KR102004352B1 - 온간 및 열간 단조용 수분산성 윤활제 조성물 - Google Patents

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Abstract

본원은 윤활성 및 내열성이 겸비된 수분산성 윤활제의 조성물에 의해 온간 및 연간 단조 과정 중 단조제품의 소착을 방지하고, 단조제품과 금형의 윤활성을 높여주며, 단조물의 내산화, 내부식성을 제공하여 단조공정에 의한 고정밀의 제품생산과 금형보호에 의한 수명 연장 및 단조제품의 방청성에 우수한 효과를 제공하는 온간 및 열간 단조용 수분산성 윤활제 조성물을 제공하고자 하는 기술이다.
본원에서 제시되는 수분산성 윤활제 조성물은 0.1~10 ㎛ 크기로 제공되는 황화몰리브덴(MoS2), 흑연, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, Polytetrafluoroethylene), 팽창흑연 중에서 선택되는 윤활제 10~40 중량부와 1∼4종의 액상 메타규산나트륨, 올쏘규산나트륨, 이규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬, 알루미늄실리콘산나트륨 중에서 선택되어지는 규산염(Silicate)계 바인더 10~40 중량부에 분산제 0.1~5 중량부, 증점제 0.1~5 중량부, 실리콘계 소포제 0.1~1.5 중량부에 나머지 전량으로 물을 포함하여 100중량부를 이루어 온간 및 열간 단조용으로 제공되는 수분산성 윤활제 조성물로 제공된다.

Description

온간 및 열간 단조용 수분산성 윤활제 조성물{Water-dispersible lubricant compositions for warm and hot forging}
본 발명은 온간 및 열간 단조용 수분산성 윤활제 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 윤활성 및 내열성이 겸비된 수분산성 윤활제의 조성물에 의해 온간 및 연간 단조 과정 중 단조제품의 소착을 방지하고, 단조제품과 금형의 윤활성을 높여주며, 단조물의 내산화, 내부식성을 제공하여 단조공정에 의한 고정밀의 제품생산과 금형보호에 의한 수명 연장 및 단조제품의 방청성에 우수한 효과를 제공할 수 있는 온간 및 열간 단조용 수분산성 윤활제 조성물에 관한 것이다.
단조는 금속에 외력을 가하여 형상을 변형시키는 가장 오래된 성형(成形) 방법으로서, 고효율의 단조 기계들이 개발되고 발전되어 사용되고 있으며, 이의 자동화는 노동력을 절감함으로써 제조 비용을 절감하여 단조품의 단가를 낮출 수 있으므로 단조 공업의 여러 분야로 확산되어 가고 있다.
단조의 목적은 단련(鍛鍊)과 성형(成形)에 있다. 단련이란 주조 시 발생하는 강괴의 내부 결함인 기공, 편석, 파이프, 과대조직 등을 압착하여 결정립을 미세화하여 조직을 개선하는 작업 을 말하며, 성형이란 강괴로부터 필요한 소정의 형상을 만드는 것을 말한다. 따라서 단조는 단련을 통하여 강재의 기계적 성질을 향상 시키고, 성형에 의하여 소정의 형상을 만들어 후공정이나 기계 가공 공수을 절감하려는 데 그 목적이 있다할 수 있다.
단조 공정에 의한 성형 시 금형에 윤활 정도가 나쁠 경우 금형에 마멸이 집중되어 상대적으로 금형 수명을 단축시킬 뿐만 아니라 단조 제품의 성형길이가 짧게 되어 성형 불량의 원인이 되며, 금형으로부터 소재와 금형 사이에 높은 마찰에 의하 제품을 금형에서 취출(Ejecting)하기 어려운 상태가 된다.
이에 따라 작업환경에 문제가 발생하지 않으면서 단조 금형의 장기적 수명을 제공함은 물론 단조 제품의 불량을 최소화할 수 있도록 열적 안정성과 마찰계수가 낮은 조건을 충족시킬 수 있는 수성 타입의 수분산성 윤활제 조성물이 요구되어 왔다.
