JPH07108319A

JPH07108319A - 潤滑性及び耐食性にすぐれる冷間鍛造用棒鋼線材の製造方法

Info

Publication number: JPH07108319A
Application number: JP25411993A
Authority: JP
Inventors: Tadashige Nakamoto; 忠繁中元; Kenji Miki; 賢二三木; Hirohiko Sakai; 裕彦堺
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1993-10-12
Filing date: 1993-10-12
Publication date: 1995-04-25

Abstract

(57)【要約】【目的】熱間圧延材を脱スケールした後、伸線前に、リ
ン酸亜鉛処理や反応型石けん処理を要せずして、簡単な
設備と工程によって潤滑処理を施し、それを伸線して、
冷間鍛造用棒鋼線材を製造する方法を提供することにあ
る。【構成】本発明による潤滑性及び耐食性にすぐれる冷間
鍛造用棒鋼線材の製造方法は、熱間圧延材を脱スケール
処理した後、水系樹脂を主体として、フッ素系樹脂粒子
2.５〜５０重量％及びシリカ粒子をＳｉＯ₂として１〜
３０重量％含有する樹脂被膜を0.５〜５０ｇ／m²の割合
にて形成し、次いで、伸線することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、潤滑性及び耐食性にす
ぐれる冷間鍛造用棒鋼線材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷間鍛造用棒鋼線材は、例えば、
熱延コイルのような熱間圧延材を酸洗等にて脱スケール
した後、リン酸亜鉛処理等の下地処理を施し、更に、ス
テアリン酸ナトリウムやステアリン酸カルシウム等の反
応型石けんを用いて処理して、潤滑性を付与し、次い
で、これを伸線して、製造されている。このような冷間
鍛造用棒鋼線材は、更に、二次、三次の冷間鍛造加工に
よって、種々の最終製品とされている。

【０００３】このように、従来、冷間鍛造用棒鋼線材の
製造には、熱間圧延材を脱スケール処理した後、伸線す
る前に、熱間圧延材の表面にリン酸亜鉛処理被膜と反応
型石けん処理被膜の二層の被膜を形成しており、従っ
て、その製造には、設備的には、リン酸亜鉛処理のため
の浸漬槽と反応型石けん処理のための浸漬槽とが必要と
されるのに加えて、付随的にも、そのような処理後の水
洗や処理後の乾燥等の多数の工程と設備が脱スケール後
に必要となり、設備費及び操業費用等の高いものであ
る。

【０００４】更に、上記リン酸亜鉛処理被膜と反応型石
けん処理は、いずれも、液中での反応であって、且つ、
その処理液が酸性であるために、処理後の水洗を十分に
行なって、乾燥することが要求され、これらが十分に行
なわれないときは、得られた製品に錆が発生するおそれ
があり、また、伸線工程までに時間を要する場合に、錆
が発生するおそれもある。

【０００５】このような冷間鍛造用棒鋼線材の製造につ
いて、特開平５−７０８５号公報には、熱間圧延材に黒
鉛、フッ素系樹脂、塩素系樹脂、ナフテン酸金属塩及び
トリクレン及び1,1,１−トリクロルエタン等の塩素系炭
化水素等の溶剤からなる潤滑剤にて潤滑処理を施した
後、伸線する方法が提案されている。しかし、この方法
によれば、上述したように、潤滑剤が塩素系炭化水素等
を含むのて、作業環境及び安全上問題があり、局部排気
等の設備が必要である。また、最近、地球的な環境保全
の観点から、フロン規制によって、塩素系溶剤の1,1,１
−トリクロルエタンは、遅くとも１９９６年には使用が
全廃される予定になっている。更に、トリクレンは、発
癌性物質として、その使用が規制されている。そのう
え、溶剤を用いる方法は、溶剤の蒸発量が多く、濃度制
御及び費用の両面からも問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな従来の冷間鍛造用棒鋼線材の製造における問題を解
決するためになされたものであって、リン酸亜鉛処理や
反応型石けん処理を要せずして、簡単な設備と工程によ
って、潤滑性及び耐食性にすぐれる冷間鍛造用棒鋼線材
を製造することができる方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による潤滑性及び
耐食性にすぐれる冷間鍛造用棒鋼線材の製造方法は、熱
間圧延材を脱スケール処理した後、その表面に、水系樹
脂を主体として、フッ素系樹脂粒子2.５〜５０重量％及
びシリカ粒子をＳｉＯ₂として１〜３０重量％含有する
樹脂被膜を0.５〜５０ｇ／m²の割合にて形成し、次い
で、伸線することを特徴とする。

