JPH02301579A - 冷間プレス部品の表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は冷間プレス部品の表面処理方法に関するもので
あって、とくに冷間プレス部品の潤滑性を高めるために
その表面に形成されたリン、酸塩皮膜、ステアリン酸亜
鉛皮膜、ステアリン酸ソーダ皮膜等の潤滑皮膜を有効に
除去するための表面処理方法に関するものである。

［従来の技術］ 一般に冷間プレス部品をプレス加工する際、プレス金型
と冷間プレス材料との間の摩擦が大きいと、プレス金型
の耐久性が低下したり、冷間プレス部品の仕上がり精度
が低下するといった問題がある。そこで、普通冷間プレ
ス部品には、その表面の潤滑性を高めるために、リン酸
塩皮膜、ステアリン酸亜鉛皮膜、ステアリン酸ソーダ皮
膜等の潤滑皮膜が形成される。この潤滑皮膜は、冷間プ
レス加工終了後も冷間プレス部品の表面に残留するが、
このように残留する潤滑皮膜は、通常プレス後に冷間プ
レス部品を機械加工する際、あるいは熱処理する際に除
去されるので、普通は冷間プレス部品の潤滑皮膜を除去
する工程はとくに必要とされない。

［発明が解決しようとする課題］ とこ、ろで、自動車の自動変速機用のクラッチハブある
いはブレーキハブは、従来より溶接と機械加工とを併用
して製作されているが；近年冷間プレス加工を利用した
クラッチハブの製作方法が提案されている。そして、冷
間プレスガミ工によってクラッチハブを製作する場合、
クラッチハブは冷間プレス加工後とくに機械加工あるい
は熱処理が施されないので、冷間プレス加工によって製
作されたクラッチハブには、自動変速機への組伺時にお
いても潤滑皮膜が残留している。このため、クラッチハ
ブあるいはブレーキハブが自動変速機に組み込まれた後
、これらの表面に残留している潤滑皮膜がトランスミッ
ションケース内で徐々にはがれ始めるが、はがれ落ちた
潤滑皮膜はトランスミッンヨンケースから外部へ排出さ
れない。その結果、はがれた潤滑皮膜がごみとして自動
変速機内にとどまり、これが自動変速機内の油圧回路を
目詰まりさせＩこり、バルブをスチンクさせＩこすする
などして、変速不良が生じるといった問題がある。なお
、このような問題は、自動変速機のクラッチハブあるい
はブレーキハブに限らず、冷間プレス加工後に機械加工
ないし熱処理加工が行なわれない冷間プレス部品が、閉
じられたケース内に組み込まれる場合に一般的に起こり
うる。

そこで、潤滑皮膜が残留している冷間プレス部品を閉じ
られたケース内に組み込む場合には、通常冷間プレス部
品の潤滑皮膜を除去する必要があるが、従来はブラシ等
を用いて潤滑皮膜を機械的に除去していた。しかし、こ
のようにすると冷間プレス部品の素材表面にきずがつく
おそれがある。

このため、手作業で潤滑皮膜を洗い落としたりしている
のが現状であるが、このような潤滑皮膜の除去方法は人
手を要し非能率的である。

本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、冷間プレス部品に形成されたリン酸塩皮膜、ステア
リン酸亜鉛皮膜、ステアリン酸ソーダ皮膜等の潤滑皮膜
を、冷間プレス部品にきすをつけるなどといった不具合
を招くことなく、人手をかけずに短時間で効果的に除去
することができる、冷間プレス部品の表面処理方法を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本願発明者らは、冷間プレス部品の潤滑皮膜用に用いら
れるステアリン酸ソーダ、ステアリン酸亜鉛、リン酸塩
の化学的特性について詳細な検討を行い、次のような知
見を得た。

すなわち、潤滑皮膜用として実際に用いられるステアリ
ン酸ソーダには水に不溶性のステアリン酸誘導体が含ま
れ、かかるステアリン酸誘導体は油脂状であり水には不
溶性であるが、アルカリ液番こは容易に溶解する。なお
、純粋なステアリン酸ソーダは高温の水には易溶性であ
る。

