(57)【要約】【課題】  被加工部材の材料及び形状によらず、従来と同等以上の潤滑性能を有する塑性加工用潤滑皮膜を製造する方法と、塑性加工用潤滑皮膜を有する部材を提供する。【解決手段】  本発明の塑性加工用潤滑皮膜を有する部材の製造方法は、金属からなる部材の表面に潤滑皮膜が形成された塑性加工用潤滑皮膜を有する部材の製造方法において、潤滑皮膜の原料を含む塗布液を部材の表面に塗布する塗布工程（Ｓ２）と、部材の表面に塗布された塗布液を加熱して部材に潤滑皮膜を形成する潤滑皮膜形成工程（Ｓ３）とを有し、潤滑皮膜は、有機ケイ素化合物と、有機チタネート化合物と、亜鉛及びアルミニウムのうちの少なくとも１つとを含むものであり、潤滑皮膜に含まれるケイ素の含有量が、１０〜２０質量％であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属からなる部材の表面に潤滑皮膜が形成された塑性加工用潤滑皮膜を有する部材の製造方法において、
前記潤滑皮膜の原料を含む塗布液を前記部材の表面に塗布する塗布工程と、
前記部材の表面に塗布された前記塗布液を加熱して前記部材に前記潤滑皮膜を形成する潤滑皮膜形成工程とを有し、
前記潤滑皮膜は、有機ケイ素化合物と、有機チタネート化合物と、亜鉛及びアルミニウムのうちの少なくとも１つとを含むものであり、
前記潤滑皮膜に含まれるケイ素の含有量が、１０〜２０質量％であることを特徴とする塑性加工用潤滑皮膜を有する部材の製造方法。
【請求項２】
前記塗布液は、有機ケイ素化合物を５〜４０質量％と、有機チタネート化合物を０．０５〜２質量％と、亜鉛粉末、亜鉛合金粉末及びアルミニウム粉末のうちの少なくとも１つを含む金属粉末を２０〜６０質量％と、有機溶剤を１０〜６０質量％含むことを特徴とする請求項１に記載の塑性加工用潤滑皮膜を有する部材の製造方法。
【請求項３】
前記金属粉末が鱗片状であることを特徴とする請求項２に記載の塑性加工用潤滑皮膜を有する部材の製造方法。
【請求項４】
前記塗布工程は、前記部材の表面に前記塗布液をディッピング又はスプレーにより塗布し、
前記潤滑皮膜形成工程は、前記部材を２００〜４００℃で加熱処理する工程であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の塑性加工用潤滑皮膜を有する部材の製造方法。
【請求項５】
金属からなる部材と、前記部材の表面に形成された潤滑皮膜を有し、
前記潤滑皮膜は、有機ケイ素化合物と、有機チタネート化合物と、亜鉛及びアルミニウムのうちの少なくとも１つを含むものであり、
前記潤滑皮膜に含まれるケイ素の含有量が、１０〜２０質量％であることを特徴とする塑性加工用潤滑皮膜を有する部材。
【請求項６】
前記部材の形状が筒形状であり、
前記部材の内側の面に前記潤滑皮膜を有することを特徴とする請求項５に記載の塑性加工用潤滑皮膜を有する部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塑性加工用潤滑皮膜を有する部材の製造方法及び塑性加工用潤滑皮膜を有する部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
鍛造、プレス等に代表される金属材料の塑性加工では、被加工材である金属材料と金型等の工具が接触面で擦れ合うため、潤滑皮膜の使用が不可欠である。金属材料の塑性加工における潤滑皮膜は、その接触面に介在して焼付き（金属同士の直接接触）の防止、摩擦抵抗の低減及び工具摩耗を抑制し、成形品の品質向上、成形エネルギーの低減及び工具の寿命向上等に直結する重要な要素の一つである。例えば、鍛造においては、被加工材である金属材料の降伏応力を越えた力を与えることで塑性変形を起こさせるため、その接触面は極めて高い圧力を受けており、被加工材は変形による表面積の拡大と摩擦による熱等の影響を受けている。このような高面圧、熱負荷及び表面積拡大等の過酷な条件下において、耐焼付き性と摩擦低減性能の両方を持つように工夫された潤滑皮膜が従来開発されてきた。
【０００３】
