DE69717565T2

DE69717565T2 - Drahtseil aus rostfreiem Stahl und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE69717565T2
Application number: DE69717565T
Authority: DE
Inventors: Susumu Yamamoto
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1996-08-29
Filing date: 1997-08-14
Publication date: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2017-08-15
Also published as: HK1005809A1; JP2836607B2; HK1053339A1; EP1291454A1; KR19980019171A; EP0826795A1; TW448232B; MY116957A; ID18190A; US6132888A; CN1079448C; KR100439938B1; US5989732A; DE69717565D1; JPH10118711A; EP0826795B1; CN1177019A; SG55363A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen nicht rostenden Stahldraht. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen nicht rostenden Stahldraht zum automatischen Wickeln zur Herstellung einer Feder und auf ein Verfahren zur Herstellung desselben.

2. STAND DER TECHNIK

Im Allgemeinen haben nicht rostende Stahldrähte für eine Feder eine schlechte Wärmeleitung und neigen dazu, eine beträchtliche Verformungsverfestigung einzugehen. Daher weisen diese nicht rostenden Stahldrähte keine ausreichende Oberflächengleiteigenschaft gegen Werkzeuge auf. Demgemäß sind diese nicht rostenden Stahldrähte gegenüber Kohlenstoffstahldrähten für Federn bezüglich der Tiefziehbarkeit bei der Drahtherstellung und Bearbeitbarkeit im nachfolgenden Schritt (z. B. Wickeln) geringwertiger. Mit anderen Worten sind diese nicht rostenden Stahldrähte dahingehend nachteilig, dass sie kaum mit einer ausreichenden Oberflächengleiteigenschaft in dem Drahtziehschritt und nachfolgenden Schritten, wie dem Wickelschritt, versehen werden können, wodurch es unmöglich gemacht wurde, die Produktionsgeschwindigkeit in ausreichender Weise zu erhöhen, oder was zur Herstellung von Federprodukten mit unbeständigen Formen führt. Daher sind bisher als nicht rostende Stahldrähte für das automatische Wickeln solche verwendet worden, die durch ein Verfahren erhalten wurden, welches das Plattieren der Oberfläche der nicht rostenden Stahldrähte mit Nickel (Ni) und dann das Ziehen des Drahtes umfasst, um eine bessere Oberflächengleiteigenschaft bei dem Drahtziehschritt und nachfolgenden Schritten bereit zu stellen (geprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. Sho. 44-14572).
Es versteht sich von selbst, dass diese nicht rostenden Stahldrähte gegenüber nicht rostenden Stahldrähten, die lediglich mit einem Harz oder Ähnlichem beschichtet sind, überlegen sind. Diese nicht rostenden Stahldrähte können jedoch nicht unbedingt das in letzter Zeit aufgetretene wachsende Bedürfnis nach nicht rostenden Hochleistungs- Stahldrähten befriedigen, die frei von den vorstehenden Nachteilen sind.
Ferner ist in letzter Zeit ein nicht rostender Stahldraht beschrieben worden, der erhalten wird durch Plattieren eines nicht rostenden Stahldrahtes mit Nickel (Ni) bis auf eine Dicke von nicht weniger als 1 um bis 5 um, Beschichten des nicht rostenden Stahldrahtes mit einem synthetischen Harz und anschließendes Ziehen des nicht rostenden Stahldrahtes auf eine Flächenverringerung von nicht weniger als 60% (ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. Hei. 6-226330).
Der in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6-226330 beschriebene nicht rostende Stahldraht kann mit einer hohen Geschwindigkeit gewickelt werden, wenn er zu einer Feder verarbeitet wird. Die so erhaltenen Produkte haben eine gleichmäßige Abmessung. Das heißt, der nicht rostende Stahldraht weist eine gute Wickelbarkeit auf. Der vorstehende nicht rostende Stahldraht kann jedoch nicht unbedingt das Bedürfnis für Präzisionswickeln bei einer noch höheren Geschwindigkeit frei von den vorstehenden Schwierigkeiten ausreichend befriedigen.
