JP2012219365A - Manufacturing method of metallic material for plastic woking and worked metal product - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、塑性加工用金属材料の製造方法、および上記製造方法によって得られた塑性加工用金属材料を塑性加工して得られる金属加工品に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a metal material for plastic working, and a metal workpiece obtained by plastic working the metal material for plastic working obtained by the above production method.
塑性加工用金属材料は、用途に応じて、引き抜き、伸線、圧造、鍛造などの様々な塑性加工が施されるが、その際、加工工具（ダイス、プラグ、パンチなど）と被加工材料（金属材料）との間に高い圧力が加わり、相互間に滑りを伴って焼き付きが発生し易くなる。そこで、被加工材料表面の摩擦を軽減し、焼き付きを防止するため、金属材料の表面には通常、潤滑皮膜が形成されている。 The metal material for plastic working is subjected to various plastic processing such as drawing, wire drawing, forging, forging, etc., depending on the application. At that time, processing tools (dies, plugs, punches, etc.) and work materials ( A high pressure is applied to the metal material), and seizure is likely to occur with slippage between them. Therefore, in order to reduce friction on the surface of the work material and prevent seizure, a lubricating film is usually formed on the surface of the metal material.
代表的な潤滑皮膜として、例えば非特許文献１および非特許文献２に記載されているように、リン酸亜鉛などのリン酸塩皮膜と、ステアリン酸亜鉛およびステアリン酸ナトリウムなどの石鹸層との複合皮膜（リン塩皮膜＋石鹸層）が挙げられる。この複合皮膜は、金属材料にリン酸塩処理を行ってリン酸塩皮膜を形成した後、反応型石鹸処理を行い、石鹸の主成分であるステアリン酸ナトリウムとリン酸塩皮膜の主成分であるリン酸亜鉛とを反応させてステアリン酸亜鉛とステアリン酸ナトリウムの石鹸層をリン酸塩皮膜の上に形成することによって得られる。上記複合皮膜は、潤滑性および耐焼き付き性に優れており、耐錆性も良好なため、当該複合皮膜を備えた塑性加工用金属材料は、例えば、冷間鍛造加工のような過酷な加工に好適に用いられる。 As a typical lubricating film, for example, as described in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, a composite of a phosphate film such as zinc phosphate and a soap layer such as zinc stearate and sodium stearate. A film (phosphorus salt film + soap layer) may be mentioned. This composite film is formed by subjecting a metal material to a phosphate treatment to form a phosphate film, followed by a reactive soap treatment. It is obtained by reacting zinc phosphate to form a zinc stearate and sodium stearate soap layer on the phosphate coating. The composite film is excellent in lubricity and seizure resistance, and also has good rust resistance. Therefore, the metal material for plastic working provided with the composite film is suitable for severe processing such as cold forging. Preferably used.
上記の非特許文献に記載された反応メカニズムによれば、リン酸塩処理された金属材料の表面においてアルカリ石鹸との化学反応による金属石鹸層を形成させることにより、密着性の良好な潤滑皮膜が得られる。 According to the reaction mechanism described in the above-mentioned non-patent literature, a lubricant film with good adhesion can be obtained by forming a metal soap layer by a chemical reaction with an alkaline soap on the surface of a phosphate-treated metal material. can get.
しかしながら、上記の塑性加工用金属材料を用い、冷間伸線加工後に熱処理してボルトなどの最終製品を作製すると、熱処理の際、金属材中にリン酸塩皮膜中のリンが拡散（この現象は「浸リン」と呼ばれる。）し、遅れ破壊が発生するという問題がある。また、リン酸塩皮膜の形成には、煩雑な処理液の管理と多くの工程とを必要とするほか、リン酸塩処理液と被処理材（金属材料）との化学反応によって大量のスラッジが発生し、その処理に多大な労力と費用とを要する。 However, when the metal material for plastic working is used and a final product such as a bolt is produced by heat treatment after cold drawing, phosphorus in the phosphate film diffuses into the metal material during this heat treatment (this phenomenon). Is called "immersion phosphorus"), and there is a problem that delayed fracture occurs. In addition, the formation of the phosphate film requires complicated management of the treatment liquid and many processes, and a large amount of sludge is generated by the chemical reaction between the phosphate treatment liquid and the material to be treated (metal material). Generated and requires a great deal of labor and expense.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来のようにリン酸塩処理を行なわず、金属材料上での化学反応によって金属石鹸の潤滑皮膜を金属材料上に形成することが可能な、塑性加工用金属材料の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to form a lubricating film of metal soap on a metal material by a chemical reaction on the metal material without performing a phosphate treatment as in the prior art. Another object of the present invention is to provide a method for producing a metal material for plastic working.