従来の被加工材の潤滑皮膜技術として、特許文献１には、下記（１）〜（４）の工程を順次に含むことを特徴とする被覆金属成形品の製造方法が開示されている。
（１）金属成形品を準備する工程
（２）溶射装置を用いて亜鉛含有多孔質被覆層を形成する工程
（３）前記亜鉛含有多孔質被覆層に対し、下記組成（ａ）〜（ｄ）を含む防錆塗料を塗布する工程
（４）前記防錆塗料を硬化してなる最上層としての防錆剤含有樹脂層であって、前記防錆剤含有樹脂層の前記亜鉛含有多孔質被覆層側に（ｂ）成分が偏在化する一方で、前記防錆剤含有樹脂層の前記亜鉛含有多孔質被覆層と反対側に（ａ）成分が偏在化してなる防錆剤含有樹脂層を形成する工程
（ａ）シリコーン化合物  １００重量部
（ｂ）水酸基価が１〜５００ｍｇＫＯＨ／ｇの範囲内の値である有機樹脂成分  １５〜２００重量部
（ｃ）フェノール性水酸基含有化合物  ０．１〜３０重量部
（ｄ）（ｂ）成分の架橋剤  ０．０５〜５重量部
上記特許文献１に記載されている潤滑皮膜形成技術は、鉄からなる核と、その核の周囲に形成された亜鉛を含む複層粒子集合体からなるブラスト用材料を、被加工材の表面に投射して防錆下地（亜鉛含有多孔質被覆層）を形成し（ブラスト亜鉛被覆法）、その表面に防錆剤含有樹脂層を形成するものである。上記防錆下地は、塑性加工潤滑下地ともなる物である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４９４７８２３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された潤滑皮膜形成技術は、ブラスト処理を利用するため、被加工材が薄物やアルミ等の軟質材料からなる部材や、深穴や円筒の内部に皮膜を形成することが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、被加工部材の材料及び形状によらず、従来と同等以上の潤滑性能を有する塑性加工用潤滑皮膜を備えた部材の製造方法と、塑性加工用潤滑皮膜を有する部材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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、金属からなる部材の表面に潤滑皮膜が形成された塑性加工用潤滑皮膜を有する部材の製造方法において、潤滑皮膜の原料を含む塗布液を部材の表面に塗布する塗布工程と、部材の表面に塗布された塗布液を加熱して部材に潤滑皮膜を形成する潤滑皮膜形成工程とを有し、潤滑皮膜は、有機ケイ素化合物と、有機チタネート化合物と、亜鉛及びアルミニウムのうちの少なくとも１つとを含むものであり、潤滑皮膜に含まれるケイ素の含有量が、１０〜２０質量％であることを特徴とする塑性加工用潤滑皮膜を有する部材の製造方法を提供する。
【０００８】
また、本発明は、金属からなる部材と、前記部材の表面に形成された潤滑皮膜を有し、潤滑皮膜は、有機ケイ素化合物と、有機チタネート化合物と、亜鉛及びアルミニウムのうちの少なくとも１つを含むものであり、潤滑皮膜に含まれるケイ素の含有量が、１０〜２０質量％であることを特徴とする塑性加工用潤滑皮膜を有する部材を提供する。
【０００９】
本発明のより具体的な構成は、特許請求の範囲に記載される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、部材の材料及び形状によらず、従来と同等以上の潤滑性能を有する塑性加工用潤滑皮膜を備えた部材の製造方法と、塑性加工用潤滑皮膜を有する部材を提供することができる。
【００１１】
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の塑性加工用潤滑皮膜を有する部材の製造方法の一例を示すフロー図。
【図２】図１の塗布工程の第１の例（ディップ法）を示すフロー図。
【図３】図１の潤滑皮膜形成工程の装置の一例を示す模式図。
【図４】図１の塗布工程の第２の例（スプレー法）を含む処理装置の模式図である。
【図５】実施例１の後方押出試験前の被加工部材（ブランク）（ａ）と試験後の被加工部材を模式的に示す斜視図。
【図６】実施例１の後方押出試験機を模式的に示す断面図。
