WO2007069497A1 - ばね用鋼線 - Google Patents

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Akifumi Matsuoka
Yuichi Sano
Kenichi Okamoto
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Sumitomo (Sei) Steel Wire Corp.
Sumitomo Electric Tochigi Co., Ltd.
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    • Y10T428/2942—Plural coatings

Definitions

  • the present invention relates to a steel wire for a spring.
  • Patent Document 1 JP-A-2005-171297
  • an object of the present invention to improve the yield rate at the time of spring molding is to provide a spring steel wire having good workability at the time of spring forming.
  • the spring steel wire of the present invention is obtained by drawing a steel wire on which a phosphate coating having a coating amount of 3.0 to 5.5 gZm 2 is formed, and the surface roughness is R, When the diameter is d, the value of RZd is from 1.06 X 10 _3 to 3.92 X 10-3.
  • the coating amount By setting the coating amount to 3. OgZm 2 or more, it is possible to prevent seizure of the wire surface caused by the thin coating during wire drawing. By setting the coating amount to 5.5 gZm 2 or less, it is possible to suppress clogging of the die due to the thick coating during wire drawing. Therefore, it is possible to obtain a steel wire for a spring that is not damaged by wire surface seizure.
  • the wire diameter is 0.45 mm or less
  • the surface is covered with a phosphate film and a lubricant used for wire drawing, and the total adhesion of the phosphate film and the lubricant to the surface the amount is 0. 04 ⁇ 0. 09g / m 2.
  • the total adhesion amount of the lubricant is 0.12 to 0.14 g / m 2 .
  • the jig slips during spring molding is stable, and the occurrence of debris due to the phosphate film is less likely to occur.
  • a steel wire for steel with better workability can be obtained.
  • the phosphate film on the steel wire is formed by electrolytic treatment.
  • a steel wire with a uniform phosphate film can be obtained. Therefore, a spring steel wire with good workability can be obtained more reliably.
  • the steel wire is a high carbon steel wire.
  • a spring steel wire having excellent strength can be obtained.
  • the present invention it is possible to provide a spring steel wire with good workability during spring forming. Therefore, if the steel wire for springs of the present invention is used, the yield rate of springs can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view of a coil spring using a spring steel wire according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a method for manufacturing a spring steel wire according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a coil spring manufacturing apparatus.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining ten-point surface roughness.
  • FIG. 1 is a perspective view of a coil spring using a spring steel wire according to the present embodiment.
  • the coil spring S1 shown in Fig. 1 is obtained by winding a spring steel wire W1.
  • the steel wire on which the phosphate film is formed is drawn.
  • the steel wire is a high carbon steel wire.
  • a spring steel wire having excellent strength can be obtained.
  • FIG. 2 is a view showing a method of manufacturing the spring steel wire W1.
  • the spring steel wire W1 is manufactured, first, the steel wire fed from the supply reel is bent by a mechanical calscaler or the like (step S21). After bending, the steel wire is pickled to remove the acid oxide adhering to the surface of the steel wire (step S22).
  • an electrolytic method or a non-electrolytic method can be used, but in this embodiment, an electrolytic method using a steel wire as a cathode is applied. The reason will be described in detail later.
  • the steel wire is washed with water to wash away the acid solution adhering to the surface (step S23).
  • the surface of the steel wire is adjusted (step S24). The surface adjustment is performed in order to form a phosphate film more rapidly and to form a dense film.
  • a phosphate coating is formed on the steel wire that has been surface-adjusted (step S25).
  • an electrolytic method or a non-electrolytic method can be used, but in this embodiment, an electrolytic method using a steel wire as a cathode is applied.
  • Coating amount of the phosphate coating to be formed and 3. 0 ⁇ 5. 5g / m 2. If the coating amount is 3. Og / m 2 less than Senpyo surface seizure flaws it is likely to occur during wire drawing. If the coating amount is greater than 5.5 gZm 2 , clogging of the die occurs during wire drawing, and a steel wire with a uniform surface condition can be obtained.
  • the amount of the phosphate coating is 3.0 to 5.5 gZm 2 , it is possible to obtain a steel wire for a spring that does not cause damage on the wire surface.
  • step S26 the steel wire on which the phosphate film is formed is washed with hot water.
  • Hot water washing is performed for the purpose of washing away the acid solution and promoting the formation of a phosphate film.
  • steel Dry the wire step S27.
  • a lubricant is attached to the dried steel wire, and the wire is drawn using a die (step S28).
  • the spring steel wire W1 is obtained.
  • the obtained spring steel wire W1 is wound around a take-up reel.
  • the RZd value is 1.06 X 10 _3 to 3.92 X 10-3. It is adjusted to become. By adjusting the value of RZd to be within this range, it is possible to obtain a spring steel wire W1 in which the lubricant remains uniformly on the surface.
  • the value of RZd is less than 1. 06 X 10_ 3, because the surface was too flat, many lubricant during drawing ends up attached to the die side, for Ibane such remained mostly lubricant There is a possibility of steel wire W1.
  • the value of RZd is greater than 3.
