JP2009185311A - Metallic material for plastic working - Google Patents

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Shigehiro Yamane
茂洋 山根
Jiro Ikeda
治朗 池田
Kazuo Tatsumi
和夫 辰己
Masafumi Kuroda
将文 黒田
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Daido Chemical Industry Co Ltd
Kobe Steel Ltd
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Daido Chemical Industry Co Ltd
Kobe Steel Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metallic material for plastic working which has excellent lubricity, seizure resistance and corrosion resistance even if phosphorous is not incorporated into a film, and also has a suitable friction coefficient applicable to each stage in plastic working. <P>SOLUTION: Disclosed is a metallic material for plastic working whose surface is provided with a lubricant film; wherein, the lubricant film includes the following components A to D in the following range by mass ratio to the total content of A+B+C+D, and also, when a Bowden test is performed, its friction coefficient at 25°C satisfies the range of 0.03 to 0.2: the A component: a water soluble inorganic salt of 10 to 30%; the B component: an organometallic salt of 5 to 30%; the C component: an alkaline-earth metal salt of 10 to 84.5%; and the D component: a reactant between a copolymer of α-olefin and maleic anhydride, and N, N-dialkylaminoalkylamine as a solid dispersant of 0.5 to 30%. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、潤滑皮膜を表面に備えた塑性加工用金属材および当該塑性加工用金属材の摩擦係数制御方法に関するものである。本発明の塑性加工用金属材は、例えば、引き抜き、プレス、鍛造、圧造などの塑性加工によって得られる機械部品(ボルト、ナット、ねじなどの締結部品や、更には、ばね、軸受けなどを含む機械部品)、スチールコード、ビードワイヤー、PC(prestressed concrete)鋼線などの伸線加工品などの金属加工品を製造するのに好適に用いられる。   The present invention relates to a metal material for plastic working provided with a lubricating film on the surface and a friction coefficient control method for the metal material for plastic working. The metal material for plastic working according to the present invention is a machine part obtained by plastic working such as drawing, pressing, forging, forging, etc. (fastening parts such as bolts, nuts, screws, etc., as well as machines including springs, bearings, etc. Parts), steel cords, bead wires, PC (prestressed concrete) steel wires and other metal processed products such as wire drawn products.

塑性加工用金属材は、用途に応じて、引き抜き、伸線、圧造、鍛造などの様々な塑性加工が施されるが、その際、加工工具(ダイス、プラグ、パンチなど)と被加工材(金属材)との間に高い圧力が加わり、相互間に滑りを伴って焼き付きが発生しやすくなる。そこで、被加工材表面の摩擦を軽減し、焼き付きを防止するため、金属材の表面には、通常、潤滑皮膜が形成されている。   Metal materials for plastic working are subjected to various plastic processing such as drawing, wire drawing, forging, forging, etc., depending on the application. At that time, processing tools (dies, plugs, punches, etc.) and workpiece ( A high pressure is applied to the metal material), and seizure is likely to occur with slippage between them. Therefore, in order to reduce the friction on the surface of the workpiece and prevent seizure, a lubricating film is usually formed on the surface of the metal material.

潤滑皮膜として、代表的には、リン酸塩皮膜と石けん層とからなる複合皮膜(以下、「化成処理皮膜」と呼ぶ場合がある。)が挙げられる。この化成処理皮膜は、金属材にリン酸塩処理を行ってリン酸塩皮膜を形成した後、反応型石けん潤滑処理を行い、石けんの主成分であるステアリン酸ナトリウムとリン酸塩皮膜とを反応させ、密着性の良いステアリン酸亜鉛(金属石けん)とステアリン酸ナトリウム(湯浴石けん)とからなる石けん層を形成するなどして得られる。上記化成処理皮膜は、潤滑性および耐焼き付き性に優れており、耐錆性も良好なため、当該化成処理皮膜を備えた金属材は、例えば、冷間鍛造加工のような過酷な加工に好適に用いられる。   A typical example of the lubricating film is a composite film composed of a phosphate film and a soap layer (hereinafter sometimes referred to as “chemical conversion film”). This chemical conversion coating is a phosphate coating on a metal material, and then a reactive soap lubrication treatment is performed to react sodium stearate, the main component of soap, with the phosphate coating. It is obtained by forming a soap layer composed of zinc stearate (metal soap) and sodium stearate (bath soap) with good adhesion. The chemical conversion treatment film is excellent in lubricity and seizure resistance, and also has good rust resistance, so that the metal material provided with the chemical conversion treatment film is suitable for severe processing such as cold forging. Used for.

しかしながら、上記の金属材を用い、冷間伸線加工後に熱処理してボルトなどの最終製品を作製すると、熱処理の際、金属材中にリンが拡散(浸リン)し、遅れ破壊が発生するという問題がある。また、リン酸塩皮膜の形成には、煩雑な処理液の管理と多くの工程とを必要とするほか、処理液と被処理材(金属材)との化学反応によって大量のスラッジが発生し、その処理に多大な労力と費用とを要する。   However, when the above metal material is used and heat treatment is performed after cold wire drawing to produce a final product such as a bolt, phosphorus is diffused (immersion phosphorus) in the metal material during heat treatment, and delayed fracture occurs. There's a problem. In addition, the formation of the phosphate film requires complicated treatment liquid management and many processes, and a large amount of sludge is generated by the chemical reaction between the treatment liquid and the material to be treated (metal material). The process requires a great deal of labor and cost.

そこで、リン酸塩皮膜を介在させることなしに、耐焼き付き性及び潤滑性に優れた潤滑皮膜を形成する方法が提案されている(例えば特許文献1〜4)。   Then, the method of forming the lubricating film excellent in seizure resistance and lubricity, without interposing a phosphate film is proposed (for example, patent documents 1-4).

特許文献1には、所定の水溶性無機塩(硫酸塩、硼酸塩など)と、固体潤滑剤[脂肪酸と金属との塩(金属石けん)、カルシウム化合物など]と、油成分と、界面活性剤と、水とからなり、固体潤滑剤および油成分が均一に分散および乳化した金属材の冷間塑性加工用水系潤滑剤が開示されている。   Patent Document 1 discloses a predetermined water-soluble inorganic salt (sulfate, borate, etc.), a solid lubricant [fatty acid and metal salt (metal soap), calcium compound, etc.], an oil component, and a surfactant. And a water-based lubricant for cold plastic working of a metal material comprising a solid lubricant and an oil component uniformly dispersed and emulsified.

特許文献2には、アルカリ金属硫酸塩及びアルカリ金属ホウ酸塩を必須成分とし、脂肪酸のアルカリ金属塩、脂肪酸のアルカリ土類金属塩、固体潤滑剤(例えば、メラミンとシアヌル酸の付加物など)および水溶性熱可塑性樹脂を含む潤滑剤組成物が開示されている。   Patent Document 2 includes an alkali metal sulfate and an alkali metal borate as essential components, an alkali metal salt of a fatty acid, an alkaline earth metal salt of a fatty acid, and a solid lubricant (for example, an adduct of melamine and cyanuric acid). And a lubricant composition comprising a water-soluble thermoplastic resin is disclosed.

特許文献3には、珪酸塩と、ポリカルボン酸塩(例えば、カルボン酸基を有する重合性モノマーの重合体とアルカリ成分との塩)と、水親和性ポリマー及び/又は水親和性有機ラメラ構造体と、モリブデン酸塩及び/又はタングステン酸塩とを含有する皮膜形成剤が開示されている。   Patent Document 3 discloses a silicate, a polycarboxylate (for example, a salt of a polymer of a polymerizable monomer having a carboxylic acid group and an alkali component), a water affinity polymer and / or a water affinity organic lamellar structure. Disclosed is a film forming agent comprising a body and molybdate and / or tungstate.

特許文献4には、下地処理として、ステアリン酸塩ナトリウムと酸化カルシウムとを添加して得られる水溶液を被伸線材の表面に塗付した後、所定のステアリン酸塩などの金属石けんと、フッ素系樹脂及び/又は二硫化モリブデンを含有し、残部が水酸化カルシウムである粉末状の潤滑剤を用いて伸線法によって潤滑皮膜を形成する方法が記載されている。   In Patent Document 4, as a base treatment, an aqueous solution obtained by adding sodium stearate and calcium oxide is applied to the surface of the drawn material, and then a predetermined soap such as stearate and fluorine A method is described in which a lubricating film is formed by a wire drawing method using a powdery lubricant containing a resin and / or molybdenum disulfide and the balance being calcium hydroxide.

また、特許文献5および特許文献6には、水溶性金属塑性加工用の油剤について記載されている。このうち、特許文献5には、黒鉛などの従来油剤よりも作業環境などを改善し得る油剤として、例えば、ポリマレイン化イソブチレンを部分エステル化し、アンモニアで部分アミン塩とした高分子化合物が開示されている。また、特許文献6には、動植物油脂などの基油中に、特定のカチオン性乳化剤、ノニオン性高分子化合物、及び高級脂肪酸アルコールを含む冷間圧延油組成物が開示されており、これにより、圧延潤滑性や乳化安定性が高められる旨記載されている。
特開平10−8085号公報 特開平10−36876号公報 特開2002−363593号公報 特開2003−49188号公報 特開平10−46184号公報 特開平11−61167号公報
Patent Documents 5 and 6 describe oil agents for water-soluble metal plastic working. Among these, Patent Document 5 discloses a polymer compound in which, for example, a polymerized isobutylene is partially esterified and converted to a partial amine salt with ammonia as an oil agent that can improve the working environment and the like than conventional oil agents such as graphite. Yes. Patent Document 6 discloses a cold-rolled oil composition containing a specific cationic emulsifier, a nonionic polymer compound, and a higher fatty acid alcohol in a base oil such as animal and vegetable oils and fats. It describes that rolling lubricity and emulsification stability are improved.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-8085 Japanese Patent Laid-Open No. 10-36876 JP 2002-363593 A JP 2003-49188 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-46184 Japanese Patent Laid-Open No. 11-61167

一方、塑性加工用金属材には、上述した耐焼き付き性や潤滑性のほかに、塑性加工の各工程や、塑性加工した後の最終製品の用途などに適応可能な適切な摩擦係数を有していることも要求される。前述したように、塑性加工時の焼き付き防止という観点からすれば、塑性加工用金属材の摩擦係数はできるだけ小さい方が好ましい。しかし、摩擦係数が小さくなり過ぎると滑りが大きくなって、例えば、伸線加工などの塑性加工時や、圧造や鍛造加工などの高温での塑性加工時に悪影響を及ぼすようになるほか、塑性加工後の金属加工品の製品特性なども低下する。具体的には、伸線加工時における伸線機のドラムでのスリップやドラムからの脱落、結束材の荷崩れなど;圧造や鍛造加工時における金属材の金型への食い込みや、それに伴う噛み込みの発生などが挙げられる。また、金属加工品における問題点としては、ボルトやナットなどの締結部品では充分な締め付けが得られず、締結性が低下するなどの弊害;摺動部品などでは所望とする摺動特性が得られないなどの問題が挙げられる。   On the other hand, in addition to the above-mentioned seizure resistance and lubricity, the metal material for plastic processing has an appropriate coefficient of friction that can be applied to each step of plastic processing and the use of the final product after plastic processing. It is also required to be. As described above, from the viewpoint of preventing seizure during plastic working, the friction coefficient of the metal material for plastic working is preferably as small as possible. However, if the coefficient of friction becomes too small, slippage will increase, causing adverse effects during plastic processing such as wire drawing and high temperature plastic processing such as forging and forging. The product characteristics of the metal processed products will also deteriorate. Specifically, slipping on the drum of the wire drawing machine during wire drawing, dropping from the drum, collapse of the binding material, etc .; biting of the metal material into the mold during forging and forging, and accompanying biting The occurrence of a jam. In addition, as a problem in metal processed products, there is a problem that fastening parts such as bolts and nuts cannot be sufficiently tightened and the fastening performance is deteriorated; There are problems such as lack.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、皮膜中にリンを含有しなくても、耐焼き付き性、潤滑性、および耐食性に優れており、且つ、塑性加工の各工程や、塑性加工した後の最終製品の用途などに適応可能な適切な摩擦係数を有する塑性加工用金属材を提供することにある。詳細には、本発明の目的は、皮膜中にリンを含有しなくても、耐焼き付き性、潤滑性、および耐食性などの皮膜特性に優れているだけでなく、常温および高温での摩擦係数が適切に制御されており、常温下での塑性加工性や、塑性加工後の金属加工品の製品特性なども良好な塑性加工用金属材を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object thereof is excellent in seizure resistance, lubricity, and corrosion resistance, even without containing phosphorus in the film, and each of plastic working An object of the present invention is to provide a metal material for plastic working having an appropriate coefficient of friction that can be adapted to the process and the use of the final product after plastic working. Specifically, the object of the present invention is not only excellent in film properties such as seizure resistance, lubricity, and corrosion resistance, but also having a coefficient of friction at room temperature and high temperature, even without containing phosphorus in the film. An object of the present invention is to provide a metal material for plastic working that is appropriately controlled and has good plastic workability at room temperature and good product characteristics of a metal processed product after plastic working.

