JPH05317954A - 線材の連続潤滑被膜処理方法及び連続伸線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続伸線に当たって、長さのコンパクトな装
置構成を実現し、水処理やスラッジ処理を必要とせず、
浸リンの問題も発生させないこと。 【構成】 サプライスタンド1 と巻き取り装置3 との間
に、矯正機11，ショットブラスト13，高周波加熱装置1
5，水溶性無機塩の水溶液を保温状態で収納した無機塩
付着槽17，線材立ち上げ装置19，ブロアー21，熱風吹付
パイプ23及びダイスボックス付伸線ダイス装置25とが設
けられた連続伸線装置を用いて、ＳＵＪ２鋼はＫＢ5Ｏ8
・４Ｈ2Ｏにより、ＳＵＳ４４０Ｃ鋼はＫＨＳｉ2Ｏ5によ
り潤滑被膜を形成して伸線したところ良好な潤滑性能を
発揮した。ＳＣＭ４３５鋼にＫＢ5Ｏ8・４Ｈ2Ｏ+Ｎａ2Ｂ
4Ｏ7・１０Ｈ2Ｏにより、ＳＵＳＸＭ７固溶化熱処材にＫ
2ＳＯ4により潤滑被膜処理を施してソケットボルトを鍛
造したところ、良好な潤滑性能を示した。脱スケールで
は、線材表面粗さをＲｚ≦２０μｍに制限した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、線材の連続潤滑被膜処
理方法及び連続伸線装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コイル状の線材をさらに所望の直
径に伸線加工する場合に、一般鋼に対してはリン酸亜鉛
被膜処理が、ステンレス鋼に対しては蓚酸塩被膜処理
が、潤滑下地処理として施され、さらに金属石けんや鉱
物油等の伸線用潤滑剤を表面に塗布して伸線を行うとい
う手法が採用されていた。パーツホーマーなどにて用い
られるヘッダ加工用の線材についてもリン酸亜鉛被膜処
理や蓚酸塩被膜処理がなされる場合があった。

【０００３】こうしたリン酸亜鉛被膜処理や蓚酸塩被膜
処理は、古くはこれらの溶液を蓄えた槽に線材コイルを
どぶ漬けすることで行われていたが、最近では特公平１
−２８１１１号公報に記載される様に、線材供給装置か
ら線材を繰り出しつつ潤滑被膜処理を施し、伸線後に巻
き取るという連続伸線装置も採用されるようになった。
即ち、図１０に示すように、サプライスタンド１０１と
巻き取り装置１０３との間に、サプライスタンド１０１
側から順番に、線材を真直にする矯正機１１１と、線材
表面の脱スケールのためのショットブラスト１１３と、
ショットにより剥がれたスケールを洗い流すための高圧
水洗装置１１５と、脱スケールの仕上げのための酸洗装
置１１７と、この酸を洗い落とすための水洗装置１１９
と、蓚酸塩被膜処理のための浸漬槽からなる蓚酸塩被膜
処理装置１２１と、蓚酸塩被膜処理後の水洗を行うため
の水洗装置１２３と、蓚酸塩を中和するための中和装置
１２５と、蓚酸塩被膜上に金属石けん液を塗布する金属
石けん塗布装置１２７と、この金属石けん液を乾燥させ
る急速乾燥装置１２９と、線材を所定直径に伸線加工す
る伸線ダイス１３１とが設けられたステンレス鋼用の連
続伸線装置が知られていた。一般鋼用としても同様の装
置が、特開昭５７−２０９７１５号公報等で知られてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、こうした蓚酸
塩被膜処理やリン酸亜鉛被膜処理（以下、化成被膜処理
と総称する）は、線材と溶液との化学反応によってなさ
れるため、反応時間を相当にとらなければならい。この
ため、線材を送給しつつ潤滑被膜処理を行うには、蓚酸
塩被膜処理装置１２１若しくはリン酸亜鉛被膜処理装置
（以下、化成被膜処理装置１２１と総称する）は相当の
長さを有するものでなければならなかった。また、こう
した化学反応に当たっては、線材表面のスケールの除去
が完全である必要があり、かつ、反応性を高めるために
線材表面には凹凸が大きくついていなければならなかっ
た。このため、図１０に示した様に、化成被膜処理装置
１２１の前に、酸洗装置１１７の設置が必要であった。
そして、酸洗や蓚酸塩被膜処理に伴う水洗装置１１９，
１２３や中和装置１２５等も設置しなければならず、こ
れら酸洗装置１１７や水洗装置１１９，１２３や中和装
置１２５等の長さも確保しなければならなかった。この
ため、従来の連続伸線装置は全体で相当の長さを必要と
し、工場内でのレイアウトが困難になる場合があるとい
う問題があった。特に、サプライスタンドから巻き取り
装置への線材送給速度が速くなればなる程、化成被膜処
理装置１２１の長さを大きくしなければならず、伸線の
効率化を図れば図るほど装置全体の長さが大きくなると
いう問題を抱えていた。

【０００５】加えて、この酸洗や化成被膜処理において
は、廃水やスラッジが発生するため、公害対策としてこ
れらの処理が必須となり、そのための設備・工数の増加
も問題となっていた。また、蓚酸塩被膜処理において
は、強い悪臭が発生し、作業環境としても好ましくない
という問題があった。

【０００６】さらに、リン酸亜鉛被膜処理については、
浸リンによる遅れ破壊の問題があり、引っ張り強度１２
０ｋｇｆ／ｍｍ² 以上の高強度ボルトなどをヘッダ加工
するための線材には採用できないという問題もあった。
また、潤滑被膜は、製品の熱処理前に除去する必要があ
るが、これら化成被膜は除去が困難であるという問題も
あった。