지금까지 단조 과정 중 사용되고 있는 윤활제에 대한 종래의 선행연구를 살펴보면 다음과 같다.
한국공개특허 등록번호 제 10-1508454 B1에서는 소성 가공용 윤활 피막제와 그의 제조 방법을 제안하고 있는 바, 상기 발명은 황산 또는 황산염과 칼슘 화합물을 수중에서 반응시킴으로써 석출되는 결정의 두께 1.5 ㎛ 이하의 인편상인 것을 특징으로 하는 황산칼슘의 수화물을 해당 피막제에 의해 형성되는 피막 중의 고형분비로 5 질량％ 이상이 되도록 함유하는 소성 가공용 윤활 피막제를 제시하고 있는 반면, 본원인 경우에는 MoS2, PTFE(Polytetrafluoroethylene), 흑연 및 팽창흑연의 조성으로 구성됨에 따라 상기 인용발명과의 기술구성이 전혀 다름을 알 수 있다.
한국공개특허번호 10-2011-0076932 A에서는 고압 주조, 중력 주조, 저압 주조 및 단조에 이용되는 금형에 도포하여, 고온 부위와 고하중하에서의 소착을 방지할 수 있는 유성 윤활제, 이 유성 윤활제를 도포하는 도포 방법, 및 도포하기 위한 도포 장치가 제안되었으나 상기 발명은 유성 윤활제 60 질량%～98.7 질량%, 가용화제 0.8 질량%～30 질량%, 무기 분체 0.3 질량%～15 질량% 및 물 0.2 질량%～7.5 질량%를 포함하는 금형용의 분체 함유 유성 윤활제로서, 모두 물에 녹거나 분산되지 않는 유성타입의 유활제를 제시하는 기술이나 본원 기술은 환경친화적인 수성타입의 수분산성 유활제를 포함하고 있으며, 윤활제의 조성물이 인용발명과 전혀 다름에 따라 상기 인용발명과의 기술구성이 전혀 다름을 알 수 있다.
한국공개특허번호 10-2013-0014296 A에서는 복숭아 나무 진액, 살구 나무 진액 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 나무 진액을 증점제를 포함하는 이형 윤활제 및 이의 제조방법을 제시하는 상기 발명은 천연물의 추출물로부터 구성되는 윤활제인 반면, 본원 기술은 무생물의 재료를 선택하고 있음에 따라 그 기술구성이 전혀 다름다.
한국공개특허번호 10-2012-0098409 A에서는 수용성 고분자화합물과 (b) 무기금속염과 물을 함유하고, (a) 성분 및 (b) 성분이 물에 용해 또는 분산되며, 또한 (a)성분과 (b)성분의 고형분 중량비 (b)/(a)가 0.1?5의 범위 내에 있는 금속재료의 수성 소성가공용 윤활제 조성물이 제시되고 상기 발명에서는 수용성 고분자화합물과 무기염이 포함되고 있는 반면, 본원 기술은 인용발명에서 제시하고 있는 조성물이 전혀 포함되지 않고 있음에 따라 그 기술구성이 전혀 다름을 알 수 있다.
상기에 서 살펴본 바와 같이 종래의 선행연구들은 본원의 기술구성과 전혀 다름은 물론 단조공정에 필요한 온간 및 열간의 넓은 온도범위에 상용화될 수준의 윤활제를 제공하는데 여전히 문제점을 가고 있는 한계를 갖고 있었다.
본 발명은 윤활성 및 내열성이 겸비된 수분산성 윤활제의 조성물에 의해 온간 및 연간 단조 과정 중 단조제품의 소착을 방지하고, 단조제품과 금형의 윤활성을 높여주며, 단조물의 내산화, 내부식성을 제공하여 단조공정에 의한 고정밀의 제품생산과 금형보호에 의한 수명 연장 및 단조제품의 방청성에 우수한 효과를 제공하는 온간 및 열간 단조용 수분산성 윤활제 조성물을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.
