JP2013104125A - 高潤滑表面処理鋼板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鋼板表面に、島状リン酸亜鉛結晶とそれを覆う潤滑皮膜とを形成する。潤滑皮膜はバインダーと潤滑成分とからなり、バインダーの50質量%以上が無機系バインダーである。島状リン酸亜鉛結晶の付着量が1.5g/m2以上6.0g/m2以下、潤滑皮膜の付着量が2.0g/m2以上6.0g/m2以下とし、島状リン酸Zn結晶の隙間を前記潤滑皮膜が充填している部分に相当する混合層の断面厚みは0.3μm以上とする。
【選択図】 図1
Description
板厚2.3mmのSPHC270C鋼板(引張強度270MPa以上の熱延軟鋼板)の切り板(300mm×300mm)の両面に対して、浸漬処理にてリン酸Zn処理(処理液:日本パーカライジング製/PB−9X)を行った。浸漬温度は指示通りの90℃とし、浸漬時間を5S〜120Sの間で変化させてリン酸Zn結晶の付着量を調整し、表1に示すA〜Eのリン酸Zn処理鋼板を得た。なお、鋼板Dはリン酸Zn処理を実施しなかった例である。リン酸Zn処理後に水洗と乾燥を行った。リン酸Zn結晶の付着量は、リン酸Zn処理前後の鋼板の質量変化により求めた。
下記に示すバインダー成分、潤滑成分、及び極圧添加剤を表2および表3に示す所定の割合で純水(脱イオン水)に添加し、十分に撹拌して分散させ、純水で固形分量が20%になるように希釈して、塗布に用いる薬液を調製した。この薬液を上記のリン酸Zn処理鋼板の表面にバーコーターにより片面ずつ塗布し、60℃で乾燥して、潤滑皮膜を両面に形成し、潤滑処理鋼板を作製した。潤滑皮膜の付着量は、潤滑皮膜形成前後の鋼板の質量変化から産出した。
A)バインダー成分
・メタケイ酸ナトリウム
・アクリル系樹脂(モノマー組成;アクリル酸8%、メタクリル酸52%、アクリル酸ブチル40%)
B)潤滑成分
・有機高分子化合物:ポリエチレンワックス(分子量20000、平均粒径3μm)
・固体潤滑剤:二硫化モリブデン(平均粒径2μm)
・石けん:ステアリン酸ナトリウム
C)極圧添加剤
・亜リン酸エステル。
下層リン酸塩処理:日本パーカライジング社製PB−181X(浸漬75℃×10分間、付着量6/m2);
上層石けん処理:日本パーカライジング社製LUB−235(浸漬80℃×10分間、付着量4g/m2)。
高面圧下での多段塑性加工を模擬するために、図4に概要を示すように、L字型プレス成形設備を使用して、潤滑処理鋼板のL曲げ加工サンプルの側面に対して下記の手順にて多段しごき加工を行い、その潤滑性能を評価した。試験結果をリン酸Znおよび潤滑皮膜の付着量ならびに混合層の厚みとともに表2および表3に示す。
手順2:ポンチとダイのクリアランスを板厚−0.15mm(板厚減少幅=0.15mm)になるようにセットしてサンプルに最初のしごき加工(L字成形)を実施する;
手順3:手順2でしごき加工したL字型サンプルに対し、クリアランスをさらに−0.15mm小さくして2回目のしごき加工を実施する。同様に、クリアランスを−0.15mmピッチで縮めながら、鋼板が破断するまでしごき加工を繰り返し、破断時のポンチとダイのクリアランス(破断クリアランス)を求める;
手順4:クリアランスの減少ピッチを−0.20mm、−0.25mmおよび−0.35mmにセットして手順2、3を実施し、破断時のクリアランスを求める;
手順5:−0.15〜−0.35mmの範囲内の4ピッチでのしごき加工試験における破断クリアランスの平均値(平均クリアランス)を、式1により求める。
平均クリアランス=(S1+S2+S3+S4)/4 ・・・(式1)
S1:−0.15mmピッチで縮めた時の破断クリアランス。
S3:−0.25mmピッチで縮めた時の破断クリアランス。
S4:−0.35mmピッチで縮めた時の破断クリアランス。
成形速度:170mm/s
金型材質:SKD11
評価:破断時のクリアランスが狭いほど厳しい条件の多段成形でも破断が生じにくいことを示しており、従来のリン酸塩石けん処理の結果を基準に次のように評価した。◎、○が合格である。
○:従来のリン酸塩石けん処理同等;
△:従来のリン酸塩石けん処理より劣る;
×:潤滑効果無し。
表2からわかるように、好ましいリン酸Zn結晶の付着量と潤滑皮膜組成の条件を満たすNo.1〜8、11〜14、16〜18は、多段しごき加工試験において十分な潤滑性能を示した。また、その鋼板の混合層の厚みは0.4〜1.4μmであった。特に混合層が0.6μm以上でリン酸塩石けん処理よりも良好な潤滑性を示した。
表3から分かるように、好ましい潤滑皮膜の付着量を満たすNo.30〜35では、多段しごき加工試験において十分な潤滑性能を示した。混合層の厚みは0.5または0.6μmであった。一方、比較例であるNo.27、28では、混合層を形成するのに十分なリン酸Zn結晶が存在するものの、潤滑皮膜が存在しないか、その付着量が少なく、混合層も存在しないか、薄すぎて、潤滑性が得られなかった。比較例のNo.29では、十分な混合層は形成されているが、潤滑皮膜の付着量が多すぎて、金型に潤滑皮膜が凝着するため、実用上使用が難しいため、評価を△とした。
Claims (3)
- 鋼板上に島状リン酸亜鉛結晶とそれを覆う潤滑皮膜とを有し、前記潤滑皮膜がバインダーと潤滑成分とからなり、該バインダーの50質量%以上が無機系バインダーであり、前記潤滑皮膜の付着量が2.0g/m2以上6.0g/m2以下であることを特徴とする、塑性加工用潤滑処理鋼板。
- 前記島状リン酸亜鉛結晶の付着量が1.5g/m2以上6.0g/m2以下である、請求項1に記載の潤滑処理鋼板。
- 前記島状リン酸Zn結晶の隙間を前記潤滑皮膜が充填している部分に相当する混合層の断面厚みが0.3μm以上である、請求項1または2に記載の潤滑処理鋼板。
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