JPH10158676A - 金属塑性加工用潤滑剤 - Google Patents
金属塑性加工用潤滑剤Info
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Abstract
し、工具表面への被加工材の焼き付きや、工具摩耗を防
止し、加工及び作業性を容易にするための金属塑性加工
用潤滑剤であって、黒色系の固体潤滑剤を含有しなくて
も、それらを含有した潤滑剤と同等またはそれ以上の潤
滑性を有する金属塑性加工用潤滑剤を提供すること。 【解決手段】 潤滑剤基油、高塩基性アルカリ土類金属
有機酸塩、及び炭水化物類を含有する金属塑性加工用潤
滑剤。
Description
滑剤に関する。
ら一般的に使用されている、黒色系固体潤滑剤(黒鉛、
二硫化モリブデン等)を油中に分散させた金属塑性加工
用潤滑剤は、潤滑性に優れているが、作業環境を汚染す
るという問題がある。
は、金属の塑性加工において優れた潤滑性を発揮し、工
具表面への被加工材の焼き付きや、工具摩耗を防止し、
加工及び作業性を容易にするための金属塑性加工用潤滑
剤であって、黒色系の固体潤滑剤を含有しなくても、そ
れらを含有した潤滑剤と同等またはそれ以上の潤滑性を
有する金属塑性加工用潤滑剤を提供することである。
基油、高塩基性アルカリ土類金属有機酸塩、及び炭水化
物類を含有する金属塑性加工用潤滑剤により達成され
る。本発明の金属塑性加工用潤滑剤が適用される工具と
しては、高炭素鋼、合金鋼、高速度鋼、超硬、セラミッ
クス等製のものが挙げられ、被加工材としては、炭素
鋼、合金鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅
合金等製のものが挙げられる。
本発明者は上記課題を解決するために、先に高塩基性ア
ルカリ土類金属有機酸塩を使用した塑性加工用潤滑剤を
提案した(特開平7−80036号公報)。この潤滑剤
は、従来の黒色系固体潤滑剤油中分散型潤滑剤と比較す
ると、加工量の小さな加工においては同等の潤滑性を発
揮するものの、加工量の大きな加工においては焼きつき
や規定の寸法が得られないなど、潤滑性がやや劣るとい
う問題がある。本発明は、高塩基性アルカリ土類金属有
機酸塩に炭水化物類を添加することにより、黒色系固体
潤滑剤を使用しなくても、潤滑性が飛躍的に向上し、黒
色系固体潤滑剤油中分散型潤滑剤と同等か、又はそれ以
上の潤滑性を有する金属塑性加工用潤滑剤が得られると
いう知見に基づいて完成されたものである。
アルカリ土類金属有機酸塩10〜80重量%、炭水化物類5
〜40重量%、残部が潤滑剤基油からなるものである。本
発明に使用される高塩基性アルカリ土類金属有機酸塩と
しては、高塩基性アルカリ土類金属フェネート、高塩基
性アルカリ土類金属カルボキシレート、高塩基性アルカ
リ土類金属スルホネート、及びこれらの2種以上の混合
物が挙げられる。高塩基性カルシウムフェネート、高塩
基性カルシウムカルボキシレート、高塩基性カルシウム
スルホネートは、いずれを用いてもほぼ同等の効果を得
ることが出来るので、任意の配合比で使用することがで
きる。アルカリ土類金属としては、カルシウム、マグネ
シウム、バリウムが挙げられる。これらのうちいずれを
用いても同様の効果を得ることが出来るが、経済性の点
よりカルシウムが好ましい。従って、以下この明細書に
おいては高塩基性アルカリ土類金属有機酸塩を、高塩基
性カルシウムフェネート、高塩基性カルシウムカルボキ
シレート、高塩基性カルシウムスルホネートについて説
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
ば、以下のように製造することができる。すなわち、所
定の溶媒(例えばベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水
素、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒、鉱
油)に、炭素数1〜40の直鎖又は分岐鎖炭化水素基で
置換されたフェノール又は硫化フェノールと過剰の水酸
化カルシウムを加え混合する。その後、添加した水酸化
カルシウムを炭酸塩化するのに十分な炭酸ガスを通じた
後、減圧蒸留して揮発性の溶媒を除去する。この方法で
製造された高塩基性カルシウムフェネートは、過剰のCa
CO3 を安定に分散している透明な液体である。市販品と
しては、Adibis社のADX-410J、オロナイトジャパン社の
OLOA229 、OLOA218A等が挙げられる。
例えば、以下のように製造することができる。すなわ
