JP2001247887A - 鋼材の冷間塑性加工用潤滑剤組成物 - Google Patents
鋼材の冷間塑性加工用潤滑剤組成物Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋼管の冷間圧延といった非常に過酷な冷間塑
性加工でも、工具と被加工材との間の焼き付きを防止で
き、使用と洗浄除去が容易な、鋼材の冷間塑性加工用潤
滑剤組成物。 【解決手段】 常温で液体の有機塩素化合物（例、塩素
化パラフィン）、有機硫黄化合物（例、硫化油脂）、有
機リン化合物（例、デシルホスファイト）の１種以上か
らなる基油に、平均粒径２０μｍ以下の炭酸カルシウム
および／または水酸化カルシウムの粉末を分散させた潤
滑剤組成物。
性加工でも、工具と被加工材との間の焼き付きを防止で
き、使用と洗浄除去が容易な、鋼材の冷間塑性加工用潤
滑剤組成物。 【解決手段】 常温で液体の有機塩素化合物（例、塩素
化パラフィン）、有機硫黄化合物（例、硫化油脂）、有
機リン化合物（例、デシルホスファイト）の１種以上か
らなる基油に、平均粒径２０μｍ以下の炭酸カルシウム
および／または水酸化カルシウムの粉末を分散させた潤
滑剤組成物。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐焼き付き性に優
れる、鋼管の冷間圧延を始めとする各種の鋼材の冷間塑
性加工用の潤滑剤組成物に関する。
れる、鋼管の冷間圧延を始めとする各種の鋼材の冷間塑
性加工用の潤滑剤組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋼材の冷間塑性加工では、加工時の摩擦
低減や、工具と被加工材間の焼き付きを防止する目的
で、潤滑剤が使用されている。そして、非常に過酷な冷
間塑性加工、例えば、冷間鍛造、鋼管の冷間抽伸、鋼管
の冷間圧延といった、加工度の高い、或いは摩擦面温度
が高い塑性加工では、潤滑性の高い潤滑剤が必要とされ
ている。
低減や、工具と被加工材間の焼き付きを防止する目的
で、潤滑剤が使用されている。そして、非常に過酷な冷
間塑性加工、例えば、冷間鍛造、鋼管の冷間抽伸、鋼管
の冷間圧延といった、加工度の高い、或いは摩擦面温度
が高い塑性加工では、潤滑性の高い潤滑剤が必要とされ
ている。
【０００３】一般に潤滑剤には、油をベースとするも
の、水をベースとするもの、さらには加工前に材料表面
に被膜を形成させて使うタイプのものなどがある。この
うち、被膜タイプのものは、一般に耐焼き付き性に優れ
るため、上述のような過酷な冷間塑性加工に用いられて
きたが、被加工材に被膜を形成するため、潤滑剤を被加
工材に塗布して乾燥させる、という余分な工程が必要で
あり、生産効率、コストの面で問題がある。
の、水をベースとするもの、さらには加工前に材料表面
に被膜を形成させて使うタイプのものなどがある。この
うち、被膜タイプのものは、一般に耐焼き付き性に優れ
るため、上述のような過酷な冷間塑性加工に用いられて
きたが、被加工材に被膜を形成するため、潤滑剤を被加
工材に塗布して乾燥させる、という余分な工程が必要で
あり、生産効率、コストの面で問題がある。
【０００４】水をベースにした潤滑剤には、水溶液タイ
プのもの、油を乳化させたエマルションタイプのものな
どがある。これらは、熱伝導率の高い水をベースにして
いるため冷却性には優れる一方、形成される潤滑膜が薄
いため、過酷な加工では焼き付きを防止することが難し
かった。
プのもの、油を乳化させたエマルションタイプのものな
どがある。これらは、熱伝導率の高い水をベースにして
いるため冷却性には優れる一方、形成される潤滑膜が薄
いため、過酷な加工では焼き付きを防止することが難し
かった。
【０００５】油ベースのものは、最も広い範囲で使用さ
れている。油ベースの潤滑剤は、水ベースのものに比
べ、厚い潤滑膜が形成され易いためである。厳しい加工
には、油中に極圧剤と呼ばれる添加剤を添加して、耐焼
き付き性を向上させる手法がとられている。しかし、極
圧剤を用いても、冷間鍛造、鋼管の冷間抽伸、鋼管の冷
間圧延といった非常に厳しい加工では焼き付きを十分に
防止できない。
れている。油ベースの潤滑剤は、水ベースのものに比
べ、厚い潤滑膜が形成され易いためである。厳しい加工
には、油中に極圧剤と呼ばれる添加剤を添加して、耐焼
き付き性を向上させる手法がとられている。しかし、極
圧剤を用いても、冷間鍛造、鋼管の冷間抽伸、鋼管の冷
間圧延といった非常に厳しい加工では焼き付きを十分に
防止できない。
【０００６】焼き付き防止の目的で、ベースとなる水や
油に固体粉末を添加することも試みられた。その焼き付
き防止の機構は、例えば「プロセストライボロジー」
（コロナ社、１９９３年発行）に記載されているよう
に、固体粉末が厳しい加工においても工具と被加工材と
の界面に介在し、金属どうしの直接接触を物理的に防止
するためである。
油に固体粉末を添加することも試みられた。その焼き付
き防止の機構は、例えば「プロセストライボロジー」
（コロナ社、１９９３年発行）に記載されているよう
に、固体粉末が厳しい加工においても工具と被加工材と
の界面に介在し、金属どうしの直接接触を物理的に防止
するためである。
【０００７】この目的に使用する固体粉末としては、黒
鉛、二硫化モリブデン等が一般的である。これらはいず
れも、冷間加工の温度範囲では熱的に安定な固体粉末で
あって、剪断力の小さい結晶格子滑り面を有することで
潤滑効果を発揮し得る。しかし、これらの固体粉末はい
ずれも黒色粉末であり、これを添加した油、水等は黒色
となり、潤滑個所周辺を黒色に汚染する。また、白色系
の固体粉末を含有させた潤滑剤も種々開発されている
が、いずれも厳しい冷間塑性加工にでは焼き付き防止効
果が不十分であった。
鉛、二硫化モリブデン等が一般的である。これらはいず
