特許 7453039 金属線材のりん酸塩化成処理方法およびりん酸塩化成処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-11

(45)【発行日】2024-03-19

(54)【発明の名称】金属線材のりん酸塩化成処理方法およびりん酸塩化成処理装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 22/73 20060101AFI20240312BHJP

   C23C 22/07 20060101ALI20240312BHJP

   C23C 22/78 20060101ALI20240312BHJP

   C23C 26/00 20060101ALI20240312BHJP

【ＦＩ】

C23C22/73 A

C23C22/07

C23C22/78

C23C26/00 C

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020063844

(22)【出願日】2020-03-31

(65)【公開番号】P2021161483

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2022-11-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100136777

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 純子

(72)【発明者】

【氏名】ファム・バン・ドック

【審査官】菅原 愛

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－０９６２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５４－０８６４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０９６６６９３０（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開平０３－２２３４５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５３－０８０３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１２２２６７５５（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ ２２／７３

Ｃ２３Ｃ ２２／０７

Ｃ２３Ｃ ２２／７８

Ｃ２３Ｃ ２６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属線材をりん酸塩化成処理液中に通過させて、前記金属線材の表面にりん酸塩皮膜を連続的に形成させるりん酸塩化成処理方法であって、
前記りん酸塩化成処理液中に拡散層除去部材を配置させ、
前記拡散層除去部材は、第１ローラーと、前記第１ローラーの下方向に且つ回転軸が前記第１ローラーの回転軸と平行となるように配置された第２ローラーと、を備え、
前記第１ローラーの第１ローラー面には、第１窪みが前記第１ローラーの周方向に設けられ、
前記第２ローラーの第２ローラー面には、第２窪みが前記第２ローラーの周方向に設けられ、
前記金属線材が、前記第１窪みおよび前記第２窪みに接触または近接するように通過することで、前記拡散層除去部材を、前記金属線材の表面の全周に接触または近接させて、前記金属線材の表面近傍に形成された拡散層を除去する、金属線材のりん酸塩化成処理方法。

【請求項2】

請求項１に記載の前記拡散層除去部材を備えた、りん酸塩化成処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属線材のりん酸塩化成処理方法およびりん酸塩化成処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、金属線材の冷間加工（例えば、伸線加工、圧造など）を円滑に行うための前処理として、デスケーリング、りん酸塩化成処理および潤滑処理が行われている。上記前処理は、通常、バッチ方式で処理（すなわち、バッチ処理）される。バッチ処理とは、金属線材コイルを酸洗槽でデスケーリングし、りん酸亜鉛等のりん酸塩化成処理槽に浸漬し、その後潤滑処理槽に浸漬して皮膜を形成させる一連の処理をいう。しかし、バッチ処理は、コイル状で処理するため、例えばりん酸塩化成処理では、線材と線材が接触している部分にりん酸塩化成処理液が回り込まず、皮膜むらが発生し、冷間加工時に焼付きの原因となることがあった。

【0003】

そこで、コイルから線材をライン状に巻出して、連続的にデスケーリング、りん酸塩化成処理および潤滑皮膜処理し、伸線を行うインライン処理方法がある。インライン処理方法は、生産能力を高めるべく金属線材の線速を高めると、皮膜液槽内の浸漬時間を十分に確保することができず、金属線材表面に十分な皮膜を形成できない場合がある。浸漬時間を確保するためには、皮膜液槽を線材の進行方向に長くする必要があり、設備が大型化してしまう。そのため、りん酸塩化成処理において、金属線材表面に十分な皮膜を形成させることを目的に、皮膜の生成反応を促進させる技術が検討されている。

【0004】

例えば、特許文献１には、潤滑下地処理においてリン酸亜鉛Ｃａの付着量を増し、線材の通線速度を高めることが可能な連続伸線方法が開示されている。特許文献１では、線材を長手方向に直線的かつ連続的に移動させ、脱スケール後、鉄・亜鉛粒によるブラストを行ない、線材の表面に鉄・亜鉛合金層を形成させ、その後リン酸亜鉛Ｃａ溶液中を通して潤滑下地処理を行ない、水洗後、ステアリン酸Ｃａまたはステアリン酸Ｎａ溶液中を通して潤滑処理を行ない、ついで乾燥した後伸線する。

