JP6405083B2 - 金属製自動車部品の塗膜の形成方法 - Google Patents

Description

本発明は金属製自動車部品の塗膜に関し、特に等速自在継手を構成する外側継手部材やドライブシャフトを構成する中間軸の表面に形成される塗膜に関する。

自動車のエンジンから駆動車輪に動力を伝達するドライブシャフトは、エンジンと車輪との相対的位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要があるため、一般的に、エンジン側（インボード側）に摺動式等速自在継手を、駆動車輪側（アウトボード側）に固定式等速自在継手をそれぞれ装備し、両者の等速自在継手を金属製の中間軸で連結した構造を具備する。
このドライブシャフトに組み込まれる摺動式等速自在継手および固定式等速自在継手のいずれも、前述の中間軸に連結された内側継手部材を含む内部部品を収容するカップ部と、そのカップ部から軸方向に一体的に延びるステム部とで構成された金属製の外側継手部材を備えている。

インボード側に位置する等速自在継手の外側継手部材、アウトボード側に位置する等速自在継手の外側継手部材、および両者の等速自在継手を連結する中間軸からなる金属製自動車部品は、鍛造により成形した後、その強度などを高めるために焼入れによる熱処理で表面硬化させている。この焼入れ後には、部品の靭性を高めて焼入れに伴う応力の一部を開放し焼割れを未然に防止する目的で、部品を焼戻ししている。また、これらの部品の外表面には、耐食性を向上させるために樹脂塗膜を形成している。

自動車などの被塗物に耐食性皮膜を形成するために、（Ａ）カチオン性樹脂、（Ｂ）低温解離型ブロックイソシアネート硬化剤、（Ｃ）顔料分散用樹脂で分散された顔料を顔料ペーストからなり、顔料分散用樹脂はカチオン化する前の疎水性樹脂のＳＰ値が１０．０〜１１．０であり、１分子中に一級アミノ基を１．６〜４．０個有し、かつ各成分比率がＡ／Ｂ／Ｃ＝１０〜８８／１０〜５０／２〜５０である電着塗料組成物が知られており、この電着塗料組成物は、塗料経時安定性と低温短時間（５〜５０分）焼付けでの耐食性を両立させている（特許文献１）。
しかし、電着塗装は成膜機構上、塗膜を厚くすることが困難であり、電着塗膜単独では耐食性が不十分となる場合がある。また、焼付け時間を含めて塗膜形成に長時間かかる場合がある。

金属製自動車部品の焼戻しおよび塗装剤の焼付けにおける処理時間の短縮化およびコスト低減を目的として、金属製の自動車部品を高周波焼入れし、その焼入れ後に自動車部品の外表面に粉体塗料を塗布した上で、自動車部品の焼戻しと焼付けとを高周波誘導加熱により同時に行なう方法およびその製造装置が開示されている（特許文献２）。

また、金属製自動車部品として、等速自在継手を構成する外側継手部材を冷間鍛造により製造する方法（特許文献３）、および外側継手部材のトラック溝、カップ入口チャンファ、トラックチャンファ、および、トラック入口チャンファが、冷間鍛造により仕上げられる製造方法（特許文献４）が知られている。

しかしながら、金属製自動車部品の表面に塗膜を形成する場合、上記粉体塗装の方法でも塗膜の付着性を向上させるために、下地処理として化成皮膜処理がなされる。この処理は、素地（塗装面）にリン酸マンガン皮膜、リン酸亜鉛皮膜、またはリン酸鉄皮膜等を施して耐食性、粉体塗料の付着性、耐久性を増加させる処理である。化成皮膜処理は、処理時間が長くなり化成皮膜の膜厚管理も厳しくなるため、製造コストが大きくなる。

特開平７−１７３４１５号公報 国際公開ＷＯ２０１２／０３９２５５ 特開２００２−３４６６８８号公報 特開２００９−１８５９３２号公報

本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、焼入れ後の自動車部品の焼戻しと粉体塗装の焼付け硬化とを同時に行なって形成される金属製自動車部品の塗膜において、下地処理として化成皮膜処理を行なわなくても優れた付着性を示す塗膜およびこの塗膜を有する金属製自動車部品、ならびに等速自在継手の提供を目的とする。