ステアリン酸亜鉛は水には難溶性であるが、希酸には容
易に溶解して分解される。

リン酸塩としては、主としてリン酸亜鉛が用いられ、こ
のリン酸塩は水には難溶性であるが、希酸には易溶性で
ある。

本願発明者らはこのような事実に着目し、表面にリン酸
塩皮膜とステアリン酸亜鉛皮膜とステアリン酸ソーダ皮
膜とが積層形成された冷間プレス部品に対して、まずア
ルカリ液で洗浄を行えばステアリン酸ソーダ皮膜が除去
されてステアリン酸亜鉛皮膜が露出し、次に酸性液で洗
浄を行えば、ステアリン酸亜鉛皮膜とリン酸塩皮膜とが
除去されるものと考え、前記の目的を達するため、表面
にリン酸塩皮膜とステアリン酸亜鉛皮膜とステアリン酸
ソーダ皮膜とが積層形成された冷間プレス部品に対して
、順に、アルカリ脱脂液に浸漬してステアリン酸ソーダ
皮膜の荒落としを行い、湯洗を行い、リン酸系酸洗液に
浸漬して主にステアリン酸亜鉛皮膜とリン酸塩皮膜の溶
解除去を行い、水洗を行い、中和液に浸漬して中和を行
う、ことを特徴とする冷間プレス部品の表面処理方法を
提供する。

［発明の作用・効果］ 本発明によれば、冷間プレス部品がアルカリ脱脂液に浸
漬されたときに、これによってステアリン酸ソーダ皮膜
が分解されて除去される。

ここにおいて、好ましくアルカリ脱脂液を第１゜第２の
２つの脱脂槽に貯留じて冷間プレス部品を順次第１．第
２脱脂槽に浸漬するようにする一方、第２脱脂槽へは新
しいアルカリ脱脂液を供給するとともに第１脱脂槽へは
第２脱脂槽内のアルカリ脱脂液を導入するようにすれば
、アルカリ脱脂液の消費量を低減しつつ（約１／２とな
る）、最終の脱脂工程にある冷間プレス部品を新しい洗
浄力の強いアルカリ脱脂液に浸漬させることができ、低
コストで効果的にステアリン酸ソーダ皮膜を除去するこ
とができる。

そして、冷間プレス部品がリン酸系酸洗液に浸漬された
ときには、ステアリン酸亜鉛皮膜とリン酸塩皮膜とが除
去される。また、この後で中和槽で中和液に浸漬される
ので、冷間プレス部品の表面に酸洗液が残留せず冷間プ
レス部品での錆の発生が有効に防止される。

なお、脱脂工程と酸洗工程との間には湯洗が行なわれる
ので、アルカリ脱脂液が酸洗槽に混入するのが有効に防
止され、また酸洗工程と中和工程との間には水洗が行な
われるので、酸洗液の中和槽への混入が有効に防止され
、酸洗液と中和液の劣化を低減することができる。

このような表面処理方法によれば、冷間プレス部品表面
に機械的な処理が行われないので、冷間プレス部品の表
面にきずをつけることなく容易に、潤滑皮膜を効果的に
除去することができる。

また、好ましくアルカリ脱脂液が貯留された脱脂槽と、
温水が貯留された湯洗槽と、リン酸系酸洗液が貯留され
た酸洗槽と、水が貯留された水洗槽と、中和液が貯留さ
れた中和槽とを、例えば直列に配置し、これらの上に各
種への冷間プレス部品の搬入・搬出を自在に行うことが
できる普通の自動搬送装置を設ければ、上記の潤滑皮膜
の除去工程を容易に自動化することができ、人手をかけ
ず効果的に冷間プレス部品の潤滑皮膜を除去することが
できる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

第１図と第２図とに示すように、冷間プレス部品の潤滑
皮膜を除去するための表面処理装置ＳＰは、潤滑皮膜を
除去する処理部Ｔと、該処理部Ｔに未処理の冷間プレス
部品を搬入するとともに処理済みの冷間プレス部品を搬
出する受渡部Ｃとで構成されている。

そして、各装置が略長方形のフロア面に配置されｔ；処
理部Ｔには、フロア面の長手方向に受渡部Ｃ側から順に
、防錆液が入れられた防錆槽ｌと、酸洗液が入れられた
酸洗槽２と、洗浄水が入れられた水洗槽３と、中和液が
入れられた中和槽４と、温水が入れられｔ；湯洗槽５と
、夫々アルカリ性の脱脂液が入れられた第１．第２脱脂
槽６，７とが、適当な高さの位置に形成されたステージ
８の上に配置されている。なお、図示していないが、各
種ｌ〜７にはその中に貯留される液を所定の温度に保持
する温度調節装置が設けられている。

