CN108883460B - 热锻模用脱模剂、其涂布方法及涂布装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种热锻模用脱模剂，其特征在于，所述热锻模用脱模剂含有微纳米气泡。

Description

热锻模用脱模剂、其涂布方法及涂布装置

技术领域

本公开涉及一种热锻模用脱模剂、其涂布方法及涂布装置。

背景技术

一直以来，在热锻法中，为了用冲压模具将高温材料锻造成型，模具承受较高的表面压力且与高温材料接触而引起模具的热疲劳，高温材料在模具表面滑动而引起模具磨损，这些很成问题。于是，出于提高模具的润滑性和脱模性并促使模具表面冷却的目的，一般在脱模后的模具表面上涂布脱模剂。

例如，在专利文献1中公开了以下技术：在成型加工后，锻造成型加工用的上下模具打开的状态下，在它们之间布置脱模剂喷嘴，从其各喷口向上下模具上的对应的各部位喷射脱模剂。

在专利文献1中记载了以下内容：根据设在上下模具的各部位上的温度传感器的检测温度来调节脱模剂的喷射时间和压力、脱模剂喷嘴的位置等喷射条件，由此适当地使模具冷却，提高脱模性。

专利文献1：日本公开专利公报特开2007-268614号公报

发明内容

－发明要解决的技术问题－

例如，就在水中混合石墨等而形成的现有脱模剂而言，涂布到模具表面上的脱模剂的液滴中与模具接触的部分会受到模具表面的热作用而迅速蒸发。于是，由于迅速蒸发而会形成蒸汽的上升气流，也就是说，会产生所谓的莱顿弗罗斯特现象，与模具表面接触的液滴的接触面积减小。这样就会产生以下问题：无法利用脱模剂得到充分的冷却能力，从而需要涂布大量的脱模剂。并且，由于涂布大量的脱模剂，又会产生以下问题：难以得到具有脱模性的均匀的石墨膜。

本公开正是鉴于上述各点而完成的，其目的在于，提供一种热锻模用脱模剂及其涂布方法，既能够抑制脱模剂的涂布量，得到充分的冷却能力，又能够形成均匀的脱模剂的涂布膜。

－用以解决技术问题的技术方案－

为了达到上述目的，在本公开的技术中，使热锻模用脱模剂含有微纳米气泡。

即，本处公开的第一方面的技术涉及一种热锻模用脱模剂，其特征在于，所述热锻模用脱模剂含有微纳米气泡。

根据本方面的技术，脱模剂的湿润性得到提高，因此，脱模剂的液滴与模具表面的接触面积增加，从而促进脱模剂的溶剂成分从接触面上汽化。并且，促进脱模剂的溶剂成分以存在于脱模剂的液滴中的微纳米气泡为核而汽化。因此，能够在短时间内使模具冷却，抑制脱模剂的涂布量。这样，能够使由涂布的脱模剂所形成的脱模剂层具有足以得到润滑性和脱模性的厚度且膜厚均匀。

第二方面的技术从属于第一方面的技术，所述微纳米气泡的直径在0.1μm以上200μm以下。

根据本方面的技术，既能够有效地提高脱模剂的冷却性能，抑制脱模剂的涂布量，又能够在短时间内形成具有足够厚度的均匀的脱模剂层。

第三方面的技术从属于第二方面的技术，所述微纳米气泡的含量在0.1体积％以上10体积％以下。

根据本方面的技术，能够进一步提高脱模剂的冷却性能。

本处公开的第四方面的技术涉及一种热锻模用脱模剂的涂布方法，其特征在于，将第一方面到第三方面的技术所涉及的热锻模用脱模剂通过喷射涂布到热锻模上。

根据本方面的技术，成型后的热锻模在以更短的时间内冷却，在热锻模表面形成具有足够厚度的均匀的脱模剂层，由此能够提高热锻模的润滑性和脱模性。

第五方面的技术从属于第四方面的技术，将所述热锻模用脱模剂以索特平均直径在10μm以上30μm以下的粒子状通过喷射涂布到所述热锻模上。

根据本方面的技术，能够将脱模剂更均匀地涂布到热锻模上。

第六方面的技术从属于第五方面的技术，由涂布到所述热锻模上的所述热锻模用脱模剂形成的脱模剂层的平均膜厚在2.3μm以上15μm以下。

根据本方面的技术，能够保证热锻模有良好的润滑性和脱模性。

第七方面的技术从属于第六方面的技术，所述热锻模用脱模剂的涂布方法包括：填充工序，将脱模剂原液填充到具有气泡生成单元和搅拌单元的贮存部中，气泡生成工序，利用所述气泡生成单元在所述脱模剂原液中生成所述微纳米气泡，搅拌工序，利用所述搅拌单元对所述脱模剂原液进行搅拌来使在该脱模剂原液中生成的所述微纳米气泡分散均匀，从而得到所述热锻模用脱模剂，供给工序，将所述热锻模用脱模剂供往喷射涂布单元，喷射涂布工序，利用所述喷射涂布单元将所述热锻模用脱模剂通过喷射涂布到所述热锻模上；在所述气泡生成工序中，以0.03MPa以上0.3MPa以下的空气供给压力向所述气泡生成单元供给空气，由所述气泡生成单元供给的所述微纳米气泡的供给量在1L/分以上100L/分以下，在所述供给工序中，所述热锻模用脱模剂的供给压力在0.5MPa以上2.0MPa以下，由所述喷射涂布单元供给的雾化空气压力在0.20MPa以上0.80MPa以下。

根据本方面的技术，能够制备出含有足够的微纳米气泡的脱模剂。并且，能够将上述脱模剂均匀地涂布到热锻模上。这样，能够提高脱模剂对模具表面的冷却能力，得到具有足够厚度的均匀的脱模剂层。

