JP3753728B2 - Method for producing metal product using high-performance water-soluble metalworking fluid and water-soluble metalworking fluid - Google Patents

Method for producing metal product using high-performance water-soluble metalworking fluid and water-soluble metalworking fluid Download PDF

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Description

本発明は、水溶性金属加工油剤を用いて切削、研削加工をはじめとし、塑性加工などの金属加工による金属製品の製造方法、及び水溶性金属加工油剤に関し、特に、潤滑性能の向上した優れた効果を発揮する水溶性金属加工油剤を用いた金属製品の製造方法、及び水溶性金属加工油剤に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a metal product by metal working such as plastic working, including cutting and grinding using a water-soluble metalworking fluid, and a water-soluble metalworking fluid , in particular, excellent in lubricating performance. The present invention relates to a method for producing a metal product using a water-soluble metalworking fluid that exhibits an effect , and a water-soluble metalworking fluid .

切削、研削加工分野に広く用いられる切削油剤には、鉱油をベースにした非水溶性切削油剤と、鉱油、界面活性剤、有機アミン等を含有し、水に希釈して使用する水溶性切削油剤とがある。そして、これらの切削油剤には、油剤の潤滑性能を向上させるために、極圧添加剤と呼ばれる化合物を添加処方する場合がある(例えば、特許文献1参照。)。   Cutting fluids widely used in the cutting and grinding fields include water-insoluble cutting fluids based on mineral oil, water-soluble cutting fluids that are diluted with water and contain mineral oil, surfactant, organic amine, etc. There is. And in these cutting fluids, in order to improve the lubrication performance of the fluid, a compound called an extreme pressure additive may be added and formulated (see, for example, Patent Document 1).

この極圧添加剤の代表的化合物としては、含塩素化合物、含硫黄化合物、含モリブデン化合物等が挙げられる。金属加工油剤は使用後には廃油が発生するため、例えば、その廃油を燃焼処理した場合には、塩素ガス、塩化水素ガス、硫黄酸化物ガス等の発生による焼却炉の損傷、及び寿命低下につながる。また、一部の塩素系添加剤においてはダイオキシンの発生が認められている。一方、モリブデン化合物は、PRTR法の規制対象となったため厳重な管理が必要とされる。   Representative compounds of this extreme pressure additive include chlorine-containing compounds, sulfur-containing compounds, molybdenum-containing compounds and the like. Since metal processing fluids produce waste oil after use, for example, when the waste oil is burned, it will lead to damage to the incinerator due to generation of chlorine gas, hydrogen chloride gas, sulfur oxide gas, etc. . In some chlorinated additives, generation of dioxins is recognized. On the other hand, since molybdenum compounds are subject to the PRTR law, strict management is required.

これらの極圧添加剤は、油剤の潤滑性能を向上させるためには必要不可欠な化合物であるが、近年の地球資源の節約、地球環境悪化防止の観点から、従来よりも一層地球環境を汚染しない油剤、更にはできるだけ工具などの寿命を延ばすような油剤の開発が求められている。   These extreme pressure additives are indispensable compounds for improving the lubrication performance of oils, but from the viewpoint of saving global resources and preventing deterioration of the global environment in recent years, they do not pollute the global environment more than before. There is a demand for the development of an oil agent, and further an oil agent that extends the life of a tool as much as possible.

このような問題を解決するために、液成分中に窒化硼素微粉末を有効量分散含有させた高性能潤滑油が本発明者らによってすでに開発されている(例えば、特許文献2参照。)。これらの潤滑油は、含有する窒化硼素の効果によって切削用、研削用及び/又は研磨用に優れた性能を発揮することが確認されているが、非水溶性の切削油として使用する場合には優れた効果を発揮するものの、引火の危険性があり大量の油剤を必要とする大型の設備では火災対策上水溶性切削油が使用されることが多くなっている。一方、窒化硼素は切削油剤に極圧剤として使用すると刃物が長持ちしたり、切削速度を挙げられる等、コストや作業効率の面で多くの特徴があるが、固体であるため切削油剤に溶かし込むことができず、また、比重が約2.27と大きいために、切削油剤に直接分散させて使用すると沈降するという問題がある。また、無機系固体潤滑剤を含有する水分散型塑性加工用潤滑剤が報告されているが(例えば、特許文献3参照。)、鍛造、圧延、伸線、押出し等の塑性加工する際の潤滑油に限定され、油滴の大きさは使用される固体潤滑剤の粒径から推定すると、50μm強、小さくても5μm強とかなり大きな粒子状になるように意図されている。これに対して、切削用、研削用、及び研磨用等の金属加工では、性能の点から細かい方が好ましく、一般的なエマルジョンタイプと呼ばれる水溶性切削油剤の油滴の粒径は2〜5μmであり、循環再使用での濾過装置の使用を考えると、5μm以下に揃えることが望ましいが、これらに適応できない。従って、水溶性で且つ窒化硼素の分散性の良い高性能の金属加工用潤滑剤が求められている。   In order to solve such problems, the present inventors have already developed a high-performance lubricating oil in which an effective amount of boron nitride fine powder is dispersed in the liquid component (see, for example, Patent Document 2). These lubricants have been confirmed to exhibit excellent performance for cutting, grinding and / or polishing due to the effect of boron nitride contained, but when used as a water-insoluble cutting oil Although it exhibits an excellent effect, water-soluble cutting oil is often used for fire protection in large-scale facilities that are in danger of ignition and require a large amount of oil. On the other hand, boron nitride has many features in terms of cost and work efficiency, such as long-lasting blades and increased cutting speed when used as an extreme pressure agent in cutting fluid, but it dissolves in cutting fluid because it is solid. In addition, since the specific gravity is as large as about 2.27, there is a problem that if it is used by directly dispersing in a cutting fluid, it will settle. Also, water-dispersed plastic working lubricants containing inorganic solid lubricants have been reported (for example, see Patent Document 3), but lubrication during plastic working such as forging, rolling, wire drawing, and extrusion. The size of the oil droplets is limited to oil, and the size of the oil droplets is intended to be a considerably large particle shape of slightly over 50 μm and at least over 5 μm, as estimated from the particle size of the solid lubricant used. On the other hand, in metal processing such as cutting, grinding, and polishing, a finer one is preferable from the viewpoint of performance, and the particle size of water droplets of a water-soluble cutting fluid called a general emulsion type is 2 to 5 μm. In consideration of the use of the filtration device for recirculation, it is desirable to make it 5 μm or less, but this cannot be applied. Accordingly, there is a need for high performance metalworking lubricants that are water soluble and have good boron nitride dispersibility.

特開平11−166190号公報JP 11-166190 A 特許第2911113号公報Japanese Patent No. 2911113 特開平10−316989号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-316989

そこで本発明は、二硫化モリブデン等の重金属を含まず、且つ廃棄処理時にダイオキシン等の有害物質を発生しない、環境に優しい水溶性金属加工油剤、及び水溶性金属加工油剤を用いて金属を加工する金属製品の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention processes metals using an environment-friendly water-soluble metal processing oil and a water-soluble metal processing oil that do not contain heavy metals such as molybdenum disulfide and do not generate harmful substances such as dioxins during disposal. It aims at providing the manufacturing method of a metal product.

また、本発明は、優れた加工性能と工具の耐磨耗性能を発揮する金属製品の製造方法及び水溶性金属加工油剤を提供することを目的とする。さらに、本発明は、火災の心配の少ない金属製品の製造方法及び水溶性金属加工油剤を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a metal product manufacturing method and a water-soluble metalworking fluid that exhibit excellent processing performance and wear resistance performance of tools. Furthermore, an object of this invention is to provide the manufacturing method of a metal product with little fear of a fire, and a water-soluble metalworking fluid .