  • the wire diameter is 0.45 mm or less (for example, 0.26 to 0.45 mm), and the total adhesion amount of the phosphate film and the lubricant on the spring steel wire W1 is 0. 04 to 0.09 gZm 2 is adjusted. If the total adhesion amount is less than 0.04 gZm 2 , the jig may not slide well when forming the coil spring S1. If the total adhesion amount is greater than 0.09 gZm 2 , the jig may become slippery excessively, and debris may be generated when the coil spring S1 is formed. If the wire diameter is less than 0. 45 mm, by adjusting to total deposition amount of the phosphate film and the lubricant is 0. 04 ⁇ 0. 09gZm 2, the spring steel wire W1, Osamu during spring forming It can be said that the sliding of the tool is stable and the residue of the phosphate film is less likely to be generated.
  • the wire diameter is more than 0.45 mm (for example, 0.50 to L: 80 mm), and the total amount of phosphate coating and lubricant on the spring steel wire W1 is 0.12 to 0. It is preferable to adjust to 14 g / m 2 . If the total adhesion amount is less than 0.12 gZm 2 , the jig may not slide well when the coil spring S1 is formed. If the total adhesion amount is larger than 0.14 gZm 2 , the jig may become excessively slippery, or residue may be generated when the coil spring S1 is formed. Sometimes. If the wire diameter is 0. 45 mm greater, by adjusting to total deposition amount of the phosphate film and the lubricant is 0. 12 ⁇ 0. 14gZm 2, the spring steel wire W1, Osamu during spring forming It is possible to stabilize the sliding of the tool and to prevent the occurrence of residue of the phosphate film.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an apparatus for manufacturing the coil spring S1.
  • the spring steel wire W1 in which the take-up reel force is also fed is corrected by the roller 1 into a substantially straight line.
  • the straightened steel wire W1 for spring is guided by the wire guide 3 according to the rotation of the feed roller 2, bent by the coiling pin 4 along the mandrel 5, and wound.
  • the pitch between the windings is set to a predetermined value by the pitch tool 6, and when wound by a predetermined number, the spring steel wire W 1 is cut by the cutter 7. In this way, the coil spring S1 is formed.
  • the non-electrolytic method refers to pickling and forming a phosphate film by immersing a steel wire in a solution.
  • a solution containing PO 4 ions 20 to 70 gZl, Zn ions 20 to 50 gZl, and NO 3 ions 30 to 80 gZl was used for forming the phosphate film. Therefore, the formed phosphate film is a zinc phosphate film.
  • the temperature during the formation of the phosphate coating was 75 to 85 ° C.
  • Steel wires of 1.05 mm diameter and 5.00 mm diameter were prepared, and the target coating amount of the phosphate coating was 5.5 g / m 2 .
  • the current density during the formation of the phosphate coating was set to 13.2 AZdm 2 for the 1.05 mm diameter steel wire and 11.8 AZdm 2 for the 5.00 mm diameter steel wire.
  • the length of the treatment tank during phosphate film formation was 25000 mm. After forming the phosphate film, it was washed with hot water and dried, and the amount of film was measured at 5 locations with 10 mm intervals on each steel wire. Table 1 shows the results when the electrolysis method is used, and Table 2 shows the results when the non-electrolysis method is used.
  • Examples 7 and 8 a plurality of 1.7 mm diameter steel wires having different coating amounts were prepared by performing pickling and phosphate film formation by an electrolytic method. Further, as Comparative Example 6, a 1.7 mm diameter steel wire in which pickling and phosphate film formation were performed by a non-electrolytic method was prepared. These steel wires were drawn using 7 to 13-stage dies to obtain 0.45 mm spring steel wires. For wire drawing, a lubricant containing about 70% content of sodium metal calcic acid or calcium metal gallic acid was used.
  • Example 9 a 2.3 mm diameter steel wire in which pickling and phosphate film formation were performed by an electrolytic method was prepared. Further, as Comparative Example 7, a 2.3 mm diameter steel wire was prepared in which pickling and phosphate film formation were performed by a non-electrolytic method. These steel wires were drawn using a 7 to 13-stage die to obtain a spring steel wire having a diameter of 0.5 mm. When drawing the wire, a lubricant containing about 70% of sodium metal calcite or calcium metal gallate was used.
  • Example 10 pickling and phosphate film formation were carried out by an electrolytic method. 4. An OO mm diameter steel wire was prepared. Further, as Comparative Example 8, pickling and phosphate film formation were performed in a non-electrolytic manner. A 4.00 mm diameter steel wire was prepared. By drawing these steel wires using a 7 to 13-stage die, a 1.2 mm diameter steel wire for springs was obtained. When drawing the wire, a lubricant containing about 70% of sodium metal calcic acid or calcium metal gallic acid was used.
  • Examples 11 to 14 a plurality of types of OOmm diameter steel wires having different coating amounts were prepared by performing pickling and phosphate film formation by an electrolytic method. Further, as Comparative Examples 9 to 11, a plurality of types of 5.00 mm diameter steel wires having pickling and phosphate film formation performed by a non-electrolytic method and having different film amounts were prepared. These steel wires were drawn using 7 to 13-stage dies to obtain 1.8 mm diameter steel wires for springs. For wire drawing, a lubricant containing about 70% sodium metal calcite or calcium metal gallate was used.
