JP2007319898A

JP2007319898A - 異形断面線の製造方法

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Publication number: JP2007319898A
Application number: JP2006153262A
Authority: JP
Inventors: Akira Kodama; 明児玉
Original assignee: Suncall Corp
Current assignee: Suncall Corp
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2006-06-01
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2026-06-01
Also published as: JP4532438B2

Abstract

【課題】異形断面線の製造方法に関し、鋼製線材、特に低合金鋼の異形伸線加工において、伸線ダイス寿命及び伸線速度の向上を可能にすること。
【解決手段】異形伸線工程の前に、鋼製線材の表面のスケールを酸洗により除去する酸洗工程と、次に、鋼製線材を所定のキレート剤を添加したリン酸亜鉛溶液で処理してリン酸亜鉛皮膜を形成する皮膜形成工程とを備え、異形伸線工程において前記リン酸亜鉛皮膜を形成した鋼製線材の表面を四フッ化エチレン樹脂とメラミン樹脂の一方又は両方を含む潤滑剤を使用して伸線する。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車等の機械構造用の部品として用いられる異形断面線の製造方法に関するものである。

従来から、鋼製線材を伸線ダイスを用いて円形断面線や円形断面と異なる異形断面線に伸線する製造方法においては、伸線加工を円滑に行うため、酸洗により鋼製線材の表面に付着しているスケールを除去後、鋼製線材をリン酸亜鉛溶液に浸漬してリン酸亜鉛皮膜を生成させる酸洗・皮膜処理が施されている。また、伸線工程においては、ステアリン酸カルシウムやステアリン酸ナトリウムなどの金属石鹸を含有した乾式潤滑剤が用いられている。

また、上記技術以外にも鋼製線材の表面に付着しているスケールの除去処理に関する技術が提案され、実用に供されている。例えば、特許文献１の鋼製線材の表面処理においては、皮膜形成処理前に、鋼製線材の表面に付着しているスケールを除去するため、砥粒剤噴射方式の超高圧ウォータージェットから超高圧水と砥粒剤とを鋼製線材の表面に連続的に噴射することにより、スケールを除去すると共に、鋼製線材の表面に無数の微細な凹凸を形成する。そして、この表面凹凸状態の鋼製線材をリン酸亜鉛溶液で処理すると、鋼製線材の表面に緻密で密着性の高いリン酸亜鉛皮膜が形成される。なお、砥粒剤は、転炉精錬による製鋼過程で生成する製鋼ダストで構成されている。

ここで、機械構造用部品には、ＣＲ鋼、ＳＣＭ鋼やＳＮＣＭ鋼などの低合金鋼が用いられることがあるが、例えば、自動車用では最近軽量化指向から部品の高強度が要望されており、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）やニッケル（Ｎｉ) などの遷移金属を少量含有した低合金鋼が使用されることが多くなっている。
特開平７−８０７７２号公報

しかし、従来の製造方法においては、酸洗により、スケールは除去できてもスマット（不溶解性物質）が残存することがあり、その場合、酸洗後の皮膜処理におけるリン酸亜鉛皮膜の生成が不十分な状態となるので、リン酸亜鉛皮膜の均一性や耐剥離性が低下するという問題が生じる。特に、上記低合金鋼においてはその傾向が強い。また、これら低合金鋼の中には熱間圧延のままでは伸線加工できないものもあるため、圧延後に焼鈍などの熱処理が行われる場合があるが、この熱処理された線材は酸洗において更にスマットが残存しやすく、リン酸亜鉛皮膜の状態が劣化する。

このような皮膜性状の線材を伸線加工した場合、通常の円形断面では問題とならない加工度（例えば減面率）でも、円形断面以外の異形断面の伸線においては局部的に減面率が高い箇所が存在するため、その箇所に焼付きが生じやすくなり、伸線ダイス寿命（ダイス焼付けが発生するまでに伸線した量）が、円形断面線の伸線ダイス寿命よりも大きく低下する。その場合、ダイス寿命を低下させないようにするには伸線速度を低下させる必要があり、その結果として異形線を生産する生産性の低下を招くという問題があった。
他方、特許文献１の鋼製線材の表面処理では、砥粒剤を使用しているので、鋼製線材の表面粗さが悪化し、表面粗さ要求が厳しい製品には使用できないという問題がある。

