JPS6160791A

JPS6160791A - 塑性加工用潤滑剤及びそれを用いた塑性加工方法

Info

Publication number: JPS6160791A
Application number: JP18057484A
Authority: JP
Inventors: Toyohito Uematsu; 上松　豊翁; Shigeki Komatsuzaki; 小松崎　茂樹; Tomoe Takamura; 高村　友恵; Fumio Nakano; 文雄中野; Toshikazu Narahara; 奈良原　俊和
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-08-31
Filing date: 1984-08-31
Publication date: 1986-03-28
Anticipated expiration: 2004-08-31
Also published as: JPH0229714B2

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】〔発明の目的〕〔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加工時の変形
熱ｆｗ−擦熱を利用し、鋼材表面に耐熱性に優れた潤滑
被膜を形成し焼付きを防止する塑性加工用潤滑剤及びそ
れを用いた塑性加工法に関する。

〔従来の技術〕

鋼材等の星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、新生面の増大等に対して、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
の潤滑剤には、鉱油もしくは合成油または、これらの混
合油を主成分とする水溶性、非水溶性の液体潤滑油に金
属石けん、牛脂や硫黄、塩素、燐などを含む有機化合物
の極圧剤ｆ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かめる。

しかし、これらの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
成を有する成形品では、潤滑被膜の耐熱性ｆ耐荷重性、
潤滑性等が不十分なため焼付が生じ十分満足するものが
ない。塑性変形が大きい場合ｆ複雑な形成のものを成形
する場合の潤滑剤として、素材表面に鋼などの軟質金属
でメツ争処理を施す方法千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
理などのボンデライト・ボンダリューベ処ケン潤滑処理
、乾燥といった前処理が必要であると共に、処理工程が
煩雑であ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、被膜除去
に伴う廃液の処理の問題がおる。

そこで上記の問題点を改善すべく処理工程を簡易ならし
めるための多価金属カチオン、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
２０重量−以下から成る冷間加工酸性潤滑剤（特開昭４
７−１５５６９号公報）。また、燐酸をＣＩ２〜Ｃ２２
のアルキルアルコール又はヨウ素価７０以下のＣＩ２〜
Ｃ２２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ＣＩｌ〜Ｃｆ１２の飽和脂肪酸とパラフィ
ン誘導体、揮発性２剤、ワックス、樹脂、架橋重合しや
すい油より選ばれた１　ｆ！ｌｉ以上を含有させた酸性
潤滑剤（’ｌ？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、加工率の高い加工又は複雑な形成の加工には焼付
きが生ずるといった欠点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者らは、上記の欠点をなくするため種々研究の結
果、先に縮合リン酸又はその塩及びこれらの他に脂肪酸
を潤滑油に含有したＭ性加工用潤滑剤、さらに、縮合リ
ン酸又はその塩と燐、硫黄、塩素を含有する有機化合物
（極圧剤）を潤滑油に含有させた冷間加工用側滑剤及び
冷間加工方法（４１！Ｐ願昭５８−２３８５１７号）を
出願したが、加工率が７５％以上の複雑な形成のものを
加工する場合、焼付きが起り易い場合があることが判っ
た。

この原因について種々検討したところ、加工の際に形成
される潤滑被膜の厚さとその被膜の潤滑性がまだ十分で
ないことが判明した。

本発明の目的は、上記の欠点をなくするため種種検肘し
た結果、高温、高面圧となる複雑な加工形成においても
加工の際に形成される潤滑被膜の厚さと被膜の潤滑性を
向上し、耐焼付き性を大幅に改善し丸高性能な塑性加工
用潤滑剤を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、Ａ成分の縮合燐酸とＢ成分の燐、硫黄、塩素
などの元素を含有する有機化合物の群より選ばれる１種
以上とＣ成分の炭素数５個以上の脂肪酸とのエステルで
、少なくとも１個の未反応水酸基を有する部分エステル
の１２１以上を潤滑油に含有させた液体潤滑剤を鋼材表
面、金型加工面またはこれらの面に供給するのみで、加
工時の変形熱や＊擦熱を利用して、鋼材表面に耐熱性と
潤滑性に渣れた潤滑被膜を形成し、複雑な形成や加工度
が極めて高い成形品に対しても焼付き防止効果を大幅に
向上させたものである。