또한 본원은 수분산성 윤활제 조성물의 이용방법으로 적용대상 금속의 종류에 따라 온간 및 열간 온도 범위를 다르게 적용하는 수분산성 윤활제 조성물의 이용방법을 제공하고자 하는 목적을 갖는다
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 온간 및 열간 단조용 수분산성 윤활제 조성물이 0.1~10 ㎛ 크기로 제공되는 황화몰리브덴(MoS2), 흑연, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, Polytetrafluoroethylene), 팽창흑연 중에서 선택되는 윤활제 10~40 중량부와 1∼4종의 액상 메타규산나트륨, 올쏘규산나트륨, 이규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬, 알루미늄실리콘산나트륨 중에서 선택되어지는 규산염(Silicate)계 바인더 10~40 중량부에 분산제 0.1~5 중량부, 증점제 0.1~5 중량부, 실리콘계 소포제 0.1~1.5 중량부에 나머지 전량으로 물을 포함하여 100중량부를 이루어 온간 및 열간 단조용으로 제공되는 수분산성 윤활제 조성물을 통하여 본원의 목적을 달성할 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다.
본원의 수분산성 윤활제 조성물의 분산제는 나프탈렌술폰산나트륨-포르말린 축합물, 알킬나프탈렌술폰산나트륨 또는 그의 포르말린축합물, 페놀술폰산나트륨과 나프톨술폰산나트륨의 포르말린축합물, 알킬 디페닐 에테르 디술폰산 나트륨, 리그닌술폰산 나트륨 중에서 선택되어지는 분산제가 전체 조성물의 0.1~5 중량부 범위로 사용되도록 제공될 수 있으며, 본원 수분산성 윤활제 조성물의 증점제는 한천(Agar), 콜라겐 펩타이드(Peptide), 히알루론산(Hyaluronic acid), 전분(Starch), 가수분해전분(Hydrolyzed starch), 가교전분(Cross-linked starch), 덱스트린(Dextrin), 감마PGA(Poly-r-glutamic acid), 카라기난(Carrageenan), 아라비아검(Arabic Gum), 산탄검(Xanthan Gum), 카르복실메틸셀롤로오스(CMC, carboxymethyl cellulose), 하이드록시프로필메틸셀룰로우즈(Hydroxypropyl methylcellulose), 메틸셀룰로우즈(Methyl cellulose), 젤라틴(Gelatin), 펙틴(Pectine), 알긴산(Alginic acid), 키토산(Chitosan), 폴리아크릴아마이드(Polyacrylamide) 중에서 선택되어지는 증점제가 전체 조성물의 0.1~5 중량부 비율로 사용되도록 적용될 수 있다.
본원은 온간 및 열간 단조용 수분산성 윤활제 조성물의 이용방법으로서, 0.1~10 ㎛ 크기로 제공되는 황화몰리브덴(MoS2), 흑연, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, Polytetrafluoroethylene), 팽창흑연 중에서 선택되는 윤활제 10~40 중량부와 1∼4종의 액상 메타규산나트륨, 올쏘규산나트륨, 이규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬, 알루미늄실리콘산나트륨 중에서 선택되어지는 규산염(Silicate)계 바인더 10~40 중량부에 분산제 0.1~5 중량부, 증점제 0.1~5 중량부, 실리콘계 소포제 0.1~1.5 중량부에 나머지 전량으로 물을 포함하여 100중량부를 이루어 수분산성 윤활제 조성물을 이루고, 적용대상 금속의 종류에 따라 온간 및 열간 온도 범위를 다르게 적용하는 수분산성 윤활제 조성물의 이용방법으로 예를 들면 적용대상 금속이 Al의 경우 온간 200±50℃, 열간 450±50℃ 범위로 적용되고, 적용대상 금속이 Fe의 경우 온간 300±50℃, 열간 850±50℃ 범위로 적용되는 것을 특징으로 하는 수분산성 윤활제 조성물의 이용방법으로 적용하고자 하는 기술사상의 발명이다.
