(57)【要約】【課題】  本発明は、ステンレス鋼の冷間加工用潤滑被膜に優れた密着性を有する蓚酸被膜処理方法を提供する。【解決手段】  ステンレス鋼の冷間加工用の被膜化成処理方法において、主に蓚酸からなる処理液への浸漬により、蓚酸塩を主体とする被膜を、ステンレス鋼の表面積１ｍ2 当たり２ｇ以上生成させた後、無機酸からなる酸性溶液に浸漬して被膜量を１ｍ2 当たり０．１〜１．０ｇとし、続いて主に蓚酸からなる処理液に浸漬して１ｍ2 当たり５〜４０ｇの被膜を形成させることを特徴とする密着性に優れた蓚酸被膜処理方法。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼の冷間加工用の被膜化成処理方法において、主に蓚酸からなる処理液への浸漬により、蓚酸塩を主体とする被膜を、ステンレス鋼の表面積１ｍ2 当たり２ｇ以上生成させた後、無機酸からなる酸性溶液に浸漬して被膜量を１ｍ2 当たり０．１〜１．０ｇとし、続いて主に蓚酸からなる処理液に浸漬して１ｍ2 当たり５〜４０ｇの被膜を形成させることを特徴とする密着性に優れた蓚酸被膜処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス鋼の冷間加工用潤滑被膜に優れた密着性を有する蓚酸被膜処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、コスト低減を目的とした機械構造部品の製造工程簡略化に伴い、冷間鍛造による部品加工が増加している。ステンレス鋼の場合、冷間加工用の潤滑被膜として、主に蓚酸からなる処理液への浸漬による蓚酸被膜化成が行なわれることが多いが、元来耐食性が高いため素地との密着性に優れた被膜を生成させることが困難で、冷間加工時に焼付きが発生して問題になることがあった。この対策として、例えば特開平１０−８１９７８号公報（特許文献１）に開示されているように、ステンレス鋼材に直流電流を流しながら蓚酸処理液に浸漬する方法が提案されている。
【０００３】
また、特公平６−７２３１０号公報（特許文献２）では、蓚酸を含むステンレス鋼冷間加工用化成処理液において、燐酸を燐酸イオン濃度で０．０３〜０．６ｇ／ｌ含有する処理液であり、燐酸鉄が化成被膜に析出して耐焼付性を改善するものである。さらに、特公平１−２９８７２号公報（特許文献３）では、ステンレス鋼を、蓚酸（蓚酸塩形成主剤）、硫酸ヒドロキシアンモニウム（ステンレス鋼表面の酸化被膜を還元除去）、水溶性高分子化合物（蓚酸被膜の接着性改善）、およびチオ硫酸ソーダ（被膜結晶の核を形成）を含む特定組成の処理液に浸漬して、その表面に密着性の良い蓚酸塩を形成し、次いで潤滑処理を施す冷間加工用潤滑処理方法が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−８１９７８号公報
【特許文献２】特公平６−７２３１０号公報
【特許文献３】特公平１−２９８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１では、直流電源装置が必要で、かつ鋼材中の電位勾配により均一な被膜生成が困難であるという問題がある。また、特許文献２では、据込のような強度の冷間加工においては、加工により金属面が被膜と剥離し易いことが問題になることが多いことに対して、被膜の密着性自体を改善する方法を示唆するものではない。さらに、特許文献３においては、蓚酸被膜の密着性を上げる優れた方法ではあるが、冷間加工の苛酷化に伴ってこの方法では十分対処できない事例が生じている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述したような問題を解消するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、以下の方法により、密着性に優れた被膜を生成させることができることを見出した。すなわち、蓚酸被膜処理液へ浸漬することにより、ステンレス鋼表面に蓚酸塩からなる被膜を生成させた後、無機酸への浸漬により蓚酸被膜の一部を除いて溶解させ、続いて蓚酸処理液への浸漬により蓚酸塩からなる被膜を生成させることにある。その発明の要旨とするところは、