本発明に訃けるＡ成分である縮合リン酸としては、ビロ
リン酸、ポリリン酸、メタリン酸等が挙げられる。Ｂお
よびＣ成分としては下記のものが挙げられる。

Ｂ成分の一つでめる燐系化合物としては、亜すンｄｌエ
ステル、リン酸エステルである。亜すン酸エステルトシ
てハ、トリフェニルホスファイト、トリス（ノニルフェ
ニル）ホスファイト、トリインオクチルホスファイト、
ジフェニルインデシルホスファイト、フェニルジイソデ
シルホスファイト、トリステアリルホスファイト、トリ
オレイルホスファイト、トリラウリルトリチオホスファ
イト等の第３級ホスファイト類、ジー２−エチルへ牟シ
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、ジオレイルハイドロジエンホスファ
イト等の第２級ホスファイト類等が例示される。リン酸
エステルとしては、トリク・チルホスフェート、トリブ
チルホスフェート。

トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート
、オクチルジフェニルホスフェート、トリックリルホス
フエート、トリステアリルホスフェート、トリオレイル
ホスフェート、モノブチルホスフェート、ジブチルホス
フェート、モノインデシルホスフェート、トリクロロエ
チルホスフェート、メチルアシドホスフェート、イング
ロビルアシドホスフエート、ブチルアシドホスフェート
。

２−エチルヘキシルアシドホスフェート、ラウリルアシ
ドホスフェート、ステアリルアンドホスフェート、オレ
イルアシドホスフェートｔ４カＶＡ）示すれる。Ｂ成分
の一つである硫黄系化合物としては、硫化油脂、硫化ジ
ペンジルジサル７アイド、ポリサルファイド、ジ、　　
ｔｅｒブチルサルファイド、ジｎプチルジサルファイド
、ポリオキシエチレンポリサルファイド等が挙げらレル
。

Ｂ成分の一つである塩素系化合物としては、塩素系パラ
フィン、塩素化油脂、塩素化脂肪酸エステル、五塩化脂
肪酸エステル等が例示される。

Ｃ成分でめる炭素ａ５個以上の脂肪酸の部分エステルと
しては、長鎖の二塩基酸、例えばアジピン酸、アゼライ
ン酸、セパチン酸と長鎖分枝第−級アルコール、％Ｊ、
ｔｔ’ｆ２−エチルヘキサノール。

Ｃ６〜Ｃ＋ｏのオキソアルコール類、又は長鎖−塩基酸
とグリコールによって得られる部分エステル、また、ネ
オペンチル型骨格を有するポリオールとしては例えば、
ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリ
メチロールプロパン、ネオペンチルグリコール等が挙げ
られ、又、脂肪酸としては炭素数５〜２２の脂肪酸、例
えば牛脂、豚脂、羊脂、ナタネ油、ヤシ油、ヒマシ油、
パーマ油等の動、植物油の脂肪酸、カプリル酸、ペラル
ゴン酸、カプリン酸、ラクリル酸、トリデシル酸、ミリ
スチン酸、バルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等
の飽和又は不飽和脂肪酸及びパラフィンの酸化によって
得られる合成脂肪酸、分枝型合成脂肪酸が挙げられるが
、特に炭素数７〜１４の脂肪酸が好ましい。

上記Ａ、Ｂ、Ｃ成分の添加剤を含有させる潤滑油は、鉱
油、エステル油、αオレフィン油、ポリオールエステル
油、ポリエーテル油、シリー５−７油、フッ素油、ポリ
ブデン油、ポリアルキレングリコール油等がＩＦＩＩ示
され、その性状は加工条件ヤ作業条件に応じて適宜法る
ことができるが、概ね４０Ｃにおける動粘度が３０　ｍ
ｍ”　／　Ｓ以上が好ましい。

使用される潤滑油の種類によっては、上記人。

Ｂ、Ｃ成分が溶解しない場合には乳化剤によって均一に
懸濁分散させて用いる。特にＡ成分である縮合リン酸は
懸濁分散させて用いる。この場合の乳化剤としては、潤
滑油の種類によって任意に選定すべきであるが、−例と
してポリメリックコハク酸のエステルとポリメタアクリ
レート又はエチレン−オレフィン共重合体、スチレン・
インプチレ／の共重合体、ポリイソブチレン等の併用が
有効でわる。

潤滑油に配合される上記Ａ、ＢおよびＣ成分の配合割合
は、鋼材のａ類、加工率、加工形成、加工温度等に応じ
て適宜選択すればよいが、通常人成分２〜５重ｉ％、Ｂ
成分２〜１５重を一１Ｃ成分３〜３０重量％、そして潤
滑油５０〜９３重量−の範囲が望ましい。

本発明に配合される人、Ｂ、Ｃ成分の配合量が極端に少
ない場合は潤滑被膜が十分に形成されないため焼付きを
起すようになる。また多過ぎてもそれ以上の効果が認め
られないので、上記した配合割合が好ましい。

加工時の金型温度が約３５００を超えるような高温の場
合、本発明で得られた正性加工用潤滑剤に、潤滑付与剤
としてグラファイト、窒化ボロン、テフロン、７ツ化カ
ーボンなどの固体潤滑剤を用いることができる。

