CN101965393B - 精密冲裁加工用润滑油组合物 - Google Patents

Abstract

提供一种精密冲裁加工用润滑油组合物，它是一种适合环境的非氯系加工油，能够得到与氯系油剂匹敌的金属模具寿命，并且，可以得到良好的制品形状。所述润滑油组合物由10～50质量％的活性硫黄化合物和2～10质量％的噻二唑衍生物混合而成。

Description

精密冲裁加工用润滑油组合物

技术领域

本发明涉及用于精密冲裁加工的润滑油组合物。

背景技术

精密冲裁加工与现有的冲切加工相比，由于工具-材料之间的接触时间长，发热量大等加工条件苛刻这一点，对于所使用的润滑油要求严格，故大多数情况下，都使用氯系油剂作为润滑油。但是，此氯系油剂被指出，在对人体的安全性方面和燃烧润滑油废液时的大气污染等方面存在问题。

由于以上这些方面，在精密冲裁加工中，开始研究使用非氯系加工油。作为此种非氯系加工油，一般地，以改变现有冷锻造油的粘度为主流，例如，专利文献1中记载了将典型的冷锻造油用于精密冲裁加工的例子，是一种含有含硫化合物和过碱性金属磺酸盐的冲切加工用润滑油组合物，其中含硫化合物含有1％以上的活性硫黄。此外，专利文献2中也公开了改良典型的冷锻造油，在基油中添加酯系油性剂的例子。

此外，专利文献3中公开了一种不是用于精密冲裁加工的以噻二唑衍生物为主成分的铁系金属材料加工用润滑油组合物。

专利文献1：日本专利特开2003-253287号公报

专利文献2：日本专利特开2007-332307号公报

专利文献3：日本专利特开2003-253284号公报

发明内容

然而在精密冲裁加工中，使用上述非氯系加工油的情况下时，金属模具寿命比起使用氯系油剂时有所下降，同时对制品的形状也有坏影响。例如，上述专利文献1所述的润滑油，在相当一部分板厚较薄的铁系材料的加工中，有表现出优势性的时候，但总体上说，加工性不充分，无法胜任以金属模具寿命为目标的生产量。此外，金属模具受到磨耗时，容易发生制品的毛刺和塌边，增加了后处理工序的负荷。

此外，如专利文献2，使用酯系油性剂的情况下时，很难得到能与氯系油剂匹敌的效果。进一步，专利文献3中的润滑油，无法适应多种多样材料的加工，而且添加量增加时，作业者会置身于难以忍受臭气中。

从以上几点来看，本发明的目的是提供一种适合环境的非氯系加工油，能够得到与氯系油剂匹敌的金属模具寿命，并且可以得到良好的制品形状的精密冲裁加工用润滑油组合物。

本发明涉及，

(1)一种精密冲裁加工用润滑油组合物，由10～50质量％的活性硫黄化合物和2～10质量％的噻二唑衍生物混合而成，和

(2)一种精密冲裁加工方法，使用由10～50质量％的活性硫黄化合物和2～10质量％的噻二唑衍生物混合而成的润滑油组合物进行精密冲裁加工。

发明的效果

根据本发明，可以得到一种适应于环境的非氯系加工油，该加工油可以得到能够与氯系油剂匹敌的金属模具寿命。

另外，根据本发明，能够达成制品形状的高精度化，从而得到良好的制品形状，可以减少在后处理工序中的负荷。

进一步，根据本发明，用高性能且低粘度的润滑油进行良好的加工成为可能，从而获得充分的节能效果。

具体实施方式

金属加工总的来说，可以解释为向金属模具形状的被加工材料的转印。因此，为了具有良好的制品形状，必须维持初期的金属模具状态。尤其是精密冲裁加工中，主要由被加工材料的附着状态和金属模具磨耗支配剪断面形状和塌边。从此观点，进行详细的研究之后发现，金属模具磨耗是这样产生的：被加工材料由于加工时产生的热和高表面压力附着到金属模具，该附着块被剥掉时，在金属模具表面产生微小的划痕，此划痕成为磨耗的起点。

本发明人从减少金属模具磨耗，使金属模具长寿命化，也即，为了得到良好的制品，有效地防止被加工材料附着于金属模具的观点，进行潜心研究之后，发现活性硫黄化合物能有效地防止被加工材料附着于金属模具，同时通过添加噻二唑衍生物，能够进一步地高性能化。