【図７】実施例１の後方押出試験によって得られた変形抵抗ＫｆＣ（ＭＰａ）と断面減少率εＢ（％）を表すグラフ。
【図８】実施例２のスパイク試験前の被加工部材（ブランク）（ａ）と試験後の被加工部材を模式的に示す斜視図。
【図９】実施例２のスパイク試験機を模式的に示す断面図。
【図１０】実施例２のスパイク試験によって得られた突起高さｈＡｖｅ（ｍｍ）と成形荷重Ｐ（ｋＮ）を表すグラフである。
【図１１】本発明の製造方法を適用して作製された製品の一例（燃料ポンプ）を模式的に示す断面図。
【図１２】本発明の製造方法を適用して作製された製品の一例（燃料噴射装置）を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明者らは、鋭意検討の結果、潤滑皮膜（以下、単に「皮膜」とも称する。）の構成を、有機ケイ素化合物と、有機チタネート化合物と、亜鉛及びアルミニウムのうちの少なくとも１つを含むものとし、被加工部材にディップ法又はスプレー法によって潤滑皮膜を形成することで、塑性加工の被加工部材（以下、単に「部材」とも称する。）に従来と同等以上の潤滑特性を有する潤滑皮膜を形成できることを見出した。すなわち、本発明の製造方法によれば、上述した特許文献１のようにブラスト処理をすることなく、ディップ法やスプレー法によって部材の表面に潤滑皮膜を形成することができるため、部材の材料及び形状によらず潤滑皮膜を形成することができる。ディップ法やスプレー法では、ブラスト処理のように部材に対して衝撃を与えるものではないので、アルミ等の軟質材料から成る部材に対しても潤滑皮膜を形成することができる。また、ディップ法やスプレー法では、ブラスト処理では困難な、深穴の内部や筒状の部材の内部にも皮膜を形成することができる。
【００１４】
特許文献１では可燃性の亜鉛を含む粉塵が発生するため、これを回収するためには湿式の集塵機を用意する必要がある。また、スラッジ処理が必要となる事からコスト高となっていた。さらに、ブラスト中の亜鉛濃度により潤滑皮膜付着質量にバラツキが発生する可能性があった。
【００１５】
本発明の製造方法では、ディップ法やスプレー法等の湿式で処理されるため、ブラスト処理する場合における上記課題は発生することが無い。
【００１６】
以下に、本発明の塑性加工用潤滑皮膜を有する部材の製造方法について詳述する。
【００１７】
［塑性加工用潤滑皮膜を有する部材の製造方法］
（１）塑性加工用潤滑皮膜を有する部材の製造工程及び製造装置
図１は本発明の塑性加工用潤滑皮膜を有する部材の製造方法の一例を示すフロー図。図１に示すように、本発明の塑性加工用潤滑皮膜を有する部材の製造方法は、潤滑皮膜の原料となる塗布液（液状組成物）を部材の表面に塗布する塗布工程Ｓ２と、部材の表面に塗布された塗布液を加熱して部材に潤滑皮膜を形成する潤滑皮膜形成工程Ｓ３とを含む。
【００１８】
本発明で潤滑皮膜を形成する対象となる部材は、各種製品の部品で、プレス等の塑性加工が施される被加工部材である。例えば、各種の自動車部品や車両・船舶部品、電気部品及び建築用材料等である。部材に特に限定は無いが、接触面で高い面圧を受けやすい冷間鍛造加工される部材に好適である。部材の材料及び形状にも特に限定は無く、鉄、鋼、ステンレス、銅、アルミニウム、チタン及びマグネシウム等の金属材料を適用することができ、線材、管材、棒材及びブロック材等の形状物をも対象とすることができる。深穴や筒状の部材を用いることもできる。さらに、これら以外にも、複雑な形状を有する部材（形状物）も対象とすることができる。
【００１９】
図１に示すように、塗布工程Ｓ２の前に部材の前処理工程Ｓ１を含んでいてもよい。前処理工程Ｓ１としては、アルカリ洗浄又は酸洗浄（Ｓ１１）後、ショットブラスト（Ｓ１２）により表面を清浄化することが好ましい。これは、金属表面にスケールや油分が付着していると、潤滑皮膜の付着性及び密着性が低下し、本来の潤滑皮膜の潤滑性能が発揮できない恐れがあるためである。
【００２０】
