WO2009017249A1 - 耐油ぬれ拡がり性に優れた表面処理鋼板 - Google Patents

耐油ぬれ拡がり性に優れた表面処理鋼板 Download PDF

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bearing
lubricant
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Kazuhisa Okai
Etsuo Hamada
Akira Matsuzaki
Satoru Ando
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Jfe Steel Corporation
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    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields

Definitions

  • the present invention relates to a surface-treated steel sheet having excellent oil-wetting spreadability, and in particular, motor cases for various motors used in the field of automobiles and AV / OA equipment (including a bearing holder portion for holding a bearing). It is related with the surface-treated steel plate suitable for a motor case.
  • Bearings are roughly classified into rolling bearings and plain bearings, but most of the bearings for various motors used in electric motors used in automobiles, electronic recording equipment such as HDDs, and electronic equipment such as copy machines are sliding bearings. .
  • a plain bearing lubricating oil is supplied to the bearing part, and the oil pressure generated in the lubricating oil during rotation mainly prevents contact and adhesion between the rotating shaft and the bearing.
  • the oil needs to be properly held in the bearing (usually a bearing member that can be impregnated with lubricating oil is used for the bearing).
  • the conventional motor has a problem that the lubricating oil oozes out from the bearing portion, and contact / adhesion between the rotating shaft and the bearing is liable to occur due to insufficient lubricating oil, which causes vibration of the motor. Yes.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication No. 7_2 3 8 9 3 4 is disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 9 1 2 1 0 0 6 5, etc.
  • Improvements in the structure of the bearing and the periphery of the bearing have been proposed, but the effect of preventing the seepage of lubricating oil from the bearing was not always sufficient.
  • the bearings (bearing members) of various motors used in automobiles, ⁇ A ⁇ AV equipment, etc. are generally held and fixed to the bearing holder part formed in the motor case.
  • the motor case Is widely used that is obtained by plastic processing of a surface-treated copper plate with a fouling coating formed on the surface of a zinc-based plated steel plate.
  • the lubricating oil oozes out from the bearing, the lubricating oil oozes out from the bearing (bearing member) to the inner surface of the motor case around the bearing holder.
  • Conventional research to prevent such seepage of lubricating oil has been focused exclusively on improving the bearing material and the structure around the bearing, but the results have been satisfactory. It wasn't.
  • the present inventors focused on the surface properties of the motor case (surface-treated steel plate) on which the bearing holder portion is formed, and studied the mechanism for lubricating oil to ooze out from the bearing portion and countermeasures. As a result, the lubricating oil oozes out from the bearing part because the inner surface of the motor case (surface of the surface-treated steel sheet) including the bearing holder part has a lubricating oil wettability. It was found that the lubricating oil spilled one after another on the inner surface of the surrounding case and wetted.
  • the penetration of the lubricating oil from the bearing to the inner surface of the motor case is suppressed by suppressing the lubricating oil wettability of the inner surface of the motor case (surface treated steel plate surface) including the bearing holder to a sufficiently low level (that is, the lubricating oil
  • the lubricating oil wettability of the inner surface of the motor case (surface treated steel plate surface) including the bearing holder to a sufficiently low level (that is, the lubricating oil
  • the object of the present invention is excellent in oil-wetting spreading property, and when applied to a part having a bearing holder part for holding a bearing such as a motor case, the bearing part may be insufficient in lubricating oil. It is an object of the present invention to provide a surface-treated steel sheet that can effectively suppress the seepage of lubricating oil. Disclosure of the invention
  • the gist of the present invention is as follows.
  • the kinematic viscosity at 4 O t is 5 1 to 6 9 with respect to the surface of the protective film (A) after the surface-treated steel sheet is subjected to plastic working at a stretch ratio of 20%.
  • mm 2 / s contact angle of lubricant with kinematic viscosity at 1100 ° C of 11.1 to 1 4.
  • St nm SZ s A surface-treated steel sheet with excellent resistance to wetting and spreading of oil, characterized in that the contact angle after 30 seconds from the formation of a lubricating oil droplet is 10 ° or more.
  • a part having a bearing holder portion for holding a bearing characterized by satisfying the condition of the surface of the anti-fouling film ( ⁇ ) described in any one of [1] to [3] above Surface-treated steel sheet.
  • a motor provided with a bearing holder portion for holding a bearing, characterized by satisfying the condition of the surface of the anti-fouling film (i) described in any one of [1] to [3] above Surface-treated steel sheet for cases.
  • a motor case provided with a bearing holder portion for holding a bearing, obtained by plastic working the surface-treated steel sheet according to any one of [1] to [3], ⁇ coating surface
  • Fig. 1 shows a typical pattern of the change in contact angle over time immediately after the formation of a liquid droplet when the contact angle was measured on a solid surface.
  • Fig. 2 is a cross-sectional view of a general motor case on the bearing holder side.
  • the present inventors have found that by allowing the contact angle of the lubricating oil to the surface-treated steel sheet surface to be the inner surface of the motor case to be a predetermined level or more, the seepage of the lubricating oil from the bearing portion can be effectively suppressed.
  • the present invention has been reached. More preferably, it is plastic under predetermined processing conditions.
  • Examples of the zinc-based plated steel sheet used as the base of the surface-treated steel sheet of the present invention include a zinc-plated steel sheet, a Zn—Ni alloy-plated steel sheet, a Zn—A1-Mg alloy-plated steel sheet (for example, Zn— 6 mas s% A 1 3 mass% M g alloy steel plate, Z n— 1 l mass% A 1 _ 3 mass% Mg alloy steel plate), Z n— A 1 alloy steel plate (eg Zn-5 mass% A1 alloy steel plate) can be used.
  • Plated steel sheets containing one or more of antimony, tin, copper and the like can also be used.