本発明は、出発点として、水溶性金属加工油剤に含まれる極圧剤としての窒化硼素微粉末、特に、優れた分散性と潤滑性を有する結晶性乱層構造の窒化硼素微粉末を基油に分散し、その混合物を微細化して水に乳化し、水中油滴型エマルジョンとすることによって、油と水の界面で窒化硼素微粉末をそれぞれ微量に分割・隔離して再凝集を防ぎ、その界面内に油とともに閉じこめることによって、油の浮力によって窒化硼素微粉末の沈降を抑えられることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present invention uses as a starting point a fine powder of boron nitride as an extreme pressure agent contained in a water-soluble metalworking fluid, and in particular, a fine powder of boron nitride having a crystalline turbostratic structure having excellent dispersibility and lubricity. The mixture is refined and emulsified in water to form an oil-in-water emulsion, whereby fine boron nitride powder is separated and isolated at the interface between oil and water to prevent reagglomeration. By confining together with oil in the interface, it was found that sedimentation of boron nitride fine powder can be suppressed by the buoyancy of the oil, and the present invention has been completed.

すなわち、第一の視点において、本発明の金属製品の製造方法は、全組成物を基準として結晶性乱層構造の窒化硼素微粉末を0.001重量%以上0.1重量%未満の含有する水溶性金属加工油剤を用いて金属材を加工することを特徴とするものである。また、本発明の第二の視点において、全組成物を基準として0.001重量%以上0.1重量%未満の結晶性乱層構造の窒化硼素微粉末を含有することを特徴とする水溶性金属加工油剤が提供される。   That is, in the first aspect, the metal product production method of the present invention contains 0.001 wt% or more and less than 0.1 wt% of boron nitride fine powder having a crystalline disordered layer structure based on the total composition. A metal material is processed using a water-soluble metal processing oil. Further, in the second aspect of the present invention, the water-soluble, characterized in that it contains 0.001% by weight or more and less than 0.1% by weight of boron nitride fine powder having a crystalline disordered layer structure based on the total composition. A metalworking fluid is provided.

本発明の金属製品の製造方法は、窒化硼素の固体潤滑作用と、水の冷却作用とにより、優れた切削性能と工具の耐磨耗性能を発揮し、特に、結晶性乱層構造の窒化硼素の配合を調整することにより、チタン合金やインコネル等の難削材の重切削の分野で使用することも可能である。さらに、本発明の金属製品の製造方法は、用いる金属加工油剤が水溶性であるため、火災対策上も好ましい。   The method for producing a metal product of the present invention exhibits excellent cutting performance and wear resistance performance of the tool due to the solid lubricating action of boron nitride and the cooling action of water. It is also possible to use it in the field of heavy cutting of difficult-to-cut materials such as titanium alloy and Inconel by adjusting the composition of. Furthermore, the metal product manufacturing method of the present invention is preferable in terms of fire countermeasures because the metal working oil used is water-soluble.

本発明の水溶性金属加工油剤を構成する潤滑油基油としては、鉱油、合成油、動植物油、又はこれらの混合物を用いることができる。この鉱油、合成油、動植物油については、一般に金属加工油の基油として用いられているものであればよく、特に制限はない。鉱油としては、例えば、ISO VG10からISO VG 460の精製鉱油が好ましく、パラフィン系、ナフテン系の何れでもよい。一方、合成油としては、ポリオールエステル、ポリグリコール、ポリαオレフィン、αオレフィン、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、アルキルベンゼン、及びポリエーテルなどを用いることができる。また動植物油としては、牛脂、菜種油、大豆油、ひまわり油、サフラワー油、ひまし油、椰子油、椰子殻油などを用いることができる。これらの基油は、それぞれ単独で、あるいは二種以上を組み合わせて使用することができ、鉱油、合成油、動植物油を組み合わせて使用してもよい。   As the lubricating base oil constituting the water-soluble metalworking fluid of the present invention, mineral oil, synthetic oil, animal and vegetable oil, or a mixture thereof can be used. The mineral oil, synthetic oil, and animal and vegetable oils are not particularly limited as long as they are generally used as base oils for metalworking oils. As the mineral oil, for example, a refined mineral oil of ISO VG10 to ISO VG 460 is preferable, which may be either paraffinic or naphthenic. On the other hand, as the synthetic oil, polyol ester, polyglycol, poly α-olefin, α-olefin, normal paraffin, isoparaffin, alkylbenzene, polyether, and the like can be used. As animal and vegetable oils, beef tallow, rapeseed oil, soybean oil, sunflower oil, safflower oil, castor oil, coconut oil, coconut shell oil and the like can be used. These base oils can be used alone or in combination of two or more, and may be used in combination of mineral oil, synthetic oil, and animal and vegetable oils.

本発明の水溶性金属加工油剤を構成する窒化硼素微粉末は、黒鉛等の他の固体潤滑剤と比べて化学的に安定であり、空気中では1000℃近くまで酸化されないという特徴がある。窒化硼素(BN)は硼素と窒素からなる化合物であるが、窒化硼素には炭素とほぼ同じ結晶構造を有する多型が存在し、無定型窒化硼素(以下、「a−BN」という。)、六角形の網目層が二層周期で積層した構造を有する六方晶系の窒化硼素(以下、「h−BN」という。)、六角形の網目層が三層周期で積層した構造の菱面体晶窒化硼素(以下、「r−BN」という。)、六角形の網目層がランダムに積層した乱層構造の窒化硼素(以下、「t−BN」という。)及び高圧相の立方晶窒化硼素(以下、「c−BN」という。)が知られている。   The boron nitride fine powder constituting the water-soluble metalworking fluid of the present invention is chemically stable compared to other solid lubricants such as graphite, and is characterized in that it is not oxidized up to nearly 1000 ° C. in air. Boron nitride (BN) is a compound composed of boron and nitrogen. However, boron nitride has a polymorph having almost the same crystal structure as carbon, and amorphous boron nitride (hereinafter referred to as “a-BN”), Hexagonal boron nitride (hereinafter referred to as “h-BN”) having a structure in which hexagonal network layers are stacked at a two-layer cycle, and rhombohedral crystal having a structure in which hexagonal network layers are stacked at a three-layer cycle. Boron nitride (hereinafter referred to as “r-BN”), boron nitride having a random structure in which hexagonal network layers are randomly stacked (hereinafter referred to as “t-BN”), and cubic boron nitride (hereinafter referred to as “t-BN”) ( Hereinafter, it is referred to as “c-BN”).

h−BN結晶には六方晶系の黒鉛結晶と同様の劈開性があって良好な固体潤滑性を示すことが知られている。h−BN結晶の潤滑性の由来は、黒鉛の場合と同じく二次元の六角網目層間の結合が弱いファンデアファールス結合であり、この面で顕著な劈開性を示し、層間で鱗片状に劈開した結晶粒子が互いに滑りやすいという性質があるためであると考えられる。   It is known that h-BN crystals have the same cleavage properties as hexagonal graphite crystals and exhibit good solid lubricity. The origin of the lubricity of the h-BN crystal is the van der phals bond in which the bond between the two-dimensional hexagonal mesh layers is weak as in the case of graphite, showing remarkable cleavage in this plane, and cleaving in a scaly manner between the layers. This is presumably because the crystal particles have the property of being slippery to each other.

本発明では二次元の結晶構造が発達しているが、層間の積層状態はh−BNほど発達せず、六角形の網目層がランダムに積層して乱層構造を有する結晶性窒化硼素を結晶性t−BNという。この結晶性t−BNの特徴的な構造は、粉末X線回折図を測定することにより得られる特徴的なピークによって規定することができ、例えば、特開平10−203807号公報の図2に示される回折パターンを有する。   In the present invention, a two-dimensional crystal structure is developed, but the layered state between layers does not develop as much as h-BN, and crystalline boron nitride having a turbulent layer structure is formed by randomly stacking hexagonal network layers. It is called sex t-BN. The characteristic structure of this crystalline t-BN can be defined by a characteristic peak obtained by measuring a powder X-ray diffraction diagram, and is shown, for example, in FIG. 2 of JP-A-10-203807. Diffraction pattern.

