KR20100049315A

KR20100049315A - 철강의 온간 및 비철금속의 온 · 열간 단조 공정에 사용되는 표면 윤활처리제의 제조방법

Info

Publication number: KR20100049315A
Application number: KR1020080108424A
Authority: KR
Inventors: 김병만; 김영량
Original assignee: 김영량
Priority date: 2008-11-03
Filing date: 2008-11-03
Publication date: 2010-05-12
Also published as: KR101160301B1

Abstract

철강의 온간 및 비철금속의 온 · 열간 단조 공정에서 성형 전에 알루미늄 소재의 표면에 윤활피막을 형성하기 위한 표면윤활처리제의 제조방법에 관한 것으로서, 그 목적은 새로이 발명된 수용성의 표면 윤활처리제는 침강안정성과 소포력이 우수하며, 단조 소재를 탈지 또는 숏트 또는 샌딩 등의 표면처리를 한 후, 예열하고, 윤활처리제를 도포한 후 건조하는 4개의 공정을 수행한 후 성형함으로써, 단조 작업시에 안료의 휘산성이 아주 낮고, 단조 제품과 금형의 윤활성을 높여주고, 소착을 방지하며, 단조물의 내산화, 고강도, 내부식성 등의 물성이 우수하고, 고정밀도의 제품을 얻을 수 있고, 금형 보호에 의한 금형의 수명연장과 단조 제품의 방청성에도 탁월한 효과가 있으며, 500℃의 고온에서도 안정성 및 윤활성을 가지는 온 · 열간 단조용 표면 윤활처리제의 제조방법에 관한 것으로, 그 조성은 접착제 또는 코팅제로서 규산소다를 사용하는데 규산소다는 47중량%의 제품을 기준으로 하고, 윤활제로는 테프론 분말(PTFE) 등으로 이루어지며, 윤활제는 300메쉬 이상의 미세분말로 이루어진 것이며, 이들의 혼합비율은 규산소다 100부를 기준으로 테프론 윤활제가 10부 내지 300부의 비율로 이루어지며, 고형분은 0.5내지 45중량%로 조성된 철강의 온간 및 비철금속의 온 · 열간 단조용 수성 윤활유 조성물을 제조하고, 단조물을 표면처리한 후, 예열하고, 단조물을 윤활용액에 함침 또는 스프레이 코팅하여 건조한 후, 가온하여 고온의 단조물을 프레스하여 단조하는 것을 특징으로 한다.

온간단조, 열간단조, 윤활피막, 윤활제, 비철금속, 테프론, 규산소다

Description

철강의 온간 및 비철금속의 온 · 열간 단조 공정에 사용되는 표면 윤활처리제의 제조방법{The Manufacturing Method of Surface Lubrication Treatment Material For Hot Pozing Process of ferrous and nonferrous metals}

온간 및 열간 단조 공정에 사용되는 표면 윤활처리제의 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 윤활제는 침강안정성과 소포력이 우수하며, 단조 소재를 탈지 또는 숏트 또는 샌딩 등의 표면처리를 한 후, 예열하고, 윤활처리제를 도포한 후 건조하는 4개의 공정을 수행한 후 성형함으로써, 단조 작업시에 안료의 휘산성이 아주 낮고, 단조 제품과 금형의 윤활성을 높여주고, 소착을 방지하며, 단조물의 내산화, 고강도, 내부식성 등의 물성을 향상시키고, 고정밀도의 제품을 얻을 수 있으며, 금형 보호에 의한 금형의 수명연장과 단조 제품의 방청성에도 탁월한 효과가 있고, 500℃의 고온에서도 안정성 및 윤활성을 가지는 온간 및 열간 단조용 표면 윤활처리제의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 단조는 금속덩어리나 두꺼운 판을 가압하여 변형시키는 금속 가공방법의 하나로서, 단조에는 고온에서 가공하는 열간단조와, 열간보다 저온의 온간 및 상온에서 가공하는 냉간단조가 있다. 일반적으로 열간단조는 500℃ 부근의 알루미늄, 900℃ 부근의 철강, 1300℃ 부근의 스테인레스강 등의 고온에서 단조하는 만큼, 현재까지는 대부분 특별한 윤활제가 없이 이형제만으로 단조하는 상황에 있다.

하지만, 본 윤활제에 의한 표면 윤활처리는 온 · 열간 시 단조 제품과 금형의 윤활성을 높여주고, 소착을 방지하며, 단조물의 내산화, 고강도, 내부식성 등의 물성이 우수하고 고정밀도의 제품을 얻을 수 있고, 금형 보호에 의한 금형의 수명연장과 단조 제품의 방청성에도 탁월한 효과를 얻기 위하여 사용되어진다.

