JP5458396B2 - 金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤および塑性加工性に優れた金属材料 - Google Patents
金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤および塑性加工性に優れた金属材料 Download PDFInfo
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Description
本発明は、鉄鋼、ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属材料の表面に優れた潤滑性を付与させるための金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤に関するものである。より詳しく述べるならば、本発明は精密鍛造鍛造加工を行なう際に用いる鉄鋼、ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属材料表面に優れた潤滑性を有する皮膜を形成させる際に用いられる金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤に関するものである。すなわち、薄膜で金属表面に優れた潤滑性を付与でき、かつ鍛造加工時に発生する潤滑皮膜の剥離量が少なく、剥離した潤滑皮膜が金型に堆積しにくい金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤に関するものである。
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き付き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。また、従来、複雑形状の部品は鍛造加工後に切削加工を行なうことにより製造されてきたが、近年では切削工程を必要とせず複雑形状部品を完成品に鍛造加工する精密鍛造加工を目指す流れが進んでいる。精密鍛造加工は従来の鍛造加工＋切削加工と比較し、材料の総量を１／２〜１／３に削減でき、加工工程の短縮が可能となるため、省資源、省エネルギーを実現でき、生産効率を大幅にアップすることができる。精密鍛造加工用途の潤滑皮膜には直接的な金属接触を防ぐだけでなく、加工後の寸法精度が求められる。ここで言う寸法精度とは被加工材が金型の形状通りに成形されることである。寸法精度を満足させるためには、薄膜で優れた潤滑性を有し、かつ鍛造加工時に発生する潤滑皮膜の剥離量が少なく、剥離した潤滑皮膜が金型に堆積しにくいことが求められる。つまり、潤滑性と耐カス詰まり性を有する潤滑皮膜である必要がある。剥離した潤滑皮膜が金型に堆積するメカニズムは、以下（１）〜（４）に示す通りである。（１）鍛造加工時に発生した剥離潤滑皮膜が金型に残る。（２）剥離した潤滑皮膜が融点を持つために、加工熱により熱せられた金型上で溶融する。（３）溶融した剥離潤滑皮膜の上に、新たに剥離した潤滑皮膜が付着する。（４）新たに付着した剥離潤滑皮膜も溶融し、堆積量が増加する。つまり、融点を持つ剥離潤滑皮膜が発生する潤滑皮膜は、精密鍛造加工に適用できない。この耐カス詰まり性とは、潤滑皮膜の剥離量が少なく、かつ、剥離した皮膜が金型で堆積しにくい特性をいう。
金属材料表面に形成させる潤滑皮膜としては、化学反応により金属表面に化成処理皮膜を生成させた後に潤滑剤を付与して形成させるタイプ（反応型）のものと、潤滑剤を金属表面に物理的に形成させるタイプ（塗布型）のものがある。反応型潤滑皮膜は、被加工材に緻密な反応性化成皮膜層を形成することで工具と被加工材表面との直接接触を避けている。さらに化成処理皮膜表面には潤滑成分の皮膜を形成させる場合が一般的であり、ステアリン酸ナトリウムのような反応型石けんが用いられている。しかし、化成処理皮膜は化学反応によるものであることから、膜厚の制御が難しく、薄膜化することができないという課題がある。また、同様に反応型石けんの未反応石けん・反応石けんの制御が難しく、潤滑皮膜の剥離量を低減することは非常に困難である。一方、塗布型潤滑皮膜は 被加工材表面に直接形成した潤滑皮膜により金属接触を避けるほか、その潤滑性により被加工材表面の摩擦係数を低下させて加工エネルギーの低減化を実現している。塗布型潤滑皮膜は、濃度管理で膜厚の制御が可能であるため容易に薄膜化することが出来る。
特許文献１には、（Ａ）合成樹脂、（Ｂ）水溶性無機塩および水を含有し、（Ｂ）／（Ａ）（固形分重量比）が０．２５／１〜９／１であって合成樹脂が溶解または分散している潤滑剤皮膜剤が記載されている。また、特許文献２には、無機化合物と金属石けんやワックス等の滑剤からなる傾斜２層潤滑皮膜を有する塑性加工用金属材料が記載されている。
金属材料表面に形成させる潤滑皮膜としては、化学反応により金属表面に化成処理皮膜を生成させた後に潤滑剤を付与して形成させるタイプ（反応型）のものと、潤滑剤を金属表面に物理的に形成させるタイプ（塗布型）のものがある。反応型潤滑皮膜は、被加工材に緻密な反応性化成皮膜層を形成することで工具と被加工材表面との直接接触を避けている。さらに化成処理皮膜表面には潤滑成分の皮膜を形成させる場合が一般的であり、ステアリン酸ナトリウムのような反応型石けんが用いられている。しかし、化成処理皮膜は化学反応によるものであることから、膜厚の制御が難しく、薄膜化することができないという課題がある。また、同様に反応型石けんの未反応石けん・反応石けんの制御が難しく、潤滑皮膜の剥離量を低減することは非常に困難である。一方、塗布型潤滑皮膜は 被加工材表面に直接形成した潤滑皮膜により金属接触を避けるほか、その潤滑性により被加工材表面の摩擦係数を低下させて加工エネルギーの低減化を実現している。塗布型潤滑皮膜は、濃度管理で膜厚の制御が可能であるため容易に薄膜化することが出来る。
特許文献１には、（Ａ）合成樹脂、（Ｂ）水溶性無機塩および水を含有し、（Ｂ）／（Ａ）（固形分重量比）が０．２５／１〜９／１であって合成樹脂が溶解または分散している潤滑剤皮膜剤が記載されている。また、特許文献２には、無機化合物と金属石けんやワックス等の滑剤からなる傾斜２層潤滑皮膜を有する塑性加工用金属材料が記載されている。
特許文献１に記載の発明では、滑剤に金属石けん、ワックスを使用しており剥離した潤滑皮膜が融点を持っているため、剥離潤滑皮膜の溶融および堆積により寸法精度が低下する。さらに合成樹脂を主成分としており厳しい加工条件では充分な潤滑性を安定的に発揮するには至っていない。また、特許文献２に記載の発明では、滑剤である金属石けんやワックスが剥離潤滑皮膜となり、これが融点を持ち金型上で溶融および堆積するため、耐カス詰まり性が悪く、精密鍛造加工には適用できない。さらに、極端に薄膜化すると潤滑性および耐焼き付き性が低下する。また剥離潤滑皮膜の原因となる石けんやワックス等の潤滑成分を減らし、潤滑皮膜の剥離量低減を図っても、潤滑皮膜の剥離量低減に効果がある程減らすと潤滑性が低下し寸法精度低下や焼き付き発生の原因となる。
水溶性無機塩にかわり、バインダー樹脂を用いると、鍛造加工時に剥離した潤滑皮膜が融点を持ち、水溶性無機塩と比較して耐カス詰まり性が非常に劣る。また、同様に鉱物油を用いると、鍛造加工のような高面圧、高面積拡大を伴う加工には適用できないという問題がある。
本発明は精密鍛造加工を可能にすべく、冷間鍛造加工において優れた「潤滑性」を有し、かつ潤滑皮膜の剥離量が少なく、剥離した潤滑皮膜が金型に堆積しにくい「耐カス詰まり性」を有する金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤を提供することを目的とするものである。
水溶性無機塩にかわり、バインダー樹脂を用いると、鍛造加工時に剥離した潤滑皮膜が融点を持ち、水溶性無機塩と比較して耐カス詰まり性が非常に劣る。また、同様に鉱物油を用いると、鍛造加工のような高面圧、高面積拡大を伴う加工には適用できないという問題がある。