上記課題を解決することのできた本発明に係る耐焼き付き性、潤滑性、および耐食性に優れた塑性加工用金属材は、潤滑皮膜を表面に備えた塑性加工用金属材であり、前記潤滑皮膜は、下記A〜Dの成分を、A+B+C+Dの合計量に対する質量比率で以下の範囲で含有する潤滑皮膜を表面に備えており、且つ、以下の試験条件でバウデン試験を行ったとき、25℃における摩擦係数が0.03〜0.2の範囲内であるところに要旨を有している。
(潤滑皮膜)
A成分:水溶性無機塩を10〜30%、
B成分:有機金属塩を5〜30%、
C成分:アルカリ土類金属塩を10〜84.5%、
D成分:固体分散剤として、α−オレフィンと無水マレイン酸の共重合体と
N,N−ジアルキルアミノアルキルアミンとの反応物を0.5〜30%
(試験条件)
試験片の形状:0.8mm×80mm×100mm
錘の荷重:3kgf
滑り速度:3.66mm/sec
鋼球 :SUJ−2、直径φ3/16インチ
摺動長さ:50mm
The metal material for plastic working excellent in seizure resistance, lubricity, and corrosion resistance according to the present invention that has solved the above problems is a metal material for plastic working provided with a lubricant film on the surface, and the lubricant film is When the surface is provided with a lubricating film containing the following components A to D in a mass ratio with respect to the total amount of A + B + C + D in the following range, and the Bauden test was performed under the following test conditions, friction at 25 ° C. The point is that the coefficient is in the range of 0.03 to 0.2.
(Lubricating film)
A component: 10-30% of water-soluble inorganic salt,
B component: 5-30% of organometallic salt,
C component: 10-84.5% of alkaline earth metal salt,
Component D: As a solid dispersant, a copolymer of α-olefin and maleic anhydride
0.5-30% of reaction product with N, N-dialkylaminoalkylamine
(Test conditions)
Shape of test piece: 0.8 mm x 80 mm x 100 mm
Weight load: 3kgf
Sliding speed: 3.66 mm / sec
Steel ball: SUJ-2, diameter φ3 / 16 inch Sliding length: 50 mm

本発明には、上記の塑性加工用金属材を塑性加工して得られる締結部品などの金属加工品も包含される。   The present invention includes metal processed products such as fastening parts obtained by plastic processing of the metal material for plastic processing described above.

更に、本発明には、上記塑性加工用金属材の摩擦係数を制御する方法も包含される。具体的には、潤滑皮膜中のA成分の種類や比率を適切に制御することによって当該塑性加工用金属材の摩擦係数を調整することが可能である。   Furthermore, the present invention includes a method for controlling the friction coefficient of the metal material for plastic working. Specifically, the friction coefficient of the metal material for plastic working can be adjusted by appropriately controlling the type and ratio of the A component in the lubricating film.

本発明の塑性加工用金属材は、耐焼き付き性、潤滑性、および耐食性に優れているだけでなく、塑性加工の各工程や、塑性加工した後の金属加工品の用途などに適応可能な摩擦係数を有している。そのため、上記の塑性加工用金属材を用いれば、常温および高温での塑性加工を良好に行うことができ、金属加工品に塑性加工したときの製品特性が阻害されることもない。また、塑性加工用金属材の組成を制御することによって塑性加工用金属材の摩擦係数を調整することもできる。更に、上記の塑性加工用金属材は、皮膜中にリンを含有していないため、浸リンによる遅れ破壊の発生もない点で非常に有用である。   The metal material for plastic working of the present invention is not only excellent in seizure resistance, lubricity, and corrosion resistance, but also is a friction that can be applied to each step of plastic working and the use of metal processed products after plastic working. Has a coefficient. Therefore, if the metal material for plastic working is used, plastic working at normal temperature and high temperature can be performed satisfactorily, and product characteristics when plastic working into a metal processed product are not hindered. Further, the friction coefficient of the metal material for plastic working can be adjusted by controlling the composition of the metal material for plastic working. Furthermore, since the metal material for plastic working does not contain phosphorus in the film, it is very useful in that no delayed fracture is caused by immersion phosphorus.

はじめに、本発明に到達した経緯を説明する。   First, the background to the present invention will be described.

まず、本発明者は、化成処理皮膜と同等またはそれ以上の潤滑性および耐焼き付き性を有し、耐食性にも優れた非リン系潤滑皮膜を備えた塑性加工用金属材を提供するため、特に、金属材と潤滑皮膜との密着性向上という観点から、鋭意検討してきた。その結果、水溶性無機塩(A成分)、有機金属塩(B成分)、およびアルカリ土類金属塩(C成分)に、固体の分散剤として、α−オレフィンと無水マレイン酸の共重合体と、N,N−ジアルキルアミノアルキルアミンとの反応物(D成分)を含有し、且つ、これらの比率が適切に制御された塑性加工用水溶性潤滑剤を用いて潤滑皮膜を形成すれば、所期の目的が達成されることを見出し、先に出願を行なった(特願2006−294507)。   First, the present inventor provides a metal material for plastic working having a non-phosphorus-based lubricating coating having a lubricity and seizure resistance equivalent to or higher than that of the chemical conversion coating and having excellent corrosion resistance. From the viewpoint of improving the adhesion between the metal material and the lubricating film, we have intensively studied. As a result, a water-soluble inorganic salt (component A), an organic metal salt (component B), and an alkaline earth metal salt (component C), as a solid dispersant, a copolymer of α-olefin and maleic anhydride, If a lubricating film is formed using a water-soluble lubricant for plastic working, which contains a reaction product (component D) with N, N-dialkylaminoalkylamine and the ratio thereof is appropriately controlled, As a result, the application was filed first (Japanese Patent Application No. 2006-294507).

上記の出願後も、本発明者は、特に、塑性加工の各工程や、塑性加工した後の金属加工品の用途などに適応可能な摩擦係数を有する塑性加工用金属材を提供するという観点から、検討を行なった。その結果、先の出願で開示した塑性加工用金属材は、塑性加工時の焼き付きを充分防止できる程度に摩擦係数が低減されているだけでなく、伸線加工や圧造、鍛造加工などの塑性加工を良好に行うことができる程度の摩擦係数、更には最終製品の特性を損なわない程度の摩擦係数を有していることが判明した。しかも、水溶性無機塩(A成分)の種類や含有量を制御すると塑性加工用金属材の摩擦係数を調節可能であることも判明した。すなわち、先の出願で開示した水溶性潤滑剤は、いわば、塑性加工用金属材の摩擦調整剤としての作用も有していることを見出し、本発明を完成した。   Even after the above-mentioned application, the present inventor, in particular, from the viewpoint of providing a metal material for plastic working having a friction coefficient that can be applied to each step of plastic working and the use of a metal processed product after plastic working. And examined. As a result, the metal material for plastic working disclosed in the previous application not only has a coefficient of friction reduced enough to prevent seizure during plastic working, but also plastic working such as wire drawing, forging, forging, etc. It has been found that it has such a coefficient of friction that can be satisfactorily performed, and furthermore, a coefficient of friction that does not impair the properties of the final product. Moreover, it has also been found that the friction coefficient of the metal material for plastic working can be adjusted by controlling the type and content of the water-soluble inorganic salt (component A). That is, it was found that the water-soluble lubricant disclosed in the previous application also has a function as a friction modifier for a metal material for plastic working, and thus completed the present invention.

本発明の塑性加工用金属材は、従来技術との関係で言えば、上記A、B、Cの成分に、上記Dの固体分散剤を含む潤滑剤を用いて得られる潤滑皮膜を採用したところに特徴がある。以下に詳しく説明するように、上記D成分は種々の作用を有しており、主な作用として、潤滑剤を水系溶剤中に分散し得る分散作用のほか、造膜作用、濡れ向上作用なども挙げられる。本発明者の実験によれば、(ア)D成分による上記作用は、特に、A〜Cの成分中に所定量配合させることによって有効に発揮されること、(イ)A〜Dの成分を含む潤滑皮膜は、A〜Cの成分のみを含みD成分を含有しない潤滑皮膜に比べ、金属材との密着性が一層高められるため、潤滑皮膜の耐焼き付き性や潤滑性が一層向上することが明らかになった(後記する実施例を参照)。   The metal material for plastic working according to the present invention employs a lubricating film obtained by using a lubricant containing the solid dispersant of D as a component of the above A, B, and C, in relation to the prior art. There is a feature. As will be described in detail below, the component D has various actions, and as a main action, in addition to a dispersing action that can disperse the lubricant in the aqueous solvent, a film forming action, a wetting improving action, etc. Can be mentioned. According to the inventor's experiment, (a) the above-described action by the D component is effectively exhibited by mixing a predetermined amount in the components A to C, and (a) the components A to D are Since the lubricating film containing only the components A to C and not containing the D component can further improve the adhesion to the metal material, the seizure resistance and lubricity of the lubricating film can be further improved. (See examples below).

なお、本発明を特徴付ける上記D成分は、前述した特許文献6にも開示されている。しかしながら、特許文献6は、水溶性金属塑性加工用油剤(エマルジョン圧延油)の技術に関するものであり、D成分をカチオン性乳化剤として使用している点で、皮膜潤滑剤の技術に関し、上記D成分を固体の分散剤として配合する本発明とは、技術分野およびD成分の添加目的(使用形態)が相違している。特許文献6では、主に、ノニオン性乳化剤を用いたときのプレートアウト量(圧延油が被圧延材表面に付着する量)の上昇やエマルジョンの安定性低下を防止する目的で、D成分を配合しており、上記A〜Cの成分中にD成分を配合するという本発明の構成要件は開示されていない。勿論、特許文献6には、皮膜潤滑剤の潤滑性や耐焼き付き性などを高める目的で、上記A〜Cの成分中にD成分を配合するという技術的思想も開示されていない。   The D component that characterizes the present invention is also disclosed in Patent Document 6 described above. However, Patent Document 6 relates to the technology of water-soluble metal plastic working oil (emulsion rolling oil), and relates to the technology of film lubricant in that D component is used as a cationic emulsifier. Is different from the present invention in which is added as a solid dispersant in the technical field and the purpose (form of use) of the D component. In Patent Document 6, a D component is blended mainly for the purpose of preventing an increase in the amount of plate-out (amount of rolling oil adhering to the surface of the material to be rolled) and a decrease in emulsion stability when a nonionic emulsifier is used. However, the constituent requirement of the present invention that the component D is added to the components A to C is not disclosed. Of course, Patent Document 6 does not disclose a technical idea of blending the component D into the components A to C for the purpose of improving the lubricity and seizure resistance of the coating lubricant.

また、特許文献5には、オレフィン−マレイン酸系重合体が開示されているが、本発明に用いられるD成分については、実質的に開示されていない。さらに、特許文献5には、上記A〜Cの成分中にD成分を配合するという本願発明の構成要件は開示されていないし、前述した本発明の技術的思想も開示されていない。   Further, Patent Document 5 discloses an olefin-maleic acid polymer, but D component used in the present invention is not substantially disclosed. Furthermore, Patent Document 5 does not disclose the constituent requirement of the present invention in which the component D is added to the components A to C, and does not disclose the technical idea of the present invention described above.

以下、本発明に係る塑性加工用金属材を特徴付ける潤滑皮膜の構成成分(A成分〜D成分)を詳しく説明する。上記の潤滑皮膜は、皮膜の形成に使用した潤滑剤の組成に応じた成分を含有している。本明細書において、「%」は質量%を意味する。   Hereinafter, the structural components (A component to D component) of the lubricating film characterizing the metal material for plastic working according to the present invention will be described in detail. Said lubricating film contains the component according to the composition of the lubricant used for formation of a film. In the present specification, “%” means mass%.

(1)A成分:水溶性無機塩を10〜30%
水溶性無機塩(A成分)は、金属材との密着性に優れた潤滑皮膜を得るための造膜剤(皮膜形成剤)として有用な成分である。本発明に用いられる潤滑皮膜は、造膜剤としてアルカリ土類金属塩(C成分)を含有しており、上記のA成分は、C成分との関係で言えば、造膜補助剤として位置づけられる。更に、A成分は、金属材との密着性が高いため、A成分の添加により、塑性加工用工具と金属材との間の焼き付きが抑制され、キャリア性及び潤滑性が高められる。また、A成分は、金属材の摩擦係数調整剤としての作用も有しており、後記する実施例3および図4に示すように、A成分の種類や含有量を変化させることによって金属材の摩擦係数を適切に制御することもできる。
(1) A component: 10-30% of water-soluble inorganic salt
The water-soluble inorganic salt (component A) is a useful component as a film forming agent (film forming agent) for obtaining a lubricating film having excellent adhesion to a metal material. The lubricating film used in the present invention contains an alkaline earth metal salt (C component) as a film-forming agent, and the above-mentioned A component is positioned as a film-forming auxiliary agent in relation to the C component. . Furthermore, since the A component has high adhesion to the metal material, the addition of the A component suppresses seizure between the plastic working tool and the metal material, and improves carrier properties and lubricity. In addition, the A component also has an action as a friction coefficient adjusting agent of the metal material, and as shown in Example 3 and FIG. 4 to be described later, by changing the type and content of the A component, It is also possible to appropriately control the friction coefficient.

本発明に用いられる水溶性無機塩は、塑性加工用潤滑剤のキャリアとして一般に使用されるものであれば特に限定されず、例えば、硼酸塩、珪酸塩、モリブデン酸塩などが代表的に挙げられる。耐焼き付き性の向上という観点からすれば硼酸塩が好ましく、金属材の摩擦係数低減化という観点からすれば、珪酸塩が好ましい。上記の水溶性無機塩は、単独で使用しても良いし、2種以上を併用してもよい。例えば、硼酸塩と珪酸塩の混合物を用いた場合、珪酸塩の比率を多くしたほうが、摩擦係数の低減作用が大きくなる(後記する実施例を参照)。   The water-soluble inorganic salt used in the present invention is not particularly limited as long as it is generally used as a carrier for plastic working lubricants. For example, borate, silicate, molybdate and the like are representatively exemplified. . From the viewpoint of improving the seizure resistance, borate is preferable, and from the viewpoint of reducing the friction coefficient of the metal material, silicate is preferable. Said water-soluble inorganic salt may be used independently and may use 2 or more types together. For example, when a mixture of borate and silicate is used, the effect of reducing the coefficient of friction increases as the ratio of silicate increases (see the examples described later).

