JP3939700B2 - 金属石けん被覆粒子及びそれを用いる物及び製法、並びに潤滑皮膜剤及び潤滑皮膜 - Google Patents
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Description
かかる被覆粒子のより実用的応用形態としての、かかる被覆粒子を含有する塑性加工用潤滑剤に関する発明である。
基本的な発明としての本発明は広範囲に用いることができ、耐焼付き性に優れ、塑性加工時の工具摩耗及び加工油の汚染を防ぐことができる、金属石けん被覆粒子、粉末、懸濁液、粉末もしくは懸濁液の製法、及び潤滑皮膜に関する。
より実用的な応用発明としての本発明は潤滑皮膜剤に関し、さらに詳しくは、鍛造、伸線、伸管、プレス成形に代表される金属の冷間塑性加工を必要とする、例えば鉄、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、マグネシウム、スズ、チタン材料などの各種金属材料の表面に、優れた加工性、すなわち潤滑性と耐焼付き性とを付与する潤滑皮膜剤及び潤滑皮膜に関する。
各種潤滑剤などとして広範囲に用いられている金属石けんは、鍛造、伸線、パイプの抽伸加工、プレス成形加工などに代表される金属材料の冷間塑性加工分野において重要な役割を担っている。これらの分野において金属石けんは、金属加工時における被加工材と工具との摩擦係数を下げることで加工エネルギーを飛躍的に低減化する目的の潤滑成分として古くから使用されており、冷間塑性加工分野の発展に大きく貢献してきた。例えば、塑性加工分野での金属石けんの直接的な使用例としては、伸線加工時に用いられる補助潤滑剤などへの利用技術がある。これは予め線材表面にボラックス皮膜、消石灰皮膜、リン酸亜鉛皮膜などのキャリア層を施し、これを伸線加工する際、被加工材がダイスを通過する直前に金属石けんを多く含む補助潤滑剤を付着させて潤滑性を付与もしくは補足するものであり、金属石けん粉末を多量に用いるケースである。その他にも、金属石けんを主成分とした潤滑粒子を水中や油中に懸濁した塗布型潤滑剤なども上記キャリア層との組み合わせで数多く使用されているなど、冷間塑性加工分野での金属石けんの応用技術は多岐に亘っている。
金属材料の塑性加工では、被加工材と工具との直接的な金属接触により生ずる焼付きやかじりを防止する目的で、被加工材表面に潤滑皮膜を形成させる。被加工材表面に形成させる潤滑皮膜としては、潤滑剤を被加工材表面に物理的に付着させるタイプのものと、化学反応により被加工材表面に化成処理皮膜(化成皮膜)を生成させた後、潤滑剤を使用するタイプのものがある。
本発明は上記従来技術(特に基本的な発明としての本発明についての従来技術)の抱える問題を解決するためのものであって、主に塗布型潤滑皮膜に用いられる成分として、耐焼付き性に優れ、かつ表面の摩擦係数が低いために塑性加工時における工具摩耗を抑制でき、加工油の汚染を起こし難いような新規な粒子、さらには、潤滑剤層に含ませた場合潤滑剤層がキャリア層を被覆するように強固に複合化させることができる粒子、かかる粒子からなる粉末、かかる粒子を含有する懸濁液、かかる粉末もしくは懸濁液の製法、及びかかる粒子を含有する潤滑皮膜を提供することを目的とする。
また、本発明は上記従来技術(特により実用的な応用発明としての本発明についての従来の技術)の抱える問題を解決するためのものである。すなわち地球環境保全を考慮し、スプレー法もしくは浸漬法などによる簡便な処理が可能で、化成処理を不要とし、得られる皮膜が化成処理法と同等もしくはそれ以上の優れた加工性、耐焼付き性を有し、前記の均一塗布が困難な場合においても皮膜の自己補修効果により安定的な潤滑性を示す潤滑皮膜剤を提供することを目的とする。