【0005】

特許文献２には、りん酸塩皮膜化成処理において、化成反応の促進および短時間化、ならびに得られるりん酸塩皮膜結晶の微細化を図るために用いられる、経時安定性に優れた表面調整用前処理液および表面調整方法が開示されている。特許文献２では、金属のりん酸塩皮膜化成処理前の表面調整用前処理液として、粒径が５μｍ以下のＭｎのりん酸塩粒子を０．００１～３０ｇ／Ｌの濃度で少なくとも含み、アルカリ金属塩もしくはアンモニウム塩またはこれらの混合物を含有し、ＰＨを４～１３に調整する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開昭６２－２０７５１２号公報

【文献】特開２００３－１６０８８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示されている技術は、りん酸塩化成処理前に、線材に鉄・亜鉛粒によるブラスト工程または表面調整用前処理液という特殊な薬剤を付与する工程が必要である。そのため、設備が大型化する場合や、薬剤の購入コストなどにより、コストが増大してしまう場合があった。

【0008】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、設備を大型化せずとも、また特殊な薬剤を使用しなくとも、りん酸塩皮膜の生成反応を促進させることができる金属線材のりん酸塩化成処理方法およびりん酸塩化成処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の態様１は、
金属線材をりん酸塩化成処理液中に通過させて、前記金属線材の表面にりん酸塩皮膜を連続的に形成させるりん酸塩化成処理方法であって、
前記りん酸塩化成処理液中に拡散層除去部材を配置させ、
前記拡散層除去部材を、前記金属線材の表面の全周に接触または近接させて、前記金属線材の表面近傍に形成された拡散層を除去する、金属線材のりん酸塩化成処理方法である。

【0010】

本発明の態様２は、
前記拡散層除去部材は、第１ブラシと、前記第１ブラシの下方向に配置された第２ブラシと、を備え、
前記第１ブラシは、第１毛材が下方向に延び、
前記第２ブラシは、第２毛材が上方向に延び、
前記金属線材は、前記第１毛材および前記第２毛材に接触するように通過する、態様１に記載のりん酸塩化成処理方法である。

【0011】

本発明の態様３は、
前記拡散層除去部材は、第１ローラーと、前記第１ローラーの下方向に且つ回転軸が前記第１ローラーの回転軸と平行となるように配置された第２ローラーと、を備え、
前記第１ローラーの第１ローラー面には、第１窪みが前記第１ローラーの周方向に設けられ、
前記第２ローラーの第２ローラー面には、第２窪みが前記第２ローラーの周方向に設けられ、
前記金属線材は、前記第１窪みおよび前記第２窪みに接触または近接するように通過する、態様１に記載のりん酸塩化成処理方法である。

【0012】

本発明の態様４は、
前記拡散層除去部材は、前記金属線材が通過する貫通孔が設けられている筒状の部材である、態様１に記載のりん酸塩化成処理方法である。

【0013】

本発明の態様５は、
態様１～４のいずれかに記載の前記拡散層除去部材を備えた、りん酸塩化成処理装置である。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、設備を大型化せずとも、また特殊な薬剤を使用しなくとも、りん酸塩皮膜の生成反応を促進させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、第一実施形態に係る前処理の全体の流れを説明するための模式図である。

【図2】図２は、第一実施形態に係るりん酸塩化成処理装置を例示した模式断面図である。

【図3A】図３Ａは、第一実施形態に係る拡散層除去部材を示す模式図である。

【図3B】図３Ｂは、第一実施形態に係る拡散層除去部材を示す模式断面図である。

【図4A】図４Ａは、第二実施形態に係る拡散層除去部材の模式側面図である。

【図4B】図４Ｂは、第二実施形態に係る拡散層除去部材の模式正面図である。

【図5A】図５Ａは、第三実施形態に係る拡散層除去部材の模式側面図である。

【図5B】図５Ｂは、第三実施形態に係る拡散層除去部材の模式正面図である。

【図6A】図６Ａは、実施例に係るＳＥＭ写真（一次電子像）である。

【図6B】図６Ｂは、実施例に係るＳＥＭ写真（反射電子像）である。

【図7A】図７Ａは、実施例に係るＳＥＭ写真（一次電子像）である。

【図7B】図７Ｂは、実施例に係るＳＥＭ写真（反射電子像）である。

【図8A】図８Ａは、実施例に係るＳＥＭ写真（一次電子像）である。

【図8B】図８Ｂは、実施例に係るＳＥＭ写真（反射電子像）である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