本発明は精密鍛造加工を可能にすべく、冷間鍛造加工において優れた「潤滑性」を有し、かつ潤滑皮膜の剥離量が少なく、剥離した潤滑皮膜が金型に堆積しにくい「耐カス詰まり性」を有する金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行ってきた結果、水溶性無機塩とＮε−モノアシル塩基性アミノ酸を含有することを特徴とする金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤を塗布し乾燥することで金属表面上に成膜する潤滑皮膜が、優れた潤滑性および耐カス詰まり性を有するため、精密鍛造加工を可能にし、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明者は、上記の課題を解決することを目的に鋭意検
である。
本発明（１）は、硫酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、モリブデン酸塩、炭酸塩、リン酸塩およびタングステン酸塩から選ばれる１種類以上である水溶性無機塩（Ａ）と炭素数８〜２２の脂肪族アシル基を有するＮε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）を含有し、それらの固形分質量比（Ｂ）／（Ａ）が０．０５〜１．３の範囲内にあることを特徴とする金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤である。
本発明（２）は、前記Ｎε−モノアシル塩基性アミノ酸（Ｂ）がＮε−カプリロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ミリストイル−Ｌ−リジン、Ｎε−パルミトイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジンから選ばれる１種以上である本発明（１）に記載の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤である。
本発明（３）は、本発明（１）又は本発明（２）に記載の皮膜剤を塗布し乾燥することにより金属材料表面上に付着量として０．５〜４０ｇ／ｍ２の潤滑皮膜を形成したことを特徴とする塑性加工性に優れた金属材料である。
本発明（１）は、硫酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、モリブデン酸塩、炭酸塩、リン酸塩およびタングステン酸塩から選ばれる１種類以上である水溶性無機塩（Ａ）と炭素数８〜２２の脂肪族アシル基を有するＮε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）を含有し、それらの固形分質量比（Ｂ）／（Ａ）が０．０５〜１．３の範囲内にあることを特徴とする金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤である。
本発明（２）は、前記Ｎε−モノアシル塩基性アミノ酸（Ｂ）がＮε−カプリロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ミリストイル−Ｌ−リジン、Ｎε−パルミトイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジンから選ばれる１種以上である本発明（１）に記載の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤である。
本発明（３）は、本発明（１）又は本発明（２）に記載の皮膜剤を塗布し乾燥することにより金属材料表面上に付着量として０．５〜４０ｇ／ｍ２の潤滑皮膜を形成したことを特徴とする塑性加工性に優れた金属材料である。
本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤を用いると、簡便な処理で高い潤滑性を有し、かつ潤滑皮膜の剥離量が少なく、剥離した潤滑皮膜が堆積しにくい潤滑皮膜を生成することができ、精密鍛造加工が可能となる。また、化成処理のように産業廃棄物も発生せず環境への負荷も少ないので産業上の利用価値も極めて大きい。
すなわち、本発明は、水溶性無機塩（Ａ）とＮε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）を含有し、それらの固形分質量比（Ｂ）／（Ａ）が０．０５〜１．３の範囲内にあることを特徴とする金属材料用塑性加工水系潤滑皮膜剤である。Ｎε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）が、炭素数８〜２２の脂肪族アシル基を有することが好ましい。より好ましくはＮε−モノアシル塩基性アミノ酸（Ｂ）がＮε−カプリロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ミリストイル−Ｌ−リジン、Ｎε−パルミトイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジンから選ばれる１種以上である。また、水溶性無機塩（Ａ）が硫酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、モリブデン酸塩、炭酸塩、リン酸塩およびタングステン酸塩から選ばれる１種類以上であることが好ましい。また、上記金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤を塗布し乾燥することで金属材料表面上に皮膜を形成することが好ましい。
本発明の内容をより詳細に説明する。本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤に使用される水溶性無機塩（Ａ）は皮膜に硬さと強度を付与するためのものである。そのために選ばれる水溶性無機塩は溶液中で均一に溶解し、乾燥時に強固な皮膜を形成する性質を持つことが必要である。そのような性質の水溶性無機塩として、硫酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、モリブデン酸塩、炭酸塩、リン酸塩およびタングステン酸塩よりなる群から選ばれる１種以上を使用することが好ましい。一例として、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ホウ酸ナトリウム（四ホウ酸ナトリウム等）、ホウ酸カリウム（四ホウ酸カリウム等）、ホウ酸アンモニウム（四ホウ酸アンモニウム等）、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ジルコニウムナトリウム、炭酸ジルコニウムカリウム、ピロリン酸ナトリウム、ピロリン酸カリウム、トリポリリン酸ナトリウム、トリポリリン酸カリウム、タングステン酸ナトリウム等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせても良い。水溶性無機塩であれば、本発明で使用できるが、上記の一例とした掲げた水溶性無機塩の中で、より好適なものは、硫酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、モリブデン酸塩、炭酸塩、リン酸塩およびタングステン酸塩である。この水溶性無機塩は、皮膜に硬さと強度を付与するものであるが、これは、本発明の潤滑性と耐カス詰まり性に対して大きく寄与する皮膜の密着性を上げる効果がある。
次に、本発明で使用するＮε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）は水溶性無機塩と使用することにより、その潤滑皮膜に潤滑性と耐カス詰まり性を付与する成分である。さらに、本金属材料用塑性加工用水系潤滑皮膜剤は、鍛造加工時の潤滑皮膜剥離量が少なく、剥離した潤滑皮膜が融点を持たず、金型に堆積しにくい性質を持つことが必要である。そのような性質を満たすため、Ｎε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）は融点を持たないことが好ましく、さらに４００〜５００℃で熱分解し残渣が金型上に残らないことがより好ましい。これらの条件を満たすため、Ｎε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）は炭素数８〜２２の脂肪族アシル基を有することが好ましく、一例として、Ｎε−カプリロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ミリストイル−Ｌ−リジン、Ｎε−パルミトイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせても良い。より好適には、Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジンである。