本发明涉及一种由10～50质量％的活性硫黄化合物和2～10质量％的噻二唑衍生物混合而成的精密冲裁加工用润滑油组合物。

精密冲裁加工用润滑油组合物

(活性硫黄化合物)

本发明中，活性硫黄化合物是指分子内含有活性硫黄的化合物，只要是此种化合物可以无特别限制地使用，但从防止附着于金属模具这一点，优选根据ASTMD1622测定的含此种活性硫黄1质量％以上的化合物，更优选含3质量％以上的化合物。此外，活性硫黄化合物优选在铜板腐蚀试验(JIS K2513)中显示3以上活性的。

本发明中，此种活性硫黄化合物可以列举，例如，多硫化物、硫化油脂、粉末硫黄、硫化矿物油、硫化酯、硫化油酸甘油酯(硫化ォレィン)等，这些化合物可以单独使用也可以组合二种以上使用，从防止附着于金属模具这一点，优选多硫化物、硫化油脂、粉末硫黄。

从防止附着于金属模具和防止金属模具磨耗的观点考虑，这些化合物中更优选多硫化物，进一步优选硫黄数为3～6、碳原子数为12～40的多硫化物。

在厚板加工、大型部件加工等发热量多的加工条件中，必须要求高粘度的情况下时，优选使用硫化油脂作为活性硫黄化合物，优选与上述多硫化物组合使用，或者也可以单独使用。

此外，粉末硫黄可以单独使用，但由于在矿物油等基油中的溶解度低，混合量受到限制，优选组合多硫化物和/或者硫化油脂使用。

本发明中，为了提高活性硫黄化合物的添加比率，优选使用在具有获得良好剪断面优点的油脂系油性剂中溶解上述粉末硫黄获得的硫化油脂。

在上述活性硫黄化合物中，含有上述活性硫黄的硫黄含量，多硫化物中优选在20质量％以上，此外，硫化油脂中优选在8质量％以上。硫黄量只要在上述范围内，能够通过调整活性硫黄化合物的添加量，容易地达成防止附着于金属模具的效果等，故优选。从上述这一点，活性硫黄化合物中的硫黄含量，多硫化物中更优选在20～40质量％，硫化油脂中更优选在8～30质量％。

在润滑油组合物中的总硫黄含量从防止附着于金属模具这一点，优选在2～15质量％，更优选在4～15质量％。

上述活性硫黄化合物在润滑油组合物中的含量合计为10～50质量％。从防止附着于金属模具，臭气少这方面，上述含量优选10～40质量％，更优选10～35质量％。尤其是，上述活性硫黄化合物为多硫化物的情况下时，上述含量从上述观点和混合多量活性硫黄化合物会使润滑油组合物在40℃的运动粘度下降来考虑，优选在10～30质量％；在硫化油脂的情况下时，从上述观点和抑制摩擦系数上升的观点，优选在5～15质量％；在粉末硫黄的情况下时，从上述观点和限制溶解度的观点，优选在0.2～0.5质量％。

本发明的润滑油组合物，优选在铜板腐蚀试验(JIS K2513)中活性显示在3以上的，从适用于各种材料的观点考虑，优选活性显示在4以上的。活性硫黄化合物，为了具有此种铜板腐蚀试验活性，优选对其种类、用量等进行选择使用。

(噻二唑衍生物)

本发明的润滑油组合物中使用的噻二唑衍生物，可以使用1，4，5-噻二唑、1，2，4-噻二唑、1，2，5-噻二唑、1，3，4-噻二唑的各个衍生物的任一种，从提高加工性的观点考虑，构成上述各个噻二唑环的碳原子至少有一个具有-Sa-R基(R表示氢原子或者烷基，a表示0～8的整数)，或者优选2，5-二-(N，N-二烷基-二硫代氨基甲酰)-1，3，4-噻二唑。

从提高润滑性的观点考虑，上述R表示的烷基，其碳原子数优选在1分子噻二唑的全部R基中合计为6～30，更优选上述碳原子数为6～24。此外，a优选1～3，更优选1或者2的整数。

作为烷基，具体地举例有，甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、各种戊基、各种己基、各种庚基、各种辛基、各种壬基、各种癸基、各种十一烷基、各种十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基。