上記の防錆液、酸洗液、洗浄水、中和液、温水、及び脱
脂液の性状を以下に示す。

■防錆液 鉱物油と界面活性剤を主成分とする防錆剤を水に分散さ
せた液体 防錆剤濃度　１００ｇ／Ｑ 温度　　　　６０±２℃ ■酸洗液 リン酸を主成分とする酸洗剤の水溶液 酸洗剤濃度　２００ｇ／Ｑ 温度　　　　４０±２°Ｃ ■洗浄水 常温の工業用水 ■中和液 ホウ酸塩を主成分とする中和剤の水溶液中和剤濃度　ｌ
Ｏｇ／Ｑ 温度　　　　６０±５°Ｃ ■温水 ８０±５℃の工業用水 ■脱脂液 水酸化ナトリウムを約ｌＯ％含む脱脂剤の水溶液 脱脂剤濃度　７０ｇ／（１ 温度　　　　９０±２℃ なお第１表に、上記の脱脂剤と酸洗剤と中和剤と防錆剤
の成分を示す。

以下余白 第１表　各処理剤の成分 第１表（続き）各処理剤の成分 上記受渡部Ｃには、普通のコンベア（図示せず）、スト
ツパ（図示せず）等で構成され、未処理の冷間プレス部
品を搬入する部品搬入ステーション１１と、普通のコン
ベア（図示せず）等で構成され、処理済みの冷間プレス
部品を搬出する部品搬出ステーション１３と、普通のリ
フト（図示せず）、コンベア（図示せず）等で構成され
、部品搬入ステーション１１に置かれた冷間プレス部品
を部品搬出ステー／コン１３に移動させる部品横引手段
１２とが設けられている。なお、部品搬入ステーション
ｌｌと部品搬出ステーション１３と部品横引手段１２と
は、ステージ８よりかなり低い、ステージ８とフロア１
４のほぼ中間位置に配置されている。

また、受渡部Ｃには、部品搬入ステーション１１に置か
れた冷間プレス部品を昇降させるリフタ１５が設けられ
ている。冷間プレス部品は、適当な個数づつ（例えば２
０個づつ）パケット１６に入れられて部品搬入ステーシ
ョン１１に搬入され、所定の位置に置かれるが、リフタ
１５は、このバケッＨ６をステージ８と同じ高さの位置
（以下、この位置をアッパポジションという）まで持ち
上げ、あるいは、パケット１６をアッパポジションから
部品搬入ステーション１１まで降ろすことができるよう
になっている。

そして、ステージ８よりかなり高い位置において、各種
ｌ〜７の上方には、各種ｌ〜７の配列方向に伸長して設
けられた直線状のレール１７の上を、これに沿って自在
に移動できる搬送装置１８が設けられている。この搬送
装置１８にはアーム２１が設けられ、このアーム２１は
上下方向に変位できるとともに、パケット１６を把持し
、または把持を解除できるようになっている。上記アー
ム２１がパケット１６を把持しつつ最も低い位置まで変
位したときには、パケット１６が、アッパポジションに
あるリフタ１５の上面または各種ｌ〜７の底部に配置さ
れた支持フレーム２２上面に載るようになっている。ま
た、アーム２１がパケット１６を把持しつつ最も高い位
置まで変位したときには、パケット１６の下端面が各種
１〜７の上端面よりやや上方まで持ち上げられ、バケッ
ト１６がレール１７の伸長方向に移動させられても多槽
ｌ〜７と干渉し合わないようになっている。

したがって、搬送装置１８は、アッパポジションにある
リフタ１５上または各槽Ｉ〜７内の支持フレーム２２上
に置かれたパケット１６を、アッパポジションにあるリ
フタ１５上および各槽ｌ〜７内の支持フレーム２２上の
うち、パケット１６が置かれていない任意のところに移
動させることができるようになっている。

以下、第３図に示すフローチャートを参照しつつ、冷間
プレス部品の表面処理方法について説明する。なお、表
面処理装置ＳＰにおいては、複数のパケットＩ６に入れ
られた冷間プレス部品が、互いに所定の時間的なずれを
保ちつつ併行して処理されているが、このフローチャー
トは、特定の１つのパケット１６内に入れられた冷間プ
レス部品が経時的にどのように処理されてゆくかという
ことを表している。

工程Ｓｌでは、複数（例えば２０個）の冷間プレス部品
が収納されたパケット１６が部品搬入ステーション１１
に搬入され、リフタ１５上にセットされる。この後リフ
タ１５はこのパケット１６を載せたままアッパポジショ
ンまで上昇する。