本発明の目的は、鋼製線材、特に低合金鋼の伸線加工において、伸線ダイス寿命及び伸線速度の向上が可能な異形断面線の製造方法を提供することである。

請求項１の異形断面線の製造方法は、鋼製線材を異形断面に伸線する異形断面線の製造方法において、異形伸線工程の前に、鋼製線材の表面のスケールを酸洗により除去する酸洗工程と、次に、鋼製線材を所定のキレート剤を添加したリン酸亜鉛溶液で処理してリン酸亜鉛皮膜を形成する皮膜形成工程とを備えたものである。

この製造方法は、特に、リン酸亜鉛溶液にキレート剤を添加することにより、鋼製線材の表面のスマットが除去されリン酸亜鉛皮膜性状が向上するという知見に基づくものである。即ち、鋼製の熱間圧延線材または熱処理線材を異形断面線に伸線する製造方法において、異形伸線工程の前に行う酸洗・皮膜工程で線材表面のスケールを酸洗により除去した後、所定のキレート剤を添加したリン酸亜鉛溶液で鋼製線材を皮膜処理することにより、リン酸亜鉛皮膜の均一性、耐剥離性の向上及び付着量を増加させ、伸線速度を上げることができ、伸線ダイス寿命を延長することができる。

請求項２の異形断面線の製造方法は、異形伸線工程においてリン酸亜鉛皮膜を形成した鋼製線材に四フッ化エチレン樹脂とメラミン樹脂の一方又は両方を含む潤滑剤を使用して伸線することを特徴とするものである。

異形伸線工程において、四フッ化エチレン樹脂やメラミン樹脂を添加した伸線潤滑剤を用いることにより、伸線後の鋼製線材の表面のリン酸亜鉛皮膜の付着量の減少が抑制されると共に、潤滑剤の付着量の増加が図れるという知見に基づくものである。即ち、異形伸線工程において用いる潤滑剤に四フッ化エチレン樹脂とメラミン樹脂の一方又は両方を添加することにより、前述の効果が得られるので、線材とダイスの直接接触を防ぐことが可能となり、ダイス寿命の延長及び伸線速度の向上効果が一層助長される。

請求項１の発明によれば、鋼製線材を所定のキレート剤を添加したリン酸亜鉛溶液で処理してリン酸亜鉛皮膜を形成する皮膜形成工程を備えたので、鋼製線材の表面に剥離しにくく均一性に優れた良質のリン酸亜鉛皮膜を形成できる。その結果として、複雑形状の異形伸線加工を行った場合、従来よりも高速伸線化且つ高ダイス寿命化が可能となり、異形線の生産性の向上及び製造コストの低減を図ることができる。

請求項２の発明によれば、異形伸線工程においてリン酸亜鉛皮膜を形成した鋼製線材に四フッ化エチレン樹脂とメラミン樹脂の一方又は両方を含む潤滑剤を使用して伸線するので、リン酸亜鉛皮膜の減少を抑制できると共に、潤滑剤の付着量の増加を図ることにより、鋼製線材とダイスの直接接触を防ぐことが可能となる。このため、ダイス寿命の延長と伸線速度向上を一層高め、異形線の生産性の向上及び製造コストの低減に大きく寄与することができる。

本発明に係る異形断面線の製造方法は、異形伸線工程の前に、鋼製線材の表面のスケールを酸洗により除去する酸洗工程と、次に、鋼製線材を所定のキレート剤を添加したリン酸亜鉛溶液で処理してリン酸亜鉛皮膜を形成する皮膜形成工程とを備えたものである。

以下、本発明の実施例を図面及び表に基づいて説明する。
本実施例は、鋼製線材を、円形断面とは異なる異形断面の異形断面線に伸線する製造方法に本発明を適用した一例である。図１は、鋼製線材を酸洗工程・皮膜形成工程を経て複雑形状の異形断面に伸線する異形断面線の製造方法を示すもので、図１において、符号Ｐｉ（ｉ＝１，２，・・・）は各工程を示す。

図１に示すように、先ず、Ｐ１（熱間圧延工程）において、低合金鋼材料のＳＮＣＭ２２０（ＪＩＳＧ４１０３）を熱間圧延加工して熱間圧延線材を形成する。次に、Ｐ２（酸洗工程）において、塩酸による酸洗いで熱間圧延線材の表面に付着しているスケールを除去した後、水洗と高圧シャワーの高圧水で洗浄する。次に、Ｐ３（皮膜形成工程）において、所定のキレート剤（ＥＤＴＡ：エチレンジアミン四酢酸）を主成分とする溶液を添加したリン酸亜鉛溶液中に線材を浸漬し、線材の表面にリン酸亜鉛皮膜を形成させる。次に、Ｐ４（異形伸線工程）において、伸線潤滑剤を用いて、伸線用ダイスに線材を通して引抜き、リン酸亜鉛皮膜上に金属石鹸皮膜を生成させて、円形断面線材に伸線加工した後、ロールで円形断面線材を圧延加工し、異形断面用のダイス穴に圧延された線材を通して引抜いて伸線し、図２に示す断面形状の異形線１を製造する。