【０００７】そこで、本発明においては、装置全体の長
さを長くすることなく高速送給にて連続処理ができ、水
処理やスラッジ処理といった付随作業を必要とせず、高
強度鋼に対する浸リンの問題も発生せず、伸線等の加工
後の潤滑被膜除去も容易な線材の連続潤滑被膜処理方法
及びこれを適用した連続伸線装置を提供することを目的
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】かかる目的を達
成するためなされた本発明の線材の連続潤滑被膜処理方
法は、請求項１に記載した様に、線材供給装置より線材
を繰り出しつつ矯正し、その後線材表面の脱スケールを
行ってから、線材表面に潤滑被膜を形成する線材の連続
潤滑被膜処理方法において、前記脱スケールを、メカニ
カル脱スケール又は皮削りにて、脱スケール後の線材表
面の十点平均粗さ（Ｒｚ）が２０μｍを超えないように
実施し、前記潤滑被膜の形成を、水溶性無機塩を主成分
とする水溶液を線材表面に流しかけるか、あるいは該水
溶液に線材を浸漬した後に、線材表面に付着した前記水
溶液を乾燥させることにより実施することを特徴とす
る。

【０００９】本発明の線材の連続潤滑被膜処理方法によ
れば、潤滑被膜は、水溶性無機塩を主成分とする水溶液
を付着・乾燥させることにより形成されるから、化成被
膜処理の様な長い反応時間を確保する必要がない。ここ
で、水溶性無機塩を主成分とする水溶液は、線材表面に
単純に付着し、乾燥によって結晶性潤滑被膜を形成する
だけであるから、線材表面の凹凸が大きいとそれがその
まま残ってしまったり、被膜厚さが不均一になるので好
ましくない。しかし、本発明の方法では、脱スケールを
メカニカル脱スケール又は皮削りにて実施し、かつ脱ス
ケールの実施条件として、脱スケール後の線材表面の十
点平均粗さ（Ｒｚ）が２０μｍを超えないような条件
（Ｒｚ≦２０μｍ）に制限するということにしたので、
大きな凹凸は形成されず、被膜厚さの不均一化等の不具
合を招くことがない。

【００１０】なお、皮削りでは、皮削り後の線材表面は
ほぼ平滑になるのでＲｚ≦２０μｍの条件を満足しつつ
ほぼ完全に脱スケールをすることができるが、ショット
ブラスト等のメカニカル脱スケールについては、Ｒｚ≦
２０μｍに制限したのではスケールを完全に除去できな
い場合もあり得る。しかし、本発明においては、潤滑被
膜は水溶性無機塩を付着・乾燥させることによって形成
されるものであるから、スケールの残留があっても潤滑
被膜を形成することができ、ショットブラスト等のメカ
ニカル脱スケールについて本発明の要旨とするところの
表面粗さ条件を採用してもスケール除去が完全にできな
いからといって新たな問題を生じることもない。

【００１１】即ち、水溶性無機塩を主成分とする水溶液
を用いることと、脱スケール条件をＲｚ≦２０μｍとし
たこととが相乗的に作用しあい、短時間の間に、短い処
理区画内で良好な潤滑被膜を形成せしめ、かつ潤滑被膜
の厚さが不均一になったりするといった不具合もないの
である。

【００１２】また、スケールの除去が酸洗のような化学
処理でなく、メカニカル脱スケール又は皮削りにて実施
されるのは、酸洗による廃水処理などの問題の排除に加
えて、脱スケールにおいて反応時間を確保しなければな
らないため装置の小型化や高速処理が困難であるという
ことにも起因している。

【００１３】即ち、本発明が脱スケール方法としてメカ
ニカル脱スケール又は皮削りを採用したのは、水溶性無
機塩を主成分とする水溶液を用いて潤滑被膜を形成する
に当たって脱スケール後の線材表面条件を制限する上で
も必要であり、かつ高速に連続処理をするに当たって装
置構成の長大化を招くことがないようにするというため
にも、廃水処理などをなくすためにも、そもそも公害対
策・環境対策上も問題のない処理を行うためにも、必要
な要件なのである。

【００１４】こうした水溶性無機塩としては、例えば硫
酸カリウム（Ｋ2 ＳＯ4 ），テトラホウ酸カリウム（Ｋ
2 Ｂ4 Ｏ7 ），ペンタホウ酸カリウム（ＫＢ5 Ｏ8 ），
メタホウ酸カリウム（ＫＢＯ2 ），メタケイ酸カリウム
（Ｋ2 ＳｉＯ3 ），テトラケイ酸カリウム（Ｋ2 Ｓｉ4
Ｏ9 ）又はケイ酸水素カリウム（ＫＨＳｉ2 Ｏ5 ）等の
カリウム塩や、硫酸ナトリウム（Ｎａ2 ＳＯ4 ），亜硫
酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ3 ），メタケイ酸ナトリウム
（Ｎａ2 ＳｉＯ3 ），オルトケイ酸ナトリウム（Ｎａ2
ＳｉＯ4 ）又はボラックス（Ｎａ2 Ｂ4 Ｏ7 ）等のナト
リウム塩を用いるとよい。なお、カリウム塩とナトリウ
ム塩とを比べた場合には、後述実施例の様に、カリウム
塩は全般的に、ナトリウム塩（比較はＮａ2 Ｂ4 Ｏ7 に
よる）よりも潤滑被膜として良好な形態の被膜が形成さ
れることからして、カリウム塩を用いる方が一層好まし
い。

