专利名称：具有带优良外观的电沉积涂漆的涂层钢板的制作方法
技术领域：
本申请涉及具有带优良外观的电沉积涂漆(electrodeposition painting)的涂层钢板，更特别的是，本申请涉及一优选用于汽车车体、家用电器等并且能够在在冲压成型等工序中受到磨损的钢板表面上形成一完成涂层，具有带优良外观的电沉积涂漆的涂层钢板。
背景技术：
包括锌基镀层的镀层钢板具有优良的防腐性能并且已得到广泛应用，例如，在汽车车体和家用电器中。在日本，主要用于汽车应用中的尤其是包含锌-镍合金镀层或者锌-铁合金镀层的钢板。
包含锌-镍合金镀层的涂层钢板由电镀法制造，在该方法中，镍(Ni)的含量严格控制在很小的范围(通常是，12±1质量％)。因此在生产上述涂层钢板时，必须应用很先进的生产技术，另外，由于镍的使用，生产成本相应提高。另一方面，包含锌-铁合金镀层的涂层钢板用热浸镀法或电镀法生产。当生产上述涂层钢板时，因为铁的含量必须严格控制，所以必须使用非常先进的生产技术。另外，当用热浸镀法时，由此获得的镀层与上述锌-镍合金镀层相比，在冲压成型性方面较差，为了提高冲压成型性，通常在该镀层的表面形成一第二镀层。
近年来，在汽车制造业中，伴随着全球化和汽车部件共用的趋势，便宜且易于制造的涂层钢板的使用已经在世界范围内增长，在日本，镀锌钢板(通过电镀或热浸法制作，不允许附后加热合金化)的使用已开始取代包含由热浸法生产的锌-铁合金镀层的涂层钢板和包含由电镀法生产的锌-镍镀层的涂层钢板。在欧洲，通过涂层钢板的使用来提高冲压模、焊机等的性能，而且为了提高其冲压成型性，例如，涂层钢板生产者在镀层上形成一磷酸锌层，这样该磷酸锌层形成一第二涂层，该磷酸锌层可将油保持在其晶粒缝隙间并且可阻止镀锌层直接与压模接触，也即起到缓冲器的作用，因此可以确信其能使冲压成型性得到提高。
在涂层钢板中，例如，在汽车生产过程中，用于汽车车身外板或类似产品的镀锌钢板经常地通过冲压成型来进行加工。随后冲压过的镀锌钢板通过电沉积涂漆处理以在其上面形成一个底漆而防止该钢板生锈，随后为美观起见用涂漆系统完成末道漆，例如汽车主漆和面漆，从而形成汽车部件。
汽车的外表面在外观上尤其重要，因此要求涂漆后有较好的透明度(clarity)。作为一种能够满足上述要求的涂层钢板，用电沉积涂漆处理过具有较小表面不平度的钢板被优选使用。
当使用由磷酸盐处理过的镀锌钢板时，形成于该钢板的一个表面上的电沉积涂漆的外观在某些情况下较差，该表面在冲压成型时受到摩擦，并且在汽车制造的过程中，由上述钢板形成的面板必须进行不利的表面处理，例如抛光，以使其表面光滑。
对于涂层钢板，基层钢板表面的不平度自然地反映在电沉积涂漆后获得的表面上。另外，当涂层钢板的表面阻力大的时候，由于在电沉积涂漆时通过局部区域的电流不平均，就会形成厚度不规则的电沉积涂漆，结果是，在一些情况下，具有微小表面不平度的基层钢板在电沉积涂漆后可能有大的表面不平度。
对于上述的相关涂层钢板，例如，当一种具有较大表面阻力的膜如有机膜形成在基层钢板的表面上时，一种通过增加亲水性来降低表面阻力的方法已被提出(日本专利2922426等)。
然而上述获得优良的涂漆外观的方法或技术，其降低基层钢板的表面阻力以改善电沉积涂漆本身的均匀性的方法，仅能应用在基层钢板的表面上包含一有机膜的具有机成分涂层的钢板。对于不是有机成分涂层钢板的情况，仅提出了一种改善涂层外观的方法，即将基层钢板本身的表面粗糙度降低。
例如，申请号为9-263967的日本未审专利公开了一种方法，在该力法中，通过控制基层钢板的粗糙度可以获得优良的涂漆外观。在这种方法中，一热浸镀锌钢板的一表面的滤波中心线波纹度(Wca)和每英寸峰值数(PPI)的乘积被控制在40或40以下，或者Wca和PPI分别控制在小于等于0.5μm和小于等于80，以降低基层钢板本身的表面粗糙度从而改善涂漆后的透明度。然而，根据上述方法，是通过涂漆装置或辊涂法进行涂漆的。没有应用电沉积涂漆。由基层钢板的表面的不平度可反映，当Wca和PPI降低后涂漆后的透明度得到改善。然而，该专利中对于电沉积涂漆的外观根本未作描述，其中该电沉积涂漆受表面阻力影响并且形成于在冲压成型的中将要受磨擦的钢板表面上。
