JPH0627358B2 - 被覆鋼材とその製造方法 - Google Patents

被覆鋼材とその製造方法

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JPH0627358B2
JPH0627358B2 JP60047791A JP4779185A JPH0627358B2 JP H0627358 B2 JPH0627358 B2 JP H0627358B2 JP 60047791 A JP60047791 A JP 60047791A JP 4779185 A JP4779185 A JP 4779185A JP H0627358 B2 JPH0627358 B2 JP H0627358B2
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友恵 高村
文雄 中野
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/02Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using non-aqueous solutions
    • C23C22/03Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using non-aqueous solutions containing phosphorus compounds

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、冷間加工した被覆鋼材とその製造方法に関す
る。
〔発明の背景〕
車両,家電品,その他多くの機械類の部品は冷間加工に
よつて生産されている。冷間加工された部品は加工によ
り活性な新生面が形成されるため、加工後保管中に発錆
するといつた問題が生ずる。これを防止するためには何
らかの防錆処理が施される。一般には加工中の焼付きを
防止する目的で加工前に施工される潤滑処理膜が加工後
も表面に残存する様にして防錆効果を得ている。従来、
この目的にかなつた処理法として燐酸塩被膜処理が用い
られている(特公昭57−19159 号公報参照)。この方法
によれば、表面に厚い燐酸塩の被膜が残存するので加工
後の防錆性は良好である。しかし、被膜が厚過ぎるため
か、鍍金する場合は酸洗などによつて被膜を完全に取り
除く工程が必要となり、後工程を煩雑なものにする。
一方、鋼材,鋼棒,鋼板などの鋼素材は、熱間圧延で作
られるが、表面に安定な酸化皮膜(スケール)が形成さ
れた状態で出荷されるのが普通である。しかし、これら
鋼素材は、更にプレス加工,冷間鍛造,伸線加工等の塑
性加工を行うことによつて、有用な部品となる。ところ
が、従来の素材では、まず表面のスケールを酸洗等で除
去した後、加工時の潤滑,焼付き防止の為の前処理が行
われ、しかる後に加工工程に送るといつた手順が必要と
なる。このような前処理は煩雑である上、専用の設備を
必要とする。
これに対して、近年、予め防錆,潤滑性の皮膜を鋼材表
面に形成した状態で出荷しようとする動きが見られる。
例えば、上記の特公昭57−19159号公報には、燐酸水溶
液に水溶液又は水分散性樹脂を配合した処理液により、
熱間圧延された後の鋼材を直ちに処理することにより、
酸化皮膜の代りに、潤滑性に富む被膜を形成させ、その
状態で出荷することが述べられている。しかし、この処
理は鋼材が冷間加工の際、高温になる為、用いた樹脂が
焦げ付きを生じ、外観が極端に低下する上、最終的には
被膜を除去する工程が必要となり煩雑である。
〔発明の目的〕
本発明は加工,鍍金等に先立つ被膜除去等の前処理が不
要な被覆鋼材とその製造方法を提供することを目的とす
る。
〔発明の概要〕
上記目的を達成する本発明の要旨は、次式(I)〜(II
I) (RO)m−P(OH)3-m …(I) (式中、Rは炭素数1〜8の飽和或いは不飽和炭化水素
基,フェニル基,アルキルフェニル基から選ばれ、mは
1または2を示す。)で示される酸性燐酸エステル1種
以上、及び縮合燐酸と、鋼材成分との冷間加工による反
応物により被覆されていることを特徴とする被覆鋼材に
ある。
更にまた、上記式(I),(II),(III)で示される
酸性燐酸エステルの1種以上と縮合燐酸を含むベース媒
