JPH0577720B2

JPH0577720B2 -

Info

Publication number: JPH0577720B2
Application number: JP63154964A
Authority: JP
Inventors: Fumitaka Ito; Yasutaka Sakai; Yasuhiro Yoshikawa
Original assignee: Nikka Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Nikka Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1988-06-24
Filing date: 1988-06-24
Publication date: 1993-10-27
Also published as: JPH026600A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、塑性加工用水溶性潤滑剤に関する。
この潤滑剤は、塑性加工すなわち鍛造、押出し、
圧延、プレス、伸線等の金属加工、特に黒鉛系潤
滑剤を使用する熱間もしくは温間の鍛造や熱間押
出しの金属加工の際、離型を目的として、黒鉛系
の潤滑剤にかわつて使用される非黒鉛系潤滑剤と
して有用である。〔従来の技術〕金属の塑性加工を行う際の潤滑剤には、通常油
分散あるいは水分散状の黒鉛が使用されている。
前者は、鉱物油に極圧添加剤、ワツクス類等を配
合したものの中に、黒鉛を分散させたものである
が、加工の多くは熱間で行う為、引火の恐れや、
発煙が伴い、作業環境や健康上において、大きな
問題がある。後者は、水に極圧添加剤を添加し、
黒鉛を分散させたものである。潤滑性は、前者の
油分散のものと同じである。引火性の問題も無
く、作業性も若干改良されているが、黒鉛を使用
する限り、作業者及び作業環境を黒く汚染する事
には変わりなく、健康上も問題が残る。これら作業環境上の問題点を解決する為に、黒
鉛を使用しない塑性加工用潤滑剤の開発が試みら
れている。例えば、芳香族カルボン酸のアルカリ
金属塩にガラス組成物を含有せしめた潤滑剤（特
開昭60−1293）や、フタル酸のアルカリ金属塩を
用いた潤滑剤（特開昭58−84898）等がある。し
かしながら、これら潤滑剤においても、前者の場
合には、ガラス組成物が、型の凹部に堆積しやす
く欠肉が発生しやすいことや、型の温度が低い時
には良好な潤滑性が得られ無いこと、水で簡単に
型の洗浄が出来ないこと、またガラス組成物をス
プレーすることは作業者の健康上も良いことは言
えないこと等の問題点がある。また、後者では、
毒性も低く、健康上の問題も特に無く、型の水洗
いも容易に出来る等の良い点もあるが、黒鉛に比
べて潤滑性がやや劣つたり、また焼付きが生じ易
いという欠点が、使用上確認される。〔発明が解決しようとする課題〕塑性加工用潤滑剤として、専ら使用されている
黒鉛を主剤とする潤滑剤は、上記の如く作業者あ
るいは作業環境を黒く汚染すること、健康阻害の
影響が考えられること、またこの潤滑剤が油性の
場合は引火の危険があること等の問題を有してい
る。したがつて、潤滑性が良好で、汚染が無く、引
火せず、洗浄し易く、かつ健康上の心配の無い潤
滑剤が要望されている。更に、潤滑剤は一般には
水で希釈して使用されるが、近年においては高希
釈でも所定の性能を有することが要望される。本発明の目的は、このような要求を充足し得る
塑性加工用潤滑剤を提供することにある。〔課題を解決するための手段〕本発明は、２種の二塩基酸のアルカリ金属塩を
0.1〜30重量％と、水溶性高分子化合物0.01〜20
