JPH0229714B2

JPH0229714B2 - Soseikakoyojunkatsuzaioyobisoreomochiitasoseikakohoho

Info

Publication number: JPH0229714B2
Application number: JP18057484A
Authority: JP
Inventors: Toyohito Uematsu; Shigeki Komatsuzaki; Tomoe Takamura; Fumio Nakano; Toshikazu Narahara
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-08-31
Filing date: 1984-08-31
Publication date: 1990-07-02
Anticipated expiration: 2004-08-31
Also published as: JPS6160791A

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の目的〕〔産業上の利用分野〕本発明は、鋼材などの塑性加工を行う際に加工
時の変形熱や摩擦熱を利用し、鋼材表面に耐熱性
に優れた潤滑被膜を形成し焼付きを防止する塑性
加工用潤滑剤及びそれを用いた塑性加工方法に関
する。〔従来の技術〕鋼材等の塑性加工用の潤滑剤は、加工の際の変
形熱及び摩擦熱等による温度上昇、新生面の増大
等に対して、十分な潤滑性能を有するものでなけ
ればならない。これらの潤滑剤には、鉱油もしく
は合成油または、これらの混合油を主成分とする
水溶性、非水溶性の液体潤滑油に金属石けん、牛
脂や硫黄、塩素、燐などを含む有機化合物の極圧
剤やグラフアイト、二硫化モリブデンなどの固体
潤滑剤等を配合したものがある。しかし、これらの潤滑剤は加工度の低い加工に
使用できるが、高温、高面圧となる加工度の高い
場合や複雑な形状を有する成形品では、潤滑被膜
の耐熱性や耐荷重性、潤滑性等が不十分なため焼
付が生じ十分満足するものがない。塑性変形が大
きい場合や複雑な形状のものを成形する場合の潤
滑剤として、素材表面に銅などの軟質金属でメツ
キ処理を施す方法や合成樹脂などの被膜をコーテ
ングする方法、またはリン酸塩被膜処理、蓚酸塩
被膜処理などのボンデライト・ボンダリユーベ処
理等が用いられている。これらの潤滑被膜処を施
すには、脱肪、水洗、酸処理、中和、金属セツケ
ン潤滑処理、乾燥といつた前処理が必要であると
共に、処理工程が煩雑であるため多大な労力と経
費が必要であるといつた問題がある。また、成形
品をメツキする場合、被膜除去に伴う廃液の処理
の問題がある。そこで上記の問題点を改善すべく処理工程を簡
易ならしめるための多価金属カチオン、オルト燐
酸塩及び炭素原子数10〜36のアルキルアルコール
及び又はアルキルアリールアルコール、これによ
る該組成物の水分含有量20重量％以下から成る冷
間加工酸性潤滑剤（特開昭47−15569号公報）。ま
た、燐酸をC₁₂〜C₂₂のアルキルアルコール又はヨ
ウ素価70以下のC₁₂〜C₂₂の高級アルコールとを反
応させて得られる反応生成物に鉱油とC₁₂〜C₂₂の
飽和脂肪酸とパラフイン誘導体、揮発性溶剤、ワ
ツクス、樹脂、架橋重合しやすい油より選ばれた
１種以上を含有させた酸性潤滑剤（特開昭51−
26675号公報）がある。これらの酸性潤滑剤はパ
イプの引抜には良好な結果を示すが、加工率の高
い加工又は複雑な形状の加工には焼付きが生ずる
といつた欠点がある。〔発明が解決しようとする問題点〕本発明者らは、上記の欠点をなくするため種々
研究の結果、先に縮合リン酸又はその塩及びこれ
らの他に脂肪酸を潤滑油に含有した塑性加工用潤
滑剤、さらに、縮合リン酸又はその塩と燐、硫
黄、塩素を含有する有機化合物（極圧剤）を潤滑
油に含有させた冷間加工用潤滑剤及び冷間加工方
法（特願昭58−238517号）を出願したが、加工率
が75％以上の複雑な形状のものを加工する場合、
焼付きが起り易い場合があることが判つた。この
原因について種々検討したところ、加工の際に形
成される潤滑被膜の厚さとその被膜の潤滑性がま
だ十分でないことが判明した。本発明の目的は、上記の欠点をなくするため種
種検討した結果、高温、高面圧となる複雑な加工
形状においても加工の際に形成される潤滑被膜の
厚さと被膜の潤滑性を向上し、耐焼付き性を大幅
