JPH01110596A - 冷間加工用潤滑油 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、塑性加工によって機械部品を製造する際に用
いる液体潤滑油に係り、特に、鋼材の塑性加工に好適な
冷間加工用潤滑油に関する。

〔従来の技術〕

従来、鋼材等の冷間加工用潤滑剤として、液体潤滑剤、
又は、燐酸皮膜十金属石鹸皮膜処理等の化成皮膜処理が
ある。液体潤滑剤は、鉱油、もしくは、合成油、又は、
これらの混合油に、例えば、石油製品添加剤（幸書房、
昭和４８年５月１５日発行）に記載されているような樹
脂酸、牛脂等の油性向上剤や燐、硫黄、塩素系極圧剤、
亜鉛ジ・チオホスフェト（Ｚｎ−ＤＴＩ’）のような有
機金属系極圧剤、グラファイト、二硫化モリブデン等の
ような固体潤滑剤などを配合したもの、また、液体潤滑
油の加工性能を向上させた特公昭６〇−５４９９８号公
報では硫黄分を３〜１５重量％含み。

４０℃における粘度が２００〜５０００ｎａ／５（Ｃ５
ｔ）　　の硫化油脂をベース油とし、これに粒径２００
μｍ以下の熱可塑性高分子ポリマの粉体を５〜３０重量
％混入した塑性加工用液体潤滑剤がある。これらの液体
潤滑剤は加工率の低い深絞加工、圧延加工、或いは引抜
加工に使用できるが、加工率が高く摩擦面が高温、高面
圧となる加工や複雑な形状をもつ加工では、潤滑皮膜の
耐熱性や耐荷重性、更に、新生面に対する′ａ滑皮膜形
成等が不十分なため焼付けが発生する。加工率の高い潤
滑剤として、例えば、特開昭５３−１１３７４５号公報
に示されるように合成樹脂を溶剤に希釈、又は、溶解し
た液体に固体潤滑剤を分散されたものを素材表面に塗布
し潤滑皮膜を形成する方法や特公昭３２−３７１１号公
報に記載されたように素材表面に燐酸塩皮膜処理を施し
、さらにその表面にステアリン酸ソーダを主成分とする
処理液で処理し、金属石鹸皮膜を形成する化成皮膜処理
後、塑性加工を行う。又、燐酸皮膜処理の代りに蓚酸塩
皮膜処理を施し、その表面に金属石鹸皮膜処理を行う方
法などがある。これらの化成皮膜処理は、前述した液体
潤滑油に比べ焼付防止性に優れているので、一般に、鋼
材の冷間加工用潤滑剤として実用されている。しかし１
合成樹脂系皮膜処理や化成皮膜処理によって素材表面に
潤滑皮膜を形成させる方法等は充分な前処理と厳密な工
程管理によって処理される。例えば、燐酸塩皮膜処理を
施した上に金属石鹸皮膜処理を行う場合、鋼材等の素材
を脱脂した後、所定の濃度の燐酸塩浴槽に浸漬して皮膜
を形成する。その後、水洗、中和処理してから所定濃度
の金属石鹸溶解浴槽に侵潰して、乾燥するといった煩雑
な工程を必要とする。また、廃液の処理も厄介であると
いった問題点を・抱えている。

