JPS5989394A - 金属加工用潤滑剤組成物 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、冷間加工に供される鋼材表面に化成処理を必
要とせず、単に鋼材表面または加工時に潤滑油を塗布ま
たは自動給油装置等で給油するのみで加工できる高性能
な塑性加工用潤滑油組成物に関するものである。

〔従来技術〕

従来、鋼材の引抜き、据込、前方抽出および後方抽出加
工等を行う際に用いる冷間加工用潤滑油として、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
、燐系化合物、塩素系化合物等の極圧剤を配合した加工
油があり、これらの加工油を鋼材表面に塗布または給油
装置等を用いて加工部へ供給し、加工している。これら
の加工油は加工度の低いものや塑性変形の小さい成形品
の場合、十分適用できるが、加工度か高いものや塑性変
形の大きい成形品を得る場合、潤滑油の油膜強度、即ち
、耐荷重性の不足、摩擦面への固体潤滑剤の導入性等が
不十分なため、カジリや焼付き生じる。上記のほか、加
工度の高い成形品や塑性変形の大きい複雑な形状の成形
品を加工する場合には、鋼材表面に潤滑被膜をコーティ
ングする方法がある。このようなものとして例えば１．
ｌ−’！７．１ヒニール、ナイロン、クロロスルホン酸
ポリエチレン、ポリサルファイドとポリ塩化ビニールの
混合物、フン化黒鉛とポリイミドの混合物等が用いられ
る。また、銅や鉛等の軟質金属の薄膜をメッキその他の
方法によシ鋼材表面に被覆する方法等があるが、作業性
、成形品表面の仕上り精度に難点があり、更に被膜の除
去が困難であるといった欠点がある。

一方、鋼材の冷間加工用の潤滑剤としてリン酸塩被膜に
よる化成処理が広く用いられているが、鋼材の前処理条
件、処理液の管理状態、化学反応の制御等が潤滑被膜の
形成に大きく影響を及はすと共に、処理工程の煩雑さ、
廃液の公害問題から、リン酸塩被膜処理に代る高性能の
潤滑油が要求されている。

上記の要望に応えるべく種々検討し、既に本発明者らは
、さきに、合成油またはこれらの混合油をベースとした
油に有機リン化合物を配合した高性能潤滑油を提案して
いる。しかし、この有機リン化合物中、炭化水素の炭素
数６以下の有機リン化合物は核油と不溶なものがあり、
早期に二相分離を起すものがあった。二相分離した状態
で潤滑油を自動給油装置やローラ刷毛等で鋼材表面に給
油、塗布した場合、有機リン化合物の早期消耗や添加剤
の効果が発揮されず焼付きの原因となる。

このため、二相分離を防止するための攪拌装置が必要で
あるという欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、これらの欠点を改良し、さらに加工性
能を向上させた、高性能な金属加工用潤滑油組成物を提
供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の金属加工用潤滑油組成物は、特に冷間加工用と
して優れたものである。その要点は、鉱油、合成油ある
いはこれらの混合油と囚一般式（１）（２） ％式％ （式中、Ｒは炭素原子数１〜１８の炭化水素基、几′は
水素または炭素原子数６〜１０の炭化水素基、ｎは１〜
３の数である。） で表わされ、酸価が１０　、ＫＯＨｍｇ／ｇ　　以上を
有する有４９１Ｊフン化合物のうち少なくとも１種と０
分散剤、即ち核油と有機リン系化合物の相分離を抑制す
るポリアルケニルサクシニド系の分散剤のうち少なくと
も１種を含有させて成る金、属加工用潤滑油組成物であ
る。また、加工度が極めて高い成形品や塑性変形の大き
い複雑な形状の成形品を加工する場合、上記潤滑油組成
物に固体潤滑剤、例えはナイロン、フッ化黒鉛、グラフ
ァイト、二硫化モリブデン、有機モリブデン等の潤滑剤
を配合することによって目的を達成できる。