れも、冷間加工の温度範囲では熱的に安定な固体粉末で
あって、剪断力の小さい結晶格子滑り面を有することで
潤滑効果を発揮し得る。しかし、これらの固体粉末はい
ずれも黒色粉末であり、これを添加した油、水等は黒色
となり、潤滑個所周辺を黒色に汚染する。また、白色系
の固体粉末を含有させた潤滑剤も種々開発されている
が、いずれも厳しい冷間塑性加工にでは焼き付き防止効
果が不十分であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、冷間鍛造、
鋼管の冷間抽伸、鋼管の冷間圧延といった鋼材の非常に
厳しい冷間塑性加工において、工具と被加工材の摩擦界
面に強固な潤滑膜を形成し、両者の焼き付きを防止する
ことができ、取り扱いと洗浄除去が容易で、好ましくは
白色系の潤滑剤組成物を提供しようとするものである。
鋼管の冷間抽伸、鋼管の冷間圧延といった鋼材の非常に
厳しい冷間塑性加工において、工具と被加工材の摩擦界
面に強固な潤滑膜を形成し、両者の焼き付きを防止する
ことができ、取り扱いと洗浄除去が容易で、好ましくは
白色系の潤滑剤組成物を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
の解決手段について鋭意検討した結果、常温で液体であ
る特定の有機化合物に微細なカルシウム含有固体粉末を
分散させたものが有効であることを見出し、本発明を完
成するに至った。
の解決手段について鋭意検討した結果、常温で液体であ
る特定の有機化合物に微細なカルシウム含有固体粉末を
分散させたものが有効であることを見出し、本発明を完
成するに至った。
【００１０】すなわち、本発明は、常温で液体の有機塩
素化合物、有機硫黄化合物、および有機リン化合物の１
種以上からなる基油に、カルシウム含有固体粉末を組成
物全体の５〜７０質量％の量で分散させてなる、鋼材の
冷間塑性加工用潤滑剤組成物である。本発明の潤滑剤組
成物において、固体粉末は平均粒径が２０μｍ以下のも
のが好ましい。また、本発明の潤滑剤組成物は、鋼管の
冷間圧延に使用した場合に特に顕著な効果が得られる。
素化合物、有機硫黄化合物、および有機リン化合物の１
種以上からなる基油に、カルシウム含有固体粉末を組成
物全体の５〜７０質量％の量で分散させてなる、鋼材の
冷間塑性加工用潤滑剤組成物である。本発明の潤滑剤組
成物において、固体粉末は平均粒径が２０μｍ以下のも
のが好ましい。また、本発明の潤滑剤組成物は、鋼管の
冷間圧延に使用した場合に特に顕著な効果が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明に係る鋼材の冷間塑性加工
用潤滑剤組成物は、基油と固体粉末とから構成される。
但し、後述するように、他の添加剤も含有しうる。
用潤滑剤組成物は、基油と固体粉末とから構成される。
但し、後述するように、他の添加剤も含有しうる。
【００１２】基油としては、従来より焼き付き防止や摩
耗防止のための添加剤、特に極圧剤として使用されてい
る、有機塩素化合物、有機硫黄化合物、および有機リン
化合物から選んだ１種以上の化合物を使用する。これら
の化合物は、基油として用いるため、常温で液体でなけ
ればならない。
耗防止のための添加剤、特に極圧剤として使用されてい
る、有機塩素化合物、有機硫黄化合物、および有機リン
化合物から選んだ１種以上の化合物を使用する。これら
の化合物は、基油として用いるため、常温で液体でなけ
ればならない。
【００１３】本発明で使用する有機塩素化合物として
は、動植物油や合成油またはその加水分解物を塩素化し
た塩素化油脂、塩素化エステル、塩素化脂肪酸、塩素化
パラフィンなどを挙げることができる。
は、動植物油や合成油またはその加水分解物を塩素化し
た塩素化油脂、塩素化エステル、塩素化脂肪酸、塩素化
パラフィンなどを挙げることができる。
【００１４】有機硫黄化合物としては、例えば、動植物
油や合成油の硫化物である硫化油脂、硫化エステル、硫
化脂肪酸、硫化オレフィン、ジヒドロカルビルポリサル
ファイド、チオカーバメート類、チオテルペン類、ジア
ルキルチオジプロピオネートなどを挙げることができ
る。
油や合成油の硫化物である硫化油脂、硫化エステル、硫
化脂肪酸、硫化オレフィン、ジヒドロカルビルポリサル
ファイド、チオカーバメート類、チオテルペン類、ジア
ルキルチオジプロピオネートなどを挙げることができ
る。
【００１５】硫化油脂の例には、硫化鯨油、硫化ラー
ド、硫化なたね油、硫化ひまし油、硫化大豆油、硫化米
ぬか油などがある。硫化脂肪酸の例としては硫化オレイ
ン酸などが、硫化エステルの例としては硫化オレイン酸
メチルなどが挙げられる。硫化オレフィンとしては、例
えば、下記一般式で示される化合物が挙げられる。
ド、硫化なたね油、硫化ひまし油、硫化大豆油、硫化米
ぬか油などがある。硫化脂肪酸の例としては硫化オレイ
ン酸などが、硫化エステルの例としては硫化オレイン酸
メチルなどが挙げられる。硫化オレフィンとしては、例
えば、下記一般式で示される化合物が挙げられる。
【００１６】R1Ｓx R2 ・・・ (I) 上記式中、R1は炭素数２〜１５のアルケニル基、R2は炭
素数２〜１５のアルキル基またはアルケニル基を示し、
ｘは１〜８の整数である。この化合物は、炭素数２〜１
５のオレフィン又はその２〜４量体を、硫黄、塩化硫黄
等の硫化剤と反応させることによって得られ、該オレフ
ィンとしては、オクテン、デセン、ドデセンなどが好ま
しい。しかし、プロピレンなどのより低級オレフィンも
使用できる。
素数２〜１５のアルキル基またはアルケニル基を示し、
ｘは１〜８の整数である。この化合物は、炭素数２〜１
５のオレフィン又はその２〜４量体を、硫黄、塩化硫黄
等の硫化剤と反応させることによって得られ、該オレフ
ィンとしては、オクテン、デセン、ドデセンなどが好ま