  • a multi-layer plated steel sheet in which two or more layers of the same or different types are bonded can be used.
  • the surface-treated steel sheet of the present invention is a surface-treated steel sheet in which a protective film is formed on the surface of the zinc-based steel sheet, at least at 40 ° C. relative to the surface of the protective film (A) on one side of the steel sheet.
  • Kinematic viscosity of 5 1-6 Lubricating oil contact angle with kinematic viscosity at 1100 ° C is 11.1 to 14.9 mm 2 / s
  • the contact angle after 30 seconds from the formation of the oil droplet is 10 ° or more, preferably 15 ° or more, and more preferably 25 ° or more.
  • the antifouling film is mainly composed of an organic component or Z and an inorganic component for obtaining a desired antifouling performance.
  • Fig. 1 shows a typical pattern of the change in contact angle over time immediately after the formation of a liquid droplet on a solid surface when the contact angle was measured.
  • the contact angle On the solid surface where the lubricating oil is difficult to wet, the contact angle hardly changes with time, whereas on the solid surface where the lubricating oil is easy to wet, the contact angle rapidly decreases immediately after droplet formation, and after a certain time has passed. Stabilize.
  • a protective film mainly composed of an organic component and / or an inorganic component as a target of the present invention, contact is made when at least 30 seconds have passed after the formation of a droplet. Since it was found that the antenna was stabilized, the contact angle used in the present invention was set to 30 seconds after the formation of the lubricant droplet on the surface of the P-coating film.
  • the contact angle of the lubricant to the surface of the anti-fouling film (A) is measured as follows.
  • the kinematic viscosity at 40 ° C is 5 1 to 69 mm 2 / s on the surface of the anti-corrosion coating (A) (surface-treated steel sheet). 1 1.1-1 4. 9mm 2 / s formed a lubricant droplet, continuously measured contact angle with a contact angle meter, P surface coating
  • the contact angle value 30 seconds after the droplet is formed in (A) is defined as the contact angle of the surface of the protective coating (A).
  • the lubricating oil having a kinematic viscosity at 40 ° C of 5 1 to 6 ⁇ 2 / s and a kinematic viscosity at 100 ° C of 1 1.1 to 14.9 mm 2 s include, for example, “ALL TIME J652J (40 ° C .: Kinematic viscosity at 60 ° C .: 60 mm 2 / s, 100 ° C .: 13 mm 2 / s)” and Porite Co., Ltd.
  • PSL-7 kinematic viscosity at 40 ° C .: 60 mm 2 Zs, kinematic viscosity at 100 ° C .: 13 mmVs
  • a contact angle meter for example, “Dro P Master 500” manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. can be used.
  • the contact angle of the lubricating oil with respect to the surface of the protective coating (A) is the most important requirement in the present invention, and if this contact angle satisfies the above conditions, it is possible to obtain excellent oil wetting resistance. Become. Increasing the contact angle is to increase the interfacial tension of the lubricating oil on the anti-fouling coating surface (A), but the interfacial tension is the force acting in the direction in which the lubricating oil tends to become spherical. If tension is increased, it will be difficult to wet and oil spread resistance will be improved.
  • the contact angle of the above-mentioned lubricating oil 10 ° or more preferably 15 ° or more, and more preferably 25 ° or more, the contact between the rotating shaft and the bearing 'the lack of lubricating oil causing adhesion may occur. It is possible to effectively suppress the seepage of the lubricating oil from the bearing.
  • the contact angle of the lubricating oil may be set to the above condition for at least the surface of the protective film (A) on one side of the steel sheet that is the inner surface side of the motor case.
  • a motor case provided with a bearing holder is usually manufactured by subjecting a surface-treated steel sheet to plastic working such as press forming.
  • Fig. 2 shows a cross section of the bearing holder side of a typical motor case.
  • 1 is a motor case obtained by press-forming a surface-treated steel sheet, and 2 is formed by machining at the end of this motor case 1.
  • Bearing holder part 3, 3 is held in this bearing holder part 2-
  • a fixed bearing (bearing member) 4 is a motor rotating shaft that is rotatably supported by the bearing 3, and 5 is a washer.
  • the contact angle of the lubricant to the surface of the protective coating (A) is reduced by plastic working. Therefore, the contact angle of the lubricating oil with respect to the surface of the protective coating (A) after plastic processing of the surface-treated steel sheet at a stretch ratio of 20% is also 10 ° or more, preferably 15 ° or more, more preferably 25 °. It is desirable to set it above.
  • the contact angle of the lubricating oil with respect to the surface of the protective coating (A) is preferably less than 90 °.
  • microcracks present on the surface of the protective coating (A) also affect the wettability of the lubricating oil, and excellent oil wetting and spreading resistance can be obtained only by controlling the contact angle of the lubricating oil described above. It was found that better oil wetting and spreading properties can be obtained by regulating the generation density of small cracks. This is thought to be because the microcracks promote the wetting and spreading of the lubricating oil by the action of the yarn field.
  • the generation density of cracks existing on the surface of the anti-fouling coating (A) is 200 or less per 100 ⁇ m, more preferably 15 or less, and even more preferably 100 or less.
  • the generation density of cracks is measured by using an electron microscope, for example, by observing the surface of the surface-treated steel sheet at an acceleration voltage of 5 kV and 200,000 times and counting the number of cracks per 100 ⁇ . .
  • an electron microscope for example, “JCM-5600” manufactured by JEOL Ltd. can be used.
  • the crack generation density on the surface of the protective coating (A) should also be 20 or less per ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , more preferably 1550 or less, and even more preferably 100 or less.
  • the surface-treated steel sheet of the present invention may have one or more undercoat films (for example, a chemical conversion film) under the antifouling film.
  • the surface-treated steel sheet of the present invention can be used for an appropriate application, but particularly for parts having a bearing holder portion for holding a bearing (slide bearing), in particular, a motor case as shown in FIG. It is suitable for use.
