JPH02298594A - アルミニウム材の温間成形加工用潤滑剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はアルミニウム材の温間成形加工時に使用する潤
滑剤に関するものである。

なお、本明細書においてアルミニウム材とは工業用純ア
ルミニウム材だけでなく種々のアルミニウム合金材を含
むものとする。

また、本明細書において温間成形加工とは、金型や工具
、ロールと接触しながら所定の形状に成形する加工であ
って、少なくとも材料が成形を受ける時点で室温以上再
結晶温度以下となっている加工をいう。ただし温開成形
の効果を顕著に得るには１８０℃以上３００’Ｃ以下の
温度が好ましい。

（従来の技術） 軟鋼に変えてアルミニウム材を使用できれば大幅な重量
軽減が可能となる。しかし、アルミニウム材のうち軟鋼
相当の強度を持つものは軟鋼に比べて延性に乏しく通常
の室温での成形加工では成形性が劣っている。そこで、
アルミニウム材の成形性向上するための各種の成形法が
検討され、アルミニウム材の温間成形法もその−っとし
て様々な方法が検討されてきた。

温間成形法は周知の通り、被加工物を室温以上に加熱し
て成形加工を行なうものであるが、その際いかに成形性
を高め、かつ焼付きやそれによるかじりを防止できるか
ということが課題となる。そこで潤滑剤が問題となるが
、従来知られた潤滑剤は、大豆油、テトラフルオロエチ
レン（通称テフロン：商品名）製のシート・ポリマー中
にグラファイトを混入させたもの、あるいはグリースや
鉱油中にグラファイトや二硫化モリブデンや雲母を混入
させたもの１等がある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら未だアルミニウム材の温間成形加工におい
ては、十分な成形性を有したうえで、焼き付き、かじり
の点で満足できるものは得られておらず実用化にはほど
遠い。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、アルミニウ
ム材の温開成形に用いて、□焼き付き、かじりをおこさ
ずに良好な成形性（潤滑剤からみれば潤滑性）を有する
潤滑剤を提供することを目的とするものである。

（課題を解決をするための手段） 発明者らは、この問題解決のため種々の検討の結果。

カーボン数Ｃ＝１２〜１８のアルキル基よりなる脂肪酸
の石鹸であって水に対する溶解度が２０％に達する温度
１　　　　　が５０℃未満のもの２．５％〜２０％、お
よび粒度０．３μ〜１５μの黒鉛粉末２．５％〜４０％
を水に分散含有させたアルミニウム材の温間成形加工用
潤滑剤を発明したものである。

本願発明の基剤はアルキル基を有する（飽和）脂肪酸の
石鹸（おもにナトリウムまたはカリウム塩）の水溶液で
ある。

一般に石鹸と称されているものの中には、不飽和脂肪酸
の石鹸（おもにナトリウムまたはカリウム塩）もあるが
これは水に対する溶解性に優れている反面、温間成形時
焼き付きが生じやすく成形品品質が悪化する欠点があり
、また温間成形時分解し煙を発生しパラフィンの臭気が
強く作業環境が悪くなる。

このほか鉱物油や合成油（ボリブデン）を基剤とする潤
滑剤では２００℃以上の温度では分解し煙を発生し作業
環境が悪化しまた潤滑性が低下しかじり性も悪化する、
２５０℃以上では引火することもある。グリースは１８
０℃〜３００℃の温度ではアルミニウム材と反応し成形
加工後の脱脂が困難になる。

アルキル基のカーボン数Ｃが１２未満では潤滑性が劣り
、かじりも生じ易い欠点がある、またカーボン数Ｃが１
８を越えるとアルミニウム材への付着性が悪く、塗布む
らを生じやすくかじり性のバラツキが発生し易く、また
焼き付き性が悪化し実使用に適しない。

