JPH0246080B2

JPH0246080B2 - Reikantanzoyojunkatsuyu

Info

Publication number: JPH0246080B2
Application number: JP23782683A
Authority: JP
Inventors: Toyohito Uematsu; Shigeo Komatsuzaki; Fumio Nakano; Tomoe Takamura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-12-19
Filing date: 1983-12-19
Publication date: 1990-10-12
Anticipated expiration: 2003-12-19
Also published as: JPS60130694A

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の利用分野〕本発明は、金属の塑性加工用潤滑油に係り、特
に、潤滑油に不溶な有機リン化合物を乳化剤によ
り潤滑油中に均一に分散させ、懸濁液の安定化を
図つた冷間鍛造用潤滑油に関する。〔発明の背景〕一般に、引抜き、前方押出、後方押出、据込み
及び深絞り等の冷間加工に供される金属材料（以
下、素材と略記する）の潤滑は非常に重要であ
る。すなわち、冷間加工においては、加工の際、金
型との接触面圧、塑性変形熱及び摩擦熱等が大き
く、かつ素材の表面積が数倍から数十倍に増大
し、素材内部の材料が表面に新生面として露出す
るため、苛酷な潤滑条件下におかれる潤滑剤の良
否が、金型寿命、加工品の寸法精度を左右する。冷間加工用の潤滑油は、大別して３種類のもの
がある。すなわち植物油、鉱物油を主成分とした
水溶性、非水溶性の液体潤滑剤、金属石けん、牛
脂などの半固体状潤滑剤及び黒鉛、二硫化モリブ
デン等の固体潤滑剤である。これらの潤滑剤は、
加工度の小さい場合、十分適用できるが加工度の
大きい、すなわち、塑性変形の大きい場合や複雑
な形状を有する成形品では、潤滑剤の耐荷重性、
耐熱性、潤滑剤の導入等が不十分なためかじりや
焼付きが生じ十分満足できるものがなかつた。塑
性変形が大きい場合や複雑な形状の場合の潤滑剤
としては、リン酸塩被膜、しゆう酸塩被膜などの
化成被膜処理や合成樹脂系被膜処理等が知られて
いる。しかし、化成被膜処理は充分な前処理が必
要である。例えば、リン酸塩被膜では、素材表面
を充分脱脂、酸洗を行い、処理工程中の厳密な条
件管理、処理液の調整、該反応によつて生成する
スラツジの除去、処理廃液の公害防止のための多
大な経費といつた問題がある。また、合成樹脂被
膜では、被膜が有機質であるため被膜形成の作業
性、加工性能、加工後の被膜除去等の点で問題が
ある。特開昭47−8279号公報には、油中に二硫化モリ
ブデン粒子を懸濁させるための乳化剤として、メ
タクリレートとＮ−ビニルピロリドンとの共重合
体が開示されている。該乳化剤は、二硫化モリブ
デンを油中に分散させるためには極めて有効であ
る。しかし、酸性リン酸エステルに対する乳化剤
としては、不充分なものであつた。他方、かくはん装置等によつて潤滑油を絶えず
かくはんし、添加剤を油中に均一に乳化させる方
法があるが、給油槽にかくはん装置を取付ける必
要があり、また長期間にわたつて静止貯蔵する場
合、使用時に充分かくはんを行う必要がある等、
経済的及び実用的な面で問題があつた。このように、従来の塑性加工時に用いる潤滑剤
には、種々の問題点があるため、素材表面に被膜
処理を必要とせず、単に液体潤滑剤を塗布するの
みで加工できるような高性能潤滑剤の開発が望ま
れていた。〔発明の目的〕本発明の目的は、素材に塗布又は金型内に給油
するのみで、塑性加工時の変形熱、摩擦熱を利用
して金属表面に優れた潤滑膜を形成させ、加工度
の高い加工品を製造することができる、冷間鍛造
用潤滑油を提供することにある。〔発明の概要〕本発明を概説すれば、本発明は乳化型金属加工
用潤滑油に関する発明であつて、潤滑油に、下記
一般式：（式中、Ｒはアルキル基又はフエニル基を示し、
ｎは１〜２の数である）で表されるリン化合物及
び乳化剤を配合した冷間鍛造用潤滑油において、
該乳化剤が、(A)ポリメタクリレート、ポリイソブ
チレン、オレフイン共重合体及びポリアルキルス
チレンよりなる群から選択した少なくとも１種の
ポリマーと、(B)ポリアルケニルコハク酸無水物、
ポリアルケニルコハク酸イミド、ポリアルケニル
