JPH02298596A - 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。ただし温間成形
の効果を顕著に得るには１８０℃以上３００℃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一つとし
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、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
ム材の温間成形に用いて、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゜１〜２０μｍの四弗化エチレン樹脂粉末５％
〜３０％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（ポリブデン）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
の商品価値が低下してしまう。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％の水溶液とする。

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．　１〜２０μｍの四弗化エチレン樹脂粉末
５％〜３０％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。

四弗化エチレン樹脂粉末の粒度が０．　１μｍ未満では
かじりが発生し易く添加効果がない、また２０μｍ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、四弗化エチレン樹脂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。

四弗化エチレン樹脂粉末の含有量が５％未満では添加に
よるかじりに対する効果がなく、また３０％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．　１〜２
０μｍの四弗化エチレン樹脂粉末を５％〜３０％分散含
有させるのである。

また、四弗化エチレン樹脂粉末とともに、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、塩素系などの極圧
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）、モノクロロベンゼン（ｍｏｎｏｃｈｌｏｒｏ
ｂｅｎｚｅｎｅ）、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１
　　　　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
本発明の潤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０．８ｍｍ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　ｍｙ　Ｘ　６０皿×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　６０Ｉ１ｗ１１ 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６０ＩＩＩ１１） −２０ｍｍ以下。

±　２１ｍｍ以上５９ｍ１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。

士　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 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
方本願請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　固形成分添加時の性能比較 法に予備実験Ｎｏ、８の基剤にさらに四弗化エチレン樹
脂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
「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　固形成分添加時の性能比較 性；　「粒度　含有量」欄には上段に添加する四弗化エ
チレン樹脂の粒度、下段に四弗化エチレン樹脂の含有量
を示す。

＋」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四弗化エチレ
ン樹脂粉末を添加した場合（Ｎｏ、２〜３）はさらにか
しり性の向上がみられ連続加工が容易となる。四弗化エ
チレン樹脂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 ′：ｌ寺許’Ａ’、ｆｉ％ｋ　　　スηイγｌレミニウ
ムν禾Ｗ全社−１２＝

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
   肪酸の石鹸であつ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
   ０．１〜２０μｍの四弗化エチレン樹脂粉末５％〜３０
   ％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。