JPH08277398A

JPH08277398A - 超硬合金用水溶性切研削油剤

Info

Publication number: JPH08277398A
Application number: JP10701895A
Authority: JP
Inventors: Tsunekichi Yamazaki; 恒吉山崎; Michihiko Okugawa; 道彦奥川
Original assignee: Yushiro Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Yushiro Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1995-04-05
Filing date: 1995-04-05
Publication date: 1996-10-22
Anticipated expiration: 2019-08-04
Also published as: JP3550214B2

Abstract

(57)【要約】【目的】コバルト含有量の多い超硬合金の切研削加工
において、或いは超硬合金と切研削油剤とが長時間接触
する場合等に、合金中のコバルトの、油剤中への溶出が
効果的に抑制される超硬合金用水溶性切研削油剤を提供
する。【構成】Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン２０重量
％（以下、「％」という。）と牛脂アルキルプロピレン
ジアミンエチレンオキサイド３モル付加物１０％とを混
合し、これに７０％の水を加えて超硬合金用水溶性切研
削油剤を調製した。この油剤に超硬材研削粉を添加し、
振盪した後濾過し、得られた濾液を用いて原子吸光光度
法によって、コバルトイオンの定量を行ったところ、油
剤に溶出したコバルト量は非常に微量であった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超硬合金用水溶性切研
削油剤（以下、切研削油剤ということもある。）に関
し、更に詳しくは、超硬合金工具を用いた切削加工及び
超硬合金材の研削加工において使用する切研削油剤に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、超硬合金は、タングステンカー
バイドとコバルトを主成分とし、チタン、タンタル等の
元素を含む合金であり、低温から高温の広い温度範囲
で、硬さ、強さ、靱性等の諸特性に優れている。このた
め、広く工具材、構造材等として利用され、今日では超
硬合金工具を用いた切削加工や超硬合金材の各種研削加
工が行われている。かかる切研削加工に際しては、ケミ
カルタイプ又はセミケミカルタイプ等の水溶性の加工油
剤が使用され、これらは主にモノエタノールアミン、ジ
エタノールアミン及びトリエタノールアミン等のアルカ
ノールアミンを含有する油剤である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの油剤
を用いて超硬合金工具による切削加工又は超硬合金材の
研削加工を行った場合、加工中に超硬合金の成分である
コバルトがイオンとなって油剤中に溶出し、以下のよう
な問題を生ずることがある。超硬合金工具を用いた切削加工においては、工具を保
持する治具と超硬合金からなる工具との間に油剤が侵入
し、コバルトを含む粘着物を生成するため、工具の脱着
が困難になる。超硬合金材の研削加工においても、コバルトの溶出に
より合金材表面に腐食を生ずる。

【０００４】上記のような問題は、油剤の成分であるア
ルカノールアミンが超硬合金の成分であるコバルトと反
応し、コバルトがイオンとなって溶出するのを促進する
ためであると考えられており、これを防止するために、
例えば特開平４−２１４７９７号公報には、上記一般式
(I) 〜(IV)で表される特定のアミンを油剤の成分として
使用することが開示されている。しかし、コバルトの含
有量が多い超硬合金材を研削する場合、或いは超硬合金
材と切研削油剤とが長時間接触する場合等においては、
上記の特定のアミンのみではコバルトの溶出を十分に抑
制することができないこともあり、更なる改良が望まれ
ている。

【０００５】本発明は、上記観点に鑑みてなされたもの
であり、超硬合金工具を用いた切削加工及び超硬合金材
の研削加工において、合金成分であるコバルトが油剤中
に溶出するのを効果的に抑制することができる超硬合金
用水溶性切研削油剤を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、超硬合金
の成分であるコバルトがイオンとなって油剤中に溶出す
ることと、切研削油剤の成分との相関について鋭意研究
した結果、特定のアミン類と、特定のジアミンのエチレ
ンオキサイド付加物（以下、ジアミンのＥＯ付加物とい
うこともある。）を油剤に含有せしめることによって、
コバルトの溶出を抑制できるとの知見を得て、本発明を
完成するに至った。

【０００７】第１発明の超硬合金用水溶性切研削油剤
は、請求項１記載の一般式(I) 〜(IV)で表されるアミン
並びにイソプロパノールアミンからなる群から選ばれる
１種又は２種以上のアミンと、一般式(V) のプロピレン
ジアミンのエチレンオキサイド付加物の１種又は２種以
上を含有することを特徴とする。

