JP4627415B2 - Lubricant for metal processing, method for forming solid lubricant film for metal processing - Google Patents

Lubricant for metal processing, method for forming solid lubricant film for metal processing Download PDF

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本発明は、金属加工用潤滑剤と、金属加工用固形潤滑膜の形成方法とに関する。更に詳しくは、本発明は、ベース液(水)に二塩基酸以上の多塩基酸と高級アルコールとを含有させると言う簡易な組成からなる新規タイプの一液処理型金属加工用潤滑剤と、これを用いて簡単なプロセスにより化成処理皮膜と同等の良好な金属加工用固形潤滑膜を形成する方法とに関する。   The present invention relates to a lubricant for metal processing and a method for forming a solid lubricant film for metal processing. More specifically, the present invention is a novel type one-part treatment type metalworking lubricant having a simple composition that a base liquid (water) contains a polybasic acid of a dibasic acid or higher and a higher alcohol, The present invention relates to a method for forming a good solid lubricating film for metal working equivalent to the chemical conversion coating film by a simple process.

従来、金属塑性加工等の金属加工において、被加工材である金属と加工用金型との摩擦抵抗を低減させたり、両者間の焼付きを防止したりする目的で、被加工材の表面に潤滑膜を形成させることが行われている。このような金属加工用潤滑膜は、その性状及び形成プロセスから、化成皮膜型と油性型とに大別することができる。   Conventionally, in metal processing such as metal plastic processing, the surface of the workpiece is reduced in order to reduce the frictional resistance between the metal that is the workpiece and the mold for processing, or to prevent seizure between the two. A lubricating film is formed. Such lubricating films for metal working can be broadly classified into chemical conversion film types and oily types from the properties and formation processes.

一般論として述べれば、化成皮膜型は強固な固形膜が得られるため、強い衝撃や高い加圧等を伴う過酷な金属加工、例えば冷間鍛造加工やマイプレス加工等に好適であると言うメリットの反面、成膜プロセスが煩雑で、金属加工の現場における作業効率を低下させたり、作業コストを上昇させたりすると言うデメリットがある。一方、油性型では潤滑膜の機械的な強度は余り期待できないが、油性のベース剤を金属表面に塗布するだけで良いから、作業効率は良かった。   Generally speaking, the chemical conversion film type provides a solid solid film, so it is suitable for severe metal processing with strong impact and high pressure, such as cold forging and my press processing. On the other hand, there is a demerit that the film forming process is complicated, and the work efficiency in the metal working field is lowered or the work cost is raised. On the other hand, the mechanical strength of the lubricating film cannot be expected with the oil-based mold, but the work efficiency is good because it is only necessary to apply the oil-based base agent to the metal surface.

これらの従来技術を以下に更に詳しく説明する。化成皮膜型の代表的な技術は次のようなものである。即ち、被加工材を第一リン酸亜鉛液槽に浸漬し、遊離するリン酸を金属表面と反応させると共に、第三リン酸亜鉛を表面に析出させ、このリン酸塩皮膜上に、更にステアリン酸ソーダ等の反応性石鹸液への浸漬によって金属石鹸皮膜層を形成させると言う方法である。このような処理によって、加工用金型と被加工材との焼付き防止等の加工性能に優れた良好な固形皮膜を形成することができる。   These prior arts will be described in more detail below. The typical technology of the chemical conversion film type is as follows. That is, the workpiece is immersed in a primary zinc phosphate bath to allow the free phosphoric acid to react with the metal surface and to precipitate tertiary zinc phosphate on the surface. In this method, the metal soap film layer is formed by immersion in a reactive soap solution such as acid soda. By such treatment, it is possible to form a good solid film excellent in processing performance such as prevention of seizure between the processing mold and the workpiece.

一方、油性型の潤滑剤も従来から多種類のものが使用されており、例えば下記の特許文献1や特許文献2に示されるような一液処理型の金属加工用潤滑剤が提案されて来た。   On the other hand, many types of oil-based lubricants have been used, and for example, one-component processing type metal processing lubricants as shown in Patent Document 1 and Patent Document 2 below have been proposed. It was.

特開昭51−26675号公報 上記の特許文献1に開示された冷間加工用酸性潤滑剤の発明においては、リン酸と一定の高級アルコールとを予め加熱反応させ、そこで得られた反応生成物に対して、鉱油(パラフィン系又はナフテン系の原油生成物やその誘導体等)と、炭素数12〜22の飽和脂肪酸と、パラフィンやワックスや樹脂類等から選択される1種以上の油性物質を添加し、これをアルカリでpH調整している。In the invention of the acidic lubricant for cold working disclosed in Patent Document 1 above, phosphoric acid and a certain higher alcohol are heated and reacted in advance, and the reaction product obtained there In contrast, mineral oil (paraffinic or naphthenic crude products or derivatives thereof), saturated fatty acids having 12 to 22 carbon atoms, and one or more oily substances selected from paraffin, wax, resins, etc. The pH is adjusted with alkali.

特開昭63−264698公報 上記の特許文献2に開示された金属加工用潤滑油組成物及びその製造法の発明においては、鉱油、合成油又はこれらの混合油と、りん酸エステルと正りん酸との会合体とを含有する金属加工用潤滑油組成物が開示されている。又、その製造法として、上記の鉱油、合成油又はこれらの混合油に所定の濃度にりん酸エステルと正りん酸を配合し、80°C以上に加熱して上記の会合体を形成することが記載されている。In the invention of the lubricating oil composition for metalworking disclosed in JP-A-63-264698 and the method for producing the same, a mineral oil, a synthetic oil, or a mixed oil thereof, a phosphate ester and an orthophosphoric acid are disclosed. A lubricating oil composition for metalworking is disclosed that contains an aggregate of In addition, as a production method thereof, the above-mentioned mineral oil, synthetic oil or mixed oil thereof is mixed with a phosphate ester and regular phosphoric acid at a predetermined concentration, and heated to 80 ° C. or more to form the above-mentioned aggregate. Is described.

しかし、前記した化成皮膜処理法は、鉄材を第一リン酸亜鉛液に浸漬させ、第三リン酸亜鉛を定着させる工程、更にその上に金属石けん皮膜を形成させる工程、等の多数の工程を要するため、プロセスが煩雑であり、その他にも管理上の煩雑さ、作業性の悪さ等の面で種々の不具合があった。   However, the chemical conversion film treatment method described above includes a number of steps such as a step of immersing an iron material in a first zinc phosphate solution and fixing a third zinc phosphate, and a step of forming a metal soap film thereon. Therefore, the process is complicated, and there are various other problems in terms of management complexity and poor workability.

これに対して、油膜形成型の技術では、一液処理型であって、金属表面に潤滑剤を塗布するだけであるため、プロセスが著しく簡易化される。しかしながら、前記したように、潤滑膜の機械的強度は余り期待できないので、過酷な加工には耐えることができない。ベース油の発煙等の問題もあった。   On the other hand, the oil film forming technique is a one-liquid processing type, and only applies a lubricant to the metal surface, so that the process is remarkably simplified. However, as described above, the mechanical strength of the lubricating film cannot be expected so much, so it cannot withstand severe processing. There were also problems such as smoke from the base oil.

更に上記の特許文献1や特許文献2に開示された発明においては、りん酸と高級アルコールを事前に加熱処理させ、アルカリでpHを調整したり、りん酸エステルと正りん酸との会合体を含有させたりしたことにより、その潤滑性能を改善できた、としている。   Further, in the inventions disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above, phosphoric acid and higher alcohol are heat-treated in advance, pH is adjusted with an alkali, or an association of phosphate ester and normal phosphoric acid is formed. It is said that the lubricating performance could be improved by the inclusion.