ち、所定の溶媒(例えばベンゼン、トルエン等の芳香族
炭化水素、メタノール、エタノール等のアルコール系溶
媒、鉱油)に有機カルボン酸と過剰の水酸化カルシウム
を加え混合する。その後、添加した水酸化カルシウムを
炭酸塩化するのに十分な炭酸ガスを通じた後、減圧蒸留
して揮発性の溶媒を除去する。この方法で製造された高
塩基性カルシウムカルボキシレートは、過剰のCaCO3 を
安定に分散している透明な液体であり、その有効成分は
下記の一般式で示すことができる。 [R1-COO-Ca-OOC-R2]n・(CaCO3)m 式中R1及びR2は同一でも異なっていてもよく、炭素数1
〜40の直鎖又は分岐鎖脂肪族炭化水素基、脂肪族基で
置換された炭素数4〜40の環状脂肪族炭化水素基、脂
肪族基で置換された炭素数7〜40の芳香族炭化水素基
を示す。m/nは0.2以上、好ましくは15以上であ
る。市販品としては、LUBRIZOL社のLUBRIZOL 5341 、53
41A 等が挙げられる。
例えば高塩基性カルシウムスルホネートは例えば、以下
のように製造することができる。すなわち、所定の溶媒
(例えばベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素、メタ
ノール、エタノール等のアルコール系溶媒、鉱油)に有
機スルホン酸と過剰の水酸化カルシウムを加え混合す
る。その後、添加した水酸化カルシウムを炭酸塩化する
のに十分な炭酸ガスを通じた後、減圧蒸留して揮発性の
溶媒を除去する事により製造される。この方法で製造さ
れた高塩基性カルシウムスルホネートは、過剰のCaCO3
を安定に分散している透明な液体であり、その有効成分
は下記の一般式で示すことができる。 [R1-SO3-Ca-O3S-R2]n・(CaCO3)m 式中R1及びR2は同一でも異なっていてもよく、炭素数1
〜40の直鎖又は分岐鎖脂肪炭化水素基、脂肪族基で置
換された炭素数4〜40の環状脂肪族炭化水素基、脂肪
族基で置換された炭素数7〜40の芳香族炭化水素基を
示す。m/nは0.2以上、好ましくは15以上である。
市販品としては、LUBRIZOL社のLUBRIZOL 5347 、Witco
社のBRYTON C-150, C-400, C-500等が挙げられる。
塩基性アルカリ土類金属有機酸塩10〜80重量%、炭水化
物類5〜40重量%、及び残部潤滑剤基油からなり、且つ
組成物全体の塩基価平均値が40mgKOH/g 以上、好ましく
は80〜400mgKOH/gであるものである。組成物全体の塩基
価平均値が 40mgKOH/g未満であると本発明の所期の効果
を達成することができない。塩基価とは、JIS K 2501に
於いて全塩基価として規定されており、試料1g中に含ま
れる全塩基成分を中和するのに要する塩酸と等量の水酸
化カリウムのmg数をいう。従って、高塩基性カルシウム
フェネート、高塩基性カルシウムカルボキシレート、高
塩基性カルシウムスルホネートは、塩基成分であるCaCO
3 を多く含有する程塩基価が高くなる。
ト、高塩基性カルシウムカルボキシレート、高塩基性カ
ルシウムスルホネートは通常、潤滑剤基油を含んでい
る。従って、これらに、炭水化物類を添加することによ
り、本発明の潤滑剤として使用することができる。また
適当な基油で希釈して使用してもよい。上記市販の高塩
基性カルシウムフェネート、高塩基性カルシウムカルボ
キシレート、高塩基性カルシウムスルホネートは、各々
の塩基価が40mgKOH/g 以上のもの、好ましくは 80mgKOH
/g以上のものが好ましい。これらを2種以上の混合物と
して使用する場合には、それぞれの配合比から求めた塩
基価平均値が40mgKOH/g以上であることが好ましい。つ
まり塩基価が40mgKOH/g 未満の物を使用する場合、塩基
価の高いものと混合することにより、塩基価の平均値を
40mgKOH/g 以上とすれば良い。又は塩基価を下げるため
に塩基価が40mgKOH/g 未満の物を使用しても良い。
しいものは、鉱油、合成油、油脂、及び合成エステルか
らなる群から選ばれる少なくとも1種である。具体例と
してはスピンドル油、マシン油、ダイナモ油、モーター
油、シリンダー油、ブライトストック油等の中質及び重
質鉱油;牛脂、ラード、鯨油、パーム油、椰子油、菜種
油、米ぬか油、大豆油等の動植物油脂;8〜22個の炭素
原子を有する脂肪酸と1価及び多価アルコールのエステ
ル、α−オレフィン、ポリブテン、シリコーン油、フッ
素油等の合成油;及びこれらの混合油が挙げられる。
擦係数低減効果を有する耐荷重添加剤、例えば、極圧添
