JPS61250099A - 冷間鍛造用液体潤滑剤 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋼材などの塑性加工を行う際に、摩擦面に耐
熱性と潤滑性にすぐれた潤滑被膜を形成し、耐焼付き性
を向上させるに好適な冷間鍛造用潤滑剤に関する。

〔従来の技術〕

鋼材等の塑性加工用の潤滑剤は、加工の際の変形熱及び
摩擦熱等による温度上昇、新生面の増大に対して、十分
な潤滑性能を有するものでなければならない。これらの
機能を有する液体潤滑剤は、鉱油もしくは合成油または
、これらの混合油に脂肪酸、牛脂などの油性向上剤や燐
。

硫黄、塩素を含む有機化合物の極圧剤、グラファイト、
二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤等を配合したものが
ある。しかし、これらの液体潤滑剤は加工度の低い加工
に使用できるが、高温、高面圧となる加工度の高い場合
や複雑な形状を有する成形品では、潤滑被膜の耐熱性や
耐荷重性、潤滑性などが不十分なため焼付きが生じ満足
するものがない。塑性変形が大きい場合や複雑な形状の
ものを成形する場合の潤滑剤として、素材表面に銅など
の軟質金属でメッキ処理や合成樹脂などの被膜をコーテ
ングする方法。

またはリン酸塩被膜処理、蓚酸塩被膜処理などの化成被
膜処理が用いられている。これらの化成被膜処理を施す
には、脱脂、水洗、酸洗、リン酸塩または蓚酸塩処理、
水洗または湯洗、中和、金属石けん潤滑処理、乾燥とい
った煩雑な処理工程を有するため、多大な労力と経費が
必要であるといった問題がある。また、成形品をメッキ
する場合、被膜を除去する必要がある。

そこで、上記の問題点を改善し処理工程を簡易ならしめ
るため、多価金属カチオン、オルト燐酸塩及び炭素原子
数１０〜３６のアルキルアルコール及び又はアルキルア
リールアルコール、これによる該組成物の水分含有量２
０重量％以下からなる冷間加工用酸性潤滑剤（特開昭４
７−１５５６９号公報）、また、燐酸をＣＩＺ〜Ｃ２□
のアルキルアルコール又はヨウ素価７０以下のＣＩ２〜
Ｃ２□の高級アルコールとを反応させて得られる反応生
成物に鉱油とＣ＋Ｚ〜Ｃ２□の飽和脂肪酸とパラフィン
誘導体、揮発性溶剤、ワックス、樹脂、架橋重合しやす
い油より選ばれた１種以上を含有させた酸性潤滑剤（特
開昭５１−２６６７５号公報）がある。これらの酸性潤
滑剤はパイプの引抜には良好な結果を示すが、加工度の
高い加工品又は複雑な形状の加工には焼付きが生ずると
いった問題がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記の問題を改善すべく種々検討した
結果、高面圧、高温となる加工度の高い加工形状におい
ても加工の際の摩擦面に厚い潤滑被膜を形成し、耐焼付
き性を大幅に改善した鋼材の冷間鍛造用潤滑剤を提供す
ることにある。

〔発明の構成〕

本発明は、粉末状有機化合物からなる滑剤、或いは、高
融点の粉末状有機化合物の滑剤表面に低融点の滑剤を被
覆した粉末状滑剤を潤滑油に分散させた冷間鍛造用液体
潤滑剤（以下、液体潤滑剤（１）という）又は粉末状有
機化合物に有機リン化合物、有機硫黄化合物及び有機塩
素化合物から選ばれた１種以上の有機化合物と縮合リン
酸とを配合して得られる滑剤を潤滑油に分散させた冷間
鍛造用液体潤滑剤（以下、液体潤滑剤（２）という）で
あって、これを綱材表面に塗布し、加工の際に摩擦面に
閉じ込められる潤滑油含有の粉末状滑剤によって、摩擦
面に潤滑被膜を形成し、加工度の高い成形品に対しても
焼付防止を大幅に向上させるようにしたものである。

