JPH03215684A - アルミニウムの潤滑皮膜処理法 - Google Patents

アルミニウムの潤滑皮膜処理法

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JPH03215684A
JPH03215684A JP2007136A JP713690A JPH03215684A JP H03215684 A JPH03215684 A JP H03215684A JP 2007136 A JP2007136 A JP 2007136A JP 713690 A JP713690 A JP 713690A JP H03215684 A JPH03215684 A JP H03215684A
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Shigeru Nakano
茂 中野
Yoichi Nishimura
洋一 西村
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Nihon Parkerizing Co Ltd
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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、アルミニウムあるいはアルミニウム合金(以
下アルミニウム等と略記する)の冷間鍛造や引抜き等に
際して,アルミニウム等の表面に潤滑皮膜を形成する方
法に関する。
[従来の技術] りん酸塩皮膜は,鉄鋼や非鉄金属の冷間鍛造等の潤滑皮
膜として広く用いられている。
アルミニウム等にりん酸塩皮膜を形成するには、従来は
、例えば下記の、成分の溶液が用いられていた。即ち、
Zn”:0.7%,PO4”:  1.0%,No,:
2.O%,INF4 :1.0%。しかし、アルミニウ
ム等をこの溶液で処理すると、短期間で形成状況が変わ
るため,所望のりん酸塩皮膜を安定して形成する事が難
しかった。また安定してりん酸塩皮膜を形成するために
従来は頻繁に溶液を更新していたが、しかし弗化物を含
有するこの溶液の廃液処理は面倒であった。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、頻繁に処理液を更新しないで、アルミニウム
等に,冷間鍛造等に適した潤滑皮膜を、安定して形成す
る方法を提供する事を課題としている。また本発明は、
廃液処理が簡単な処理液を用いて、アルミニウム等に潤
滑皮膜を形成する方法を開示するものである。
[課題を解決するための手段および作用]本発明者等は
、従来の潤滑処理法では,前記の如く,短期間でりん酸
塩皮膜の形成状況が変化する理由を研究した結果、下記
の知見を得るに至った。
?)アルミニウム等は弗化物を含有しないりん酸塩処理
液では、表面が不活性な酸化皮膜や水和酸化皮膜で覆わ
れて、りん酸塩皮膜層が形成できない。
ii)弗化物を溶液に含有せしめると、不活性な酸化皮
膜や水和酸化皮膜は弗化物で活性化されて、りん酸塩の
皮膜層が形成される。しかしこの際にAI’“が溶出し
て処理液に含有される.■)このAI■+はりん酸塩処
理液中に逐次蓄積されるが、このAl  はりん酸塩皮
膜の形成を阻害するに至る。従ってA1 が蓄積された
溶液は、薬剤を補充して処理液の他の成分を調整しても
、りん酸塩皮膜の形成状況は所望の如くに再現し難V鳥
以上述べた如く、アルミニウム等の表面に、直接に、り
ん酸塩皮膜を形成させるには、弗化物を含有した処理液
を用いることとなるが、弗化物を含有した処理液では、
短期間でりん酸塩皮膜の形成状況が不安定となる。
本発明者等は、アルミニウム等にりん酸塩皮膜層を形成
する方法を更に研究した結果、下記の知見を得るに至っ
た。
tv)アルミニウム等に、あらかじめ化学的亜鉛沈着メ
ッキを施すと、りん酸塩処理液中の弗素の含有の有無に
かかわらず安定して、りん酸塩皮膜層をアルミニウム等
に形成する事ができる。
■)あらかじめ化学的亜鉛沈着メッキを施すと、溶液中
