JP4875256B2

JP4875256B2 - サイジング加工用油剤

Info

Publication number: JP4875256B2
Application number: JP2001203890A
Authority: JP
Inventors: 賢一青木; 慎吾菊池; 博文羽柴
Original assignee: Yushiro Chemical Industry Co Ltd; Diamet Corp
Current assignee: Diamet Corp; Yushiro Inc
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2021-07-04
Also published as: JP2003013084A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結金属部品等のサイジング加工用油剤に関し、更に詳しくは、加工性に優れ、加工後の部品のべたつき及び表面処理（スチーム処理：Ｆｅ₃Ｏ₄の生成処理）後の部品表面の変色を抑制できるサイジング加工用油剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
焼結金属部品は、複雑形状の部品を高精度に大量生産でき、更に、複合材料の組み合わせにより高性能の材料が得られることから、自動車部品及び機械部品等を中心に幅広く使用されている。このような焼結金属部品を所定の形状にする方法の一つとして、サイジング（矯正）加工が挙げられる。そして、焼結金属部品のサイジング加工では、通常、加工性を高めるために潤滑油（以下、「サイジング加工用油剤」という。）が使用されており、従来より、サイジング加工用油剤としては、高粘度鉱油、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤、及び植物油等を主成分とした油剤が使用されている。
【０００３】
しかし、高粘度鉱油では、潤滑性が不足し、十分な加工性が得られないばかりでなく、加工後の加工材面に「かじり」と呼ばれるキズが発生し、表面品位を著しく低下させてしまうという問題がある。また、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤では、加工性は良好であるが、例えば、二硫化モリブデンによる機械周りの黒色汚れや固体潤滑剤の微細分の残留などがあり、その結果、作業環境が悪化するという問題がある。更に、植物油では、加工性、作業環境の問題は若干改善されるが、加工後にべたつきが残り、作業性、あるいは加工用油剤の除去性低下に加えて、サイジング加工後の表面処理工程において、焼結部品の表面が変色して製品品位を低下させるという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、加工性に優れ、加工後の焼結金属部品のべたつき及び表面処理後の部品表面の変色を抑制できるサイジング加工用油剤を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、サイジング加工用油剤の構成と加工性、加工後の焼結金属部品のべたつき及び表面処理後の部品表面の変色との関係について検討した結果、合成エステル及び／又は油脂を特定量含有する基油に、特定の変色防止剤及びべたつき防止剤を含有させることで、加工性に優れ、加工後の焼結金属部品のべたつき及び表面処理後の部品表面の変色を抑制できるサイジング加工用油剤が得られることを見出して、本発明を完成するに至ったものである。
【０００６】
請求項１記載の発明のサイジング加工用油剤は、基油、変色防止剤及びべたつき防止剤を含有し、上記基油１００重量部のうち、合成エステルを２０〜１００重量部含有することを特徴とする。尚、請求項１記載の発明の「サイジング加工用油剤」とは、焼結金属部品のサイジング加工において用いられる潤滑油である。
【０００７】
上記「合成エステル」は、炭素数６〜２０のモノカルボン酸と、１価又は多価アルコールとの合成エステルが用いられる。炭素数６〜２０のモノカルボン酸としては、直鎖脂肪酸でも分枝脂肪酸でもよく、また、飽和脂肪酸でも不飽和脂肪酸でもよい。例えば、（１）カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸及びステアリン酸等の直鎖飽和脂肪酸、（２）オレイン酸、リノール酸及びリノレン酸等の直鎖不飽和脂肪酸、（３）イソノナン酸及びイソステアリン酸等の分枝脂肪酸、（４）１２−ヒドロキシステアリン酸及びリシノール酸等のヒドロキシ脂肪酸、（５）シクロヘキサン酸及び４−メチルシクロヘキサン酸等の環状脂肪酸、（６）安息香酸及びターシャリーブチル安息香酸等の芳香族カルボン酸等が挙げられる。なかでも、ラウリン酸、オレイン酸が好ましく用いられる。
【０００８】
また、１価アルコールとしては、炭素数１〜２０の直鎖又は分枝のものでもよく、また、飽和又は不飽和のものでもよい。具体的には、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、ブチルアルコール、オクチルアルコール、オレイルアルコール及びイソステアリルアルコール等が用いられる。更に、多価アルコールとしては、炭素数２〜２０の直鎖又は分枝のものでもよく、また、飽和又は不飽和のものでもよい。具体的には、例えば、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール及びソルビトール等が用いられる。なかでも、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが好ましく用いられる。
【０００９】
上記基油は、更に、油脂を含有することができる。上記「油脂」は、特に限定されるものではないが、通常、（１）菜種油、大豆油、パーム油、オリーブ油、ヤシ油、綿実油及びひまし油等の植物油、（２）牛脂、豚油及び羊毛油等の動物油、（３）トール油等の再生油が用いられる。
【００１０】