本発明の液体潤滑剤（１）における粉末状有機化合物の
滑剤としては、ヒマシ油から作られるカスターワックス
、１２ヒドロキシステアリン酸。

セパチン酸、硬化ヒマシ油、ステアリン酸、メチル１２
ヒドロキシステアレート、ステアリル１２ヒドロキシス
テアレート、プロピレングリコールモノ１２ヒドロキシ
ステアレートエチレングリコールモノ１２ヒドロキシス
テアレート　Ｎ−ヒドロキシエチルリシノイルアミド、
Ｎ−ヒドロキシエチル１２ヒドロキシステアリルアミド
。

Ｎ、Ｎ’−エチレンビスオレイルアミド、Ｎ。

Ｎ′エチレンビスリシノイルアミド、Ｎ、Ｎ’エチレン
ビスオクタデカジェニルアミドＩＮＩＮ′エチレンビス
１２ヒドロキシステアリルアミド、Ｎ、Ｎ’エチレンビ
スステスアリルアミド。

Ｎ、Ｎ’ヘキサメチレンビスリシノイルアミド。

Ｎ、Ｎ’へキサメチレンビス１２ヒドロキシステアリル
アミド、Ｎ、Ｎ’キシレンビス１２ヒドロキシステアリ
ルアミド等の合成ワックス、ステアリン酸リチウム、ス
テアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、オレイン酸
ナトリウム、リシノール酸カルシウム、１２ヒドロキシ
ステアリン酸リチウム等の金属石けん、カルシウムコン
プレックス、アルミニウムコンプレックス、バリウムコ
ンプレックス、リチウムコンプレックス等の高融点金属
石けん、ポリウレア、ナトリウムＮ−オクタデシルナレ
フタラメート（以下、ナトリウムテレフタラメートとい
う）等の非石けん等が例示される。これら粉末状滑剤の
１種以上を潤滑油に配合するものである。また、高融点
の粉末の滑剤表面に低融点の滑剤をコートした２層以上
の構造からなる粉末状滑剤を潤滑油に分散させるもので
あり、その配合量は加工品の加工条件に応じて任意に選
択すべきであるが好ましい配合量は３〜１５重量％であ
る。

上記、粉末状滑剤の好ましい粒径は５０〜１０００μｍ
の範囲であるが、加工条件によって異なり加工度が高く
、表面積の増加率の大きい成形品を加工する場合、大き
い粒径を添加するとよい。

上記の粉末状滑剤を配合する潤滑油は鉱油の他、ポリα
オレフィン油、ジエステル油、ポリオールエステル油、
ポリブテン油、ポリグリコール油、ケイ酸エステル油な
どの合成油及びこれらの混合油が用いられる。潤滑油の
性状は、加工条件、作業条件に応じて任意に選択するこ
とができるが、４０℃における粘度が１０ｍｍ”／５（
ｃＳｔ）以上が好ましい。

本発明に用いられる粉末状滑剤の作用について述べる。

潤滑油中に分散した粉末状滑剤は、加工時に素材と金型
加工面あるいはポンチ平坦面間に閉じ込められる。閉じ
込められた滑剤は、素材の変形と共に摩擦面に送り込ま
れ潤滑被膜を形成し金属の直接接触するのを防ぎ、焼付
きを防止するものである。摩擦面に形成された潤滑被膜
の耐熱性、潤滑性が液体潤滑剤の性能を決定する。潤滑
被膜の耐熱性を向上させるためには、融点の高い粉末状
滑剤を配合する。また、被膜の潤滑性を向上させるため
には、高融点の粉末表面に潤滑性にすぐれている滑剤を
コートした粉末滑剤を配合することにより目的を達成す
ることができる。粉末状滑剤の配合量が１重量％以下の
場合、摩擦面に閉じ込められる滑剤量が少なくなり十分
な被膜が形成されない。また、２０重量％以上になると
潤滑油の粘度が増大し素材表面への塗布性が悪くなる。

また、それ以上の効果が認められないので、粉末状滑剤
の配合量は１〜２０重量％の範囲が好ましい。

粉末状滑剤の粒径が８μｍ以下の場合、加工時、摩擦面
に閉じ込められる量が少なくなるため、十分な潤滑被膜
が形成されな（なり焼付きが起り易くなる。また、粒径
が１５００μｍ以上になると分散安定性が低下するので
、粉末状滑剤の粒径は８〜１５００μｍの範囲が好まし
い。