上記の硼酸塩において、硼酸には、例えば、オルト硼酸、二硼酸、メタ硼酸、四硼酸、五硼酸、八硼酸などが挙げられる。硼酸塩としては、アルカリ金属塩(Li塩、Na塩、K塩など)、アルカリ土類金属塩(Mg塩、Ca塩など)などの金属塩のほか、アルカノールアミン塩(モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなど)、アンモニウム塩などの窒素含有塩も包含される。好ましい硼酸塩は、メタ硼酸塩、四硼酸塩などであり、例えば、メタ硼酸ナトリウム、四硼酸ナトリウム(硼砂、ボラックスと呼ばれるNa245(OH)4・8H2Oなど)、四硼酸カリウム、四硼酸アンモニウ
ムなどが代表的に挙げられる。
In the above borate, examples of boric acid include orthoboric acid, diboric acid, metaboric acid, tetraboric acid, pentaboric acid, and octaboric acid. Examples of the borate include metal salts such as alkali metal salts (Li salt, Na salt, K salt, etc.), alkaline earth metal salts (Mg salt, Ca salt, etc.), and alkanolamine salts (monoethanolamine, diethanolamine, Also included are nitrogen-containing salts such as ammonium salts). Preferable borates are metaborate, tetraborate, etc., for example, sodium metaborate, sodium tetraborate (Na 2 B 4 O 5 (OH) 4 · 8H 2 O called borax, borax, etc.), tetraborate Typical examples include potassium and ammonium tetraborate.

硼酸塩は、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   The borate may be used alone or in combination of two or more.

上記の珪酸塩としては、式xMI 2O・ySiO2(式中、x、yは自然数を示し、MIはアルカリ金属を示す)で表される塩の他、珪酸を構成する水素原子の一部又は全部がアルカリ成分に置き換わったものなどが挙げられる。珪酸には、オルト珪酸(H4SiO4)の他、メタ珪酸(H2SiO3)、メタ二珪酸(H2Si25)、メタ三珪酸(H4Si38)、メタ四珪酸(H6Si411)なども含まれる。また、アルカリ成分としては、アルカリ金属(Li、Na、Kなど)、アルカリ土類金属(Mg、Caなど)などが挙げられる。好ましいアルカリ成分は、Na、K、Caなどである。好ましい珪酸塩として、珪酸アルカリ金属塩(珪酸カリウム、珪酸ナトリウムなど)、メタ珪酸アルカリ金属塩(メタ珪酸ナトリウムなど)、珪酸アルカリ土類金属塩(珪酸カルシウムなど)、水ガラス[例えば、式Na2O・nSiO2(式中、nは2〜4の整数を示す)で表される化合物など]などが挙げられる。 As the silicate, in addition to a salt represented by the formula xM I 2 O · ySiO 2 (where x and y represent natural numbers and M I represents an alkali metal), The thing which a part or all replaced by the alkaline component etc. are mentioned. Silicic acid includes orthosilicic acid (H 4 SiO 4 ), metasilicic acid (H 2 SiO 3 ), metadisilicic acid (H 2 Si 2 O 5 ), metatrisilicic acid (H 4 Si 3 O 8 ), and meta Silicic acid (H 6 Si 4 O 11 ) and the like are also included. Examples of the alkali component include alkali metals (Li, Na, K, etc.), alkaline earth metals (Mg, Ca, etc.) and the like. Preferred alkali components are Na, K, Ca and the like. Preferred silicates include alkali metal silicates (such as potassium silicate and sodium silicate), alkali metal metasilicates (such as sodium metasilicate), alkaline earth metal silicates (such as calcium silicate), water glass [eg, formula Na 2 And a compound represented by O.nSiO 2 (wherein n represents an integer of 2 to 4).

珪酸塩は、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   Silicates may be used alone or in combination of two or more.

モリブデン酸塩は、防錆剤としても有用である。上記のモリブデン酸塩において、モリブデン酸には、オルトモリブデン酸、メタモリブデン酸、パラモリブデン酸などが含まれる。モリブデン酸塩としては、例えば、アルカリ金属塩(Li塩、Na塩、K塩など)、アルカリ土類金属塩(Mg塩、Ca塩など)、アミン塩(モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアルカノールアミン塩など)などが挙げられる。好ましいモリブデン酸塩は、メタモリブデン酸ナトリウムである。   Molybdate is also useful as a rust inhibitor. In the molybdate, the molybdic acid includes orthomolybdic acid, metamolybdic acid, paramolybdic acid, and the like. Examples of molybdates include alkali metal salts (Li salt, Na salt, K salt, etc.), alkaline earth metal salts (Mg salt, Ca salt, etc.), amine salts (monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, etc.). And the like. A preferred molybdate is sodium metamolybdate.

モリブデン塩は、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   A molybdenum salt may be used independently and may use 2 or more types together.

A〜D成分の合計量に占める上記A成分の比率は、10〜30%である。A成分の比率が10%未満の場合、造膜剤としての作用が有効に発揮されず、一方、30%を超えると摩擦係数が高くなり、加工時の抵抗が大きくなって、逆に皮膜が剥離するようになる。A成分の比率は、15〜25%の範囲内であることが好ましく、20〜23%の範囲内であることがより好ましい。   The ratio of the A component to the total amount of the A to D components is 10 to 30%. When the ratio of the component A is less than 10%, the action as a film-forming agent is not effectively exhibited. On the other hand, when it exceeds 30%, the friction coefficient increases, the resistance during processing increases, and conversely, the film is formed. It will come off. The ratio of the component A is preferably in the range of 15 to 25%, more preferably in the range of 20 to 23%.

(2)B成分:有機金属塩を5〜30%
有機金属塩(B成分)は、潤滑剤として有用な成分であり、これにより、潤滑皮膜の潤滑性が高められる。
(2) Component B: 5-30% of organometallic salt
The organometallic salt (component B) is a component useful as a lubricant, and this improves the lubricity of the lubricating film.

本発明に用いられる有機金属塩は、塑性加工用潤滑剤の潤滑剤として一般に使用されるものであれば特に限定されず、例えば、脂肪酸と金属との塩などが代表的に挙げられる。「脂肪酸」には、飽和脂肪酸および不飽和脂肪酸の両方が含まれる。飽和脂肪酸としては、例えば、酢酸(C=2)、プロピオン酸(C=3)、酪酸(C=4)、吉草酸(C=5)などの低級飽和脂肪酸;パルミチン酸(C=16)、ステアリン酸(C=18)、アラキジン酸(C=20)、ペヘン酸(C=22)、リグノセリン酸(C=24)、セロチン酸(C=26)、モンタン酸(C=28)などの炭素数16以上の高級飽和脂肪酸が挙げられる。また、椰子油脂肪酸も包含される。好ましい飽和脂肪酸は高級飽和脂肪酸であり、パルミチン酸、ステアリン酸がより好ましい。不飽和脂肪酸としては、例えば、炭素数16以上の高級不飽和脂肪酸が挙げられ、パルミトオレイン酸(C=16)、オレイン酸(C=18)、パクセル酸(C=18)、リノール酸(C=18)、リノレン酸(C=18)、アラキドン酸(C=20)、ネルボン酸(C=22)などが例示される。好ましい不飽和脂肪酸は、アラキドン酸、オレイン酸である。また、脂肪酸と金属との塩における「金属塩」としては、例えば、アルカリ金属塩(Li塩、Na塩、K塩など)、アルカリ土類金属塩(Mg塩、Ca塩、Sr塩、Ba塩など)、アルミニウム塩、遷移金属塩(Cu塩、Zn塩、Ag塩、Ta塩、Ni塩、Co塩、Pb塩、Mn塩など)が挙げられる。これらは、単独で使用しても良いし、2種以上を併用しても構わない。   The organometallic salt used in the present invention is not particularly limited as long as it is generally used as a lubricant for plastic working lubricants, and representative examples thereof include salts of fatty acids and metals. “Fatty acid” includes both saturated and unsaturated fatty acids. Examples of saturated fatty acids include lower saturated fatty acids such as acetic acid (C = 2), propionic acid (C = 3), butyric acid (C = 4), and valeric acid (C = 5); palmitic acid (C = 16), Carbon such as stearic acid (C = 18), arachidic acid (C = 20), pehenic acid (C = 22), lignoceric acid (C = 24), serotic acid (C = 26), montanic acid (C = 28) The higher saturated fatty acid of several 16 or more is mentioned. Also included is coconut oil fatty acid. Preferred saturated fatty acids are higher saturated fatty acids, and palmitic acid and stearic acid are more preferred. Examples of the unsaturated fatty acid include higher unsaturated fatty acids having 16 or more carbon atoms, such as palmitooleic acid (C = 16), oleic acid (C = 18), paxcellic acid (C = 18), linoleic acid ( C = 18), linolenic acid (C = 18), arachidonic acid (C = 20), nervonic acid (C = 22) and the like. Preferred unsaturated fatty acids are arachidonic acid and oleic acid. Examples of the “metal salt” in the salt of fatty acid and metal include, for example, alkali metal salts (Li salt, Na salt, K salt, etc.), alkaline earth metal salts (Mg salt, Ca salt, Sr salt, Ba salt). Etc.), aluminum salts, transition metal salts (Cu salt, Zn salt, Ag salt, Ta salt, Ni salt, Co salt, Pb salt, Mn salt, etc.). These may be used alone or in combination of two or more.

A〜D成分の合計量に占める上記B成分の比率は、5〜30%である。B成分の比率が5%未満の場合、摩擦係数が高くなると共に撥水性が低下する。一方、B成分の比率が30%を超えると、皮膜の密着性が低下する。B成分の比率は、10〜25%の範囲内であることが好ましく、19〜22%の範囲内であることがより好ましい。   The ratio of the B component in the total amount of the A to D components is 5 to 30%. When the ratio of the B component is less than 5%, the friction coefficient increases and the water repellency decreases. On the other hand, when the ratio of the B component exceeds 30%, the adhesion of the film is lowered. The ratio of the component B is preferably in the range of 10 to 25%, and more preferably in the range of 19 to 22%.

(3)C成分:アルカリ土類金属塩を10〜84.5%
アルカリ土類金属塩(C成分)は、造膜剤および分散剤として有用な成分である。C成分の添加により、皮膜の造膜性が高められるだけでなく、潤滑性や耐焼き付き性も向上するが、これは、金型やダイスなどの加工工具と金属材(被加工材料)との接触部(金属間接触)が約150〜400℃程度に上昇してもC成分は溶解せず、加工工具と金属材との接触を防止する役割を有するためと考えられる。
(3) C component: 10-84.5% of alkaline earth metal salt
The alkaline earth metal salt (component C) is a useful component as a film forming agent and a dispersing agent. The addition of component C not only enhances the film-forming property of the film, but also improves the lubricity and seizure resistance. This is because the processing tool such as a die or a die and a metal material (working material) It is considered that the C component does not dissolve even when the contact portion (contact between metals) rises to about 150 to 400 ° C., and has a role of preventing contact between the processing tool and the metal material.

本発明に用いられるアルカリ土類金属塩は、塑性加工用潤滑剤の潤滑剤および造膜剤として一般に使用されるものであれば特に限定されず、例えば、水酸化カルシウム、硫酸カルシウムなどのCa塩;水酸化マグネシウム、硫酸マグネシウムなどのMg塩、水酸化バリウムなどのBa塩などが挙げられる。好ましいアルカリ土類金属塩はCa塩であり、例えば、水酸化カルシウムなどが挙げられる。これらは、単独で使用しても良いし、2種以上を併用しても構わない。   The alkaline earth metal salt used in the present invention is not particularly limited as long as it is generally used as a lubricant and a film-forming agent for plastic working lubricants. For example, Ca salts such as calcium hydroxide and calcium sulfate A Mg salt such as magnesium hydroxide and magnesium sulfate, and a Ba salt such as barium hydroxide. A preferred alkaline earth metal salt is a Ca salt, and examples thereof include calcium hydroxide. These may be used alone or in combination of two or more.

A〜D成分の合計量に占める上記C成分の比率は、10〜84.5%である。C成分の比率が10%未満の場合、所定の膜厚を確保することが困難になり、一方、C成分の比率が84.5%を超えると皮膜の密着性が低下する。C成分の比率は、40〜60%の範囲内であることが好ましく、45〜50%の範囲内であることがより好ましい。   The ratio of the C component to the total amount of the A to D components is 10 to 84.5%. When the C component ratio is less than 10%, it is difficult to ensure a predetermined film thickness. On the other hand, when the C component ratio exceeds 84.5%, the adhesion of the film is lowered. The proportion of component C is preferably in the range of 40 to 60%, and more preferably in the range of 45 to 50%.

(4)D成分:固体分散剤として、α−オレフィンと無水マレイン酸の共重合体と、N,N−ジアルキルアミノアルキルアミンとの反応物を0.5〜30%
D成分は、本発明を特徴付ける成分であり、分散剤、造膜剤、濡れ向上剤などとして有用である。
(4) Component D: 0.5 to 30% of a reaction product of a copolymer of α-olefin and maleic anhydride and N, N-dialkylaminoalkylamine as a solid dispersant.
The component D is a component that characterizes the present invention, and is useful as a dispersant, a film-forming agent, a wetting improver, and the like.

