JP2005225923A - Coating film-forming agent and method for forming coating film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、皮膜形成剤及び皮膜形成方法に関する。 The present invention relates to a film forming agent and a film forming method.
従来、線材、棒材等の金属材に対して塑性加工（例えば、引抜、伸線、圧造、鍛造等）を施す場合、塑性加工に先立って金属材の表面に皮膜を形成することによって、金属材と工具との焼付きを防止したり、潤滑剤の工具への導入性（キャリア性）を向上させたりしている。このような皮膜を形成する方法としては、リン酸塩含有化成処理剤によりリン酸塩皮膜を形成し、更にステアリン酸塩からなる石鹸層を形成する方法が一般的に行われている。 Conventionally, when plastic processing (for example, drawing, wire drawing, forging, forging, etc.) is performed on a metal material such as a wire or bar, a metal is formed by forming a film on the surface of the metal material prior to the plastic processing. The seizure between the material and the tool is prevented, and the introduction property (carrier property) of the lubricant into the tool is improved. As a method of forming such a film, a method of forming a phosphate film with a phosphate-containing chemical conversion treatment agent and further forming a soap layer made of stearate is generally performed.
このような方法によって、潤滑性（加工性）や追随性、加工後の耐食性に優れた皮膜が得られるが、リン酸塩含有化成処理剤は、液管理が煩雑であり、皮膜中のリンの拡散（浸リン）による遅れ破壊が生じるという問題があった。また、金属材との化学反応によって大量のスラッジが発生し、コスト及び作業性の面で好ましくない。更に、２段階の処理工程を要するため、多くの労力が必要となる。 By such a method, a film excellent in lubricity (workability), followability, and corrosion resistance after processing can be obtained. However, the phosphate-containing chemical conversion treatment agent has complicated liquid management, and the phosphorus in the film There was a problem that delayed fracture due to diffusion (immersion phosphorus) occurred. In addition, a large amount of sludge is generated by a chemical reaction with a metal material, which is not preferable in terms of cost and workability. Furthermore, since two steps of processing steps are required, much labor is required.
このような問題を解決するため、リン酸塩を使用しない処理剤の開発が求められてきた。例えば、特許文献１には、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸バリウム、水酸化カルシウム、並びに、フッ素系樹脂及び／又は二硫化モリブデンからなる潤滑処理剤が開示されている。しかしながら、このような石灰石鹸からなる潤滑処理剤により得られる皮膜は付着力が弱く剥離しやすい、又、粉塵が発生しやすく、作業環境の悪化や鍛造時の潤滑性の劣化を招くおそれがある。 In order to solve such a problem, development of the processing agent which does not use a phosphate has been required. For example, Patent Document 1 discloses a lubricating treatment agent comprising sodium stearate, calcium stearate, barium stearate, calcium hydroxide, and a fluororesin and / or molybdenum disulfide. However, the film obtained from such a lime soap lubricant treatment is weak in adhesion and easily peeled off, and dust is likely to be generated, which may lead to deterioration of working environment and deterioration of lubricity during forging. .
更に、硫酸塩、ホウ酸塩及びケイ酸塩を用いた処理剤が検討されている。例えば、特許文献２には、アルカリ金属硫酸塩及びアルカリ金属ホウ酸塩を必須成分とした皮膜形成剤組成物が開示されているが、アルカリ金属ホウ酸塩は廃水規制の対象となるため好ましくない。また、特許文献３にはリン酸塩、硫酸塩、ホウ酸塩、ケイ酸塩、モリブデン酸塩及びタングステン酸塩のうち少なくとも一種からなるベース層を有する金属基材が開示されている。しかしながら、このような金属基材は、ベース層上に更に滑剤層を有するものであるため、２段階の処理が必要となる。 Furthermore, treatment agents using sulfates, borates and silicates are being studied. For example, Patent Document 2 discloses a film-forming agent composition containing alkali metal sulfate and alkali metal borate as essential components, but alkali metal borate is not preferable because it is subject to wastewater regulation. . Patent Document 3 discloses a metal substrate having a base layer made of at least one of phosphate, sulfate, borate, silicate, molybdate and tungstate. However, since such a metal base material further has a lubricant layer on the base layer, two-stage treatment is required.
特許文献４及び５は、ケイ酸塩を使用した潤滑処理剤を開示している。ケイ酸塩からなる皮膜は、良好な耐食性を示すものであるが、金属材への付着性が低く、充分な皮膜量が得られないという問題があった。このため、従来のケイ酸塩含有処理剤により、充分な皮膜強度、キャリア性等を有する皮膜を得ることは困難であった。更に、特許文献６は、ケイ酸塩からなる皮膜と石灰石鹸からなる皮膜との複層皮膜を有する金属線材を開示している。しかしながら、このような複層塗膜は、２段階の処理を必要とすることから、処理工程が煩雑になり好ましくない。 Patent Documents 4 and 5 disclose lubricating treatments using silicates. A film made of a silicate exhibits good corrosion resistance, but has a problem that the adhesion to a metal material is low and a sufficient film amount cannot be obtained. For this reason, it has been difficult to obtain a film having sufficient film strength, carrier properties, etc. with a conventional silicate-containing treatment agent. Furthermore, patent document 6 is disclosing the metal wire which has a multilayer film of the film | membrane which consists of a film | membrane consisting of a silicate, and a lime soap. However, such a multilayer coating film is not preferable because it requires a two-step process, and the processing process becomes complicated.