結晶性t−BN微粉末は、例えば、無水硼酸及び尿素(さらに任意成分として硼酸ナトリウム等の硼酸アルカリ)を含む混合原料を非酸化性雰囲気中とした反応容器中で加熱し、約1100℃以下(好ましくは950℃以下)で反応させてa−BNを生成させ、次いで反応生成物を1200℃以上1500℃以下(好ましくは1200〜1400℃、より好ましくは1250〜1350℃)で加熱し、a−BNをt−BNに結晶化させることによって高収率で合成できる。得られた反応物を(好ましくは熱水で)水洗(必要に応じ酸洗をも含む)して精製し、アルカリや酸化硼素等の可溶性成分を除けば、一次粒子の平均粒径1μm以下の結晶性t−BNの微粉末を高収率で製造でき、安価に量産できる。この合成方法によれば、結晶化させる温度と時間を変化させることによって一次粒子の粒径を変化させることができ、h−BNと結晶性t−BNの共存する窒化硼素粉末を合成することができる。この合成方法は、特開平10−203807号公報に詳細に説明されており、必要に応じその内容は本願に引用を持って援用される。   The crystalline t-BN fine powder is heated in a reaction vessel containing a mixed raw material containing, for example, anhydrous boric acid and urea (further, an alkali borate such as sodium borate as an optional component) in a non-oxidizing atmosphere. (Preferably 950 ° C. or lower) to form a-BN, and then the reaction product is heated at 1200 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower (preferably 1200 to 1400 ° C., more preferably 1250 to 1350 ° C.). It can be synthesized in high yield by crystallizing -BN into t-BN. The obtained reaction product is purified by washing with water (preferably with hot water) (including pickling if necessary), and excluding soluble components such as alkali and boron oxide, the average particle size of primary particles is 1 μm or less. Crystalline t-BN fine powder can be produced in high yield and mass-produced at low cost. According to this synthesis method, the particle size of the primary particles can be changed by changing the temperature and time for crystallization, and boron nitride powder in which h-BN and crystalline t-BN coexist can be synthesized. it can. This synthesis method is described in detail in JP-A-10-203807, and the contents thereof are incorporated herein by reference as necessary.

上記により合成され、精製された結晶性t−BNは通常粒径が1μm以下の微細な一次粒子が凝集した二次粒子となっているが、強制的に分散させれば大部分が一次粒子である結晶性t−BN微粉末の分散体とすることができる。分散は必要に応じ(ジルコニア質等の)セラミックスのビーズやボールを粉砕メディアとするアトリションミル、ボールミル、その他(2本式又は3本式を含む)ロール式の剪断性ミル等を用いての湿式粉砕、あるいはジェットミル等の乾式粉砕により、例えば平均粒径が1μm以下(好ましくは平均粒径が0.5μm以下、さらに0.3μm以下、最も好ましくは0.1μm以下)の微細な一次粒子にまで解砕、かつ解離できる。この結晶性t−BN微粉末にはa−BN粉末に見られるような吸湿性がなく、安定で耐酸化性もある。前述の製造方法によれば、h−BNについても同様な粒度分布を有する微粉末の提供が可能であり、h−BNを部分的に含有する主として結晶性t−BNからなる結晶性窒化硼素微粉末も量産可能である。即ち、結晶性t−BN微粉末は1450℃以上で熱処理するとh−BNへの転化が始まり、t−BNとh−BNが混在した粉末になる。水溶性金属加工油剤中に分散させる窒化硼素微粉末は結晶性t−BN微粉末の割合が多ければ優れた潤滑性を発揮する。優れた潤滑性を発揮させるため、好ましくは水溶性金属加工油剤に含まれる窒化硼素微粉末の50重量%以上(70重量%以上、さらに好ましくは80重量%以上、より好ましくは90重量%以上)を結晶性t−BN微粉末とするのが好ましい。窒化硼素微粉末中の結晶性t−BN微粉末の含有割合は、粉末X線回折により得られる回折線の強度(回折線の有する面積)を、混合割合が既知の標準の窒化硼素微粉末の粉末X線回折の強度と比較することによって測定できる。   Crystalline t-BN synthesized and purified as described above is usually a secondary particle in which fine primary particles having a particle size of 1 μm or less are aggregated. However, if forcibly dispersed, most of the particles are primary particles. A dispersion of a certain crystalline t-BN fine powder can be obtained. Dispersion is carried out using an attrition mill, ball mill, or other (including two or three) roll type shearing mills using ceramic beads (such as zirconia) or balls as grinding media as required. Fine primary particles having an average particle size of 1 μm or less (preferably an average particle size of 0.5 μm or less, more preferably 0.3 μm or less, most preferably 0.1 μm or less) by wet pulverization or dry pulverization such as a jet mill. Can be disintegrated and dissociated. This crystalline t-BN fine powder does not have the hygroscopic property found in a-BN powder, and is stable and resistant to oxidation. According to the above-described production method, it is possible to provide fine powder having the same particle size distribution for h-BN, and crystalline boron nitride finely composed mainly of crystalline t-BN partially containing h-BN. Powder production is also possible. That is, when the crystalline t-BN fine powder is heat-treated at 1450 ° C. or higher, conversion to h-BN starts, and a powder in which t-BN and h-BN are mixed is obtained. The boron nitride fine powder dispersed in the water-soluble metalworking fluid exhibits excellent lubricity when the proportion of the crystalline t-BN fine powder is large. In order to exhibit excellent lubricity, preferably 50% by weight or more (70% by weight or more, more preferably 80% by weight or more, more preferably 90% by weight or more) of boron nitride fine powder contained in a water-soluble metalworking fluid. Is preferably crystalline t-BN fine powder. The content of crystalline t-BN fine powder in the boron nitride fine powder is the same as that of standard boron nitride fine powder whose mixing ratio is known. It can be measured by comparing with the intensity of powder X-ray diffraction.

h−BN粉末及び結晶性t−BN微粉末はいずれも劈開性を有する結晶粒子からなり、h−BN微粉末及び結晶性t−BN微粉末、特に結晶性t−BN微粉末は優れた固体潤滑性を示す。   Both the h-BN powder and the crystalline t-BN fine powder are composed of cleaved crystal particles, and the h-BN fine powder and the crystalline t-BN fine powder, particularly the crystalline t-BN fine powder are excellent solids. Shows lubricity.

h−BNや結晶性t−BNの窒化硼素微粉末は、細かい方が少ない添加量でも良好な潤滑効果を示す。このため、水溶性金属加工油剤中の窒化硼素微粉末の平均粒径は二次粒子を含めて、1μ以下とするのが好ましい。窒化硼素微粉末をミル等で粉砕すれば、二次粒子を細かい一次粒子からなる微粉末にまで比較的容易に分散できる。   The fine boron nitride powder of h-BN or crystalline t-BN shows a good lubricating effect even with a smaller addition amount. For this reason, it is preferable that the average particle diameter of the boron nitride fine powder in the water-soluble metalworking fluid is 1 μm or less including the secondary particles. If the boron nitride fine powder is pulverized by a mill or the like, the secondary particles can be dispersed relatively easily to fine powders composed of fine primary particles.