Andererseits wird als Lösungsmittel zum Auflösen eines Harzes, welches Fluor (F)oder Chlor (Cl) enthält, Freon, Trichlorethylen oder Ähnliches verwendet. Diese Lösungsmittel werden jedoch als etwas Unangenehmes angesehen, das Umweltzerstörung hervorruft. Ferner ist das vorstehende Harz dahingehend nachteilig, dass das Niedertemperaturglühen (Anlassen) nach dem Verarbeiten zu einer Feder, was ein wesentliches Verfahren zur Herstellung von Federn ist, eine Verdampfung von in dem Harz enthaltenen Fluor (F) oder Chlor (Cl) hervorruft und den menschlichen Körper schädigt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen nicht rostenden Stahldraht für das automatische Wickeln bereit zu stellen, welcher keine Umweltverschmutzung hervorruft und eine ausgezeichnete Oberflächengleiteigenschaft aufweist.
Ein Verfahren zur Herstellung eines nicht rostenden Stahldrahtes gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte: Plattieren von Nickel mit einer Dicke in dem Bereich von 1 um bis 5 um auf einen nicht rostenden Stahlkerndraht, der Kohlenstoff (C) in einer Menge von nicht mehr als 0,15 Gew.-%, Silicium (Si) in einer Menge von nicht mehr als 1,00 Gew.-%, Mangan (Mn) in einer Menge von nicht mehr als 2,00%, Nickel (Ni) in einer Menge von nicht mehr als 6,50 Gew.-% bis weniger als 14,00 Gew.-% und Chrom (Cr) in einer Menge von nicht weniger als 17,00 Gew.-% bis weniger als 20,00 Gew.-% enthält; Erzeugen eines Beschichtungsfilms aus anorganischem Salz, enthaltend wenigstens eines von Kaliumsulfat und Borax (Borat), der frei von Chlor (Cl) und Fluor (F) ist, aus einer auf die Nickelplattierungsschicht abzuscheidenden wässrigen Lösung; und Ziehen des Drahtes bis zu einer Flächenverringerung von nicht weniger als 60% und Wickeln des gezogenen, nicht rostenden Drahtes.
So hergestellter nicht rostender Stahl hat eine Zugfestigkeit des nicht rostenden Stahldrahtes von nicht weniger als 160 kg/mm², und seine Oberflächenrauheit liegt in dem Bereich von 0,80 bis 12,5 umRz.
Das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung erfordert keine Verwendung von irgendeinem Lösungsmittel, weiches eine Umweltzerstörung hervorrufen kann. Ferner kann der Beschichtungsfilm, wenn er während der Federbildung erhitzt wird, nicht verdampfen und kein für den menschlichen Körper schädliches Gas produzieren.
Gemäß dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung verringert die Bildung einer Nickelplattierung (Ni-Plattierung) und der abgeschiedene Film eines anorganischen Salzes den Reibungswiderstand von Ziehdüsen mit nicht rostendem Stahldraht während des Ziehens, was es möglich macht, die Ziehgeschwindigkeit zu erhöhen. In die Vertiefung auf dem auf der Oberfläche des Stahldrahtes abgeschiedenen Beschichtungsfilms wird ein Pulvergleitmittel eingebracht, welches dann zu der Oberflächengleiteigenschaft während des Ziehens beiträgt. Mit anderen Worten kann das Verzundern von nicht rostendem Stahldraht mit Ziehdüsen während des Ziehens verhindert werden, was die Lebensdauer der Ziehdüsen verlängert.
Das Einbringen eines Gleitmittels in die Vertiefung hat einen weiteren Vorteil. Mit anderen Worten zeigt der so erhaltene nicht rostende Stahldraht für das automatische Wickeln, wenn er zu einer Feder geformt wird, eine erhöhte Oberflächengleiteigenschaft und somit einen verringerten Reibungswiderstand bezüglich des die Feder formenden Werkzeugs (Federbiegungsdüsen), was es möglich macht, die Abweichungen der Federform während des Wickelns zu verringern.
Der nicht rostende Stahldraht für das automatische Wickeln gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Oberflächenbeschichtungsfilm, der aus einem höher schmelzenden anorganischen Salz und nicht aus einem Harz besteht. Selbst wenn er dem Niedertemperaturglühen (Anlassen) unterworfen wird, sind die aus dem nicht rostenden Stahl gebildeten Federprodukte frei von Ruß und Verfärbung. Demgemäß können die Federprodukte mit den gleichen reinen Oberflächenzustanden bereit gestellt werden, wie sie vor dem Niedertemperaturglühen (Anlassen) vorlagen. Ferner kann der nicht rostende Stahldraht gemäß der vorliegenden Erfindung kein schädliches Gas erzeugen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

