JP2017043793A - 残留潤滑被膜剤の除去方法及び除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塑性加工を施す際に使用する潤滑被膜剤が付着したままの被処理品に対して、熱処理を施し更に表面処理をも施すような場合等に起こり得る各種不具合を、潤滑被膜剤の除去によって未然に防止できるようにする。
【解決手段】潤滑被膜剤が付着した被処理品を洗浄槽１２内に貯留の昇温させた処理液１３に浸漬させて洗浄する。処理液１３を昇温させる温度は、潤滑被膜剤を被処理品へ付着させる付着温度と同等以上２００℃以下にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、潤滑被膜剤が付着した被処理品に対して熱処理を施し更に表面処理をも施すような場合等に起こり得る各種不具合を、潤滑被膜剤の除去によって未然に防止できるようにする残留潤滑被膜剤の除去方法及び除去装置に関する。

金属素材に鍛造、転造、伸線などの塑性加工を加える際に、予め、金属素材表面にリン酸系の被膜を形成させたうえで金属石鹸等の潤滑被膜剤を付着保持させること（「ボンデ・ボンダリューベ処理」又は単に「ボンデ処理」等と呼称されることもある）が知られている（例えば、特許文献１，２等参照）。
一方で、塑性加工を加えた加工品に焼入、焼戻、焼鈍などの熱処理を施したり、メッキなどの表面処理を施したりする場合があることは周知である。

特開２００４−５２０７２号公報 特開平６−２２９４０９号公報

潤滑被膜剤の付着力は高いために、被処理品に一旦、潤滑被膜剤を付着させると、塑性加工を加えた後も被処理品には多量の潤滑被膜剤が残留している。例えば、塑性加工が伸線である場合に、伸線後にねじ加工（圧造や転造など）をも行うことがあるが、このようなねじ加工を行ってもなお、ねじの山や谷に沿った螺旋状を呈するようにして潤滑被膜剤が残留することがあった。

このように多量の潤滑被膜剤が付着残留した被処理品をそのまま熱処理すると、潤滑被膜剤が炉内で加熱されることにより液状化し、炉壁やバーナーチューブに付着することにより、燃焼状態が不安定になる。また潤滑被膜剤に含有されているリンは、高温で加熱されると非処理物の最表面に拡散浸透する「浸リン現象」を起こし、脆性破壊感受性が極端に高くなる。そのため、熱処理の実施前に、少しでも潤滑被膜剤を取り除こうとして別ラインで酸洗い等を試みる場合もあったが、熱処理のサイクルタイムと同調させることができないため、錆が発生することや高コストになる等の課題が残されている。そのため、未だ相当量の潤滑被膜剤が被処理品に付着したまま熱処理を行っているのが現状である。

ところで、熱処理を行った後に、更に被処理品に表面処理を施す場合には、被処理品に付着残留している潤滑被膜剤が邪魔をして綺麗な表面処理ができないという問題（メッキの場合には部分的にメッキが付かない問題）があった。そのため、耐食性能を保証するなどの理由から表面処理を複数回（２回以上）繰り返さなければならないといった問題に繋がっていた。しかしながら、一つの被処理品に対して表面処理を複数回繰り返すことは、コストパフォーマンスの低下はもとより、被処理品の脆性を悪化させるという重大な問題をも招来することになり、決して好ましいものではなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、潤滑被膜剤が付着した被処理品に対して熱処理を施し更に表面処理をも施すような場合等に起こり得る各種不具合を、潤滑被膜剤の除去によって未然に防止できるようにした残留潤滑被膜剤の除去方法及び除去装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明に係る残留潤滑被膜剤の除去方法では、潤滑被膜剤が付着した被処理品を洗浄槽内に貯留の昇温させた処理液に浸漬させて洗浄することを特徴とする。
前記処理液を昇温させる温度は、前記潤滑被膜剤を被処理品へ付着させる付着温度と同等以上、２００℃以下にするのがよい。