また石鹸の水に対する溶解度が２０％に達する温度が５
０℃以上のものでは、均一塗布するためには塗布時にア
ルミニウム材または石鹸と水を含む潤滑剤を加熱する必
要が生じる。アルミニウム材は石鹸を含む水溶液と高温
で接触させると腐食状の汚れが発生し成形加工製品表面
の商品価（ｔｌ！　７（低下してしまう。また、余分な
加熱工程の付加は加工コストを上昇させる。

上記のような石鹸の水溶液濃度が２．５％未満では潤滑
性に劣り、かじりも発生し易い、また２０％を越えると
焼き付き性が悪化し製品表面の商品価値を低下させる。

よって本願発明の基剤は、カーボン数Ｃ＝１２〜１８の
アルキル基よりなる脂肪酸の石鹸であって水に対する溶
解度が２０％に達する温度が５０℃未満のものを２゜５
％〜２０％含有する水溶液とする。

上記したような石鹸の水溶液はなにも添加しなくてもア
ルミニウム材の温間成形加工の潤滑剤として良好な性能
を有する。

しかし上記石鹸の水溶液単体では、アルミニウム材また
は金型や工具、ロール温度が１８０℃〜３００℃となる
加工ではかじりが発生し易く連続加工が難しい。

そこでさらに鋭意研究の結果、上記石鹸の水溶液にたい
して粒度０．　３〜１５μｍの黒鉛粉末２．５％〜４０
％を分散含有させることにより高温側での連続かじり性
は大幅に改善し連続加工が可能となることを見いだした
。

黒鉛粉末の粒度が０．３μｍ未満ではかじりが発生し易
く添加効果がない、また１５μｍを越えてもその添加に
よるかじりに対する効果は変わら無いが、黒鉛粉末が高
価となり経済性が悪化するだけでなく塗布乾燥後剥離し
易くなり効果が安定しなくなる欠点がある。

黒鉛粉末の含有量が２．５％未満では添加によるかじり
に対する効果がなく、また４０％を越えると経済性が悪
化するだけでなく塗布乾燥後剥離し易くなり効果が安定
しなくなる欠点がある。

よって、上記石鹸の水溶液にたいして粒度０．　３〜１
５μｍの黒鉛粉末を２．５％〜４０％分散含有させるの
である。

また、黒鉛粉末とともに、雲母、四弗化エチレン樹脂、
タルク等の粉末を共存させても有効である。

さらに、高温に強い硫黄系、りん系、塩素系などの横圧
添加剤、例えばディフェニルディサルファイド（ｄｉｐ
ｈｅｎｙｌ　　ｄｉｓｕｌｆｉｄｅ）、　トリラウリル
ホスファイト（ｔｒｉｌａｕｒｙｌ　　ｐｈ−ｏｓｐｈ
ｉｔｅ　）　ｔ　　モノクロロベンゼン（ｍｏｎｏｃｈ
ｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ）、を添加すれば対荷重能が向
上して好ましい。

本発明に係わる潤滑剤の使用時には十分攪拌して均一な
状態で塗布できるようにすることが望ましい。

また温間成形加工は成形金型や工具、ロールを加熱して
おいて接触したアルミニウム材を間接加熱して成形する
場合、アルミニウム材自体を予め熱しておく場合および
その両方の場合があるが、いずれの場合でも本発明の１
ｉＩＩＩＩ滑剤をアルミニウム材に予め室温で塗布・乾
燥した後、温間成形加工に供する。また成形金型や工具
、ロールの表面にも予め塗布・乾燥しておくとその効果
はさらに安定する。

（実施例） 以下実施例に基づき本願発明の効果を詳細に説明する。

ＪＩＳ５１８２−０材の板厚０．８＋ｎｍのアルミニウ
ム材を用い、下記の条件で温間成形加工を行なった。

金型　ポンチ６０　ｍｎ　Ｘ　６０　＋ｎｍ　Ｘ　２本
のダブルシンクポンチ間距離　　６０ｍｍ ブランクホルダー力　１０００ｋｇ１ ００Ｏ℃にて１分保持 成形深さ　最大　６０ｍｍ また、結果は下記の判断基準で評価した。