に改善した高性能な塑性加工用潤滑剤を提供する
ことにある。〔問題点を解決するための手段〕本発明は、Ａ：ポリリン酸、ピロリン酸、メタリン酸から選
ばれる縮合リン酸の１種以上を２〜７重量％Ｂ：(1) 一般式（RO）₃P （）（RO）₃P（Ｏ）Ｈ（）（但し、Ｒはアリール基、アルキル基、アル
キルアリール基であつてアルキル基の炭素数
が８〜18）で示す亜リン酸エステル（RO）₃P（Ｏ）（）（RO）Ｐ（Ｏ）（OH）₂ （）（RO）₂P（Ｏ）OH と式（）との混合物（）（但し、Ｒはアリール基、アルキル基、アル
キルアリール基であつてアルキル基の炭素数
が１〜18）で示すリン酸エステル (2) 硫化油脂、硫化ジサルフアイド、硫化ポリ
サルフアイドから選ばれる有機硫黄系化合物 (3) 塩素化パラフイン、塩素化脂肪酸の群から
選ばれる１種以上を２〜15重量％Ｃ：(1) 炭素数６〜10の二塩基酸と炭素数６〜10
の第１級アルコールとのエステルで少なくと
も１個の水酸基を分子内に有する部分エステ
ル (2) 炭素数６〜10の一塩基酸とグルコールとの
エステルで少なくとも１個の水酸基を分子内
に有する部分エステル (3) ネオペンチルグリコール、トリメチロール
プロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタ
エリスルトールの多価アルコールと炭素数５
〜22の脂肪酸とのエステルで少なくとも１個
の水酸基を分子内に有する部分エステルの群から選ばれる１種以上を３〜30重量％、を
鉱油、合成油の１種以上に含有させたことを特徴
とする塑性加工用潤滑剤を提供するもので、該潤
滑剤を鋼材表面、金型加工面またはこれらの面に
供給するのみで、加工時の変形熱や摩擦熱を利用
して、鋼材表面に耐熱性と潤滑性に優れた潤滑被
膜を形成し、複雑な形状や加工度が極めて高い成
形品に対しても焼付き防止効果を大幅に向上させ
たものである。本発明において、前記Ａ成分である縮合リン酸
としては、ピロリン酸、ポリリン酸、メタリン酸
等が挙げられる。ＢおよびＣ成分としては下記の
ものが挙げられる。Ｂ成分の一つである有機燐系化合物としては、
亜リン酸エステル、、リン酸エステルである。亜
リン酸エステルとしては、トリフエニルホスフア
イト、トリス（ノニルフエニル）ホスフアイト、
トリイソオクチルホスフアイト、ジフエニルイソ
デシルホスフアイト、フエニルジイソデシルホス
フアイト、トリステアリルホスフアイト、トリオ
レイルホスフアイト、トリラウリルトリチオホス
フアイト等の第３級ホスフアイト類、ジ−２−エ
チルヘキシルハイドロジエンホスフアイト、ジラ
ウリルハイドロジエンホスフアイト、ジオレイル
ハイドロジエンホスフアイト等の第２級ホスフア
イト類等が例示される。リン酸エステルとして
は、トリメチルホスフエート、トリブチルホスフ
エート、トリフエニルホスフエート、トリクレジ
ルホスフエート、オクチルジフエニルホスフエー
ト、トリラウリルホスフエート、トリステアリル
ホスフエート、トリオレイルホスフエート、モノ
ブチルホスフエート、ジブチルホスフエート、モ
ノイソデシルホスフエート、トリクロロエチルホ
スフエート、メチルアシドホスフエート、イソプ
ロピルアシドホスフエート、ブチルアシドホスフ
エート、２−エチルヘキシルアシドホスフエー
ト、ラウリルアシドホスフエート、ステアリルア
シドホスフエート、オレイルアシドホスフエート
等が例示される。Ｂ成分の一つである有機硫黄系
化合物としては、硫化油脂、硫化ジペンジルジサ
ルフアイド、ポリサルフアイド、ジ、terブチル
サルフアイド、ジｎブチルジサルフアイド、ポリ
オキシエチレンポリサルフアイド等が挙げられ
る。Ｂ成分の一つである有機塩素化脂肪酸として
は、塩素系パラフイン、塩素化油脂、塩素化脂肪
酸等が例示される。Ｃ成分である炭素数６個以上の脂肪酸の部分エ
ステルとしては、長鎖の二塩基酸、例えばアジピ
ン酸、アゼライン酸、セバチン酸と長鎖分技第一
級アルコール、例えば２−エチルヘキサノー、
C₈〜C₁₀のオキソアルコール類、又は長鎖一塩基
酸とグリコールによつて得られる部分エステル、
また、ネオペンチル型骨格を有するポリオールと
しては例えば、ペンタエリスリトール、ジペンタ
エリスリトール、トリメチロールプロパン、ネオ
ペンチルグリコール等が挙げられ、又、脂肪酸と
しては炭素数５〜22の脂肪酸、例えば牛脂、豚
脂、羊脂、ナタネ油、ヤシ油、ヒマシ油、パーマ
油等の動、植物油の脂肪酸、カプリル酸、ペラル
