JPS59227992A - 塑性加工用潤滑剤 - Google Patents

塑性加工用潤滑剤

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JPS59227992A
JPS59227992A JP10335283A JP10335283A JPS59227992A JP S59227992 A JPS59227992 A JP S59227992A JP 10335283 A JP10335283 A JP 10335283A JP 10335283 A JP10335283 A JP 10335283A JP S59227992 A JPS59227992 A JP S59227992A
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lubricant
teflon
powder
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polyimide
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Kunio Okimoto
沖本 邦郎
Tomio Sato
富雄 佐藤
Toshio Yamakawa
山川 俊夫
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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】 通常、金属の塑性加工において被加工材料を再結晶温度
以上に加熱して加工する場合は熱間加工と呼ばれており
、再結晶温度以下に加熱した場合は温間加工、室温の下
で加工する場合は冷間加工と呼ばれている。金属材料の
再結晶温度は材料によって異なり、鉄鋼材料では600
〜700℃。
銅では約600℃、アルミニウムでは約200℃である
。金属材料の内で最も需要の多い鉄鋼材料の場合、熱間
加工の際の加熱温度は1100〜1250℃であり、温
間加工の際の加熱温度は9例えばステンレス鋼では40
0℃付近で析出による延性低下があるために250〜3
50°(あるいは500〜700Cが選ばれる。
本発明は、250〜350℃で鍛造・深絞り加工などの
塑性加工や粉末成形を行なう際の潤滑剤に関するもので
ある。したがって、250〜350℃の温度範囲で加工
するものであれば鉄鋼材料に限らず。
それ以外の一般構造材料であっても一向に差しつかえな
く、またZn −22AI超塑性材(この材料は250
℃前後で超塑性現象を発現する)のような機能材料であ
っても差しつかえない。また、この温度範囲が被加工材
料に対して熱間加工に相当しようが、それとも温間加工
に相当しようが、それはどちらでもかまわない。
ところで、上でも述べたようpこステンレス鋼の温間鍛
造やステンレス鋼板の温間絞りにおいては。
250〜350℃に加熱してから加工される。しかし。
この温度範囲における潤滑剤として適当なもの゛がなく
、潤滑剤の開発が待たれている現状である。
すなわち、鋼の冷間鍛造においてはリン酸塩皮膜と金属
石けん(ステアリン酸亜鉛)を組み合わせた潤滑剤があ
り、ボンデライト・ポンダリューベなどとしてよく知ら
れている。しかし、この場合。
金属石けんが約200℃で分解するので、ボンデライト
・ポンダリューベを250〜650°Cで使用すること
は一般に不可能である。その上、ボンデライト・ポンダ
’J x−べの場合、リン酸塩皮膜を被加工材料の表面
に強<イ」着させるための工程がはん雑であり、また公
害防止の面から排液の処理に留意しなければならないの
で、もっと簡便に使用することのできる潤滑剤が期待さ
れている。ボンデライト・ボンダリューベ以外にも冷間
塑性加工用潤滑剤として動植物油、鉱物油2合成油など
があり、これらは圧延加工、引抜き加工、深絞り加工な
どに使用されている。しかし、これらの潤滑剤の使用温
度は200℃が限度であり、極圧添加剤であるリン、塩
素、vf、黄などを添加混合して使用した場合において
も、使用温度は250℃以下に限定される。一方、熱間
鍛造用潤滑剤としては、黒鉛系の潤滑剤やガラヌ潤滑剤
がよく知られているが。
これらは500℃程度以上で使用するのが適当であり、
250〜650℃では潤滑性能はあまり期待できない。
潤滑剤のこのような状況に鑑み7本発明者らは250〜
350℃での塑性加工用潤滑剤を開発するために鋭意研
究を重ねた結果、耐熱性樹脂粉末をベースとして、これ
にテフロン粉末を添加混合する( ことにより、耐熱性と潤滑性を兼ね備えた新しい潤滑剤
を開発するに致った。
すなわち、耐熱性樹脂としてポリイミド、ポリアミドイ
ミドが知られており、特にポリイミドの耐熱性は350
℃程度に達し、g+)カーボネート。
ナイロン、ポリスチレン、エポキシ樹脂などの従来から
のプラスティックスの耐熱温度が200℃以下に過ぎな
いのに対して格段に優れている。本発明は、ポリイミド
の耐熱性を250〜350℃での塑性加工用潤滑剤に応
用するものであり、粉末状のものを使用する。ただし、
ポリイミドの摺動性は必ずしも良好とは言えないのて、
摺動性を向上させるためにフッ素樹脂系であるテフロン
粉末を添加混合する。ここで、テフロンは冷間における
摩擦係数の小さい物質としてよく知られているものであ