水溶性金属加工油剤中の窒化硼素微粉末の混合量は、その使用条件によって適切で経済的な含有量が存在するが、良好な潤滑効果を付与できると共に広範な潤滑条件をカバーできることから、加工時(希釈状態)での水溶性金属加工油剤中の窒化硼素微粉末の混合量は0.001重量%以上0.1重量%未満であり、その原液状態においては0.1〜35重量%とするのが好ましい。その理由は、(原液状態において)混合量が0.1重量%以下では得られる潤滑効果が小さく、35重量%を超えて混合すると均一に分散することが難しく、流動性が損なわれるので、良好な潤滑特性の発揮が難しくなるからである。潤滑性をコストパフォーマンスよく発揮させるためには、窒化硼素微粉末の混合量を0.1〜25重量%とするのが特に好ましい。   The mixing amount of boron nitride fine powder in the water-soluble metalworking fluid has an appropriate and economical content depending on the use conditions, but it can provide a good lubricating effect and cover a wide range of lubrication conditions. The mixing amount of boron nitride fine powder in the water-soluble metalworking fluid at the time (diluted state) is 0.001 wt% or more and less than 0.1 wt%, and 0.1 to 35 wt% in the stock solution state It is preferable to do this. The reason is that when the mixing amount is 0.1% by weight or less (in the state of the stock solution), the obtained lubricating effect is small, and when it exceeds 35% by weight, it is difficult to uniformly disperse, and the fluidity is impaired. This is because it becomes difficult to exhibit the proper lubricating properties. In order to exhibit lubricity with good cost performance, the mixing amount of boron nitride fine powder is particularly preferably 0.1 to 25% by weight.

二次元の結晶構造が発達した結晶性t−BN微粉末は、その一次粒子の形状が略円板状又は略球形状を呈し、且つ優れた潤滑性能を有する。その一次粒子の形状は走査型電子顕微鏡(SEM)の写真によって観察することができ、例えば、特開平10−203807号公報の図5のSEM写真のような形状である。結晶性t−BN微粉末の添加が水溶性金属加工油剤に優れた潤滑性を付与し得ることから、本発明においては好ましくは水溶性金属加工油剤中に含まれる窒化硼素微粉末の一次粒子の50重量%以上、さらに好ましくは70重量%以上、(最も好ましくは実質的に全て)が略円板状又は略球形状である。結晶性t−BN微粉末の一次粒子がh−BNの結晶粒子のように六角板状にならないのは、結晶性t−BNが二次元網目層の層と層の間の積層関係に規則性を持たないためであると理解される。   The crystalline t-BN fine powder having a developed two-dimensional crystal structure has a primary disk having a substantially disk shape or a substantially spherical shape, and has excellent lubrication performance. The shape of the primary particles can be observed with a scanning electron microscope (SEM) photograph, for example, a shape like the SEM photograph of FIG. 5 of JP-A-10-203807. Since the addition of the crystalline t-BN fine powder can impart excellent lubricity to the water-soluble metalworking fluid, in the present invention, preferably the primary particles of boron nitride fine powder contained in the water-soluble metalworking fluid are contained. 50% by weight or more, more preferably 70% by weight or more, and (most preferably substantially all) is substantially disc-shaped or substantially spherical. The primary particles of the crystalline t-BN fine powder do not have a hexagonal plate shape like the crystalline particles of h-BN because the crystalline t-BN has regularity in the stacking relationship between the layers of the two-dimensional network layer. It is understood that it is because it does not have.

本発明の水溶性金属加工油剤を構成する乳化剤としては、陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、又はこれらの混合物を用いることができる。乳化剤のHLB(hydrophile-lipophile balance、親水-親油平衡)は、潤滑油基油に鉱油を使用する場合、好ましくは10〜18程度、さらに好ましくは12〜16である。潤滑油基油に合成油や動植物油を使用したり、添加剤の添加量が多い場合は、HLBが異なる可能性があるので、都度確認を要する。また乳化剤の含有量は、(原液状態において)全組成物を基準として好ましくは0.1〜30重量%、さらに好ましくは0.1〜20重量%であり、すなわち希釈状態においては好ましくは0.001重量%以上30重量%未満、さらに好ましくは0.001重量%以上20重量%未満となるAs an emulsifier constituting the water-soluble metalworking fluid of the present invention, an anionic surfactant, a nonionic surfactant, or a mixture thereof can be used. The HLB (hydrophile-lipophile balance) of the emulsifier is preferably about 10 to 18, more preferably 12 to 16, when mineral oil is used as the lubricating base oil. When synthetic oil or animal or vegetable oil is used as the lubricating base oil, or when the amount of additive added is large, the HLB may be different, so confirmation is required each time. The content of emulsifier is preferably 0.1 to 30 weight percent based on the total composition (in undiluted state), Ri more preferably 0.1 to 20 wt% der, i.e. preferably in diluted state 0 0.001% or more and less than 30% by weight, more preferably 0.001% or more and less than 20% by weight .

陰イオン性界面活性剤としては、(1)天然の牛脂やヤシ油、パーム油などを原料とした石鹸、ロジン石鹸、アルキルエーテルカルボン酸塩等のカルボン酸塩、(2)直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、αオレフィンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、ナフタレンスルホン酸塩等のスルホン酸塩、(3)アルキル硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩等の硫酸エステル塩、(4)リン酸エステル塩、アシル-N-メチルタウリン塩等があり、また非イオン性界面活性剤としては、(5)グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、蔗糖脂肪酸エステル等のエステル型、(6)ポリオキシエチレンアルキルエーテル、同成分中の酸化エチレンの一部を酸化プロピレンに代えたもの、ポリオキシエチレンアルキルフヱニルエーテル、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレングリコール等のエーテル型、(7)エステル・エーテル型、(8)脂肪酸アルカノールアミド型、アルキルポリグリコシド等、その他の非イオン性界面活性剤があるが、界面活性剤は基油や他の添加剤等との相性があり、組合せによっては乳化が不安定になることもあるので、適宜選択、確認して使用することが好ましい。   Anionic surfactants include (1) soaps made from natural beef tallow, coconut oil, palm oil, etc., rosin soaps, carboxylates such as alkyl ether carboxylates, and (2) linear alkylbenzene sulfonic acids. Salts, α-olefin sulfonates, dialkyl sulfosuccinates, sulfonates such as naphthalene sulfonates, (3) sulfate salts such as alkyl sulfate salts, alkyl ether sulfate salts, (4) phosphate ester salts, There are acyl-N-methyl taurate salts, and nonionic surfactants include (5) ester types such as glycerin fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, sucrose fatty acid ester, (6) polyoxyethylene alkyl ether, A part of ethylene oxide in which components are replaced with propylene oxide, polyoxyethylene alkyl There are other nonionic surfactants such as phenyl ether, ether type such as polyoxyethylene / polyoxypropylene glycol, (7) ester ether type, (8) fatty acid alkanolamide type, alkyl polyglycoside, etc. The agent is compatible with the base oil, other additives, and the like, and depending on the combination, the emulsification may become unstable.

本発明の水溶性金属加工油剤は、以上に述べた基油、窒化棚素微粉末、乳化剤を用い、基油に窒化棚素微粉末を分散含有させた油の系を水の系に加え、ミキサー、ホモジナイザー、又はコロイドミル等の攪拌混合機、好ましくはホモジナイザーを使って高速攪拌することにより微粒子状に分散乳化させる。   The water-soluble metalworking fluid of the present invention uses the above-described base oil, nitrided fine powder, and emulsifier, and added to the water system an oil system in which the nitrided fine powder is dispersed and contained in the base oil, The mixture is dispersed and emulsified in the form of fine particles by high-speed stirring using a mixer, homogenizer, or a stirring mixer such as a colloid mill, preferably a homogenizer.