上記従来技術は、それぞれ特長をもつものであるが、変
形熱や、新生面の露出の増大、更に、高面圧となる加工
条件では、耐焼付き性に問題がある。又、化成皮膜処理
では煩雑な処理工程で、且つ、廃液処理等多くの附髄作
業があり、多大な労力と経費を必要とする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、液体潤滑剤の利点をいかし、化成皮膜
処理等を必要とせず、（■に素材表面、或いは、金型に
液体潤滑剤を公知の方法で供給するのみで従来の化成皮
膜処理法に匹敵する耐焼付き性と有機系固体潤滑剤の分
散安定性を改善した冷間加工用潤滑剤を提供するもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、Ａ成分のウレア結合−Ｎ　ＨＣＮ　Ｈ−を
もつジウレア化合物、一般式 ％式％ または、トリウレア化合物、一般式 ＲＩＮ　ＨＣＮ　Ｈ−Ｒ−Ｎ　ＨＣＮ　Ｈ−Ｒ−Ｎ　Ｈ
ＣＮ　ＨＲ２ または、テトラウレア化合物、一般式 ％式％ （Ｒ：イソシアナート基、Ｒ１，Ｒ２：アルキル基、Ｒ
３：アルキル基、または、アリル基）の粉体（以下ウレ
ア系滑剤と記す。）とＢ成分の燐系極圧剤としては、第
二級ホスファイト、一般式Ｏ （ＲＯ）Ｐ−（ＯＨ）２ （Ｒ：炭素数６〜２４のアルキル基）と縮合燐酸の混合
物（混合比が１＝１〜１：４）とウレア系滑剤の沈降防
止のための分散剤Ｃ成分 Ｃ７Ｈｔ　６Ｃ○ＯＭ （Ｍ：ＡＱ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ等の金ｙｔ
＞からなるオクチル酸金属石鹸を潤滑油に含有した冷間
加工用潤滑油である。

本発明の潤滑油は素材、または、金型表面にスプレーは
け塗９滴下等の公知の方法で供給するのみで、加工時の
変形熱や摩擦熱によって素材表面に厚い潤滑膜を形成し
、複雑な形状の加工や加工率の高い加工品に対しても焼
付き防止を図ったものである。

本発明のＡ成分のウレア系滑剤は揮発性有機溶媒中で、
例えば、トルエン中で原料であるインシアネートとアミ
ンを反応させた後、溶媒除去し、反応生成物を粉砕した
ものを用いる。反応に使用されるジイソシアネート類は
、例えばジフェニルメタン４，４′−ジイソシアネート
、トリレンジイソシアネート、ナフチレン１５−ジイソ
シアネート、トリジンジイソシアネート等の芳香核を−
、又は、二個もったジイソシアネート等が使用できる。

アミン類は、炭素数８〜２０の脂肪族モノアミン、又は
、脂環族モノアミン、又は、脂肪族ジアミンである。好
ましくは、炭素数１２〜１８の脂肪族モノアミン、又は
、脂環族モノアミン、又は、脂肪族ジアミンを用いるの
がよい。ウレア系滑剤粉体の粒径は、加工条件によって
任意に選択すべきであるが、通常０．５〜５０００μｍ
、特に、後方押出し加工の様に新生面の出現が大きい加
工条件に対しての好ましい粒径は６４〜１７７μｍの範
囲がよい、Ｂ成分の燐系極圧剤は、２−エチルへキシル
ハイドロジエンホスファイト、ジ・ラウリルハロイドロ
ジエンホスファイト、ジ・オレイルハイドロジエンホス
ファイトなどの第二級ホスファイ類等の亜りん酸エステ
ル、また、縮合燐酸は、ピロリン酸、ポリリン酸などが
例示される。Ｃ成分の分散剤は、オクチル酸金属石鹸で
、その金属はＡＱｇ　Ｃａ、Ｇｏ、Ｆｅ、Ｍｇ＋　Ｍｎ
ｔＰｂ、Ｚｎ、Ｚｒ等が例示されるが、中でも特にオク
チル酸Ｃａが好ましい。

Ａ、Ｂ、Ｃ成分を添加する潤滑油は、鉱油、ジ・エステ
ル油、或いは、α−オレフィン油、ネオペンチルポリオ
ールエステル油等の合成油、又は。

これらの混合油等が用いられる。潤滑油の粘度は、加工
条件や作業条件に応じて任意に選択すべきでアルが、概
ね、４０℃の粘度で１０〜３００ｍ／ｓ　　（ｓｅｔ）
　　の範囲が好ましい。

潤滑油に添加されるＡ、Ｂ、Ｃ成分の配合割合は、成型
部品の加工率に応じて適宜選択すればよいが、通常Ａ成
分は２〜１５重量％、Ｂ成分は、５〜２０重量％、Ｃ成
分は、８〜２０重量％の範囲が望ましい。