具体的には、D成分は、主に、水酸化カルシウムなどのC成分の分散性を一層高め、金属材との密着性の更なる向上に大きく寄与する成分である。後記する実施例に示すように、A〜Dの成分すべてを含有する潤滑皮膜は、D成分を含有しない潤滑皮膜に比べ、金属材との密着性が一層向上し、耐焼き付き性なども改善される。   Specifically, the D component is a component that mainly contributes to further improving the dispersibility of the C component such as calcium hydroxide and further improving the adhesion to the metal material. As shown in the examples described later, the lubricating film containing all of the components A to D is further improved in adhesion with a metal material and improved in seizure resistance as compared with a lubricating film not containing the D component. The

本発明において、D成分に着目した理由は、以下のとおりである。   In the present invention, the reason for paying attention to the D component is as follows.

従来、例えば、硼酸塩などのA成分を主成分とする潤滑皮膜では、皮膜の硬度が高いため、金属材の塑性加工時の変形に追随し難く、塑性加工用工具と金属材との間の焼き付きが見られていた。特に、高度の塑性加工が要求される場合、焼き付きが顕著に見られ、問題になっていた。そこで、塑性加工時の変形に追随し易く、耐焼き付き性に優れた成分を探求するため、無機成分、有機成分の両方について検討をした。その結果、無機成分を用いた場合は、塑性加工度が高くなったり皮膜の膜厚が厚くなると亀裂が発生し易くなるのに対し、有機成分を用いた場合は、このような問題がないことから、有機成分に絞って更に検討を行なった。その結果、上記D成分を用いれば、所期の目的が達成されることを見出し、D成分を採用することにした。   Conventionally, for example, in a lubricating film mainly composed of an A component such as borate, the hardness of the film is high, so that it is difficult to follow deformation during plastic processing of a metal material. Burn-in was observed. In particular, when a high degree of plastic working is required, seizure is noticeable and has become a problem. Therefore, in order to search for a component that can easily follow deformation during plastic processing and has excellent seizure resistance, both inorganic and organic components were examined. As a result, when inorganic components are used, cracks are likely to occur when the degree of plastic processing is increased or the film thickness is increased, whereas when organic components are used, there is no such problem. Therefore, further investigation was conducted focusing on organic components. As a result, it was found that if the D component was used, the intended purpose was achieved, and the D component was adopted.

D成分は、水系溶剤に溶解すると適度な粘性を有し、熱的に安定なポリマー骨格を有する為、金属材との密着性に極めて優れている。本発明のように、D成分を固体の潤滑剤として使用すると、前述した特許文献6のようにエマルジョンとして使用した場合に比べ、耐焼き付き性や皮膜密着性などが向上するようになる。   The component D has an appropriate viscosity when dissolved in an aqueous solvent and has a thermally stable polymer skeleton, and therefore has excellent adhesion to a metal material. When the D component is used as a solid lubricant as in the present invention, the seizure resistance, film adhesion, and the like are improved as compared to the case where the D component is used as an emulsion as in Patent Document 6 described above.

D成分は、α−オレフィンと無水マレイン酸の共重合体と、N,N−ジアルキルアミノアルキルアミンとの反応物であり、例えば、上記の付加物が挙げられる。D成分の数平均分子量は、10,000〜50,000程度、炭素数は22〜50程度の範囲内であり、好ましい数平均分子量は12,000〜35,000、好ましい炭素数は20〜30程度である。D成分の数平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)法を用い、ポリスチレン換算によって求めたものである。   The component D is a reaction product of a copolymer of α-olefin and maleic anhydride and N, N-dialkylaminoalkylamine, and examples thereof include the above-mentioned adducts. The number average molecular weight of component D is in the range of about 10,000 to 50,000 and the carbon number is in the range of about 22 to 50, the preferred number average molecular weight is 12,000 to 35,000, and the preferred carbon number is 20 to 30. Degree. The number average molecular weight of the D component is determined by polystyrene conversion using a gel permeation chromatography (GPC) method.

D成分を構成するα−オレフィンとしては、炭素数が6〜35程度の直鎖状または分岐状のものが用いられる。好ましくは、炭素数が8〜28程度の直鎖状または分岐状のα−オレフィンであり、例えば、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセンなどが挙げられる。   As the α-olefin constituting the component D, a linear or branched one having about 6 to 35 carbon atoms is used. Preferably, it is a linear or branched α-olefin having about 8 to 28 carbon atoms, such as 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1-tetradecene, 1-hexadecene, 1-octadecene, 1-eicosene.

また、N,N−ジアルキルアミノアルキルアミンは、下式(1)で表される化合物であり、式中、nは1〜10の整数、R1またはR2は同一または異なって、炭素数1〜18の直鎖状または分岐状のアルキルである。好ましくは、nは1〜4の整数、R1またはR2は同一または異なって、炭素数1〜3の直鎖状または分岐状のアルキル基である。好ましいN,N−ジアルキルアミノアルキルアミンは、例えば、ジメチルアミノエチルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノヘキシルアミン、ジエチルアミノプロピルアミンなどである。

Figure 2009185311
Further, N, N-dialkylaminoalkylamine is a compound represented by the following formula (1), wherein n is an integer of 1 to 10, R 1 or R 2 is the same or different and has 1 carbon atom. -18 linear or branched alkyl. Preferably, n is an integer of 1 to 4, R 1 or R 2 is the same or different and is a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Preferred N, N-dialkylaminoalkylamines are, for example, dimethylaminoethylamine, dimethylaminopropylamine, diethylaminohexylamine, diethylaminopropylamine and the like.
Figure 2009185311

A〜D成分の合計量に占める上記D成分の比率は、0.5〜30%である。D成分の比率が0.5%未満の場合、造膜作用が低下し、所定の膜厚を確保することが困難になり、一方、D成分の比率が30%を超えると、摩擦係数が高くなり、加工時の抵抗が大きくなって、逆に皮膜が剥離するようになる。D成分の比率は、5〜20%の範囲内であることが好ましく、15〜18%の範囲内であることがより好ましい。   The ratio of the D component to the total amount of the A to D components is 0.5 to 30%. When the ratio of the D component is less than 0.5%, the film forming action is reduced, and it becomes difficult to secure a predetermined film thickness. On the other hand, when the ratio of the D component exceeds 30%, the friction coefficient is high. Thus, the resistance during processing increases, and the film peels off. The proportion of component D is preferably in the range of 5 to 20%, more preferably in the range of 15 to 18%.

D成分は、例えば、以下のようにして製造することができる。まず、α−オレフィンと無水マレイン酸の共重合物であるポリマレイン化オレフィンを、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの無極性溶媒中に溶解する。次に、N,N−ジアルキルアミノアルキルアミンを添加し、加熱してアミド化する。その後、NaOHを滴下して部分ナトリウム塩とし、用いた溶媒を留去する。   D component can be manufactured as follows, for example. First, a polymerized olefin, which is a copolymer of an α-olefin and maleic anhydride, is dissolved in a nonpolar solvent such as benzene, toluene, or xylene. Next, N, N-dialkylaminoalkylamine is added and heated to amidate. Thereafter, NaOH is added dropwise to form a partial sodium salt, and the solvent used is distilled off.

本発明に用いられる潤滑皮膜は、有効成分として、基本的に上記A〜Dの成分を含有しているが、本発明の作用を損なわない範囲で、潤滑皮膜中に通常含まれる他の成分を含有してもよく、これらも、本発明の範囲内に包含される。   The lubricating film used in the present invention basically contains the above-mentioned components A to D as active ingredients, but other components usually contained in the lubricating film as long as the effects of the present invention are not impaired. These may also be included and are also included within the scope of the present invention.

上記潤滑皮膜に含まれ得る他の成分として、使用する潤滑剤に通常添加され得る以下の成分が挙げられる。   Other components that can be included in the lubricating film include the following components that can be usually added to the lubricant used.

(界面活性剤)
界面活性剤は、潤滑皮膜の作製過程で、必要に応じて添加される成分である。後に詳しく説明するように、上記潤滑皮膜は、前述した成分を含有する水溶液中に金属材を浸漬して形成される(浸漬法)が、ステアリン酸塩などのような水に殆ど溶解しない皮膜密着性向上成分を用いる場合は、界面活性剤を添加して分散性(塗布性)を高めることが好ましい。また、界面活性剤は、金属材の表面に吸着して防錆作用も有するため、耐食性も高められる。
(Surfactant)
The surfactant is a component added as necessary in the process of producing the lubricating film. As will be described in detail later, the lubricating film is formed by immersing a metal material in an aqueous solution containing the above-described components (immersion method), but the film adhesion hardly dissolves in water such as stearate. When using a property improving component, it is preferable to add a surfactant to improve dispersibility (coating property). Further, since the surfactant is adsorbed on the surface of the metal material and also has a rust prevention action, the corrosion resistance is also improved.

潤滑皮膜に含まれる界面活性剤の含有量は、潤滑皮膜を構成する成分や使用する界面活性剤の種類などによっても相違するが、おおむね、0.1〜1%の範囲内であることが好ましい。界面活性剤の含有量が0.1%未満では耐食性および分散性が不足し、一方、1%を超えて添加しても、これらの作用は飽和し、コストが上昇するだけである。   The content of the surfactant contained in the lubricant film varies depending on the components constituting the lubricant film and the type of surfactant used, but is generally preferably in the range of 0.1 to 1%. . If the surfactant content is less than 0.1%, the corrosion resistance and dispersibility are insufficient. On the other hand, adding more than 1% only saturates these functions and increases the cost.

本発明に用いられる界面活性剤としては、陽イオン、陰イオン、非イオンの各種界面活性剤が挙げられる。陽イオン系界面活性剤としては、例えば、第四級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、塩化ベンザルコニウムなどが挙げられ、陰イオン系界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウムなどが挙げられ、非イオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフェノール類、ポリオキシエチレンアルキルエステル類、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル類などが挙げられる。   Examples of the surfactant used in the present invention include various cationic, anionic and nonionic surfactants. Examples of the cationic surfactant include quaternary ammonium salts, alkylpyridinium salts, and benzalkonium chloride. Examples of the anionic surfactant include sodium alkylbenzene sulfonate and dodecylbenzene sulfonic acid. Examples of nonionic surfactants include polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkylphenols, polyoxyethylene alkyl esters, polyoxyethylene sorbitan alkyl esters, and the like. Can be mentioned.

(固体潤滑剤)
潤滑皮膜の摩擦係数を低減して潤滑性を更に高めるため、潤滑剤は固体潤滑剤を含有してもよい。固体潤滑剤の種類は特に限定されず、例えば、パラフィンワックス、二硫化モリブデン、黒鉛、窒化硼素、雲母、フッ化黒鉛、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンなどが挙げられる。これらは、単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。潤滑剤中に含まれる固体潤滑剤の量は、おおむね、0.1〜5%の範囲内であることが好ましい。
(Solid lubricant)
In order to further improve the lubricity by reducing the friction coefficient of the lubricating film, the lubricant may contain a solid lubricant. The kind of solid lubricant is not particularly limited, and examples thereof include paraffin wax, molybdenum disulfide, graphite, boron nitride, mica, graphite fluoride, polytetrafluoroethylene, and polyethylene. These may be used alone or in combination of two or more. It is preferable that the amount of the solid lubricant contained in the lubricant is approximately in the range of 0.1 to 5%.

(防錆剤)
潤滑皮膜中には、耐食性を更に高める目的で、防錆剤を含有してもよい。防錆剤の種類は、特に限定されず、潤滑皮膜に通常含まれるものを用いることができるが、例えば、アルケニルコハク酸アミン塩、バナジン酸塩、ポリアクリル酸、シリカ、ベンゾトリアゾールなどが挙げられる。潤滑剤中に含まれる防錆剤の量は、おおむね、0.1〜5%の範囲内であることが好ましい。
(anti-rust)
The lubricating film may contain a rust inhibitor for the purpose of further improving the corrosion resistance. The type of the rust preventive is not particularly limited, and those usually contained in the lubricating film can be used. Examples thereof include alkenyl succinic acid amine salt, vanadate, polyacrylic acid, silica, and benzotriazole. . The amount of the rust inhibitor contained in the lubricant is preferably within a range of about 0.1 to 5%.

(硫酸塩)
硫酸塩は、キャリア性及び皮膜強度の向上に寄与し、金属材と加工用工具との焼き付き低減化に有用な成分である。特に、硫酸塩は、変形度の高い塑性加工を行う金属材に皮膜を形成する場合に極めて有用である。硫酸塩としては、例えば、アルカリ金属硫酸塩、アルカリ土類金属硫酸塩などが挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。好ましい硫酸塩は、アルカリ金属硫酸塩(例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カリウムなど)である。潤滑剤中に含まれる硫酸塩の量は、おおむね、5〜10%の範囲内であることが好ましい。
(Sulfate)
Sulfate contributes to improvement of carrier properties and film strength, and is a useful component for reducing seizure between the metal material and the processing tool. In particular, sulfate is extremely useful when a film is formed on a metal material that is subjected to plastic working with a high degree of deformation. Examples of the sulfate include alkali metal sulfate and alkaline earth metal sulfate. These may be used alone or in combination of two or more. Preferred sulfates are alkali metal sulfates (eg, sodium sulfate, potassium sulfate, etc.). The amount of sulfate contained in the lubricant is preferably in the range of about 5 to 10%.

次に、上記の潤滑皮膜を形成する方法を説明する。   Next, a method for forming the lubricating film will be described.