另外，申请号为5-83628的日本已审专利已经公开了一种合金热浸镀锌钢板(镀锌退火钢板)，其中基层钢板的表面粗糙度受到控制。在这一公开物中，基层钢板的粗糙度Ra和PPI分别设置为小于等于1.0μm和大于等于250，以便通过降低相对于冲模的滑动阻力来改善冲压成型性。PPI设置为大于等于250的原因与由合金热浸镀锌法形成的特殊的合金晶体结构有关，该专利中并没有描述有关形成于在冲压成型、滑动等过程中受磨擦的钢板表面上的电沉积涂漆的外观。
另外，申请号为6-246306的日本未审专利公开了一种具有优良的涂漆透明度和冲压成型性能的钢板。在上述钢板中，钢板的凸起部分的Ra设置为小于等于0.8μm，并且凸起部分峰值的尺寸和凸起部分之间的距离也受到控制。另外，在冲压成型中处于内表面的钢板凸起部分的高度设置成大于处于外表面的凸起部分的高度，内表面上凸起部分的面积比率设置为70％至96％，并且其平均面积比率设置成小于外表面中的平均面积比率，因此即使在冲压成型后也能获得优良的涂层透明度。也就是说，前后表面的粗糙度型面被制成彼此相互不同以便在冲压成型后也能获得优良的涂漆透明度。在与粗糙度有关的因素中，凸起部分的Ra值、凸起部分的面积比率等得到确定以便在涂漆后获得优良的透明度，而且确定凸起部分的比值以改善冲压成型性能。另外，冲压成型后涂漆透明度降低的原因是通过冲压成型钢板的表面粗糙度发生了变化，并且在受到施加到其上的压力时，该钢板的一个侧面上的起伏部分明显地转移到其另一相对的表面上。因此，前后表面的粗糙度型面被制成彼此相互不同。在该方法中，考虑到了冲压成型后的粗糙度，预先估计由冲压成型引起的表面粗糙度的变化，并且确定前后表面上的粗糙度型面以降低粗糙度的变化。因此，认为上述方法对于冷轧钢板或仅包含一层的涂层钢板可能是有效的。然而，对于包含至少两层的涂层钢板用上述方法不能获得充分的改善。另外，在上述方法中，例如，因为在前后表面的粗糙度控制必须是不同的，必须控制凸起部分的面积、高度等，并且必须频繁的更换轧辊，因此在某些情况产品的制造可能会变得很复杂。
另外，在上述相关的技术中，通过对刚制造出的冷轧钢板或涂层钢板进行评估。在申请号为6-246306和6-269803的日本未审专利中有关于可涂饰性的评估，但并未对有关形成于在冲压成型、滑动等过程中受磨擦的钢板表面上的电沉积涂漆的外观进行描述。
然而，在实际的汽车制造过程中，在经过冲压成型、焊接、抛光、和外观检查等处理后，一涂层钢板被传送到涂漆工序，并且在用磷酸盐处理作为预处理后，进行电沉积涂漆处理。因此，尽管通过基于上述相关技术的实验室试验可以从一块涂层钢板获得具有优良涂漆透明度的钢板，然而当上述钢板通过上述生产工序处理后用电沉积涂漆处理时，在某些情况电沉积涂漆的外观可能会下降。这种外观明显不同于形成于涂层钢板表面的电沉积涂漆的外观-该涂层钢板在上述实验室试验中不经受冲压成型、滑动等过程中的摩擦。从上述的结果可知，形成于涂层钢板表面(该表面如用于汽车应用等工序中的钢板表面一样预先经受如冲压成型中的摩擦)的电沉积涂漆的外观的评价明显不同于形成于通过实验室试验得到的涂层钢板表面(该表面不经过冲压成型、滑动等过程中的摩擦)的电沉积涂漆的外观的评价。也就是说，很容易理解，即使当通过实验室试验获得电沉积涂漆外观的优良评价结果时，因为该涂层钢板的使用条件明显不同于使用者方面的使用条件，所以实验室试验评价的结果自然不同于使用者方面获得的评价结果。因此，为了获得与在实际使用条件下相同的评价结果，在实验室试验中对形成于一在电沉积涂漆之前受到冲压成型中的摩擦或通过摩擦试验处理的钢板表面的电沉积涂漆的外观进行评价。另外，在应用涂层钢板的使用者方面，为了改善在涂层钢板的冲压成型中产生的表面损伤的外观，在某些情况可以在电沉积涂漆之前对涂层钢板进行表面抛光，结果是，随涂层钢板类型的不同，在某些情况可能会出现一个问题，即在电沉积涂漆完成后，抛光图案可以在该钢板的表面清晰地观察到。在上述情况中，也可以理解当在一实际抛光过的钢板表面上进行电沉积涂漆时，该电沉积涂漆的外观能够得到正确的评价。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种具有带优良外观的电沉积涂漆的涂层钢板，其中该涂层钢板能够在该钢板的一个在冲压成型、滑动等过程中的受到摩擦的表面形成一个优良的面漆。