이하 본원의 기술사상이 구체적으로 구현되는 실시양태는 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용란에서 상세하게 발명의 실시예와 함께 설명된다.
본 발명에 따라 제공되는 윤활제 조성물은 높은 내열성 및 윤활성을 높여주어 넓은 온도 범위의 온간, 열간 단조 공정 중 단조제품의 소착을 방지하고, 단조물의 내산화, 내부식성을 제공하여 단조공정에 의한 고정밀의 제품생산과 금형보호에 의한 수명 연장 및 단조제품의 방청성에 매우 우수한 효과를 제공한다.
본원에서 제공되는 수분산성 윤활제 조성물은 200℃ 알루미늄의 온간단조공정에 적용되는 경우에도 단조제품 표면의 조성물 침투력 및 분산력이 극히 우수하게 평가되었고, 800℃ 철의 열간단조공정에 적용되는 경우에도 단조제품 표면의 조성물 침투력 및 분산력이 극히 우수하게 평가되는 결과로부터 온간 및 열간단조의 온도범위가 다르게 적용되는 경우에도 본원 수분산성 윤활제 조성물이 효과적으로 기능하여 단조제품의 소착을 방지하고, 단조물의 내산화, 내부식성을 제공하여 단조공정에 의한 고정밀의 제품생산과 금형보호에 의한 수명 연장 등의 효과를 제공한다.
본 발명에서는 내열성 및 윤활성이 겸비한 윤활제와 바인더가 물에 균일한 농도로 분산되도록 구성하였으며, 이러한 방법으로 구성된 온간 및 열간 단조용 수분산성 윤활제 조성물은 온간, 열간 단조공정 중 단조제품의 소착을 방지하고, 단조물의 내산화, 내부식성을 제공하여 단조공정에 의한 고정밀의 제품생산과 금형보호에 의한 수명 연장 및 단조제품의 방청성에 매우 우수한 효과를 높일 수 있는 기술사상에 특징을 갖는다.
또한 본 발명은 0.~10 ㎛ 크기의 윤활제 10～40 중량%, 분산제 0.1~5 중량%, 바인더 10~40 중량%, 증점제 0.1~5 중량%, 소포제 0.1~1.5 중량%에 나머지 전량을 물로 채워 100중량% 이루어서 온간 및 열간 단조용 수분산성 윤활제 조성물의 특징을 갖는다.
상기 윤활제는 황화몰리브덴(MoS2), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, Polytetrafluoroethylene), 흑연, 팽창흑연 중 포함된 1종 이상의 윤활제가 선택되어지고, 이 때 윤활제는 전체의 수분산성 윤활제 조성물 중에 10 내지는 40 중량%가 포함되어 지는 것이 유리하고, 더욱 바람직하게는 16 중량% 내지는 34 중량%가 포함되어지는 것이 유리하고, 가장 바람직하게는 22 중량% 내지는 28 중량%가 포함되어지는 것이 유리한 바, 윤활제가 10 중량% 이하로 포함될 경우 단조 공정 중 금형에 단조 제품이 소착이 일어나서 연속적인 단조 작업을 할 수 없다는 문제점이 발생하며, 윤활제가 40 중량% 이상으로 포함될 경우 소착 가능성이 매우 희박하다는 장점을 가지고 있으나, 고형분의 함량이 높아짐에 따라 점도 증가에 따른 작업성이 낮아질 뿐만 아니라 가격이 고가로 진행됨에 따라 경제성에 따른 가격 경쟁력이 떨어질 수 있다는 문제점이 있음에 따라 상기 제안한 농도의 윤활제가 포함되는 것이 바람직하다.