潤滑皮膜は、前述した成分(A〜Dの成分、および必要に応じて含まれる他の成分)を含む潤滑剤を用いて形成することができる。具体的には、潤滑皮膜は、上記の成分と水系溶剤との混合液(調製液、処理液などと呼ぶ場合がある。)を金属材と接触させ、必要に応じて乾燥することによって得られる(乾式法)。接触方法は、特に限定されず、塑性加工用潤滑剤を用いて潤滑皮膜を得るのに通常用いられる方法を適宜採用することができる。例えば、上記の混合液に金属材を浸漬して乾燥する方法、金属材に上記混合液を塗布(スプレーによる塗布など)する方法などが挙げられる。   The lubricating film can be formed using a lubricant containing the above-described components (components A to D and other components included as necessary). Specifically, the lubricating film is obtained by bringing a mixed liquid of the above-described components and an aqueous solvent (sometimes referred to as a preparation liquid or a processing liquid) into contact with a metal material and drying as necessary. (Dry method). The contact method is not particularly limited, and a method usually used for obtaining a lubricating film using a plastic working lubricant can be appropriately employed. For example, a method of immersing a metal material in the above mixed solution and drying, a method of applying the above mixed solution to the metal material (application by spraying, etc.) and the like can be mentioned.

ここで、本発明に用いられる乾式法について説明する。水系潤滑剤を用いて潤滑皮膜を形成する方法は、湿式法と乾式法とに大別される。湿式法は、鉱油や動植物油などを基油とする潤滑剤を用いる場合に適用されるものであり、当該潤滑剤を金属材(加工材料)に直接流しかけて液状皮膜を形成する方法である。この方法は、主に、比較的加工度が低い材料を得る場合に汎用されている。これに対し、乾式法は、潤滑剤中に金属材を浸漬処理などした後、必要に応じて、乾燥工程で水分を蒸発させて固体皮膜を形成する方法である。本発明の方法は、後者の乾式法を採用している点で、前者の湿式法を採用する特許文献6の技術と相違している。   Here, the dry method used in the present invention will be described. Methods for forming a lubricating film using an aqueous lubricant are roughly classified into a wet method and a dry method. The wet method is applied when a lubricant based on mineral oil, animal or vegetable oil or the like is used, and is a method of forming a liquid film by directly pouring the lubricant onto a metal material (processed material). . This method is mainly used for obtaining a material with a relatively low degree of processing. On the other hand, the dry method is a method of forming a solid film by evaporating moisture in a drying step as necessary after immersing a metal material in a lubricant. The method of the present invention is different from the technique of Patent Document 6 that employs the former wet method in that the latter dry method is employed.

本発明法によれば、付着ムラなどの、乾式法による問題点を回避できる。すなわち、水系潤滑剤を用いる乾式法では、通常、金属材を一度に大量に浸漬処理し、その後強制乾燥することによって皮膜を形成しているが、その場合、金属材の部分的な接触による付着ムラが発生することが多く、引抜き加工時に焼き付きが起こりやすくなるなどの問題があった。本発明によれば、上記A〜C成分にD成分を組合わせた構成からなる潤滑剤を用いているため、金属材との密着性が格段に向上され、前述した付着ムラに起因する焼き付き低下などの問題は解消される。   According to the method of the present invention, problems caused by the dry method such as adhesion unevenness can be avoided. That is, in the dry method using a water-based lubricant, a film is usually formed by immersing a large amount of a metal material at a time and then forcibly drying it. In that case, adhesion due to partial contact of the metal material There are many problems such as unevenness, and seizure is likely to occur during the drawing process. According to the present invention, since the lubricant composed of the components A to C is combined with the component D, the adhesion with the metal material is remarkably improved, and the seizure reduction due to the adhesion unevenness described above. Such problems are solved.

以下では、乾式法の代表例である浸漬工程を経て潤滑皮膜を形成する方法について詳しく説明する。   Below, the method to form a lubricating film through the immersion process which is a typical example of a dry process is demonstrated in detail.

まず、前述したA〜D成分、更には、必要に応じて他の成分を水系溶剤と混合した混合液を用意する。   First, the liquid mixture which mixed the AD component mentioned above and also the other component with the aqueous solvent as needed is prepared.

本発明に用いられる水系溶剤としては、水のほか、水と水溶性溶剤との混合物が挙げられる。水溶性溶剤としては、メタノール、エタノール、エチレングリコールなどのアルコール類;アセトンなどのケトン類;テトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル類;アセトニトリルなどのニトリル類が例示される。好ましい水系溶剤は、水である。   Examples of the aqueous solvent used in the present invention include water and a mixture of water and a water-soluble solvent. Examples of the water-soluble solvent include alcohols such as methanol, ethanol and ethylene glycol; ketones such as acetone; ethers such as tetrahydrofuran and ethylene glycol dimethyl ether; and nitriles such as acetonitrile. A preferred aqueous solvent is water.

水系溶剤と混合したときの潤滑剤の濃度は、おおむね、好ましくは5%以上、より好ましくは7%以上、更に好ましくは10%以上である。潤滑剤の濃度が薄すぎると、皮膜の生成が不均一になる場合がある。一方、潤滑剤の濃度の上限は、潤滑剤が水系溶剤に溶解可能である限り特に限定されないが、おおむね、好ましくは70%以下、より好ましくは60%以下である。ただし、潤滑剤の濃度が濃すぎると、皮膜の密着性が低下する場合があるため、上記観点を考慮すれば、潤滑剤の濃度は、おおむね、好ましくは50%以下であり、より好ましくは45%以下である。   The concentration of the lubricant when mixed with an aqueous solvent is generally preferably 5% or more, more preferably 7% or more, and even more preferably 10% or more. If the concentration of the lubricant is too thin, the formation of the film may be non-uniform. On the other hand, the upper limit of the concentration of the lubricant is not particularly limited as long as the lubricant can be dissolved in the aqueous solvent, but is generally preferably 70% or less, more preferably 60% or less. However, if the concentration of the lubricant is too high, the adhesion of the film may be lowered. Therefore, in view of the above viewpoint, the concentration of the lubricant is generally 50% or less, more preferably 45. % Or less.

次に、上記の混合液中に金属材を浸漬する。具体的な浸漬条件は、特に限定されないが、おおむね、約30〜80℃(より好ましくは40〜70℃)の温度で約5秒間以上(より好ましくは10秒間以上)行うことが好ましい。浸漬温度が上記範囲を下回ると、夏期などの高温環境下で浸漬温度を厳密に管理することが必要となって不便であり、一方、上記範囲を超えると、混合液の蒸発が多くなり、潤滑剤の濃度が変動しやすくなる。また、浸漬時間が上記範囲を下回ると密着性が低下する。なお、浸漬時間の上限は特に限定されないが、約15分間を超えて浸漬しても密着性改善作用は得られない。   Next, the metal material is immersed in the mixed solution. Although the specific immersion conditions are not particularly limited, it is preferable to carry out at a temperature of about 30 to 80 ° C. (more preferably 40 to 70 ° C.) for about 5 seconds (more preferably 10 seconds or more). If the immersion temperature is below the above range, it is necessary to strictly control the immersion temperature in a high temperature environment such as summer. On the other hand, if the immersion temperature exceeds the above range, evaporation of the liquid mixture increases and lubrication occurs. The concentration of the agent tends to fluctuate. Moreover, when immersion time is less than the said range, adhesiveness will fall. In addition, although the upper limit of immersion time is not specifically limited, Even if it soaks over about 15 minutes, the adhesive improvement effect is not acquired.

浸漬後、必要に応じて乾燥してもよく、これにより、所望の潤滑皮膜が得られる。   After the immersion, it may be dried as necessary, whereby a desired lubricating film is obtained.

上記では、金属材と、潤滑剤と水系液剤との混合物とを接触させる工程(皮膜形成工程)を詳しく説明したが、当該皮膜形成工程の前工程において、金属材表面を清浄化処理する目的で、清浄化工程を行なってもよい。清浄化処理としては、例えば、脱スケール処理、脱脂処理などが挙げられる。脱スケール処理は、慣用の方法を適用でき、例えば、機械的脱スケール法(ショットブラストなどのブラスト法、ベンディングなど)、化学的脱スケール法(酸洗など)が挙げられる。好ましい脱スケール法は、機械的脱スケール法である。機械的脱スケール法によれば、バッチ処理ではなくインライン処理によって脱スケールできるため、物理的に短時間で皮膜を形成する本発明に適している。   In the above description, the step of bringing the metal material into contact with the mixture of the lubricant and the aqueous liquid agent (film forming step) has been described in detail, but for the purpose of cleaning the surface of the metal material in the previous step of the film forming step. A cleaning step may be performed. Examples of the cleaning treatment include descaling treatment and degreasing treatment. A conventional method can be applied to the descaling treatment, and examples thereof include a mechanical descaling method (blasting method such as shot blasting and bending) and a chemical descaling method (pickling and the like). A preferred descaling method is a mechanical descaling method. The mechanical descaling method can be descaled not by batch processing but by inline processing, and is therefore suitable for the present invention in which a film is physically formed in a short time.

このようにして得られる潤滑皮膜は、使用した潤滑剤の組成に応じた成分を含有している。具体的には、上記A〜D成分を、A+B+C+Dの合計量に対する質量比率で、A成分:10〜30%、B成分:5〜30%、C成分:10〜84.5%、D成分:0.5〜30%含有している。潤滑剤に含まれる有効成分として、上記A〜D成分以外の他の成分を含有する場合、潤滑皮膜には、潤滑剤中に含まれる他の成分の濃度に応じたものが含まれるようになる。   The lubricating film thus obtained contains components according to the composition of the lubricant used. Specifically, the above-mentioned components A to D are mass ratios with respect to the total amount of A + B + C + D, A component: 10 to 30%, B component: 5 to 30%, C component: 10 to 84.5%, D component: Contains 0.5-30%. When the active ingredient contained in the lubricant contains other components than the above-described components A to D, the lubricant film includes those according to the concentration of the other components contained in the lubricant. .

潤滑皮膜の付着量は、おおむね、2〜40g/m2の範囲内であることが好ましい。付着量が2g/m2未満では、連続伸線を多く行なうことが困難であり、一方、付着量が40g/m2を超えても、潤滑皮膜による上記作用が飽和し、コストの上昇を招くだけで経済的に無駄だからである。潤滑皮膜の付着量は、おおむね、4g/m2以上20g/m2以下の範囲内であることがより好ましい。 The adhesion amount of the lubricating film is preferably in the range of 2 to 40 g / m 2 . If the adhesion amount is less than 2 g / m 2 , it is difficult to perform continuous wire drawing much. On the other hand, even if the adhesion amount exceeds 40 g / m 2 , the above-described action by the lubricating film is saturated, resulting in an increase in cost. Because it is just useless economically. The adhesion amount of the lubricating film is more preferably in the range of about 4 g / m 2 to 20 g / m 2 .

なお、上記の潤滑皮膜は、金属材の上に、下地層を介さずに直接形成しても優れた特性を発揮する(後記する実施例を参照)が、金属材との密着性を更に高め、上記特性を一層改善する目的で、汎用の下地層(シリカ含有層)を介しても良い。   The above lubricating film exhibits excellent characteristics even when directly formed on a metal material without interposing an underlayer (see the examples described later), but further improves the adhesion to the metal material. For the purpose of further improving the above characteristics, a general-purpose underlayer (silica-containing layer) may be interposed.

また、上記潤滑皮膜の上には、防錆性などを付与する目的で、シリカなどを含有する他の皮膜が被覆されていてもよい。これらの他の皮膜は、単層で形成されていてもよいし、二層以上が積層されていてもよい。   Moreover, on the said lubricating film, the other film | membrane containing a silica etc. may be coat | covered in order to provide rust prevention property. These other films may be formed as a single layer, or two or more layers may be laminated.

本発明の金属材は、上記の潤滑皮膜を表面に有しており、塑性加工用(詳細は後述する)に用いられる。   The metal material of the present invention has the above lubricating film on the surface and is used for plastic working (details will be described later).

本発明に用いられる金属材の組成は、塑性加工に用いられるものであれば特に限定されない。例えば、鋼材(鉄鋼、ステンレス鋼、クロム鋼、モリブデン鋼、チタン鋼など)、非鉄金属材(アルミ材、チタン材、銅材など)の種々の金属材が用いられる。好ましい金属材は、鋼材である。   The composition of the metal material used in the present invention is not particularly limited as long as it is used for plastic working. For example, various metal materials such as steel materials (iron, stainless steel, chromium steel, molybdenum steel, titanium steel, etc.) and non-ferrous metal materials (aluminum material, titanium material, copper material, etc.) are used. A preferable metal material is a steel material.

上記金属材の形態は、塑性加工するための金属材である限り特に限定されず、例えば、線材又は棒材、前記線材又は棒材を切断した切断材(ブランク材)、鋼板などの種々の金属材が使用できる。好ましい金属材は、線材、棒材、ブランク材などである。線材又は棒材としては、例えば、ボルト、ナット、ばね、PC(prestressed concrete)鋼、スチールコード、ビードワイヤーなどを製造するための線材又は棒材が挙げられる。ブランク材としては、前方又は後方押出部品を製造するためのブランク材が挙げられる。   The form of the metal material is not particularly limited as long as it is a metal material for plastic working. For example, various metals such as a wire material or a rod material, a cutting material (blank material) obtained by cutting the wire material or the rod material, and a steel plate. The material can be used. A preferable metal material is a wire, a bar, a blank, or the like. Examples of the wire or bar include a wire or bar for producing bolts, nuts, springs, PC (prestressed concrete) steel, steel cords, bead wires, and the like. The blank material includes a blank material for manufacturing a front or rear extruded part.