本处公开的第八方面的技术涉及一种热锻模用脱模剂的涂布装置，其用于将第一方面到第三方面的技术所涉及的热锻模用脱模剂涂布到热锻模的表面上，其特征在于，所述热锻模用脱模剂的涂布装置具有：贮存部，其用于贮存所述热锻模用脱模剂；搅拌单元，其设在所述贮存部内，且用于对贮存在该贮存部内的所述热锻模用脱模剂进行搅拌；气泡生成单元，其用于向所述贮存部内贮存的所述热锻模用脱模剂中供给所述微纳米气泡；以及喷射涂布单元，其用于将所述贮存部内贮存的所述热锻模用脱模剂通过喷射涂布到所述热锻模上。

根据本方面的技术，能够将含有足够的微纳米气泡的脱模剂均匀地涂布到热锻模上。这样，就能够提高脱模剂对模具表面的冷却能力，得到具有足够厚度的均匀的脱模剂层。

－发明的效果－

根据本方面的技术，脱模剂的湿润性得到提高，因此，脱模剂的液滴与模具表面的接触面积增加，从而促进脱模剂的溶剂成分从接触面上汽化。并且，促进脱模剂的溶剂成分以存在于脱模剂的液滴中的微纳米气泡为核而汽化。因此，能够在短时间内使模具冷却，抑制脱模剂的涂布量。这样，能够使由涂布的脱模剂所形成的脱模剂层具有足以得到润滑性和脱模性的厚度且膜厚均匀。

附图说明

图1是直列四缸发动机中所使用的曲轴的立体图。

图2是图1的曲轴的侧视图。

图3是用于通过热锻制造图1的曲轴的模具的立体图。

图4是图3的模具中的上模具的立体图。

图5是图3的模具中的下模具的立体图。

图6是图4的上模具中的粗锻上模的俯视图。

图7是图5的下模具中的粗锻下模的俯视图。

图8示意性地示出一个实施方式所涉及的脱模剂的涂布装置。

图9示意性地示出从图8的脱模剂的涂布装置的喷嘴喷出的脱模剂的液滴。

图10是流程图，用于说明用图8的脱模剂的涂布装置将脱模剂涂布到模具上的方法。

图11示意性地示出用于评价脱模剂的冷却能力的实验装置的构成。

图12是示意性地示出脱模剂层的俯视图，该脱模剂层是由利用图11的实验装置滴到铁板上的脱模剂的液滴形成的。

图13是示出脱模剂的冷却能力的曲线图，该脱模剂的冷却能力用图11的实验装置测得，且此时铁板温度为260℃。

图14是示出脱模剂的冷却能力曲线图，该脱模剂的冷却能力用图11的实验装置测得，且此时铁板温度为200℃。

图15是曲线图，示出将现有脱模剂通过喷射涂布到图7的粗锻下模上后，每单位涂布时间内的模具冷却温度。

图16是曲线图，示出将一个实施方式所涉及的脱模剂通过喷射涂布到图7的粗锻下模上后，每单位涂布时间内的模具冷却温度。

图17示意性地示出用倒置显微镜对用明胶凝固后的微纳米气泡水进行观察实验的情景。

图18用于说明根据在图17的观察实验中得到的光学显微镜图像来计算微纳米气泡水中所含的微纳米气泡的含量的方法。

图19是在图17的观察实验中得到的光学显微镜图像。

图20是用其他光学显微镜进行观察实验而得到的光学显微镜图像。

图21示意性地示出滴到金属板上的水滴。

图22用于说明莱顿弗罗斯特现象。

具体实施方式

下面，根据附图详细说明本发明的实施方式。以下优选实施方式的说明仅为本质上的示例，完全没有限制本公开、其应用对象或其用途的意图。

<曲轴>

图1和图2示出曲轴C，曲轴C是汽车发动机的部件。

曲轴C例如是装载在四轮汽车等车辆上的直列四缸汽油发动机的部件。对于安装有曲轴C的发动机的构成省略图示和详细说明，曲轴C由设在气缸体上的曲轴箱支承且可旋转。并且，曲轴C利用连杆连结到气缸筒内的活塞上。这样，曲轴C将活塞的往复运动转换为旋转运动，作为发动机的输出旋转轴发挥作用。需要说明的是，在图1和图2中，用箭头示出后侧和前侧。

对于曲轴C的制造工序省略图示和详细说明，其概要如下。即，首先，在加热工序SI中，例如用板带加热器(bar heater)等将材料例如圆棒状的钢材K加热到约1200℃左右。在辊轧成型工序SII中，用辊轧成型机将已被加热的钢材K切断，并进行压扁加工。然后，钢材K被输送到冲压成型装置P，在冲压成型工序SIII中，进行冲压成型而得到图1和图2所示的曲轴C。最后，曲轴C的轴部经过高频淬火、渗碳、氮化(软氮化)处理后，该曲轴C作发动机部件用。

本实施方式所涉及的热锻模用脱模剂、其涂布方法及其涂布装置对设在上述冲压成型装置P上的冲压成型用的模具1(热锻模)适用。

需要说明的是，本实施方式所涉及的脱模剂、其涂布方法及其涂布装置，不限于上述曲轴，对连杆、凸轮轴等热锻成型件的模具也适用。并且，不限于上述汽车发动机部件，对例如汽车的变速器部件和悬架部件、飞机、船舶等的发动机部件以及利用热锻法制造的其他各种热锻成型件的模具也适用。

<模具>

图3～图7示出用于制造曲轴C的模具1(热锻模)的构成。

如图3所示，模具1由上模具12和下模具13构成。

如图4所示，上模具12具有粗锻上模121、精锻上模122和切边上模123。如图5所示，下模具13具有粗锻下模131、精锻下模132和切边下模133。需要说明的是，粗锻上模121和粗锻下模131构成粗锻模X，精锻上模122和精锻下模132构成精锻模Y，切边上模123和切边下模133构成切边模Z。需要说明的是，图6和图7分别示出粗锻模X的粗锻上模121和粗锻下模131的放大图。