ステンレス鋼の冷間加工用の被膜化成処理方法において、主に蓚酸からなる処理液への浸漬により、蓚酸塩を主体とする被膜を、ステンレス鋼の表面積１ｍ2 当たり２ｇ以上生成させた後、無機酸からなる酸性溶液に浸漬して被膜量を１ｍ2 当たり０．１〜１．０ｇとし、続いて主に蓚酸からなる処理液に浸漬して１ｍ2 当たり５〜４０ｇの被膜を形成させることを特徴とする密着性に優れた蓚酸被膜処理方法にある。
【発明の効果】
【０００７】
以上述べたように、本発明によってステンレス鋼の冷間加工用潤滑被膜において、優れた密着性を有する被膜処理方法を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に係る蓚酸被膜液とは、蓚酸イオンを供給する働きを有する薬剤を主剤とするものであって、ハロゲンイオン等の活性化剤、塩素酸イオンやチオ硫酸イオン等の促進剤、ポリビニルアルコール等の水溶性有機化合物等の添加剤を含有するものを含む。また、蓚酸被膜とは、蓚酸第一鉄、蓚酸ニッケル、蓚酸クロム等の蓚酸塩のことを指す。さらに、無機酸とは、塩酸、硫酸、硝酸等を指し、生成した蓚酸塩を一部を除いて速やかに除去できる機能を有する酸性溶液のことである。
【０００９】
蓚酸被膜処理液で処理したステンレス鋼の表面には、通常数ミクロンから数十ミクロンの角柱型の結晶状をした被膜が生成している。この被膜は、蓚酸鉄等の金属蓚酸塩を主体としており、これらの蓚酸塩が金属基質へどれだけ密着しているかが、冷間加工時の被膜追従性に影響する。被膜の密着性が乏しい場合、冷間加工時に金型基質の変形に被膜が追従できずに金属面が直接金型等に接触し、焼付が生じやすくなる恐れがある。密着性の向上には、金属基質の微細な凹凸に、アンカー効果を有する小さく緻密な蓚酸塩を生成させることが有効である。
【００１０】
通常ステンレス鋼に蓚酸被膜処理を行なう場合には、前処理として塩酸や硫酸、弗硝酸等による酸化被膜除去が施されるが、この状態ではステンレス鋼表面は活性溶解による全面腐食である。従って、金属表面に微細な凹凸を生じがたく、密着性の高い均質な蓚酸塩の生成を期待できない。本発明では、一旦蓚酸塩からなる被膜を生成させた後に、これを無機酸によって一部を除いて除去し、続けてさらに蓚酸被膜処理を行なうと、密着性の高い被膜が生じることを見出した。これは、一部残留した被膜成分が、蓚酸塩生成の核となって働くとともに、被膜が除去された金属基質表面も極めて微細な凹凸を有するポーラス肌となって、緻密な蓚酸塩生成を助けるためであると考えられる。
【００１１】
初めの蓚酸被膜処理による被膜質量が１ｍ2 当たり２ｇ未満だと、続いて無機酸への浸漬処理を行なっても、初期の被膜が十分に生成していないため、微細な蓚酸塩の残留が均一でなく、続いて行なわれる蓚酸被膜処理でも緻密な蓚酸塩が生成しない。また、無機酸に浸漬した後の被膜質量が１ｍ2 当たり０．１ｇ未満だと、蓚酸塩の残留が不十分で、再度蓚酸被膜処理液に浸漬したときに蓚酸塩は新生面から生成することになり蓚酸塩が微細になり難い。
【００１２】
また、１ｍ2 当たり１．０ｇを超えると、残留した蓚酸塩が多すぎて、これを核にした蓚酸塩が粗大化して密着性を低下させる。続いて行なわれる蓚酸被膜処理液浸漬後の被膜質量が１ｍ2 当たり５ｇ未満だと、蓚酸塩自体の量が不足して被膜として十分な機能を達せず、１ｍ2 当たり４０ｇを超えると、被膜としての効果は飽和し、逆に冷間加工時に粉化等の弊害が生じる。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