为了上述目的，依据本发明的一方面，一种具有带优良外观的电沉积涂漆的涂层钢板，该涂层钢板包括一块钢板；和至少在该钢板上面的两种涂层，上述钢板具有如下表面粗糙性能，其中按JIS B0601-1994标准规定的的算术平均粗糙度Ra在约0.7至约1.5μm的范围内且每英寸峰值数PPI在约180至约250的范围内。
在对表面粗糙度测量曲线进行傅里叶变换获得的光谱分析中，波长在25至200μm范围内的振幅曲线的面积大约占波长为25-1000μm范围内的振幅曲线面积的25％或更多。
该涂层优选是一形成于该钢板上的第一涂层和一形成于该第一涂层上的第二涂层。另外该第一涂层可以是选自于由电镀层、热浸镀层和化学变换层组成的组中。并且该第二涂层可以选自于由磷酸锌层和铬酸盐层组成的组中。
另外，所述涂层优选是一形成于钢板上的第一涂层和一形成于该第一涂层上的第二涂层，以及形成于该第二涂层上的第三涂层。该第一涂层可以是选自于由电镀层、热浸镀层和化学变换层中组成的组中。该第二涂层可以选自于磷酸锌层和铬酸盐层组成的组中。该第三涂层可以是选自于由有机层、无机层和化学变换层组成的组中。
算术平均粗糙度Ra优选在约0.8至约1.3μm的范围内。
每英寸峰值数PPI优选在约190至约240的范围内。
另外，依据本发明的另一方面，一种具有带优良外观的电沉积涂漆的涂层钢板，该涂层钢板包括一块钢板；一形成于该钢板一个表面上的锌基镀层；和一形成于该镀层的一个表面上的磷酸锌层。该涂层钢板具有如下表面粗糙性能，其中按JIS B0601-1994标准规定的算术平均表面粗糙度Ra在约0.7至约1.5μm的范围内并且每英寸峰值数PPI在约180至约250的范围内。
在对表面粗糙度测量曲线进行傅里叶变换获得的光谱分析中，波长在25至200μm范围内的振幅曲线面积大约占波长为25-1000μm范围内的振幅曲线面积的25％或更多。
锌基镀层优选具有约20-60g/m2的镀覆量。
磷酸锌层优选具有约1.0-3.0g/m2的镀覆量。
上述算术平均粗糙度Ra优选在约0.8至约1.3μm的范围。
上述每英寸峰值数PPI优选在约190至约240的范围内。
图1A是用于抛光的一个测试件的平面图；图1B是一个用于摩擦测试的具有平模辊轧的测试件的平面图；图2是一个作为对比样品的产品A的表面SEM显微照片，该表面在冲压成型的过程中受到磨擦；图3是一个本发明的样品的产品B的表面SEM显微照片，该表面在冲压成型的过程中受到磨擦；图4是一个本发明的样品的产品C的表面SEM显微照片，该表面在冲压成型的过程中受到磨擦；图5A是产品A的表面形状的横截面示意图；图5B是产品B的表面形状的横截面示意图；图5C是产品C的表面形状的横截面示意图；图6A是经过傅里叶变换获得的一块钢板的表面粗糙度测量曲线的光谱分析图；图6B经过傅里叶变换获得的在图6A所示的钢板上通过电沉积涂漆形成涂层的表面粗糙度测量曲线的光谱分析图；图7A是波长在25-200μm范围内的振幅曲线的面积图；以及图7B是波长在25-1000μm范围内的振幅曲线的面积图。
具体实施例方式
通过我们对影响表面电沉积涂漆外观的因素的深入研究发现-其中该表面在冲压成型过程中与冲模相接触并与之相摩擦-上述问题可以通过限定表面粗糙性能来解决。首先，将详细描述一个过程，在这个过程中我们惊奇地发现，影响电沉积涂漆的外观的因素是冲压成型或类似的工序进行之前涂层钢板的表面粗糙度。
我们用具有如表1所示的具有不同表面粗糙性能的镀锌钢板A、B、C(之后分别称为产品A、B、C)，上述钢板用磷酸盐处理过，并且在下面三种不同条件下进行的各个步骤中充分运用不同的分析设备对上述钢板的表面进行观察和分析。这三种不同的条件如下条件1，不进行冲压成型，进行如一个例子中所示的化学变换处理，并且随后进行电沉积涂漆；条件2，对在冲压成型中受磨损的表面进行与条件1中相同的化学变换处理，并且随后进行电沉积涂漆；以及条件3，抛光后，进行上述化学变换处理，接着进行电沉积涂漆。另外，通过使用冲压机来完成冲压成型以便形成一个汽车车身部件。
图2、3和4分别示出了产品A、B、C的表面状况，其中各产品的表面是冲压成型中受摩擦的表面。图2、3和4是上述表面的SEM显微照片，在图中，黑色区域表明在冲压成型过程中上述表面与冲模接触时的受损部分。