一般式（１）に掲げる■有機リン系化合物としては、ジ
フェニルホスファイト、ジフェニルノニルフェニルホス
ファイト、ジブチルホスファイト、ジイソデシルホスフ
ァイト、ジドデシルホスファイト、ジオレイルホスファ
イト等の亜リン酸エステル、モノブチルホスフェート、
モノイソデシルホス７エート等の酸性リン酸エステルが
例示される。一般式（２）に掲げる（４）有機リン系化
合物としては、メチルアシッドホスフェート、イソプロ
ビルアシンドホスフェート、プチルアシンドホスフェー
ト、２−エチルへキシルアシッドホスフェート、インデ
シルアシッドホスフェート、ラウリルアシッドホスンエ
ート、トリデカノールアンラドホスフェート、オクタデ
シルアシッドホスクェート、オレイルアシッドホスフェ
ート等の酸性リン酸エステルのうち少なくとも１種を組
成物の全重量に対し１〜５０重蓋％好ましくは５〜３０
重量％の割合で用いるのがよい。１重量％未満では有機
リン系化合物の添加効果が低いため、加工性能が十分に
現われない。逆に、５０重量％を越えても添加効果はそ
れほど顕著に向上せず、コスト面からあまシ得策ではな
い。

上記（２）の分散剤としては、ポリブテンをマレイン化
して得られるポリブテニルコハク酸無水物、ポリブテニ
ルコハク酸無水物とアミンと反応させて得られるポリブ
テニルコハク酸イミド、ポリブテニルコハク酸無水物と
アルコールとを反応させて得られるポリブテニルコハク
酸エステル、または、ＣＩ２〜Ｃ２０の直鎖状または分
岐状飽和または不飽和炭化水素鎖を持つカルボン酸から
なる酸アミド等が使用される。

本発明の潤滑組成物に使用されるアルケニルサクシニド
系分散剤は、該有機リン系化合物の配合重量に対し０．
０５〜１０重量％、好ましくは０．１〜５重量％の割合
で用いるのがよい。０．０５重量％未満では分散効果が
低く、潤滑油と有機リン系化合物の相分離が早期に起る
。また、１０重量％を越えると加工性能の低下を招き好
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させるだめの酸化防止剤、
鋼材の防錆能を向上させるための防錆剤を配合してもよ
い。また、上記コハク酸イミド系分散剤の代りに非イオ
ン性及び非金属性等の界面活性剤を使用することができ
る。

以上の組成物からなる潤滑油を鋼材表面に塗布するもの
であるが、潤滑油の保持性を高めるため鋼材表面粗度を
大きくすると加工度がさらに向上する。しかし、表面粗
度が爪、ｘ３０〜４０μを越えると加工後の成形品表面
に梨地模様が残るため、外観が重視される用途には好ま
しくない場合がある。潤滑油を鋼材表面に塗布する方法
としては、該潤滑油組成物中に鋼材を浸漬塗布する方法
、スプレー塗布する方法等がある。また、鋼材を４０〜
８０Ｃに予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、冷間加工時の潤滑性能がさらに向上する。

〔発明の実施例〕

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。

実施例　１ ４０Ｃにおける粘度が６０　ｗｎ２／　ｓの鉱油にアル
ケニルコハク酸イミド系として市販の商品名ｒＯＬＯＡ
　１２００Ｊ（シェブロンケミカル社Ｍ）、またポリブ
テニルコハク酸エステル系として市販の商品名「Ｉ、ｕ
ｂｒｉｚｏｌ　　９３９」（８本リフリフ”　−ル社製
）また、酸アミド系とし、て市販の商品名ｒＯＬ、ＯＡ
　３４０ＤＪ　（シェブロンケミカル社製）を鉱油に対
して不溶のモノブチルホスフェートの配合重量（２０重
量％）に対し０．０２〜２０重量％添加し加熱溶解した
後、上記のモノブチルホスフェートを加え、攪拌し乳化
状の潤滑油組成物を得た。この潤滑油組成物をメスシリ
ンダーに一定量採取し静置して相分離が起り始める時間
、即ち、分散性能を測定した。なお、比較例としては分
散剤なしおよび潤滑油に使用される乳化剤（ソルビタン
モノオレエート）を４重量％配合した。