図２は図１の塗布工程の第１の例（ディップ法）を示すフロー図である。図２はディップスピンコーターを用いた例を示しており、塗布工程のフローを塗布装置と部材の模式図で表している。図２に示すように、まず、部材１をバスケット２に投入し、潤滑皮膜の原料となる塗布液４が収容された処理液槽３の上部に搬送する（図２（ａ））。処理液槽３は、自身が上下に可動する構造となっており、処理液槽３が上昇して部材１が投入されたバスケット２を塗布液４に浸漬することで、塗布液４を部材１に塗布する（図２（ｂ））。その際、バスケット２はモータ５の駆動により一定時間回転し（例えば、２００ｍ／ｍｉｎの低速回転を１０〜２０秒保持）、これによって塗布液４が部材１に均一に塗布される。
【００２１】
その後、処理液槽３が下降し、バスケット２がモータ５の駆動により一定時間回転し（例えば、９００ｍ／ｍｉｎの高速回転を１５〜４５秒保持）（図２（ｃ））、これによって余滴を振り切り、塗布が完了する。その後、塗布液４が付着した部材１は、次の工程へと搬送される（図２（ｄ））。
【００２２】
次に、図１の潤滑皮膜形成工程Ｓ３について説明する。潤滑皮膜形成工程Ｓ３は、プレヒートＳ３１と焼付けＳ３２に分けられる。図３は図１の潤滑皮膜形成工程を実施する装置の一例を示す模式図である。図３に示す装置では、表面に塗布液が塗布された部材７がメッシュベルト６によって、予熱炉８、焼成炉９及び冷却室１０に順次搬送されることで実施される。
【００２３】
予熱炉８では、図１のプレヒートＳ３１が実施される。例えば、部材７を１５０℃で１０分間加熱する。焼成炉９では、図１の焼付けＳ３２が実施される。例えば、部材７を２６０℃で１０分間加熱する。その後、冷却室１０によって空冷され、潤滑皮膜形成工程Ｓ３が完了する。
【００２４】
図４は図１の塗布工程の第２の例（スプレー法）を含む処理装置の模式図である。図４ではスプレー法によって塗布工程を実施している。スプレー法を用いる場合は、ディップスピンの場合のように一定数の部材ごとに処理を実施するバッチ式ではなく、各部材の各処理を並行して順次実施することができるため、前処理工程Ｓ１〜潤滑皮膜形成工程Ｓ３までを一ラインで構成することができる。
【００２５】
装置に投入された部材１１は、前処理工程Ｓ１として、洗浄槽１２でアルカリ洗浄又は酸洗浄され、ショットブラスト槽１３に搬送される。その後、部材１１は、塗布工程Ｓ２として、スプレー塗装槽１４に設置されたノズル１５により塗布液１６が塗布される。このスプレー塗装工程は、姿勢が保持された部材１１に、ノズル１５により塗布液１６を塗布するため、部材への液溜りを防止することができる。例えば、有底円筒状の部材にディップ法で塗布液に浸漬すると、円筒内部の底面に液溜まりが生じる場合があるが、スプレー法によればこのような事態は発生しない。
【００２６】
潤滑皮膜形成工程Ｓ３は、例えば予熱炉１７により１５０℃で１０分間加熱され、次に、焼成炉１８により２６０℃で３０分間加熱される。その後、冷却室１９により徐冷され、潤滑皮膜形成工程が完了する。
【００２７】
次に、本発明の潤滑皮膜の原料となる塗布液の構成について説明する。潤滑皮膜は、有機ケイ素化合物と、有機チタネート化合物と、亜鉛及びアルミニウムのうちの少なくとも１つを含むものである。塗布液は、これら有機ケイ素化合物と、有機チタネート化合物と、亜鉛及びアルミニウムと溶剤とを混合した物である。さらに、必要に応じて添加剤を添加しても良い。以下、各成分について詳述する。
【００２８】
（１）有機ケイ素化合物
本発明の潤滑皮膜は、バインダー成分として、高温での焼付処理でも皮膜剥がれが発生しないように有機ケイ素化合物及び有機チタネート化合物を使用する。このうち、有機ケイ素化合物は、アルコキシシラン及びその加水分解物から選んだ１種または２種以上とする。アルコキシシランは、一般式（Ｘ’）Ｓｉ（Ｘ”）３で表される化合物であることが好ましい。
【００２９】
ここで、Ｘ’は、ヒドロキシ基、メトキシ、エトキシ及びイソプロポキシ等の低級アルコキシ基、メチル及びエチル等の低級アルキル基、ビニル基等の低級アルケニル基、γ−グリシドキシプロピル、γ−メタクリロキシプロピル及びγ−メルカプトプロピル等の官能基含有低級アルキル基から選ばれる。Ｘ”は、ヒドロキシ基ならびにメトキシ、エトキシ及びイソプロポキシ等のアルコキシ基から選ばれ、３個のＸ”は同一でも異なっていてもよい。