表1
1)至3)产品A、B、C的PPIs分别为140、200和200。
因为有0.7μm的Ra值和140的PPI值，产品A有微小的表面不平整度和很少的峰部。当产品A进行冲压成型时，受摩擦的表面具有如图2所示的表面状况，并且由于上述的表面状况，位于其上的电沉积涂漆的最终表面的状况下降。另外，因为产品B的Ra值和PPI值分别为1.1μm和200，所以产品B的表面粗糙度大于产品A。因此，在未处理的产品B的表面进行电沉积涂漆所得到涂层的表面粗糙度大于产品A。然而因为产品的B的磨损表面具有如图3所示的表面状况，所以形成于该钢板上的最终表面并没有如同产品A的最终表面那样的下降，因此得到了一个比产品A好的外观。
从上述的结果可以理解，在与冲模接触并磨损的表面上，当在其上被冲模损坏的峰部(该钢板表面的峰部)的每一部分都具有较小面积，并且其数目较多时，电沉积涂漆的最终表面较好，并且可以理解，另一方面，当在其上被冲模损坏的峰部的每一部分具有较大面积，并其数量小时，电沉积涂漆的最终表面较差。
另外尽管产品C有具有Ra值为0.9μm和PPI值为200的表面形状，然而在冲压成型或抛光中磨损后，产品C具有一个值得关注的优良的电沉积涂漆的最终表面。产品C在冲压成型中磨损的表面如图4所示，PPI值与产品B的相同，并且与产品B一样，产品C具有大量峰部(该钢板表面的峰部)被冲模损坏的部分，这些部分中每一部分都具有微小的面积。然而，上述部分的分布各不相同。也就是说，对于产品B，上述部分尽管小，但是集中，另一方面，对于产品C，这些部分小并且分布均匀。
产品A、B和C的横截面透视示意图分别如图5A、5B和5C所示。当钢板表面的大量的微小凸状部分(峰部)均匀分布时，即使进行冲压成型或抛光，电沉积涂漆的最终表面下降程度也明显减少，并且可以确信其最终表面几乎等于当不进行冲压成型或抛光时获得的最终表面。
另外，也可以理解的是，当用显微镜或X射线微量分析仪分析上述被冲模损坏的部分时，发现磷酸锌层被部分或全部的脱掉。另外，也可以理解的是，当上述部分用应用于汽车应用的化学变换法处理时，其上的化学转化膜难以形成。在进行抛光的条件3中，因为从产品A、B和C中获得的结果与在进行冲压成型的情况下获得的结果相同，所以该部分的描述省略。
在应用用于汽车应用的化学变换法或不经过冲压成型或抛光而对钢板进行电沉积涂漆处理时，因为钢板表面被一层磷酸锌层均匀地覆盖，在电沉积涂漆的过程中电流均匀地沿其表面流动。因此，电沉积涂漆沿该钢板的表面均匀形成，并且从这种观点可以得出，该钢板优选本身具有微小的表面粗糙度(Ra，Wca)。然而，当进行冲压成型或抛光时，在接触到冲压模或研磨石的钢板的凸起部，磷酸锌层部分的脱落。因此，在电沉积涂漆中，电流不均匀地流过该钢板的凹入部，该部分不与冲模或类似设备接触，和局部区在电沉积涂漆中发生电流集中。这就使得电沉积涂漆具有不均匀的厚度分布。
对于产品C，将对形成于磨损表面上的电沉积涂漆的最终表面显著改善的原因进一步解释。在图6A和6B中，示出了产品B的表面和未经冲压成型而进行电沉积涂漆的表面的光谱分析结果。可以理解的是通过电沉积涂漆在波长(周期)约200μm或更小处的振幅(即，不规则程度)显著下降，并且振幅大部分是在波长大约为200μm或更大处。以上原因被认为是，在电沉积涂漆的情况下，尽管在涂层中(在电解中)由于底层钢板的不规则、在有限区域内电流的聚集等而形成波长小于等于200μm的振幅，但树脂在培烘和干燥的过程可流动。因此，在波长在小于等于200μm处的不平度消失。
也就是说，我们认为即使当一块钢板表面在波长小于等于200μm处存在大量不规则的振幅时，电沉积涂漆的外观也不会在这方面受影响。以上原因被认为是，当在上述冲压成型或抛光过程中被损坏的表面凸起部分的距离小于等于200μm时，电流集中的区域之间的距离变为大约等于或小于200μm，因此，当涂料被烘烤流动时，不规则状况消失。对于产品C，峰部之间的距离(Sm)和产品B相等，然而因为与产品B相比，峰部之间的距离是均一的并且其间距离较大的峰部数量很少，所以即使在进行冲压成型和抛光的过程中受到摩擦，电沉积涂漆的外观的下降也是不明显的。因此，我们认为可以得到非常优良的电沉积涂漆的外观。