上記課題を解決し得た本発明に係る塑性加工用金属材料の製造方法は、表面に亜鉛めっき層を有する亜鉛めっき金属材料を用い、前記亜鉛めっき金属材料の亜鉛とアルカリ石鹸を反応させることによって前記亜鉛めっき金属材料の表面に亜鉛石鹸層を形成するところに要旨を有するものである。 The method for producing a metal material for plastic working according to the present invention, which has solved the above-mentioned problems, uses a galvanized metal material having a galvanized layer on the surface, and reacts the zinc of the galvanized metal material with an alkaline soap. The gist is that a zinc soap layer is formed on the surface of the galvanized metal material.
本発明の好ましい実施形態において、上記金属材料が鋼線材または棒鋼材である。 In a preferred embodiment of the present invention, the metal material is a steel wire or a steel bar.
本発明には、上記のいずれかに記載の製造方法によって得られた塑性加工用金属材料を塑性加工して得られる金属加工品も本発明の範囲内に包含される。 The present invention also includes within the scope of the present invention a metal processed product obtained by plastic processing a metal material for plastic processing obtained by any one of the manufacturing methods described above.
本発明によれば、リン酸塩処理を行なわず、潤滑皮膜中にリンを含有しなくても、金属材料との密着性に優れた潤滑皮膜を備えた塑性加工用金属材料の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a method for producing a metal material for plastic working provided with a lubricating film having excellent adhesion to a metal material without performing phosphate treatment and containing no phosphorus in the lubricating film. can do.
本発明者らは、従来のようにリン酸塩処理を行なわず、金属材料上での化学反応によって金属石鹸の潤滑皮膜を金属材料上に形成することが可能な、塑性加工用金属材料の製造方法を提供するため、検討を重ねてきた。その結果、金属材料として、表面に亜鉛めっき層を有する亜鉛めっき金属材料を用い、当該亜鉛めっき金属材料に対して通常の石鹸処理を行なって、亜鉛めっき金属材料の表面で亜鉛とアルカリ石鹸との化学反応による金属石鹸の潤滑皮膜を形成すれば、所期の目的が達成されることを見出し、本発明を完成した。 The present inventors have produced a metal material for plastic working that can form a lubricating film of metal soap on a metal material by a chemical reaction on the metal material without performing a phosphate treatment as in the prior art. Consideration has been repeated to provide a method. As a result, a galvanized metal material having a galvanized layer on the surface was used as the metal material, and the normal galvanized metal material was subjected to soap treatment on the surface of the galvanized metal material. The inventors have found that the intended purpose can be achieved if a lubricating film of metal soap is formed by a chemical reaction, and the present invention has been completed.
本明細書においてアルカリ石鹸とは、脂肪酸とアルカリ金属との塩を意味する。代表的にはステアリン酸Ｎａ、ステアリン酸Ｋ、ラウリン酸Ｎａ、ミリスチン酸Ｎａ、パルミチン酸Ｎａ、オレイン酸Ｋなどが例示される。また、本明細書において亜鉛石鹸とは、脂肪酸と亜鉛との塩を意味する。詳細には、上記アルカリ石鹸を構成する脂肪酸と、亜鉛めっき層を構成する亜鉛との塩であり、例えば、ステアリン酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛、ミリスチン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛、オレイン酸亜鉛などが例示される。 In this specification, the alkali soap means a salt of a fatty acid and an alkali metal. Typically, stearic acid Na, stearic acid K, lauric acid Na, myristic acid Na, palmitic acid Na, oleic acid K and the like are exemplified. Moreover, in this specification, zinc soap means the salt of a fatty acid and zinc. Specifically, it is a salt of the fatty acid that constitutes the alkaline soap and zinc that constitutes the zinc plating layer, such as zinc stearate, zinc laurate, zinc myristate, zinc palmitate, zinc oleate, etc. Is done.
