JPS58152096A - 金属加工用潤滑油組成物及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鋼材を塑性加工する際に、何ら化学反応によ
る表面処理を必要とせず、単に鋼材に塗布するのみで鋼
材の塑性加工を容易にする加工性能の優れた潤滑剤組成
物とその使用方法に関する。

一般に引抜き、前方押出、後方押出及び据込みなどの冷
間鍛造に供される金属材料（以下、単に素材と記す〕の
潤滑は非常に重要である。

すなわち、冷間鍛造における潤滑剤は、加工中での潤滑
剤の補給が困難であると共に、金型との接触面圧、塑性
変形熱及び摩擦熱などが太き（、且つ、素材の表面積が
数倍から数１０倍に増大し、加工中、内部の材料が表面
に新生面として露出してくるなどから、潤滑剤の良否が
直接金型との間にかじりや焼付きが生じ、金型の摩耗、
損傷の原因となり、金型寿命の低下のほか加工そのもの
が不可能となる。冷間鍛造用の・潤滑油として鉱油にエ
ステル油を混合した加工油及び上記混合油にワックス、
二硫化モリブデン、黒鉛、金属石けん、硫黄系化合物、
リン系化合物、塩素系化合等を配合した潤滑油を素材に
塗布して加工している。これらの潤滑油は、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、潤滑油の油膜強度の不足や固体潤滑剤の導入等が不
十分なためかじりや焼付きが生じ、十分満足するものが
なかった。塑性変形の大きい場合や複雑な形状の潤滑剤
としては、素材表面に潤滑剤が付着し、素材表面に追従
できるものが望ましい。このようなものとしては、例え
ば、ポリ塩化ビニル、ナイロン、クロロスルホン酸化ポ
リエチレン、ポリサルファイドとポリ塩化ビニルの混合
物、フン化黒鉛とポリイミドの混合物等を被覆する方法
及び銅メ・ツキや鉛等の軟金属の薄膜を素材表面に形成
させる方法などがあるが作業性、加工性能、加工後の皮
膜除去等の点で問題がある。

一方、鋼材の冷間加工用の潤滑剤として、リン酸塩被膜
による化成処理（例えば、ボンデライト・ボンダリュー
ぺ処理）が広く用いられているが、化成処理工程数、処
理液の調整、該反応によって生成するスラッジの除去、
処理廃液の処理等の煩雑さといった問題がある。また、
加工後の成形品に塗装、メッキ等を行う場合、上記被膜
を除去する必要があるという問題がある。

本発明・の目的は、冷間鍛造に供される鋼材表面に被覆
形成の処理を必要とせず、単に潤滑油を塗布するのみで
引抜、押出加工等において良好な加工性能を有し、公害
上も特に問題ない金属加工用特に冷間鍛造用の潤滑剤組
成物及びその使用方法を提供することにある。

すなわち、本発明を概説すれば、本発明は鉱油、合成油
又はこれらの混合物に、下記一般式（１）： （０） ％式％） （式中、Ｒは水素、アルキル基又はアリール基を示し、
Ｒ／はアルキル基、高級アルケニル基又はアリール基を
示し、ｎは１又は２の数である）で表される亜リン酸エ
ステル又はリン酸エステルを含有させてなることを特徴
とする金属加工用潤滑油組成物に関する。

該亜リン酸エステル又はリン酸エステルは、その中和価
又は酸価が０．２　ＫｏＨｒｎ９／７以上であり、亜リ
ン酸エステルとしては、−ジフェニルノニルフェニルホ
スファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、ジイ
ソデシルホスファイト、ジラウリルホスファイト、ジオ
レイルホスファイト、ジフェニルホスファイト等が例示
される。

またリン酸エステルとしては、モツプチルホスフェート
、ジブチルホスフェート、ジフェニルホスフェート、ジ
オクチルホスフェート、モノインデシルホスフェート、
ジラウリルホスフェート、ジオレイルホスフェート等が
例示される。

また、モノとジの混合物である市販のメチルアシッドホ
スフェート、イソプロビルアンラドホスフェート、ブチ
ルアシッドホスフェート等ヲ挙げることができる。

鉱油若し゛くは合成油又は、これらの混合油に一般（１
１の有機リン化合物を配合した潤滑油は、塑性加工時に
おいて、金型と素材が直接接触するのを防止する効果が
大きい。これは、塑性変形に伴う変形熱によって、配合
した有機リン化合物が素材表面と反応し、ち密で強固な
リン酸塩被膜を形成する効果′が大きいため、潤滑不足
による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、損傷を防止することができる。鉱油若し
くは合成油又は、これらの混合油に配合する有機リン化
合物は、リン分として、０．１重量％以上、好ましくは
、０．５〜５重量％程度までである。リン分が０．１重
量％未満では、添加効果が低下する。また、５重量％を
越えると添加効果はそれほど向上しない。そして、経済
面からも好ましくない。