또한 상기 윤활제의 입자크기는 0.1 내지는 10 ㎛ 크기가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지는 5 ㎛ 크기가 바람직하고, 가장 바람직하게는 0.8 내지는 2.5 ㎛ 크기가 바람직한 바, 윤활제의 입자크기가 0.1 ㎛ 이하일 경우 입자의 크기가 작다는 이유로 인하여 우수한 수분산성 윤활제의 조성물을 제공할 수 있다는 큰 장점을 가질 수 있으나, 미분의 윤활제를 제공하기 위하여 오랜 시간 동안의 분쇄공정이 필요함에 따라 윤활제의 가격이 상승할 수 있다는 문제점을 가지고 있으며, 윤활제의 입자크기가 10 ㎛ 이상일 경우 수용액 상태에 우수한 부력을 제공할 수 없음에 따라 분산력이 크게 떨어지고, 하기의 증점제가 수용액에 다량 포함된다 할지라도 분산력을 제공할 수 없어 윤활제가 바닥에 침강하게 되어 상품성을 잃을 수 있다는 큰 문제점을 가져올 수 있기 때문에 상기 제안하는 입자의 크기를 갖는 윤활제를 선택하는 것이 바람직하다.
상기 팽창흑연은 흑연을 팽창시키기 위하여 산(acid)과 산화제에 의해 흑연표면을 산화시키는 공정으로서, 구체적으로, 천연 또는 인공 흑연을 15℃ 내지 320℃의 황산, 질산과 같은 산(acid)과 과산화수소, 과망간산칼륨, 크롬산, 중크롬산칼륨, 과옥소산, 과염소산이 함께 혼합된 산 용액에 침적시켜, 흑연층 사이에 SO32-, NO3-와 같은 화학종이 도입되어 층간 화합물이 만들어지도록 하고, 세척, 건조 후 600 내지 1,200℃로 가열하여 생성되는 팽창흑연을 선택할 수 있다.
상기 분산제는 나프탈렌술폰산나트륨-포르말린 축합물, 알킬나프탈렌술폰산나트륨 또는 그의 포르말린축합물, 페놀술폰산나트륨과 나프톨술폰산나트륨의 포르말린축합물, 알킬 디페닐 에테르 디술폰산 나트륨, 리그닌술폰산 나트륨 중 선택되어지는 1종 이상의 분산제가 0.1 내지는 5 중량%가 포함되어지며, 단조 공정 중 소착방지를 위하여 본 발명의 수분산성 윤활조성물을 제공할 때 단조제품의 표면에 윤활 조성물의 침투력을 향상시켜 소착 방지효과를 극대화하기 위하여 에이비에스(ABS, Alkyl benzene sulfate), 카르복시산염(carboxylic acid salts, RCOO·M), 설폰산염(Sulfonic acid salts, RSO3·M), 황산에스테르염(Ether sulfate salts, ROSO3·M), 인산에스테르염(Ether phosphoric acid salts, RPO3·Na2), 불소계, 실리콘계의 계면활성제 중 1종 이상이 추가로 선택되어질 수 있다.
상기 바인더는 1∼4종의 액상 메타규산나트륨, 올쏘규산나트륨, 이규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬, 알루미늄실리콘산나트륨 중 선택되어진 1종 이상의 규산염(Silicate)이 선택되어 지고, 본 발명의 수분산성 윤활제 조성물에 10 내지는 40 중량%가 포함되어지는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 17 내지는 31 중량%가 포함되이지는 것이 유리하고, 가장 바람직하게는 23 내지는 29 중량% 포함되어지는 것이 바람직한 바, 바인더의 함량이 10 중량% 이하로 포함될 경우 단조할 금속 표면에 도포된 윤활제의 조성물들이 금속 표면과의 접착력이 부족하여 단조 공정 이전에 박리될 수 있어 실질적인 단조 공정 중에 소착이 일어난다는 문제점이 있으며, 바인더의 함량이 40 중량% 이상이 포함될 경우 윤활제의 조성물이 금속 표면과 접착력이 우수하여 단조 공정 중 소착이 일어나지 않는 다는 큰 장점을 가질 수 있으나, 본원의 바인더는 무기물로 구성됨에 따라 수분산성 윤활제 조성물에 과량으로 존재할 경우 단조제품의 표면이 거칠어질 수 있으며, 백화현상이 일어날 수 있다는 문제점이 있음에 따라 상기 제안한 농도의 규산염이 포함되어지는 것이 바람직하다.