体を鋼材表面に塗布し、冷間加工することを特徴とする
被覆鋼材の製造方法にある。
上記縮合燐酸としては、次式(IV)または(V) Hn+2n3n+1 …(IV) (但し、nは1〜6の整数を示す) Hll3l …(V) (但し、lは1〜8の整数を示す) で表される化合物から選ばれる。
本発明の一態様は次の様にして達成される。すなわち加
工される前の鋼材表面に前記一般式で示される燐系化合
物の何れか1種あるいは2種以上を成分とする液状潤滑
剤を塗布し変形加工する。燐酸塩被膜処理の例からも燐
を含む被膜が防錆能を有することは容易に考えられるこ
とであるが、一般にはめっき阻害を起こすとされてい
る。
めつき阻害を起こす要因は種々考えられるが、被めつき
品の表面での電気的性質がめつきプロセスの障害となる
場合が多い。被膜が充分薄ければこの様な障害は取り除
かれるものと考え、防錆性の高い被膜を必要最小限に残
存させることによつて本発明の目的がより良く達成され
ることが判つた。従来の様に予め被膜を形成して加工す
る方法を採らず、加工の過程で加工品の表面に皮膜を形
成する。前記酸性燐酸エステル,縮合燐酸は重量でベー
ス媒体100部に対して1部以上含まれていれば充分本
発明の目的を達し得る。従つて、配合量には特に上限は
ないが、加工性能,防錆性,鍍金性を考慮して、それぞ
れの化合物によつて上限濃度が決められる。加工前に被
加工材を予熱した上で上述した液状潤滑材を塗布して加
工しても、本発明の目的とする冷間加工品を得ることは
可能である。また、特殊な場合には金型の方を予熱して
おいても良い。
上記した燐系化合物を保持する媒体としては、加工時の
荷重を出来るだけ低く抑える為、潤滑性に富む得体であ
ることが望ましく、例えば鉱油の他、多価アルコールエ
ステル,二塩基酸エステル,ポリオレフイン,ポリアル
キレングリコール,アルキルベンゼン等の合成油が適当
である。
酸性燐酸エステルとしてはモノメチルホスフエート,ジ
メチルホスフエート,モノエチルホスフエート,ジエチ
ルホスフエート,モノブチルホスフエート,ジブチルホ
スフエート,モノオクチルホスフエート,ジオクチルホ
スフエート,モノラウリルホスフエート,ジラウリルホ
スフエート,ジフエニルホスフエート,モノフエニルホ
スフエート,モノステアリルホスフエート,ジオレイル
ホスフエート,フエニルオクチルホスフエート,メチル
ブチルホスフエート,モノメチルホスフアイト、,ジエ
チルホスフアイト,モノブチルホスフアイト,モノフエ
ニルホスフアイト,ジイソデシルホスフアイト,ジオレ
イルホスフアイト,ジラウリルホスフアイト,ジフエニ
ルホスフアイト,モノデシルホスフアイト,ジブチルホ
スフアイト,ジイソデシルハイドロジエンホスフアイ
ト,ジオレイルハイドロジエンホスフアイト,ジラウリ
ルハイドロジエンホスフアイト,ジブチルハイドロジエ
ンホスフアイト,メチルアシドホスフエート,ブチルア
シドホスフエート,オクタデシルアシドホスフエート等
が挙げられる。
本発明の被覆鋼材は前記酸性燐酸エステルと縮合燐酸を
含む処理液または処理浴で処理し、冷間加工することに
より該皮膜を形成することができる。
処理液または処理浴に含まれる成分の内、前記一般式
(I),(II),(III)或いは次式(VI) (nは1または2,Rは前記と同じ)で示されるリン酸
エステルは、燐と鉄の化合物を冷間加工されることによ
って鋼材表面に形成され、同時にエステル結合の開裂に
よつて形成される有機高分子系潤滑性膜を形成するので
特に有効である。とりわけ比較的低温で上述の反応が進
行するという点で酸性リン酸エステルが好ましい。
本発明の実施態様における処理液又は処理浴のもう一つ
の主要成分である縮合リン酸には、ピロリン酸,メタリ
ン酸,ポリリン酸,ポリメタリン酸など一般式 Hn+2n3n+1(n:1〜6) 又は Hnn3n(n:1〜8) で表わされる化合物群を意味する。
これらの成分は、直接用いることも出来るが一般には、
油などの媒体で稀釈して用いた方がより安価であり、か
つ汎用性に富む。稀釈用媒体としては、鉱油の他、多価
アルコールエステル,二塩基酸エステル,ポリオレフイ
ン,ポリアルキレングリコール,アルキルベンゼンなど
各種の合成油、さらには水などが用いられる。発明者ら
の経験によれば、媒体中に上記した成分が乳化分散した
懸濁液が処理効果が顕著に現れる。その場合には、分散
