JPWO2015118602A1 - 金属塑性加工用潤滑皮膜剤及び金属塑性加工用金属材料 - Google Patents
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Abstract
Description
上記課題を解決するための本願第1発明は、
下記(A)成分、(B1)成分、(B2)成分、及び(C)成分を含有する金属塑性加工用潤滑皮膜剤である。
(A)滑剤から選ばれる1種又は2種以上。
(B1)リン酸アルカリ金属塩(但し、リン酸リチウム塩を除く。)から選ばれる1種又は2種以上。
(B2)無機化合物リチウム塩から選ばれる1種又は2種以上。
(C)水。
上記課題を解決するための本願第2発明は、
前記金属塑性加工用潤滑皮膜剤が、更に下記(D)成分を含有する第1発明に記載の金属塑性加工用潤滑皮膜剤である。
(D)水溶性樹脂及び水分散性樹脂から選ばれる1種又は2種以上。
上記課題を解決するための本願第3発明は、
前記金属塑性加工用潤滑皮膜剤が、更に下記(E)成分を含有する第1発明又は第2発明に記載の金属塑性加工用潤滑皮膜剤である。
(E)シランカップリング剤から選ばれる1種又は2種以上。
上記課題を解決するための本願第4発明は、
前記(A)成分が、ワックス、金属石鹸、脂肪酸アマイド、ポリテトラフルオロエチレン、二硫化モリブデン、及び黒鉛から選ばれる1種又は2種以上である第1発明〜第3発明のいずれかに記載の金属塑性加工用潤滑皮膜剤である。
上記課題を解決するための本願第5発明は、
前記(B1)成分が、リン酸、ピロリン酸、トリポリリン酸、テトラポリリン酸、ペンタポリリン酸、及びヘキサメタリン酸のアルカリ金属塩から選ばれる1種又は2種以上である第1発明〜第4発明のいずれかに記載の金属塑性加工用潤滑皮膜剤である。
上記課題を解決するための本願第6発明は、
前記(B2)成分が、塩化リチウム、硝酸リチウム、硫酸リチウム、及び水酸化リチウムから選ばれる1種又は2種以上である第1発明〜第5発明のいずれかに記載の金属塑性加工用潤滑皮膜剤である。
上記課題を解決するための本願第7発明は、
第1発明〜第6発明のいずれかに記載した金属塑性加工用潤滑皮膜剤を金属材料の表面に接触させ、次いで乾燥して当該金属材料の表面に潤滑皮膜をコーティングさせた金属塑性加工用金属材料である。
(A)滑剤から選ばれる1種又は2種以上。
(B1)リン酸アルカリ金属塩(但し、リン酸リチウム塩を除く。)から選ばれる1種又は2種以上。
(B2)無機化合物リチウム塩から選ばれる1種又は2種以上。
(C)水。
(A)成分は、滑剤から選ばれる1種又は2種以上である。
(B1)成分は、リン酸アルカリ金属塩(但し、リン酸リチウム塩を除く。)から選ばれる1種又は2種以上である。
(B2)成分は、無機化合物リチウム塩から選ばれる1種又は2種以上である。
本願が開示する金属塑性加工用潤滑皮膜剤の効果が発揮される化学的な要因は必ずしも明らかではない。しかし、(B1)成分と(B2)成分とはイオン交換反応が可能であると考えられ、これが優れた潤滑性及び高皮膜追随性の発揮に重要であると本願発明者は推測している。
金属塑性加工用潤滑皮膜剤における、(A)成分と、(B1)成分及び(B2)成分の合計との質量基準の含有比は特に限定されないが、〔(A)成分/(B1+B2)成分〕=0.01〜10が好ましい。優れた潤滑性及び皮膜追随性を得る観点から、当該比率は0.06〜3が好ましく、0.2〜2.5がより好ましく、0.5〜2.5が更に好ましい。使用時においても、当該比率の好ましい範囲は同様である。
(C)成分は水である。水として、例えば、水道水、蒸留水、イオン交換水、純水、工業用水等を適宜使用可能である。金属塑性加工用潤滑皮膜剤はいわゆる水系である。金属材料の表面に良好な均一性を有する潤滑皮膜を形成するために、水は必要である。
(D)成分は、水溶性樹脂及び水分散性樹脂から選ばれる1種又は2種以上である。当該「水分散性」とは、水中に良好に分散できることの他、エマルジョン、コロイド状となれることを含む概念である。
(E)成分は、シランカップリング剤から選ばれる1種又は2種以上である。
金属塑性加工用潤滑皮膜剤は、上記(A)成分〜(E)成分の他に、任意の成分を適宜含有してよい。当該任意成分として、例えば、上記(B1)成分及び(B2)成分に該当しない無機塩、セルロース等の多糖類、カルボキシメチルセルロース等の多糖類誘導体、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールコポリマー、ソルビン酸塩等の防腐剤、染料、顔料、香料、界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、防錆剤、極圧添加剤、レベリング剤等がある。
金属塑性加工用潤滑皮膜剤は、周知の方法により製造可能である。金属塑性加工用潤滑皮膜剤の剤型は特に限定されない。金属塑性加工用潤滑皮膜剤は、通常、25℃で液状である。金属塑性加工用潤滑皮膜剤は、1剤式でも2剤式以上の多剤式でもよい。好ましくは、金属塑性加工用潤滑皮膜剤は、1剤式である。