在冲压成型工序SIII中，首先，利用粗锻模X对上述辊轧成型工序SII后的钢材K进行冲压而进行粗成型。然后，将钢材K移动到精锻模Y中进行精成型，之后，利用切边模Z进行切边成型。

因为利用粗锻模X进行的粗成型是对钢材K进行的最开始的冲压成型，所以向图6和图7所示的粗锻上模121和粗锻下模131填充钢材K时，对细节部位的钢材K的填充情况与切边成型后的曲轴C的成品率有很大关系。例如，图1和图2所示的曲轴C的平衡重CW8用于改善曲轴的不平衡以防止振动，在粗成型的过程中充分进行钢材K的填充是很重要的。

需要说明的是，如图3～如图8所示，在本说明书中，上下方向、左右方向和前后方向以模具1为基准。即，如图3所示，“上下方向”是指模具1中上模具12和下模具13的排列方向。如图3～图5所示，“左右方向”是指粗锻上模121和粗锻下模131、精锻上模122和精锻下模132、切边上模123和切边下模133的排列方向。“前后方向”是指在图3和图5的纸面上以模具1为基准，跟前和往里的方向。就图6和图7所示的粗锻上模121和粗锻下模131而言，“前后方向”的前是形成图1和图2所示的曲轴C的前侧的一侧，后是指形成该曲轴C的后侧的一侧。

在设有模具1的冲压成型装置P上设有未图示的辐射温度计，该辐射温度计用于测量粗锻上模121、粗锻下模131、精锻上模122、精锻下模132、切边上模123和切边下模133的表面温度。利用该辐射温度计，可以对成型后且涂布脱模剂前的模具表面温度、涂布脱模剂后且下一次成型前的模具表面温度随时进行测量。需要说明的是，冲压成型装置P是曲柄压力机，安装有上模具12的上部压头(ram)随曲轴旋转而做上下往返运动。然后，通过对曲轴的旋转角度进行监控来检测上模具12在上下方向上的位置，当曲轴到达预设的一旋转角度时，利用上述辐射温度计对模具表面温度进行自动测量和自动记录。

<脱模剂的涂布装置和涂布方法>

下面，先对本实施方式所涉及的脱模剂21(热锻模用脱模剂)的涂布装置2(热锻模用脱模剂的涂布装置)、用该涂布装置2涂布脱模剂21的涂布方法(热锻模用脱模剂的涂布方法)的概要进行说明，然后对涂布装置2的各构成和本实施方式所涉及的脱模剂21进行详述。

[脱模剂的涂布装置]

如图8所示，本实施方式所涉及的脱模剂的涂布装置2是用于将后述的脱模剂21涂布到模具1的表面上的装置。

涂布装置2具有用于贮存脱模剂21的槽20(贮存部)。

在该槽20内，设有用于对贮存在槽20内的脱模剂21进行搅拌的搅拌机22(搅拌单元)。

在槽20内，还设有用于向贮存在槽20内的脱模剂21中供给微纳米气泡的微纳米气泡生成装置23(气泡生成单元)。

而且，涂布装置2具有用于将贮存在槽20内的脱模剂21通过喷射涂布到模具1上的脱模剂喷射组件3(喷射涂布单元)。

[脱模剂的涂布方法]

如图10所示，本实施方式所涉及的脱模剂21的涂布方法按照以下步骤操作。

首先，在填充工序S1中，向槽20内填充脱模剂原液210。

接着，在气泡生成工序S2中，利用微纳米气泡生成装置23在脱模剂原液210中生成微纳米气泡。

然后，在搅拌工序S3中，利用搅拌机22对脱模剂原液210进行搅拌，使在脱模剂原液210中生成的微纳米气泡213分散均匀而得到脱模剂21。需要说明的是，在搅拌工序S3中对脱模剂原液210的搅拌还可以是在进行上述气泡生成工序S2之前进行。

在供给工序S4中，将上述脱模剂21供往脱模剂喷射组件3。

在喷射涂布工序S5中，利用脱模剂喷射组件3将脱模剂21通过喷射涂布到模具1上。在上述冲压成型工序SIII中，利用模具1进行冲压成型后，一开模后，例如，马上对粗锻模X、精锻模Y和切边模Z进行喷射涂布工序S5。

在本实施方式所涉及的脱模剂21的涂布方法中，采用的是图8所示的涂布装置2，但不限于图8所示的涂布装置2，还可以采用具有相同构成的其他装置。

[槽]

槽20用于贮存本实施方式所涉及的脱模剂21。在填充工序S1中，向槽20供给脱模剂原液210。然后，在气泡生成工序S2中，利用微纳米气泡生成装置23向脱模剂原液210中供给微纳米气泡，并在搅拌工序S3中利用搅拌机22进行搅拌，而制备出脱模剂21。

槽20只要具有以下容量即可，该容量能够保证对于脱模剂21所涂布的模具1的大小，尤其是对于要涂布脱模剂21的部分的表面积而言，脱模剂21的供给量是足够的。具体而言，例如，槽20的容量优选在20L以上5000L以下，更优选在200L以上4000L以下，特别优选在1500L以上2500L以下。

在槽20上设有在供给工序S4中从槽20中供给脱模剂21的脱模剂供给管道29。来自槽20的脱模剂21的供给量可以根据模具1的大小等适当地进行变更，具体而言，例如，优选在3L/分以上30L/分，更优选在5L/分以上20L/分，特别优选在8L/分以上12L/分。

例如在脱模剂21的贮存量低于一定量时，还可以向槽20内供给新的脱模剂原液210。此外，还可以是：在槽20上设置脱模剂原液210供给用的管道，向槽20内不断地供给与脱模剂21的供给量几乎等量的脱模剂原液210，从而使槽20内的脱模剂21的贮存量保持一定。

[搅拌机]

