(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷間圧延したステンレス鋼板を光輝焼鈍した後、ステンレス鋼板表面に生成した皮膜を機械的または化学的手段により、厚さ３００オングストローム以下にし、ついでプレス成形加工することを特徴とするステンレス鋼板のプレス成形加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステンレス鋼板をプレス成形加工する方法に係わり、さらに詳しくはプレス成形加工に用いられる金型の寿命を延命させることのできるプレス成形加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、精密プレス成形加工技術の進歩に伴い、プレススピードの高速化が進んできている。プレス成形加工は、薄鋼板をダイス上に置載しポンチでプレスして製品形状に成形する加工方法である。
【０００３】
ミニチュアベアリングリテーナー、自動車用ピストンのオイルリングスペーサー、ボタン電池ケースおよび電子機器用部品等の成形は高速プレスで成形加工される。例えば、ミニチュアベアリングリテーナーの場合、１分間に１２０個程度の速度で成形加工される。
【０００４】
素材としては表面が綺麗な光輝焼鈍したオーステナイト系ステンレス冷延鋼板が多用されるが、高速で大量の製品が成形されるため、硬いハイス等で造られた金型であっても摩耗する。前記製品は高い寸法精度が要求されるので、金型が少し摩耗すると研磨、寸法調整が必要となる。また、摩耗が進むと金型を新しいものと取り替えなければならないのが現状である。
【０００５】
金型は、耐摩耗性が要求されるので硬質であり、小さいものが多く、高寸法精度が要求されるので高価なものとなる。したがって、製造コスト低減のために金型の長寿命化が望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ステンレス鋼板のプレス成形加工における金型の摩耗を激減することができ、金型の長寿命化を可能としたステンレス鋼板のプレス成形加工方法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ステンレス鋼板のプレス成形時のプレス金型の摩耗を防止する方法について実験、検討を行った結果、下記の知見を得た。
【０００８】
１）光輝焼鈍した後の鋼板表面には約１０００オングストローム程度の極薄い被膜（以下、ＢＡ被膜と記す）が形成されており、そのＢＡ被膜が硬質であるため、プレス成形加工の際にプレス金型が早期に摩耗する大きな原因となっている。
【０００９】
２）鋼板表面のＢＡ被膜を研磨または化学的な手段により薄くし、３００オングストローム以下の厚さにすれば、金型の摩耗が激減する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、その要旨は、次のとおりである。  冷間圧延したステンレス鋼板を光輝焼鈍した後、ステンレス鋼板表面に生成したＢＡ皮膜を機械的または化学的手段により、厚さ３００オングストローム以下にし、ついでプレス成形加工することを特徴とするステンレス鋼板のプレス成形加工方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
仕上げ冷間圧延されたステンレス鋼板は、通常アンモニア分解ガス（Ｈ2：Ｎ2＝３：１）等の不活性ガス中で仕上焼鈍（光輝焼鈍）が施される。実際には、前述不活性ガス雰囲気中には微量のＨ2ＯやＯ2が存在しているので、ステンレス鋼表面には約１０００オングストローム程度の極く薄いＢＡ皮膜が形成される。ステンレス鋼を構成する成分の中ではＳｉ、Ｍｎ、Ｃｒ等が比較的酸化し易いため、形成されるＢＡ皮膜の中にはこれらの元素が多く含まれるが、焼鈍条件によっては雰囲気中のＮ2ガスと反応して窒化物ができる場合もあると言われている。光輝焼鈍によって生成されるＢＡ皮膜はＣｒ−Ｍｎスピネル酸化物、Ｓｉ酸化物が主体であり、これら酸化物は非常に硬い。したがって、ＢＡ皮膜が厚くなると鋼板表面が非常に硬い膜に覆われ、ＢＡ皮膜がプレス成形加工時に金型を摩耗させるのである。
【００１２】
そこで、本発明では光輝焼鈍により冷延鋼帯の表面に形成されたＢＡ皮膜の厚さを３００オングストローム以下に薄くしてからプレス成形加工するのである。ＢＡ皮膜の厚さを薄くすることにより金型の摩耗が防止できる。
【００１３】
ＢＡ皮膜の厚さを薄くする手段は、とくに限定しないが、機械的手段としては研磨、研削、ブラッシング、液体ホーニング、ショットブラスト等があり、または化学的手段には硝酸または硝酸を主成分とする水溶液中に浸漬するか、またはこれらを溶液中で電解する方法がある。
【００１４】
光輝焼鈍材を電解処理すると、ＢＡ皮膜が除去されるとともに、不動態被膜が形成されるが、この被膜はプレス成形加工に悪影響を与えるものでないことを確認している。
【００１５】
次に、ＢＡ皮膜の厚さを３００オングストローム以下と限定するのは、ＢＡ皮膜の厚さが３００オングストロームを超えるとプレス金型の摩耗速度が急激に早くなり、プレス金型寿命が低下するので、上限を３００オングストロームとした。好ましくは１５０オングストローム以下である。
【００１６】