  • the total amount of the phosphate coating and the lubricant adhered to the obtained spring steel wire was measured.
  • the surface roughness was also measured.
  • the surface roughness here is the ten-point average roughness (Rz), which is defined or displayed according to JISB06 01-2001. That is, as shown in Fig. 4, at the portion where the cross-sectional curve force is also extracted by the reference length, the peak from the highest to the fifth peak measured in the direction of the line force longitudinal magnification that is parallel to the average line and does not cross the cross-sectional curve. This is the difference between the average value of the altitude and the average value of the altitude of the bottom valley from the deepest to the fifth, expressed in micrometers ( ⁇ m).
  • the non-defective product rate is the ratio when the number of non-defective coil springs whose free length is within the standard is divided by the total number of processed coil springs.
  • the free length of the coil spring was 40 mm, 60 mm, 70 mm, 100 mm, or 200 mm.
  • Tables 3 to 7 show the results of measurement as described above.
  • Table 3 shows the results when the wire diameter is 0.26 mm
  • Table 4 shows the results when the wire diameter is 0.45 mm
  • Table 5 shows the results when the wire diameter is 0.5 mm
  • Table 6 shows the results when the wire diameter is 1.2 mm
  • 7 shows the results when the wire diameter is 1.8 mm.
  • R represents the surface roughness
  • d represents the wire diameter
  • D represents the average coil diameter. Therefore, DZd represents the spring index.
  • Example 3 Electrolysis 3.0 0.40 1.54 0.042 4.8 40 93.5
  • Example 4 Electrolysis 4.0 0.59 2.27 0.078 4.8 40 93.5
  • Example 5 Electrolysis 5.5 1.02 3.92 0.087 4.8 40 85.0
  • Example 6 Electrolysis 3.5 0.80 3.08 0.065 4.8 200 81.6 Comparative Example 3
  • Comparative Example 4 Non-electrolytic 4.0 1.48 5.69 0.1 15 4.8 40 74.8 Comparative Example 5
  • Examples 3 to 14 are the same spring steel wires as the spring steel wires W1 of the present embodiment, and are described above. Those manufactured under the conditions of That is, pickling and phosphate film formation are performed by an electrolytic method, and the amount of the phosphate film is set to 3.0 to 5.5 gZm 2 .
  • Comparative Example 3 to: L1 is different from the spring steel wire W1 of the present embodiment in that pickling and phosphate film formation are performed by a non-electrolytic method.
  • the spring steel wires of Examples 3 to 6 have RZd values in the range of 1.06 X 10 " 3 to 3.92 X 10 _3 , and the phosphate coating and lubrication
  • the total adhesion amount of the agent was in the range of 0.04 to 0.09 gZm 2.
  • the yield rate of the coil spring using the spring steel wires of Examples 3 to 6 was 81.6 to 93.5%. It was.
  • spring steel wire of Comparative Example 3-5 the value of RZd is 4. 42 X 10 _3 ⁇ 5. 69 X 10_ 3, the total deposition amount of Li emissions salt coating and lubricant 0. 103 to 0.132 gZm 2 .
  • the yield rate of coil springs using the spring steel wires of Comparative Examples 3 to 5 was 68.0-79.1%.
  • the yield rate of coil springs was higher than that of the spring steel wires of Comparative Examples 3 to 5. Therefore, if the electrolytic method is applied to pickling and phosphate film formation, and the amount of phosphate film is 3.0 to 5.5 gZm 2 , the spring has good workability during spring forming. It was confirmed that the steel wire could be obtained.
  • a force that is obtained by forming a coil spring from a spring steel wire is not limited to a coil spring.