コハク酸エステル、メタクリレートとニトリル基
を持つ単量体との共重合体、及び長鎖アルキルア
クリレートよりなる群から選択した少なくとも１
種の化合物との組合せよりなる乳化剤であること
を特徴とする。前記式で表されるリン化合物の例としては、
ジブチルハイドロジエンホスフアイト、ジフエニ
ルハイドロジエンホスフアイト、ジイソデシルハ
イドロジエンホスフアイト、モノブチルホスフエ
ート、モノイソデシルホスフエート、また市販の
モノとジの混合物である、メチルアシツドホスフ
エート、イソプロピルアシツドホスフエート、ブ
チルアシツドホスフエート等が例示される。該極圧剤と潤滑油から成る冷間加工用の潤滑油
であるが、潤滑油に極圧剤が溶解した状態では、
極圧剤の添加効果が極めて低くなり、良好な加工
性能が得られない。極圧剤が溶解しない鉱油、合
成油又は、これらの混合油中に極圧剤を均一に懸
濁分散又は乳化状に分散させると良好な加工性能
が得られる。本発明の冷間鍛造用潤滑油を用いると、その塑
性加工時において金型と素材が直接々触するのを
防止する効果が大きくかつ、複雑な形状の加工品
や加工度の高い加工品を形成できる。また加工品
の寸法精度も著しく向上する。これは、配合した
有機リン化合物の微細粒子が素材表面に多量に密
着し、塑性変形に伴う変形熱によつて、ち密で強
固な潤滑被膜が形成するため、素材表面のかじり
や焼付き性を低減し、金型寿命の大幅な延長、及
び金型損傷の軽減にも大きな効果がある。また、
化成処理等によつて形成される潤滑被膜よりも薄
い被膜が形成されるため、加工品の寸法精度が向
上することはいうまでもない。本発明に使用される潤滑油は、一般的に潤滑油
と称される鉱油若しくは合成油またはこれらの混
合油であるが、これらの潤滑油は、加工品の加工
度および素材表面への潤滑方法に応じて粘度を選
択することができる。鉱油若しくは合成油又はこれらの混合油に配合
する極圧剤の配合量は特に限定しないが、良好な
潤滑被膜を形成させるには、リン分として0.1重
量％以上が好ましい。また、極圧剤を潤滑油中に
均一に分散させ長期間懸濁状態を保つには、乳化
剤(A)は、２重量％以上、乳化剤(B)は0.04重量％以
上が好ましい。乳化剤(A)を多量に配合しても加工
性能を阻害しないが、乳化剤(B)は５重量％を越え
ると加工性能が低下する。本発明の潤滑油の使用方法としては、塑性加工
しようとする素材に、例えばハケ塗り、スプレー
法、浸漬法、流動浸漬法等の方法で塗布した後、
加工すればよい。従来の潤滑技術のように、前処
理、リン酸塩処理又はしゆう酸処理等を行い、更
に潤滑剤を使用するというような複雑な工程を必
要とせず、極めて簡単であり、かつ能率的であ
る。また処理後及び加工後の素材の防錆効果も大
きい。なお、本発明の潤滑油は、加工度の高い加工品
及び複雑な加工品の深絞り、引抜き、押出等の塑
性加工品にも使用でき、その潤滑効果は極めて良
好であり、かつ仕上り表面も優れているが、潤滑
油の劣化防止のための酸化防止剤、防錆剤等の有
機又は無機化合物を、本発明の効果を阻害しない
範囲で添加してもよい。〔発明の実施例〕次に本発明の実施例及び比較例を挙げて、その
効果について説明するが、本発明はこれらに限定
されない。なお添付図面において、第１図は、加工油の性
能評価に用いた素材の側面図である。第２図は加
工油の性能評価に用いた金型の縦断面図である。
第２図において、符号１はポンチ、２は素材、３
は金型の超硬部分、４は金型、５は金型加熱用バ
ンドヒーターを意味する。実施例１ 40℃における粘度が56mm²／ｓの鉱油に、乳化剤
として、(A)ポリメタクリレート（カネルーブ
2000、カネボーエヌエスシー製）５又は10重量
％、(B)ポリブテニルコハク酸エステル〔ルーブリ
ゾール（Lubrizol）939、日本ルーブリゾール工
業（有）製〕を、後記第１表に示す配合で加熱溶
解した後、極圧剤としてモノブチルホスフエート
を20重量％配合し、ホモジナイザーでかくはんし
て、潤滑油中のモノブチルホスフエートの平均粒
径が50μｍからなる乳化状の潤滑油組成物を得
た。この潤滑油組成物を試験管に移し、室温（25〜
27℃）で静置して、相分離が現われる時間を測定
し、乳化安定性を評価した。その評価結果を第１
表に示した。なお、比較例１及び２の潤滑油は、基本組成と
して、ベース油に鉱油（40℃で56mm²／ｓの粘度）
75重量％、極圧剤のモノブチルホスフエートが20
重量％であり、下記の組成である。比較例１：ポリブテニルコハク酸エステルを５重
量％配合比較例２：乳化剤なし