図１を参照しながら、本発明の製造方法に到達した経緯を説明する。図１では、金属材料の代表例として鋼材を用いたときの図を示しているが、本発明はこれに限定する趣旨ではない。 The process of reaching the manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, although the figure when using steel materials as a typical example of a metal material is shown, this invention is not the meaning limited to this.
図１（ａ）は、鋼材に対し、リン酸塩処理（ここではリン酸亜鉛処理）およびアルカリ石鹸処理を順次行なったときの鋼材断面構造を模式的に示す図であり、従来例に相当するものである。従来例では、リン酸亜鉛由来の亜鉛と、アルカリ石鹸由来のステアリン酸などの脂肪酸とが反応し、リン酸塩皮膜の上に石鹸層［詳細には、金属石鹸（反応層）＋アルカリ石鹸］を有する複合皮膜が形成される。しかしながら、この方法は、リン酸塩処理を前提とするものであって、非リン系潤滑皮膜を備えた塑性加工用鋼材を提供するという近年の要請に合致するものでない。 Fig.1 (a) is a figure which shows typically steel material cross-section when a phosphate process (here zinc phosphate process) and an alkaline soap process are sequentially performed with respect to steel materials, and is equivalent to a prior art example. Is. In the conventional example, zinc derived from zinc phosphate reacts with fatty acid such as stearic acid derived from alkaline soap, and a soap layer on the phosphate film [specifically, metal soap (reaction layer) + alkaline soap] A composite film having is formed. However, this method is premised on phosphate treatment, and does not meet the recent request to provide a steel material for plastic working having a non-phosphorous lubricating film.
図１（ｂ）は、リン酸塩処理を省略し、鋼材に直接、アルカリ石鹸処理を行なったときの鋼材断面構造を模式的に示す図である。図１（ｂ）は、後記する表１のＮｏ．３および４に対応する図であり、この方法によれば、鋼材の表面にアルカリ石鹸層は形成されるが、金属石鹸層は形成されなかった。 FIG. 1B is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a steel material when the phosphate treatment is omitted and the steel material is directly subjected to an alkali soap treatment. FIG. 1B shows No. 1 in Table 1 to be described later. It is a figure corresponding to 3 and 4, According to this method, although the alkali soap layer was formed on the surface of steel materials, the metal soap layer was not formed.
上記の基礎実験を踏まえ、本発明者らは、リン酸塩処理を行なわなくても金属石鹸層を簡易に形成するため、図１（ａ）の反応メカニズムを詳細に検討した。図１（ａ）において、潤滑剤として使用するアルカリ石鹸の水溶液はアルカリ性である。アルカリ性溶液中にて所望とする金属石鹸の反応層を形成させるには、鋼材（実質的に鉄）の表面がアルカリ溶液によって溶解することが必要であると考えた。しかし、鉄は酸にしか溶解しないため、鋼材のままではアルカリ性水溶液中で反応しない。そこで本発明者らは、酸およびアルカリの両方で溶解する金属、所謂両性金属を鋼材の表面に有するめっき材料を、塑性加工用金属材料に用いてはどうかと考えた。両性金属としては、例えば亜鉛、アルミニウム、錫、鉛が一般的に知られている。これらのうち、量産性に優れ、しかも材料として入手し易い亜鉛および錫に着目し、これらのめっき鋼材に対して石鹸処理を行なった。石鹸処理に当たっては、実用性を重視し、最大でも約１時間程度の処理によって金属石鹸の反応層が形成されることを前提条件とした。その結果、図１（ｃ）に示すように、亜鉛めっき鋼材を用いた場合には、所定時間内に、耐焼き付き性や潤滑性の向上に有用な金属石鹸層の反応層（ここでは亜鉛を用いているため、亜鉛石鹸層）が形成されたのに対し、錫めっき鋼板を用いた場合には、所定時間内に金属石鹸層は形成されなかった（図示せず）。錫めっき鋼板においても、石鹸処理を長時間行なえば所望とする金属石鹸層は形成されるかもしれないが、実用的な反応時間内では有用な潤滑皮膜が得られないことから、本発明では、亜鉛めっき鋼材を選択した次第である。 Based on the above basic experiment, the present inventors examined the reaction mechanism of FIG. 1 (a) in detail in order to easily form a metal soap layer without performing a phosphate treatment. In Fig.1 (a), the aqueous solution of the alkaline soap used as a lubricant is alkaline. In order to form the desired metal soap reaction layer in the alkaline solution, it was considered necessary to dissolve the surface of the steel material (substantially iron) with the alkaline solution. However, since iron dissolves only in acid, steel does not react in an alkaline aqueous solution as it is. Therefore, the present inventors considered that a plating material having a metal that dissolves in both acid and