  • the surface of the protective coating (A) is on the inner surface side of the case.
  • the surface-treated steel sheet is processed by press forming and formed into a motor case as shown in Fig. 2.
  • the surface-treated steel sheet of the present invention adheres a surface treatment liquid (surface treatment composition) for an anti-fouling film to the surface of a zinc-based plated steel sheet (including the case where a base film is formed), and is heated and dried. It is manufactured by forming a protective film.
  • the surface treatment liquid is mainly composed of an organic component and / or an inorganic component for imparting antifouling performance to the film, and the type and additive components can be used as long as they can form an antifouling film satisfying the conditions of the present invention.
  • examples of means for ensuring the contact angle of the lubricating oil satisfying the conditions of the present invention include: (i) surfactant, (ii) fine particles having a particle diameter of 0.05 to 5 / im. (Iii) Fluorine-based resin, or one or more components selected from among them may be added.
  • surfactant examples include ionic surfactants, nonionic surfactants, and amphoteric surfactants, and one or more of these can be used.
  • Examples of the fine particles having a particle diameter of 0.05 to 5 ⁇ m include polyolefin wax such as polyethylene wax and polypropylene wax, lanolin wax, montan wax, microcrystalline wax, paraffin wax, and powerful Napa wax. One or more of these can be used.
  • the fluororesin is a resin obtained by polymerization of ethylene and derivatives thereof in which one or more hydrogen atoms are substituted with fluorine.
  • ETFE tetrafluoroethylene 'ethylene copolymer resin
  • FEP tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene
  • FEP tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene
  • the amount of one or more additional components selected from (i) a surfactant, (ii) fine particles having a particle diameter of 0.05 to 5 ⁇ , and (iii) a fluororesin is a surface treatment.
  • the ratio of solid content in the liquid is 0.1 to 20 mass%, more preferably 0.5 to 15 mass%, and even more preferably:! Appropriately about 1 O mass%. If the blending amount is less than 0.1 mass%, the oil-wetting spreadability may be insufficient, while if it exceeds 20 ma SS %, the corrosion resistance may be deteriorated.
  • the film thickness of the protective film should be reduced to 3 ⁇ .
  • the following is preferable. If it exceeds 3 ⁇ , cracks are likely to be introduced due to residual stress in the film.
  • the film thickness is more preferably 1.5 ⁇ or less, and particularly preferably 0.8 / im or less.
  • the antifouling film of the present invention is obtained by adhering the surface treatment liquid as described above to the surface of the zinc-based steel plate (or the surface of the base film) by, for example, a coating method, a dipping method, or a spray method, and then drying by heating. It is formed by drying.
  • a heating and drying means a dryer, a hot air furnace, a high frequency induction heating furnace, an infrared furnace, or the like can be used.
  • the drying temperature is equal to or higher than the softening point of the solid lubricant because the surface free energy of the antifouling film can be further reduced.
  • Example Surface treatment solution by appropriately blending anti-mold treatment liquid mainly composed of silica, silane coupling agent and acrylic resin with surfactant shown in Table 2, fine particles shown in Table 3, and fluorine-based resin shown in Table 4. Was prepared.
  • the surface treatment solution is applied with a bar coater. Heat drying to reach a predetermined temperature in a few dozen seconds to form a surface treatment film (anti-mold film).
  • the film thickness of the surface treatment film was adjusted by the concentration of the surface treatment solution, and the film thickness was quantified by observing the film breakage with an electron microscope.
  • the measurement of the contact angle of the lubricating oil to the coating surface and the crack generation density on the coating surface, and the evaluation of oil resistance and wet spreading were performed as follows. These measurements and evaluations were carried out for test materials that were not subjected to plastic working (unprocessed materials) and test materials that were subjected to plastic processing (plastic processed materials). In the plastic working, the surface-treated steel sheet was stretched at a stretching speed of 1 Omm / m i ⁇ and a stretching ratio of 20% using an electronic universal testing machine (“C ATY” manufactured by YONEKURA Co., Ltd.).
  • the lubricating oil for contact angle measurement the kinematic viscosity at 40 ° C 51 ⁇ 69mm 2 Zs, 100 ° kinematic viscosity 1 1. 1-14 in C. 9 mm 2 Zs lubricant (NOK Kluber ( "AL L TIME J 652") manufactured by the same company) was used.
  • NOK Kluber "AL L TIME J 652" manufactured by the same company
  • droplets are formed on the surface of a 30 ° C test material (surface-treated steel plate), and the contact angle is continuously measured using a contact angle meter (“Drop Master 500” manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). The value measured 30 seconds after the formation of the droplet was taken as the contact angle.
  • ⁇ Bleeding spread height 0.5 cm or more, less than 1.0 cm
  • ⁇ 1 Bleeding spread height 1.0 cm or more ⁇ 1-5 cm or less
  • the surface-treated steel sheet according to the present invention has excellent resistance to oil wetting and spreads. Therefore, when applied to a part having a bearing holder part for holding a bearing such as a motor case, the lubricating oil in the bearing part is insufficient. Such seepage of the lubricating oil can be effectively suppressed. Therefore, when applied to a motor case, smooth sliding of the rotating shaft with respect to the bearing can be secured for a long time, and motor vibration and noise can be reduced and the life can be extended.

