JPH043800B2

JPH043800B2 -

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Publication number: JPH043800B2
Application number: JP6230087A
Authority: JP
Priority date: 1987-03-17
Filing date: 1987-03-17
Publication date: 1992-01-24
Also published as: JPS63227699A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明は、高ニツケル系合金鋼（例えば、イン
コロイ、インコネル又はNi20％以上のステンレ
ス鋼）の塑性加工、即ち頭付け加工（以下ヘツダ
ー加工と称す）、冷間鍛造、板プレス加工、圧延、
伸線、鋼管の引抜き等において、高ニツケル合金
鋼に蓚酸塩皮膜を形成させた後、水分散型樹脂潤
滑剤処理による潤滑皮膜を形成させ、それによつ
て焼付を生じさせないようにした潤滑処理方法に
関するものである。［従来の技術］従来高ニツケル系合金鋼を塑性加工する場合、
金属及び金型工具の摩擦や摩耗の低減を図るた
め、金属に潤滑剤を施しており、その潤滑剤とし
て、比較的低加工度のものに対しては、極圧剤や
油性向上剤を添加した潤滑油が施され、高加工度
の場合、有機溶剤で希釈して用いる樹脂系潤滑剤
が塗布され、更にその上に潤滑油が塗布されてい
る。又通常のステンレス鋼の場合は、潤滑処理と
して蓚酸塩皮膜＋石けん潤滑皮膜が用いられてい
るが、高ニツケル系合金鋼材は耐腐食性に優れて
いるため、蓚酸塩処理は、著しく反応が阻害さ
れ、充分な皮膜形成が行われない。そのため弗素
化合物、塩素化合物等のエツチング剤を蓚酸塩処
理液に増量しているが、その処理に長時間かかる
のと、皮膜形成にしても満足な皮膜が形成されな
い問題があるため、石けん潤滑皮膜との組合せで
は加工中に蓚酸塩皮膜が部分的に剥離し、その剥
離部分に焼付が生ずるという問題点がある。［発明が解決しようとする問題点］近年金属材料の用途が多様化しており高ニツケ
ル系合金鋼などの難加工材の塑性加工の条件がき
びしい場合には、油系や樹脂系などの潤滑剤では
満足できない場合があることが問題として生じて
きた。又有機溶剤で希釈して用いる樹脂系潤滑剤
は環境衛生上よくなく、又、火災などの危険性も
ある。又冷間加工後にその残留皮膜をアルカリク
リーナー処理→酸洗で容易に除去することができ
ないので加工現場に適さないなどの問題も生じて
きた。そこで火災などの危険性のない水分散型潤滑処
理液を用いて、強度の冷間加工に対して優れた潤
滑性能を示すと共に冷間加工後に金属表面に残留
する皮膜をアルカリクリーナー→酸洗で容易に除
去できるような金属の潤滑剤が必要となつてき
た。［問題点を解決するための手段］前記要望に応じた潤滑剤を開発すべく鋭意研究
した結果、高ニツケル系合金鋼の表面に蓚酸塩皮
膜を形成させた後、潤滑剤としてガラス転移点が
−50〜10℃に調整されたアクリル系樹脂10〜35重
量部とワツクス３〜15重量部と界面活性剤0.5〜
５重量部と残りは水を含有し、且つ前記アクリル
系樹脂／ワツクス重量比が２〜12に調整された水
性液で処理し、常温乾燥後、加熱、焼付けする
と、従来の潤滑剤を用いるよりも優れた潤滑皮膜
を得ることが出来た。［組成の説明］本発明における蓚酸塩処理は例えば特公昭60−
21227号記載の処理液で処理することが出来る。本発明におけるガラス転移点−50〜10℃のアク
リ系樹脂は、一般式 −（Ra−Rb−（Rc）−）_o 〔式中のRa，Rb，Rcの順位はランダムであり、
Raはビニルトルエン基、スチレン基、メチルメ
タアクリル基、アクリルニトリル基、アクリル酸
と炭素数１〜12を有する１級脂肪族アルコールと
の反応により得られたアクリル酸エステル、メタ
クリル酸と炭素数３〜12を有する１級脂肪族アル