上記「基油」における上記「合成エステル」の含有量は、基油１００重量部のうち２０〜１００重量部であり、「合成エステル及び油脂」の含有量は、基油１００重量部のうち好ましくは３０〜８０重量部、より好ましくは４０〜６０重量部である。上記基油のうちの上記「合成エステル及び／又は油脂」の含有量が２０重量部未満の場合は、加工性が低下し、加工物表面にキズ（以下、「かじり」という）が生じて表面品位が著しく低下してしまうので好ましくない。
【００１１】
請求項１記載の発明のサイジング加工用油剤における上記「基油」は、上記「合成エステル及び／又は油脂」を上記範囲で含んでいることを必須とするが、加工性、加工後のべたつきの抑制、及び表面処理工程後の加工物表面の変色抑制の各性能に影響がなく、且つサイジング加工用油剤とした場合の系の安定性に影響を及ぼさない限り、それ以外の基油成分を配合することができる。このような基油成分として、例えば、鉱油、流動パラフィン、ポリαオレフィン等が挙げられる。
【００１２】
請求項１記載の発明の上記「変色防止剤」は、チアジアゾール系化合物である。このようなチアジアゾール系化合物の具体例としては、２，５−ビス（アルキルジチオ）−１，３，４−チアジアゾール、２，５−ジメルカプト−１，３，４−チアジアゾール、３，５−ジメルカプト−１，２，４−チアジアゾール、３，４−ジメルカプト−１，２，５−チアジアゾール、４，５−ジメルカプト−１，２，３−チアジアゾール等が挙げられる。なかでも、２，５−ビス（アルキルジチオ）−１，３，４−チアジアゾールが好ましく用いられる。
【００１３】
上記「変色防止剤」の含有量については特に限定はないが、通常は、請求項３に示すように、上記基油１００重量部に対して０．０２〜５重量部、より好ましくは０．０３〜３重量部、更に好ましくは０．０５〜３重量部である。この含有量を０．０２重量部以上とすることにより、サイジング加工後の表面処理工程における加工物表面の変色を効果的に抑制し、製品品位を向上させることができるので好ましい。一方、この含有量が５重量部を超えても、加工物表面の変色防止効果の向上が頭打ちとなるので、５重量部以下とすることが経済的に好ましい。
【００１４】
上記「べたつき防止剤」は、フェノール系化合物、アミン系化合物が挙げられ、これらの１種又は２種以上を混合して用いることができる。上記フェノール系化合物としては、例えば、２，６−ジｔｅｒｔ−ブチルフェノール、２，６−ジｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、２，６−ジｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール、２，６−ジｔｅｒｔ−ブチル−４−エチルフェノール、４，４’−メチレンビス（２，６−ジｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４’−メチレンビス（２，６−ジｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４’−ビス（２，６−ジｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４’−メチレンビス（２，６−ジｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール）等が挙げられる。また、アミン系化合物としては、例えば、１−ナフチルアミン、フェニル−１−ナフチルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン，スチレン化ジフェニルアミン等が挙げられる。
【００１５】
上記「べたつき防止剤」の含有量については特に限定はないが、通常は、請求項５に示すように、上記基油に対して０．０２〜５重量部、より好ましくは０．０３〜３重量部、更に好ましくは０．０５〜３重量部である。この含有量を０．０２重量部以上とすることにより、サイジング加工後のべたつきを抑制し、製品品位を向上させることができるので好ましい。一方、この含有量が５重量部を超えても、サイジング加工後のべたつきの抑制効果の向上が頭打ちとなるので、５重量部以下とすることが経済的に好ましい。
【００１６】
本発明のサイジング加工用油剤は、従来の方法により上記各成分を混合して製造することができる。また、本発明においては、上記各成分を必須とするが、各性能に影響を及ぼさない限り、他の成分を配合することができる。このような他の成分としては、例えば、リン酸エステル、ＺｎＤＴＰ、ＭｏＤＴＰ、カルシウムスルホネート、ステアリン酸亜鉛等が挙げられる。更に、本発明のサイジング加工用油剤は、加工後の部品のべたつき及び表面処理後の部品表面の変色を抑制できると共に加工性に優れており、具体的には、後述する実施例における各性能を示す評価方法において、潤滑性を示す摩擦係数が０．１６以下、より好ましくは０．１４以下、更に好ましくは０．１２以下とすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実験例及び比較例を挙げて、具体的に説明する。また、実験例１、２、６、７、８、１０、１２、１６及び１７は実施例であり、実験例３、４、５、９、１１、１３、１４及び１５は参考例である。
（１）サイジング加工用油剤の調製
実施例１〜１７及び比較例１〜５の各サイジング加工用油剤を下記に示す成分を用いて、表１及び表２に示す所定の量比となるように調整した。
（基油）
合成エステル；オレイン酸メチル（和光純薬社製）
油脂；菜種油及び大豆油（当栄ケミカル社製）
鉱油；マシン油（日石三菱製）
（変色防止剤）
チアジアゾール系化合物
（ａ）；２，５−ビス（オクチルジチオ）−１，３，４−チアジアゾール
（ｂ）；２，５−ジメルカプト−１，３，４−チアジアゾール
（ｃ）；３，５−ジメルカプト−１，２，４−チアジアゾール
（べたつき防止剤）
フェノール系化合物；２，６−ジｔｅｒｔ−ブチル−ｐクレゾール
アミン系化合物；スチレン化ジフェニルアミン
【００１８】
【表１】