alkali, so-called amphoteric metal, on the surface of the steel material may be used as a metal material for plastic working. As the amphoteric metal, for example, zinc, aluminum, tin, and lead are generally known. Of these, attention was paid to zinc and tin, which are excellent in mass productivity and easily available as materials, and soap treatment was performed on these plated steel materials. In the soap treatment, emphasis was placed on practicality, and it was assumed that a reaction layer of metal soap was formed by the treatment for about 1 hour at the maximum. As a result, as shown in FIG. 1 (c), when a galvanized steel material is used, a reaction layer of metal soap layer (here, zinc is useful for improving seizure resistance and lubricity) within a predetermined time. As a result, a zinc soap layer was formed, whereas when a tin-plated steel sheet was used, a metal soap layer was not formed within a predetermined time (not shown). Even in the tin-plated steel sheet, the desired metal soap layer may be formed if the soap treatment is performed for a long time, but since a useful lubricating film cannot be obtained within a practical reaction time, in the present invention, It depends on the choice of galvanized steel.
このように本発明に係る塑性加工用金属材料の製造方法は、亜鉛めっき層を表面に有する亜鉛めっき金属材料を用い、前記亜鉛めっき金属材料の亜鉛とアルカリ石鹸を反応させることによって前記亜鉛めっき金属材料の表面に亜鉛石鹸層を形成するものである。特に本発明の特徴部分は、金属材料として、亜鉛めっき層を表面に有する亜鉛めっき金属材料を用いたところにある。 As described above, the method for producing a metal material for plastic working according to the present invention uses a galvanized metal material having a galvanized layer on its surface, and reacts the zinc of the galvanized metal material with an alkaline soap to react the galvanized metal. A zinc soap layer is formed on the surface of the material. In particular, the feature of the present invention is that a galvanized metal material having a galvanized layer on the surface is used as the metal material.
本発明に用いられる母材の金属材料は、塑性加工用金属材料に通常用いられるものであれば特に限定されず、鋼材（例えば鉄鋼、ステンレス鋼、クロム鋼、モリブデン鋼、チタン鋼など）、非鉄金属材（アルミ材、チタン材、銅材など）など種々の金属材が挙げられる。所望とするボルトなどの厳しい塑性加工が必要な製品では、鋼材の使用が好ましい。 The metal material of the base material used in the present invention is not particularly limited as long as it is usually used for metal materials for plastic working, and steel materials (for example, steel, stainless steel, chromium steel, molybdenum steel, titanium steel, etc.), non-ferrous metals Various metal materials such as metal materials (aluminum material, titanium material, copper material, etc.) can be mentioned. For products that require severe plastic working such as desired bolts, the use of steel is preferred.
上記金属材料の形態は、塑性加工されるものであれば特に限定されないが、引き抜き、伸線、圧造、鍛造などの様々な塑性加工が施される鋼線材や棒鋼材が特に好適である。具体的には、例えば、ボルト、ナット、軸受け、ばね、ＰＣ（ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ）鋼線、スチールコード、ビードワイヤなどを製造するための鋼線材や棒鋼材が挙げられる。 The form of the metal material is not particularly limited as long as it is plastically processed, but a steel wire or a bar steel that is subjected to various plastic processing such as drawing, wire drawing, forging, and forging is particularly suitable. Specifically, for example, steel wires and steel bars for producing bolts, nuts, bearings, springs, PC (pressed concrete) steel wires, steel cords, bead wires and the like can be mentioned.