In der beigefügten Zeichnung zeigt die Figur ein typisches Diagramm des Querschnitts eines nicht rostenden Stahldrahtes für das automatische Wickeln gemäß der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Eine ausführliche Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird wie folgt vorgelegt. Ein Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte: Plattieren von Nickel (Ni) mit einer Dicke in dem Bereich von 1 um bis 5 um auf einen nicht rostenden Stahldraht, enthaltend Kohlenstoff (C) in einer Menge von nicht mehr als 0,15 Gew.-% (vorzugsweise nicht weniger als 0,05 Gew.-%), Silicium (Si) in einer Menge von nicht mehr als 1,00 Gew.-% (vorzugsweise nicht weniger als 0,1 Gew.-%), Mangan (Mn) in einer Menge von nicht mehr als 2,00% (vorzugsweise nicht weniger als 0,1 Gew.-%), Nickel (Ni) in einer Menge von nicht weniger als 6,50 Gew.-% bis weniger als 14,00 Gew.-% und Chrom (Cr) in einer Menge von nicht weniger als 17,00 Gew.-% bis weniger als 20,00 Gew.-%, Erzeugen eines Beschichtungsfilms aus anorganischem Salz, der hauptsächlich wenigstens eines von Kaliumsulfat und Borax (Borat) enthält und frei ist von Chlor (Cl) und Fluor (F) aus einer auf die Nickelplattierungsschicht als Träger abzuscheidenden wässrigen Lösung, und anschließendes Ziehen des Drahtes bis zu einer Flächenverringerung von nicht weniger als 60% und Wickeln des gezogenen, nicht rostenden Drahtes. Das anorganische Salz wird in Wasser oder heißem Wasser aufgelöst und dann auf die Oberfläche eines mit Nickel (Mi) plattierten, nicht rostenden Stahldrahtes aufgebracht. Der nicht rostende Stahldraht wird dann getrocknet, um den Wassergehalt aus der Überzugsschicht zu entfernen, so dass ein Beschichtungsfilm auf den Träger niedergeschlagen wird und darauf haftet. Dieses Verfahren erfordert nicht die Verwendung eines Beschichtungsfilms und eines Lösungsmittels, welcher bzw. welches die Umwelt verschmutzen kann, und ruft somit keine Verschmutzung hervor.
Der nicht rostende Stahldraht für das automatische Wickeln, welcher durch das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wird, umfasst eine Nickelplattierungsschicht (Ni-Plattierungsschicht) mit einer Dicke von nicht weniger als 0,3 um bis nicht mehr als 1,7 um und einen auf der Nickelschicht abgeschiedenen Beschichtungsfilm, der hauptsächlich wenigstens eines von Kaliumsulfat und Borax (Borat) enthält und frei ist von Chlor (Cl) und Fluor (F), eine Zugfestigkeit von nicht weniger als 160 kg/mm² und eine Oberflächenrauheit von 0,8 bis 12,5 umRz hat. Die Oberflächenrauheit des nicht rostenden Stahldrahtes beträgt vorzugsweise 1,0 bis 10,0 umRz, um die vorstehende Wirkung weiter zu erhöhen.
Die Oberflächenrauheit (gemäß JIS B 0601) des nicht rostenden Stahldrahtes für automatisches Wickeln, der endgültig gezogen worden ist, wird aufwerte von 0,8 umRz bis 12,5 umRz begrenzt, wie es in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 6-226330 beschrieben ist. Hierfür ist es notwendig, dass die Oberflächenrauheit des nicht plattierten, nicht rostenden Stahldrahtes oder die Plattierungsbedingungen (z. B. die Zusammensetzung der Flüssigkeit, der pH, die Temperatur, der Strom, das Rühren) geregelt werden. Da nicht rostender Stahldraht für automatisches Wickeln zur Herstellung einer Feder verwendet wird, braucht die Zugfestigkeit des nicht rostenden Stahldrahtes für automatisches Wickeln nicht kleiner zu sein als 160 kg/mm².
Nebenbei bemerkt ist die Oberflächenrauheit des nicht rostenden Stahldrahtes für automatisches Wickeln, der endgültig gezogen worden ist, vorzugsweise aufwerte von 1,0 umRz bis 10 umRz begrenzt.
Wenn die anorganische Salzlösung, die für die Erzeugung eines Beschichtungsfilms abgeschieden wird, eine chemische Reaktion mit der Nickelplattierung (Ni-Plattierung) als Träger eingeht, wird ein Reaktionsprodukt, wie Nickelsulfat, Nickelborat und Nickeloxid, gebildet. In diesem Fall wird der Oberflächenbeschichtungsfilm durch das nach dem Wickeln durchgeführte Niedertemperaturglühen (Anlassen) verfestigt und verfärbt. Daher ist es wichtig, dass die Lösung eines anorganischen Salzes in Wasser oder heißem Wasser, die auf den Träger aufgebracht worden ist und daran haftet, getrocknet wird, um das anorganische Salz auf den Träger abzuscheiden, ohne eine chemische Reaktion hervorzurufen.
Es ist auch wichtig, dass das anorganische Salz nicht in einer Lösung aufgelöst wird, welche eine chemische Reaktion mit nicht rostendem Stahl eingeht, wie Chlorwasserstoffsäure und Phosphorsäure. Ein Lösungsmittel, welches nicht mit nicht rostendem Stahl reagiert, wie Wasser und heißes Wasser, sollte in jedem Fall verwendet werden. In diesem Fall kann der Oberflächenbeschichtungsfilm durch das Niedertemperaturglühen (Anlassen) nicht verfestigt werden. Der erhaltene Stahldraht hat eine reine Oberfläche. Der Oberflächenbeschichtungsfilm ist frei von Chlor (Cl) oder Fluor (F) und erzeugt weder die Umwelt verschmutzendes Gas oder für den menschlichen Körper schädliches Gas.