ゴン酸、カプリン酸、ラウリル酸、トリデシル
酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン
酸、オレイン酸、等の飽和又は不飽和脂肪酸及び
パラフインの酸化によつて得られる合成脂肪酸、
分技型合成脂肪酸が挙げられるが、特に炭素数７
〜14の脂肪酸が好ましい。上記Ａ、Ｂ、Ｃ成分の添加剤を含有させる潤滑
油は、鉱油、エステル油、αオレフイン油、ポリ
オーエステル油、ポリエーテル油、シリコーン
油、フツ素油、ポリブデン油、ポリアルキレング
リコール油等が例示され、その性状は加工条件や
作業条件に応じて適宜決ることができるが、概ね
40℃における動粘度が30mm²／Ｓ以上が好ましい。使用される潤滑油の種類によつては、上記Ａ、
Ｂ、Ｃ成分が溶解しない場合には乳化剤によつて
均一に懸濁分散させて用いる。特にＡ成分である
縮合リン酸は懸濁分散させて用いる。この場合の
乳化剤としては、潤滑油の種類によつて任意に選
定すべきであるが、一例としてポリメリツクコハ
ク酸のエステルとポリメタアクリレート又はエチ
レン・オレフイン共重合体、スチレン・イソブチ
レンの共重合体、ポリイソブチレン等の併用が有
効である。潤滑油に配合される上記Ａ、ＢおよびＣ成分の
配合割合は、鋼材の種類、加工率、加工形状、加
工温度等に応じて適宜選択すればよいが、通常Ａ
成分２〜７重量％、Ｂ成分２〜１重量％、Ｃ成分
３〜30重量％、そして潤滑油50〜93重量％の範囲
が望ましい。本発明に配合されるＡ、Ｂ、Ｃ成分の配合量が
極端に少ない場合は潤滑被膜が十分に形成されな
いため焼付きを起すようになる。また多過ぎても
それ以上の効果が認められないので、上記した配
合割合が好ましい。加工時の金型温度が約350℃を超えるような高
温の場合、本発明で得られた塑性加工用潤滑剤
に、潤滑付与剤としてグラフアイト、窒化ボロ
ン、テフロン、フツ化カーボンなどの固体潤滑剤
を用いることができる。本発明の潤滑剤は、スプレー、ブラツシング、
浸漬、ロールコート方式等の公知の方法によつて
塑性加工しようとする金属材料表面、金型加工面
またはこれらの面に塗布することによつて目的を
達成できる。また、本発明の塑性加工用潤滑剤ま
たは塑性加工しようとする金属材料のいずれか一
方を加熱し金属材料を油中に浸漬して、金属材料
表面に潤滑被膜処理を施した後、加工することが
できる。特に、被加工材である金属材料を100〜
300℃に加熱したものに該潤滑剤を塗布すると、
強靭な潤滑皮膜を形成することができるので、好
ましい方法である。〔作用〕冷間加工用潤滑剤の構成成分の１である縮合リ
ン酸は、鋼材表面に潤滑被膜形成の主要因子であ
り、その配合量は加工条件によつて、適宜増減す
ることによつて潤滑被膜形成の反応量を変えるこ
とが可能となる。ここにおいて、塑性加工時の変形熱や摩擦熱を
利用して縮合リン酸によつて形成される潤滑被膜
をさらに厚くし、かつ、潤滑性能を改善するの
は、Ｂ成分の燐、硫黄、塩素を含有する有機化合
物及びＣ成分の炭素数６個以上の脂肪酸とのエス
テルで、少なくとも１個の未反応水酸基を有する
部分エステルが、縮合リン酸による被膜形成温度
より高温域においてさらに膜を形成するからであ
ると考えられる。〔実施例〕以下、本発明の実施例について示す。実施例１幅20mm、長さ40mm、厚さ２mmのクロム・モリブ
デン鋼板（SCM415）を窒素雰囲気中で100℃及
び300℃に加熱し、第１表に示す組成の塑性加工
用潤滑剤中に投入する。約10秒浸漬後、これを取
り出しトリクロロトリフルオロエタン（ダイフロ
ンＳ−３）で脱脂洗浄し乾燥後、鋼材表面に反応
した被膜生成量（ｍｇ／cm²）を次式より求めた。脱脂乾燥後の重量−処理前の鋼板重量／鋼板の表面積また、振子式油性試験機により摩擦係数を評価
し、結果を第２表に示した。試験条件は面圧ma
×150Kgｆ／mm²、温度100℃である。従つて、被膜生成量が多い程、添加剤の反応量
が大きく、厚い被膜が形成され耐焼付性向上に大
きく寄与する。第１表中に示したＣ成分は、次の部分エステル
である。 (A) セバチン酸と２−エチルヘキサノールのモノ
およびジエステル混合物（ガスクロピーク面積
比でモノ：25.8％、ジ：74.2％） (B) ペンタエリスリトールと炭素数７〜９の飽和
脂肪酸から成るモノ、ジ、トリ、テトラエステ
ルの混合物（ガスクロピーク面積比でモノ：
25.6％、ジ：43.9％、トリ：27.5％、テトラ：
3.0％）