【００１９】
【表２】

【００２０】
（２）サイジング加工用油剤の性能評価
上記（１）で得られた実験例１〜１７及び比較例１〜５の各サイジング加工用油剤を用いて、下記の方法により、潤滑性及び加工性を評価した。更に、表面処理後の変色の程度、及び加工後のべたつきの程度を下記の方法により調べた。それぞれの結果を表１及び表２に併記した。
【００２１】
（潤滑性）
各サイジング加工用油剤を試験片に塗布し、下記の条件において、バウデン試験を行い、この際の摩擦係数の測定値を潤滑性の評価とした。この数値が低いほど潤滑性がよいといえる。
試験条件；荷重：４ｋｇ、摺動回数：３０回、温度：１００℃、試験片：ＳＰＣＣ−ＳＢ、試験球：ＳＵＪ２３／１６ｉｎｃｈ
【００２２】
（加工性）
鉄系焼結材で寸法精度の厳しいクランクシャフトギヤを、各サイジング加工用油剤を用いてサイジング加工を行い、加工後に製品を抜く際の「かじり」の有無を目視で確認し、加工性を評価した。尚、表１及び表２において、加工性は下記の基準で評価した。
◎：かじりなし、△：僅かにかじりあり、×：かじりあり
【００２３】
（表面処理後の変色の程度）
鉄系焼結材で成形したプーリをｎ−ヘキサンで超音波洗浄し、乾燥させた後、各サイジング加工用油剤に全浸漬させ、加工用油剤を焼結材に含浸させる。その後、炉内に焼結部品を挿入し、蒸気を供給しながら昇温し、部品中の油分を蒸発排出する。更に、５００〜５７０℃で加熱しＦｅ₃Ｏ₄を生成させ封孔を行って、表面処理をして、この際の焼結材の変色の程度を目視で確認して、表面処理後の変色の程度を評価した。尚、表１及び表２において、表面処理後の変色の程度は下記の基準で評価した。
◎：変色なし、△：僅かに変色あり、×：変色あり
【００２４】
（加工後のべたつきの程度）
鋳物の切り屑を４５ｇと各サイジング加工用油剤１０ｇを容器に採り、混合して、１５０℃で３時間熱処理を行う。その後、ジエチルエーテルで加工用油剤を抽出し、熱処理後の粘度を測定し、加工後のべたつきの程度を評価した。尚、表１及び表２において、加工後のべたつきの程度の評価は、熱処理後の加工用油剤の粘度が熱処理前の加工用油剤の粘度に比べて２倍未満を◎、２〜４倍未満を△、４倍以上を×とした。
【００２５】
（３）実験例の効果
表２によれば、基油中の合成エステル及び／又は油脂の含有量が１５重量部と少ない比較例１及び２では、変色の程度及びべたつきの程度が共に「△」であり、潤滑性を示す摩擦係数が０．１８と高く、加工性が「×」と悪く、各性能のバランスが不十分であった。また、変色防止剤（チアジアゾール系化合物）及びべたつき防止剤（フェノール系化合物等）を含有していない比較例３では、潤滑性を示す摩擦係数が０．１２と優れ、加工性も「◎」と優れているが、変色の程度及びべたつきの程度が共に「×」と悪く、やはり各性能のバランスが不十分であった。更に、変色防止剤が含有されていない比較例４及びべたつき防止剤が含有されていない比較例５では、潤滑性を示す摩擦係数が０．１０と優れ、加工性も「◎」と優れているが、比較例４では変色の程度が「×」と悪く、比較例５ではべたつきの程度が「×」と悪いものであることが判る。
【００２６】
これに対して、表１より、実験例１〜１７は、潤滑性を示す摩擦係数が０．１２〜０．１３と低く、潤滑性に優れ、変色の程度、べたつきの程度及び加工性が「◎」又は「△」と、各性能に優れ、性能バランスのよいものであることが判る。特に、変色防止剤、及びべたつき防止剤が好ましい範囲（変色防止剤；０．０２〜５重量部、べたつき防止剤；０．０２〜５重量部）である実験例１〜１３においては、より優れた変色防止、べたつき防止効果を示すことが判る。
【００２７】
尚、本発明においては、上記の具体的な実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明のサイジング加工用油剤は、加工性に優れ、加工後の焼結金属部品のべたつき及び表面処理後の部品表面の変色を抑制できる。このため、高品質の焼結金属部品等を効率的に生産する工程においてのサイジング加工用油剤として好適に用いることができる。