この高速攪拌に先立ち、窒化棚素微粉末は、各種ミルやミキサー、ホモジナイザー等を使用して、基油と共に解砕混合して十分細かく均質に分散させる。好ましくは事前に、窒化棚素微粉末を少量の基油で解砕混合すると、窒化棚素微粉末同士の衝突が増え、より細かく解砕することができる。このようにして分散、乳化させた窒化棚素微粉末を含有する油滴の平均粒径は2μm以下、好ましくは1μm以下であり、細かくなることによって窒化棚素微粉末の沈降を防止し、分散が安定化すると同時に、より安定な潤滑作用を発揮する。   Prior to this high-speed stirring, the fine powder of nitriding shelf powder is pulverized and mixed with the base oil using various mills, mixers, homogenizers, etc., and dispersed sufficiently finely and uniformly. Preferably, if the nitridation shelf fine powder is pulverized and mixed with a small amount of base oil in advance, the collision between the nitridation shelf fine powders increases and can be crushed more finely. The average particle diameter of the oil droplets containing the fine powder of nitrided nitride which has been dispersed and emulsified in this way is 2 μm or less, preferably 1 μm or less. Stabilizes and at the same time exhibits a more stable lubricating action.

乳化剤も、この高速攪拌前に、油の系又は水の系のどちらか一方にその全量を添加するか、又はこれらの両方の系に適宜分割して添加し、よく混合攪拌しておく。好ましくは選択された乳化剤が適度に溶解するまで、一般には60℃程度まで加熱して、混合攪拌する。また乳化剤の有無に関わらず、油系及び水系の両方を加熱しておくと、乳化がより容易となり好ましい。乳化後は、乳化状態を安定させるため、好ましくは常温近くまで強制的に冷却する。   Prior to this high-speed stirring, the total amount of the emulsifier is added to either one of the oil system or the water system, or is added in appropriate portions to both of these systems and mixed and stirred well. Preferably, the selected emulsifier is heated to about 60 ° C. until it is properly dissolved, and then mixed and stirred. Regardless of the presence or absence of an emulsifier, it is preferable to heat both oil and water because the emulsification is easier. After emulsification, it is preferably forcibly cooled to near normal temperature in order to stabilize the emulsified state.

本発明の好ましい実施形態において、使用条件に合わせて前記油系及び/又は水系に酸化防止剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、腐敗防止剤、防錆剤、油性向上剤、極圧添加剤、消泡剤等を添加する。   In a preferred embodiment of the present invention, an antioxidant, a viscosity index improver, a pour point depressant, an anti-corrosion agent, an antirust agent, an oil improver, and an extreme pressure added to the oil system and / or water system according to use conditions. Add agent, antifoaming agent, etc.

油系に添加剤を添加する場合、60℃程度に加熱してから添加すると粘度が低下して扱いやすくなる。また添加後は油系を60℃まで加熱して混合すると分散しやすくなり好ましい。なお添加剤の添加は基油に窒化棚素微粉末を分散含有させた後に行うのが好ましい。これは先に添加剤を添加すると、窒化棚素微粉末の解砕が妨げられ、凝集を取り除きにくくなるためである。水系に添加剤を添加する場合、乳化冷却後、乳化状態が安定してから、乳化物にミキサーやホモジナイザー等を使って混練りすることが好ましい。乳化前に添加する場合は、事前に乳化安定を阻害しないことを確認する必要がある。また水に溶け難い添加剤を添加する場合は、他の水に溶けやすい添加剤に、事前に溶かしておいてから添加する等の対策が必要である。   When an additive is added to the oil system, if the additive is added after heating to about 60 ° C., the viscosity is lowered and it becomes easy to handle. Further, after the addition, it is preferable to heat the oil system to 60 ° C. and mix to facilitate dispersion. The addition of the additive is preferably carried out after dispersing the fine powder of nitrogen nitride in the base oil. This is because, if the additive is added first, the pulverization of the nitrided nitride fine powder is prevented and it becomes difficult to remove the agglomeration. When an additive is added to the aqueous system, it is preferable to knead the emulsion with a mixer, a homogenizer or the like after the emulsion is cooled and after the emulsified state is stabilized. When adding before emulsification, it is necessary to confirm beforehand that emulsification stability is not inhibited. In addition, when an additive that is hardly soluble in water is added, it is necessary to take measures such as adding it after dissolving it in other water-soluble additives in advance.

前記酸化防止剤としては、(1)2,6−ジターシャリー−ブチル−パラクレゾール(DBPC)のフェノール系ラジカル捕捉剤、(2)フェニル−アルファ−ナフチルアミン、ジアルキルジフェニルアミンのアミン系ラジカル捕捉剤、(3)ZnDTPのハイドロパーオキシド分解剤、(4)ペンゾトリアゾール、ジアルキルジチオリン酸亜鉛類、ジアルキルセレン、金属フェネート類、有機窒素化合物類の金属不活性化剤等が使用可能である。   Examples of the antioxidant include (1) 2,6-ditertiary-butyl-paracresol (DBPC) phenol radical scavenger, (2) phenyl-alpha-naphthylamine, dialkyldiphenylamine amine radical scavenger, 3) Hydroperoxide decomposer of ZnDTP, (4) benzotriazole, zinc dialkyldithiophosphates, dialkyl selenium, metal phenates, metal deactivators of organic nitrogen compounds, and the like can be used.

前記粘度指数向上剤としては、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリイソプチレン、オレフィン(コポリマー)共重合体、ポリアルキルスチレン、エチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ジエンコポリマーの水素化物等が使用可能である。   As the viscosity index improver, polymethacrylate, polyacrylate, polyisobutylene, olefin (copolymer) copolymer, polyalkylstyrene, ethylene-propylene copolymer, styrene-diene copolymer hydride, and the like can be used.

前記流動点降下剤としては、(低分子量の)ポリメタクリレート、ポリアクリレート、塩素化パラフィン−ナフタレン縮合物、塩素化パラフィン−フェノール縮合物、ポリアルキルスチレン系等が使用可能である。   As the pour point depressant, polymethacrylate (low molecular weight), polyacrylate, chlorinated paraffin-naphthalene condensate, chlorinated paraffin-phenol condensate, polyalkylstyrene, and the like can be used.

前記腐敗防止剤としては、ベンゾイソチアゾリン系化合物、トリアジン系化合物、フェノール系化合物、ホルムアルデヒド供与体化合物、サリチルアニリド系化合物等が使用可能である。   As the anti-corruption agent, benzoisothiazoline compounds, triazine compounds, phenol compounds, formaldehyde donor compounds, salicylanilide compounds, and the like can be used.

前記防錆剤としては、(1)金属石鹸、アミン塩のカルボン酸塩系、(2)アルケニルこはく酸誘導体のカルボン酸系、(3)金属スルフォネート塩、ジアルキルナフタレンスルホン酸塩のスルホン酸塩系、(4)オレイン酸とその塩のオレイン酸系、(5)ソルビタンモノオレエートのエステル系、(6)アルキルアミン、酸性アルキルリン酸エステル、ジブチル酸性リン酸エステルのリン酸およびリン酸塩系等が使用可能である。   Examples of the rust inhibitor include (1) metal soaps, carboxylates of amine salts, (2) carboxylic acids of alkenyl succinic acid derivatives, (3) sulfonates of metal sulfonates and dialkylnaphthalenesulfonates. (4) Oleic acid and its salts oleic acid system, (5) Sorbitan monooleate ester system, (6) Alkylamine, acid alkyl phosphate ester, dibutyl acid phosphate ester phosphate and phosphate system Etc. can be used.

前記油性向上剤としては、高級脂肪酸、高級アルコール、脂肪酸アミン、脂肪酸アミド、エステル等が使用可能である。   As the oiliness improver, higher fatty acids, higher alcohols, fatty acid amines, fatty acid amides, esters and the like can be used.

