JPH0694044B2 - 金属に潤滑性表面を提供する方法 - Google Patents
金属に潤滑性表面を提供する方法Info
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- JPH0694044B2 JPH0694044B2 JP57501481A JP50148182A JPH0694044B2 JP H0694044 B2 JPH0694044 B2 JP H0694044B2 JP 57501481 A JP57501481 A JP 57501481A JP 50148182 A JP50148182 A JP 50148182A JP H0694044 B2 JPH0694044 B2 JP H0694044B2
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- B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
- B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
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- B21B45/0245—Lubricating devices
- B21B45/0263—Lubricating devices using solid lubricants
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は一定の鋼を二硫化モリブデンによつて処理し
て、摩擦を減少させ、腐蝕に対する抵抗を増大させるた
めの改良された方法に関する。
て、摩擦を減少させ、腐蝕に対する抵抗を増大させるた
めの改良された方法に関する。
背景技術 二硫化モリブデン（MoS2）は公知の多能の乾燥塗膜潤滑
剤である。原子構造内に生じる固有の基礎劈開により層
状剪断強さが小さくなり、すぐれた減摩性又は潤滑特性
が得られる。この特性が、全体として結晶構造が対称な
六枚の面を結合している結晶底面上の２個の分子単位格
子間のフアンデルワールス型結合によるものであること
は明白である。物理的長さが比較的長いこれらの化学結
合によつて、滑動及び回転接触時に層状せん断強さが小
さくなり、従つて、乾燥摩擦が小さくなる。逆に、結晶
の底面に対して直角に位置している結晶面内に生じる化
学結合は一般的に一価型であり、物理的長さが短く、従
つて、強度が何倍も大きい。最近の研究により、ビツカ
ーススケールで測定した場合に、結晶の底面に対する硬
度が32kg/mm2であり、結晶面に対する硬度が900kg/mm2
であつて、ほぼ29倍も硬度が大きいことがわかつてい
る。単一の単位結晶内においてこのような物理的測定値
の差があることにより異方性がひき起こされ、こうして
二硫化モリブデンの金属表面内への混入を実際的に可能
になる。
剤である。原子構造内に生じる固有の基礎劈開により層
状剪断強さが小さくなり、すぐれた減摩性又は潤滑特性
が得られる。この特性が、全体として結晶構造が対称な
六枚の面を結合している結晶底面上の２個の分子単位格
子間のフアンデルワールス型結合によるものであること
は明白である。物理的長さが比較的長いこれらの化学結
合によつて、滑動及び回転接触時に層状せん断強さが小
さくなり、従つて、乾燥摩擦が小さくなる。逆に、結晶
の底面に対して直角に位置している結晶面内に生じる化
学結合は一般的に一価型であり、物理的長さが短く、従
つて、強度が何倍も大きい。最近の研究により、ビツカ
ーススケールで測定した場合に、結晶の底面に対する硬
度が32kg/mm2であり、結晶面に対する硬度が900kg/mm2
であつて、ほぼ29倍も硬度が大きいことがわかつてい
る。単一の単位結晶内においてこのような物理的測定値
の差があることにより異方性がひき起こされ、こうして
二硫化モリブデンの金属表面内への混入を実際的に可能
になる。
あるモータばねでは、MoS2を含み、かつばね材に結合さ
れた無機質膜がばねのトルクコンシステンシーを改良す
るために使用されている。このように処理されているモ
ータばねは、種々の時限信管や時計機構において非常に
有用であることがわかつている。実際に、このようなば
ねを有する時計は、巻き直しが必要とされるまでに被覆
のないばねの場合よりも300％も長く作動することがあ
る。このような場合の性能の向上は巻き戻し工程中のば
ね板間の運動摩擦係数の減少、すなわち、主たるばね使
用に従来つきまとっていた「付着滑り」現象の減少によ
るものである。
れた無機質膜がばねのトルクコンシステンシーを改良す
るために使用されている。このように処理されているモ
ータばねは、種々の時限信管や時計機構において非常に
有用であることがわかつている。実際に、このようなば
ねを有する時計は、巻き直しが必要とされるまでに被覆
のないばねの場合よりも300％も長く作動することがあ
る。このような場合の性能の向上は巻き戻し工程中のば
ね板間の運動摩擦係数の減少、すなわち、主たるばね使
用に従来つきまとっていた「付着滑り」現象の減少によ
るものである。
種々の金属基体に対するMoS2の膜の付着は、通常は、吹
付け又は浸漬方法に続いて乾燥及び／又は焼付けを行な
うことにより、又は、モリブデンを直接に基体に電気め
つきし、その後イオウ又は硫化物を含んでいる雰囲気内
で熱処理することにより行なわれる。しかし、いかなる
方法を使用する場合にも、この塗膜付着は材料を最終、
すなわち完成寸法に加工処理してから行なわれていた。
これらの場合には、MoS2膜の金属基体への転移は主とし
て機械的方法によって行なわれ、（ａ）固形MoS2を柔ら
かい表面内へ直接的埋設する方法、（ｂ）固形MoS2自体
が基体との対向する表面との間で移動する間にこの固形
MoS2の「研磨」作用によって金属基体に形成された表面
くぼみ内へ固形MoS2を付着する方法、又は（ｃ）金属基