종래에 수행되고 있는 표면 윤활처리는 표면에 형성된 스케일을 탈지 또는 숏트 또는 샌딩 등의 표면처리를 한 후, 곧장 단조하거나 윤활유를 코팅하여 고온의 열처리를 한 후, 고온의 단조물을 프레스하여 단조하는 것이였다.

본 발명은 철강의 온간 및 비철금속의 온 · 열간 단조를 위한 윤활처리제 배합용 윤활처리제 농축액으로 변형율이 높은 온 · 열간 단조를 만족시키며, 기본적으로 수성이어서 환경보호, 작업장 위생, 그리고 단조 작업 후 쉽게 제거되는 제품을 제공하는 제조하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 안출한 것으로, 무기계 접착제와 윤활제, 그리고, 안료분산용 계면활성제, 용제로 이루어져 있고, 상기 무기계 접착제 또는 코팅제로서 규산소다를 사용하며, 규산소다는 47중량%의 제품을 기준으로 하고, 사용량은 물 100중량부를 기준으로 하여 이후 첨가원료들의 배합량이 주어져 제조되는 것으로 한다.

본 발명은 온 · 열간 단조 공정에서의 단조 작업시에 안료의 휘산성이 아주 낮고, 단조 제품과 금형의 윤활성을 높여주고, 소착을 방지하며, 단조물의 내산화, 고강도, 내부식성 등의 물성이 우수하고, 고정밀도의 제품을 얻을 수 있는 효과가 있고, 금형 보호에 의한 금형의 수명연장과 단조 제품의 방청성에도 탁월한 효과가 있으며, 500℃의 고온에서도 안정성 및 윤활성에도 탁월하며 백색의 제품으로 현장의 환경개선에도 확실한 효과가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 무기계 접착제와 윤활제, 그리고, 안료분산용 계면활성제, 용제로 이루어진다.

무기계 접착제 또는 코팅제로서 규산소다를 사용하며, 규산소다는 47중량%의 제품을 기준으로 하고, 사용량은 물 100중량부를 기준으로 하여 이후 첨가원료들의 배합량이 주어진다.

이들의 혼합비율은 물 100부를 기준으로 규산소다가 10부 내지 30부이고, 테프론 윤활제로 이루어지며, 입도는 300메쉬 이상의 미세분말로 이루어진 것이며, 첨가량은 1.0 내지 90부의 비율로 이루어진다.

연료분산용 계면활성제는 음이온계 및 비이온계 계면활성제 주로 사용되며, 예를 들면, Polyethylene glycol, Polypropylene glycol, Polyethylene glycol nonyl(또는 octyl) phenyl ether, Polypropylene glycol nonyl(또는 octyl) phenyl ether, Polyethylene glycol nonyl(또는 octyl) phenyl ether과 Polypropylene glycol nonyl(또는 octyl) phenyl ether의 Block Copolymer, Sodium dioctyl sulfosuccinate, Polyethylene glycol allkyl ether, Polyethylene glycol fatty acid ester, Sodium dioctyl sulfosuccinate 중에서 1종 또는 그 이상을 혼합한 안료 분산제를 사용되는 물량 100부에 대하여 0.1 내지 5부로 한다.

용제는 물을 단독으로 사용할 수 있으며, 용제를 이용하여 총고형분은 5내지 45중량%로 희석 제조한다.

제조된 철강의 온간 및 비철금속의 온 · 열간 단조용 수성 윤활제 조성물을 제조하고, 단조 소재를 탈지 또는 숏트 또는 샌딩 등의 표면처리를 한 후, 예열하고, 윤활처리제를 도포한 후 건조하는 4개의 공정을 수행한 후, 열처리하여 고온의 단조물을 프레스하여 단조한다.

본 발명에 따른 윤활처리제는 5∼45 중량%의 총고형분이 분산되어있는 수성 윤활처리제를 사용하며, 이 윤활처리제를 침적시키거나 또는 분무시켜 단조소재의 표면적, 즉 40∼80g/㎡ 정도의 중량이 되도록 소재의 표면에 도포하는 것이 바람직하다. 이때 건조후의 윤활성분 부착량은 10∼20g/㎡정도에 이른다.