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Abstract

　ばね用鋼線は、皮膜量が３．０～５．５ｇ／ｍ２のリン酸塩皮膜が形成された鋼線を伸線してなる。また、ばね用鋼線の表面粗さをＲ、線径をｄとした場合にＲ／ｄの値が１．０６×１０－３～３．９２×１０－３となっている。

Description

明 細 書
ばね用鋼線
技術分野
[0001] 本発明は、ばね用鋼線に関するものである。
背景技術
[0002] ばね用鋼線の一つとして、例えば特許文献 1に記載されているように、リン酸塩皮膜 が形成されたものが知られて ヽる。
特許文献 1 :特開 2005— 171297号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] ところで、リン酸塩皮膜が形成されたばね用鋼線では、リン酸塩皮膜の影響により、 ばねカ卩ェ時の良品率が低下する等の不具合が生じてしまうことがある。
[0004] そこで、ばねカ卩ェ時の良品率を向上させるベぐ本発明の目的は、ばね成形時の 加工性が良好なばね用鋼線を提供することとする。
課題を解決するための手段
[0005] 本発明のばね用鋼線は、皮膜量が 3. 0〜5. 5gZm2のリン酸塩皮膜が形成された 鋼線を伸線することによって得られ、表面粗さを R、線径を dとした場合に RZdの値 が 1. 06 X 10_3〜3. 92 X 10—3であることを特徴とするものである。
[0006] 皮膜量を 3. OgZm2以上とすることにより、伸線時において、皮膜が薄いことに起 因する線表面焼付き疵を防止できる。皮膜量を 5. 5gZm2以下とすることにより、伸 線時において、皮膜が厚いことに起因するダイスの目詰まりを抑制することができる。 したがって、線表面焼付き疵ゃ損傷がないばね用鋼線を得ることができる。
[0007] ところで、ばね用鋼線を製造する際には、所望の径とするために伸線を行う。伸線 や伸線後のばね成形をスムーズに行うため、伸線を施す前の鋼線に潤滑剤を付着さ せることがある。伸線後の表面粗さを R、線径を dとした場合に RZdの値が 1. 06 X 1 0一3〜 3. 92 X 10—3であるばね用鋼線においては、潤滑剤が鋼線表面に均一残存 していることにより、ばね成形を安定して行うことができる。 [0008] 以上のように、線表面焼付き疵ゃダイスの目詰まりによる損傷がなぐ且つ、潤滑剤 が均一に且つ確実に残存しているばね用鋼線を得ることができる。このようなばね用 鋼線は、ばね成形時の加工性が良好なものとなる。
[0009] 好ましくは、線径が 0. 45mm以下であり、表面がリン酸塩皮膜と伸線時に用いた潤 滑剤とで覆われており、当該表面に対するリン酸塩皮膜及び潤滑剤の合計付着量が 0. 04〜0. 09g/m2である。ある!/ヽ ίま、好ましく ίま、線径カ0. 45mm超であり、表面 力 Sリン酸塩皮膜と伸線時に用いた潤滑剤とで覆われており、当該表面に対するリン酸 塩及び潤滑剤の合計付着量が 0. 12〜0. 14g/m2である。合計付着量が 0. 04〜 0. 09gZm2又は 0. 12〜0. 14gZm2であれば、ばね成形時における治具のすべり が安定し、またリン酸塩皮膜によるカスの発生が生じにくい、加工性がより優れたば ね用鋼線を得ることができる。
[0010] また、好ましくは、鋼線におけるリン酸塩皮膜は、電解処理により形成されたもので ある。この場合、リン酸塩皮膜が均一な鋼線を得ることができる。よって、加工性が良 好なばね用鋼線をより確実に得ることができる。
[0011] また、好ましくは、鋼線は高炭素鋼線である。この場合、強度に優れたばね用鋼線 を得ることができる。
発明の効果
[0012] 本発明によれば、ばね成形時の加工性が良好なばね用鋼線を提供することができ る。したがって、本発明のばね用鋼線を用いれば、ばねの良品率を向上させることが できる。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]本実施形態に係るばね用鋼線を用いたコイルばねの斜視図である。
[図 2]本実施形態に係るばね用鋼線の製造方法を示す図である。
[図 3]コイルばねの製造装置を示す概略構成図である。
[図 4]十点表面粗さを説明するための図である。
符号の説明
[0014] W1 · · ·ばね用鋼線、 S1 · · 'コイルばね。 発明を実施するための最良の形態
[0015] 以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いる こととし、重複する説明は省略する。
[0016] 図 1は本実施形態に係るばね用鋼線を用いたコイルばねの斜視図である。図 1に 示されるコイルばね S1は、ばね用鋼線 W1を卷回したものである。ばね用鋼線 W1は
、リン酸塩皮膜が形成された鋼線を伸線したものである。鋼線は高炭素鋼線である。 高炭素鋼線を用いることにより、強度に優れたばね用鋼線を得ることができる。