【０００８】上記「一般式(I) で表されるアミン」とし
ては、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジ
エチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジプロピルエタノー
ルアミン、Ｎ，Ｎ−ジブチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ
−ジメチルプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルプロ
パノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジプロピルプロパノールアミ
ン、Ｎ，Ｎ−ジブチルプロパノールアミン等が挙げら
れ、また、上記「一般式(II)で表されるアミン」として
は、３−ヒドロキシプロピルアミン、２−メチル２−プ
ロパノールアミン等が挙げられる。

【０００９】更に、上記「一般式(III) で表されるアミ
ン」としては、Ｎ−ヒドロキシエチルシクロヘキシルア
ミン、Ｎ−ヒドロキシプロピルシクロヘキシルアミン、
Ｎ，Ｎ−ジヒドロキシエチルシクロヘキシルアミン、
Ｎ，Ｎ−ジヒドロキシプロピルヘキシルアミン等が挙げ
られ、また、上記「一般式(IV)で表されるアミン」とし
ては、Ｎ，Ｎ−ジヒドロキシエチルアニリン、Ｎ，Ｎ−
ジヒドロキシプロピルアニリン等が挙げられる。尚、イ
ソプロパノールアミンとしては、モノイソプロパノール
アミンの他、ジ又はトリイソプロパノールアミンを使用
することもできる。これらアミンは１種のみを用いても
よいし、２種以上を併用してもよい。

【００１０】上記アミンの含有量は、第２発明のよう
に、切研削油剤の全量を１００重量％（以下、単に
「％」という。）とした場合に、２〜５０％の範囲にあ
るのが好ましい。この含有量が２％未満では、油剤全量
中のアミンの濃度が低すぎて、コバルトの溶出を防止す
る性能に劣り、一方、含有量が５０％を越えると、油剤
のｐＨが高くなりすぎ、皮膚炎等作業上の問題を生ず
る。このアミンの含有量は１０〜３０％、特に１５〜２
５％程度がより好ましく、この範囲であれば、十分なコ
バルト溶出抑制機能を有するとともに、ｐＨも低めとな
り、作業環境上の問題もまったくない。

【００１１】また、上記「一般式(V) で表されるプロピ
レンジアミンのエチレンオキサイド付加物」としては、
ラウリルプロピレンジアミンのエチレンオキサイド２モ
ル付加物、オレイルプロピレンジアミンのエチレンオキ
サイド３モル付加物及び牛脂アルキルプロピレンジアミ
ンのエチレンオキサイド８モル付加物等が挙げられ、こ
れらは１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用して
もよい。

【００１２】このジアミンのＥＯ付加物の含有量は、第
２発明のように、切研削油剤の全量を１００％とした場
合に、０．０５〜３０％の範囲にあるのが好ましく、特
に０．１〜２５％の範囲がより好ましく、３〜１５％程
度が更に好適である。この含有量が３〜１５％の範囲で
あれば、第３発明のようにコバルトの溶出量が極めて少
ない切研削油剤を得ることができる。一方、この含有量
が０．０５未満では、コバルトの溶出を抑制する性能に
劣り、含有量が３０％を越えると、切研削油剤の粘度が
著しく高くなり、使用困難となるため好ましくない。

【００１３】本発明の切研削油剤には、前記のアミン及
びジアミンのＥＯ付加物の他に、各種カルボン酸、界面
活性剤、鉱物油、極圧添加剤、無機塩類、消泡剤、防腐
剤及び防食剤等、従来よりこの種油剤に配合され使用さ
れているものを適宜添加することができる。各種カルボ
ン酸としては、例えばカプリル酸、カプリン酸、ラウリ
ン酸、オレイン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸、アジピ
ン酸、ドデカン二酸、Ｃ₂₂二酸等が挙げられる。

【００１４】また、界面活性剤としては、上記アミンを
含むアミン類の脂肪酸石けん、石油スルホネート、硫酸
化油等のアニオン系界面活性剤、ソルビタン脂肪酸エス
テル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、
ポリグリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール
脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリコール脂肪酸
エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステ
ル等の多価アルコール脂肪酸エステル、ポリオキシアル
キレンエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニル
エーテル、長鎖のアルキルサルフェート、アルカンスル
ホネート、アリールスルホネート、アルキルアリールス
ルホネート等の合成スルホネート、石油スルホン酸塩、
脂肪酸アルキロールアミド等のノニオン系界面活性剤な
どが挙げられる。