本発明の潤滑油組成物には、上記成分以外に必要に応じ
て、潤滑油の熱安定性を向上きせるため酸化防止剤、素
材の防錆、耐腐食性を向上させるための防錆剤及び腐食
防止剤を配合してもよい。

潤滑油の保持性を高めるため、素材表面粗度を大きくす
ると素材の加工度が更に向上するが、表面粗度がＨ□ｘ
３０μｍを越えると加工′後の成形品表面肌が梨地状（
リッヂマーク状）になるため好ましくない。また、素材
の加工に際しては、素：材に該潤滑油を塗布するもので
あるが、その方法としては、浸漬塗布、スプレー塗布等
がある。また、素材又は、該潤滑油を４０〜６０℃にあ
らかじめ加熱したものを用いる。と潤滑被膜の形成が良
好となり１．冷間鍛造時の潤滑性能が更に向上する。

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
用いた素形の側面図である。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、１は
超硬金型、２はノ（ンドヒータ、３はポンチ、４は素材
を表す。

実施例１ ４０℃における粘度が１５０　ｃｓｔの鉱油に後記第１
表に示した亜リン酸エステルを１０重量％配合した潤滑
油を第１図に示した直径φ９．９謹の素材（８０Ｍ２１
．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、前方押出し加工法で、変形抵抗（最大ポン
チ圧力）及び加工性能を評価した。その評価績−果を第
１表に示した。潤滑油の加工性能は、加工後の素材表面
にかじり又は焼付きが生ずるときの金型温度であり、こ
の温度が高いほど良好な加工性能を示す。比較例１及び
２の加工油は、従来、塑性加工油として用いていたもの
であり、その組成を下記に示した。

比較例１の加工油組成 鉱油、エステル油の混合油　３８．５％脂肪油分　　　
　　　　　　４３．５％硫黄分　　　　　　　　　　　
　５．８％塩素分　　　　　　　　　　１２．２％比較
例２ 鉱油　　　　　　　　　　　６９．７％脂肪油分　　　
　　　　　　５０．０％硫黄分　　　　　　　　　　１
０．３％また、加工条件及び試験方法は、次のとおりで
ある。

ｔ　加工条件 （１）　　素材寸法 （２）金型主要寸法 ２、　変形抵抗の測定法 ６７トン油圧プレスを用い、前方押出し加工法で加工し
た時の押出荷重は、操作油回路に設置した圧力変換器を
介して、自動平衡記録計で測定した。ポンチの下降速度
は１５１ｍ／Ｓである。

６、　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１０本ずつ加工し、加工後の
素材表面に焼付きが生ずるときの金型温度を測定した。

この温度が高い程讐潤滑油の加工性能が浸れていること
を示す。

第　　１　　表 ペース油：鉱油 電食形抵抗は加工性能の温度マイナス１０℃における値
である。

第１表から明らかなように、鉱油に１０重量％の添加剤
を配合した本発明の潤滑油は、比較例１及び２の加工油
に比べて変形抵抗が、小さく、加工性能に優れているこ
とが分かる。

実施例２ 実施例１と同じ鉱油に後記第２表に示したリン酸エステ
ルを１０重量％配合した潤滑油を、実施例１と同様な試
験方法で試験した。得られた結果を第２表に示した。

ペース油：鉱油 第２表から明らかなように、本発明の潤滑油は、実施例
１に示した比較例の加工油に比べて、変形抵抗が小さく
、潤滑効果が大きく作用してる。また、良好な加工性能
を有することが分かる。

実施例３ ポリαオレフィン油（４０℃における粘度１９０　ｃｓ
ｔ　）、ポリブテン油（４０℃における粘度９５　ｃｓ
ｔ　）　、ポリアルキレングリコール油（４０℃−にお
ける粘度２２５　ｃＳｔ　）及びポリオールエステル油
（４０℃における粘度５０　ｃＳｔ）の合成油にジフェ
ニルノニルフェニルホスファイト、ジラウリルホスファ
イト、モツプチルホスフェート、又はメチルアシッドホ
スフェートを１０重量％配合した潤滑油を実施例１と同
様な方法で変形抵抗及び加工性能を測定した。得られた
結果を第６表に示した。