本発明の金属製自動車部品の塗膜は、鍛造後に焼入れされた金属製自動車部品の表面に粉体塗装法により粉体を付着させて、その金属製自動車部品の焼戻しと付着させた粉体の焼付け硬化とを同時に行なうことにより、金属製自動車部品の表面に形成され、粉体塗装法により粉体を付着させる前の金属製自動車部品の表面は、化成皮膜処理がされていない、加工硬化している素地面であることを特徴とする。
また、金属製自動車部品の素地面は、鍛造後に焼入れされた表面層とともに、該表面層の一部が旋削された旋削面であることを特徴とする。また、該素地面は、アルカリ性の洗浄剤で洗浄処理された表面であることを特徴とする。
上記鍛造が冷間鍛造であり、冷間鍛造後の表面硬さがＨＲＢ９０〜１１０であり、焼入れ後の表面硬さがＨＲＣ５０〜６５であることを特徴とする。
上記焼入れが高周波焼入れであり、同時に行なわれる、焼戻しおよび粉体の焼付け硬化が高周波誘導加熱であることを特徴とする。

金属製自動車部品の表面に粉体塗装法により付着させる粉体は、エポキシ系粉体塗料組成物の粉体であることを特徴とする。
特に、エポキシ系粉体塗料組成物の粉体がビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、ヒドラジド化合物と、無機充填材とを含む粉体であることを特徴とする。また、上記ヒドラジド化合物が有機酸ポリヒドラジドであることを特徴とする。また、上記無機充填材が硫酸バリウムを含むことを特徴とする。

本発明の塗膜が形成される金属製自動車部品が等速自在継手を構成する外側継手部材、またはドライブシャフトを構成する中間軸であることを特徴とする。
また、上記外側継手部材または中間軸への塗膜厚さが４０〜１５０μｍ、塗膜硬度が鉛筆硬度でＨ〜２Ｈ、塩水噴霧試験による耐食性が１２０時間以上であることを特徴とする。

本発明の金属製自動車部品の塗膜は、鍛造後に焼入れされ、焼戻しと付着させた粉体の焼付け硬化とを同時に行なう特定の粉体塗料組成物の粉体（以下、粉体塗料という）を用いる粉体塗装法により粉体を付着させるので、粉体付着前の表面が化成皮膜処理がされていない、加工硬化している素地面であっても優れた耐食性の塗膜が得られる。また、焼戻しと粉体の焼付け硬化とを同時に行なうので、金属製自動車部品の焼戻しおよび塗装処理時間の短縮化が図れる。

等速自在継手を構成する外側継手部材の一部切欠き軸方向断面図である。 高周波誘導加熱装置の概要を示す図である。 コイル通過型の高周波誘導加熱装置の具体例を示す図である。 多段型の高周波誘導加熱装置の具体例を示す図である。 多段型の高周波誘導加熱装置による温度チャートである。 中間軸の一例を示す図である。 焼付け条件を示す図である。 塗膜の断面写真である。

金属製自動車部品は、機械構造用炭素鋼を用いて鍛造法で成形されて、焼入れ・焼戻しを経て製造される。また、防錆を目的に部品の外表面は塗装される。鍛造に伴う加工硬化、焼入れに伴う熱応力および変態応力による焼入れひずみ等が部品の表面に発生する。また、加熱により表面に酸化状態の異なる複数の酸化鉄が生成する。このため、部品の外表面は粉体塗装などを行なう塗装面としては、化学的または物理的に均一面ではなく塗膜の付着性を向上させることが困難な塗装面を有している。
特に等速自在継手を構成する外側継手部材は、カップ部分と軸部分とで構成されるが、それらの境界部は厚肉になっていることが多く、この厚肉部とカップ部分とでは塗膜形成時の昇温・降温速度が異なることによる熱ひずみが生じることがあり、この場合も塗膜の付着性低下が起こりやすい。
このため、塗膜の付着性を向上させるため、粉体塗装前に下地処理として化成皮膜を形成することが一般的であるが、化成皮膜を形成することなく、アルカリ処理のみで塗膜の付着力が向上することを見出した。本発明はこのような知見に基づくものである。

金属製自動車部品の一例を図１に示す。図１は等速自在継手を構成する外側継手部材の一部切欠き軸方向断面図である。
外側継手部材１は、カップ部分２と、このカップ部分２の底部から軸方向に延びる軸部分３とより構成されている。カップ部分２は内周面４が球面状に形成されて、内周面４の円周方向複数箇所に、トルク伝達ボール（図示を省略）が組み込まれるトラック溝５が軸方向に延びて形成されている。トラック溝５は、溝底に沿う断面形状が円弧状の曲線とされている。また、内周面４の表面が焼入れ層となっている。
外側継手部材１は、ＪＩＳＧ４０５１に規定されるＳ４０Ｃ、Ｓ４３Ｃ、Ｓ４５Ｃ、Ｓ４８Ｃ、Ｓ５０Ｃ、Ｓ５３Ｃ、Ｓ５５Ｃ、Ｓ５８Ｃなどの機械構造用炭素鋼を用いて、円柱状の素材から、冷間鍛造、熱間鍛造、温間鍛造などを含めて、複数段階の鍛造過程を経て製造される。特に最終の鍛造過程では、表面の機械的強度を向上させるため、冷間鍛造される。冷間鍛造の温度は好ましくは０℃以上５０℃以下である。