また、上記亜鉛めっき層は、めっき層中に少なくとも亜鉛を含んでいれば良い。よって、上記めっき層には、（ア）亜鉛のみを含む純亜鉛めっき層（めっき過程において金属材料から不可避的に混入し得るＦｅなどを含み得る）、および（イ）亜鉛以外に他の元素（例えば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅなど）を含む合金化亜鉛めっき層の両方が含まれる。上記（イ）合金化亜鉛めっき層に含まれる亜鉛の量は、所望とする金属石鹸層が形成されれば特に限定されないが、おおむね、亜鉛を７０〜１００質量％程度含むことが好ましい。上述しためっき層のうち、アルカリ石鹸を構成する脂肪酸との反応性などを考慮すると、上記（ア）の純亜鉛めっき層の使用が好ましい。 Moreover, the said zinc plating layer should just contain zinc at least in a plating layer. Therefore, the plating layer includes (a) a pure zinc plating layer containing only zinc (which may include Fe that can be inevitably mixed from a metal material in the plating process), and (b) other elements ( For example, both alloyed galvanized layers containing Ni, Co, Mn, Fe, etc.) are included. The amount of zinc contained in the (a) alloyed galvanized layer is not particularly limited as long as a desired metal soap layer is formed, but it is preferable that the amount of zinc is generally about 70 to 100% by mass. Of the plating layers described above, in consideration of reactivity with fatty acids constituting the alkaline soap, it is preferable to use the pure zinc plating layer (a).
上記亜鉛めっき層の厚さ（めっき付着量）は、所望とする金属石鹸層が形成されるように、使用する金属材料やアルカリ石鹸の種類、浸漬条件などによって適宜適切に制御すれば良いが、おおむね、１〜１０００μｍの範囲内に制御することが好ましい。 The thickness of the galvanized layer (plating adhesion amount) may be appropriately controlled depending on the metal material used, the type of alkaline soap, the immersion conditions, etc., so that the desired metal soap layer is formed. In general, it is preferable to control within a range of 1 to 1000 μm.
また、めっき方法も特に限定されず、電気亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっきのいずれも用いることができる。 Also, the plating method is not particularly limited, and either electrogalvanizing or alloying hot dip galvanizing can be used.
次に、上記の亜鉛めっき金属材料をアルカリ石鹸と反応させる。これにより、上記金属材料の表面において亜鉛とアルカリ石鹸との化学反応による亜鉛石鹸層の潤滑皮膜が形成されるようになる。このようにして形成された潤滑皮膜は、金属材料との密着性が非常に良好なものである。 Next, the galvanized metal material is reacted with an alkaline soap. As a result, a lubricating film of the zinc soap layer is formed on the surface of the metal material by a chemical reaction between zinc and alkaline soap. The lubricant film thus formed has very good adhesion to the metal material.
具体的には、亜鉛めっき金属材料を、アルカリ石鹸からなる潤滑剤の水溶液に接触することによって、亜鉛めっき金属材料の表面上で上記の化学反応が進行する。接触方法としては、例えば浸漬処理、スプレー処理などが挙げられる。 Specifically, the chemical reaction proceeds on the surface of the galvanized metal material by bringing the galvanized metal material into contact with an aqueous solution of a lubricant composed of an alkaline soap. Examples of the contact method include immersion treatment and spray treatment.
本発明において、潤滑剤として用いられるアルカリ石鹸（脂肪酸とアルカリ金属の塩）の種類は、塑性加工用金属材料に用いられるものであれば特に限定されず、例えば、ステアリン酸Ｎａ、ステアリン酸Ｋ、ラウリン酸Ｎａ、ミリスチン酸Ｎａ、パルミチン酸Ｎａ、オレイン酸Ｋなどが例示される。上記潤滑剤には、リン酸亜鉛などのリン酸塩は含まれない。 In the present invention, the type of alkali soap (fatty acid and alkali metal salt) used as a lubricant is not particularly limited as long as it is used for a metal material for plastic working. For example, Na stearate, stearic acid K, Examples include Nauric acid Na, myristic acid Na, palmitic acid Na, oleic acid K and the like. The lubricant does not contain phosphates such as zinc phosphate.