此种噻二唑衍生物，从制品生产的简便、储藏稳定性的观点考虑，优选常温下为液体状态的，具体地，可以列举，2，5-二(二硫正己基)-1，3，4-噻二唑、2，5-二(二硫正辛基)-1，3，4-噻二唑、2，5-二(二硫正壬基)-1，3，4-噻二唑、2，5-二(1，1，3，3，-二硫四甲基丁基)-1，3，4-噻二唑、3，5-二(二硫正己基)-1，2，4-噻二唑、3，5-二(二硫正辛基)-1，2，4-噻二唑、3，5-二(二硫正壬基)-1，2，4-噻二唑、3，5-二(1，1，3，3，-二硫四甲基丁基)-1，2，4-噻二唑、4，5-二(二硫正己基)-1，2，3-噻二唑、4，5-二(二硫正辛基)-1，2，3-噻二唑、4，5-二(二硫正壬基)-1，2，3-噻二唑、4，5-二(1，1，3，3，-二硫四甲基丁基)-1，2，3-噻二唑等烷基噻二唑类。

此外，还可以使用2，5-二巯基-1，3，4-噻二唑、3，5-二巯基-1，2，4-噻二唑、3，4-二巯基-1，2，5-噻二唑、4，5-二巯基-1，2，3-噻二唑等二巯基噻二唑类。进而，也可以使用这些化合物的混合物。

上述噻二唑衍生物在本发明的润滑油组合物中含有2～10质量％。从提高加工性，无臭气等方面，上述含量优选3～10质量％，更优选3～8质量％。

本发明中，上述活性硫黄化合物与噻二唑衍生物的含量比例(活性硫黄化合物含量/噻二唑衍生物含量)无特别限制，从减少金属模具磨耗的效果、提高金属模具的寿命的观点考虑，质量比优选1～25，更优选1～20，更优选1～10，进一步优选1.3～10。

(油性剂)

本发明的润滑油组合物，从加入到上述活性硫黄化合物和噻二唑衍生物之中，减小剪断面的粗糙度等点，优选含有油脂类和高分子量酯类、它们的混合物等油性剂。

上述油脂类优选使用，例如，大豆、亚麻仁、菜籽、油橄榄、棕榈等植物油，牛油和猪油等动物油等。此外，高分子量酯类优选使用山梨聚糖酯和季戊四醇酯类，从防止低温析出和沉淀这点，本发明优选当中的油酸酯。本发明中，优选使用选自上述动植物油脂、山梨聚糖酯和季戊四醇酯之中的至少2种为主成分的混合物。

上述油性剂在润滑油组合物中的含量无特别限制，但从减小剪断面的粗糙度，容易调整润滑油组合物的粘度的观点来看，优选20～60质量％，更优选20～50质量％。

(基油和其他添加剂)

所使用的基油无特别限制，可以使用通常加工油中所使用的任一种，例如，可以列举，矿物油、合成油和高分子化合物等。上述矿物油可以使用各种各样的，一般地，40℃中的运动粘度为1～1000mm²/s，尤其是使用2～500mm²/s的矿物油。此种矿物油可以举例各种矿物油。例如，常压蒸馏链烷烃基系原油、中间基系原油或环烷烃基系、或者对常压蒸馏的残渣油进行减压蒸馏获得的馏出油、或者依据常法对其精制而成的精制油，例如，可以列举，溶剂精制油、氢化精制油、脱蜡处理油、白土处理油等。

此外，合成油可以使用，例如，碳原子数8～14的聚-α-烯烃、烯烃共聚物(例如，乙烯-丙烯共聚物等)、或者聚丁烯、聚丙烯等支链烯烃和它们的氢化物、进一步有，多元醇酯(三羟甲基丙烷的脂肪酸酯、季戊四醇的脂肪酸酯等)等二元酸酯等酯系化合物、烷基苯等。

高分子化合物可以列举，烃系高分子化合物、或者含氧系高分子化合物，优选所选物在100℃中的运动粘度在10～8000mm²/s范围内。此种高分子化合物，可以列举，例如，聚烯烃、聚丁烯、聚异乙烯、聚亚烷基二醇、聚甲基丙烯酸酯、烯烃共聚物(例如，乙烯-丙烯共聚物，苯乙烯-丁二烯共聚物，苯乙烯-异戊二烯共聚物等)等。