BEISPIELE

Die vorliegende Erfindung wird weiter in den folgenden Beispielen im Vergleich mit Vergleichsbeispielen und herkömmlichen Beispielen beschrieben. Der nicht rostende Stahldraht war SUS304 (entsprechend JIS G 4314). Die chemische Zusammensetzung von zwei Arten (A, B) des nicht rostenden Stahldrahtes ist in der Tabelle 1 wiedergegeben. Tabelle 1
Ein typisches Diagramm des Querschnitts eines nicht rostenden Stahldrahtes 4 für das automatische Wickeln ist in Fig. 1 gezeigt. Ein nicht rostender Stahldraht mit einem Durchmesser von 2,3 mm mit der in Tabelle 1 angegebenen chemischen Zusammensetzung, in welchem ein Carbid in dem Trägermetall in eine feste Lösung überführt und rekristallisiert worden war, wurde in ein gewöhnliches Watts-Bad eingetaucht, um eine Nickelplattierung (Ni-Plattierung) 2 darauf abzuscheiden. Diese Behandlung wurde für sämtliche Proben in der Tabelle 2 mit der Ausnahme von E, F und G durchgeführt. Diese mit Nickel (Ni) plattierten, nicht rostenden Stahldrähte hatten eine Metallplattierungsdicke und eine Oberflächenrauheit (bestimmt mittels eines elektrischen Kontaktfinger- Oberflächenrauheitsmessers und wiedergegeben durch eine mittlere 10-Punkte-Rauheit gemäß JIS B 0601), wie in der Tabelle 2 wiedergegeben.
Sämtliche Proben mit der Ausnahme von E, F und G wurden dann jeweils mit einem Film 3 auf der Nickelplattierung (Ni-Plattierung) 2 beschichtet, wie in der Tabelle 2 wiedergegeben. Die Proben E, F und G wurden dann jeweils mit einem Film 3 direkt auf den nicht rostenden Stahldraht 1 beschichtet, wie in der Tabelle 2 wiedergegeben. Mit anderen Worten wird der mit Nickel (Ni) plattierte, nicht rostende Stahldraht in eine Lösung eines anorganischen Salzes der vorliegenden Erfindung, wie in Tabelle 2 wiedergegeben, in heißem Wasser eingetaucht und dann getrocknet, um das anorganische Salz auf der Oberfläche der Nickelplattierung (Ni-Plattierung) abzuscheiden.
Eine Lösung eines anorganischen Salzes, das hauptsächlich als eine Hauptkomponente wenigstens eines von Kaliumsulfat und Borax (Borat) enthält, geht keine chemische Reaktion mit Nickel (Ni) ein. Wenn die anorganische Salzlösung, welche auf den Träger aufgebracht worden ist, zur Entfernung des Wassergehaltes daraus getrocknet ist(ein schließlich spontanes Trocknen, ganz zu schweigen von Trocknen unter Erwärmen, welches zur Erhöhung der Trocknungsgeschwindigkeit wirksam ist), wird dadurch das anorganische Salz auf der Oberfläche der Nickelplattierung (Ni-Plattierung) abgeschieden. Das so abgeschiedene anorganische Salz haftet lediglich an dem Nickel (Ni) als Träger.