本発明に用いる添加剤Ａ、Ｂ、及びＣ成分の配合量が上
述の範囲よりも少なくなると添加効果が少なくなり、焼
付き防止性が低下する。又、多過ぎてもそれ以上の効果
が認められないので、上述の配合割合が好ましい。

本発明に用いるＡ成分のウレア系滑剤の粉体粒径０．５
　〜５００μｍの範囲としたのは、０．５未満では、加
工時、摩擦面に残存する量が少なく焼付きを起こすよう
になる。また、５００μｍを越えると加工条件によって
は摩擦面への引き込まれが難しくなり焼付きを起こす場
合がある。

本発明の冷間加工用潤滑油の熱安定性改良のため酸化防
止剤、防錆剤等の添加剤を配合することができる。

〔作用〕

本発明の冷間加工用潤滑油の構成成分の作用を説明する
前に、深絞り加工、圧延加工、引抜加工等に使用される
液体潤滑剤の潤滑機構について説明する。潤滑機構につ
いては「潤滑」第１８巻第３号（ｐ　１９３〜２０１）
及び「塑性と加工」第９巻第８７号（ｐ２０２〜２１４
）に記載されたように、素材と金型の二面間に持ち込ま
れた液体′ＩＩＪ滑剤は、加工の際、素材表面凹部に封
じ込められる。塑性変化の進行に伴って表面凸部が圧下
されるため、凹部に残存する液体潤滑油が強制的に排出
され圧下修正された平坦面（摩擦面）に供給され油膜を
形成する。液体潤滑油に燐、塩素、硫黄系などの極圧剤
が配合されている場合、塑性変形熱や摩擦熱等によって
素材表面に極圧膜を形成し焼付きを防止する。加工率が
高く表面積の拡大が大きくなる加工も上記のような潤滑
機構をとるが、摩擦面は高温、高圧となるため充分な極
圧膜が形成されず焼付きが発生する。

本発明の構成成分の一つであるＡ成分の粉末状ウレア系
滑剤は、加工の際、粉末の表面に潤滑油を吸着した状態
で摩擦面に持ち込み、多くの凹部を作り、Ｂ成分の極圧
剤と共に封じ込まれる。塑性変形の進行に伴って極圧剤
は素材表面と反応して極圧膜を形成する。一方、Ａ成分
のウレア系滑剤は溶解、或いは、圧延されながら摩擦面
に押し出され皮膜を形成していることを見出した。即ち
、本発明の潤滑油は、Ａ成分によって形成される皮膜と
、Ｂ成分によって形成される皮膜が素材表面に形成され
ることによって耐焼付き性が大幅に向上した。また、Ｃ
成分はウレア系滑剤を油中に長期間均一に分散するのに
必要なものである。

〔実施例〕

以下、本発明の冷間加工潤滑油の一実施例を比較例と共
に説明する。

〈実施例１〜１８〉 Ａ成分のウレア系滑剤の使用原料は、第１表に示すイソ
シアネート類とアミン類をトルエンの中で反応させ、溶
剤除去後の反応生成物の粉体、平均粒径１０５μｍのウ
レア化合物１０重量％、Ｂ成分の極圧剤としてピロリン
酸とジ・オレイルハイドロジエンホスファイト（混合割
合１：３）の混合物２０ｗｔ％、Ｃ成分の分散剤として
、オクチル酸カルシュウム（オフトープＣａ、（ホープ
製薬（株）））を１０ｗｔ％をパラフィン系鉱油（４０
℃の動粘度１５０＋ｎｍ／　ｓ　（ｓｅｔ）　）　　ニ
配合した。得られた冷間加工用潤滑油の加工性能と分散
安定性を第２表に示す。

加工性能の評価は、第１図に示す前方押出し加工及び第
２図に示す後方押出し加工金型（超硬合金）にバンドヒ
ータ３を取付け、金型温度を５〜２０℃づつ段階的に上
げ、潤滑油を塗布した素材を千木づつ加工してゆき加工
表面に焼付き痕が生じないで加工できる金型２の最高温
度（以下、加工限界温度と記す。）を調べる。□ 加工は下記の条件で行った。

