DE69005941T2 - Lubrication process for plastic processing of metallic materials. - Google Patents
Lubrication process for plastic processing of metallic materials.Info
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Description
Die Erfindung betrifft ein Schmierverfahren zum Kaltverformen metallischer Materialien unter Verwendung einer wässerigen Behandlungsflüssigkeit. The invention relates to a lubrication method for cold forming metallic materials using an aqueous treatment liquid.
Insbesondere betrifft die Erfindung das Kaltverformen (Schmieden, Rohrziehen, Drahtziehen usw.) metallischer Materialien, zum Beispiel Stahl, rostfreie Stähle, Legierungen auf Titangrundlage, Kupfer, Legierungen auf Kupfergrundlage, Aluminium und Legierungen auf Aluminiumgrundlage unter Verwendung einer wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeit.More particularly, the invention relates to cold working (forging, tube drawing, wire drawing, etc.) of metallic materials, for example steel, stainless steels, titanium-based alloys, copper, copper-based alloys, aluminum and aluminum-based alloys using an aqueous lubricating treatment liquid.
Als wässerige Schmierbehandlungsflüssigkeiten, die gegenwärtig für Kaltverformen metallischen Materials verwendet werden, sind Flüssigkeiten bekannt, die einen festen Schmierstoff, zum Beispiel Molybdändisulfid oder Graphit, mindestens ein Mitglied, ausgewählt aus anorganischen Bindemitteln und organischen Bindemitteln und ein Tensid umfassen.As aqueous lubricating treatment fluids currently used for cold working of metallic material, fluids comprising a solid lubricant, for example molybdenum disulfide or graphite, at least one member selected from inorganic binders and organic binders, and a surfactant are known.
Für eine Kaltverformung, ausgeführt mit einer relativ geringen Umformung, ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine wässerige Schmierbehandlungsflüssigkeit mit einer Oberfläche eines metallischen fettfreien Materials direkt in Kontakt gebracht wird, gefolgt von Trocknen unter Hersteilen eines festen Schmierfilms darauf.For cold working carried out with a relatively small deformation, a method is known in which an aqueous lubricating treatment liquid is brought into direct contact with a surface of a metallic grease-free material, followed by drying to form a solid lubricating film thereon.
Für eine Kalbverformung mit starker Umformung wird ein Verfahren unter Bilden eines festen Schmierstoffilms über einer chemischen Umwandlungsbeschichtung angewendet, wobei eine metallische Materialoberfläche nach Bildung der chemischen Umwandlungsbeschichtung mit einer wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeit in Kontakt gebracht und anschließend getrocknet wird, oder ein festes Schmierpulver darauf abgeschieden aufweist. Bei Verwendung eines festen Schmierstoffs im Pulverzustand treten jedoch Probleme auf, wie eine Verschlechterung der Arbeitsumgebung und somit wird vorzugsweise ein Schmiermittel in Form einer wässerigen Behandlungsflüssigkeit verwendet. In diesem Fall jedoch weist eine übliche wässerige Schmiermittelbehandlungsflüssigkeit Nachteile auf, indem sie nur über instabile und unzureichende Schmiereigenschaften verfügt und die behandelten oder geformten metallischen Materialien beim Stehen nach der Schmierbehandlung oder Formung rosten.For a calf deformation with strong deformation, a method of forming a solid lubricant film over a chemical conversion coating is used, wherein a metallic material surface after formation of the chemical conversion coating is brought into contact with an aqueous lubricating treatment liquid and then dried, or a solid lubricating powder is deposited thereon However, when a solid lubricant in a powder state is used, problems such as deterioration of the working environment arise, and thus a lubricant in the form of an aqueous treatment liquid is preferably used. In this case, however, a conventional aqueous lubricant treatment liquid has disadvantages in that it has only unstable and insufficient lubricating properties, and the treated or molded metallic materials rust when standing after the lubricating treatment or molding.
In den vorstehenden Fällen können die derzeitig verwendeten Behandlungsmittel kein stabiles und erwünschtes Schmiervermögen bereitstellen, wodurch es häufig zum Blockieren und Festfressen kommt.In the above cases, the treatment agents currently used cannot provide stable and desirable lubrication, which often leads to blocking and seizure.
US-A-4 303 537 offenbart ein flüssiges Schmiermittel für die Behandlung von metallischen Oberflächen, wobei das Schmiermittel Molybdändisulfid und Graphit, zum Beispiel in Mengen von 15 bis 30 %, und ein Acrylharz umfaßt. US-A-4 303 537 discloses a liquid lubricant for the treatment of metallic surfaces, the lubricant comprising molybdenum disulfide and graphite, for example in amounts of 15 to 30%, and an acrylic resin.
US-A-4 148 970 offenbart ein wässeriges Schmiermittel zur Anwendung auf Metalloberflächen zur Verhinderung einer Entfernung der Grundierung während des Metallformens, wobei das Schmiermittel ein Metallstearat, einen Emulgator, Titandioxid (typischerweise in Form eines auf dem Gebiet der Anstrichmittel verwendbaren Pigments und in einem leicht in Wasser dispergierbaren Zustand, vorteilhafterweise mit weniger als etwa 200 mesh (US-Siebserie)) und Xanthomonas hydrophiles Kolloid umfaßt.US-A-4 148 970 discloses an aqueous lubricant for application to metal surfaces to prevent primer removal during metal forming, the lubricant comprising a metal stearate, an emulsifier, titanium dioxide (typically in the form of a pigment useful in the paints art and in a readily water dispersible state, advantageously less than about 200 mesh (US sieve series)) and Xanthomonas hydrophilic colloid.
DE-A-1 030 495 offenbart ein wässeriges Schmiermittel zum Kaltverarbeiten metallischer Oberflächen, wobei das Schmiermittel Zinkstearat, Talkum und einen Emulgator umfaßt.DE-A-1 030 495 discloses an aqueous lubricant for cold processing of metallic surfaces, the lubricant comprising zinc stearate, talc and an emulsifier.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Schmierverfahrens zum Kaltverformen metallischer Materialien unter Verwendung einer wässerigen Behandlungsflüssigkeit, die nicht die vorstehend genannten Nachteile üblicher wässeriger Schmierbehandlungsflüssigkeiten aufweist und eine hohe Stabilität und ausgezeichnete Schmiereigenschaften besitzt, ohne ein Rosten der metallischen Materialien hervorzurufen.An object of the present invention is to provide a lubricating method for cold forming metallic materials using an aqueous treatment liquid which does not have the above-mentioned disadvantages of conventional aqueous lubricating treatment liquids and has high stability and excellent lubricating properties without causing rusting of the metallic materials.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird gelöst durch ein Schmierverfahren, umfassend die Behandlung des metallischen Materials mit einer Schmierbehandlungsflüssigkeit für kaltverformbare metallische Materialien, wobei die Flüssigkeit 4 bis 160 g/l einer Netallseife, 50 bis 400 g/l eines wie nachstehend ausgewiesenen festen Schmiermittels, 0,5 bis 40 g/l eines Tensids zum gleichmäßigen Dispergieren der Metallseife und des festen Schmiermittels, eine kolloidale Titanverbindung, wie nachstehend ausgewiesen in einer Menge von 10 bis 5000 ppm, ausgedrückt als Titan, und Wasser umfaßt.The above object is achieved by a lubricating method comprising treating the metallic material with a lubricating treatment liquid for cold-formable metallic materials, the liquid comprising 4 to 160 g/l of a metallic soap, 50 to 400 g/l of a solid lubricant as specified below, 0.5 to 40 g/l of a surfactant for uniformly dispersing the metallic soap and the solid lubricant, a colloidal titanium compound as specified below in an amount of 10 to 5000 ppm in terms of titanium, and water.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendete wässerige Schmierbehandlungsflüssigkeit umfaßt gegebenenfalls zusätzlich 5 bis 150 g/l eines Bindemittels.The aqueous lubrication treatment liquid used in the present invention optionally additionally comprises 5 to 150 g/l of a binder.