ＢＡ皮膜の厚さは薄ければ薄いほどよく、全部除去してもよい。しかし、ＢＡ皮膜を全部除去する場合は、鋼板の表面が研磨されたり、酸により溶解されたりするので、表面仕上がり状態が問題になる製品ではＢＡ皮膜を少し残しておくのがよい。
【００１７】
ＢＡ皮膜の厚さの測定方法は、例えばＳＩＭＳ（二次イオン質量分析計）により測定できる。
【００１８】
なお、本発明例の対象とするステンレス鋼板は、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイトステンレス鋼およびニ相ステンレス鋼の鋼板で、鋼種を選ぶものではない。
【００１９】
以下、実施例に基づき本発明の効果について説明する。
【００２０】
【実施例】
１１００℃で光輝焼鈍を施した、板厚０．１４ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ ３０４冷延鋼帯を用いて、電子機器部品等に使用されるミニチュアベアリングリテーナーのプレス成形加工を実施し、使用した金型の摩耗度を評価した。
【００２１】
光輝焼鈍後、鋼帯表面に形成されたＢＡ皮膜の厚さを測定した結果、１１００オングストロームであった。
【００２２】
鋼帯表面のＢＡ皮膜をコルク研磨と硝酸電解により除去し、表１に示すようにＢＡ皮膜の厚さを０〜８００オングストロームの範囲で種々変化させた。
【００２３】
【表１】
0003806986.tif 000002
【００２４】
コルク研磨、硝酸電解条件は以下の通りで、硝酸電解では電流密度と電解時間の組み合わせを種々変えてＢＡ皮膜の除去量を調整した。
【００２５】
（コルク研磨）
コルクベルト回転数：  １２００回／分
押し付け力        ：  ２０〜７０ｋｇｆ／ｃｍ2
（硝酸電解）
電解液    ：１２％硝酸水溶液
電流密度  ：５３．２〜ｍＡ／ｃｍ2
電解液温度：５０℃
電解時間  ：３０〜１２０秒
なお、ＢＡ皮膜の厚さはＳＩＭＳ（２次イオン質量分析計）で測定した。
【００２６】
表１に示すように本発明例として、ＢＡ皮膜厚さが０、１２０、１５０、２７０および２９０オングストロームの鋼帯、比較例として３２０、３５０、５００、８００および１１００オングストローム（光輝焼鈍のまま）の５種の鋼帯を用意し、それらの表面の動的硬さを測定した。
【００２７】
動的硬さとは、動的超微小硬度計により電磁力を使用して低荷重（最小０．１ｍｇｆ）を負荷し、そのときの圧子の微少変位（最小０．０１μｍ）を差動トランスにより計測することにより、試料の表面硬さを算出する。
動的硬さ（ダイナミック硬さ）ＤＨは次式により定義される。
【００２８】
ＤＨ＝α×Ｐ／Ｄ2
Ｐは荷重（ｇｆ）、Ｄは押し込み深さ（μｍ）、αは圧子形状による定数で、稜間角１１５℃の三角錐圧子では、３７．８３８である。
【００２９】
硬度測定の後、各鋼帯からダイスとポンチによりミニチュアベアリングリテーナーを成形加工し、ダイスの研磨手入れが必要になるまでに成形できた加工品の個数で、ダイスの摩耗度を評価した。
【００３０】
図１は、ミニチュアベアリングリテーナーの成形前の中間素材と成形後の形状を示す。図１（ａ）は冷延鋼帯からプレスで打ち抜いて成形した中間素材で、外径９ｍｍ、内径７ｍｍで厚さ０．１４ｍｍである。図１（ｂ）は、成形加工後の製品形状を示す。
【００３１】
図２は、使用したミニチュアベアリングリテーナー成形用のダイスとポンチの図である。同図（ａ−１）はポンチの側面図、（ａ−２）はその平面図で、（ｂ−１）はダイスの平面図、（ｂ−２）はその側面図である。
【００３２】
図１中のＡで示す部分は、谷状になっており、図２（ｂ−２）のＡ１で示す部分で成形されたもので、ベアリングの鋼球を保持する部分である。また、図１のＢの部分は山の頂き状になっていて、図２（ｂ−２）のＢ１部で成形されたものである。
【００３３】
使用した金型は、粉末ハイスから成形されたものである。このような金型により１２０個／分の速度で成形し、途中金型の摩耗度を測定した。この金型で摩耗するのは、図２ｂ−２に示すダイスの肩部（○印で示す）であり、この肩部が摩耗により成形後の寸法が規格を外れた場合は手入れの研磨が必要になる。本実施例では、手入れが必要になるまでに成形加工ができた加工品の個数を調べた。その個数および前記硬度の測定結果を表１に示す。
【００３４】
第１表から明らかなように、ＢＡ皮膜厚さを機械的および化学的手段により３００オングストローム以下にすることによって、表面硬さが低く、プレス金型の手入れが必要になるまでに成形できた数は１４８〜２１０万個であった。一方、比較例のＢＡ皮膜の厚さが３００オングストロームを超えた場合、２５〜８８万個であり、本発明例 に比べ極めて少ない。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、プレス金型寿命が大幅に向上し、それにより金型の研磨および調整の工数が削減でき、しかも精度の高いプレス加工品が得られ、その工業的価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】ミニチュアベアリングリテーナーの中間素材と製品形状を示す図である。
【図２】ミニチュアベアリングリテーナー用プレス金型を示す図である。
【図１】
0003806986.tif 000003
【図２】
0003806986.tif 000004