JPH061991A - 温熱間塑性加工用水系潤滑剤 - Google Patents

温熱間塑性加工用水系潤滑剤

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JPH061991A
JPH061991A JP4183094A JP18309492A JPH061991A JP H061991 A JPH061991 A JP H061991A JP 4183094 A JP4183094 A JP 4183094A JP 18309492 A JP18309492 A JP 18309492A JP H061991 A JPH061991 A JP H061991A
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JP
Japan
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water
alkali metal
lubricant
plastic working
aluminum
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JP4183094A
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English (en)
Inventor
Yasuo Tanizawa
康雄 谷沢
Shizuo Shima
静男 島
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Nihon Parkerizing Co Ltd
Original Assignee
Nihon Parkerizing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 被加工物にのみ潤滑処理し、しかも優れた潤
滑性と優れた耐熱性とを兼ね備えた温熱間塑性加工用水
系潤滑剤を提供。 【構成】 固体潤滑剤と、モリブデン酸のアルカリ金属
塩及びタングステン酸アルカリ金属塩から選ばれる1種
又は2種以上の化合物と、及び界面活性剤とを必須成分
として含有する水分散液からなることを特徴とするアル
ミニウム又はアルミニウム合金の温熱間塑性加工用水系
潤滑剤。 【効果】 潤滑性及び耐熱密着性に優れ、また被加工物
の潤滑処理のみで済み、スプレーによる金型への潤滑の
必要がない。このため、粉塵による作業環境の汚染、金
型やプレス機の錆の発生、及び引火の危険がない

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム又はアル
ミニウム合金の被加工物表面を潤滑処理して、鍛造加
工、押出加工等の温熱間塑性加工する場合に適用される
温熱間塑性加工用水系潤滑剤に関する。
【0002】
【従来技術】従来、アルミニウムの温熱間塑性加工用の
最も一般的な潤滑方法としては、水や油、溶剤にグラフ
ァイトや二硫化モリブデン等の固体潤滑剤を分散したも
のを、金型に直接スプレー供給して、予め所定温度に加
熱された被加工物を加工する方法(以下スプレー潤滑法
とする)が挙げられる。しかしながら、スプレー潤滑法
には、スプレーされた潤滑剤が粉塵として作業環境を著
しく汚染すると言う問題がある。またスプレー潤滑法
で、主に使用されている油系又は溶剤系の潤滑剤は、高
温の金型や被加工物に接触した時に可燃性ガスを生じる
ため引火の危険の問題がある。また、金型の冷却性、引
火の危険、作業性を考慮すれば、水系の潤滑剤は金型や
プレス機の錆発生の問題を起こし易く、また高温の金型
へスプレーした時に水分の沸騰が起こるため密着性が悪
く、潤滑性が油系や溶剤系に比べ劣る。
【0003】このため、アルミニウムの被加工物と金型
の双方に潤滑処理して、優れた潤滑性と優れた耐熱性を
与える潤滑処理方法も開発されている(特願平2−31
5986)。前記以外の方法としては、被加工物のみに
潤滑処理を行い、金型への潤滑処理を行わない方法(以
下被加工物潤滑法とする)がある。しかしながら、アル
ミニウムの被加工物の加熱は大気雰囲気下で500℃、
2時間程度になる場合もあり、加熱により潤滑膜の密着
性が損なわれ、スプレー潤滑法より潤滑性が劣る場合が
多い。このため、被加工物潤滑法に適用可能な優れた潤
滑性と優れた耐熱性とを兼ね備えた温熱間塑性加工用水
系潤滑剤の開発の必要性が生じてきている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決しようとしたものである。本発明の目的は被加