前方押出し加工の場合の素材寸法は、直径２０購、長さ
３０＋ａのクロム・モリブデン鋼を押出し角１２０度、
絞り径１０．２　ｎｗｎで加工（加工率７５％）した。

後方押出し加工は、前方押出し加工と同じ素材を用い、
ポンチ４の径１７゜４　ｍで加工（加工率７５％）した
。成形品１のせん孔深さは５２＋ａｍである。ポンチ４
の降下速度は、いずれも８．８膿／Ｓである。

比較例として、従来使用されている冷間加工用潤滑剤組
成を下記に示す。

比較例Ｎα１ 燐酸塩皮膜処理土金属石鹸皮膜 比較例Ｎα２ 潤滑剤組成 ベース油：硫黄分１５重量％含み粘度（４０”Ｃ）３０
０ｃＳｔの硫化油脂；８ｏ重量％、粒径：１０５μｍの
ナイロン粉末；２０重量％分散安定性の評価法は、５０
ｍＱのスクーリウ管に潤滑油を４０ｍＱ採り、３０℃に
保った恒温槽中に静置して、Ａ成分のウレア系滑剤の沈
降状態を目視で調べ、沈降するまでの時間を測定した。

第２表から明らかなよあに本発明による実施例１〜１８
と従来の潤滑剤の比較例１〜２とを比べるといずれの押
し出し加工でも加工限界温度が高く加工性能に優れてい
る。また、Ａ成分のウレア系滑剤の分散安定性も優れて
いる。

〈実施例Ｎα１９〜３８〉 第１表のＮα５，１１及び１７を原料としたＡ成分のウ
レア系滑剤１０重量％、Ｂ成分の極圧剤を第３表に示す
配合割合で、Ｃ成分の分散剤オクチル酸カル２１９４１
０重量％を実施例１と同じ潤滑油に添加した本発明の冷
間加工用潤滑剤の加工性能と分散安定性を評価した結果
を第４表に示す。

第４表から明らかなように比較例１〜２と比べると分散
安定性及び加工性能に優れている。

〈実施例Ｎａ　３９　＞ 実施例Ｎα２２及び３０に示すＢ成分を１０重量％、Ｃ
成分の分散剤オクチル酸カルシュウム１０重呈％とじ、
第１表に示したＮα５，１１及び１７を原料としたウレ
ア系滑剤実施例１と同じ潤滑油に添加して配合量の影響
を調べた。その結果を第３図に示した。

第３図から明らかなように、Ａ成分のウレア系滑剤の添
加効果は、加工条件の厳しい後方押出し加工では、配合
量が２重量％以上になると添加効果が現われる。５重量
％以上になると比較例Ｎａ　１の加工限界温度以上の性
能となる。１５重量％を越えるとそれ以上の性能は得ら
れない。

〈実施例Ｎα４０〉 第３表に示した実施例Ｎα２２及びＮα３０のＢ成分の
混合割合で、実施例１と同じ潤滑油に添加して配合量に
対する加工性能の影響を調べた。その結果を第４図に示
した。尚、Ａ成分は、第１表Ｎα５のウレア系滑剤、ま
た、Ｃ成分の分散剤はオクチル酸カルシュウ１１であり
、それぞれの配合量は１０重量％である。第４図から明
らかなようにＢ成分の配合量が３重量％になると添加効
果が現われる。５重量％に達すると比較例Ｎα１の加工
限界温度と同じレベルとなる。２０重景％以上になると
それ以上の効果は得られない。

〈実施例Ｎα４１〉 実施例１と同じ潤滑油を用いてＡ及びＢ成分化合物、配
合量は実施例Ｎα４０と同じにし、Ｃ成分の分散例オク
チル酸カルシュウム、オクチル酸アルミニュウムで１分
散安定性におよぼす配合量の影響を調べた。その結果を
第５図に示した。第５図の結果から明らかなように配合
量が５重量％以上になると配合量の増加と共に分散安定
性が向上する。潤滑油の使用条件２作業条件等を考慮す
ると分散安定性は１日以上が望ましい。従って、配合は
８重量％以上が好ましい。１０重量％になると一年以上
の安定性が得られる。