［概要］
金属線材をりん酸塩化成処理液に通過させると、金属線材の表面近傍に徐々に拡散層が形成される。拡散層は、皮膜生成反応性を低下させる。本発明では、拡散層を除去する拡散層除去部材が、りん酸塩化成処理液中に設けられている。そのため、りん酸塩皮膜の生成反応を促進させることができる。

【0017】

［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0018】

図１は、金属線材のりん酸塩化成処理を含むインライン処理の全体の流れを説明するための模式図である。図１に示すように、インライン処理は、（１）金属線材コイル１をサプライスタンド２から巻出し、（２）矯正後に、（３）デスケーリングし、（４）りん酸塩化成処理、（５）水洗、（６）潤滑処理および（７）乾燥した後に、（８）巻き取りする工程から構成される。金属線材は、鋼材、アルミニウム、亜鉛などが挙げられるが、このうち鋼材が好ましい。以下では、金属線材は鋼材であることを前提として説明する。本発明では、上記（１）～（８）の工程のうち、後述の通り（４）りん酸塩化成処理に特徴を有する。

【0019】

上記（４）りん酸塩化成処理は、りん酸塩化成処理液（以下、単に「処理液」という場合がある）中に金属線材３を通過させて、金属線材３の表面にりん酸塩皮膜を連続的に形成させる工程である。りん酸塩皮膜は、金属線材３の錆発生を抑制する。さらに、りん酸塩皮膜は、伸線などの冷間加工において後述する潤滑剤をダイス内に引込むキャリアーの役目をもち、潤滑剤の下地層として有用である。このような効果を十分に発揮させるには、地鉄露出させることなく、金属線材３の表面全体に皮膜を生成させる必要がある。

【0020】

図２は、りん酸塩化成処理を行うりん酸塩化成処理装置１０を例示した模式断面図である。図２において、りん酸塩化成処理装置１０は、りん酸塩化成処理槽１１とタンク１２とを備えている。りん酸塩化成処理槽１１は、線材浸漬槽１９と予備槽１３ａと予備槽１３ｂとを備えている。線材浸漬槽１９は、拡散層除去部材２１を備えている。

【0021】

線材浸漬槽１９には、処理液１６が常時充満されている。拡散層除去部材２１は、処理液１６中に配置されている。予備槽１３ａは、線材浸漬槽１９の線材導入口１４側に、線材浸漬槽１９に隣接して設けられている。予備槽１３ｂは、線材浸漬槽１９の線材排出口１５側に、線材浸漬槽１９に隣接して設けられている。予備槽１３ａおよび予備槽１３ｂは、線材浸漬槽１９からオーバーフローした処理液１６を受ける。予備槽１３ａおよび予備槽１３ｂに溜まった処理液１６は、配管１７および配管１８を介してタンク１２に溜められる。タンク１２に溜められた処理液１６は、ポンプ５１を用いて、配管２０を介して線材浸漬槽１９内に戻される。以上のようにして、処理液１６は循環している。処理液１６の組成、温度等は、特に限定されない。

【0022】

金属線材３は、線材導入口１４から導入され、処理液１６中を通過することにより、金属線材３の表面にりん酸塩皮膜が連続的に形成される。金属線材３は、処理液１６を通過中に、拡散層除去部材２１を通過して、線材排出口１５より排出される。