【００１５】また、メカニカル脱スケールの具体的手段
としては、ショットブラスト等をあげることができる。
ショットブラストでは、ショット粒の直径と投射速度，
投射密度とを調整することで、ショット後の十点平均粗
さ（Ｒｚ）についての上記条件を、簡単に満足させるこ
とができる。なお、皮削りによる脱スケールでは、線材
表面はほぼ平滑になり、十点平均粗さ（Ｒｚ）を２０μ
ｍ以下に制限するのは一層簡単である。

【００１６】かかる請求項１記載の本発明の線材の連続
潤滑被膜処理方法において、前記潤滑被膜の形成に当た
って、前記水溶性無機塩を主成分とする水溶液を、予め
８０〜９５℃に加熱しておくことが一層好ましい。これ
は、乾燥速度を速めることにつながるからである。ま
た、水溶液中で無機塩が沈澱しないようになるというの
もこの構成採用の理由である。なお、８０〜９５℃とし
たのは、水溶液を用いることから９５℃を越えると沸点
との関係から問題があり、逆に８０℃未満では乾燥速度
の増大に不十分であるからである。

【００１７】また、同様に乾燥速度を速くする観点から
は、前記潤滑被膜の形成に先立って、前記線材を７０〜
１５０℃に予熱することも望ましい。ここで、予熱温度
を７０〜１５０℃に制限するのは、７０℃未満では水溶
液の付着・乾燥時間を十分に速めることができず、１５
０℃を越えると水溶液の付着の際に水蒸気が発生してし
まうからである。

【００１８】以上の様にして連続的に水溶性無機塩の潤
滑被膜を形成された線材は、後述実施例で明かな様に、
そのまま伸線材料やヘッダ加工材料として良好な潤滑性
能を有するが、伸線加工を施すに当たっては、さらに請
求項４に記載した様に、前記水溶性無機塩による潤滑被
膜を形成した後に、さらにダイスボックスを通過させ、
この際に伸線用潤滑剤を前記潤滑被膜上に圧着させつつ
伸線を行うこととすれば、潤滑被膜処理から加工度の高
い伸線加工までを含めて線材の連続処理が可能になる。
なお、本発明方法により形成された水溶性無機塩による
潤滑被膜は、後述実施例でも明かな様に、伸線における
潤滑性能は良好であり、従来の化成被膜を施して連続伸
線する場合と比較して潤滑性能が劣ることがなく、むし
ろ向上する。

【００１９】かかる本発明の線材の連続潤滑被膜処理方
法は、連続伸線装置に適用することができる。この結
果、本発明では、請求項５に記載の様に、線材を繰り出
す線材供給装置と、該繰り出される線材を巻き取る巻き
取り装置との間に、線材供給装置側から順番に、前記繰
り出される線材を矯正する矯正手段と、該矯正された線
材表面のスケールを、メカニカル脱スケール又は皮削り
にて、脱スケール後の線材表面の十点平均粗さ（Ｒｚ）
が２０μｍを超えないように脱落させる脱スケール手段
と、該脱スケール手段を通過した線材に、水溶性無機塩
を主成分とする水溶液を流しかけるか、あるいは該水溶
液に線材を浸漬することで、水溶性無機塩を主成分とす
る水溶液を線材表面に付着させる水溶液付着化手段と、
該線材に付着した水溶液を強制的に乾燥させる強制乾燥
手段と、前記付着・乾燥によって水溶性無機塩による潤
滑被膜を形成された線材に、さらに、伸線用潤滑剤を圧
着させつつ伸線を行うダイスボックス付の伸線ダイスと
を備えてなる線材の連続伸線装置も完成した。

【００２０】この連続伸線装置によれば、線材は矯正手
段によって矯正されると共に、脱スケール手段によって
十点平均粗さ（Ｒｚ）が２０μｍを超えないという条件
の下で脱スケールされる。従って、脱スケール処理の後
の線材表面の凹凸は小さいものである。この脱スケール
手段を通過した線材は、水溶液付着化手段によって、水
溶性無機塩を主成分とする水溶液を流しかけられるか、
あるいは該水溶液に浸漬されて表面に水溶性無機塩を主
成分とする水溶液を付着させられる。この付着は、化学
反応によるものではないから、短時間で処理することが
できる。また、水溶液を物理的に付着させるだけである
から、線材表面がかなり平滑であっても良好に付着し、
むしろ線材表面の凹凸が少ない方が付着量の不均一化を
招かないという利点がある。そして、この水溶液が良好
に付着された線材が強制乾燥手段によって強制的に乾燥
されることで、線材表面には水溶性無機塩による潤滑被
膜が良好に形成される。最後に、この水溶性無機塩を主
成分とした潤滑被膜の上に、さらに、伸線用潤滑剤を圧
着させつつ伸線が行われる。

【００２１】この連続伸線装置においても、乾燥を速め
る意味では、請求項６に記載の様に、前記潤滑被膜形成
手段において用いられる水溶性無機塩を主成分とする水
溶液は、予め８０〜９５℃に加熱されていることが望ま
しいし、請求項７に記載の様に、前記脱スケール手段と
水溶液付着化手段との間に、線材を７０〜１５０℃に予
熱する線材予熱手段を設けることも望ましい。