这些矿物油、合成油、高分子化合物可以单独使用一种，也可以组合两种以上使用。

本发明中，为了维持润滑油的基本性能，在不阻碍本发明目的的范围内，还可以适当混合除上述之外的极压剂(高压润滑油添加剂)、上述之外的油性剂、耐磨耗剂、粘度调整剂、分散剂、防腐蚀剂、抗氧化剂、消泡剂等公知的添加剂。这些添加剂的全部混合量相对于润滑油组合物优选在0.01～5质量％范围内。

另外，本发明中，由于磺酸钙和磷系极压剂等可以显著提高摩擦系数，因此在不影响本发明效果的范围内，优选实质不含有它们。即，在这些润滑油组合物中更优选完全不含有这些磺酸钙和磷系极压剂，但只要不影响本发明的目的、效果，可以在例如，5质量％以下范围内使用。

(润滑油组合物)

对于本发明的润滑油组合物的运动粘度无特别限定，但优选在40℃下的运动粘度30～260mm²/s范围内。运动粘度在上述范围内的话，能够确保良好的加工性，引火性等方面的安全性，此外，从涂抹方法的限制和节能的观点考虑，也优选。从此方面，上述运动粘度更优选为50～250mm²/s。

本发明的润滑油组合物，优选适用于精密冲裁加工，例如，精密冲切加工等，此外，还能不受被加工材料的限制进行使用。适用于本发明的润滑油组合物的被加工材料，优选可以列举，不锈钢、合金钢、碳素钢、铝合金等，但本发明中，对不锈钢、合金钢会得到更理想的效果。本发明涉及的精密冲裁加工中，上述被加工材料的形状、厚度无特别限制，可以适用于多种形状、厚度的被加工材料，但是在厚度1～30mm，优选2～25mm左右厚的加工材料中，可以获得有效的效果。

【精密冲裁加工方法】

本发明的精密冲裁加工方法，使用由10～50质量％的活性硫黄化合物和2～10质量％的噻二唑衍生物混合而成的润滑油组合物进行精密冲裁加工。

对于润滑油组合物，如上所述。本发明是使用上述润滑油组合物，使用精密冲裁用金属模具作为上述加工材料，进行例如冲切加工等精密剪断加工，通常精密冲裁加工的条件适用于本发明的加工条件，可以根据用途适当选择。

实施例

接着，通过实施例对本发明进行具体的说明，但本发明并不限定于此。

【精密冲裁加工条件】

·冲压机：森铁工制冲压机(400t)

·被加工材料：S45C(板厚4mm)

·金属模具：精密冲裁专用金属模具(日立金属制HAP-5R)

·加工部件形状：变形星型形状(35L×40W×4tmm)

·加工速度：25SPM

·润滑油涂抹方法：滚涂

·加工数量：10000冲(shot)

·评价项目：观察加工10000个后的主冲床和冲模的状态(SEM观察)、制品形状观察(剪断面粗糙度、有无二次剪断面、毛刺高度、塌边量)

【各性状的评价】

·运动粘度：依据JIS K2283进行测定。

·工具磨耗：测定主冲床侧面部的尺寸减少量(μm)，以此作为磨耗量。

·工具损伤(欠け)(碎屑)：测定主冲床底部产生的碎屑部的面积，评价相对于底面积的面积比例(％)。

·毛刺高度：对10000个加工后的制品，测定其最大毛刺高度(mm)。

·剪断面粗糙度：对10000个加工后的制品，使用粗糙计测定Ra(μm)，进行评价。

·二次剪断面：评价加工后有无产生二次剪断面

·塌边量：对10000个加工后的制品，从侧面开始观察制品，测定从塌边起点到剪断部的距离(mm)。

【使用的添加剂】

·多硫化物ェルファトケムジャパン制TPS32(二叔十二烷基多硫化物(硫黄数5))、硫黄量29.8质量％(活性)

·硫化油脂：大日本ィンキ制硫化猪油、硫黄量9.5质量％(活性)

·粉末硫黄：东兴商事粉末硫黄(活性)

·噻二唑衍生物：大日本ィンキ制ダィル一ブR-100(2，5-二-(二硫正壬基)-1，3，4-噻二唑)、硫黄量33.5质量％(非活性)