また、水溶性無機塩（Ａ）とＮε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）との固形分質量比（Ｂ）／（Ａ）が０．０５〜１．３の範囲内でなければならない。好ましくは、０．１〜１．０の範囲であり、より好ましくは、０．１５〜０．７、更に好ましくは、０．１８〜０．５であり、殊更に好ましくは、０．２〜０．４である。この質量比は、潤滑性と密着性と加工時の剥離とを示す指標であり、この範囲であれば、良好な性能を示す。この比が０．０５未満では皮膜の潤滑性が不十分になる恐れがあり、１．３を超えると皮膜の密着性が不十分になり、加工時に剥離する恐れがある。
なお、加工条件が厳しい場合には、本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤中にさらに固体潤滑剤等を補助剤として併用してもよい。固体潤滑剤としては、ポリエチレンワックス、ポリテトラフルオロエチレン、脂肪酸金属石鹸、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、メラミンシアヌレート、有機処理合成雲母等が挙げられる。ただし、融点を有するポリエチレンワックス、ポリテトラフルオロエチレン、脂肪酸金属石鹸は皮膜剤全体の固形分１０質量％超配合すると、潤滑皮膜剥離量が多くなり金型へ堆積しやすくなるため、上記固体潤滑剤の配合量は、固形分全体の１０質量％以下にすることが好ましい。より好ましくは、融点を有するポリエチレンワックスを、固形分全体の１質量％〜８質量％である。
なお前述のＮε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）を分散させるために界面活性剤が必要な場合には、非イオン性界面活性剤、陰イオン界面活性剤、両性界面活性剤、陽イオン界面活性剤のいずれも用いることができる。非イオン界面活性剤としては、特に限定されないが、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレン（エチレンおよび／またはプロピレン）アルキルフェニルエーテル、ポリエチレングリコール（もしくはエチレンオキシド）と高級脂肪酸（例えば炭素数１２〜１８）とから構成されるポリオキシエチレンアルキルエステル、ソルビタンとポリエチレングリコールと高級脂肪酸（例えば炭素数１２〜１８）とから構成されるポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル等が挙げられる。陰イオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば脂肪酸塩、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、リン酸エステル塩、ジチオリン酸エステル塩等が挙げられる。両性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えばアミノ酸型およびベタイン型のカルボン酸塩、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、リン酸エステル塩等が挙げられる。陽イオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば脂肪酸アミン塩、第四級アンモニウム塩等が挙げられる。これらの界面活性剤は各々単独でまたは２種以上組み合わせて使用することができる。
なお、本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤の粘度を調整するために、公知の増粘剤を添加してもよい。
本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤は、鉄もしくは鋼、ステンレス、銅、もしくは銅合金、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、チタンもしくはチタン合金等の金属材料に適用される。金属材料の形状としては、棒材やブロック材等の素材だけでなく、鍛造後の形状物（ギアやシャフト等）の加工も考えられ、特に限定されない。
本発明では金属材料を上記金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤に接触する前に、ショットブラスト、サンドブラスト、アルカリ脱脂および酸洗浄よりなる群から選ばれる１種以上の清浄化処理を行なうことが好ましい。ここでの清浄化とは、焼鈍等により成長した酸化スケールや各種の汚れ（油など）を除去することを目的とするものである。
本発明の金属材料の潤滑皮膜処理方法は、清浄化した金属材料を上記金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤に接触させ、次いで乾燥させることにより、前記金属材料表面に付着量として０．５〜４０ｇ／ｍ２の潤滑皮膜を形成させることを特徴とする未反応型のものである。金属表面に形成させる潤滑皮膜の付着量は、潤滑性と耐カス詰まり性を両立させるものである。その潤滑皮膜の付着量は、その後の加工の程度によって適宜コントロールされるが、０．５〜４０ｇ／ｍ２の範囲が好ましい。より好ましくは、０．５〜２０ｇ／ｍ２の範囲である。更に好ましくは、３〜１２である。この付着量が０．５ｇ／ｍ２未満の場合は潤滑性が不十分になる恐れがある。また、付着量が４０ｇ／ｍ２を超えると潤滑性は問題ないが、金型へのカス詰まりつまり、耐カス詰まり性低下が生じる可能性があり、好ましくない。なお、付着量は処理前後の金属材料の質量差および表面積により計算することができる。
前述の付着量範囲になるようにコントロールするためには水系潤滑剤の固形分質量（濃度）を適宜調節する。実際には、高濃度の潤滑剤を希釈し、その希釈液にて使用する場合が多い。希釈調整する水は、特に限定されないが、脱イオン水、蒸留水が好ましい。例えば、水系潤滑剤の固形分濃度が１〜４０質量％の皮膜剤を用い、金属材料表面上に付着量として０．５〜４０ｇ／ｍ２の潤滑皮膜を形成させることができる。
本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤を金属材料に接触させる方法は特に限定されるものではないが、浸漬法、フローコート法、スプレー法などを用いることができる。塗布は金属表面が十分に金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤に覆われれば良く、塗布する時間に特に制限は無い。塗布後、金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤は乾燥する必要がある。乾燥は常温放置でも構わないが、通常６０〜１５０℃で１０〜６０分行なうことが好ましい。
この際に乾燥性を高めるために金属材料を６０〜１００℃に加温し、金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤と接触させても良い。また、４０〜７０℃に加温した金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤を接触させても良い。これらにより、乾燥性が大幅に向上し、乾燥が常温で可能になる場合もあり、熱エネルギーのロスを少なくすることもできる。