搅拌机22用于不断地对贮存在槽20内的脱模剂21进行搅拌，以使从设在槽20内的微纳米气泡生成装置23供来的微纳米气泡在脱模剂21中总是分散均匀。搅拌机22没有特别限定，可以将市售的任意搅拌机布置在槽20内。

[微纳米气泡生成装置]

微纳米气泡生成装置23是这样的一种装置，在气泡生成工序S2中，使在贮存在槽20内的脱模剂原液210中生成微纳米气泡，并继续向脱模剂21中供给微纳米气泡。微纳米气泡生成装置23可以适当地采用市售的微纳米气泡生成装置，例如适宜采用使用了无纺布法等的装置，在无纺布法中，向由多孔性高分子薄膜等制成的无纺布供给加压气体，通过薄膜的孔隙产生微纳米气泡。需要说明的是，从提高安全性和抑制成本的角度出发，形成微纳米气泡的气体优选为空气。

如图8所示，在涂布装置2上，设有向涂布装置2的各构成供给空气的空气管道24A、24B、24C、24D(以下有时统称为空气管道24)。

经由空气管道24A、24D向微纳米气泡生成装置23供给空气25A、25D。在空气管道24A上设有调节器26，能够对空气25A的空气压力进行调节。在空气管道24A上还设有分支组件27，由分支组件27分支出多个空气管道24D。如图8所示，通过空气管道24供来的空气25A由分支组件27分支，经由与各微纳米气泡生成装置23相连的空气管道24D，而作为空气25D供往各微纳米气泡生成装置23。

从向脱模剂21中供给足够的微纳米气泡的角度出发，向微纳米气泡生成装置23供给的空气压力(空气供给压力)优选在0.03MPa以上0.3MPa以下，更优选在0.05MPa以上0.25MPa以下，特别优选在0.1MPa以上0.2MPa以下。

考虑到槽20的容量即填充到槽20中的脱模剂21的容量与供往脱模剂喷射组件3的脱模剂21的供给量之间的平衡，需要微纳米气泡生成装置23具有供给微纳米气泡以保证脱模剂21中总是充满微纳米气泡这样的能力。

如图8所示，在本实施方式中，设有多个微纳米气泡生成装置23。根据微纳米气泡生成装置23的微纳米气泡供给能力来增加或减少微纳米气泡生成装置23的个数，就能够调节供往脱模剂21的微纳米气泡的供给量。需要说明的是，可以像本实施方式那样设置多个微纳米气泡生成装置23，当采用微纳米气泡供给能力较高的微纳米气泡生成装置23时，也可以仅设置一个纳米气泡产生气泡生成装置23。

需要说明的是，从向脱模剂21中供给足够的微纳米气泡的角度出发，从多个微纳米气泡生成装置23向脱模剂21中供给微纳米气泡的总供给量(微纳米气泡的供给量)优选在1L/分以上100L/分以下，更优选在2L/分以上50L/分以下，特别优选在3L/分以上30L/分以下。

[脱模剂喷射组件]

脱模剂喷射组件3用于在喷射涂布工序S5中将脱模剂21通过喷射涂布到模具1上。脱模剂喷射组件3具有雾化部31，雾化部31供从槽20中供来的脱模剂21与空气25C混合而使脱模剂21雾化。脱模剂喷射组件3具有喷头32，喷头32布置在模具1的上模具12与下模具13之间且与雾化部31相连，喷头32将由雾化部31雾化后的脱模剂21喷射到上模具12和下模具13的表面上。

用于从槽20中供给脱模剂21的脱模剂供给管道29经由脱模剂供给泵28与雾化部31相连。脱模剂供给泵28是气动泵，其与空气管道24B相连而供给空气25B。从槽20中供来的脱模剂21A经由脱模剂供给管道29供往雾化部31。

从向上模具12和下模具13供给足够量的脱模剂21的角度出发，在供给工序S4中，脱模剂供给泵28供给脱模剂21时的供给泵压力(供给压力)优选在0.2MPa以上10MPa以下，更优选在0.3MPa以上5MPa以下，特别优选在0.4MPa以上4MPa以下。需要说明的是，供给泵压力可以根据要被涂布脱模剂21的模具1的种类、大小、构成等适当地进行变更。

虽未图示，但在雾化部31上设有注入口和混合部，注入口供经由脱模剂供给管道29供来的脱模剂21注入，混合部供从注入口引入的脱模剂21与经由空气管道24C供来的空气25C混合。脱模剂21在混合部中与空气25C混合而雾化。

在供给工序S4中，从将脱模剂21通过喷射均匀地涂布到上模具12和下模具13上的角度出发，经由空气管道24C供往雾化部31的空气25C的雾化空气压力优选在0.10MPa以上0.80MPa以下，更优选在0.20MPa以上0.70MPa以下，特别优选在0.30MPa以上0.50MPa以下。

利用模具1进行冲压成型后，一开模后，马上将喷头32插在上模具12与下模具13之间，将已雾化的脱模剂21涂布到粗锻模X、精锻模Y和切边模Z的表面上。

从将脱模剂21均匀地涂布到上模具12和下模具13的整个表面上的角度出发，喷头32具有未图示的多个喷口，从上述多个喷口以雾状粒子状将脱模剂21喷出。需要说明的是，喷头32的构成不限于上述构成，例如还可以对每个喷口的喷射量、喷射速度等进行变更。

从将脱模剂21通过喷射均匀地涂布到模具1上的角度出发，由脱模剂喷射组件3通过喷射涂布的脱模剂21的雾状粒子的索特平均直径优选在10μm以上30μm以下，更优选在12μm以上28μm以下，特别优选在15μm以上25μm以下。

<脱模剂>

图9示意性地放大示出从喷头32喷射出的脱模剂21的液滴21B。如图9所示，脱模剂21的液滴21B由脱模剂原液210和分散在脱模剂原液210中的微纳米气泡213构成。

