WO2018180065A1 - 伸線用潤滑剤及びそれを用いた母材の伸線方法 - Google Patents

Abstract

従来の前処理剤のように液状ではなく、粉末状であって、スラッジを生じさせず、浸漬や乾燥を必要とせず、簡便な前処理剤となり得ると共に、潤滑性、追従性、展延性、展着性、付着性、耐熱性の性能を発現できる潤滑剤として作用する伸線用潤滑剤、及びそれを効果的に発揮する為の伸線方法を提供する。　伸線用潤滑剤は、０．１μｍ～１００μｍの体積平均粒子径の粉末を含むものである。それを用いた母材伸線方法は、伸線用潤滑剤を、静電塗布により、伸線処理されるべき母材の表面に付着させて被覆する静電塗布処理工程と、前記母材をダイスで縮径して伸線する伸線工程とを、有する。

Description

伸線用潤滑剤及びそれを用いた母材の伸線方法

　本発明は、鉄鋼、非鉄金属製の伸線すべき母材である被加工原材を型鋼から引抜く際、それら互いの直接接触による焼付きを防止し、安定した加工状態を維持するために用いられる伸線用潤滑剤、及びそれを用いた母材の伸線方法に関するものである。

　鉄鋼や非鉄金属のような金属製の線材ロッドや棒ロッドのようなロッドと呼ばれる伸線すべき母材である被加工原材を、ダイスのような型鋼から引抜いて、線材や棒材に塑性変形させる伸線加工には、被加工原材の脱酸化被膜処理、前処理、母材の多段階の縮径処理などの多くの工程を必要としている。

　例えば、伸線加工において、縮径処理を行う前では、被加工原材は酸化物で覆われている為、先ず、これを除去する目的で、塩酸や硫酸又は硝フッ酸などの酸を使用して化学的に脱酸化被膜処理を行う。酸を使用しない脱酸化被膜処理として、被加工原材を金ブラシ又はやすりで擦って強制的に酸化被膜を取り除く機械的な処理もある。

　脱酸化被膜処理を行った後、一次的な防錆性を付与し、伸線工程で使用する乾式潤滑剤がダイスへ引き込まれ易くする引込性能を付与し、乾式潤滑剤とのシナジー効果で伸線加工後の圧造加工への滑り性や耐焼付き性といった効能を発現させる為、前処理を行う。

　一般的な従来の前処理は、液状の前処理剤を被加工体表面に塗布して加熱等の乾燥を行うことで造膜させて行う。使用する前処理剤は、水溶性又は非水溶性の薬剤であり、石灰石鹸、ホウ酸塩、硫酸塩、ケイ酸塩といった水溶性無機物を主体とし被加工原材表面成分と反応せず造膜して非反応性被膜を形成する前処理剤と、リン酸亜鉛、シュウ酸といった被加工体表面の成分と反応する事で造膜して反応性化学的被膜を形成する前処理剤とが知られている。

　それぞれの前処理剤は、一長一短があり、各用途に応じて使い分けられている。例えば、伸線後にメッキ加工など施す場合では、伸線後の線材を洗浄した際、脱脂しやすい前処理剤を使用する必要があり、反応性被膜を形成するリン酸亜鉛等を使用せず、水溶性のホウ酸塩や硫酸塩等で形成される非反応性の物理的被膜が使用される。一方、伸線速度が高速であったり被加工原材が非常に硬い材質であったり更には伸線後に絞りなど加工度の厳しい圧造する必要がある場合では、リン酸亜鉛やシュウ酸等により被加工原材の表面分子と反応して形成される反応性被膜が使用される。

　被加工原材への前処理剤の塗布方法は、ロッドの束を処理槽で浸漬する方法（バッチ法、例えば特許文献１）や伸線ラインに前処理ラインを組み込んで行う方法（インライン法、例えば特許文献２）がある。

　バッチ法は大量に処理する事ができるが、束の重なり部分にて造膜のバラツキが生じる事や大型設備となり設置スペースなどの問題がある。そのため、伸線ラインに組み込めるインライン法が、現実の代替案として、検討される傾向がある。

　しかし、物理的被膜と反応性被膜との何れにおいても、十分な乾燥が必要である為、乾燥ラインの熱風を高温にしなければならないという課題や、非常に長い乾燥ラインにしなければならず、伸線速度を上げることができず生産効率を向上させ難いという課題が、あげられていた。

　更に、バッチ法とインライン法との何れとも、廃棄物が大量に生じることも課題であり、特に反応性被膜においては反応後に浸漬槽内に生じる汚泥物のような副次物（スラッジ）の廃棄物の発生が社会的に問題視されており、その解決費用が製品価格に影響していることも顧客から問題視されている。