しい。しかし、プロピレンなどのより低級オレフィンも
使用できる。
【００１７】ジヒドロカルビルポリサルファイドとして
は、下記一般式で示される化合物が挙げられる： R3Ｓy R4 ・・・ (II) 上記式中、R3およびR4はそれぞれ炭素数１〜２０のヒド
ロカルビル基であり、互いに同一でも異なっていてもよ
く、ｙは２〜８の整数である。R3およびR4のヒドロカル
ビル基の例としては、炭素数１〜２０のアルキル基、炭
素数３〜２０の環状アルキル基、炭素数６〜２０のアリ
ール基、炭素数７〜２０のアルキルアリール基、および
炭素数７〜２０のアリールアルキル基が挙げられる。R3
とR4がいずれもアルキル基である化合物は、硫化アルキ
ルとも呼ばれる。R3およびR4の具体例としては、メチ
ル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチ
ル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、
各種ペンチル、各種ヘキシル、各種ヘプチル、各種オク
チル、各種ノニル、各種デシル、各種ドデシル、シクロ
ヘキシル、シクロオクチル、フェニル、ナフチル、トリ
ル、キシリル、ベンジル、フェネチルなどの各基を挙げ
ることができる。一般式(II)のジヒドロカルビルポリサ
ルファイドの具体例としては、例えば、ジベンジルポリ
サルファイド、ジｔｅｒｔ−ノニルポリサルファイド、
ジドデシルポリサルファイド、ジｔｅｒｔ−ブチルポリ
サルファイド、ジオクチルポリサルファイド、ジフェニ
ルポリサルファイド、ジシクロヘキシルポリサルファイ
ドなどが挙げられる。
は、下記一般式で示される化合物が挙げられる： R3Ｓy R4 ・・・ (II) 上記式中、R3およびR4はそれぞれ炭素数１〜２０のヒド
ロカルビル基であり、互いに同一でも異なっていてもよ
く、ｙは２〜８の整数である。R3およびR4のヒドロカル
ビル基の例としては、炭素数１〜２０のアルキル基、炭
素数３〜２０の環状アルキル基、炭素数６〜２０のアリ
ール基、炭素数７〜２０のアルキルアリール基、および
炭素数７〜２０のアリールアルキル基が挙げられる。R3
とR4がいずれもアルキル基である化合物は、硫化アルキ
ルとも呼ばれる。R3およびR4の具体例としては、メチ
ル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチ
ル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、
各種ペンチル、各種ヘキシル、各種ヘプチル、各種オク
チル、各種ノニル、各種デシル、各種ドデシル、シクロ
ヘキシル、シクロオクチル、フェニル、ナフチル、トリ
ル、キシリル、ベンジル、フェネチルなどの各基を挙げ
ることができる。一般式(II)のジヒドロカルビルポリサ
ルファイドの具体例としては、例えば、ジベンジルポリ
サルファイド、ジｔｅｒｔ−ノニルポリサルファイド、
ジドデシルポリサルファイド、ジｔｅｒｔ−ブチルポリ
サルファイド、ジオクチルポリサルファイド、ジフェニ
ルポリサルファイド、ジシクロヘキシルポリサルファイ
ドなどが挙げられる。
【００１８】チオカーバメートの例としてはジンクジチ
オカーバメートなどを、チオテルペンの例としては、五
硫化リンとピネンの反応物を、ジアルキルチオジプロピ
オネートの例としては、ジヘキシルチオジプロピオネー
ト、ジラウリルチオジプロピオネート、ジステアリルチ
オジプロピオネートなどをそれぞれ挙げることができ
る。以上の有機硫黄化合物のうち、極圧性、潤滑性など
の点から、硫化油脂が特に好ましい。
オカーバメートなどを、チオテルペンの例としては、五
硫化リンとピネンの反応物を、ジアルキルチオジプロピ
オネートの例としては、ジヘキシルチオジプロピオネー
ト、ジラウリルチオジプロピオネート、ジステアリルチ
オジプロピオネートなどをそれぞれ挙げることができ
る。以上の有機硫黄化合物のうち、極圧性、潤滑性など
の点から、硫化油脂が特に好ましい。
【００１９】有機リン化合物としては、アルキルホスフ
ァイト（例、デシルホスファイト）、アルキルもしくは
アリールアシッドホスフェート（例、デシルアシッドホ
スフェート、フェニルアシッドホスフェート）、トリア
ルキルもしくはトリアリールホスフェート（例、トリヘ
キシルホスフェート、トリクレシルホスフェート）、ジ
チオリン酸亜鉛などが挙げられる。
ァイト（例、デシルホスファイト）、アルキルもしくは
アリールアシッドホスフェート（例、デシルアシッドホ
スフェート、フェニルアシッドホスフェート）、トリア
ルキルもしくはトリアリールホスフェート（例、トリヘ
キシルホスフェート、トリクレシルホスフェート）、ジ
チオリン酸亜鉛などが挙げられる。
【００２０】本発明の潤滑剤組成物における基油（即
ち、室温で液状の成分）は、上記のような有機塩素化合
物、有機硫黄化合物および有機リン化合物から選んだ１
種以上の化合物だけから構成することが好ましいが、少
量であればそれ以外の基油（例えば、鉱油、動植物油、
合成エステル等）を共存させてもよい。但し、他の基油
は、基油全体の３０質量％以下とすることが好ましく、
より好ましくは１５質量％以下である。
ち、室温で液状の成分）は、上記のような有機塩素化合
物、有機硫黄化合物および有機リン化合物から選んだ１
種以上の化合物だけから構成することが好ましいが、少
量であればそれ以外の基油（例えば、鉱油、動植物油、
合成エステル等）を共存させてもよい。但し、他の基油
は、基油全体の３０質量％以下とすることが好ましく、
より好ましくは１５質量％以下である。
【００２１】本発明の潤滑剤組成物に用いるカルシウム
含有固体粉末とは、基油および水に実質的に不溶性のカ
ルシウム化合物を意味する。また、この固体粉末は、少
なくとも２００℃までの温度で固体にとどまるものであ