【００２２】

【実施例】次に本発明の構成，作用，効果を一層明らか
にするため、本発明を適用した好適な実施例を図面と共
に説明する。

【００２３】実施例では、図１に示す様に、サプライス
タンド１と巻き取り装置３との間に、サプライスタンド
１側から順番に、線材を真直にする矯正機１１と、線材
表面の脱スケールのためのショットブラスト１３と、線
材を７０〜１５０℃に予熱することのできる高周波加熱
装置１５と、水溶性無機塩の水溶液を８５〜９５℃の保
温状態で収納できる長さ１ｍの無機塩付着槽１７と、こ
の無機塩付着槽１７を通過した線材を一旦垂直に立ち上
げてから元の送給ライン上へ下降させる線材立ち上げ装
置１９と、この線材立ち上げ装置１９によって立ち上げ
られる線材表面の液切りを促進するブロアー２１と、線
材立ち上げ装置１９を経て下降してくる線材を通過させ
つつ熱風を吹き付けることで急速乾燥を行う長さ５ｍの
熱風吹付パイプ２３と、粉末潤滑剤を内部に収納したダ
イスボックス付の伸線ダイス装置２５とが設けられた連
続伸線装置を用いた。なお、伸線ダイス装置２５には用
途に応じて多段階の伸線ダイスを配置する。また、矯正
機１１は、コイル状の線材を真直に矯正するためだけで
なく、ショットブラストによる脱スケールを容易化する
役目も果たしている。さらに、無機塩付着槽１７は、内
部にローラーを組み合わせた線材ターン機構が設けられ
ており、細径の線材については高周波加熱装置１５によ
る予熱を行わず、ターンによって浸漬長さを長くし、水
溶液に浸漬している間に水溶液の熱で線材温度をある程
度上昇させ、予熱と同様の効果を発揮することができる
様にもされている。

【００２４】この連続伸線装置により、第１実施例とし
て、軸受け鋼（ＳＵＪ２）の直径５．５ｍｍの線材を直
径２．３ｍｍまで連続伸線した。この連続伸線のため、
伸線ダイス装置２５として、それぞれがステアリン酸カ
ルシウムを主成分とし、イオウを約１０％含有する粉末
潤滑剤を収納したダイスボックスを有する６台の伸線ダ
イスを巻き取り装置３の前に配設した。また、サプライ
スタンド１からの線材繰り出し速度は７０ｍ／ｍｉｎと
した。ちなみに、巻き取り速度は４００ｍ／ｍｉｎにな
った。この連続伸線の際のショットブラスト処理条件を
表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】また、水溶性無機塩による潤滑被膜処理条
件を表２に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】以上の様な条件で処理した結果、ＳＵＪ２
鋼を、直径５．５ｍｍから直径２．３ｍｍまで良好に連
続伸線することができた。なお、比較のため、従来のリ
ン酸亜鉛被膜処理をした直径５．５ｍｍのＳＵＪ２鋼
を、同様のダイスボックス付伸線ダイスを通して連続伸
線した。この比較例の場合には、直径２．６ｍｍまでは
連続伸線できたが、２．３ｍｍまでは無理であった。こ
のことから、本実施例によれば、従来と同等の潤滑性能
は十分に得られ、むしろそれ以上の潤滑性能を有すると
いうことが分かる。

【００２９】また、表１のショットブラスト条件で脱ス
ケール処理した線材表面を観察すると、やや黒く仕上が
っており、完全には脱スケールがなされていなかった。
しかし、熱風吹き付けパイプを通過した線材の表面に
は、ＫＢ5 Ｏ8 の結晶性潤滑被膜がムラなく形成されて
いた。これに対し、この様な完全に脱スケールされてい
ない線材にリン酸亜鉛被膜処理を施す場合には、スケー
ルの残っている部分に化成被膜が形成されず、潤滑被膜
のムラを生じた。このスケール除去の完全でない線材に
リン酸亜鉛被膜を形成して伸線した場合には、潤滑被膜
のムラによって、ダイスマークの発生や断線が生じた。

【００３０】即ち、本実施例によれば、水溶性無機塩を
主成分とする水溶液を用いて潤滑被膜を形成する場合に
は、完全な脱スケールはできなくてもよく、ＳＵＪ２鋼
について５．５ｍｍから２．３ｍｍと、従来にない強加
工の伸線に耐え得ることが分かった。

【００３１】次に、第２実施例として、直径４．５ｍｍ
のマルテンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃ）線
材を上述の連続伸線装置にかけて直径２．５ｍｍまで連
続伸線した。この連続伸線の際のショットブラスト処理
条件を表３に示す。

【００３２】

【表３】

【００３３】また、水溶性無機塩による潤滑被膜処理条
件を表４に示す。

【００３４】

【表４】

【００３５】この実施例では、単頭式の伸線ダイスを用
いてまず３．８ｍｍまで伸線し、その後、伸線ダイスを
何度か取り換えて２．５ｍｍまで伸線した。この間、そ
れぞれの伸線ダイスのダイスボックスにはステアリン酸
カルシウムを主成分とし、二硫化モリブデンを５％含有
する粉末潤滑剤を収納した。なお、サプライスタンド１
からの線材繰り出し速度は１００ｍ／ｍｉｎとした。一
方、比較例として、蓚酸塩被膜処理材について４．５ｍ
ｍから２．５ｍｍまで伸線をした。実施例，比較例のパ
ススケジュールを表５に示す。

【００３６】

【表５】

【００３７】このパススケジュールの比較から明かな様
に、従来方法である比較例では、途中で２回の真空焼き
なましが必要であったが、本実施例によれば、真空焼き
なましをすることなく伸線できることが分かった。従っ
て、本実施例によれば、伸線ダイスを上記パススケジュ
ールに従って連続して配置しておくこともでき、ＳＵＳ
４４０Ｃ鋼を４．５ｍｍから２．５ｍｍまで連続伸線す
ることも可能であるということがいえる。

