JPS6213400B2

JPS6213400B2 -

Info

Publication number: JPS6213400B2
Application number: JP22587684A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Yamada; Shogo Matsuoka; Masusane Shibata; Setsuo Ando; Kozo Sengoku
Original assignee: Yahagi Seitetsu KK
Current assignee: Yahagi Seitetsu KK
Priority date: 1984-10-29
Filing date: 1984-10-29
Publication date: 1987-03-26
Also published as: JPS61103996A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野本発明は新規な水溶性温・熱間鍛造用潤滑剤に
関するものである。従来技術従来、温・熱間鍛造用潤滑剤としては一般に鉱
物油、油性グラフアイトあるいは水性グラフアイ
トが広く用いられている。しかしこれらの潤滑剤
は引火性、発煙、臭気、紛塵等によつて作業環境
を悪化するので、かかる環境の悪化を排除する目
的で近年種々の水溶性温・熱間鍛造用潤滑剤、た
とえばアジピン酸、フタル酸、フマル酸等融点の
高いジカルボン酸のアルカリ金属塩、あるいは硼
酸塩、リン酸塩、炭酸塩、珪酸塩を特定の配合比
率で配合した水溶性ガラス組成物を形成する無機
塩類が報告されている。発明が解決しようとする問題点上記のうち前者すなわち融点の高いジカルボン
酸のアルカリ金属塩は、浅い鍛造品を得る場合充
分に潤滑および離型性能を発揮するが、多くの場
合残渣が型に残留し、欠肉を生ずることがあり、
大変形をともなう深い鍛造品を得る場合は、潤滑
性能を充分に発揮し得ることができない。一方、後者すなわち水溶性ガラス組成物を形成
する無機塩類は、高温での潤滑性にすぐれている
が、150〜300℃の鍛造金型にかかる潤滑剤を噴
霧・塗布する場合、その付着性および付着の均一
性に欠けるので、本来の潤滑性能を充分に発揮す
ることができない。また、かかる潤滑剤は高温で
分解しないため金型への残留物が多く、したがつ
て製品の寸法精度に問題が生ずる。本発明者等は上記の如き問題点を排除し、すぐ
れた潤滑性能を有する水溶性温・熱間鍛造用潤滑
剤を得ることを目的として種々研究を重ねた結
果、従来のジカルボン酸のアルカリ金属塩を基剤
とする温・熱間鍛造用潤滑剤の潤滑作用は、潤滑
剤が酸素の少ない状態で高温の鍛造材料と接触し
て生ずるガス（CO，H₂）ならびに炭化物と、約
800℃で溶融するアルカリ金属の燃焼残渣との相
互作用であることを知り得た。また、潤滑剤は高
い融点である必要はなく、むしろ融点が低い方が
金型への残留残渣が少ないことが判明した。今日まで、融点が低いマレイン酸のアルカリ金
属塩は温・熱間鍛造用潤滑剤として採用されなか
つたが、本発明者等はマレイン酸のアルカリ金属
塩は酸素の少ない条件下ですみやかに炭化し、そ
の上アルカリ金属の燃焼残渣を充分に生ずるの
で、したがつて温・熱間鍛造用潤滑剤としてすぐ
れた潤滑性能を有していることを見出した。従来の水溶性温・熱間鍛造用潤滑剤は融点が高
いため、150〜300℃の鍛造金型に白色紛末の状態
で付着するが、マレイン酸のアルカリ金属塩は低
い融点を有するので、本発明による水溶性温・熱
間鍛造用潤滑剤は150℃の鍛造金型に於ても均一
に半透明な連続膜を形成する。したがつて鍛造金
型面での広がりにすぐれ、薄く均一に付着し、潤
滑剤のもつ能力を充分に発揮しうる。また、必要
以上に潤滑剤の燃焼残渣をのこさないので、製品
の寸法精度がよく、欠肉を生じにくいという結果
が得られる。さらに本発明者等は大変形をともなう深い鍛造
品を得る場合についても研究を重ねたが、かかる
より苛酷な条件下での鍛造においては、リン酸、
硼酸および／あるいはそれらのアルカリ金属塩、