本発明の潤滑剤は、スプレー、ブラッシング、浸漬、ロ
ールコート方式等の公知の方法によって塑性加工しよう
とする金属材料表面、余塵加工面またはこれらの面に塗
布することによって目的を達成できる。また、本発明の
型性加工用潤滑剤または塑性加工しようとする金属材料
のいずれか一方を加熱し金属材料を油中に浸漬して、金
属材料表面に潤滑被膜処理を施した後、加工することが
できる。

〔作用〕

冷間加工用潤滑剤の構成成分の１でわる縮合リン酸は、
鋼材表面に潤滑被膜形成の主要因子でらり、その配合量
は加工条件によって、適宜増減することによって潤滑被
膜形成の反応量を変えることが可能となる。

ここにおいて、塑性加工時の変形熱や摩擦熱を利用して
縮合リン酸によって形成される潤滑被膜をさらに厚くし
、かつ、潤滑性能を改善するのは、Ｂ成分の燐、硫黄、
塩素を含有する有機化合物及びＣ成分の炭素数５個以上
の脂肪酸とのエステルで、少なくとも１個の未反応水酸
基を有する部分エステルが、縮合リン酸による被膜形成
温度より高温域においてさらに膜を形成するからでらる
と考えられる。

〔実施列〕

以下、本発明の実施例について示す。

実施例１幅２０Ｂ、長さ４０ｍ１厚さ２闘のクロム畳モリブデン
鋼板＜８０Ｍ４１ｓ）を窒素雰囲気中で１００Ｃ及び３
００Ｃに加熱し、第１表に示す組成の嵐性加工用潤滑剤
中に投入する。約１０秒浸漬後、これを取シ出しトリク
ロロトリフルオロエタン（ダイフロン５−３）で脱脂洗
浄し乾燥後、鋼材表面に反応した被膜生成量（ｍｇ／ｉ
）を次式より求めた。

また、振子式油性試験機によシ摩擦係数を評価し、結果
を第２表に示した。試験条件は面圧ｍａＸ　１５０　Ｋ
ＳＩ　ｆ　７１ｍ”　、温度１００ｃ’である。

従って、被膜生成量が多い程、添加剤の反応量が犬きく
、厚い被膜が形成され耐焼付性向上に大きく寄与する。

第１表中に示したＣ成分は、次の部分エステルである。

Ａ）　　セパテン酸と２−エチルヘキサノールのモノオ
ヨヒジエステル混合物（ガスクロビーク面り’？比でモ
ノ：２５．８％、ジ：７４゜２％）Ｂ）ペンタエリスリ
トールと炭素数７〜９の飽和脂肪酸から成るモノ、ジ、
ト１ハチトラエステルの混合物（ガスクロピーク面積比
で七）：２５．６％、ジ：４３．９％、トリ：２７．５
％、テトラ：３．０チ）Ｃ）ペンタエリスリトールと炭素数７〜９の不飽和脂肪
酸から成るモノ、ジ、トリ、テトラエステルの混合物（
ガスクロピーク面積比でモノ：１０．０俤、ジ：４０．
７チ、トリ：４４．２チ、テトラ；５．１チ）なお、本発明のものと比較対照したものは１次の通りで
ある。

く比較例１の組成〉ポリリンａ＜Ｐ！Ｏｓとして８４％）：　　５］ｉ、ｌ
ｌ５３０襲の燐酸鉄　　　　　　　　　：　１霊長チオ
レイルアルコール　　　　　　　：２１ｉ量膚オレイン
酸　　　　　　　　　　　　：２０’ｆｇ４１に％オレ
イルアミン　　　　　　　　　　：　５重量％鉱油（４
０Ｃの粘度１５０　ｔａｒ”／Ｓ　）　　：　６５重量
％水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　：　２
ポンチく比較ｆｌＪ２の組成〉ピロリン酸（Ｐｓｉｓとして８０％）：　　５重、ｉ＊
亜リン酸ジオレイル　　　　　　　　：１０！量チ工チ
レン争オレフイン共重合体　　：　２重量％鉱油−（４
０Ｃの粘度１４７麿”／、９）：８３重量％第２表から
明らかなように、本発明の塑性加工用潤滑剤は、比較例
に比し鋼材表面との反応性に優れ反応被膜生成量が多い
。また、振子式油性試験機による摩擦係数も低いことか
ら潤滑性にも優れていることが判る。