Die Autoren der vorliegenden Erfindung fanden zunächst, daß ein Schmierfilm mit einer ausgezeichneten Schmierwirkung durch übliche wässerige Schmierbehandlungsflüssigkeit nicht erhalten werden kann und daß eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Rost auf der Oberfläche eines Metallgegenstandes, zum Beispiel eines kaltverarbeiteten Matallgegenstandes, bei Anwendung einer wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeit auf der Oberfläche des Metallgegenstands gebildet werden kann, wobei diese in ausgewiesenen Mengen eine Metallseife, ein festes Schmiermittel eines ausgewiesenen Typs und ein Tensid und eine kolloidale Titanverbindung einer ausgewiesenen Art umfaßt.The present inventors first found that a lubricating film having an excellent lubricating effect cannot be obtained by a conventional aqueous lubricating treatment liquid and that an excellent resistance to rust can be formed on the surface of a metal article, for example, a cold-worked metal article, by applying an aqueous lubricating treatment liquid comprising, in specified amounts, a metal soap, a solid lubricant of a specified type, and a surfactant and a colloidal titanium compound of a specified type to the surface of the metal article.
Des weiteren fanden die Autoren der vorliegenden Erfindung, daß bei der vorstehend genannten wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeit die Zugabe eines Bindemittels zu der Metallseife, dem festen Schmiermittel, dem Tensid und der kolloidalen Titanverbindung die Schmiereigenschaften aufgrund eines synergistischen Effektes des Bindemittels mit den anderen Bestandteilen, zum Beispiel der Metallseife und der kolloidalen Titanverbindung, wirksam steigert.Furthermore, the present inventors found that in the above-mentioned aqueous lubricating treatment liquid, the addition of a binder to the metallic soap, the solid lubricant, the surfactant and the colloidal titanium compound effectively increases the lubricating properties due to a synergistic effect of the binder with the other components, for example, the metallic soap and the colloidal titanium compound.
Die vorliegende Erfindung wurde vervollständigt auf der Basis der vorstehend genannten Erkenntnisse.The present invention has been completed on the basis of the above-mentioned findings.
Die wässerige Schmierbehandlungsflüssigkeit zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung umfaßt als Grundbestandteile 4 bis 160 g/l einer Metallseife, 50 bis 400 g/l eines festen, wie nachstehend ausgewiesenen Schmiermittels, 0,5 bis 40 g/l eines Tensids zum gleichmäßigen Dispergieren der Metallseife und des festen Schmierstoffs in Wasser, 10 bis 5000 ppm, ausgedrückt als Titan, einer kolloidalen, wie nachstehend ausgewiesenen Titanverbindung, und Wasser.The aqueous lubricating treatment liquid for use in the present invention comprises, as basic components, 4 to 160 g/L of a metallic soap, 50 to 400 g/L of a solid lubricant as specified below, 0.5 to 40 g/L of a surfactant for uniformly dispersing the metallic soap and the solid lubricant in water, 10 to 5000 ppm in terms of titanium of a colloidal titanium compound as specified below, and water.
Die Metallseife, die für die vorliegende Erfindung verwendbar ist, umfaßt vorzugsweise mindestens ein Mitgiied, ausgewählt aus Salzen von Fettsäuren und Hydroxyfettsäuren mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen mit mehrwertigen Metallen. Die Fettsäuren und die Hydroxyfettsäuren, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, schliefen Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Behensäure und Hydroxystearinsäuren ein. Eine bevorzugte Fettsäure ist Stearinsäure. Die mehrwertigen Metalle, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, sind vorzugsweise ausgewählt aus Calcium, Aluminium, Magnesium, Barium und Zink.The metal soap usable for the present invention preferably comprises at least one member selected from salts of fatty acids and hydroxy fatty acids having 12 to 22 carbon atoms with polyvalent metals. The fatty acids and hydroxy fatty acids usable in the present invention include lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, behenic acid and hydroxystearic acids. A preferred fatty acid is stearic acid. The polyvalent metals usable in the present invention are preferably selected from calcium, aluminum, magnesium, barium and zinc.
Eine besonders verwendbare Metallseife für die vorliegende Erfindung ist Calciumstearat in feuchtem Zustand, hergestellt gemäß JP-B-60-45680.A particularly useful metal soap for the present invention is calcium stearate in a wet state, prepared according to JP-B-60-45680.
Die Metallseife hat in der wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeit einen Trockengehalt von 4 bis 160 g/l, vorzugsweise 10 bis 50 g/l. Wenn die Metallseife in einer Menge von weniger als 4 g/l verwendet wird, zeigt der erhaltene Schmierfilm auf einem Metallgegenstand eine nicht zufriedenstellende Schmierwirkung. Auch wenn der Gehalt an Metallseife auf eine Konzentration oberhalb 160 g/l erhöht wird, wird die Schmierwirkung des erhaltenen Schmierfilms auf dem Metallgegenstand gegenüber jenem, der von 160 g/l der Metallseife herrührt, ebenfalls nicht wesentlich erhöht, sondern die Schmierwirkung des festen Schmiermittels wird durch die große Menge an Metallseife begrenzt.The metal soap has a dry matter content of 4 to 160 g/L, preferably 10 to 50 g/L in the aqueous lubricating treatment liquid. If the metal soap is used in an amount of less than 4 g/L, the resulting lubricating film on a metal object exhibits an unsatisfactory lubricating effect. Even if the content of the metal soap is increased to a concentration above 160 g/L, the lubricating effect of the resulting lubricating film on the metal object is also not significantly increased over that resulting from 160 g/L of the metal soap, but the lubricating effect of the solid lubricant is limited by the large amount of the metal soap.
Das für die vorliegende Erfindung verwendbare feste Schmiermittel umfaßt mindestens ein Mitglied, ausgewählt aus Molybdändisulfid, Graphit, Wolframdisulfid, fluoriertem Graphit, Bornitrid und Talkum.The solid lubricant usable for the present invention comprises at least one member selected from Molybdenum disulfide, graphite, tungsten disulfide, fluorinated graphite, boron nitride and talc.
Der Gehalt an festem Schmiermittel in der Behandlungsflüssigkeit beträgt 50 bis 400 g/l, vorzugsweise 150 bis 250 g/l. Ein Gehalt an festem Schmiermittel von weniger als 50 g/l bildet keinen ausreichenden festen Schmierfilm auf der Metallgegenstandsoberfläche. Wenn der Gehalt an festem Schmiermittel weniger als 400 g/l beträgt, wird die Schmierwirkung einen Sättigungsgrad erreichen, so daß keine weitere Verbesserung der Schmierwirkung erhalten wird und nur die Kosten der wässerigen Schmierflüssigkeit steigen.The content of solid lubricant in the treatment liquid is 50 to 400 g/l, preferably 150 to 250 g/l. A solid lubricant content of less than 50 g/l does not form a sufficient solid lubricating film on the metal article surface. If the solid lubricant content is less than 400 g/l, the lubricating effect will reach a saturation level, so that no further improvement in the lubricating effect will be obtained and only the cost of the aqueous lubricating liquid will increase.
Bei dem erfindungsgemäßen Schmierverfahren zeigt der erhaltene Schmierfilm auf dem Metallgegenstand eine ausgezeichnete Schmierwirkung, wenn die Metallseife in einem Mischgewichtsverhältnis von 2:5 bis 1:50 zu dem festen Schmierstoff in der wässerigen Schmierbehandlungslösung verwendet wird.In the lubricating method of the present invention, the lubricating film obtained on the metal article exhibits an excellent lubricating effect when the metal soap is used in a mixing weight ratio of 2:5 to 1:50 to the solid lubricant in the aqueous lubricating treatment solution.
In der wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeit wird ein Tensid zum Dispergieren der Metallseife und des festen Schmiermittels in Wasser angewendet. Für die Art gibt es keine spezielle Beschränkung. In the aqueous lubrication treatment liquid, a surfactant is used to disperse the metal soap and the solid lubricant in water. There is no specific limitation on the type.
Tenside, die im allgemeinen verwendet werden, schließen nichtionische Tenside zum Beispiel Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenalkylphenylether, Polyoxyethylenalkylester und Polyoxyethylensorbitanalkylester; anionische Tenside zum Beispiel Fettsäuresalze, Alkylsulfate, Alkylsulfonat, Alkylphosphate und Alkyldithiophosphate; kationische Tenside zum Beispiel aliphatische Aminsalze und quarternäre Ammoniumsalze und amphotere Tenside zum Beispiel aminosäureartige und betainartige Carbonsäuresalze, Schwefelsäureestersalze, Sulfonsäureestersalze und Phosphorsäureestersalze ein.Surfactants generally used include nonionic surfactants, for example, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, polyoxyethylene alkyl esters and polyoxyethylene sorbitan alkyl esters; anionic surfactants, for example, fatty acid salts, alkyl sulfates, alkyl sulfonate, alkyl phosphates and alkyl dithiophosphates; cationic surfactants, for example, aliphatic amine salts and quaternary ammonium salts; and amphoteric surfactants, for example, amino acid-type and betaine-type carboxylic acid salts, sulfuric acid ester salts, sulfonic acid ester salts and phosphoric acid ester salts.