本発明は、上記に鑑み、リン酸塩を使用することなく、リン酸塩に近い潤滑性、耐食性等の性能を示す皮膜を簡便な工程で形成することができる皮膜形成剤を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention provides a film forming agent that can form a film showing performance such as lubricity and corrosion resistance close to phosphate without using a phosphate in a simple process. Objective.
本発明は、金属材の塑性加工の前処理剤として使用する皮膜形成剤であって、ケイ酸塩（Ａ）、シリカ（Ｂ）、及び、ステアリン酸塩（Ｃ）からなることを特徴とする皮膜形成剤である。
上記皮膜形成剤は、更に硫酸カリウム（Ｄ）を含有することが好ましい。
上記シリカは、無水シリカであることが好ましい。
The present invention is a film forming agent used as a pretreatment agent for plastic working of a metal material, and is characterized by comprising silicate (A), silica (B), and stearate (C). It is a film forming agent.
The film forming agent preferably further contains potassium sulfate (D).
The silica is preferably anhydrous silica.
本発明は、上述の皮膜形成剤を金属材に塗布し、皮膜を形成する工程からなることを特徴とする皮膜形成方法でもある。
上記皮膜の皮膜量は、１〜２０ｇ／ｍ２であることが好ましい。
上記金属材は、あらかじめ加熱したものであることが好ましい。
上記金属材は、誘導加熱装置（ＩＨ）により加熱したものであることが好ましい。
上記皮膜形成剤は、エアレス塗装機により塗布されることが好ましい。
上記皮膜形成方法は、更に、皮膜形成剤を金属材に塗布した後、その表面をエアーナイフでしごく工程を含むことも可能である。
以下、本発明を詳細に説明する。
The present invention is also a film forming method comprising a step of applying the above film forming agent to a metal material to form a film.
The coating amount of the coating is preferably 1 to 20 g / m 2 .
The metal material is preferably heated in advance.
The metal material is preferably heated by an induction heating device (IH).
The film forming agent is preferably applied by an airless coating machine.
The film forming method may further include a step of ironing the surface with an air knife after applying the film forming agent to the metal material.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明の皮膜形成剤は、ケイ酸塩（Ａ）及びシリカ（Ｂ）を含有し、更に潤滑成分としてステアリン酸塩（Ｃ）を含有することによって、リン酸塩皮膜に近い耐食性、キャリア性、付着性及び潤滑性を有する皮膜を形成することができるものである。更に、上記皮膜形成剤は、キャリア成分と潤滑成分とを同時に含有する一液型の組成物であるため、簡便な工程で上記皮膜を形成することができるものである。 The film-forming agent of the present invention contains silicate (A) and silica (B), and further contains stearate (C) as a lubricating component, whereby corrosion resistance close to a phosphate film, carrier properties, A film having adhesion and lubricity can be formed. Furthermore, since the film-forming agent is a one-component composition containing a carrier component and a lubricating component at the same time, the film can be formed by a simple process.
上記皮膜形成剤に含まれるケイ酸塩（Ａ）は、キャリア性、追随性に優れ、良好な耐食性を有する皮膜を形成することができるものである。上記ケイ酸塩（Ａ）としては特に限定されず、例えば、下記一般式（１）
ｘＭＩ ２Ｏ・ｙＳｉＯ２ （１）
（式中、ｘ、ｙは自然数を示し、ＭＩはアルカリ金属を示す）で表される塩（オルトケイ酸塩、ソロケイ酸塩、イノケイ酸塩、フィロケイ酸塩等）、ケイ酸を構成する水素原子の一部又は全部がアルカリ成分に置き換わったもの等を挙げることができる。
The silicate (A) contained in the film-forming agent is excellent in carrier properties and followability, and can form a film having good corrosion resistance. The silicate (A) is not particularly limited. For example, the following general formula (1)
xM I 2 O · ySiO 2 (1)
(Wherein, x and y represent natural numbers and M I represents an alkali metal) a salt (orthosilicate, solosilicate, inosilicate, phyllosilicate, etc.), hydrogen constituting silicic acid An example in which part or all of the atoms are replaced with an alkali component can be given.
上記ケイ酸としては特に限定されず、例えば、オルトケイ酸（Ｈ４ＳｉＯ４）、メタケイ酸（Ｈ２ＳｉＯ３）、メタ二ケイ酸（Ｈ２Ｓｉ２Ｏ５）、メタ三ケイ酸（Ｈ４Ｓｉ３Ｏ８）、メタ四ケイ酸（Ｈ６Ｓｉ４Ｏ１１）等を挙げることができる。 The silicic acid is not particularly limited. For example, orthosilicic acid (H 4 SiO 4 ), metasilicic acid (H 2 SiO 3 ), metadisilicic acid (H 2 Si 2 O 5 ), metatrisilicic acid (H 4). Si 3 O 8 ), metatetrasilicic acid (H 6 Si 4 O 11 ), and the like.
上記アルカリ成分としては特に限定されず、例えば、アルカリ金属（リチウム、ナトリウム、カリウム等）、アルカリ土類金属（マグネシウム、カルシウム等）等を挙げることができる。なかでも、ナトリウム、カリウム及びカルシウムが好ましい。
上記ケイ酸塩（Ａ）は、単独で、又は、二種以上を組み合わせて使用することができる。
The alkali component is not particularly limited, and examples thereof include alkali metals (lithium, sodium, potassium, etc.), alkaline earth metals (magnesium, calcium, etc.) and the like. Of these, sodium, potassium and calcium are preferred.