【０００８】図１に、上記本発明による冷間鍛造用棒鋼
線材の製造工程をブロック図にて示す。即ち、本発明に
よれば、熱間圧延材を脱スケール処理した後、水洗し、
これに樹脂塗布液を塗布し、乾燥させて、表面に樹脂被
膜を形成させた後、伸線して、冷間鍛造用線材を得るの
である。

【０００９】図２に、上記樹脂塗布液の塗布工程の一例
を示す。熱間圧延材１を脱スケールし、水洗した後、浸
漬槽２にて樹脂塗布液３を塗布し、エアーワイピング
４、ドライヤー５にて乾燥させて、表面に樹脂被膜を形
成させた後、これを伸線して、冷間鍛造用線材とする。

【００１０】即ち、より詳細には、本発明による潤滑性
及び耐食性にすぐれる冷間鍛造用棒鋼線材の製造方法
は、熱間圧延材を脱スケール処理した後、これに、水系
樹脂を主体として、被膜形成後の固形分換算にて、フッ
素系樹脂粒子2.５〜５０重量％及びシリカ粒子をＳｉＯ
₂として１〜３０重量％含有する樹脂被膜を常法に従つ
て塗布し、必要に応じて、加熱して、乾燥させて、フッ
素系樹脂粒子2.５〜５０重量％及びシリカ粒子をＳｉＯ
₂として１〜３０重量％含有する樹脂被膜を0.５〜５０
ｇ／m²の割合にて形成させ、次いで、伸線するものであ
る。

【００１１】本発明において用いる水系樹脂は、特に、
限定されるものではないが、設備及び操業費用等の観点
から、浸漬塗装が可能であり、且つ、低温乾燥で造膜す
ることができるものであることが好ましく、更に、得ら
れる被膜の耐食性や耐傷付き性を考慮して、ＪＩＳＫ
７２１５に準拠して測定した被膜硬度がショアーＤ硬
度にて３０〜７０であり、鉛筆硬度がＨ以上の被膜を与
える水系樹脂であることが好ましい。本発明において
は、このような水系樹脂として、例えば、水系ウレタン
系樹脂が好ましく用いられる。

【００１２】本発明による冷間鍛造用棒鋼線材の製造に
おいて、上記のような水系樹脂にフッ素樹脂粒子を配合
すれば、このフッ素樹脂粒子は、得られる樹脂被膜の摩
擦係数を著しく向上させ、かくして、そのような樹脂被
膜を形成してなる熱間圧延材の伸線加工時の発熱を有効
に抑制する。このようなフッ素樹脂粒子の作用は、フッ
素樹脂粒子が高い軟化点を有するために、加工熱の発生
に対して常に固体潤滑機能を保持できるためであり、か
くして、フッ素樹脂粒子は、伸線加工によるダイスとの
焼付きを防止すると共に、樹脂被膜の剥離を軽減して、
伸線加工によつて得られる冷間鍛造用線材の耐食性の向
上にも寄与する。

【００１３】本発明による冷間鍛造用棒鋼線材の製造に
おいて、このようなフッ素樹脂粒子の樹脂被膜における
配合量は、2.５〜５０重量％の範囲であることが好まし
い。樹脂被膜におけるフッソ系樹脂粒子の配合量が2.５
重量％よりも少ないときは、被膜が潤滑性に乏しく、疵
付き性の抑制が十分でなく、他方、５０重量％を超える
ときは、上記潤滑性の点では特に問題ないが、フッ素系
樹脂粒子と樹脂被膜との密着性が悪くなり、造膜時に欠
陥を生じて、耐食性が低下する。

【００１４】更に、本発明においては、フッ素系樹脂粒
子は、その粒子径が0.０１〜２μｍの範囲にあることが
好ましい。粒子径が0.０１μｍより小さいときは、樹脂
被膜の上記潤滑性を得ることができない。他方、１０μ
ｍより大きいときは、樹脂被膜を形成するための樹脂塗
布液中に均一に分散し難くなり、均一な被膜の形成がで
きず、得られる暇の耐食性、潤滑性が低下する。

【００１５】本発明においては、上記フッ素系樹脂粒子
としては、例えば、四フッ化エチレン樹脂、三フッ化エ
チレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、フッ化ビニル樹
脂、六フッ化プロピレン共重合体樹脂等を挙げることが
できる。次に、本発明による方法においては、樹脂被膜
は、被膜形成後の固形分換算にて、シリカ粒子をＳｉＯ
₂として１〜５０重量％含有する。樹脂被膜におけるシ
リカ粒子は、樹脂被膜の硬度を向上させ、強靭な被膜を
形成すると共に、耐食性の向上にも寄与する。