Der Gehalt an Tensid in der wässerigen Schmierflüssigkeit zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung beträgt 0,5 bis 40 g/l, vorzugsweise 5 bis 10 g/l. Der Gehalt an Tensid in der wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeit ist vorzugsweise hinsichtlich des Gehalts an festem Schmiermittel erhöht oder vermindert. Wenn der Gehalt an Tensid weniger als 0,5 g/l beträgt, wird das feste Schmiermittel in der Behandlungsflüssigkeit unzureichend benetzt und eine größere Menge als 40 g/l erhöht die Dispergierwirkung des Tensids in keinem bedeutendem Male.The content of surfactant in the aqueous lubricating liquid for use in the present invention is 0.5 to 40 g/l, preferably 5 to 10 g/l. The content of surfactant in the aqueous lubricating treatment liquid is preferably increased or decreased with respect to the content of solid lubricant. When the content of surfactant is less than 0.5 g/l, the solid lubricant in the treatment liquid insufficiently wetted and a quantity greater than 40 g/l does not significantly increase the dispersing effect of the surfactant.
Die wässerige Schmierbehandlungsflüssigkeit kann mit einem weiteren Additiv ergänzt werden, zum Beispiel einem hochmolekularen Dispergiermittel, einem Entschäumer und einem rostverhindernden Additiv.The aqueous lubrication treatment fluid may be supplemented with another additive, such as a high molecular dispersant, a defoamer and a rust-preventing additive.
Die wässerige Schmierbehandlungsflüssigkeit enthält ebenfalls eine kolloidale Titanverbindung, die ein neutralisiertes Reaktionsprodukt von mindestens einem Mitglied, ausgewählt aus Verbindungen von Schwefelsäure mit Titan und Verbindungen von Phosphorsäure mit Titan ist, wobei das Produkt mit einer alkalischen Verbindung zum Beispiel mit Natriumhydroxid (Ätznatron) oder dergleichen neutralisiert wird. Der Gehalt an kolloidalem Titan der wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeit beträgt 10 bis 5000 ppm, vorzugsweise 50 bis 300 ppm, ausgedrückt als Titan.The aqueous lubrication treatment liquid also contains a colloidal titanium compound which is a neutralized reaction product of at least one member selected from compounds of sulfuric acid with titanium and compounds of phosphoric acid with titanium, the product being neutralized with an alkaline compound, for example, sodium hydroxide (caustic soda) or the like. The colloidal titanium content of the aqueous lubrication treatment liquid is 10 to 5000 ppm, preferably 50 to 300 ppm, in terms of titanium.
Wenn die kolloidale Titanverbindung in einer Menge von weniger als 10 ppm angewendet wird, ist die Verbesserung in der Schmierwirkung und die rostverhindernde Wirkung des erhaltenen Schmierfilms auf der metallischen Gegenstandsfläche nicht signifikant. Wenn die kolloidale Titanverbindung in einer Menge von 10 ppm oder mehr zugegeben wird, wird die Verbesserung der Schmierwirkung und die rostverhindernde Wirkung des erhaltenen Schmierfilms jedoch signifikant und wird durch Erhöhung des Anteils davon gesteigert. Folglich ist es möglich, den Anteil an kolloidaler Titanverbindung in hohem Ausmaß bis zu 5000 ppm zu steigern, solange eine Zubereitung der wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeit möglich ist.When the colloidal titanium compound is used in an amount of less than 10 ppm, the improvement in the lubricating effect and the rust-preventing effect of the obtained lubricating film on the metal article surface is not significant. However, when the colloidal titanium compound is added in an amount of 10 ppm or more, the improvement in the lubricating effect and the rust-preventing effect of the obtained lubricating film becomes significant and is enhanced by increasing the proportion thereof. Consequently, it is possible to increase the proportion of the colloidal titanium compound to a large extent up to 5000 ppm as long as preparation of the aqueous lubricating treatment liquid is possible.
Die für die vorliegende Erfindung verwendbare kolloidale Titanverbindung liegt in Form von kolloidalen, aus negativ geladenen Micellen bestehenden Teilchen vor. Folglich ist die kolloidale Titanverbindung definitiv von feinen Teilchen von Titanverbindungen unterscheidbar, zum Beispiel Titandioxid, die für Pigmente verwendbar sind, wobei diese Teilchen durch feine Pulverisierung von Körnern der Verbindungen hergestellt werden. Die so erhaltenen Teilchen weisen keine elektrische Ladung auf, wenn sie in Wasser dispergiert werden.The colloidal titanium compound usable for the present invention is in the form of colloidal particles consisting of negatively charged micelles. Consequently, the colloidal titanium compound is definitely distinguishable from fine particles of titanium compounds, for example titanium dioxide, usable for pigments, which particles are prepared by finely pulverizing grains of the compounds. The particles thus obtained have do not accumulate an electrical charge when dispersed in water.
Die wässerige Schmierbehandlungsflüssigkeit enthält zusätzlich zu den vorstehend genannten Bestandteilen gegebenenfalls ein Bindemittel.The aqueous lubrication treatment fluid contains in addition to the above-mentioned components a binding agent if necessary.
Das Bindemittel umfaßt vorzugsweise mindestens ein Mitglied, ausgewählt aus anorganischen und organischen Bindemittelmaterialien und wirkt weiterhin steigernd auf die Schmierwirkung des auf der metallischen Gegenstandsoberfläche erhaltenen Schmierfilms.The binder preferably comprises at least one member selected from inorganic and organic binder materials and further acts to enhance the lubricating effect of the lubricating film obtained on the metallic article surface.
Das anorganische Bindemittel ist nicht auf eine bestimmte Bindemittelart beschränkt und vorzugsweise umfaßt es mindestens ein Mitglied, ausgewählt aus Boraten, Phosphaten und Silicaten, wie nachstehend erwähnt.The inorganic binder is not limited to a particular type of binder and preferably comprises at least one member selected from borates, phosphates and silicates as mentioned below.
Alkalimetallsalze, Erdalkalimetallsalze und Ammoniumsalze von HBO&sub2;, H&sub3;BO&sub3;, H&sub4;B&sub2;O&sub5;, H&sub2;B&sub4;O&sub7;, HB&sub5;O&sub8;, H&sub2;B&sub6;O&sub1;&sub0;, H&sub2;B&sub8;O&sub1;&sub3; usw.Alkali metal salts, alkaline earth metal salts and ammonium salts of HBO₂, H₃BO₃, H₄B₂O₅, H₂B₄O₇, HB₅O₈, H₂B₆O₁₀, H₂B₈O₁₃, etc.
Alkalimetallsalze, Erdalkalimetallsalze und Ammoniumsalze von H&sub3;PO&sub4;, HPO&sub3;, H&sub4;P&sub2;O&sub6;, H&sub3;PO&sub3;, H&sub4;P&sub2;O&sub5;, HPO&sub2;, H&sub3;PO&sub2;, H&sub3;P&sub3;O&sub9; und Polyphosphorsäuren zum Beispiel H&sub4;P&sub2;O&sub7;, H&sub5;P&sub3;O&sub1;&sub0;, H&sub6;P&sub1;&sub1;O&sub1;&sub3; usw.Alkali metal salts, alkaline earth metal salts and ammonium salts of H₃PO₄, HPO₃, H₄P₂O₆, H₃PO₃, H₄P₂O₅, HPO₂, H₃PO₂, H₃P₃O₆ and polyphosphoric acids, for example H₄P₂O₇, H₅P₃O₁₀, H₆P₁₁O₁₃, etc.
Jene werden durch die allgemeine Formel M&sub2;O XSiO&sub2; ausgedrückt, worin M ein Alkalimetallatom oder ein Erdalkalimetallatom bedeutet und X eine positive ganze Zahl von 1 bis 5 darstellt.Those are expressed by the general formula M₂O XSiO₂, where M represents an alkali metal atom or an alkaline earth metal atom and X represents a positive integer of 1 to 5.