[0017] ばね用鋼線 W1の製造方法を説明する。図 2はばね用鋼線 W1の製造方法を示す 図である。図 2に示されるように、ばね用鋼線 W1を製造する際には、まず、供給リー ルから繰り出された鋼線を、メカ-カルデスケーラー等によりベンディングする (ステツ プ S21)。ベンディング後、鋼線を酸洗して、鋼線の表面に付着した酸ィ匕物を除去す る (ステップ S22)。酸洗には、電解方式又は非電解方式 (バッチ方式)を用いること ができるが、本実施形態では、鋼線を陰極とした電解方式を適用する。その理由に ついては後に詳しく述べる。
[0018] 酸洗後、鋼線の水洗を行い、表面に付着している酸溶液を洗い流す (ステップ S 23 )。水洗後、鋼線の表面調整を行う (ステップ S24)。表面調整は、リン酸塩皮膜をより 迅速に形成させ、かつ緻密な皮膜を形成するために行なわれる。
[0019] 表面調整が施された鋼線に、リン酸塩皮膜ィ匕成を行う (ステップ S25)。リン酸塩皮 膜化成には、電解方式又は非電解方式 (バッチ方式)を用いることができるが、本実 施形態では、鋼線を陰極とした電解方式を適用する。形成するリン酸塩皮膜の皮膜 量は 3. 0〜5. 5g/m2とする。皮膜量が 3. Og/m2より小さい場合、伸線時に線表 面焼付き疵が生じ易くなる。皮膜量が 5. 5gZm2より大きい場合、伸線時にダイスの 目詰まりが発生し、表面状態が均一な鋼線が得に《なる。リン酸塩皮膜の皮膜量を 3. 0〜5. 5gZm2とすることにより、線表面焼付き疵ゃ損傷がないばね用鋼線を得る ことができる。
[0020] 続ヽて、リン酸塩皮膜が形成された鋼線を湯洗する (ステップ S26)。湯洗は、酸溶 液を洗い流すと共にリン酸塩皮膜の形成を促進させる目的で行われる。湯洗後、鋼 線を乾燥させる (ステップ S27)。そして、乾燥した鋼線に潤滑剤を付着させ、ダイスを 用いて伸線する (ステップ S28)。以上のようにして、ばね用鋼線 W1が得られる。得ら れたばね用鋼線 W1は卷取リールに巻き取られる。
[0021] なお、上記の製造方法では、ばね用鋼線 W1の表面粗さを R、線径を dとした場合 に RZdの値が 1. 06 X 10_3〜3. 92 X 10—3となるように調整される。 RZdの値がこ の範囲となるよう調整することにより、表面に潤滑剤が均一に残存したばね用鋼線 W 1を得ることができる。 RZdの値が 1. 06 X 10_3よりも小さいと、表面が平坦すぎるた め、伸線中に潤滑剤の多くがダイス側に付着してしまい、潤滑剤が殆ど残存していな いばね用鋼線 W1となる可能性がある。 RZdの値が 3. 92 X 10_3よりも大きいと、表 面が粗すぎるため、潤滑剤の分布が不均一なばね用鋼線 W1となる可能性がある。 RZdの値が 1. 06 X 10_3〜3. 92 X 10—3に調整されたばね用鋼線 W1を用いれば 、表面に潤滑剤が均一に付着しているため、コイルばね S1の成形をスムーズに行う ことができる。また、 RZdの値が 1. 06 X 10_3〜2. 27 X 10—3であると、表面に潤滑 剤がより均一に付着するため好ましい。
[0022] さらに、上記の製造方法では、線径が 0. 45mm以下（例えば 0. 26〜0. 45mm) であり、ばね用鋼線 W1におけるリン酸塩皮膜及び潤滑剤の合計付着量が 0. 04〜0 . 09gZm2となるよう調整される。合計付着量が 0. 04gZm2よりも小さいと、コイルば ね S1の成形時に、治具のすべりが悪くなることがある。合計付着量が 0. 09gZm2よ りも大きいと、治具が過度にすべり易くなつたり、コイルばね S1の成形時にカスが発 生したりすることがある。線径が 0. 45mm以下の場合、リン酸塩皮膜及び潤滑剤の 合計付着量が 0. 04〜0. 09gZm2となるよう調整することによって、ばね用鋼線 W1 を、ばね成形時における治具のすべりが安定し、リン酸塩皮膜のカスが発生しにくい ちのとすることがでさる。
[0023] 同様に、線径が 0. 45mm超（例えば 0. 50〜： L 80mm)であり、ばね用鋼線 W1に おけるリン酸塩皮膜及び潤滑剤の合計付着量が 0. 12〜0. 14g/m2となるよう調整 されることが好ましい。合計付着量が 0. 12gZm2よりも小さいと、コイルばね S1の成 形時に、治具のすべりが悪くなることがある。合計付着量が 0. 14gZm2よりも大きい と、治具が過度にすべり易くなつたり、コイルばね S1の成形時にカスが発生したりす ることがある。線径が 0. 45mm超の場合、リン酸塩皮膜及び潤滑剤の合計付着量が 0. 12〜0. 14gZm2となるよう調整することによって、ばね用鋼線 W1を、ばね成形 時における治具のすべりが安定し、リン酸塩皮膜のカスが発生しにくいものとすること ができる。