【００３８】なお、本実施例のショットブラスト条件に
ついていえば、やはり、完全な脱スケールはなされなく
てもよく、少なくとも表層の硬質スケールのみが除去で
きていればよいとの観点に基づいて決定している。そし
て、本実施例ではショットブラスト後の線材表面には薄
いスケール層が残っていたが、上述の様に良好な潤滑性
能を発揮した。

【００３９】次に、第３実施例として、上述の連続伸線
装置を用いて、高強度ボルト用としてよく用いられるク
ロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４３５）の直径１０ｍｍの線
材に水溶性無機塩の結晶性潤滑被膜を形成し、９．３ｍ
ｍにスキンパスした後、ボルトホーマーにかけてこの潤
滑性能を評価した。なお、液切り条件としては、立ち上
げ装置１９による垂直立ち上げはせずに、ブロアー２１
を線材送給ラインに近付けて設置し、このブロアー２１
による吹き落しのみとした。また、熱風吹き付けパイプ
２３は線材送給ライン上に配設し直した。この潤滑被膜
処理の際のショットブラスト処理条件を表６に示す。

【００４０】

【表６】

【００４１】また、水溶性無機塩による潤滑被膜処理条
件を表７に示す。

【００４２】

【表７】

【００４３】伸線ダイス装置２５としては、上述の様
に、１０．０ｍｍから９．３ｍｍへのスキンパス用のも
のを用い、そのダイスボックスにはステアリン酸カルシ
ウムを主成分とし、二硫化モリブデンを２％含有する粉
末潤滑剤を収納した。なお、サプライスタンド１からの
線材繰り出し速度は７０ｍ／ｍｉｎとした。

【００４４】こうして潤滑被膜を形成されたＳＣＭ４３
５鋼線材をボルトホーマーにかけてＭ８サイズのソケッ
トボルトを鍛造した。鍛造における絞り加工の減面率は
４０％である。約１６０，０００本のソケットボルトを
鍛造した時点でボルトホーマーの金型をチェックしたと
ころ、何等異常が見られなかった。これは現状のリン酸
亜鉛被膜処理を施している線材を加工した場合と同等の
潤滑性能があるということを意味している。なお、本実
施例により製造されたソケットボルトでは、リン酸亜鉛
被膜処理における様な浸リンの問題が一切なく、遅れ破
壊が生じないという点で従来方法よりも優れている。

【００４５】次に、第４実施例として、図２に示す様
に、上述の連続伸線装置において、ショットブラスト１
３に代えて皮削り用のワイヤー・ブローチング・カッタ
ー３１を用いて皮削りしつつ、オーステナイト系ステン
レス鋼（ＳＵＳＸＭ７）の固溶化熱処理材（直径８．５
ｍｍ線材）に潤滑被膜処理を実施した。このＳＵＳＸＭ
７固溶化熱処理鋼の線材は、最初の皮削りによって直径
８．５ｍｍから直径８．０ｍｍにされる。なお、この皮
削りによって線材温度が１００℃以上になるから、高周
波加熱装置１５は配設しなかった。また、伸線ダイス装
置２５は、直径８．０ｍｍから直径７．８ｍｍへのスキ
ンパス用とし、この伸線ダイスのダイスボックスには冷
鍛性の良好な石灰にテフロン（商標名）の粉末を１０％
添加した粉末潤滑剤を収納した。また、この実施例で
も、液切り条件は、第３実施例と同様に、垂直立ち上げ
をせずにブロアー２１による吹き落しのみとした。水溶
性無機塩による潤滑被膜処理条件を表８に示す。なお、
サプライスタンド１からの線材繰り出し速度は１２０ｍ
／ｍｉｎとした。

【００４６】

【表８】

【００４７】こうして潤滑被膜を形成されたＳＵＳＸＭ
７固溶化熱処理鋼の線材をボルトホーマーにかけてＭ８
サイズのソケットボルトを鍛造した。鍛造における絞り
加工の減面率は２０％である。約８０，０００本加工し
た時点でボルトホーマーの金型をチェックしたところ、
何等異常が見られなかった。

【００４８】従来は、こうしたオーステナイト系ステン
レス鋼に対しては蓚酸塩被膜処理が実施されていた。こ
の蓚酸塩被膜のみでは焼き付きが生じてボルトホーマー
等で鍛造をすることができない。そこで、この蓚酸塩被
膜にさらに樹脂被膜を施して実施例と同様のソケットボ
ルトを鍛造したところ、２０，０００本〜３０，０００
本で金型のラッピング（研摩）を必要とした。

【００４９】このことから、本実施例によれば、従来に
比べて大幅に潤滑性能が向上し、その潤滑性能もばらつ
きがなくなったということが分かる。

【００５０】上述した各実施例では冷間での塑性加工の
みを対象としていたが、水溶性無機塩の結晶性潤滑被膜
が温間あるいは熱間での塑性加工でも潤滑性能を発揮す
るか否かについて検討した第５実施例を説明する。

【００５１】この第５実施例は、ＳＵＳ３０４鋼でリン
グ圧縮試験用の試験片を製造し、これをＫ2 ＳＯ4 （２
５０ｇ／リットル）の水溶液を満たした浸漬槽に６００秒浸
漬して１０ｇ／ｍ² の潤滑被膜を形成したものを用い
て、温間又は熱間鍛造で通常用いられる金型潤滑油を併
用しつつ、温度２５℃，２００℃，４００℃，６００
℃，８００℃でリング圧縮試験を行い剪断摩擦係数を求
めたものである。その結果を図３に示す。なお、図３に
は、蓚酸塩被膜を施して金型潤滑油と併用した場合と、
金型潤滑油を用いずに蓚酸塩被膜のみで同様の実験をし
た結果を併せて記載している。