【００１５】更に、鉱物油としては、スピンドル油、マ
シン油、シリンダー油、タービン油、ミネラルスブライ
トストック等が挙げられ、極圧添加剤としては、塩素化
パラフィン、塩素化ナフタレン、塩素化脂肪酸、塩素化
脂肪油等の塩素系極圧添加剤、硫化油脂、硫化オレフィ
ン、ジベンジルサルファイド、ドデシルジサルファイ
ド、ジフェニルジサルファイド、飽和脂肪酸硫化物、ジ
アルキルジチオカルバミン酸−金属加工物等の硫黄系極
圧添加剤、及び亜リン酸エステル、リン酸エステル等の
リン系極圧添加剤が挙げられる。また、無機塩類として
は、リン酸塩、ホウ酸塩等を挙げることができる。

【００１６】

【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
する。 (1) 試験例１この試験例１では、本発明の切研削油剤の必須の２成分
を含有する油剤（表１の実験例１〜９）と、この２成分
のうちジアミンのＥＯ付加物を含有しない油剤（表３の
比較実験例１〜５）との、コバルトの溶出量を比較検討
した。先ず、表１に示す２成分を表１の量比で混合し、
これに全量が１００％となるように水を加えて希釈して
油剤を調製した。尚、比較実験例については、ジアミン
のＥＯ付加物は使用していないため、アミンのみを水に
加え同様にして油剤を調製した。

【００１７】次に、油剤１００ｍｌ中に、ＪＩＳＨ５
５０１に示されるＤ種３号の超硬合金のダイヤモンド砥
石による研削により生成した超硬材研削粉５ｇを加え、
３０℃で７２時間振盪した後、液を濾過（Ｎｏ．５Ａの
濾紙を使用）し、得られる濾液について、コバルトイオ
ン量を原子吸光光度法により測定した。実験例及び比較
実験例の結果を、それぞれ表４、表５に示す。尚、表１
及び表２において、ジアミンのＥＯ付加物（ａ）は、牛
脂アルキルプロピレンジアミンのＥＯ３モル付加物であ
り、同（ｂ）は、ラウリルプロピレンジアミンのＥＯ２
モル付加物である。

【００１８】(2) 試験例２表２のように、アミン及びジアミンのＥＯ付加物をそれ
ぞれ上下限に近い含有量とした場合（実験例１０〜１
３）、及びそれぞれの成分を２種類併用した場合（実験
例１４〜１５）の、コバルトイオンの溶出量に及ぼす影
響を検討した。油剤の調製並びにコバルトの溶出量の定
量は試験例１の場合と同様にして行った。コバルトイオ
ンの定量結果を表４に併せて示す。

【００１９】(3) 試験例３アミンとしてＮ，Ｎ−ジヒドロキシエチルシクロヘキシ
ルアミンを使用し、ジアミンのＥＯ付加物（ａ）の含有
の有無と同時に、カルボン酸及び界面活性剤の配合がコ
バルトの溶出量に及ぼす影響を検討した。油剤（組成は
表２の実験例１６〜２０及び表３の比較実験例７〜１
１）の調製並びにコバルトの溶出量の定量は試験例１の
場合と同様にして行った。コバルトイオンの定量結果を
表４、表５に併せて示す。尚、この試験例で使用した表
２及び表３の界面活性剤は、（ａ）が石油スルホネート
（ナトリウム塩）であり、（ｂ）がポリオキシエチレン
オレイルアルコール（エチレンオキサイド７モル付加
物）である。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】

【表３】

【００２３】

【表４】

【００２４】

【表５】

【００２５】表４の結果によれば、試験例(1) に対応し
た結果では、アミンそのもののコバルト溶出抑制性能の
高いＮ，Ｎ−ジメチルエタノールアミンの場合ばかりで
はなく、アミンそのものの溶出抑制性能が非常に低い
（表５の比較実験例２及び３）場合であっても、ジアミ
ンのＥＯ付加物を配合することにより、その溶出抑制の
性能が向上することが分かる。また、この抑制性能はジ
アミンのＥＯ付加物の配合量が０．５％ではそれほど大
きくないが、その配合量が５％を越えると飛躍的に向上
し、すべての例が第３発明の範囲内であることが分か
る。