本発明者らは上記課題(特に課題1)を解決するために鋭意研究を行ってきた結果、水に難溶性もしくは不溶性であって、脂肪酸のアルカリ金属塩もしくはアンモニウム塩又は水溶性エステルとの反応性を有する無機多価金属化合物の粒子を核とし、その表面を該多価金属の金属石けんの皮膜が被覆してなる粒子、又はこの粒子の表面を、さらに、脂肪酸のアルカリ金属塩もしくはアンモニウム塩又は水溶性エステルの皮膜が被覆してなる粒子が、主に塗布型潤滑皮膜に用いられる成分として、耐焼付き性に優れ、かつ表面の摩擦係数が低いために塑性加工時における工具摩耗を抑制でき、加工油の汚染を起こし難い材料として好適であることを見出し本発明を完成するに至った。
本発明者らは上記課題(特に課題2)を解決するため鋭意研究を行った結果、リン酸の多価金属塩を核として、その表面を該多価金属塩の金属石けん皮膜が被覆してなる粒子と水性無機塩及び/又は水性有機酸塩とを含有する水溶液を被加工材に塗布し乾燥する簡便な処理方法で、加工度の大きい冷間鍛造加工が可能で、加えて皮膜に連続的な熱負荷がかかる抽伸加工においても良好な潤滑性を発揮する潤滑皮膜が得られることを見出し、また該粒子が耐焼付き性及び潤滑性を有しているため前記の均一塗布が困難な場合においても、皮膜内の溶融成分により工具内に導入され皮膜欠陥部の自己補修効果を示すため、皮膜が安定な潤滑性を示すことを見出し、本発明を完成するに至った。
なお、上記被覆リン酸多価金属塩粒子は基本的な発明としての本発明における上記した「2層粒子」に包含される。
本発明の被覆粒子を製造するのに使用される水に難溶性もしくは不溶性であって、アルカリ石けん等との反応性を有する無機多価金属化合物は、本発明の被覆粒子において金属石けん層を固定化する核として重要な成分である。本発明で用いる無機多価金属化合物は、通常、粉体もしくは水に分散化した状態で供給される粒状物質である。かかる無機多価金属化合物としては、特に限定するものではないが、多価金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、リン酸塩、シュウ酸塩などが挙げられ、前記多価金属としてはZn、Fe、Mn、Ni、Co、Ca、Mg、Ba、Al及びSnが工業的なコスト面でも好適であり、中でもZnがより好適である。該無機多価金属化合物の好適な具体的例としては、リン酸亜鉛、酸化亜鉛、リン酸鉄亜鉛、リン酸鉄(リン酸第一鉄、リン酸第二鉄)、シュウ酸鉄、リン酸マンガン、リン酸ニッケル、リン酸コバルト、リン酸カルシウム、リン酸一水素カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウムなどが挙げられ、中でもリン酸亜鉛、酸化亜鉛が特に好適に用いられる。
本発明の粉末は、アルカリ石けん等の水溶液中に前記無機多価金属化合物の粒子を懸濁させ、加熱下に撹拌して該無機多価金属化合物粒子の表面に金属石けん膜を生成させ、ついで該懸濁液を乾燥することにより得ることができる。