The said silicate (A) can be used individually or in combination of 2 or more types.
上記ケイ酸塩（Ａ）としては、更に、ケイ酸アルカリ金属塩（ケイ酸カリウム、ケイ酸ナトリウム等）、メタケイ酸アルカリ金属塩（メタケイ酸ナトリウム等）、ケイ酸アルカリ土類金属塩（ケイ酸カルシウム等）、水ガラス［例えば、式Ｎａ２Ｏ・ｎＳｉＯ２（式中、ｎは２〜４の整数を示す）で表される化合物等］等を挙げることができる。 Examples of the silicate (A) further include alkali metal silicates (potassium silicate, sodium silicate, etc.), alkali metal metasilicates (sodium metasilicate, etc.), alkaline earth metal silicates (silicates). calcium, etc.), water glass [e.g., wherein Na 2 O · nSiO 2 (wherein, n is such a compound represented by an integer from 2 to 4)] and the like can be given.
本発明の皮膜形成剤は、シリカ（Ｂ）を含有するものである。上記シリカ（Ｂ）とケイ酸塩（Ａ）とを組み合わせることにより、追随性、耐食性、キャリア性及び付着性に優れた皮膜を得ることができる。これは、追随性、耐食性及びキャリア性に優れているが、外部圧力に耐える強度に劣り、密着性に優れるが皮膜量の得られにくいケイ酸塩（Ａ）と、それ自体に造膜性がないが皮膜量が得られやすいシリカ（Ｂ）との相互作用によって得られる効果である。上記ケイ酸塩（Ａ）がバインダー、シリカ（Ｂ）がフィラーとしての働きを示し、ケイ酸塩がシリカを固定した状態であると考えられる。これによって、上記皮膜形成剤の金属材への付着量が増大し、充分な皮膜量を得ることができる。更に、得られる皮膜に含まれる水分の抜けが向上し、皮膜表面の粘着性を改善することができる。 The film forming agent of the present invention contains silica (B). By combining the silica (B) and the silicate (A), a film excellent in followability, corrosion resistance, carrier properties and adhesion can be obtained. This is excellent in followability, corrosion resistance and carrier properties, but is inferior in strength to withstand external pressure, has excellent adhesion, but is difficult to obtain a coating amount, and itself has film-forming properties. This is an effect obtained by interaction with silica (B), which is easy to obtain the coating amount, though not. It is considered that the silicate (A) functions as a binder and the silica (B) functions as a filler, and the silicate is in a state of fixing silica. Thereby, the adhesion amount of the film forming agent to the metal material is increased, and a sufficient film amount can be obtained. Furthermore, the loss of moisture contained in the obtained film is improved, and the adhesiveness of the film surface can be improved.
上記シリカ（Ｂ）としては特に限定されず、従来公知のものを使用することができる。なかでも、分散性に優れることから水分酸性シリカが好ましい。上記水分散性シリカとしては特に限定されず、例えば、ナトリウム等の不純物が少ない、球状シリカ、鎖状シリカ、アルミ修飾シリカ等を挙げることができる。上記球状シリカとしては特に限定されず、例えば、「スノーテックスＮ」、「スノーテックスＯ」、「スノーテックスＯＸＳ」、「スノーテックスＵＰ」、「スノーテックスＸＳ」、「スノーテックスＡＫ」、「スノーテックスＯＵＰ」、「スノーテックスＣ」、「スノーテックスＯＬ」（いずれも日産化学工業株式会社製）等のコロイダルシリカや、「アエロジル」（日本アエロジル株式会社製）等の無水シリカ等を挙げることができる。上記鎖状シリカとしては特に限定されず、例えば、「スノーテックスＰＳ−Ｍ」、「スノーテックスＰＳ−ＭＯ」、「スノーテックスＰＳ−ＳＯ」（いずれも日産化学工業株式会社製）等のシリカゾル等を挙げることができる。上記アルミ修飾シリカとしては、「アデライトＡＴ−２０Ａ」（旭電化工業株式会社製）等の市販のシリカゾル等を挙げることができる。上記シリカ（Ｂ）としては、なかでも、経日安定性が高いことから、無水シリカが好ましい。 It does not specifically limit as said silica (B), A conventionally well-known thing can be used. Of these, water-acidic silica is preferable because of its excellent dispersibility. The water-dispersible silica is not particularly limited, and examples thereof include spherical silica, chain silica, and aluminum-modified silica that are low in impurities such as sodium. The spherical silica is not particularly limited. For example, “Snowtex N”, “Snowtex O”, “Snowtex OXS”, “Snowtex UP”, “Snowtex XS”, “Snowtex AK”, “Snow” Examples include colloidal silica such as “Tex OUP”, “Snowtex C”, “Snowtex OL” (all manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), and anhydrous silica such as “Aerosil” (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.). it can. The chain silica is not particularly limited, and examples thereof include silica sols such as “Snowtex PS-M”, “Snowtex PS-MO”, and “Snowtex PS-SO” (all manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) Can be mentioned. Examples of the aluminum-modified silica include commercially available silica sols such as “Adelite AT-20A” (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.). As the silica (B), anhydrous silica is preferable because of high stability over time.