本発明の内容をより詳細に説明する。本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤に使用される水溶性無機塩（Ａ）は皮膜に硬さと強度を付与するためのものである。そのために選ばれる水溶性無機塩は溶液中で均一に溶解し、乾燥時に強固な皮膜を形成する性質を持つことが必要である。そのような性質の水溶性無機塩として、硫酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、モリブデン酸塩、炭酸塩、リン酸塩およびタングステン酸塩よりなる群から選ばれる１種以上を使用することが好ましい。一例として、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ホウ酸ナトリウム（四ホウ酸ナトリウム等）、ホウ酸カリウム（四ホウ酸カリウム等）、ホウ酸アンモニウム（四ホウ酸アンモニウム等）、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ジルコニウムナトリウム、炭酸ジルコニウムカリウム、ピロリン酸ナトリウム、ピロリン酸カリウム、トリポリリン酸ナトリウム、トリポリリン酸カリウム、タングステン酸ナトリウム等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせても良い。水溶性無機塩であれば、本発明で使用できるが、上記の一例とした掲げた水溶性無機塩の中で、より好適なものは、硫酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、モリブデン酸塩、炭酸塩、リン酸塩およびタングステン酸塩である。この水溶性無機塩は、皮膜に硬さと強度を付与するものであるが、これは、本発明の潤滑性と耐カス詰まり性に対して大きく寄与する皮膜の密着性を上げる効果がある。
次に、本発明で使用するＮε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）は水溶性無機塩と使用することにより、その潤滑皮膜に潤滑性と耐カス詰まり性を付与する成分である。さらに、本金属材料用塑性加工用水系潤滑皮膜剤は、鍛造加工時の潤滑皮膜剥離量が少なく、剥離した潤滑皮膜が融点を持たず、金型に堆積しにくい性質を持つことが必要である。そのような性質を満たすため、Ｎε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）は融点を持たないことが好ましく、さらに４００〜５００℃で熱分解し残渣が金型上に残らないことがより好ましい。これらの条件を満たすため、Ｎε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）は炭素数８〜２２の脂肪族アシル基を有することが好ましく、一例として、Ｎε−カプリロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ミリストイル−Ｌ−リジン、Ｎε−パルミトイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせても良い。より好適には、Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジンである。
また、水溶性無機塩（Ａ）とＮε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）との固形分質量比（Ｂ）／（Ａ）が０．０５〜１．３の範囲内でなければならない。好ましくは、０．１〜１．０の範囲であり、より好ましくは、０．１５〜０．７、更に好ましくは、０．１８〜０．５であり、殊更に好ましくは、０．２〜０．４である。この質量比は、潤滑性と密着性と加工時の剥離とを示す指標であり、この範囲であれば、良好な性能を示す。この比が０．０５未満では皮膜の潤滑性が不十分になる恐れがあり、１．３を超えると皮膜の密着性が不十分になり、加工時に剥離する恐れがある。
なお、加工条件が厳しい場合には、本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤中にさらに固体潤滑剤等を補助剤として併用してもよい。固体潤滑剤としては、ポリエチレンワックス、ポリテトラフルオロエチレン、脂肪酸金属石鹸、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、メラミンシアヌレート、有機処理合成雲母等が挙げられる。ただし、融点を有するポリエチレンワックス、ポリテトラフルオロエチレン、脂肪酸金属石鹸は皮膜剤全体の固形分１０質量％超配合すると、潤滑皮膜剥離量が多くなり金型へ堆積しやすくなるため、上記固体潤滑剤の配合量は、固形分全体の１０質量％以下にすることが好ましい。より好ましくは、融点を有するポリエチレンワックスを、固形分全体の１質量％〜８質量％である。
なお前述のＮε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）を分散させるために界面活性剤が必要な場合には、非イオン性界面活性剤、陰イオン界面活性剤、両性界面活性剤、陽イオン界面活性剤のいずれも用いることができる。非イオン界面活性剤としては、特に限定されないが、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレン（エチレンおよび／またはプロピレン）アルキルフェニルエーテル、ポリエチレングリコール（もしくはエチレンオキシド）と高級脂肪酸（例えば炭素数１２〜１８）とから構成されるポリオキシエチレンアルキルエステル、ソルビタンとポリエチレングリコールと高級脂肪酸（例えば炭素数１２〜１８）とから構成されるポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル等が挙げられる。陰イオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば脂肪酸塩、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、リン酸エステル塩、ジチオリン酸エステル塩等が挙げられる。両性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えばアミノ酸型およびベタイン型のカルボン酸塩、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、リン酸エステル塩等が挙げられる。陽イオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば脂肪酸アミン塩、第四級アンモニウム塩等が挙げられる。これらの界面活性剤は各々単独でまたは２種以上組み合わせて使用することができる。
なお、本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤の粘度を調整するために、公知の増粘剤を添加してもよい。
本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤は、鉄もしくは鋼、ステンレス、銅、もしくは銅合金、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、チタンもしくはチタン合金等の金属材料に適用される。金属材料の形状としては、棒材やブロック材等の素材だけでなく、鍛造後の形状物（ギアやシャフト等）の加工も考えられ、特に限定されない。
本発明では金属材料を上記金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤に接触する前に、ショットブラスト、サンドブラスト、アルカリ脱脂および酸洗浄よりなる群から選ばれる１種以上の清浄化処理を行なうことが好ましい。ここでの清浄化とは、焼鈍等により成長した酸化スケールや各種の汚れ（油など）を除去することを目的とするものである。
本発明の金属材料の潤滑皮膜処理方法は、清浄化した金属材料を上記金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤に接触させ、次いで乾燥させることにより、前記金属材料表面に付着量として０．５〜４０ｇ／ｍ２の潤滑皮膜を形成させることを特徴とする未反応型のものである。金属表面に形成させる潤滑皮膜の付着量は、潤滑性と耐カス詰まり性を両立させるものである。その潤滑皮膜の付着量は、その後の加工の程度によって適宜コントロールされるが、０．５〜４０ｇ／ｍ２の範囲が好ましい。より好ましくは、０．５〜２０ｇ／ｍ２の範囲である。更に好ましくは、３〜１２である。この付着量が０．５ｇ／ｍ２未満の場合は潤滑性が不十分になる恐れがある。また、付着量が４０ｇ／ｍ２を超えると潤滑性は問題ないが、金型へのカス詰まりつまり、耐カス詰まり性低下が生じる可能性があり、好ましくない。なお、付着量は処理前後の金属材料の質量差および表面積により計算することができる。