工物潤滑法が適用され、しかも優れた潤滑性と優れた耐
熱性とを兼ね備えた温熱間塑性加工用水系潤滑剤を提供
することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、固体潤滑剤
を界面活性剤により分散させた水分散液にモリブデン酸
のアルカリ金属塩及びタングステン酸アルカリ金属塩か
ら選ばれる1種又は2種以上の化合物を添加した潤滑剤
で被加工物を潤滑処理をおこなうと、密着性に優れ、約
450℃で1〜2時間の加熱においても密着性は損なわ
れず、従って耐熱性に優れることを見いだし本発明を完
成させた。
【0006】すなわち、本発明は、固体潤滑剤と、モリ
ブデン酸のアルカリ金属塩及びタングステン酸アルカリ
金属塩から選ばれる1種又は2種以上の化合物と、及び
界面活性剤とを必須成分として含有する水分散液からな
ることを特徴とするアルミニウム又はアルミニウム合金
の温熱間塑性加工用水系潤滑剤を提供する。
【0007】以下本発明の構成について詳述する。本発
明の対象となるアルミニウム又はアルミニウム合金(以
下アルミニウムと略す)は、アルミニウム板、アルミニ
ウム合金板及びアルミニウムダイキャスト材等のアルミ
ニウム及びアルミニウムを主成分とする金属材料であ
る。
【0008】固体潤滑剤は、例えば、グラファイト、二
硫化モリブデン、二硫化タングステン、炭酸カルシウ
ム、及び雲母等から選ばれる1種又は2種以上の化合物
からなる。水分散液中の固体潤滑剤の含有率について
は、5〜40重量%(以下%とする)の場合に潤滑性及
び耐熱密着性に好結果を生じるが、10〜20%である
ことがさらに好ましい。固体潤滑剤の含有率が5%未満
の場合は、被加工物における固体潤滑皮膜の形成が不十
分となる。また、含有率が、40%を越えても、5〜4
0%の場合よりもさらに潤滑性及び耐熱密着性の向上効
果を期待できないので、経済性を考慮して40%以下が
好ましい。
【0009】次に、モリブデン酸のアルカリ金属塩及び
タングステン酸アルカリ金属塩から選ばれる1種又は2
種以上の化合物ついて説明する。モリブデン酸のアルカ
リ金属塩及びタングステン酸アルカリ金属塩としては、
例えば、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウ
ム、タングステン酸ナトリウム及びタングステン酸カリ
ウム等が挙げられる。水分散液中のモリブデン酸のアル
カリ金属塩及びタングステン酸アルカリ金属塩から選ば
れる1種又は2種以上の化合物の含有率が、0.1〜1
0%の場合に潤滑性及び耐熱密着性に好結果を生じる
が、1〜5%であることがさらに好ましい。含有率が
0.1%未満では、潤滑性及び耐熱密着性で劣り、良い
結果が得られない。また、含有率が、10%を越える
と、固体潤滑剤の潤滑性を阻害してしまい好ましくな
い。
【0010】界面活性剤は、固体潤滑剤を水に分散させ
るために添加する。その種類は特に限定されない。一般
に非イオン系界面活性剤としてポリオキシエチレンアル
キルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフェニル
エーテル類、ポリオキシエチレンアルキルエステル類、
ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル類等が
挙げられる。陰イオン系界面活性剤としては、脂肪酸
塩、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、リン酸エステル
塩、ジチオリン酸エステル塩等が挙げられる。また、陽
イオン系界面活性剤としては、脂肪族アミン塩、第四級
アンモニア塩等が挙げられる。さらに、両性界面活性剤
としては、アミノ酸型及びベタイン型のカルボン酸塩、
硫酸エステル塩、スルホン酸塩及びリン酸エステル塩等
が挙げられる。
【0011】界面活性剤の含有率も特に限定されない
が、0.1〜4%が好ましく、さらに好ましくは0.5
〜1%である。界面活性剤の含有率は、固体潤滑剤の含
有率に応じて増減させることが好ましい。界面活性剤の
含有率が0.1%未満の場合、処理剤中における固体潤
滑剤の湿潤、分散が不十分になり易く、また、4%より
多く添加されても、その効果が著しく向上することはな
い。
【0012】本発明の温熱間塑性加工用水系潤滑剤(以
下水系潤滑剤と略す)は必須成分の他に、無機及び有機
バインダー、防錆添加剤、消泡剤、防腐剤等の添加剤を