上記シリカ（Ｂ）としては、２次粒子として平均粒径が２００μｍ以下のものが好ましい。上記平均粒径が２００μｍを超えると、加工時に皮膜から脱落し、加工不良の原因となるおそれがある。上記平均粒径は、１００μｍ以下であることがより好ましい。 As said silica (B), an average particle diameter of 200 micrometers or less is preferable as a secondary particle. When the average particle diameter exceeds 200 μm, it may fall off from the film during processing and cause processing defects. The average particle size is more preferably 100 μm or less.
上記ケイ酸塩（Ａ）と上記シリカ（Ｂ）との質量比（Ｂ）／（Ａ）は、下限０．１、上限２．０の範囲内であることが好ましい。上記質量比（Ｂ）／（Ａ）が０．１未満であると皮膜の付着量が不充分であるおそれがある。上記質量比（Ｂ）／（Ａ）が２．０を超えると、造膜性が低下して好ましくない。上記上限は、１．５がより好ましい。 The mass ratio (B) / (A) between the silicate (A) and the silica (B) is preferably in the range of a lower limit of 0.1 and an upper limit of 2.0. If the mass ratio (B) / (A) is less than 0.1, the amount of coating may be insufficient. When the mass ratio (B) / (A) exceeds 2.0, the film forming property is lowered, which is not preferable. The upper limit is more preferably 1.5.
上記ステアリン酸塩（Ｃ）は、皮膜に潤滑性を付与し、塑性加工時の皮膜破断を抑制し、加工変形に好適に追随させるために配合する。上記ステアリン酸塩（Ｃ）としては特に限定されず、例えば、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸バリウム等を挙げることができる。なかでも、軽い攪拌で水溶液中に均一に分散できることから、ステアリン酸カルシウムの分散液を用いることが好ましい。 The stearate (C) is blended in order to impart lubricity to the film, to suppress film breakage during plastic working, and to suitably follow work deformation. The stearate (C) is not particularly limited, and examples thereof include sodium stearate, calcium stearate, zinc stearate, lithium stearate, and barium stearate. Among these, a calcium stearate dispersion is preferably used because it can be uniformly dispersed in an aqueous solution by light agitation.
上記ケイ酸塩（Ａ）と上記ステアリン酸塩（Ｃ）との質量比（Ｃ）／（Ａ）は、下限０．２、上限２．０の範囲内であることが好ましい。上記質量比（Ｃ）／（Ａ）が０．２未満であると、充分な潤滑性が得られず、皮膜の破断が生じるおそれがある。上記質量比（Ｃ）／（Ａ）が２．０を超えると、皮膜の軟化をまねき、皮膜強度の低下を引き起こす。上記下限は、０．５がより好ましく、上記上限は、１．５がより好ましい。 The mass ratio (C) / (A) between the silicate (A) and the stearate (C) is preferably in the range of a lower limit of 0.2 and an upper limit of 2.0. If the mass ratio (C) / (A) is less than 0.2, sufficient lubricity cannot be obtained, and the film may be broken. When the mass ratio (C) / (A) exceeds 2.0, the film is softened and the film strength is reduced. The lower limit is more preferably 0.5, and the upper limit is more preferably 1.5.
本発明の皮膜形成剤は、更に、硫酸カリウム（Ｄ）を含有することが好ましい。上記硫酸カリウム（Ｄ）を配合することにより、ケイ酸塩（Ａ）とシリカ（Ｂ）との密着性を向上することができる。上記ケイ酸塩（Ａ）と上記硫酸カリウム（Ｄ）との質量比（Ｄ）／（Ａ）は、下限０．０５、上限１．０の範囲内であることが好ましい。上記質量比（Ｄ）／（Ａ）が下限未満であると、目的とする効果が得られない。上記質量比が上限を超えると、耐食性が低下するおそれがある。上記下限は、０．１がより好ましく、上記上限は、０．５がより好ましい。 The film forming agent of the present invention preferably further contains potassium sulfate (D). By mix | blending the said potassium sulfate (D), the adhesiveness of a silicate (A) and a silica (B) can be improved. The mass ratio (D) / (A) between the silicate (A) and the potassium sulfate (D) is preferably in the range of a lower limit of 0.05 and an upper limit of 1.0. When the mass ratio (D) / (A) is less than the lower limit, the intended effect cannot be obtained. If the mass ratio exceeds the upper limit, the corrosion resistance may be reduced. The lower limit is more preferably 0.1, and the upper limit is more preferably 0.5.
本発明の皮膜形成剤は、必要に応じてその他の成分を含有してもよい。上記その他の成分としては、例えば、潤滑補助剤、粘性調整剤、造膜助剤等を挙げることができる。上記潤滑補助剤としては特に限定されず、従来公知のものを使用することができるが、例えば、二硫化モリブデン等を挙げることができる。 The film forming agent of the present invention may contain other components as necessary. Examples of the other components include a lubricating aid, a viscosity modifier, and a film-forming aid. The lubricating aid is not particularly limited and conventionally known ones can be used, and examples thereof include molybdenum disulfide.