特開２０１２－０５１０１４号公報 特開２００１－２２０６９３号公報

　本発明は前記の課題を解決する為になされたもので、従来の前処理剤のように液状ではなく、粉末状であって、スラッジを生じさせず、浸漬や乾燥を必要とせず、簡便な前処理剤となり得ると共に、潤滑性、追従性、展延性、展着性、付着性、耐熱性の性能を発現できる潤滑剤として作用する伸線用潤滑剤、及びそれを効果的に発揮する為の伸線方法を提供する事を目的とする。

　前記の目的を達成するためになされた本発明の伸線用潤滑剤は、０．１μｍ～１００μｍの体積平均粒子径の粉末を含むものであることを特徴とする。

　この伸線用潤滑剤は、例えば伸線処理されるべき母材への静電塗布被覆用である。

　この伸線用潤滑剤は、固体のままであって、乾式潤滑剤であることを特徴とする。即ち、水溶液や懸濁液の状態にせずとも母材に粉末状態で被覆することができるというものである。

　この伸線用潤滑剤は、前処理剤を兼ねていることが好ましい。即ち、母材に対して、物理的被膜や反応性被膜を前処理として予め施す必要がないものである。

　この伸線用潤滑剤中、前記粉末は、飽和脂肪族モノカルボン酸の金属石鹸と直鎖脂肪族ジカルボン酸の金属石鹸との金属石鹸混合物が含まれていることが好ましい。

　この伸線用潤滑剤中、前記金属石鹸混合物は、前記飽和脂肪族モノカルボン酸の金属石鹸と前記直鎖脂肪族ジカルボン酸の金属石鹸とが、夫々の固体状態で混合されたものであり、及び／又は一方の少なくとも一部が他方に固溶状態で混合されたものであることが好ましい。

　この伸線用潤滑剤は、例えば、前記金属石鹸混合物を、１０～５０質量％含むというものである。

　この伸線用潤滑剤は、前記飽和脂肪族モノカルボン酸の金属石鹸が、酪酸、カプロン酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸、及びメリシン酸から選ばれる少なくとも何れかの飽和脂肪族モノカルボン酸の金属石鹸からなるものであって、前記金属石鹸混合物中に５０～９０質量％含まれていることが好ましい。

　この伸線用潤滑剤は、前記直鎖脂肪族ジカルボン酸の金属石鹸が、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ヘキサデカン二酸、ヘプタデカン二酸、オクタデカン二酸から選ばれる少なくとも何れかの直鎖脂肪族ジカルボン酸の金属石鹸からなるものであって、前記金属石鹸混合物中に１０～５０質量％含まれているものであってもよい。

　この伸線用潤滑剤は、前記金属石鹸が、リチウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、アルミニウム塩、亜鉛塩、バリウム塩、チタン塩、ジルコニウム塩、及び／又はそれらの少なくとも何れかの複合金属塩であると好ましい。

　この伸線用潤滑剤は、前記金属石鹸混合物中に、ホウ酸、ホウ酸塩、リン酸塩、硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩、消石灰、酸化チタン、タルク、雲母、黒鉛、二硫化モリブデン、層状複水酸化物、フッ素樹脂、メラミン樹脂、ワックス及び／又は硫黄が、含まれていてもよい。

　本発明の伸線用母材は、前記の伸線用潤滑剤が、伸線処理されるべき母材の表面へ、静電的に付着されているというものである。

　この伸線用母材は、前記伸線用潤滑剤が、粉末のまま及び／又は少なくとも一部で膜状として、前記母材に付着していてもよい。

　本発明の母材伸線方法は、前記の伸線用潤滑剤を、静電塗布により、伸線処理されるべき母材の表面に付着させて被覆する静電塗布処理工程と、前記母材をダイスで縮径して伸線する伸線工程とを、有するというものである。

　この母材伸線方法は、前記静電塗布処理工程が、伸線前処理を兼ねていることが好ましい。

　この母材伸線方法は、例えば前記母材が、金属製であるというものである。

　この母材伸線方法は、前記伸線工程が、冷間加工であることが好ましい。冷間加工とは、常温加工とも称されるもので、加熱することなく伸線加工するもので、摩擦熱で母材表面だけがせいぜい４００℃未満にしなからず、金属又は合金にその再結晶温度以下で塑性変形を与えるようなものである。

　本発明の伸線用潤滑剤は、静電塗布可能な微細な粉末状であって、従来の様に液状ではない為、浸漬条件や乾燥条件に左右されることなく被加工原材である母材表面に短時間で均一に造膜させる事ができ、硬質材料や高速下の過酷な伸線加工条件で使用できる。