前記無機多価金属化合物に対するアルカリ石けん等の使用量については、前記したような被覆粒子に対する金属石けんの質量比になるように、アルカリ石けん等を用いればよいが、具体的には、前記無機多価金属化合物:アルカリ石けん等のモル比として100:0.05〜100:25の範囲であることが好ましい。アルカリ石けん等の量が100:0.05を下回ると金属石けん被覆層が極端に少なくなり、期待される効果が十分に発現しない傾向となる。また、100:25を超えても被覆反応は極端に効率を落とし経済的に不利となる傾向となる。さらに、本発明の粉末を潤滑剤用途で用いる場合には、前記無機多価金属化合物:アルカリ石けん等のモル比として100:0.25〜100:15の範囲であることが好ましい。アルカリ石けん等の量が100:0.25未満では潤滑性に十分な性能が得られにくい傾向となり、100:15を超えると未反応アルカリ石けん等が多く存在するために懸濁液の発泡性が高くなるなどの問題が発生する傾向となる。
以下、本発明の内容を詳細に説明する。本発明のリン酸多価金属塩を核として、その表面を該多価金属の金属石けんが被覆してなる粒子、すなわち被覆リン酸多価金属塩粒子は、皮膜に耐熱性と潤滑性を付与する。このために選ばれるリン酸多価金属塩は水に難溶性もしくは不溶性であることが必要である。リン酸多価金属塩における多価金属としてはZn、Fe、Mn、Ni、Co、Ca、Mg、Ba、Al及びSnが好適なものとして挙げられ、中でもZn、Fe及びCaがより好ましい。かかるリン酸多価金属塩として具体的には、リン酸亜鉛、リン酸鉄亜鉛、リン酸鉄(リン酸第一鉄、リン酸第二鉄)、リン酸マンガン、リン酸ニッケル、リン酸コバルト、リン酸カルシウム、リン酸一水素カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸一水素マグネシウム、リン酸バリウム、リン酸一水素バリウム、リン酸アルミニウム、リン酸スズ等が挙げられ、中でもリン酸亜鉛、リン酸鉄亜鉛、リン酸鉄(リン酸第一鉄、リン酸第二鉄)、リン酸カルシウム及びリン酸一水素カルシウムが好ましい。これらは各単独でもしくは2種以上組み合わせて用い得る。
加工がさらに厳しい塑性加工では本潤滑皮膜剤中に極圧添加剤を含有させることができる。かかる場合の極圧添加剤としては、皮膜中に安定に存在し、加工により工具と金属の接触面で極圧効果を発揮するものが好ましい。そのようなものとして、硫化オレフィン、硫化エステル、サルファイト、チオカーボネート、塩素化脂肪酸、リン酸エステル、亜リン酸エステル、モリブデンジチオカーバメート(MoDTC)、モリブデンジチオホスフェート(MoDTP)、亜鉛ジチオホスフェート(ZnDTP)等の硫黄系極圧添加剤、有機モリブデン系極圧添加剤、リン系極圧添加剤及び塩素系極圧添加剤を挙げることができる。
1.金属石けん被覆粒子の懸濁液及び粉末の製造
下記に示す製造方法に沿って、金属石けん被覆粒子の懸濁液及び粉末を製造した。なお、目的とする、前記無機多価金属化合物の核を金属石けん膜が被覆している被覆粒子が製造されていることを確認するため、製造された粉末又は製造された懸濁液を乾燥して得られた粉末中の石けん分をエタノール水溶液中に溶解するアルカリ石けん分と、溶解しない金属石けん分とに分離し、それぞれの質量を測定することによって金属石けん分の生成を確認した。以下に、より詳しく方法を述べる。1gの粉末試料を50%エタノール水溶液中で4時間撹拌し、次いで濾紙により濾過する。その後、濾過水と残渣とをそれぞれ1N塩酸中にて加熱することにより含まれる石けん分を脂肪酸に分解した。これをジエチルエーテルにて抽出し、金属石けん生成率=([(金属石けんからの脂肪酸)/(アルカリ石けんからの脂肪酸+金属石けんからの脂肪酸)]×100)を求めた。金属石けん生成率が50%以上である場合に、核表面に十分な金属石けん層が被覆しているものとした。
平均粒径1μmで1Lの水に分散化したリン酸亜鉛粒子100gに対して、ステアリン酸ナトリウムを10g、水酸化ナトリウムを1gを混合し、90〜95℃の液温で30分間撹拌混合することにより金属石けん被覆粒子の懸濁液を得た。