およびアルカリ金属の炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩及
び水酸化物の少なくとも１種を、マレイン酸のア
ルカリ金属塩と有機増粘剤とを含有する水溶性組
成物に配合してなる組成物が水溶性温・熱間鍛造
用潤滑剤としてすぐれていることを見出した。問題点を解決するための手段本発明の主旨は叙上の如くであり、その要旨と
するところは、マレイン酸のアルカリ金属塩0.5
〜40重量％と有機増粘剤０〜25重量％とを含有す
る水溶性組成物からなる温・熱間鍛造用潤滑剤に
あり、さらにかかる水溶性組成物に、 (a) リン酸およびそのそのアルカリ金属塩、およ
び (b) 硼酸およびそのアルカリ金属塩、および (c) アルカリ金属の炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩及び
水酸化物の群(a)〜(c)から選ばれた少なくとも２種を温・熱
間鍛造用潤滑剤としての有効成分の80重量％以下
含有せしめ、その際(a)〜(c)の混合比率が酸化物換
算でP₂O₅ 39モル％以下、B₂O₃ 50モル％以下、
残M₂O（Ｍはアルカリ金属）である温・熱間鍛
造用潤滑剤にある。本発明におけるリン酸、硼酸およびそれらのア
ルカリ金属塩、アルカリ金属の炭酸塩、硝酸塩、
硫酸塩、水酸化物は、高温における潤滑性はよい
が、鍛造金型への均一な付着に難点があり、かか
るもののみでは水溶性温・熱間鍛造用潤滑剤とし
ての性能を充分に発揮することができない。ま
た、従来の高融点を有するジカルボン酸のアルカ
リ金属塩を基剤とする潤滑剤に上記の化合物を混
合しても、付着性、均一性が劣る。しかるに、本発明による上記の水溶性温・熱間
鍛造用潤滑剤は、150〜300℃の鍛造金型において
も半透明で均一な連続膜が形成される。すなわ
ち、マレイン酸のアルカリ金属塩の存在により、
上記の無機酸、無機塩および水酸化物類（前記の
ａ〜ｃ）の潤滑剤としての付着性が改良される。
マレイン酸のアルカリ金属塩の存在により上記の
(a)〜(c)による潤滑剤の高温における潤滑性能が充
分発揮され、マレイン酸のアルカリ金属塩の潤滑
効果との相乗効果が発揮され、従来の融点の高い
ジカルボン酸のアルカリ金属塩では達成し得なか
つた深い鍛造品にも潤滑剤として充分使用しえ
た。主として無機塩類の使用については特開昭53―
142953号、同昭56―39138号及び同昭57―73089号
公報にその記載が示され、上記公報においては
P₂O₅およびその塩、B₂O₃およびその塩、M₂O
（Ｍはアルカリ金属）をそれぞれP₂O₅ 40〜55モ
ル％、B₂O₃6〜９モル％、M₂O30〜60モル％の割
合で含有する水溶性ガラスが高温の鍛造金型およ
び鍛造材料と接触すると高粘性物質を形成し、こ
れが潤滑効果を発揮すると記載されている。しかし、本発明者等は上記の化合物を各種配合
し、高温での溶融温度および粘度について検討し
た結果、上記の配合比により得られた水溶性ガラ
スでは溶融温度および粘度のいずれも高すぎ、鍛
造時に充分な効果を得ることは期待できないこと
およびさらに上記配合比においてP₂O₅ の含有
率を高くするとそれにつれて溶融温度および粘度
が上昇することを知つた。したがつて、本発明者等は上記化合物の配合量
について種々検討し、約750℃で溶融し、適当な
粘度を保持し、かつ約1100℃までその粘度を保ち
つづけるようになすためには、P₂O₅ 39モル％以
下、B₂O₃ 50モル％以下、残はM₂O（Ｍはアルカ
リ金属）になすことが必要であることを知つた。
したがつて本発明における適用範囲を図示すれば
添附図面第１図の通りである。 P₂O₅のモル％が高くなるにしたがつて、溶融
温度および粘度が上昇し、とくに39モル％を超え
る場合溶融温度が1000℃以上となり、粘度も高く
なりすぎ、したがつて潤滑剤として機能しなくな
る。また、B₂O₃のモル％が高くなるにしたがつ
て、溶融温度および粘度が低下し、とくに50モル
％以上においては溶融温度が700℃以下となり、
粘度も低下しすぎ、潤滑膜切れを発生する。これに対し、P₂O₅ 39モル％以下、B₂O₃ 50モ