·油性剂混合物：出光兴产制(90质量％菜籽油、7质量％橄榄油、2质量％棕榈油、1质量％山梨聚糖油酸酯的混合物)

·磺酸Ca：WITCO制Bryton C-500，硫黄量1.0质量％(非活性)

·氯化链烷烃：东洋曹达制トョパラックスA50

·Zn-DTP：ォロナィトジャパン制OLOA267、硫黄量15.0质量％(非活性)

·矿物油：出光兴产株式会社制链烷烃系矿物油

实施例1

将上述多硫化物、噻二唑衍生物、油性剂、矿物油按照表1-1所示的量进行混合，获得40℃中的运动粘度为89mm²/s的润滑油。对所得的润滑油，按照上述方法评价各个加工性能。结果示于表1-1中。

实施例2～9

实施例1中，除各润滑油组成按照表1-1所示进行以外，其他都相同，分别得到具有表1-1所示的运动粘度的润滑油。将获得的各润滑油，进行与实施例1相同加工性能的评价，结果表示于表1-1中。

表1-1

比较例1～5

实施例1中，除将各润滑油组成改变为按照表1-2所示外，其他都相同，分别得到具有表1-2所示的运动粘度的润滑油。对于获得的各润滑油，分别进行与实施例1相同的各加工性能的评价。评价结果如表1-2所示。

此处，比较例1是使用日本工作油制的FBH-10S代表性氯系精密冲裁加工油作为润滑油的例子，比较例2是使用与日本专利特开2003-253287号公报(专利文献1)所述的实施例3相同的方法调制的润滑油的例子，比较例3是以日本专利特开2003-253284号公报(专利文献3)为基准，不使用多硫化物仅有噻二唑衍生物的例子，比较例4是噻二唑衍生物的添加量在本发明范围之外的例子，比较例5是不使用噻二唑衍生物，单独使用多硫化物的例子。

表1-2

使用本发明的润滑油组合物的任一实施例，相对于使用氯系加工油的比较例1均显示出同样的加工性能，但比较例2～5无论哪一个都显示出比比较例1差的加工性能。

实施例10～13

实施例4中，除了被加工材料用表2中所示的代替之外，进行同样的加工性能评价，结果如表2所示。

表2

从以上结果可知，本发明与被加工材料无关，显示出与氯系加工油几乎同等优异的加工性能，也不会使作业环境恶化，产生臭气等，可以进行顾及环境的生产。

此外，可以达成与氯系加工油几乎同等性能的低粘度，使耗电等节能化成为可能。

产业上的可利用性

根据本发明，可以得到一种适合环境的非氯系加工油，具有与氯系油剂相匹敌的金属模具寿命，并且，具有良好的制品形状，故适于作为精密冲裁加工用润滑油组合物使用。

Claims (10)

1.一种精密冲裁加工用润滑油组合物，由10～50质量％的、基于JIS K2513的铜板腐蚀试验中活性显示在3以上的活性硫黄化合物和2～10质量％的噻二唑衍生物混合而成， 

作为所述活性硫黄化合物，组合使用多硫化物与硫化油脂。 

2.根据权利要求1所述的润滑油组合物，所述活性硫黄化合物是含硫黄量20质量％以上的多硫化物与含硫黄量8质量％以上的硫化油脂的组合。 

3.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其中，含有10～30质量％的多硫化物。 

4.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其中，含有5～15质量％的硫化油脂。 

5.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其进一步含有0.2～0.5质量％的粉末硫黄作为活性硫黄化合物。 

6.根据权利要求1所述的润滑油组合物，活性硫黄化合物与噻二唑衍生物的含量比值，以质量比计为1～25。 

7.根据权利要求1所述的润滑油组合物，总硫黄含量为2～15质量％。 

8.根据权利要求1所述的润滑油组合物，40℃下的运动粘度为30～260mm²/s。 

9.根据权利要求1所述的润滑油组合物，含有10～60质量％的由选自动植物油脂、山梨聚糖酯和季戊四醇酯之中的至少2种构成的混合物。 

10.一种精密冲裁加工方法，使用混合10～50质量％的、基于JIS K2513的铜板腐蚀试验中活性显示在3以上的活性硫黄化合物和2～10质量％的噻二唑衍生物构成的润滑油组合物进行精密冲裁加工，其中作为所述活性硫黄化合物，组合使用多硫化物与硫化油脂。