【0023】

拡散層除去部材２１は、金属線材３が処理液１６を通過中に、金属線材３の表面の全周に接触または近接して、金属線材３の表面近傍に形成される拡散層を除去する。一般的に、りん酸塩皮膜生成反応において、時間の経過に伴い、線材表面から処理液側に鉄分が溶け出す。そして、線材表面近傍で溶解鉄分濃度が上昇し、処理液濃度が減少した拡散層が形成される。換言すると、拡散層は、金属線材３の表面近傍における処理液成分の濃度勾配が生じている層である。拡散層の厚さは、２００μｍ程度であることが知られている。拡散層が形成されると、皮膜生成反応性は徐々に低下する。そのため、皮膜生成反応性を促進するには、拡散層を除去し、線材表面に常にフレッシュな状態（すなわち、処理液濃度が高く、鉄分濃度が低い状態）を維持することが有効であると考えられる。本発明では、拡散層を除去するために、金属線材３の表面の全周に接触（すなわち、当該表面からの距離が０μｍである）または近接する拡散層除去部材２１が処理液１６中に設けられている。なお、本発明において「近接」とは、金属線材の表面からの距離が０μｍ超、約２００μｍ以下をいう。

【0024】

拡散層除去部材２１が設けられる位置は、処理槽長さ（図２におけるＬ１）に対する、線材導入口１４から拡散層除去部材２１までの距離（図２におけるＬ２）の比率（Ｌ２／Ｌ１）が、０．０６以上０．７３以下であることが好ましく、０．２以上０．５８以下であることがより好ましい。拡散層除去部材２１の設置位置が線材導入口１４に近過ぎると、当該設置位置で形成されている拡散層が薄いため、拡散層除去効果が小さくなる場合がある。一方、拡散層除去部材２１の設置位置が線材導入口１４から遠過ぎると、金属線材３が該拡散層除去部材２１に到達するまでに、皮膜生成が概ね完了しているため、拡散層除去部材２１による除去効果が十分発揮されない場合がある。拡散層除去部材２１の位置は、調整できることが好ましい。

【0025】

図３Ａは、本実施形態に係る拡散層除去部材２１を示す模式図である。図３Ｂは、図３ＡのＡ－Ａ断面図である。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、拡散層除去部材２１は、金属線材３が通過する貫通孔２２が設けられている筒状の部材である。拡散層除去部材２１の素材は、生成した皮膜が擦り取られず、かつ拡散層を除去できるのであれば、特に限定されない。図３Ｂに示すように、貫通孔２２の直径は、金属線材３の直径と同程度にされている。そのため、金属線材３が拡散層除去部材２１を通過する際に、拡散層除去部材２１の内周面２３が金属線材３の表面の全周に接触する。これにより、金属線材３が拡散層除去部材２１を通過中に、金属線材３の表面近傍に形成されている拡散層が除去される。また、内周面２３が金属線材３の表面の全周に接触するため、線材全周にわたって拡散層を効果的に除去することができる。その結果、地鉄露出させることなく、金属線材３の表面全体にりん酸塩皮膜を生成させることができる。

【0026】

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る拡散層除去部材３１について図４Ａおよび図４Ｂを参照して説明する。図４Ａは、第二実施形態に係る拡散層除去部材３１の模式側面図である。図４Ｂは、第二実施形態に係る拡散層除去部材３１の模式正面図である。第二実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素には第一実施形態と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

【0027】

図４Ａに示すように、拡散層除去部材３１は、第１ローラー３２ａと、第１ローラー３２ａの下方向に配置された第２ローラー３２ｂとを備えている。第１ローラー３２ａの回転軸方向と第２ローラー３２ｂの回転軸方向は平行である。第１ローラー３２ａの第１ローラー面３３ａと第２ローラー３２ｂの第２ローラー面３３ｂとは、互いに接触している。すなわち、拡散層除去部材３１は、ローラー面が互いに接触するように上下に配置された上下一対のローラーである。拡散層除去部材３１の素材は、生成した皮膜が擦り取られず、かつ拡散層を除去できるのであれば、特に限定されない。

【0028】

図４Ｂに示すように、第１ローラー面３３ａには、第１窪み３４ａが第１ローラー３２ａの周方向に設けられている。第２ローラー面３３ｂには、第２窪み３４ｂが第２ローラー３２ｂの周方向に設けられている。第１ローラー３２ａおよび第２ローラー３２ｂの回転軸方向Ａにおける第１窪み３４ａと第２窪み３４ｂの位置は一致している。以上の構成により、第１ローラー面３３ａと第２ローラー面３３ｂとの接触位置に、孔３５が形成される。図４Ｂに示すように、孔３５を形成する第１窪み３４ａおよび第２窪み３４ｂの外面を外面３６とする。