[0024] 続いて、コイルばね S1の成形方法について説明する。図 3はコイルばね S1の製造 装置を示す概略構成図である。この製造装置 Mlによれば、卷取リール力も繰り出さ れたばね用鋼線 W1は、ローラ 1によって略直線状に矯正される。矯正されたばね用 鋼線 W1は、フィードローラ 2の回転に応じてワイヤガイド 3に案内され、心棒 5に沿う ようコィリングピン 4によって屈曲され、卷回されていく。この間、卷線間のピッチはピッ チツール 6によって所定の値に設定され、所定の卷数だけ卷回されると、ばね用鋼線 W1はカツタ 7によって切断される。このようにして、コイルばね S1が成形される。
[0025] 次に、酸洗及びリン酸塩皮膜化成に電解方式を適用する理由について、説明する 。電解方式と非電解方式とを比較すベぐ以下のような実験を行った。すなわち、電 解方式と非電解方式とで酸洗及びリン酸塩皮膜化成を行 ヽ、リン酸塩皮膜の皮膜量 のばらつきを調べた。なお、ここでいう非電解方式とは、溶液に鋼線を浸漬することに より酸洗及びリン酸塩皮膜ィ匕成を行うものである。
[0026] リン酸塩皮膜ィ匕成には、 PO 4イオン 20〜70gZl、 Znイオン 20〜50gZl、 NO 3ィォ ン 30〜80gZl含有する溶液を用いた。したがって、形成されるリン酸塩皮膜はリン酸 亜鉛皮膜となる。また、リン酸塩皮膜ィ匕成時の温度は 75〜85°Cとした。鋼線は 1. 05 mm径と 5. 00mm径とを用意し、リン酸塩皮膜の目標皮膜量を 5. 5g/m2とした。リ ン酸塩皮膜ィ匕成時の電流密度は、 1. 05mm径の鋼線に対しては 13. 2AZdm2とし 、 5. 00mm径の鋼線に対しては 11. 8AZdm2とした。リン酸塩皮膜化成時の処理 槽の長さは 25000mmとした。リン酸塩皮膜化成後、湯洗及び乾燥を行い、各鋼線 における 10mm間隔 5箇所に対して皮膜量を測定した。電解方式を用いたときの結 果を表 1に、非電解方式を用いたときの結果を表 2にそれぞれ示す。
[表 1] 径 (mm) 皮膜量 (g/m2) 実施例 1 ポイント 1 1.05 5.54
ポイント 2 1.05 5.69
ポイント 3 1.05 5.32
ポイント 4 1.05 5.22
ポイント 5 1.05 5.84
平均値土標準偏差値 - 5.502± 0.256
実施例 2 ポイント 6 5.00 5.36
ポイント 7 5.00 5.74
ポイント 8 5.00 5.23
ポイント 9 5.00 5.22
ポイント 10 5.00 5.65
平均値土標準偏差値 - 5.440± 0.241
[表 2]
Figure imgf000008_0001
[0027] 実施例 1のポイント 1〜5の平均は 5. 502gZm2であり、標準偏差は 0. 256である 。これに対して、比較例 1のポイント 11〜15におけるリン酸塩皮膜の皮膜量の平均は 約 5. 61gZm2であり、標準偏差は 0. 504である。このことから、 1. 05mm径の鋼線 については、電解方式を適用すると、非電解方式を適用した場合と比べて標準偏差 が約 51%低減することがわ力つた。
[0028] 実施例 2のポイント 6〜10の平均は 5. 440gZm2であり、標準偏差は 0. 241であ る。これに対して、比較例 2のポイント 16〜20の平均は 5. 316gZm2であり、標準偏 差は 0. 539である。このことから、 5. OOmm径の鋼線については、電解方式を適用 すると、非電解方式を適用した場合と比べて標準偏差が約 55%低減することがわか つた o
[0029] 以上のように、電解方式を適用した場合には、非電解方式を適用した場合と比べて 、皮膜量のばらつきが少ない、均一なリン酸塩皮膜が形成されることがわ力つた。した がって、酸洗及びリン酸塩皮膜化成には電解方式を適用することが好ましい。
[0030] 次に、以下のような実験を行って、ばね成形時の加工性を調べた。すなわち、酸洗 及びリン酸塩皮膜化成を電解方式で行った鋼線と非電解方式で行った鋼線とをそれ ぞれ複数用意し、伸線してばね用鋼線を得た。そして、これらのばね用鋼線でコイル ばねを成形し、コイルばねの良品率をそれぞれ調べた。
[0031] より具体的には、実施例 3〜6として、酸洗及びリン酸塩皮膜化成を電解方式で行 つた 1. 05mm径の鋼線であって、皮膜量が異なるものを複数種類用意した。また、 比較例 3〜5として、酸洗及びリン酸塩皮膜化成を非電解方式で行った 1. 05mm径 の鋼線であって、皮膜量が異なるものを複数種類用意した。これらの鋼線を、 7〜13 段のダイスを用いて伸線することにより、 0. 26mm径のばね用鋼線を得た。伸線する 際には、ナトリウム系金属石酸類又はカルシウム系金属石酸類の含有率が約 70%の 潤滑剤を用いた。
[0032] 実施例 7及び 8として、酸洗及びリン酸塩皮膜化成を電解方式で行った 1. 7mm径 の鋼線であって、皮膜量が異なるものを複数種類用意した。また、比較例 6として、酸 洗及びリン酸塩皮膜化成を非電解方式で行った 1. 7mm径の鋼線を用意した。これ らの鋼線を、 7〜13段のダイスを用いて伸線することにより、 0. 45mm径のばね用鋼 線を得た。伸線する際には、ナトリウム系金属石酸類又はカルシウム系金属石酸類 の含有率が約 70%の潤滑剤を用いた。