加剤や固体潤滑剤等を加えることによっても十分な効果
が得られる。本発明に使用可能な極圧添加剤としては、
下記の内から1種又は2種以上を選択して使用すること
ができる。ジアルキルジチオカルバミン酸金属塩(アル
キル基:C2 〜C8 )、ジアリールジチオカルバミン酸
金属塩、2−メルカプトベンゾチアゾール金属塩、イソ
プロピルキサントゲン酸金属塩、ジアルキルジチオ燐酸
金属塩(アルキル基:C2〜C8 )、ジアリールジチオ
燐酸金属塩、ナフテン酸金属塩、直鎖又は分岐脂肪族カ
ルボン酸金属塩、ジターシャリードデシルポリサルファ
イド、硫化油脂、粉末硫黄、ジアルキル錫と脂肪酸の反
応生成物、ジアルキル錫とメルカプトカルボン酸エステ
ルの反応生成物、アルキル錫サルファイド、ほう酸カリ
ウムオイル分散体(例えば、ORONITE ADDITIVES 社製:
商品名:OLOA9750)、ほう酸カルシウムオイル
分散体、並びにこれらの混合物等が挙げられる。金属塩
の金属としてはカルシウム、亜鉛、モリブデン等を挙げ
ることが出来る。
を一層防止する為、基油中への固体分(粉体及び粒子を
指す。超微粒子は除く)添加を極力控える観点より、好
ましいものは、ジ−2−メチル−1−プロピルジチオ燐
酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸カルシウム、炭素
数6〜22の直鎖又は分岐脂肪族モノカルボン酸亜鉛、
炭素数6〜22の直鎖又は分岐脂肪族モノカルボン酸カ
ルシウム、ジターシャリードデシルポリサルファイド、
ほう酸カリウムオイル分散体、並びにこれらの混合物で
ある。また、固体潤滑剤としては、黒鉛、MoS2 、W
S2 以外の、白色あるいは淡色である、潤滑用語解説集
(日本潤滑学会編)に記載されている固体潤滑剤や、特
開平6−256784号公報に記載されている被膜増強
剤等を使用することができる。これらの摩擦係数低減効
果を有する極圧添加剤や固体潤滑剤の含有量は、本発明
の潤滑剤中、好ましくは2〜40重量%、さらに好まし
くは5〜20重量%が適当である。本発明の潤滑剤は、
一般的に潤滑剤用ポンプとして使用されるギアポンプ、
プランジャーポンプ等によって、金型へ供給することが
出来る。またポンプを使用すること無く刷毛で塗布して
もよい。
グルコース等の単糖類、蔗糖等の二糖類、シクロデキス
トリン、澱粉(例えば、小麦、とうもろこし、タピオ
カ、馬鈴薯の澱粉)、該澱粉の燐酸エステル塩(例え
ば、アルカリ金属塩)、セルロース(例えば、葦、藁、
おが屑、木材繊維等のセルロース)、該セルロースの燐
酸エステル塩(例えば、アルカリ金属塩)、グルコマン
ナン(こんにゃく粉等)、ガラクツロナン、キシラン、
フルクタン等の多糖類、アルギン酸塩(例えば、アルカ
リ金属塩)及びこれらの混合物からなる群から選ばれ
る。アルカリ金属塩としては、リチウム塩、ナトリウム
塩、カリウム塩が挙げられるが、入手性、経済性の点か
らナトリウム塩が好ましい。
する。 実施例1〜20、比較例1〜8 攪拌機を備えたステンレス製加熱釜を用いて製造した。
製造は、表1及び表2に示す各成分を、表1及び表2に
示す重量比率で釜に投入し、50〜60℃にて均一となるま
で攪拌することにより、まず、比較例3〜7の潤滑剤を
得た。さらに、ホントンゴーリンホモジナイザーで 350
kgf/cm2 にて2パスして実施例1〜20、比較例2及び
8の潤滑剤を得た。上記実施例及び比較例で得た潤滑剤
及び更に比較のため、市販黒鉛油中分散型潤滑剤 (比較
例1) につき、次に示す試験方法により性能試験を行
い、得られた結果を表1及び2に併記する。
い、加工時の荷重(トン)、加工物の寸法(mm)、及び
焼付の有無から鍛造成形性を判断する。荷重及び寸法と
も小さい値で焼付のないものほど良好である。 (試験条件) ・プレス機 :KOMATSU MAYPRES (MKN-160) ・金型材質 :超硬 ・金型寸法 :ポンチ径25mmφ,ダイス内径30mmφ ・試験片 :S45C(直径30mm,厚み11.6mm) ・試験片温度:750 ℃,1100℃ ・加工速度 :32.5mm/sec ・断面減少率:70% ・加工物底厚設定:比較例2で、3.35mm (750 ℃時),
2.36mm(1100℃時)
き、底厚3.35mm以下、荷重90t以下、1100℃のとき底厚
2.36mm以下、荷重45t以下であること。 耐焼き付き性:熱間鍛造試験後の金型の焼き付き状態を
観察し、以下の5段階で評価した。(□〜◎であれば良
好と評価) (評価) ◎:焼き付きは全く認められない ○:焼き付きはほとんど認められない □:焼き付きがやや認められる △:焼き付きが認められる ×:焼き付きが顕著に認められる