【００３０】
アルコキシシランの具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン及びγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられるが、それに限られるものではない。また、シランカップリング剤として市販されている各種のアルコキシシランを使用してもよい。
【００３１】
これらのアルコキシシランの中でも、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン及びテトラプロポキシシラン等のテトラアルコキシシラン又はこれらのオリゴマーが好ましく、特に好ましいのは炭素数が３以下のテトラアルコキシシラン又はこれらのオリゴマーである。焼付処理によって縮合反応を起こした際に、三次元架橋構造の皮膜を形成することができ、皮膜の密着性が向上しやすい。また、縮合する際の体積収縮が比較的少ないため、皮膜剥がれが発生しにくい。
【００３２】
上記の有機ケイ素化合物の量は、塗布液の５〜４０質量％とすることが望ましい。５質量％未満の場合には皮膜の密着性が低くなる傾向が見られ、さらに少ない添加量になると後述する金属粉末同士の間に明らかな空隙部（ボイド）が発生し、潤滑機能が低下する。一方、４０質量％よりも過剰に添加すると、相対的に皮膜中の金属粉末の分散濃度が低下するため、潤滑機能が低下する傾向が見られる。また、積層される金属粉末の重なり面積が少なくなることから、この点においても潤滑性能が低下する可能性がある。特に好ましい範囲は、１０〜３５質量％である。
【００３３】
（２）有機チタネート化合物
本発明では、潤滑皮膜特性の向上を実現すべく、有機チタネート化合物を添加する。有機チタネート化合物は、一般式Ｔｉ（Ｘ）４で表される有機化合物及びそのオリゴマーを意味する。ここで、Ｘは水酸基、低級アルコキシ基及びキレート性置換基から選ばれ、４個のＸは同一であってもよいし異なっていてもよい。
【００３４】
低級アルコキシ基は、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ及びｔｅｒｔ−ブトキシ等の炭素数６以下、好ましくは４以下のアルコキシ基を意味する。
【００３５】
キレート性置換基は、キレート形成能を持つ有機化合物から誘導された基を意味する。そのような有機化合物としては、アセチルアセトン等のβ−ジケトン、アセト酢酸等のアルキルカルボニルカルボン酸及びそのエステル、乳酸等のヒドロキシ酸、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン等が例示される。キレート性置換基の具体例としては、ラクテート、アンモニウムラクテート、トリエタノールアミネート、アセチルアセトネート、アセトアセテート及びエチルアセトアセテート等がある。
【００３６】
この有機チタネート化合物は、微量の添加で高い機能を発揮する。すなわち、高温での焼付処理を受けたときに、添加された有機チタネート化合物が硬化剤あるいは触媒として機能し、上述した有機ケイ素化合物の三次元的な架橋反応を促進する。このため、バインダー成分の硬化速度が速まり、皮膜剥がれが抑制される。
【００３７】
また、有機ケイ素化合物と金属粉末との化学的な結合及び有機ケイ素化合物と部材との化学的な結合もこの有機チタネート化合物の存在によって促進され、結合強度が高まる。このため、金属粉末とバインダー（有機ケイ素化合物及び有機チタネート化合物）との界面剥離や、部材とバインダーとの界面剥離が抑制され、潤滑皮膜剥がれが抑制される。
【００３８】
有機チタネート化合物の添加量は、０．０５〜２質量％とすることが好ましい。有機チタネート化合物が０．０５質量％未満であるとその効果が得られなくなって皮膜が剥がれやすくなり、皮膜の潤滑特性が低下する可能性がある。一方、２質量％よりも多いと、大気中の湿度を吸収して加水分解しやすくなり、ポットライフが短くなる傾向がある。特に好ましい範囲は、０．１〜２質量％である。
