JPH09328696A

JPH09328696A - 金属加工油組成物

Info

Publication number: JPH09328696A
Application number: JP9277195A
Authority: JP
Inventors: Yasuyoshi Yamamoto; 安儀山本; Haruyo Inaba; 晴代稲葉; Aritoshi Fukushima; 有年福島
Original assignee: Asahi Denka Kogyo KK
Current assignee: Adeka Corp
Priority date: 1995-04-18
Filing date: 1995-04-18
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】特に塑性加工において非常に優秀な性能を示
す金属加工油組成物を提供すること。【構成】本発明の金属加工油組成物は、下記〔化１〕
の一般式（１）で表されるジンクジチオホスフェートの
１種または２種以上を２５〜９９．９重量％、および下
記〔化２〕の一般式（２）で表される硫化オキシモリブ
デンジチオホスフェートの１種または２種以上を０．１
〜２５重量％含むことを特徴とする。【化１】【化２】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属加工油組成物に関
し、詳しくは、従来から金属加工油組成物に用いられて
きた塩素系極圧剤に代えて有機モリブデン系極圧剤を使
用する新規な金属加工油組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】切
削、研削、引き抜き、伸線、プレス等のいわゆる金属加
工に用いられる油剤は、動植物性油脂、鉱油、合成油あ
るいはこれらの混合物を基油とし、これに油性剤、極圧
剤、防錆剤、酸化防止剤等を加えて使用されてきた。特
に、技術水準の高度化に伴い、各種加工機械類の大型
化、精密化ならびに金属材料の硬度の上昇、加工条件の
高速高圧力化、さらには製品仕上げ面の精密化等のよう
に、加工条件がますます苛酷になっており、より一層の
極圧性が必要とされてきた。この問題を解決するため、
従来は塩素系極圧剤を使用してきた。

【０００３】しかし、塩素系化合物はその毒性、特に発
癌性が懸念されており、近年の環境に対する配慮から
も、非塩素系極圧剤が好ましいものとされつつある。

【０００４】上記塩素系極圧剤に代わる添加剤として、
ジンクジチオホスフェートがある。金属加工油にジンク
ジチオホスフェートを添加した例としては、圧造加工油
として、ホウ酸塩とジンクジチオホスフェートを組み合
わせたもの（特開昭５６−７９１９３号公報）、水系金
属加工油として、ポリオキシアルキレンアミン類とジン
クジチオホスフェートを添加したもの（特開昭５９−１
０８０９８号公報）、切削油として特公昭６３−１２９
２０号公報、特公昭５１−４０５６７号公報等がある。

【０００５】しかし、特に金属の塑性変形を利用する塑
性加工油については、要求される潤滑性が切削油等と比
べて格段に苛酷であるためか、従来提案されてきたジン
クジチオホスフェートを配合した金属加工油では不十分
であることが明らかになった。ジンクジチオホスフェー
トは、添加量としては基油に対してせいぜい２０重量％
添加される程度でその効果は十分であるとされてきた
が、塑性加工ではそれでは不十分であることが明らかに
なった。

【０００６】一方、硫化オキシモリブデンジチオホスフ
ェートは、これまで主に内燃機関用潤滑油の極圧添加剤
として開発されてきた。この例としては、特開昭５９−
２０９２９２号公報、特公平５−６２６３９号公報が挙
げられる。しかし、優秀な極圧剤である硫化オキシモリ
ブデンジチオホスフェートを、特に塑性加工油に積極的
に使用できるという知見はいままで得られるに至ってい
なかった。

【０００７】従って、本発明の目的は、特に塑性加工に
おいて非常に優秀な性能を示す金属加工油組成物を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意開発
を進めた結果、従来の常識を大幅に上回る量のジンクジ
チオホスフェートと、適当量の硫化オキシモリブデンジ
チオホスフェートとを用いた金属加工油組成物が、上記
目的を達成し得ることを知見した。

【０００９】本発明は、上記知見に基づきなされたもの
で、下記〔化３〕（前記〔化１〕と同じ）の一般式
（１）で表されるジンクジチオホスフェートの１種また
は２種以上を２５〜９９．９重量％、および下記〔化
４〕（前記〔化２〕と同じ）の一般式（２）で表される
硫化オキシモリブデンジチオホスフェートの１種または
２種以上を０．１〜２５重量％を含むことを特徴とする
金属加工油組成物を提供するものである。