【0029】

金属線材３は、孔３５を通過する。図４Ｂに示すように、第１ローラー３２ａと第２ローラー３２ｂ（すなわち、拡散層除去部材３１）は、孔３５が少なくとも処理液１６に浸漬するように、処理液１６中に設けられている。孔３５の形状は、金属線材３の断面形状と同じとなるようにされている。第１ローラー３２ａと第２ローラー３２ｂは、金属線材３の通過に伴い回転する。これにより、図４Ｂに示すように、金属線材３が孔３５を通過する際に、金属線材３の表面の全周が外面３６（すなわち、拡散層除去部材３１）と接触する。これにより、金属線材３の表面近傍に形成されている拡散層が除去される。また、拡散層除去部材３１は、回転するローラーにより拡散層を除去するため、生成された皮膜が拡散層除去部材によって擦り取られる可能性をより低減することができる。

【0030】

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態に係る拡散層除去部材４１について図５Ａおよび図５Ｂを参照して説明する。図５Ａは、第三実施形態に係る拡散層除去部材４１の模式側面図である。図５Ｂは、第三実施形態に係る拡散層除去部材４１の模式正面図である。第三実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素には第一実施形態と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

【0031】

図５Ａに示すように、拡散層除去部材４１は、第１ブラシ４２ａと、第１ブラシ４２ａの下方向に配置された第２ブラシ４２ｂとを備えている。第１ブラシ４２ａは、第１毛材４３ａと第１保持部４４ａとを備えている。第２ブラシ４２ｂは、第２毛材４３ｂと第２保持部４４ｂとを備えている。第１保持部４４ａは、第１毛材４３ａを保持する板状の部材である。第２保持部４４ｂは、第２毛材４３ｂを保持する板状の部材である。第１毛材４３ａは、第１保持部４４ａから下方向に突出して設けられている（すなわち、第１毛材４３ａは、第１保持部４４ａから下方向に延びている）。第２毛材４３ｂは、第２保持部４４ｂから上方向に突出して設けられている（すなわち、第２毛材４３ｂは、第２保持部４４ｂから上方向に延びている）。第１毛材４３ａの一部と第２毛材４３ｂの一部とは、重なり合っている。第１毛材４３ａおよび第２毛材４３ｂの素材は、生成した皮膜が擦り取られず、かつ拡散層を除去できるのであれば、特に限定されない。

【0032】

図５Ｂに示すように、第１ブラシ４２ａおよび第２ブラシ４２ｂ（すなわち、拡散層除去部材４１）は、第１毛材４３ａおよび第２毛材４３ｂが重なり合った部分Ｂが、少なくとも処理液１６に浸漬するように、処理液１６中に設けられている。第１毛材４３ａの幅Ｗ１と第２毛材４３ｂの幅Ｗ２は、同程度であり、金属線材３の直径より大きくなるように設定されている。金属線材３は、第１毛材４３ａおよび第２毛材４３ｂが重なり合った部分Ｂを通過する。これにより、金属線材３の表面の全周が、第１毛材４３ａおよび第２毛材４３ｂ（すなわち、拡散層除去部材４１）に接触する。その結果、金属線材３の表面近傍に形成されている拡散層を除去することができる。また、拡散層除去部材４１は、ブラシにより拡散層を除去するため、生成された皮膜が拡散層除去部材によって擦り取られる可能性をより低減することができる。

【0033】

［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【0034】

例えば、第一実施形態では、拡散層除去部材２１は筒状であったが、形状はこれに限定されない。例えば、四角柱等のその他の形状であってもよい。

【0035】

また、第一実施形態では、拡散層除去部材２１の内周面２３が金属線材３の表面と接触していたが、拡散層除去部材２１の内周面２３は、金属線材３の表面と接触せずに近接してもよい。具体的には、内周面２３は、金属線材３の表面と２００μｍ以内の間隔を有して近接してもよい。上述したように、拡散層は、金属線材３の表面からりん酸化成処理液側に２００μｍ程度の厚さで形成されている。そのため、金属線材３の表面と２００μｍ以内の間隔を有して近接していれば、金属線材３が拡散層除去部材２１を通過中に、拡散層を除去することができる。同様に、第二実施形態では、金属線材３の表面が外面３６と接触していたが、外面３６は、金属線材３の表面と２００μｍ以内の間隔を有して近接してもよい。