【００３９】
（３）金属粉末
金属粉末は、亜鉛粉末、亜鉛合金金属粉末及びアルミニウム粉末から選択した少なくとも１つを使用する。亜鉛合金の例としては、Ｚｎ−Ｎｉ、Ｚｎ−Ｓｎ、Ｚｎ−Ｆｅ、Ｚｎ−Ａｌ及びＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ等が挙げられる。
【００４０】
皮膜原料としての金属粉末の形状は、潤滑皮膜の厚さを薄くしても高い潤滑性を有するように、鱗片状であることが好ましい。鱗片状であることによって、潤滑皮膜中で金属粉末が厚み方向に積層する構造をとることが実現される。
【００４１】
鱗片形状の金属粉末の厚さの平均値（以下、「平均厚さ」と称する。）は、潤滑皮膜の平均厚さの１／２００〜１／２であって、かつ金属粉末の長径（鱗片形状の最長部分の長さ）の平均値（以下、「平均長径」と称する。）が、金属粉末の平均厚さに対して１０〜２０倍であることが好ましい。例えば、皮膜が１０μｍ程度の場合には、鱗片形状の金属粉末の平均厚さは０．０５〜５μｍであって、長径の平均値が０．５〜１００μｍであることが好ましい。
【００４２】
鱗片状の平均厚さが上記の０．０５μｍよりも小さい場合には、塗布液のかく拌・混練作業の際に破壊されやくすくなり、鱗片形状が形成されにくくなり、積層構造が得られにくくなる。一方、５μｍよりも大きい場合には、皮膜の厚み方向に複数の金属粉末が積層される構造が得られにくくなり、皮膜剥がれを抑制する効果が減少する恐れがある。
【００４３】
また、長径の平均値が上記の範囲よりも小さい場合には、潤滑皮膜内で鱗片状金属粉末が積層された構造を得にくくなって、皮膜剥がれの抑制効果が小さくなる。一方、上記の範囲よりも大きい場合には、金属粉末の分布が疎となって、潤滑特性が低下する可能性が生ずる。
【００４４】
鱗片形状の金属粉末の平均厚さは、０．０５〜１．０μｍがより好ましく、０．０５〜０．５μｍがさらに好ましい。また、鱗片形状の金属粉末の長径の平均値は、１．０〜５０μｍがより好ましく、４．０〜２０μｍがさらに好ましい。片形状の金属粉末の平均厚さ及び長径の平均値が上記範囲にある時に、特に優れた潤滑特性を有する潤滑皮膜を得ることができる。
【００４５】
塗布液における金属粉末の含有量は、塗布液全体に対する質量％で、２０〜６０質量％の範囲内の量とすることが好ましく、３０〜５０質量％がより好ましい。６０質量％よりも多いと、塗布液を薄膜状で塗布が難しくなると共に、潤滑皮膜の密着性が低下する。一方、２０質量％よりも少ないと、潤滑皮膜が剥がれやすくなったり、潤滑機能が低下する可能性がある。
【００４６】
（４）有機溶剤
本発明の潤滑皮膜は、塗布作業にあたって有機溶剤を含有させることで部材への液なじみがよく、密着性が高い皮膜を得ることが実現される。また、液状組成物に添加される各種の添加剤に関して、有機溶剤を含有させることにより、幅広い添加剤の利用が可能となる。
【００４７】
好適な有機溶剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ヘキサノール、メトキシブタノール及びメトキシメチルブタノール等のアルコール類、これらのアルコール類の酢酸エステル、プロピオン酸エステル等のエステル類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール及びトリプロピレングリコール等のグリコール類及びこれらのグリコールのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル及びモノブチルエーテル等のエーテル類が例示される。また、トルエン、キシレン、ミネラルスピリット及びソルベントナフサなどの炭化水素類を使用してもよい。これらは、単独でも数種類の混合物として用いてもよい。
【００４８】
有機溶剤の量は、作業環境によっても変動するものであるが、塗布液の１０〜６０質量％が好ましく、１５％〜４５質量％がより好ましく、２０〜３０質量％がより好ましい。６０質量％よりも多いと薄膜化しにくくなったり、潤滑皮膜中で金属粉末が積層構造を作りにくくなったりして、他の成分の含有量との関係もあるが所望の皮膜を得にくくなる場合がある。