工程Ｓ２では、アッパポジションに位置するりフタ１５
上のパケット１６が、搬送装置１８によって第１脱脂槽
６内に移され、第１脱脂槽６内のアルカリ脱脂液に浸漬
される。この操作は具体的には次のような順序で行なわ
れる。

■搬送装置１８がレール上をリフタ１５の真上まで移動
して静止する。

■アーム２１が下がり、パケット１６を把持する。

■アーム２１が上がり、パケットＩ６かりフタ１５の上
方に持ち上げられる。

■搬送装置１８がバケツ）１６を高い位置に把持したま
ま第１脱脂槽６の真上まで移動して静止する。

■アーム２１が、パケット１６の下端面が第１脱脂槽６
内の支持フレーム２２に接触する位置まで下がり、ここ
でパケット１６の把持を解除する。

■アーム２１が上がる。

なお、このような冷間プレス部品のアルカリ脱脂液への
浸漬時間は２分５５秒である。

工程Ｓ３では、搬送装置１８によって第１脱脂槽６内の
パケット１６が第２脱脂槽７内に移され、冷間プレス部
品は第２脱脂槽７内のアルカリ脱脂液中に浸漬される。

この浸漬時間は１１分ｌＯ秒とかなり長く設定されてい
るので、この工程が処理のネックとなるのを回避するた
めに、第２脱脂槽７を第１脱脂槽６の約３倍の容量とし
、支持フレーム２２を３つ設け、同時に３つのパケット
１６を収容できるようにしている。このため、第２脱脂
槽７の処理能力が大きくなり、第２脱脂槽７の処理能力
（約３分４０秒にｌパケット）は第１脱脂槽６の処理能
力（２分５５秒に１パケツト）とそれほど違わなくなる
。なお、この場合の搬送装置Ｉ８の具体的な作動形態は
、レール１７上での静止位置が異なる点を除けば、工程
Ｓ２の場合と同一であるので、その説明を省略し、以下
の工程５４〜Ｓ９でも同様とする。

冷間プレス部品の表面には、第４図に示すような、厚さ
１０〜２０２ｍのリン酸塩被膜と、厚さ５μｍのステア
リン酸亜鉛皮膜と、厚さ２０〜４０μｍのステアリン酸
ソーダ皮膜とが形成されるとともに、ステアリン酸ソー
ダ皮膜には若干の油脂が付着しているが、工程Ｓ２と工
程Ｓ３とでパケット１６内の冷間プレス部品がアルカリ
脱脂液に浸漬されると、冷間プレス部品の表面に付着し
ている油脂とステアリン酸ソーダ皮膜とが除去される。

ここにおいて、第２脱脂槽７へは新しいアルカリ脱脂液
が供給されるが、第１脱脂槽６へは、第２脱脂槽７をオ
ーバー７０−したアルカリ脱脂液が流入するのみで新し
いアルカリ脱脂液は供給されない。つまり、冷間プレス
部品とアルカリ脱脂液とは、第１．第２脱脂槽６，７に
おいて、向流２段接触を行うことになる。このため、脱
脂工程の最終段階では冷間プレス部品が新しいアルカリ
脱脂液と接触するので最終的には冷間プレス部品のステ
アリン酸ソーダ皮膜が効果的に除去されるとともに、第
１脱脂槽６に新しいアルカリ脱脂液を供給する必要がな
いので、アルカリ脱脂液の消費量か非常に少なくてすむ
。

工程Ｓ４では、第２脱脂槽７内のパケット１６が湯洗槽
５内に移され、冷間プレス部品が約８０°Ｃの温水中に
１分３５秒浸漬される。これによって、冷間プレス部品
の湯洗が行なわれ、その表面のアルカリ脱脂液が洗浄さ
れ、アルカリ脱脂液の酸洗槽２への混入が防止され、酸
洗液の劣化が低減される。

工程Ｓ５では、湯洗槽５内のパケット１６が酸洗槽２内
に移され、冷間プレス部品が酸洗液中に３分ｌＯ秒浸漬
される。この工程では、酸洗液によって冷間プレス部品
のステアリン酸亜鉛皮膜とリン酸塩皮膜とが除去され、
この時点で冷間プレス部品表面の潤滑皮膜は完全に除去
される。