【0036】

また、拡散層除去部材は、処理液中の１箇所に設けられていれば、拡散層除去の効果を十分に得られる。しかし、りん酸塩化成処理の処理条件等に応じて、例えば２以上、更には３以上の複数の拡散層除去部材を設けてもよい。

【0037】

また、第二実施形態および第三実施形態では、１つの拡散層除去部材を金属線材３の全周に接触させていたが、線材進行方向に複数の拡散層除去部材を設けて、線材進行方向から見て、当該複数の拡散層除去部材により結果的に金属線材３の全周に接触させる形態でもよい。

【0038】

上記図１における（４）りん酸塩化成処理以外の工程は、例えば下記態様とすることができる。

【0039】

上記（１）巻出しは、サプライスタンド２に配置された金属線材コイル１を、ライン状に巻き出す工程である。サプライスタンド２は、熱間圧延後の金属線材コイル１を、その軸心が上下方向または水平方向を向くように支持する設備である。「巻出し」では、金属線材を金属線材コイル１の上方または製造ラインの下流側に向かって引き抜くように巻き解くか、金属線材コイル１自体を水平面内に回転させながら、金属線材３を巻き出すことができる。

【0040】

上記（２）矯正は、矯正機４を用いて金属線材３の巻き癖を矯正する工程である。矯正機４は、サプライスタンド２から巻き出された金属線材３の巻き癖を矯正する複数の矯正ロール５を備えている。具体的には、コイル状に巻き取った金属線材３は、矯正機４の複数の矯正ロール５を順番に通過することにより、巻き癖が矯正される。矯正機４で直線状に矯正された金属線材３は、「デスケーリング」の工程に送られる。

【0041】

上記（３）デスケーリングは、矯正機４で直線状に矯正された金属線材３の表面からスケールを除去する工程である。デスケーリング方法は、特に限定されないが、ショットブラスト、サンドブラスト、ウェットブラスト、酸洗浄等よりなる群から選ばれる少なくとも１種の洗浄化処理を行うことが好ましい。

【0042】

上記（６）潤滑処理は、上述した「りん酸塩化成処理（４）」によりりん酸塩皮膜が被覆された金属線材３に対して、石灰石けんのような金属石鹸を含む潤滑剤が被覆される工程である。潤滑剤の種類は、特に限定されない。潤滑剤が液体の場合、「（７）乾燥」において被覆された潤滑剤を乾燥させる。潤滑剤が被覆された金属線材３に対して、「伸線」のような冷間加工が加工機で行われる。このようにして被覆された潤滑剤を用いれば、金属線材３を潤滑しつつ冷間加工することが可能となり、金属線材３の加工をスムーズに行うことが可能となる。

【0043】

りん酸塩皮膜の更なる反応促進を目的として、薬液の濃度調整、前工程として線材の予熱、表面調整剤等の付与などを行ってもよい。

【実施例】

【0044】

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適用し得る範囲で適当に変更を加えて実施する事ももちろん可能であり、それらはいずれも本発明の技術的な範囲に包含される。

【0045】

下記の実機で製造した線材を用いて実験した。
・鋼種：ＳＵＪ２
・直径：１２．０ｍｍ
・焼鈍：球状化焼鈍材

【0046】

上記線材を用いて、下記のようにして皮膜形成処理をラボ試験にて行った。
（１）発明例：デスケーリング→りん酸塩化成処理（拡散層除去部材有り）→水洗→潤滑処理（石灰石けん）→乾燥→巻取り
（２）比較例１：デスケーリング→りん酸塩化成処理（拡散層除去部材無し）→水洗→潤滑処理（石灰石けん）→乾燥→巻取り
（３）比較例２：デスケーリング→表面調整剤処理→りん酸塩化成処理（拡散層除去部材無し）→水洗→潤滑処理（石灰石けん）→乾燥→巻取り