【００５２】図から明かな様に、Ｋ2 ＳＯ4 の結晶性潤
滑被膜を施した場合には、各試験温度に対して剪断摩擦
係数は約０．１〜０．１５程度であり、冷間ばかりか温
間若しくは熱間での塑性加工においても良好な潤滑性能
を発揮することが分かった。むしろ、温間や熱間の方が
剪断摩擦係数が小さいことからすれば、温間・熱間鍛造
に特に適するといえる。これに対し、従来の蓚酸塩被膜
だけでは各温度において剪断摩擦係数０．３以上であ
り、これに金型潤滑油を併用したとしても各温度におい
て０．２以上と、実施例に比べてかなり高い値であっ
た。この様に、本実施例によれば、水溶性無機塩の結晶
性潤滑被膜は、冷間ばかりか温間あるいは熱間において
も従来とは格段に優れた潤滑性能を示すということが分
かった。

【００５３】次に、第６実施例として、カリウム塩（Ｋ
2 ＳＯ4 又はＫＢ5 Ｏ8 ・４Ｈ2 Ｏ）を用いた場合とナ
トリウム塩（Ｎａ2 Ｂ4 Ｏ7 ・５Ｈ2 Ｏ）を用いた場合
との結晶性潤滑被膜の比較、それぞれについて脱スケー
ル手法としてショットブラスト，皮削り又は酸洗を用い
た場合の結晶性潤滑被膜の比較、及び予熱有無による結
晶性潤滑被膜の比較をした結果を示す。それぞれ、線材
としてはショットブラストにはＳＵＪ２鋼を、皮削りに
はＳＵＳ３０４鋼を、酸洗にはＳＣＭ４３５鋼を用い
た。なお、ショットブラストを行う場合の条件は、表９
の通りにした。

【００５４】

【表９】

【００５５】なお、皮削りでは直径５．５ｍｍから直径
５．２ｍｍへと皮削りし、酸洗では濃度１５％の塩酸の
入った槽に３００秒間浸漬した。これらショットブラス
ト，皮削り及び酸洗の条件を、脱スケール後の線材の表
面粗さという観点から比較すると、十点平均粗さＲｚに
して、ショットブラストでは約１０μｍ、皮削りでは６
μｍ、そして酸洗では８μｍとなった。なお、各水溶性
無機塩の濃度と、水溶液温度，浸漬時間及び予熱温度は
表１０の通りに設定した。また、液切りはブロアー吹き
落しとした。

【００５６】

【表１０】

【００５７】これらの各条件に従って、形成された結晶
性潤滑被膜の状態を走査型電子顕微鏡にて倍率１００倍
で撮影した写真を図４〜図９に示す。

【００５８】図４はＫ2 ＳＯ4 による予熱なしの場合の
ショットブラスト（ＳＢ），皮削り（ＷＢ）及び酸洗
（Ｐ）についてのそれぞれの結晶性潤滑被膜の状態を示
している。また、図５はＫ2 ＳＯ4 による予熱ありの場
合のショットブラスト（ＳＢ），皮削り（ＷＢ）及び酸
洗（Ｐ）についてのそれぞれの結晶性潤滑被膜の状態を
示している。

【００５９】例えばショットブラスト（ＳＢ）同士を比
較すると分かる様に、Ｋ2 ＳＯ4 においては、予熱がな
くてもあってもムラのない結晶性潤滑被膜が形成されて
いるということが分かる。逆に、皮削り（ＷＢ）同士を
比較すると、むしろ予熱ありの方で若干の結晶のばらつ
きが見られる。平滑面については乾燥速度があまり速す
ぎない方がよいのかもしれない。

【００６０】また、ショットブラスト（ＳＢ）と酸洗
（Ｐ）とを比較すると、酸洗（Ｐ）の方がムラが大き
い。これは、線材表面に結晶粒界の細かい凹凸が多いた
め、水溶液が付着する時点で各部に付着量のばらつきが
生じることや、乾燥速度も凸部が速く凹部が遅いなど一
定しないということなどが原因として考えられる。

【００６１】図６はＫＢ5 Ｏ8 ・４Ｈ2 Ｏによる予熱な
しの場合のショットブラスト（ＳＢ），皮削り（ＷＢ）
及び酸洗（Ｐ）についてのそれぞれの結晶性潤滑被膜の
状態を示している。また、図７はＫＢ5 Ｏ8 ・４Ｈ2 Ｏ
による予熱ありの場合のショットブラスト（ＳＢ），皮
削り（ＷＢ）及び酸洗（Ｐ）についてのそれぞれの結晶
性潤滑被膜の状態を示している。

【００６２】この例では、ショットブラスト（ＳＢ），
皮削り（ＷＢ）及び酸洗（Ｐ）のいずれについても、予
熱ありの場合にはきわめて平滑な結晶性潤滑被膜になっ
ているが、予熱なしの場合にはややでこぼこした被膜に
なっていることが分かる。従って、ＫＢ5 Ｏ8 ・４Ｈ2
Ｏの場合には予熱はあった方がよいということがいえ
る。なお、酸洗（Ｐ）の場合には、被膜の剥離までは見
られないものの、細かいひび割れが入っていた。

【００６３】図８はＮａ2 Ｂ4 Ｏ7 ・５Ｈ2 Ｏによる予
熱なしの場合のショットブラスト（ＳＢ），皮削り（Ｗ
Ｂ）及び酸洗（Ｐ）についてのそれぞれの結晶性潤滑被
膜の状態を示している。また、図９はＮａ2 Ｂ4 Ｏ7 ・
５Ｈ2 Ｏによる予熱ありの場合のショットブラスト（Ｓ
Ｂ），皮削り（ＷＢ）及び酸洗（Ｐ）についてのそれぞ
れの結晶性潤滑被膜の状態を示している。