－脱模剂原液－

脱模剂原液210可以使用用于热锻模的市售的脱模剂或者将该市售的脱模剂用水稀释后的稀释脱模剂。具体而言，例如，如图9所示，脱模剂原液210可以采用在作为溶剂的水211中分散有石墨粒子212的水溶性石墨系脱模剂或不含石墨的水溶性白色系脱模剂。具体而言，水溶性白色系脱模剂例如是以羧酸盐为基础，添加聚丙烯酸钠(PA-Na)、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)等水溶性高分子、无机盐等后，并根据需要添加固体润滑剂而制成的非石墨系水溶性脱模剂。

－微纳米气泡－

本处，本实施方式所涉及的脱模剂21的特征在于，其含有微纳米气泡213。

在本说明书中，“微纳米气泡”是指微小气泡，是将该微小气泡视为正球体时，直径在200μm以下的微小气泡。需要说明的是，在本说明书中，将该微小气泡视为正球体时，称该正球体的直径为“微纳米气泡的直径”。此外，在本说明书中，将上述微小气泡视为正球体时，称该正球体的体积为“微纳米气泡的体积”。并且，“脱模剂中的微纳米气泡的含量”是计算出每单位体积脱模剂含有的微纳米气泡的体积并以体积％示出的含量。

如上述，在气泡生成工序S2中，微纳米气泡由微纳米气泡生成装置23供到脱模剂21中。

需要说明的是，从提高脱模剂21的冷却能力的角度出发，微纳米气泡的直径优选在200μm以下，更优选在150μm以下，特别优选在50μm以下，并且，优选在0.1μm以上，更优选在0.5μm以上，特别优选在0.6μm以上。

从提高脱模剂21的冷却能力的角度出发，脱模剂21中含有的微纳米气泡的含量(体积％)优选在10体积％以下，更优选在8体积％以下，特别优选在5体积％以下，优选在0.1体积％以上，更优选在0.15体积％以上，特别优选在0.2体积％以上。

本实施方式所涉及的脱模剂21由于含有微纳米气泡，因此表面张力下降，湿润性提高。因此，与模具的接触面积会增加。因微纳米气泡的气泡较小，作用于气泡的浮力就较小，从而微纳米气泡具有会停留在水中的性质。因此，不仅溶剂成分会从脱模剂21的液滴与模具表面的接触面蒸发，而且溶剂成分会以脱模剂21的液滴中的微纳米气泡为起点进行沸腾。这样，就促进脱模剂21的溶剂成分汽化，脱模剂对模具的冷却能力得到提高。

<脱模剂层>

利用涂布装置2通过喷射涂布到高温模具1上的脱模剂21中的例如水等溶剂成分汽化而形成脱模剂层。脱模剂层具有提高模具1的润滑性和脱模性的作用。

就本实施方式所涉及的脱模剂21而言，因为脱模剂21中含有微纳米气泡，所以脱模剂21的汽化量增加，冷却能力增强，因此，脱模剂层的膜厚偏差较小，能够得到更均匀的脱模剂层。

从提高模具1的润滑性和脱模性的角度出发，脱模剂层的平均膜厚优选在2.3μm以上15μm以下，更优选在3.7μm以上12μm以下，特别优选在5.0μm以上10.0μm以下。

【实施例】

下面说明具体实施的实施例。

<脱模剂的雾状粒子的粒径测量>

用相位多普勒激光粒子分析仪进行测量从脱模剂喷射组件3通过喷射涂布的脱模剂21的雾状粒子的粒径。具体而言，测量与喷头32相距200mm处的脱模剂21的雾状粒子的粒径并计算出了索特平均直径。与喷头32相距200mm，相当于从喷头32到通过喷射要将脱模剂21涂布到的模具表面的距离。

表1中示出脱模剂21的雾状粒子的索特平均直径的结果。需要说明的是，脱模剂21的供给泵压力为1.0MPa，空气25C的雾化空气压力为0.45MPa。

【表1】

	粒径[μm]
		最大	25.1
最小	18.2
		平均	22.7
最大-最小差	6.9

在后述脱模剂的冷却性能评价实验2中，将脱模剂21作为具有表1所示的粒径的雾状粒子通过喷射涂布到模具1上。如后述可知，脱模剂21以良好的涂布状态涂布到模具表面上，形成了既均匀又具有足够的厚度的脱模剂层。

<脱模剂的冷却性能评价实验1>

(实施例1)

-含有微纳米气泡的脱模剂的制备-

用纳米气泡生成装置(NAC Co.，Ltd.制，Foamest201)以0.15MPa的空气压力将空气送入市售的水溶性石墨系脱模剂(Henkel制，Deltaforge F850)中，经过1小时的鼓泡，制备出含有微纳米气泡的脱模剂21。

-实验装置-

如图11所示，将移液管(pipette)52安装到试验台51上。然后，将安装在陶瓷座53上的铁板54布置到移液管52的下方，保证从移液管52的顶端到铁板54的距离h为20mm。在铁板54的背面一侧，将热电偶55安装到移液管52的正下方附近。

－实验A－

在已将铁板54加热到260℃的状态下，测量出从移液管52滴下0.3mL的脱模剂21的液滴时，铁板54的温度变化情况。

－实验B－

并且，用高速摄像机拍摄脱模剂21滴下之前和之后的液滴的状态，测量出刚滴下后的液滴的宽度W1，即从到达铁板54起经过0.5秒后的液滴的宽度W1。

－实验C－

滴下脱模剂21后约50秒后，脱模剂21的水分汽化，如图12所示，形成了脱模剂层21D。在使铁板54充分冷却之后，对该脱模剂层21D的尺寸和膜厚进行了测量。具体而言，如图12所示，测量出脱模剂层21D的宽度W2和脱模剂层21D上的各点M1～M4处的膜厚。需要说明的是，M1是将脱模剂层21D视为圆形时的中心点，M2和M3是在脱模剂层21D的通过过M1的直径上从外周圆向内侧移动约1/6直径后的点，同样，M4是向内侧移动约1/10直径后的点。膜厚用市售的膜厚测量器(Kett Electric Laboratory制，电磁式膜厚仪LE373)进行测量。