体の当初の表面仕上げ及び硬化に固有のくぼみ内への固
形MoS2を付着する方法によるものである。しかし、いず
れの場合には、又、ある使用目的に対してはこれらの方
法が満足できるものであり、かつ永続性のあるものであ
るとしても、高い表面摩耗を受ける物の場合にはこれら
の方法による結果は不十分なものである。すなわち、上
記のように施された固形MoS2は金属基体表面に露出して
いるか、或いは外方に向いて開放しているくぼみに単に
充填されているものであり、このような環境に耐えるこ
とができず、摩擦によって急速にはがれてしまうか、又
は、破壊してしまう。例えばピストンリング、軸受、ジ
ャーナル、弁心棒、シャフトの如き高摩耗部品は種々の
グレードの高炭素鋼又はステンレス鋼で構成されてい
て、特に他の潤滑が最小の場合には、大部分がMoS2によ
って与えられる低摩擦特性及び保護の恩恵をこうむるこ
とになる。しかし、MoS2が鋼自体の最も摩耗を受ける部
分に設けられるように鋼をMoS2により処理する好都合な
方法は知られていない。
付け又は浸漬方法に続いて乾燥及び／又は焼付けを行な
うことにより、又は、モリブデンを直接に基体に電気め
つきし、その後イオウ又は硫化物を含んでいる雰囲気内
で熱処理することにより行なわれる。しかし、いかなる
方法を使用する場合にも、この塗膜付着は材料を最終、
すなわち完成寸法に加工処理してから行なわれていた。
これらの場合には、MoS2膜の金属基体への転移は主とし
て機械的方法によって行なわれ、（ａ）固形MoS2を柔ら
かい表面内へ直接的埋設する方法、（ｂ）固形MoS2自体
が基体との対向する表面との間で移動する間にこの固形
MoS2の「研磨」作用によって金属基体に形成された表面
くぼみ内へ固形MoS2を付着する方法、又は（ｃ）金属基
体の当初の表面仕上げ及び硬化に固有のくぼみ内への固
形MoS2を付着する方法によるものである。しかし、いず
れの場合には、又、ある使用目的に対してはこれらの方
法が満足できるものであり、かつ永続性のあるものであ
るとしても、高い表面摩耗を受ける物の場合にはこれら
の方法による結果は不十分なものである。すなわち、上
記のように施された固形MoS2は金属基体表面に露出して
いるか、或いは外方に向いて開放しているくぼみに単に
充填されているものであり、このような環境に耐えるこ
とができず、摩擦によって急速にはがれてしまうか、又
は、破壊してしまう。例えばピストンリング、軸受、ジ
ャーナル、弁心棒、シャフトの如き高摩耗部品は種々の
グレードの高炭素鋼又はステンレス鋼で構成されてい
て、特に他の潤滑が最小の場合には、大部分がMoS2によ
って与えられる低摩擦特性及び保護の恩恵をこうむるこ
とになる。しかし、MoS2が鋼自体の最も摩耗を受ける部
分に設けられるように鋼をMoS2により処理する好都合な
方法は知られていない。
装置を持ち上げるためのワイヤロープ、船用ケーブル装
置、航空機制御ケーブルの如きより線構造、及び圧縮
型、延長型及びねじり型の如きコイルばねに使用される
常温延伸ワイヤも通常は種々の高炭素鋼合金から製造さ
れる。完成されたワイヤは例えばばねメーカーに供給さ
れ、コイル巻き、研削仕上、二次形状、応力除去処理、
めつき、及び多くの場合には特殊充填を含む種々の作業
によつてばねが形成される。同様により、より線構造用
のワイヤも別の場所に輸送されてロープの製造が行なわ
れる。ばね及びロープ用のワイヤは冷間加工と、アニー
ルと、最終焼戻し作業の組合せによつて所定の直径を有
するように製造され、スプール、リール又はゆるく巻い
たコイル状で輸送される。MoS2の微細粉を分散含有する
ナイロン製のクレーン溝車を製造し、試験した、ペンシ
ルバニア、リーデイングのポリマーコーポレーシヨンが
以前に行なつた試験に鑑みて、ワイヤストランドに付着
させられているMoS2によつてストランドワイヤケーブル
の性能も大きく改良される。特殊な溝車を通るワイヤケ
ーブルの寿命は標準的な溝車を使用した場合に比較して
増大した。ワイヤケーブル中の夫々のストランド間の摩
擦によつて破損の生じることもあつた。
置、航空機制御ケーブルの如きより線構造、及び圧縮
型、延長型及びねじり型の如きコイルばねに使用される
常温延伸ワイヤも通常は種々の高炭素鋼合金から製造さ
れる。完成されたワイヤは例えばばねメーカーに供給さ
れ、コイル巻き、研削仕上、二次形状、応力除去処理、
めつき、及び多くの場合には特殊充填を含む種々の作業
によつてばねが形成される。同様により、より線構造用
のワイヤも別の場所に輸送されてロープの製造が行なわ
れる。ばね及びロープ用のワイヤは冷間加工と、アニー
ルと、最終焼戻し作業の組合せによつて所定の直径を有
するように製造され、スプール、リール又はゆるく巻い
たコイル状で輸送される。MoS2の微細粉を分散含有する
ナイロン製のクレーン溝車を製造し、試験した、ペンシ
ルバニア、リーデイングのポリマーコーポレーシヨンが
以前に行なつた試験に鑑みて、ワイヤストランドに付着
させられているMoS2によつてストランドワイヤケーブル
の性能も大きく改良される。特殊な溝車を通るワイヤケ
ーブルの寿命は標準的な溝車を使用した場合に比較して
増大した。ワイヤケーブル中の夫々のストランド間の摩
擦によつて破損の生じることもあつた。
航空機キヤリヤの制動ケーブルはMoS2の有用性の別の領
域を代表するものである。現在は、グリースの如きバリ
ヤー膜を繰り返し塗付してこのようなケーブルの摩擦と
腐蝕とが減じられている。しかし、使用中にケーブルか
ら徐々にグリースが除去されて、不足した箇所において
飛行甲板がすべりやすくなる。更に、引火性のグリース
には火災危険性があり、グリースを排除すればより安全
な操業条件が得られる。他のキヤリヤに関する問題点
は、塩風による航空機の内部制御ケーブルの腐蝕であ
り、これらの問題点も、MoS2の使用によつて寿命と耐蝕
性との両方に改良を加えることができる。
域を代表するものである。現在は、グリースの如きバリ