冷間鍛造において、圧縮応力を受けて塑性変形した外側継手部材１の加工硬化した表面２ａは、引張強さ、降伏点、弾性限界、および硬度などは著しく上昇するが、伸びや絞りなどは著しく減少する。
本発明において、冷間鍛造後の外表面２ａの表面硬さは、ＨＲＢ９０〜１１０であることが好ましい。表面硬さがＨＲＢ９０未満では素地の硬化が不十分となり、外表面２ａの上に塗装した場合、素地の硬さの影響を受けることで塗膜硬さは低下する。同１１０を超えると被削性が低下するため好ましくない。
また、焼入れ後の表面硬さは、ＨＲＣ５０〜６５であることが好ましい。表面硬さがＨＲＣ５０未満では耐摩耗性が不十分となり転動寿命が低下する。同６５を超えると早期欠け、割れ等が発生しやすくなる場合がある。

上記冷間鍛造後および焼入れ後の表面硬さは、外表面２ａの加工度が異なる部分によって異なるので、均一な表面状態ではなくなる。
また、冷間鍛造後、カップ部分２の軸部分３方向端部の表面が旋削される場合がある。
旋削面は、旋削される部分および旋削される表面からの深さにより、金属材料の金属組織が異なる場合があり、旋削時の潤滑油が表面に残存する場合がある。

焼入れは、金属製自動車部品の表面をオーステナイト組織状態になるまで高温加熱を行なう加熱部と、その後急冷することによりマルテンサイト組織に変態させる冷却部とを備えた装置、および上記加熱冷却をできる方法であれは採用できる。
上記加熱部としては周波数１ＫＨｚ以上の電源を用いる高周波焼入れ装置を、冷却部としては、例えば冷却水噴射装置等が挙げられる。

上記焼入れ後に、外側継手部材１の外表面２ａに耐食性を向上させるために塗膜６が形成される。塗膜形成は粉体塗装を施し、焼戻しと焼付けとを同時に行なうことでなされる。焼戻しと焼付けは、例えば特許文献２記載のコイル通過型または多段型の高周波誘導加熱装置、および方法を用いて行なうことができる。

塗膜６が形成される外表面２ａは加工硬化された面であるか、または加工硬化された面と旋削面２ｂとが共存する塗装面となる。
塗装面は、付着性を向上させるための前処理として通常実施されている脱脂処理および燐酸鉄処理や燐酸亜鉛処理などの化成処理は行なわない。
前処理としてはアルカリ性の洗浄剤で洗浄処理する。
アルカリ性の洗浄剤は冷間鍛造および焼入れ工程で外表面２ａに残存する反応性石けん層または未反応性石けん層を除去できるアルカリ性水溶液からなる洗浄剤であれば使用できる。
例えば、水酸化ナトリウムの５質量％未満の水溶液を主成分とする洗浄剤が好ましい。金属製自動車部品の表面脱脂、防錆、剥離等を行なうことができる界面活性剤を共存させたアルカリ洗浄剤が好ましい。
アルカリ洗浄剤の市販品としては、貴和化学社製アクロヂン系洗浄剤、ライオン社製ライオミック系洗浄剤、化研テック社製ＷＡ系洗浄剤、供栄社化学社製ライトクリン等が挙げられる。
アルカリ性の洗浄剤による洗浄は、洗浄温度５０〜８０℃で、浸漬洗浄、噴射洗浄、超音波洗浄などの方法を採用できる。

塗膜６は粉体塗装法により形成される。粉体塗装に用いられる粉体は、エポキシ樹脂系、ポリエステル樹脂系、アクリル樹脂系、あるいはこれらを混合した複合系の粉体塗料を使用することが好ましい。粉体塗装法は塗膜の厚さを一回の塗装で５０μｍ以上とすることができ、耐食性等の塗装性能を向上させることができる。
上記粉体の中で、塗膜形成後の耐食性、耐酸性、耐アルカリ性、耐湿性、表面硬度に優れるエポキシ系粉体塗料が好ましい。