コールとの反応により得られたメタクリル酸エス
テル基の中から選ばれた１種又は２種以上を55〜
97重量％からなり、Rbはアクリル酸、メタクリ
ル酸、マレイン酸、イタコン酸、２−ヒドロキシ
エチルメタクリレートのリン酸エステル化合物、
２−ヒドロキシプロピルメタクリレートのリン酸
エステル化合物、又はそれらのアルカリ中和物の
中から選ばれた１種又は２種以上を３〜30重量％
からなり、Rcはメタクリル酸２−ヒドロキシル
エチル、メタクリル酸ヒドロキシルプロピル、ア
クリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒド
ロキシプロピル、Ｎ−メチロールアクリルアミド
又はそのエステル化合物、ジアセトンアクリルア
ミド又はグリシジルメタクリレートの中から選ば
れた１種又は２種以上を０〜15重量％からなつて
いる。〕を有するアクリル系樹脂を用いることが
出来る。ｎは重合度1000〜50000であるが、ガラ
ス転移点−50〜10℃になるように重合させる。例
えば、各モノマーの混合物を50〜60℃で５〜７時
間乳化重合させることにより所望のガラス転移点
を得ることが出来る。他の重合方法としては、例
えば、溶液重合、懸濁重合などがある。重合方法
により水以外の溶媒を使用する場合があり、例え
ば、エタノール、イソプロピルアルコール等を使
用する場合がある。本発明に用いられるワツクスは、石油パラフイ
ンワツクス、動植物油脂、高級脂肪酸、高級アル
コール、高級脂肪酸と高級アルコールエステル、
高級脂肪酸アマイド、高級脂肪酸のアミン塩など
が挙げられ、潤滑剤皮膜を固化させておくために
融点が45℃以上のものを用いるのが好ましい。融
点を上げるには、水素添加により２重結合をなく
す方法がある。界面活性剤は、ワツクスを水に乳化分散させる
ために用いられるが、その界面活性剤としては、
アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤が
挙げられる。アニオン系界面活性剤は、アルキル
ナフタレンスルフオン酸ナトリウム、アルキルベ
ンゼンスルフオン酸ナトリウム、ロート油などが
挙げられ、ノニオン系界面活性剤としては、ポリ
オキシエチレンアルキルエーテル（アルキル基は
高級アルコール）系、ポリオキシエチレンノニル
フエノールエーテル系、脂肪酸とポリエチレング
リコールエステル、脂肪酸とソルビタンエステ
ル、及びエチレンオキサイド付加物、などが挙げ
られる。界面活性剤によりある程度の乳化分散が
出来るがさらに乳化性の向上を図るため、ホモジ
ナイザーなどの機械撹拌と併用してもよい。本発明の潤滑剤処理液に、固体潤滑剤を配合し
てもよい。固体潤滑剤は、例えば、グラフアイ
ト、２硫化モリブデン、タルク、テフロン、窒化
ホウ素、炭酸カルシウム、メラミン・イソシアヌ
ル酸付加物などが挙げられる。［作用］蓚酸塩皮膜を用いた理由；蓚酸鉄や蓚酸ニツケルの皮膜を形成する。潤滑剤の保持効果があり均一な皮膜となり液
ダマリが出にくい。→おし込み防止効果が大き
い。耐熱性があり、加工熱が発生しても皮膜が軟
化しないためしごき加工しても皮膜が剥離しな
いため、焼付き防止効果が大きい。冷間加工材を製品化する時に潤滑皮膜を除去
するが、蓚酸塩皮膜は酸洗で除去が容易に出来
る。アクリル系樹脂を用いた理由；アクリル系樹脂の骨格にカルボン酸やリン酸エ
ステルを導入することにより水分散性が可能とな
る。又、金属や蓚酸塩皮膜との密着性が良好なた
め冷間加工のしごき作用に対しても剥離せず焼付
きが発生しないこと。更に、金属の冷間加工時に
金属と工具の直接接触を防ぐため、金属の延びに
対して、樹脂皮膜が追従して伸びることが必要で
ある。そのため樹脂は可撓性のよい構造がよく、
樹脂自体の特性値としては、軟い方がよく伸びる
ため、金属の伸びに皮膜が追従しやすくなる。従
つて、ガラス転移点が−50〜10℃と低い方が軟く
て伸びがよい。−50℃未満では、皮膜が軟らかく
なりすぎて冷間加工時に焼付きが発生しやすくな
る。10℃以上では、皮膜が硬くなりすぎ金属加工