ヤー膜を繰り返し塗付してこのようなケーブルの摩擦と
腐蝕とが減じられている。しかし、使用中にケーブルか
ら徐々にグリースが除去されて、不足した箇所において
飛行甲板がすべりやすくなる。更に、引火性のグリース
には火災危険性があり、グリースを排除すればより安全
な操業条件が得られる。他のキヤリヤに関する問題点
は、塩風による航空機の内部制御ケーブルの腐蝕であ
り、これらの問題点も、MoS2の使用によつて寿命と耐蝕
性との両方に改良を加えることができる。
簡単に言えば、中炭素から高炭素鋼及びステンレス鋼か
ら形成される広範囲の製品は、MoS2を鋼自体の一部分と
することによつて処理の耐久性を増大させることができ
さえすれば大いにMoS2の恩恵をこうむる。腐蝕が予期し
なければならない問題点である上記の如き使用の場合に
は、摩擦が減じられるばかりでなく、耐蝕性も増大す
る。従つて、上記が本発明の主たる目的である。
ら形成される広範囲の製品は、MoS2を鋼自体の一部分と
することによつて処理の耐久性を増大させることができ
さえすれば大いにMoS2の恩恵をこうむる。腐蝕が予期し
なければならない問題点である上記の如き使用の場合に
は、摩擦が減じられるばかりでなく、耐蝕性も増大す
る。従つて、上記が本発明の主たる目的である。
発明の開示 本発明は、中炭素から高炭素鋼及びステンレス鋼を冷間
加工して所定の完成寸法になす時のこれらの鋼の一定の
特性を利用している。本明細書及び添付の請求の範囲に
おいて、「冷間加工」は、延伸、鍛造、圧延及び他の金
属の冷間加工用の標準的方法の如き作業を意味するもの
であり、「中炭素から高炭素鋼及びステンレス鋼」は、
AISI−SAE NOs.1035から1095及びAISI−SAEステンレス
型301,302,304,316,316L,416等の如き炭素鋼を意味して
おり、これらはすべて、「割込み」性質又は構造を有す
るものであり、通常は高表面摩耗を受ける使用目的に使
用される。このような鋼を冷間加工するとこれらの鋼は
公知の如くに「加工硬化」しがちなので、冷間加工によ
つて生じた結晶格子のデイスロケーシヨンを除去するた
めにアニールを行なわなければならず、アニールは各金
属の「再結晶化」温度によつて行なわれる。アニール後
には、金属はその後の冷間加工に適切になる。従つて、
多くの適用の場合には、冷間加工工程は一連のアニール
が介在している一連の冷間加工を含んでおり、各作業の
数及び構成は、金属の完成寸法への「崩壊（ブレーキン
グダウン）」とも呼ばれる、金属の断面寸法を減じなけ
ればならない程度によつて定められる。
加工して所定の完成寸法になす時のこれらの鋼の一定の
特性を利用している。本明細書及び添付の請求の範囲に
おいて、「冷間加工」は、延伸、鍛造、圧延及び他の金
属の冷間加工用の標準的方法の如き作業を意味するもの
であり、「中炭素から高炭素鋼及びステンレス鋼」は、
AISI−SAE NOs.1035から1095及びAISI−SAEステンレス
型301,302,304,316,316L,416等の如き炭素鋼を意味して
おり、これらはすべて、「割込み」性質又は構造を有す
るものであり、通常は高表面摩耗を受ける使用目的に使
用される。このような鋼を冷間加工するとこれらの鋼は
公知の如くに「加工硬化」しがちなので、冷間加工によ
つて生じた結晶格子のデイスロケーシヨンを除去するた
めにアニールを行なわなければならず、アニールは各金
属の「再結晶化」温度によつて行なわれる。アニール後
には、金属はその後の冷間加工に適切になる。従つて、
多くの適用の場合には、冷間加工工程は一連のアニール
が介在している一連の冷間加工を含んでおり、各作業の
数及び構成は、金属の完成寸法への「崩壊（ブレーキン
グダウン）」とも呼ばれる、金属の断面寸法を減じなけ
ればならない程度によつて定められる。
アニール作業の副生物は、関連する金属の割込み性質に
よる「カーバイド沈殿」と呼ばれる現象である。冷間加
工中に、金属基体の金属の表面上の凹凸間に微細分子寸
法の炭素クラスターが形成され、このクラスターからア
ニール工程の熱によって炭素が除去され、かくて金属表
面に脱炭空隙が形成される。これらの空隙の寸法は、ア
ニール作業の完了時における方が、その後の冷間加工作
業の終了時よりもはっきりとしていることは明らかであ
る。
よる「カーバイド沈殿」と呼ばれる現象である。冷間加
工中に、金属基体の金属の表面上の凹凸間に微細分子寸
法の炭素クラスターが形成され、このクラスターからア
ニール工程の熱によって炭素が除去され、かくて金属表
面に脱炭空隙が形成される。これらの空隙の寸法は、ア
ニール作業の完了時における方が、その後の冷間加工作
業の終了時よりもはっきりとしていることは明らかであ
る。
従つて、本発明の本質は、最終アニール作業後にではあ
るが、最終冷間加工作業以前に金属にMoS2を付着させる
ことであり、この場合に、最終アニール作業は、実際
は、MoS2を付着させるための金属の準備を成している。
この場合に、金属の表面硬度は最終冷間加工及び焼戻し
後におけるよりも小さい。かくて、冷間加工が行なわれ
る極限圧力のために、冷間加工によつてMoS2が効果的に
金属基体のミクロ構造内に埋封される。更に、MoS2の異
方性特性により、金属基体の最終冷間加工後、すなわ
ち、基体がより大きい表面硬度を有している時にMoS2が
基体に付着させられる場合よりもMoS2がより十分に空げ
き内に浸透する。
るが、最終冷間加工作業以前に金属にMoS2を付着させる
ことであり、この場合に、最終アニール作業は、実際
は、MoS2を付着させるための金属の準備を成している。
この場合に、金属の表面硬度は最終冷間加工及び焼戻し
後におけるよりも小さい。かくて、冷間加工が行なわれ
る極限圧力のために、冷間加工によつてMoS2が効果的に
金属基体のミクロ構造内に埋封される。更に、MoS2の異
方性特性により、金属基体の最終冷間加工後、すなわ