作業環境：実使用時の臭気、発煙の状況。

−臭気強く、発煙多く視界不良を生ずるほど。

士　臭気やや強く、発煙多しあり。

＋　臭気弱く、発煙ごくわずか。

かじり性：バウデン摩擦試験（於；３００℃）のかじり
発生限界数。

−５回以下。

±　６回以上１０回以下。

＋　　１０回超電 成形性　：割れを発生せずに成形できる高さ。

（装置の制限で最大６０■） −２０ｍｎ以下。

±　２１ｍｍ以上５９＋ｎｍ以下。

＋６０ｍｍ。

焼き付き：大気中アルミニウム材上（於；３００℃）で
発生するスティンの強さ。

−強。

土　　中。

十　弱。

付着性　：乾燥後、プレスまでの潤滑材の付着、脱落性
。

−付着悪く脱落有り。

±　付着　生状態。

＋　付着良好で脱落無し。

予備実験　基剤の性能比較 Ｑ一 種々の基剤で温間成形性を調査した。結果を第１表に示
す。

第１表よりわかるように、不飽和脂肪酸の石鹸水溶液（
Ｎｏ、　１　）、合成油（Ｎｏ、３）、アルキル基より
なる脂肪酸の石鹸でも水にたいする溶解度が低いものの
水溶液（Ｎｏ、　２　）、アルキル基よりなる脂肪酸の
石鹸で水にたいする溶解度が高くてもＣ数や濃度が本願
請求項１の範囲をはずれるものの水溶液（Ｎｏ、４〜７
）はいずれかの評価項目で「−」の評価を受けてしまう
。一方本願諸求項の範囲をすべて満足する基剤（Ｎｏ、
　８　）は、かじり性で「±」の評価があるものの他は
すべて「＋」評価でアルミニウム材の温間成形用潤滑剤
として優れた性能を有している。

実施例　無機成分添加時の性能比較 次に予備実験Ｎｏ、８の基剤にさらに黒鉛粉末を添加し
た場合の粒度と含有量の影響を調べた。結果を第２表に
示す。なお、作業環境と潤滑性はすべて「＋」の評価な
ので表には掲げない。

本願請求項の範囲をみたす粒度と含有量の黒鉛粉末を第
１表　基剤の性能比較 石鹸の種類、石鹸水溶液濃度を示しである。

第２表　無機成分添加時の性能比較 塵、下段に黒鉛の含有量を示す。

−１１゜ 添加した場合（Ｎｏ、２〜３）はさらにかじり性の向上
がみられ連続加工が容易となる。！鉛粉末の粒度が大き
すぎたり含有量が多すぎると付着性が悪くなる。

（発明の効果） 以上詳細に説明し、実施例にも示した様に、本発明の潤
滑剤は、　（１）アルミニウム材が室温以上再結晶温度
以下となる高温でも良好なかじり性があり、　（２）良
好な潤滑性があり、　（３）良好な製品表面品質が得ら
れ、（４）良好な作業環境が得られ、　（５）良好な成
形性が得られるため、従来から加工上の利点は確認され
ていたが、潤滑剤の性能が不十分なため、工業化されな
かったアルミニウム材オの温間成形用潤滑剤として優れ
た性能を有している。

以上 特許出願人　スカイアルミニウム株式会社−ｌフ−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　カーボン数Ｃ＝１２〜１８のアルキル基よりなる脂
   肪酸の石鹸であって水に対する溶解度が２０％に達する
   温度が５０℃未満のもの２．５％〜２０％、および粒度
   ０．３〜１５μｍの黒鉛粉末２．５％〜４０％を水に分
   散含有させたアルミニウム材の温間成形加工用潤滑剤。