ることが好ましい。このようなカルシウム含有固体粉末
の例としては、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、フ
ッ化カルシウム、リン酸カルシウムなどが挙げられる。
好ましいのは、炭酸カルシウムのように弱酸のカルシウ
ム塩、および水酸化カルシウム（消石灰）である。
含有固体粉末とは、基油および水に実質的に不溶性のカ
ルシウム化合物を意味する。また、この固体粉末は、少
なくとも２００℃までの温度で固体にとどまるものであ
ることが好ましい。このようなカルシウム含有固体粉末
の例としては、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、フ
ッ化カルシウム、リン酸カルシウムなどが挙げられる。
好ましいのは、炭酸カルシウムのように弱酸のカルシウ
ム塩、および水酸化カルシウム（消石灰）である。
【００２２】炭酸カルシウムＣａＣＯ3 は、石灰石とし
て天然に多量に存在し、これを機械的に粉砕、精選し、
微粉砕したものが重質炭酸カルシウムである。また、石
灰石を高温で焼成分解して生石灰ＣａＯにし、それを水
和して消石灰Ｃａ（ＯＨ）2とし、これを水中で微粉砕
しスラリー状とした後、炭酸ガスを通じて炭酸塩にする
と、コロイド状の沈殿炭酸カルシウムが得られる。本発
明に用いられる炭酸カルシウムとしては、微粉末であれ
ば、重質炭酸カルシウムと沈殿炭酸カルシウムのいずれ
も使用することができる。更に、沈殿炭酸カルシウムに
は、反応条件の異なる軽質炭酸カルシウム、コロイド状
炭酸カルシウム、バテライト系炭酸カルシウム等の各種
のものがあるが、いずれも使用できる。
て天然に多量に存在し、これを機械的に粉砕、精選し、
微粉砕したものが重質炭酸カルシウムである。また、石
灰石を高温で焼成分解して生石灰ＣａＯにし、それを水
和して消石灰Ｃａ（ＯＨ）2とし、これを水中で微粉砕
しスラリー状とした後、炭酸ガスを通じて炭酸塩にする
と、コロイド状の沈殿炭酸カルシウムが得られる。本発
明に用いられる炭酸カルシウムとしては、微粉末であれ
ば、重質炭酸カルシウムと沈殿炭酸カルシウムのいずれ
も使用することができる。更に、沈殿炭酸カルシウムに
は、反応条件の異なる軽質炭酸カルシウム、コロイド状
炭酸カルシウム、バテライト系炭酸カルシウム等の各種
のものがあるが、いずれも使用できる。
【００２３】また、これら炭酸カルシウムの基油への分
散性を向上させるため、脂肪酸などで表面を処理した表
面処理炭酸カルシウムも使用できる。この表面処理は、
重質、沈殿を問わず全ての炭酸カルシウムに施すことが
できる。表面処理には、例えばラウリン酸ナトリウムな
どのアニオン系の脂肪酸塩が使用され、炭酸カルシウム
スラリーに添加するとナトリウムとカルシウムが置換さ
れて大半は脂肪酸カルシウムになる。表面処理炭酸カル
シウムは、その表面が脂肪酸カルシウムの層で被覆され
ているため、この脂肪酸塩の薄層によって粒子の表面エ
ネルギーが低下するので、二次凝集が減少し、一次粒子
近くまでほぐれ易くなる。そのため、炭酸カルシウム固
体粉末が、基油中に一次粒子の状態で均一に分散し易く
なる。
散性を向上させるため、脂肪酸などで表面を処理した表
面処理炭酸カルシウムも使用できる。この表面処理は、
重質、沈殿を問わず全ての炭酸カルシウムに施すことが
できる。表面処理には、例えばラウリン酸ナトリウムな
どのアニオン系の脂肪酸塩が使用され、炭酸カルシウム
スラリーに添加するとナトリウムとカルシウムが置換さ
れて大半は脂肪酸カルシウムになる。表面処理炭酸カル
シウムは、その表面が脂肪酸カルシウムの層で被覆され
ているため、この脂肪酸塩の薄層によって粒子の表面エ
ネルギーが低下するので、二次凝集が減少し、一次粒子
近くまでほぐれ易くなる。そのため、炭酸カルシウム固
体粉末が、基油中に一次粒子の状態で均一に分散し易く
なる。
【００２４】水酸化カルシウムは、上述したように、石
灰石ＣａＣＯ3 を高温で焼成分解して、生石灰ＣａＯに
し、それを水和して消石灰Ｃａ（ＯＨ）2 として得るこ
とができる。
灰石ＣａＣＯ3 を高温で焼成分解して、生石灰ＣａＯに
し、それを水和して消石灰Ｃａ（ＯＨ）2 として得るこ
とができる。
【００２５】本発明の潤滑剤組成物は、工具と被加工材
の摩擦界面に介在して潤滑膜を形成し、冷間鍛造、鋼管
の冷間抽伸、鋼管の冷間圧延といった非常に過酷な冷間
塑性加工においても、工具と被加工材の界面でのメタル
接触、すなわち焼き付き、を防止することができる。そ
の理由は次のように推測される。
の摩擦界面に介在して潤滑膜を形成し、冷間鍛造、鋼管
の冷間抽伸、鋼管の冷間圧延といった非常に過酷な冷間
塑性加工においても、工具と被加工材の界面でのメタル
接触、すなわち焼き付き、を防止することができる。そ
の理由は次のように推測される。
【００２６】まず、本発明の潤滑剤組成物で基油として
使用する有機塩素化合物、有機硫黄化合物、および有機
リン化合物は、ただ介在することで潤滑膜を形成するだ
けでなく、厳しい摩擦下で下地の工具あるいは被加工材
の表面の金属成分と反応して、無機金属化合物 (例、塩
化鉄、硫酸鉄、リン酸鉄など) からなる境界潤滑被膜を
形成し、工具と被加工材間の焼き付きを防止する。しか
し、この基油の作用だけでは、上記のような非常に過酷
な冷間塑性加工での焼き付きを防止することはできな
い。
使用する有機塩素化合物、有機硫黄化合物、および有機
リン化合物は、ただ介在することで潤滑膜を形成するだ
けでなく、厳しい摩擦下で下地の工具あるいは被加工材
の表面の金属成分と反応して、無機金属化合物 (例、塩
化鉄、硫酸鉄、リン酸鉄など) からなる境界潤滑被膜を
形成し、工具と被加工材間の焼き付きを防止する。しか
し、この基油の作用だけでは、上記のような非常に過酷