　従って、この伸線用潤滑剤は、脱酸化被膜工程が酸洗いや機械的な方法に左右される事なく、更には乾燥ラインを必要とせず、伸線ラインに組み込め、簡便に用いられるものである。

　また、この伸線用潤滑剤は、前処理剤及び乾式潤滑剤として働くのに有用な可逆的熱可塑性を示す金属石鹸混合物が含まれている。伸線の際に１ダイス目の伸線前に静電塗布機により付着させ、１ダイス目には乾式潤滑剤を使用せずとも安定に伸線加工が行え、尚且つ伸線加工時に加熱面や加圧面で本発明の伸線用潤滑剤が溶融又は半溶融して、線材表面に柔軟性に富む潤滑性被膜を形成し、潤滑性、追従性、展延性、展着性、付着性、耐熱性の性能を発現して、伸線加工及び圧造加工をし易くする。

　従って、この伸線用潤滑剤は、簡便な前処理剤となり得ると共に、潤滑性等のこれら性能を発現できる潤滑剤として作用する。更に、伸線加工により形成された粉末前処理剤と乾式潤滑剤との相乗効果により潤滑性等のこれらの性能を発現することによって、圧造工程といった加工においても従来の反応性被膜と同等又はそれ以上の効果が発揮できる。

　また、この伸線用潤滑剤を用いれば、廃棄物の発生が抑えられ、母材表面に静電付着させることができ、粉末状の付着層を形成できる。静電付着した粉末は、反応性被膜でなく反応性被膜を形成させる浸漬槽を有しない為、浸漬槽内でスラッジが生じる恐れがなく、環境にやさしく、スラッジの廃棄費用の大幅な削減ができる。

　本発明の伸線用母材は、伸線用潤滑剤が伸線直前に静電付着しているので伸線加工が簡便となる。

　また本発明の母材伸線方法によれば、従来のように液状でなく粉末状の伸線用潤滑剤を用いており、乾燥ラインを必要とせずそれに左右されない為、伸線速度の高速化ができ生産性の向上が図れ、効率の良い伸線加工を行って、高品質の伸線を歩留まり良く製造することができる。

　また、この母材伸線方法中、伸線用潤滑剤で伸線の際に形成される被膜が反応被膜ではない為、スラッジの発生がなく、消費電力や廃棄費用等の製造費用が大幅に削減できると共に環境問題への対策にも貢献できる。

　以下、本発明の実施のための形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。

　本発明の伸線用潤滑剤の好ましい実施の一態様は、０．１μｍ～１００μｍ、好ましくは１～５０μｍの体積平均粒子径の粉末を含むものであり、冷間加工で伸線すべき母材、例えば金属製の母材に粉末状態で静電塗布によって静電的に付着させて被覆させるためのものである。体積平均粒子径が０．１μｍを下回ると静電装置内で流動性が不安定となり塗布不良が生じ易くなり、一方１００μｍを上回ると粒子径が大きくなり過ぎて、静電付着し難くなってしまう。

　この伸線用潤滑剤は、水溶液や懸濁液のような液状とせずとも、粉末の固体のまま乾式潤滑剤として用いられるもので、前処理剤を兼ねている。

　この伸線用潤滑剤中、粉末は、体積平均粒子径を０．１μｍ～１００μｍとしつつ、最大粒子径が１５０μｍ未満好ましくは１２０μｍ未満とするものである。この最大粒径を超えた大きな粉末粒子は静電付着し難くなってしまったり、それ未満の粒子径の粉末粒子を吸着してより大きな凝集粒子となってしまったりするので、生産性を低下させてしまう。

　この伸線用潤滑剤中、粉末は、飽和脂肪族モノカルボン酸の金属石鹸と直鎖脂肪族ジカルボン酸の金属石鹸との金属石鹸混合物のみからなっていてもよく、含んでいてもよい。

　この伸線用潤滑剤中、粉末は、飽和脂肪族モノカルボン酸の金属石鹸と直鎖脂肪族ジカルボン酸の金属石鹸とが、夫々の固体状態で混合されたものである。また、この粉末は、飽和脂肪族モノカルボン酸の金属石鹸の一部又は全部が、直鎖脂肪族ジカルボン酸の金属石鹸に固溶状態で混合されたものであってもよく、直鎖脂肪族ジカルボン酸の金属石鹸の一部又は全部が、飽和脂肪族モノカルボン酸の金属石鹸に固溶状態で混合されたものであってもよい。