(实施例2)

将铁板54加热到200℃后，仅进行了实验A。除上述之外，与实施例1同样地进行了实验。

(比较例1、2)

比较例1、2不用纳米气泡生成装置进行鼓泡，而是直接使用市售的水溶性石墨系脱模剂。除上述之外，分别与实施例1、2同样地进行了实验。

在图13、图14、表2和表3中示出实施例1、2和比较例1、2的实验A的结果。在表4中示出实施例1和比较例1的实验B、C的结果。需要说明的是，图13和图14的箭头所示的位置表示滴下脱模剂的液滴的时间，将其定为0秒。

【表2】

【表3】

【表4】

－实验A的结果－

如图13和表2所示，在铁板温度为260℃的实施例1中，经过时间t1(4.9秒)后铁板被冷却了106℃，用106℃除以时间t1，求出到时间t1为止每单位时间内的冷却温度即冷却速率，为22℃/秒。同样地，经过时间t2(9.6秒)后，铁板被冷却了119℃，冷却速率为12℃/秒。

另一方面，在铁板温度为264℃的比较例1中，经过时间t1、t2后铁板分别冷却了79℃、93℃，冷却速率分别为16℃/秒、10℃/秒。

由上述可知，与比较例1的现有脱模剂相比，实施例1的含有微纳米气泡的脱模剂21在时间t1、t2内对铁板54的冷却速率都较高，在时间t1内，冷却能力提高了约37％。

如图14和表3所示，在铁板温度为200℃的实施例2和铁板温度为201℃的比较例2中，经过时间t3(4.4秒)后，铁板分别被冷却了64℃、43℃，冷却速率分别为15℃/秒、10℃/秒。

由上述可知，与比较例2的现有脱模剂相比，实施例2的含有微纳米气泡的脱模剂21在时间t3内冷却能力提高了约50％。

由上述结果可知，本实施方式所涉及的脱模剂21由于含有微纳米气泡，因此尤其是在滴下后约5秒内的冷却能力特别高。

－实验B、C的结果－

由表4可知，实施例1的液滴的宽度W1和脱模剂层21D的宽度W2都比比较例1大。由该结果可知，与现有脱模剂相比，含有微纳米气泡的脱模剂21的湿润性得到提高。

还可得知，脱模剂层21D的膜厚的最大膜厚差在比较例1中为7.4μm，在实施例1中为0.7μm，膜厚的偏差大幅度减小。

－讨论－

图21示意性地示出例如水滴101与金属板201接触的状态。每单位时间内从金属板201传递给水滴101的热量Q用下述式(1)表示。

Q＝λAΔT/L……(1)

其中，λ、A、ΔT和L分别是水滴101的导热系数、金属板201与水滴101的接触面积和温度差、传热距离。

由式(1)可知，水滴101与金属板201接触的接触面积A越大或者水滴101的高度即传热距离L越小，则水滴101对金属板201的冷却能力越高。

另一方面，图22示意性地示出水滴101滴到高温金属板201上时产生的莱顿弗罗斯特现象。在金属板201的温度非常高的情况下，从水滴101与金属板201的接触部分发生剧烈的水滴蒸发，从而产生蒸汽101B的上升气流。像这样，水滴部分101A的一部分或全部处于被蒸汽101B的上升气流从金属板201上托起的状态，水滴部分101A与金属板201的接触面积减少。这样一来，就阻碍了从金属板201向水滴部分101A的热传导，水滴部分101A对金属板201的冷却能力下降。

由实验A～C的结果可知，本实施方式所涉及的脱模剂21的液滴由于含有微纳米气泡，因此其表面张力下降，湿润性提高。结果是，与模具的接触面积增加。这样，脱模剂对模具的冷却能力就得到提高。

因微纳米气泡的气泡较小，作用于气泡的浮力就较小，故微纳米气泡具有会停留在水中的性质。因此，当脱模剂21的液滴接触到高温的模具表面时，存在于脱模剂21的液滴中的微纳米气泡213例如像沸腾石一样，成为水211沸腾的起点。这样，不仅从液滴与模具的接触面发生水211的蒸发，而且水211以微纳米气泡213为起点进行沸腾，由此，与不含微纳米气泡的现有脱模剂相比，水211的汽化量增加，对模具表面的冷却能力提高。

由于脱模剂21的汽化量增加，冷却能力增强，可知脱模剂层21D的膜厚的偏差减小，能够得到更均匀的脱模剂层。

－脱模剂的冷却性能评价实验2－

(实施例3)

向市售的水溶性石墨系脱模剂(Henkel制，Deltaforge F850)中加水混合，用比重计测出比重为1.0075的混合物填充到槽20中，用设有五个微纳米气泡生成装置(NAC Co.,Ltd.制，Foamest201)的涂布装置2制备出脱模剂21。需要说明的是，以0.15MPa的空气压力将空气送入了五个微纳米气泡生成装置中。从微纳米气泡生成装置供到脱模剂21中的微纳米气泡的总供给量为3.5L/分。

利用上述辐射温度计对图7所示的粗锻下模131做了以下测量：即，测量了钢材K的粗成型刚结束后的模具表面温度T1[℃]和利用涂布装置2通过喷射刚涂布完脱模剂21之后的模具表面温度T2[℃]。需要说明的是，设脱模剂21的涂布时间为t[秒]，将下述式(2)表示的τ[℃/秒]作为脱模剂21的每单位涂布时间内的模具冷却温度计算出来，对冷却性能做出了评价。

Τ＝(T1－T2)/t……(2)