にAl  が溶出しあるいは蓄積される事がなく、長期
間に亘って使用しても、りん酸塩皮膜の形成は安定して
所望の如くに保たれる。
本発明は,以上の知見に基づいてなされた。即ち請求項
(1)は、アルミニウム等に化学的亜鉛沈着メッキを施
し,その後りん酸塩皮膜処理を行い、更に潤滑処理する
事を特徴とする、アルミニウムの潤滑皮膜処理法である
. 本発明で、アルミニウムあるいはアルミニウム合金とは
,例えばIs,28等の純アルミニウムや、52S,5
65等の耐食アルミニウムーマグネシウム系合金や、3
8等のアルミニウムーマンガ系合金や61S,638等
のアルミニウムーマグネシウム合金や. 14S , 
17S , 248等のジュラルミンや74S,758
等の超々ジュラルミン等の純アルミニウム及びアルミニ
ウムを主成分とするアルミニウム合金をいう。本発明は
上記の各種のアルミニウム等の何れも適用する事ができ
る。
本発明の方法の第1ステップでは、アルミニウム等の表
面に、化学的亜鉛沈着メッキを施す。
本発明で化学的亜鉛沈着メッキとは,アルミニウム等を
例えばアルカリ性亜鉛酸ナトリウム溶液中に浸漬する、
いわゆるジンケート法によって得られる亜鉛メッキをい
う。即ち例えば,表面を脱脂し清浄にしたアルミニウム
等を. Na,O : 52g/fi ,Z n ()
 : 200g/ Qを溶解した常温の溶液に約1分間
浸漬すると、厚さが0.05μ程度の薄い亜鉛メッキ層
がアルミニウム等の表面に形成される.この亜鉛メッキ
層は厚さが非常に薄いために、アルミ表面を保護する作
用は殆どなく、またアルミニウム等の潤滑皮膜としては
従来用いられていない。
即ち従来この化学的亜鉛沈着メッキは、アルミニウム等
に例えばニッケルや銅等の他金属のメッキを施す際の,
下地メッキとして広く用いられている。アルミニウム等
の表面が,厚さが0.1μ程度の一様な厚さの亜鉛層で
被覆されると、亜鉛の沈着速度は緩慢となる。更に厚く
亜鉛をメッキする事も出来るが、亜鉛層の厚さが不均一
なスポンジ状になり易い。本発明では後の工程でこの亜
鉛メッキ層上にりん酸亜鉛皮膜を更に形成するが、亜鉛
層がスポンジ状になると、りん酸亜鉛皮膜の密着性が損
なわれる。従って本発明の請求項(1)では、厚さが0
.1μ程度の一様な厚さの亜鉛層が好ましいが、上記の
如くこの亜鉛層は容易に形成することができる。
本発明の化学的亜鉛沈着メッキを、Na20:52gハ
l , ZnO : 200g/ Qの溶液ノ例テ説明
シタカ,本発明で用いる化学的亜鉛沈着メッキ層は他の
方法で形成する事もできる.例えば特公昭40−672
1号は、金属メッキの下地としての亜鉛沈着メッキに関
するもので、アルカリ金属水酸化物:100〜700g
/ fl ,酸化亜鉛=10〜200gハ1アルカリ金
属グルコン酸塩=1〜200g/ Qを含有する溶液を
用いるが、この方法によっても、りん酸亜鉛皮膜の形成
に適した亜鉛メッキ層が得られる。
以上述べた如く、本発明で用いる化学的亜鉛沈着メッキ
層は、公知の各種の方法で容易に形成できる。従って本
発明は、化学的亜鉛沈着メッキを形成する方法は特に限
定するものではない。
本発明の方法の第2ステップでは、化学的亜鉛沈着メッ
キを施したアルミニウム等に、りん酸塩処理を更に行う
。この際に用いるりん酸塩処理液は、例えば鉄鋼の表面
にりん酸亜鉛皮膜を形成する際に用いる処理液,例えば
Zn  :6〜Log/ Q ,PO.’:10〜20
g/Q , No,−: 3〜50g/ Q ,Ca2
+:1〜5g/ Qを含有する処理液を用いる。既に述
べた如く、アルミニウム等を弗素化合物を含有しないり
ん酸亜鉛処理液に例えば浸漬しても、りん酸亜鉛皮膜は
形成できない。本発明では化学的亜鉛沈着メッキ層で覆
われたアルミニウム等を,りん酸塩処理液に例えば浸漬
する。従って本発明ではりん酸塩処理液はアルミニウム
等とは接触しないで、化学的亜鉛沈着メッキ層と接触す
るために、化学的亜鉛沈着メッキ層の上にりん酸塩皮膜
が形成される。この第2ステップにより、アルミニウム
等の表面には、化学的亜鉛沈着メッキ層を介して、潤滑