【００１０】

【化３】

【００１１】

【化４】

【００１２】以下、本発明の金属加工油組成物につい
て、詳細に説明する。

【００１３】本発明の金属加工油組成物の必須構成成分
であるジンクジチオホスフェート（以下、「ＺＤＴＰ」
と称す）は、上記一般式（１）で表される化合物であ
り、使用に際して１種または２種以上で用いられる。

【００１４】ここで、上記一般式（１）中のＲ¹〜Ｒ⁴
は同一でも異なってもよい炭化水素基である。該炭化水
素基としては、飽和、不飽和、鎖状、環状、直鎖、分岐
鎖を問わず、また脂肪族、脂環族、芳香族のいずれであ
ってもよく、例えば、エチル、メチル、プロピル、イソ
プロピル、ブチル、イソブチル、ターシャリブチル、ペ
ンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ターシャリペン
チル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、２−エチルヘキ
シル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデ
シル、イソトリデシル、ミリスチル、パルミチル、ステ
アリル等のアルキル基、プロペニル、ブテニル、イソブ
テニル、ペンテニル、ヘキセニル、オクテニル、２−エ
チルヘキセニル、オレイル等のアルケニル基、シクロペ
ンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、メチルシク
ロヘキシル、エチルシクロペンチル等のシクロアルキル
基、フェニル、トルイル、キシリル、クメニル、メシチ
ル、α−ナフチル、β−ナフチル等のアリール基、ベン
ジル、フェネチル等のアラルキル基等が挙げられる。な
かでも、オクチル、２−エチルヘキシル、ノニル、デシ
ル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、イソトリデシ
ル、ミリスチル、パルミチル、ステアリル等の炭素数８
〜２０のアルキル基が、合成、入手及び取扱いの点で容
易であり、臭気が少なく、分解温度が高く、潤滑性も良
好なので好ましい。さらに、これらのなかでも炭素数１
０〜１４の一級アルキル基、すなわちデシル基、ウンデ
シル基、ドデシル基、トリデシル基、イソトリデシル
基、ミリスチル基は、上記の点において特に優れている
ので好ましい。

【００１５】上記ＺＤＴＰは、通常工業的に行われてい
る製造方法により製造することができ、具体的には、例
えば特公昭４８−３７２５１号公報に示す方法で製造す
ることができる。

【００１６】上記ＺＤＴＰの含有量は、本発明の金属加
工油組成物中、２５〜９９．９重量％、好ましくは３０
〜８０重量％、さらに好ましくは４５〜７０重量％であ
る。上記含有量が２５重量％未満の場合は、従来の金属
加工油と加工性に顕著な差が見られない。上記範囲内の
含有量での使用は、単に含有量を増加した場合に予想さ
れる加工性を上回る効果が見られる。なお、上記ＺＤＴ
Ｐは、通常、基油にて希釈して用いられるが、特に厳し
い加工条件下では、該ＺＤＴＰおよび後述の硫化オキシ
モリブデンジチオホスフェートのみでも金属加工油組成
物として使用できる。

【００１７】本発明の金属加工油組成物の必須構成成分
である硫化オキシモリブデンジチオホスフェート（以
下、「ＭｏＤＴＰ」と称す）は、上記一般式（２）で表
される化合物であり、使用に際して１種または２種以上
で用いられる。

【００１８】ここで、上記一般式（２）中のＲ⁵〜Ｒ⁸
は同一でも異なってもよい炭化水素基である。該炭化水
素基としては、上記一般式（１）におけるＲ¹〜Ｒ⁴と
同様のものが例示される。なかでも、ヘキシル、ヘプチ
ル、ｓｅｃ−ヘキシル、オクチル、２−エチルヘキシ
ル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシ
ル、イソトリデシル等の炭素数６〜１３のアルキル基
が、合成、入手及び取扱いの点で容易であり、臭気が少
なく、分解温度が高く、潤滑性も良好なので好ましい。

【００１９】また、上記一般式（２）中のＸは、硫黄原
子あるいは酸素原子であれば良いが、全Ｘの組成が硫黄
原子：酸素原子＝１：３〜３：１であるのが好ましい。

【００２０】上記ＭｏＤＴＰの含有量は、本発明の金属
加工油組成物中、０．１〜２５重量％、好ましくは１〜
２０重量％である。上記含有量が０．１重量％未満の場
合は、顕著な効果が見られず、また２５重量％を超える
場合は、含有量に見合うだけの効果が得られず、技術的
に意味がない。また、臭気が増加し取扱い上難がある。