前述の付着量範囲になるようにコントロールするためには水系潤滑剤の固形分質量（濃度）を適宜調節する。実際には、高濃度の潤滑剤を希釈し、その希釈液にて使用する場合が多い。希釈調整する水は、特に限定されないが、脱イオン水、蒸留水が好ましい。例えば、水系潤滑剤の固形分濃度が１〜４０質量％の皮膜剤を用い、金属材料表面上に付着量として０．５〜４０ｇ／ｍ２の潤滑皮膜を形成させることができる。
本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤を金属材料に接触させる方法は特に限定されるものではないが、浸漬法、フローコート法、スプレー法などを用いることができる。塗布は金属表面が十分に金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤に覆われれば良く、塗布する時間に特に制限は無い。塗布後、金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤は乾燥する必要がある。乾燥は常温放置でも構わないが、通常６０〜１５０℃で１０〜６０分行なうことが好ましい。
この際に乾燥性を高めるために金属材料を６０〜１００℃に加温し、金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤と接触させても良い。また、４０〜７０℃に加温した金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤を接触させても良い。これらにより、乾燥性が大幅に向上し、乾燥が常温で可能になる場合もあり、熱エネルギーのロスを少なくすることもできる。
本発明の実施例を比較例と共に挙げることによって、本発明のその効果と共にさらに具体的に説明する。
＜素材＞
（転着量測定試験用の供試材）
転着量測定試験に供した材料は市販のＳ４５Ｃ球状化焼鈍材であり、試験片の形状は円柱状であり、直径２５ｍｍφ、高さ３０ｍｍである。
（スパイク試験用の供試材）
スパイク試験に供した材料は市販のＳ４５Ｃ球状化焼鈍材であり、試験片の形状は円柱状であり、直径２５ｍｍφ、高さ３０ｍｍである。
＜処理工程＞
脱脂：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）
水洗：水道水、常温、浸漬３０秒
表面処理：潤滑剤 温度６０℃、浸漬１分
乾燥：１００℃、１０分
＜付着量測定方法＞
脱脂および水洗工程後に乾燥した供試材の質量測定 → 表面処理 → 表面処理後に乾燥した供試材の質量測定
付着量＝（皮膜処理後の供試材質量−皮膜処理前の供試材質量）／供試材表面積
＜試験方法＞
・転着量測定試験・・・図１参照
平面形状のダイ（１）上に金属プレート（２）に置き、図１のごとく円柱状の供試材（３）を乗せて、この後、荷重をかけて供試片を上下ダイで据込み成形する。この際に試験片から剥離して金属プレート上に付着した潤滑付着量で転着量を評価した。転着量が少ないもの程、実加工においても鍛造加工時に発生する潤滑皮膜の剥離量が少なく、剥離した潤滑皮膜が金型に堆積しにくく、優れた耐カス詰まり性を持つと言える。金属プレートに付着した剥離付着量は転着量測定試験前後の金属プレートの質量差により計算した。さらに、評価判定基準として、◎：０〜０．４ｇ、○：０．５〜０．９ｇ、△：１．０〜１．４ｇ、×：１．５ｇ以上とした。なお、ダイはＤＣ５３、金属プレートはＳＫＨ５１、ダイギャップは７．９５ｍｍ、加工速度は３０ストローク／分である。また、試験に供した材料は市販のＳ４５Ｃ球状化焼鈍材で、試験片の形状は直径２５ｍｍφで高さが３０ｍｍである。
・スパイク試験・・・図２参照
スパイク試験は、特開平５−７９６９号に準じた。ロート状の内面形状を有するダイ（１）に図２のごとく円柱状の供試片（２）を乗せ、荷重をかけて供試片をダイ内に押し込んで図２のごとくに成形する。これによりダイ形状に従うスパイクを形成し、この際のスパイク高さ（ｍｍ）で潤滑性を評価した。したがって、高さが高い方が潤滑性に優れるとの評価である。さらに、評価判定基準として、◎：１３．０ｍｍ以上、○：１２．５〜１２．９ｍｍ、△：１２．０〜１２．４ｍｍ、×：１１．９ｍｍ以下とした。なお、試験に供した材料は市販のＳ４５Ｃ球状化焼鈍材で、試験片の形状は直径２５ｍｍφで高さが３０ｍｍである。
実施例１
水系潤滑剤１（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：１．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２
水系潤滑剤２（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３
水系潤滑剤３（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例４
水系潤滑剤４（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例５
水系潤滑剤５（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：１．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例６
水系潤滑剤６（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例７
水系潤滑剤７（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例８
水系潤滑剤８（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例９
水系潤滑剤９（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：１．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例１０
水系潤滑剤１０（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例１１
水系潤滑剤１１（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例１２
水系潤滑剤１２（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例１３
水系潤滑剤１３（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：１．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例１４
水系潤滑剤１４（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例１５
水系潤滑剤１５（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例１６
水系潤滑剤１６（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例１７
水系潤滑剤１７（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：１．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例１８
水系潤滑剤１８（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例１９
水系潤滑剤１９（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２０