※金属石けん生成率=82%(この値は2層粒子全体に対する金属石けん皮膜の質量比として約8%に相当する)
リン酸亜鉛粉末200gと、ステアリン酸カリウム30gと、水酸化カリウム1gとを、700mLの水中に撹拌分散し、70℃の液温で1時間の撹拌混合をした。ついで、濾過により固形分を採取し、これをさらに50%エタノール水溶液中で4時間攪拌し、再度の濾過によって固形分を採取した。これを100℃のオーブンにて乾燥させることによって、アルカリ石けん層を含まない金属石けん被覆粒子の乾燥粉末を得た。
※金属石けん生成率=78%(この値は2層粒子全体に対する金属石けん皮膜の質量比として約10%に相当する)
酸化亜鉛粉末200gと、ステアリン酸ナトリウム10gと、水酸化ナトリウム3gとを、700mLの水中に撹拌分散し、90℃の液温で20分間の撹拌混合をした。ついで、濾過により固形分を採取し、100℃のオーブンにて乾燥させることによって金属石けん被覆粒子の乾燥粉末を得た。
※金属石けん生成率=53%(この値は3層粒子全体に対する金属石けん皮膜の質量比として約3%に相当する)
本発明の金属石けん被覆粒子の粉末が解決しようとする課題の一つとして耐油汚染性がある。これは従来の金属石けん粉末の代用として潤滑剤用途などに用いた場合に、金属石けんの欠点である加工油の汚染現象を解決しようとするものである。以下にその試験方法と評価基準を示す。上述した本発明の金属石けん被覆粒子粉末と、市販の金属石けん粉末とを、それぞれ市販のフォーマー油100g中に対して1g添加し、60℃の撹拌状態で1週間放置した。その後、撹拌を止め、1時間後の油の懸濁状態で耐油汚染性を評価した。なお、懸濁成分は、できるだけ速やかに沈殿分離できる方が好ましい。
評価基準: A:分散物が完全に沈殿し、透明層が容積の95%以上を占める。B:分散物が沈殿し、容積の95%未満の透明層を確認できる。C:油が懸濁状態であり、透明層が確認できない。
上記で得られた本発明の金属石けん被覆粒子懸濁液又は金属石けん被覆粒子粉末を潤滑皮膜材料として用いた実施例I−3〜I−9の潤滑皮膜、及び本発明の金属石けん被覆粒子懸濁液も金属石けん被覆粒子粉末も用いない比較例I−3〜I−7の潤滑皮膜の組成比を表2に示した。
以下に、本試験の潤滑皮膜材料に用いられる各成分を示す。
(A1)上記で得られた本発明の金属石けん被覆粒子懸濁液
(A2)上記で得られた本発明の金属石けん被覆粒子粉末
(A3)上記で得られた本発明の金属石けん被覆粒子粉末
(A4)平均粒子径が0.5μmのりん酸亜鉛粒子の水懸濁液
(A5)平均粒子径が50μmの酸化亜鉛粉末
(B1)水分散型ポリエチレンワックス
(B2)水分散型オレフィンワックス
(B3)ステアリン酸カルシウム粉末
(B4)モンタン酸ワックス粉末
(B5)酸化ポリエチレンワックス粉末
(B6)ステアリン酸亜鉛粉末
(C1)ポリアクリル酸ナトリウム(分子量10000)
(C2)ウレタン系樹脂水性エマルジョン(ポリエステル系ウレタン樹脂)
試験材表面に、本発明の実施例及び比較例の潤滑皮膜を施すために、以下の各種処理方法を用いた。
(a)浸漬処理方法
表面清浄化した試験片を常温の潤滑皮膜処理液中に浸漬することにより潤滑皮膜処理液を付着させ、ついで100℃の熱風乾燥炉にて乾燥して試験片表面に潤滑皮膜を形成させた。なお、乾燥皮膜の付着質量は約15g/m2であった。
(b)静電塗布方法