　この伸線用潤滑剤中、粉末は、金属石鹸混合物を１０～５０質量％含んでいることが好ましく、残余の主成分を無機物及び添加剤とすることが好ましい。

　この伸線用潤滑剤の粉末中、飽和脂肪族モノカルボン酸の金属石鹸として、炭素数３～２９のもので、直鎖状、分岐鎖状、及び／又は環状の飽和脂肪族モノカルボン酸の金属石鹸が挙げられ、より具体的には、酪酸、カプロン酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸、及びメリシン酸から選ばれる少なくとも何れかの飽和脂肪族モノカルボン酸の金属石鹸が挙げられる。これらは、単独で用いられてもよく、複数組み合わせて用いられてもよい。飽和脂肪族モノカルボン酸は、市販品であってもよく、多種類の飽和脂肪族モノカルボン酸エステル及び不飽和脂肪族モノカルボン酸エステルを含んでいる動物性油脂や植物性油脂のような天然油脂を、水素添加して加水分解したものであってもよい。

　この伸線用潤滑剤の粉末中、直鎖脂肪族ジカルボン酸の金属石鹸として、例えば炭素数４～１８の直鎖型で直鎖両末端にカルボキシル基を有する飽和脂肪族ジカルボン酸の金属石鹸が挙げられ、より具体的にはコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ヘキサデカン二酸、ヘプタデカン二酸、オクタデカン二酸から選ばれる少なくとも何れかの直鎖脂肪族ジカルボン酸の金属石鹸が挙げられる。これらは、単独で用いられてもよく、複数組み合わせて用いられてもよい。

　この伸線用潤滑剤の粉末中、飽和脂肪族モノカルボン酸の金属石鹸と直鎖脂肪族ジカルボン酸の金属石鹸との重量比が、５０～９０質量％：１０～５０質量％、好ましくは６０～９０質量％：１０～４０質量％、一層好ましくは７０～９０質量％：１０～３０質量％である。

　飽和脂肪族モノカルボン酸と直鎖脂肪族ジカルボン酸との夫々の金属石鹸が、リチウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、アルミニウム塩、亜鉛塩、バリウム塩、チタン塩、ジルコニウム塩であってもよい。飽和脂肪族モノカルボン酸の金属石鹸と、直鎖脂肪族ジカルボン酸の金属石鹸とは夫々独立して、単一金属の塩であってもよく、それら塩の何れかの複合金属塩であってもよい。

　この粉末は、飽和脂肪族モノカルボン酸の金属石鹸と直鎖脂肪族ジカルボン酸の金属石鹸とが、夫々の固体状態で混合されて調製されてもよい。また、一方の少なくとも一部が他方に固溶状態で混合、例えば低融点の一方が高融点の他方に溶融して混合されて冷却され、又は両方が均一に溶融して混合されて冷却されて調製されてもよい。

　この伸線用潤滑剤の粉末は、金属石鹸混合物を１０～５０質量％含み、残余の主成分を無機物及び添加剤とする場合、その無機物及び添加剤としてホウ酸、ホウ酸塩、リン酸塩、硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩、消石灰、酸化チタン、タルク、雲母、黒鉛、二硫化モリブデン、層状複水酸化物、フッ素樹脂、メラミン樹脂、ワックス及び／又は硫黄が挙げられる。この粉末は、金属石鹸混合物とこれらの無機物及び添加剤とが何れも前記の平均粒径の範囲内とする必要がある。このような無機物及び添加剤は、金属石鹸混合物と共存することにより、耐熱性及び極圧性の向上として作用する。

　伸線用潤滑剤は、必要に応じて増粘剤、バインダー、界面活性剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、防食剤、消泡剤、荷電制御剤のような添加剤を含んで総量が調整されていてもよい。これらの添加剤は、伸線用潤滑剤中、５０～９０質量％含まれることが好ましい。

　この伸線用潤滑剤を調製する際、この粉末が前記の平均粒径となるように乾式粉砕及び湿式粉砕方法によって粉砕することによって得られたものであってもよく、必要に応じ粒径分級したものであってもよい。乾式粉砕法としてジェットミルを使用して粉砕する。必要に応じ所定の粒径になるまで複数回ジェットミルに通し粉砕する。体積平均粒径・最大粒径はマイクロトラック（レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置）により評価する。

　伸線用潤滑剤は前処理剤を兼ねるので、伸線用母材を予め液状の前処理剤で母材に塗布して加熱等の乾燥を行うことで非反応性被膜又は反応性化学的被膜を造膜させるような面倒な前処理工程が必要ない。

　伸線用潤滑剤は、従来の前処理等として液状の前処理剤中に母材を浸漬させるような面倒な操作を必要とせず、従って前処理剤を湛えた浸漬槽内に前処理を繰り返すことにより生じる汚泥物のような副次物（スラッジ）の除去処理が不要であり、環境に優しい。