な冷間塑性加工での焼き付きを防止することはできな
い。
【００２７】本発明の潤滑剤組成物は、この基油に分散
させたカルシウム含有固体粉末を適量含有しており、こ
の固体粉末が、工具と被加工材の界面を覆うように均一
に拡がって、非常に過酷な冷間塑性加でも焼き付きを防
止することができる。カルシウム含有固体粉末が他の固
体粉末に比べて焼き付き防止能が高い理由は、完全には
解明されていないが、次のように考えることができる。
させたカルシウム含有固体粉末を適量含有しており、こ
の固体粉末が、工具と被加工材の界面を覆うように均一
に拡がって、非常に過酷な冷間塑性加でも焼き付きを防
止することができる。カルシウム含有固体粉末が他の固
体粉末に比べて焼き付き防止能が高い理由は、完全には
解明されていないが、次のように考えることができる。
【００２８】例えば、炭酸カルシウムＣａＣＯ3 は弱酸
と強塩基の塩であり、そこに強酸が存在すると強酸の塩
を作って弱酸を遊離する加水分解反応が起こる。基油が
分解して生じる強酸性のイオン、例えばＣｌ- 、ＰＯ4
2-、ＳＯ4 2-などが存在すると、ＣａＣＯ3 はそれぞれ
ＣａＣｌ2 、ＣａＰＯ4 、ＣａＳＯ4 などの塩を形成
し、加工により露出した金属面に生じている金属イオン
Ｆｅ2+またはＦｅ3+と反応して、それぞれＦｅＣｌ2 、
ＦｅＰＯ4 、ＦｅＳＯ4 などの境界潤滑被膜を構成する
物質を生成する。すなわち、炭酸カルシウムは、基油が
分解して境界潤滑皮膜を形成するのを促進する効果があ
ると考えられる。
と強塩基の塩であり、そこに強酸が存在すると強酸の塩
を作って弱酸を遊離する加水分解反応が起こる。基油が
分解して生じる強酸性のイオン、例えばＣｌ- 、ＰＯ4
2-、ＳＯ4 2-などが存在すると、ＣａＣＯ3 はそれぞれ
ＣａＣｌ2 、ＣａＰＯ4 、ＣａＳＯ4 などの塩を形成
し、加工により露出した金属面に生じている金属イオン
Ｆｅ2+またはＦｅ3+と反応して、それぞれＦｅＣｌ2 、
ＦｅＰＯ4 、ＦｅＳＯ4 などの境界潤滑被膜を構成する
物質を生成する。すなわち、炭酸カルシウムは、基油が
分解して境界潤滑皮膜を形成するのを促進する効果があ
ると考えられる。
【００２９】水酸化カルシウムは、一部は二酸化炭素を
吸収して炭酸カルシウムとなり、上記のメカニズムで働
くと考えられる。未反応の水酸化カルシウムも、それ自
身がアルカリ性であるため、基油の分解で生じた強酸性
イオンと反応して同様の塩を生成し、炭酸カルシウムと
同様のメカニズムで境界潤滑皮膜の生成を促進すると考
えられる。
吸収して炭酸カルシウムとなり、上記のメカニズムで働
くと考えられる。未反応の水酸化カルシウムも、それ自
身がアルカリ性であるため、基油の分解で生じた強酸性
イオンと反応して同様の塩を生成し、炭酸カルシウムと
同様のメカニズムで境界潤滑皮膜の生成を促進すると考
えられる。
【００３０】本発明の潤滑剤組成物に用いられる固体粉
末は、加工温度域で溶融するものではないので、粉末の
分散が不十分で粒子の凝集した塊がある場合や、凝集し
ていなくとも粒径が大きすぎる場合には、粒子が被加工
材に押し込まれて押し込み疵を生じることがある。固体
粉末の粒径が小さいほど、製品表面の押し込み疵を生じ
る可能性が低くなる。その意味で固体粉末は、一次粒子
の平均粒径が２０μｍ以下であることが好ましく、より
好ましくは５μｍ以下である。
末は、加工温度域で溶融するものではないので、粉末の
分散が不十分で粒子の凝集した塊がある場合や、凝集し
ていなくとも粒径が大きすぎる場合には、粒子が被加工
材に押し込まれて押し込み疵を生じることがある。固体
粉末の粒径が小さいほど、製品表面の押し込み疵を生じ
る可能性が低くなる。その意味で固体粉末は、一次粒子
の平均粒径が２０μｍ以下であることが好ましく、より
好ましくは５μｍ以下である。
【００３１】本発明の潤滑剤組成物において、固体粉末
は組成物全体の５〜７０質量％の量で存在させる。固体
粉末の量が５質量％未満になると、過酷な冷間塑性加工
で焼き付きを防止できないことがあり、７０質量％より
多くなると、いかなる基油を用いても系の粘度が高くな
り過ぎて作業性が悪化する。固体粉末の量は好ましくは
２０〜５０質量％である。
は組成物全体の５〜７０質量％の量で存在させる。固体
粉末の量が５質量％未満になると、過酷な冷間塑性加工
で焼き付きを防止できないことがあり、７０質量％より
多くなると、いかなる基油を用いても系の粘度が高くな
り過ぎて作業性が悪化する。固体粉末の量は好ましくは
２０〜５０質量％である。
【００３２】本発明の潤滑剤組成物の粘度は、使用する
基油の粘度と固体粉末の量を調整することで、広い粘度
範囲で自由に制御することができる。すなわち、基油に
高粘度のものを使用すると系の粘度は高くなり、低いも
のを使用すると系の粘度は低くなる。また、固体粉末の
添加量が多いと系の粘度は高くなり、少ないと低くな
る。好ましい粘度範囲は１０００〜５００００ｍＰａ・
ｓの範囲であり、より好ましくは５０００〜２００００
Ｐａ・ｓの範囲である。この粘度とは常温常圧での粘度
であり、例えば、Ｂ型粘度計などを用いて測定すること
ができる。
基油の粘度と固体粉末の量を調整することで、広い粘度
範囲で自由に制御することができる。すなわち、基油に
高粘度のものを使用すると系の粘度は高くなり、低いも
のを使用すると系の粘度は低くなる。また、固体粉末の
添加量が多いと系の粘度は高くなり、少ないと低くな
る。好ましい粘度範囲は１０００〜５００００ｍＰａ・
ｓの範囲であり、より好ましくは５０００〜２００００
Ｐａ・ｓの範囲である。この粘度とは常温常圧での粘度
であり、例えば、Ｂ型粘度計などを用いて測定すること
ができる。
【００３３】本発明の潤滑剤組成物には、必要に応じて
各種添加剤、例えば防錆添加剤、酸化防止剤、防食添加
剤、界面活性剤などを添加することができ、その場合に