第１表から明らかなようにポリアルケニルサクシニド系
分散剤を配合したものは、比較例のものに比べて分散性
にすぐれていることが明らかである。また、分散能力は
、分散剤配合量が０．０５重量％以上で効果が現われる
。

実施例　２ 実施例１と同じ鉱油にアルケニルコハク酸エステル系の
Ｌｕｂｒｉｚｏｌ　９３９　ｆ：０．０２〜５．０重量
％（有機燐化−８−物の祭加恵量に対する量。）全加熱
溶解した後、鉱油に不溶な添加剤ジンエニルホスファイ
ト、メチルアシンドホスフエート、イソプロビルアンソ
ドホスフエートを２０重量％）１０　エ、攪拌して乳化
状の潤滑油組成物を得た。これを実施例１と同様な方法
により、分散剤の分散性能を絆洒した。その結果を第２
表に示した。

第２我から明らかなように実施例１に示した比較例のも
のに比べて分散性能にすぐれていることが分る。

第２表 実施例　３ ポリαオレフィン油及びポリオールエステル油の合成油
にポリブテニルコハク酸エステル系の１、ｕｌ）ｒｉＺ
ｏｌ　　９３９を有１幾燐酸エステルの添加量に対し０
．０２〜２０重誓％配合し加熱諺屏した後、添加剤モノ
ブチルホスフェートを２０］ｉＪｉ％ＦＡ　Ｊ’ＩＯし
攪拌して乳化状の潤滑油組成物を得た。この潤滑油組成
物全実施しｌ１１と同じ方法で分散性能を測定した。結
果を第３衣に示した。第３表から明らかなように比較例
のものに比べて分散性能にすぐれていることが分る。

実施例　４ 実施例１及び実施例２に示した潤滑油組成物を第１図に
示した直性φ９．９の鋼材（クロム・モリブデン鋼、８
ＣＭ２１）に塗布した後、第２図に示しだ金型を用い、
前方押出し加工法で変形抵抗（最大ポンチ圧力）及び潤
滑油の加工性能を評価した。その評価結果を第４表に示
した。潤滑油の加工性能は、加工後の成形品次面にカジ
リまだは焼付き現象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ｔ０比較例Ａ及び
Ｂの加工油は、従来、冷間加工用として用いていたもの
であシ、その組成を下記に示しｆｃ６比較例　Ａ 臥油、エステル油の混合Ｃ山　　３８．５　Ｗ　ｔ％脂
肪油分　　　　　　　　　　４３．５　Ｗ　ｔ％硫黄分
　　　　　　　　　　　５．８　Ｗ　ｔ％堪索分　　　
　　　　　　　　１２．２ｗｔ％比較例　Ｂ 姻人７山　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　３　９．７　　Ｗ　　ｔ　　％ｊ財肪油
分　　　　　　　　　　５０．０ｗｔ％硫黄分　　　　
　　　　　　　１０．３ｗｔ％また、試験条件は、次の
通りである。

１）鋼材の素材寸法 ３）変形抵抗 油圧プレスの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。押出し加工時のポンチ降
下速度は１５　ｍｍ／　ｓである。

４）加工性能 第２図に示した金型に加熱用バンドヒーターを数句け、
金型の温度を５〜１０Ｃずつ段階的に上げ、各温度で潤
滑油を塗布した素材を加工し、加工後の成形品表面に焼
付きが生ずるときの金型温度を測定した。

第４表から明らかなように、本発明の潤滑油は比較例Ａ
及びＢの加工油に比べて変形抵抗が低くかつ加工性能に
優れている。また、分散剤の配合量が１０重量％を越え
ると加工性能が低下することが分る。