時の金属の伸びに対する皮膜の追ずい性が低下し
たり又冬期の寒い時期には、造膜性が悪くなる傾
向があり均一な皮膜の生成が難しい。好ましいの
は−30〜０℃である。又、冷間加工後に潤滑皮膜を除去することが必
要である。例えば、アルカリ脱脂液による除去
は、Rcのカルボン酸基、リン酸エステル基等が
多いものが良好であり、その比率の多い方が除去
性が優れている。前記アクリル系樹脂の一般式のRaは、皮膜の
硬度及び引張り強度と延伸性を持たせるものを55
〜97重量％含有させるのが好ましい。Rbは、金
属との密着性、乳化分散性及びアルカリ脱脂性を
向上させるもので、３〜30重量％含有させるのが
好ましい。Rcは、金属との密着性を向上させ、
又加熱するとRbのカルボキシル基と架橋し硬化
して、耐熱性を向上させるのに必要であり０〜15
重量％含有させるのが好ましい。 Raが55％未満では、樹脂皮膜の可撓性が劣り
塑性加工時に金属の伸びに対して皮膜が追ずいし
て伸びないため皮膜切れを起して焼付きが発生し
てよくない。97％を越えると樹脂の水分散安定性
が低下して沈澱しやすくなる。又、アルカリ脱脂
性も低下する。 Rbが３％未満では、金属に対する密着性が低下する。皮膜をアルカリ脱脂液で除去する場合に除去
できない。水分散性が低下する。 30％を越えると、処理液の粘度が高くなりすぎて作業性や塗布
性がうまく行かない。生成した皮膜は、吸湿性が高くなり、造膜後
長期間放置した場合吸湿により皮膜の密着性が
低下する。 Rcが15％を越えると、架橋が進みすぎた皮膜となるため、可撓性が
なくなり、塑性加工時に皮膜が金属の延びに追
ずいしなくなり焼付きが発生してよくない。ヒ
ドロキシアルキルメタクリレートは、15％以下
が好ましく、Ｎ−メチロールアクリルアミド又
はグリシジルメタクリレートは３％以下が好ま
しい。アクリル系樹脂とワツクスとの混合比は重要な
因子であり、前記アクリル系樹脂にワツクスを適
量混合させることによつて金属表面上の樹脂皮膜
の除去性及び潤滑性を向上させる。アクリル系樹
脂／ワツクス重量比が２未満になると、金属に形
成される皮膜の密着性が低下して金属を塑性変形
加工している時に膜切れを起して焼付く。又12を
超えると滑り性が低下して金属間の摩擦が大きく
なり焼付く。好ましくは、４〜６の範囲である。
潤滑剤処理液中の界面活性剤の適正添加濃度は、
余り多量に添加すると潤滑性を低下させるので、
乳化分散させるのに必要な添加濃度及び潤滑性を
考慮すると0.5〜５重量部が良い。界面活性剤と
しては、ノニオン系、アニオン系、カチオン系、
両性イオン系が挙げられる。好ましいのはノニオ
ン系、アニオン系である。本発明の潤滑剤処理液を金属に適用するには、
予め脱脂→酸洗した高ニツケル系合成鋼を蓚酸塩
皮膜を形成させた後水分散型潤滑皮膜を浸漬法、
スプレー法、ハケ塗り法、流しかけ法、ロールコ
ーター法等の方法により常温にて処理し、乾燥す
るが、乾燥にあたり予め自然乾燥してから80〜
120℃にて加熱焼付けする方が密着性が向上する
ので好ましい。形成させる水分散型樹脂潤滑皮膜
は、塑性変形方法に応じて皮膜量を変化させ、板
のような軽度の加工度の場合0.5〜５ｇ／m²、パ
イプのような強加工度の場合５〜30ｇ／m²になる
ように処理液濃度を変化させて処理形成させる。［実施例］次にいくつかの実施例を挙げて説明する。実施例１〜４インコロイ800（Cr21％、Ni32.5％、Fe46％）
鋼管を酸洗し、水洗し、第１表の蓚酸塩処理液に
より蓚酸塩皮膜を形成させ、及び第２表、第３表
のアクリル系樹脂とワツクスを含有する処理液で
浸漬処理（20℃、１分）し、１時間液切りと自然
乾燥した後、100℃の熱風で30分間乾燥して固体
皮膜を10〜15ｇ／m²形成させた。伸管機で引抜き
加工を行い、引抜き後の外観観察及び潤滑膜の除
去法について調査した。その結果を第４表に示
す。伸管条件 ●インコロイ800鋼管 25φ×2.5t×2000（mm） ●加工度 32％ ●引抜き速度 17.8ｍ／min