ち、基体がより大きい表面硬度を有している時にMoS2が
基体に付着させられる場合よりもMoS2がより十分に空げ
き内に浸透する。
普通はMoはミクロ粉末形状であり、スルホン化されて同
様に粉末状のMoS2が得られる。その後このMoS2がペルク
ロロエチレンの如き液体キヤリヤ中の黒鉛と混合される
こともあり、黒鉛は低負荷での潤滑性を改善するために
添加されている。本発明の一実施例では、上記の状態の
MoS2が更にケイ酸ナトリウムの如き無機結合剤と混合さ
れる。最終アニール作業後に、鋼に下記の方法で上記の
混合物が被覆され、最終冷間作業以前にペルクロロエチ
レンが「瞬間蒸発」させられる。腐蝕が問題ではない場
合には、この発明の実行方法は満足できるものである。
しかし、種々の完成製品として使用されている場合に鋼
が腐蝕を受ける環境下では、鋼の表面が最終アニールに
よつていくらか脱炭されているが、黒鉛が腐蝕を減少さ
せるよりも促進しがちである。この欠点を除去するため
に、本発明の別の実施例では、黒鉛が排除されておお
り、ケイ酸ナトリウムの代わりに有機ベースの合成樹脂
系が結合剤として使用されている。この系は、「レドッ
クス」樹脂の形状の腐蝕防止剤を含んでいる。「レドッ
クス」樹脂は、交互に酸化、還元されるキノン−ヒドロ
キノンの如き固有の可逆官能基が結合している高度に架
橋している炭化水素マトリツクスを有している合成ポリ
マーである。腐蝕防止の点から、これらの樹脂は「選定
交換体」、「レドックスイオン交換体」、又は単にレド
ックス樹脂と呼ぶことができる。実際には、レドックス
樹脂を含んでいる有機ベースの結合系を含んでいる急速
に反応するMoS2付着膜は比較的最近市販されるようにな
つたばかりである。腐蝕防止の原理は腐蝕が生じる反応
速度を遅くすることに基づく。酸化相では、金属成分が
イオン化してアニオンを誘引し、可溶性の塩又は酸化物
を形成して、基礎金属の浸蝕がひき起こされる。還元相
では金属カチオンが、周囲環境によつて形成された、又
は存在するようになつた陰極電池に向かつて誘引され
る。後者の種類の腐蝕は普通は電蝕と呼ばれている。レ
ドックス樹脂が存在していて表面界面内で密に接触して
いる場合には、これらの樹脂が、化学的に言えば電気平
衡を容易にする固体電解質として作用し、種々の反応が
生じる速度を遅くさせる。陽極防食材料の付加が存在し
なくても、基礎合金に対する腐蝕保護が得られる。
様に粉末状のMoS2が得られる。その後このMoS2がペルク
ロロエチレンの如き液体キヤリヤ中の黒鉛と混合される
こともあり、黒鉛は低負荷での潤滑性を改善するために
添加されている。本発明の一実施例では、上記の状態の
MoS2が更にケイ酸ナトリウムの如き無機結合剤と混合さ
れる。最終アニール作業後に、鋼に下記の方法で上記の
混合物が被覆され、最終冷間作業以前にペルクロロエチ
レンが「瞬間蒸発」させられる。腐蝕が問題ではない場
合には、この発明の実行方法は満足できるものである。
しかし、種々の完成製品として使用されている場合に鋼
が腐蝕を受ける環境下では、鋼の表面が最終アニールに
よつていくらか脱炭されているが、黒鉛が腐蝕を減少さ
せるよりも促進しがちである。この欠点を除去するため
に、本発明の別の実施例では、黒鉛が排除されておお
り、ケイ酸ナトリウムの代わりに有機ベースの合成樹脂
系が結合剤として使用されている。この系は、「レドッ
クス」樹脂の形状の腐蝕防止剤を含んでいる。「レドッ
クス」樹脂は、交互に酸化、還元されるキノン−ヒドロ
キノンの如き固有の可逆官能基が結合している高度に架
橋している炭化水素マトリツクスを有している合成ポリ
マーである。腐蝕防止の点から、これらの樹脂は「選定
交換体」、「レドックスイオン交換体」、又は単にレド
ックス樹脂と呼ぶことができる。実際には、レドックス
樹脂を含んでいる有機ベースの結合系を含んでいる急速
に反応するMoS2付着膜は比較的最近市販されるようにな
つたばかりである。腐蝕防止の原理は腐蝕が生じる反応
速度を遅くすることに基づく。酸化相では、金属成分が
イオン化してアニオンを誘引し、可溶性の塩又は酸化物
を形成して、基礎金属の浸蝕がひき起こされる。還元相
では金属カチオンが、周囲環境によつて形成された、又
は存在するようになつた陰極電池に向かつて誘引され
る。後者の種類の腐蝕は普通は電蝕と呼ばれている。レ
ドックス樹脂が存在していて表面界面内で密に接触して
いる場合には、これらの樹脂が、化学的に言えば電気平
衡を容易にする固体電解質として作用し、種々の反応が
生じる速度を遅くさせる。陽極防食材料の付加が存在し
なくても、基礎合金に対する腐蝕保護が得られる。
発明を実施するための最良の形態 内燃機関用のピストンリング材料の製造に対する部分的
に予想されている使用に関して本発明をまず説明する。
に予想されている使用に関して本発明をまず説明する。
このような種類のピストンリングは、普通は、種々の高
炭素鋼合金から製造される。普通は、冷間加工、アニー
ル及び最終焼戻し作業との組み合せによつて製造される
オイル調節リング用の材料の場合には、例えば0.61mm×
2.70mmの断面寸法の平らなストリツプの形状で上記の材
料がリングメーカーに供給される。本発明は、言うまで
もなく、ストリツプがリングメーカーに輸送される以前
にストリツプのメーカーによつて実行される。例えば、
ストリツプの最終寸法が上記の寸法であり、従つて断面
積が1.665mm2であると仮定する。更に、最後から２番目
の冷間加工作業及び最終アニール作業後ではあるが、最
終冷間加工作業以前のストリツプの仮の断面積が4.645m
m2であり、最後の冷間加工作業によつて断面積が約65％
減少すると仮定する。
炭素鋼合金から製造される。普通は、冷間加工、アニー
ル及び最終焼戻し作業との組み合せによつて製造される
オイル調節リング用の材料の場合には、例えば0.61mm×
2.70mmの断面寸法の平らなストリツプの形状で上記の材
料がリングメーカーに供給される。本発明は、言うまで