【００２１】本発明の金属加工油組成物には、上記ＺＤ
ＴＰおよび上記ＭｏＤＴＰ以外の成分として、通常は基
油が用いられる。本発明に用いられる該基油としては、
通常金属加工油用基油として用いることができる鉱油あ
るいは合成油、油脂あるいはこれらの混合物等が挙げら
れる。

【００２２】ここで、上記鉱油とは、天然の原油から分
離、蒸留、精製されるものをいい、パラフィン系、ナフ
テン系、あるいはこれらを水素化処理、溶剤精製したも
のなどが挙げられる。これらのなかには、いわゆるスピ
ンドル油、マシン油、タービン油、シリンダー油と称さ
れている鉱油が含まれる。また、上記合成油とは、化学
的に合成された潤滑油であって、ポリ−α−オレフィ
ン、ポリイソブチレン（ポリブテン）、ジエステル、ポ
リオールエステル、リン酸エステル、ケイ酸エステル、
ポリアルキレングリコール、ポリフェニルエーテル、シ
リコーン、フッ素化化合物、アルキルベンゼン等が挙げ
られる。また、上記油脂としては、例えば、牛脂、豚
脂、ナタネ油、ヤシ油、パーム油、ヌカ油、大豆油ある
いはこれらの水素添加物等が挙げられる。

【００２３】上記基油のうち好ましいのは鉱油であり、
なかでもパラフィン系、ナフテン系が特に好ましい。

【００２４】本発明の金属加工油組成物は、従来金属加
工油用極圧剤として用いられてきた塩素系極圧剤、例え
ば塩素化パラフィン、塩素化脂肪酸エステル、塩素化油
脂等に代え、上記ＭｏＤＴＰを用いることにより塩素に
由来する自然環境への影響、衛生性が著しく改善された
ものである。上記ＭｏＤＴＰの極圧性自体も、塩素系極
圧剤の極圧性に比べて優れたものである。さらに、本発
明の金属加工油組成物には、上記塩素系極圧剤以外の分
子内に塩素原子を有する化合物も含まれていないのが好
ましい。

【００２５】また、本発明の金属加工油組成物には、各
種の添加剤、例えば、脂肪酸、油脂、消泡剤、他の極圧
剤、防錆剤等を加えることができる。該添加剤のなかで
も、分子内に硫黄原子を有する極圧剤（硫黄系極圧剤）
および／または防錆剤を加えることが好ましい。該硫黄
系極圧剤は、塩素原子を含まないので、環境に悪影響を
与えることなく、さらに極圧性を向上させることがで
き、また、該防錆剤は、金属表面への酸性物質が付着す
るのを防止し、加工した金属の錆を防止できるため好ま
しい。

【００２６】上記硫黄系極圧剤としては、例えば、硫化
オレフィン、硫化パラフィン、硫化ラード等の硫化油、
ジアルキルポリスルフィド、ジベンジルジスルフィド、
ジフェニルジスルフィド、ポリフェニレンスルフィド、
アルキルメルカプタン、アルキルスルホン酸等が挙げら
れる。

【００２７】また、上記防錆剤としては、例えば、アル
キルコハク酸、ナフテン酸、アビエチン酸、リノール
酸、レノレイン酸、オレイン酸、ダイマー酸、アルキル
フェノキシ酢酸、キサントゲン酢酸等のカルボン酸類、
ステアリン酸のアルミニウム塩、亜鉛塩マグネシウム
塩、バリウム塩、アリルステアリン酸カルシウム、ラウ
リン酸亜鉛、リノレシン酸のカルシウム塩、ナトリウム
塩、羊毛脂の鉛セッケン、パルミチン酸マグネシウム、
ナフテン酸の鉛塩、亜鉛塩、マグネシウム塩、マンガン
塩等の金属カルボキシレート、アルカリ金属スルホネー
ト、アルカリ土類金属スルホネート、アルキルナフタレ
ンスルホネート、石油スルホネート、アミンスルホネー
ト、アンモニウムスルホネート等のスルホン酸塩類、ロ
ジンアミン、ステアリルアミン、パルミチルアミン、ジ
シクロヘキシルアミン、アルカノールアミン、アルキル
イミダゾリン等のアミン類、ソルビタンモノオレート、
ソルビタンモノオレートのポリオキシアルキレン誘導
体、ペンタエリスリトールモノオレート、エルカ酸ジポ
リエステル、パルミチン酸トリエステル等のエステル類
等が挙げられる。

