膜のポリ塩化ビニル系シートおよびエポキシ系樹脂、有機無機複合皮膜のエポキシ系樹脂／結晶性層状物、無機系皮膜の塩基性硫酸亜鉛３～５水和物とした。表１に示す各皮膜を、表２に示す１．４ｍｍ厚の冷延鋼板または各めっき鋼板表面上に設けた。
【0033】
皮膜形成に際し、冷延鋼板またはめっき鋼板をアルカリ脱脂処理した後、前処理を行った。冷延鋼板は、前処理としてアルカリ脱脂処理した後、フッ化水素酸（３０～５０％）／過酸化水素の液量比率が１／３０となるように混合し、液温度が１０℃になるよう調整し、鋼板を５秒浸漬し、その後、飽和の炭酸水素ナトリウムに浸漬して表面を中和し、水洗乾燥した。各めっき鋼板はアルカリ脱脂後に前処理として電気めっきにてＺｎめっきを施した。
【0034】
各皮膜は以下の方法により鋼板表面上に設けた。
【0035】
有機系皮膜のポリ塩化ビニル系シート（８００００ｎｍ、１２００００ｎｍ）は、粘着性を持つシート状になっており、ローラを用いて鋼板表面に押し当てて皮膜を付与した。また、有機系皮膜のエポキシ系樹脂は、アミン変性エポキシ樹脂／ブロックイソシアネート硬化剤をロールコータにより鋼板表面に塗布し、１４０℃で焼付した。なお、有機系皮膜のエポキシ系樹脂の膜厚については、ロールコータの速度を変えて適宜制御した。
【0036】
有機無機複合皮膜のエポキシ系樹脂／結晶性層状物は、あらかじめ硝酸マグネシウム・６水和物水溶液１１３ｇ／Ｌと硝酸アルミニウム・９水和物水溶液８３ｇ／Ｌに炭酸水素ナトリウム・１０水和物水溶液３１ｇ／Ｌを滴下することで精製し得られた沈殿物をろ過し、乾燥して得た結晶性層状物の［Ｍｇ０．６６７Ａｌ０．３３３（ＯＨ）２］［ＣＯ３
２］０．１６７・０．５Ｈ２Ｏをアミン変性エポキシ樹脂／ブロックイソシアネート硬化剤と１０：２（アミン変性エポキシ樹脂／ブロックイソシアネート硬化剤：結晶性層状物）の質量比で混ぜ、ロールコータにより供試材に塗布し、１４０℃で焼付した。結晶性層状物が［Ｍｇ０．６６７Ａｌ０．３３３（ＯＨ）２］［ＣＯ３
２］０．１６７・０．５Ｈ２ＯであることはＸＲＤ解析で確認した。なお、膜厚については、ロールコータの速度を変えて適宜制御した。
【0037】
無機系皮膜の塩基性硫酸亜鉛３～５水和物は、濃度：２０ｇ／Ｌ、温度：５０℃の硫酸亜鉛・７水和物水溶液に鋼板を浸漬し（浸漬時間については、皮膜Ｋ：３秒、皮膜Ｌ：６０秒、皮膜Ｍ：１００秒）、その後十分に水洗を行った後に乾燥して得た。塩基性硫酸亜鉛３～５水和物であることはＸＲＤ解析で確認した。なお、膜厚については、浸漬時間を変えて適宜制御した。
【0038】
このようにして得られた鋼板について、皮膜の膜厚を測定した。有機系皮膜（エポキシ系樹脂）、有機無機複合皮膜（エポキシ系樹脂／結晶性層状物）は、ＦＩＢを用いて皮膜の断面を４５°にスパッタリングし、極低加速ＳＥＭで断面を観察し、任意の１０点を測定した平均値とした。無機系皮膜（塩基性硫酸亜鉛３～５水和物）は、蛍光Ｘ線分析装置で得られた値を膜厚とした。蛍光Ｘ線分析装置の測定条件として、管球の電圧および電流は３０ｋＶおよび１００ｍＡとし、分光結晶ＴＡＰに設定してＯ－Ｋα線の測定に際しては、そのピーク位置に加えてバックグラウンド位置での強度も測定し、Ｏ－Ｋα線の正味の強度が算出できるようにした。なお、ピーク位置およびバックグラウンド位置での積分時間は、それぞれ２０秒とした。また、試料ステージには、９６ｎｍ、５４ｎｍ、２４ｎｍの酸化シリコン皮膜を形成したシリコンウエハーをセットし、これら酸化シリコン皮膜のＯ－Ｋα線の強度を算出できるようにし、酸化膜厚とＯ－Ｋα線強度との検量線を作成し、酸化シリコン皮膜換算での値を膜厚とした。