包含してもよい。これらの添加剤は、本発明に有効であ
る限り、その種類、含有率に格別の限定はなく、既知の
ものから選ぶことができる。
【0013】無機バインダーは、具体的には、下記
(イ)から(ハ)で示されるようなリン酸、ケイ酸、ホ
ウ酸等のアルカリ金属、アルカリ土類金属塩等が挙げら
れる。 (イ)リン酸塩 H3PO4、HPO3、H426、H425、HPO2
3PO2、H339、及びポリリン酸、例えばH42
7、H5310、H6413等のアルカリ金属塩及び
アルカリ土類金属塩 (ロ)ケイ酸塩 一般式 M2O・xSiO2 ただし、Mはアルカリ金属またはアルカリ土類金属、x
は1〜5の整数 (ハ)ホウ酸塩 HBO2、H3BO3、H247、H2610、H28
18のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩
【0014】有機バインダーは、ポリビニルアルコー
ル、ポリビニルピロリドン等の水溶性合成高分子材料、
カルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩等のセル
ロース材料から得られる水溶性半合成高分子、でんぷ
ん、海藻等のような天然高分子材料等が挙げられる。
【0015】消泡剤としては、シリコンオイル系化合物
やアマイド系化合物が挙げられる。防錆添加剤として
は、各種アミン化合物、低級脂肪酸のアルカリ金属塩等
が挙げられる。防腐剤としては、有機窒素含有化合物、
有機硫黄含有化合物、有機ハロゲン含有化合物が挙げら
れる。
【0016】本発明の必須成分等を水に分散させる手段
に関しては、格別な手段を必要としない。すなわち、本
発明で特定した物質を、撹拌等の常用手段で水中に分散
させるものである。
【0017】本発明の水系潤滑剤の使用方法としては、
本発明にて特定した濃度範囲で比較的に低濃度の場合に
はそのまま処理液として使用できるが、高濃度の場合に
はこれを適量の水に希釈して使用すればよい。本発明の
水系潤滑剤は、通常の浸漬法により被加工物に適用され
るが、その際は、常温〜90℃の任意の温度に維持され
る。水系潤滑剤の温度を、被処理物の蓄熱により表面に
付着した潤滑膜の乾燥性が向上するので、一般には加熱
して使用される。その際には水系潤滑剤の濃度管理が必
要となり、適性濃度に維持するために水分の補給が必要
である。本潤滑剤による潤滑膜の付着量は被加工物の形
状、加工度、加工方法等に応じて異なるが、過多になる
と型詰まりの原因となるため、5〜30g/m2程度が
好ましい。
【0018】本発明の水系潤滑剤による潤滑処理として
好ましい工程は、下記のような工程を挙げることができ
るが、この工程はアルミニウムの種類、表面状態、塑性
加工の種類、加工強度等に応じて任意に変更しうるもの
である。 脱脂→水洗→酸洗→水洗→化成皮膜→水洗→本発明潤滑
処理→乾燥 アルミニウムの化成皮膜としては、例えばフッ化アルミ
ニウム皮膜、アルミン酸カルシウム皮膜等が挙げられ
る。
【0019】なお、本発明の温熱間塑性加工用水系潤滑
剤は、アルミニウム以外の金属、例えば鉄鋼、ステンレ
ス鋼、銅合金、チタン合金等の金属材料の温熱間加工に
も使用し得るものであって、この様な金属材料へも適用
され得るものである。
【0020】
【実施例】以下に本発明を実施例と比較例を挙げ具体的
に説明する。 (試験方法) (1)耐熱密着性試験方法 試験片として、アルミニウム合金板JIS−H4000
−A5052P(70×150×0.8mm)を使用
し、潤滑処理を行い、加熱劣化させたのちテープ剥離試
験により、耐熱密着性を評価した。
【0021】a.処理工程 各試験片に下記工程の処理を施した。 脱脂→水洗→酸洗→水洗→化成→水洗→潤滑処理→乾燥 脱脂工程においては、20g/lのファインクリーナー
315(脱脂剤の商標、日本パーカライジング社製)を
含む処理液中で、60℃、10分間の処理を施した。各
水洗工程においては、水道水流水により常温、60秒間
の処理を施した。酸洗工程においては、硝酸30%を含
む酸洗液中で、常温、60秒間の処理を施した。化成工
程においては、30g/lのアルボンドA(フッ化アル
ミニウム化成皮膜剤の商標、日本パーカライジング社
製)を含む処理液中で、90℃、3分間の処理を施し
た。潤滑処理工程においては、実施例及び比較例に示す
潤滑剤中で、80℃、3分間の処理を施した。乾燥工程
においては、温風乾燥器を用い、100℃、30分間乾
燥を行った後、放冷した。
【0022】b.加熱劣化条件 電気加熱炉を使用して、潤滑処理された各試験片を大気