前記処理液を昇温させる温度は、６０℃以上、１５０℃以下とするのが一層よい。
前記処理液には、水への溶解で発熱反応を生じる物質を使用することができる。
前記物質は苛性ソーダを主材としたものとすることができる。
一方、本発明に係る残留潤滑被膜剤の除去装置は、潤滑被膜剤付着工程、塑性加工工程、熱処理工程、表面処理工程をこの順番で被処理品が移動する処理経路を有し且つ前記塑性加工工程と熱処理工程との間に潤滑被膜剤除去工程が設けられる製造ラインに対して前記潤滑被膜剤除去工程に設置される残留潤滑被膜剤の除去装置であり、昇温させた処理液を貯留する洗浄槽と、前記塑性加工工程を経た被処理品を前記洗浄槽に搬入して浸漬させる移載装置と、を有していることを特徴とする。

前記洗浄槽又は前記移載装置には、前記洗浄槽の前記処理液中へ浸漬させた前記被処理品又は前記洗浄槽に対して撹拌動作を付与する撹拌機構が設けられたものとするとよい。
前記撹拌機構は、前記被処理品に対して一方向回転動作、半回転の反転繰り返し動作、振り子状の揺動動作、振動動作のいずれかを単一的又は複合的に行うものとするのが好適である。

本発明に係る加工品熱処理方法及び加工品熱処理装置では、潤滑被膜剤が付着した被処理品に対して熱処理を施し更に表面処理をも施すような場合等に起こり得る各種不具合を、潤滑被膜剤の除去によって未然に防止できる。

本発明に係る残留潤滑被膜剤の除去装置の一例を示した模式図である。 図１の除去装置において別の撹拌動作の実施状況を例示した模式図である。 本発明に係る残留潤滑被膜剤の除去装置を採用した製造ライン（ネジ用の場合）の模式図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１及び図２は、本発明に係る残留潤滑被膜剤の除去装置１の一例を示しており、図３はこの除去装置１を採用したネジの製造ライン２を模式的に示している。
図３に示した製造ライン２は、線材ロール４から巻き出した線材に潤滑被膜剤を付着させる潤滑被膜剤付着工程５と、潤滑被膜剤の付着した線材を圧造や転造、又は切削によってネジの形状に加工する塑性加工工程６と、加工された被処理品を焼入や焼戻、焼鈍などに代表される各種方法によって熱処理する熱処理工程７と、熱処理後の被処理品にメッキなどの表面処理を施す表面処理工程８とを有したものである。

そして本発明では、塑性加工工程６と熱処理工程７との間に潤滑被膜剤除去工程１０を設けたものであって、この潤滑被膜剤除去工程１０により、潤滑被膜剤付着工程５で付着した潤滑被膜剤を被処理品から除去するようにしている。この滑剤除去工程１０に対して、図１に示した本発明の除去装置１が備えられている。
なお、図３に示した製造ライン２はネジを製造するものであるため、塑性加工工程６においては伸線工程６ａとねじ加工工程６ｂとが備えられたものとしてあり、殊に伸線工程６ａにおいて、線材とダイとの潤滑（摩擦緩和）を高めることを目的として潤滑被膜剤付着工程５が必要とされている。

ただ、製造ライン２がネジを製造するものとしたのはあくまでも一例であって、その他、ナットや座金をはじめとする各種物品としてもよく、製造する物品は何ら限定されない。従って、潤滑被膜剤付着工程５が必要とされる理由（塑性加工工程６で実施する加工の種類）についても、鍛造（圧造等）や転造、切削、圧延、プレスなど特に限定されるものではない。

図１に示すように、本発明に係る除去装置１は洗浄槽１２を主体として構成されている。この洗浄槽１２には所定温度に昇温させた処理液１３が貯留されている。そして、この洗浄槽１２に対して、塑性加工工程６を経た被処理品がバスケット１４等に収容された状態で移載装置１５により搬入され、また熱処理工程７へ向けて搬出されるようになっている。

図例の移載装置１５は、上方軌道１６に沿ってハンドリング機構１７が移動し、洗浄槽
１２の上方位置でバスケット１４を昇降させて、バスケット１４内の被処理品を洗浄槽１２内（処理液１３中）へ出し入れする構成を備えたものを示している。このハンドリング機構１７には更に撹拌機構（図示略）が設けられており、バスケット１４を洗浄槽１２内（処理液１３中）へ漬け込んだ状態にしたうえで、このバスケット１４に対して一方向回転動作、半回転の反転繰り返し動作、振り子状の揺動動作、振動動作のいずれかを単一的又は複合的に選択して付与し、バスケット１４内の被処理品が撹拌される状況を作り出すようになっている。