　伸線用母材は以下のようにして製造される。例えば飽和脂肪族モノカルボン酸と直鎖脂肪族ジカルボン酸とを夫々別々に金属石鹸にしてから任意に添加される無機物や添加物と共に加熱することなく個別に混合し、又は飽和脂肪族モノカルボン酸と直鎖脂肪族ジカルボン酸とを任意に添加される無機物や添加物と共に混合しながら加熱して、金属石鹸の混合物にする。その後、粉砕し、必要に応じて分級し、必須成分の飽和脂肪族モノカルボン酸の金属石鹸と直鎖脂肪族ジカルボン酸の金属石鹸との金属石鹸混合物及び任意成分の無機物や添加物が含まれた微細な粉末を含む乾式伸線用潤滑剤を製造することによって、得られる。

　次いで伸線用潤滑剤が伸線処理されるべき母材の表面へ、伸線処理直前に用時、静電的に付着される。付着には静電塗布が用いられる。静電塗布には、例えばコロナ帯電式静電塗布装置を使用する。静電塗布の条件は、例えば、エア圧０．５～０．９ＭＰａ、風量４０～７０Ｌ／分、吐出量を０．２～１．０ｇ／秒、塗着電圧・電流を８０ｋＶ・８０μＡで行うというものである。エア圧が０．５ＭＰａ未満では塗布量が不足となる、０．９ＭＰａを上回ると装置限界となる。風量及び吐出量が下限を下回ると付着量が少なくなり伸線が困難となる。このように市販の静電塗布装置を用いて静電塗布することにより、伸線用潤滑剤の十分な量が母材の表面に静電付着する。

　その後、伸線工程を行う。伸線用潤滑剤が静電付着したまま伸線処理、例えばダイスのような鋼型を通して伸線する冷間加工を行うと、多少の摩擦熱で静電付着した伸線用潤滑剤の一部又は全部が熱溶融又は加圧及び摩擦で母材表面に被膜を形成することとなる。この被膜は、引き続く段階的な伸線による縮径の際に、さらに静電塗布を行う必要がなく、膜状又は層状の潤滑剤として引き続き作用する。多段階のうち二段階目以降の縮径の際、この伸線用潤滑剤の微細粉末よりも大粒径の粉状又は粒状の潤滑剤や潤滑シートを用いて伸線を行ってもよい。

　以下、本発明を適用する実施例と本発明を適用外の比較例について説明する。

（実施例１）
　攪拌装置を備えた反応容器内に、純度６５％の工業用ステアリン酸（残余は炭素数１２～１６の脂肪族モノカルボン酸）２５質量部と、純度９９．５％の工業用セバシン酸を１５質量部とを加え、撹拌しながら加熱融解させた後、消石灰５０質量部、二硫化モリブデン１０質量部を加えた。この混合物に粘性が生じるまで加熱攪拌を続けた。混合物が硬くなったら加熱攪拌を止め、取り出して冷却し、体積平均粒子径が５μｍ程度となるように、ジェットミル装置（株式会社セイシン企業製、製品名ＳＴＪ－２００型超微粉砕実験装置）により粉砕圧力を０．４ＭＰａ～０．６ＭＰａの間に調整し、送風量を３．０ｍ^３／ｍｉｎ以下の条件にて粉砕し、実施例１の乾式伸線用潤滑剤を得た。なお、体積平均粒子径は、レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置（日機装株式会社製、製品名Ｍｉｃｒｏｔａｃ ＭＴ３０００ ＥＸ II）により、溶媒にイソプロピルアルコールを用いて超音波により粒子を均一に分散させ、レーザー回折・散乱法に準じて測定した。

（比較例１）
　攪拌装置を備えた反応容器内に、純度６５％の工業用ステアリン酸（残余は炭素数１２～１６の脂肪族モノカルボン酸）４０質量部を撹拌しながら加熱融解させた後、消石灰５０質量部、二硫化モリブデン１０質量部を加えた。この混合物に粘性が生じるまで加熱攪拌を続けた。混合物が硬くなったら加熱攪拌を止め、取り出して冷却し、体積平均粒子径が５μｍ程度（前記同様にレーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置により測定。）になるように粉砕し、比較例１の潤滑剤を得た。

（比較例２）
　攪拌装置を備えた反応容器内に、純度６５％の工業用ステアリン酸（残余は炭素数１２～１６の脂肪族モノカルボン酸）４０質量部を撹拌しながら加熱融解させた後、消石灰５０質量部、二硫化モリブデン１０質量部を加えた。この混合物に粘性が生じるまで加熱攪拌を続けた。混合物が硬くなったら加熱攪拌を止め、取り出して冷却し、篩目開き５００μｍの篩で通過率が６０％程度になるように粉砕し、比較例２の潤滑剤を得た。