【表】

【表】ナイザーで乳化分散したものを使用する
。
又インコネル600の50×100×0.7mm材料を、同
様の処理液及び条件で試験板を作成しバウデン試
験機により、摩擦係数及び焼付きまでの摺動回数
を測定した。表４に示す。［バウデン試験、条件］圧子：SUJ−25φ 荷重：５Kg 摺動速度：10mm／sec 摺動幅：30mm 試験板：インコネル600 50×100×0.7mm 試験温度：25℃ 比較例１実施例と同様のインコロイ800の鋼管を酸洗、
水洗し、蓚酸塩皮膜化成処理（第１表の処理液）
して水洗し、次いで潤滑処理（ボンダリユーベ
235（パーカライジング株式会社製品）70ｇ／、
80℃、３分処理）して乾燥後、実施例１と同様の
抽伸条件により引抜き加工と、バウデン試験を行
つた。その結果を第４表、第５表に示す。比較例２実施例１と同様のインコロイ800鋼管を酸洗、
水洗し、乾燥後溶剤希釈型樹脂〔ハングスターフ
ア111QD（ハングスターフア社製）〕トルエンで
１／２倍希釈し浸漬処理（室温１分）し、１日間自
然乾燥した後潤滑油〔Ｊ−１（ハングスターフア
社製品）〕を塗布後、実施例と同様の抽伸条件に
より引抜き加工と、バウデン試験を行つた。樹脂
付着量10ｇ／m²とした。その結果を第４表、第５
表に示す。

【表】

【表】抽伸後の潤滑膜の除去試験抽伸後のステンレス鋼管を苛性ソーダ３％、ト
リポリリン酸ソーダ1.5％及び界面活性剤を含有
する90℃のアルカリ脱脂剤水溶液に１時間浸漬処
理した後硝フツ酸で酸洗した例に潤滑膜の除去性
を目視判定した。第４表から明らかなように、本願発明の潤滑処
理方法によりインコロイ800パイプ表面に形成さ
れた潤滑皮膜は引抜き加工試験において比較例と
比較して優れた潤滑効果を示した。又、引抜き加
工後の鋼板表面に残留する潤滑膜の除去性は実施
例においては何れも完全に除去できたので優れて
おり、それに対して比較例においては除去性が極
めて悪いのではるかに劣る結果を示した。又、第
４表から明らかなように、インコネル鋼板表面に
形成された潤滑皮膜は、バウデン試験において比
較例と比較して優れた摩擦係数（低い程滑り性が
よい）と耐摩耗性焼付き性を示した。［発明の効果］本発明の冷間加工用潤滑剤処理液にて金属を処
理し、乾燥してその表面に0.5〜30ｇ／m²の固体
皮膜を形成させると、冷間加工の初期段階で固体
皮膜は充分な潤滑性を示し、しごきに対してもは
や離せず従つて加工金属表面に皮膜が残留するの
で金属と金型工具との接触が防止できる。変形加
工段階では、金属の変形熱及び摩擦熱により金属
表面が100〜150℃上昇して樹脂皮膜の伸びが良く
なり、金属の変形に対しよく追随し膜切れを起さ
ないために、焼付現象が起きない。冷間加工後に
おいてはその残留皮膜をアルカリクリーナー後酸
洗処理で容易に除去することができるので、加工
現場における作業性に適するものとなる等の優れ
た効果を奏する。

Claims

【特許請求の範囲】

１高ニツケル系合金鋼の表面に蓚酸塩皮膜を形
成させた後、潤滑剤としてガラス転移点が−50〜
10℃に調整されたアクリル系樹脂10〜35重量部
と、ワツクス３〜15重量部と、界面活性剤0.5〜
５重量部と残りは水を含有し、且つ前記アクリル
系樹脂／ワツクス重量比が２〜12に調整された水
性液で処理し、常温乾燥後、加熱、焼付けするこ
とを特徴とする高ニツケル系合金鋼の塑性加工用
潤滑処理方法。