另外，如果采用锌-镍合金镀层钢板，因为仅有一层镀层形成，即使当该镀层在摩擦过程中有某种程度上的损坏，在电沉积涂漆过程中上述的大量电流集中也不太可能出现。因此，可以理解在电沉积涂漆的最终表面上的疵点不一定出现。
接下来，将解释设置锌基镀层钢板的表面粗糙性能使算术平均粗糙度的值在约0.7至1.5μm之间并且每英寸峰值PPI的值在180-250之间的原因。
为了防止该钢板的表面上在冲压成型中受损的凸起部分接触到与其相邻的同样受损的凸起部分，Ra和PPI值设置要高一些。当算术平均粗糙度Ra小于0.7μm时，该表面上的受损峰部与其相邻的受损峰部相接触，当每英寸峰值PPI小于180时，因为峰部的数目过少，例如，可能严重损坏锌镀层钢板的第二镀层，也就是磷酸锌层。因此，在上述两种情况中，电镀涂层的外观都会下降。另外，当每英寸峰值PPI小于180时，峰部之间的距离自然增加，并且表面的一波状部分受到相反的影，。从而导致电沉积涂漆外观下降。所以，确定锌基镀层钢板的表面粗糙性能使算术平均粗糙度大约为0.7μm或更大并且每英寸峰值PPI约为180或更大。另一方面，当粗糙度的算术平均值约大于1.5μm时，因为表面不平度过度增加，电沉积涂漆的外观下降。另外，当每英寸峰值PPI约大于250时，因为摩擦受损的部分相互接触，其面积增加，因此导致电沉积涂漆的外观下降。因此，粗糙度的算术平均值设置在大约1.5μm或更小，并且每英寸峰值PPI设置为约250或更少。
另外，在考虑冲压成型性能，算术平均粗糙度Ra设置为大约0.7或更大的情况，当锌基镀层钢板应用到一个部件中，如一个具有小半径卷边的汽车外板时，该锌基镀层钢板要被拉伸成型，保持润滑油的效果可以得到提高，所以，可以防止发生表面损伤和断裂。另外，当粗糙度Ra的算术平均值约大于1.5μm时，改善冲压成型的效果不能进一步提高，用于表面光轧的轧辊的表面迅速出现磨损，因此，具有上述算术平均粗糙度的钢板几乎不被应用。而且，在PPI小于180时，与具有较大数量峰部并且与上面情况相同的Ra值时相比，保持润滑油的效果下降，而且另一方面，当PPI约大于250时，用于表面光轧的轧辊表面迅速出现磨损。
通过对表面粗糙度测量曲线进行傅里叶变换获得的光谱分析中，波长在25至200μm范围内的振幅曲线的面积占波长在25至1000μm范围内的振幅曲线的面积的大约25％或更多，其原因如下。如上所述，因为当树脂在焙烘过程流动时，大部分处于25至200μm范围内的振幅消失，所以当上述范围内的比率增加时，电沉积涂漆的外观改善。当不进行冲压成型或抛光时，钢板本身的振幅优选较小的。然而，当进行冲压成型或抛光时，上述钢板的表面必定要受到摩损。因此，既然发生在电沉积涂漆中的电流集聚，也就是说，电沉积涂漆的外观，主要取决于钢板和冲模或碾压石之间的接触分布，那么当处于25至200μm范围内的振幅的比率增加时，处于200μm或更大波长范围内的振幅的影响下降，因此，可以防止电沉积涂漆的外观的下降。图7A和7B是显示了分析面积比率的一种方法。
迄今为止，已经描述了锌基镀层钢板。然而，具有上述表面粗糙度的涂层钢板不限于锌基镀层钢板，并且包括这样的涂层钢板，它包含一层钢板和在其上有至少两种涂层。
本发明使用的钢板为冷轧钢板或热轧钢板。另外，本发明的涂层钢板包括至少两种涂层。一形成于该钢板表面的第一涂层可以由一种公知的电镀方法、热浸镀层方法、或者化学变换方法形成。一布置于第一涂层表面的第二涂层，例如磷酸锌层或铬酸盐层，可以由一种化学变换方法形成。另外，作为第三涂层，一种具有防锈效果的有机层，一种具有防止穿孔腐蚀的无机层，或者一种化学变换层可以形成于第二涂层表面。
该第一涂层优选为—锌基镀层以提高防腐蚀性能。根据该涂层钢板具有两种涂层以及上述的表面粗糙性能，具有与上述相同的效果，一优良的电沉积涂漆最终表面可以形成在钢板的表面，该表面在冲压成型或抛光过程中受到冲模等的摩擦。
在本发明中，锌基底镀层钢板包括镀锌钢板(一种通过电镀锌或热浸镀锌得到的镀纯锌的钢板)、合金镀锌钢板、以及锌合金镀层钢板。
作为锌合金镀层钢板的典型样本，如，锌-镍合金镀层钢板和锌-铁合金镀层钢板可能会被提及。这些锌合金镀层钢板可以分别用一种公知的合金成分通过电镀法形成。