本発明に使用できるエポキシ系粉体塗料は、エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、硬化剤としてヒドラジド化合物と、無機充填材とを含む粉体塗料である。
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は、ビスフェノ−ルＡとエピクロルヒドリンとを一段法または二段法で反応させて得られるエポキシ樹脂である。ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は、金属製自動車部品の焼戻しと同時に焼付け硬化を行なうことができる加熱硬化性を有し、塗膜の付着性、耐食性などに優れている。なお、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に、脂環式エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、アクリルエポキシ樹脂などのエポキシ樹脂等を併用できる。
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の市販品としては、例えば、商品名エポトートＹＤ−０１１（エポキシ当量４５０〜５００ｇ／ｅｑ、軟化点６０〜７０℃、新日鉄化学社製）、同エポトートＹＤ−０１２（エポキシ当量６００〜７００ｇ／ｅｑ、軟化点７５〜８５℃、新日鉄化学社製）、同エポトートＹＤ−０１３（エポキシ当量８００〜９００ｇ／ｅｑ、軟化点８５〜９８℃、新日鉄化学社製）、同エポトートＹＤ−０１４（エポキシ当量９００〜１０００ｇ／ｅｑ、軟化点９１〜１０２℃、新日鉄化学社製）、同エポトートＹＤ−０１７（エポキシ当量１７５０〜２１００ｇ／ｅｑ、軟化点１１７〜１２７℃、新日鉄化学社製）、同エポトートＹＤ−０１９（エポキシ当量２４００〜３３００ｇ／ｅｑ、軟化点１３０〜１４５℃、新日鉄化学社製）、同エポトートＹＤ−９０２（エポキシ当量６００〜７００ｇ／ｅｑ、軟化点８２〜９２℃、新日鉄化学社製）、同エポトートＹＤ−９０４（エポキシ当量９００〜１０００ｇ／ｅｑ、軟化点９６〜１０７℃、新日鉄化学社製）、
商品名ｊＥＲエポキシ樹脂１００１（エポキシ当量４５０〜５００ｇ／ｅｑ、軟化点６４℃、三菱化学社製）、同１００２（エポキシ当量６００〜７００ｇ／ｅｑ、軟化点７８℃、三菱化学社製）、同１００３（エポキシ当量６７０〜７７０ｇ／ｅｑ、軟化点８９℃、三菱化学社製）、同１００４Ｆ（エポキシ当量８７５〜９７５ｇ／ｅｑ、軟化点９７℃、三菱化学社製）、同１００５Ｆ（エポキシ当量９５０〜１０５０ｇ／ｅｑ、軟化点１０７℃、三菱化学社製）、
商品名アラルダイドＸＡＣ５００７（エポキシ当量６００〜７００ｇ／ｅｑ、軟化点約９０℃、日本チバガイギー社製）、アラルダイドＧＴ７００４（エポキシ当量７３０〜８３０ｇ／ｅｑ、軟化点約１００℃、日本チバガイギー社製）、アラルダイドＧＴ７０９７（エポキシ当量１６５０〜２０００ｇ／ｅｑ、軟化点約１２０℃、日本チバガイギー社製）、商品名ＤＥＲ−６６４（エポキシ当量９５０ｇ／ｅｑ、ダウ・ケミカル社製）、同左６６７（ダウ・ケミカル社製）等を挙げることができる。これらは、単独で使用してもよく、２種類以上併用してもよい。

上記ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の硬化剤としては、ヒドラジド化合物を好ましく使用できる。ヒドラジド化合物の中でも有機酸ポリヒドラジドが好ましい。有機酸ポリヒドラジドは、１分子中にヒドラジド基（−ＣＯ−ＮＨ−ＮＨ₂）を２個以上含有するものであれば使用することができる。例えば蓚酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、エイコ酸二酸ジヒドラジドなどのＣ₂〜Ｃ₄₀の脂肪族カルボン酸ジヒドラジド、フタル酸ジヒドラジド、テレフタル酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、ピロメリット酸ジヒドラジド、ピロメリト酸トリヒドラジド、ピロメリット酸テトラヒドラジドなどの芳香族ポリヒドラジド、およびマレイン酸ジヒドラジド、フマル酸ジヒドラジド、イタコン酸ジヒドラジドなどのモノオレフィン性不飽和ジヒドラジド、ポリアクリル酸ポリヒドラジドなどが挙げられる。
これら中で脂肪族カルボン酸ジヒドラジドが好ましく、特にアジピン酸ジヒドラジドが焼戻しと焼付けとを同時に行なう条件での塗膜付着性に優れるため好ましい。
ヒドラジド化合物の配合割合は、エポキシ樹脂１００質量部に対して、１〜５０質量部である。