Das organische Bindemittel ist nicht auf eine bestimmte Bindemittelart beschränkt und umfaßt vorzugsweise mindestens ein Mitglied, ausgewählt aus wasserlöslichen hochmolekularen Verbindungen, zum Beispiel natürliche hochmolekulare Stoffe wie Stärke, Seetang, Pflanzenschleime, tierische Proteine und Fermentationsschleime; halbsynthetische hochmolekulare Stoffe, hergestellt aus Stärke und Cellulose; und synthetische Polymere, zum Beispiel Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenglycol und Polyvinylalkohol.The organic binder is not limited to a specific type of binder and preferably comprises at least one member selected from water-soluble high molecular compounds, for example, natural high molecular materials such as starch, seaweed, plant mucilage, animal proteins and fermentation mucilage; semi-synthetic high molecular materials made from starch and cellulose; and synthetic polymers, for example, polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol and polyvinyl alcohol.
Das Bindemittel wird mit einem Feststoffgehalt von 5 bis 150 g/l, vorzugsweise 10 bis 50 g/l, in der wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeit zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung angewendet. Dieser Feststoffgehalt ist in Abhängigkeit von dem Gehalt an festem Schmiermittel variabel. Wenn der Gehalt an Bindemittel mehr als 5 g/l beträgt, ist die Verbesserung der Bindeeigenschaft des erhaltenen Schmierfilms auf der Oberfläche des Metallgegenstandes nicht zufriedenstellend. Wenn andererseits das Bindemittel in einem zu großen Anteil von mehr als 150 g/l angewendet wird, weist die erhaltene wässerige Schmierbehandlungsflüssigkeit eine unerwünscht hohe Viskosität auf und somit wird die Menge an wässeriger Schmierbehandlungsflüssigkeit, die an der Oberfläche des Metallgegenstandes haftet, zu groß. Eine solch große Menge eines auf der Oberfläche des Metallgegenstandes gebildeten Schmierfilms verstopft die Metalldüse, mit der der Metallgegenstand kalt bearbeitet wird. The binder is used in a solid content of 5 to 150 g/L, preferably 10 to 50 g/L, in the aqueous lubricating treatment liquid for use in the present invention. This solid content is variable depending on the content of the solid lubricant. If the content of the binder is more than 5 g/L, the improvement of the bonding property of the obtained lubricating film on the surface of the metal article is not satisfactory. On the other hand, if the binder is used in an excessively large proportion of more than 150 g/L, the obtained aqueous lubricating treatment liquid has an undesirably high viscosity and thus the amount of the aqueous lubricating treatment liquid adhering to the surface of the metal article becomes too large. Such a large amount of a lubricating film formed on the surface of the metal article clogs the metal nozzle with which the metal article is cold worked.
Die wässerige Schmierbehandlungsflüssigkeit zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann durch Dispergieren und Lösen der vorstehend genannten Bestandteile in vorbestimmten Wassermengen in gleicher wie gewöhnlich praktizierter Weise hergestellt werden.The aqueous lubricating treatment liquid for use in the present invention can be prepared by dispersing and dissolving the above-mentioned components in predetermined amounts of water in the same manner as conventionally practiced.
Wenn der Gesamtanteil an Bestandteilen relativ gering ist, kann die schließlich hergestellte Flüssigkeit direkt als wässerige Schmierbehandlungsflüssigkeit verwendet werden. Wenn der Gesamtanteil an Bestandteilen relativ hoch ist, wird die erhaltene hergestellte Flüssigkeit direkt verwendet oder mit einer zusätzlichen Wassermenge verdünnt und dann als wässerige Schmierbehandlungsflüssigkeit verwendet, in Hinblick auf die Art des Metallgegenstandes, die Art der Metallverformung und der Verarbeitungsintensität. When the total proportion of components is relatively small, the finally prepared liquid can be directly used as an aqueous lubricating treatment liquid. When the total proportion of components is relatively high, the obtained prepared liquid is directly used or diluted with an additional amount of water and then used as an aqueous lubricating treatment liquid, in view of the type of metal article, the type of metal deformation and the processing intensity.
Der durch die wässerige Schmierbehandlungsflüssigkeit zu behandelnde Metallgegenstand wird gegebenenfalls einem chemischen Umwandlungsverfahren vor der Schmierbehandlung unterzogen.The metal object to be treated with the aqueous lubrication treatment liquid is, if necessary, subjected to a chemical conversion process prior to the lubrication treatment.
Es gibt keine spezielle Beschränkung für die Art der chemischen Umwandlungsschicht auf dem metallischen Material und es können beispielsweise eine Zinkphosphatbehandlung, eine Eisenoxalatbehandlung, Kupferoxidbehandlung, Aluminiumfluoridbehandlung und Titanfluoridbehandlung üblicherweise entsprechend der Metallart verwendet werden.There is no specific restriction on the type of chemical conversion layer on the metallic material and it can be, for example, zinc phosphate treatment, Iron oxalate treatment, copper oxide treatment, aluminum fluoride treatment and titanium fluoride treatment are usually used according to the metal type.
Die wässerige Schmierbehandlungsflüssigkeit zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung wird gewöhnlich durch ein Tauchverfahren auf einem metallischen Material angewendet, wobei die Temperatur dabei in einem Bereich zwischen Raumtemperatur und 80ºC gehalten wird.The aqueous lubricating treatment liquid for use in the present invention is usually applied to a metallic material by a dipping method while maintaining the temperature in a range between room temperature and 80°C.
Wenn die wässerige Schmierbehandlungsflüssigkeit bei einer hohen Temperatur angewendet wird, wird der Metallgegenstand ebenfalls erhitzt und somit kann die sich auf der Oberfläche des Metallgegenstands bildende Schicht der wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeit durch erhöhte Trockenwirkung abtrocknen. Wenn andererseits die Temperatur der wasserigen Schmierbehandlungsflüssigkeit zu hoch wird, werden Viskosität und Konzentration der wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeit verändert und es ist somit eine komplizierte Regelung erforderlich, um Viskosität und Konzentration der wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeit durch Zuführen von Wasser in einem vorbestimmten Maße zu halten.When the aqueous lubricating treatment liquid is applied at a high temperature, the metal object is also heated and thus the layer of the aqueous lubricating treatment liquid formed on the surface of the metal object may dry due to increased drying effect. On the other hand, when the temperature of the aqueous lubricating treatment liquid becomes too high, the viscosity and concentration of the aqueous lubricating treatment liquid are changed and thus complicated control is required to keep the viscosity and concentration of the aqueous lubricating treatment liquid at a predetermined level by supplying water.
Das Schmierverfahren der vorliegenden Erfindung wird gewöhnlich nach einer der nachstehenden Abfolgen ausgeführt. Die Abfolge variiert in Abhängigkeit von der Art des Metallgegenstandes, der Oberflächenbedingung und der Art der Kaltverformung und dem Verformungsausmaß.The lubrication method of the present invention is usually carried out in one of the following sequences. The sequence varies depending on the type of metal article, the surface condition and the type of cold working and the amount of deformation.
1. Entfetten - Wasserspülen - Schmiermittelbehandlung gemäß vorliegender Erfindung - Trocknen1. Degreasing - water rinsing - lubricant treatment according to the present invention - drying
2. Entfetten - Wasserspülen - Beizen - Wasserspülen - Schmiermittelbehandlung gemäß vorliegender Erfindung - Trocknen (Beizen wird ausgeführt, um Rost und Zunder zu entfernen)2. Degreasing - Water rinsing - Pickling - Water rinsing - Lubricant treatment according to the present invention - Drying (pickling is carried out to remove rust and scale)
3. Entfetten - Wasserspülen - Beizen - Wasserspülen - chemische Umwandlungsbehandlung - Wasserspülen - Schmiermittelbehandlung gemäß vorliegender Erfindung - Trocknen3. Degreasing - water rinsing - pickling - water rinsing - chemical conversion treatment - water rinsing - lubricant treatment according to the present invention - drying
4. Entfetten - Wasserspülen - chemische Umwandlungsbehandlung Wasserspülen - Schmiermittelbehandlung gemäß vorliegender Erfindung - Trocknen4. Degreasing - water rinsing - chemical conversion treatment - water rinsing - lubricant treatment according to the present invention - drying
Das Entfetten wird nur erforderlichenfalls ausgeführt. Das Beizen wird ausgeführt, um Rost und Zunder von der Oberfläche des Metallgegenstands zu entfernen.Degreasing is only carried out when necessary. Pickling is carried out to remove rust and scale from the surface of the metal object.