合金化镀锌钢板(镀锌退火钢板)通常通过下述步骤形成，将钢板浸入附带有如锡(Sn)、铁(Fe)、和铝(Al)等杂质的电镀槽中，并且将钢板从镀槽中取出以形成一层镀层，接着加热并进行合金处理。
由于含有由热浸镀层法或电镀法形成的锌-铁合金镀层的涂层钢板或者含有由电镀法形成的锌-镍合金镀层的涂层钢板形成困难，并且造价昂贵，因此近几年在日本它们的应用已经被镀锌钢板所取代。
如公知的一样，镀锌钢板可以由以下步骤生产，将钢板浸入到一个热浸镀锌槽中，并将该钢板取出以在其表面形成一镀锌层，接着进行冷却而不进行加热和合金化处理，或者可以通过用电镀法在钢板的表面上形成镀锌层。
至于锌基底镀层钢板的涂层，第一涂层的涂层重量优选设置为单位面积20-60g/m2。当电镀量少于约20g/m2时，防腐性能下降，而另一方面，当电镀量超过约60g/m2时，因为防腐蚀的性能不会进一步的提高，从经济的角度看会形成不必要的镀覆量，另外，在某种情况下冲压成型性能和焊接性能会因此而降低。因此，设置上述电镀量。假如为镀锌钢板，镀层通常包含附带杂质如Sn、Fe、和Al，并且为了提高耐腐蚀性，每一种附带杂质的含量优选设置为大约1质量％或更少。
为了改善冲压成型性能，形成于上述镀层上的第二涂层优选为在冲压成型过程中具有保持润滑油效果的磷酸锌层，并且磷酸锌层的量优选设置为约1.0至约3.0g/m2。当磷酸锌层的量少于约1.0g/m2时，随冲压条件的不同，保持润滑油的效果可能不够好，因此，在某些情况冲模可能会直接与镀层接触。另一方面，当磷酸锌层的量大于约3.0g/m2时，随冲压条件的不同相对于冲模的摩擦系数可能会增加，因此在某些情况下冲压成型性能会下降。另外，为了改善冲压成型性能、涂料的粘合性能、防腐蚀性等，如镍(Ni)、锰(Mn)、镁(Mg)这样的成分可以包含在磷酸锌层中。为了形成磷酸锌层，可以使用在汽车涂层线上应用的一种常规的化学变换溶液，另外，优选使用一种磷酸盐溶液，该溶液包含任意浓度的上面提到的化学变换溶液和硝酸镍、硝酸锰、硝酸镁或者类似物质。鉴于电沉积涂漆的粘着、涂料的外观、以及冲压成型性能，上述磷酸盐溶液优选配制成使该层中镍和锰的含量分别为约0.5至约1.4质量％和约3至约8质量％。作为磷酸锌层的性能，也就是，作为第二涂层时，为了改善冲压成型性，其晶体大小优选控制在大约3μm或者更小以形成一致密层。表2示出了应用于镀锌钢板生产线上的磷酸锌溶液成分的一个例子。
表2
表面粗糙度通过控制用作基层钢板的冷轧钢板或热轧钢板的表面粗糙度来控制，并用轧辊进行碾压，该轧辊通过表面处理进行粗磨光，例如喷沙清理、放电，和激光处理。
当上述涂层钢板由电镀法或化学变换法形成时，因为该第一涂层大致沿该钢板的不平整部分形成于钢板的表面，为了控制该表面的粗糙度，优选在第一涂层形成前控制钢板的粗糙度。通常可以通过调整用于表面光轧的轧辊的粗糙度将该钢板控制到一个预定的粗糙度构型。另外，当用热浸镀层法生产上述涂层钢板时，一块钢板进入到热浸镀槽中以在其表面形成第一涂层。在这一步骤中，在镀层前钢板表面的粗糙不平度可能会被电镀材料填充，因此，镀层后钢板表面的表面粗糙度不同于电镀前。所以，优选电镀后进行表面光轧并且为此在这一阶段调整轧辊的粗糙度。另外，众所周知的是，用于表面光轧的轧辊的粗糙构型不会100％完全转移，轧辊表面Ra值的大约40-50％会转移给钢板侧面，并且其PPI值的80％会转移。因此，为了获得具有如下表面粗糙性能的钢板，即算术平均粗糙度Ra为约0.7至约1.5μm并且每英寸峰值PPI为约180至约250，用于表面光轧的轧辊的表面粗糙性能，优选具有一约1.4至约4.0μm的Ra值和一约220至约320的PPI值。
在光谱分析中，一种可能增加波长在25至200μm范围内的振幅曲线的面积比例的方法是，波长在200μm或更大处的振幅，也就是，钢板的波状部分(具有较长波长范围的部分)被减少。为了减少波状部分，已经提出一种用一特殊的轧辊进行表面光轧方法。然而，我们发现钢板的波状部分通过上述的表面光轧不能充分的减少但可通过交叉轧制而显著降低。当交叉轧制后的钢板表面的Wca被控制在约0.8μm或更小时，波长在200μm或更大范围内的振幅，也就是，钢板的波状部分(具有较长波长范围的部分)减少，因而，波长在25至200μm范围内的振幅曲线的面积比例增加。当用放电、激光处理、或类似方法处理过的轧辊用于交叉轧制时，可以获得具有约0.8μm或更小的Wca值的钢板表面。