ル％以下の場合は、溶融温度が700〜1000℃とな
り、粘度は適当な範囲に調節することが可能であ
り、したがつて鍛造用潤滑剤としての好ましい条
件を充分に満たした。なお、この場合の粘度
（Cp）と温度との関係を第２図に示した。叙上の如くであるが、すでに前述したようにか
かる無機酸、無機塩および水酸化物類のみを潤滑
剤として使用した場合は、金型への噴霧、塗布に
おいて付着性に劣り、均一な塗膜の形成に難があ
るので、マレイン酸のアルカリ金属塩とかかる無
機酸、無機塩および水酸化物類を配合することに
より、付着性、均一性の改良を試み、マレイン酸
のアルカリ金属塩の配合量が増加するにしたがつ
て付着性、均一性が改良され、とくに有効成分の
うち重量比で20％以上マレイン酸のアルカリ金属
塩を配合した潤滑剤においては、無機酸、無機塩
および水酸化物類の有する上記の欠点を排除した
潤滑剤となつた。さらにマレイン酸のアルカリ金
属塩が有する潤滑・離型作用により良好な潤滑効
果が得られた。以下にマレイン酸のアルカリ金属塩と無機塩類
との配合割合と付着性との関連についての試験を
行つた結果を第１表に示す。

【表】注：○印：付着性良好
△印：〃やや不良
×印：〃不良
第１表の結果が示す如く、マレイン酸のアルカ
リ金属塩の含有量が有効成分中20重量％未満の場
合は付着性が劣り、とくに温度が上昇するにした
がつてその傾向が大となる。本発明において用いられるマレイン酸のアルカ
リ金属塩は、マレイン酸ナトリウム、マレイン酸
カリウムあるいはマレイン酸リチウムが挙げら
れ、これらはマレイン酸あるいは無水マレイン酸
と相当する水酸化アルカリとの反応により得られ
る。本発明においてとくに好ましいのはマレイン
酸ナトリウムである。本発明による潤滑剤におけるマレイン酸のアル
カリ金属塩の含有量は0.5〜40重量％であるが、
40重量％を超えると常温での溶解度が限界とな
り、また0.5重量％未満では効果が期待できな
い。本発明において使用される有機増粘剤として
は、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロ
ース、ナトリウムカルボキシメチルセルロース、
デンプン、アルギン酸ナトリウム、ゼラチン、ポ
リビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウ
ム、イソブチレン―無水マレイン酸共重合体のナ
トリウム塩等が挙げられる。これらの増粘剤は潤
滑剤水溶液を安定に保ち、また鍛造金型への潤滑
剤の付着性を高める。本発明による潤滑剤における有機増粘剤の含有
量は０〜25重量％であるが、25重量％を超えると
水溶液の粘性が高くなりすぎ、鍛造用金型への塗
布時に支障をきたし、またマレイン酸のアルカリ
金属塩の濃度が高くなれば、有機増粘剤を添加し
なくとも水溶液の粘性は適当となる。本発明に使用するリン酸のアルカリ金属塩とし
ては、第１リン酸ナトリウム、第１リン酸カリウ
ム、第２リン酸ナトリウム、第２リン酸カリウ
ム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、ピ
ロリン酸ナトリウム、ピロリン酸カリウム、メタ
リン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、
ポリリン酸カリウム等が挙げられる。本発明に使用する硼酸のアルカリ金属塩として
は、硼酸ナトリウム、硼酸カリウム、メタ硼酸ナ
トリウムが挙げられる。本発明に使用するアルカリ金属の炭酸塩として
は、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等、硝酸塩と
しては硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等、硫酸塩
としては硫酸ナトリウム、硫酸カリウム等、水酸
化物としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム
等が挙げられる。本発明による潤滑剤においては鍛造金型の表面
を潤滑剤で均一にぬらすため、ナフタレンスルホ