本発明の塑性加工用金属材は、上記の成分を含有する潤滑皮膜を表面に備えており、且つ、以下の試験条件でバウデン試験を行ったとき、25℃における摩擦係数が0.03〜0.2の範囲(好ましくは、0.05〜0.14)を満足している。本発明では、神鋼造機社製のバウデン試験機を用い、摩擦係数を測定している。この値は、従来の代表的な潤滑皮膜である化成処理皮膜を用いたときの摩擦係数とほぼ同じである。このように、本発明によれば、従来とほぼ同程度の摩擦係数が得られるため、摩擦係数の過剰な低減による滑り発生に伴う問題(伸線加工時のドラムからの脱落など、締結部品の締め付け不良など、圧造や鍛造加工時の噛み込みなど)も発生しない。よって、本発明の塑性加工用金属材を用いれば、常温および高温での塑性加工を良好に行うことができると共に、最終製品に加工したときの製品特性も阻害されることがないなどの利点が得られる。
試験片の形状:0.8mm×80mm×100mm
錘の荷重 :3kgf
滑り速度 :3.66mm/sec
鋼球 :SUJ−2、直径φ3/16インチ
摺動長さ :50mm
The metal material for plastic working of the present invention has a lubricating film containing the above components on the surface, and when a Bowden test is performed under the following test conditions, the friction coefficient at 25 ° C. is 0.03 to 0. .2 range (preferably 0.05 to 0.14). In the present invention, the friction coefficient is measured using a Bowden testing machine manufactured by Shinko Machine. This value is almost the same as the coefficient of friction when a chemical conversion coating, which is a typical conventional lubricating coating, is used. As described above, according to the present invention, a friction coefficient almost equal to the conventional one can be obtained. Therefore, problems associated with the occurrence of slipping due to excessive reduction of the friction coefficient (such as dropping from the drum during wire drawing) Neither tightening failure nor biting during forging or forging process occurs. Therefore, if the metal material for plastic working of the present invention is used, the plastic working at normal temperature and high temperature can be performed well, and the product characteristics when processed into the final product are not hindered. can get.
Shape of test piece: 0.8 mm x 80 mm x 100 mm
Weight load: 3kgf
Sliding speed: 3.66 mm / sec
Steel ball: SUJ-2, diameter φ3 / 16 inch Sliding length: 50 mm

更に、本発明では、上記の試験条件でバウデン試験を行ったとき、200℃における摩擦係数が好ましくは0.01〜0.15の範囲(好ましくは、0.02〜0.08)を満足している。また、後記する実施例に示すように、この試験条件下で摩擦係数が0.10に増加するまでの往復摺動回数を測定して潤滑皮膜の耐焼き付き性を評価すると、従来の化成処理皮膜よりも優れた耐焼き付き性が得られることも確認された。   Furthermore, in the present invention, when the Bowden test is performed under the above test conditions, the friction coefficient at 200 ° C. preferably satisfies the range of 0.01 to 0.15 (preferably 0.02 to 0.08). ing. Further, as shown in the examples described later, when the seizure resistance of the lubricating film was evaluated by measuring the number of reciprocating sliding times until the friction coefficient increased to 0.10 under the test conditions, It was also confirmed that better seizure resistance was obtained.

ここで、摩擦係数の測定に用いられるバウデン試験について、図1に示すバウデン試験機を参照しながら説明する。   Here, the Bowden test used for the measurement of a friction coefficient is demonstrated, referring the Bowden testing machine shown in FIG.

バウデン試験は、耐焼き付き性や摺動性などの評価に用いられる試験であり、試験片の長手方向を摺動方向とし、鋼球により荷重を付与した状態で往復摺動試験を行なったときの摩擦係数を測定して上記特性を評価している。バウデン試験機10は、図1に示すように、試験片11を保持し、左右方向に往復してスライドするステージ12と、ステージ12上で試験片11を水平に保持する左右一対のホルダ13a、13bと、試験片11に荷重を付与するための錘14と、固定軸に取り付けられた鋼球15と、を備えている。摩擦係数は、鋼球15を試験片11の表面に接触させた状態で、ステージ12を左右方向に摺動させ、試験片11に加わる荷重の値を読み取り、この値と錘14の重量(ここでは3kg)の比をとって測定する。バウデン試験の詳細は、例えば、養賢堂発行「トライボロジスト」第45巻第4号第313頁(2000年)に記載されているので、参照することができる。   The Bowden test is a test used for evaluation of seizure resistance, slidability, etc., when the longitudinal direction of the test piece is the sliding direction, and a reciprocating sliding test is performed with a load applied by a steel ball. The above characteristics are evaluated by measuring the coefficient of friction. As shown in FIG. 1, the Bowden test machine 10 holds a test piece 11 and reciprocates in the left-right direction to slide, and a pair of left and right holders 13 a that hold the test piece 11 horizontally on the stage 12. 13b, a weight 14 for applying a load to the test piece 11, and a steel ball 15 attached to a fixed shaft. The coefficient of friction is determined by sliding the stage 12 in the left-right direction with the steel ball 15 in contact with the surface of the test piece 11, reading the value of the load applied to the test piece 11, and this value and the weight of the weight 14 (here Then, take a ratio of 3 kg). The details of the Bowden test are described in, for example, “Tribologists”, Volume 45, No. 4, page 313 (2000), published by Yokendo.

本発明には、上記の潤滑皮膜を備えた金属材を塑性加工して得られる金属加工品も包含される。上記金属加工品としては、例えば、ボルト、ナット、ねじなどの締結部品、上記締結部品やばね、前方又は後方押出部品などを含む機械部品、PC鋼線、スチールコード、ビードワイヤーなどの伸線加工品、圧延鋼板などが挙げられる。   The present invention also includes a metal processed product obtained by plastic processing of a metal material provided with the above lubricating film. Examples of the metal processed products include, for example, fastening parts such as bolts, nuts, and screws, mechanical parts including the fastening parts and springs, front or rear extrusion parts, PC steel wires, steel cords, bead wires, and the like. Product, rolled steel sheet and the like.

本明細書において、「塑性加工」には、引抜又は伸線加工、圧造又は鍛造加工、圧延加工などが含まれる。圧造または鍛造には、例えば、冷間圧造や温間圧造なども包含される。   In this specification, “plastic working” includes drawing or wire drawing, forging or forging, rolling, and the like. Forging or forging includes, for example, cold forging and warm forging.

塑性加工の種類は、金属材の用途に応じて適宜選択することができる。なお、金属材の用途によっては、複数の塑性加工を行う場合がある。例えば、ボルト、ナットなどを製造する場合には、引抜加工した後、圧造を行う。前方又は後方押出部品を製造する場合には、線材又は棒材を引抜加工し、切断した後で、鍛造する。スチールコード、ビードワイヤーなどを製造する場合には、一次伸線、二次伸線などのように複数の段階に分けて伸線加工を行う。複数の塑性加工を行う場合、少なくとも一つの塑性加工の前に、前述した潤滑皮膜形成工程を施してもよいし、あるいは、それぞれの塑性加工の前に前述した潤滑皮膜形成工程を施してもよい。   The type of plastic working can be appropriately selected according to the use of the metal material. Depending on the use of the metal material, a plurality of plastic workings may be performed. For example, when manufacturing bolts and nuts, forging is performed after drawing. In the case of manufacturing a forward or backward extruded part, a wire or bar is drawn, cut, and then forged. When manufacturing steel cords, bead wires, etc., wire drawing is performed in a plurality of stages such as primary wire drawing and secondary wire drawing. When performing a plurality of plastic workings, the above-described lubricating film forming step may be performed before at least one plastic working, or the above-described lubricating film forming step may be performed before each plastic working. .

金属加工品表面の皮膜付着量は、前述した金属材表面の皮膜付着量と同程度であってもよいが、通常、金属材表面の付着量よりも小さく、例えば、好ましくは2g/m2以上40g/m2以下(より好ましくは3g/m2以上30g/m2以下、更に好ましくは4g/m2以上20g/m2以下)である。 The coating amount on the surface of the metal workpiece may be similar to the coating amount on the metal material surface described above, but is usually smaller than the adhesion amount on the metal material surface, for example, preferably 2 g / m 2 or more. 40 g / m 2 or less (more preferably 3 g / m 2 or more and 30 g / m 2 or less, more preferably 4 g / m 2 or more and 20 g / m 2 or less).

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, and is implemented with appropriate modifications within a range that can meet the purpose described above and below. Any of these may be included in the technical scope of the present invention.

実施例1
本実施例では、バウデン試験(試験温度200℃)、およびボール通し試験を行い、潤滑皮膜の耐焼き付き性および皮膜強度を測定した。詳細な実験条件は以下のとおりである。
(供試材の作製)
金属材として、鋼種SCM440を熱間圧延して得られた熱間圧延線材(直径10.3mm)を、760℃で球状化焼鈍した後、酸洗(20%硫酸、75℃の酸洗液中に13分間浸漬後、15%塩酸、30℃の酸洗液中に13.5分間浸漬)して脱スケールし、水洗したものを用意した。
Example 1
In this example, a Bowden test (test temperature: 200 ° C.) and a ball threading test were performed to measure the seizure resistance and film strength of the lubricating film. Detailed experimental conditions are as follows.
(Production of test materials)
As a metal material, a hot-rolled wire (diameter 10.3 mm) obtained by hot-rolling steel type SCM440 is spheroidized and annealed at 760 ° C., and then pickled (20% sulfuric acid, in a pickled solution at 75 ° C.) For 13 minutes, and then dipped in 15% hydrochloric acid and 30 ° C. pickling solution for 13.5 minutes), descaled and washed with water.

一方、皮膜処理液として、表1に示すNo.1〜10の潤滑剤を水に5倍希釈した混合液を用意した。   On the other hand, as the coating solution, No. 1 shown in Table 1 was obtained. A mixed solution in which 1 to 10 lubricants were diluted 5 times with water was prepared.

表1中、A〜E成分の詳細は以下のとおりである。
A:メタ硼酸ナトリウム
B:ステアリン酸亜鉛
C:水酸化カルシウム
D1:1−ドデセン/無水マレイン酸共重合体(数平均分子量28,000)のジメチルアミノプロピルアミン付加物・部分ナトリウム塩
D2:1−エイコセン/無水マレイン酸共重合体(数平均分子量16,000)のジエチルアミノヘキシルアミン付加物・部分ナトリウム塩
E1:界面活性剤としてスルホン酸ナトリウム
E2:防錆剤としてドデセニルコハク酸アミン塩
In Table 1, the details of the components A to E are as follows.
A: Sodium metaborate B: Zinc stearate C: Calcium hydroxide D1: 1-dodecene / maleic anhydride copolymer (number average molecular weight 28,000) dimethylaminopropylamine adduct / partial sodium salt D2: 1- Diethylaminohexylamine adduct / partial sodium salt of eicosene / maleic anhydride copolymer (number average molecular weight 16,000) E1: Sodium sulfonate as surfactant E2: Dodecenyl succinic acid amine salt as rust inhibitor

上記のD1成分およびD2成分の構造は以下に示すとおりであり、これらは、以下のようにして製造した。   The structure of said D1 component and D2 component is as showing below, and these were manufactured as follows.

Figure 2009185311
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Figure 2009185311
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まず、α−オレフィン(D1では1−ドデセン、D2では1−エイコセン)と無水マレイン酸の共重合物であるポリマレイン化オレフィンを、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの無極性溶媒中に溶解した。次に、N,N−ジアルキルアミノアルキルアミンを添加し、約80〜130℃で5時間反応させてアミド化した後、40%NaOH(NaOH1モル)を滴下して部分ナトリウム塩とし、溶媒を留去した。   First, a polymaleinated olefin which is a copolymer of an α-olefin (1-dodecene in D1 and 1-eicocene in D2) and maleic anhydride was dissolved in a nonpolar solvent such as benzene, toluene, xylene and the like. Next, N, N-dialkylaminoalkylamine was added and reacted at about 80 to 130 ° C. for 5 hours to amidate, then 40% NaOH (NaOH 1 mol) was added dropwise to form a partial sodium salt, and the solvent was distilled off. Left.

上記の皮膜処理液中に上記の金属材を10秒間浸漬し、乾燥することによって表2に示す種々の潤滑皮膜を備えたNo.1〜10の供試材を得た。   The above-mentioned metal material was immersed in the above-mentioned coating solution for 10 seconds and dried to obtain No. 1 having various lubricating coatings shown in Table 2. 1 to 10 specimens were obtained.

更に、参考のため、リン酸亜鉛と石けん層とからなる化成処理皮膜を備えたNo.11の供試材(直径10.3mm)を作製した。具体的には、上記と同様にして得られた金属材を、リン酸亜鉛化成処理剤(日本パーカライジング(株)製「パルボンド421X」)を150g/L含む水溶液(80℃)中に10分間浸漬した後、水洗し、リン酸亜鉛皮膜を形成した。次いで、石けん潤滑剤(日本パーカライジング(株)製「パルーブ235」)を70g/L含む処理液(80℃)中に5分間浸漬し、石けん処理を行った。   Furthermore, for reference, No. 1 provided with a chemical conversion treatment film comprising zinc phosphate and a soap layer. Eleven specimens (diameter 10.3 mm) were produced. Specifically, the metal material obtained in the same manner as above was immersed for 10 minutes in an aqueous solution (80 ° C.) containing 150 g / L of a zinc phosphate chemical conversion treatment agent (“Palbond 421X” manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd.). Then, it was washed with water to form a zinc phosphate film. Next, soap treatment was performed by dipping in a treatment liquid (80 ° C.) containing 70 g / L of a soap lubricant (“Palube 235” manufactured by Nippon Parkerizing Co., Ltd.) for 5 minutes.

このようにして得られた供試材を用い、前述した方法によって潤滑皮膜の組成および含有量を測定すると共に、下記の試験を行った。   Using the test material thus obtained, the composition and content of the lubricating film were measured by the method described above, and the following test was performed.