しかし、りん酸と高級アルコールを事前に加熱処理させ、アルカリでpHを調整したものや、りん酸エステルと正りん酸との会合体は、ベースである鉱油や合成油中に分散溶解しているに過ぎず、潤滑性能の改善効果は限定的である。そして、鉱油や合成油等をベースにしている点では従来型の油性型潤滑剤と変わりがないため、形成される潤滑膜は基本的に油膜である。従って、潤滑膜としての機械的強度、耐熱性、金属密着性等の点で化成皮膜よりも大きく劣るため、過酷な加工には使用し難い。 However, phosphoric acid and higher alcohols that have been heat-treated in advance and whose pH has been adjusted with alkali, and aggregates of phosphoric acid esters and normal phosphoric acid are dispersed and dissolved in the base mineral oil and synthetic oil. However, the effect of improving the lubrication performance is limited. And since it is the same as a conventional oil-type lubricant in that it is based on mineral oil, synthetic oil or the like, the formed lubricating film is basically an oil film. Accordingly, it is much inferior to the chemical conversion film in terms of mechanical strength as a lubricating film, heat resistance, metal adhesion, and the like, so that it is difficult to use for severe processing.

又、りん酸と高級アルコールを事前に加熱処理させ、アルカリでpHを調整したものの生成や、りん酸エステルと正りん酸との会合体の形成のために、加熱処理工程と言う余分な工程を付加している。ベース油である鉱油や合成油等の発煙等の問題もあり得る。   In addition, an extra step called a heat treatment step is required for the production of phosphoric acid and a higher alcohol that have been heat-treated in advance and adjusting the pH with an alkali, and for the formation of an association between a phosphoric ester and normal phosphoric acid. It is added. There may be a problem of fuming such as mineral oil or synthetic oil as a base oil.

そこで本発明は、皮膜形成のプロセスが簡易である水ベース型の一液処理型潤滑剤であって、しかも油膜ではなく、前記した化成処理皮膜と見劣りしない強固で金属密着性の優れた固形膜を形成できる金属加工用潤滑剤と、この金属加工用潤滑剤を用いて金属加工用の固形潤滑膜を簡易に形成する方法とを提供することを、解決すべき課題とする。   Therefore, the present invention is a water-based one-component treatment type lubricant that has a simple film formation process, and is not an oil film but a solid film excellent in metal adhesion and not inferior to the above-mentioned chemical conversion treatment film. It is an object to be solved to provide a metal working lubricant capable of forming a metal working material and a method for easily forming a solid lubricating film for metal working using the metal working lubricant.

(第1発明の構成)
上記課題を解決するための本願第1発明の構成は、蒸発性のベース液たる水中に、二塩基酸以上の多塩基酸と、炭素数10以上の炭素鎖を持つアルコールとを含有させた、金属加工用潤滑剤である。
(Configuration of the first invention)
The structure of the first invention of the present application for solving the above-described problem is that a dibasic acid or higher polybasic acid and an alcohol having a carbon chain of 10 or more carbon atoms are contained in water as an evaporable base liquid. It is a lubricant for metal processing.

(第2発明の構成)
上記課題を解決するための本願第2発明の構成は、前記第1発明に係るベース液に、更に脂肪酸アミドを含有させた、金属加工用潤滑剤である。
(Configuration of the second invention)
The configuration of the second invention of the present application for solving the above problem is a metalworking lubricant obtained by further adding a fatty acid amide to the base liquid according to the first invention.

(第3発明の構成)
上記課題を解決するための本願第3発明の構成は、前記第1発明又は第2発明に係る多塩基酸とアルコールが、あるいは更に脂肪酸アミドが、界面活性剤を用いてベース液中に分散又は溶解されている、金属加工用潤滑剤である。
(Configuration of the third invention)
The structure of the third invention of the present application for solving the above-mentioned problem is that the polybasic acid and alcohol according to the first invention or the second invention, or further the fatty acid amide is dispersed in the base solution using a surfactant or A metalworking lubricant that has been dissolved.

(第4発明の構成)
上記課題を解決するための本願第4発明の構成は、前記第1発明〜第3発明のいずれかに係る金属加工用潤滑剤における二塩基酸以上の多塩基酸の含有濃度が0.5〜30重量%の範囲内であり、アルコールの含有濃度が1〜20重量%の範囲内である、金属加工用潤滑剤である。
(Configuration of the fourth invention)
The constitution of the fourth invention of the present application for solving the above problems is that the concentration of polybasic acid of dibasic acid or higher in the metal processing lubricant according to any of the first to third inventions is 0.5 to The lubricant for metalworking is in the range of 30% by weight and the alcohol concentration is in the range of 1 to 20% by weight.

(第5発明の構成)
上記課題を解決するための本願第5発明の構成は、前記第1発明〜第4発明のいずれかに係る二塩基酸以上の多塩基酸が、リン酸又はジカルボン酸のいずれか1種以上である、金属加工用潤滑剤である
(第6発明の構成)
上記課題を解決するための本願第6発明の構成は、前記前記第1発明〜第5発明のいずれかに係るアルコールが飽和炭素鎖を持ち、又は2個以下の不飽和結合を含む炭素鎖を持つ、金属加工用潤滑剤である。
(Structure of the fifth invention)
The configuration of the fifth invention of the present application for solving the above problem is that the polybasic acid of the dibasic acid or more according to any one of the first to fourth inventions is any one or more of phosphoric acid or dicarboxylic acid. A lubricant for metal processing (Structure of the sixth invention)
The structure of the sixth invention of the present application for solving the above-described problem is that the alcohol according to any one of the first to fifth inventions has a saturated carbon chain, or a carbon chain containing 2 or less unsaturated bonds. It has a metal processing lubricant.

(第7発明の構成)
上記課題を解決するための本願第7発明の構成は、前記第1発明〜第6発明のいずれかに係る金属加工用潤滑剤を被加工材たる金属の表面に塗布し、前記ベース液を蒸発させて以下の(1)〜(3)の作用を発現させる、金属加工用固形潤滑膜の形成方法である。
(1)金属表面において二塩基酸以上の多塩基酸と金属との塩形成反応を起こさせ、かつ金属表面にミクロな凹凸を形成させる。
(2)二塩基酸以上の多塩基酸とアルコールとの高濃度化に基づき、両者間にエステル結合に到らない状態の会合体を形成させる。
(3)ベース液の十分な蒸発により、前記会合体を含有する高密着性の固形潤滑膜を完成させる。
(Structure of the seventh invention)
In order to solve the above-mentioned problem, the seventh aspect of the present invention is configured such that the metal processing lubricant according to any one of the first to sixth aspects of the invention is applied to the surface of a metal as a workpiece, and the base liquid is evaporated. This is a method for forming a solid lubricating film for metal working that allows the following effects (1) to (3) to be exhibited.
(1) A salt formation reaction between a polybasic acid of dibasic acid or more and a metal is caused on the metal surface, and micro unevenness is formed on the metal surface.
(2) Based on an increase in the concentration of polybasic acid of dibasic acid or higher and alcohol, an aggregate that does not reach an ester bond is formed between them.
(3) A highly adhesive solid lubricating film containing the aggregate is completed by sufficient evaporation of the base liquid.

(第8発明の構成)
上記課題を解決するための本願第8発明の構成は、前記第7発明に係る金属加工用潤滑剤のベース液たる水を金属の表面に塗布した後、40°C〜150°Cの範囲内で加熱して前記ベース液の蒸発を促進する、金属加工用固形潤滑膜の形成方法である。
(Configuration of the eighth invention)
The structure of the eighth invention of the present application for solving the above-mentioned problems is that the base liquid of the metal processing lubricant according to the seventh invention is applied to the surface of the metal, and then within the range of 40 ° C to 150 ° C. This is a method for forming a solid lubricating film for metal working that promotes the evaporation of the base liquid by heating at the above.

(第1発明の効果)
第1発明の金属加工用潤滑剤は、蒸発性のベース液たる水と、二塩基酸以上の多塩基酸と、炭素数10以上の炭素鎖を持つアルコールとからなる一液処理型の潤滑剤であり、金属表面に塗布してベース液を蒸発させるだけで良いので、成膜プロセスが簡易である。
(Effect of the first invention)
The lubricant for metal processing of the first invention is a one-component processing type lubricant comprising water as an evaporable base liquid, a polybasic acid of dibasic acid or more, and an alcohol having a carbon chain of 10 or more carbon atoms. The film forming process is simple because it is only necessary to evaporate the base liquid by applying to the metal surface.