　実施例１の乾式伸線用潤滑剤及び比較例１、２の潤滑剤を用いて、伸線機により伸線加工し、その性能評価を行った。先ず、ダイスを用いて、伸線加工を行った。その加工条件及び性能評価方法並びにその結果は、下記の通りである。

（加工条件１とその性能評価）
被加工原材の材質：ステンレス鋼材　ＳＵＳ－３０４の皮むき材
線速：４０ｍ／分
前処理：なし
線径の縮径：２．６ｍｍφ→２．２５ｍｍφ→２．００ｍｍφの２段階
潤滑剤：実施例１の乾式伸線用潤滑剤、比較例１・２の潤滑剤を１パス目のみ使用して伸線

　より具体的には、加工条件１では、ステンレス鋼材ＳＵＳ－３０４の皮むき材を酸洗いやショット及び従来の前処理剤などによる前処理を行わずに、被加工線材である母材として使用した。１パス目において、予め、実施例１の乾式伸線用潤滑剤又は比較例１の潤滑剤を、静電塗布装置（旭サナック株式会社製、製品名ＥＣ Ｃｏｒｏｎａ－Ｘ）による静電塗布装にて被加工線材へ塗布した。塗布条件は塗布距離を１００ｍｍ，吐出量を０．４ｇ／秒、塗着電圧・電流を８０ｋＶ・８０μＡで行った。２．６ｍｍφ→２．２５ｍｍφへと室温条件下で伸線した。次に２パス目において、実施例１、比較例１の潤滑剤を使用せずにそのまま、室温条件下で、２．２５ｍｍφ→２．００ｍｍφへと伸線した。

　伸線後の線材に焼付き及びダイスマークの有無により伸線性の確認を行った。

　実施例１、比較例１の各潤滑剤を使用した条件における伸線加工の結果を、下記表にまとめる。

　実施例１の乾式伸線用潤滑剤及び比較例１の潤滑剤を用いた場合、静電塗布により付きまわり性に優れ被加工材に均一に付着する事が認められ、１パス目では何れも焼付きやダイスマークは認められず伸線状態は良好であった。実施例１の乾式伸線用潤滑剤では２パス目も１パス目で付着した被膜が十分に残存し焼付き・ダイスマークが生じず伸線状態は良好であった。しかし、比較例１の潤滑剤では２パス目では著しい焼付きが生じ伸線する事が困難であった。

　実施例１の乾式伸線用潤滑剤は展延性に優れた可逆的な熱可塑性を有している為、１パス目に付着した実施例１が２パス目以降においても伸線加工熱により溶融又は半溶融状態を発現し、良好な伸線性を示したと考えられる。それに対し、比較例１の潤滑剤は、飽和脂肪族モノカルボン酸の金属石鹸と直鎖脂肪族ジカルボン酸の金属石鹸との金属石鹸混合物でない為に可逆的な熱可塑性がなく、また被膜展延性が悪い為に２パス目まで被膜が残存せず、伸線不良であった。

（加工条件２及びその性能評価）
被加工原材の材質：ステンレス鋼材　ＳＵＳ－３０４の皮むき材
線速：４０ｍ／分
前処理：前処理剤（硫酸カリウムを主体とした前処理剤；共栄社化学株式会社製、商品名ライトコートＳＰ－３Ｖ）
線径の縮径：２．６ｍｍφ→２．２５ｍｍφ→２．００ｍｍφの２段階
潤滑剤：比較例２の潤滑剤を１パス目に使用して伸線

　より具体的には、加工条件２では、ステンレス鋼材ＳＵＳ－３０４の皮むき材にラインで実績のある前処理剤（共栄社化学株式会社製、商品名：ライトコートＳＰ－３Ｖ、硫酸カリウム系前処理剤）を１５ｗｔ％含有する水溶液に浸漬し、１０５℃で完全に乾燥させて前処理を施したものを、被加工線材である母材として使用した。続いてダイスボックス内に比較例２の潤滑剤を任意量投入して、１パス目として２．６ｍｍφ→２．２５ｍｍφの伸線加工を室温条件下で行った。次いで２パス目として２．２５ｍｍφ→２．００ｍｍφの伸線加工について、潤滑剤を使用せずに室温条件下で行なった。

　伸線後の線材に焼付き及びダイスマークの有無により伸線性の確認を行った。

　比較例２の潤滑剤を使用した条件における伸線加工の結果を、下記表に示す。

　表２に示すように、加工条件２において比較例２の乾式伸線用潤滑剤は、線材表面に前処理剤被膜による凹凸が形成されている為、１パス目の伸線は可能であった。しかし２パス目は、潤滑剤の展延性と被膜残存性が乏しいため伸線不良となった。