(バウデン試験)
前述した方法に基づき、バウデン試験を行った。ここでは、神鋼造機社製のバウデン試験機を用い、鋼球により荷重を付与した状態で往復摺動試験を行なったとき、摩擦係数μが0.10に増加するまでの往復摺動回数[ネジレ(歪)]を測定した。摺動回数が多いほど、耐焼き付き性および皮膜密着性に優れていることを意味している。
(Bowden test)
A Bowden test was performed based on the method described above. Here, when a reciprocating sliding test was performed in a state where a load was applied with a steel ball using a Bowden testing machine manufactured by Shinko Engineering Co., Ltd., the number of reciprocating sliding times until the friction coefficient μ increased to 0.10 [twisting (Strain)] was measured. The larger the number of sliding times, the better the seizure resistance and film adhesion.

本実施例では、往復摺動回数nが300以上のものを「耐焼き付き性および皮膜密着性に優れる」と評価した。   In this example, those having a reciprocating sliding frequency n of 300 or more were evaluated as “excellent in seizure resistance and film adhesion”.

(ボール通し試験)
ボール通し試験は、潤滑皮膜の耐焼き付き性および皮膜強度を評価するために行なわれる試験である。前述したバウデン試験も、皮膜の耐焼き付き性を評価している点でボール通し試験と一致するが、バウデン試験は、主に皮膜密着性との関係で耐焼き付き性を評価している点で、主に、皮膜強度との関係で耐焼き付き性を評価するボール通し試験とは、厳密には相違している。本実施例では、耐焼き付き性を評価するため、これら両方の試験を実施しており、いずれの試験結果についても良好なものを、「耐焼き付き性に優れる」と総合評価している。
(Ball thread test)
The ball penetration test is a test performed to evaluate the seizure resistance and film strength of the lubricating film. The aforementioned Bauden test is also consistent with the ball-through test in that it evaluates the seizure resistance of the film, but the Bauden test is mainly in terms of evaluating the seizure resistance in relation to the film adhesion. Strictly different from the ball penetration test, which mainly evaluates the seizure resistance in relation to the film strength. In this example, in order to evaluate the seizure resistance, both of these tests were performed, and a good result was evaluated as “excellent in seizure resistance” for any test result.

図2を参照しながら、ボール通し試験の概要を説明する。ここでは、コマツ社製110Tクランクプレス試験機を用いた。   The outline of the ball threading test will be described with reference to FIG. Here, a 110T crank press tester manufactured by Komatsu was used.

ボール通し試験は、図2に示すように、ダイ4に設置された供試材3(外径20mm)に、供試材3の内径よりも大きい径を有するボール5をパンチ2で貫通させたとき、焼き付きが生じない最大の減面率に基づいて耐焼き付き性を評価するものである。減面率は、表3に示すように、ボールの直径と供試材の内径との組合わせによって変化させている。減面率が大きいほど、耐焼き付き性に優れていることを意味する。減面率は、試験前後における供試材断面積の減少率によって表され、具体的には、下式に基づいて算出される。
減面率(%)=[(A−B)/(A)]×100
A:試験前の供試材の断面積
B:試験後の供試材の断面積
In the ball passing test, as shown in FIG. 2, a ball 5 having a diameter larger than the inner diameter of the test material 3 was passed through the test material 3 (outer diameter 20 mm) installed on the die 4 with a punch 2. In some cases, the seizure resistance is evaluated based on the maximum area reduction ratio at which seizure does not occur. As shown in Table 3, the area reduction rate is changed by a combination of the diameter of the ball and the inner diameter of the test material. The larger the area reduction, the better the seizure resistance. The area reduction rate is represented by the rate of decrease in the cross-sectional area of the specimen before and after the test, and is specifically calculated based on the following equation.
Area reduction ratio (%) = [(A−B) / (A)] × 100
A: Cross-sectional area of the test material before the test B: Cross-sectional area of the test material after the test

ここでは、減面率が7%以上のものを「耐焼き付き性および皮膜強度に優れる」と評価した。   Here, those having an area reduction rate of 7% or more were evaluated as “excellent in seizure resistance and film strength”.

これらの結果を表2に併記する。   These results are also shown in Table 2.

また、図3にバウデン試験(試験温度200℃)の結果を示す。詳細には、図3A〜図3Kに、No.1〜No.11における摺動回数と摩擦係数の関係を示している。   FIG. 3 shows the results of the Bowden test (test temperature 200 ° C.). In detail, in FIGS. 1-No. 11 shows the relationship between the number of sliding times and the friction coefficient.

Figure 2009185311
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Figure 2009185311
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Figure 2009185311
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表より、以下のように考察することができる。   From the table, it can be considered as follows.

No.1〜6は、本発明の要件を満足する潤滑剤を用いて潤滑皮膜を形成した例であり、バウデン試験およびボール通し試験の結果は、いずれも良好であり、従来例のNo.11に比べて耐焼き付き性に優れている。   No. Nos. 1 to 6 are examples in which a lubricant film was formed using a lubricant satisfying the requirements of the present invention, and the results of the Bowden test and the ball-through test were both good. Compared to 11, it has excellent seizure resistance.

詳細には、No.1に対し、No.2〜No.6は以下の点で相違しているが、いずれも、本発明の要件を満足しているため、所望の特性が発揮されている。
No.2:No.1において、D成分の種類のみを変えた例
No.3:No.1において、D成分の量を3/5に低減した例
No.4:No.1において、D成分の量を1/5に低減した例
No.5:No.1において、A〜D成分の量を1/2に低減した例
(A〜D成分の比率は変化せず)
No.6:No.2において、A〜D成分の量を1/2に低減した例
(A〜D成分の比率は変化せず)
Specifically, no. No. 1, no. 2-No. No. 6 differs in the following points, but all satisfy the requirements of the present invention, so that desired characteristics are exhibited.
No. 2: No. 1, an example in which only the type of the D component is changed. 3: No. In Example 1, the amount of the D component was reduced to 3/5. 4: No. In Example 1, the amount of the D component was reduced to 1/5. 5: No. 1, the amount of components A to D is reduced to ½
(The ratio of components A to D does not change)
No. 6: No. 2, the amount of components A to D is reduced to ½
(The ratio of components A to D does not change)

これに対し、本発明の要件のいずれかを満足しない下記の例は、以下の不具合を有している。   On the other hand, the following examples that do not satisfy any of the requirements of the present invention have the following problems.

No.7は、A〜C成分のみを含有し本発明を特徴付けるD成分を含有しない例であり、D成分を含有するNo.1に比べ、ボール通し試験の結果は同等である(いずれも、減面率8%)が、バウデン試験の結果は著しく低下した。   No. No. 7 is an example that contains only the A to C components and does not contain the D component that characterizes the present invention. Compared to 1, the results of the ball-through test were the same (both area reduction was 8%), but the results of the Bowden test were significantly reduced.

No.8は、D成分を含有せず、且つ、No.1におけるA成分の量を1/2に低減した例であり、No.1に比べ、ボール通し試験の結果は同等である(いずれも、減面率8%)が、バウデン試験の結果は著しく低下した。   No. No. 8 does not contain a D component, and no. No. 1 in which the amount of component A is reduced to ½. Compared to 1, the results of the ball-through test were the same (both area reduction was 8%), but the results of the Bowden test were significantly reduced.

No.9は、A成分およびD成分を含有しない例であり、A成分およびD成分を含有するNo.1に比べ、ボール通し試験およびバウデン試験の両方の結果が著しく低下した。   No. No. 9 is an example not containing the A component and the D component, and No. 9 containing the A component and the D component. Compared to 1, the results of both the ball-through test and the Bowden test were significantly reduced.

No.10は、A成分およびD成分を含有せず、且つ、No.1のB、C、E1、およびE2の各成分の量を1.5倍に増量して皮膜付着量をNo.1とほぼ同量にした(No.10は7.1g/m、No.1は8.2g/m)例であり、No.1に比べ、ボール通し試験およびバウデン試験の両方の結果が著しく低下した。 No. No. 10 does not contain the A component and the D component, and The amount of each of B, C, E1, and E2 of No. 1 was increased by 1.5 times, and the coating amount was No. 1. (No. 10 is 7.1 g / m 2 , No. 1 is 8.2 g / m 2 ). Compared to 1, the results of both the ball-through test and the Bowden test were significantly reduced.

これらの結果より、耐焼き付き性に優れ、皮膜密着性および強度も高められた潤滑皮膜を得るためには、A〜D成分を含み、これらの比率が本発明で規定する範囲内に制御された潤滑剤の使用が重要であることが確認された。   From these results, in order to obtain a lubricating film with excellent seizure resistance and improved film adhesion and strength, the components A to D were included, and the ratio thereof was controlled within the range specified in the present invention. The use of lubricant was confirmed to be important.

なお、本発明による優れた効果は、上記のように潤滑剤を構成する成分を適切に制御したことに起因するものであって、潤滑皮膜の付着量に基づくものではないことを、念のため考察する。   It should be noted that the excellent effect of the present invention is caused by appropriately controlling the components constituting the lubricant as described above, and is not based on the adhesion amount of the lubricant film. Consider.

例えば、No.1(A〜D成分を含有)とNo.10(B、C成分のみ、A、D成分なし)を対比すると、両者の皮膜付着量は、おおむね、8.2g/m(No.1)および7.1g/m(No.10)と同程度であり、B成分/C成分の比率も同じにした例であるが、前述したように、No.1に比べ、No.10の皮膜特性は著しく低下している。 For example, no. 1 (containing components A to D) and No. 1 When comparing 10 (only B and C components, no A and D components), the coating amounts of both films are generally 8.2 g / m 2 (No. 1) and 7.1 g / m 2 (No. 10). In this example, the ratio of the B component / C component is also the same. No. 1 The film properties of 10 are significantly reduced.

同様に、No.5(A〜D成分を含有)とNo.9(B、C成分のみ、A、D成分なし)を対比すると、両者の皮膜付着量は、おおむね、2.8g/m(No.5)および3.1g/m(No.9)と同程度であり、B成分/C成分の比率も同じにした例であるが、No.5に比べ、No.9の皮膜特性は著しく低下している。 Similarly, no. 5 (containing components A to D) and When comparing No. 9 (only B and C components, no A and D components), the coating amounts of both films are generally 2.8 g / m 2 (No. 5) and 3.1 g / m 2 (No. 9). In this example, the ratio of the B component / C component is also the same. No. 5 The film characteristics of No. 9 are remarkably deteriorated.

上記より、本発明による優れた効果は、上記のように潤滑剤を構成する成分を適切に制御したことに基づくことが実証された。   From the above, it was proved that the excellent effect of the present invention is based on appropriately controlling the components constituting the lubricant as described above.

実施例2
本実施例では、前述した表2のNo.1(本発明例)、No.10(比較例)およびNo.11(従来例)を用い、以下のようにして、順次伸線加工を行った後の潤滑性および耐食性を評価した。
Example 2
In this example, the No. in Table 2 described above was used. 1 (example of the present invention), No. 1 10 (Comparative Example) and 11 (conventional example) was used to evaluate the lubricity and corrosion resistance after wire drawing in sequence as follows.

実施例1の方法によって得られた供試材(φ10.3mm)を用い、φ9.5mm(1パス)→φ8.3mm(2パス)→φ7.45mm(3パス)→φ6.3mm(4パス)→φ5.6mm(5パス)→φ4.9mm(6パス)→φ4.2mm(7パス)→φ3.6mm(8パス)→φ3.2mm(9パス)→φ2.8mm(10パス)→φ2.5mm(11パス)→φ2.2mm(12パス)→φ1.96mm(13パス)の順に、繰り返し伸線を行なった。詳細には、単釜伸線機を用い、伸線速度を50m/minに調整して行なった。   Using the test material (φ10.3 mm) obtained by the method of Example 1, φ9.5 mm (1 pass) → φ8.3 mm (2 passes) → φ7.45 mm (3 passes) → φ6.3 mm (4 passes) ) → φ5.6 mm (5 passes) → φ4.9 mm (6 passes) → φ4.2 mm (7 passes) → φ3.6 mm (8 passes) → φ3.2 mm (9 passes) → φ2.8 mm (10 passes) → Drawing was repeated in the order of φ2.5 mm (11 passes) → φ2.2 mm (12 passes) → φ1.96 mm (13 passes). Specifically, a single pot wire drawing machine was used and the wire drawing speed was adjusted to 50 m / min.

(潤滑性の評価)
上記のように伸線を行なったときの各伸線材の伸線荷重(引き抜き荷重)をそれぞれ測定すると共に、表面状態(表面肌)を観察した。具体的には、表4に示す減面率で繰り返し試験を行い、ロードセルによる荷重測定によって伸線荷重を測定した。なお、伸線は、表面に焼き付きが発生した時点で終了した。
(Evaluation of lubricity)
The wire drawing load (pull-out load) of each wire drawing material when wire drawing was performed as described above was measured, and the surface state (surface skin) was observed. Specifically, repeated tests were performed at the area reduction ratios shown in Table 4, and the wire drawing load was measured by load measurement using a load cell. Note that the wire drawing was completed when seizure occurred on the surface.

ここでは、伸線荷重が2kN以下であり、且つ、表面に焼き付けが発生せずに10パス以上伸線できたものを「潤滑性に優れる」と評価した。   Here, a wire drawing load of 2 kN or less, and a wire that could be drawn for 10 passes or more without causing seizure on the surface was evaluated as “excellent in lubricity”.