Der Metallgegenstand wird gegebenenfalls durch eine Kugelstrahlbehandlung oder eine Sandstrahlbehandlung oder durch das vorstehend genannte chemische Umwandlungsverfahren oberflächenbehandelt, bevor die Schmierbehandlung beginnt. Die Art der Oberflächenbehandlung kann in Hinblick auf die Art und Oberflächenbedingung des Metallgegenstandes und Art der Intensität der Kaltverformung ausgewählt werden.The metal article is optionally surface-treated by a shot peening treatment or a sandblasting treatment or by the above-mentioned chemical conversion process before the lubrication treatment begins. The type of surface treatment may be selected in view of the type and surface condition of the metal article and the type of intensity of cold deformation.
Durch Anwenden der speziellen wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeit im Einklang mit der vorliegenden Erfindung zeigt der auf der Oberfläche des Metallgegenstandes gebildete feste schmierende Film eine ausgezeichnete Schmierwirkung und rostverhindernde Wirkung, verglichen mit jenen, die sich durch eine übliche wässerige Schmierbehandlungsflüssigkeit ergeben.By applying the special aqueous lubricating treatment liquid according to the present invention, the solid lubricating film formed on the surface of the metal article exhibits excellent lubricating effect and rust-preventing effect compared with those provided by a conventional aqueous lubricating treatment liquid.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht ein Schmierverfahren zum Kaltverformen von Metallgegenständen, bei dem den Metallgegenständen eine ausgezeichnete schmierende Eigenschaft verliehen wird, so daß sie in der Lage sind, ohne festzufressen oder zu blockieren zufriedenstellende hohe Verformungsgrade beim Kaltverformen zu erreichen, mit einer hohen Verarbeitbarkeit und sie verleihen den so verarbeiteten Produkten außerdem eine hohe Rostbeständigkeit.The present invention enables a lubricating method for cold forming metal articles, which imparts an excellent lubricating property to the metal articles, so that they are capable of achieving satisfactory high degrees of deformation during cold forming without seizing or blocking, with a high workability and also imparts a high rust resistance to the products thus processed.
Die vorliegende Erfindung wird im weiteren durch Beispiele und Vergleichsbeispiele erklärt, die nicht zur Begrenzung der Erfindung vorgesehen sind.The present invention is further explained by Examples and Comparative Examples, which are not intended to Limit the invention.
In jedem dieser Beispiele und Vergleichsbeispiele wurde ein Stab aus Kohlenstoffstahl (JIS G4051) mit einem Durchmesser von 30 mm den nachstehenden Verfahren unterzogen.In each of these examples and comparative examples, a carbon steel bar (JIS G4051) with a diameter of 30 mm was subjected to the following procedures.
Entfetten T Wasserspülen T Beizen T Wasserspülen chemische Umwandlungsbehandlung T Wasserspülen T Schmierbehandlung T TrocknenDegreasing T Water rinsing T Pickling T Water rinsing Chemical conversion treatment T Water rinsing T Lubrication treatment T Drying
Bei der Entfettungsstufe wurde der Kohlenstoffstahlstab in einer Lösung mit 20 g/l Fine Cleaner 4360 (Warenzeichen des Entfettungsmittels, ein Produkt der Nihon Parkerizing Co.) bei 70ºC für 10 Minuten behandelt.In the degreasing step, the carbon steel rod was treated in a solution containing 20 g/L of Fine Cleaner 4360 (trademark of the degreaser, a product of Nihon Parkerizing Co.) at 70ºC for 10 minutes.
Bei jeder Wasserspülstufe wurde der Kohlenstoffstahlstab mit fließendem Leitungswasser bei Raumtemperatur für 60 Sekunden behandelt.At each water rinse stage, the carbon steel rod was treated with running tap water at room temperature for 60 seconds.
Das Beizverfahren wurde durch Verwendung von Ivit 700 A (Warenzeichen: hergestellt von Asahi Kagaku K.K.) in einer Menge von 0,05 g/l bei Raumtemperatur für 10 Minuten ausgeführt.The pickling process was carried out by using Ivit 700 A (trademark: manufactured by Asahi Kagaku K.K.) in an amount of 0.05 g/L at room temperature for 10 minutes.
Das chemische Umwandlungsverfahren wurde durch Eintauchen des Kohlenstoffstahlstabs in eine wässerige Lösung mit einem einen chemischen Umwandlungsfilm bildenden Mittel vom Zinkphosphattyp (Warenzeichen: PB181X, hergestellt von Nihon Parkerizing K.K.) in einer Menge von 90 g/l ausgeführt. Ein Beschleuniger für das Mittel zur Bildung des chemischen Umwandlungsfilms (Warenzeichen: AC131, hergestellt von Nihon Parkerizing K.K.) wurde in einer Menge von 0,3 g/l bei einer Temperatur von 80ºG für 15 Minuten angewendet, ausgenommen Beispiele 12 und 13 und Vergleichsbeispiele 1, 8, 9 und 15, bei denen die chemische Umwandlung nicht erfolgte.The chemical conversion process was carried out by immersing the carbon steel rod in an aqueous solution containing a zinc phosphate type chemical conversion film forming agent (trademark: PB181X, manufactured by Nihon Parkerizing K.K.) in an amount of 90 g/L. A chemical conversion film forming agent accelerator (trademark: AC131, manufactured by Nihon Parkerizing K.K.) was applied in an amount of 0.3 g/L at a temperature of 80°C for 15 minutes, except for Examples 12 and 13 and Comparative Examples 1, 8, 9 and 15, in which the chemical conversion did not occur.
Die Schmierbehandlung wurde durch Eintauchen des Kohlenstoffstahlstabs in eine wässerige Schmierbehandlungsflüssigkeit mit der in Tabelle I angegebenen Zusammensetzung bei einer Temperatur von 80ºC für 3 Minuten ausgeführt, ausgenommen Vergleichsbeispiele 6 und 11, und die Behandlung wurde bei einer Temperatur von 70ºC für 3 Minuten ausgeführt.The lubrication treatment was carried out by immersing the carbon steel rod in an aqueous lubrication treatment liquid having the composition shown in Table I at a temperature of 80°C for 3 minutes, except for Comparative Examples 6 and 11, and the treatment was carried out at a temperature of 70°C for 3 minutes.
Das Trockenverfahren wurde durch Überblasen heißer Luft bei einer Temperatur von 120ºC für 10 Minuten ausgeführt. Das Trockenverfahren kann gewöhnlich unter Belassen des Metallgegenstandes in der Umgebungsatmosphäre ausgeführt werden.The drying process was carried out by blowing hot air at a temperature of 120ºC for 10 minutes. The drying process can usually be carried out by leaving the metal object in the ambient atmosphere.
Der erhaltene schmiermittelbehandelte Kohlenstoffstahlstab wurde einem Kaltverformungstest unterzogen (cold backward cup extrusion test /Kaltnapffließpreßtest) wie in Tabelle II ausgewiesen.The obtained lubricant-treated carbon steel rod was subjected to a cold backward cup extrusion test as shown in Table II.
Die Schmierwirkung wurde durch Messen der maximalen Tiefe einer guten inneren Oberfläche des extrudierten Prüfstücks (cup) bewertet, das ohne Hervorrufen von Verschmutzungen oder Riefen in Form von vertikalen Linien an der Innenseite der Wandfläche des gezogenen Prüfstücks (cup), gefertigt wurde. Je tiefer die maximale Tiefe der guten inneren Oberfläche des Prüfstücks (cup) ist, desto besser ist die Schmierwirkung des erhaltenen Schmierfilms auf der Staboberfläche. Die Testergebnisse sind in Tabelle I ausgewiesen.The lubrication effect was evaluated by measuring the maximum depth of a good inner surface of the extruded test piece (cup) which was produced without causing any contamination or scoring in the form of vertical lines on the inner side of the wall surface of the drawn test piece (cup). The deeper the maximum depth of the good inner surface of the test piece (cup), the better the lubrication effect of the obtained lubricating film on the rod surface. The test results are shown in Table I.