[0033] 実施例 9として、酸洗及びリン酸塩皮膜化成を電解方式で行った 2. 3mm径の鋼 線を用意した。また、比較例 7として、酸洗及びリン酸塩皮膜化成を非電解方式で行 つた 2. 3mm径の鋼線を用意した。これらの鋼線を、 7〜13段のダイスを用いて伸線 することにより、 0. 5mm径のばね用鋼線を得た。伸線する際には、ナトリウム系金属 石酸類又はカルシウム系金属石酸類の含有率が約 70%の潤滑剤を用いた。
[0034] 実施例 10として、酸洗及びリン酸塩皮膜化成を電解方式で行った 4. OOmm径の 鋼線を用意した。また、比較例 8として、酸洗及びリン酸塩皮膜化成を非電解方式で 行った 4. 00mm径の鋼線を用意した。これらの鋼線を、 7〜 13段のダイスを用いて 伸線することにより、 1. 2mm径のばね用鋼線を得た。伸線する際には、ナトリウム系 金属石酸類又はカルシウム系金属石酸類の含有率が約 70%の潤滑剤を用いた。
[0035] 実施例 11〜 14として、酸洗及びリン酸塩皮膜化成を電解方式で行った 5. OOmm 径の鋼線であって、皮膜量が異なるものを複数種類用意した。また、比較例 9〜11と して、酸洗及びリン酸塩皮膜化成を非電解方式で行った 5. 00mm径の鋼線であつ て、皮膜量が異なるものを複数種類用意した。これらの鋼線を、 7〜13段のダイスを 用いて伸線することにより、 1. 8mm径のばね用鋼線を得た。伸線する際には、ナトリ ゥム系金属石酸類又はカルシウム系金属石酸類の含有率が約 70%の潤滑剤を用い た。
[0036] 得られたばね用鋼線の、リン酸塩皮膜及び潤滑剤の合計付着量を測定した。また、 表面粗さも測定した。ここでいう表面粗さとは、十点平均粗さ (Rz)であって、 JISB06 01— 2001による定義ないし表示による。すなわち、図 4に示されるように、断面曲線 力も基準長さだけ抜きとつた部分において、平均線に平行、かつ断面曲線を横切ら ない線力 縦倍率の方向に測定した最高から 5番目までの山頂の標高の平均値と最 深から 5番目までの谷底の標高の平均値との差の値をマイクロメータ（ μ m)で表わし たものをいう。
[0037] 合計付着量及び表面粗さを測定した後、各ばね用鋼線でコイルばねを成形した。
そして、得られたコイルばねの良品率を調べた。ここでいう良品率とは、自由長が規 格内であるコイルばねの良品数を、加工したコイルばねの全数で除算した時の割合 である。コイルばねの自由長は 40mm、 60mm, 70mm, 100mm,又は 200mmと した。
[0038] 以上のようにして測定した結果を表 3〜表 7に示す。表 3は線径が 0. 26mmの結果 、表 4は線径が 0. 45mmの結果、表 5は線径が 0. 5mmの結果、表 6は線径が 1. 2 mmの結果、表 7は線径が 1. 8mmの結果をそれぞれ示す。表中、 Rは表面粗さ、 d は線径、 Dはコイル平均径をそれぞれ表す。よって、 DZdはばね指数を表す。
[表 3] 伸線前皮膜 表面粗さ R/d 合計付着量
方式 D/d 自由長 (mm) 良品率 (%) 愈 g/m ) ( X 10— 3) (g/m2)
実施例 3 電解 3.0 0.40 1.54 0.042 4.8 40 93.5 実施例 4 電解 4.0 0.59 2.27 0.078 4.8 40 93.5 実施例 5 電解 5.5 1.02 3.92 0.087 4.8 40 85.0 実施例 6 電解 3.5 0.80 3.08 0.065 4.8 200 81.6 比較例 3 非電解 3.5 1.15 4.42 0.103 4.8 40 68.0 比較例 4 非電解 4.0 1.48 5.69 0.1 15 4.8 40 74.8 比較例 5 非電解 5.5 1.29 4.96 0.132 4.8 40 79.1
[表 4] 伸線前皮膜 表面粗さ R/d 合計付着量
方式 D/d 目由長 (mm) 良品率 垔、 g/m2) ( m) ( X 10— 3) (g/m2)
実施 1 Ml 電解 3.5 0.70 1.56 0.082 9.5 60 90.7 実施 1 8 電解 5.5 1.25 2.78 0.090 9.5 60 88.4 比 tei 6 非電解 5.5 1.85 4.1 1 0.214 9.5 60 83.2
[表 5]
Figure imgf000011_0001
[表 6]
Figure imgf000011_0002
[表 7]
Figure imgf000011_0003
実施例 3〜14は、本実施形態のばね用鋼線 W1と同じばね用鋼線であって、上述 の条件にて製造されたものを示す。すなわち、酸洗及びリン酸塩皮膜化成を電解方 式で行い、リン酸塩皮膜の皮膜量を 3. 0〜5. 5gZm2としたものである。
[0040] 比較例 3〜： L1は、酸洗及びリン酸塩皮膜化成を非電解方式で行っている点で、本 実施形態のばね用鋼線 W1と異なっている。