(耐食性の評価)
耐食性は、皮膜処理後の各供試材を、温度40℃、湿度90%の恒温恒湿試験器(タバイエスペックPL−3SP)内に2週間放置した後、線材側面の表面(32.3cm2
に発生した錆の面積率を目視で観察し、評価した。
(Evaluation of corrosion resistance)
Corrosion resistance was determined by leaving the specimens after the coating treatment in a constant temperature and humidity tester (Tabaie spec spec PL-3SP) at a temperature of 40 ° C. and a humidity of 90% for 2 weeks, and then the surface of the side surface of the wire (32.3 cm 2). )
The area ratio of rust generated was visually observed and evaluated.

ここでは、錆の面積率が0%のものを「耐食性に優れる」と評価した。   Here, the case where the area ratio of rust was 0% was evaluated as “excellent in corrosion resistance”.

表4に伸線荷重の測定結果を、表5に耐食性の結果を、それぞれ、示す。   Table 4 shows the measurement results of the wire drawing load, and Table 5 shows the results of the corrosion resistance.

Figure 2009185311
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Figure 2009185311
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表2のNo.1(本発明例)を用いると、表4に示すように、φ1.96mm(13パス)まで伸線しても焼き付きは見られず、各伸線時の伸線荷重も小さい。また、錆の面積率は0%であり、従来例のNo.11(錆の面積率0%)と同程度の優れた耐食性を有している。   No. in Table 2 When 1 (example of the present invention) was used, as shown in Table 4, no seizure was observed even when the wire was drawn up to φ1.96 mm (13 passes), and the wire drawing load at each wire drawing was small. The area ratio of rust is 0%. 11 (corresponding to 0% rust area ratio) and excellent corrosion resistance.

これに対し、表2のNo.10(比較例)およびNo.11(従来例)を用いたときは、表4に示すように、いずれも、φ2.8mmで焼き付きが発生した。また、No.10は、No.1に比べ、各伸線時の伸線荷重も大きくなったほか、錆の面積率が90%と、耐食性が著しく低下した。   On the other hand, No. 10 (Comparative Example) and When 11 (conventional example) was used, as shown in Table 4, in each case, seizure occurred at φ2.8 mm. No. 10 is No. Compared to 1, the wire drawing load at the time of each wire drawing was increased, and the area ratio of rust was 90%.

実施例3
本実施例では、潤滑皮膜中のA成分の種類や含有量が摩擦係数に及ぼす影響を調べるため、25℃の試験温度でバウデン試験を行ったときの各摺動回数における摩擦係数を調べた。バウデン試験は、実施例1におけるバウデン試験の試験温度を25℃に変更したこと以外は実施例1と同様にして行った。供試材としては、実施例1に用いた表2のNo.1の供試材(A成分としてメタ硼酸ナトリウムを、A+B+C+Dの合計量に対して20.7%の比率で含有)をベースとして用い、当該No.1の供試材において、表6に示すように、A成分の種類(メタ硼酸ナトリウムのほかにメタ珪酸ナトリウムも使用)や含有量のみを変化させた供試材(表6のNo.1〜7)を用いた。従って、本実施例で用いた供試材は、A成分が相違すること以外は他の成分(B、C、D1、E1、E2)は全く同じである。また、比較のため、表2のNo.11(従来の化成処理皮膜を備えた例)も用いた。表6中、A1はメタ硼酸ナトリウム、A2はメタ珪酸ナトリウムであり、B、C、D1、E1、E2は実施例1と同じである。
Example 3
In this example, in order to examine the influence of the type and content of the component A in the lubricating film on the friction coefficient, the friction coefficient at each sliding number when the Bowden test was performed at a test temperature of 25 ° C. was examined. The Bowden test was performed in the same manner as in Example 1 except that the test temperature of the Bowden test in Example 1 was changed to 25 ° C. As the test material, No. in Table 2 used in Example 1 was used. 1 as a base (containing sodium metaborate as component A at a ratio of 20.7% with respect to the total amount of A + B + C + D). As shown in Table 6, in the test material of No. 1, the test materials (No. 1 to No. 1 in Table 6) in which only the kind of the component A (sodium metasilicate was used in addition to sodium metaborate) and the content were changed. 7) was used. Therefore, the other components (B, C, D1, E1, E2) of the test material used in this example are exactly the same except that the A component is different. For comparison, No. 2 in Table 2 was used. 11 (example with a conventional chemical conversion coating) was also used. In Table 6, A1 is sodium metaborate, A2 is sodium metasilicate, and B, C, D1, E1, and E2 are the same as in Example 1.

Figure 2009185311
Figure 2009185311

図4にバウデン試験(試験温度25℃)の結果を示す。   FIG. 4 shows the results of the Bowden test (test temperature 25 ° C.).

まず、A成分の種類が摩擦係数に及ぼす影響について、No.1(硼酸塩のみを20.7%含有)およびNo.7(珪酸塩のみを20.7%含有)を参照しつつ考察する。No.1とNo.7の摩擦係数を比較すると、図4に示すように、硼酸塩よりも珪酸塩の方が摩擦係数低減作用は大きく、珪酸塩を用いたNo.7は、従来の化成処理皮膜とほぼ同レベルの摩擦係数を確保できることが分かる。その理由は、珪酸塩の方が比較的軟質であり、塑性加工時の変形に追随し易いためと考えられる。   First, regarding the effect of the type of component A on the friction coefficient, 1 (containing 20.7% of borate only) and No. 1 7 (containing only 20.7% silicate) is considered. No. 1 and No. When the friction coefficient of No. 7 is compared, as shown in FIG. 4, the effect of reducing the friction coefficient is larger in silicate than in borate. 7 shows that a friction coefficient of almost the same level as the conventional chemical conversion film can be secured. The reason is considered to be that silicate is relatively soft and easily follows deformation during plastic working.

次に、A成分の含有量が摩擦係数に及ぼす影響について、硼酸塩のみを単独で用いて硼酸塩の含有量を変化させたNo.1〜No.3を参照しつつ考察する。図4に示すように、硼酸塩の比率が20.7%(No.1)→11.5%(No.2)→4.2%(No.3)と低くなるにつれて摩擦係数も低下する傾向が見られた。ここで、No.3は、本発明で規定するA成分の下限(10%)を下回る例であって本発明例ではないが、硼酸塩の含有量が摩擦係数と密接な関係を有していることを明らかにするため、参考のため、No.3の摩擦係数を測定した次第である。   Next, regarding the influence of the content of the component A on the friction coefficient, No. 1 was obtained by changing the borate content by using borate alone. 1-No. Considering this with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the friction coefficient decreases as the borate ratio decreases from 20.7% (No. 1) to 11.5% (No. 2) to 4.2% (No. 3). There was a trend. Here, no. 3 is an example that is below the lower limit (10%) of the component A defined in the present invention and is not an example of the present invention, but it is clear that the content of borate has a close relationship with the coefficient of friction. Therefore, for reference, no. As soon as the coefficient of friction of 3 was measured.

また、A成分として、硼酸塩と珪酸塩の混合物を用いた場合について、混合物の合計量が6%であるNo.5〜No.6などを参照しつつ考察する。図4に示すように、混合物中の珪酸塩の比率が0%(No.1)→50%(No.5)→83%(No.6)→100%(No.7)と多くなるにつれ、おおむね、摩擦係数も低下する傾向が見られ、珪酸塩の混合比率が過半以上を占めるNo.6やNo.7では、従来の化成処理皮膜とほぼ同レベルの摩擦係数が得られた。   In addition, when a mixture of borate and silicate was used as the component A, the total amount of the mixture was 6%. 5-No. Considering this with reference to 6 etc. As shown in FIG. 4, the silicate ratio in the mixture increases as 0% (No. 1) → 50% (No. 5) → 83% (No. 6) → 100% (No. 7). In general, the friction coefficient tends to decrease, and the mixing ratio of silicate is more than half. 6 or No. In No. 7, a friction coefficient almost equal to that of the conventional chemical conversion film was obtained.

図1は、本実施例に用いたバウデン試験の概要を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of the Bowden test used in this example. 図2は、本実施例に用いたボール通し試験の概要を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an outline of a ball threading test used in this example. 図3Aは、実施例1のNo.1におけるバウデン試験(試験温度200℃)の結果を示す図である。3A shows No. 1 of Example 1. FIG. 1 is a diagram showing the results of a Bowden test (test temperature 200 ° C.) in No. 1. FIG. 図3Bは、実施例1のNo.2におけるバウデン試験(試験温度200℃)の結果を示す図である。3B shows No. 1 of Example 1. 2 is a diagram showing the results of a Bowden test (test temperature 200 ° C.) in No. 2. FIG. 図3Cは、実施例1のNo.3におけるバウデン試験(試験温度200℃)の結果を示す図である。3C shows No. 1 of Example 1. FIG. 3 is a view showing the results of a Bowden test (test temperature: 200 ° C.) in No. 3. FIG. 図3Dは、実施例1のNo.4におけるバウデン試験(試験温度200℃)の結果を示す図である。3D shows No. 1 of Example 1. FIG. 4 is a diagram showing the results of a Bowden test (test temperature: 200 ° C.) in No. 4. FIG. 図3Eは、実施例1のNo.5におけるバウデン試験(試験温度200℃)の結果を示す図である。3E shows No. 1 of Example 1. 5 is a diagram showing the results of a Bowden test (test temperature: 200 ° C.) in FIG. 図3Fは、実施例1のNo.6におけるバウデン試験(試験温度200℃)の結果を示す図である。3F shows No. 1 of Example 1. 6 is a diagram showing the results of a Bowden test (test temperature 200 ° C.) in FIG. 図3Gは、実施例1のNo.7におけるバウデン試験(試験温度200℃)の結果を示す図である。3G shows No. 1 of Example 1. 7 is a diagram showing the results of a Bowden test (test temperature: 200 ° C.) in FIG. 図3Hは、実施例1のNo.8におけるバウデン試験(試験温度200℃)の結果を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the results of a Bowden test (test temperature: 200 ° C.) in FIG. 図3Iは、実施例1のNo.9におけるバウデン試験(試験温度200℃)の結果を示す図である。3I shows No. 1 of Example 1. 9 is a diagram showing the results of a Bowden test (test temperature 200 ° C.) in FIG. 図3Jは、実施例1のNo.10におけるバウデン試験(試験温度200℃)の結果を示す図である。3J shows No. 1 of Example 1. 10 is a diagram showing the results of a Bowden test (test temperature 200 ° C.) in FIG. 図3Kは、実施例1のNo.11におけるバウデン試験(試験温度200℃)の結果を示す図である。3K shows No. 1 of Example 1. 11 is a view showing the results of a Bowden test (test temperature: 200 ° C.) in No. 11. FIG. 図4は、実施例3におけるバウデン試験(試験温度25℃)の結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the results of the Bowden test (test temperature 25 ° C.) in Example 3.

符号の説明Explanation of symbols

1 ロードセル
2 パンチ
3 供試材
4 ダイ
5 ボール
10 バウデン試験機
11 試験片
12 ステージ
13a、13b ホルダ
14 錘
15 鋼球
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Load cell 2 Punch 3 Test material 4 Die 5 Ball 10 Bowden testing machine 11 Test piece 12 Stage 13a, 13b Holder 14 Weight 15 Steel ball

Claims (3)

潤滑皮膜を表面に備えた塑性加工用金属材であり、
前記潤滑皮膜は、下記A〜Dの成分を、A+B+C+Dの合計量に対する質量比率で以下の範囲で含有する潤滑皮膜を表面に備えており、且つ、以下の試験条件でバウデン試験を行ったとき、25℃における摩擦係数が0.03〜0.2の範囲内であることを特徴とする耐焼き付き性、潤滑性、および耐食性に優れた塑性加工用金属材。
(潤滑皮膜)
A成分:水溶性無機塩を10〜30%、
B成分:有機金属塩を5〜30%、
C成分:アルカリ土類金属塩を10〜84.5%、
D成分:固体分散剤として、α−オレフィンと無水マレイン酸の共重合体と
N,N−ジアルキルアミノアルキルアミンとの反応物を0.5〜30%
(試験条件)
試験片の形状:0.8mm×80mm×100mm
錘の荷重:3kgf
滑り速度:3.66mm/sec
鋼球 :SUJ−2、直径φ3/16インチ
摺動長さ:50mm
It is a metal material for plastic working with a lubricating film on its surface,
The lubricating film has a lubricating film containing the following components A to D in a mass ratio with respect to the total amount of A + B + C + D in the following range, and when a Bowden test is performed under the following test conditions: A metal material for plastic working excellent in seizure resistance, lubricity and corrosion resistance, characterized in that a friction coefficient at 25 ° C. is in a range of 0.03 to 0.2.
(Lubricating film)
A component: 10-30% of water-soluble inorganic salt,
B component: 5-30% of organometallic salt,
C component: 10-84.5% of alkaline earth metal salt,
Component D: As a solid dispersant, a copolymer of α-olefin and maleic anhydride
0.5-30% of reaction product with N, N-dialkylaminoalkylamine
(Test conditions)
Shape of test piece: 0.8 mm x 80 mm x 100 mm
Weight load: 3kgf
Sliding speed: 3.66 mm / sec
Steel ball: SUJ-2, diameter φ3 / 16 inch Sliding length: 50 mm
請求項1に記載の塑性加工用金属材を塑性加工して得られる金属加工品。   A metal processed product obtained by plastic processing the metal material for plastic processing according to claim 1. 請求項1に記載の塑性加工用金属材の摩擦係数を制御する方法であって、
前記潤滑皮膜のA成分の種類および/または比率を変化させることによって制御することを特徴とする摩擦係数の制御方法。
A method for controlling a friction coefficient of a metal material for plastic working according to claim 1,
A friction coefficient control method, wherein the friction coefficient is controlled by changing the type and / or ratio of the A component of the lubricating film.
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