Der so gebildete Beschichtungsfilm folgt der Oberflächenrauheit der Nickelplattierung (Ni-Plattierung) als Träger. Die Oberflächenrauheit des Beschichtungsfilms hat wiederum eine Wirkung auf die Oberflächenrauheit des gezogenen, nicht rostenden Stahldrahtes, wie in der Tabelle 3 gezeigt ist. Während des Drahtziehens dringt ein Pulverschmiermittel für das Ziehen in die Vertiefung auf dem Oberflächenbeschichtungsfilm ein (welche bezüglich ihrer Form nicht identifiziert, aber mittels eines elektrischen Kontaktfinger-Oberflächenrauheitsmessers gemessen werden kann). Daher kann der nicht rostende Stahldraht eine sogar bessere Oberflächengleiteigenschaft bei dem Ziehschritt und dem nachfolgenden Wickelschritt aufweisen. Tabelle 2
(Die Proben E, F und G zeigen jeweils eine Oberflächenrauheit von 6,3, welche die Oberflächenrauheit von lediglich nicht rostendem Stahl ohne Nickelplattierung (Ni-Plattierung) und Beschichtungsfilm ist.)

Drahtziehprüfung

Die nicht rostenden Stahldrähte mit einer Nickelplattierung (Ni-Plattierung) und einem Beschichtungsfilm und die nicht rostenden Stahldrähte mit einem Beschichtungsfilm allein, wie vorstehend in der Tabelle 2 wiedergegeben, wurden jeweils auf einen Durchmesser von 1,0 mm gezogen. Die Oberflächenrauheit dieser so gezogenen nicht rostenden Stahldrähte wurde dann entsprechend JIS B 0601 bestimmt. Das kontinuierli che Ziehen durch eine Mehrzahl von Ziehdüsen wurde unter gewöhnlichen Bedingungen durchgeführt. Im Einzelnen wurde als Ziehmaschine eine kontinuierliche Ziehmaschine vom Geradeaustyp verwendet. Als Ziehdüsen zum Ziehen des Stahldrahtes zur Querschnittsverminderung des Drahtes wurden gesinterte Diamantdüsen verwendet. Als Pulvergleitmittel für das Drahtziehen wurde ein Kalziumstearat-Gleitmittel verwendet.
Die Messungen der Oberflächenrauheit (gemäß JIS B 0601) des so gezogenen Drahtes sind in der Tabelle 3 wiedergegeben. Die Oberflächenrauheit des Drahtes wurde auf der Oberfläche des Beschichtungsfilms 3 gemessen. Da der Beschichtungsfilm 3 jedoch dünn und gleichmäßig war, kann angenommen werden, dass die Oberflächenrauheit des Beschichtungsfilms 3 der Oberflächenrauheit der Nickelplattierung (Ni-Plattierung) folgt, falls vorhanden. Die Probe K hatte eine große Oberflächenrauheit und war somit nicht angepasst, um als nicht rostender Stahldraht für qualitativ hochwertige Federn verwendet zu werden. Daher wurde die Probe K nicht der Federbearbeitungsprüfung unterworfen. Tabelle 3