实施例接下来，将描述本发明的实施例例1图3和4中示出的试样通过下列步骤制造其中(1)一块退火冷轧钢板SPEC依次通过表面光轧(为调整表面粗糙度)和电镀(为形成第一涂层)处理，接下来在必要时可以形成第二涂层和第三涂层；或者其中(2)一块退火冷轧钢板SPEC依次通过下列处理，浸入一个槽中(为热浸镀层或类似处理)、必要时进行加热和合金化处理，以及表面光轧(为调整表面粗糙度)，接着必要时形成第二涂层和第三涂层。
这样形成的每个试样的算术平均粗糙度Ra和每英寸的峰值PPI通过一个装配有顶部直径为5μm的探针的表面粗糙度仪(由Tokyo Seimitsu有限公司生产)测量。在扫描速度为0.3mm/sec时，JIS B 0601-1994规定的算术平均粗糙度达到0.8mm的截止值和4mm的测量长度，每英寸峰值PPI在达到0.8mm的截止值和8mm的测量长度。光谱分析用Meishin Koki有限公司生产的分析仪进行。
表3
表4
在这个实例中，用于表面光轧的轧辊的表面粗糙度Ra值在0.8至6μm之间变化而PPI值在170至350之间变化，而且在表面光轧时钢板的延伸率设置在0.7至0.8％，因此形成每一个样品都具有0.75mm的厚度。为了评价如此形成的样品的可涂饰性，对从该样品上取得的测试件随后进行摩擦及电沉积涂漆处理。另外，同时也对样品的冲压成型性进行评价。结果在表3和表4中示出。
(电沉积涂漆性能)电沉积涂漆的的外观通过两种方法评价，这两种方法与下面描述的评价1和评价2一致。当该外观被评价1和评价2都接受时，可以认为该电沉积涂漆性能是优良的。
评价1在下述的条件下进行抛光和摩擦测试后，该测试样品被电沉积涂漆，并且在处于抛光的表面上电沉积涂漆形成的最终表面，在图1A中用数字1表示，和处于受冲模摩擦的表面上电沉积涂漆形成的最终表面，在图1B中用数字2表示，通过视觉观察来评价。被发现有橙皮状脱落的表面用差表示，没有发现橙皮状脱落的表面用良表示，具有优良外观的表面用优表示。不接受的电沉积涂漆表面在上面漆之前必须抛光使其平滑。
图1A示出了一个用于抛光评价的测试件的俯视图，并且数字3代表抛光表面1和未抛光表面2之间的边界线。另外，图1B示出了一个用于摩擦测试的测试件的俯视图，并且数字3代表受摩擦的表面1和未受摩擦的表面2之间的边界线。图中，L表示测试件的长度，W表示测试件的宽度。
评价2当在下述条件下进行抛光和摩擦后，对测试件进行电沉积涂漆，并且随后通过视觉观察评价抛光(摩擦)表面和非抛光(摩擦)表面之间的边界线3是能否被清晰地观察到。边界线能清晰观察到的情况用差表示。边界线基本观察不到的情况用良表示，以及边界线根本观察不到的情况用优表示。当边界线能够清晰地观察到的时候(用差表示)为了使其光滑在上面漆之前必须对电沉积涂漆层进行抛光。
(电沉积涂漆方法)在一个类似与汽车车身的制造过程中，在下述条件下进行抛光和摩擦后，测试件依次经过下列处理，碱洗脱脂、表面调整、以及磷酸盐处理。随后，在电沉积涂漆后，通过烘烤形成一电沉积涂漆层(在没有抛光和受摩擦的表面上的目标厚度为17μm)。其条件如下所示。
碱洗脱脂剂Gardclean(由Chemetall Gmbh生产)表面调整剂Gardlone Z2(由Chemetall Gmbh生产)磷酸盐处理将钢板浸入到50℃的Gardbond(由Chemetall Gmbh生产)溶液中2分钟。
电沉积涂漆电镀涂料EC3000(浴温28-30℃)(Harberts生产)电镀电压170V保持180秒烧烤条件185℃保持20分钟(抛光方法)将一#2000的研磨纸放于测试件表面上并沿其表面滑动，该研磨纸固定重量为1.7Kg且底部面积为50mm×50mm。从每一样品获得的测试件具有150mm的长度L和70mm的宽度W。
(摩擦测试的方法)在从每一样品中得到的长度L为300mm和宽度为50mm的测试件的表面用一种溶剂脱脂后，将一种防锈油(由Idemitsu Kosan有限公司生产的Z5)以1.5g/m2的量涂到该表面上。接着，在室温通过用一配置有冲模的滑动测试仪做摩擦测试，该测试是在7800MPa的作用压力和1000mm/分钟的滑动速度的条件下进行的。用于这次测试的冲模在测试件具有纵向10mm横向50mm的压力区。