따라서, 본 발명에서 사용된 새로운 윤활처리제는, 철강의 온간 및 비철금속의 온 · 열간 단조를 위한 윤활처리제 배합용 윤활처리제 농축액으로 변형율이 높은 온 · 열간 단조를 만족시키며, 기본적으로 수성이어서 환경보호, 작업장 위생, 그리고 단조 작업 후 쉽게 제거되는 제품을 제공하는 것을 목적으로 하여 개발되었다.

이하 실시예를 들어 본 발명을 상세히 설명하지만, 이는 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

[실시예1-5]

하기 표 1에 기재된 양으로 상온에서 정제수를 교반조에 넣고, 여기에 분산 제를 넣어서 용해하여 균질 용액으로 하고, 여기에 미리 혼합된 무기계 윤활제를 서서히 넣어서 충분히 분산시킨다.

다음으로 규산소다를 서서히 넣고, 열을 약 40∼80℃로 가하여 테프론 윤활제가 충분히 분산되어 균질용액이 되게 한다.

그 후, 균질용액을 지르코늄비드 또는 글라스비드를 이용하여 디졸바에서 2시간이상 강제 분산하여 안료를 충분히 분산을 시킨 후, 이 윤활처리액을 상온 또는 약 70∼90℃로 가온하여 이미 표면처리된 단조 소재를 침적시키거나 또는 분무시켜 단조 소재의 표면적, 즉 40.0∼80.0g/㎡ 정도의 중량이 되도록 소재의 표면에 도포하여 열풍 건조하여 알루미늄 단조물의 윤활처리제의 도포를 완료한다.

이와 같이 제조된 윤활처리제의 침강안정성과 소포력을 확인한 후, 윤활처리된 단조물의 표면상태와 염수분무시험 및 단조시의 윤활성과 안료휘산성을 관찰하여 평가하여 표 1을 만들었다.

[시험결과]

코팅상태 및 윤활성, 안료휘산성은 단조시험에서 모두 우수한 결과를 확인할 수 있었다.

[표 1]

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	비교예*	기 준(부)
제조 배합비(부)
정제수	100	100	100	100	100	윤활오일 코팅	100	용제
Triton X-100	0.1	0.5	1.0	3.0	5.0		0.1-5.0	분산제
*BYK-0242**	0.1	0.15	0.2	0.25	0.3		0.1-0.3	소포제
규산소다 (47%/KS-3호)	10	15	20	25	30		10-30	접착제
테프론 *(PTFE)3**	1	20	40	60	90		1-90	무기계 윤활제
Alcoprint-PTF *4	0.5	0.8	1.0	1.2	1.5		0.5-1.5	증점제
고형분	6.4/112 =5.7	28/136 =20.6	52/162 =32.1	76/189 =40.2	111/227=48.9		5-50	중량%
Total(%)	112	136	162	189	227
물성 평가 결과
고형분(%)	5.7	20.6	32.1	40.2	48.9		5-50
레벨링코팅성	우수	우수	우수	우수	우수	양호	양호이상	육안관찰
윤활성	우수	우수	우수	우수	우수	불량	양호이상	단조관찰
침강안정성	우수	우수	우수	우수	우수	무안료	양호이상	육안관찰
안료휘산성	우수	우수	우수	우수	우수	무안료	양호이상	단조관찰

* : 시중에서 구입한 윤활유(오일)

*1 : Triton X-100 : Polyethylene glycol octyl phenyl ether / 미국 Triton사

*2 : BYK-024 : 비실리콘계 소포제 / 독일 BYK사

*3 : Alcoprint PTF : 독일 Alcoprint 사

Claims

무기계 접착제 또는 코팅제로서 규산소다와 테프론 분말을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 철강의 온간 및 비철금속의 온 · 열간 단조 공정에 사용되는 표면 윤활처리제의 제조방법.
제1항에 있어서, 윤활제는 테프론 분말로 이루어지며, 입도는 300메쉬 이상의 미세분말로 이루어진 것이며, 이들의 혼합비율은 규산소다 100부를 기준으로 무기계 윤활제가 1부 내지 90부의 비율로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철강의 온간 및 비철금속의 온 · 열간 단조 공정에 사용되는 표면 윤활처리제의 제조방법.
제1항에 있어서, 정제수 100부에 대하여 규산소다 10-30부, 윤활제 1-90부, 분산제 0.1-5부, 소포제 0.1-0.3부로 제조되는 것을 특징으로 하는 철강의 온간 및 비철금속의 온 · 열간 단조 공정에 사용되는 표면 윤활처리제의 제조방법