次に、上記皮膜形成工程（Ｐ３）におけるリン酸亜鉛皮膜の生成条件の改善効果確認を目的とする、伸線試験を実施した。具体的には、上記皮膜形成工程（Ｐ３）において、キレート剤を主成分とする溶液（日本シービーケミカル（株）製アクセレン１１０）のリン酸亜鉛溶液への添加量を３通りに変えて皮膜処理を行った。また、上記異形伸線工程（Ｐ４）において、四フッ化エチレン樹脂やメラミン樹脂を含まない伸線潤滑剤（共栄社化学（株）製Ｓ４５）を用いて伸線を行ない、伸線速度を上げていき異形断面の表面に焼付けが発生する伸線速度（以下、伸線限界速度）を求めた。

表１は、上記条件による皮膜処理後の線材表面のリン酸亜鉛皮膜の生成状態（皮膜結晶生成面積率）とリン酸亜鉛皮膜の付着量と、伸線後の異形断面線のリン酸亜鉛皮膜の付着量と伸線潤滑剤の付着量を夫々比較した結果を示す。

この結果によれば、リン酸亜鉛溶液にキレート剤を添加した実施例Ａ〜Ｃは、比較例Ｄに比べて、皮膜結晶生成面積率が高く、リン酸亜鉛皮膜の付着量も約１．８倍に増加し、高い伸線限界速度が得られる。これは、実施例Ａ〜Ｃでは、リン酸亜鉛皮膜が緻密性の高い表面性状で線材の表面に亙って均一に生成したこと及び付着量が増加したことによるものと考えられる。つまり、キレート剤の使用は、スマットの除去、リン酸亜鉛皮膜の生成に極めて効果的であることがわかる。

実施例２は、図３に示すように、実施例１のＳＮＣＭ２２０よりも硬質の鋼製線材を球状化焼鈍工程・酸洗工程・皮膜工程を経て複雑形状の異形断面に伸線する異形断面線の製造方法について説明するものであり、図３において、符号Ｐｉ（ｉ＝１１，１２・・・）は各工程を示す。

先ず、Ｐ１１（熱間圧延工程）において、低合金鋼材料のＳＣＭ４３５（ＪＩＳＧ４１０５）を熱間圧延加工して熱間圧延線材を形成する。次に、Ｐ１２（酸洗工程）において、塩酸による酸洗いで熱間圧延線材の表面に付着しているスケールを除去した後、水洗と高圧シャワーの高圧水で洗浄する。次にＰ１３（焼鈍工程）において、熱処理炉内で、洗浄した線材を７６０℃に加熱して一定時間保持後、徐々に冷却して軟化させる（球状化熱処理）。次にＰ１４（酸洗工程）において、熱処理で発生した線材の表面のスケールを塩酸による酸洗いで除去した後、水洗と高圧シャワーの高圧水で洗浄する。

次に、Ｐ１５（皮膜形成工程）において、所定のキレート剤を主成分とする溶液を添加したリン酸亜鉛溶液中に線材を浸漬し、線材の表面にリン酸亜鉛皮膜を形成させる。次に、Ｐ１６（異形伸線工程）において、伸線潤滑剤を用いて、伸線用ダイスに線材を通して引抜き、リン酸亜鉛皮膜上に金属石鹸皮膜を生成させて、円形断面線材に伸線加工した後、ロールで円形断面線材を圧延加工し、異形断面用のダイス穴に圧延された線材を通して引抜いて伸線し、図４に示す断面形状の異形線２を製造する。

次に、上記異形伸線工程（Ｐ１６）における伸線条件の改善効果確認を目的とする、伸線試験を実施した。具体的には、上記皮膜形成工程（Ｐ１５）において、実施例１で用いたキレート剤を主成分とする溶液をリン酸亜鉛溶液に添加して皮膜処理を行い、異形伸線工程（Ｐ１６）において、四フッ化エチレン樹脂を添加した伸線潤滑剤（共栄社化学（株）製Ｗ３５０Ｆ）と、メラミン樹脂（陽光産業（株）製ＡＦＣＯ１０８）を添加した伸線潤滑剤と、実施例１で用いた伸線潤滑剤とを夫々使用して伸線を行い、伸線限界速度を求めた。