雰囲気下で、450℃で2時間加熱した後、放冷した。
【0023】c.テープ剥離試験 放冷後の試験片の重量(W1)を測定し、セロテープ
(ニチバン社商標)を使用して潤滑剤の剥離を行い、剥
離後の重量(W2)を測定した。潤滑処理時の潤滑剤の
付着量Mとして下記の計算式から計算される。 剥離率(%)=100×(W1−W2)/M
【0024】d.評価 テープ剥離による潤滑剤の剥離率(%) ○ :10%未満 △ :10%以上25%未満 × :25%以上
【0025】(2)潤滑性試験 試験片として、JIS−H4040−A5056(30
mmφ×18〜40mm円筒)を使用して、450℃に
おける後方穿孔押出試験により潤滑性を評価した。 a.処理工程 前記、テープ剥離試験の処理工程と同様に処理を行っ
た。
【0026】b.後方穿孔押出試験条件 潤滑処理された各試験片を、450℃の電気加熱炉によ
り2時間加熱し、断面減少率50%の後方穿孔押出試験
を行い、内壁面に縦すじ状の焼付き傷が発生しないで加
工できる最大穿孔深さ(以下良好穿孔深さとする)で評
価した。
【0027】c.評価 良好穿孔深さ(mm) ○ :40mm以上 △ :30mm以上40mm未満 × :30mm未満
【0028】(実験結果)表1に実施例17種類と比較
例6種類での実験結果を示した。表1の試験No.1〜
9に固体潤滑剤としてグラファイトを使用した例で、N
o.1〜4にモリブデン酸ナトリウムを使用した場合の
添加量の効果の例、No.5にモリブデン酸カリウムの
例、No.6にタングステン酸ナトリウムの例、No.
7にタングステン酸カリウムの例、No.8、9に2
種、3種混合した時の例を示す。No.10〜17にモ
リブデン酸ナトリウムを使用した例で、固体潤滑剤とし
て二硫化タングステンを使用した時の例、No.11、
12に固体潤滑剤2種、3種混合使用した時の例、N
o.13、14に固体潤滑剤の添加量の下限値と上限値
の例、No.15〜17にバインダーを使用した例を示
した。表2の試験No.18に無添加の例、No.1
9、20に添加量の少ない例、No.21,22に添加
量の多すぎる例、No.23に固体潤滑剤の添加量の少
ない例を示した。この表より明らかなように本発明の水
系潤滑剤により形成された潤滑膜は加熱により密着性が
損なわれることがなく、潤滑性が優れていることがわか
る。
【0029】
【発明の効果】本発明のアルミニウム又はアルミニウム
合金の温熱間塑性加工用水系潤滑剤は潤滑性及び耐熱密
着性に優れ、また該潤滑剤の使用により被加工物の潤滑
処理のみで済み、スプレーによる金型への潤滑の必要が
ない。このため。粉塵による作業環境の汚染、金型やプ
レス機の錆の発生、及び引火の危険のない温熱間塑性加
工を行うことが可能となった。
【0030】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C10M 145:28) C10N 10:02 10:12 30:06 40:24 A 8217−4H

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固体潤滑剤と、モリブデン酸のアルカリ金
    属塩及びタングステン酸アルカリ金属塩から選ばれる1
    種又は2種以上の化合物と、及び界面活性剤とを必須成
    分として含有する水分散液からなることを特徴とするア
    ルミニウム又はアルミニウム合金の温熱間塑性加工用水
    系潤滑剤。
  2. 【請求項2】固体潤滑剤が5〜40重量%で、モリブデ
    ン酸のアルカリ金属塩及びタングステン酸アルカリ金属
    塩から選ばれる1種又は2種以上の化合物が0.1〜1
    0重量%である請求項1記載のアルミニウム又はアルミ
    ニウム合金の温熱間塑性加工用水系潤滑剤。
JP4183094A 1992-06-17 1992-06-17 温熱間塑性加工用水系潤滑剤 Pending JPH061991A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2002020193A1 (en) * 2000-09-05 2002-03-14 Honda Motor Co., Ltd. Method of controlling water base-process type lubricating and processing fluid for cold forging
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