【表】

【表】す
乳化安定性は、潤滑油と極圧剤が分離し始め
る、すなわち、相分離が現われるまでの時間が長
い程、良好な分散剤である。第１表から明らかなように、ポリメタクリレー
トとポリブテニルコハク酸エステルを乳化剤とし
たものは、比較例のものに比べて長期間相分離が
現われず乳化安定性に優れていることが分る。実施例２実施例１に示した乳化状の潤滑油を第１図に示
した直径9.9mmの素材（SCM415、クロムモリブ
デン鋼）に塗布した後、第２図に示した金型を用
い、前方押出し加工法により、加工性能及び潤滑
被膜の形成状態をＸ線マイクロアナライザーで評
価した。その評価結果を第２表に示した。潤滑油
の加工性能は、加工後の表材表面に焼付きが生ず
るときの金型温度であり、この温度が高い程良好
な加工性能を示す。加工条件及び試験方法は、次のとおりである。１加工条件 (1) 素材寸法

【表】 (2) 金型主要寸法

【表】２加工性能第２図に示した金型に金型加熱用バンドヒー
ターを取付け、金型温度を５〜10℃ごとに段階
的に上げ、各温度で潤滑油を塗布した素材を30
本ずつ加工し、加工後の表面に焼付きが生じ始
めるときの金型温度を測定した。この温度が高
い程、潤滑油の加工性能が優れていることを示
す。３加工後の表面分析金型温度150℃で１の加工条件で加工した後
の素材表面をＸ線マイクロアナライザーによ
り、リンの濃度を測定した。リン検出濃度が多
い程、素材表面に緻密な潤滑被膜が形成された
ことを示す。

【表】

【表】第２表から明らかなように、本発明の分散剤
は、金属に対する極圧剤の反応性を阻害すること
なく、良好な加工性能を示す。また、加工後の素
材表面に良好な潤滑被膜が形成されていた。実施例３実施例１と同じ鉱油に乳化剤として乳化剤(A)の
ポリイソブチレン〔パラトーン（PARATONE）
108、エクソンケミカル社製〕、ポリオレフイン
ポリマー〔パラトーン707、エクソンケミカル
社製〕、スチレン−イソブチレンの共重合体〔シ
エルビス（Shellvis）50、シエルケミカル社
製〕、アクリリツクポリマー〔プレキソール
（PLEXOL）HF833、日本アクリル化学社製）、
エチレン−α−オレフイン共重合体（＃1010、三
井石油化学工業社製）と、乳化剤(B)のポリブテニ
ルコハク酸エステル（ルーブリゾール939）を、
後記第３表に示す配合量で添加し、加熱溶解した
後、極圧剤モノブチルホスフエートを20重量％配
合し、ホモジナイザーでかくはんして、潤滑油中
のモノブチルホスフエートの平均粒径45μｍから
なる乳化状の潤滑油組成物を得た。これを50mlの
サンプル管に移し、室温（25〜27℃）で静置して
乳化安定性を評価した。その評価結果を第３表に
示した。