も潤滑性能に著しい悪影響はない。
各種添加剤、例えば防錆添加剤、酸化防止剤、防食添加
剤、界面活性剤などを添加することができ、その場合に
も潤滑性能に著しい悪影響はない。
【００３４】本発明の潤滑剤組成物は従来の油ベース潤
滑剤と同様に使用することができる。すなわち、そのま
ま、或いは高濃度に調整したものを希釈して、ポンプに
よる塗布、スプレー塗布、ウオーターインジェクショ
ン、エアアトマイズなどの方法により冷間塑性加工工程
に供給して使用することができる。また、界面活性剤な
どで乳化し、上述の方法で塗布することもできる。
滑剤と同様に使用することができる。すなわち、そのま
ま、或いは高濃度に調整したものを希釈して、ポンプに
よる塗布、スプレー塗布、ウオーターインジェクショ
ン、エアアトマイズなどの方法により冷間塑性加工工程
に供給して使用することができる。また、界面活性剤な
どで乳化し、上述の方法で塗布することもできる。
【００３５】本発明の潤滑剤組成物は、粘度および成分
を調整することにより、全ての鋼材の冷間塑性加工に使
用できる。例えば、鋼材の冷間鍛造、鋼管の冷間圧延お
よび冷間抽伸、鋼板の冷間圧延、形鋼、鋼矢板、棒鋼、
線材、板材、鋼管の矯正などが挙げられる。
を調整することにより、全ての鋼材の冷間塑性加工に使
用できる。例えば、鋼材の冷間鍛造、鋼管の冷間圧延お
よび冷間抽伸、鋼板の冷間圧延、形鋼、鋼矢板、棒鋼、
線材、板材、鋼管の矯正などが挙げられる。
【００３６】中でも、鋼管の冷間圧延に本発明の潤滑剤
組成物を使用すると、焼き付き防止効果が顕著に認めら
れる。鋼管の冷間圧延では、被加工材鋼管内面とマンド
レルと呼ばれる棒状工具との界面、および同鋼管外面と
孔型ロールとの界面で焼き付きが問題となる。この種の
加工では、加工度が高い上、異形材であるため潤滑剤を
工具や被加工材に塗布してもすぐ流れ落ちてしまい、維
持しておくことが難しかった。このため、加工時に十分
な潤滑膜が形成されず、焼き付き疵が発生することがあ
った。しかし、本発明の潤滑剤組成物は、粘性が高いの
で、工具や被加工材に塗布された潤滑剤が流れ落ちてし
まうような問題を生じない上、高潤滑性であるため、７
０％以上の加工率となる鋼管の冷間圧延においても焼き
付きを生じない。
組成物を使用すると、焼き付き防止効果が顕著に認めら
れる。鋼管の冷間圧延では、被加工材鋼管内面とマンド
レルと呼ばれる棒状工具との界面、および同鋼管外面と
孔型ロールとの界面で焼き付きが問題となる。この種の
加工では、加工度が高い上、異形材であるため潤滑剤を
工具や被加工材に塗布してもすぐ流れ落ちてしまい、維
持しておくことが難しかった。このため、加工時に十分
な潤滑膜が形成されず、焼き付き疵が発生することがあ
った。しかし、本発明の潤滑剤組成物は、粘性が高いの
で、工具や被加工材に塗布された潤滑剤が流れ落ちてし
まうような問題を生じない上、高潤滑性であるため、７
０％以上の加工率となる鋼管の冷間圧延においても焼き
付きを生じない。
【００３７】本発明の潤滑剤組成物は、これを用いて冷
間塑性加工を施した後、アルカリ洗浄、例えば、７０℃
前後のオルソケイ酸ナトリウム水溶液で５〜１０分間洗
浄することにより、被加工材の表面から容易に除去する
ことができる。従って、取り扱いは従来の油ベース潤滑
剤と同様でよく、余分な工程を必要としない。
間塑性加工を施した後、アルカリ洗浄、例えば、７０℃
前後のオルソケイ酸ナトリウム水溶液で５〜１０分間洗
浄することにより、被加工材の表面から容易に除去する
ことができる。従って、取り扱いは従来の油ベース潤滑
剤と同様でよく、余分な工程を必要としない。
【００３８】
【実施例】表１に示す本発明に従った潤滑剤組成物と、
表２に示す比較例の潤滑剤組成物をそれぞれ準備した。
使用した固体粉末の詳細は次の通りである（カッコ内は
平均粒径）。
表２に示す比較例の潤滑剤組成物をそれぞれ準備した。
使用した固体粉末の詳細は次の通りである（カッコ内は
平均粒径）。
【００３９】 炭酸カルシウム−Ａ：重質炭酸カルシウム（３０μｍ） 炭酸カルシウム−Ｂ：重質炭酸カルシウム（１５μｍ） 炭酸カルシウム−Ｃ：重質炭酸カルシウム（３μｍ） 炭酸カルシウム−Ｄ：沈殿炭酸カルシウム（０．１μ
ｍ） 水酸化カルシウム−Ａ：消石灰（２８μｍ） 水酸化カルシウム−Ｂ：消石灰（１４μｍ） 水酸化カルシウム−Ｃ：消石灰（２．５μｍ） 水酸化カルシウム−Ｄ：消石灰（０．５μｍ） 黒鉛：天然黒鉛（１７μｍ） 二硫化モリブデン（１６μｍ） 上記のうち、炭酸カルシウム−Ｃ、Ｄは脂肪酸カルシウ
ムで表面処理されたものであり、残りの固体粉末は未被
覆である。
ｍ） 水酸化カルシウム−Ａ：消石灰（２８μｍ） 水酸化カルシウム−Ｂ：消石灰（１４μｍ） 水酸化カルシウム−Ｃ：消石灰（２．５μｍ） 水酸化カルシウム−Ｄ：消石灰（０．５μｍ） 黒鉛：天然黒鉛（１７μｍ） 二硫化モリブデン（１６μｍ） 上記のうち、炭酸カルシウム−Ｃ、Ｄは脂肪酸カルシウ
ムで表面処理されたものであり、残りの固体粉末は未被
覆である。
【００４０】また、基油として使用した材料の詳細は次
の通りである． 塩素化油脂：プレンライザーＯＰ−１３２（味の素社
製） 塩素化パラフィン：エンパラＫ−４３（Ｃ１４）（同
上） 塩素化エステル：アデカルーブＣＢ４１９（アデカ・フ
ァインケミカル社製） 塩素化脂肪酸：アデカルーブＣＦ４０（同上） 硫化油脂：ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ１５０（大日本インキ