【0047】

上記デスケーリングは、下記の条件でウェットブラストを行った。
（ウェットブラスト条件）
・エア圧力：０．４ＭＰａ
・線材とノズルとの角度：７５°付近
・線材とノズルとの距離：７５ｍｍ
・研磨材：ステンレスグリット（平均サイズ：１５０μｍ、砥粒濃度：１５％）

【0048】

上記表面調整剤は、下記を使用した。
・日本パーカライジングＰＬ－Ｚ（Ｔｉ系）
・濃度：１０ｇ／ｌ
・温度：常温

【0049】

上記りん酸塩化成処理は、下記の条件で行った。
・処理液：日本パーカライジングＰＢ－３６９６
・全酸度：１３０ｐｔ
・液温度：８０℃、
・浸漬時間：１０秒
なお、上記ｐｔとは、処理液の濃度単位で、処理液１０ｍｌを中和するのに要する０．１ＮのＮａＯＨのｍｌ数のことである。

【0050】

拡散層除去部材は、図５Ａおよび図５Ｂに示したようなブラシを使用した。毛材の素材は、ナイロン繊維とした。拡散層除去部材は、上記Ｌ２／Ｌ１が０．０６、０．１８、０．５８となるように計３か所設置した。

【0051】

皮膜生成反応性を評価するため、以下のように、線材表面のＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）観察および皮膜付着量を測定した。特殊薬剤を使用せず、皮膜付着量が７ｇ／ｍ^２以上であり、地鉄露出がないサンプルを、皮膜生成反応性が良好であり、合格とした。ＳＥＭ観察結果および皮膜付着量の測定結果を図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂおよび表１に示した。
（ＳＥＭ観察）
・観察試料：りん酸塩化成処理後の試料
・倍率：１０００倍
・観察領域：２００μｍ×１５０μｍ
（皮膜付着量）
・りん酸塩化成処理後の試料を８０℃のフォスリムーバー液に３０分間浸漬し、浸漬前後の重量差からりん酸塩皮膜の付着量を算出した。

【0052】

【表1】

【0053】

図６Ａは、比較例１のＳＥＭ写真（一次電子像）である。図６Ｂは、比較例１のＳＥＭ写真（反射電子像）である。図７Ａは、比較例２のＳＥＭ写真（一次電子像）である。図７Ｂは、比較例２のＳＥＭ写真（反射電子像）である。図８Ａは、発明例のＳＥＭ写真（一次電子像）である。図８Ｂは、発明例のＳＥＭ写真（反射電子像）である。一次電子像における白色部（図６Ｂの記号Ｓで示した部分）は、皮膜が形成されていない部分である。一方、一次電子像における黒色部（図６Ｂの記号Ｔで示した部分）は、りん酸塩の結晶が観察され、皮膜が形成されている部分である。

【0054】

発明例は、特殊な薬剤（表面調整剤）を使用することなく、皮膜付着量が目標（７ｇ／ｍ^２以上）を満足し、地鉄露出も認められず、優れた皮膜生成反応性を有していた。また、図７Ｂおよび図８Ｂを比較すると、発明例の皮膜は、りん酸塩の結晶がより緻密に形成されていることが分かる。さらに、発明例の皮膜付着量は、比較例１および比較例２の皮膜付着量よりも大きかった。以上より、拡散層除去部材は、従来よりも皮膜生成反応性を向上させる効果が高いことが分かった。

【0055】

比較例１は、皮膜付着量は目標を満足していたが、地鉄露出が認められ、皮膜生成反応性が不十分であった。拡散層除去部材を使用しなかたため、皮膜生成反応性が不十分であったと考えられる。

【0056】

比較例２は、皮膜付着量が目標を満足し、地鉄露出も認められなかったが、特殊な薬剤を使用しているので、薬剤の管理が複雑となり、コスト増加が予想される。

【符号の説明】

【0057】

３ 金属線材
１０ りん酸塩化成処理装置
１１ りん酸塩化成処理槽
１６ りん酸塩化成処理液（処理液）
１９ 線材浸漬槽
２１、３１、４１ 拡散層除去部材

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】