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Abstract

表面処理鋼板は、亜鉛系めっき鋼板表面に防錆皮膜が形成されており、少なくとも鋼板片面側の該防錆皮膜の表面（Ａ）に対する、４０℃での動粘度が５１～６９ｍｍ２／ｓ、１００℃での動粘度が１１．１～１４．９ｍｍ２／ｓである潤滑油の接触角（但し、鋼板表面温度３０℃において、防錆皮膜表面に潤滑油の液滴を形成してから３０秒後の接触角）が１０°以上である。好ましくは、該表面処理鋼板は、それを延伸率２０％で塑性加工した後の該防錆皮膜表面（Ａ）に対する上記潤滑油の接触角が１０°以上であり、さらに好ましくは、該防錆皮膜表面（Ａ）および該表面処理鋼板を延伸率２０％で塑性加工した後の防錆皮膜表面（Ａ）におけるクラック生成密度が１００μｍ当たり２００本以下である。これらの表面処理鋼板は、耐油ぬれ拡がり性に優れ、軸受ホルダ部を備えた部品において、軸受部の潤滑油不足を生じるような潤滑油の滲み出しを効果的に抑制できる。

Description

明 細書 耐油ぬれ拡がり性に優れた表面処理鋼板 技術分野
本発明は、 耐油ぬれ拡がり性に優れた表面処理鋼板に関するもので、 特に、 自動車や AV · O A機器分野で使用される各種モータのモータケース （軸受を保持するための軸 受ホルダ部を備えたモータケース） に好適な表面処理鋼板に関するものである。 背景技術
軸受は転がり軸受とすべり軸受に大別されるが、 自動車に用いられる電装モータや、 H D Dなどの電子記録機器、 コピー機などの電子機器に用いられる各種モータの軸受の 多くはすぺり軸受である。 すべり軸受は、 軸受部に潤滑油を給油し、 主に回転の際に潤 滑油に発生する油圧で回転軸と軸受の接触 ·凝着を防ぐものであり、 このため、 給油さ れた潤滑油が軸受部 （通常、 軸受部には潤滑油を含浸できる軸受部材が用いられる） に 適切に保持されることが必要である。 しかし、 従来のモータでは、 軸受部から潤滑油が 滲み出すという問題があり、 潤滑油不足による回転軸と軸受の接触 ·凝着が発生しやす く、 モータの振動ゃ騷音の原因となっている。
従来、 例えば特開平 7 _ 2 3 8 9 3 4号公報ゃ特開平 9一 2 1 0 0 6 5号公報などに は、 軸受部からの潤滑油の滲み出しを防止するため、 軸受材料ゃ軸受部およぴ軸受部周 辺の構造などの改善が提案されているが、 軸受部からの潤滑油の滲み出しの防止効果は 必ずしも十分なものではなかつた。
ところで、 自動車、 〇A · AV機器などで使用される各種モータの軸受 （軸受部材） は、 モータケースに形成された軸受ホルダ部に保持 ·固定される構造が 般的であり、 また、 モータケースは、 亜鉛系めつき鋼板表面に防鲭皮膜を形成した表面処理銅板を塑 性加工したものが広く用いられている。 軸受部から潤滑油が滲み出す場合、 潤滑油は軸受 （軸受部材） から軸受ホルダ部周辺 のモータケース内面に滲み出して拡がっていく。 このような潤滑油の滲み出しを防止す るための従来の研究は、 専ら軸受材料ゃ軸受部およぴ軸受部周辺の構造などの改善に向 けられてきたが、 その成果は十分なものではなかった。
これに対して本発明者らは、 軸受ホルダ部が形成されたモータケース （表面処理鋼 板） の表面性状に着目し、 軸受部から潤滑油が滲み出す機構とその対策について検討を 行った。 その結果、 軸受部から潤滑油が滲み出すのは、 軸受ホルダ部を含めたモータケ ース内面 （表面処理鋼板表面） に潤滑油ぬれ性があるためであり、 この表面性状のため に軸受内の潤滑油が周辺のケース内面に次々と渗み出し、 ぬれ ¾がっていくことが判つ た。 したがって、 軸受ホルダ部を含めたモータケース内面 （表面処理鋼板表面） の潤滑 油ぬれ性を十分に低いレベルに抑えることにより、 軸受からモータケース内面への潤滑 油の浸透を抑える （すなわち、 潤滑油を軸受内に封じ込める） ことができ、 その結果、 軸受部の潤滑油不足を生じるような潤滑油の滲み出しを効果的に抑制できることが判つ た。
したがって本発明の目的は、 耐油ぬれ拡がり性に優れ、 モータケースなどのような軸 受を保持するための軸受ホルダ部を備えた部品に適用した場合に、 軸受部の潤滑油不足 を生じるような潤滑油の滲み出しを劲果的に抑制することができる表面処理鋼板を提供 することにある。 発明の開示
本発明は、 以下を要旨とするものである。
[1] 亜鉛系めつき鋼板表面に防鲭皮膜が形成された表面処理鋼板であって、 少なくとも鋼板片面側の防鲭皮膜表面 （A) に対する、 4 0 °Cでの動粘度が 5 1〜6 9 mm 2/ s、 1 0 0 °Cでの動粘度が 1 1 . 1〜： 1 4 . 9 mm 2/ sである潤滑油の接触 角 （但し、 鋼板表面温度 3 0 °Cにおいて、 防鲭皮膜表面に潤滑油の液滴を形成してから 3 0秒後の接触角） 力 S 1 0 ° 以上であることを特徴とする、 耐油ぬれ拡がり性に優れた 表面処理鋼板。 [2] 上記 [1] の表面処理鋼板において、 表面処理鋼板を延伸率 2 0 %で塑性加工した 後の防鲭皮膜表面 （A) に対する、 4 O tでの動粘度が 5 1〜6 9 mm 2/ s、 1 0 0 °C での動粘度が 1 1 . 1〜1 4 . S tnm SZ sである潤滑油の接触角 （但し、 鋼板表面温度 3 0 °Cにおいて、 防鯖皮膜表面に潤滑油の液滴を形成してから 3 0秒後の接触角） が 1 0 ° 以上であることを特徴とする、 耐油ぬれ拡がり性に優れた表面処理鋼板。