【表】

【表】第３表から明らかなように、本実施例のもの
は、実施例１に示した比較例のものに比し、乳化
安定性が優れていることが判る。また、直径200mm、厚さ８mmの鋼板（SPCE）
に潤滑油を塗布し、内径140mm、厚さ７mm（シゴ
キ率、12.5％）のカツプ状に深絞り加工を行つた
結果、良好な加工性能を示した。実施例４潤滑油のベース油として、α−オレフイン油
〔日本油脂(株)製、40℃の粘度100mm²／ｓ〕、ポリオ
ールエステル油〔日本油脂(株)製、40℃の粘度56
mm²／ｓ〕及びフロロシリコーン油〔ダウコーニン
グコーポレーシヨン製、40℃の粘度100mm²／ｓ〕
に、実施例１と同じ乳化剤を、第１表の番号４と
同じ配合量で添加し、加熱溶解した後、極圧剤、
モノブチルホスフエートを20重量％配合しホモジ
ナイザーでかくはんし乳化状の潤滑油を得た。こ
れを実施例１と同じ方法で分散安定性と加工性能
を評価した。結果を第４表に示した。なお、潤滑
油中における極圧剤の平均粒径は45〜50μｍであ
る。

【表】第４表から明らかなように、本実施例のもの
は、実施例１の比較例のものに比し乳化安定性に
優れていることが判る。実施例５ 40℃における粘度が56mm²／ｓの鉱油に、乳化剤
(A)と(B)を第５表に示す配合量で添加し、加熱溶解
した後、極圧剤モノブチルホスフエートを20重量
％配合し、ホモジナイザーでかくはんして、潤滑
油中のモノブチルホスフエートの平均粒径が40〜
50μｍから成る乳化状の潤滑油を得た。

【表】

【表】なお、各乳化剤の製造会社名は以下のとおりで
ある。ポリアルケニルコハク酸無水物（三洋化成）、
ポリアルケニルコハク酸イミド（カロナイト化
学）、ポリブテニルコハク酸のエステル〔日本ル
ーブリゾール工業（有）〕、ラウリルアクリレート
（テキサコケミカル）、メタクリル酸エステルと
ニトリルの共重合体（カネボーエヌエスシー）、
ポリメタクリレート（カネボーエヌエスシー）、
ポリイソブチレン（エクソンケミカル）、エチ
レン−α−オレフイン共重合体（三井石油化学工
業）。上記の各潤滑油の一部を、50mlのサンプル管に
移し、室温（25〜27℃）で静置して、乳化安定性
及び実施例２と同じように、加工後の素材表面の
潤滑被膜の形成状態を測定した。これらの評価結果を第６表に示した。第６表から明らかなように第５表に示した乳化
剤(B)の配合量が0.04重量％以上になると長期間乳
化状態を保つことが判る。また、金属に対する極
圧剤の反応性を阻害することなく、良好な潤滑被
膜が形成されていることが判る。

【表】

【表】実施例６ 40℃の粘度が100mm²／ｓのα−オレフイン油
〔日本油脂(株)製〕に乳化剤(A)のポリメタクリレー
ト〔日本ルーブリゾール工業（有）製〕５重量
％、乳化剤(B)のポリブテニルコハク酸エステル
0.2重量％を、それぞれ配合し、加熱溶解した後、
第７表に示した極圧剤を20重量％配合し、実施例
１と同じホモジナイザーでかくはんし、油中の極
圧剤粒径30μｍからなる潤滑油組成物を得た。こ
れを実施例１及び実施例２と同じ方法で乳化安定
性及び加工性能を評価した。結果を第７表に示し
た。第７表から明らかなように乳化安定性及び加工
性能は、実施例１の比較例に比し優れていること
が判る。