【００１６】従って、樹脂被膜において、シリカ粒子が
ＳｉＯ₂として１重量％よりも少ないときは、被膜の硬
度及び耐食性が十分でなく、他方、５０重量％を超える
ときは、被膜中に占めるＳｉＯ₂の割合が多くなりすぎ
る結果、被膜が硬くなるものの、表面にクラックが発生
するため、被膜強度及び耐食性が著しく低下する。

【００１７】このようなシリカの効果を最大限に得るに
は、シリカはその粒子径が１〜３０ｎｍの範囲にあるこ
とが好ましい。シリカの粒子径は、被膜の硬度にはそれ
程影響を及ぼさないが、耐食性については、粒子径が小
さくなる程向上するため、用いるシリカの粒子径は小さ
い程よい。しかし、極端に微小な粒子を用いても、上記
効果がそれに対して、特に、増強されるものでもないの
で、本発明においては、シリカ粒子径は１ｎｍ以上であ
ればよい。しかし、３０ｎｍを超えるときは、シリカ粒
子が被膜内に緻密に充填されないため、耐食性が低下す
る。特に、本発明においては、用いるシリカは、その粒
子径が３〜３０ｎｍの範囲にあることが好ましい。

【００１８】このようなシリカは、通常、コロイダルシ
リカとして知られており、本発明においては、例えば、
スノーテックスＸＳやＳＳ、スノーテックス４０（いず
れも日産化学工業（株）製）として容易に入手すること
ができる市販品を好ましく用いることができる。更に、
本発明においては、熱間圧延材への樹脂被膜の付着量
は、0.５〜５０ｇ／m²の範囲である。樹脂被膜の付着量
が0.５ｇ／m²よりも少ないときは、樹脂被膜による潤滑
作用を十分に得ることができず、他方、５０ｇ／m²を超
えるときは、素材の浸漬塗装がでず、また、エアーワイ
ピング等による低温乾燥によって造膜させることが困難
である。

【００１９】本発明において、熱間圧延材の脱スケール
方法は、酸洗や、又はショットブラスト等の機械的な方
法のいずれでもよく、特に、限定されるものではない。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、本発明の方法によれば、
簡単な設備と工程によって、熱間圧延材の表面に潤滑被
膜を有せしめることができるので、従来の方法の如く、
リン酸亜鉛処理や反応型石けん処理を施すことなく、こ
れを伸線して、冷間鍛造用棒鋼線材を得ることができ
る。しかも、かかる本発明による冷間鍛造用棒鋼線材自
体も、潤滑性及び耐食性にすぐれている。このように、
本発明によれば、工程の簡略化と設備及び操業費用の低
減に加えて、公害及び環境問題の解決にも資することが
できる。

【００２１】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。

【００２２】実施例１種々の硬度を有する水系ウレタン系樹脂に、フッ素系樹
脂（粒子径0.１〜0.３μｍ）を被膜形成後の全固形分換
算で３０重量％加え、更に、粒子径４〜６ｎｍコロイダ
ルシリカをＳｉＯ₂として、被膜形成後の全固形分換算
で３０重量％添加し、樹脂塗布液を調製した。この樹脂
塗布液を冷間鍛造用線材に、乾燥重量として２０ｇ／m²
となるように、浸漬塗布し、乾燥させ、樹脂被膜を形成
させて、樹脂被膜を有する冷間鍛造用線材を得た。この
ようにして得られた樹脂被膜を有する冷間鍛造用線材に
ついて、摩擦係数、耐疵付き性及び耐食性を調べた。

【００２３】摩擦係数はバウデン試験装置を用いて実施
した。このときの摺動面について、疵付き性を目視で判
定して、耐疵付き性を評価した。耐食性は、ＪＩＳＺ
２３７１に準じて、塩水噴霧試験を実施し、赤錆発生
時間を求めた。バウデン試験は、試験荷重３kg、試験温
度は５０℃、１００℃、１５０℃及び２００℃とし、試
験鋼球２mm径とした摩擦係数を求めた。結果を表１に示
す。

【００２４】

【表１】

【００２５】実施例２実施例１と同様にして、硬度ショアーＤ６７の水系ウレ
タン系樹脂にフッ素系樹脂（粒子径0.１〜0.３μｍ）を
被膜形成後の全固形分換算で2.５〜５０重量％加え、更
に、コロイダルシリカ（粒子径４〜６μｍ）をＳｉＯ₂
として、被膜形成後の全固形分換算で３０重量％添加し
て、樹脂塗布液を調製した。