るが、非常に高価であり、またその耐熱性は260℃が
限度である。そこで、耐熱性樹脂ポリイミドを主体とし
てこれにテフロン粉末を添加混合することにより、テフ
ロンの耐熱性の向上を図ると共に、テフロンの使用量を
少なくすることによって経済的にも有利な潤滑剤を開発
するものである。また、これらの混合物の被加工材料や
金型への付着力・粘着力を増大させるためとテフロンの
使用量を減らずために、ワニヌ状のメチルフェニルシリ
コーン樹脂を添加混合する。なお、ポリイミド樹脂粉末
、テフロン粉末とメチルフェニルシリコーン樹脂の混合
物の溶剤として、Nメチル−2ピロリドン溶液を用いる
。ポリイミド粉末(Pテ表ワス)、テフロン粉末(T)
 、  メチルフェニルシリコーン樹脂(M)、  N
メチル−210リドン溶液(N)の重量配分比を。
P:T:M:N= 1 : (0,25〜2.0):1
:5  式(+1として、これらを混合攪拌する。これ
を潤滑剤として用いて被加工材料である試験片と工具に
塗布する。次に、230℃で30分間の加熱を行なうこ
とにより潤滑剤を乾燥させる。そして、添付図面の第1
図に示すようなリング圧縮試験法によって250〜35
0℃での摩擦係数μを求めたところ9式(11において
テフロン粉末(T)の添加量が0.25〜2.0での摩
擦係数はμ= 0.03〜0.05であり、潤滑性能が
極めて良好であった。この場合、所定温度における潤滑
剤の加熱時間は15分間を標準としたが、この加熱時間
は短かい方が望ましい。
テフロン粉末(T)の添加量が式(1)に示した0、2
5〜2.0よりも少ないと、テフロンの潤滑効果が十分
に発揮されず潤滑効果が劣る。その一方、添加量がこれ
よりも多くなると、テフロンは高価であるために相対値
にコストの高いものとなり、またTが0.25〜2.0
で摩擦係数はほぼ一定となるので。
この添加量で十分である。このようtこ、テフロン粉末
の添加量は、弐〇)のように0.25〜2.0が適当で
ある。なお、耐熱性樹脂ポリイミドは粉末状のものを用
いたが、粉末状でなくてフェス状のものであっても差し
つかえないことは勿論である。
次に、実施例と比較例により本発明を更に詳細に説明す
る。
実施例1 ポリイミド粉末(P)、テフロン粉末(T)、メチルフ
ェニルシリコーン樹脂(M)、Nメチ)v−2ピロリド
ン溶液(N)の重量配合比を。
P:T:M:N=1:X:1:5     式(2)と
した場合、テフロン粉末の添加量Xが摩擦係数μに及ぼ
す影響をx=o、 0.25.0,50.1.0.2.
0の場合について実験し、その結果を第2図に示す。
このようにテフロンの添加量Xを0.25〜2.0とす
ることにより、摩擦係数μはX−0の場合に比べて相当
低下し、潤滑剤としての性能を発揮する。
なお、試験条件は下記の通りである。
〔試験条件〕
試験方法:リング圧縮試験 リング圧縮試験とは、添付図面の第1図(alにおいて
ろで示す平らな工具(耐圧盤)の間でリング状の試験片
1を加圧して塑性変形させ、試験片の内径と外径の拡が
り具合(第1図(b)を参照、実線で示したものが試験
前の状態、破線で示したものが試験後の変形状1りから
被加工材料である試験片と工具間(第1図(a)におい
て2で示す面)の摩擦係数μを求める方法である。同一
の圧縮率(△H/Ho −(Ho、−H)/ Ho )
に対して潤滑状態が良好な場合、すなわち摩擦係数の小
さい場合はど内径が大きくなる。この内径の変化率Ri
/ri (R1:変形後の内半径、ri:初期内半径)
と圧縮率△H/Hoとの関係は、久能木の式(科学研究
所報告、第30巻、第2号、昭和29年3月)を用いる
ことにより、摩擦係数μをパラメーターとして計算から
求まる。そこで、実験によってRi/riと△H/ H
Oを測定すれば、その場合における潤滑剤の摩擦係数μ
を知ることができる。
試験温度: 試験片と工具を300℃で約15分間加熱
してからクランク・プレスで鍛造(加工速度約6.5 
m/min )。
試験片(被加工材料)材質:  zn−22AI超塑性
材。試験片は潤滑剤を塗布する前に1000番のエメリ
ー紙で研摩した後、アセトンで脱脂する。
試験片の寸法: 内径×外径×高さ一2ri x 2r
xHo = 12.51’x 25,07’x 6.2
4 = 2 : 4 : 1潤滑剤の塗布方法: 試験
片と工具の両方に塗布した後、230℃で50分間乾燥
する。
工具: 材質は5KD61であり、試験片と接する面の
表面粗さは0.3μm0工具の表面に潤滑剤を塗布する
前に、  1000番のエメリー紙で研摩した後、アセ
トンで脱脂する。
実施例2 実施例1の300℃での実験により9式(2)における
テフロンの添加量Xは0.25〜2.0が適当であるこ
とが判明した。そこで、Xの添加量がこの範囲。
すなわちX=0.25.0.50. 1.0.2.0 
+7)場合に関して、試験温度が300℃以外の場合に
ついて実験し。
その結果を300℃の結果も含めて第1表に示す。
第1表において試験温度が250〜650℃の範囲では
、摩擦係数μは0.03〜0.05であり潤滑性能が極
めて良好である。ただし9本発明の潤滑剤の冷間(試験
温度20℃)における摩擦係数μは0.09〜0.12
であるので、冷間塑性加工用潤滑剤としては適切でない
。しかし、200°Cの状態における摩擦係数μは0.