表面清浄化した試験片に潤滑皮膜処理粉を静電塗布し、粉状付着状態での潤滑皮膜を試験片表面に形成させた。静電粉体装置としては日本パーカライジング株式会社製のGX300を用い、電圧60kVにて潤滑皮膜処理粉を帯電させた。また、試験片表面への、帯電させた潤滑皮膜処理粉の静電粉体塗装による付着は、日本パーカライジング株式会社製の静電塗装ガンGX116を用いて行った。この際の粉体供給のエアー圧力はメイン:98kPa、サブ:196kPaとして行った。なお、塗布時間は1秒とし、粉体皮膜の付着質量は約15g/m2であった。
3.3.1.スパイク試験
特開平5−7969号公報に開示された方法に準じたスパイク試験加工を行い、加工後試験片のスパイク高さにて潤滑性を評価した。スパイク高さは高いほど潤滑性に優れる。
試験片:試験に供した材料は市販のS45C球状化焼鈍材で、試験片形状は直径25mmφで高さが30mmである。
評価基準: A:スパイク高さが13mm以上
B:スパイク高さが12mm以上13mm未満
C:スパイク高さが12mm未満
D:金型に焼き付き成型不能
市販のドローベンチ引き抜き試験機を用い、鋼線に付着させた各潤滑皮膜についてスキンパス程度の引き抜き加工(一段目:断面積減少率10.3%)を施し、更に、断面積減少率が31.5%の強度な引き抜き加工(二段目)を行った。
試験片:試験に供した材料は市販のSCr440材で、試験片形状は直径9.5mmφで長さが1mである。
評価基準: A:二段目まで焼き付きや傷の発生無し
B:二段目まで焼き付き無し、若干の傷発生有り
C:一段目まで焼き付きや傷の発生は無いが、二段目で焼き付きが発生し引き抜き不可
D:一段目で焼き付きが発生し引き抜き不可
実施例II−1〜12、比較例II−1〜9
表4に示す成分及び割合で潤滑皮膜剤を調製した。
<リン酸多価金属塩の金属石けん被覆>
実施例II−1〜12及び比較例II−1、2、5及び6については、リン酸多価金属塩[成分(A)]の金属石けん被覆を行った(表4)。具体的には、1Lの水に分散した平均粒子径が1〜5μmの範囲の各種リン酸多価金属塩粒子90gに対して、ステアリン酸ナトリウム9g、水酸化カリウム1gを混合し、80〜85℃の液温で30分間攪拌混合することにより被覆リン酸多価金属塩粒子の懸濁液を得た。
潤滑皮膜剤の調製は、各成分が表4の比率になるように行った。調製手順は以下の通り。まず、水性無機塩を水に溶解させた後、スメクタイト系粘土鉱物を投入し、均一に分散させた。その後、上記被覆リン酸多価金属塩粒子懸濁液を投入し、さらに補助潤滑剤を加え、攪拌混合することによって実施例II−1の潤滑皮膜剤の調製を行った。実施例II−1で用いた原料は、リン酸多価金属塩がリン酸亜鉛(固体)、水性無機塩がケイ酸ナトリウム50質量%水分散液、スメクタイト系粘土鉱物がモンモリロナイト(固体)である。
以下、実施例II−2〜12、比較例II−1〜7も同様にして調製した。比較例II−8は既存の塗布型潤滑剤、比較例II−9は市販のリン酸塩+石けん処理である。
各評価には以下に示す試験片を使用した。
摩擦係数測定試験:SPCC−SB 150mm×70mm×0.8mmt(tは厚さ)
鍛造性評価:S45C球状化焼鈍材 30mmφ×18〜40mm
伸管性評価:STKM17A 25.4mmφ×2.5mmt×2000mm
伸線性評価:S45C焼鈍材 3.0mmφ×50000mm
以下の工程にて皮膜形成処理を行った。
実施例II−1〜II−12、比較例II−1〜II−8の場合
(1)洗浄:市販の脱脂剤(登録商標 ファインクリーナー4360、日本パーカライジング(株)製)、濃度20g/L、温度60℃、浸漬10分
(2)水洗:水道水、室温、浸漬30秒