Der mit Schmiermittel behandelte Kohlenstoffstahlstab wurde ebenfalls dem in Tabelle III angeführten Rostwiderstandstest unterzogen. Die Rostbeständigkeit wurde gemäß nachstehenden 4 Klassen bewertet. Klasse Bewertung Kein Rost erzeugt. Rost erzeugt auf einer Fläche entsprechend weniger als 20 % der gesamten Oberfläche des Prüfstücks (cup). Rost erzeugt auf einer Fläche entsprechend 20 bis 50 % der gesamten Oberfläche des Prüfstücks (cup). Rost auf einer Fläche erzeugt entsprechend mehr als 50 % der gesamten Oberfläche des Prüfstücks (cup).The lubricant treated carbon steel bar was also subjected to the rust resistance test shown in Table III. The rust resistance was evaluated according to the following 4 classes. Class Rating No rust generated. Rust generated on an area corresponding to less than 20% of the total surface area of the test piece (cup). Rust generated on an area corresponding to 20 to 50% of the total surface area of the test piece (cup). Rust generated on an area corresponding to more than 50% of the total surface area of the test piece (cup).
Die Testergebnisse sind in Tabelle I ausgewiesen. Tabelle I Zusammensetzung der wässrigen Schmiermittelbehandlungsflüssigkeit Testergebnisse Beispiel Nr. Anwendung chemischer Umwandlung Metallseife (*)1 (g/l) Tensid (*)9 (g/l) festes Schmiermittel Bindemittel kolloidale Titanverbindung (*)5 (ppm) Prüfstücktiefe m. guter innerer Oberfäche (mm) Rostbeständigkeit Typ Menge (g/l) Vergleichsbeispiel Beispiel ja nein Tabelle I Fortsetzung Zusammensetzung der wässrigen Schmiermittelbehandlungsflüssigkeit Testergebnisse Beispiel Nr. Anwendung chemischer Umwandlung Metallseife (*)1 (g/l) Tensid (*)9 (g/l) festes Schmiermittel Bindemittel kolloidale Titanverbindung (*)5 (ppm) Prüfstücktiefe m. guter innerer Oberfäche (mm) Rostbeständigkeit Typ Menge (g/l) Beispiel Vergleichsbeispiel ja neinThe test results are shown in Table I. Table I Composition of aqueous lubricant treatment liquid Test results Example No. Application of chemical conversion Metal soap (*)1 (g/l) Surfactant (*)9 (g/l) Solid lubricant Binder Colloidal titanium compound (*)5 (ppm) Test piece depth with good inner surface (mm) Rust resistance Type Quantity (g/l) Comparative example Example yes no Table I continued Composition of aqueous lubricant treatment fluid Test results Example No. Application of chemical conversion Metal soap (*)1 (g/l) Surfactant (*)9 (g/l) Solid Lubricant Binder colloidal titanium compound (*)5 (ppm) Test piece depth with good inner surface (mm) Rust resistance Type Quantity (g/l) Example Comparative example yes no
(*)1....Metallsalz, bestehend aus Calciumstearat im feuchten Zustand (30 % auf trockenes Festgewicht), hergestellt gemäß Japanischer ungeprüfter Patentveröffentlichung Nr. 60-45680.(*)1....Metal salt consisting of calcium stearate in the wet state (30% on dry solid weight) prepared in accordance with Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-45680.
(*)2....Molybdändisulfid.(*)2....Molybdenum disulfide.
(*)3....Wolframdisulfid.(*)3....tungsten disulfide.
(*)4....Graphit.(*)4....Graphite.
(*)5....Neutralisationsprodukt aus Titanphosphatlösung mit Natriumhydroxid (Ätznatron), weist einen pH-Wert von 8 auf.(*)5....Neutralization product of titanium phosphate solution with sodium hydroxide (caustic soda), has a pH value of 8.
(*)6....Trinatriumphosphat.(*)6....Trisodium phosphate.
(*)7....Carboxymethylcellulose.(*)7....Carboxymethylcellulose.
(*)8....Polyvinylpyrrolidon.(*)8....Polyvinylpyrrolidone.
(*)9....Polyoxyethylennonylphenolether, HLB 15, hergestellt von Daiichi Kogoyo Seiyaku K.K., Warenzeichen: Noigen EA150.(*)9....Polyoxyethylene nonylphenol ether, HLB 15, manufactured by Daiichi Kogoyo Seiyaku K.K., trademark: Noigen EA150.
(*)10...Schmiermittel vom Natriumseifentyp, (Warenzeichen: LUB-4601, hergestellt Nihon Parkerizing K.K.), in einer Menge von 70 g/l. Tabelle II Cold-Backward-Cup-Extrusionstest Kalt-Verformungspreßvorrichtung MSF200 (Warenzeichen) hergestellt von Fukai Kikai K.K. Testvorrichtung Testbedingungen Prüfstück (cup) Temperatur Arbeitsgeschwindigkeit Verformung der Fläche 50 % Werkzeug Raumtemperatur (Zylinder) Stanze Formdüse Tabelle III Rostbeständigkeitstest Testbedingung Testvorrichtung Prüfstück (cup) konstante Temperatur von 50ºC konstante Luftfeuchtigkeit von 95 % Zeit: 24 Stunden Programm Konstanttemperatur, konstante Luftfeuchtigkeit, Gefäß GLMB-62 (Warenzeichen), hergestellt von K.K. Futaba Kagaku Länge: 50 mm Durchmesser: 30 mm(*)10...Sodium soap type lubricant (trademark: LUB-4601, manufactured by Nihon Parkerizing KK), in an amount of 70 g/l. Table II Cold Backward Cup Extrusion Test Cold Forming Press MSF200 (trademark) manufactured by Fukai Kikai KK Test Apparatus Test Conditions Test piece (cup) Temperature Working speed Deformation of surface 50% Tool Room temperature (cylinder) Punch Die Table III Rust resistance test Test condition Test device Test piece (cup) Constant temperature of 50ºC Constant humidity of 95% Time: 24 hours Program Constant temperature, constant humidity, Cup GLMB-62 (trademark), manufactured by KK Futaba Kagaku Length: 50 mm Diameter: 30 mm
Im Hinblick auf Tabelle I war in den Vergleichsbeispielen 1 bis 8, bei denen die Schmierbehandlungsflüssigkeit die Metallseife, das feste Schmiermittel und ein Tensid und keine kolloidale Titanverbindung enthielt, die erhaltene Prüfstücktiefe (cup) mit guter innerer Oberfläche im Bereich von 30 bis 48 mm und mehr liegt, gegenüber der von Vergleichsbeispielen 9 bis 13, bei denen der Gehalt an Metallseife bei einem geringen Ausmaß von 4 g/l oder weniger vorlag und in Vergleichsbeispielen 10 und 14, in denen der Anteil an festem Schmiermittel mehr als 50 g/l betrug. Es wird deutlich, dar die Verwendung höherer Mengen Metallseife und festen Schmiermittels in den wässerigen Schmiermittelbehandlungsflüssigkeiten zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung auch in Abwesenheit der kolloidalen Titanverbindung eine verbesserte Schmierwirkung auf den Metallgegenstand erzielt.Referring to Table I, in Comparative Examples 1 to 8 in which the lubrication treatment liquid contained the metal soap, solid lubricant and a surfactant and no colloidal titanium compound, the obtained cup with good inner surface was in the range of 30 to 48 mm and more, as compared with Comparative Examples 9 to 13 in which the metal soap content was at a low level of 4 g/L or less and Comparative Examples 10 and 14 in which the solid lubricant content was more than 50 g/L. It is clear that the use of higher amounts of metal soap and solid lubricant in the aqueous lubrication treatment liquids for use in the present invention achieves an improved lubricating effect on the metal article even in the absence of the colloidal titanium compound.