水系潤滑剤２０（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２１
水系潤滑剤２１（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：１．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２２
水系潤滑剤２２（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２３
水系潤滑剤２３（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２４
水系潤滑剤２４（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２５
水系潤滑剤２５（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：モリブデン酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２６
水系潤滑剤２６（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：炭酸ジルコニウムカリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２７
水系潤滑剤２７（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ピロリン酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２８
水系潤滑剤２８（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：タングステン酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２９
水系潤滑剤２９（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン、
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３０
水系潤滑剤３０（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３１
水系潤滑剤３１（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３２
水系潤滑剤３２（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３３
水系潤滑剤３３（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３４
水系潤滑剤３４（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３５
水系潤滑剤３５（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３６
水系潤滑剤３６（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３７
水系潤滑剤３７（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３８
水系潤滑剤３８（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３９
水系潤滑剤３９（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例４０
水系潤滑剤４０（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
比較例１
水系潤滑剤４１（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：ポリエチレンワックス
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
比較例２
水系潤滑剤４２（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：ポリエチレンワックス
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
比較例３
水系潤滑剤４３（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：ポリエチレンワックス
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
比較例４
水系潤滑剤４４：市販の金属塑性加工用水系潤滑剤（登録商標 ファインリューベＥ７４０Ｃ、日本パーカライジング（株）製）
付着量、ｇ／ｍ２：８
比較例５
水系潤滑剤４５（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０２
付着量、ｇ／ｍ２：８
比較例６
水系潤滑剤４６（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０２
付着量、ｇ／ｍ２：８
比較例７
水系潤滑剤４７（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０２
付着量、ｇ／ｍ２：８
比較例８
水系潤滑剤４８（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０２
付着量、ｇ／ｍ２：８
比較例９
水系潤滑剤４９（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
バインダー樹脂（Ａ）：ポリアミドイミド
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
比較例１０
液状油系潤滑剤１
基油：ナフテン基性油
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
質量比（Ｂ／基油）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：１０
比較例１１
以下の工程にて処理を行なった。
脱脂：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
水洗：水道水、常温、浸漬３０秒
酸洗：塩酸 濃度１７．５％、常温、浸漬１０分
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
水洗：水道水、常温、浸漬３０秒
石鹸処理：市販の反応石鹸潤滑剤（登録商標 パルーブ２３５、日本パーカライジング（株）製）濃度７０ｇ／ｍ２、８５℃、浸漬３分
乾燥：１００℃、１０分
以上の試験結果を表１に示す。表１から明らかなように、本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑剤を用いた実施例１〜２８はいずれも優れた潤滑性および耐カス詰まり性を有することが分かる。さらに、本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑剤に少量のワックスを含有した実施例２９〜４０は非常に優れた潤滑性を示し、かつ耐カス詰まり性も優れている。本発明のＮε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）を含有することで、ワックス由来の融点を持つ剥離潤滑皮膜が金型上に堆積しにくい環境を作っていることが分かる。一方、ワックスのみ滑剤として含む比較例１〜４は優れた潤滑性を示すものの、金型への転着量は非常に多く、精密鍛造加工には適用できない。また、比較例５〜８は（Ｂ）／（Ａ）が０．０５未満であるため優れた耐カス詰まり性を持つものの、潤滑性が不十分であると言える。さらに、比較例９はバインダー樹脂を使用しているため、剥離した潤滑皮膜中のバインダー樹脂が融点を持ち金型上に堆積するため、耐カス詰まり性が劣る。比較例１０で使用している鉱油は水溶性無機塩と比較して加工性が劣り、鍛造加工には適用できない。さらに、比較例１１のリン酸塩皮膜に反応石けん処理を行なったものは、処理条件の適正化により転着量を減少させることはできるが、廃水処理や液管理が必要で簡便な装置では使用できず、反応に伴う廃棄物を生じるために、環境負荷が大きい。