第３表から明らかなように、第３表中に示した添加剤を
配合した合成潤滑油は、実施例１に示した比較例のもの
に比べ、変形抵抗が小さく、且つ加工性能を示すことが
分った。

実施例４ 実施例１で用いた鉱油と実施例３の合成油を混合（混合
比ｓｏ：ｓｏ）した混合油にジラウリルホスファイト又
はモノブチルホスフェートを１０重量％配合した潤滑油
な実施例１と同じ試験方法で変形抵抗及び加工性能を測
定した。

結果を第４表に示した。

第４表から明らかなように、鉱油と合成油の混合油に添
加剤を配合した潤滑油は、実施例１に示した比較例に比
し、変形抵抗が小さく、且つ、加工性能が優れているこ
とが分る。

実施例５ 実施例３に用いたポリαオレフィン油にジフェニルホス
ファイト、ジブチルホスファイト、モツプチルホスフェ
ート又はイソプロピルアシッドホスフェートをリン分と
して０．０５〜１０％の範囲に配合した潤滑油を実施例
１と同じ試験条件で加工したときの加工性能を評価した
。

その結果を第５表に示した。

第５表から明らかなように有機リン化合物のリン分が０
．１％以上になると添加効果が現れ、加工性能が向上す
るが５％を越えると添加効果はそれほど向上しない。

実施例６ フェニルジイソデシルホスファイト（中和価０．０８　
ＫＯＨ■／Ｌｔ〕、クレジルジフェニルホスフェート（
中和価０　、０５．　ＫＯＨ１ｖ／９−　）又はオクチ
ルジフェニルホスフェート（酸価：　ｏ、ｏ　５ＫｏＨ
即／？）を各各温度１００℃で加水分解して酸価０．１
へ３．１　ＫＯＨ■／９の範囲の酸価を有するリン酸エ
ステルを得た。このリン酸エステルを鉱油（４０℃の粘
度：　１５０　ｃｓｔ　）及びポリオールエステル油（
４０℃の粘度：　５０　ｃｓ、ｔ　）に１０重量％（リ
ン分として約０．８％）配合した潤滑油を実施例１と同
′様の前方押出し加工法で、加工性能を評価した。その
結果を第６表に示した。

第６表から明らかなように添加剤の中和価が０．２　Ｋ
ｏＨｍｙ／ｙ以上の加熱酸化生成物が含まれると添加剤
の添加効果が現れ、加工性能が向上することが分る。

以上の説明から明らかなように、本発明による有機リン
化合物を配合した鉱油、合成油及びこれらの混合油から
なる潤滑油組成物は、優れた加工性能を示すので、従来
の加工油に比し、複雑な形状や加工度を上げることがで
きる。また、加工速度を大幅に上げることができるので
産業上有用である。

【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形の側面図であ
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・・・超硬金型、２・・・バンドヒーター、３・・・
ポンチ、４・・・素材。 特許出願人　株式会社日立製作所 代理人中　本　　宏 第１図 第２　関

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　鉱油、合成油又はこれらの混合油に、下記一般式
   （１）： （０） ％式％（１） （式中、Ｒは水素、アルキル基又はアリール基を示し　
   Ｒ／はアルキル基、高級アルケニル基又はアリール基を
   示し、ｎは１又は２の数である）で表される、亜リン酸
   エステル又はリン酸エステルを含有させてなることを特
   徴とする金属加工用潤滑油組成物。　　　２、　該亜リ
   ン酸エステル又はリン酸エステルの中和価又は酸価が０
   ．２　ＫＯＨ■／１以上である特許請求の範囲第１項に
   記載の金属加工用潤イ（酸物。 ３、　金型により金属素材を冷間鍛造加工するに際して
   、潤滑剤として、鉱油、合成油又はこれらの混合物に下
   記一般式（Ｉ）： １ （ＲＯ）ｎ−１’！−（ＯＲ’　）　３．、、、　　　
   ・・曲（Ｉ）（式中、Ｒは水素、アルキル基又はアリー
   ル基を示し、Ｒ／はアルキル基、高級アルケニル基又は
   アリール基を示し、ｎは１又は２の数である）で表され
   る、亜リン酸エステル又はリン酸エステルを含有させて
   なる金属加工用潤滑油組成物を使用することを特徴とす
   る、該金属加工用潤滑油組成物の使用方法。