（加工条件３及びその性能評価）
被加工原材の材質：ステンレス鋼材　ＳＵＳ－３０４の皮むき材
線速：４０ｍ／分
前処理：なし
線径の縮径：２．６ｍｍφ→２．２５ｍｍφ→２．００ｍｍφの２段階
乾式潤滑剤：比較例２の潤滑剤を１パス目に使用して伸線

　より具体的には、加工条件３では、ステンレス鋼材ＳＵＳ－３０４の皮むき材を酸洗いやショット及び従来の前処理剤などの処理を行わずに、被加工線材である母材として使用した。１パス目においてダイスボックス内に比較例２を任意量投入して、２．６ｍｍφ→２．２５ｍｍφを伸線した。２パス目となる２．２５→２．００ｍｍは比較例２なしにて室温条件で伸線し、その伸線評価を行なった。

　被加伸線後の線材に焼付き及びダイスマークの有無により伸線性の確認を行った。

　比較例２の潤滑剤を使用した条件伸線加工の結果を、下記表に示す。

　前処理剤を施した加工条件２では、１パス目は焼付きやダイスマークを生じずに伸線する事ができた。２パス目は焼付きが認められた。一方、前処理を施さない加工条件３では、１パス目より焼付きが生じる結果となった。加工条件３の結果と加工条件２の前処理剤を使用した結果より、本発明の乾式伸線用潤滑剤は従来の前処理剤を施した伸線加工状態と同等若しくはそれ以上の潤滑性及び展延性を有しているといえる。

（加工条件４及びその性能評価）
被加工原材の材質：７２Ａ材
線速：１０ｍ／分
前処理：なし
線径の縮径：２．８ｍｍφ→２．５ｍｍφ→２．２５ｍｍφ→２．００ｍｍφの３段階
潤滑剤：実施例１の乾式伸線用潤滑剤（１パスのみ実施例１の乾式伸線用潤滑剤を静電塗布装置にて付着させて伸線し、２，３パス目は静電塗布及び潤滑剤を使用せずに伸線した。）

　より具体的には、加工条件４では、被加工線材を１２質量％塩酸水溶液にて、被加工線材表面の酸化スケールを酸洗除去した後、水洗を数回施し、乾燥し被加工線材である母材として使用した。２．８ｍｍφ→２．５ｍｍφの１パス目において、予め実施例１の乾式伸線用潤滑剤を静電塗布装にて被加工線材へ塗布した。塗布条件は、塗布距離を１００ｍｍ、吐出量を０．４ｇ／秒、塗着電圧・電流を８０kＶ・８０μＡで行った。室温条件下で伸線した。次に２．５ｍｍφ→２．２５ｍｍφ及び２．２５ｍｍφ→２．０ｍｍφの伸線加工を、実施例１の乾式伸線用潤滑剤を使用せずに、室温条件下で行った。

　伸線後の線材に焼付き及びダイスマークの有無により伸線性の確認を行った。

　実施例１の乾式伸線用潤滑剤を使用した条件における伸線加工の結果を、下記表に示す。

　実施例１の乾式伸線用潤滑剤は、静電塗布により付きまわり性に優れ被加工材に均一に付着する事が認められ、１パス目では何れも焼付きやダイスマークは認められず伸線状態は良好であった。実施例１乾式伸線用潤滑剤は、２，３パス目も１パス目で付着した被膜が十分に残存し焼付き・ダイスマークが生じず伸線状態は良好であった。

（加工条件５及びその性能評価）
被加工原材の材質：７２Ａ材
線速：１０ｍ／分
前処理：リン酸亜鉛
線径の縮径：２．８ｍｍφ→２．５ｍｍφ→２．２５ｍｍφ→２．００ｍｍφの３段階
潤滑剤：比較例２の潤滑剤を１パス目に使用して伸線

　より具体的には、加工条件５では、被加工線材を１２質量％塩酸水溶液で処理して、被加工線材表面の酸化スケールを酸洗除去した後、８０℃に加熱した４％のリン酸亜鉛水溶液に１０分間浸漬し、水洗を数回施し、乾燥し被加工線材である母材とした。続いてダイスボックス内に比較例２の潤滑剤を任意量投入して、被加工線材の伸線評価を上記の条件に従い行った。２．８ｍｍφ→２．５ｍｍφの伸線加工に比較例２の潤滑剤を使用して伸線加工を行った。次に２．５→２．２５ｍｍφ及び２．２５→２．０ｍｍφの伸線加工は比較例２を使用せずに伸線加工を行った。伸線後の線材に焼付き及びダイスマークの有無により伸線性の確認を行った。