【００４９】
（５）その他の添加剤
本発明の潤滑皮膜には、必要に応じて各種の添加剤を含有させることができる。そのような添加剤としては、増粘剤、防錆顔料及びコロイド状シリカ微粒子等が挙げられる。
【００５０】
増粘剤としては、脂肪酸アミド、ポリアマイド、酸化ポリエチレン、ヒドロキシプルピルセルロース、さらにはケイ酸塩系の無機増粘剤等が例示される。
【００５１】
防錆顔料の例としては、リン酸亜鉛、リン酸マグネシウム、モリブデン酸亜鉛及びリンモリブデン酸アルミニウム等がある。
【００５２】
コロイド状シリカ微粒子とは、粒径が１μｍより微細なゾル状のシリカ粒子であり、上述したケイ素化合物と同様に、潤滑皮膜の密着性を改善する効果がある。コロイド状シリカ微粒子の例としては、コロイダルシリカを有機溶媒に分散させたオルガノシリカゾル（例えば、日産化学工業株式会社製、「スノーテックス」（「スノーテックス」は）及び日産化学工業株式会社の登録商標）、フュームドシリカ（気相シリカ）等が挙げられる。
【００５３】
その他、湿潤剤、消泡剤、等の添加剤も本発明の液状組成物に含有させることができる。
【００５４】
以上述べた添加剤は、合計で、塗布液の０．１〜１０質量％の範囲の量で添加することが好ましい。０．１質量％未満の場合には、添加剤の効果が得られない恐れがある。一方、１０質量％を超えると、主剤である金属粉末やバインダー成分の組成比率が相対的に低下し、基本特性である潤滑特性が低下する恐れがある。
【００５５】
上述した塗布液の構成は、特許第４１１１５３１号及び特許第４９４７８２３号において防錆塗料として開示されている物である。本発明は、この防錆塗料が塑性加工用の潤滑皮膜として優れた潤滑性能を有する物であるという新たな知見に基づいて完成された物である。本発明の潤滑皮膜が優れた潤滑性能を有することは、後述する実施例において実証する。上記特許公報には、この防錆塗料を潤滑皮膜として用いることについては開示も示唆も無い。
【００５６】
［塑性加工用潤滑皮膜を有する部材］
本発明の塑性加工用潤滑皮膜を有する部材は、金属からなる部材と、部材の表面に形成された潤滑皮膜を有し、潤滑皮膜は、有機ケイ素化合物と、有機チタネート化合物と、亜鉛及びアルミニウムのうちの少なくとも１つを含むものであり、潤滑皮膜中のケイ素の含有量が、１０〜２０質量％であることを特徴とする塑性加工用潤滑皮膜を有する。上記潤滑皮膜の構成を有することで、優れた潤滑性能を発揮することができる。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例に基づいて、本発明の効果について実証する。
【実施例１】
【００５８】
本実施例では、本発明の潤滑皮膜を有する部材の潤滑特性評価として、後方押出試験を実施した。図５は実施例１の後方押出試験前の部材（ブランク）（ａ）と試験後の被加工部材を模式的に示す斜視図であり、図６は実施例１の後方押出試験機を模式的に示す断面図である。本試験では、図５（ａ）の円柱部材２０の内部に、図５（ｂ）に示す凹部２２を設けた円筒部材２１を作製した。
【００５９】
後方押出試験は、図６に示すように、円筒ダイス２３の中に潤滑皮膜を形成した円柱部材２０を配置し、円筒ダイス２３とカウンタパンチ２４とによって拘束し、ガイド２５により案内される成形パンチ２６により押圧し、円筒部材２１の成形を行った。円筒部材２１を成形する時の荷重及び成形品の表面状態によって、潤滑特性を評価した。
【００６０】
部材の断面積に対するパンチの断面積の割合を断面減少率とし、本試験では２０％、３０％、４０％、５０％、７０％及び８０％について評価した。
【００６１】
また本試験では、亜鉛を含む複層粒子集合体からなるブラスト用材料を、部材の表面に投射して、多孔質皮膜層を形成する技術（亜鉛合金多孔質皮膜）により潤滑皮膜を作製した部材を比較例とした。
【００６２】