エポキシ系粉体塗料には、上記硬化剤と併せて、硬化促進剤を用いることができる。硬化促進剤としては例えばイミダゾール化合物を挙げることができる。イミダゾール化合物は特に限定されず、イミダゾール基を有する化合物を使用することができ、例えば、商品名キュアゾール（四国化成社製）等を挙げることができる。

エポキシ系粉体塗料には、無機充填材を含むことが好ましい。無機充填材としては硫酸バリウム、タルク、シリカ、炭酸カルシウム、長石、ワラストナイト、アルミナ、二酸化チタン、酸化鉄、カーボンブラック等が挙げられる。
これらの中でも、硫酸バリウムおよびカーボンブラックは必須の成分である。
無機充填材の配合割合は、エポキシ樹脂１００質量部に対して、１０〜１５０質量部である。

エポキシ系粉体塗料は、粉体塗料分野において周知の製造方法を用いて製造することができる。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ヒドラジド化合物、硬化促進剤、硫酸バリウムおよびカーボンブラック等の原料を、ヘンシェルミキサー等で混合した後、エクストルーダーや熱ローラ等の当業者によってよく知られた装置を用いて溶融混練し、冷却後、粉砕、分級する方法等を用いて製造できる。上記溶融混練の条件としては、硬化反応が進行しない温度以下で行なうのが好ましい。

金属製自動車部品の表面に粉体塗装法により粉体を付着させる方法としては、スプレー塗装法、静電粉体塗装法、電界流動静電塗装法、流動浸漬法等の当業者によってよく知られた方法を用いることができる。金属製自動車部品の表面形状を考慮すると静電粉体塗装法が好ましい。静電粉体塗装は、帯電した粉体塗料を噴霧器で噴霧するガン型と、帯電した塗料自身の反発を利用した静電霧化方式のいずれも利用できる。
等速自在継手を構成する外側継手部材への静電粉体塗装は、スプレーガンで塗料に帯電させ、接地された外側継手部材表面に静電気を使ってエポキシ系粉体を塗布する方法が特に好ましい。

外表面に粉体塗料が塗布された金属製自動車部品は、この自動車部品の焼戻し条件で、塗膜の焼付け硬化を同時に行なう。焼戻しは高周波誘導加熱により行なう。高周波誘導加熱は例えば特許文献２に記載の装置および方法を採用できる。
高周波誘導加熱装置は、高周波焼入れ後に外表面に粉体塗装法により粉体が付着された外側継手部材を移送するコンベア等の搬送路と、その搬送路の部品移送方向に沿って配設され、外側継手部材の焼戻しと焼付け硬化とを同時に行なう高周波誘導コイルとで構成される。

高周波誘導加熱装置の概要を図２に示す。図２（ａ）は、コイル通過型の高周波誘導加熱装置の概略構成を、図２（ｂ）は多段型の高周波誘導加熱装置の概略構成を、それぞれ示す図である。
図２（ａ）に示すコイル通過型の高周波誘導加熱装置７は、搬送路８上を移動する外側継手部材１を高周波誘導コイル９により連続的に加熱する装置である。
図２（ｂ）に示す多段型の高周波誘導加熱装置７ａは、搬送路８上を移動する外側継手部材１を高周波誘導コイル１０により断続的に加熱する装置である。
なお、これらコイル通過型および多段型の高周波誘導加熱装置の前段には、高周波焼入れ後の外側継手部材１の外表面に粉体塗装法により粉体を付着させる粉体塗装装置（図示を省略）が設置されている。また、高周波誘導加熱装置の後段には、外側継手部材１を冷却するための水冷およびエアブロー装置（図示を省略）が設置されている。