상기 증점제는 한천(Agar), 콜라겐 펩타이드(Peptide), 히알루론산(Hyaluronic acid), 전분(Starch), 가수분해전분(Hydrolyzed starch), 가교전분(Cross-linked starch), 덱스트린(Dextrin), 감마PGA(Poly-r-glutamic acid), 카라기난(Carrageenan), 아라비아검(Arabic Gum), 산탄검(Xanthan Gum), 카르복실메틸셀롤로오스(CMC, carboxymethyl cellulose), 하이드록시프로필메틸셀룰로우즈(Hydroxypropyl methylcellulose), 메틸셀룰로우즈(Methyl cellulose), 젤라틴(Gelatin), 펙틴(Pectine), 알긴산(Alginic acid), 키토산(Chitosan), 폴리아크릴아마이드(Polyacrylamide) 중 1종 이상의 증점제가 선택되어지고, 상기 증점제는 0.1 내지는 5 중량%가 포함되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지는 2.5 중량%가 포함되어지는 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 1 내지는 2 중량 % 포함되어지는 것이 유리한 바, 증점제의 양이 0.1 중량% 이하로 포함될 경우 수분산성 윤활제 조성물 내부에 공급된 고형분의 윤활제 분말들이 분산력이 미비하거나 바닥으로 침강하여 상품성을 잃을 수 있다는 문제점이 있으며, 반대로 5 중량% 이상의 증점제가 상기 수분산성 윤활제 조성물에 포함될 경우 점도가 높아짐에 따라 고형분의 윤활제 조성물이 바닥으로 침가될 확률은 거의 존재하지 않으나 유동성 결여에 따른 작업성에 문제가 발생할 수 있기 때문에 상기 제안한 농도의 증점제가 포함되는 것이 바람직하다.
상기 소포제는 수분산성 윤활제 조성물에 포함된 분산제 내지는 침투제 들이 다량의 거품이 발생함에 따라 작업성 및 상품성이 떨어지고, 단조 공정 이후의 품질이 저하될 수 있음을 방지하기 위하여 거품을 제거하는데 목적을 두고 있으며, 상기 수분산성 윤활제 조성물에 포함된 분산제 및 침투제의 종류와 양에 따라 첨가량을 달리할 수 있으며, 바람직하게는 실리콘계 소포제가 0.1 내지는 1.5 중량%가 포함되는 것이 유리하다.
상기와 같은 조성으로 단조할 금속표면에 제공할 경우 단조제품과 금형의 윤활성을 높여주어 온간 및 연간 단조 과정 중 단조제품이 소착이 일어나지 않았으며, 단조물의 내산화, 내부식성을 제공함은 물론 금형의 수명이 크게 연장되고, 단조제품의 방청성에 우수함을 확인하였다.
이하 본원의 기술사상을 구현하기 위한 발명의 구현 실시예를 제시하고자 하는바, 본 출원의 명세서나 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 될 것이며, 본원의 보호범위는 발명의 기술사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 할 것이며, 본 명세서에 기재된 예시는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본원의 기술사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
실시 예 1
윤활제로 0.1 ㎛ 평균입자의 황화몰리브덴(MoS2)이 10 중량%, 바인더로 (주)에스켐텍의 3종의 액상규산나트륨 40 중량%, 분산제로 나프탈렌술폰산나트륨-포르말린 축합물 0.15 중량%, 증점제로 삼전순약에서 제공한 한천 5 중량 %, 소포제로 바스프사의 실리콘계 소포제 0.1 중량%가 포함된 수분산성 윤활제 조성물을 제조하였다.