％重量とを含有する水性組成物からなり、２種の
二塩基酸の組合わせが、オルソフタル酸とアジピ
ン酸、オルソフタル酸とグルタル酸、オルソフタ
ル酸とフマル酸、イソフタル酸とアジピン酸、イ
ソフタル酸とグルタル酸、イソフタル酸とフマル
酸、テレフタル酸とグルタル酸、テレフタル酸と
フマル酸、テレフタル酸とマロン酸、グルタル酸
とマロン酸、グルタル酸とフマル酸、グルタル酸
とリンゴ酸、及びフマル酸とマロン酸である水溶
性の塑性加工用潤滑剤を提供する。本発明の潤滑剤は、さらに、添加剤として、微
粒子鉱産物、極圧添加剤、防腐剤、腐蝕抑制剤、
及び消泡剤から選ばれる添加剤を含んでいてもよ
い。塑性加工、特に熱間鍛造用の潤滑剤は、金型の
温度が約300℃と高温であるため、この付近の温
度で分解消失するものでは使用できず、一方潤滑
剤としての物性を有しながら、1000℃以上の被鍛
造金属と接触している間に消失するものであるこ
とが望ましい。この点で黒鉛は有用なものであるが、白色のも
ので近似の性質を示すものとして、二塩基酸のア
ルカリ金属塩が挙げられる。ここで、プラスチツ
クの滑剤として金属石鹸すなわち一塩基酸である
飽和脂肪酸の金属塩が多用されているが、これら
は塑性加工用潤滑剤としては、均一な塗布ができ
ないために、有用とは言えない。上記の二塩基酸としては、コハク酸、アジピン
酸等の飽和脂肪酸、フマル酸、マレイン酸等の不
飽和脂肪酸、およびフタル酸、イソフタル酸等の
芳香族カルボン酸が挙げられるが、それらのアル
カリ金属塩を潤滑剤主成分として本発明の目的に
使用した場合、摩擦係数が小さく、したがつて欠
肉が生じにくいが焼付きを生じ易いとか、また逆
に焼付きは発生しないが欠肉が生じ易いとかの問
題があり、充分満足のいく結果は得られない。しかし、２種の二塩基酸のアルカリ金属塩を混
合して使用することによつて、上記の問題点を完
全に解消し、良好な結果をもたらすことが見出さ
れたのである。その理由としては、混合物が水溶
液の状態から、金型へ塗布されて結晶化し、次い
で加熱された材料と接触し、鍛造加工が終了する
までの間において、それぞれの塩を単独で用いた
場合に比べ、結晶の乱れが生じる即ち結合エネル
ギーの小さい結晶になるため、混合物の融点降下
現象により、単独の場合よりも低温で融解して液
体潤滑効果が早く現れる。次いで、熱分解温度の
低い物質がまず分解し、ガス化し、さらに熱分解
温度の高い物質が分解ガス化することで、単独の
場合より広い温度域でガス潤滑離型の効果が発揮
される。さらに固体、液体、およびガスが共存す
ることが、良好な潤滑剤である黒鉛の層状すべり
に類似した状況を発現している。以上の結果とし
て、混合物は、単独で用いるよりも優れた潤滑離
型の性能を示すと推察される。なお、鍛造におけ
る潤滑効果として、これら固体、液体、ガスが有
効であることは、田中の報告（塑性と加工、
vol.25，P893（1984）等にも記されている。しか
し、前述の２種の二塩基酸の組合わせが良好な結
果をもたらすけれども、これらの二塩基酸の異な
る組合わせ、例えば、テレフタル酸とアジピン
酸、イソフタル酸とマロン酸、アジピン酸とグル
タル酸では焼付き防止性において不良であり、本
発明で規定する特定の組合わせにおいて目的に合
致した効果が得られるのである。二塩基酸をアルカリ金属塩の形で用いるのは、
熱安定性を得るためであつて、特に製品として水
溶性を得るためには、アルカリ土類金属の塩は使
用しがたい。アルカリ金属塩としては、ナトリウ
ム塩、カリウム塩、リチウム塩が良好であるが、
特にナトリウム塩が望ましい。二塩基酸のアルカリ金属塩は、潤滑剤主成分と
して、組成物中に0.1〜30重量％、好ましくは５