表２は、上記条件による皮膜処理後の線材表面のリン酸亜鉛皮膜の生成状態（結晶生成面積率）とリン酸亜鉛皮膜の付着量と、伸線後の異形断面線のリン酸亜鉛皮膜の付着量と潤滑剤の付着量を夫々比較した結果を示す。

この結果によれば、実施例Ｅ〜Ｇは、四フッ化エチレン樹脂を添加した潤滑剤を用いた比較例Ｊに比べて、皮膜結晶生成面積率が高く、リン酸亜鉛皮膜の付着量も約２倍に増加し、高い伸線限界速度が得られる。これは、リン酸亜鉛皮膜が均一に生成しており、付着量も多くなっているためと考えられる。また、四フッ化エチレン樹脂を添加した潤滑剤を用いるだけでは伸線性が劣ることがわかる。

実施例Ｆ，Ｇは、四フッ化エチレン樹脂やメラミン樹脂を含まない伸線潤滑剤を用いた実施例Ｅに比べて、伸線限界速度が高く、耐焼付け性に優れる。これは伸線によるリン酸亜鉛皮膜の付着量の減少量が少なく、即ち、リン酸亜鉛皮膜の耐剥離性が高く、また、潤滑剤の付着量が多くなるためと考えられる。
また、実施例Ｆと比較例Ｈを伸線速度３０ｍ／ｍｉｎで伸線し、伸線ダイス寿命を求めた。その結果、実施例Ｆは比較例Ｈに比べて約５倍のダイス寿命が得られ、従来に比べて伸線性が格段に優れていることがわかる。つまり、リン酸亜鉛皮膜の付着量の増加と潤滑剤の付着量の増加が相乗的に作用することにより、伸線ダイス寿命の延長が飛躍的に向上したと考えられる。

本実施例の異形断面線の製造方法によれば、異形伸線工程の前に、鋼製線材の表面のスケールを酸洗により除去し、所定のキレート剤を添加したリン酸亜鉛溶液中に鋼製線材を浸漬して、鋼製線材の表面に付着しているスマットを溶解し、リン酸亜鉛皮膜を形成する皮膜形成工程を備えたので、リン酸亜鉛皮膜の耐剥離性の向上及び付着量を増加させて、伸線速度を上げても伸線ダイス寿命を延長することができる。

異形伸線工程においてリン酸亜鉛皮膜を形成した鋼製線材を四フッ化エチレン樹脂とメラミン樹脂の一方を含む潤滑剤を使用して伸線するので、硬質の鋼製線材を用いて複雑形状の異形線加工を行った場合でも、比較例の製造方法と比べて、異形線加工時の線材の引抜き速度、伸線ダイス寿命が向上し、異形線加工費の大幅な低減を図ることができる。

次に、前記実施例を部分的に変更する変更形態について説明する。
１］実施例の異形伸線工程においては、四フッ化エチレン樹脂とメラミン樹脂の両方を含む潤滑剤を用いてもよい。

２］実施例の製造方法では、例示した断面形状の異形断面線の他に、Ｈ形状、スプライン歯形状や円筒の外面に４つの縦型溝を形成した断面形状などその他の複雑形状の断面形状の異形断面線の製造にも適用可能である。
３］その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記実施例に開示した事項以外の種々の変更を付加した形態で実施可能である。

異形断面線の製造方法の工程を示す図である。図１に示す製造方法により製造された異形線の断面拡大図を示す図である。異形断面線の製造方法の工程を示す図である。図３に示す製造方法により製造された異形線の断面拡大図を示す図である。

符号の説明

１，２異形断面線

Claims

鋼製線材を異形断面に伸線する異形断面線の製造方法において、
異形伸線工程の前に、
鋼製線材の表面のスケールを酸洗により除去する酸洗工程と、
次に、鋼製線材を所定のキレート剤を添加したリン酸亜鉛溶液で処理してリン酸亜鉛皮膜を形成する皮膜形成工程と、
を備えたことを特徴とする異形断面線の製造方法。
前記異形伸線工程において前記リン酸亜鉛皮膜を形成した鋼製線材に四フッ化エチレン樹脂とメラミン樹脂の一方又は両方を含む潤滑剤を使用して伸線することを特徴とする請求項１に記載の異形断面線の製造方法。