上記粘性調整剤としては特に限定されず、例えば、ベントナイト等の無機顔料、多糖類等の有機物等を挙げることができる。上記造膜助剤としては特に限定されず、例えば、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール等の水溶性樹脂を挙げることができる。このような水溶性樹脂は、加工温度が高くなると軟化するために皮膜の強度を低下させるおそれがあるため、使用は極力少量にとどめることが好ましい。 The viscosity modifier is not particularly limited, and examples thereof include inorganic pigments such as bentonite and organic substances such as polysaccharides. The film-forming aid is not particularly limited, and examples thereof include water-soluble resins such as polyacrylic acid and polyvinyl alcohol. Since such a water-soluble resin is softened when the processing temperature is increased, the strength of the film may be reduced. Therefore, it is preferable to use only a small amount as much as possible.
本発明の皮膜形成剤を適用する金属材としては特に限定されず、鉄、鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、マグネシウム、チタン、銅、スズ、及び、これらの合金等を挙げることができる。また、上記金属材の形態としては特に限定されず、線材、棒材、ブランク材等の素材、及び、鍛造後の形状物（ギヤ、シャフト等）を挙げることができる。本発明の皮膜形成剤により処理された金属材の用途としては特に限定されず、例えば、上記線材及び棒材からボルト、ナット、ばね、ＰＣ（ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ）鋼、スチールコード、ビードコード等、上記ブランク材から前方又は後方押出部品等を製造することができる。 It does not specifically limit as a metal material which applies the film forming agent of this invention, Iron, steel, stainless steel, aluminum, magnesium, titanium, copper, tin, these alloys, etc. can be mentioned. Moreover, it does not specifically limit as a form of the said metal material, Raw materials, such as a wire, a bar, a blank material, and the shape thing (gear, shaft, etc.) after forging can be mentioned. The use of the metal material treated with the film forming agent of the present invention is not particularly limited. For example, from the above-mentioned wire and bar, bolt, nut, spring, PC (pressed concrete) steel, steel cord, bead cord, etc. A front or rear extruded part or the like can be produced from the blank material.
上記皮膜形成剤を金属材に塗布し、皮膜を形成する工程からなる皮膜形成方法も本発明の一つである。上記皮膜形成方法により、一層で良好な追随性、キャリア性、潤滑性等を示す皮膜を得ることができる。すなわち、本発明の皮膜形成方法は、少ない工程で潤滑皮膜を得ることができるものである。 A film forming method comprising a step of applying the film forming agent to a metal material to form a film is also one aspect of the present invention. By the film forming method, it is possible to obtain a film exhibiting better followability, carrier properties, lubricity and the like. That is, the film forming method of the present invention can obtain a lubricating film with few steps.
従来のケイ酸塩含有処理剤により処理を行う場合、ケイ酸塩の金属材への付着性が低いために、６０〜９０℃に加熱した処理剤中に５分程度浸漬し、引き上げた後、熱風炉で余分な水を乾燥させる方法が一般的に行われてきた。このような方法は、高速のラインに使用することができないため作業性に劣り、１０〜３０ｍ３の大きなタンクを必要とするため、設備の面で不都合があった。 When processing with a conventional silicate-containing treatment agent, because the adhesion of the silicate to the metal material is low, soaked in a treatment agent heated to 60 to 90 ° C. for about 5 minutes, and then pulled up, A method of drying excess water in a hot stove has been generally performed. Since such a method cannot be used for a high-speed line, the workability is inferior, and a large tank of 10 to 30 m 3 is required.
一方、本発明の皮膜形成方法は金属材への付着性に優れた皮膜形成剤を使用するため、その塗布方法は浸漬処理方法に限定されず、従来公知の塗布方法を用いることができる。上記塗布方法としては特に限定されず、例えば、浸漬法、フローコート法、スプレー法、ぶっかけ、流し塗り等を挙げることができる。なかでも、１ｍ３程度のコンパクトな塗装ブース内で処理を行なうことができることから、スプレー法が好ましい。上記スプレー法による塗布としては特に限定されず、例えば、エアレス塗装機等により行なうことができる。上記エアレス塗装機は、チップを交換することにより、皮膜量を簡便に調節することができるものである。 On the other hand, since the film forming method of the present invention uses a film forming agent having excellent adhesion to a metal material, the coating method is not limited to the immersion treatment method, and a conventionally known coating method can be used. The coating method is not particularly limited, and examples thereof include a dipping method, a flow coating method, a spray method, a bukkake, and a flow coating. Of these, the spray method is preferable because the treatment can be performed in a compact coating booth of about 1 m 3 . It does not specifically limit as application | coating by the said spray method, For example, it can carry out with an airless coating machine etc. The airless coating machine can easily adjust the coating amount by replacing the tip.
更に、従来のケイ酸塩処理剤を用いて線材を処理する場合、一般的に、簡便な方法としてコイル状に束ねて浸漬処理が行われてきた。このような方法は、コイル状に束ねることによって、線材と線材との接触点に処理剤が付着しにくく、皮膜ムラが生じやすいという問題があった。皮膜量が少ない部分は、充分な潤滑性が得られず好ましくない。皮膜量が多い部分は、塑性加工時のかすづまりの原因となる。
一方、本発明の皮膜形成方法は、塗布型の方法によって処理を行なうことができるため、線材をワイヤー状のまま高速のラインで処理することができる。したがって、上記皮膜形成方法により、皮膜ムラのない均一な皮膜を短時間で得ることができる。
Furthermore, when processing a wire using a conventional silicate treating agent, generally, a dipping process has been performed by bundling it into a coil shape as a simple method. Such a method has a problem in that the treatment agent is less likely to adhere to the contact point between the wire and the wire, and film unevenness is liable to occur by bundling in a coil shape. A portion having a small coating amount is not preferable because sufficient lubricity cannot be obtained. A portion with a large amount of film causes clogging during plastic working.