【００２６】また、試験例(2) に対応した結果では、ア
ミンが下限或いは上限に近い含有量であっても、第３発
明の範囲内であり、十分なコバルト溶出抑制の効果が得
られている。更に、ジアミンのＥＯ付加物の場合も、下
限に近い含有量ではやや溶出効果の低下がみられるもの
の、上限に近い含有量の場合は第３発明の範囲内であ
り、いずれにしても十分な溶出抑制の効果が実現されて
いる。また、アミン或いはジアミンのＥＯ付加物を、そ
れぞれ２種類等量使用した場合は、それぞれを単独で使
用した場合とほとんど同様の結果となっている。

【００２７】更に、試験例(3) に対応した結果では、ア
ミンとしてＮ，Ｎ−ジヒドロキシエチルシクロヘキシル
アミンを使用しているが、表５の比較実験例６のよう
に、このアミンもそのもの自体コバルト溶出を抑制する
性能が高く、ジアミンのＥＯ付加物を配合していない比
較実験例６〜１１いずれにおいても、溶出量は７〜１５
ｍｇ／リットルと少量であるが、対応する組成でジアミ
ンのＥＯ付加物を配合した実験例１０〜１４では１〜３
ｍｇ／リットルとなっており、試験例(1) 同様、非常に
溶出抑制性能が向上していることが分かる。

【００２８】尚、試験例(3) では、必須の２成分の他に
カルボン酸及び界面活性剤を配合しているが、表４の結
果のように（実験例１６〜２０）、これらの配合が本発
明の油剤のコバルト溶出を抑制する効果を何ら損なうも
のではないことが分かる。また、表５の結果によれば、
カルボン酸及び界面活性剤の種類によって溶出量の差は
みられるが、ジアミンのＥＯ付加物を配合した場合のよ
うな向上はみられず、これらを含まない比較実験例６の
結果との比較によっても分かるように、カルボン酸及び
界面活性剤はコバルト溶出の抑制には効果を有さないこ
とが分かる。

【００２９】

【発明の効果】第１発明の超硬合金用水溶性切研削油剤
によれば、特に第２発明に特定された組成の油剤であれ
ば、超硬合金の成分であるコバルトの溶出を効果的に抑
制することができ、特にジアミンのＥＯ付加物を５％以
上用いれば、アミン成分のコバルト溶出抑制性能が低い
場合であっても、もともとその性能が高いアミンを使用
した場合と同程度の大きな効果が得られ、コバルトイオ
ン量は第３発明に特定された量以下となる。そのため超
硬合金工具及び超硬合金材の表面を保護することがで
き、切削加工の能率及び作業性の向上を図ることができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ１０Ｎ 30:14 40:22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】化１の一般式 (I)、(II)、(III) 及び(I
V)で表されるアミン並びにイソプロパノールアミンから
なる群から選ばれる１種又は２種以上のアミン、【化１】（但し、Ｒ₁及びＲ₂は炭素原子数が１〜４のアルキル
基、Ｒ₃はエチレン基又はプロピレン基、Ｒ₄はプロピ
レン基又はブチレン基、Ｒ₅及びＲ₆は水素、ヒドロキ
シエチル基又はヒドロキシプロピル基である。）及び化
２の一般式(V) のプロピレンジアミンのエチレンオキサ
イド付加物の１種又は２種以上、【化２】（Ｒ₇は炭素数２〜２２のアルキル基又はアルケニル
基、ｌ，ｍ，ｎは０又は正の整数で、ｌ＋ｍ＋ｎは１〜
１５である。）を含有することを特徴とする超硬合金用
水溶性切研削油剤。
【請求項２】上記アミン、上記プロピレンジアミンの
エチレンオキサイド付加物及び水を含み、上記超硬合金
用水溶性切研削油剤の全量を１００重量％とした場合
に、上記アミンは２〜５０重量％、上記プロピレンジア
ミンのエチレンオキサイド付加物は０．０５〜３０重量
％である請求項１記載の超硬合金用水溶性切研削油剤。
【請求項３】下記の方法により測定したコバルトイオ
ン量は、５ｍｇ／リットル以下である請求項１又は２記
載の超硬合金用水溶性切研削油剤。コバルトイオンの定量法：超硬合金用水溶性切研削油剤
１００ｍｌ中に、ＪＩＳＨ５５０１に示されるＤ種３
号の超硬合金のダイヤモンド砥石による研削により生成
した超硬材研削粉５ｇを加え、３０℃で７２時間振盪し
た後、振盪液をＮｏ．５Ａの濾紙を使用して濾過し、得
られる濾液を試料として原子吸光法により測定する。