本発明では潤滑油の加工性能をさらに向上させるため、
粉末状打機化合物に有機リン化合物。

有機硫黄化合物及び有機塩素化合物から選ばれた１種以
上の有機化合物（極圧剤）を縮合リン酸と共に配合して
なる滑剤を潤滑油に分散させだ液体潤滑剤（２）が用い
られる。

本発明における縮合リン酸は、一般式 ％式％（１） で表わされる鎖状ポリリン酸。

Ｈ，１Ｐ７０３□（ｎ＝１〜８）・・・・・・（２）で
表わされる環状ポリメタリン酸であり、鋼材表面に潤滑
被膜を形成させる主要因子である。

有機リン化合物としては、一般式 ％式％（３） （式中Ｒは炭素数１〜１８の飽和又は不飽和炭化水素、
フェニル基、アルキルフェニル基、ｎ・＝１又は２であ
る） で表わされる酸性リン酸エステルである。これら有機リ
ン化合物における具体例としての酸性リン酸エステルは
、モノメチルホスフェート。

ジメチルホスフェート、モノエチルホスフェート、ジエ
チルホスフェートモツプチルホスフェートジブチルホス
フェート、モノオクチルホスフェートジラウリルホスフ
ェート、ジフェニルホスフェート、モノステアリルホス
フェート、ジオレイルホスフェート、フェニルオクチル
ホスフェート、メチルブチルホスフェート。

ジイソデシルホスファイト　ジオレイルホスファイト、
ジラウリルホスファイト、ジブチルホスファイト等が挙
げられる。ホスホン酸エステルとしては、ジイソデシル
ハイドロジエンホスファイト、ジオレイルハイドロジエ
ンホスファイト、ジラウリルハイドロジエンホスファイ
トジブチルハイドロジエンホスファイト等が例示される
。

硫黄系化合物としては、硫化抹香鯨油、硫化オレフィン
、硫化ラード、硫化メチル・エステル、硫化油脂、ジベ
ンジルサルファイド、ジドデシルジサルファイド、ジフ
ェニルジサルファイドなどが例示される。塩素系化合物
としては、塩素化パラフィンワックス、塩素化パラフィ
ン。

五塩化脂肪酸エステル、塩素化脂肪酸、塩素化脂肪酸ポ
リオキシエチレン縮合物などが挙げられる。上記有機リ
ン系化合物、有機硫黄系化合物、有機塩素化合物は摩擦
熱によって鋼材表面にリン化鉄、リン酸鉄、硫化鉄被膜
、塩化鉄被膜が形成され耐焼付性と潤滑性を向上させる
。

液体潤滑剤（２）における粉末状有機化合物としては、
前記液体潤滑剤（１）で例示された合成ワックスまたは
金属石けんと同一の種類のものであって、その粒径が１
μｍ以上のものが用いられる。これら金属石けん１合成
ワックスはその１種以上が配合されるが、高融点の粉末
表面に低融点の滑剤を被覆し、その粒径が１μｍ以上の
粉末状滑剤も使用される。一般的には、金属石けんまた
は非石けん類粉末表面に合成ワックスを被膜したものが
好ましい。なお、液体潤滑剤（２）の場合は、使用に当
って後述するとおり潤滑膜と有機リン化合物等の化合物
により形成される被膜との二層の被膜が形成されるため
、潤滑膜は液体潤滑剤（１）に比してより厚い被膜が形
成されるので耐焼付性及び潤滑性の効果を奏する。

したがって、潤滑剤の粉末滑剤の粒径は液体潤滑剤（１
）のそれに比してより細い１μｍ以上のものでよい。上
記の金属石けんまたは合成ワックスは、加工時に摩擦面
に閉じ込められ、厚い潤滑層ができる。これが素材の塑
性変形と共に摩擦面に送り込まれ、有機リン化合物、有
機硫黄化合物、有機塩素化合物などによって形成される
被膜上に潤滑膜を形成する。即ち、加工中の素材表面に
２層からなる潤滑膜を形成し、耐焼付性、潤滑性をさら
に向上させるものである。