例えば、図１ではハンドリング機構１７（バスケット１４）一方向回転動作、半回転の反転繰り返し動作、振り子状の揺動動作、振動動作のいずれかを単一的又は複合的に選択して実施しているイメージであり、図２では、ハンドリング機構１７（バスケット１４）を傾斜させた状態で一方向回転動作、半回転の反転繰り返し動作、振り子状の揺動動作、振動動作のいずれかを単一的又は複合的に選択して実施しているイメージとしている。更に、ハンドリング機構１７（バスケット１４）を振り子状に揺動させながら、一方向回転動作、半回転の反転繰り返し動作、振動動作を単一的又は順繰りに実施するようなことも可能である。

なお、このような移載装置１５は、洗浄槽１２を設置した基礎面１８側に設けた軌道に沿って移動する走行車上に対し、ハンドリング機構１７が設けられたものとして構成することもできる。その他、ベルトコンベヤやローラコンベヤなどの搬送装置により直接的にバスケット１４を搬送するように構成するなど、各種のシステムを採用することができる。

場合によってはフォークリフト、或いは人力によりバスケット１４を移載する方法を採用することも可能である。要は、洗浄槽１２に対して塑性加工工程６を経た被処理品を出し入れできるシステムであればよいものであり、被処理品によっては（例えば大型である場合など）バスケット１４も不使用とすることができる。
洗浄槽１２内の処理液１３を昇温させる温度は、潤滑被膜剤付着工程５において潤滑被膜剤を被処理品へ付着させるときの付着温度（多くの場合は６０〜８０℃程度とされる）を目安として、この付着温度と同等以上となるようにするのがよい。この温度にすることで潤滑被膜剤の除去（剥離）効果が高まり、また温度を高くすればするほど除去効果も高まる傾向にあることが本発明者らの実験により確認されている。

なお、洗浄槽１２内の処理液１３を昇温させる温度が６０℃に満たない場合は、潤滑被膜剤の除去（剥離）効果が不足又は殆ど確認できず、また除去効果が認められるときがあったとしても稀有であり、効果不足時や効果無し時を含んだ不安定なものとなるといった問題が生じる。
これに対し、洗浄槽１２内の処理液１３を昇温させる温度が２００℃を超えるほどに昇温させることは費用対効果上、極めて不経済となるので、２００℃以下に抑えるのが好適となる。より好ましくは１５０℃以下とするのがよい。１５０〜２００℃の範囲では、温度を高くするほど時間短縮の観点から若干の効果が認められたものの、潤滑被膜剤の除去効果にそれほど違いは認められないという結果が得られている。

処理液１３として使用する物質には、例えば苛性ソーダを主材としこれに添加剤等を混合したものを採用するとよい。苛性ソーダは、水への溶解で発熱反応を生じるので、昇温のための電気加熱や燃焼加熱を省略したり、加熱温度をひかえめに設定したりすることでも所定の高温にできる、という時間短縮効果及び低コスト化効果が得られる。例えば、処理液１３を１２０℃程度まで加熱するだけで、結果として１４０℃〜１６０℃程度の昇温が可能となる。

なお、処理液１３を昇温させることに関連して、バスケット１４はステンレスなどの金属製として、耐熱性や耐薬品性などを持たせるのが好適である。
処理液１３に被処理品を浸漬させておく時間は、処理液１３の物質種や濃度及び温度、被処理品の大きさや量及び材質、潤滑被膜剤の品種、撹拌の有無など、諸条件によって変動するが、おおよそ処理液１３を１４０℃程度とすれば、５分〜３０分の浸漬時間で潤滑被膜剤の除去は略完了する。処理液１３の温度が１４０℃を超える場合は更に浸漬時間の
短縮化が図れる（例えば３分程度で十分となる場合もある）。

処理液１３の濃度について、苛性ソーダを主材として使用する場合では、水との混合比を５〜４０ｇ／ｌとするのが好適となる。５ｇ／ｌに満たない場合は、処理液１３として水（苛性ソーダを含有しないもの）を用いた場合と同程度となって、長い処理時間を必要とすることになる。一方で、苛性ソーダは４０ｇ／ｌで略飽和するために、４０ｇ／ｌを超えて苛性ソーダを混合することが無意味となる。