【００２８】また、その他の極圧剤としては、ホウ酸エ
ステル類、ジチオカーバメート類、酸性リン酸エステル
類、酸性亜リン酸エステル類、ジチオホスフェート類、
アルキルリン酸エステル類、アリールリン酸エステル類
が挙げられる。

【００２９】上記添加剤は、本発明の効果を損なわない
量で適宜添加することができるが、本発明の金属加工油
組成物中、好ましくは０．０１〜６０重量％、更に好ま
しくは０．１〜３５重量％、特に好ましくは１〜２０重
量％、最も好ましくは１〜１０重量％添加することがで
きる。上記添加量が０．０１重量％未満の場合には、本
発明の効果が発現されない場合があり、６０重量％を超
える場合には、量に見合う効果が得られず技術的に意味
がなくなる場合があるため好ましくない。

【００３０】本発明の金属加工油組成物の４０℃での粘
度は、塑性加工油として用いる場合には、好ましくは１
〜１０００ｃＳｔ、更に好ましくは３０〜５００ｃＳ
ｔ、最も好ましくは５０〜２００ｃＳｔであり、また、
切削加工油として用いる場合には、好ましくは１〜３０
０ｃＳｔ、更に好ましくは１０〜１００ｃＳｔ、最も好
ましくは２０〜６０ｃＳｔである。上記粘度が上記の好
ましい範囲の下限未満の場合は、加工性が悪化する場合
があり、上限を超える場合は、取扱い上に難がある場合
があるため好ましくない。

【００３１】本発明の金属加工油組成物は、例えば、切
削加工、研磨加工、塑性加工等の金属加工に用いられる
限りは特に用途は限定されないが、好ましくは塑性加工
に用いるのがよい。ここで、上記塑性加工とは、例え
ば、伸線加工、圧延加工、鍛造加工、プレス加工、押し
出し加工、曲げ加工、絞り加工、張出し加工、しごき加
工、ロール成形、剪断加工、回転加工、延ばし加工、引
き抜き加工、施圧加工等をいう。

【００３２】本発明の金属加工油組成物を用いる対象と
なる金属は、特に限定されないが、鉄、アルミニウム、
チタン、マグネシウム、銅、亜鉛、マンガン、これらの
合金（例えばステンレス、黄銅）あるいはこれらとケイ
素の合金等が挙げられ、特に、鉄、アルミニウム、ステ
ンレスを対象とした場合に良好な効果を発揮する。

【００３３】

【実施例】以下に示す実施例および比較例にて、本発明
の金属加工油組成物をさらに詳細に説明する。

【００３４】下記〔表１〕〜〔表３〕に示す配合（単
位：重量％）にて金属加工油組成物を調製したのち、Ａ
ＳＴＭＤ−２７８３−６７Ｔに準拠した方法で、最高
荷重を測定した。また、試験球を所定の位置にセット
し、試験油をカップに満たし、所定の荷重をレバーによ
り負荷した後、スタートし、所定時間（１０秒とした）
における焼き付きの有無、摩耗、摩擦を調べ、摩耗痕径
および摩耗痕形状を評価した。それらの結果を下記〔表
１〕〜〔表３〕に示す。なお、各回毎に試験球、試験油
を換え、荷重を換えて行った。また、測定条件は以下の
とおりであった。

【００３５】縦軸回転数：１５００ｒｐｍ摩擦速度：５６ｃｍ／ｓｅｃ試験球軸：玉軸受鋼球１／２インチＪＩＳＢ−１
５０１−３３４負荷方法：レバー式ショック荷重同一方向１０秒間摩耗痕評価：顕微鏡１０×１００にて測定、３点の摩耗
痕径の平均値を摩耗痕径とした。また、磨耗痕の形状を
同時に観察し、次の基準で評価した。 ◎：非常に優れている ○：良好 △：劣る
×：形状変形大