安定性を向上させるために分散安定剤,乳化安定剤など
が併用される。
処理温度は100〜450℃の範囲で、高温程短時間で
被膜形成が完了する。
上記した燐酸系添加剤だけで、冷間加工時の焼付きを防
止し、高い潤滑効果を示すだけでなく、すぐれた防錆効
果も得られるが、固体潤滑剤あるいは別種の防錆添加剤
等を加えることは一向に差し支えない。
本発明の一例になる被覆鋼材の断面を模式的に示せば第
1図の通りである。図中1は鋼材であり、被膜2は鋼材
1の表面を覆う含燐被覆層である。
この鋼材を更に塑性加工に供しても良い。加工手法の一
例を第2図に示す。被覆2の施されていると否とにかか
わらず、加工前鋼材3はポンチ4によつて前方押出し法
で加工されて加工後鋼材5となる。尚、金型6は押出し
角120度、絞り径6mmである。
実施例(なお、試料No.23は比較例) 直径10mm、流さ30mmの円柱(S10C)の素材表面に
第1表に示す燐酸エステル,ホスホン酸エステル,縮合
燐酸を鉱油(粘度グレードISOVG32)100部に対
して3部配合した潤滑油を塗布した後、第2図に示す装
置にて前方押出し法によりこの被覆鋼材を加工した。
加工品の防錆能については、次の方法で評価し評点をつ
けた。
即ち、底に水を入れたデシケータの気相中に加工品を静
置した。静置温度は40℃である。防錆能は錆が発生す
るまでの日数で表わし、この日数が長いほど防錆性に秀
れていることを示す。
鍍金性に関しては加工品をトリクロロエチレンで脱脂
後、錆,ニツケル,亜鉛めつきを行なつた。
それぞれのめつき浴の組成と作業条件は第2表に示す。
本実施例によれば、簡単な手法で防錆性及び加工性にす
ぐれた処理鋼材が得られ、加工時に殆んど特別の前処理
を必要とせず、プレス加工工程の大幅な簡略化が可能と
なる。
〔発明の効果〕
本発明の被覆鋼材は優れた防錆性を有し、鍍金等に先立
ち皮膜除去等の前処理が不要である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一例に係る被覆鋼材の断面図、第2図
は本発明の鋼材加工例を示す加工装置の断面図である。 1……鋼材、2……被膜、3……加工前鋼材、4……ポ
ンチ、5……加工後鋼材、6……金型。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 文雄 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 奈良原 俊和 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−113832(JP,A) 特開 昭55−21529(JP,A)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】次式(I)〜(III) (RO)m−P(OH)3-m …(I) (式中、Rは炭素数1〜8の飽和或いは不飽和炭化水素
    基,フェニル基,アルキルフェニル基から選ばれ、mは
    1または2を示す。)で示される酸性燐酸エステル1種
    以上、及び縮合燐酸と、鋼材成分との冷間加工による反
    応物により被覆されていることを特徴とする被覆鋼材。
  2. 【請求項2】前記縮合燐酸が次式(IV)または(V) Hn+2n3n+1 …(IV) (但し、nは1〜6の整数を示す) Hll3l …(V) (但し、lは1〜8の整数を示す) で表される化合物から選ばれる特許請求の範囲第1項記
    載の被覆鋼材。
  3. 【請求項3】次式(I)〜(III) (RO)m−P(OH)3-m …(I) (式中、Rは炭素数1〜8の飽和或いは不飽和炭化水素
    基,フェニル基,アルキルフェニル基から選ばれ、mは
    1または2を示す。)で示される酸性燐酸エステル1種
    以上、及び縮合燐酸を含むベース媒体を鋼材表面に塗布
    し、冷間加工をすることを特徴とする被覆鋼材の製造方
    法。
  4. 【請求項4】前記縮合燐酸が次式(IV)または(V) Hn+2n3n+1 …(IV) (但し、nは1〜6の整数を示す) Hll3l …(V) (但し、lは1〜8の整数を示す) で表される特許請求の範囲第3項記載の被覆鋼材の製造
    方法。
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