On the other hand, since the film forming method of the present invention can be processed by a coating-type method, the wire can be processed with a high-speed line in the form of a wire. Therefore, a uniform film having no film unevenness can be obtained in a short time by the film forming method.
上記皮膜形成方法において、上記皮膜形成剤は、室温〜９０℃で塗布されることが好ましく、６０℃〜９０℃であることがより好ましい。上記皮膜形成方法において、浸漬法、ぶっかけ、流し塗り等により上記皮膜形成剤を金属材に塗布した場合、その表面をエアーナイフでしごく工程を含むこともできる。上記エアーナイフでしごくことにより、均一な皮膜を得ることができる。 In the film forming method, the film forming agent is preferably applied at room temperature to 90 ° C, more preferably 60 ° C to 90 ° C. In the film forming method, when the film forming agent is applied to a metal material by dipping, bukkake, flow coating, or the like, a step of squeezing the surface with an air knife may be included. A uniform film can be obtained by ironing with the air knife.
本発明の皮膜形成方法は、上記皮膜形成剤による処理の前にあらかじめ金属材を加熱する工程を含むことが好ましい。上記処理前に金属材を加熱することにより、水分の乾燥が容易になる。処理後のみに外部から加熱する場合には、皮膜内部に水が残存するおそれがあり、皮膜強度が不充分になる場合がある。上記加熱は、金属材表面の温度が６０〜１００℃の範囲となる条件で行われることが好ましく、誘導加熱装置（ＩＨ）を用いることが好ましい。上記加熱温度が６０℃未満であると、水分が飛びきらないおそれがある。上記加熱温度が１００℃を超えると、上記皮膜形成剤が水ベースであるためワキが発生するため好ましくない。上記誘導加熱装置は、瞬時に加熱できるため、高速のラインでも使用することができる。 The film forming method of the present invention preferably includes a step of heating the metal material in advance before the treatment with the film forming agent. By heating the metal material before the treatment, moisture can be easily dried. When heating from the outside only after the treatment, water may remain inside the film, and the film strength may be insufficient. The heating is preferably performed under the condition that the temperature of the metal material surface is in the range of 60 to 100 ° C., and it is preferable to use an induction heating device (IH). If the heating temperature is less than 60 ° C., moisture may not fly. When the heating temperature exceeds 100 ° C., the film-forming agent is water-based, and therefore, it is not preferable because it generates cracks. Since the induction heating device can be heated instantaneously, it can also be used in high-speed lines.
本発明の皮膜形成方法は、上記金属材をあらかじめ加熱する工程の前に、金属材の表面を清浄化処理する工程を含むことが好ましい。上記清浄化処理としては特に限定されず、例えば、脱スケール処理、脱脂処理等を挙げることができる。上記脱スケール処理としては特に限定されず、例えば、ショットブラスト、サンドブラスト等のブラスト法、ベンディング等の機械的脱スケール、酸洗等の化学的脱スケールを挙げることができる。上記脱脂処理としては特に限定されず、例えば、アルカリ脱脂処理等を挙げることができる。 The film forming method of the present invention preferably includes a step of cleaning the surface of the metal material before the step of heating the metal material in advance. It does not specifically limit as said cleaning process, For example, a descaling process, a degreasing process, etc. can be mentioned. The descaling treatment is not particularly limited, and examples thereof include blasting methods such as shot blasting and sand blasting, mechanical descaling such as bending, and chemical descaling such as pickling. It does not specifically limit as said degreasing process, For example, an alkali degreasing process etc. can be mentioned.
上記皮膜形成方法は、得られた皮膜を必要に応じて乾燥する工程を含むことが好ましい。上記乾燥は特に限定されず、室温〜２５０℃の範囲で行なうことができる。上記乾燥は、熱風炉、電気乾燥炉等を使用することができる。 The film formation method preferably includes a step of drying the obtained film as necessary. The said drying is not specifically limited, It can carry out in the range of room temperature-250 degreeC. For the drying, a hot air furnace, an electric drying furnace or the like can be used.
上記皮膜形成方法における金属材は、塑性加工するための金属材であれば特に限定されず、上述の金属材を使用することができる。上記塑性加工は、具体的には、引抜又は伸線加工、圧造又は鍛造加工、圧延加工等を挙げることができる。また、金属材の用途によっては、複数の塑性加工を行なう場合がある。具体的には、ボルト、ナット等の場合には、引抜加工した後、圧造を行なう。スチールコード、ビードワイヤー等を製造する場合には、一次伸線、二次伸線等のように複数の段階に分けて伸線加工を行なう。このように複数の塑性加工を行なう場合、少なくとも一つの塑性加工の前に上記皮膜形成剤による処理を行えばよく、すべての塑性加工の前に処理してもよい。 The metal material in the said film formation method will not be specifically limited if it is a metal material for plastic working, The above-mentioned metal material can be used. Specific examples of the plastic working include drawing or wire drawing, forging or forging, and rolling. Further, depending on the use of the metal material, a plurality of plastic workings may be performed. Specifically, in the case of bolts and nuts, forging is performed after drawing. When manufacturing steel cords, bead wires, etc., wire drawing is performed in a plurality of stages such as primary wire drawing, secondary wire drawing, and the like. When a plurality of plastic workings are performed as described above, the film forming agent may be treated before at least one plastic working or may be performed before all plastic workings.