【００３６】次に、塑性加工油としての性能を評価する
ため、ＳＷＩＦＴ深絞り試験を行った。すなわち、指定
の工具（ポンチ直径；ｄ＝３２ｍｍ）を用いて深絞りし
うる最大素板径Ｄを求め、ポンチ直径ｄとの比から限界
絞り比（Ｌ．Ｄ．Ｒ．）を算出した。Ｌ．Ｄ．Ｒ．＝Ｄ／ｄなお、限界絞り比の値が大きいほど、塑性加工油として
優れている油剤である。上記試験は、以下の手順で行っ
た。まず、ＳＵＳ３０４、板熱１ｍｍの素材をクランク
プレスで直径７０ｍｍおよび７５ｍｍに打ち抜き加工し
た後、縦形旋盤を用いて直径６６〜７２ｍｍの間で１ｍ
ｍ毎に素板（試験片）を作製した。次いで、作製した素
板をベンジンで脱脂し、その両面およびダイス部分に試
験油を塗布し、Ｐｏｅｌｌ＆ＫｏｒｔｈａｕｓＫＧ製
の深絞り試験機を用いて以下の条件にて深絞り試験を行
った。この試験に用いた金属加工油組成物および試験の
結果を、下記〔表１〕〜〔表３〕に示す。絞りダイス：内径３５ｍｍ、肩半径６ｍｍ、材質ＳＫＤ１１ポンチ：直径３２ｍｍ、肩半径４．５ｍｍ、材質ＳＫＤ１１しわ押さえ圧：５００ｋｇまた、直径６６ｍｍの素板を深絞り試験すると同時に、
加工の際の荷重を加工力として測定した。この試験に用
いた金属加工油組成物および試験の結果を、下記〔表
１〕〜〔表３〕に示す。なお、この値が小さいほど、優
れた金属加工油組成物であるといえる。

【００３７】なお、上記の試験に用いた各成分（下記
〔表１〕〜〔表３〕参照）は、以下のとおりである。鉱油：水素化精製したパラフィン系鉱油ＺＤＴＰ１：一般式（１）において、Ｒ¹〜Ｒ⁴がドデ
シル基ＺＤＴＰ２：一般式（１）において、Ｒ¹〜Ｒ⁴がイソ
トリデシル基ＭｏＤＴＰ１：一般式（２）において、Ｒ⁵〜Ｒ⁸が２
−エチルヘキシル基全Ｘの組成は、硫黄原子：酸素原子＝２．２：１．８ＭｏＤＴＰ２：一般式（２）において、Ｒ⁵〜Ｒ⁸がｓ
ｅｃ−ヘキシル基全Ｘの組成は、硫黄原子：酸素原子＝２．２：１．８ＭｏＤＴＰ３：一般式（２）において、Ｒ⁵〜Ｒ⁸がイ
ソトリデシル基全Ｘの組成は、硫黄原子：酸素原子＝２．０：２．０硫黄系極圧剤１：硫化ラード硫黄系極圧剤２：ポリアルキルスルフィド防錆剤１：カルシウムスルホネート防錆剤２：ジエタノールアミン塩素系極圧剤：塩素化パラフィン

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】

【表３】

【００４１】上記〔表１〕〜〔表３〕に示す通り、金属
加工油組成物中のＺＤＴＰの量が２５〜９９．９重量％
の範囲にあり、且つＭｏＤＴＰの量が０．１〜２５重量
％の範囲にある実施例１〜２０の組成物は、最高荷重、
摩耗痕径、摩耗痕形状および塑性加工油としての性能の
何れも、比較例１〜７の組成物に優るものである。

【００４２】

【発明の効果】本発明の金属加工油組成物は、特に塑性
加工において非常に優秀な性能を示すものである。

───────────────────────────────────────────────────── 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 40:24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記〔化１〕の一般式（１）で表される
ジンクジチオホスフェートの１種または２種以上を２５
〜９９．９重量％、および下記〔化２〕の一般式（２）
で表される硫化オキシモリブデンジチオホスフェートの
１種または２種以上を０．１〜２５重量％含むことを特
徴とする金属加工油組成物。【化１】【化２】
【請求項２】上記金属加工油組成物中に、分子内に塩
素原子を有する化合物が含まれていない請求項１記載の
金属加工油組成物。
【請求項３】上記一般式（１）におけるＲ¹〜Ｒ
⁴が、同一でも異なってもよい炭素数８〜２０のアルキ
ル基である請求項１または２記載の金属加工油組成物。
【請求項４】上記一般式（１）におけるＲ¹〜Ｒ
⁴が、同一でも異なってもよい炭素数１０〜１４の一級
アルキル基である請求項１ないし３のいずれか１項記載
の金属加工油組成物。
【請求項５】上記一般式（２）におけるＲ⁵〜Ｒ
⁸が、同一でも異なってもよい炭素数６〜１３のアルキ
ル基である請求項１ないし４のいずれか１項記載の金属
加工油組成物。
【請求項６】さらに、分子内に硫黄原子を有する極圧
剤、および／または防錆剤を含む請求項１ないし５のい
ずれか１項記載の金属加工油組成物。
【請求項７】塑性加工油組成物として用いられる請求
項１ないし６のいずれか１項記載の金属加工油組成物。