(冲压成型)从每一样品中，冲压出一张具有90mm外径的板，并且用这张板，用阳模直径为50mm和阴模直径为52mm的冲头在坯料夹紧力为10KN和冲压速度为120mm/分钟的条件下形成一个圆筒。通过冲压力和对圆筒壁的损坏程度来评价冲压成型性能。当冲压力小于或等于39KN时，并且用视觉观察发现损坏轻微时，确定冲压成型性能良好并且用良表示，而当冲压力大于39KN或者用视觉观察到损坏不是轻微的，确定冲压成型性能较差并且用差表示。
从在表3和表4中示出的电沉积涂漆后获得的外观的评价结果可以看出，可以理解的是与对比例1-6的表面粗糙度性能不在本发明的范围内的样品相比，具有本发明范围内的表面粗糙性能的每一样品(例1至9)都有形成于受摩擦表面上的优良外观的电沉积涂漆。尤其是，根据光谱分析，在例2、4、6、7和8中波长在25-200μm范围内的振幅面积占波长在25-1000μm范围内的振幅面积的25％或者更大，因此能够获得非常优良外观的电沉积涂漆。
权利要求
1.一种具有带优良外观的电沉积涂漆的涂层钢板，该涂层钢板包括一块钢板；和至少在该钢板上面的两层涂层，其中该涂层钢板具有如下表面粗糙性能，其中按JIS B0601-1994标准规定的算术平均粗糙度Ra在约0.7至约1.5μm的范围内且每英寸峰值数PPI在约180至约250的范围内。
2.如权利要求1所述的涂层钢板，其中，在对表面粗糙度测量曲线进行傅里叶变换获得的光谱分析中，波长在25至200μm范围内的振幅曲线的面积大约占波长为25-1000μm范围内的振幅曲线面积的25％或更多。
3.如权利要求1或2所述的涂层钢板，其中所述的至少两层涂层是一形成于该钢板上的第一涂层和一形成于该第一涂层上的第二涂层，该第一涂层选自于由电镀层、热浸镀层和化学变换层组成的组中，并且该第二涂层选自于由磷酸锌层和铬酸盐层组成的组中。
4.如权利要求1或2所述的涂层钢板，其中所述的至少两种涂层是一形成于该钢板上的第一涂层和一形成于该第一涂层上的第二涂层，以及形成于该第二涂层上的第三涂层，该第一涂层是选自于由电镀层、热浸镀层和化学变换层组成的组中，该第二涂层选自于由磷酸锌层和铬酸盐层组成的组中，该第三涂层选自于由有机层、无机层和化学变换层组成的组中。
5.如权利要求1或2所述的涂层钢板，其中算术平均表面粗糙度Ra在约0.8至约1.3μm的范围内。
6.如权利要求1或2所述的涂层钢板，其中每英寸峰值数PPI在约190至约240的范围内。
7.一种具有带优良外观的电沉积涂漆的涂层钢板，该涂层钢板包括一块钢板；一形成于该钢板的一个表面上的锌基镀层；和一形成于该镀层的一个表面上的磷酸锌层，其中该涂层钢板具有如下表面粗糙性能，其中按JIS B0601-1994标准规定的算术平均粗糙度Ra在约0.7至约1.5μm的范围内并且每英寸峰值数PPI在约180至约250的范围内。
8.如权利要求7所述的涂层钢板，其中，在对表面粗糙度测量曲线进行傅里叶变换获得的光谱分析中，波长在25至200μm范围内的振幅曲线的面积大约占波长为25-1000μm范围内的振幅曲线面积的25％或更多。
9.如权利要求7或8所述的涂层钢板，其中该锌基镀层具有约20-60g/m2的涂覆量。
10.如权利要求7或8所述的涂层钢板，其中该磷酸锌层具有约1.0-3.0g/m2的涂覆量。
11如权利要求7或8所述的涂层钢板，其中所述算术平均表面粗糙度Ra在约0.8至约1.3μm的范围内。
12如权利要求7或8所述的涂层钢板，其中每英寸峰值数PPI在约190至约240的范围内。
全文摘要
一种具有一块钢板和至少在该钢板上面的两种涂层的涂层钢板，该涂层钢板具有带优良外观的电沉积涂漆的涂层钢板，该涂层钢板具有按JIS B0601－1994标准规定的，其值在约0.7至约1.5μm的范围内算术平均表面粗糙度Ra，和其值在约180至约250的范围内的每英寸峰值数PPI。
文档编号B05D7/00GK1495291SQ0315883
公开日2004年5月12日 申请日期2003年7月29日 优先权日2002年7月29日
发明者浜原京子, 中小路尚匡, 加藤千昭, 上杉畅彦, 吉田一雅, 竹林克浩, 尚匡, 彦, 昭, 浩, 雅 申请人:杰富意钢铁株式会社