もなく、ストリツプがリングメーカーに輸送される以前
にストリツプのメーカーによつて実行される。例えば、
ストリツプの最終寸法が上記の寸法であり、従つて断面
積が1.665mm2であると仮定する。更に、最後から２番目
の冷間加工作業及び最終アニール作業後ではあるが、最
終冷間加工作業以前のストリツプの仮の断面積が4.645m
m2であり、最後の冷間加工作業によつて断面積が約65％
減少すると仮定する。
本発明は、基本的に、最終アニールによる準備後に、仮
の寸法のストリツプを、低い逆張力をこのストリツプに
加えながら引取ドラム上に巻きつけ、その後このドラム
から離れている適切な巻き取りドラムに再び巻きつける
ことにより、すなわち、「コイル−コイル」作業とも呼
ばれる方法によりこの段階において実行される。２個の
ドラムの間に、容量が84リツトル程度で、適切な撹拌装
置が設けられている、大気に対して開放されているタン
クが配置されている。このタンク内に、固形のマイクロ
メーター寸法のMoS2と、黒鉛と、ペルクロロエチレンの
如き液体キヤリヤーと、ケイ酸ナトリウムの如き無機結
合剤との混合物がすべて室温程度で収容されている。タ
ンクと巻き取りドラムとの間に、長さ２メートルにわた
つて約260℃の温度を維持可能なサーモスタツト制御さ
れているオーブン又は炉が配置されている。巻き取りド
ラムからのストリツプが、その後適切な公知の手段によ
り、MoS2を懸濁状態に保持するように撹拌装置によつて
撹拌されているタンク内の混合物中に通され、このタン
クからストリツプが「湿潤」状態でひき出され、次いで
オーブン内を通り、このオーブン内でペルクロロエチレ
ンが「瞬間蒸発」してストリツプ上にMoS2の乾燥結合フ
イルムが形成され、このストリツプが最後に巻き取りド
ラムに巻きつけられ、以上の工程はすべて分速長さ3.65
メートルの速度で行なわれる。71対22対８の割合で合計
量3275CCの固形のMoS2と、ケイ酸ナトリウムと、黒鉛
と、残量のペルクロロエチレンとを含んでいる34リツト
ルの混合物を使用するとストリツプ上に0.0025から0.00
5mmの厚味のMoS2の乾燥結合膜が形成される。巻き取り
ドラムからのストリツプは次いで通常の方法で完成断面
寸法まで最終的に冷間加工され、その後約200℃の温度
で焼戻しされる。MoS2の付着、キヤリヤ液体の除去及び
最終の冷間加工、焼戻し作業中のストリツプの温度は、
約425−480℃のMoS2の酸化温度以下に保持すべきであ
る。この場合にでも、MoS2からMoS3への酸化速度は非常
に遅く、研究により、30％程度が酸化されるまではこれ
らの温度でMoS2の潤滑性が失なわれないことがわかつて
いる。
の寸法のストリツプを、低い逆張力をこのストリツプに
加えながら引取ドラム上に巻きつけ、その後このドラム
から離れている適切な巻き取りドラムに再び巻きつける
ことにより、すなわち、「コイル−コイル」作業とも呼
ばれる方法によりこの段階において実行される。２個の
ドラムの間に、容量が84リツトル程度で、適切な撹拌装
置が設けられている、大気に対して開放されているタン
クが配置されている。このタンク内に、固形のマイクロ
メーター寸法のMoS2と、黒鉛と、ペルクロロエチレンの
如き液体キヤリヤーと、ケイ酸ナトリウムの如き無機結
合剤との混合物がすべて室温程度で収容されている。タ
ンクと巻き取りドラムとの間に、長さ２メートルにわた
つて約260℃の温度を維持可能なサーモスタツト制御さ
れているオーブン又は炉が配置されている。巻き取りド
ラムからのストリツプが、その後適切な公知の手段によ
り、MoS2を懸濁状態に保持するように撹拌装置によつて
撹拌されているタンク内の混合物中に通され、このタン
クからストリツプが「湿潤」状態でひき出され、次いで
オーブン内を通り、このオーブン内でペルクロロエチレ
ンが「瞬間蒸発」してストリツプ上にMoS2の乾燥結合フ
イルムが形成され、このストリツプが最後に巻き取りド
ラムに巻きつけられ、以上の工程はすべて分速長さ3.65
メートルの速度で行なわれる。71対22対８の割合で合計
量3275CCの固形のMoS2と、ケイ酸ナトリウムと、黒鉛
と、残量のペルクロロエチレンとを含んでいる34リツト
ルの混合物を使用するとストリツプ上に0.0025から0.00
5mmの厚味のMoS2の乾燥結合膜が形成される。巻き取り
ドラムからのストリツプは次いで通常の方法で完成断面
寸法まで最終的に冷間加工され、その後約200℃の温度
で焼戻しされる。MoS2の付着、キヤリヤ液体の除去及び
最終の冷間加工、焼戻し作業中のストリツプの温度は、
約425−480℃のMoS2の酸化温度以下に保持すべきであ
る。この場合にでも、MoS2からMoS3への酸化速度は非常
に遅く、研究により、30％程度が酸化されるまではこれ
らの温度でMoS2の潤滑性が失なわれないことがわかつて
いる。
こうして、MoS2が通常の方法で完成寸法までの冷間加工
後に膜として付着される場合よりも大きな程度にMoS2が
ピストンリング材料の作用表面に機械的に埋込み又は
「混入（包含）」される。このためには、1.78mm厚の冷
延焼鈍ストリツプ状の高炭素圧縮ピストンリング鋼を一
定量使用することとする。材料を２個の試験体に分割し
て、第１の試験体は脱炭処理を施すことなく使用し、第
２の試験体には、基体のミクロ構造内へのMoS2の移植に
対する浸透深さに関する効果を測定するために、処理以
前に特別脱炭を施した。上記の混合物を使用した0.005m
m厚さのMoS2膜を両方の試験体に付着した。その後試験
体をミルに戻し、厚さ0.60mmまで冷間圧延し、約65％の
断面積の減少を達成した。ミルから戻された時に両方の
試験体を圧延又は粒子の伸長の方向に対して直角に縦方
向に切断し、基体のミクロ構造内へのMoS2の混入量を測
定した。切断した試験体を観察すると、著しく大量の付
着量のMoS2の部分的及び全機械的混入が見られた。第１
の、すなわち未加工の試験体の場合には混入の深さは0.