しかも第1発明の金属加工用潤滑剤は、図1に基づいて説明する以下の作用・効果がある。即ち図1(a)に示すように、使用前の状態における金属加工用潤滑剤1は、蒸発性のベース液2中に、余り高くない濃度で、二塩基酸以上の多塩基酸3と、炭素数10以上の炭素鎖を持つアルコール4とを含有している。   Moreover, the metalworking lubricant of the first invention has the following actions and effects described with reference to FIG. That is, as shown in FIG. 1 (a), the metalworking lubricant 1 in a state before use is a dibasic acid or higher polybasic acid 3 at a concentration not so high in the evaporable base liquid 2. It contains alcohol 4 having a carbon chain with 10 or more carbon atoms.

この金属加工用潤滑剤1を、図1(b)に示すように被加工材たる金属5の表面に塗布し、ベース液2を蒸発させていくと、その過程で多塩基酸3とアルコール4は著しく濃縮されて、一定の会合体(もしくは、会合体に類似するもの)を形成することが分かった。   When the metal processing lubricant 1 is applied to the surface of the metal 5 as the workpiece as shown in FIG. 1B and the base liquid 2 is evaporated, in the process, the polybasic acid 3 and the alcohol 4 Was found to be significantly enriched to form certain aggregates (or something similar to aggregates).

水をベース液とする金属加工用潤滑剤中においては、リン酸は水に捕らえられているために、アルコールとの会合体は形成していないと考えられる。しかし、金属加工用潤滑剤を金属の表面に塗布して、ベース液たる水を蒸発させる過程において次第にアルコールとの接触が容易となり、上記の会合体を形成してゆくと考えられる。   In metal processing lubricants containing water as a base solution, it is considered that phosphoric acid is trapped in water, so that no association with alcohol is formed. However, it is considered that in the process of applying a metal processing lubricant to the surface of the metal and evaporating the water as the base liquid, the contact with the alcohol is gradually facilitated and the above-mentioned aggregate is formed.

詳細なデータの提示は控えるが、本願発明者によるリン酸(多塩基酸)とアルコールとの作用機構の検討過程において、赤外吸光分析ではリン酸エステルとほぼ同様のピークが認められる一方で、H−NMRにおいてはリン酸の−OH基に起因するプロトンは低磁場側へシフトし、アルコールの−OH基に起因するプロトンは高磁場側へシフトしていることが判明した。更に、この会合体と推定されるものの強酸価測定においてはリン酸と同じ酸価を示した。   Although detailed data presentation is refrained, in the process of studying the mechanism of action of phosphoric acid (polybasic acid) and alcohol by the inventor of the present application, while the infrared absorption analysis shows a peak similar to that of phosphate ester, In H-NMR, it was found that protons attributed to the —OH group of phosphoric acid shifted to the low magnetic field side, and protons attributed to the alcohol —OH group shifted to the high magnetic field side. Furthermore, although it was presumed to be this aggregate, it showed the same acid value as phosphoric acid in the strong acid value measurement.

以上の点から、リン酸とアルコールとが、エステル形成に到っていないが、親和性を有する結合状態、即ち下記の「化1」として推定されるような会合体の状態にあることが示唆される。この会合体は、前記の特許文献2に開示されたりん酸エステルと正りん酸との会合体とは異なる。   From the above points, it is suggested that phosphoric acid and alcohol do not reach ester formation, but have an affinity binding state, that is, an aggregate state presumed as “Chemical Formula 1” below. Is done. This aggregate is different from the aggregate of phosphate ester and orthophosphoric acid disclosed in Patent Document 2 described above.

Figure 0004627415
そして図1(c)に示すように、ベース液2は最終的に全て蒸発し、固形皮膜6が形成される。この固形皮膜6は、上記の会合体を形成している多塩基酸3とアルコール4からなり、過酷な金属加工に耐える強固な固形皮膜であって、油膜ではない。従って当然ながら、ベース油の発煙等の問題も起こらないし、いわゆる油膜ハジキの問題も起こらない。
Figure 0004627415
And as shown in FIG.1 (c), all the base liquid 2 finally evaporates and the solid membrane | film | coat 6 is formed. The solid film 6 is composed of the polybasic acid 3 and the alcohol 4 forming the above-mentioned aggregate, and is a solid solid film that can withstand severe metal processing, and is not an oil film. Therefore, as a matter of course, problems such as smoke generation of the base oil do not occur, and so-called oil film repellency does not occur.

更に、第1発明の金属加工用潤滑剤は、酸として二塩基酸以上の多塩基酸を用いる。このために、多塩基酸が上記の会合体の形成に関与する一方で、被加工材たる金属の表面と反応して、図1(c)に示すように、金属5の表面にミクロな凹凸7、7、・・・を形成する(ミクロプール作用)。その結果、ミクロな凹凸7、7、・・・に噛み込んだ状態で固形皮膜6が形成されるので、固形皮膜6の金属表面に対する密着性が優れている。   Furthermore, the metalworking lubricant of the first invention uses a polybasic acid of dibasic acid or higher as the acid. For this reason, while the polybasic acid is involved in the formation of the above-mentioned aggregate, it reacts with the surface of the metal as the workpiece, and as shown in FIG. 7, 7, ... are formed (micropool action). As a result, since the solid film 6 is formed in a state of being bitten by the micro irregularities 7, 7,..., The adhesion of the solid film 6 to the metal surface is excellent.

アルコールとして炭素数10未満の炭素鎖を持つアルコールを用いた場合、固形皮膜がやや柔らかくなり、その強固さが不足する恐れがある。   When an alcohol having a carbon chain with less than 10 carbon atoms is used as the alcohol, the solid film becomes somewhat soft and its strength may be insufficient.

なお、金属加工用潤滑剤のベース液たる水は引火性がないため、金属加工用潤滑剤を被加工材たる金属の表面に塗布した後、加熱して水の蒸発を促進することにより、プロセスを効率化することができる。   Since the water that is the base liquid of the metal processing lubricant is not flammable, the metal processing lubricant is applied to the surface of the metal that is the workpiece, and then heated to promote the evaporation of the water. Can be made more efficient.

(第2発明の効果)
金属加工用潤滑剤のベース液に、更に脂肪酸アミドを含有させることにより、界面活性剤による高級アルコールの液分散性を良好にし、金属と多塩基酸が反応して多塩基酸の塩を形成し遊離脱落するのを防ぐ。又、金属表面の反応ムラを抑制し、加工後の仕上がり肌を向上させると言う効果を得ることができる。
(Effect of the second invention)
By adding a fatty acid amide to the base solution of the metal processing lubricant, the liquid dispersibility of the higher alcohol by the surfactant is improved, and the metal and the polybasic acid react to form a salt of the polybasic acid. Prevent free fall off. In addition, it is possible to obtain an effect of suppressing reaction unevenness on the metal surface and improving the finished skin after processing.

(第3発明の効果)
金属加工用潤滑剤のベース液に含有させる多塩基酸やアルコールあるいは更に脂肪酸アミドは、界面活性剤を用いてベース液中に分散又は溶解させることが、それらの含有状態を安定化させ、金属加工用潤滑剤の性状を安定化させる上で、より好ましい。
(Effect of the third invention)
Polybasic acids, alcohols, or even fatty acid amides contained in the base liquid of metal processing lubricants can be dispersed or dissolved in the base liquid using a surfactant to stabilize their content and to process metals. It is more preferable in stabilizing the properties of the lubricant for use.

(第4発明の効果)
金属加工用潤滑剤に含有させる多塩基酸とアルコールとは、上記のように成膜前に十分に濃縮されるので、ベース液中においては、濃度が薄くても構わない。金属加工用潤滑剤におけるこれらの成分の含有濃度は、第5発明に規定するような範囲のものとすることができる。このような範囲であると、金属加工用潤滑剤の流動性が塗布に適した程度に保たれ、ベース液の蒸発に過剰な時間を要すると言う不具合も回避できる。
(Effect of the fourth invention)
Since the polybasic acid and alcohol contained in the metal processing lubricant are sufficiently concentrated before film formation as described above, the concentration may be low in the base solution. The content concentration of these components in the lubricant for metal working can be in the range as defined in the fifth invention. Within such a range, the fluidity of the metalworking lubricant is maintained at a level suitable for application, and the problem of excessive time required for evaporation of the base liquid can be avoided.

