• 化成皮膜と比べて素材への密着性が低い
• 加工条件が厳しい場合、潤滑性能が不足しやすい
• 結果、焼付きが発生しやすい

このため現在では、

• 非化成潤滑剤の性能は下地となる素材表面の状態に強く依存
• 前処理は単なる準備工程ではなく、潤滑性能を左右する重要工程

として、改めて注目されるようになっています。

2.素材の潤滑前処理で何が変わるのか

名古屋工業大学と当社による共同研究において、前処理条件の違いが潤滑皮膜の残存性に大きく影響することが明らかになりました。前処理は単なる下準備ではなく、成形中の潤滑状態そのものを左右する要因となります。

前処理条件が潤滑皮膜に与える影響

前処理によって素材表層に加工硬化層が形成されると、成形中に以下のような現象が確認されました。

• 素材表層への割れ発生
• 表層の割れに伴う、潤滑皮膜の同時破断
• 条件によっては、潤滑皮膜が脱落

以下は、円筒試験片圧縮前後の自由表面近傍の表面SEM観察画像及び断面観察画像です。球形粒子を用いた場合、圧縮された表層が鱗状に剥離している様子や断面観察では、表面近傍の結晶粒が扁平につぶれている様子が確認できます。




一方で、前処理による表層の硬化が比較的穏やかな場合には、ボール通し試験（穴や流路に規定径のボールを通し、内部状態および潤滑剤性能を簡易的に評価する試験方法）を行った結果以下が確認されました。

• 素材表面が成形変形に追従しやすい
• 表面に形成された潤滑皮膜が維持されやすい

以下の左図は、ボール押込荷重とストロークの関係性を示しています。最大ボール押込荷重は、球形粒子のほうが高く、潤滑前処理の効果としては多角形粒子によるウェットブラストのほうが適していることがわかります。
また、右図は、ボール通し試験後、試験片内面に残存する潤滑剤由来のリン成分の検出量の比較ですが、ウェットブラストによる多角形粒子を用いた場合のほうが球形粒子を用いるより潤滑皮膜が多く残存することがわかります。

ウェットブラスト前処理の特長

ウェットブラストによる前処理では、ショットブラストと比較すると以下の特長があります。

• 微小かつ多角形状の投射材を使用可能
• 素材表面を叩く作用を抑制
• 表面を微小に研削する効果を付与

その結果、以下の利点が得られます。

• 素材表層に形成される加工硬化層を小さく抑制
• 成形中に破壊されにくい表層状態を形成

これは、φ300～600µmの鋼球を用いるショットブラストとの大きな違いです。

非化成潤滑剤との相乗効果

さらに、ウェットブラストによる前処理では、表面を研削することで素材の活性面を曝露できます。これにより、

• 非化成潤滑剤に極圧添加剤が含まれる場合、焼付き防止に有効な反応生成物が形成されやすい
• 焼付き抑制能の向上が期待できる

といった効果が得られます。また、前処理後の素材表面は微細に粗化されるため、非化成潤滑剤を保持しやすい凹凸形状を形成することが可能です。

3.主な適用事例・装置

【適用事例】
  自動車・航空関連精密部品【導入実績：スラグ、冷間鍛造用部品】

【適用装置】
  冷間鍛造ライン・ビレット材用装置「VD-T008」

4.まとめ

このように、ウェットブラストは、成形中に破壊されにくい表層状態と潤滑剤を保持するための表面状態を原理的に両立しやすい前処理手法です。
前処理工程を単なるバリ取りや酸化スケール除去にとどめず、後工程で必要とされる表面機能を付与する工程として捉えた場合、ウェットブラストは有効な選択肢の一つといえるでしょう。