055程度であるので、250〜350℃の温度範囲に
限定せず、200〜650℃の温度範囲においても十分
に潤滑性能を発揮する。
〔試験条件〕
実施例1の場合と試験温度が異なる外は。
全て同一条件である。
第  1  表 比較例 重量配合比を表わす式(2)において、テフロン粉末を
まったく添加混合せず(X=0)、メチルフェニルシリ
コーンIIJ 脂(M)をNメチフレ−2ピロリドンで
溶かしただけの場合(M:N−1:5)、  およびメ
チルフェニルシリコーン樹脂(M)にポリイミドi末(
P)を添加し、これをNメチ/I/−2ピロリドンで溶
かしただけの場合(P :M:N−1: 1 :5)に
ついて、  20 ’C,250’C,300℃、65
0℃ でのリング圧縮試験を行なうことにより摩擦係数
μを求めた。その結果を第2表に示す。250〜350
Cの温度範囲における上記のものの摩擦係数はμ=0.
06〜0.09であり5本発明の第2図と第1表に示し
たテフロンの添加量Xが0.25〜2.(11の場合の
μ=a、a3〜0.05に比へて力葛なり大きくなって
おり。
テフロンを添加することの重要性が明らかである。
一方、第2表においては市販のテア0ン・スプレー(ケ
ミプラスト社製)とフッ素樹脂系スプレー(日本アチソ
ン社製)の2種類に関する結果も合わせて示す。この2
種類の潤滑剤の室温から250℃までの温度範囲におけ
る摩擦係数μは、第2図と第1表に示した本発明の場合
に比べて一般に小さく、冷間加工用潤滑剤として性能が
極めて良好であると、番が分かる。しかし、試験温度が
300℃以」二になると摩擦係数(μ=D、04〜[1
,13)が急激に増大して潤滑効果をほとんど発揮しな
くなり2本発明の潤滑剤に比べて性能が極端に劣る。こ
のように、250〜650℃での潤滑性と#熱性を持た
せるために、ポリイミドをベースとしてテフロンを使用
する本発明の有効性が明らかである。
〔試験条件〕
実施例2に同じである。
第2表
【図面の簡単な説明】
第1図の(−1はリング圧縮試験の方法を示すものであ
り、(a)の図中で1はリング圧縮試験片、2は試験片
と工具(耐圧盤)とが接する潤滑剤を塗布する面、6は
工具(耐圧盤)、4は加圧するためのプレス・スライド
をそれぞれ示す。一方、第1図の(b)はリング圧縮試
験片の変形の前後における形状変化を示すものであり、
実線は変形前の状態。 破線は変形後の状態である。第2図は摩擦係数に及ぼす
テフロンの添加量X(式(2)参照)の影響を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 耐熱性樹脂であるポリイミド(Pで表示)。 減摩剤としてテフロン粉末(Tて表示)、被加工材料と
    工具に対する付着剤としてメチルフェニルシリコーン樹
    脂(Mで表示)、およびこれらの溶剤としてNメチル−
    2ピロリドンMif(Nで表示)を9重量配合比で P:T:M:N二1 : (0,25〜2.0):1:
    5で配合した塑性加工用潤滑剤。
JP10335283A 1983-06-08 1983-06-08 塑性加工用潤滑剤 Granted JPS59227992A (ja)

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