(第5発明の効果)
ベース液に含有される二塩基酸以上の多塩基酸の種類は特段に限定されないが耐腐食性、金属表面定着性、高級アルコールとの親和性等の理由から、例えば、燐酸、ジカルボン酸のいずれか1種類以上が特に望ましい。特に好ましいジカルボン酸として、蓚酸を例示することができる。
(Effect of the fifth invention)
The type of polybasic acid of dibasic acid or higher contained in the base solution is not particularly limited, but for reasons of corrosion resistance, metal surface fixability, affinity with higher alcohols, etc., for example, either phosphoric acid or dicarboxylic acid One or more types are particularly desirable. As particularly preferred dicarboxylic acid, oxalic acid can be exemplified.

(第6発明の効果)
炭素数10以上の炭素鎖を持つアルコールの内でも、2個以下の不飽和結合を含む炭素鎖を持つアルコールが好ましく、飽和炭素鎖を持つアルコールが特に好ましい。このような条件に該当しないアルコールを用いると、常温域では固化し難く、良好な皮膜の形成がなされない恐れがある。
(Effect of the sixth invention)
Among alcohols having a carbon chain having 10 or more carbon atoms, alcohols having a carbon chain containing 2 or less unsaturated bonds are preferable, and alcohols having a saturated carbon chain are particularly preferable. If an alcohol that does not meet such conditions is used, it is difficult to solidify at room temperature, and a good film may not be formed.

(第7発明の効果)
第5発明の金属加工用固形潤滑膜の形成方法によれば、前記いずれかの金属加工用潤滑剤を金属表面に塗布し、ベース液を蒸発させるので、(1)金属表面において多塩基酸と金属との反応によりミクロな凹凸を形成させることができ、次に(2)多塩基酸とアルコールとの高濃度化に基づき、両者間にエステル結合に到らない状態の会合体を形成させることができ、かつ(3)ベース液の十分な蒸発により、前記会合体を含有する高密着性の固形潤滑膜を完成させることができる。
(Effect of the seventh invention)
According to the method for forming a solid lubricating film for metal working of the fifth invention, since any one of the metal working lubricants is applied to the metal surface and the base liquid is evaporated, (1) polybasic acid on the metal surface and Micro unevenness can be formed by reaction with metal, and then (2) based on the increase in concentration of polybasic acid and alcohol, an aggregate that does not reach an ester bond between them is formed. And (3) by sufficiently evaporating the base liquid, a highly adhesive solid lubricating film containing the aggregate can be completed.

その結果、成膜プロセスが簡易となり、ベース液の蒸発と会合体の形成により油膜ではなく強固な固形皮膜を形成でき、ベース油の発煙等の問題を回避でき、金属表面におけるミクロな凹凸の形成により固形皮膜の金属表面に対する密着性も十分に確保できる。   As a result, the film formation process becomes simple, the base liquid evaporates and the formation of aggregates forms a solid solid film instead of an oil film, avoids problems such as fuming of the base oil, and forms micro unevenness on the metal surface. Thus, sufficient adhesion of the solid film to the metal surface can be secured.

なお、
(第8発明の効果)
金属加工用潤滑剤のベース液たる水は、加熱によりその蒸発を促進することができるが、この加熱の温度域は、水の蒸発速度の問題及び液粘度の上昇による塗膜量の増加を防ぐ目的から50°C以上であることが好ましく、成分の分散安定性を維持し、安定した液性状を保持する観点から、150°C以下であることが好ましい。
In addition,
(Effect of the eighth invention)
Water, which is the base liquid for metalworking lubricants, can be accelerated by heating, but the temperature range of this heating prevents the problem of the evaporation rate of water and the increase in coating amount due to the increase in liquid viscosity. For the purpose, it is preferably 50 ° C. or higher, and from the viewpoint of maintaining the dispersion stability of the components and maintaining stable liquid properties, it is preferably 150 ° C. or lower.

次に、本願の第1発明〜第8発明を実施するための形態を、その最良の形態を含めて説明する。以下において、単に「本発明」と言う時は、本願の各発明を一括して指している。   Next, modes for carrying out the first to eighth inventions of the present application will be described including the best mode. In the following, the term “present invention” refers to each invention of the present application collectively.

〔金属加工用潤滑剤〕
本発明に係る金属加工用潤滑剤は、蒸発性のベース液たる水に、少なくとも二塩基酸以上の多塩基酸と炭素数10以上のアルコールとを含有させたものである。好ましくは、更に脂肪酸アミドを含有させたものである。これらは、界面活性剤を用いて安定的に溶解又は分散させることができる。
[Metal processing lubricant]
The metal processing lubricant according to the present invention contains water as an evaporable base liquid containing at least a polybasic acid having a dibasic acid or more and an alcohol having 10 or more carbon atoms. Preferably, it further contains a fatty acid amide. These can be stably dissolved or dispersed using a surfactant.

なお、金属加工用潤滑剤における上記の多塩基酸、アルコール及び脂肪酸アミドの合計含有量は、塗布性の考慮から常温で流体であることが望まれる点等から、50重量%以下であることが好ましい。   Note that the total content of the polybasic acid, alcohol and fatty acid amide in the lubricant for metal processing is 50% by weight or less from the viewpoint that it is desired to be a fluid at room temperature from the viewpoint of applicability. preferable.

この金属加工用潤滑剤は、上記の成分以外にも、金属に対する過剰腐食の抑制や劣化の抑制を目的として、公知の各種の腐食抑制剤や酸化防止剤を含有させることができる。その他にも、本発明の効果を阻害しない限りにおいて、この種の潤滑剤に含有させることがある各種の成分、例えば液性状安定化を目的とする流動点降下剤や、清浄分散剤等を含有させることができる。更に、防錆性や皮膜の物性を向上させるためのワックス類(パラフィンワックス、酸化パラフィンワックス、蜜蝋、石蝋、木蝋、カルナバ蝋等)、動植物油脂類又はその誘導体、各種の防錆用添加剤等を含有させることができる。   In addition to the above components, the metal working lubricant can contain various known corrosion inhibitors and antioxidants for the purpose of suppressing excessive corrosion and deterioration of the metal. In addition, various components that may be contained in this type of lubricant, for example, pour point depressants for the purpose of stabilizing liquid properties, detergent dispersants, etc., as long as the effects of the present invention are not impaired. Can be made. In addition, waxes (paraffin wax, oxidized paraffin wax, beeswax, paraffin wax, wood wax, carnauba wax, etc.), animal and vegetable oils or derivatives thereof, and various rust preventive additives for improving rust prevention and film properties. Etc. can be contained.

〔多塩基酸〕
本発明において用いる多塩基酸は、二塩基酸以上のものである限りにおいて、特段に限定されない。特に好ましい多塩基酸として、リン酸、ジカルボン酸又はトリカルボン酸を例示することができ、このうち、リン酸及び蓚酸がとりわけ好ましい。リン酸としては、五酸化二燐、正燐酸、ポリ燐酸、メタ燐酸等を例示することができる。
[Polybasic acid]
The polybasic acid used in the present invention is not particularly limited as long as it is a dibasic acid or higher. Examples of particularly preferred polybasic acids include phosphoric acid, dicarboxylic acid and tricarboxylic acid, and among these, phosphoric acid and succinic acid are particularly preferred. Examples of phosphoric acid include diphosphorus pentoxide, orthophosphoric acid, polyphosphoric acid, and metaphosphoric acid.

金属加工用潤滑剤中に含有させる多塩基酸の濃度は限定されないが、一般的には、0.5〜30重量%の範囲内が好ましく、特に1〜20重量%の範囲内が好ましい。多塩基酸がリン酸である場合、金属加工用潤滑剤中におけるその含有濃度は、0.5〜15重量%の範囲内が好ましく、特に1〜10重量%の範囲内が好ましい。   The concentration of the polybasic acid contained in the metal processing lubricant is not limited, but generally it is preferably in the range of 0.5 to 30% by weight, particularly preferably in the range of 1 to 20% by weight. When the polybasic acid is phosphoric acid, its concentration in the metal working lubricant is preferably in the range of 0.5 to 15% by weight, particularly preferably in the range of 1 to 10% by weight.