[0041] 測定結果を検討すると、実施例 3〜6のばね用鋼線は、 RZdの値が 1. 06 X 10"3 〜3. 92 X 10_3の範囲にあり、リン酸塩皮膜及び潤滑剤の合計付着量が 0. 04〜0 . 09gZm2の範囲にあった。実施例 3〜6のばね用鋼線を用いたコイルばねの良品 率は、 81. 6〜93. 5%であった。
[0042] 比較例 3〜5のばね用鋼線は、 RZdの値が 4. 42 X 10_3〜5. 69 X 10_3であり、リ ン酸塩皮膜及び潤滑剤の合計付着量が 0. 103〜0. 132gZm2であった。比較例 3 〜5のばね用鋼線を用いたコイルばねの良品率は、 68. 0-79. 1%であった。
[0043] このように、実施例 3〜6のばね用鋼線では、比較例 3〜5のばね用鋼線と比べて、 コイルばねの良品率が高カゝつた。よって、酸洗及びリン酸塩皮膜化成に電解方式を 適用し、且つリン酸塩皮膜の皮膜量を 3. 0〜5. 5gZm2とした場合には、ばね成形 時の加工性が良好なばね用鋼線を得られることが確認された。
[0044] ここで、比較例 3〜5について、実施例 3〜6よりもコイルばねの良品率が低い原因 を検討する。
[0045] 比較例 3〜5のばね用鋼線を用いた場合に良品率が低くなる理由は、以下のように 考えられる。すなわち、先の実験で明らかとなったように、非電解方式では電解方式 と比べて皮膜量のばらつきが大きくなる。皮膜量がばらつくと、表面が粗くなる。表面 が粗い鋼線を伸線して得られるばね用鋼線は、やはり表面が粗いものとなる。表面が 粗いばね用鋼線では、潤滑剤の分布が不均一であるため、ばね成形を安定して行う ことが難しくなり、コイルばねの良品率が低下する。実際に、非電解方式を用いた比 較例 3〜5では、電解方式を用いた実施例 3〜6と比べて表面粗さの値が大きぐコィ ルばねの良品率が低くなつている。
[0046] 表面が粗いばね用鋼線では、表面に形成された凹凸の起伏が大きいため、表面の 凹部分に入り込んだ潤滑剤が、伸線時に落ちることなく残存している。そのため、表 面が粗いばね用鋼線では、潤滑剤付着量が多くなつている。潤滑剤付着量が多いと 、ばね成形時に治具が過度にすべり易くなる。その結果、ばね成形を安定して行うこ とが難しくなり、コイルばねの良品率が低下する。実際に、非電解方式を用いた比較 例 3〜5では、電解方式を用いた実施例 3〜6と比べて潤滑剤を含む合計付着量が 多ぐコイルばねの良品率が低くなつている。
[0047] 以上のことを鑑みると、ばね成形時の良品率を上げるためには、必ずしも酸洗及び リン酸塩皮膜化成を電解方式で行う必要は無ぐ適切な RZdの値、具体的には RZ dの値が 1. 06 X 10_3〜3. 92 X 10—3であるばね用鋼線が得られれば良い。また、リ ン酸塩皮膜及び潤滑剤の合計付着量が実施例 3〜14と同様の値、具体的には 0. 0 4〜0. 09gZm2又は 0. 12〜0. 14gZm2であれば、より確実にコイルばね成形時 の良品率を上げることができるといえる。
[0048] 以上のように、本実施形態において、皮膜量が 3. 0〜5. 5gZm2のリン酸塩皮膜 が形成された鋼線を伸線することにより、線表面焼付き疵等がないばね用鋼線 W1が 得られる。 RZdの値を 1. 06 X 10_3〜3. 92 X 10—3とすることにより、ばね用鋼線 W 1を潤滑剤が均一に且つ確実に残存しているものとすることができる。よって、ばね成 形時の加工性が良好なばね用鋼線とすることができる。
[0049] 以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしもこれ らの実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では、ばね用鋼線か らコイルばねを成形するとした力 本発明のばね用鋼線力も成形可能なばねはコィ ルばねに限られない。

Claims

請求の範囲
[1] 皮膜量が 3. 0〜5. 5gZm2のリン酸塩皮膜が形成された鋼線を伸線することによつ て得られ、表面粗さを R、線径を dとした場合に RZdの値が 1. 06 X 10_3〜3. 92 X
10_3であることを特徴とするばね用鋼線。
[2] 前記線径が 0. 45mm以下であり、
表面が前記リン酸塩皮膜と前記伸線時に用いた潤滑剤とで覆われており、当該表 面に対する前記リン酸塩及び前記潤滑剤の合計付着量が 0. 04〜0. 09gZm2であ ることを特徴とする請求項 1に記載のばね用鋼線。
[3] 前記線径が 0. 45mm超であり、
表面が前記リン酸塩皮膜と前記伸線時に用いた潤滑剤とで覆われており、当該表 面に対する前記リン酸塩及び前記潤滑剤の合計付着量が 0. 12〜0. 14g/m2であ ることを特徴とする請求項 1に記載のばね用鋼線。
[4] 前記リン酸塩皮膜は、電解処理により形成されたものであることを特徴とする請求項
1〜3のいずれか一項に記載のばね用鋼線。
[5] 前記鋼線は、高炭素鋼線であることを特徴とする請求項 1〜4のいずれか一項に記 載のばね用鋼線。
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