本発明の皮膜形成方法により得られる皮膜の皮膜量は、下限１ｇ／ｍ２、上限２０ｇ／ｍ２の範囲内であることが好ましい。上記皮膜量が１ｇ／ｍ２未満であると、充分な効果が得られない。上記皮膜量が２０ｇ／ｍ２を超えると、加工時に脱落したり、金型に皮膜づまりを起こすおそれがあるため好ましくない。上記下限は、３ｇ／ｍ２がより好ましく、上記上限は、１０ｇ／ｍ２がより好ましい。 The film amount of the film obtained by the film forming method of the present invention is preferably in the range of a lower limit of 1 g / m 2 and an upper limit of 20 g / m 2 . If the coating amount is less than 1 g / m 2 , sufficient effects cannot be obtained. When the amount of the film exceeds 20 g / m 2 , it is not preferable because it may drop off during processing or cause the film to become clogged. The lower limit is more preferably 3 g / m 2 , and the upper limit is more preferably 10 g / m 2 .
本発明の皮膜形成剤により、リン酸塩を使用することなく、潤滑性、キャリア性、耐食性等に優れた皮膜を形成することができる。また、上記皮膜形成剤は、必須成分が少ないため、液管理が簡便である。更に、本発明の皮膜形成方法は、簡易な設備を用いて少ない工程で良好な潤滑皮膜を形成することができるものである。更に、短時間で簡便に塗布することができ、かつ、短時間で皮膜ムラのない被処理金属材を得ることができる。 With the film forming agent of the present invention, a film excellent in lubricity, carrier properties, corrosion resistance, etc. can be formed without using a phosphate. Moreover, since the said film formation agent has few essential components, liquid management is simple. Furthermore, the film forming method of the present invention can form a good lubricating film with few steps using simple equipment. Furthermore, it is possible to obtain a metal material to be treated which can be easily applied in a short time and has no coating unevenness in a short time.
以下に実施例を挙げて、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。また、実施例中、「％」は特に断りのない限り「質量％」を意味する。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited only to these examples. In the examples, “%” means “% by mass” unless otherwise specified.
実施例１
水道水８９．１％にメタケイ酸塩ソーダ５水塩（広栄化学工業株式会社製）３．０％を攪拌しながら溶解し、透明になったところで２．４％のアエロジルＯＸ−５０（無水シリカ（二酸化ケイ素）、日本アエロジル株式会社製）を少しずつ加えて均一に分散させる。かたまりがなくなり、均一になったところへノプコ１０９７ＡＨ（ステアリン酸カルシウム５５％水分散液、サンノプコ株式会社製）を５．５％攪拌しながら少しずつ加えて表１に示した組成を有する皮膜形成剤１を調製した。
Example 1
Dissolve 3.0% of metasilicate soda pentahydrate (manufactured by Guangei Chemical Industry Co., Ltd.) in 89.1% of tap water with stirring, and when it becomes transparent, 2.4% of Aerosil OX-50 (anhydrous silica) (Silicon dioxide) and Nippon Aerosil Co., Ltd.) are added little by little and dispersed uniformly. A film-forming agent 1 having the composition shown in Table 1 by adding NOPCCO 1097AH (calcium stearate 55% aqueous dispersion, manufactured by San Nopco Co., Ltd.) 5.5% little by little with stirring to the place where the clumps disappeared and became uniform. Was prepared.
鋼材１０Ｂ２３Ｍ（φ７．６ｍｍ、長さ８ｃｍ）を３５〜４０℃の１５％塩酸に１５分間浸漬し、水洗した後、３５〜４０℃の皮膜形成剤１に１５秒浸漬し、電気乾燥機で８０℃×５分間乾燥し、試験材とした。 A steel material 10B23M (φ7.6 mm, length 8 cm) was immersed in 15% hydrochloric acid at 35 to 40 ° C. for 15 minutes, washed with water, then immersed in the film forming agent 1 at 35 to 40 ° C. for 15 seconds, and 80 Drying was performed at 5 ° C. for 5 minutes to obtain a test material.
得られた試験材について、以下の評価を行った。
付着量の測定
潤滑処理の前後の重量差を測定し、１ｍ２あたりの付着量を測定した。
潤滑性
摩擦係数測定機（東測精密工業株式会社製）を用いて荷重１０ｋｇで試験材の表面を繰り返し摺動磨耗した。摩擦係数μが０．２になるまでの摺動回数で評価した。結果を表２に示す。
The following evaluation was performed about the obtained test material.
The difference in weight before and after the adhesion amount measuring <br/> lubricated measured, to measure the deposition amount per 1 m 2.
Lubricity The surface of the test material was repeatedly subjected to sliding wear with a load of 10 kg using a friction coefficient measuring machine (manufactured by Tohken Precision Industry Co., Ltd.). Evaluation was made by the number of sliding times until the friction coefficient μ reached 0.2. The results are shown in Table 2.