02mmであり、一方、第２の、すなわち、脱炭試験体の場
合の混入の深さは0.028mmであつた。従つて、混入の深
さは夫々の脱炭域の深さの関数のようであつた；すなわ
ち、混入の程度は、所定量の冷間作業に関する域の出発
深さが約55−60％の場合に一定であるようである。更
に、処理以前に鋼をアニールすることによつて、基礎部
分のパーライトと比較して表面近辺では比較的柔らかい
第二鉄変態が生じるので、本発明の移植方法によつて基
体の実現化に役立つ。
後に膜として付着される場合よりも大きな程度にMoS2が
ピストンリング材料の作用表面に機械的に埋込み又は
「混入（包含）」される。このためには、1.78mm厚の冷
延焼鈍ストリツプ状の高炭素圧縮ピストンリング鋼を一
定量使用することとする。材料を２個の試験体に分割し
て、第１の試験体は脱炭処理を施すことなく使用し、第
２の試験体には、基体のミクロ構造内へのMoS2の移植に
対する浸透深さに関する効果を測定するために、処理以
前に特別脱炭を施した。上記の混合物を使用した0.005m
m厚さのMoS2膜を両方の試験体に付着した。その後試験
体をミルに戻し、厚さ0.60mmまで冷間圧延し、約65％の
断面積の減少を達成した。ミルから戻された時に両方の
試験体を圧延又は粒子の伸長の方向に対して直角に縦方
向に切断し、基体のミクロ構造内へのMoS2の混入量を測
定した。切断した試験体を観察すると、著しく大量の付
着量のMoS2の部分的及び全機械的混入が見られた。第１
の、すなわち未加工の試験体の場合には混入の深さは0.
02mmであり、一方、第２の、すなわち、脱炭試験体の場
合の混入の深さは0.028mmであつた。従つて、混入の深
さは夫々の脱炭域の深さの関数のようであつた；すなわ
ち、混入の程度は、所定量の冷間作業に関する域の出発
深さが約55−60％の場合に一定であるようである。更
に、処理以前に鋼をアニールすることによつて、基礎部
分のパーライトと比較して表面近辺では比較的柔らかい
第二鉄変態が生じるので、本発明の移植方法によつて基
体の実現化に役立つ。
別の試験では、２枚の平らな炭素鋼ストリツプ、AISI−
1078を空気内でアニールした。第１のストリツプにはそ
の後上記の混合物を被覆し、乾燥させ、冷間加工によつ
て幅3.28mm、厚味0.61mmまで減少を行なつた。第２のス
トリツプは、上記の混合物を被覆する以前に同一の寸法
に冷間加工した。その後、横断面が見えるように両方の
ストリツプをエポキシにはめ込んで、0.05ミクロンのア
ルミナ粉末を使用して研削、研磨を行なつた。研磨中
に、エツジ丸味つけを最小にするように注意した。その
後、1,000×倍の冶金顕微鏡により試験片を入射光によ
つて観察した。第１の試験片では、表面に代表的な深さ
が0.0025mmの多数の暗色物質の混入が見られ、第２の試
験片では、このような混入物が見られなかつた。
1078を空気内でアニールした。第１のストリツプにはそ
の後上記の混合物を被覆し、乾燥させ、冷間加工によつ
て幅3.28mm、厚味0.61mmまで減少を行なつた。第２のス
トリツプは、上記の混合物を被覆する以前に同一の寸法
に冷間加工した。その後、横断面が見えるように両方の
ストリツプをエポキシにはめ込んで、0.05ミクロンのア
ルミナ粉末を使用して研削、研磨を行なつた。研磨中
に、エツジ丸味つけを最小にするように注意した。その
後、1,000×倍の冶金顕微鏡により試験片を入射光によ
つて観察した。第１の試験片では、表面に代表的な深さ
が0.0025mmの多数の暗色物質の混入が見られ、第２の試
験片では、このような混入物が見られなかつた。
上記は、すべて、硬度、強度等の点から材料自体を本質
的に変じることなく行なうことができる。その後従来の
方法によりこの材料からピストンリングの形成が可能で
あるが、完成リングのクロムめつきは省略される。こう
してクロムめつきリングとシリンダ壁との表面硬度の通
例の差異が減じられ、かくて、壁体自体の摩耗も減じら
れる。同時に、リングの固有の潤滑によつてリングとシ
リンダ壁との間に通常の液体又は流体力学的潤滑が補わ
れるので、リングの摩耗も減じられる。潤滑化されたリ
ングは高い作業荷重により良く耐え、境界潤滑により短
期間よりうまく作用し、局部荷重をよりうまく分布さ
せ、合せ面の摩耗特性を改良する。内燃機関のシリンダ
壁では、ピストンの方向が変化する箇所及び２個の対向
する表面を分離するに十分な厚さのオイル膜の蓄積が不
可能な箇所で最も大きな摩耗が生じるので、上記の特徴
はピストンの上部及び下部のクランクの死点近辺で特に
重要である。これは、上記の２点におけるピストンの速
度がゼロとなり、これらの位置では対向する表面間の相
対速度がなくなり、流体力学的必要条件が満たされない
からである。一方、潤滑リングは、これらの重大な時点
においてクロムめつきリングでは不可能なこれらの箇所
における補足潤滑を提供すると共に、新しいエンジンの
臨界破壊期間中に全シリンダ壁に補足潤滑を行なう。
的に変じることなく行なうことができる。その後従来の
方法によりこの材料からピストンリングの形成が可能で
あるが、完成リングのクロムめつきは省略される。こう
してクロムめつきリングとシリンダ壁との表面硬度の通
例の差異が減じられ、かくて、壁体自体の摩耗も減じら
れる。同時に、リングの固有の潤滑によつてリングとシ
リンダ壁との間に通常の液体又は流体力学的潤滑が補わ
れるので、リングの摩耗も減じられる。潤滑化されたリ
ングは高い作業荷重により良く耐え、境界潤滑により短
期間よりうまく作用し、局部荷重をよりうまく分布さ
せ、合せ面の摩耗特性を改良する。内燃機関のシリンダ
壁では、ピストンの方向が変化する箇所及び２個の対向
する表面を分離するに十分な厚さのオイル膜の蓄積が不
可能な箇所で最も大きな摩耗が生じるので、上記の特徴
はピストンの上部及び下部のクランクの死点近辺で特に
重要である。これは、上記の２点におけるピストンの速
度がゼロとなり、これらの位置では対向する表面間の相
対速度がなくなり、流体力学的必要条件が満たされない
からである。一方、潤滑リングは、これらの重大な時点
においてクロムめつきリングでは不可能なこれらの箇所
における補足潤滑を提供すると共に、新しいエンジンの
臨界破壊期間中に全シリンダ壁に補足潤滑を行なう。
次に、ばね及び標準的なワイヤ構造に使用するための常
