JPH0451231B2

JPH0451231B2 -

Info

Publication number: JPH0451231B2
Application number: JP13060985A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Oomori; Toshio Nishikawa
Original assignee: Acheson Industries Inc
Current assignee: Acheson Industries Inc
Priority date: 1985-06-14
Filing date: 1985-06-14
Publication date: 1992-08-18
Also published as: JPS61287479A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野本発明は、鉄あるいは非鉄金属製の各種の機械
部品、例えば、ボルト、ナツト、スプリング、シ
ヤフト、ピストン、シリンダー、軸受メタル等に
耐蝕性、潤滑特性あるいは耐摩耗性等、その性質
を向上させる要因を付与せしめる製造方法に関す
るものである。従来の技術金属製の機械部品は、種々の方法によって容易
に任意な形状に仕上げられ、かつ、強度も強いこ
と等から、あらゆる個所に用いられているところで、このような鉄製機械部品についてそ
の有用性を妨げるのは、発錆に基づく腐蝕であ
り、さらに、これが相手部材と摩擦、摺動する場
合には、潤滑構造を要求される点である。一般に、鉄製機械部品に耐蝕性、潤滑特性ある
いは耐摩耗性等を付与させるための処理として
は、以下のようなものが知られている。まず、耐蝕性についてであるが、これには各種
のメツキ法や防蝕塗装、また、外部電源方式によ
る陰極防蝕処理や陽極防蝕処理といった環境処
理、さらに材料組織そのものの改良による耐蝕合
金化処理といったものがある。次に、ピストンとシリンダもしくはシヤフトと
軸受メタルの組合せのように、常時摩擦、摺動を
余儀なくされる部品、あるいはボルトのように、
締結時に安定した摩際係数を発揮しなければなら
ない部品については、いずれも潤滑特性を要求さ
れるが、これについては、油、グリス等の油脂類
および二硫化モリブデンや弗素樹脂をはじめとす
る固体潤滑剤等を接触面に塗着する方法で対処し
ていた。一方、これら両方を要求される場合には、以上
の処理を併用することによって達成できるが、こ
のうち、メツキまたは電着塗装や樹脂塗装を含む
防蝕塗装を施した上に油やグリスを塗着する方法
がもっとも簡単であり、かつ、性能も安定してい
ることから、よく用いられて来ている。しかし、この方法にあっても、耐蝕性を満足さ
せるためには塗膜に一定以上の厚さが要求され、
そうすると今度は、これに原因して部分の寸法精
度や形状精度に影響を与えることになり、その精
密性を害す。さらに、潤滑特性においても、摩擦
面における面圧が過増大したり、あるいは油の供
給不備等によって油膜の有効厚さが損なわれた場
合、かじりや焼き付きといった現象を起こす。これに対して、素材そのものに油を含浸させ、
摩擦面に対して常に微量の油を供給させる焼結合
金の考え方は、前記したような油膜切れによるか
じりや焼き付きを防止する他、油の存在そのもの
がある程度の耐蝕性を発揮するという点で優れた
方法である。しかし、この方法であっても、油による汚染を
極度に嫌う個所、例えば、食品製造装置関係、あ
るいは酸素および各種ガスの配管、容器および装
置類には使用が困難である。そして、なによりも
これを可能にするためには、素材の製造そのもの
から出発しなければならず、完成した部品に後か
ら適用するという訳にはゆかない。発明が解決しようとする問題点そこで、最近、耐蝕性と潤滑特性の両方を充足
させる塗料が盛んに研究され、一部完成して市場
に出回っているが、このようなものは、潤滑特性