図７は実施例１の後方押出試験によって得られた変形抵抗ＫｆＣ（ＭＰａ）と断面減少率εＢ（％）を表すグラフである。図７に示すように、各々の断面減少率において、本発明と比較例の変形抵抗は同等であり、表面状態も焼付き等の問題がなく良好であることが分かった。したがって、本発明の潤滑皮膜を有する部材は、従来と同等の潤滑性能を有していることが分かった。
【実施例２】
【００６３】
図８は実施例２のスパイク試験前の被加工部材（ブランク）（ａ）と試験後の被加工部材を模式的に示す斜視図であり、図９は実施例２のスパイク試験機を模式的に示す断面図である。本試験では、図８（ａ）の円柱部材２７に、図８（ｂ）に示す突起部２９を設けた部材２８を作製した。
【００６４】
スパイク試験は、図９に示すように、ダイス３２の上に潤滑皮膜を形成した円柱部材２７を配置し、ガイド３１により保持された成形パンチ３０により押圧し、突起部２９を成形した。そして、エジェクトピン３３により部材２８がエジェクトされ完了する。突起部２９の高さと成形時の荷重及び成形品の表面状態によって、潤滑特性を評価した。
【００６５】
また、実施例１と同様に、亜鉛合金多孔質皮膜を潤滑皮膜とした部材を比較例とした。
【００６６】
図１０は実施例２のスパイク試験によって得られた突起高さｈＡｖｅ（ｍｍ）と成形荷重Ｐ（ｋＮ）を表すグラフである。本発明と比較例の成形荷重ＰとｈＡｖｅは同等であり、表面状態も焼付き等の問題がなく良好であった。よって、潤滑性能は亜鉛合金多孔質皮膜と同等であると言える。したがって、本発明の潤滑皮膜を有する部材は、従来と同等の潤滑性能を有していることが分かった。
【００６７】
実施例１及び実施例２の結果から、本発明は、部材の材料及び形状によらず、従来と同等以上の潤滑性能を有する潤滑皮膜を備えた塑性加工用潤滑皮膜を有する部材を製造できることが実証された。
【実施例３】
【００６８】
本実施例では、上述した本発明の潤滑皮膜を有する部材を加工して作製した製品例を示す。図１１は本発明の製造方法を適用して作製された製品の一例（燃料ポンプ）を模式的に示す断面図であり、図１２は本発明の製造方法を適用して作製された製品の一例（燃料噴射装置）を模式的に示す断面図である。
【００６９】
図１１に示す燃料ポンプは、ボディ３４、シリンダホルダ３５、ソレノイド部のコア３６及びヨーク３７を備えている。図１２に示す燃料噴射装置は、ソレノイド部のコア３８、ハウジング３９及びノズルホルダ４０を備えている。
【００７０】
本発明は、図１１及び図１２に示すように、自動車用部品の製造に好適である。このような複雑な形状を有する部品であっても、本発明の潤滑皮膜が、塑性加工時の潤滑性を保持し、部材と工具の焼付き、摩擦抵抗及び工具の摩耗を低減し、成形品の品質向上、成形エネルギーの低減及び工具の寿命向上を達成することができる。
【００７１】
もちろん、本発明はこれらの製品に限定されず、塑性加工によって作製される部品全般に適用することができる。
【００７２】
以上、説明したように、本発明によれば、部材の材料及び形状によらず、従来と同等以上の潤滑性能を有する潤滑皮膜を備えた塑性加工用潤滑皮膜を有する部材の製造方法と、塑性加工用潤滑皮膜を有する部材を提供することができることが実証された。
【００７３】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１，７，１１…部材、２…バスケット、３…処理液槽、４…塗布液、５…モータ、６…メッシュベルト、８，１７…予熱炉、９，１８…焼成炉、１０，１９…冷却室、１２…洗浄槽、１３…ショットブラスト槽、１４…スプレー塗装槽、１５…ノズル、１６…塗布液、２０，２７…円柱部材、２１…円筒部材、２２…凹部、２３…円筒ダイス、２４…カウンタパンチ、２５…ガイド、２６…成形パンチ、２８…成形後の部材、２９…突起部、３０…成形パンチ、３１…ガイド、３２…ダイス、３３…エジェクトピン、３４…ボディ、３５…シリンダホルダ、３６…コア、３７…ヨーク、３８…コア、３９…ハウジング、４０…ノズルホルダ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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