〈実施例Ｎα４２〉 ４０℃における粘度が１００　ｃｘａ／　ｓ　（ｃｓｔ
）　　のα−オレフィン油を用い、第１表のＮαＧ、１
２及び１５に示す化合物を原料に用いたウレア系滑剤に
ついて粉末の粒径と加工性能の関係について調べた。結
果を第６図に示した。尚、Ｂ成分の極圧剤は、ピロリン
酸とヂオレイルハイドロジエンホスファイトの混合割合
は１：３でその配合量は１０ｆｆｉ量％、Ｃ成分はオク
チル酸カルシュウ４１０重量％をそれぞれ配合した。第
６図の結果から明らかなように粒径が０．５　　μｍ以
上になると加工限界温度が高くなり始め、６４μｍに達
すると飽和する。

〔発明の効果〕

本発明のＡ成分のウレア系滑剤、縮合燐酸と第二級ホス
ファイトの混合系極圧剤のＢ成分、オクチル酸金属石鹸
を分散剤としたＣ成分を潤滑油に含有させた冷間加工用
潤滑油は、鋼材等の素材表面、或いは、金型に公知の方
法で塗布するのみで。

加工の際、摩擦面に耐熱性、耐荷重性、潤滑性に優れた
潤滑皮膜を形成し、焼付の発生を防止することができ、
金型寿命の延長、生産コスト等の低減に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は前方押出し加工に用いた本発明の一実施例の金
型の縦断面図、第２図は後方押出し加工に用いた金型の
縦断面図、第３図は、Ａ成分のウレア系滑剤の配合量の
依存性を示す図、第４図は、極圧剤Ｂ成分配合量の依存
性を示す図、第５図はＣ成分配合量の依存性を示す図、
第６図はウレア系滑剤の粉末粒径と加工性能の関係図で
ある。 １・・・成形品、２・・・金型、３・・・バンドヒータ
、４・・・第１図 第２図 第３コ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、潤滑油中に含有する添加剤Ａ、Ｂ、Ｃ成分がそれぞ
   れ、 Ａ成分のジウレア化合物が一般式 Ｒ＿１−ＮＨＣＮＨ−Ｒ−ＮＨＣＮＨ−Ｒ＿２▲数式、
   化学式、表等があります▼−ＮＨＣＮＨ−Ｒ−ＮＨＣＮ
   Ｈ−▲数式、化学式、表等があります▼▲数式、化学式
   、表等があります▼−ＮＨＣＮＨ−Ｒ−ＮＨＣＮＨ−Ｒ
   ＿１またはＡ成分のトリウレア化合物が一般式 Ｒ＿１−ＮＨＣＮＨ−Ｒ−ＮＨＣＮＨ−Ｒ−ＮＨＣＮＨ
   −Ｒ＿２ またはＡ成分のテトラウレア化合物が一般式Ｒ＿３−Ｎ
   ＨＣＮＨ−Ｒ−ＮＨＣＮＨ−Ｒ＿３−ＮＨＣＮＨ−Ｒ−
   ＮＨＣＮＨ−Ｒ＿３ （Ｒ：イソシアナート基、Ｒ＿１、Ｒ＿２：アルキル基
   、Ｒ＿３：アルキル基またはアリル基）の粉体、 Ｂ成分の燐系極圧剤、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （Ｒ：炭素数６〜２４のアルキル基）である第二級ホス
   ファイトと縮合燐酸の混合物（混合比１：１〜１：４）
   と Ｃ成分の分散剤がオクチル酸金属石鹸 Ｃ＿７Ｈ＿１＿５ＣＯＯＭ （Ｍ：Ａｌ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ等の金属）
   であることを特徴とする冷間加工用潤滑油。 ２、Ａ成分のウレア化合物粉体の粒径が０．５〜５００
   μｍの範囲であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の冷間加工用潤滑油。 ３、Ａ成分が２〜１５重量％、Ｂ成分が５〜２０重量％
   、Ｃ成分が８〜２０重量％を潤滑油に含有することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の冷間加工用潤滑油
   。