はともかくとして、耐蝕性の点では物足りない。
特に、屋外の建造物を構成する部品や自動車の足
廻り部品のように、常時苛酷な環境に曝される状
況下における使用を考えると、充分とはいえな
い。ただし、塗料を何層も塗り重ねることによっ
て耐蝕性を増大させることはできるが、これにし
ても自ずから限度があるとともに、このような方
法は、前記した精度上の問題ばかりでなく、塗料
の効率的な使用という面からも問題がある。以上のなかでも比較的優れていると思われるの
が、特公昭58−40045号として提案されている方
法である。しかし、この方法にあっても、その下地処理に
リン酸塩被膜化成処理を必要とすること、および
生成した被膜組成物の密着性を悪さから、以下の
ような本質的な欠陥が存在する。すなわち、リン酸塩被膜化成処理には、被処理
物の酸洗い工程が必要であり、その廃棄液の中和
処理に非常に高価な設備が必要になって、最終的
に製品コストを引き上げるとともに、残存した水
素が被処理物の内部に浸透し、これを腐蝕させ
る、いわゆる、水素脆性を起こす点である。この
うち、水素脆性の問題は特に深刻で、これに原因
する遅れ破壊の発生により、従来から本処理を施
した部品の使用対象はきわめて限定されていたの
である。また、下塗被膜としてのある種のポリア
ミド被膜の表面が比較的平滑に形成されること等
に起因し、その上に被覆させた最終被膜であるポ
リテトラフルオロエチレン被膜の密着性は、その
下塗被膜剤に左右されることから、使用できる下
塗被膜材が限定されるという問題がある。問題点を解決するための手段本発明者等は、これらの点を解決するために
種々の研究を行ってきたのであるが、以下の方法
がこの課題を有効に達成することを見い出し、こ
こに本発明を完成させることができたのである。本発明は以下に構成されるものである。すなわち、金属製機械部品の表面に次の(イ)〜(ハ)
の処理を順次施したことを特徴とする耐蝕性、潤
滑特性および耐摩耗性に優れた金属製機械部品の
製造方法。 (イ) 鉄または鉄合金を核とし、この核の周囲に鉄
亜鉛合金層を介して亜鉛または亜鉛合金を被着
してなる独立した複層粒子の集合体からなるブ
ラスト材料を投射して亜鉛合金被膜を形成せし
める処理 (ロ) 非水系クロメート処理を施してクロム被膜を
形成せしめる処理 (ハ) 有機樹脂結合剤を分散相とするポリテトラフ
ルオロエチレンの分散液を塗着して加熱硬化さ
せ、この分散液の乾燥被膜を形成せしめる処理本発明の最初の処理、すなわち、金属製機械部
品の表面に最初に処理される方法は、鉄または鉄
合金を核とし、この核の周囲に鉄亜鉛合金層を介
して亜鉛または亜鉛合金を被着してなる独立した
複層粒子の集合体からなるブラスト材料を投射し
て亜鉛合金被膜を形成せしめる処理（以下Ｚ処理
という）である。このＺ処理に使用されるプラスト材料は、集合
体における鉄と亜鉛の重量割合が鉄10〜95％、亜
鉛５〜90％の範囲のもので、溶融亜鉛中に鉄粉を
投入する方法あるいは悪鉛粉と鉄粉の混合体を加
熱処理する方法によって製造される。そして、そ
の大きさも、16メツシユの篩を通す程度のもので
あり、これをブラスト機械を用いて被投射物、す
なわち、金属製機械部品の表面に投射するのであ
る。なお、このブラスト材料に関しての詳細は、
特公昭59−9312号に詳しく記載されている。本発明の次の処理は、以上のＺ処理をした上に
非水系クロメート処理を施してクロム被膜を形成
せしめる処理（以下Ｃ処理という）である。このＣ処理は、約２重量％程度のクロム酸をト
リクロロフルオロエタン等の非水系のハロゲン系
溶剤とアルコール類に有機酸の混合物で溶解させ
た処理液を用い、この処理液を前記したＺ処理を
施した金属製機械部品の表面に浸漬によって塗着
させる。本発明の最後の処理は、以上のＺ処理、Ｃ処理
を施した上に有機樹脂結合剤を分散相とするポリ
テトラフルオロエチレンの分散液を塗着させて加
熱硬化させ、この分散液の乾燥被膜を形成せしめ
