低摩擦、耐磨型涂层不锈钢板

1、前言

近年来，手提电脑和办公室设备随着小型化、轻量化及多功能化的进步，在有限的容积内增加了装入部件的数量。在这样的背景下，这些机器内的部件都有各自的诀窍。 

其中机器内可动部分的部件因为部件之间存在摩擦，所以除了要有良好的滑动性即低摩擦性外，还须有持久的耐磨和抗物理冲击性能。因此，在可动部分大多使用低摩擦性和耐久性优良的工程塑料成型件，但是使用工程塑料时为了确保构件强度又不能太薄，使小型化受到了限制。金属材料表面施以低摩擦、耐磨性优良的涂层薄壁部件受到人们的广泛关注。 

这种小型部件在加工成型后，进行涂层时由于每次涂层的量小，涂层工具安装麻烦，涂料消耗多，导致多数情况的高成本。如果采用预涂层钢板进行部件的加工成型，上述问题可迎刃而解。在这种情况下，涂膜除具有低摩擦和耐磨性外，还要求在冲压加工时其加工性和密合性要好。 

日新制钢公司利用以往功能性涂层钢板开发的知识，以改进涂料组成为主重新改善产品结构，开发出了这些质量特性均衡的、新的涂层不锈钢板。

2、低摩擦、耐磨型涂层不锈钢板的产品结构  

低摩擦、耐磨型涂层不锈钢板的产品结构如图1所示。本产品是先对各不锈钢板进行涂层前的处理，然后按设计的下涂膜和上涂膜进行二涂二烘制成的预涂层钢板。 

涂层原板不锈钢板一般采用SUS430、SUS304和能高成型加工的软质的深加工用不锈钢板及有弹性的高强度不锈钢。也可根据用户要求选用合适的不锈钢板。 

根据法令规定，进行了不含六价铬等ROHS增加环境负荷物质的特殊涂前处理。 

上涂膜主要以耐热性及耐冲击性的聚醚砜树脂（下记PES）为基础树脂，在其中加入了发现有低摩擦性的氟树脂和具有耐磨损性的特殊骨料然后进行高温烧成制成的。图2所示为烧成前后的状态模式图。图3所示为EPMA烧成时，涂膜断面元素的分布。氟树脂在涂料中呈微粒子状态均匀弥散分布，通过选择合适的烧成条件，使之在熔融聚合的同时，向涂膜表面方向移动，利用这个特点，可以使上涂膜表层形成被氟树脂薄膜包覆成二层结构，发现该结构具有优良的低摩擦性。 

为了使下涂膜与上涂膜之间具有密合性，以上涂膜中的PES为基础树脂，为了增加耐蚀性，加入了不含环境负荷物质的防锈颜料，重要的是，其加入量要合适，便可得到加工成型所必须的涂膜柔软性和密合性。  

3、低摩擦、耐磨型涂层不锈钢板的质量特性

3.1试验材料明细试 

验材的涂层原板采用涂前处理皮膜的板厚0.3mm的SUS430钢板。 

为了具体说明开发材的质量特性，故准备了分别有上述下涂膜和上涂膜的开发材。 

另外为与开发材的质量特性进行比较，采用了分子量11000的聚醚树脂（无蜡）为上涂膜和考虑了下涂膜与上涂膜的密合性，并由环氧树脂变性的聚醚树脂通用预涂层钢板作为比较材。  

3.2低摩擦、耐磨型涂层不锈钢板的基本特性 

开发材的涂膜硬度及涂膜密合性示于表1。开发材在所有试验项目中均未出现涂膜剥离现象。这种良好的密合性与特殊合成处理皮膜和合适的下涂膜是密不可分的。

3.3低摩擦、耐磨型涂层不锈钢板的表面特性 

3.3.1低摩擦性 

试验材的低摩擦性如图4所示，是通过平板滑动试验来评价摩擦系数的。 

图5是摩擦系数的评价结果。可以看出，开发材的静摩擦系数和动摩擦系数比比较材低，说明具有优良的低摩擦性。这正如前所述是由于摩擦系数低的氟树脂覆盖了涂膜表层的缘故。

3.3.2耐磨性 

图6所示为试验材耐磨性试验的方法。该法将带有研磨粒子的非织尼龙布在试验材的涂膜表面往复移动10000次，用目视评价涂膜的磨损状况。另外, 为了确认特殊骨料对耐磨性的影响, 也对从开发材中除去特殊骨料的材料进行了评价。

开发材虽然在涂膜表层有若干伤痕，但由于特殊骨料的效果并未露出钢的表面，与比较材相比具有良好的耐磨性。这是由于分布在涂膜中的特殊骨料防止了研磨剂和非织尼龙布对涂膜的磨损。  

3.4低摩擦、耐磨型涂层不锈钢板的加工性 

加工性是根据深冲加工试验后的外径比（O.D.R.）进行评价。图7所示为试验结果。开发材比比较材具有优良的加工性是因为有低摩擦性的氟树脂覆盖了表面，降低了模具与涂膜表面间的滑动抗力，降低了成型力，提高了成型极限的缘故。

3.5低摩擦、耐磨型涂层不锈钢板切断端面部涂膜的密合性 

在预涂层钢板上有时会发生切断时端部涂膜呈须状物剥离的现象（下记涂料须），一旦发生这种现象，不仅损害了外观，而且脱落的膜一旦进入与数字仪器相关的精密部件内，会造成仪器故障。因此，为了确认开发材产生涂料须的状况，进行了如图8所示的冲裁试验。试验可根据断面状况确认涂膜须。

在切断端面部虽然观察了加工原板和涂膜的塌边情况，但是未发现涂膜浮起和涂膜剥离现象，表明开发材的切断面部具有良好的涂膜密合性。

3.6小结

表2是低摩擦、耐磨型涂层不锈钢板的各种质量特性。 

低摩擦、耐磨型涂层不锈钢板的低摩擦性、耐磨损性及加工性能比普通的预涂层钢板都优良，是兼备预涂层钢板一般特性和特殊功能的涂层钢板。  

4、使用例

开发材不含六价铬等有害物质，作为优质环保性功能性涂层钢板将会被记录媒体的内部构件所采用。  

5、结束语

介绍了一种低摩擦、耐磨型涂层不锈钢板的各种特性。这是利用日新制钢不锈钢薄板生产厂独自的不锈钢板技术开发的更加适用的涂前处理和涂膜设计等技术。 

金华洲模具钢材公司期待今后低摩擦、耐磨型涂层不锈钢板能广泛用于手提电脑、办公室设备等要求耐磨的可动部件。