실시 예 2
윤활제로 5 ㎛ 평균입자의 흑연분말[(주)현대코마산업]이 20 중량%, 바인더로 (주)에스켐텍의 3종의 액상규산나트륨 10 중량%, 분산제로 황산에스테르염 0.15 중량%, 증점제로 삼전순약에서 제공한 덱스트린 5 중량 %, 소포제로 바스프사의 실리콘계 소포제 0.5 중량%가 포함된 수분산성 윤활제 조성물을 제조하였다.
실시 예 3
윤활제로 2.6 ㎛ 평균입자의 팽창흑연분말[(주)현대코마산업]이 30 중량%, 바인더로 (주)에스켐텍의 액상규산칼륨 20 중량%, 분산제로 인산에스테르염 2.0 중량%, 증점제로 삼전순약에서 제공한 카르복시메칠셀룰로우즈 0.1 중량 %, 소포제로 바스프사의 실리콘계 소포제 1.0 중량%가 포함된 수분산성 윤활제 조성물을 제조하였다.
실시 예 4
윤활제로 5 ㎛ 평균입자의 장인테크에서 구입한 PTFE 테플론 분말이 40 중량%, 바인더로 (주)에스켐텍의 액상규산칼륨 30 중량%, 분산제로 설폰산염 5.0 중량%, 증점제로 삼전순약에서 제공한 전분 0.5 중량 %, 소포제로 바스프사의 실리콘계 소포제 1.5 중량%가 포함된 수분산성 윤활제 조성물을 제조하였다.
실시 예 5
실시 예 4와 동일하게 수행하되, 니카코리아에서 구입한 불소계 계면활성제 0.25 중량%를 추가로 공급하였다.
비교 예 1~5
윤활제가 포함되지 않는 것을 제외하고, 상기 실시예 1~5와 동일하게 수행하였다.
상기 제조된 비교예 1~5와 실시예 1~5의 수분산성 윤활제 조성물을 대상으로 하고, 단조제품 100개를 대상으로 200℃의 알루미늄의 온간 단조 및 800℃의 철의 열간단조에 대한 물성을 확인하였으며, 이에 대한 결과를 표 1에 나타내었다.

구분		 200 ℃ 알루미늄의 온간단조 800 ℃ 철의 열간단조
소착률
(%)		 단조제품 표면의
조성물 침투력 및 분산력		 소착률
(%)		 단조제품 표면의
조성물 침투력 및 분산력
실시 예 1 0 우수 0 우수
실시 예 2 0 우수 0 우수
실시 예 3 0 우수 0 우수
실시 예 4 0 우수 0 우수
실시 예 5 0 매우 우수 0 매우 우수
비교 예 1 68 우수 74 우수
비교 예 2 68 우수 82 우수
비교 예 3 54 우수 76 우수
비교 예 4 62 우수 77 우수
비교 예 5 68 매우 우수 72 매우 우수
비교예 1~5에서 나타낸 바와 같이 윤활제가 포함되지 않은 단조용 약제를 이용할 경우 분산제 및 침투제가 포함되어 이에 대한 약제의 침투력과 분산력이 우수함을 확인하였으나, 200℃의 알루미늄의 온간단조에 이용할 경우 50 % 이상의 소착이 발생함을 확인하였으며, 800℃ 철의 열간단조인 경우 알루미늄의 온간단조보다 소착율이 더욱 발생함을 확인하였으며, 이는 단조공정의 온도가 높아서 소착률이 높아진 것으로 판단된다.
반면, 실시예 1~5에서는 100개의 단조품을 대상으로 실험한 결과 200℃ 알루미늄의 온간단조 공정과 800 ℃ 철의 열간단조 공정에서 소착이 전혀 발생하지 않아 본 발명의 조성물이 온간 및 열간 단조용 윤활제로서 우수한 역할을 제공할 것으로 판단된다.