上記アルカリ石鹸の水溶液の濃度も特に限定されず、使用する金属材料やアルカリ石鹸の種類、浸漬条件（温度や時間）、所望とする潤滑皮膜の厚さなどに応じて適宜適切に決定すれば良いが、おおむね、１０〜５００ｇ／Ｌの濃度に調整することが推奨される。 The concentration of the aqueous solution of the alkaline soap is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the type of metal material and alkaline soap used, the immersion conditions (temperature and time), the desired thickness of the lubricating film, and the like. However, it is generally recommended to adjust the concentration to 10 to 500 g / L.
上記アルカリ石鹸の水溶液に亜鉛めっき金属材料を浸漬するに当たっては、反応条件の短縮などを考慮して、浸漬する前に、当該アルカリ石鹸の水溶液を予め、約３０〜９０℃程度の温度に加温しておくことが好ましい。 In immersing the galvanized metal material in the alkaline soap solution, the alkaline soap solution is preheated to a temperature of about 30 to 90 ° C. before soaking in consideration of shortening of reaction conditions. It is preferable to keep it.
次に、好ましくは上記アルカリ石鹸の水溶液の温度を上記範囲に保持した状態で、亜鉛めっき金属材料を上記水溶液中に浸漬し、石鹸反応処理を行なう。その結果、亜鉛めっき層中の亜鉛と、アルカリ石鹸の主成分であるステアリン酸ナトリウムなどとが反応し、所望の金属石鹸層が得られる。上記浸漬時間は、実用性を考慮しながら、使用する金属材料やアルカリ石鹸の種類、アルカリ石鹸水溶液の濃度、所望とする潤滑皮膜の厚さなどに応じて適宜適切に決定すれば良いが、おおむね、０．１〜３０分間の範囲内に制御することが推奨される。 Next, preferably, the galvanized metal material is immersed in the aqueous solution while the temperature of the aqueous solution of the alkaline soap is maintained in the above range, and soap reaction treatment is performed. As a result, zinc in the galvanized layer reacts with sodium stearate, which is the main component of the alkali soap, to obtain a desired metal soap layer. The immersion time may be appropriately determined according to the metal material used, the type of alkaline soap, the concentration of the aqueous alkaline soap solution, the desired thickness of the lubricating film, etc. It is recommended to control within a range of 0.1 to 30 minutes.
上記のようにして浸漬処理を行なった後、上記亜鉛めっき金属材料を取り出し、乾燥すると、図１（ｃ）に示すように、亜鉛めっき層の表面に、ステアリン酸亜鉛などの金属石鹸層とステアリン酸ナトリウムなどのアルカリ石鹸層とからなる石鹸層が形成された塑性加工用金属材料が得られる。 After the immersion treatment as described above, the galvanized metal material is taken out and dried. As shown in FIG. 1 (c), a metal soap layer such as zinc stearate and stearin are formed on the surface of the galvanized layer. A metal material for plastic working in which a soap layer composed of an alkali soap layer such as sodium acid is formed is obtained.
本発明の製造方法によれば、リン酸塩処理を施さなくても、金属材料との密着性に優れた潤滑皮膜を備えた塑性加工用金属材料が得られるため、熱処理時の浸リン（リン酸塩皮膜中のリンの拡散）を回避することができる。 According to the manufacturing method of the present invention, a metal material for plastic working having a lubricating film having excellent adhesion to a metal material can be obtained without performing a phosphate treatment. Diffusion of phosphorus in the acid salt film) can be avoided.