Federformungsprüfung

Sämtliche der vorstehenden so gezogenen Stahldrähte mit Ausnahme des Vergleichsbeispiels K wurden mittels einer automatischen Wickelmaschine zu einer Feder verarbeitet.
Für die Verformung zu einer Feder wurde eine automatische Präzisionswickelmaschine verwendet. 300 Stücke der Feder mit der folgenden Abmessung wurden aus jedem dieser Stahldrähte geformt.
Drahtdurchmesser: 1,0 mm
Innendurchmesser des Bundes: 10,0 mm
Gesamtzahl der Bunde: 8,5
Anzahl der aktiven Bunde (Krümmung, die unter Belastung wirksam arbeitet): 7,5
freie Länge (angestrebte freie Länge) 40,0 mm
Die mittlere und Standardabweichung von der freien Länge (Höhe der Feder unter keiner Last, welches das Ergebnis der Herstellung mit 40,0 mm als Zielwert ist) der so hergestellten Federn wurde bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 wiedergegeben. Der nicht rostende Stahldraht des Vergleichsbeispiel 1 hatte eine dicke Metallplattierung, die beim Wickeln abgelöst wurde. Dann wurde das Wickeln der Probe beendet. Tabelle 4
Tabelle 4 zeigt, dass die aus den nicht rostenden Stahldrähten für das automatische Wickeln gemäß der vorliegenden Erfindung gewickelten Federn nur wenig unterschiedliche freie Längen hatten, wie in den Beispielen L bis T bestätigt werden kann. Ferner zeigten die Beispiele L, M, N, O, P, S und T, welche eine Oberflächenrauheit von 1,0 bis 10,0 umRz aufweisen, eine äußerst geringe Schwankung in der freien Länge. Das Verhältnis der aktuellen freien Länge zu der angestrebten freien Länge der Feder wird als "Verhältnis der freien Länge" bezeichnet, durch welches die Qualität der Feder beurteilt werden kann.
Im Allgemeinen werden Präzisionsfedern mit einem Verhältnis der freien Länge, das in den Bereich von ± 0,1% fällt, als gut bewertet. Ultrapräzisionsfedern mit einem Verhältnis der freien Länge, das in den Bereich von ± 0,05% fällt, werden als gut bewertet. Der Prozentsatz der Zahl von Produkten, die aus dem vorstehend definierten Bereich in der Gesamtzahl von Produkten (300) herausfallen, wird als Fehlprozentsatz angesehen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengestellt. (Sämtliche Zahlen in der Tabelle 5 sind Prozentangaben). Tabelle 5 Tabelle 5 (Fortsetzung)
(Die Zahlen geben den Prozentsatz der Zahl von Produkten an, die aus dem Kriterium des Verhältnisses der freien Länge herausfallen: innerhalb ± 0,15% oder ± 0,05%.)
Tabelle 5 zeigt, dass die Beispiele der vorliegenden Erfindung einen niedrigen Fehlprozentsatz im Vergleich mit den Vergleichsbeispielen und den herkömmlichen Beispielen hatten. Unter den Beispielen der vorliegenden Erfindung zeigten die Beispiele L, M, N, O, P, S und T, die eine Oberflächenrauheit in einem Bereich von 1,0 bis 10,0 umRz hatten, einen äußerst kleinen Fehlprozentsatz.
50 Stücke wurden aus jeder Gruppe der Federprodukte entnommen. Diese Proben wurden dann einem Niedertemperaturglühen (Anlassen) bei einer Temperatur von 350ºC für 15 Minuten unterworfen. Das so hergestellte Gas wurde dann geprüft, um festzustellen, ob es einen üblen Geruch hatte. Ferner wurden die so angelassenen Federprodukte hinsichtlich ihres Oberflächenzustands (Auftreten und Grad von Verfärbung) untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 6 zusammengestellt. Tabelle 6
Die Tabelle 6 zeigt, dass unter den herkömmlichen Beispielen die Beispiele A, B und C eine relativ geringe Schwankung des Wickelns zeigten, aber einen für die Nase üblen Geruch (möglicherweise ein Chlor (Cl) oder Fluor (F) enthaltendes Gas) hervorriefen, und dass die Beispiele D und E eine große Schwankung des Wickelns und eine beträchtliche Verfärbung zeigten und somit nicht als Präzisionsfedern verwendet werden können. Es wird angenommen, dass die Verfärbung der Probe E der Farbe eines Oxidfilms zuzuschreiben ist, der durch die Oxidation der Oberfläche der Feder gebildet wird. Es wird ebenfalls angenommen, dass die Farbe der Probe E gebildet wird, wenn einige Reaktionsprodukte (Oxid und Hydroxid), erhalten durch die Reaktion des nicht rostenden Stahldrahtes, frei von Nickel (Ni) und Beschichtungsfilm, mit Oxalsäure erhitzt werden.