ＳＵＳ４３０なる鋼を圧延後、伸線−焼なまし−酸洗したφ１０ｍｍ線材と、ＳＵＳ３０４なる鋼を圧延後、固溶化熱処理−酸洗したφ１０ｍｍ線材を、長さ１５ｍｍに切断し、それぞれエタノールで脱脂−水洗して試験片とした。処理条件については表１に示す。蓚酸被膜処理液としては、濃度５０ｇ／ｌのＤＲ４００（日本ペイント製）水溶液を用い、８０℃で蓚酸被膜化成処理を行なった。また、無機酸としては、塩酸（１５％、４５℃）、硫酸（１５％、５０℃）、硝酸（１５％、３０℃）を用いた。                            
【００１４】
【表１】
2005194584.tif 000002
【００１５】
処理手順としては、次の順序にて行なった。
（１）蓚酸被膜処理液に１〜２０ｍｉｎ浸漬、乾燥後、質量測定を行なった。
（２）各種無機酸に５〜３００ｓ浸漬、水洗後、質量測定を行なった。
（３）蓚酸被膜処理液に１〜６０ｍｉｎ浸漬、乾燥後、油圧プレスで長手方向に長さ７．５ｍｍに圧縮し、被膜が一部剥離した状態の試験片の質量を測定した。
（４）被膜を完全に除去するために、硝酸（３０％、３０℃）に１０ｍｉｎ浸漬し、水洗、乾燥後、質量測定をした。
（５）上記質量測定で求めた値を試験片表面積で除して、単位面積当たりの被膜質量を計算した。その結果を表２に示す。なお、密着性の良好なものを○、密着性の不良なものを×で総合的に評価した。
【００１６】
表１に示すように、Ｎｏ．１〜８、１５、１７はＳＵＳ４３０を供試材として被膜処理を行なった本発明例、Ｎｏ．９〜１４、１６、１８は比較例である。本発明例では、蓚酸被膜処理後に無機酸に浸漬することによって、０．１〜１．０ｇ／ｍ2 の蓚酸塩を残留させた後、蓚酸被膜処理を施している。これにより、５０％の圧縮加工によっても、金属表面には６ｇ／ｍ2 以上の蓚酸塩が残存する密着性に優れた被膜が生成し、冷間加工時の焼付の危険性が大幅に低減されている。
【００１７】
Ｎｏ．９は、初めの蓚酸被膜処理が不十分で被膜質量が０．６ｇ／ｍ2 しかない場合であり、その後の無機酸浸漬により被膜成分が０．１ｇ／ｍ2 未満となってしまい、２回目の蓚酸被膜処理によっても密着性に優れた被膜を生成することができない。Ｎｏ．１０は、無機酸浸漬がない場合で、２回目の蓚酸被膜処理を繰り返しただけでは、密着性に乏しい蓚酸塩の上に蓚酸塩が成長するのみなので密着性に優れた被膜を生成することが出来ない。
【００１８】
Ｎｏ．１１は、無機酸浸漬が不十分な場合で、残存した被膜成分が多すぎるために、２回目の蓚酸被膜処理によっても密着性に優れた被膜を生成することができない。Ｎｏ．１２は、無機酸浸漬により被膜成分が殆どなくなってしまった場合で、この場合も２回目の蓚酸被膜処理で生成する被膜は密着性が悪い。Ｎｏ．１３は、２回目の蓚酸被膜処理が不十分な場合で、生成する被膜量が少ない。Ｎｏ．１４は、２回目の蓚酸被膜処理が過度な場合で、発明例であるＮｏ．６と比較して、被膜量は増加しているものの５０％圧縮後に残存する被膜は殆ど変わらず飽和していることを示している。
【００１９】
Ｎｏ．１６、１８は、Ｎｏ．１２と同様に、１回目の蓚酸被膜処理で生じた蓚酸塩を過度に除去したために密着性に乏しい被膜が生じている。Ｎｏ．１９〜２１は、ＳＵＳ３０４を供試材とした発明例、Ｎｏ．２２、２３は、比較例であり、Ｎｏ．２２は、１回目の蓚酸被膜処理だけの場合であり、このとき生成する被膜は密着性に乏しい。Ｎｏ．２３は、無機酸浸漬により１回目に生じた蓚酸塩を過度に除去した場合で、Ｎｏ．１２と同様に、密着性が悪い被膜が生じている。
【００２０】
【表２】
2005194584.tif 000003
特許出願人  山陽特殊製鋼株式会社
代理人    弁理士    椎  名    彊