In den Vergleichsbeispielen 2 bis 6, in denen die wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeiten 5 g/l oder mehr eines Bindemittels enthielten, wies die erhaltene Prüfstücktiefe (cup) mit guter innerer Oberfläche einen Wert im Bereich von 34 bis 38 mm auf, das ist mehr als 32 mm nach Vergleichsbeispiel 1, bei dem kein Bindemittel verwendet wurde. Es ist daher ersichtlich, daß die Zugabe von Bindemittel zusätzlich die Schmierwirkung der wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeit verstärkt.In Comparative Examples 2 to 6 in which the aqueous lubrication treatment liquids contained 5 g/l or more of a binder, the obtained test piece depth (cup) with good inner surface was in the range of 34 to 38 mm, which is more than 32 mm in Comparative Example 1 in which no binder was used. It is therefore apparent that the addition of binder Additionally, the lubricating effect of the aqueous lubricating treatment fluid is increased.
In den Beispielen 1 bis 13, in denen die wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeiten eine kolloidale Titanverbindung enthielten, betrug die erhaltene Prüfstücktiefe (cup) mit guter innerer Oberfläche einen Wert von 36 bis 54 mm, der größer ist als jener von 30 bis 48 mm in den Vergleichsbeispielen 1 bis 8, in denen die kolloidale Titanverbindung nicht verwendet wurde. Es ist daher ersichtlich, daß die Zugabe von kolloidaler Titanverbindung wirksam die Schmierwirkung der wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeit erhöht, wenn sie in der vorliegenden Erfindung verwendet wurde.In Examples 1 to 13 in which the aqueous lubricating treatment liquids contained a colloidal titanium compound, the obtained specimen depth (cup) with good inner surface was 36 to 54 mm, which is larger than that of 30 to 48 mm in Comparative Examples 1 to 8 in which the colloidal titanium compound was not used. It is therefore apparent that the addition of colloidal titanium compound is effective in increasing the lubricating effect of the aqueous lubricating treatment liquid when used in the present invention.
In Vergleichsbeispiel 15, in dem das feste Schmiermittel in einem geringen Anteil von weniger als 50 g/l vorliegt und in den Vergleichsbeispielen 16 und 18, in denen die kolloidale Titanverbindung in einem geringen Anteil von weniger als 10 ppm vorliegt, wies die erhaltene Prüfstücktiefe (cup) mit guter innerer Oberfläche einen nicht zufriedenstellenden Wert im Bereich von 16 bis 32 mm auf.In Comparative Example 15 in which the solid lubricant is present in a small amount of less than 50 g/l and in Comparative Examples 16 and 18 in which the colloidal titanium compound is present in a small amount of less than 10 ppm, the obtained test piece depth (cup) with good inner surface had an unsatisfactory value in the range of 16 to 32 mm.
Des weiteren betrug in den Beispielen 7 bis 11, in denen ein Bindemittel verwendet wurde, die erhaltene Prüfstücktiefe (cup) mit guter innerer Oberfläche einen Wert von 40 bis 54 mm, was mehr ist als 36 bis 4 mm in den Beispielen 1 bis 6, in denen kein Bindemittel verwendet wurde. Es ist daher ersichtlich, daß die Zugabe eines Bindemittels wirksam die Schmierwirkung der wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeit erhöht, wenn diese in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.Furthermore, in Examples 7 to 11 in which a binder was used, the obtained test piece depth (cup) with good inner surface was 40 to 54 mm, which is more than 36 to 4 mm in Examples 1 to 6 in which no binder was used. It is therefore apparent that the addition of a binder is effective in increasing the lubricating effect of the aqueous lubricating treatment liquid when used in the present invention.
In den Beispielen 12 und 13, in denen die chemische Umwandlung nicht angewendet wurde, war die erhaltene Schmierwirkung ein wenig geringer als jene von Beispielen 7 und 8, in denen die chemische Umwandlung angewendet wurde, war jedoch höher als im Vergleichsbeispiel 19, bei dem eine übliche wässerige Schmierbehandlungsflüssigkeit angewendet wurde.In Examples 12 and 13 in which the chemical conversion was not applied, the obtained lubricating effect was a little lower than that of Examples 7 and 8 in which the chemical conversion was applied, but was higher than that of Comparative Example 19 in which a conventional aqueous lubricating treatment liquid was applied.
In Vergleichsbeispielen 1 bis 8 und 9 bis 14, in denen die kolloidale Titanverbindung nicht angewendet wurde, war die erhaltene Rostbeständlgkeit nicht zufriedenstellend (Klasse 1 oder 2), wohingegen in Beispielen 1 bis 13, in denen die kolloidale Titanverbindung angewendet wurde, die erhaltene Rostbeständigkeit zufriedenstellend war (Klasse 3 oder 4). Folglich wird ersichtlich, daß die Zugabe einer kolloidalen Titanverbindung wirksam die rostverhindernde Wirkung der wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeit erhöht, wenn diese in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.In Comparative Examples 1 to 8 and 9 to 14, in which the colloidal titanium compound was not used, the rust resistance obtained was not satisfactory (Class 1 or 2), whereas in Examples 1 to 13, in which the colloidal titanium compound was applied, the obtained rust resistance was satisfactory (class 3 or 4). Consequently, it is seen that the addition of a colloidal titanium compound effectively increases the rust-preventing effect of the aqueous lubricating treatment liquid when used in the present invention.
In jedem der Beispiele 14 bis 17 und Vergleichsbeispielen 20 bis 29 wurden die gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 ausgeführt mit den nachstehenden Abweichungen.In each of Examples 14 to 17 and Comparative Examples 20 to 29, the same procedures as in Example 1 were carried out with the following exceptions.
Der zu behandelnde Metallgegenstand war ein Stab aus 13Cr rostfreiem Stahl (SUS 410L, JIS G4303) mit einem Durchmesser von 30 mm.The metal object to be treated was a rod made of 13Cr stainless steel (SUS 410L, JIS G4303) with a diameter of 30 mm.
Das Beizen wurde ausgeführt unter Verwendung einer wässerigen Lösung von 7 %-iger HNO&sub3; und 3 % HF bei Raumtemperatur für 10 Minuten.Pickling was carried out using an aqueous solution of 7% HNO3 and 3% HF at room temperature for 10 minutes.
Die chemische Umwandlungsbehandlung wurde durch Eintauchen des Stabes aus rostfreiem Stahl in eine wässerige Lösung mit 40 g/l eines Mittels zur Bildung eines chemischen Umwandlungsfilmes vom Oxalattyp (Warenzeichen: FBA1, hergestellt von Nihon Parkerizing K.K.), 20 g/l eines Additivs zur Bildung eines chemischen Umwandlungsfilms vom Oxalattyp (Warenzeichen: FBA2, hergestellt von Nihon Parkerizing K.K.) und 1 g/l eines Beschleunigers für die Bildung eines chemischen Umwandlungsfilms vom Oxalattyp (Warenzeichen: AC-16, hergestellt von Nihon parkerizing K.K.) bei einer Temperatur von 90ºC für 15 Minuten ausgeführt.The chemical conversion treatment was carried out by immersing the stainless steel rod in an aqueous solution containing 40 g/L of an oxalate type chemical conversion film forming agent (trademark: FBA1, manufactured by Nihon Parkerizing K.K.), 20 g/L of an oxalate type chemical conversion film forming additive (trademark: FBA2, manufactured by Nihon Parkerizing K.K.) and 1 g/L of an oxalate type chemical conversion film forming accelerator (trademark: AC-16, manufactured by Nihon parkerizing K.K.) at a temperature of 90°C for 15 minutes.
Die Schmierbehandlung wurde durch Tauchen des Stabes aus rostfreiem Stahl in eine wässerige Schmierbehandlungsflüssigkeit mit der in Tabelle IV gezeigten Zusammensetzung bei einer Temperatur von 80ºC für 3 Minuten ausgeführt mit der Abweichung, daß in Vergleichsbeispielen 14 und 18 die Tauchbehandlung bei einer Temperatur von 70ºC für 3 Minuten ausgeführt wurde.The lubrication treatment was carried out by dipping the stainless steel rod into an aqueous lubrication treatment liquid having the composition shown in Table IV at a temperature of 80°C for 3 minutes, except that in Comparative Examples 14 and 18, the dipping treatment was carried out at a temperature of 70°C for 3 minutes.