潤滑油に配合される縮合リン酸、有機リン化合物、有機
硫黄化合物、有機塩素化合物および粉末状有機化合物の
滑剤は、加工部品の形成。

加工度に応じて配合量を任意に選択すべきであるが、好
ましい配合量は、縮合リン酸２〜５重量％、有機リン化
合物、有機硫黄化合物あるいは有機塩素化合物の内１種
以上の合計が３〜１５重量％、金属石けんまたは合成ワ
ックスの内、１種以上が５〜１５重量％である。

上記、添加剤の配合量が少ない場合、摩擦熱や塑性変形
熱によって素材表面に形成される反応潤滑被膜や金属石
けんまたは合成ワックスの潤滑膜が薄くなり加工条件に
よっては金属接触が起り、焼付きが発生する場合がある
。また、多過ぎてもそれ以上の効果がないので、上記し
たような割合が好ましい。

本発明の液体潤滑剤（２）に用いられる潤滑油は鉱油の
他、ポリαオレフィン油、ジエステル油。

ポリオールエステル油、ポリブテン油、ポリグリコール
油、ポリフェニルエーテル油、ケイ酸エステル油などの
合成油およびこれらの混合油が用いられる。潤滑油の性
状、特に粘度は加工条件、作業条件に応じて任意に選択
することができるが、４０℃における粘度が５　ｍｍ”
／　ｓ　（ｃＳｔ）以上が好ましい。

なお、本発明の目的を損なわない範囲で、潤滑油の劣化
防止のための酸化防止剤、粉末分散のための分散剤など
を配合することができる。

本発明の有機粉末配合液体潤滑剤は深絞り。

引抜き、伸線、圧延及び各種の押出し加工などに適用で
きる。また、本発明の潤滑剤は素材表面に塗布するのみ
で加工ができるものであるが、その塗布方法としては公
知のスプレー、ブラッシング、浸漬、ロールコート方式
などによって目的を達成できる。更に、本発明の潤滑剤
あるいは加工しようとする素材のいずれか一方を加熱し
素材を油中に浸漬することによって素材表面に潤滑処理
ができるので、従来のような煩雑な化成被膜処理が不要
となり極めて簡便である。

以下、本発明の実施例を比較例とともに説明するが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１〜２２ 潤滑油の粘度が４０℃で５６ｍｍ！／　ｓ　（ｃＳｔ）
の鉱油に第１表に示した粒径７４〜１０５μｍの範囲の
粉末状滑剤を３重量％油中に分散配合した本発明の冷間
鍛造用液体潤滑剤（１）を下記に示す条件で加工性能を
評価した。結果を第１表に示した。

１、加工条件 ２、加工性能の評価法 金型に加熱用バンドヒーターを取り付け、金型温度を５
〜２０’Ｃづつ段階的に上げ、各温度で潤滑油を塗布し
た素材を加工速度２１１ｍ／　ｓの条件で１０〜１５個
づつ加工し、焼付きが生じないで加工できる金型温度（
加工性能）で評価した。

この温度が高い程、潤滑被膜の耐熱性、潤滑性にすぐれ
ている。

比較例潤滑油の組成 比較例１ 比較例２ 燐酸塩被膜＋ステアリン酸ナトリウム 第１表から明らかなように、本発明の冷間鍛造用潤滑剤
（１）は、比較例１に比しすぐれている。

また燐酸塩被膜＋ステアリン酸ナトリウム処理に勝る性
能のものがある。

（本頁以下余白） 実施例２３ 潤滑油の粘度が４０℃で１５０ｍｍ２／ｓ　（ｃＳｔ）
の鉱油に粒径５〜１５００μｍのＮ、Ｎ’エチレンビス
１２ヒドロキシステアリルアミド１　ナトリウムテレフ
タラメートを１０重量％配合し、後方押出し加工法によ
り粒径と加工性能の関係を評価した。