【表】 (C) ペンタエリスリトールと炭素数７〜９の不飽
和脂肪酸から成るモノ、ジ、トリ、テトラエス
テルの混合物（ガスクロピーク面積比でモノ：
10.0％、ジ：40.7％、トリ：44.2％、テトラ：
5.1％）なお、本発明のものと比較対照したものは、次
の通りである。＜比較例１の組成＞ポリリン酸（P₂O₅として84％）：５重量％ 30％の燐酸鉄：１重量％オレイルアルコール：２重量％オレイン酸：20重量％オレイルアミン：５重量％鉱油（40℃の粘度150mm²／Ｓ）：65重量％水：２重量％＜比較例２の組成＞ピロリン酸（P₂O₅として80％）：５重量％亜リン酸ジオレイル：10重量％エチレン・オレフイン共重合体：２重量％鉱油（40℃の粘度147mm²／Ｓ）：83重量％第２表から明らかなように、本発明の塑性加工
用潤滑剤は、比較例に比し鋼材表面との反応性に
優れ反応被膜生成量が多い。また、振子式油性試
験機にもよる摩擦係数も低いことから潤滑性にも
優れていることが判る。実施例２直径9.9mm、長さ30mmの円柱状のクロム・モリ
ブデン鋼（SCM415）の素材表面に第１表に示す
塑性加工用潤滑剤を塗布した後、第１図に示すよ
うに押出角120度、絞り径５mm（加工率75％）の
金型（超硬V₅製）２とポンチ３により前方押出
し法で素材１を加工し、加工性能を評価した。結
果を第３表に示した。