＜素材＞
（転着量測定試験用の供試材）
転着量測定試験に供した材料は市販のＳ４５Ｃ球状化焼鈍材であり、試験片の形状は円柱状であり、直径２５ｍｍφ、高さ３０ｍｍである。
（スパイク試験用の供試材）
スパイク試験に供した材料は市販のＳ４５Ｃ球状化焼鈍材であり、試験片の形状は円柱状であり、直径２５ｍｍφ、高さ３０ｍｍである。
＜処理工程＞
脱脂：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）
水洗：水道水、常温、浸漬３０秒
表面処理：潤滑剤 温度６０℃、浸漬１分
乾燥：１００℃、１０分
＜付着量測定方法＞
脱脂および水洗工程後に乾燥した供試材の質量測定 → 表面処理 → 表面処理後に乾燥した供試材の質量測定
付着量＝（皮膜処理後の供試材質量−皮膜処理前の供試材質量）／供試材表面積
＜試験方法＞
・転着量測定試験・・・図１参照
平面形状のダイ（１）上に金属プレート（２）に置き、図１のごとく円柱状の供試材（３）を乗せて、この後、荷重をかけて供試片を上下ダイで据込み成形する。この際に試験片から剥離して金属プレート上に付着した潤滑付着量で転着量を評価した。転着量が少ないもの程、実加工においても鍛造加工時に発生する潤滑皮膜の剥離量が少なく、剥離した潤滑皮膜が金型に堆積しにくく、優れた耐カス詰まり性を持つと言える。金属プレートに付着した剥離付着量は転着量測定試験前後の金属プレートの質量差により計算した。さらに、評価判定基準として、◎：０〜０．４ｇ、○：０．５〜０．９ｇ、△：１．０〜１．４ｇ、×：１．５ｇ以上とした。なお、ダイはＤＣ５３、金属プレートはＳＫＨ５１、ダイギャップは７．９５ｍｍ、加工速度は３０ストローク／分である。また、試験に供した材料は市販のＳ４５Ｃ球状化焼鈍材で、試験片の形状は直径２５ｍｍφで高さが３０ｍｍである。
・スパイク試験・・・図２参照
スパイク試験は、特開平５−７９６９号に準じた。ロート状の内面形状を有するダイ（１）に図２のごとく円柱状の供試片（２）を乗せ、荷重をかけて供試片をダイ内に押し込んで図２のごとくに成形する。これによりダイ形状に従うスパイクを形成し、この際のスパイク高さ（ｍｍ）で潤滑性を評価した。したがって、高さが高い方が潤滑性に優れるとの評価である。さらに、評価判定基準として、◎：１３．０ｍｍ以上、○：１２．５〜１２．９ｍｍ、△：１２．０〜１２．４ｍｍ、×：１１．９ｍｍ以下とした。なお、試験に供した材料は市販のＳ４５Ｃ球状化焼鈍材で、試験片の形状は直径２５ｍｍφで高さが３０ｍｍである。
実施例１
水系潤滑剤１（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：１．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２
水系潤滑剤２（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３
水系潤滑剤３（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例４
水系潤滑剤４（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例５
水系潤滑剤５（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：１．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例６
水系潤滑剤６（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例７
水系潤滑剤７（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例８
水系潤滑剤８（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例９
水系潤滑剤９（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：１．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例１０
水系潤滑剤１０（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例１１
水系潤滑剤１１（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例１２
水系潤滑剤１２（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例１３
水系潤滑剤１３（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：１．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例１４
水系潤滑剤１４（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例１５
水系潤滑剤１５（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例１６
水系潤滑剤１６（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例１７
水系潤滑剤１７（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：１．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例１８
水系潤滑剤１８（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例１９
水系潤滑剤１９（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２０
水系潤滑剤２０（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２１
水系潤滑剤２１（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：１．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２２
水系潤滑剤２２（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２３
水系潤滑剤２３（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２４
水系潤滑剤２４（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２５
水系潤滑剤２５（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：モリブデン酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２６
水系潤滑剤２６（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：炭酸ジルコニウムカリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２７
水系潤滑剤２７（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ピロリン酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２８
水系潤滑剤２８（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：タングステン酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例２９