【００２６】この樹脂塗布液を冷間鍛造用線材に塗布
し、得られた樹脂被膜を有する冷間鍛造用線材につい
て、その性能を実施例１と同様にして評価した。尚、バ
ウデン試験は、試験荷重３kg、試験温度を１００℃と１
５０℃とし、試験鋼球２mm径として、摩擦係数を求め
た。また、冷間鍛造試験として、後方押し出しを実施
し、押し出し減面率７０％における焼け付き発生までの
押し込み深さを測定して、冷間鍛造性を評価した。結果
を表２に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】実施例３実施例１と同様にして、硬度ショアーＤ６７の水系ウレ
タン系樹脂にフッ素系樹脂（粒子径0.１〜0.３μｍ）を
被膜形成後の全固形分換算で３０重量％加え、更に、粒
子径４〜６ｎｍコロイダルシリカをＳｉＯ₂として、被
膜形成後の全固形分換算で１〜５０重量％添加して、樹
脂塗布液を調製した。この樹脂塗布液を冷間鍛造用棒鋼
線材に塗布し、得られた樹脂被膜を有する冷間鍛造用棒
鋼線材について、実施例２と同様にして、その性能を評
価した。結果を表３に示す。

【００２９】

【表３】

【００３０】実施例４実施例１と同様にして、硬度ショアーＤ６７の水系ウレ
タン系樹脂にフッ素系樹脂（粒子径0.１〜0.３μｍ）を
被膜形成後の全固形分換算で３０重量％加え、更に、粒
子径４〜３０ｎｍコロイダルシリカをＳｉＯ₂として、
被膜形成後の全固形分換算で３０重量％添加して、樹脂
塗布液を調製した。この樹脂塗布処理液を冷間鍛造用線
材に塗布し、得られた樹脂被膜を有する冷間鍛造用線材
について、その性能を実施例２と同様にして評価した。
結果を表４に示す。

【００３１】

【表４】

【００３２】実施例５実施例１と同様にして、硬度ショアーＤ６７の水系ウレ
タン系樹脂にフッ素系樹脂（粒子径0.１〜0.３μｍ）を
被膜形成後の全固形分換算で３０重量％加え、更に、コ
ロイダルシリカ（粒子径４〜６ｎｍ）をＳｉＯ₂とし
て、被膜形成後の全固形分換算で３０重量％添加して、
樹脂塗布液を調製した。

【００３３】この樹脂塗布液を脱スケール後の熱延材に
塗布し、直径8.３mmから7.４mmに減面率２０％にて伸線
して、冷間鍛造用線材を得た。この線材について、その
性能を実施例２と同様にして評価した。結果を表５に示
す。比較のために、リン酸亜鉛処理及び反応型石けん処
理（ステアリン酸ナトリウム）を実施して作製し、同様
にして伸線して得た冷間鍛造用線材の評価結果も、表５
に併せて示す。

【００３４】

【表５】

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明による冷間鍛造用線材の製造工程を
示すブロック図である。

【図２】は、本発明による冷間鍛造用線材の製造におい
て、樹脂塗布液の塗布及び乾燥の工程の概略図を示す。

【符号の説明】

１…熱間圧延材、２…樹脂塗布液の浸漬槽、３…樹脂塗
布液、４…エアーワイピング、５…ドライヤー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ１０Ｍ 107:44 147:02 125:26）Ｃ１０Ｎ 30:06 30:12 40:24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱間圧延材を脱スケール処理した後、その
表面に、水系樹脂を主体として、フッ素系樹脂粒子2.５
〜５０重量％及びシリカ粒子をＳｉＯ₂として１〜３０
重量％含有する樹脂被膜を0.５〜５０ｇ／m²の割合にて
形成し、次いで、伸線することを特徴とする潤滑性及び
耐食性にすぐれる冷間鍛造用棒鋼線材の製造方法。
【請求項２】フッ素系樹脂粒子が0.１〜１０μｍの粒子
径を有することを特徴とする請求項１記載の冷間鍛造用
棒鋼線材の製造方法。
【請求項３】シリカ粒子が１〜３０ｎｍの粒子径を有す
ることを特徴とする請求項１記載の冷間鍛造用棒鋼線材
の製造方法。
【請求項４】樹脂被膜がショアーＤ硬度３０〜７０、鉛
筆硬度Ｈ以上を有することを特徴とする請求項１乃至３
いずれかに記載の冷間鍛造用棒鋼線材の製造方法。