温延伸ワイヤの製造への適用に関して本発明を説明す
る。
温延伸ワイヤの製造への適用に関して本発明を説明す
る。
例えば、仕上げ直径が0.71mm、すなわち、断面積が0.40
mm2で、最後から２番目の冷間加工作業及び最終アニー
ル後ではあるが、最終冷間加工作業以前の仮の直径が約
1.90mm、すなわち、仮の断面積が2.84mm2であり、かく
て最終冷間加工作業によつて断面積が約85％減少するワ
イヤを仮定する。更に、上記のアニールが通常の方法
で、非酸化性の雰囲気内で行なわれて再結晶化が達成さ
れ、その後のアニール作業がストランド型のアニーラ内
で650℃で40秒から60秒間フラツシユ脱炭用に行なわれ
ると仮定すると、この最後のアニール作業によつて、脱
炭域が約0.045mmまで広げられて、表面が本発明の機械
的包含に対して最適になる。
mm2で、最後から２番目の冷間加工作業及び最終アニー
ル後ではあるが、最終冷間加工作業以前の仮の直径が約
1.90mm、すなわち、仮の断面積が2.84mm2であり、かく
て最終冷間加工作業によつて断面積が約85％減少するワ
イヤを仮定する。更に、上記のアニールが通常の方法
で、非酸化性の雰囲気内で行なわれて再結晶化が達成さ
れ、その後のアニール作業がストランド型のアニーラ内
で650℃で40秒から60秒間フラツシユ脱炭用に行なわれ
ると仮定すると、この最後のアニール作業によつて、脱
炭域が約0.045mmまで広げられて、表面が本発明の機械
的包含に対して最適になる。
後のアニール作業後のワイヤは巻出リールに巻きつけら
れ、そのワイヤを一方のリールから他方のリールへ巻取
りながらコーティング作業が行われるように巻取リール
が適切に結合されている。２個のリール間に容量が約70
から80リツトルの冷却タンクが配置されていて、ここの
タンク内に、固形のマイクロメーター寸法のMoS2と、フ
エノールビニル樹脂又はエポキシビニル樹脂の如き有機
ベースの結合剤及び腐蝕防止剤として作用するレドツク
ス樹脂、及び、60％のセルロースアセテート、30％のキ
シレン及び10％のメチルエチルケトンから成る速乾複合
溶剤又は液体キヤリヤとの混合物が収容されている。溶
剤の揮発性に応じて混合物を０℃から５℃の温度に維持
するようにタンクの冷却が調節されている。タンクと巻
取リールとの間に、更に、長さ２メートルの距離にわた
つて温度を260℃に保持可能なサーモスタツト調節され
ているオーブン又は炉が配置されている。巻出リールか
らのワイヤがその後公知の手段によつて導れて、MoS2を
懸濁状態に維持するために適切な撹拌装置によつて撹拌
されているタンク内の混合物中を通される。その後ワイ
ヤがタンクから「湿潤」状態でひき出され、オーブン内
に入り、このオーブン内で溶剤が「フラツシユ蒸発」さ
せられて、ワイヤ上にMoS2の乾燥結合膜が形成される。
このワイヤが分速３から3.5メートルの速度で巻取リー
ルに再び巻きつけられ、この場合には、ワイヤがタンク
を通過した後に比較的すぐに再巻き取りされるので、関
連の樹脂の反応速度が速いことが非常に重要である。最
後に、ワイヤが適切な伸線装置に送られ、断面積が減じ
られる、すなわち、上記の完成直径まで冷間加工され
る。この場合には冷間加工は約135℃以下の温度に保持
して行なうべきであり、この温度以上では関連の樹脂が
分解しがちである。
れ、そのワイヤを一方のリールから他方のリールへ巻取
りながらコーティング作業が行われるように巻取リール
が適切に結合されている。２個のリール間に容量が約70
から80リツトルの冷却タンクが配置されていて、ここの
タンク内に、固形のマイクロメーター寸法のMoS2と、フ
エノールビニル樹脂又はエポキシビニル樹脂の如き有機
ベースの結合剤及び腐蝕防止剤として作用するレドツク
ス樹脂、及び、60％のセルロースアセテート、30％のキ
シレン及び10％のメチルエチルケトンから成る速乾複合
溶剤又は液体キヤリヤとの混合物が収容されている。溶
剤の揮発性に応じて混合物を０℃から５℃の温度に維持
するようにタンクの冷却が調節されている。タンクと巻
取リールとの間に、更に、長さ２メートルの距離にわた
つて温度を260℃に保持可能なサーモスタツト調節され
ているオーブン又は炉が配置されている。巻出リールか
らのワイヤがその後公知の手段によつて導れて、MoS2を
懸濁状態に維持するために適切な撹拌装置によつて撹拌
されているタンク内の混合物中を通される。その後ワイ
ヤがタンクから「湿潤」状態でひき出され、オーブン内
に入り、このオーブン内で溶剤が「フラツシユ蒸発」さ
せられて、ワイヤ上にMoS2の乾燥結合膜が形成される。
このワイヤが分速３から3.5メートルの速度で巻取リー
ルに再び巻きつけられ、この場合には、ワイヤがタンク
を通過した後に比較的すぐに再巻き取りされるので、関
連の樹脂の反応速度が速いことが非常に重要である。最
後に、ワイヤが適切な伸線装置に送られ、断面積が減じ
られる、すなわち、上記の完成直径まで冷間加工され
る。この場合には冷間加工は約135℃以下の温度に保持
して行なうべきであり、この温度以上では関連の樹脂が
分解しがちである。
上記の如くに処理されたワイヤはいくつかの利点を有し
ている。例えば、コイルばねの製造に使用する場合に
は、防蝕のための高価な後めつきが不必要になり、かく
て、水素脆化、ばねのもつれ、延伸ばねの密巻きコイル
間のめつきの不在等の固有の問題点を排除することがで
きる。更に、亜鉛と鋼との界面間のもろい合金が排除さ
れるので、このワイヤは熱浸漬亜鉛めつきワイヤと比較
して改良された延性と靭性とを有している。上述した如
くに、種々の標準的なワイヤ構造に使用した場合に、こ
のようなワイヤにも同一の又は類似の利点が与えられ
る。本発明の最終冷間加工によつて腐蝕防止特性が減じ
られる程度に、最終冷間加工後に上記の従来技術方法に
よつてMoS2を再被覆してワイヤを更に保護することがで
きる。
ている。例えば、コイルばねの製造に使用する場合に
は、防蝕のための高価な後めつきが不必要になり、かく
て、水素脆化、ばねのもつれ、延伸ばねの密巻きコイル
間のめつきの不在等の固有の問題点を排除することがで
きる。更に、亜鉛と鋼との界面間のもろい合金が排除さ
れるので、このワイヤは熱浸漬亜鉛めつきワイヤと比較
して改良された延性と靭性とを有している。上述した如
くに、種々の標準的なワイヤ構造に使用した場合に、こ