前記極圧添加剤としては、(1)オレフィンポリサルファイド、硫化油脂、ジベンジルジサルファイド等の硫黄系、(2)アルキルおよびアリルリン酸エステル、アルキルおよびアリル亜エステル、りん酸エステルのアミン塩、チオリン酸エステル、チオリン酸エステルのアミン塩等のりん系、(3)ナフテン酸塩等の有機金属系等が使用可能である。   Examples of the extreme pressure additive include (1) sulfur-based olefin polysulfide, sulfurized fat and oil, dibenzyl disulfide, etc., (2) alkyl and allyl phosphate esters, alkyl and allyl subesters, phosphate ester amine salts, and thiophosphate Phosphorous compounds such as esters and amine salts of thiophosphates, and (3) organometallic compounds such as naphthenates can be used.

前記消泡剤としては、シリコーン油、シリコーンポリマー類、エステル、多価脂肪族アルコール、アルケニルこはく酸誘導体、金属石鹸、ポリアクリレート、アシル化ポリアミド等が使用可能である。   As the antifoaming agent, silicone oil, silicone polymers, esters, polyhydric aliphatic alcohols, alkenyl succinic acid derivatives, metal soaps, polyacrylates, acylated polyamides, and the like can be used.

本発明の更に好ましい実施形態において、前記水系に水溶性アミン、油溶性アミン、及び脂肪酸を含有する水溶性金属加工油剤が提供される。この水溶性アミンとしては、例えば、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、2−アミノ2−メチル-1-プロパノール、2−(2−アミノエトキシ)エタノール、ジエチルモノイソブロパノールアミン、N,N−ジブチルアミノエタノール、N,N−ジ−n−ブチルアミノイソプロパノール、N,N−ジ−n−プロピルアミノイソプロパノール、N,N−ジターシャリーブチルジエタノールアミン、N,N−エチレンジアミン(ジイソプロパノール)、N,N−エチレンジアミン(ジエタノール)、モノ−n−ブチルジエタノールアミン、モノエチルジイソプロパノールアミン、などがあげられるが、その他の水溶性アミンあるいは無機アルカリを含有してもかまわない。   In a further preferred embodiment of the present invention, a water-soluble metalworking fluid containing a water-soluble amine, an oil-soluble amine, and a fatty acid in the aqueous system is provided. Examples of the water-soluble amine include triethanolamine, triisopropanolamine, methyldiethanolamine, dimethylethanolamine, monoisopropanolamine, 2-amino-2-methyl-1-propanol, 2- (2-aminoethoxy) ethanol, diethyl Monoisobropanolamine, N, N-dibutylaminoethanol, N, N-di-n-butylaminoisopropanol, N, N-di-n-propylaminoisopropanol, N, N-ditertiary butyldiethanolamine, N, N -Ethylenediamine (diisopropanol), N, N-ethylenediamine (diethanol), mono-n-butyldiethanolamine, monoethyldiisopropanolamine, etc., but other water-soluble amines or inorganic alkalis You may also contain.

具体的には、トリイソプロパノールアミン、メチルジエタノールアミンから1種または2種と、モノイソプロパノールアミン、2−アミノ2−メチル−1−プロパノール、2−(2−アミノエトキシ)エタノールから1種または2種の組み合わせなどがあげられる。   Specifically, one or two kinds from triisopropanolamine and methyldiethanolamine, and one or two kinds from monoisopropanolamine, 2-amino-2-methyl-1-propanol and 2- (2-aminoethoxy) ethanol. Combinations are listed.

脂溶性アミンとしては、モノシクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、メタキシレンジアミン、モルホリン、ラウリルアミン、オレイルアミン等が挙げられる。   Examples of the fat-soluble amine include monocyclohexylamine, dicyclohexylamine, 1,3-bisaminomethylcyclohexane, metaxylenediamine, morpholine, laurylamine, and oleylamine.

また、脂肪酸としては、直鎖および/または分岐型の飽和および/または不飽和脂肪酸および/または二塩基酸が挙げられる。例えば、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン醜、ペンタデカン酸、ヘプタデカン酸、ノナデカン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、べへン酸、イソステアリン酸、エライジン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレイン酸、ヒドロキシラウリル酸、ヒドロキシミリスチン酸、ヒドロキシパルミチン酸、ヒドロキシステアリン酸、ヒドロキシアラキン酸、ヒドロキシべへン酸、リシノレイン酸、ヒドロキシオクタデセン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ドデシルコハク酸、ラウリルコハク酸、ステアリルコハク酸、イソステアリルコハク酸、ダイマー酸などがあげられる。不飽和脂肪酸としては、例えば、へプテン酸、オクテン酸、ノネン酸、デシレン酸、ウンデシレン酸、ドデシレン酸、トリデシレン酸、ノナデセン酸、エイコセン酸、イソヘプテン酸、イソオクテン酸、イソノネン酸、イソデシレン酸、イソウンデシレン酸、イソドデシレン酸、イソトリデシレン酸、へプタンジエン酸、オクタンジエン酸、ノナンジエン酸、デカンジエン酸、ウンデカンジエン酸、ドデカンジエン酸、トリデカンジエン酸、イソヘプタンジエン酸、イソオクタンジエン酸、イソノナンジエン酸、イソデカンジエン酸、イソウンデカンジエン酸、イソドデカンジエン酸、イソトリデカンジエン酸、ネオデセン酸などが挙げられる。その他、動物、魚、植物、穀物などの天然油脂から得られる脂肪酸でもかまわない。   Examples of the fatty acid include linear and / or branched saturated and / or unsaturated fatty acid and / or dibasic acid. For example, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, undecanoic acid, dodecanoic acid, tridecanoic acid, pentadecanoic acid, heptadecanoic acid, nonadecanoic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, Behenic acid, isostearic acid, elaidic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, hydroxylauric acid, hydroxymyristic acid, hydroxypalmitic acid, hydroxystearic acid, hydroxyarachidic acid, hydroxybehenic acid, ricinoleic acid, hydroxy Examples include octadecenoic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, dodecyl succinic acid, lauryl succinic acid, stearyl succinic acid, isostearyl succinic acid, and dimer acid. Examples of unsaturated fatty acids include heptenoic acid, octenoic acid, nonenoic acid, decylene acid, undecylenic acid, dodecylene acid, tridecylenic acid, nonadecenoic acid, eicosenoic acid, isoheptenoic acid, isooctenoic acid, isononenic acid, isodecylenic acid, and isoundecylene. Acid, isododecylenic acid, isotridecylenic acid, heptanedienoic acid, octanedienoic acid, nonanedienoic acid, decandienoic acid, undecandienoic acid, dodecandienoic acid, tridecandienoic acid, isoheptanedienoic acid, isooctanedienoic acid, isononandienenoic acid, isodecane Examples include dienoic acid, isoundecanedienic acid, isododecanedienic acid, isotridecanedienic acid, and neodecenoic acid. In addition, fatty acids obtained from natural fats and oils such as animals, fish, plants and grains may be used.

以下に本発明の高性能水溶性金属加工油を用いて金属加工テストを行った結果について具体的に説明するが、これらの実施例は本発明の一例であって、何ら限定するものではない。   Although the result of having performed a metal working test using the high-performance water-soluble metal working oil of the present invention will be specifically described below, these examples are merely examples of the present invention and are not intended to be limited.