る処理（以下Ｆ処理という）である。このＦ処理は、0.1〜５ミクロンぐらいの粒径
を有する粉末状のポリテトラフルオロエチレンを
調整し、これをポリアミドイミド樹脂、フエノー
ル樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、ポリウレ
タン樹脂等の有機樹脂中に20〜75重量％の含量で
分散させた分散溶液を作り、この分散溶液を吹付
け、浸漬、刷毛塗り等によって塗着させる。また、加熱乾燥は、電気炉、熱風炉、赤外線加
熱炉等の中で120〜180℃、15〜60分ぐらいの条件
で行えばよい。なお、ここで、この有機樹脂結合
剤の種類を変えることで、加熱硬化のための温度
と時間を調整することができ、また、ポリテトラ
フルオロエチレンの全固形分に対する配合比を変
えることで、乾燥被膜の摩擦係数等を任意に調整
できる。ところで、Ｆ処理によって形成される被膜厚さ
は、５〜15ミクロン程度である。作用本発明は、金属製機械部品の表面にまずＺ処理
が施されるが、この処理の特質上、亜鉛合金被膜
は非常にポーラスに構成される。次に、Ｃ処理が施されるが、この処理に基づく
クロムがそのポーラスな部分に入り込み、亜鉛合
金被膜に対して交錯、輻輳化し、非常に協力な付
着力を付与されると同時に、生成されたクロム被
膜表面も凹凸に富んで大きな表面積を有している
のである。したがって、最終処理であるＦ処理を施せば、
その生成被膜は、下層のＣ処理被膜等に対して非
常に強い密着性を発揮して固着するのである。発明の効果本発明によると、前記したように、被処理物体
である金属の表面に対して下、中層被膜を構成す
る亜鉛合金被膜、クロム被膜が非常に強い覆被
性、密着性をもって固着するので、これらの処理
を施された金属製機械部品の表面強度及び耐蝕性
は増進するのである。さらに、外層被膜中にポリテトラフルオロエチ
レンの被粒子を含む連続相が非常に強い密着性を
伴って、しかも、安定して存在することにより、
この耐蝕性を一層増大させるとともに、潤滑特性
ならびに耐摩耗性を著しく向上させるのである。実施例 (1) 第１実施例試料として、呼び径M8、強度区分8.8の鋼製
六角ボルトを採択し、これに溶剤脱脂の前処理
を施しておく。次に、これに以下のＺ処理、Ｃ処理およびＦ
処理を施す。 (イ) Ｚ処理鉄と亜鉛の重量割合がそれぞれ60：40程度
の前記した構成を有するブラスト材料、すな
わち、鉄または鉄合金を核とし、この核の周
囲に鉄亜鉛合金層を介して亜鉛または亜鉛合
金を被着してなる独立した複層粒子の集合体
であるブラスト材料を試料の表面に約20分間
投射し、亜鉛合金被膜の量を120mg／ｄm²程
度付着させる。 (ロ) Ｃ処理前記の処理をした試料をトリクロロフルオロエタン ……100部ｔ−ブタノール ……15部無水クロム酸 ……２部蓚酸 ……0.01部なる組成の処理液の沸騰浴中に浸漬し、蒸
気洗浄を施した後に取り出して室温まで冷却
する。 (ハ) Ｆ処理以上の核処理を済ませた試料を鋼線バスケ
ツトに入れ、有機樹脂結合剤ポリエステルを
分散相とするポリテトラフルオロエチレンを
重量比で30％程度含有する分散液（商品名フ
アスナーコート、日本アチソン株式会社製）
中に約10秒間浸漬させた後、バスケツトをス
ピン装置にかけて約20秒間スピンさせ、次い
で電気炉で約15分間、180℃の条件で加熱硬
化させた。さらに、これを前と同一の条件で再度浸漬
とスピンを行うとともに、同じく電気炉によ
って約30分間、180℃の条件で加熱硬化させ
る。なお、このようにして得られた試料の膜
厚は約８ミクロンで、つや消し黒色の外観を
呈していた。 (a) 機械的特性以下の各項目についての試験結果を第１表
に示す。このうち、耐熱性については被膜の
剥離、損傷やカジリ等のない温度範囲、曲げ
強さについてはコニカルベンド、引っかき強
度についてはテーバー式、耐衝撃性について
は前方衝撃の各試験方法によって行った。