【0039】
また、各非金属からなる皮膜を有する鋼板の摩擦係数を以下のようにして測定した。図１は摩擦係数測定装置を示す概略正面図である。同図に示すように、供試材から採取した摩擦係数測定用試料１が試料台２に固定され、試料台２は、水平移動可能なスライドテーブル３の上面に固定されている。スライドテーブル３の下面には、これに接したローラ４を有する上下動可能なスライドテーブル支持台５が設けられ、これを押し上げることによりビード６による摩擦係数測定用試料１への押し付け荷重Ｎを測定するための第１ロードセル７がスライドテーブル支持台５に取り付けられている。上記押し付け力を作用させた状態でスライドテーブル３を水平方向へ移動させた際の摺動抵抗力Ｆを測定するために第２ロードセル８がレール９の上を動くように、スライドテーブル３の一方の端部に取り付けられている。なお、潤滑油としてスギムラ化学工業（株）製のプレス用洗浄油プレトンＲ３５２Ｌを摩擦係数測定用試料１の表面に塗布して試験を行った。図２は使用したビードの形状・寸法を示す概略斜視図である。ビード６の下面が試料１の表面に押し付けられた状態で摺動する。図２に示すビード６の形状は幅１０ｍｍ、試料の摺動方向長さ４ｍｍ、摺動方向両端の下部は曲率０．５ｍｍＲの曲面で構成され、試料が押し付けられるビード下面は幅１０ｍｍ、摺動方向長さ３ｍｍの平面を有する。摩擦係数測定試験は図２に示すビードを用い、押し付け荷重Ｎ：４００ｋｇｆ、試料の引き抜き速度（スライドテーブル３の水平移動速度）：１００ｃｍ／ｍｉｎとした。試料とビードとの間の摩擦係数μは、式：μ＝Ｆ／Ｎで算出した。
【0040】
得られた鋼板について、表２に示す刃のクリアランス条件および可動刃の速度で１００ｍｍ×３０ｍｍにせん断し、試験片を得た。得られた試験片のせん断端面の破断面がダイス側、せん断面がポンチ側になるようＲ＝１０ｍｍで１８０°曲げ加工を施した。曲げ加工後の試験片について、以下の評価を行った。
【0041】
（ひずみ抑制効果）
ひずみ抑制効果は、せん断時に刃と鋼板が接触する部分（図４参照。）における、金属光沢部（刃で鋼板表面が押しつぶされることによってできる平滑な面）の有無を観察した。金属光沢部が刃と鋼板の接触部分全体に存在する場合は抑制効果なし、金属光沢部がない場合は抑制効果ありと判断した。また、金属光沢部が点在する場合は、金属光沢部が一部ありと判断した。金属光沢部は、刃によって押しつぶされた箇所となり、鋼板に圧延加工を施して歪を与えた状態に類似する。このことから、金属光沢部がある場合はひずみ抑制効果なし、金属光沢部がない場合はひずみ抑制効果ありとした。
ひずみ抑制効果は、せん断時に刃と鋼板が接触する部分（図４参照。）における、金属光沢部（刃で鋼板表面が押しつぶされることによってできる平滑な面）の有無を観察した。金属光沢部が刃と鋼板の接触部分全体に存在する場合は抑制効果なし、金属光沢部がない場合は抑制効果ありと判断した。また、金属光沢部が点在する場合は、金属光沢部が一部ありと判断した。金属光沢部は、刃によって押しつぶされた箇所となり、鋼板に圧延加工を施して歪を与えた状態に類似する。このことから、金属光沢部がある場合はひずみ抑制効果なし、金属光沢部がない場合はひずみ抑制効果ありとした。