図３（ａ）および図３（ｂ）にコイル通過型の高周波誘導加熱装置の具体例を示す。図３（ａ）および図３（ｂ）は、それぞれ外側継手部材１の搬送方向に対して直角方向の断面図である。
図３（ａ）に示す高周波誘導加熱装置は、一部が搬送路８の両側で部品移送方向に沿って直線状に延びるように配置された高周波誘導コイル９ａを具備する。この高周波誘導加熱装置の高周波誘導コイル９の直線状部が搬送路８上の外側継手部材１をその両側から加熱する。なお、搬送路８の一方の側に位置する直線状部のコイルと他方の側に位置する直線状部のコイルとは、図示しないが、搬送路８の入口側および出口側で外側継手部材１の搬入および搬出の障害とならないように電気的に接続することにより高周波誘導コイルを形成している。
図３（ｂ）に示す高周波誘導加熱装置は、搬送路８上の外側継手部材１を内包するように搬送路８の部品移送方向に沿って螺旋状に巻回された高周波誘導コイル９ｂを具備する。この高周波誘導加熱装置の高周波誘導コイル９ｂは、その全体が搬送路８の部品移送方向に沿って延びるように配置されている。この高周波誘導コイル９ｂが搬送路８上の外側継手部材１をその全周囲から加熱する。
なお、高周波誘導コイルとして、図３（ａ）に示すものと、図３（ｂ）に示すものとを組み合わせることができる。

図４に多段型の高周波誘導加熱装置の具体例を示す。図４は、図２（ｂ）の多段型の高周波誘導加熱装置の具体例を示す構成図である。
図４に示す方式の高周波誘導加熱装置は、高周波誘導コイル１０により外側継手部材１を加熱する加熱ポジションＰと、外側継手部材１を放冷する放冷ポジションＱとを、外側継手部材１を移送する搬送路８の部品移送方向に沿って交互に繰り返し配置した構造を具備する。この装置では、加熱ポジションＰにおいて、搬送路８の上方に螺旋状に巻回された高周波誘導コイル１０を配置している。この加熱ポジションＰには、外側継手部材１が載置された受台８ａを上下移動させるエレベータ機構（図示せず）を有し、該機構により外側継手部材１を上昇させて高周波誘導コイル１０内に外側継手部材１を収容する。搬送路８上を移動する外側継手部材１が、加熱ポジションＰで上昇して高周波誘導コイル１０に収容されて後述する所定条件で加熱され、放冷ポジションＱにて搬送路８上で放冷される。図５に示すように、この加熱と放冷とを繰り返して、外側継手部材の焼戻しと粉体塗料の焼付け硬化とが同時に行なわれる。

高周波誘導加熱装置の高周波電源は、加熱コイルに高周波電流を供給するものであれば使用できる。例えば、電動発電機式発振器、電子管式発振器、サイリスタインバータ式発振器、トランジスタインバータ式発振器などが挙げられる。また、加熱コイル側に低電圧大電流を供給するための電流変成器（出力トランス）を設けることができる。
高周波電流は、周波数を特に限定されるものではないが、通常は１ｋＨｚ以上の周波数の電流をいう。また、この周波数が高くなると、渦電流の表皮効果により、部品表面近傍のみが加熱され、低くすると内部まで加熱される。

上記高周波誘導加熱装置を用いて、外表面に粉体塗装法により粉体が付着された外側継手部材は、３〜５分程度の時間で、室温から２００〜２４０℃の最高到達温度まで加熱される。この加熱条件で外側継手部材１の焼戻しと粉体塗料の焼付け硬化とが同時に行なわれる。その後、外側継手部材１は冷却位置へ搬送されて、搬送される間に放冷されて、１〜３分程度の時間で、水冷およびエアブロー装置により冷却される。

表面に粉体塗装による塗膜が形成された金属製自動車部品の例としては、上記等速自在継手を構成する外側継手部材、またはドライブシャフトを構成する中間軸が挙げられる。ドライブシャフトを構成する一対の等速自在継手を連結する中間軸の一例を図６に示す。
中間軸１１の場合、その両軸端部１２が等速自在継手の内側継手部材に連結されることから、少なくとも両軸端部１２を除く軸中央部１３の外周面（クロスハッチング部１４）に塗膜が形成される。なお、本発明の金属製自動車部品は、車輪用軸受装置を構成するハブ輪にも適用可能であり、その場合、塗膜が形成される領域は、ハブ輪のパイロット部となる。

外側継手部材または中間軸の表面に形成される塗膜は、塗膜厚さが４０〜１５０μｍであることが好ましい。４０μｍ未満では耐食性が劣り、１５０μｍを超えると粉体塗料が塗装面に十分に付着されず、焼付け硬化に時間がかかり、また、焼付け硬化後に塗膜のタレが発生し易くなる。
上記塗膜は、塗膜硬度が鉛筆硬度でＨ〜２Ｈ、塩水噴霧試験による耐食性が１２０時間以上あることが好ましい。鉛筆硬度がＨ未満では外部からの接触（飛び石など）により塗装が剥がれる可能性があり、２Ｈを超えると屈曲性が低下する。
塩水噴霧試験による耐食性は、塗膜を厚くすることが可能なため、水溶性焼付塗装剤等などの従来の塗膜より１２０時間以上と耐食性が向上する。