[3] 上記 [1] または [2] の表面処理鋼板において、 防鲭皮膜表面 （A) および表面処 理鋼板を延伸率 2 0 %で塑性加工した後の防鲭皮膜表面 （A) におけるクラック生成密 度が 1 0 0 μ πι当たり 2 0 0本以下であることを特徵とする、 耐油ぬれ拡がり性に優れ た表面処理鋼板。
[4] 上記 [1] 〜 [3] のいずれかに記載された防鲭皮膜表面 （Α) の条件を満足するこ とを特徴とする、 軸受を保持するための軸受ホルダ部を備えた部品用の表面処理鋼板。
[5] 上記 [1] 〜 [3] のいずれかに記載された防鲭皮膜表面 （Α) の条件を満足するこ とを特徴とする、 軸受を保持するための軸受ホルダ部を備えたモータケース用の表面処 理鋼板。
[6] 上記 [1] 〜 [3] のいずれかに記載された表面処理鋼板を塑性加工して得られた、 軸受を保持するための軸受ホルダ部を備えたモータケースであって、 Ρ方鲭皮膜表面
(Α) がケース内面を構成することを特徴とするモータケース。 図面の簡単な説明
図 1は、 固体表面に潤滑油の液滴を形成してその接触角を測定した場合において、 液 滴形成直後からの接触角の経時変化の典型的なパターンを示した図面。
図 2は、 一般的なモータケースの軸受ホルダ部側の断面図。 発明を実施するための最良の形態
本発明者らは、 モータケース内面となるべき表面処理鋼板面に対する潤滑油の接触角 を所定のレベル以上とすることにより、 軸受部からの潤滑油の滲み出しを効果的に抑制 できることを見出し、 本発明に至った。 また、 さらに好ましくは、 所定の加工条件で塑 性加工された後の表面処理鋼板面に対する潤滑油の接触角を所定のレベル以上とするこ と、 さらには皮膜表面に存在する微小クラックの生成密度を規制することにより、 より 優れた潤滑油の滲み出し抑制効果が得られることを見出した。
本発明の表面処理鋼板のベースとなる亜鉛系めっき鋼板としては、 亜鉛めつき鋼板、 Z n— N i合金めつき鋼板、 Z n— A 1— M g合金めつき鋼板 （例えば、 Z n— 6 mas s%A 1一 3 mass%M g合金めつき鋼板、 Z n— 1 l mass%A 1 _ 3 mass%M g合金めつ き鋼板） 、 Z n— A 1合金めつき鋼板 （例えば、 Z n— 5 mass%A 1合金めつき鋼板） などを用いることが可能である。 さらに、 これら各種めつき鋼板のめっき層中に、 少量 の異種金属元素または不純物としてニッケル、 コバルト、 マンガン、 鉄、 モリブデン、 タングステン、 チタン、 クロム、 ァノレミユウム、 マグネシウム、
Figure imgf000006_0001
アンチモン、 錫、 銅などの 1種または 2種以上を含有しためっき鋼板を用いることもできる。 また、 上記 のようなめつきのうち、 同種または異種のものを 2層以上めつきした複層めっき鋼板を 用いることもできる。
本発明の表面処理鋼板は、 上記亜鉛系めつき鋼板表面に防鲭皮膜が形成された表面処 理鋼板であって、 少なくとも鋼板片面側の防鲭皮膜表面 （A) に対する、 4 0 °Cでの動 粘度が 5 1〜6
Figure imgf000006_0002
1 0 0 °Cでの動粘度が 1 1 . 1〜1 4 . 9 mm2/ sであ る潤滑油の接触角 （伹し、 鋼板表面温度 3 0 °Cにおいて、 防鲭皮膜表面に潤滑油の液滴 を形成してから 3 0秒後の接触角） を 1 0 ° 以上、 好ましくは 1 5 ° 以上、 さらに好ま しくは 2 5 ° 以上とするものである。 防鑌皮膜は、 所望の防鲭性能を得るための有機成 分または Zおよぴ無機成分を主成分とするものである。
図 1は、 固体表面に潤滑油の液滴を形成してその接触角を測定した場合において、 液 滴形成直後からの接触角の経時変化の典型的なパターンを示したものでる。 潤滑油がぬ れにくい固体表面では接触角ほ経時的にほとんど 化しないのに対して、 潤滑油がぬれ やすい固体表面では、 接触角は液滴形成直後から急速に小さくなり、 一定時間経過する と安定化する。 ここで、 本発明が対象とするような有機成分または/および無機成分を 主成分とする防鲭皮膜については、 液滴を形成してから少なくとも 3 0秒経過すれば接 触角は安定化することが判ったので、 本発明で用いる接触角は、 P方鲭皮膜表面に潤滑油 の液滴を形成してから 3 0秒後の接触角とした。
防鲭皮膜表面 （A) に対する潤滑油の接触角の測定は、 例えば、 次のようにして行う。 鋼板表面温度が 3 0°Cにおいて防鑌皮膜 （A) (表面処理鋼板） の表面に、 40°Cでの 動粘度が 5 1〜6 9mm2/ s、 1 0 0 °Cでの動粘度が 1 1. 1〜1 4. 9mm2/ sで ある潤滑油の液滴を形成して、 接触角計で接触角を連続的に測定し、 P方鲭皮膜表面