結果を第１図に示した。第１図から明らかなように滑剤
の粒径が８μｍ以上になると良好な加工性能が得られる
。

実施例２４ 潤滑油の粘度が４０℃で１５０ｍｍ２／ｓ　（ｃＳｔ）
の鉱油に１４９〜２１０μｍの範囲の粒径を持つＮ、Ｎ
’エチレンビス１２ヒドロキシステアリルアミドを１〜
２０重量％配合し、配合量と加工性能の関係を調べた。

結果を第２図に示した。第２図の結果から潤滑油に配合
する添加量が１重量％以上で添加効果が現れる。

実施例２５〜３１ Ｎ、Ｎ’−エチレンビスステアリルアミドを１５０℃に
加熱溶した中に、粒径３７〜４４μｍの範囲でステアリ
ン酸リチウム混合し、１ｏ分間攪拌しながら加熱した後
、冷却しフレーク状の粉体を得た。これをミキサーで粉
砕し、粒径１０５〜１４９μｍの範囲の粉末を第２表に
示した潤滑油に１０重量％配合し、後方押出し加工法に
より加工性能を評価した。結果を第２表に示した。第２
表の結果から明らかなように、本発明の冷間鍛造用潤滑
剤（１）は良好な加工性能が得られた。

（本頁以下余白） 実施例３２〜５２ 潤滑油の粘度が４０℃で８３ｍｍ”／ｓ　（ｃＳｔ）の
鉱油を用い、縮合リン酸、酸性リン酸エステル、硫黄系
又は塩素系有機化合物及び粉末の粒径が３７〜４４μｍ
の金属石けん又は合成ワックスを第３表に示す配合比で
添加して本発明の粉末分散型液体潤滑剤（２）を得た。

これを素材表面に塗布した後、下記に示す条件で前方押
出し加工法及び後方押出し加工法により耐焼付性、すな
わち、加工性能を調べた。結果を第４表に示した。

加工条件及び加工性能の測定は、次の通りである。

１、加工条件 １．１前方押出し加工 （１１金型の主要寸法 （２）　　素材寸法 １．２　後方押出し加工 （１）金型の主要寸法 （本頁以下余白） 第　　　４　　　表 ２．加工性能の評価 金型の外周に加熱用バンドヒーターを取り付け、金型温
度を５〜２０度づつ段階的に上げ、各温度で潤滑剤を塗
布した素材を１０個づつ加工し、加工面の表面に焼付き
が生じないで加工できる金型の最高温度（以下、加工性
能と記す。）で評価した。この温度が高いほど、摩擦面
に形成される潤滑膜の耐熱性、潤滑性がすぐれていると
いえる。

比較例３ リン酸塩被膜処理十金属石けん（ステアリン酸リチウム
）処理からなる潤滑剤 比較例４ ベース油：鉱油＋エステル油の混合油３８　、５ｗ　ｔ
χ第４表から明らかなように、本発明の粉末分散型液体
潤滑剤（２）は、いずれの加工法においても比較例のも
のに比しすぐれていることが明らかである。

実施例５３ 潤滑油の粘度が４０℃で８３ｍｍ”／５（ｃＳｔ）の鉱
油にピロリン酸２重量％とジオレイルハイドロジエンホ
スファイト３重量％およびステアリン酸リチウムまたは
Ｎ、Ｎエチレンビスステアリルアミドを１０重量％を配
合し、ステアリン酸リチウムまたはＮ、Ｎ’エチレンビ
スステアリルアミドの粉末粒径と加工性能の関係を調べ
た。結果を第１図に示した。第１図から明らかなように
粉末の粒径が０．６μｍ以上になると効果があられれ始
めるが、１μｍ以上に達すると急激に加工性能が向上す
る。