본원의 수분산성 윤활제 조성물의 이용방법에서 적용대상 금속이 Al의 경우 온간 200±50℃, 열간 450±50℃ 범위로 적용된다는 것은 알루미늄의 온간 및 열간의 온도범위에서 온도에 구애받지 않고, 본원의 단조용 수분산성 윤활제 조성물에 의해 소착이 일어나지 않고 단조제품의 품질의 높일 수 있어 단조공정 중 불량이 최소화될 수 있다는 의미로 설명될 수 있으며, 적용대상 금속이 Fe의 경우 온간 300±50℃, 열간 850±50℃ 범위로 적용된다는 것은 철 금속의 단조 역시 Fe의 온간 및 열간의 온도범위에서 온도에 구애받지 않고, 본원의 단조용 수분산성 윤활제 조성물에 의해 소착이 일어나지 않고 단조제품의 품질의 높일 수 있어 단조공정 중 불량이 최소화될 수 있다는 의미로 설명될 수 있는바, 단조제품의 금속의 종류에 따라 용해점(Melting point)이 서로 다르기 때문에 본원에서 제공되는 수분산성 윤활제 조성물은 200 ℃ 알루미늄의 온간단조공정에 적용되는 경우에도 단조제품 표면의 조성물 침투력 및 분산력이 극히 우수하게 평가되었고, 800 ℃ 철의 열간단조공정에 적용되는 경우에도 단조제품 표면의 조성물 침투력 및 분산력이 극히 우수하게 평가되는 결과로부터 의 온간 및 열간단조의 온도범위가 다르게 적용되는 경우에도 본원 수분산성 윤활제 조성물이 효과적으로 기능하여 단조제품의 소착을 방지하고, 단조물의 내산화, 내부식성을 제공하여 단조공정에 의한 고정밀의 제품생산과 금형보호에 의한 수명 연장 등의 효과를 확인하여 완성된 발명이다.

Claims (5)

  1. 온간 및 열간 단조용 수분산성 윤활제 조성물에 있어서,
    윤활제로 5.0 ㎛ 크기로 제공되는 PTFE테프론 분말 40.0 중량부,
    규산염계 바인더로 액상규산칼륨 30.0 중량부
    수분산성 윤활제 조성물의 분산효과를 높이기 위한 분산제로 알킬나프탈렌술폰산나트륨 5.0 중량부,
    수분산성 윤활제 조성물의 점도를 조절하기 위해 전분(Starch) 증점제 0.5 중량부,
    실리콘계 소포제 1.5 중량부
    불소계 계면활성제 0.25 중량부에 나머지 전량으로 물을 포함하여 100중량부를 이루어 온간 및 열간 단조용으로 제공되는 것을 특징으로 하는 수분산성 윤활제 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 온간 및 열간 단조용 수분산성 윤활제 조성물의 이용방법에 있어서,
    윤활제로 5.0 ㎛ 크기로 제공되는 PTFE테프론 분말 40.0 중량부,
    규산염계 바인더로 액상규산칼륨 30.0 중량부
    수분산성 윤활제 조성물의 분산효과를 높이기 위한 분산제로 알킬나프탈렌술폰산나트륨 5.0 중량부,
    수분산성 윤활제 조성물의 점도를 조절하기 위해 전분(Starch) 증점제 0.5 중량부,
    실리콘계 소포제 1.5 중량부
    불소계 계면활성제 0.25 중량부에 나머지 전량으로 물을 포함하여 100중량부를 이루어 온간 및 열간 단조용으로 수분산성 윤활제 조성물을 이루고,
    상기 윤활제 조성물을 적용대상 금속의 종류에 따라 온간 및 열간 온도 범위를 다르게 적용하며 사용하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 온간 및 열간 단조용 수분산성 윤활제 조성물의 이용방법.
  5. 제4항에 있어서,
    적용대상 금속이 Al의 경우 온간 200±50℃, 열간 450±50℃ 범위로 적용되고, 적용대상 금속이 Fe의 경우 온간 300±50℃, 열간 850±50℃ 범위로 적용되는 것을 특징으로 하는 온간 및 열간 단조용 수분산성 윤활제 조성물의 이용방법.
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