本発明には、上記方法によって得られた塑性加工用金属材料を塑性加工して得られる金属加工品も本発明の範囲内に包含される。本発明の金属加工品を製造するためには、塑性加工の技術分野で周知の方法（引抜き、伸線、圧造、鍛造などの塑性加工方法）を、適宜採用すれば良い。上記金属加工品としては、例えば、ボルト、ナット、ねじなどの締結部品、ばね、軸受け、などを含む機械部品や、スチールコード、ビードワイヤー、ＰＣ（ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ）鋼線などの伸線加工品などが挙げられる。 The present invention also includes a metal processed product obtained by plastic processing a metal material for plastic processing obtained by the above method. In order to manufacture the metal processed product of the present invention, a method known in the technical field of plastic processing (plastic processing methods such as drawing, wire drawing, forging, forging, etc.) may be appropriately employed. Examples of the metal processed products include mechanical parts including fastening parts such as bolts, nuts, and screws, springs, bearings, and the like, and drawn products such as steel cords, bead wires, and PC (pressed concrete) steel wires. Is mentioned.
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限されず、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited by the following examples, and can be implemented with modifications within a range that can meet the purpose described above and below. They are all included in the technical scope of the present invention.
実施例１
（使用した金属材料）
本実施例では、本発明例として市販の電気亜鉛めっき鋼板（ＪＩＳ Ｇ ３３１３、厚さ０．８ｍｍ）を用いると共に、比較のため、市販の錫めっき鋼板（ＪＩＳ Ｇ ３３０３、厚さ０．３ｍｍ）を用いた。更に、めっき層を有しない比較例として、（株）神戸製鋼所製ボルト用クロム・モリブデン鋼ＳＣＭ４３５を長さ方向にスライス加工して得られた鋼材（厚さ１．２ｍｍ）を、幅１５ｍｍ、長さ７０ｍｍのサイズに切り出したものを用いた。
Example 1
(Metal materials used)
In this example, a commercially available electrogalvanized steel sheet (JIS G 3313, thickness 0.8 mm) is used as an example of the present invention, and a commercially available tin-plated steel sheet (JIS G 3303, thickness 0.3 mm) is used for comparison. Was used. Furthermore, as a comparative example having no plating layer, a steel material (thickness 1.2 mm) obtained by slicing chromium-molybdenum steel SCM435 for bolts manufactured by Kobe Steel Co., Ltd. in the length direction, a width of 15 mm, What was cut into a size of 70 mm in length was used.
（アルカリ石鹸処理方法）
本実施例では、アルカリ石鹸の潤滑剤として日本パーカライジング株式会社製パルーブ２３５（主成分としてステアリン酸ナトリウムを含有）を用い、イオン交換水を加えて７０ｇ／Ｌの水溶液を調整した。この水溶液を８０℃に加温した後、上記の各金属材料の端部（５ｃｍ長さ）を浸漬し、アルカリ石鹸処理を行なった。浸漬時間は１０分または３０分とした。アルカリ石鹸処理後、上記金属材料を取り出して乾燥し、以下の測定を行った。
(Alkaline soap treatment method)
In this example, PALOVE 235 (containing sodium stearate as a main component) manufactured by Nippon Parkerizing Co., Ltd. was used as a lubricant for alkaline soap, and ion exchanged water was added to prepare a 70 g / L aqueous solution. After heating this aqueous solution to 80 degreeC, the edge part (5 cm length) of said each metal material was immersed, and the alkali soap process was performed. The immersion time was 10 minutes or 30 minutes. After the alkali soap treatment, the metal material was taken out and dried, and the following measurements were performed.
（亜鉛石鹸層の付着量の測定）
各金属材料における亜鉛石鹸層の付着量（ｇ）は、アルカリ石鹸処理→水溶性のアルカリ石鹸除去後の重量［表１のＣ（ｇ）］と、アルカリ石鹸処理前の重量［表１のＡ（ｇ）］との差分Ｄ（Ｃ−Ａ）を求めることによって算出した。詳細には、表１のＣ（ｇ）は、アルカリ石鹸処理後の各金属材料を９０℃のイオン交換水に１５分間浸漬し、水溶性のアルカリ石鹸層を除去した後の重量である。所望とする亜鉛石鹸層が生成されていれば、上記差分の値は、正（プラス）となる。
(Measurement of adhesion amount of zinc soap layer)
The amount of adhesion (g) of the zinc soap layer in each metal material is as follows: alkaline soap treatment → weight after removing water-soluble alkaline soap [C (g) in Table 1] and weight before alkaline soap treatment [A in Table 1 (G)] was calculated by obtaining a difference D (CA). Specifically, C (g) in Table 1 is a weight after each metal material after the alkali soap treatment is immersed in 90 ° C. ion exchange water for 15 minutes to remove the water-soluble alkali soap layer. If the desired zinc soap layer is generated, the value of the difference is positive (plus).