(A) に液滴を形成してから 3 0秒後の接触角の値を当該防鲭皮膜表面 （A) の接触角 とする。 なお、 4 0°Cでの動粘度が 5 1 ~6 θιηπι2/ s、 1 0 0 °Cでの動粘度が 1 1. 1〜1 4. 9 mm2 sである潤滑油としては、 例えば、 NOKクリューバー （株） 製 「ALL TIME J652J (4 0。Cでの動粘度： 6 0mm2/ s、 1 0 0°Cでの動粘度： 1 3m m2/ s ) や、 ポーライト （株） 製 「PSL- 7」 （4 0°Cでの動粘度： 6 0mm2Zs、 1 0 0°Cでの動粘度： 1 3mmVs ) を用いることができる。 また、 接触角計としては、 例 えば、 協和界面科学 （株） 製 「DroP Master 500」 を用いることができる。
この防鲭皮膜表面 （A) に対する潤滑油の接触角は本発明で最も重要な要件であり、 この接蝕角が上記条件を満足することによって、 優れた耐油ぬれ がり性を得ることが 可能となる。 接触角を大きくすることは、 防鲭皮膜表面 （A) での潤滑油の界面張力を 大きくすることであるが、 界面張力は潤滑油が球状になろうとする方向に働く力である ため、 界面張力が大きくなればぬれにくい状態になり、 耐油ぬれ拡がり性が向上すると 考えられる。 上記潤滑油の接触角を 1 0° 以上、 好ましくは 1 5° 以上、 さらに好まし くは 2 5° 以上とすることにより、 回転軸と軸受の接触 '凝着の原因となる潤滑油不足 を生じさせるような軸受からの潤滑油の滲み出しを効果的に抑制することができる。
なお、 本発明の表面処理鋼板は、 少なくともモータケースの内面側となる鋼板片面側 の防鲭皮膜表面 （A) について、 潤滑油の接触角を上記条件とすればよい。
軸受ホルダ部を備えたモータケースは、 通常、 表面処理鋼板にプレス成形などの塑性 加工を施して製造される。 図 2は、 一般的なモータケースの軸受ホルダ部側の断面を示 すもので、 1は表面処理鋼板をプレス成形して得られたモータケース、 2はこのモータ ケース 1の端部に加工成形された軸受ホルダ部、 3はこの軸受ホルダ部 2内に保持 -固 定された軸受 （軸受部材） 、 4はこの軸受 3に回転自在に支持されるモータ回転軸、 5 はヮッシャである。 表面処理鋼板が図 2に示すようなモータケース （軸受ホルダ部を有 するモータケース） の形状まで成形される際、 多くの場合、 延伸率 2 0 %前後の塑性加 ェがなされ、 このような塑性加工により防鲭皮膜表面 （A) に対する潤滑油の接触角が 小さくなる場合が多い。 したがって、 表面処理鋼板を延伸率 2 0 %で塑性加工した後の 防鲭皮膜表面 （A) に対する上記潤滑油の接触角も 1 0 ° 以上、 好ましくは 1 5 ° 以上、 さらに好ましくは 2 5 ° 以上とすることが望ましい。
防鲭皮膜表面 （A) に対する上記潤滑油の接触角は大きいほど耐油ぬれ拡がり性が良 好となるが、 一方で、 プレス成形などの塑性加工時に加工油をはじくと加工が困難にな ることから、 防鲭皮膜表面 （A) に対する上記潤滑油の接触角は 9 0 ° 未満であること が好ましい。
また、 防鐯皮膜表面 （A) に存在する微小クラックも潤滑油ぬれ性に影響を与えてお り、 上述した潤滑油の接触角の制御だけでも優れた耐油ぬれ拡がり性が得られるが、 微 小クラックの生成密度を規制することにより、 より優れた耐油ぬれ拡がり性が得られる ことが判った。 これは、 微小クラックは、 その毛糸田管作用によって潤滑油のぬれ拡がり を促進するためであると考えられる。
具体的には、 防鲭皮膜表面 （A) に存在するクラックの生成密度を 1 0 0 μ m当たり 2 0 0本以下、 より好ましくは 1 5 0本以下、 さらに好ましくは 1 0 0本以下とするこ とにより、 特に優れた耐油ぬれ拡がり性を得ることができる。 ここでクラックの生成密 度は、 電子顕微鏡を用い、 例えば、 加速電圧 5 k V、 2 0 0 0倍で表面処理鋼板の表面 を観察して、 1 0 0 μ ΐη当たりのクラック数を計数する。 なお、 電子顕微鏡としては、 例えば、 日本電子 （株） 製 「JCM- 5600」 を用いることができる。
また、 皮膜表面のクラックは、 表面処理鋼板をモータケースなどに塑性加工 （主にプ レス成形） した場合に導入されやすく、 したがって、 表面処理鋼板を延伸率 2 0 %で塑 性加工した後の防鲭皮膜表面 （A) におけるクラック生成密度についても、 Ι Ο Ο ^ί Πΐ 当たり 2 0 0本以下、 より好ましくは 1 5 0本以下、 さら好ましくは 1 0 0本以下とす ることが望ましい。 本発明の表面処理鋼板は、 防锖皮膜の下層に 1層以上の下地皮膜 （例えば、 化成処理 皮膜など） を有していてもよい。
本発明の表面処理鋼板は適宜な用途に用いることができるが、 特に軸受 （すべり軸 受） を保持するための軸受ホルダ部を備えた部品用、 とりわけ、 図 2に示すようなモー タケ一ス用として好適なものである。
本発明の表面処理鋼板を用いて、 軸受 （すべり軸受） を保持するための軸受ホルダ部 を備えたモータケースを製造する場合、 その防鳍皮膜表面 （A) がケ一ス内面側となる よう、 表面処理鋼板をプレス成形などにより加工し、 図 2に示すようなモータケースに 成形する。
次に、 本発明の表面処理鋼板の製造方法について説明する。