【表】

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、潤滑油に縮合
リン酸、硫黄、塩素系化合物から選択される１種
以上と二塩基酸と長鎖分技第１級アルコールまた
はネオペンチル型骨格をもつポリオールと脂肪酸
との部分エステルの１種以上を含有した冷間加工
用潤滑剤は、鋼材等の金属表面に塗布するのみ
で、加工時の熱により高い反応性を示し、耐熱性
に優れた潤滑被膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、素材を加工するのに用いた塑性加工
装置の金型断面図である。１……素材、２……金型（超硬部分）、３……
ポンチ、４……バンドヒータ。

Claims

【特許請求の範囲】１Ａ：ポリリン酸、ピロリン酸、メタリン酸か
ら選ばれる縮合リン酸の１種以上を２〜７重量
％、Ｂ：(1) 一般式（RO）₃P （）（RO）₃P（Ｏ）Ｈ（）（但し、Ｒはアリール基、アルキル基、アル
キルアリール基であつてアルキル基の炭素数
が８〜18）で示す亜リン酸エステル（RO）₃P（Ｏ）（）（RO）Ｐ（Ｏ）（OH）₂ （）（RO）₂P（Ｏ）OH と式（）との混合物（）（但し、Ｒはアリール基、アルキル基、アル
キルアリール基であつてアルキル基の炭素数
が１〜18）で示すリン酸エステル (2) 硫化油脂、硫化ジサルフアイド、硫化ポリ
サルフアイドから選ばれる有機硫黄系化合物 (3) 塩素化パラフイン、塩素化脂肪酸の群から
選ばれる１種以上を２〜15重量％Ｃ：(1) 炭素数６〜10の二塩基酸と炭素数６〜10
の第１級アルコールとのエステルで少なくと
も１個の水酸基を分子内に有する部分エステ
ル (2) 炭素数６〜10の一塩基酸とグルコールとの
エステルで少なくとも１個の水酸基を分子内
に有する部分エステル (3) ネオペンチルグリコール、トリメチロール
プロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタ
エリスルトールの多価アルコールと炭素数５
〜22の脂肪酸とのエステルで少なくとも１個
の水酸基を分子内に有する部分エステルの群から選ばれる１種以上を３〜30重量％、を鉱油、合成油の１種以上に含有させたことを特
徴とする塑性加工用潤滑油。２Ａ：ポリリン酸、ピロリン酸、メタリン酸か
ら選ばれる縮合リン酸の１種以上を２〜７重量
％Ｂ：(1) 一般式（RO）₃P （）（RO）₃P（Ｏ）Ｈ（）（但し、Ｒはアリール基、アルキル基、アル
キルアリール基であつてアルキル基の炭素数
が８〜18）で示す亜リン酸エステル（RO）₃P（Ｏ）（）（RO）Ｐ（Ｏ）（OH）₂ （）（RO）₂P（Ｏ）OH と式（）との混合物（）（但し、Ｒはアリール基、アルキル基、アル
キルアリール基であつてアルキル基の炭素数
が１〜18）で示すリン酸エステル (2) 硫化油脂、硫化ジサルフアイド、硫化ポリ
サルフアイドから選ばれる有機硫黄系化合物 (3) 塩素化パラフイン、塩素化脂肪酸の群から
選ばれる１種以上を２〜15重量％、Ｃ：(1) 炭素数６〜10の二塩基酸と炭素数６〜10
の第１級アルコールとのエステルで少なくと
も１個の水酸基を分子内に有する部分エステ
ル (2) 炭素数６〜10の一塩基酸とグルコールとの
エステルで少なくとも１個の水酸基を分子内
に有する部分エステル (3) ネオペンチルグリコール、トリメチロール
プロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタ
エリスルトールの多価アルコールと炭素数５
〜22の脂肪酸とのエステルで少なくとも１個
の水酸基を分子内に有する部分エステルの群から選ばれる１種以上を３〜30重量を鉱油、合成油の１種以上に含有させた塑性加工
用潤滑剤を、100〜300℃に加熱した被塑性加工材
に塗布したのち、潤滑剤と被加工材との反応によ
つて形成される膜の存在下で被加工材を塑性加工
することを特徴とする塑性加工方法。