化学工業社製） 硫化エステル：ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ２１０（同上） 硫化脂肪酸：ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ５５０（同上） 硫化オレフィン：ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ４３０（同上） ジアルキルポリスルフィド：ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ８０
０（同上）。
の通りである． 塩素化油脂：プレンライザーＯＰ−１３２（味の素社
製） 塩素化パラフィン：エンパラＫ−４３（Ｃ１４）（同
上） 塩素化エステル：アデカルーブＣＢ４１９（アデカ・フ
ァインケミカル社製） 塩素化脂肪酸：アデカルーブＣＦ４０（同上） 硫化油脂：ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ１５０（大日本インキ
化学工業社製） 硫化エステル：ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ２１０（同上） 硫化脂肪酸：ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ５５０（同上） 硫化オレフィン：ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ４３０（同上） ジアルキルポリスルフィド：ＤＡＩＬＵＢＥ ＧＳ８０
０（同上）。
【００４１】潤滑性の評価は、リング圧縮試験での試験
片表面の焼き付き程度と摩擦係数で行った。リング圧縮
試験の試験方法は、図１に示すように、リング表面に潤
滑剤組成物の原液をそのまま充分量ハケ塗りして図のダ
イス上に置き、その上からカバーとポンチを置き、図２
に示すようにプレスで一定量変形させた。リング、ダイ
ス、カバーおよびポンチは恒温オーブンで２００℃まで
加熱してから試験に供した。これは、冷間での塑性加工
といえども、過酷な塑性加工による加工熱および摩擦熱
により被加工材の温度は上記の温度域まで上昇している
と考えられるためである。潤滑剤組成物は試験直前にリ
ング試験片に塗布した。
片表面の焼き付き程度と摩擦係数で行った。リング圧縮
試験の試験方法は、図１に示すように、リング表面に潤
滑剤組成物の原液をそのまま充分量ハケ塗りして図のダ
イス上に置き、その上からカバーとポンチを置き、図２
に示すようにプレスで一定量変形させた。リング、ダイ
ス、カバーおよびポンチは恒温オーブンで２００℃まで
加熱してから試験に供した。これは、冷間での塑性加工
といえども、過酷な塑性加工による加工熱および摩擦熱
により被加工材の温度は上記の温度域まで上昇している
と考えられるためである。潤滑剤組成物は試験直前にリ
ング試験片に塗布した。
【００４２】表３に、リング圧縮試験の条件を示す。ま
た、リング圧縮試験での摩擦係数μの算出法を次に示
す。h1, h2, ro, ri, ri' は、図２に示す通り、それぞ
れリング試験片の試験前高さ、試験後高さ、試験前外半
径、試験前内半径、試験後内半径である。
た、リング圧縮試験での摩擦係数μの算出法を次に示
す。h1, h2, ro, ri, ri' は、図２に示す通り、それぞ
れリング試験片の試験前高さ、試験後高さ、試験前外半
径、試験前内半径、試験後内半径である。
【００４３】
【数１】
【００４４】潤滑性の評価基準としては、焼き付きが全
く発生しなかった場合だけを良好と判断した。摩擦係数
は、０．２以下であれば、実機で使用する上で問題ない
と考えた。表１と２には、潤滑性評価の結果と潤滑剤組
成物の粘度（Ｂ型粘度計で測定）を併せて一緒に示す。
く発生しなかった場合だけを良好と判断した。摩擦係数
は、０．２以下であれば、実機で使用する上で問題ない
と考えた。表１と２には、潤滑性評価の結果と潤滑剤組
成物の粘度（Ｂ型粘度計で測定）を併せて一緒に示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】
【表２】
【００４７】
【表３】
【００４８】表１に示すように、本発明に従った実施例
では、焼き付きは全く発生せず、摩擦係数も０．１５以
下と低い。一方、表２に示すように、比較例では焼き付
きが発生した。また、比較例の組成物は摩擦係数も高め
であり、場合により０．２を超えた。
では、焼き付きは全く発生せず、摩擦係数も０．１５以
下と低い。一方、表２に示すように、比較例では焼き付
きが発生した。また、比較例の組成物は摩擦係数も高め
であり、場合により０．２を超えた。
【００４９】
【発明の効果】本発明の潤滑剤組成物を用いることによ
って、鋼材の非常に厳しい冷間塑性加工において、工具
と被加工材の摩擦界面で強固な潤滑膜を形成することに
より、両者の焼き付きを防止して、最終加工工程におい
て良好な製品表面性状を確保できる。また、加工後の洗
浄も容易である。
って、鋼材の非常に厳しい冷間塑性加工において、工具
と被加工材の摩擦界面で強固な潤滑膜を形成することに
より、両者の焼き付きを防止して、最終加工工程におい
て良好な製品表面性状を確保できる。また、加工後の洗
浄も容易である。
【図１】実施例で潤滑性を評価するために用いたリング
圧縮試験の概要を示す説明図である。
圧縮試験の概要を示す説明図である。
【図２】リング圧縮試験の前後でのリング試験片の断面
を示す説明図である。
を示す説明図である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｍ 125/10 Ｃ１０Ｍ 125/10 // Ｃ１０Ｎ 10:04 Ｃ１０Ｎ 10:04 20:02 20:02 20:06 20:06 Ｚ 30:06 30:06 40:24 40:24 Ｚ (72)発明者 廣畑 憲明 兵庫県尼崎市東向島西之町１番地 住友金 属工業株式会社関西製造所特殊管事業所内 (72)発明者 古堅 宗勝 兵庫県尼崎市東向島西之町１番地 住友金 属工業株式会社関西製造所特殊管事業所内 (72)発明者 青木 賢一 神奈川県高座郡寒川町田端1580番地 ユシ ロ化学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4H104 AA13C BD02A BD07A BG02A BG04A BG10A BG12A BG14A BH02A BH03A BH07A EA02Z EA08C FA02 LA03 PA28 PA34