本発明の表面処理鋼板は、 亜鉛系めつき鋼板 （下地皮膜が形成されている場合を含 む） の表面に防鲭皮膜用の表面処理液 （表面処理組成物） を付着させ、 加熱乾燥して防 鲭皮膜を形成することで製造される。 前記表面処理液は、 皮膜に防鲭性能を与えるため の有機成分または/および無機成分を主成分とし、 本発明条件を満足する防鲭皮膜を形 成できるものであれば、 種類や添加成分は特に限定されるものではないが、 本発明条件 を満足する潤滑油の接触角を確保する手段の一例として、 （i) 界面活性剤、 （ii) 粒子 径 0 . 0 5〜5 /i mの微粒子、 (iii) フッ素系樹脂、 の中から選ばれる 1種以上の成分 を添加することが挙げられる。
前記界面活性剤としては、 イオン性界面活性剤、 非イオン性界面活性剤、 両性界面活 性剤が挙げられ、 これらの 1種以上を用いることができる。
前記粒子径 0 . 0 5〜 5 μ mの微粒子としては、 例えば、 ポリエチレンワックス、 ポ リプロピレンワックスなどのポリオレフインワックス、 ラノリン系ワックス、 モンタン ワックス、 マイクロクリスタリンワックス、 パラフィンワックス、 力 ナウパろうなど のような固形潤滑剤が挙げられ、 これらの 1種以上を用いることができる。
前記フッ素系樹脂とは、 水素原子の 1個以上がフッ素で置換されたエチレンおよびそ の誘導体の重合によって得られる樹脂であり、 ポリテトラフルォロエチレン （PTFE) 、 テトラフルォロエチレン .パーフルォロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂 （PFA) 、 フノレオ口エチレンとビニノレエーテノレの共重合体、 テトラフノレォロエチレンとエチレン共 重合体 （4フッ化工チレン 'エチレン共重合樹脂： ETFE) 、 テトラフルォロエチレンとへ キサフルォロプロピレンの共重合体 （FEP) などが挙げられるが、 C— F結合を有するも のであれば、 その種類は特に限定されない。 これらをノニオンまたはカチオンのイオン 性を持たせて、 水に分散したものの 1種以上を用いることができる。
また、 （i) 界面活性剤、 （ii) 粒子径 0 . 0 5〜5 μ πιの微粒子、 （iii) フッ素系 樹脂、 の中から選ばれる 1種以上の添加成分の配合量は、 表面処理液中の固形分の割合 で 0 . l〜2 0 mass%、 より好ましくは 0 . 5〜： 1 5 mass%、 さらに好ましくは：！〜 1 O mass%程度とすることが適当である。 配合量が 0 . 1 mass%未満では耐油ぬれ拡がり 性が不十分となる場合があり、 一方、 2 0 maSS%を超えると耐食性が劣化する場合があ る。
上述した添加成分を含む表面処理液を用いて形成した防鐯皮膜が、 潤滑油の接触角が 髙くなるメカニズムは必ずしも明らかではないが、 上記添加成分を含有させた防鲭皮膜 は、 表面自由エネルギーが低下するためであると推定される。
P方鲭皮膜表面 （A) におけるクラック生成密度、 特に表面処理鋼板を延伸率 2 0 %で 塑性加工した後のクラック生成密度をなるベく少なくするには、 防鲭皮膜の皮膜厚を 3 πι以下とすることが好ましい。 3 μ πιを超えると皮膜中の残留応力によってクラック が導入されやすくなるためである。 皮膜厚は、 より好ましくは 1 . 5 μ πι以下であり、 特 に好ましくは 0 . 8 /i m以下である。
本発明の防鲭皮膜は、 上述したような表面処理液を、 例えば、 塗布法、 浸漬法、 スプ レー法などにより亜鉛系めつき鋼板面 （または下地皮膜表面） に付着させた後、 加熱乾 燥を行うことにより形成される。 加熱乾燥手段としては、 ドライヤー、 熱風炉、 高周波 誘導加熱炉、 赤外線炉などを用いることができる。 なお、 固形潤滑剤を添加する場合は、 乾燥温度が固形潤滑剤の軟化点以上である方が、 防鯖皮膜の表面自由エネルギーをより 低下させることができるため好ましい。 実施例 シリカ、 シランカップリング剤およびアクリル樹脂を主成分とする防鲭処理液に、 表 2に示す界面活性剤、 表 3に示す微粒子、 表 4に示すフッ秦系樹脂を適宜配合して表面 処理液を調製した。
処理原板である表 1に示す亜鉛系めつき鋼板をアル力リ脱脂処理し、 水洗おょぴ乾燥 した後、 上記表面処理液をバーコ一ターで塗布し、 その後、 直ちに鋼板表面温度が数秒 〜十数秒で所定温度になるように加熱乾燥し、 表面処理皮膜 （防鲭皮膜） を形成させた。 この表面処理皮膜の膜厚は表面処理液の濃度により調整し、 皮膜の膜厚は電子顕微鏡で 皮膜断 ®を観察して定量した。
得られた表面処理鋼板について、 皮膜表面に対する潤滑油の接触角と皮膜表面のクラ ック生成密度を測定した。 その結果を、 表面処理鋼板の皮膜構成などとともに表 5に示 す。 また、 表面処理鋼板の耐油ぬれ拡がり性を評価した結果を表 6に示す。
皮膜表面に対する潤滑油の接触角および皮膜表面のクラック生成密度の測定と、 耐油 ぬれ拡がり性の評価は、 以下のようにして行った。 なお、 それらの測定 ·評価は、 塑性 加工を施していない試験材 （未加工材） と塑性加工を施した試験材 （塑性加工材） につ いてそれぞれ行った。 塑性加工では、 電子式万能試験機 (YONEKURA (株） 製 「C ATY」 ） を用いて、 表面処理鋼板を延伸速度 1 Omm/m i η、 延伸率 20%で延伸した。
(1) 皮膜表面に対する潤滑油の接触角