工程Ｓ６では、酸洗槽２内のパケット１６が水洗槽３内
に移され、冷間プレス部品が洗浄水中に３０秒浸漬され
、冷間プレス部品の水洗が行なわれ、その表面の酸洗液
が洗浄される。これによって酸洗液の中和槽４への混入
が防止され、中和液の劣化が低減される。

工程Ｓ７では、水洗槽３内のパケット１６が中和槽４内
に移され、冷間プレス部品が４０秒中和液内に浸漬され
る。前工程Ｓ６で水洗が行なわれ、冷間プレス部品表面
の酸洗液はほぼ全部洗浄されているが、酸洗液がわずか
でも残留していると冷間プレス部品に錆が発生するので
、冷間プレス部品を中和液と接触させて酸洗液を完全に
除去するようにしている。

工程Ｓ８では、中和槽４内のパケット１６が防錆槽１内
に移され、冷間プレス部品が３分間防錆液中に浸漬され
る。これによって、冷間プレス部品の錆の発生が防止さ
れる。

工程Ｓ９では、防錆槽ｌ内のパケット１６が、アッパポ
ジションに位置するりフタ１５上に移され、この後リフ
タ１５が降下してパケット１６を部品搬入ステーション
１１に移す。続いて部品横引手段１２によって、部品搬
入ステーション１１に置かれｔ；処理済みの冷間プレス
部品が入れられたバケツ）１６が部品搬出ステーション
１３に移される。この後、パケット１６が搬出される。

ところで、特定のパケット１６についてみれば、上記の
ような工程５ｌ−３９で冷間プレス部品の潤滑皮膜が除
去されるが、実際には、複数のパケット１６に収納され
た冷間プレス部品が、適当な時間的なずれをもって併行
的に処理される。このため、搬送装置１８はできるだけ
能率的に表面処理を行うように運転される。このような
搬送装置１８の運転プログラムの一例を第５図に示す。

第５図に示す運転プログラムでは、９種類の操作（工程
Ｓｌ〜工程Ｓ９１；対応する）を、４分弱で１通り行な
うことができるので、処理部Ｔには４分間に１個の時間
間隔でパケット１６が導入・排出され、したがってその
処理能力は４分間に１パケツト（冷間プレス部品２０個
）となる。

このような表面処理は完全に自動的に行なわれるので人
手を要せずに潤滑皮膜を除去することができ、また冷間
プレス部品の表面に機械的な処理を施さないので冷間プ
レス部品の表面にきすをつけるおそれがない。

このような表面処理が行われた場合の、冷間プレス部品
の潤滑皮膜残留量の実測値を次に示す。

■比較的大きな冷間プレス部品 処理前　、２５〜３０ｍｇ１５個 処理後　　０．２５−１．１０ｍｇ１５個■比較的小さ
な冷間プレス部品 処理前　　１５ｍｇ１５個 処理後　　０．０５〜０．５ｍｇ１５個このように、本
発明によれば潤滑皮膜の残留量が大幅に低減されている
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す冷間プレス部品の表面
処理装置の平面説明図である。 第２図は、第１図に示す表面処理装置の立面説明図であ
る。 第３図は、冷間プレス部品の表面処理の工程を示すフロ
ーチャートである。 第４ＵＩ！Ｊは、冷間プレス部品表面に形成された潤滑
皮膜の断面説明図である。 第５図は、第１図に示す表面処理装置の搬送装置の運転
プログラムを示す図である。 ＳＰ・・・表面処理装置、Ｔ・・・処理部、Ｃ・・・受
渡部、ｌ・・・防錆槽、２・・・酸洗槽、３・・・水洗
槽、４・・・中和槽、５・・・湯洗槽、６・・・第１脱
脂槽、７・・・第２脱脂槽、８・・・ステージ、ｌｌ・
・・部品搬入ステーション、１３・・・部品搬出ステー
ション、１５・・・リフタ、１６・・・パケット、１７
・・・レール、１８・・・搬送装置、２１・・・アーム
、２２・・・支持フレーム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面にリン酸塩皮膜とステアリン酸亜鉛皮膜とス
   テアリン酸ソーダ皮膜とが積層形成された冷間プレス部
   品に対して、順に、アルカリ脱脂液に浸漬してステアリ
   ン酸ソーダ皮膜の荒落としを行い、湯洗を行い、リン酸
   系酸洗液に浸漬して主にステアリン酸亜鉛皮膜とリン酸
   塩皮膜の溶解除去を行い、水洗を行い、中和液に浸漬し
   て中和を行う、ことを特徴とする冷間プレス部品の表面
   処理方法。