水系潤滑剤２９（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン、
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３０
水系潤滑剤３０（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３１
水系潤滑剤３１（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３２
水系潤滑剤３２（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３３
水系潤滑剤３３（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３４
水系潤滑剤３４（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３５
水系潤滑剤３５（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３６
水系潤滑剤３６（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３７
水系潤滑剤３７（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３８
水系潤滑剤３８（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例３９
水系潤滑剤３９（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
実施例４０
水系潤滑剤４０（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
比較例１
水系潤滑剤４１（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：ポリエチレンワックス
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
比較例２
水系潤滑剤４２（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：ポリエチレンワックス
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
比較例３
水系潤滑剤４３（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：ポリエチレンワックス
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
比較例４
水系潤滑剤４４：市販の金属塑性加工用水系潤滑剤（登録商標 ファインリューベＥ７４０Ｃ、日本パーカライジング（株）製）
付着量、ｇ／ｍ２：８
比較例５
水系潤滑剤４５（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０２
付着量、ｇ／ｍ２：８
比較例６
水系潤滑剤４６（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０２
付着量、ｇ／ｍ２：８
比較例７
水系潤滑剤４７（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０２
付着量、ｇ／ｍ２：８
比較例８
水系潤滑剤４８（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０２
付着量、ｇ／ｍ２：８
比較例９
水系潤滑剤４９（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
バインダー樹脂（Ａ）：ポリアミドイミド
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
比較例１０
液状油系潤滑剤１
基油：ナフテン基性油
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
質量比（Ｂ／基油）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：１０
比較例１１
以下の工程にて処理を行なった。
脱脂：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
水洗：水道水、常温、浸漬３０秒
酸洗：塩酸 濃度１７．５％、常温、浸漬１０分
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
水洗：水道水、常温、浸漬３０秒
石鹸処理：市販の反応石鹸潤滑剤（登録商標 パルーブ２３５、日本パーカライジング（株）製）濃度７０ｇ／ｍ２、８５℃、浸漬３分
乾燥：１００℃、１０分
以上の試験結果を表１に示す。表１から明らかなように、本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑剤を用いた実施例１〜２８はいずれも優れた潤滑性および耐カス詰まり性を有することが分かる。さらに、本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑剤に少量のワックスを含有した実施例２９〜４０は非常に優れた潤滑性を示し、かつ耐カス詰まり性も優れている。本発明のＮε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）を含有することで、ワックス由来の融点を持つ剥離潤滑皮膜が金型上に堆積しにくい環境を作っていることが分かる。一方、ワックスのみ滑剤として含む比較例１〜４は優れた潤滑性を示すものの、金型への転着量は非常に多く、精密鍛造加工には適用できない。また、比較例５〜８は（Ｂ）／（Ａ）が０．０５未満であるため優れた耐カス詰まり性を持つものの、潤滑性が不十分であると言える。さらに、比較例９はバインダー樹脂を使用しているため、剥離した潤滑皮膜中のバインダー樹脂が融点を持ち金型上に堆積するため、耐カス詰まり性が劣る。比較例１０で使用している鉱油は水溶性無機塩と比較して加工性が劣り、鍛造加工には適用できない。さらに、比較例１１のリン酸塩皮膜に反応石けん処理を行なったものは、処理条件の適正化により転着量を減少させることはできるが、廃水処理や液管理が必要で簡便な装置では使用できず、反応に伴う廃棄物を生じるために、環境負荷が大きい。
図１の符号
１ ダイ
２ 金属プレート
３ 供試材
図２の符号
１ ダイ
２ 供試材
１ ダイ
２ 金属プレート
３ 供試材
図２の符号
１ ダイ
２ 供試材
Claims (3)
- 硫酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、モリブデン酸塩、炭酸塩、リン酸塩およびタングステン酸塩から選ばれる１種類以上である水溶性無機塩（Ａ）と炭素数８〜２２の脂肪族アシル基を有するＮε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）を含有し、それらの固形分質量比（Ｂ）／（Ａ）が０．０５〜１．３の範囲内にあることを特徴とする金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤。
- 前記Ｎε−モノアシル塩基性アミノ酸（Ｂ）がＮε−カプリロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ミリストイル−Ｌ−リジン、Ｎε−パルミトイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジンから選ばれる１種以上である請求項１に記載の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤。
- 請求項１または請求項２に記載の皮膜剤を塗布し乾燥することにより金属材料表面上に付着量として０．５〜４０ｇ／ｍ２の潤滑皮膜を形成したことを特徴とする塑性加工性に優れた金属材料。
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