本発明の等速自在継手は、上記粉体塗装により形成された表面塗膜を有する外側継手部材と、内側継手部材と、該内側継手部材に連結されたドライブシャフトと、上記外側継手部材およびドライブシャフトに直接または別部材を介して装着されるブーツとを備えている。ドライブシャフトの中間軸表面には上記塗膜が形成されている。
等速自在継手の構造としては、以下のものが挙げられ、いずれの構造にも上記外側継手部材およびドライブシャフトが適用できる。
本発明の塗膜を形成することにより、塗膜形成に要する処理時間が短くなり、得られる塗膜特性が優れているので、耐久性に優れた等速自在継手が優れた生産性で製造できる。
（Ａ）内周面に軸方向に延びる三本の直線状トラック溝が形成された外側継手部材と、径方向に突設された三本の脚軸を有する内側継手部材としてのトリポード部材と、このトリポード部材の脚軸に回転自在に支持される転動体としてのローラとを備えてなり、このローラが外側継手部材のトラック溝に沿って転動自在に配置されている構造。
（Ｂ）円筒状の内周面に軸方向に延びる複数の直線状トラック溝が形成された外側継手部材と、球面状の外周面に外側継手部材のトラック溝と対をなす複数の直線状トラック溝が形成された内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に配置された転動体としてのボール（３〜８個）と、外側継手部材と内側継手部材との間に上記ボールを保持するケージとを備えてなる構造。
（Ｃ）内周面に複数の直線状トラック溝が形成された外側継手部材と、外周面に外側継手部材のトラック溝と対をなす複数の直線状トラック溝が形成され、かつ、このトラック溝と外側継手部材のトラック溝とが軸線に対して互いに逆方向に所定角度傾斜した構造を有する内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との交叉部に介在したボール（４、６、８、１０個）と、外側継手部材と内側継手部材との間に上記ボールを保持するケージとを備えてなる構造。

本発明の塗膜を有する等速自在継手は、任意の形態とでき、上記したトリポード型、ダブルオフセット型、クロスグルーブ型などの外側継手部材の軸線方向にスライドする機構を備えた摺動式等速自在継手に限定されず、ゼッパ型、バーフィールド型などのボールを用いたタイプの固定式等速自在継手としても使用できる。なお、トリポード型等速自在継手は、ダブルローラタイプ、シングルローラタイプのいずれでもよい。

実施例１
機械構造用炭素鋼（Ｓ５３Ｃ）を用いて、円柱状の素材から、図１に示す外側継手部材を冷間鍛造法により成形した。カップ部分の軸方向長さは８８．４ｍｍおよび外形は８４．８ｍｍ、軸部分の長さは８１．９ｍｍおよび軸径は３４．９ｍｍである。冷間鍛造後の外表面２ｃの表面硬さはＨＲＢ９９であった。
冷間鍛造後、高周波焼入れにより表面部分の焼入れを行なった。焼入れ後焼戻しの前に、ｐＨ１２の界面活性剤を主としたアルカリ洗浄剤（商品名アクロヂン、貴和化学社製）に浸漬して洗浄し、水洗・乾燥した。
エポキシ系粉体塗料（商品名パウダックスＥ７０、日本ペイント社製）を、コロナ放電式静電粉体塗装機を用いてカップ部分表面に塗装した。
粉体塗装後に図２（ａ）および図３（ａ）に示す高周波誘導加熱装置を用いて、外側継手部材の焼戻しと粉体の焼付け硬化とを同時に行ない、外側継手部材表面に塗膜を形成した。焼付け条件を図７に、塗膜の断面写真を図８に示す。図８（ａ）は旋削面へ形成された塗膜の断面を、図８（ｂ）は鍛造面へ形成された塗膜の断面をそれぞれ示す。鍛造面へ形成された塗膜の断面には、素地と塗膜の境界に酸化物皮膜が認められる。