皮膜として充分な厚さのりん酸塩皮膜が形成されるが,
このりん酸塩皮膜はアルミニウム等との密着性もよく、
冷間鍛造や引抜きに好ましい潤滑皮膜となる。
以上述べた如く、本発明では、一般に使用されているり
ん酸塩処理液を用いる。またりん酸塩処理液はアルミニ
ウム等と直接に接触し反応することはない。従って本発
明ではりん酸塩処理液中にA13 +が溶出しあるいは
菩積されて、りん酸塩皮膜の形成状況が変化する事がな
く、安定して所望のりん酸塩皮膜を形成する事ができる
。また本発明でりん酸塩処理液は、薬剤を補充して成分
を調整する事によって、長期間に亘って皮膜の形成条件
を所望の如くに安定化できるため、溶液の頻繁な更新が
不必要となる。更に本発明では、弗素を含有しないりん
酸塩処理液も使用出来るため、廃液処理や排水処理が大
幅に簡易化される。
本発明の方法の第3ステップでは,りん酸塩皮膜を形成
したアルミニウl1等に,潤滑処理を行う。
冷間鍛造や引抜きに際しては,りん酸塩皮膜を形成した
後で,石鹸溶液に浸漬し乾燥する処理や,石鹸粉末を塗
着する処理や潤滑油塗布等の、各種の潤滑処理が行われ
ている。この溜滑処理は、加工工具と被加工物との摩擦
抵抗を改善して、加工を容易にし、また加工工具の碍命
延長に役立っている。本発明のりん酸塩皮膜を形成した
アルミニウムには,公知の各種の潤滑処理が可能である
またこの潤滑処理によって、従来と同じ効果が得られる
本発明の請求項(2)では、アルミニウl1等に化学的
亜鉛沈着メッキを0.2μm以上の厚さに施し,りん酸
塩処理を行わないで、化学的亜鉛沈着メッキ層に直接に
石鹸潤滑処理を行う。
本発明者は、アルミニウl1等に、厚さの異なる化学的
亜鉛沈着メッキを施して、りん酸塩処理を行わないで、
直接に石鹸潤滑処理を行って、冷間鍛造や引抜きに際し
ての潤滑性を調査した。その結果、化学的亜鉛沈着メッ
キ層の厚さが0.2μm未満では、潤滑性が不充分で工
具等との焼き付きが発生するが、0.2μm以上の化学
的亜鉛沈着メッキ層を形成すると,石鹸潤滑とあいまっ
て、優れた潤滑皮膜となる事を知得した。
アルミニウl1等に化学的亜鉛沈着メッキを0.2μm
以上の厚さに形成するには、例えば下記の方法で行う事
ができる。通常厚さが0.2μm以」一の化学的亜鉛沈
着メッキ層は、表面が多孔質となる。
しかし本発明の(2)では表面が多孔質であってもこの
亜鉛メッキ層に石鹸潤滑を行うと、優れた潤滑皮膜とな
る。特公昭60−15702号は、アルミニウム等の耐
食性を改善するための化学的亜鉛沈着メッキ法で、緻密
質で厚い亜鉛メッキ層を形成する方法である。この公報
は多孔質ではない緻密質なメッキ層を形成する方法に関
するものでまたこの公報には亜鉛沈着メッキ層を、冷間
鍛造等の潤滑皮膜として利用する技術は示されていない
が、この緻密質な皮膜も、石鹸潤滑を行うと、優れた潤
滑皮膜となる。
本発明者等の知見によると,これらの化学的亜鉛沈着メ
ッキ層は,アルミニウム等との密着性がよく、また表面
が多孔質なものは特に、石鹸潤滑処理を施すことによっ
て、冷間鍛造や引抜きに適した潤滑皮膜となる。
[実施例] 純アルミニウムの棒材(直径50IIIIII×長さ1
,OOO+nm)に、下記の工程でりん酸塩皮膜を形成
させた。第1表のNol, No2は従来法による比較
例で、純アルミニウム棒材をファインクリーナー# 3
15(日本パーカーライジング■製、弱アルカリクリー
ナー)30g/ Qの70℃の溶液に10分間浸漬して
洗浄後、化学的亜鉛沈着メッキ処理を行わないで、10
0℃の、弗化物を含有するりん酸塩処理液に5分間浸漬
しその後水洗した. Nolは更新直後のりん酸塩処理
液で、処理液中のAQ  濃度が低く、5分間の浸漬で
りん酸塩皮膜が形成できた。No2は、1m’の溶液で
1000本の上記の純アルミニウム棒材にりん酸塩皮膜
を形成し、その後薬剤を補充して,2+       
 クー Zn  ,PO.  ,No3″″,BF.一の濃度を
調整した処理液である。第1表にみられる如く、No2
の処理溶液にはAfi  が蓄積されているために、5
分間の浸漬ではりん酸塩皮膜の形成は不十分であった.