のようなワイヤにも同一の又は類似の利点が与えられ
る。本発明の最終冷間加工によつて腐蝕防止特性が減じ
られる程度に、最終冷間加工後に上記の従来技術方法に
よつてMoS2を再被覆してワイヤを更に保護することがで
きる。
軸受、ジヤーナル、シヤフトの如き上記の他の高摩耗成
分にも本発明の適用が可能であり、この場合には、ピス
トンリング及びワイヤに関して上述したと類似の方法で
本発明が実行される。本発明は、最終冷間加工作業以前
に材料の研削、エツチング、サンドブラスチング又は酸
洗いの如きアニール以外の準備手段によつて鋼の表面空
隙が形成される場合にも適用可能である。
分にも本発明の適用が可能であり、この場合には、ピス
トンリング及びワイヤに関して上述したと類似の方法で
本発明が実行される。本発明は、最終冷間加工作業以前
に材料の研削、エツチング、サンドブラスチング又は酸
洗いの如きアニール以外の準備手段によつて鋼の表面空
隙が形成される場合にも適用可能である。
Claims (6)
- 【請求項１】複数回の冷間加工作業によって鋼の断面寸
法が最初の大型寸法から完成時の小型寸法に低減させ
る、高摩耗を受ける中炭素から高炭素鋼及びステンレス
鋼に潤滑性表面を提供する方法であって、最後から２番
目の冷間加工作業後の準備作業によって鋼の表面に微細
分子寸法の脱炭空隙を形成させる工程；その後、液状媒
体中のマイクロメーターの大きさの固形の二硫化モリブ
デンと結合剤とを含んでいる混合物をコーティング作業
によって鋼の表面に被覆する工程；次に、乾燥作業によ
って液状媒体を除去する工程；続いて鋼に最終冷間加工
作業を行って鋼を上記の完成断面寸法まで低減させる工
程；を有することを特徴とする上記方法。 - 【請求項２】上記鋼がアニール処理されたものであるこ
とを特徴とする請求の範囲第（１）項に記載の方法。 - 【請求項３】上記コーティング作業以前に鋼を再アニー
ルすることを特徴とする請求の範囲第（２）項に記載の
方法。 - 【請求項４】上記の液状媒体がペルクロロエチレンであ
り、結合剤がケイ酸ナトリウムであることを特徴とする
請求の範囲第（１）乃至（３）項のいずれか１項に記載
の方法。 - 【請求項５】上記の結合剤が有機ベース合成樹脂であ
り、液状媒体が複合溶剤であることを特徴とする請求の
範囲第（１）乃至（３）項のいずれか１項に記載の方
法。 - 【請求項６】結合剤が更にレドックス樹脂を含んでいる
ことを特徴とする請求の範囲第（５）項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US25494481A | 1981-04-16 | 1981-04-16 | |
| US254944 | 1981-04-16 | ||
| PCT/US1982/000437 WO1982003575A1 (en) | 1981-04-16 | 1982-04-09 | Implantation of molybdenum disulfide into certain metallic surfaces by mechanical inclusion |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58500513A JPS58500513A (ja) | 1983-04-07 |
| JPH0694044B2 true JPH0694044B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=22966192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57501481A Expired - Lifetime JPH0694044B2 (ja) | 1981-04-16 | 1982-04-09 | 金属に潤滑性表面を提供する方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0076317A4 (ja) |
| JP (1) | JPH0694044B2 (ja) |
| WO (1) | WO1982003575A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH669129A5 (de) * | 1986-04-04 | 1989-02-28 | Lonza Ag | Schmierstoffsystem fuer blech- und profilwalzwerke. |
| US4887662A (en) * | 1987-09-24 | 1989-12-19 | Shigenori Tanaka | Cooling drum for continuous-casting machines for manufacturing thin metallic strip |
| JP2563478B2 (ja) * | 1988-05-18 | 1996-12-11 | 三菱重工業株式会社 | 熱間圧延方法及び熱間圧延装置 |
| US5105638A (en) * | 1990-07-12 | 1992-04-21 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Method and machine for rolling a metal workpiece at a reduced rolling load |
| JPH08144842A (ja) * | 1994-11-24 | 1996-06-04 | Yamaha Motor Co Ltd | ディーゼルエンジン |
Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
| US420886A (en) * | 1890-02-04 | oncken | ||
| JPS50125938A (ja) * | 1974-03-07 | 1975-10-03 | ||
| JPS5333955A (en) * | 1977-07-14 | 1978-03-30 | Osaka Daigakuchiyou | Hot steel forging lubricant |
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