実施例５４ Ｎ、Ｎ’エチレンビス１２−ヒドロキシステアリルアミ
ドを１５０℃に加熱溶解し、これに粒径１．８〜２．３
μｍのバリウムコンプレックス石けんまたはナトリウム
Ｎオクタデシルナレフタラメートを加え、約１０分間加
熱混合した後、冷却する。これを粉砕機により粉砕し、
バリウムコンプレックス石けんまたはナトリウムＮオク
タデシルナレフタラメート粉末表面にＮ、Ｎ’エチレン
ビス１２−ヒドロキシステアリルアミドを被覆した３７
〜４４μｍの粉末を８重量％、ピロリン酸５重量を添加
した鉱油（４０℃の粘度８３ｎｒｍ”／５（ｃＳ　ｔ）
　）または、ポリオールエステル油（４０℃の粘度５６
ｍｍ２／５（ｃＳｔ））に配合した。これらの粉末分散
型液体潤滑剤（２）を素材表面に塗布し、実施例１と同
様な条件で加工性能を評価した。結果を第５表に示した
。第５表の結果から本発明の液体潤滑剤（２）は、良好
な加工性能が得られた。

（本頁以下余白） 〔発明の効果〕 本発明の粉末状有機化合物からなる滑剤或いは高融点の
粉末状有機化合物の滑剤表面に低融点の滑剤を被覆した
粉末状滑剤を潤滑油に分散させた冷間鍛造用液体潤滑剤
又は粉末状有機化合物に有機リン化合物、有機硫黄化合
物及び有機塩素化合物から選ばれた１種以上の有機化合
物と縮合リン酸とを配合して得られる滑剤を潤滑油に分
散させた冷間鍛造用液体潤滑剤は、鋼材を素材とする成
形材表面に塗布するのみで加工時の摩擦面に良好な潤滑
被膜が形成され、焼付防止に有効であり、特に加工度の
高い成形品に対しても焼付防止が大幅に向上する。また
、本発明の冷間鍛造用液体潤滑剤は、単に素材表面に塗
布するのみで加工できるので加工工程の簡略化、低コス
ト化に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は粉末状滑剤の粒子径と耐焼付き性、即ち加工性
能の関係を示したものである。 第２図は、粉末状滑剤の配合量と耐焼付き性、即ち加工
性能の関係を示したものである。 第３図は、潤滑油に分散する粉末の粒径と加工性能の関
係を示すものである。 第４図は、素材を加工するのに用いた前方押出し加工用
金型の断面図である。 第５図は、素材を加工するのに用いた後方押出し加工用
金型の断面図である。 １・・・素材、２・・・金型（超硬Ｖ１部分）、３・・
・ポンチ、４・・・バンドヒーター、５・・・台座。 代理人　弁理士　平　木　祐　輔 具ｉ某農ｐ 第３図 ｕ、ｔ　　　（Ｊ、ｂ　　　ｌ　　　　　　　　　　５
　　　Ｔｏ　　　　　　　　５０　　１００立径　（ｐ
ｍ）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉末状有機化合物の滑剤を潤滑油に配合してなる
   ことを特徴とする冷間鍛造用液体潤滑剤。
2. （２）粉末状有機化合物の滑剤の粒径が８〜１５００μ
   ｍであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   冷間鍛造用液体潤滑剤。
3. （３）粉末状有機化合物の滑剤の配合量が１〜２０重量
   ％であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   冷間鍛造用液体潤滑剤。
4. （４）高融点の粉末状有機化合物の滑剤の表面に低融点
   の滑剤を被覆した粉末状滑剤を配合してなることを特徴
   とする冷間鍛造用液体潤滑剤。
5. （５）粉末状滑剤の粒径が８〜１５００μｍの範囲であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の冷間鍛
   造用液体潤滑剤。
6. （６）粉末状滑剤の配合量が１〜２０重量％であること
   を特徴とする特許請求の範囲第５項記載の冷間鍛造用液
   体潤滑剤。
7. （７）粉末状有機化合物に有機リン化合物、有機硫黄化
   合物及び有機塩素化合物から選ばれた１種以上の有機化
   合物と縮合リン酸とを配合して得られる滑剤を潤滑油に
   配合してなる冷間鍛造用液体潤滑剤。
8. （８）粉末状有機化合物が粒径１μｍ以上の金属石けん
   または合成ワックスあるいは粒子表面に合成ワックスを
   被覆したものであることを特徴とする特許請求の範囲第
   ７項記載の冷間鍛造用液体潤滑剤。