実施例２
アエロジルＯＸ−５０の後に、更に硫酸カリウム（試薬、キシダ化学株式会社製）を添加したこと以外は、実施例１と同様に皮膜形成剤を調製し、試験材を得た。
Example 2
A film forming agent was prepared in the same manner as in Example 1 except that potassium sulfate (reagent, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) was further added after Aerosil OX-50 to obtain a test material.
実施例３
アエロジルＯＸ−５０に代えて、スノーテックスＳ（３０％）（日産化学株式会社製）を使用したこと以外は、実施例１と同様に皮膜形成剤を調製し、試験材を得た。
Example 3
A film forming agent was prepared in the same manner as in Example 1 except that Snowtex S (30%) (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was used instead of Aerosil OX-50, and a test material was obtained.
実施例４
アエロジルＯＸ−５０に代えて、スノーテックスＮ（２０％）（日産化学株式会社製）を使用したこと以外は、実施例２と同様に皮膜形成剤を調製し、試験材を得た。
Example 4
A film forming agent was prepared in the same manner as in Example 2 except that Snowtex N (20%) (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was used instead of Aerosil OX-50, and a test material was obtained.
実施例５
メタケイ酸ソーダ５水塩に代えて、ケイ酸カリウム（２８％）（試薬、キシダ化学株式会社製）を使用したこと以外は実施例４と同様に皮膜形成剤を調製し、試験材を得た。
Example 5
A film forming agent was prepared in the same manner as in Example 4 except that potassium silicate (28%) (reagent, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) was used instead of sodium metasilicate pentahydrate, and a test material was obtained. .
実施例６
鋼材を１５％塩酸に浸漬し、水洗した後、８０℃の電気乾燥機で１０分間予熱し、エアレススプレーで皮膜形成剤１を塗布し、室温で放置して試験材を得た。
Example 6
The steel material was dipped in 15% hydrochloric acid, washed with water, preheated with an electric dryer at 80 ° C. for 10 minutes, coated with the film-forming agent 1 by airless spray, and allowed to stand at room temperature to obtain a test material.
比較例１
水道水及びメタケイ酸ソーダ５水塩からなる皮膜形成剤を調製し、実施例１と同様にして試験材を得た。
Comparative Example 1
A film-forming agent comprising tap water and sodium metasilicate pentahydrate was prepared, and a test material was obtained in the same manner as in Example 1.
比較例２
水道水、サーフリューベＣ−２０６（日本ペイント社製、石灰／ホウ酸塩／金属石鹸系）、及び、ＮＰコンディショナーＣ−１００５（日本ペイント社製、ホウ酸塩）からなる皮膜形成剤を調製し、実施例１と同様にして試験材を得た。
Comparative Example 2
A film-forming agent comprising tap water, Surflube C-206 (made by Nippon Paint Co., Ltd., lime / borate / metal soap system) and NP conditioner C-1005 (made by Nippon Paint Co., Ltd., borate) was prepared. A test material was obtained in the same manner as in Example 1.
比較例３
鋼材を１５％塩酸に浸漬し、水洗した後、サーフドロー１０Ｓ（日本ペイント社製、リン酸亜鉛処理剤）に８０℃×１０分間浸漬し、取り出した後、水洗した。更に、サーフリューベ３３（日本ペイント社製、３％石鹸）に８０℃×５分間浸漬し、取り出した後室温で乾燥して試験材を得た。
Comparative Example 3
The steel material was immersed in 15% hydrochloric acid, washed with water, then immersed in Surfdraw 10S (manufactured by Nippon Paint Co., Ltd., zinc phosphate treatment agent) at 80 ° C. for 10 minutes, taken out, and then washed with water. Furthermore, it was immersed in Surflube 33 (manufactured by Nippon Paint Co., Ltd., 3% soap) at 80 ° C. for 5 minutes, taken out and dried at room temperature to obtain a test material.
表２より、本発明の皮膜形成剤は鋼材への付着性に優れ、更に、上記皮膜形成剤により得られた皮膜は、良好な潤滑性を有することが示された。 From Table 2, it was shown that the film-forming agent of the present invention was excellent in adhesion to steel, and that the film obtained with the film-forming agent had good lubricity.
本発明の皮膜形成剤は、金属材への付着性に優れ、良好な耐食性及び潤滑性を有することから、塑性加工を施す金属材に好適に使用することができる。また、本発明の皮膜形成方法は、塗布方法が限定されないことから、簡易な設備で短時間で処理を行なうことができる。 Since the film-forming agent of the present invention has excellent adhesion to a metal material and has good corrosion resistance and lubricity, it can be suitably used for a metal material subjected to plastic working. Moreover, since the coating method of the film forming method of the present invention is not limited, it can be processed in a short time with simple equipment.
Claims (9)
ケイ酸塩（Ａ）、シリカ（Ｂ）、及び、ステアリン酸塩（Ｃ）からなる
ことを特徴とする皮膜形成剤。 A film forming agent used as a pretreatment agent for plastic processing of metal materials,
A film-forming agent comprising silicate (A), silica (B), and stearate (C).
ことを特徴とする皮膜形成方法。 A film forming method comprising the steps of applying a film forming agent according to claim 1, 2 or 3 to a metal material to form a film.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018095921A (en) * | 2016-12-13 | 2018-06-21 | 日新製鋼株式会社 | Coated metal plate and manufacturing method of the same |
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