[发明专利]塑性加工用非磷化成处理剂、处理液、化成皮膜及具有化成皮膜的金属材料

说明书

本发明提供一种对环境的影响少的塑性加工用非磷化成处理剂及处理液，其即使是以钼酸盐作为主成分的体系，也会实现较大的皮膜厚度，从而能够形成润滑性、塑性加工后耐腐蚀性优异的皮膜。本发明的塑性加工用非磷化成处理剂，其特征在于，其是含有钼酸成分(A)、酸成分(B)和水性介质(C)的制剂，上述(B)至少包含具有选自羧基及酚性羟基中的至少一个基团的有机酸成分(B1)。

技术领域

本发明涉及对金属表面进行塑性加工的化成型表面处理剂、处理液、处理皮膜及形成有该处理皮膜的金属基材，尤其涉及赋予作为冷锻、冷压及拉丝用润滑剂的基底皮膜而优异的润滑性、耐腐蚀性及加工后耐腐蚀性的不含磷的化成处理剂、处理液、处理皮膜及形成有该处理皮膜的金属基材。

背景技术

以往，在钢铁、镀锌钢、不锈钢、铜、铝、钛等金属材料的拉丝、拉管、锻造等冷间塑性加工中，以防止被加工材料和工具的烧蚀、磨损(galling)、以及保持润滑剂、提高导入性提高为目的，在金属材料表面形成有皮膜。例如，在螺栓的螺栓头加工中，使钢丝表面形成皮膜，之后，涂布以金属皂粉末或消石灰作为主成分的润滑剂、油或蜡等，边使润滑剂保持在皮膜上边进行拉丝加工，之后，进行螺栓头加工。而且，该皮膜形成处理包括利用化学反应形成皮膜的方法和使皮膜物理性附着的方法。

在皮膜的形成中使用化学反应的方法被称作化成处理法，代表性的有形成磷酸锌皮膜或磷酸钙皮膜的磷酸盐处理法、形成草酸铁皮膜的草酸盐处理法等。通常，化成皮膜与材料表面的密合性良好，能够追随被加工材的表面扩大，因此防止被加工材料和工具的烧蚀，并且由于能够降低摩擦力，因而工具寿命长，耐腐蚀性也良好。但是，在该化成处理法中，利用化学反应生成的大量的残渣成为产业废弃物，在处理中需要大量的劳力和费用。另外，由于处理温度为高温，因此需要大量的能源。

近年来，汽车、建材用螺栓因成本、环境的问题而不断减量化，高强度的螺栓的使用不断增加。对强度分级12.9以上的高强度螺栓材料的螺栓头加工无法使用包含磷的皮膜。这是由于：据说若在螺栓头加工后残留皮膜成分的磷，则在热处理时磷酸锌皮膜中的磷进入到钢中，成为脆性破坏的起因。因此，在SCM435等铬钼钢中，若使用含有磷酸锌等的磷的润滑皮膜，则需要用酸或碱进行剥离。另外，近年来，即使使用强度分级10.9以上的硼钢等，也会担心浸磷的影响而使用非磷系的润滑剂，非磷系润滑剂的重要性变高。

非磷的化成处理存在以草酸铁为皮膜的草酸盐处理法。草酸盐处理在保存中容易产生锈，耐腐蚀性差。另外，由于草酸盐属于有害物质，因此需要注意其保存方法。

另一方面，作为物理性涂布皮膜的非磷系润滑剂，存在石灰皂、硼砂等。液体的管理虽然对化成处理液是简便的，但是皮膜的润滑性、耐腐蚀性不充分。进而，石灰皂处理容易剥离皮膜，因此容易形成粉尘而招致操作环境恶化和润滑性劣化。硼砂非常容易吸湿，在湿度高的环境中可能会招致润滑性劣化。另外，这些涂布型润滑剂在加工后的耐腐蚀性不充分，因此存在因材料的滞留而产生锈的问题。另外，近年来，在涂布型润滑剂中也存在加工性优异的润滑剂。在专利文献1中公开了一种保护皮膜形成用水性化合物，其特征在于，含有水性无机盐和蒙脱石系的粘土矿物。该化合物具有与磷酸锌皮膜同等以上的加工性，但是耐腐蚀性比磷酸锌差，并且若对多数的复杂形状物进行一次性浸渍处理，则无法均匀地涂布而产生未形成皮膜的位置，耐腐蚀性及加工性降低。

这样，磷酸锌化成皮膜具有优异的均匀皮膜析出性、润滑性和耐腐蚀性，但是排出产业废弃物或使用大量热能。另外，在限制磷的使用的领域中，反应型的非磷润滑剂几乎只有草酸盐，且由于耐腐蚀性显著低劣，因此使用量少，虽然使用涂布型皮膜，但是对复杂形状物的均匀涂布性、加工后的耐腐蚀性、润滑性成为问题。这样需要使非磷的润滑皮膜均匀地析出。

另一方面，为了在复杂形状物形成均匀的皮膜，与原材反应而形成皮膜的反应型化成处理比涂布处理更优异。就非磷系的反应型化成处理而言，在涂装前处理的领域进行了研究，形成锆、钛等、钼的氧化物作为皮膜(专利文献2～4)。

现有技术文献

专利文献