【００６４】この例では、予熱なしのショットブラスト
（ＳＢ）及び皮削り（ＷＢ）と、予熱ありの皮削り（Ｗ
Ｂ）とで被膜にひび割れが生じ、特に皮削り（ＷＢ）に
ついてはいずれも被膜の一部が剥離していて線材表面が
確認された。

【００６５】以上の第６実施例での、電子顕微鏡写真に
基づく結晶性潤滑被膜の観察結果から、次のことがいえ
る。

【００６６】まず、ショットブラスト及び皮削りでは、
Ｋ2 ＳＯ4 やＫＢ5 Ｏ8 ・４Ｈ2 Ｏを用いる場合には、
被膜に剥離を伴うようなひび割れが生じることがなく、
予熱なしで若干のひび割れが見られるＮａ2 Ｂ4 Ｏ7 ・
５Ｈ2 Ｏを用いるよりもよいといえる。また、Ｋ2 ＳＯ
4 やＫＢ5 Ｏ8 ・４Ｈ2 Ｏでは、予熱はなくても特に大
きな問題はなく、予熱なしで潤滑被膜を形成しても問題
はないといえる。さらに、脱スケールにおいては全般的
には皮削りよりもショットブラストとした方が、種々の
水溶性無機塩に共通して良好な被膜を形成できるともい
える。

【００６７】以上説明した様に、水溶性無機塩を用いた
連続潤滑被膜処理方法では、ムラのない良好な潤滑性能
を奏する潤滑被膜を形成しつつ連続伸線を行ったり、鍛
造における潤滑性能の良好なヘッダー材を提供したりす
ることができる。そして、化成処理と異なり、反応時間
を考慮しなくてよいから、連続伸線装置全体の長さを短
く構成することができた。ちなみに、上記実施例の連続
伸線装置は、単頭式ダイスを用いただけの装置全体長さ
が１５ｍで足りた。これに、強度の伸線を行うために６
連ダイスを備えたとしても大した長さにはならない。

【００６８】なお、各実施例で処理した線材・鍛造品等
から水溶性無機塩の潤滑被膜を除去するに当たっては、
湯で洗うだけで十分であり、ステアリン酸カルシウム粉
末も併用した伸線材から潤滑被膜を除去するに当たって
も、弱アルカリ洗浄によって簡単かつ完全に除去するこ
とができた。

【００６９】以上いくつかの実施例を説明したが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではなくその要旨
を逸脱しない範囲内で種々なる態様のものとして実施で
きることはもちろんである。

【００７０】例えば、水溶性無機塩を主成分として、他
の潤滑物質をも添加した水溶液を用いることもできる。
また、水溶性無機塩を主成分とする水溶液を線材表面に
付着させるに当たって、浸漬ではなく、水溶液を所定の
流しかけゾーン内で流しかけるという構成にしてもよ
い。化成被膜処理と違って化学反応ではないから、流し
かける程度でも十分に付着するからである。

【００７１】また、実施例では水溶性無機塩の水溶液を
保温して付着を行ったが、保温をしなくてもよい。保温
がなされなくても水溶性無機塩は線材表面に付着するか
らである。なお、保温をした方が、乾燥速度を速めるこ
とができ、装置全体構成の一層のコンパクト化には適し
ている。また、水溶液中の無機塩が付着槽内に沈澱し難
くなるという点でも保温があった方がより望ましい。

【００７２】さらに、線材の予熱についても、実施例で
は何等かの形で予熱していたが、これもなくしても構わ
ない。これも乾燥速度との関係であり、予熱されていな
いからといって水溶液が付着しないわけではないからで
ある。

【００７３】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の線材の連続
潤滑被膜処理方法によれば、水溶性無機塩を主成分とし
た水溶液の流しかけ又は該水溶液への浸漬とその後の乾
燥とによって線材表面に結晶性潤滑被膜を形成する構成
を採用したので、化成被膜処理における様な反応時間を
とらなくてよく、例えば連続伸線装置に適用した場合に
装置全体の長さを短くすることができ、かつ高速送給に
よっても装置全体長さを大幅に増大されるということが
ない。

【００７４】また、この水溶性無機塩を主成分とする水
溶液による結晶性被膜を潤滑被膜として採用するに当た
って、線材表面の凹凸をＲｚで２０μｍを超えない様に
制限する必要性から採用されるメカニカル脱スケール又
は皮削りでは、従来の酸洗における水処理やスラッジ処
理といった付随作業を必要とせず、公害対策や環境対策
の面からも好ましい状態で潤滑被膜処理を施すことがで
きる。この公害・環境対策上の利点及びそのための水・
スラッジの処理が不要となる効果は、本発明方法ではリ
ン酸亜鉛や蓚酸塩を用いないという構成からも奏され
る。そして、これらに加えて、蓚酸塩で問題となってい
た悪臭を防止でき、リン酸亜鉛で問題となっていた高強
度鋼での浸リン・遅れ破壊の問題も発生しないという効
果も奏する。加えて、本発明方法により線材表面に形成
される結晶性潤滑被膜は、酸洗などをしなくても簡単に
除去することができ、熱処理前の被膜除去作業が簡単に
なる。

【００７５】また、請求項２，請求項３に記載の連続潤
滑被膜処理方法によれば、以上の様な効果に加えて乾燥
速度を速めることで装置の長さをさらに短くする効果が
大きい。さらに、請求項４記載の連続潤滑被膜処理方法
によれば、連続伸線を効率よく実施することができる。