【表】 (b) 耐蝕性以下の各項目についての試験結果を第２表
および第３表に示す。このうち、第２表の耐候性についてはウエ
ザオメータ（BS−3900F3）により、また、
耐塩水噴霧については５％の塩水噴霧による
（JIS−Ｚ−2371）が、この場合、アルミのブ
ロツクにボルトをインパクトレンチで締め付
けたものを試験槽内に置いた。これにより、
電蝕の影響および被膜に若干の損傷を与えた
上での耐蝕性という実際に近い条件での評価
が可能になる。さらに、溶剤、洗剤浸漬後の
耐塩水噴霧についてはメチル、エチル、ケト
ン等で洗浄、乾燥後、２％洗剤中で５分間こ
すり洗って上記の耐塩水噴霧試験を行った。一方、第３表では、以上の試料の他に一素
材を亜鉛メツキした上に５ミクロンの厚みで
有色クロメート処理を施した比較試料を採用
した。

【表】

【表】 (c) 潤滑特性（耐摩耗性）ボルト；フランジボルト、M8×50×30 強度；70Kg／mm（Ｐ＝1.25）材質；S45C ナツト；六角ナツト、MFZn5C ワツシヤ；軟鋼板締め付けスピード；4rpm 締め付け回数；１回目潤滑条件；油潤滑、無潤滑上記の条件で、５個の試料群につき、トル
ク−軸力試験（JIS−B1186に準ずる）を行
い、潤滑特性および耐摩耗性を調べた。その結果を第１図（無潤滑）、第２図（油
潤滑）に示す。さらに、軸力1100Kgのときの
トルクおよびトルク係数を求めたものを第４
表に示す（この場合、亜鉛メツキをベースと
する従来品の比較試料群（５個）との比較例
も示す）。また、同一ボルトで占め付けとゆるめを連
続５回行い、そのトルクと軸力の推移を記録
してみた。この結果を第３図と第４図に示す。なお、以上において、ボルトのトルク値
は、総合＝ネジ部＋座面部の関係にある。

【表】 (2) 第２実施例試料として、外径16mm、線径1.6mm、巻数14、
自由長27mmの鋼製コイルスプリングを採択し、
前記した第１実施例と同じ条件でＺ処理、Ｃ処
理を施した後、以下のＦ処理を施す。すなわち、有機樹脂結合剤フエノール樹脂を
分散相とするポリテトラフルオロエチレンを重
量比で62％含有する分散液（商品名エムラロン
330、日本チアソン株式会社製）をエアースプ
レーで適量吹き付けた後、電気炉により、約20
分間、170℃で加熱硬化させて仕上げる。なお、
このようにして得られた試料の膜厚は約10ミク
ロンで、緑色の外観を呈していた。以上の試料の機械的特性および各試験の結果
を第５表に示す。なお、このうち、静摩擦係数
としては鋼球を正三角形に配置したスライダー
が動き始める位置をもって、また、耐蝕性につ
いてはSST方法を採用した。さらに、耐溶剤
性の溶剤にはメチルエチルケトンを使用した。

【表】

【表】【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はトルクと軸力の関係を示
すグラフ、第３図は締め付け回数と軸力の関係を
示すグラフ、第４図は締め付け回数とトルクの関
係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１金属製機械部品の表面に次の(イ)〜(ハ)の処理を
順次施したことを特徴とする耐蝕性、潤滑特性お
よび耐摩耗性に優れた金属製機械部品の製造方
法。 (イ) 鉄または鉄合金を核とし、この核の周囲に鉄
亜鉛合金層を介して亜鉛または亜鉛合金を被着
してなる独立した複層粒子の集合体からなるブ
ラスト材料を投射して亜鉛合金被膜を形成せし
める処理 (ロ) 非水系クロメート処理を施してクロム被膜を
形成せしめる処理 (ハ) 有機樹脂結合剤を分散相とするポリテトラフ
ルオロエチレンの分散液を塗着して加熱硬化さ
せ、この分散液の乾燥被膜を形成せしめる処
理。