【0042】
（微小き裂）
キーエンス製のマイクロスコープを用いて、図３に示す曲げＲ止まり部（曲げＲ加工を受けた部分）の曲げ部外側に発生したき裂の個数を確認した。き裂の個数が５個以下であれば抑制効果ありと判断した。
キーエンス製のマイクロスコープを用いて、図３に示す曲げＲ止まり部（曲げＲ加工を受けた部分）の曲げ部外側に発生したき裂の個数を確認した。き裂の個数が５個以下であれば抑制効果ありと判断した。
【0043】
（遅れ破壊特性）
曲げ加工後、ボルト締結により曲げに伴うスプリングバック分を締め込み、曲げ頂点部の表層に応力を負荷した。曲げ加工およびボルト締結後の試験片の模式図を図３に示す。図３に示したボルト締め込み後の試験片をｐＨ３の塩酸に浸漬し、割れ発生までの時間で評価した。最大浸漬時間は１００時間とした。浸漬１００時間たっても割れなかったものは評価ａ、浸漬５０時間以上１００時間未満で割れたものは評価ｂ、浸漬１０時間以上５０時間未満で割れたものは評価ｃ、浸漬時間１０時間未満で割れたものは評価ｄとした。さらに１００時間で割れなかった評価aの材料を、追加でｐＨ２の塩酸に浸漬し、１００時間浸漬しても割れなかったものを評価ａ+とし、１００時間未満で割れたものは評価aのままとした。評価ａ+、ａまたはｂを合格と判断した。
曲げ加工後、ボルト締結により曲げに伴うスプリングバック分を締め込み、曲げ頂点部の表層に応力を負荷した。曲げ加工およびボルト締結後の試験片の模式図を図３に示す。図３に示したボルト締め込み後の試験片をｐＨ３の塩酸に浸漬し、割れ発生までの時間で評価した。最大浸漬時間は１００時間とした。浸漬１００時間たっても割れなかったものは評価ａ、浸漬５０時間以上１００時間未満で割れたものは評価ｂ、浸漬１０時間以上５０時間未満で割れたものは評価ｃ、浸漬時間１０時間未満で割れたものは評価ｄとした。さらに１００時間で割れなかった評価aの材料を、追加でｐＨ２の塩酸に浸漬し、１００時間浸漬しても割れなかったものを評価ａ+とし、１００時間未満で割れたものは評価aのままとした。評価ａ+、ａまたはｂを合格と判断した。
【0044】
以上より得られた結果を表２に示す。
【0045】
【表1】
【0046】
【表2】
【0047】
表２より、本発明はいずれも遅れ破壊特性に優れている。さらに本発明においては、せん断時のクリアランスおよび可動刃の速度を制御することで評価ａ以上のより良い遅れ破壊特性を示すことがわかる。
【符号の説明】
【0048】
１ 摩擦係数測定用試料
２ 試料台
３ スライドテーブル
４ ローラ
５ スライドテーブル支持台
６ ビード
７ 第１ロードセル
８ 第２ロードセル
９ レール
Ｎ 押付荷重
Ｆ 摺動抵抗力
２ 試料台
３ スライドテーブル
４ ローラ
５ スライドテーブル支持台
６ ビード
７ 第１ロードセル
８ 第２ロードセル
９ レール
Ｎ 押付荷重
Ｆ 摺動抵抗力
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