Claims (6)
- 【請求項１】 常温で液体の有機塩素化合物、有機硫黄
化合物、および有機リン化合物の１種以上からなる基油
に、カルシウム含有固体粉末を組成物全体の５〜７０質
量％の量で分散させてなる、鋼材の冷間塑性加工用潤滑
剤組成物。 - 【請求項２】 基油が、塩素化油脂、塩素化エステル、
塩素化脂肪酸、および塩素化パラフィンから選ばれた有
機塩素化合物；硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸、
硫化オレフィン、ジヒドロカルビルポリサルファイド、
チオカーバメート、チオテルペン、およびジアルキルチ
オジプロピオネートから選ばれた有機硫黄化合物；なら
びにアルキルホスファイト、アルキルもしくはアリール
アシッドホスフェート、トリアルキルもしくはトリアリ
ールホスフェート、およびジチオリン酸亜鉛から選ばれ
た有機リン化合物、の１種以上からなる、請求項１に記
載の潤滑剤組成物。 - 【請求項３】 カルシウム含有固体粉末が、炭酸カルシ
ウムおよび水酸化カルシウムから選ばれた１種以上であ
る、請求項１または２に記載の鋼材の潤滑剤組成物。 - 【請求項４】 固体粉末の平均粒径が２０μｍ以下であ
る、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の潤滑剤組
成物。 - 【請求項５】 常温常圧での粘度が１０００〜５０００
０ｍＰａ・ｓの範囲に調整された、請求項１ないし４の
いずれか１項に記載の潤滑剤組成物。 - 【請求項６】 鋼材の冷間塑性加工が鋼管の冷間圧延で
ある、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の潤滑剤
組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000057552A JP3738643B2 (ja) | 2000-03-02 | 2000-03-02 | 鋼材の冷間塑性加工用潤滑剤組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000057552A JP3738643B2 (ja) | 2000-03-02 | 2000-03-02 | 鋼材の冷間塑性加工用潤滑剤組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001247887A true JP2001247887A (ja) | 2001-09-14 |
| JP3738643B2 JP3738643B2 (ja) | 2006-01-25 |
Family
ID=18578319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000057552A Expired - Lifetime JP3738643B2 (ja) | 2000-03-02 | 2000-03-02 | 鋼材の冷間塑性加工用潤滑剤組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3738643B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| WO2006068270A1 (ja) * | 2004-12-24 | 2006-06-29 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 冷間塑性加工用潤滑剤組成物及びそれを用いた冷間塑性加工方法 |
| WO2007145305A1 (ja) * | 2006-06-15 | 2007-12-21 | Nidec Corporation | 潤滑剤の劣化防止方法、潤滑剤、及び動圧軸受装置 |
| JP2009030082A (ja) * | 2007-07-24 | 2009-02-12 | Panasonic Corp | 摺動部材及びその製造方法 |
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| RU2497936C2 (ru) * | 2007-09-28 | 2013-11-10 | Закрытое акционерное общество "СЕНТРАВИС ПРОДАКШН ЮКРЕЙН" | Смазка технологическая для обработки металлов давлением (варианты) |
| WO2017200002A1 (ja) * | 2016-05-20 | 2017-11-23 | 手島精管株式会社 | 金属細管の製造方法 |
| CN116970427A (zh) * | 2023-07-11 | 2023-10-31 | 超滑科技(佛山)有限责任公司 | 用于电池铝壳冲压的挥发性冲压油及制备方法、测试方法 |
-
2000
- 2000-03-02 JP JP2000057552A patent/JP3738643B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3738643B2 (ja) | 2006-01-25 |
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