温度に設定し、シリンジで0.1ml滴下し、付着可能な
上限温度を確認する。 (評価) ○:500℃以上でも付着する。 △:450℃以上500℃未満。 ×:450℃未満。 設備周辺の汚染:過剰に供給された潤滑剤が、設備周辺
に黒色 (特に黒鉛含有油) に付着、又は付着した潤滑剤
が重合しヘラ等で除去しようとしても容易に取り除くこ
とが出来ない等、作業環境の汚染の有無を確認する。 (評価) ○ :汚染無し × :汚染有り
使用していないので作業環境を改善し鍛造成形性及びそ
の他の性能は黒鉛油中分散型潤滑剤(比較例1)と同等
かそれ以上であり、作業環境が改善されている。また炭
水化物を含有しているため、これを含有していないもの
と比較して耐焼き付き性、高温付着性に優れていること
がわかる。
-410J: Adibis 社製) (2)高塩基性カルシウムスルホネート(塩基価400)(B
RYTON C-400: Witco社製) (3)高塩基性カルシウムカルボキシレート(塩基価40
0)(LUBRIZOL 5341: Lubrizol社製) 炭水化物類 (4)蔗糖 (5)シクロデキストリン (6)セルロースパウダー (7)澱粉燐酸エステルナトリウム塩 (8)タピオカ澱粉 (9)こんにゃく粉(グルコマンナン) 基油 (10)鉱物油 (11)菜種油 (12)トリメチロールプロパンオレイン酸フルエステル 耐荷重添加剤 (13)ジブチルチオ燐酸亜鉛 (14)ジターシャリードデシルポリサルファイド(硫黄
分20%) 比較例1 市販黒鉛油中分散型型潤滑剤(100%)
Claims (10)
- 【請求項1】 潤滑剤基油、高塩基性アルカリ土類金属
有機酸塩、及び炭水化物類を含有する金属塑性加工用潤
滑剤。 - 【請求項2】 高塩基性アルカリ土類金属有機酸塩10〜
80重量%、炭水化物類5〜40重量%、残部が潤滑剤基油
からなる請求項1記載の金属塑性加工用潤滑剤。 - 【請求項3】 高塩基性アルカリ土類金属有機酸塩が、
高塩基性アルカリ土類金属フェネートである請求項1又
は2記載の金属塑性加工用潤滑剤。 - 【請求項4】 高塩基性アルカリ土類金属有機酸塩が、
高塩基性アルカリ土類金属スルホネートである請求項1
又は2記載の金属塑性加工用潤滑剤。 - 【請求項5】 高塩基性アルカリ土類金属有機酸塩が、
高塩基性アルカリ土類金属カルボキシレートである請求
項1又は2記載の金属塑性加工用潤滑剤。 - 【請求項6】 高塩基性アルカリ土類金属有機酸塩が、
高塩基性アルカリ土類金属フェネート、高塩基性アルカ
リ土類金属スルホネート、及び高塩基性アルカリ土類金
属カルボキシレートからなる群から選ばれる少なくとも
2種の混合物である請求項1又は2記載の金属塑性加工
用潤滑剤。 - 【請求項7】 潤滑剤基油が、鉱油、合成油、油脂、及
び合成エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種
である請求項6のいずれか1項記載の金属塑性加工用潤
滑剤。 - 【請求項8】 高塩基性アルカリ土類金属有機酸塩10〜
80重量%、炭水化物類5〜40重量%、及び残部潤滑剤基
油からなり、且つ組成物全体の塩基価平均値が40mgKOH/
g 以上である請求項1〜7のいずれか1項記載の金属塑
性加工用潤滑剤。 - 【請求項9】 さらに、摩擦係数低減効果のある耐荷重
添加剤を含有する請求項1〜8のいずれか1項記載の金
属塑性加工用潤滑剤。 - 【請求項10】 炭水化物類が、澱粉、澱粉燐酸エステ
ル塩、セルロース、セルロース燐酸エステル塩、アルギ
ン酸塩、及びこれらの混合物からなる群から選ばれる少
なくとも1種である請求項1〜9のいずれか1項記載の
金属塑性加工用潤滑剤。
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|---|---|---|---|
| JP31915996A JP3923114B2 (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 金属塑性加工用潤滑剤 |
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-
1996
- 1996-11-29 JP JP31915996A patent/JP3923114B2/ja not_active Expired - Fee Related
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