多塩基酸(あるいはリン酸)の含有濃度が上記の数値範囲の下限側を逸脱すると、絶対量の不足により反応性の低下、多塩基酸と高級アルコールとの馴染み性の低下、金属表面への吸着性の低下等が懸念される。多塩基酸(あるいはリン酸)の含有濃度が上記の数値範囲の上限側を逸脱すると効果が飽和し、同時に溶解性や潤滑剤の液性状の面でも必ずしも良好でなく、金属表面被覆時の酸濃度のバラツキに基づく金属表面肌の悪化も懸念される。 If the concentration of polybasic acid (or phosphoric acid) deviates from the lower limit of the above numerical range, the reactivity will decrease due to the lack of absolute amount, the compatibility of polybasic acid and higher alcohol will decrease, There is concern about a decrease in adsorptivity. When the concentration of polybasic acid (or phosphoric acid) deviates from the upper limit of the above numerical range, the effect is saturated, and at the same time, the solubility and the liquid property of the lubricant are not necessarily good. There is also concern about the deterioration of the metal surface skin based on the concentration variation.

なお、リン酸の使用時には、他の多塩基酸、特に蓚酸との併用が防錆性の向上に寄与する。その理由は、生成する金属塩の水親和性の差と、カルボキシル基の持つ吸着性の作用によるものと考えられる。   In addition, when using phosphoric acid, combined use with another polybasic acid, especially oxalic acid contributes to the improvement of rust prevention. The reason is considered to be due to the difference in water affinity of the metal salt produced and the adsorptive action of the carboxyl group.

〔アルコール〕
本発明において用いるアルコールは、炭素数10以上のアルコールである限りにおいて、特段に限定されない。炭素数が10未満のアルコールは、塑性加工用金型への持ち込み性や、潤滑性能において、不十分である。このような面からは、炭素数12以上のアルコールが特に好ましい。
〔alcohol〕
The alcohol used in the present invention is not particularly limited as long as it is an alcohol having 10 or more carbon atoms. Alcohols having less than 10 carbon atoms are insufficient in terms of carryability into the plastic working mold and lubrication performance. From this aspect, alcohol having 12 or more carbon atoms is particularly preferable.

又、アルコールは、飽和度の高いもの、即ち、飽和炭素骨格を持つものが特に好ましいが、2個以下の不飽和結合を含む炭素骨格を持つものも好ましい。そのような炭素骨格は、必ずしも直鎖状である必要はなく、分岐状であっても良い。脂環式又は芳香環式の環状炭素骨格をもつものは、炭素数の少ないものでは低融点化、炭素数の多いものでは溶解性と成膜性の面で不満がある。   In addition, alcohols having a high degree of saturation, that is, those having a saturated carbon skeleton are particularly preferred, but those having a carbon skeleton containing two or less unsaturated bonds are also preferred. Such a carbon skeleton is not necessarily linear, and may be branched. Those having an alicyclic or aromatic cyclic carbon skeleton have a low melting point for those having a small number of carbon atoms, and are unsatisfactory in terms of solubility and film formability for those having a large number of carbon atoms.

好ましいアルコールの具体例を挙げると、潤滑性の面からは、ラウリルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコール、ベヘニルアルコール、セリルアルコール、ミリシルアルコール、ラノリンアルコール等が例示される。   Specific examples of preferred alcohols include lauryl alcohol, cetyl alcohol, stearyl alcohol, oleyl alcohol, behenyl alcohol, ceryl alcohol, myricyl alcohol, lanolin alcohol and the like from the viewpoint of lubricity.

金属加工用潤滑剤中に含有させるアルコールの濃度は限定されないが、一般的には1〜20重量%の範囲内が好ましく、特に5〜10重量%の範囲内が好ましい。アルコールの含有濃度が上記の数値範囲の下限側を逸脱すると、絶対量の不足により満足できる固形膜を形成できない恐れがある。アルコールの含有濃度が上記の数値範囲の上限側を逸脱しても、効果が飽和して無駄となる恐れがあり、同時に金属加工用潤滑剤の粘度及び融点が最適でなくなる恐れがある。   The concentration of the alcohol contained in the lubricant for metal working is not limited, but generally it is preferably in the range of 1 to 20% by weight, particularly preferably in the range of 5 to 10% by weight. If the alcohol concentration deviates from the lower limit of the above numerical range, there is a possibility that a satisfactory solid film cannot be formed due to an insufficient absolute amount. Even if the alcohol concentration deviates from the upper limit of the above numerical range, the effect may be saturated and useless, and at the same time, the viscosity and melting point of the metal working lubricant may not be optimal.

〔脂肪酸アミド〕
金属加工用潤滑剤中に含有させる脂肪酸アミドの種類は限定されないが、例えばオレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、ステアリン酸ビスアミド等が挙げられ、これらの内の1種又は2種以上を好ましく使用することができる。
[Fatty acid amide]
The type of fatty acid amide to be contained in the lubricant for metal processing is not limited, but examples include oleic acid amide, stearic acid amide, stearic acid bisamide, and preferably one or more of these are preferably used. Can do.

金属加工用潤滑剤中の脂肪酸アミドの含有濃度も限定されないが、一般的には0.1〜5重量%の範囲内が好ましく、特に0.5〜2重量%の範囲内が好ましい。脂肪酸アミドの含有濃度が上記の数値範囲の下限側を逸脱すると、絶対量の不足により皮膜形成にムラを生じ易くなる等の、幾つかの不満点が懸念される。脂肪酸アミドの含有濃度上記の数値範囲の上限側を逸脱しても、効果が飽和して無駄となる恐れがあり、かつ、油分として高級アルコールが浮上分離する恐れ等が懸念される。   The content concentration of the fatty acid amide in the lubricant for metal processing is not limited, but generally it is preferably in the range of 0.1 to 5% by weight, particularly preferably in the range of 0.5 to 2% by weight. When the fatty acid amide content concentration deviates from the lower limit of the above numerical range, there are concerns about several dissatisfaction points, such as unevenness in film formation due to insufficient absolute amount. Concentration of fatty acid amide Even if the concentration deviates from the upper limit of the above numerical range, there is a concern that the effect may be saturated and useless, and there is a concern that higher alcohol may float and separate as an oil component.

〔金属加工用固形潤滑膜の形成方法〕
本発明に係る金属加工用固形潤滑膜の形成方法は、上記いずれかの金属加工用潤滑剤を被加工材たる金属の表面に塗布し、ベース液を蒸発させて、(1)金属表面におけるミクロな凹凸の形成、(2)多塩基酸とアルコールとの会合体の形成、(3)上記会合体を含有する高密着性の固形潤滑膜の形成、の各作用を発現させるものである。金属加工用潤滑剤を金属の表面に塗布してベース液を蒸発させる際、40°C〜150°Cの範囲内で加熱してベース液たる水の蒸発を促進することが好ましい。
[Method of forming solid lubricating film for metal processing]
A method for forming a solid lubricating film for metal processing according to the present invention comprises applying one of the above-mentioned lubricants for metal processing to the surface of a metal that is a workpiece, evaporating the base liquid, and (1) micro-processing on the metal surface. Each of the following functions is formed: (2) formation of an association between a polybasic acid and an alcohol, and (3) formation of a highly adhesive solid lubricating film containing the association. When the base liquid is evaporated by applying a metal processing lubricant to the surface of the metal, it is preferable to promote evaporation of the water as the base liquid by heating within a range of 40 ° C to 150 ° C.

金属の表面に金属加工用潤滑剤を塗布する方法は限定されず、例えば、金属加工用潤滑剤に対する金属(被加工材)の浸漬、金属に対する金属加工用潤滑剤のスプレー、刷毛塗り等の方法を任意に採用することができる。ベース液を蒸発させるために加熱する方法としては、被加工材たる金属を加熱しておく方法、前処理としての酸洗や脱脂工程での水洗を湯で行う方法等、任意の加熱方法を採用することができる。   The method of applying the metal processing lubricant to the surface of the metal is not limited. For example, a method of immersing the metal (work material) in the metal processing lubricant, spraying the metal processing lubricant on the metal, brushing, etc. Can be arbitrarily adopted. As a method of heating to evaporate the base liquid, any heating method such as a method of heating a metal as a workpiece, a method of pickling as a pretreatment or washing with hot water in a degreasing process is adopted. can do.