[実施例1]結晶性t−BN微粉末の製造
無水硼酸3.5kg、尿素5.3kg、硼砂(Na・10HO)0.63kgからなる混合物を密封できる容量を約12リットルのステンレス鋼製の耐圧容器に入れて900℃まで約1時間で昇温し、900℃に約10分間保って反応を完結させ、a−BNを合成した。この反応時には反応系から水と炭酸ガスが放出されて反応容器の内部の圧力が上昇するので、反応容器内は1気圧より高い水と炭酸ガスの混合ガスで満たされていた。次いで反応容器から取り出したカルメ焼き状の反応物を1mm以下の粒子に粉砕し、粉砕物を蓋付きのアルミナ製容器に収容して窒素ガス雰囲気とした電気炉中に入れ、10時間かけて1300℃まで昇温し、さらに1300℃に2時間保持してt−BNを結晶化し、結晶性t−BN微粉末を得た。この結晶化の際にa−BNと共存する硼酸ナトリウムはa−BNの結晶性t−BNへの転化を促進する働きをするので結晶性t−BN微粉末を高収率で合成できる。縫製された結晶性t−BN微粉末には硼酸ナトリウムその他の不純物が付着しているので、約80℃のイオン交換水で洗って精製し、約0.63kg(硼素換算収率約70%)の結晶性t−BN微粉末を得た。
[Example 1] Production of crystalline t-BN fine powder A capacity of 3.5 kg of anhydrous boric acid, 5.3 kg of urea, and 0.63 kg of borax (Na 2 B 2 O 3 · 10H 2 O) can be sealed. In a 12-liter stainless steel pressure vessel, the temperature was raised to 900 ° C. in about 1 hour, and kept at 900 ° C. for about 10 minutes to complete the reaction, thereby synthesizing a-BN. During this reaction, water and carbon dioxide gas are released from the reaction system and the pressure inside the reaction vessel rises, so that the reaction vessel was filled with a mixed gas of water and carbon dioxide gas higher than 1 atm. Next, the carme-baked reaction product taken out from the reaction vessel was pulverized into particles of 1 mm or less, and the pulverized product was placed in an alumina container with a lid and placed in an electric furnace having a nitrogen gas atmosphere, and the temperature was increased to 1300 ° C. over 10 hours. The mixture was further heated to 1300 ° C. for 2 hours to crystallize t-BN to obtain a crystalline t-BN fine powder. In this crystallization, sodium borate coexisting with a-BN serves to promote the conversion of a-BN to crystalline t-BN, so that a crystalline t-BN fine powder can be synthesized in high yield. Since the crystallized t-BN fine powder sewn contains sodium borate and other impurities, it is purified by washing with ion-exchanged water at about 80 ° C. and about 0.63 kg (boron conversion yield: about 70%) A crystalline t-BN fine powder was obtained.

これらの結晶性t−BN微粉末をX線回折装置を用いて解析した結果、結晶性t−BNに特徴的なピークが認められ、特開平10−203807号公報の図2及び図7にその典型例が示されている。   As a result of analyzing these crystalline t-BN fine powders using an X-ray diffractometer, a characteristic peak was observed in crystalline t-BN, which is shown in FIGS. 2 and 7 of JP-A-10-203807. A typical example is shown.

[実施例2] 高性能水溶性金属加工油剤の調製
高性能水溶性金属加工油剤を以下のようにして調製した。即ち、表1〜3に示したNo.1〜3の3種類の高性能水溶性金属加工油剤を調製した。原料は、油系、水系、石鹸の3種類に分けて調製した。
[Example 2] Preparation of high-performance water-soluble metalworking fluid A high-performance water-soluble metalworking fluid was prepared as follows. That is, No. 1 shown in Tables 1-3. Three types of high-performance water-soluble metalworking fluids 1 to 3 were prepared. The raw materials were prepared by dividing into three types: oil-based, water-based and soap.

先ず油系の調製を行った。マシン油No.46とt−BNを容器に取り分け、ホモジナイザー(KINEMATICA AG社製、ポリトロン低ノイズ型ホモジナイザー、本体型番:PT6100、ジェネレーターシャフト型番:DA6050/2、ただし乳化時のみDA6050/6を使用)を使って、7000rpmで10分間、良く攪拌、混合した。   First, an oil system was prepared. Machine oil No. 46 and t-BN are separated into containers, and using a homogenizer (manufactured by KINEMATICA AG, polytron low noise homogenizer, main body model number: PT6100, generator shaft model number: DA6050 / 2, but DA6050 / 6 is used only during emulsification) Stir and mix well at 7000 rpm for 10 minutes.

油系の残りの原料を、乳化剤の非イオン系界面活性剤であるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを除いて、すべて前記混合物に添加し、湯煎で60℃まで温め、ホモジナイザーを使って、7000rpmで10分間、良く攪拌、混合した。   The remaining oil-based raw material, except for polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether, which is a nonionic surfactant as an emulsifier, is added to the mixture, warmed to 60 ° C. with a water bath, and 7000 rpm using a homogenizer. And stirred well for 10 minutes.

この混合物に、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを加え、湯煎で60℃まで温め、ガラス棒を使って、手で良く攪拌・混合した。   To this mixture, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether was added, warmed to 60 ° C. with a hot water bath, and well stirred and mixed by hand with a glass rod.

平行して水系の調製を行った。水とポリオキシエチレンポリオキシポロピレンアルキルエーテルを容器に取り分け、湯煎で60℃まで温め、ガラス棒を使って、手で良く撹拌・混合した。   A water system was prepared in parallel. Water and polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether were placed in a container, warmed to 60 ° C. with a hot water bath, and thoroughly stirred and mixed by hand with a glass rod.

この水系に先に調製した油系を加え、ホモジナイザーを使って、7000rpmで3分間、良く攪拌、混合し、乳化した。乳化物は容器のまま水道水に浸して、温度が30℃以下となるまで、攪拌しながら冷却した。この後石鹸を使わないものは、そのままシリーコン消泡剤を加えてホモジナイザーで、7000rpmで3分間、良く撹拌、混合した。   The previously prepared oil system was added to this water system, and the mixture was well stirred, mixed and emulsified at 7000 rpm for 3 minutes using a homogenizer. The emulsion was immersed in tap water as it was in a container and cooled with stirring until the temperature reached 30 ° C. or lower. After that, for those not using soap, a Silycon antifoam was added as it was, and the mixture was thoroughly stirred and mixed at 7000 rpm for 3 minutes with a homogenizer.

別途、石鹸の調製を行った。量は、今回の調製に必要となる量より多い合計856gを調製した。ヤシ油脂肪酸を湯煎で溶かし、必要量を容器に取り分けた。その他の全ての原料を容器に取り分け、ホモジナイザーで、7000rpmで10分間、良く攪拌、混合した。   Separately, soap was prepared. A total of 856 g was prepared, which is larger than the amount required for this preparation. Coconut oil fatty acid was dissolved in a hot water bath, and the required amount was placed in a container. All other raw materials were placed in a container and stirred and mixed well with a homogenizer at 7000 rpm for 10 minutes.

前記乳化物にこの石鹸をそれぞれ所要量だけ加え、ホモジナイザーで、7000rpmで3分間、良く攪拌、混合した。以上により、表1〜3に示した組成の高性能水溶性金属加工油剤を調製した。このうちNo.1と2に関して、レーザ回折式粒度分布測定装置(島津製作所製、SALD−2000)を使って、油滴の粒度分布を測定したところ、前者が平均値0.624μm、標準偏差0.103μmであり、後者が平均値0.699μm、標準偏差0.094μmであり、平均値+3σを計算すると、それぞれ0.933μmと0.981μmであることからも分かるように、その殆どの油滴の粒子径は1μm以下であった。   Each soap was added to the emulsion in the required amount, and the mixture was well stirred and mixed with a homogenizer at 7000 rpm for 3 minutes. By the above, the high performance water-soluble metalworking fluid of the composition shown in Tables 1-3 was prepared. Of these, No. Regarding 1 and 2, when the particle size distribution of oil droplets was measured using a laser diffraction particle size distribution measuring device (SALD-2000, manufactured by Shimadzu Corporation), the former had an average value of 0.624 μm and a standard deviation of 0.103 μm. The latter has an average value of 0.699 μm and a standard deviation of 0.094 μm, and when calculating the average value + 3σ, the particle size of most of the oil droplets is as shown by the fact that they are 0.933 μm and 0.981 μm, respectively. It was 1 μm or less.