【００７６】そして、本発明の線材の連続伸線装置によ
れば、上述の本発明方法の利点を取り入れて装置全体を
コンパクトに構成でき、工場内でのレイアウトが容易に
なる。この場合、やはり、請求項６，請求項７に記載の
様に、乾燥速度を速める構成をも採用すると、一層効果
が大きくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例における連続伸線装置の概要を示す概
略構成図である。

【図２】 実施例で連続伸線装置を利用してヘッダー材
に潤滑被膜処理を施した際の装置の概略構成図である。

【図３】 第５実施例のリング圧縮試験結果のグラフで
ある。

【図４】 第６実施例におけるＫ2 ＳＯ4 による予熱な
しの場合の結晶性潤滑被膜の様子を撮影した倍率１００
倍の電子顕微鏡写真である。

【図５】 第６実施例におけるＫ2 ＳＯ4 による予熱あ
りの場合の結晶性潤滑被膜の様子を撮影した倍率１００
倍の電子顕微鏡写真である。

【図６】 第６実施例におけるＫＢ5 Ｏ8 ・４Ｈ2 Ｏに
よる予熱なしの場合の結晶性潤滑被膜の様子を撮影した
倍率１００倍の電子顕微鏡写真である。

【図７】 第６実施例におけるＫＢ5 Ｏ8 ・４Ｈ2 Ｏに
よる予熱ありの場合の結晶性潤滑被膜の様子を撮影した
倍率１００倍の電子顕微鏡写真である。

【図８】 第６実施例におけるＮａＢ4 Ｏ7 ・５Ｈ2 Ｏ
による予熱なしの場合の結晶性潤滑被膜の様子を撮影し
た倍率１００倍の電子顕微鏡写真である。

【図９】 第６実施例におけるＮａＢ4 Ｏ7 ・５Ｈ2 Ｏ
による予熱ありの場合の結晶性潤滑被膜の様子を撮影し
た倍率１００倍の電子顕微鏡写真である。

【図１０】 従来の連続伸線装置の概要を示す概略構成
図である。

【符号の説明】

１・・・サプライスタンド、３・・・巻き取り装置、１
１・・・矯正機、１３・・・ショットブラスト、１５・
・・高周波加熱装置、１７・・・無機塩付着槽、１９・
・・線材立ち上げ装置、２１・・・ブロアー、２３・・
・熱風吹付パイプ、２５・・・伸線ダイス装置、３１・
・・ワイヤー・ブローチング・カッター。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｃ１０Ｎ 40:24 Ｚ 8217−4Ｈ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線材供給装置より線材を繰り出しつつ矯
   正し、その後線材表面の脱スケールを行ってから、線材
   表面に潤滑被膜を形成する線材の連続潤滑被膜処理方法
   において、 前記脱スケールを、メカニカル脱スケール又は皮削りに
   て、脱スケール後の線材表面の十点平均粗さ（Ｒｚ）が
   ２０μｍを超えないように実施し、 前記潤滑被膜の形成を、水溶性無機塩を主成分とする水
   溶液を線材表面に流しかけるか、あるいは該水溶液に線
   材を浸漬した後に、線材表面に付着した前記水溶液を乾
   燥させることにより実施することを特徴とする線材の連
   続潤滑被膜処理方法。
2. 【請求項２】 前記潤滑被膜の形成に当たって、前記水
   溶性無機塩を主成分とする水溶液を、予め８０〜９５℃
   に加熱しておくことを特徴とする請求項１記載の線材の
   連続潤滑被膜処理方法。
3. 【請求項３】 前記潤滑被膜の形成に先立って、前記線
   材を７０〜１５０℃に予熱することを特徴とする請求項
   １又は請求項２記載の線材の連続潤滑被膜処理方法。
4. 【請求項４】 前記水溶性無機塩による潤滑被膜を形成
   した後に、さらにダイスボックスを通過させ、この際に
   伸線用潤滑剤を前記潤滑被膜上に圧着させつつ伸線を行
   うことを特徴とする伸線に当たっての請求項１〜請求項
   ３のいずれか記載の線材の連続潤滑被膜処理方法。
5. 【請求項５】 線材を繰り出す線材供給装置と、該繰り
   出される線材を巻き取る巻き取り装置との間に、線材供
   給装置側から順番に、 前記繰り出される線材を矯正する矯正手段と、 該矯正された線材表面のスケールを、メカニカル脱スケ
   ール又は皮削りにて、脱スケール後の線材表面の十点平
   均粗さ（Ｒｚ）が２０μｍを超えないように脱落させる
   脱スケール手段と、 該脱スケール手段を通過した線材に、水溶性無機塩を主
   成分とする水溶液を流しかけるか、あるいは該水溶液に
   線材を浸漬することで、水溶性無機塩を主成分とする水
   溶液を線材表面に付着させる水溶液付着化手段と、 該線材に付着した水溶液を強制的に乾燥させる強制乾燥
   手段と、 前記付着・乾燥によって水溶性無機塩による潤滑被膜を
   形成された線材に、さらに、伸線用潤滑剤を圧着させつ
   つ伸線を行うダイスボックス付の伸線ダイスとを備えて
   なる線材の連続伸線装置。
6. 【請求項６】 前記潤滑被膜形成手段において用いられ
   る水溶性無機塩を主成分とする水溶液は、予め８０〜９
   ５℃に加熱されていることを特徴とする請求項５記載の
   線材の連続伸線装置。
7. 【請求項７】 前記脱スケール手段と水溶液付着化手段
   との間に、線材を７０〜１５０℃に予熱する線材予熱手
   段を設けたことを特徴とする請求項５又は請求項６記載
   の線材の連続伸線装置。