(3)脱スケール:塩酸洗、濃度17.5%、室温、浸漬10分
(4)水洗:水道水、室温、浸漬30秒
(5)処理:実施例又は比較例の処理剤、室温、浸漬10秒、目標付着量5g/m2
(6)乾燥:80℃、5分
(1)洗浄:市販の脱脂剤(登録商標 ファインクリーナー4360、日本パーカライジング(株)製)、濃度20g/L、温度60℃、浸漬10分
(2)水洗:水道水、室温、浸漬30秒
(3)脱スケール:塩酸洗、濃度17.5%、室温、浸漬10分
(4)水洗:水道水、室温、浸漬30秒
(5)化成処理:市販のリン酸亜鉛化成処理剤(登録商標 パルボンド181X、日本パーカライジング(株)製)、濃度90g/L、温度80℃、浸漬10分
(6)水洗:水道水、室温、浸漬30秒
(7)石けん処理:市販の反応石けん潤滑剤(登録商標 パルーブ235、日本パーカライジング(株)製)、濃度70g/L、温度80℃、浸漬5分
(8)乾燥:80℃、3分
摩擦係数測定試験は上記皮膜形成処理後に、摩擦係数の測定試験として最も標準的なバウデン試験にて行った。バウデン試験では、初期なじみの後に摩擦係数の安定期が存在することから、安定期の摩擦係数を本潤滑皮膜の摩擦係数とした。測定条件を以下に示す。
摺動形式:往復摺動形式
鋼球:10mmφSUJ2鋼球
垂直荷重:50N
摺動速度:10mm/s
温度:60℃
摺動回数:200回
A:加工可能な試験片高さが40mm以上である。
B:加工可能な試験片高さが36mm以上、40mm未満である。
C:加工可能な試験片高さが32mm以上、36mm未満である。
D:加工可能な試験片高さが32mm未満である。
ダイス:Rダイス
プラグ:円筒プラグ
伸管速度:15m/分
A:限界減面率が50%以上である。
B:限界減面率が43%以上、50%未満である。
C:限界減面率が38%以上、43%未満である。
D:限界減面率が38%未満である。
ダイス:Rダイス 2.75mmφ
減面率:15.0%
伸線速度:10〜100m/分
A:限界伸線速度が100m/分以上である。
B:限界伸線速度が80m/分以上、100m/分未満である。
C:限界伸線速度が60m/分以上、80m/分未満である。
D:限界伸線速度が60m/分未満である。
以上の試験結果を表5に示す。表5から明らかなように、本発明の潤滑皮膜剤である実施例II−1〜12は加工形態に関わらず良好な潤滑性を示し、さらに均一処理の困難なバレル及び結束処理に対しても安定した潤滑性を示すことがわかる。一方、金属石けん反応粒子は含有するが、水性無機塩も水性有機酸塩も含有しない比較例II−1〜2は均一に塗布した場合でも潤滑性が低い。また、リン酸多価金属塩の表面を金属石けんで被覆していない比較例II−3〜4は、該粒子の摩擦係数が高く、皮膜の自己補修効果が発現しないため、バレル処理や結束処理では潤滑性が安定しない。比較例II−5〜6に示す水性無機塩もしくは水性有機酸塩の代わりに水酸化カルシウム又はシュウ酸鉄を使用したものは、水溶性が乏しく連続的な皮膜形成ができないために潤滑性が低い。被覆リン酸多価金属塩粒子を含有しない比較例II−7〜8は皮膜の自己補修効果が発現しないため、バレル処理や結束処理に対して潤滑性が安定しない。比較例II−9のリン酸塩+石けん処理は、処理方法に関わらず安定した潤滑性を示すが、産業廃棄物、廃水処理、処理液管理及び高温処理による高エネルギー消費など環境に対する負荷が大きい。このように本発明の潤滑皮膜剤は、被覆リン酸多価金属塩粒子と水性無機塩とを含有することにより、塗布型潤滑剤の最も難解な問題であった不均一な塗布による潤滑性低下を防止し、安定な潤滑性を発現できる。
