JPS6141960B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は金属材料の熱間加工用潤滑剤に関し、
引火しにくく、発煙量が少なく、潤滑性が優れ、
かつスプレー塗布性が改善された潤滑剤に関す
る。 金属の熱間加工においては、加工を容易にする
ために被加工金属材料を再結晶温度以上に加熱し
加工する手段が通常、採られているが、加工温度
が高温であるため、使用される潤滑剤は一般の潤
滑剤に比べ制限されているのが実情である。 従来、例えば熱間型鍜造の潤滑剤としては、鉱
物油、動植物油、及びこれらの油脂にグラフアイ
トを分散した油性グラフアイト、或いはコロイド
状グラフアイトを水に分散した水性グラフアイト
が広く使用されている。しかしこれら潤滑剤のう
ち、前者の油脂類は熱間加工中に容易に引火し易
く極めて危険であり、また著しい発煙を生じ作業
環境を著しく悪化させ、潤滑性ひいては型寿命も
不十分はものであつた。また後者のグラフアイト
類は断熱性に乏しいため、例えば型鍜造の場合、
型が急熱、急冷の激しい熱サイクルを受け易く、
したがつて熱的疲労、熱衝撃により破損し易く型
寿命が短かくるという欠点があつた。 本発明者等は先に、水溶性高分子化合物と水か
らなる熱間加工用潤滑剤（特開昭54―11868号）、
および水溶性高分子化合物にエステル、脂肪酸塩
およびアミンの一種以上と水からなる熱間加工用
潤滑剤（特開昭54―52270号）を提案した。これ
ら熱間加工用潤滑剤は引火性、発煙性、型寿命、
潤滑性、液安定性およびスケール生成防止能等は
改善されているが、これら熱間加工潤滑油を用い
て実際鍜造した場合、型とエンジンバルブ等の加
工物の型離れが不十分であり、また加工物に該熱
間加工用潤滑油を塗油する際、浸漬塗布では問題
ないが、スプレー塗布する場合に粘性が高すぎ一
様に塗布できない等の問題があつた。 そこで本発明者等は型離れおよびスプレー塗布
性について詳細な検討を行つた結果、上記水溶性
高分子化合物含有潤滑剤では断熱性が不十分なた
型離れが悪くなること、および粘性が高すぎてス
プレーの際、均一な微粒子からなる霧が得られな
いという知見を得、これらの点を改良し得る添加
物について研究を重ねた結果、本発明に到達した
ものである。 すなわち、本発明は一般式、 （ＸはCH₂OH、CH₂OMまたは
CH₂OCH₂COOMを表わし、ＭはCa，Na，Ｋ，
CH₃を表わす。） の構造を有する結晶性セルロースあるいはカルボ
キシメチルセルロースの１種または２種以上の
0.1〜20重量％と水溶性高分子化合物0.1〜20重量
％と、必要に応じ界面活性剤0.1〜２重量％およ
び残部水からなる、熱間加工用潤滑剤に関するも
のである。 本発明潤滑剤の主剤かる結晶セルロース類とし
ては、上記一般式いおけるｎ＝100〜6000のもの
が用いられ、具体的には例えば旭化成工業製造ア
ビセル（商品名）等が用いられる。これらは熱
間加工されるべき金属材料の熱によつてガス化す
ると共にカーボンからなる燃焼残渣を生じ、この
燃焼残渣が潤滑作用を示すと同時に、CR，
CO₂，H₂Oを主成分とする圧縮ガス体であると推
定される上記ガスが型表面に耐摩耗性を有する酸
化皮膜を形成し潤滑効果を高める作用をするもの
と考えられる。更にCOを主成分とする圧縮混合
ガスは、空気の存在下、一時に発火完全燃焼し、
燃焼ガスが加工金属材料と型表面の金属接触を防
止し、かつ該燃焼ガスにより被加工金属材料のス
ケール生成を防止して熱間加工製品表面を美麗に
加工できるのである。結晶性セルロース類の添加
量は0.1％以下では潤滑性が不足し、また20％以
上では一般に使用されるエアスプレー圧５Kg／cm²
の条件下では霧化しがたく取扱いが困難となる。 本発明で用いる結晶性セルロース類の付着性を
高めるために用いる水容性高分子化合物としては
次のような３種類のものが挙げられる。即ち、一
般式 (イ) 〔ここで、ＸはOH基、（Ｒは炭素数１もし
くは２のアルキル基）、COOM基（Ｍは水素、
アルカリ金属またはアルカリ土類金属）、
CONH₂基または