〜15重量％の量で含有されなければならない。こ
れは、0.1重量％未満では潤滑剤として必要な低
摩擦係数が得られず、30重量％を越える場合には
安定な製品状態が得られないためである。また、
２種の二塩基酸のアルカリ金属塩の重量組成比
は、１：９〜９：１、好ましくは３：７〜７：３
であるのが望ましい。潤滑剤は、一般にスプレーによつて金型へ噴霧
塗布される。この潤滑剤主剤だけを塗布すること
もできるが、より均一な膜として付着させるため
の付着剤として、水溶性高分子化合物が使用され
る。水溶性高分子化合物の例としては、ヒドロキ
シエチルセルロース、カルボキシメチルセルロー
ス、ポリカルボン酸ナトリウム、ポリカルボン酸
アンモニウム等を挙げることが出来る。水溶性高
分子化合物の添加量は、0.01〜20重量％、好まし
くは0.1〜５重量％であるのがよい。これは、
0.01重量％未満では付着剤としての効果が得られ
ず、20重量％を越える場合には粘度が著しく上昇
することにより製品としての取扱いが煩雑になる
ためである以上の組成物を塑性加工の潤滑剤として充分使
用し得るが、加工がより苛酷な操作条件のもとで
行われるよう場合、焼付きが起こる可能性もある
ため、これを防止する目的で微粒子鉱産物や極圧
添加剤を添加してもよい。微粒子鉱産物としては、層状雲母やタルク、カ
オリン、繊維状鉱物であるセピオライト、アタパ
ルジヤイト、または炭酸カルシウム、硫酸カルシ
ウム、硫酸バリウムの少なくとも１種を、0.1〜
20重量％の量で添加するのが適当である。さらに、防腐を目的とする殺菌剤の添加、防錆
を目的とする腐蝕抑制剤の添加、スプレー時の発
泡を抑えることを目的とする消泡剤の添加も可能
である。本発明の塑性加工用水溶性潤滑剤は、原液のま
ま使用してもよいが、好ましくは状況に応じて10
倍ないし50倍に希釈して使用する。性能の点から
は、塗布された固形分量が適正かどうかが重要で
あり、希釈倍率を高くして塗布量を増減すること
もできるが、塗布と加工のタイミングやノズル形
状等からの制約により、希釈倍率を調整すること
により潤滑剤固形分の塗布量を変えるのがよい。
尚、先に説明した組成濃度は、慣例的に希釈前の
濃度をとつている。金型への塗布は、どのような
方法をとつてもよいが、一般にはスプレーにて塗
布するのがよい。また、塑性加工用潤滑剤とし
て、熱間鍛造その他の鍛造条件または押出して使
用してもよい。〔発明の効果〕本発明の組成物を塑性加工の潤滑剤として使用
することにより、黒鉛以上の潤滑性能及び離型性
を得ることができ、白物であるため作業環境の汚
染も無く、作業者の健康継続上も優れ、また洗浄
性の問題も無くなる。〔実施例〕次に、本発明を実施例により更に説明する。な
お、実施例中の部及び％は、特記しない限り重量
を基準とする。実施例１リング圧縮実験により摩擦係数を求めた。 φ120×50mmの金型（SKD61、焼入れ）上下各
１個を約270℃に加熱し、30倍希釈した潤滑剤10
mlを、上下金型のリングとの接触する面にスプレ
ー塗布（圧力５Kg／cm²）する。一方、φ60×φ30
×15mmのリング（S45C材）をAr雰囲気の電気炉
にて1000℃に加熱する。金型及びリングの高さの
減少率（加工度）と内径の変化率を「工藤による
エネルギー法」（Proc.5th.Japan Nat.Cong.
Appl.Mech，（1955）、75）により求められる理
論曲線にブロツトして、摩擦係数を求めた。〜実験に用いた潤滑剤組成〜（実施例２，３でも同様組成）二塩基酸 11.0部水酸化ナトリウム 7.5部ヒドロキシエチルセルロース 2.0部タルク０または５部水残部 100.0部