Die Vergleichsbeispiele F, G, H und J zeigten weder eine Verfärbung noch ergaben sie übel riechendes Gas und waren somit gut in dieser Hinsicht. Diese Vergleichsbeispiele zeigten jedoch eine große Schwankung der Federform beim Wickeln, wie aus den Tabellen 4 und 5 ersehen werden kann.
Die Beispiele L, M, N, 0, P, Q, R, S und T zeigten weder Verfärbung noch ergaben sie übel riechendes Gas, wenn sie einem Niedertemperaturglühen (Anlassen) unterworfen wurden. Wie aus den Tabellen 4 und 5 ersehen werden kann, zeigten die nichtrostenden Stahldrähte dieser Beispiele eine äußerst geringe Schwankung der Federform beim Wickeln und können somit ausgezeichnete Präzisionsfederprodukte bereit stellen.
Wie vorstehend erwähnt, ist der durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltene Beschichtungsfilm frei von Fluor (F) oder Chlor (Cl), welche nachteilige Wirkungen auf die Umwelt oder den menschlichen Körper haben. Ein anderes Problem ist, dass das Aufbringen einer Fluor (F) oder Chlor (Cl)enthaltenden organischen Harzbeschichtung auf die Oberfläche von nicht rostendem Stahl die Verwendung von Flon oder Tricren als Lösungsmittel erfordert, was nachteilige Wirkungen auf die Umwelt hat. Der so erhaltene nicht rostende Stahldraht mit einem Beschichtungsfilm ergibt einen nicht rostenden Stahldraht für das automatische Wickeln, der eine geringe Schwankung der Federform beim Wickeln zeigt, wenn er zu einer Feder verformt wird. Weiter ist der so gewickelte nicht rostende Stahldraht vorteilhaft dahingehend, dass er weder eine Verfärbung zeigt, noch ein Gas ergibt, das für den menschlichen Körper schädlich ist oder einen übel riechenden Geruch hat, wenn er einem Niedertemperaturglühen (Anlassen) unterworfen wird.
In den vorstehenden Beispielen wurde SUS304 verwendet. Die vorliegende Erfindung kann auch auf nicht rostenden Austenit Stahldraht angewendet werden (nicht rostender Stahl, der Kohlenstoff (C) in einer Menge von nicht mehr als 0,15 Gew.-% (vorzugsweise nicht weniger als 0,05 Gew.-%), Silicium (Si) in einer Menge von nicht mehr als 1,00 Gew.-% (vorzugsweise nicht weniger als 0,1 Gew.-%), Mangan (Mn) in einer Menge von nicht mehr als 2,00 Gew.-% (vorzugsweise nicht weniger als 0,1 Gew.-%), Nickel (Ni) in einer Menge von nicht weniger als 6,50 Gew.-% bis weniger als 14,00 Gew.-% und Chrom in einer Menge von nicht weniger als 17,00 Gew.-% bis weniger als 20,00 Gew.-%) enthält, der seine Zugfestigkeit entwickelt, wenn er einer Bearbeitung, wie dem Ziehen unterworfen wird, der wie in den Beispielen der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann.
Als in den Beispielen der vorliegenden Erfindung zu verwendende Zusammensetzung des Beschichtungsfilms aus anorganischem Salz sind Kaliumsulfat und Borax (Borat) beispielhaft genannt worden. Die Beispiele der vorliegenden Erfindung können auch auf zusätzliche anorganische Salze angewendet werden, wie ein Salz, das erhalten wird durch die Neutralisation eines starken Alkali (z. B. Natriumsulfat, Lithiumsulfat, Natriumsulfit, Kaliumsulfit, Natriummolybdat, Natriumsilicat, Kaliumsilicat) mit einer starken Säure (ausgenommen Chlorwasserstoffsäure, Phosphorsäure und andere Säuren, welche mit nicht rostendem Stahl reagieren, und Salpetersäure, welche die Passivierung von nichtrostendem Stahl beschleunigt).