【表】

【表】実施例７ 40℃における粘度が80mm²／ｓの鉱油に、後記第
８表に示した有機リン化合物を10重量％、及び乳
化剤(A)のポリメタクリレート（カネボーエヌエス
シー製、100℃の粘度650mm²／ｓ）５重量％、乳化
剤(B)のポリブテニルコハク酸エステル〔ルーブリ
ゾール939、日本ルーブリゾール工業（有）製〕
0.2重量％を、それぞれかくはんしながら添加し、
乳化状の潤滑油を得た。これらの潤滑油に、直径9.9mm、長さ30mmの円
柱鋼材（クロムモリブデン鋼、SCM415）を150
℃に加熱したものを30秒間浸漬した。この化成被膜処理した鋼材を、断面減少率75
％、約３cm／秒の加工速度で押出し加工を行つ
た。その試験結果を第８表に示した。なお、対照例の組成は下記のとおりである。対照１：市販の冷間加工用潤滑油組成ベース油：鉱油 38％添加剤：脂肪分硫黄化合物分塩素化合物分 44％６％ 12％対照２：従来のボンデライト・ボンダリユーベ処
理

【表】第８表から明らかなように、本発明の実施例の
ものではいずれも良好な結果が得られ、対照２の
従来のリン酸塩被膜処理品と同程度の加工性能を
示した。実施例８ 40℃における粘度が56mm²／ｓのポリオールエス
テル油〔日本油脂(株)製〕に、前記第８表に示した
有機リン化合物を10重量％、及び乳化剤(A)を５重
量％、また(B)を0.2重量％、それぞれかくはんし
ながら添加し、乳化状の潤滑油を得た。この潤滑
油を用い、実施例７と同じ条件で、鋼材表面に潤
滑被膜を形成し、加工して、被膜の性能を評価し
た。その評価結果を第９表に示す。なお、加工性能の評価は、第８表と同じ評価基
準で行つた。第９表に示すように、いずれも良好な結果が得
られた。

【表】

【表】比較例３前記実施例１と同じ40℃における粘度が56mm²／
ｓの鉱油75重量％に極圧剤モノブチルホスフエー
ト20重量％と下記第10表の乳化剤を５重量％加
え、油中におけるモノブチルホスフエートの平均
粒径が45〜50μｍになるようにホモジナイザーで
かくはんした。この潤滑油について、本発明の実
施例１及び実施例２と同じ方法で乳化安定性と加
工性能を評価した。結果を第10表に示した。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、潤滑油に有機
リン化合物を均一に懸濁状態に長期間保持する分
散剤として、本発明で用いる乳化剤は、乳化安定
性を著しく向上させるのに有効である。本発明で
用いる乳化剤は、金属に対する有機リン化合物の
反応性を阻害しない。また、乳化剤の配合によつ
て得られた乳化状の潤滑油は、油中に有機リン化
合物が微粒子となつて分散しているので、加工
時、摩擦面へ有機リン化合物が多量に導入され、
ち密な潤滑被膜が形成されるため優れた加工性能
を示す。そのため従来の加工油に比し、より複雑
な形状や加工度の高い加工品を形成させることが
できる。しかも処理が簡単であり、処理後及び加
工後の素材の防錆効果が大きいという顕著な効果
が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、加工油の性能評価に用いた素材の側
面図であり、第２図は、加工油の性能評価に用い
た金型の縦断面図である。１：ポンチ、２：素材、３：金型の超硬部分、
４：金型、５：金型加熱用バンドヒーター。

Claims

【特許請求の範囲】１潤滑油に、下記一般式：（式中、Ｒはアルキル基又はフエニル基を示し、
ｎは１〜２の数である）で表されるリン化合物及
び乳化剤を配合した冷間鍛造用潤滑油において、
該乳化剤が、(A)ポリメタクリレート、ポリイソブ
チレン、オレフイン共重合体及びポリアルキルス
チレンよりなる群から選択した少なくとも１種の
ポリマーと、(B)ポリアルケニルコハク酸無水物、
ポリアルケニルコハク酸イミド、ポリアルケニル
コハク酸エステル、メタクリレートとニトリル基
を持つ単量体との共重合体、及び長鎖アルキルア
クリレートよりなる群から選択した少なくとも１
種の化合物との組合せよりなる乳化剤じあること
を特徴とする冷間鍛造用潤滑油。