需要说明的是，脱模剂21的喷射涂布是在上述脱模剂的雾状粒子的粒径测量中示出的条件下，即能够得到表1所示的雾状粒子的粒径的条件下进行的，脱模剂21的供给泵压力为1.0MPa，空气25C的雾化空气压力为0.45MPa。

(比较例3)

比较例3不用微纳米气泡生成装置进行鼓泡，而是直接使用市售的水溶性石墨系脱模剂。除上述之外，与实施例3同样地进行了实验。

将比较例3和实施例3的结果分别示于图15和图16。需要说明的是，在长达几小时的实验时间内进行了多次粗成型和伴随着粗成型进行的脱模剂涂布，对每次粗成型和脱模剂涂布都进行了测量。图15和图16是用每次测量中的涂布时间t和每单位涂布时间内的模具冷却温度τ[℃/秒]绘制出的几小时的实验时间内的图。

如图15所示，在比较例3中，涂布时间t约为2.2秒。在从1小时到6小时的实验时间内，每单位时间内的模具冷却温度τ的平均值为24.7℃/秒。即使涂布时间为2.2秒，也存在每单位时间内的模具冷却温度τ低于0℃/秒的情况。每单位时间内的模具冷却温度τ低于0℃/秒的情况表示的是，即使涂布脱模剂，粗锻下模131也完全不被冷却的情况。

另一方面，如图16所示，在实施例3中，涂布时间t约为2.1秒。在从1小时到4小时以及从5小时到7小时的实验时间内，每单位时间内的模具冷却温度τ的平均值为63.2℃/秒。从1小时到4小时以及5小时到7小时的实验时间内，进行粗成型和脱模剂涂布的过程中，每单位时间内的模具冷却温度τ不再出现像比较例3那样低于0℃/秒的情况。

由以上结果可知，与现有脱模剂相比，就本实施方式所涉及的含有微纳米气泡的脱模剂21的每单位时间内的模具冷却温度τ的平均值而言，冷却能力提高了约2.6倍。

－脱模剂层的膜厚测量－

(实施例4)

用市售的膜厚测量器(Kett Electric Laboratory制，电磁式膜厚仪LE373)测量出在实施例3中将脱模剂涂布到粗锻下模131的表面上而形成的脱模剂层的膜厚。需要说明的是，对图7所示的粗锻下模131的各部位X1～X8分别进行了膜厚测量。

(比较例4)

与实施例4同样地测量了比较例3中将脱模剂涂布到粗锻下模131的表面上而形成的脱模剂层的膜厚。

在表5中示出实施例4和比较例4的结果。

【表5】

如表5所示，可知，在比较例4中，X1～X8的平均膜厚为3.1μm，与之相比，在实施例4中，粗锻下模131的后侧，尤其是X7和X8处的膜厚较小。

至今为止，图1和图2所示的曲轴C具有以下倾向：在后侧的例如平衡重CW8处，会由于钢材K填充不足而产生形状不良。即，产生下述形状不良：由粗锻上模121和粗锻下模131形成的相当于平衡重CW8的宽度尺寸的模具尺寸为120mm，相对于此，锻造后的曲轴C中的平衡重CW8的宽度尺寸为约117mm左右。

由表5中的比较例4的结果可知，这是因为图6和图7所示的粗锻上模121和粗锻下模131的后侧的脱模剂层的膜厚比前侧的脱模剂层的膜厚薄之故。

此处，粗锻上模121和粗锻下模131的后侧的脱模剂层的膜厚比前侧的脱模剂层的膜厚薄的情况与模具1的表面温度有关。

具体而言，已知：利用图6和图7所示的粗锻上模121和粗锻下模131进行的粗成型刚结束后的模具表面温度为约200℃～约400℃。而且已发现：在粗锻上模121和粗锻下模131的前侧为约200℃～约350℃，在后侧为约300℃～约400℃，后侧的模具表面温度比前侧的模具表面温度高。

因为根据粗锻上模121和粗锻下模131的部位不同，模具表面的温度也会出现差距，所以在模具表面温度较高的后侧容易产生莱顿弗罗斯特现象，脱模剂对模具表面的冷却能力就会下降。这样一来，模具的后侧的脱模剂层的膜厚就会比前侧的脱模剂层的膜厚薄，进而导致模具表面的润滑性下降。这样，因为模具表面的摩擦阻力变大，所以在图1和图2所示的曲轴C的后侧，例如在平衡重CW8等处就会产生钢材K的填充不足。

由表5中的实施例4可知，当采用含有微纳米气泡的本实施方式所涉及的脱模剂21时，X1～X8的平均膜厚增加到6.8μm，并且，X7和X8的膜厚也分别增加到6.5μm和10.3μm。

实际进行曲轴C的锻造时，如果采用实施例4的脱模剂，则就平衡重CW8而言，钢材K会填满粗锻上模121和粗锻下模131的模具尺寸120mm，平衡重CW8几乎不会发生形状不良。

在实施例4中，通过让脱模剂21含有微纳米气泡，脱模剂对模具表面的冷却能力提高，在粗锻上模121和粗锻下模131的后侧也会促进模具表面的冷却。这样，脱模剂层的膜厚就变得足够厚，平衡重CW8的形状不良得到改善。

<微纳米气泡水中含有的微纳米气泡含量>

为了评价脱模剂含有的微纳米气泡的含量，测量了含有微纳米气泡的水即微纳米气泡水每单位体积中含有的气泡体积。具体而言，因为微纳米气泡带负电荷并在水中对流，所以用明胶凝固微纳米气泡水后制备出微纳米气泡水的试样片，用倒置显微镜测量出该试样片中含有的微纳米气泡的尺寸。实验步骤如下所示。

(实验例1)

首先，将微纳米气泡生成装置浸渍到水中进行1小时鼓泡，制备出微纳米气泡水。另外用约80℃的热水15g溶解市售的明胶(森永乳业制，森永cook gelatin)5g后，加入该微纳米气泡水50g中并搅拌，在约10℃的冷库内冷却2小时。