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Feder aus einem nicht rostenden Stahldraht, umfassend die Schritte:

Plattieren von Nickel mit einer Dicke in dem Bereich von 1 um bis 5 um auf einen nicht rostenden Stahlkerndraht, enthaltend Kohlenstoff (C) in einer Menge von nicht mehr als 0,15 Gew.-%, Silicium (Si) in einer Menge von nicht mehr als 1,00 Gew.-%, Mangan (Mn) in einer Menge von nicht mehr als 2,00%, Nickel (Ni) in einer Menge von nicht mehr als 6,50 Gew.-% bis weniger als 14,00 Gew.-% und Chrom (Cr) in einer Menge von nicht weniger als 17,00 Gew.-% bis weniger als 20,00 Gew.-%;

Erzeugen eines Beschichtungsfilms aus anorganischem Salz, enthaltend wenigstens eines von Kaliumsulfat und Borax (Borat), der frei ist von Chlor (Cl) und Fluor (F), aus einer auf der Nickelplattierungsschicht abzuscheidenden wässrigen Lösung;

Ziehen des Drahtes bis zu einer Flächenverringerung von nicht weniger als 60%; und

Wickeln des gezogenen, nicht rostenden Drahtes.

2. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1, worin die Menge des Kohlenstoffs nicht weniger als 0,05 Gew.-% beträgt, die Menge des Siliciums nicht weniger als 0,1 Gew.-% beträgt, und die Menge des Mangans nicht weniger als 0,1 Gew.-% betragt.

3. Feder, umfassend:

einen nicht rostenden Stahlkerndraht, enthaltend Kohlenstoff (C) in einer Menge von nicht mehr als 0,15 Gew.-%, Silicium (Si) in einer Menge von nicht mehr als 1,00 Gew.-%, Mangan (Mn) in einer Menge von nicht mehr als 2,00%, Nickel (Ni) in einer Menge von nicht mehr als 6,50 Gew.-% bis weniger als 14,00 Gew.-% und Chrom (Cr) in einer Menge von nicht weniger als 17,00 Gew.-% bis weniger als 20,00 Gew.-%:

eine Nickelplattierungsschicht (Ni-Plattierungsschicht) mit einer Dicke von nicht weniger als 0,3 um bis nicht mehr als 1,7 um auf dem nicht rostenden Stahlkerndraht; und

einen auf der Nickelschicht abgeschiedenen Beschichtungsfilm aus anorganischem Salz, enthaltend wenigstens eines von Kaliumsulfat und Borax (Borat), der frei ist von Chlor (Cl) und Fluor (F);

worin die Zugfestigkeit des nicht rostenden Stahldrahtes nicht weniger als 160 kg/mm² beträgt und seine Oberflächenrauheit in dem Bereich von 0,80 bis 12,5 umRz liegt.

4. Feder gemäß Anspruch 3, worin die Oberflächenrauheit 1,0 bis 10,0 umRz beträgt.

5. Feder gemäß Anspruch 3, worin die Menge von Kohlenstoff nicht kleiner ist als 0,05 Gew.-%, die Menge von Silicium nicht kleiner ist als 0,1 Gew.-%, und die Menge von Mangan nicht kleiner ist als 0,1 Gew.-%.