実施例２直径９．９ａ、長さ３０■の円柱状のクロム・モリブデ
ン鋼（８０Ｍ４１５　）の素材表面に第１表に示す塑性
加工用潤滑剤を塗布した後、第１図に示すように押出角
１２０度、絞り径５ｇｍ（加工率７５チ）の金！（超硬
Ｖｉ製）２とポンチ３により前方押出し法で素材１を加
工し、加工性能を評価した。結果を第３表に示した。

第２１！！第３表なお、加工性能の評価法は、金型２にバンドヒータ４を
取付け、金型温度を室温から５〜ＩＯＣずつ段階的に上
げ、冷間加工用潤滑剤を塗布した素材１を１０本ずつ加
工し、加工後の素材表面に焼付きが生じない＃Ｌ高の金
型温度を測定した。この温度が高い程、耐熱性及び潤滑
性能に優れている。すなわち、潤滑油の加工性能が優れ
ている。

また、本発明のものと比較対照したものは、実施゛　例
１に示したもの及び鋼材の冷間加工に多用している燐酸
塩被膜に金属石けん被膜処理（ボンデライト・ボンダリ
ューベ処理）したものである。

第３表から明らかなように１本発明の塑性加工用潤滑剤
は加工性が著しく向上することが判る。

また、第１表に示した４５，６，９．１５及び１９の潤
滑剤を用い、素材１を１００Ｃに加熱し、上記潤滑剤に
浸漬し、潤滑被膜°処理を施したものＫついて同様な加
工性能を評価した結果、第３表と同様、良好な加工性能
を示した。

〔発明の効果〕

以上５の説明から明らかなように、潤滑油に縮合リン酸
、硫黄、塩素系化合物から選択される１８ｉ以上と二塩
基酸と長鎖分枝第１級アルコールまたはネオペンチル型
骨格をもつポリオールと脂肪酸との部分エステルの１８
を以上を含有した冷間加工用潤滑剤は、鋼材等の全１ｊ
４表面に塗布するのみで。

加工時の熱くより高い反応性を示し、耐熱性に優れた潤
滑被膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、素材を加工するのに用いた塑性加工装置の金
戯析面図である。１・・・素材、２・・・金型（超硬部分）、３・・・ポ
ンチ。

Claims

【特許請求の範囲】１、下記Ａ、ＢおよびＣ成分を潤滑油中に含有する潤滑
剤において、Ａ、Ｂ、Ｃがそれぞれ、Ａ：縮合リン酸の
１種以上、Ｂ：下記化合物からなる群から選ばれた１種以上、（１
）亜リン酸エステル及びリン酸エステル、（２）有機硫
黄系化合物、及び（３）有機塩素系化合物Ｃ：下記化合物からなる群から選ばれた１種以上（１）
長鎖の二塩基酸と長鎖分枝第１級アルコールとからなる
エステルで少なくとも１個の水酸基を分子内に有する部
分エステル、（２）長鎖の一塩基酸とグリコールとのエステルで少な
くとも１個の水酸基を分子内に有する部分エステル、及
び（３）ネオペンチル型骨格を有するポリオールと炭素数
５個以上の脂肪酸とのエステルで少なくとも１個の水酸
基を有する部分エステルであることを特徴とする塑性加工用潤滑剤。２、Ａ、ＢおよびＣ成分の配合割合がＡ：２〜１０、Ｂ
：２〜１５、Ｃ：３〜３０重量％、残部が潤滑油である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の塑性加工
用潤滑剤。３、下記Ａ、ＢおよびＣ成分を潤滑剤中に含有する潤滑
剤、Ａ：縮合リン酸の１種以上、Ｂ：下記化合物からなる群から選ばれた１種以上、（１
）亜リン酸エステル及びリン酸エステル、（２）有機硫
黄系化合物、及び（３）有機塩素系化合物、Ｃ：下記化合物からなる群から選ばれた１種以上（１）
長鎖の二塩基酸と長鎖分枝第１級アルコールとからなる
エステルで少なくとも１個の水酸基を分子内に有する部
分エステル、（２）長鎖の一塩基酸とグリコールとのエステルで少な
くとも１個の水酸基を分子内に有する部分エステル、及
び（３）ネオペンチル型骨格を有するポリオールと炭素数
５個以上の脂肪酸とのエステルで少なくとも１個の水酸
基を有する部分エステルを被加工材の表面に塗布し、潤滑剤と被加工材との反応
によつて形成される膜の存在下で被加工材の塑性加工を
行うことを特徴とする塑性加工方法。４、特許請求の範囲第３項において、あらかじめおよび
または塑性加工時に潤滑剤を塗布することを特徴とする
塑性加工方法。５、特許請求の範囲第３項において、潤滑剤中に熱した
被加工材を浸漬することを特徴とする塑性加工方法。６、特許請求の範囲第３項において、熱した潤滑剤中に
被加工材を浸漬することを特徴とする塑性加工方法。