対象となる金属及び金属加工の種類は特段に限定されないが、金属としては、炭素鋼、鉄系合金鋼、ステンレス鋼等を例示できる。金属加工の種類としては、プレス加工、冷間鍛造加工等の塑性加工が代表的であるが、その他にも、引抜加工、サイジング加工、スエージング加工、バテッド加工等を例示することができる。   The target metal and the type of metal processing are not particularly limited, but examples of the metal include carbon steel, iron-based alloy steel, and stainless steel. As the type of metal processing, plastic processing such as press processing and cold forging processing is typical, but other examples include drawing processing, sizing processing, swaging processing, butted processing, and the like.

(実施例A)
下記の「表1」における「表−1」の欄中、それぞれ「サンプルA」、「サンプルB」の項に示す組成の金属加工用潤滑剤を調製した。サンプルAは本発明の実施例であり、サンプルBは比較例である。「表−1」の欄中、「ステアリル」とはステアリルアルコールを意味し、「セチル」とはセチルアルコールを意味する。又、各組成分の組成比を示す数値は重量%単位である。
(Example A)
In the column of “Table 1” in the following “Table 1”, metal working lubricants having the compositions shown in the sections of “Sample A” and “Sample B” were prepared. Sample A is an example of the present invention, and sample B is a comparative example. In the column of “Table-1”, “stearyl” means stearyl alcohol, and “cetyl” means cetyl alcohol. Moreover, the numerical value which shows the composition ratio of each composition is a weight% unit.

Figure 0004627415
次に、被加工材であるS−25Cの鉄材(直径18.7mm、長さ420mm、引抜加工材)をアルカリ脱脂液にて脱脂し、次いで水洗、湯洗した。そして、上記のサンプルAに1分間浸漬した後、80°Cの加熱条件下で水を蒸発させることにより、乾燥させた。
Figure 0004627415
Next, S-25C iron material (diameter: 18.7 mm, length: 420 mm, drawn material) as a workpiece was degreased with an alkaline degreasing solution, and then washed with water and hot water. And after immersing in said sample A for 1 minute, it was made to dry by evaporating water on 80 degreeC heating conditions.

一方、別のS−25Cの鉄材2個をそれぞれ上記と同様に脱脂、水洗、湯洗した後、60°Cの30%正酸水溶液に、1個は1分間、他の1個は5分間、それぞれ浸漬した。次いでこれらを乾燥させた後、上記2個のS−25C鉄材にサンプルBを塗布し、再度乾燥させた。 Meanwhile, degreasing another S-25C of iron two like the each of the above, washed with water, washed with hot water, 30% orthophosphoric acid aqueous solution of 60 ° C, one is 1 minute, the other one is 5 Each was immersed for a minute. Subsequently, after drying these, the sample B was apply | coated to the said two S-25C iron materials, and it was dried again.

以上のS−25Cの鉄材をテストピースとして、それぞれ油圧式プレス機にてプレス加工し、以下の評価を行った。評価の方法は、上記テストピースを加工速度141.2cm/min.で小判状の異形(減面率:12.6%)に長さ195mm絞る加工である。又、評価項目は、負荷荷重(トン単位)及び加工部表面状態の目視観察である。   Using the above S-25C iron material as a test piece, each was pressed with a hydraulic press, and the following evaluation was performed. The evaluation method is that the test piece is processed at a processing speed of 141.2 cm / min. In this process, the length is reduced to 195 mm to an oval shape (reduction area: 12.6%). The evaluation items are visual observation of the applied load (ton unit) and the surface state of the processed part.

評価の結果を表1の「表−2」の欄に示す。比較例に係るS−25Cの鉄材では予め鉄材の表面をリン酸鉄化させ、その上に高級アルコールを被覆させており、実施例に係るS−25Cの鉄材では、本発明の方法により皮膜を成膜させている。「表−2」の欄に示す結果より、実施例の皮膜が比較例の皮膜に比べて高い潤滑性能を示すことが分かる。   The evaluation results are shown in the column of “Table-2” in Table 1. In the S-25C iron material according to the comparative example, the surface of the iron material is iron phosphated in advance, and the higher alcohol is coated thereon. With the S-25C iron material according to the example, the film is formed by the method of the present invention. A film is formed. From the results shown in the column of “Table-2”, it can be seen that the film of the example shows higher lubricating performance than the film of the comparative example.

(実施例B)
次に、上記のようにサンプルAに浸漬後に乾燥させたS−25Cの鉄材について、(イ)上記の開放絞り加工前の状態の皮膜形成面、(ロ)同皮膜形成面の開放絞り加工後の状態、及び(ハ)この面をノルマルヘキサンで更に洗浄して固形皮膜分を完全に除去した後の状態、について、それぞれ蛍光X線解析を行った。蛍光X線解析はX線照射により発生する蛍光X線スペクトルの強度を濃度に換算する測定法である。従って、リンの含有量はこの蛍光X線スペクトルの強度を示す値であると言える。
(Example B)
Next, regarding the S-25C iron material dipped in sample A and dried as described above, (a) the film-formed surface before the above-described open drawing process, and (b) after the open-drawing process of the film-formed surface And (c) X-ray fluorescence analysis was performed on the surface after further washing with normal hexane to completely remove the solid film. X-ray fluorescence analysis is a measurement method that converts the intensity of a fluorescent X-ray spectrum generated by X-ray irradiation into a concentration. Therefore, it can be said that the phosphorus content is a value indicating the intensity of the fluorescent X-ray spectrum.

測定結果は、(イ)の加工部面積=100.073cm、加工部皮膜量=0.100gに対して、リン分=7.66wt%、(ロ)のリン分=6.69wt%であった。又、(ハ)のリン分=4.66wt%であった。加工後の皮膜量=洗浄膜量と考えると、10本のテストサンプル平均値は、0.012gであった。これらの値から、加工時の脱離膜量は、「加工前皮膜量−加工後皮膜量」より、0.088gとなる。一方、リン分は、「加工前リン分−加工後リン分」より、脱離皮膜中に0.97wt%、加工後の皮膜中には「加工後リン分−洗浄後リン分」より、2.03wt%となり、洗浄後の鉄表面は4.66wt%のリン分と計算される。 The measurement results were as follows: (A) processed part area = 100.073 cm 2 , processed part coating amount = 0.100 g, phosphorus content = 7.66 wt%, (B) phosphorus content = 6.69 wt%. It was. Further, the phosphorus content in (c) was 4.66 wt%. Considering that the amount of coating after processing = the amount of cleaning membrane, the average value of 10 test samples was 0.012 g. From these values, the amount of the detached film at the time of processing is 0.088 g from “the amount of film before processing−the amount of film after processing”. On the other hand, the phosphorus content is 0.97 wt% in the release film from “Phosphorus before processing−Phosphorus after processing”, and 2% in the film after processing from “Phosphorus after processing−Phosphorus after washing”. 0.03 wt%, and the iron surface after cleaning is calculated to have a phosphorus content of 4.66 wt%.

これらの値を皮膜量とリン分の観点から考察すると、加工時の脱離膜量に対するリン分の割合は0.97÷0.088=1.02wt%/g、洗浄により溶解する皮膜量に対するリン分の割合は2.03÷0.012=169.17wt%/gとなる。これは、加工後の膜中におけるリン分濃度が極めて高いことを示しており、H−NMRにて示される高級アルコールとリン酸の親和性が加工の潤滑性に寄与している検証と考えられる。 Considering these values from the viewpoint of the coating amount and the phosphorus content, the ratio of the phosphorus content to the amount of the detached film during processing is 0.97 ÷ 0.088 = 1.02 wt% / g, based on the coating amount dissolved by cleaning. The ratio of phosphorus content is 2.03 ÷ 0.012 = 169.17 wt% / g. This indicates that the phosphorus concentration in the film after processing is extremely high, and it is considered that the affinity between the higher alcohol and phosphoric acid shown by 1 H- NMR contributes to the lubricity of processing. .

(実施例C)
下記の「表2」における「実施例1」〜「実施例5」の欄にそれぞれ示す組成の金属加工用潤滑剤を調製し、これらをそれぞれ、上記の実施例Aの場合と同じ方法で、50×300×t0.8mmのSPCD(JIS G 3141 絞り加工用の冷間圧延鋼板及び鋼帯)試験片に塗布し、水を蒸発させて試験片の表面に固形皮膜を形成させた。
(Example C)
In the following “Table 2”, “Example 1” to “Example 5” are prepared, and metal working lubricants having the compositions shown in the respective columns are prepared, respectively, in the same manner as in Example A above, 50 × 300 × t 0.8 mm SPCD (JIS G 3141 cold-rolled steel plate and steel strip for drawing) was applied to a test piece, and water was evaporated to form a solid film on the surface of the test piece.