上記方法で得られた外側継手部材の塗膜の特性を、塗膜硬度、塩水噴霧試験による耐食性、浸漬法による耐水性および耐油性を、以下に示す評価方法により評価した。なお、耐水性は前処理として化成処理をする場合、同アルカリ洗浄をする場合の例についても測定した。結果を表１に示す。
（１）塗膜硬度
ＪＩＳ Ｋ ５６００ ５．４項に規定される「引っかき硬度（鉛筆法）」による鉛筆硬度を測定した。
（２）耐食性（塩水噴霧試験）
塗膜が形成された外側継手部材を、ＪＩＳ Ｚ ２３７１に規定される塩水噴霧試験により評価した。塩水噴霧条件は、３５℃に保たれた塩水噴霧試験機中にｐＨが６．５〜７．２で５質量％ＮａＣｌ水溶液を塗膜面に１２０時間連続噴霧した。その後、錆の発生の有無を目視で観察した。
（３）耐水性
塗膜が形成された外側継手部材を４０℃の純水中に４８時間浸漬した後乾燥した。次いでＪＩＳ Ｋ ５６００ ５．６項に規定される付着性を測定した。
（４）耐油性
塗膜が形成された外側継手部材を室温のエンジンオイル中に９６時間浸漬した後、ＪＩＳ Ｋ ５６００ ６．１項に規定される耐液体性を測定した。

実施例２
アルカリ洗浄剤を汎用洗浄剤（商品名ＷＡ−２０６１、化研テック社製）に代える以外は実施例１と同様にして外側継手部材のカップ部表面に塗膜を形成した。塗膜の特性を実施例１と同様にして測定した。結果を表１に示す。

比較例１
アルカリ洗浄を行なうことなく、６０℃の純水で洗浄する洗浄方法に代える以外は実施例１と同様にして外側継手部材のカップ部表面に塗膜を形成した。塗膜の特性を実施例１と同様にして測定した。結果を表１に示す。

比較例２
アルカリ洗浄を行なうことなく、燐酸鉄による化成処理を行なう以外は、実施例１と同様にして外側継手部材のカップ部表面に塗膜を形成した。塗膜の特性を実施例１と同様にして測定した。結果を表１に示す。

本発明の塗膜は、耐食性に優れているので、等速自在継手などの金属製自動車部品に好適に利用できる。

１ 外側継手部材
２ カップ部分
３ 軸部分
４ 内周面
５ トラック溝
６ 塗膜
７ コイル通過型の高周波誘導加熱装置
７ａ 多段型の高周波誘導加熱装置
８ 搬送路
８ａ 受台
９、９ａ、９ｂ、１０ 高周波誘導コイル
１１ 中間軸
１２ 軸端部
１３ 軸中央部
１４ クロスハッチング部

Claims (9)

1. 鍛造後に焼入れされた金属製自動車部品の表面に粉体塗装法により粉体を付着させて、前記金属製自動車部品の焼戻しと前記粉体の焼付け硬化とを同時に行なうことにより、前記金属製自動車部品の表面に塗膜を形成する、塗膜の形成方法であって、
   前記粉体がエポキシ系粉体塗料組成物の粉体であり、
   前記粉体を付着させる前の金属製自動車部品の表面は、加工硬化している素地面であり、
   前記粉体塗装法は、前記素地面であり、化成皮膜処理を行わず、アルカリ性の洗浄剤で洗浄処理した表面に、前記粉体を付着させることを特徴とする金属製自動車部品の塗膜の形成方法。
2. 前記素地面は、前記鍛造後に焼入れされた表面層とともに、該表面層の一部が旋削された旋削面であることを特徴とする請求項１記載の金属製自動車部品の塗膜の形成方法。
3. 前記鍛造が冷間鍛造であり、冷間鍛造後の表面硬さがＨＲＢ９０〜１１０であり、前記焼入れ後の表面硬さがＨＲＣ５０〜６５であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の金属製自動車部品の塗膜の形成方法。
4. 前記焼入れが高周波焼入れであり、前記焼戻しおよび前記粉体の焼付け硬化が高周波誘導加熱により行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の金属製自動車部品の塗膜の形成方法。
5. 前記粉体がビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、ヒドラジド化合物と、無機充填材とを含む塗料組成物の粉体であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の金属製自動車部品の塗膜の形成方法。
6. 前記ヒドラジド化合物が有機酸ポリヒドラジドであることを特徴とする請求項５記載の金属製自動車部品の塗膜の形成方法。
7. 前記無機充填材が硫酸バリウムであることを特徴とする請求項５または請求項６記載の金属製自動車部品の塗膜の形成方法。
8. 前記金属製自動車部品が等速自在継手を構成する外側継手部材、またはドライブシャフトを構成する中間軸であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載の金属製自動車部品の塗膜の形成方法。
9. 前記外側継手部材または前記中間軸への塗膜厚さが４０〜１５０μｍ、塗膜硬度が鉛筆硬度でＨ〜２Ｈ、塩水噴霧試験による耐食性が１２０時間以上であることを特徴とする請求項８記載の金属製自動車部品の塗膜の形成方法。