実施例　５ 実施例１および実施例２と同じ潤滑油を第３−Ａ図に示
した第１次成形品に塗布し、第４図に示した深絞り用金
型でさらに深絞り加工を行って、第３−Ｂ図に示す第２
次成形品を加工し潤滑効果を比較した。潤滑効果は成形
品表面の焼付きの有無とＸ線マイクロアナライザー（Ｘ
ＰＭＡ）により潤滑被膜の生成状態を測定した。その結
果を第５表に示す。

工、試験条件 （１１素材：鋼板（ＳＰＣＢ）焼鈍なし１次成形品寸法
：内径２３問、外径３４朔。

高さ２１ｍ、厚さ３喘 ２次成形品寸法：内径２３　ｔｕｒｎ　、外径２７喘。

高さ３０簡、厚さ２ｔｍａ （２）加工速度：２００咽／Ｓ ２、評価 （１）唇面状態 〇二焼付なし △：焼付寸前 ×：焼付あシ （２＋ＸＰＭＡ分析 ○：反応生成物の原素が全面に偏析している。

△：反応生成物の原素が局部的に偏析している。

×：反応生成物の原素が素材と同程度である。

第５表から明らかなよりに本発明の潤滑油組成物は、比
較例Ａｉ−よびＢの加工油に比べて潤滑効果が優れてい
ることが分かる。しかし、分散剤の配合量が１０重重力
を越えると潤滑被膜の形成状態が低下すふ傾向を示す。

第５表 実施例　６ 第６表に示した鉱油に不溶な有機リン酸エステル全鉱油
（４０Ｃにおける粘度１５０咽２／ｓ）に０．５〜６０
重量％、ポリブテニルコハク酸エステル（分散剤：　Ｌ
ｕｂｒｉｚｏｌ　９３９　）を上記有機リン酸エステル
の添加量に対し１重量％配合してなる潤滑油組成物を実
施例４と同じ試験方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、有機リン酸エステルの添加
量が１重量％以上で、実施例４に示した比較例Ａ、Ｈの
加工性能を上娼ることか分る。また、有機リン酸エステ
ルの添加量が１０重量％を越えると添加効果はそれほど
変わらなくなる。

実施例　７ 第７表に示した添加剤及び溶媒から成る潤滑剤組成物全
実施例４と同じ条件で加工性能を評価した。なお、添加
剤の配合量は溶媒配合量の残量で全体量１００である。

評価の結果を第７表に示した。

第　　　　７　　　　表 〔発明の効果〕 本発明による潤滑油組成物は、鋼材表面に潤滑油を塗布
するのみで加工度の高い成形品を加工することができる
。さらに、潤滑油に不溶な有機リン酸エステルの油中へ
の分散効果も優れているので攪拌装置を不要にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、潤滑油の加工性能を評価に用いた素材の側面
図、第２図は、潤滑油の加工性能を評価するのに用いた
前方押出し加工用金型の縦断面図、第３図は、深絞シに
用いた素材の縦断面図、第４図は、深絞り用金型の縦断
面図である。 １・・・ポンチ、２・・・金型、３・・・素材、４・・
・加熱ヒーター、５・・・上ノックアウトピン、６・・
・シャンク、７・・・金型ホルダー、８・・・金型押さ
え、９・・・ストリ第（詔 潟２図 ≠３０ とハ）　　　　　　　（Ｂ） 第４０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加工時の素材表面に潤滑被膜を形成させる一般式 ％式％） で示される化合物〔式中、Ｒは炭素数１〜１８の炭化水
   素基、Ｒ′は、水素または炭素数６〜１０の炭化水素基
   、ｎは１〜３の数である。〕の少なくとも１種の酸性燐
   酸エステル単独または酸性燐酸エステルと潤滑油、有機
   溶剤、氷の群から選はれ７’ｃ１種以上の混合物から成
   る潤滑油および該潤滑油中に酸性燐酸エステルを乳化分
   散させるための分散剤または／および固体潤滑剤を含有
   するととを特徴とする金属加工用潤滑剤組成物。