実施例1〜33及び比較例1〜7に係る1剤式の金属塑性加工用潤滑皮膜剤を常法により調製した。各例に係る金属塑性加工用潤滑皮膜剤は、塗布型潤滑皮膜を形成するために使用され、25℃で液状である。
テストピース(塑性加工される金属材料)は、材質がS45C(サイズ:φ25×20mm)である。テストピースはあらかじめアルカリ脱脂を行い、その後湯洗を行った。そのテストピースを適宜水で希釈した実施例1〜33及び比較例1〜7に係る各金属塑性加工用潤滑皮膜剤に浸漬させ、すばやく引き上げ、温風乾燥することによりテストピース表面に潤滑皮膜を形成させた。なお、塗布型潤滑皮膜の重量は4(g/m2)とした。
比較例8は、塗布型潤滑皮膜ではなく、反応型潤滑皮膜を使用した。実施例と潤滑皮膜の型が異なるので、比較例8は参考例としての意義を有している。
−使用機器等−
プレス機は、200tクランクプレス機(コマツ産機製)を使用した。ストローク長は250mm、ストローク数は25spm、ダイギャップは2.5mmとした。
金型は、材質がSKD61であり、スパイク試験前に♯1000のサンドペーパーで研磨した。
なお、上記テストピース及び金型の材質は「JISハンドブック2005」に記載された組成に従っている。
テストピースを30℃、金型温度を150℃に加温してスパイク試験を行った。
押込荷重測定用のロードセルで、テストピース加工時の最大押込荷重(tonf)を測定した。また、加工後のテストピースのスパイク高さ(mm)も測定した。上記非特許文献1Fig.9(a)右側に、「Spike height H」としてスパイク高さが図示されている。各実施例及び各比較例について、試験は5連行った。
上記スパイク試験による加工後のテストピースのスパイク部(新生面)を目視で観察し、最大の皮膜追随を示した箇所を確認して、皮膜の追随性を評価した。各実施例及び比較例について、最も多かった評価結果を各例の評価結果として採用した。最も多い評価結果が複数となった場合は、低い方の評価を採用することとした。各例の評価結果は表中に記載した。
スパイク高さ方向に沿って、スパイク部(新生面)の基底部〜スパイク部の先端までにおいて、
スパイク部先端まで皮膜が伸びている場合を「◎」、
1/2を超えスパイク部先端未満の位置まで皮膜が伸びている場合を「○」、
1/4を超え1/2以下の位置まで皮膜が伸びている場合を「△」、
皮膜の伸びがない、又は1/4以下の位置まで皮膜が伸びている場合を「×」、と評価した。
実施例1、比較例1、比較例3、比較例4、比較例5、及び比較例7に係る各金属塑性加工用潤滑皮膜剤を使用して潤滑皮膜を形成させたテストピースについて、形成した潤滑皮膜の吸湿性を検討した。
材質がSPCC、サイズが150×70mm(厚さ0.8mm)の板状のテストピースを使用した。テストピースはあらかじめアルカリ脱脂を行い、その後湯洗を行った。そのテストピースを適宜水で希釈した各例に係る金属塑性加工用潤滑皮膜剤に浸漬させ、すばやく引き上げ、温風乾燥することによりテストピース表面に潤滑皮膜を形成させた。なお、潤滑皮膜の重量は4(g/m2)とした。
吸湿前後のテストピースの重量差と、テストピースに形成された潤滑皮膜の重量から、下記式により吸湿率を算出した。
〔(吸湿後の潤滑皮膜が形成されたテストピース重量(g)−吸湿前の潤滑皮膜が形成されたテストピース重量(g))/潤滑皮膜の重量〕×100
Claims (7)
- 下記(A)成分、(B1)成分、(B2)成分、及び(C)成分を含有する金属塑性加工用潤滑皮膜剤。
(A)滑剤から選ばれる1種又は2種以上。
(B1)リン酸アルカリ金属塩(但し、リン酸リチウム塩を除く。)から選ばれる1種又は2種以上。
(B2)無機化合物リチウム塩から選ばれる1種又は2種以上。
(C)水。 - 前記金属塑性加工用潤滑皮膜剤が、更に下記(D)成分を含有する請求項1に記載の金属塑性加工用潤滑皮膜剤。
(D)水溶性樹脂及び水分散性樹脂から選ばれる1種又は2種以上。 - 前記金属塑性加工用潤滑皮膜剤が、更に下記(E)成分を含有する請求項1又は請求項2に記載の金属塑性加工用潤滑皮膜剤。
(E)シランカップリング剤から選ばれる1種又は2種以上。 - 前記(A)成分が、ワックス、金属石鹸、脂肪酸アマイド、ポリテトラフルオロエチレン、二硫化モリブデン、及び黒鉛から選ばれる1種又は2種以上である請求項1〜請求項3のいずれかに記載の金属塑性加工用潤滑皮膜剤。
- 前記(B1)成分が、リン酸、ピロリン酸、トリポリリン酸、テトラポリリン酸、ペンタポリリン酸、及びヘキサメタリン酸のアルカリ金属塩から選ばれる1種又は2種以上である請求項1〜請求項4のいずれかに記載の金属塑性加工用潤滑皮膜剤。
- 前記(B2)成分が、塩化リチウム、硝酸リチウム、硫酸リチウム塩、及び水酸化リチウムから選ばれる1種又は2種以上である請求項1〜請求項5のいずれかに記載の金属塑性加工用潤滑皮膜剤。
- 請求項1〜請求項6のいずれかに記載した金属塑性加工用潤滑皮膜剤を金属材料の表面に接触させ、次いで乾燥して当該金属材料の表面に潤滑皮膜をコーティングさせた金属塑性加工用金属材料。
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