Figure 0004627415
一方、比較例1〜比較例4をそれぞれ次のように行って、同上の試験片の表面に潤滑膜を形成させた。
Figure 0004627415
On the other hand, Comparative Example 1 to Comparative Example 4 were performed as follows, and a lubricating film was formed on the surface of the test piece.

比較例1:リン酸亜鉛化成皮膜処理とステアリン酸ナトリウム塩皮膜からなる汎用の潤滑化成皮膜処理剤を使用。第一リン酸亜鉛液中に試験片を浸漬し、表面にリン酸亜鉛の化成皮膜を作成した後、ステアリン酸金属石鹸液中に浸漬して、リン酸亜鉛化成皮膜とステアリン酸ナトリウム塩皮膜を形成した。   Comparative Example 1: A general-purpose lubricant conversion coating treatment comprising a zinc phosphate conversion coating treatment and a sodium stearate salt coating was used. After immersing the test piece in the first zinc phosphate solution and creating a zinc phosphate conversion coating on the surface, the sample is immersed in a metal stearate soap solution to form a zinc phosphate conversion coating and a sodium stearate coating. Formed.

比較例2:ステアリン酸カルシウムの界面活性剤分散液を潤滑成分とし、水系アクリル樹脂、ポリビニルアルコールをバインダとする水系皮膜型潤滑剤を使用した。   Comparative Example 2: A water-based film-type lubricant having a surfactant dispersion of calcium stearate as a lubricating component and a water-based acrylic resin and polyvinyl alcohol as a binder was used.

比較例3:リン酸モノオレエート、リン酸ジオレエートからなる酸性リン酸エステルを潤滑成分とし、これを鉱物油に溶解した反応型の潤滑油を使用。試験片に塗布することにより、表面に酸性リン酸エステルによる反応皮膜と共に潤滑油膜を形成した。   Comparative Example 3: A reactive lubricating oil in which an acidic phosphoric acid ester composed of monooleate phosphate and dioleate phosphate is used as a lubricating component and dissolved in mineral oil is used. By applying to a test piece, a lubricating oil film was formed on the surface together with a reaction film made of an acidic phosphate ester.

比較例4:硫黄化合物、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、カルシウムスルフォネート、油脂の摩耗低減剤を組み合わせてなる潤滑油を使用。試験片に塗布して潤滑油膜を形成した。   Comparative Example 4: A lubricating oil comprising a sulfur compound, zinc dialkyldithiophosphate, calcium sulfonate, and a fat wear reducing agent is used. A lubricating oil film was formed on the test piece.

(実施例D)
上記の実施例1〜実施例5、及び比較例1〜比較例4に係る試験片の表面に形成した潤滑膜について、それらの密着性を評価するため、摺動試験機を用いて繰り返し十回の摺動試験を実施し、摩擦係数を測定した。
(Example D)
In order to evaluate the adhesion of the lubricating films formed on the surfaces of the test pieces according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4, the test was repeated 10 times using a sliding tester. The sliding test was conducted, and the friction coefficient was measured.

この試験方法は、図2に示すように、試験片8をその上下方向より1対の金型9で挟み、試験片8の所定の部位を同一の方向(図2の左方)・速度・面圧にて繰り返し十回の摺動を行う、と言う方法によった。そして、摺動抵抗を摩擦係数として算出した。摺動試験の実施条件を下記の「表3」に示す。   2, the test piece 8 is sandwiched between a pair of molds 9 in the vertical direction, and a predetermined portion of the test piece 8 is placed in the same direction (left side in FIG. 2), speed, It was based on a method of repeatedly sliding 10 times with surface pressure. Then, the sliding resistance was calculated as a friction coefficient. The implementation conditions of the sliding test are shown in “Table 3” below.

Figure 0004627415
(実施例E)
前記の「表2」における「実施例1」〜「実施例5」の欄にそれぞれ示す組成の金属加工用潤滑剤を調製し、これらをそれぞれ、前記の実施例Aの場合と同じ方法で、前記S−25Cの鉄材に塗布し、水を蒸発させて試験片の表面に固形皮膜を形成させた。一方、前記比較例1〜比較例4をそれぞれ同上のS−25Cの鉄材に対して実施し、その表面に潤滑膜を形成させた。
Figure 0004627415
(Example E)
The metal working lubricants having the compositions shown in the columns of “Example 1” to “Example 5” in the above “Table 2” were prepared, respectively, in the same manner as in Example A above, It apply | coated to the said S-25C iron material, water was evaporated, and the solid film was formed on the surface of the test piece. On the other hand, each of Comparative Examples 1 to 4 was carried out on the same S-25C iron material, and a lubricating film was formed on the surface thereof.

上記の実施例1〜実施例5、及び比較例1〜比較例4に係るS−25Cの鉄材の表面に形成した潤滑膜について、それらのプレス性能を評価するため、プレス実機を用いて成形試験を行い、それらの成形荷重を測定すると共に加工面の状態を観察した。   In order to evaluate the press performance of the lubricating films formed on the surface of the S-25C iron material according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4, a molding test was performed using a press machine. The molding load was measured and the state of the processed surface was observed.

この試験方法は、図3に示すように、S−25Cの鉄材10を下記の「表4」に示す所定の条件で金型に押し込み、この鉄材10を同図の鉄材11の形状に変化させて、その際の成形荷重の測定と、加工面12の状態の観察を行ったものである。   In this test method, as shown in FIG. 3, an S-25C iron material 10 is pushed into a mold under the predetermined conditions shown in the following “Table 4”, and the iron material 10 is changed into the shape of the iron material 11 shown in FIG. Then, the measurement of the molding load at that time and the observation of the state of the processed surface 12 were performed.

Figure 0004627415
(実施例F)
上記の実施例Cにおける実施例1〜実施例5、及び比較例1〜比較例4に係る摩擦係数の測定結果を下記の「表5」に示す。比較例4については、第2回目の摺動試験の際に試験片が破断し、それ以後の摺動試験を実施できなかった。
Figure 0004627415
(Example F)
The measurement results of the friction coefficients according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 in Example C are shown in “Table 5” below. For Comparative Example 4, the test piece broke during the second sliding test, and the subsequent sliding test could not be performed.

Figure 0004627415
表5の結果から、次のことが言える。即ち、多段加工において、油性型潤滑剤の使用では加工の都度に潤滑剤の供給を必要とする。このことは、摺動試験結果の比較例4が1回の摺動にて潤滑膜が大きく欠損した事実と一致する。一方、従来の化成皮膜では、一度の処理にて多段加工を完了させることができる。これは比較例1の繰り返しの摺動試験にも皮膜破損が少なく、常に安定した低摩擦係数を維持していることでも理解される。比較例2〜3では比較例4よりも繰り返し性が高いが、いずれも3回〜4回程度の摺動に潤滑膜が大きく欠落し、初期の摩擦係数は維持できなかった。
Figure 0004627415
From the results in Table 5, the following can be said. That is, in multistage processing, the use of an oil-based lubricant requires the supply of a lubricant every time processing is performed. This is in agreement with the fact that the lubricating film was largely lost in Comparative Example 4 of the sliding test result by one sliding. On the other hand, in the conventional chemical conversion film, multi-stage processing can be completed by a single treatment. This can also be understood from the fact that the repeated sliding test of Comparative Example 1 has little film damage and always maintains a stable low coefficient of friction. Although high repeatability than Comparative Examples 2-3 In Comparative Example 4, both the lubricating film is missing greatly Te to about 3 times to 4 times the sliding, the initial coefficient of friction could not be maintained.

これに対して、実施例に係る金属加工用潤滑剤(本発明による金属加工用潤滑剤)では、各比較例以上の初期摩擦係数を示し、繰り返し摺動にも追随して通常の化成皮膜に匹敵する値を示した。   In contrast, the metalworking lubricant according to the example (metalworking lubricant according to the present invention) exhibits an initial coefficient of friction that is greater than that of each comparative example and follows a repeated sliding to a normal chemical film. The value is comparable.