従ってNo2の処理液は更新する事となるが、処理液中
に弗化物を含有しているため、廃液処理が複雑である. 第1表のNo3, No4は本発明の例で、純アルミニ
ウム捧材をファインクリーナー#3l5の30g/ Q
の70℃の溶液に10分間浸漬して洗浄後、化学的亜鉛
沈着メッキをプレコートT(日本パー力ライジング■,
Na011 : 25%,Zn:5%)250g/Qの
常温の溶液にlO分間浸漬して行ったが、厚さが約0.
1μの亜鉛メッキ層が形成されていた.化学的亜鉛沈着
メッキしたアルミニウム棒材は水洗後、更にりん酸塩皮
膜処理液に5分間浸漬した. No3は更新直後のりん
酸塩皮膜処理液で%No4はlm’の溶液で1000本
の純アルミニウム棒材にりん酸塩皮膜を形成し,その後
薬剤を補充して、成分を調整した処理液である。本発明
の方法によると、第1表のNo4にみられる如く、多量
のアルミニウムにりん酸塩皮膜を形成した後でも、りん
酸塩皮膜処理液中にはA3+が含有される事なく、更新
直後の溶液である第1表のNo3を用いたと同じ条件で
、りん酸塩皮膜を形成する事ができた。
第1表でNo5は比較例で、第1表のNo3と同じ化学
的亜鉛沈着メッキを施し、以後りん酸塩皮膜処理を行わ
なかったもので,アルミニウム棒材の表面は約0.1μ
の亜鉛メッキ層のみが形成されている。
第1表でNo6は本発明の例で、先に請求項(2)で説
明した方法で、厚さが0.2μの厚い亜鉛メッキ層を形
成し、以後りん酸塩皮膜処理を行わなかったものである
第1表でNol〜No6は石鹸潤滑処理を行った後、直
径42mmの捧材に引抜き加工した.石鹸潤滑処理はパ
ノレーブ$235(日本パー力ライジング■,ナトリウ
ム系金属石鹸) 70g/ Q , 80℃の溶液に5
分間浸漬して行った.この引抜きに際しての潤滑性の結
果を第1表に示した。
第1表にみられる如く,本発明の方法によるNo3,N
04,及びNo6は、従来のNolと同様に優れた潤滑
性を示している。比較例のNo2はりん酸塩皮膜の形成
が不十分なために、また比較例のNo5は潤滑皮暎が薄
い亜鉛メッキ層であったために、工具との焼き付きが発
生した。
[発明の効果] 本発明によると、アルミニウム等の表面に、冷間鍛造や
引抜に適した潤滑皮膜を常に安定して形成する事ができ
る。本発明によると,潤滑皮膜を形成する溶液は,頻繁
に更新する必要がなく、長期間に亘って使用できる。本
発明によると、弗化物を含有しない潤滑皮膜形成溶液も
使用できるため、廃液処理や排水処理を簡易に行う事が
できる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アルミニウムあるいはアルミニウム合金に化学的
    亜鉛沈着メッキを施し、その後りん酸塩皮膜処理を行い
    、更に潤滑処理する事を特徴とする、アルミニウムの潤
    滑皮膜処理法。
  2. (2)アルミニウムあるいはアルミニウム合金に化学的
    亜鉛沈着メッキを0.2μm以上の厚さに施し、更に石
    鹸潤滑処理する事を特徴とする、アルミニウムの潤滑皮
    膜処理法。
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