Der behandelte Stab aus rostfreiem Stahl wurde einem Kaltverformungstest, wie in Tabelle II ausgewiesen, unterzogen. Die Testergebnisse sind in Tabelle IV aufgezeigt. Tabelle IV Zusammensetzung der wässrigen Schmiermittelbehandlungsflüssigkeit Beispiel Nr. Metallseife (*)1 (g/l) Tensid (*)9 (g/l) festes Schmiermittel Bindemittel kolloidale Titanverbindung (*)5 (ppm) Kaltverformungstest Tiefe der guten innereren Oberfläche des Prüfstücks (mm) Typ Menge (g/l) Vergleichsbeispiel Beispiel Bemerkung: (*)1 - (*)10 ....wie vorstehened definiert.The treated stainless steel bar was subjected to a cold deformation test as shown in Table II. The test results are shown in Table IV. Table IV Composition of aqueous lubricant treatment liquid Example No. Metallic soap (*)1 (g/l) Surfactant (*)9 (g/l) Solid lubricant Binder Colloidal titanium compound (*)5 (ppm) Cold deformation test Depth of good inner surface of test piece (mm) Type Quantity (g/l) Comparative example Example Remark: (*)1 - (*)10 ....as defined above.
In den Vergleichsbeispielen 20 bis 22 unter Verwendung einer wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeit ohne kolloidale Titanverbindung betrug die Tiefe der guten inneren Oberfläche des Prüfstücks (cup) 38 bis 54 mm, was größer ist als 28 bis 32 mm in Vergleichsbeispielen 23 bis 25. Folglich ist ersichtlich, daß bei Anwendung auf einen Gegenstand aus rostfreiem Stahl wässerige Schmierbehandlungsflüssigkeiten mit einer wie durch die Erfindung geforderten Menge von Metallseife und festem Schmiermittel, eine Schmierwirkung aufweisen, die von der üblichen Schmierbehandlungsflüssigkeit nicht erhalten wird.In Comparative Examples 20 to 22 using an aqueous lubricating treatment liquid containing no colloidal titanium compound, the depth of the good inner surface of the test piece (cup) was 38 to 54 mm, which is larger than 28 to 32 mm in Comparative Examples 23 to 25. Therefore, it can be seen that when applied to a stainless steel article, aqueous lubricating treatment liquids containing an amount of metal soap and solid lubricant as required by the invention have a lubricating effect not obtained by the conventional lubricating treatment liquid.
In den Beispielen 14 bis 17, in denen die kolloidale Titanverbindung verwendet wurde, betrug die Tiefe der guten inneren Fläche des Prüfstücks (cup) 44 bis 58 mm, was größer ist als 28 bis 32 mm in Vergleichsbeispielen 26 bis 29, in denen der Anteil an Metallseife und festem Schmierstoff außerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung fällt.In Examples 14 to 17 in which the colloidal titanium compound was used, the depth of the good inner surface of the test piece (cup) was 44 to 58 mm, which is larger than 28 to 32 mm in Comparative Examples 26 to 29 in which the proportion of metal soap and solid lubricant falls outside the scope of the present invention.
Es wird daher ersichtlich, daß die Schmierwirkung der wässerigen Schmierbehandlungsflüssigkeiten in Beispielen 14 bis 27, in denen die kolloidale Titanverbindung zugegeben wurde, höher ist als jene in den Vergleichsbeispielen 20 bis 22, in denen die kolloidale Titanverbindung nicht angewendet wurde.It is therefore apparent that the lubricating effect of the aqueous lubricating treatment liquids in Examples 14 to 27 in which the colloidal titanium compound was added is higher than that in Comparative Examples 20 to 22 in which the colloidal titanium compound was not used.
In jedem der Beispiele 18 bis 21 und Vergleichsbeispielen 30 bis 33 wurden die gleichen Verfahren wie jene in Beispiel 1 ausgeführt mit nachstehenden Abweichungen.In each of Examples 18 to 21 and Comparative Examples 30 to 33, the same procedures as those in Example 1 were carried out with the following exceptions.
Der zu behandelnde Metallgegenstand war ein Titandraht (Second type, JIS H4600) mit einem Durchmesser von 3 mm.The metal object to be treated was a titanium wire (second type, JIS H4600) with a diameter of 3 mm.
Das Beizen wurde ausgeführt unter Verwendung einer wässerigen Lösung von 7 %-iger HNO&sub3; und 3 % HF bei Raumtemperatur für 10 Minuten. Pickling was carried out using an aqueous solution of 7% HNO3 and 3% HF at room temperature for 10 minutes.
Die chemische Umwandlungsbehandlung wurde ausgeführt durch Eintauchen des Titandrahtes in eine wässerige Lösung mit 36 g/l eines Mittels zur Bildung eines chemischen Umwandlungsfilms vom Fluoridtyp (Warenzeichen: MET-3851, hergestellt von Nihon Parkerizing K.K.) bei einer Temperatur von 60ºC für 3 Minuten.The chemical conversion treatment was carried out by immersing the titanium wire in an aqueous solution containing 36 g/l of a chemical conversion agent. fluoride type conversion film (trademark: MET-3851, manufactured by Nihon Parkerizing KK) at a temperature of 60ºC for 3 minutes.
Die Schmierbehandlung wurde ausgeführt durch Eintauchen des Titandrahtes in eine wässerige Schmiermittelflüssigkeit mit der wie in Tabelle V ausgewiesenen Zusammensetzung bei einer Temperatur von 80ºC für 3 Minuten mit der Abweichung, daß in Vergleichsbeispiel 33 die Behandlungstemperatur 70ºC betrug.The lubrication treatment was carried out by immersing the titanium wire in an aqueous lubricating liquid having the composition as shown in Table V at a temperature of 80°C for 3 minutes, except that in Comparative Example 33 the treatment temperature was 70°C.
Der erhaltene behandelte Titandraht wurde Kaltdrahtziehen, wie in Tabelle VI ausgeführt, unterzogen.The obtained treated titanium wire was subjected to cold wire drawing as set forth in Table VI.
Die Testergebnisse sind in Tabelle V aufgezeigt. Tabelle V Zusammensetzung der wässrigen Schmiermittelbehandlungsflüssigkeit Kaltziehtest Zug (*)11 Beispiel Nr. Metallseife (*)1 (g/l) Tensid (*)9 (g//l) festes Schmiermittel Bindemittel (*)8 (g/l) kolloidale Titanverbindung (*)5 (ppm) Typ Menge (g/l) Beispiel Vergleichsbeispiel gut schlecht Bemerkung: (*)1 - (*)10 ....wie vorstehened definiert. (*)11 ...........Bewertung Gut: Keine Riefen während des Ziehverfahrens gebildet. Schlecht: Riefen erzeugt. Tabelle VI Drahtziehtest Testvorrichtung Drahtziehvorrichtung mit Einzelkopf Testbedingung Prüfstück Temperatur Ziehgeschwindigkeit Zug Bedingung Titan (Second type) 3 mm x 12 mm Raumtemperatur Zug Formdüsendurchmesser VerformungThe test results are shown in Table V. Table V Composition of aqueous lubricant treatment liquid Cold drawing test Tensile (*)11 Example No. Metallic soap (*)1 (g/l) Surfactant (*)9 (g/l) Solid lubricant Binder (*)8 (g/l) Colloidal titanium compound (*)5 (ppm) Type Quantity (g/l) Example Comparative example Good Poor Remark: (*)1 - (*)10 ....as defined above. (*)11 ...........Evaluation Good: No scoring formed during the drawing process. Poor: Scoring generated. Table VI Wire drawing test Test device Single head wire drawing device Test condition Test piece Temperature Drawing speed Tensile Condition Titanium (Second type) 3 mm x 12 mm Room temperature Tensile Die diameter Deformation
Tabelle V zeigt deutlich in Beispielen 18 bis 21 gemäß vorliegender Erfindung, daß die erhaltenen schmiermittelbehandelten Titandrähte eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Riefen aufweisen, auch wenn 5 Ziehvorgänge beim Kaltdrahtziehtest ausgeführt wurden, wohingegen in Vergleichsbeispielen 30 bis 33 der erhaltene schmiermittelbehandelte Titandraht Riefen nach dem fünften Ziehen bei dem Kaltziehtest aufwies.Table V clearly shows that in Examples 18 to 21 according to the present invention, the obtained lubricant-treated titanium wires had high resistance to scoring even when 5 drawings were carried out in the cold wire drawing test, whereas in Comparative Examples 30 to 33, the obtained lubricant-treated titanium wire had scoring after the fifth drawing in the cold drawing test.
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