※1 成分は(A):リン酸多価金属塩、(B):水性無機塩又は水性有機酸塩、(C)スメクタイト系粘土鉱物、(D):補助潤滑剤を示す。
※2 SiO2:Na2O=2:1
※3 SiO2:K2O=3:1
※4 硫酸ナトリウム:メタケイ酸ナトリウム=7:3
※5 硫酸ナトリウム:ケイ酸カリウム(SiO2:K2O=3:1)=7:3
※6 リン酸亜鉛及びリン酸カルシウム表面をこれらの多価金属の金属石けん皮膜が被覆していないものを使用した。
※7 SiO2:K2O=4:1
※8 補助潤滑剤の代わりに固体潤滑剤としてグラファイトを使用した。
※9 比較例7は、ケイ酸カリウム(SiO2:K2O=4:1):グラファイト=6:4で行った。
※10 比較例8は、成分B:四ホウ酸ナトリウム、成分D:ステアリン酸カルシウム、成分E:ウレタン樹脂(第一工業製薬(株)製;スーパーフレックス110)である。
※11 さらに成分(E)として、実施例9ではフェノール樹脂(群栄化学(株)製;レジトップPL−6020)を、実施例12ではウレタン樹脂(第一工業製薬(株)製;スーパーフレックス110)を用いた。フェノール樹脂及びウレタン樹脂は成分(A)〜(E)の合計に対して固形分基準でそれぞれ7.0質量%及び8.5質量%用いた。
Claims (24)
- 水に難溶性もしくは不溶性のリン酸多価金属塩を核として、その表面を該リン酸多価金属塩と脂肪酸のアルカリ金属塩もしくはアンモニウム塩又は水溶性エステルとの反応によって生じた該多価金属の金属石けんの皮膜が被覆してなる、金属材料の塑性加工に使用するための粒子(以下、2層粒子という場合がある)。
- 前記リン酸多価金属塩の平均粒子径が300μm以下であり、2層粒子全体に対する前記金属石けん皮膜の質量比が1〜30質量%である請求項1記載の粒子。
- 前記リン酸多価金属塩中の多価金属がZn、Fe、Mn、Ni、Co、Ca、Mg、Ba、Al及びSnから選ばれる少なくとも1種である請求項1又は2記載の粒子。
- 前記リン酸多価金属塩がリン酸亜鉛である請求項1〜3のいずれか1項に記載の粒子。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の粒子の表面をさらに脂肪酸のアルカリ金属塩もしくはアンモニウム塩又は水溶性エステルの皮膜が被覆してなる粒子(以下、3層粒子という場合がある)。
- 前記リン酸多価金属塩の平均粒子径が300μm以下であり、2層粒子全体に対する前記金属石けん皮膜の質量比が1〜30質量%であり、3層粒子全体に対する前記した脂肪酸のアルカリ金属塩もしくはアンモニウム塩又は水溶性エステルの皮膜の質量比が0.1〜5質量%である請求項5記載の粒子。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の粒子からなる、金属材料の塑性加工に使用するための粉末。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の粒子、すなわち2層粒子が水又は脂肪酸のアルカリ金属塩もしくはアンモニウム塩又は水溶性エステルの水溶液に懸濁してなる、金属材料の塑性加工に使用するための懸濁液であって、前記リン酸多価金属塩の粒子の平均粒子径が20μm以下であり、2層粒子全体に対する前記金属石けん皮膜の質量比が1〜30質量%である該懸濁液。
- 水に難溶性もしくは不溶性であって、脂肪酸のアルカリ金属塩もしくはアンモニウム塩又は水溶性エステルとの反応性を有するリン酸多価金属塩と脂肪酸のアルカリ金属塩もしくはアンモニウム塩又は水溶性エステルとを水中で加温下に混合し、得られる懸濁液を乾燥することを特徴とする請求項7記載の粉末の製造方法。