【表】表中の番号はサンプルNo.を示し、２種の二塩基
酸の同一重量部での組合わせの例でかつタルクは
含まない場合である。これらのうち、１〜13は実
施例、14〜16は比較例である。結果を下記表１に示す。

【表】リング圧縮試験の結果、２種の二塩基酸の好ま
しい配合組成物（No.１〜13）は、それらの好まし
くない配合組成物（No.14〜16）よりも低摩擦係数
を示した。また、No.５の組成物に微粒子鉱産物５
部を添加した場合の摩擦係数は0.34と低い値を示
した。尚比較例として二塩基酸としてフマル酸または
アジピン酸を単独で使用した場合についても行つ
たが、その摩擦係数は0.41，0.66と高い値を示し
た。実施例２後方押出し実験により、焼付性の有無を確認し
た。φ38mm、抜け勾配1゜のポンチ型（SKD61、焼
入れ）を、約300℃に加熱し、10倍に希釈した潤
滑剤を自動スプレー（４Kg／cm²、２ml／秒）で、
0.3秒×４回（計2.4ml、但しロス多い）スプレー
塗布する。一方、φ36.5×50mmのテストピース
（S45C材）をAr雰囲気の電気炉にて1000℃に加
熱する。ポンチ型及びテストピースを120ton油圧
プレスにセツトし、圧縮する。同様の操作をテス
トピースをかえて５回繰り返し、終了後のポンチ
型の状態を観察する。尚、テストピースとポンチ
型が焼付いた場合でも、引抜く際に両者が分離で
きる様に装置を工夫して用いた。比較のため、潤
滑剤のポンチ型への塗布をハンドスプレーにて５
倍希釈液にて５ml（固形分で上記塗布量の４倍量
になるが、実質的にはロスが少なく、それ以上の
量となる）塗布した場合についても行つた（表
中″を付したNo.）。尚、表中′を付したNo.は、タル
クを５倍含む組成の例である。また、他の比較例
として二塩基酸としてフマル酸を単独で用いた場
合についても試験した。結果を下記表２に示す。

【表】

【表】フマル酸単独あるいは好ましくない２種の二塩
基酸の配合（No.14〜16，No.15″）では、ポンチ型
のＲ部分に焼付きによる縦疵が生じた。しかし、
好ましい配合の場合（No.１〜13）及びその配合に
微粒子鉱産物を含む場合（No.5′）は、焼付きによ
る縦疵は生じなかつた。実施例３実機による評価を行つた。 1600tonプレスおよび6000tonプレスにて、自動
車用部品（材質S45C）の熱間鍛造を行つた（材
料温度約1250℃、金型温度約350〜400℃）。用い
たスプレーは圧力５Kg／cm²のエアレス式の自動ス
プレーであり、金型が開いている間約２〜３秒間
スプレーを行う。希釈倍率は30倍である。結果を下記表３に示す。

【表】実機評価の結果、本発明の潤滑剤（この実施例
ではNo.５，６）は、好ましくない２種の二塩基酸
塩の配合または二塩基酸単独の水溶性潤滑剤に比
べ、潤滑性、離型性、耐焼付き性とも優れた性能
を有し、更にそのための作業性も改善されること
が確認された。

Claims

【特許請求の範囲】

１２種の二塩基酸のアルカリ金属塩を0.1〜30
重量％と、水溶性高分子化合物0.01〜20重量％と
を含有する水性組成物からなり、２種の二塩基酸
の組合わせが、オルソフタル酸とアジピン酸、オ
ルソフタル酸とグルタル酸、オルソフタル酸とフ
マル酸、イソフタル酸とアジピン酸、イソフタル
酸とグルタル酸、イソフタル酸とフマル酸、テレ
フタル酸とグルタル酸、テレフタル酸とフマル
酸、テレフタル酸とマロン酸、グルタル酸とマロ
ン酸、グルタル酸とフマル酸、グルタル酸とリン
ゴ酸、及びフマル酸とマロン酸である水溶性の塑
性加工用潤滑剤。