（亜鉛石鹸層の生成量の測定）
各金属材料における亜鉛石鹸層の生成量（ｇ／ｍ2）は、上記のようにして算出された差分Ｄ（ｇ）を、アルカリ石鹸処理された被処理面積［表１のＢ（ｃｍ2）］で割ることによって算出した。ここで上記被処理面積は、浸漬長さから算出した。このようにして算出される亜鉛石鹸層の生成量が多い程、被処理面積中に多くの金属石鹸層が生成されることを意味している。
(Measurement of the amount of zinc soap layer produced)
The amount of zinc soap layer produced in each metal material (g / m 2 ) is calculated by subtracting the difference D (g) calculated as described above from the area treated with alkali soap [B (cm 2 ) in Table 1]. ] Was calculated by dividing by. Here, the area to be treated was calculated from the immersion length. This means that the larger the amount of zinc soap layer calculated in this way, the more metal soap layers are generated in the treated area.
これらの結果を表１に併記する。 These results are also shown in Table 1.
Ｎｏ．１および２は、本発明で規定する亜鉛めっき金属材料を用いて製造した例であり、耐焼き付き性などの向上に有用な亜鉛石鹸層が充分得られた。詳細には、アルカリ石鹸水溶液への浸漬を３０分間行なったＮｏ．２に比べ、１０分間しか行なわなかったＮｏ．１において、所望とする亜鉛石鹸層が、より多く生成する傾向にあることから、本発明の製造方法を用いれば、所望とする潤滑皮膜を極めて短時間で得られることが分かる。 No. Nos. 1 and 2 are examples manufactured using the galvanized metal material defined in the present invention, and a zinc soap layer useful for improving the seizure resistance and the like was sufficiently obtained. Specifically, No. 1 was immersed in an alkaline soap solution for 30 minutes. Compared to No. 2, the test was performed only for 10 minutes. 1, it can be seen that the desired zinc soap layer tends to be generated more, so that the desired lubricating film can be obtained in a very short time by using the production method of the present invention.
これに対し、Ｎｏ．５および６は、亜鉛めっきでなく、錫めっきされた金属材料を用いて製造した例であり、Ｎｏ．６のように浸漬時間を３０分と長くしても、亜鉛石鹸層は全く生成しなかった。また、Ｎｏ．３および４は、めっき層を有しない鋼板を用いた例であり、浸漬時間にかかわらず、やはり、亜鉛石鹸層は全く生成しなかった。 In contrast, no. Nos. 5 and 6 are examples using a tin-plated metal material instead of zinc plating. As shown in FIG. 6, even when the immersion time was increased to 30 minutes, no zinc soap layer was formed. No. Nos. 3 and 4 are examples using a steel plate having no plating layer, and no zinc soap layer was formed regardless of the immersion time.
上記の実験結果より、本発明の製造方法を用いれば、リン酸塩処理を行なわなくても、潤滑性や耐焼き付き性などの向上に有用な亜鉛石鹸層を含む石鹸層を備えた塑性加工用金属材料を提供できることが確認された。 From the above experimental results, if the manufacturing method of the present invention is used, it is possible to perform plastic working provided with a soap layer including a zinc soap layer useful for improving lubricity and seizure resistance without performing phosphate treatment. It was confirmed that a metal material can be provided.
本発明の製造方法によれば、リン酸塩処理を行なわなくても、ボルト、ナット、ねじなどの締結部品、ばね、軸受けなどを含む機械部品や、スチールコード、ビードワイヤー、ＰＣ（ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ）鋼線などの伸線加工品などの金属加工品を、簡便に得ることができる。 According to the manufacturing method of the present invention, mechanical parts including fastening parts such as bolts, nuts and screws, springs, bearings, etc., steel cords, bead wires, PCs (pressed concretes) without performing phosphate treatment. A metal processed product such as a wire drawn product such as a steel wire can be easily obtained.
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