【式】基を表わし、ｎ は23〜46500の整数である。〕、 (ロ) （ここでｎは２または３の整数、ｍは23〜
11370の整数である）、 (ハ) のアルカリ金属塩 （ここでｎは65〜130の整数である）、 の構造を有する水溶性高分子化合物であつて、平
均分子量１万から2000万のものが使用でき、この
うち２万から500万が望ましい。具体的にはポリ
ビニルアルコール、ポリビニルアルコールメチル
もしくはエチルエーテル、ポリアクリル酸もしく
はアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、ポリア
クリル酸アミド、ポリビニルピロリドン、ポリエ
チレングリコール、ポリオキシエチレンオキシプ
ロピレングリリコールおよびイソブチレンコハク
酸ポリマーのアルカリ金属塩もしくはアルカリ土
類金属塩が好適である。これら水溶性高分子化合
物は、それ自身の高い粘性によるスプレー性の低
下を防ぐため、使用状態における粘度の変化があ
まり大きくならない範囲で添加する必要があり、
その混合割合は0.1〜20重量％である。粘度の大
きい分子量５万以上の水溶性高分子化合物は0.1
％前後、また分子量１〜５万程度のものは10％前
後、スプレー性に悪影響のない分子量１万以下の
オリゴマーは20％近く添加することがでかきる。
更にこの水溶性高分子化合物は上記の如くセルロ
ース類粉体の付着性向上と共に、セルロース類粉
体の液分散性を高める効果がある。この効果を一
層高めるためには、高分子量のものと、中、低分
子量のもの１種以上とを併用することが望まし
い。この混合割合は高分子量化合物１に対し、中
または低分子量化合物５〜12が最も望ましい。高
分子量化合物が多すぎると粘度上昇を招き、スプ
レー性を低下させ、また中、低分子量化合物が多
すぎるとスプレー性は向上するが、液分散性およ
び付着性が低下する。 更に本発明潤滑剤の被加工性金属材料に対する
濡れ性を向上さるため界面活性剤を添加すること
もでき、その添加量は0.1〜２重量％が好まし
い。添加量0.1％以下では潤滑を保持するための
セルロース類を付着させるに必要な乳化性を欠
き、一方、２％以上では濡れ性の増加は期待でき
ない。界面活性剤は、アニオン、カチオン、ノニ
オンおよび両性界面活性剤のいずれを用いてもよ
く、具体的には脂肪酸塩、高級アルコール硫酸エ
ステル塩、脂肪族アミンおよび脂肪族アミドの硫
酸塩、脂肪族アルコールのリン酸エステル塩、二
塩基性脂肪酸エステルのスルホン酸塩、アルキル
アリールスルホン酸塩、脂肪族アミン塩、ポリオ
キシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチ
レンアルキルフエノールエーテル、ポリオキシア
ルキルエステル、ソルビタンアルキルエステル、
ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル
等が例示できる。 本発明潤滑剤に加える水は、他の成分、結晶性
セルロース類、水溶性高分子化合物および乳化剤
を分散させると共に、水の混合割合により潤滑剤
の粘度を調節することができるものである。 本発明の熱間加工用潤滑剤は引火の危険性もな
く発煙も少ないため作業環境も悪化せず、また潤
滑性がよいためひいては型寿命を長くし、熱間加
工中に被加工金属材料が型に焼き付かず、加工後
の型離れも良好である。また潤滑剤による該金属
の腐食もなく、スプレー塗布した場合にも均一な
粒子を形成し、加工物表面に一様に塗布できると
いうすぐれた特性を有するものである。 次に、本発明を更に詳しく説明するために、エ
ンジンバルブの熱間鍜造時の潤滑剤として使用し
た場合について述べる。 エンジンバルブ用鋼はマルテンサイト系の
SUH3種であり、熱間型鍜造に際し、第１図に示
す如く、アプセツトされた凸部３を1100〜1200℃
に加熱し、直ちに軸部５に潤滑剤４をスプレー塗
布し、（第１図ａ）下金型１に装入し、次に上金
型２でプレスする（第１図ｂ）。なおエンジンバ
ルブは鍜造後、焼入れ、焼戻しの熱処理を施す。 本実施例に使用した潤滑剤の組成を第１表に示
す。なお、潤滑剤の塗布量はいずれも6.5〜7.0×
10^-3ｇ／cm²である。

【表】

【表】 これら潤滑剤を用いた場合の性能試験結果を第
２表に示す。

【表】

【表】 第２表から明らかな如く、本発明潤滑剤は鉱物
油よび動植物油を全く含有しないため引火する危
険がなく、発煙量も極めて少ないため作業環境を
悪化せず、型寿命も長く、高温度腐食もなく、更
にスプレー塗布が容易にできるため塗布効率が優
れることが判る。 一方、比較のため使用した従来の潤滑剤は引火
性、発煙性、潤滑性能（型寿命）、スプレー性の
いずれかが不満足な結果しか得られていないこと
が判る。 なお、防食性とは高温におけるスケールの生成
し難さを意味し、またスプレー性とはスプレーガ
ンから排出される霧の粒子が均一で噴霧拡がりを
有し、かつ加工物表面に一様に塗布できることを
意味する。

【図面の簡単な説明】

第１図はエンジンバルブの熱間鍜造の操作を示
すもので、本発明潤滑剤の具体的適用例を示すた
めの図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式 （ここでＸはCH₂OH、CH₂OMまたは
   CH₂OCH₂COOMを表わし、ＭはCa，Na，Ｋ，
   CH₃を表わす） の構造を有する結晶性セルロース類またはカルボ
   キシメチルセルロース類１種類以上0.1〜20重量
   ％と、水溶性高分子化合物0.1〜20重量％と、必
   要に応じて界面活性剤0.1〜２重量％、および残
   部、水からなることを特徴とする熱間加工用潤滑
   剤。