Claims

基油、変色防止剤及びべたつき防止剤を含有し、上記基油１００重量部のうち、合成エステルを２０〜１００重量部含有し、
上記変色防止剤がチアジアゾール系化合物であり、
上記べたつき防止剤がフェノール系化合物及び／又はアミン系化合物であり、
上記合成エステルが炭素数６〜２０のモノカルボン酸と１価アルコールとの合成エステルであり、
上記変色防止剤及び上記べたつき防止剤の含有量が、上記基油１００重量部に対して、それぞれ０．０２〜５重量部及び０．０２〜５重量部であることを特徴とするサイジング加工用油剤。
上記チアジアゾール系化合物が、２，５−ビス（アルキルジチオ）−１，３，４−チアジアゾール、２，５−ジメルカプト−１，３，４−チアジアゾール、３，５−ジメルカプト−１，２，４−チアジアゾール、３，４−ジメルカプト−１，２，５−チアジアゾール、及び、４，５−ジメルカプト−１，２，３−チアジアゾールから選ばれる少なくとも１種である請求項１記載のサイジング加工用油剤。
上記べたつき防止剤が、２，６−ジｔｅｒｔ−ブチルフェノール、２，６−ジｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、２，６−ジｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール、２，６−ジｔｅｒｔ−ブチル−４−エチルフェノール、４，４’−メチレンビス（２，６−ジｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４’−メチレンビス（２，６−ジｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４’−ビス（２，６−ジｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４’−メチレンビス（２，６−ジｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール）、１−ナフチルアミン、フェニル−１−ナフチルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン，スチレン化ジフェニルアミンから選ばれる少なくとも１種である請求項１又は２に記載のサイジング加工用油剤。
上記基油が、更に油脂を含有し、
上記基油１００重量部のうち、上記合成エステル及び上記油脂の含有量の合計が２０〜１００重量部であり、
上記油脂が、菜種油、大豆油、パーム油、オリーブ油、ヤシ油、綿実油及びひまし油から選ばれる植物油である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のサイジング加工用油剤。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のサイジング加工用油剤を用いて、被加工材をサイジングすることを特徴とするサイジング加工方法。