(表1)高性能水溶性金属加工油剤(原液)No.1の組成

Figure 0003753728
(Table 1) High-performance water-soluble metalworking fluid (stock solution) No. Composition of 1
Figure 0003753728

(表2)高性能水溶性金属加工油剤(原液)No.2の組成

Figure 0003753728
(Table 2) High performance water-soluble metalworking fluid (stock solution) No. Composition of 2
Figure 0003753728

[実施例3]切削テスト1
試験条件は、
(1)使用機械:森精機製縦型マシニングセンター(MV−40A)
(2)被削材:AC8B−T6
(3)工具:OSG製ニューロールタップB−NRT M6×1.0RH7 B
(4)切削速度:10m/分
(5)下穴:φ5.48×30mm(リーマ仕上げ、止まり穴、引っかかり率100%)
(6)切削長:20mm
(7)水溶性切削油剤(原液)濃度:10%
(8)加工数:5回
で、市販の水溶性切削油剤Aと、表1の高性能水溶性金属加工油剤No.1とで、トルク評価による比較試験を行った。ただし、切削油剤は下穴に入れただけで行った。結果、高性能水溶性金属加工油剤No.1が市販の水溶性切削油剤Aより、15%低いトルクで切削加工できることが確認された。
[Example 3] Cutting test 1
Test conditions are
(1) Used machine: Mori Seiki vertical machining center (MV-40A)
(2) Work material: AC8B-T6
(3) Tool: OSG New Roll Tap B-NRT M6 × 1.0RH7 B
(4) Cutting speed: 10 m / min (5) Pilot hole: φ5.48 x 30 mm (reamer finish, blind hole, catch rate 100%)
(6) Cutting length: 20mm
(7) Water-soluble cutting fluid (stock solution) concentration: 10%
(8) Number of processing: 5 times, commercially available water-soluble cutting fluid A and high performance water-soluble metal processing fluid No. 1 in Table 1. 1 and a comparative test by torque evaluation. However, the cutting fluid was only put in the pilot hole. As a result, high performance water-soluble metalworking fluid No. It was confirmed that No. 1 can be cut with a 15% lower torque than the commercially available water-soluble cutting fluid A.

[実施例4]切削テスト2
試験条件は、
(1)使用機械:やまわエンジニアリング取扱の精密タッビングマシン(メガタップII−G8)
(2)被削材:AC4B
(3)工具:OSG製ニューロールタップB−NRT M6×1.0RH7 B
(4)切削速度:10m/分
(5)下穴:φ5.50±0.05×25mm(止まり穴)、
(6)切削長:15mm
(7)水溶性切削油剤(原液)希釈倍率:10倍、20倍、50倍、100倍
(8)加工数:20回
で、市販の水溶性切削油剤Bと、表2の高性能水溶性金属加工油剤No.2とで、トルク評価による比較試験を行った。ただし、切削油剤は下穴に入れただけで行った。結果は以下に示した表4の通りで、高性能水溶性金属加工油剤No.2は市販の水溶性切削油剤Bと比較して、高い希釈倍率での切削性能が高く(特に100倍でも実用可能)、2倍以上の希釈で使用できることが分かった。
[Example 4] Cutting test 2
Test conditions are
(1) Machine used: Precision tabbing machine handled by Yamawa Engineering (Mega Tap II-G8)
(2) Work material: AC4B
(3) Tool: OSG New Roll Tap B-NRT M6 × 1.0RH7 B
(4) Cutting speed: 10 m / min (5) Pilot hole: φ5.50 ± 0.05 × 25 mm (blind hole),
(6) Cutting length: 15mm
(7) Water-soluble cutting fluid (stock solution) dilution ratio: 10, 20, 50, 100 times
(8) Number of processing: 20 times, commercially available water-soluble cutting fluid B and high performance water-soluble metal processing fluid No. 2 and a comparative test by torque evaluation. However, the cutting fluid was only put in the pilot hole. The results are as shown in Table 4 below, and the high performance water-soluble metalworking fluid No. Compared with the commercially available water-soluble cutting fluid B, No. 2 has high cutting performance at a high dilution ratio (particularly practical even at 100 times), and it was found that it can be used at a dilution of 2 times or more.

Figure 0003753728
Figure 0003753728

Claims (13)

全組成物を基準として結晶性乱層構造の窒化硼素微粉末を0.001重量%以上0.1重量%未満含有する水溶性金属加工油剤を用いて金属材を加工することを特徴とする金属製品の製造方法。   A metal characterized in that a metal material is processed using a water-soluble metalworking fluid containing 0.001% by weight or more and less than 0.1% by weight of boron nitride fine powder having a crystalline disordered layer structure based on the total composition. Product manufacturing method. 前記製造方法は、切削加工、研削加工、研磨加工又はこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the manufacturing method includes cutting, grinding, polishing, or a combination thereof. 前記金属材は、チタン合金又はインコネルであることを特徴とする請求項1又は2に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the metal material is a titanium alloy or Inconel. 前記水溶性金属加工油剤は、乳化した形態の油系を含む水系液に前記結晶性乱層構造の窒化硼素微粉末を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。   The said water-soluble metalworking oil agent contains the boron nitride fine powder of the said crystalline disordered layer structure in the aqueous system liquid containing the oil system of the emulsified form, It is any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. Manufacturing method. 含有する窒化硼素の50重量%以上が結晶性乱層構造の窒化硼素微粉末であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。   5. The production method according to claim 1, wherein 50% by weight or more of boron nitride contained is a boron nitride fine powder having a crystalline disordered layer structure. 前記窒化硼素微粉末の一次粒子の平均粒径が0.5μm以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein an average particle diameter of primary particles of the boron nitride fine powder is 0.5 μm or less. 前記窒化硼素微粉末の50重量%以上が平均粒径0.3μm以下の一次粒子であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein 50% by weight or more of the boron nitride fine powder is primary particles having an average particle size of 0.3 μm or less. 電子顕微鏡で観察される前記窒化硼素微粉末の50重量%以上が略球形状又は略円板形状を有するものである請求項1〜7のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 1 to 7, wherein 50% by weight or more of the boron nitride fine powder observed with an electron microscope has a substantially spherical shape or a substantially disc shape. 前記油系は、乳化剤として陰イオン性界面活性剤及び/又は非イオン性界面活性剤を用いて乳化されたものであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の製造方法。   9. The production according to any one of claims 1 to 8, wherein the oil system is emulsified using an anionic surfactant and / or a nonionic surfactant as an emulsifier. Method. 前記水溶性金属加工油剤は、乳化剤の含有量が全組成物を基準として0.001重量%以上20重量%未満であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の製造方法。   The said water-soluble metalworking oil agent is 0.001 weight% or more and less than 20 weight% of content of an emulsifier on the basis of the whole composition, The manufacture as described in any one of Claims 1-9 characterized by the above-mentioned. Method. 前記水溶性金属加工油剤に、酸化防止剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、腐敗防止剤、防錆剤、油性向上剤、極圧添加剤、消泡剤からなる群から選択される1種以上添加されることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の製造方法。   The water-soluble metalworking oil is selected from the group consisting of antioxidants, viscosity index improvers, pour point depressants, antiseptics, rust inhibitors, oiliness improvers, extreme pressure additives, and antifoaming agents. The production method according to any one of claims 1 to 10, wherein more than one seed is added. 前記水溶性金属加工油剤は、水溶性アミン、油溶性アミン、及び脂肪酸を含有することを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の製造方法。   The said water-soluble metalworking fluid contains a water-soluble amine, an oil-soluble amine, and a fatty acid, The manufacturing method as described in any one of Claims 1-11 characterized by the above-mentioned. 全組成物を基準として0.001重量%以上0.1重量%未満の結晶性乱層構造の窒化硼素微粉末を含有することを特徴とする水溶性金属加工油剤。
A water-soluble metalworking fluid comprising 0.001 wt% or more and less than 0.1 wt% of crystalline boron nitride fine powder based on the total composition.
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