　比較例２の潤滑剤を使用した条件における伸線加工の結果を、下記表に示す。

　圧造加工で実績のあるリン酸亜鉛皮膜で前処理した線材では、何れのパスでも焼付きやダイスマークなしで安定に伸線する事ができた。加工条件４の結果と加工条件５の結果が同様である事から、加工条件４で造膜した実施例１の乾式伸線用潤滑剤の場合によれば、反応性被膜と同等の潤滑性及び展延性を有していると考えられ、圧造加工においても同等の結果が得られると考えられる。

　本発明の伸線用潤滑剤は、鉄鋼のような金属製のワイヤ、管、棒、ロッド等の被加工原材である母材を、ダイス等の型鋼から引抜いて、線材や棒材に塑性変形させて縮径する伸線加工の際に、用いられる。

　本発明の伸線用母材及びそれを用いた母材伸線方法によれば、前処理を必要とせず、伸線加工を行うことができる。

Claims (17)

1. 　０．１μｍ～１００μｍの体積平均粒子径の粉末を含むものであることを特徴とする伸線用潤滑剤。
2. 　伸線処理されるべき母材への静電塗布被覆用であることを特徴とする請求項１に記載の伸線用潤滑剤。
3. 　固体のままであって、乾式潤滑剤であることを特徴とする請求項１～２の何れかに記載の伸線用潤滑剤。
4. 　前処理剤を兼ねることを特徴とする請求項１～３の何れかに記載の伸線用潤滑剤。
5. 　前記粉末は、飽和脂肪族モノカルボン酸の金属石鹸と直鎖脂肪族ジカルボン酸の金属石鹸との金属石鹸混合物が含まれていることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載の伸線用潤滑剤。
6. 　前記金属石鹸混合物は、前記飽和脂肪族モノカルボン酸の金属石鹸と前記直鎖脂肪族ジカルボン酸の金属石鹸とが、夫々の固体状態で混合されたものであり、及び／又は一方の少なくとも一部が他方に固溶状態で混合されたものであることを特徴とする請求項５に記載の伸線用潤滑剤。
7. 　前記金属石鹸混合物を、１０～５０質量％含むことを特徴とする請求項５～６の何れかに記載の伸線用潤滑剤。
8. 　前記飽和脂肪族モノカルボン酸の金属石鹸が、酪酸、カプロン酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸、及びメリシン酸から選ばれる少なくとも何れかの飽和脂肪族モノカルボン酸の金属石鹸からなるものであって、前記金属石鹸混合物中に５０～９０質量％含まれていることを特徴とする請求項５～７の何れかに記載の伸線用潤滑剤。
9. 　前記直鎖脂肪族ジカルボン酸の金属石鹸が、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ヘキサデカン二酸、ヘプタデカン二酸、オクタデカン二酸から選ばれる少なくとも何れかの直鎖脂肪族ジカルボン酸の金属石鹸からなるものであって、前記金属石鹸混合物中に１０～５０質量％含まれていることを特徴とする請求項５～８の何れかに記載の伸線用潤滑剤。
10. 　前記金属石鹸が、リチウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、アルミニウム塩、亜鉛塩、バリウム塩、チタン塩、ジルコニウム塩、及び／又はそれらの少なくとも何れかの複合金属塩であることを特徴とする請求項５～９の何れかに記載の伸線用潤滑剤。
11. 　前記金属石鹸混合物中に、ホウ酸、ホウ酸塩、リン酸塩、硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩、消石灰、酸化チタン、タルク、雲母、黒鉛、二硫化モリブデン、層状複水酸化物、フッ素樹脂、メラミン樹脂、ワックス及び／又は硫黄が、含まれていることを特徴とする請求項５～１０の何れかに記載の伸線用潤滑剤。
12. 　請求項１～１１の何れかに記載の伸線用潤滑剤が、伸線処理されるべき母材の表面へ、静電的に付着されていることを特徴とする伸線用母材。
13. 　前記伸線用潤滑剤が、粉末のまま及び／又は少なくとも一部で膜状として、前記母材に付着していることを特徴とする請求項１２に記載の伸線用母材。
14. 　請求項１～１１の何れかに記載の伸線用潤滑剤を、静電塗布により、伸線処理されるべき母材の表面に付着させて被覆する静電塗布処理工程と、
    　前記母材をダイスで縮径して伸線する伸線工程とを、
    有することを特徴とする母材伸線方法。
15. 　前記静電塗布処理工程が、伸線前処理を兼ねていることを特徴とする請求項１４に記載の母材伸線方法。
16. 　前記母材が、金属製であることを特徴とする請求項１４～１５の何れかに記載の伸線方法。
17. 　前記伸線工程が、冷間加工であることを特徴とする請求項１４～１６の何れかに記載の伸線方法。