JP5205845B2 - 耐油ぬれ拡がり性に優れた表面処理鋼板 - Google Patents
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Description
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、専ら軸受材料や軸受部および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。
[1]亜鉛系めっき鋼板表面に防錆皮膜が形成された表面処理鋼板であって、
前記防錆皮膜は、有機成分または/および無機成分を主成分とし、界面活性剤、フッ素系樹脂の中から選ばれる1種以上の成分を添加した表面処理液を亜鉛系めっき鋼板(但し、下地皮膜が形成されている亜鉛系めっき鋼板を含む)の表面に付着させ、加熱乾燥させることにより形成される、皮膜厚が3μm以下の防錆皮膜であり、
該防錆皮膜は、下記(ア)および(イ)の条件を満足し、
(ア)少なくとも鋼板片面側の防錆皮膜表面(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であるエステル系潤滑油の接触角(但し、鋼板表面温度30℃において、防錆皮膜表面にエステル系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。
(イ)少なくとも鋼板片面側の防錆皮膜表面であって、表面処理鋼板を電子式万能試験機を用いて延伸速度10mm/min、延伸率20%で延伸した後の防錆皮膜表面(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であるエステル系潤滑油の接触角(但し、鋼板表面温度30℃において、防錆皮膜表面にエステル系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。
防錆皮膜表面(A)および表面処理鋼板を電子式万能試験機を用いて延伸速度10mm/min、延伸率20%で延伸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本以下であることを特徴とする、すべり軸受を保持するための軸受ホルダ部が加工成形された部品用の表面処理鋼板。
[3]上記[1]または[2]の表面処理鋼板において、表面処理液が、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し、これに界面活性剤、フッ素系樹脂の中から選ばれる1種以上の成分が添加された表面処理液であることを特徴とする表面処理鋼板。
[4]上記[1]〜[3]のいずれかに記載された表面処理鋼板を成形して得られた、すべり軸受を保持するための軸受ホルダ部が加工成形されたモータケースであって、防錆皮膜表面(A)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。
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錆皮膜表面(A)について、潤滑油の接触角を上記条件とすればよい。
防錆皮膜表面(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、防錆皮膜表面(A)に対する上記潤滑油の接触角は90°未満であることが好ましい。
具体的には、防錆皮膜表面(A)に存在するクラックの生成密度を100μm当たり200本以下、より好ましくは150本以下、さらに好ましくは100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5kV、2000倍で表面処理鋼板の表面を観察して、100μm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についても、100μm当たり200本以下、より好ましくは150本以下、さら好ましくは100本以下とすることが望ましい。
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ー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、その防錆皮膜表面(A)がケー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。
本発明の表面処理鋼板は、亜鉛系めっき鋼板(下地皮膜が形成されている場合を含む)の表面に防錆皮膜用の表面処理液(表面処理組成物)を付着させ、加熱乾燥して防錆皮膜を形成することで製造される。前記表面処理液は、皮膜に防錆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錆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0.05〜5μm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。
前記粒子径0.05〜5μm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ィンワックス、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、カルナウバ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、テトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂(PFA)、フルオロエチレンとビニルエーテルの共重合体、テトラフルオロエチレンとエチレン共重合体(4フッ化エチレン・エチレン共重合樹脂:ETFE)、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンの共同合体(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。
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錆皮膜が、潤滑油の接触角が高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錆皮膜は、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。
本発明の防錆皮膜は、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っき鋼板面(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、防錆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。
処理原板である表1に示す亜鉛系めっき鋼板をアルカリ脱脂処理し、水洗および乾燥した後、上記表面処理液をバーコーターで塗布し、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(防錆皮膜)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面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。
(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℃での動粘度が51〜69mm2/s、100℃での動粘度が11.1〜14.9mm2/sの潤滑油(NOKクリューバー(株)製「ALL TIME J 652」)を用いた。この潤滑油により30℃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。
電子顕微鏡(日本電子(株)製「JCM-5600」)を用い、加速電圧5kV、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20μm長さの部分(5箇所の合計で長さ100μm)のクラック数を計数し、5箇所合計のクラック数を100μm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℃での動粘度が51〜69mm2/s、100℃での動粘度が11.1〜14.9mm2/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℃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0.5cm未満
○ :滲み拡がり高さ0.5cm以上、1.0cm未満
○−:滲み拡がり高さ1.0cm以上、1.5cm未満
△ :滲み拡がり高さ1.5cm以上、3.0cm未満
× :滲み拡がり高さ3.0cm以上
2 軸受ホルダ部
3 軸受
4 モータ回転軸
5 ワッシャ
Claims (4)
- 亜鉛系めっき鋼板表面に防錆皮膜が形成された表面処理鋼板であって、
前記防錆皮膜は、有機成分または/および無機成分を主成分とし、界面活性剤、フッ素系樹脂の中から選ばれる1種以上の成分を添加した表面処理液を亜鉛系めっき鋼板(但し、下地皮膜が形成されている亜鉛系めっき鋼板を含む)の表面に付着させ、加熱乾燥させることにより形成される、皮膜厚が3μm以下の防錆皮膜であり、
該防錆皮膜は、下記(ア)および(イ)の条件を満足し、
(ア)少なくとも鋼板片面側の防錆皮膜表面(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であるエステル系潤滑油の接触角(但し、鋼板表面温度30℃において、防錆皮膜表面にエステル系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。
(イ)少なくとも鋼板片面側の防錆皮膜表面であって、表面処理鋼板を電子式万能試験機を用いて延伸速度10mm/min、延伸率20%で延伸した後の防錆皮膜表面(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であるエステル系潤滑油の接触角(但し、鋼板表面温度30℃において、防錆皮膜表面にエステル系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。
防錆皮膜表面(A)および表面処理鋼板を電子式万能試験機を用いて延伸速度10mm/min、延伸率20%で延伸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本以下であることを特徴とする、すべり軸受を保持するための軸受ホルダ部が加工成形された部品用の表面処理鋼板。 - すべり軸受を保持するための軸受ホルダ部が加工成形された部品が、モータケースであることを特徴とする請求項1に記載の表面処理鋼板。
- 表面処理液が、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し、これに界面活性剤、フッ素系樹脂の中から選ばれる1種以上の成分が添加された表面処理液であることを特徴とする請求項1または2に記載の表面処理鋼板。
- 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成形して得られた、すべり軸受を保持するための軸受ホルダ部が加工成形されたモータケースであって、防錆皮膜表面(A)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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