- 水に難溶性もしくは不溶性であって、脂肪酸のアルカリ金属塩もしくはアンモニウム塩又は水溶性エステルとの反応性を有するリン酸多価金属塩と脂肪酸のアルカリ金属塩もしくはアンモニウム塩又は水溶性エステルとを水中で加温下に混合することを特徴とする請求項8記載の懸濁液の製造方法。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の粒子を1質量%以上含有する潤滑皮膜。
- 乾燥膜厚が0.5〜50μmである請求項11記載の潤滑皮膜。
- 水性無機塩及び/又は水性有機酸塩であって、水に均一に溶解し、金属材料に塗布し乾燥した際に強固な皮膜を形成する性質を有するものの水溶液中に、水に難溶性もしくは不溶性のリン酸多価金属塩を核として、その表面を該リン酸多価金属塩と脂肪酸のアルカリ金属塩もしくはアンモニウム塩又は水溶性エステルとの反応によって生じた該多価金属の金属石けん皮膜が被覆してなる粒子(以下、被覆リン酸多価金属塩粒子という)を懸濁させてなる金属材料用潤滑皮膜剤。
- 前記リン酸多価金属塩の多価金属がZn、Fe、Mn、Ni、Co、Ca、Al及びSnから選ばれる少なくとも1種である請求項13記載の潤滑皮膜剤。
- 前記リン酸多価金属塩がリン酸亜鉛、リン酸鉄亜鉛、リン酸鉄、リン酸カルシウム及びリン酸一水素カルシウムから選ばれる少なくとも1種である請求項13記載の潤滑皮膜剤。
- 被覆リン酸多価金属塩粒子の平均粒子径が30μm以下で、核であるリン酸多価金属塩の平均粒子径が20μm以下である請求項13〜15のいずれか1項に記載の潤滑皮膜剤。
- 被覆リン酸多価金属塩粒子全体に対する金属石けん皮膜の質量比が1〜30質量%である請求項13〜16のいずれか1項に記載の潤滑皮膜剤。
- 水性無機塩が硫酸アルカリ金属塩、ケイ酸アルカリ金属塩及びホウ酸アルカリ金属塩から選ばれる少なくとも1種である請求項13〜17のいずれか1項に記載の潤滑皮膜剤。
- 水性有機酸塩がリンゴ酸アルカリ金属塩、コハク酸アルカリ金属塩、クエン酸アルカリ金属塩及び酒石酸アルカリ金属塩から選ばれる少なくとも1種である請求項13〜18のいずれか1項に記載の潤滑皮膜剤。
- 被覆リン酸多価金属塩粒子(A)と水性無機塩及び水性有機酸塩の合計(B)との固形分質量比(B)/(A)が0.01〜20.0の範囲内にある請求項13〜19のいずれか1項に記載の潤滑皮膜剤。
- スメクタイト系粘土鉱物を、被覆リン酸多価金属塩粒子(A)とスメクタイト系粘土鉱物(C)との固形分質量比(C)/(A)として0.005〜0.5の範囲内で含有する請求項13〜20のいずれか1項に記載の潤滑皮膜剤。
- 補助潤滑剤として油、石けん、金属石けん、ワックス及びポリテトラフルオロエチレンから選ばれる少なくとも1種を、被覆リン酸多価金属塩粒子(A)と補助潤滑剤(D)との固形分質量比(D)/(A)として0.03〜18.0の範囲内で含有する請求項13〜21のいずれか1項に記載の潤滑皮膜剤。
- 重量平均分子量が1,000〜1,000,000である水溶性もしくは水分散性有機高分子化合物を、皮膜中の含有量が全乾燥皮膜を基準として0.5〜25質量%になるような量で、含有する請求項13〜22のいずれか1項に記載の潤滑皮膜剤。
- 上記請求項13〜23のいずれか1項に記載の潤滑皮膜剤により形成される潤滑皮膜を表面に有する金属材料。
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