ン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ポリ
オキシエチレンノニルフエノールエーテル等の一
般に使用される界面活性剤を加えてもよい。さら
にその他に殺菌剤、極圧添加剤、腐食抑制剤、消
泡剤、染料、香料等を必要に応じて添加すること
もできる。本発明による温・熱間鍛造用潤滑剤の潤滑性能
をさらに向上させるため、グラフアイト、層状珪
酸塩（雲母等）、酸化鉄、二硫化モリブデン、窒
化ホウ素等の固体潤滑剤を加えてもよい。本発明による潤滑剤は濃厚水溶液として製造さ
れ、その好ましい濃度は20〜40重量％である。使
用に際しては水で稀釈して0.1〜10重量％とな
し、たとえば浸漬、はけぬりあるいは噴霧により
鍛造金型に塗布する。本発明による潤滑剤の有効量を塗布した鍛造金
型により加熱された鍛造材料を成形する鍛造に於
ては、引火性、発煙、臭気、紛塵等により環境が
悪化することのない改良された鍛造が行われる。実施例以下に具体的に実施例を示し、本発明をさらに
詳細に説明する。実施例１以下に示す配合により本発明による潤滑剤の濃
厚水溶液を得た。マレイン酸ナトリウム 25.0重量％カルボキシメチルセルロース 2.0 〃水 71.6 〃殺菌剤 0.1 〃ナフタレンスルホン酸ナトリウム 0.2 〃シリコン系消泡剤 0.1 〃腐蝕抑制剤（安息香酸ナトリウム） 1.0 〃上記濃厚潤滑剤水溶液を水で10倍に稀釈し、こ
れを250℃の鍛造金型に噴霧したところ、金型上
に透明で均一な塗膜が生成した。これにつづく鍛造操作によつて煙霧や臭気を伴
なうことなく、快適に鍛造材料の成形が行われ
た。実施例２酸化物換算でP₂O₅ 15モル％、B₂O₃ 30モル
％、M₂O 55モル％になるように、リン酸ナトリ
ウム、硼酸ナトリウム、炭酸ナトリウムを混合し
て混合物を得た。この混合物20重量％にマレイン酸ナトリウム８
重量％及びカルボキシメチルセルロース２重量％
を加え、これを水に溶解して30重量％の水溶液と
なし、ついでこの水溶液を水で10倍に稀釈し、
1600tプレス鍛造機の金型に噴霧した。その結果、ハリツキや欠肉もない潤滑剤として
のすぐれた性能を確認することができた。実施例３以下に示す配合により本発明による潤滑剤の濃
厚水溶液を得た。炭酸ナトリウム 5.0重量％マレイン酸ナトリウム 20.0 〃カルボキシメチルセルロース 2.0 〃水 71.6重量％殺菌剤 0.1 〃ナフタレンスルホン酸ナトリウム 0.2 〃シリコン系消泡剤 0.1 〃安息香酸ナトリウム 1.0 〃上記の濃厚潤滑剤水溶液を水で10倍に稀釈し、
これを230℃の鍛造金型に噴霧したところ、金型
上に白色の塗膜が生成した。これにつづく鍛造操作によつて煙霧や臭気を伴
なうことなく、快適に鍛造材料の成形が行われ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられるリン酸およびその
アルカリ金属塩、および硼酸およびそのアルカリ
金属塩、およびアルカリ金属の炭酸塩、硝酸塩、
硫酸塩および水酸化物の混合比率を示す図、第２
図は第１図に示す各成分の混合比率と粘度との関
係を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】１マレイン酸のアルカリ金属塩0.5〜40重量％
と有機増粘剤０〜25重量％とを含有する水溶性組
成物からなることを特徴とする温・熱間鍛造用潤
滑剤。２マレイン酸のアルカリ金属塩0.5〜40重量％
と有機増粘剤０〜25重量％とを含有する水溶性組
成物に、 (a) リン酸およびそのアルカリ金属塩、および、 (b) 硼酸およびそのアルカリ金属塩、および、 (c) アルカリ金属の炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩およ
び水酸化物の群(a)〜(c)から選ばれた少なくとも２種を温・熱
間鍛造用潤滑剤としての有効成分の80重量％以下
含有せしめ、その際(a)〜(c)の混合比率が酸化物換
算でP₂O₅ 39モル％以下、B₂O₃ 50モル％以下、
残M₂O（Ｍはアルカリ金属）であることを特徴
とする温・熱間鍛造用潤滑剤。