(実施例G)
上記の実施例Dにおける実施例1〜実施例5、及び比較例1〜比較例4に係る成形荷重の測定と、加工面12の状態の観察結果を下記の「表6」に示す。
(Example G)
The measurement of the molding load according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 in Example D and the observation results of the state of the processed surface 12 are shown in “Table 6” below.

Figure 0004627415
表6の結果から、次のことが言える。即ち、実施例Aと同様に比較例1の通常の化成皮膜処理は低成形重であり、良好な加工面となったが、比較例2〜4ではいずれも成形重は高く、しかも、加工面には潤滑膜の破断によるかじりが発生した。
Figure 0004627415
From the results in Table 6, the following can be said. That is, examples usual chemical conversion coating process A as well as Comparative Example 1 is a low molding load heavy, but a good machined surface, both Comparative Examples 2 to 4 shaped load weight is high, moreover, On the processed surface, galling due to breakage of the lubricating film occurred.

これに対して、実施例に係る金属加工用潤滑剤(本発明による金属加工用潤滑剤)では、通常の化成皮膜処理である比較例1と同等もしくはそれ以下の成形重にて良好な加工面を得ており、過酷な加工に追随可能な皮膜剤であると結論することができる。 In contrast, in the metal working lubricants according to the example (metalworking lubricant according to the present invention), good at comparable Comparative Example 1 is a conventional conversion coating process or less of the molding load heavy machining It is possible to conclude that the film has a surface and is a coating agent that can follow severe processing.

本発明によって、金属加工、特に金属組成加工分野において、処理が簡単で、しかも潤滑性能の良い固形潤滑膜を形成できる水ベースの一液処理型の金属加工用潤滑剤と、この潤滑剤用いて簡単に化成処理皮膜と同等の良好な金属加工用固形潤滑膜を形成する方法とが提供される。   According to the present invention, a water-based one-component processing type metal processing lubricant capable of forming a solid lubricating film that is easy to process and has good lubrication performance in the field of metal processing, particularly metal composition processing, and the use of this lubricant. A method for easily forming a good solid lubricating film for metal working equivalent to a chemical conversion coating is provided.

本発明の作用を視覚化して説明する図である。It is a figure which visualizes and demonstrates the operation of the present invention.

実施例における摺動試験を簡単に説明する図である。Is a diagram briefly illustrating the sliding Do試 test in Examples.

実施例におけるプレス加工試験を簡単に説明する図である。It is a figure which illustrates the press work test in an Example simply.

符号の説明Explanation of symbols

1 金属加工用潤滑剤
2 ベース液
3 多塩基酸
4 アルコール
5 金属
6 固形皮膜
7 凹凸
8 試験片
9 金型
10 鉄材
11 鉄材
12 加工面





DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lubricant for metal processing 2 Base liquid 3 Polybasic acid 4 Alcohol 5 Metal 6 Solid film 7 Concavity and convexity 8 Test piece 9 Mold 10 Iron material 11 Iron material 12 Work surface





Claims (7)

蒸発性のベース液たる水と、この水中に含有させた二塩基酸以上の多塩基酸及び下記(A)のアルコールからなる一液処理型潤滑剤であることを特徴とする金属加工用潤滑剤。
(A)ラウリルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコール、ベヘニルアルコール、セリルアルコール、ミリシルアルコール、ラノリンアルコールから選ばれるアルコール。
A metal processing lubricant characterized by being a one-component processing type lubricant comprising water as an evaporable base solution, a polybasic acid of dibasic acid or more contained in the water, and an alcohol (A) below. .
(A) An alcohol selected from lauryl alcohol, cetyl alcohol, stearyl alcohol, oleyl alcohol, behenyl alcohol, ceryl alcohol, myristyl alcohol, and lanolin alcohol.
蒸発性のベース液たる水と、この水中に含有させた二塩基酸以上の多塩基酸と、下記(A)のアルコールと、脂肪酸アミドからなる一液処理型潤滑剤であることを特徴とする金属加工用潤滑剤。It is a one-component treatment type lubricant composed of water as an evaporable base solution, a polybasic acid of dibasic acid or more contained in the water, an alcohol of the following (A), and a fatty acid amide. Lubricant for metal processing.
(A)ラウリルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコール、ベヘニルアルコール、セリルアルコール、ミリシルアルコール、ラノリンアルコールから選ばれるアルコール。(A) An alcohol selected from lauryl alcohol, cetyl alcohol, stearyl alcohol, oleyl alcohol, behenyl alcohol, ceryl alcohol, myristyl alcohol, and lanolin alcohol.
蒸発性のベース液たる水と、この水中に含有させた二塩基酸以上の多塩基酸と、下記(A)のアルコールと、脂肪酸アミドと、これらの多塩基酸、アルコール及び脂肪酸アミドを前記ベース液中に分散又は溶解させる界面活性剤からなる一液処理型潤滑剤であることを特徴とする金属加工用潤滑剤。Water which is an evaporable base solution, a polybasic acid of dibasic acid or more contained in the water, an alcohol (A) below, a fatty acid amide, and these polybasic acid, alcohol and fatty acid amide A metal processing lubricant characterized by being a one-component processing type lubricant comprising a surfactant dispersed or dissolved in a liquid.
(A)ラウリルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコール、ベヘニルアルコール、セリルアルコール、ミリシルアルコール、ラノリンアルコールから選ばれるアルコール。(A) An alcohol selected from lauryl alcohol, cetyl alcohol, stearyl alcohol, oleyl alcohol, behenyl alcohol, ceryl alcohol, myristyl alcohol, and lanolin alcohol.
前記金属加工用潤滑剤における二塩基酸以上の多塩基酸の含有濃度が0.5〜30重量%の範囲内であり、アルコールの含有濃度が1〜20重量%の範囲内であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の金属加工用潤滑剤。 The content concentration of polybasic acid of dibasic acid or higher in the metal processing lubricant is in the range of 0.5 to 30% by weight, and the content concentration of alcohol is in the range of 1 to 20% by weight. The metal working lubricant according to any one of claims 1 to 3. 前記二塩基酸以上の多塩基酸が、リン酸又はジカルボン酸のいずれか1種以上であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の金属加工用潤滑剤。 The metalworking lubricant according to any one of claims 1 to 4, wherein the dibasic acid or higher polybasic acid is at least one of phosphoric acid and dicarboxylic acid. 請求項1〜請求項5のいずれかに記載の金属加工用潤滑剤を被加工材たる金属の表面に塗布し、前記ベース液を蒸発させることにより、以下の(1)〜(3)の作用を発現させることを特徴とする金属加工用固形潤滑膜の形成方法。
(1)金属表面において二塩基酸以上の多塩基酸と金属との塩形成反応を起こさせ、かつ金属表面にミクロな凹凸を形成させる。
(2)二塩基酸以上の多塩基酸とアルコールとの高濃度化に基づき、両者間にエステル結合に到らない状態の会合体を形成させる。
(3)ベース液の十分な蒸発により、前記会合体を含有する高密着性の固形潤滑膜を完成させる。
The following effects (1) to (3) are obtained by applying the metal processing lubricant according to any one of claims 1 to 5 to a surface of a metal as a workpiece and evaporating the base liquid. A method for forming a solid lubricating film for metalworking, characterized in that
(1) A salt formation reaction between a polybasic acid of dibasic acid or more and a metal is caused on the metal surface, and micro unevenness is formed on the metal surface.
(2) Based on an increase in the concentration of polybasic acid of dibasic acid or higher and alcohol, an aggregate that does not reach an ester bond is formed between them.
(3) A highly adhesive solid lubricating film containing the aggregate is completed by sufficient evaporation of the base liquid.
前記金属加工用潤滑剤を金属の表面に塗布した後、40°C〜150°Cの範囲内で加熱して前記ベース液の蒸発を促進することを特徴とする請求項6に記載の金属加工用固形潤滑膜の形成方法。 The metal processing according to claim 6, wherein after the metal processing lubricant is applied to the surface of the metal, heating is performed within a range of 40 ° C. to 150 ° C. to promote evaporation of the base liquid. Of forming a solid lubricating film for use.
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