このように本発明では、潤滑被膜剤が付着した被処理品を、洗浄槽１２内に貯留の昇温させた処理液１３に浸漬させて洗浄するものとしているので、被処理品の潤滑被膜剤をほぼ完全に除去できる。そのため、熱処理工程７において、被処理品を８００℃〜９００℃で加熱することによっても潤滑被膜剤が被処理品に焼けつくようなことは当然に無くなるので、被処理品に残留した潤滑被膜剤が原因となって発生する各種不具合は未然に防止できることになる。

すなわち、潤滑被膜剤を用いた塑性加工品に熱処理を施し、更にメッキなどの表面処理を施す場合等に、表面処理が１回で完了し、しかも綺麗な仕上がり（表面被膜）と高耐食性能が得られるという利点がある。従って、表面処理工程において、コストパフォーマンスに優れたものとなり、また被処理品に脆性悪化を招来させるおそれもない。
ところで、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。

例えば、移載装置１５に対して撹拌機構を設けた場合を説明したが、洗浄槽１２に対して、回転や揺動、振動などの撹拌動作を付与させるように撹拌機構を設けてもよい。また、撹拌機構を設けず、洗浄槽１２内で被処理品を静置させるだけでも、潤滑被膜剤の除去効果は得られる。
処理液１３は、苛性ソーダを使用することが限定されるものではなく、湯としてもよいし、その他の油種としてもよい。

前記実施形態では、塑性加工工程６が伸線工程６ａとねじ加工工程６ｂとを有したものを例示したが、この場合、潤滑被膜剤が必要とされるのは主として伸線工程６ａであり、ねじ加工工程６ｂでは必ずしも潤滑被膜剤が必要とされるものではない。そこで、塑性加工工程６の実体が伸線工程６ａにあるとしたうえで、この伸線工程６ａとねじ加工工程６ｂとの間に潤滑被膜剤除去工程１０を設けるようにしてもよい。

１ 除去装置
２ 製造ライン
４ 線材ロール
５ 潤滑被膜剤付着工程
６ 塑性加工工程
６ａ 伸線工程
６ｂ ねじ加工工程
７ 熱処理工程
８ 表面処理工程
１０ 潤滑被膜剤除去工程
１２ 洗浄槽
１３ 処理液
１４ バスケット
１５ 移載装置
１６ 上方軌道
１７ ハンドリング機構
１８ 基礎面

Claims (8)

1. 潤滑被膜剤が付着した被処理品を洗浄槽内に貯留の昇温させた処理液に浸漬させて洗浄することを特徴とする残留潤滑被膜剤の除去方法。
2. 前記処理液を昇温させる温度は、前記潤滑被膜剤を被処理品へ付着させる付着温度と同等以上２００℃以下にすることを特徴とする請求項１記載の残留潤滑被膜剤の除去方法。
3. 前記処理液を昇温させる温度は、６０℃以上、１５０℃以下とすることを特徴とする請求項２記載の残留潤滑被膜剤の除去方法。
4. 前記処理液には、水への溶解で発熱反応を生じる物質を使用することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の残留潤滑被膜剤の除去方法。
5. 前記物質は苛性ソーダを主材としたものとすることを特徴とする請求項４記載の残留潤滑被膜剤の除去方法。
6. 潤滑被膜剤付着工程、塑性加工工程、熱処理工程、表面処理工程をこの順番で被処理品が移動する処理経路を有し且つ前記塑性加工工程と熱処理工程との間に潤滑被膜剤除去工程が設けられる製造ラインに対して前記潤滑被膜剤除去工程に設置される残留潤滑被膜剤の除去装置であり、
   昇温させた処理液を貯留する洗浄槽と、
   前記塑性加工工程を経た被処理品を前記洗浄槽に搬入して浸漬させる移載装置と、
   を有していることを特徴とする残留潤滑被膜剤の除去装置。
7. 前記洗浄槽又は前記移載装置には、前記洗浄槽の前記処理液中へ浸漬させた前記被処理品又は前記洗浄槽に対して撹拌動作を付与する撹拌機構が設けられていることを特徴とする請求項６記載の残留潤滑被膜剤の除去装置。
8. 前記撹拌機構は、前記被処理品に対して一方向回転動作、半回転の反転繰り返し動作、振り子状の揺動動作、振動動作のいずれかを単一的又は複合的に行うものであることを特徴とする請求項７記載の残留潤滑被膜剤の除去装置。

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