接触角測定用の潤滑油としては、 40°Cでの動粘度が 51〜69mm2Zs、 100°C での動粘度が 1 1. 1〜14. 9mm2Zsの潤滑油 （NOKクリューバー （株） 製 「AL L TIME J 652」 ) を用いた。 この潤滑油により 30°Cの試験材 （表面処理鋼板） の表面 に液滴を形成し、 接触角計 （協和界面科学 （株） 製 「Drop Master 500」 ) を用いて接触 角を連続的に測定し、 液滴を形成してから 30秒後の値を接触角とした。
(2) 皮膜表面のクラック生成密度
電子顕微鏡 （日本電子 （株） 製 「JCM- 5600」 ） を用い、 加速電圧 5 k V、 2000倍 で試験材 （表面処理鋼板） の表面を観察し、 クラックの生成密度が高そうな 5箇所を選 択し、 各々の箇所で 20 μπι長さの部分 （5箇所の合計で長さ 100 μΐη) のクラック 数を計数し、 5箇所合計のクラック数を 100 μπι当たりのクラック生成密度とした。 ( 3 ) 耐油ぬれ拡がり性 40 °Cでの動粘度が 51〜 69 mm2/ s、 100 °Cでの動粘 度が 1 1. 1〜： 14. 9 mm2/ sの潤滑油 （NOKクリューバー （株） 製 「ALL TIME J
652」 ) を容器に入れ、 鉛直に立てた試験材の下端部を容器内の潤滑油に浸した状態で 室温 30°Cで 3日間放置し、 潤滑剤の滲み拡がり高さを測定した。 その評価基準は、 以 下のとおりである。
◎ ：滲み拡がり高さ 0 · 5 c m未満
〇 ：滲み拡がり高さ 0. 5 c m以上、 1. 0 c m未満
〇一 ：滲み拡がり高さ 1. 0 c m以上ゝ 1 - 5 c m未満
Δ ：滲み拡がり高さ 1. 5 c m以上ゝ 3. 0 c m未満
X ：滲み拡がり高さ 3. 0 c m以上
表 1 [亜鉛系めつき鋼板]
Figure imgf000013_0001
表 2 [界面活性剤]
Figure imgf000013_0002
表 3 [微粒子]
Figure imgf000013_0003
[フッ素樹脂]
Figure imgf000013_0004
5
Figure imgf000014_0001
*1 表 に記載のめっき鋼板 No. *2 表 2に記載の界面活性剤 No. *3 表 3に記載の微粒子 No. *4 表 4に記載のフッ素樹脂 No. *5 表面処理液の固形分中の割合
耐油ぬれ拡がり性
区分 No.
未加工材 塑性加工材
比較例 1 Δ Δ
発明例 2 O 厶
発明例 3 ◎ O
発明例 4 ◎ ◎
発明例 5 © ◎
発明例 6 ◎ o
発明例 7 ◎ ◎
発明例 8 ◎
発明例 9 ◎ ◎
発明例 10 ◎ ◎
発明例 1 1 ◎ ©
発明例 12 © o
発明例 13 ◎ o—
比較例 14 厶 Δ
発明例 15 © o
発明例 16 ◎ ©
発明例 17 ◎ ◎
産業上の利用可能性
本発明の表面処理鋼板は、 耐油ぬれ拡がり性に優れ、 このためモータケースなどのよ うな軸受を保持するための軸受ホルダ部を備えた部品に適用した場合に、 軸受部の潤滑 油不足を生じるような潤滑油の滲み出しを効果的に抑制することができる。 このためモ ータケースに適用した場合、 軸受に対する回転軸の円滑な摺動を長時間確保でき、 モー タの振動や騒音の低減ィヒと長寿命化を図ることができる。

Claims

請求 の 範囲
1. 亜鉛系めつき鋼板表面に防鑌皮膜が形成された表面処理鋼板であって、 少なくとも鋼板片面側の防鐯皮膜表面 （A) に対する、 40°Cでの動粘度が 5 1〜6
9mm2Zs、 100ででの動粘度が 1 1. ：!〜 14. 9 mm2Z sである潤滑油の接触 角 （但し、 鋼板表面温度 30°Cにおいて、 防鲭皮膜表面に潤滑油の液滴を形成してから
30秒後の接触角） 力 S10° 以上であることを特徴とする、 耐油ぬれ拡がり性に優れた 表面処理鋼板。
2. 表面処理鋼板を延伸率 20%で塑性加工した後の防鲭皮膜表面 （A) に対する、
40°Cでの動粘度が 51〜69mm2/s、 100°Cでの動粘度が 1 1. 1〜14. 9m m2/sである潤滑油の接触角 （但し、 鋼板表面温度 30°Cにおいて、 防鲭皮膜表面に潤 滑油の液滴を形成してから 30秒後の接触角） 力 S10° 以上であることを特徴とする、 請求項 1に記載の耐油ぬれ拡がり性に優れた表面処理鋼板。
3. 防鑌皮膜表面 （ A) および表面処理鋼板を延伸率 20 %で塑性加工した後の防 鲭皮膜表面 （A) におけるクラック生成密度が 100 μπι当たり 200本以下であるこ とを特徴とする、 請求項 1または 2に記載の耐油ぬれ拡がり性に優れた表面処理鋼板。
4. 請求項 1〜3のいずれか 1項に記載された防鲭皮膜表面 （Α) の条件を満足す ることを特徴とする、 軸受を保持するための軸受ホルダ部を備えた部品用の表面処理鋼 板。
5. 請求項 1~3のいずれか 1項に記載された防鳍皮膜表面 （Α) の条件を満足す ることを特敷とする、 軸受を保持するための軸受ホルダ部を備えたモータケース用の表 面処理鋼板。
6. 請求項 1〜 3のいずれか 1項に記載された表面処理鋼板を塑性加工して得られ た、 軸受を保持するための軸受ホルダ部を備えたモータケースであって、 防鑌皮膜表面 (Α) がケース内面を構成することを特徴とするモータケース。
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