从这样制备出的微纳米气泡水凝胶中，采取15mm×15mm×10mm左右的试样片40，并如图17所示，将其置于培养皿42上。使试样片40紧贴培养皿42，并且，为了防止光散射以便于观察，在试样片40的外周滴下紧贴用水滴41，用光学显微镜(Olympus Corporation制，GX41)测量了试样片40中含有的微纳米气泡的尺寸。需要说明的是，图17中符号44表示光学显微镜GX41(倒置显微镜)的物镜。在本实验中，利用光学显微镜GX41对直径在2μm以上且小于1000μm的微气泡进行了观察。

如图18所示，针对图17的物镜44的观察方向44A，以符号40A所示的1mm×1mm的面作观察面。在图19中示出观察面40A的一例。

首先，测量了观察面40A中含有的一个微纳米气泡213的面积。

然后，将该一个微纳米气泡213的面积视为圆的面积并计算出半径，计算出具有该半径的球的体积作为该微纳米气泡213的体积MA1。

同样地，对于观察面40A中含有的其他微纳米气泡213也计算出体积MA1。

接着，求出观察面40A中含有的所有微纳米气泡213的体积MA1之和，并将该体积MA1之和作为该观察面40A中含有的微纳米气泡213的含量MA2。

然后，在观察方向为44A，以观察面40A为基准±0.5mm的立方体40B内对多个观察面进行同样的观察，计算出各观察面中含有的微纳米气泡的含量MA2。

计算出各观察面中含有的微纳米气泡的含量MA2的平均值，将该平均值作为立方体40B内含有的微纳米气泡213的总含量MA3。

并且，以体积％计算出微纳米气泡水中含有的直径在2μm以上且小于1000μm的微纳米气泡的含量MA4。

在表6～表8中，示出实验例1的微纳米气泡的计算结果。

【表6】

【表7】

【表8】

(实验例2)

用光学显微镜(Olympus Corporation制，DSX510)观察了实验例1的微纳米气泡水凝胶的试样片40中直径小于2μm的微纳米气泡。

在本实验中，测量了一个20μm×20μm的观察面中含有的一个微纳米气泡213的面积。在图20中示出观察面的一例。

然后，将该一个微纳米气泡213的面积视为圆的面积并计算出半径，计算出具有该半径的球的体积作为该微纳米气泡213的体积MB1。

同样地，也计算出观察面中含有的其他微纳米气泡213的体积MB1。

接着，求出观察面中含有的所有微纳米气泡213的体积之和，并将该体积之和作为包括该观察面的20μm×20μm×20μm(＝8000μm³)的立方体中含有的微纳米气泡213的总含量MB3。

并且，以体积％计算出微纳米气泡水中含有的直径小于2μm的微纳米气泡的含量MB4。

在表9中，示出实验例2的微纳米气泡的计算结果。

【表9】

由表8和表9的结果可知，微纳米气泡水中含有的微纳米气泡的含量即MA4和MB4之和为0.27体积％。

－产业实用性－

本公开在热锻领域非常有用。

－符号说明－

1 模具(热锻模)

12 上模具

13 下模具

2 涂布装置(热锻模用脱模剂的涂布装置)

20 槽(贮存部)

21 脱模剂(热锻模用脱模剂)

22 搅拌机(搅拌单元)

23 微纳米气泡生成装置(气泡生成单元)

210 脱模剂原液

213 微纳米气泡

3 脱模剂喷射组件(喷射涂布单元)

S1 填充工序

S2 气泡生成工序

S3 搅拌工序

S4 供给工序

S5 喷射涂布工序

Claims (5)

1.一种热锻模用脱模剂，是涂布到热锻模上的水溶性的热锻模用脱模剂，其特征在于：

所述热锻模用脱模剂是水溶性石墨系脱模剂或不含石墨的水溶性白色系脱模剂，含有微纳米气泡，

所述微纳米气泡的直径在0.1μm以上200μm以下，

所述热锻模用脱模剂中的所述微纳米气泡的含量在0.1体积％以上10体积％以下。

2.根据权利要求1所述的热锻模用脱模剂，其特征在于：

由涂布到所述热锻模上的所述热锻模用脱模剂形成的脱模剂层的平均膜厚在2.3μm以上15μm以下。

3.一种热锻模用脱模剂的涂布方法，其特征在于：

将权利要求1或2所述的热锻模用脱模剂通过喷射涂布到热锻模上。

4.根据权利要求3所述的热锻模用脱模剂的涂布方法，其特征在于：

将所述热锻模用脱模剂以索特平均直径在10μm以上30μm以下的粒子状通过喷射涂布到所述热锻模上。

5.根据权利要求4所述的热锻模用脱模剂的涂布方法，其特征在于：

所述热锻模用脱模剂的涂布方法包括：

填充工序，将脱模剂原液填充到具有气泡生成单元和搅拌单元的贮存部中，

气泡生成工序，利用所述气泡生成单元在所述脱模剂原液中生成所述微纳米气泡，

搅拌工序，利用所述搅拌单元对所述脱模剂原液进行搅拌来使该脱模剂原液中产生的所述微纳米气泡分散均匀，从而得到所述热锻模用脱模剂，

供给工序，将所述热锻模用脱模剂供往喷射涂布单元，

喷射涂布工序，利用所述喷射涂布单元将所述热锻模用脱模剂通过喷射涂布到所述热锻模上；

在所述气泡生成工序中，以0.03MPa以上0.3MPa以下的空气供给压力向所述气泡生成单元供给空气，由所述气泡生成单元供给的所述微纳米气泡的供给量在1L/分以上100L/分以下，

在所述供给工序中，所述热锻模用脱模剂的供给压力在0.5MPa以上2.0MPa以下，由所述喷射涂布单元供给的雾化空气压力在0.20MPa以上0.80MPa以下。

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