JP2014167100A - 潤滑剤組成物及びそれを用いた金属加工方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)オニオンライクカーボンを0.001〜10質量%含有することを特徴とする潤滑剤組成物及びそれを用いた金属加工方法である。上記潤滑剤組成物は、さらに、(B)分散剤を含有し、オニオンライクカーボンの分散処理が施されていることが好ましく、(C)鉱油、合成炭化水素油、天然油脂、脂肪酸、及び合成エステルのうちいずれか1種以上、並びに(D)カルシウムスルフォネート系添加剤、硫黄系極圧添加剤、及び燐系極圧添加剤のうちいずれか1種以上を含有することがより好ましい。
【選択図】なし
Description
例えば、特許文献1には、特定の基油に酸化防止剤としてのフラーレンを添加し、耐熱性、酸化防止性を併せ持つ潤滑剤組成物が、特許文献2には、キャビティ面にフラーレンを付着させる工程を有することを特徴とする鋳造型の製造方法が、特許文献3には、フラーレン類を主成分とする膜の形成に使用される膜形成用品および膜形成方法ならびにフラーレン類を含有する離型剤が、特許文献4には、フラーレン、カーボンナノチューブおよびその他のナノ粒子を含有する水系潤滑剤組成物が記載されている。
本実施形態に係る潤滑剤組成物において、(A)成分であるオニオンライクカーボンは、sp2カーボンがタマネギ状に構成されたナノ粒子であり、その表面に、水素や他の元素が結合されているものもある。また、オニオンライクカーボンの大きさは、炭素−炭素結合の網目構造の層が何重かによって決定されるものであり、一次粒子は、数nm〜数十nmである。大量合成されたオニオンライクカーボンは、一次粒子が複数凝集し、平均粒子径が数十〜数百μm以下の凝集体を形成しているものが多く含まれているので、潤滑剤組成物においては、凝集体を微粒子化させることが好ましい。オニオンライクカーボンの微粒子化は、後述するように、オニオンライクカーボンに分散処理を施し、分散液を作製することが好ましい。本実施形態に係る潤滑剤組成物においては、分散液中のオニオンライクカーボンの下記方法により求めた平均粒子径が、5〜300nmが好ましく、10〜200nmがより好ましく、20〜100nmが特に好ましい。300nmを超えるとオニオンライクカーボンの分散安定性が悪くなるばかりでなく、潤滑性を保持するためには多量に配合しなければならない傾向がある。
鉱油としては、特に限定されないが、40℃における動粘度が20〜500mm2/秒の精製鉱油が好適である。合成炭化水素としては、ポリブデン、ポリアルファーオレフィンなどが使用できる。天然油脂としては、菜種油、大豆油、パーム油、牛脂、豚脂およびそれらを精製したものなどが使用できる。脂肪酸としては、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸などやイソステアリン酸のような合成脂肪酸が使用できる。合成エステルとしては、メチルオレエート、メチルステアレート、ブチルステアレート、2−エチルヘキシルステアレート、2−エチルヘキシルパルミテート、ネオペンチルグリコールモノステアレート、ネオペンチルグリコールジオレート、トリメチロールプロパントリオレート、ジオクチルフタレート、トリオクチルトリメテートなどが使用できる。
カルシウムスルフォネート系添加剤としては、特に限定されないが、塩基価が200mgKOH/g以上のものが好適である。硫黄系極圧添加剤としては、ポリスルフィド、硫化油脂、硫化エステルなどを使用することができる。燐系極圧添加剤としては、リン酸エステル、ジチオリン酸亜鉛などの有機リン化合物などを使用することができる。
オニオンライクカーボン:神港精機(株)製、平均粒子径1mm以下の凝集体の原料
分散剤:ポリオレフィン・フェノールアミン
鉱油:40℃における動粘度が30mm2/sのパラフィン系鉱油
天然油脂:豚脂精製トリグリセライド
硫黄系極圧添加剤(1):ジターシャリードデシルトリサルファイド
硫黄系極圧添加剤(2):硫化オレフィン
カーボンナノチューブ:昭和電工(株)製、CVD法合成、繊維径150nm
フラーレン(C60):フロンティアカーボン(株)製、平均粒子径30〜70μmの凝集体の原料
まず、表2及び表3の配合量(重量%)に従って、実施例1〜5に係る金属加工油剤、並びに比較例1、2に係る金属加工油剤を作成し、FALEX試験に供した。
ピン:AISI 1137(硫黄複合快削鋼)
Vブロック:SAE13135(ニッケルクロム鋼材)
荷重:0kNから15kNへ連続して荷重を上げた。
速度:290rpm
なじみ処理:スタート前に1.3kNにて5分間駆動させた。
温度:室温(25℃)
上記試験条件にて、ピンをVブロックで挟み、荷重を0kNから15kNまで連続して与えながら、ピンを回転させ摩擦させた。潤滑油組成物をピンとVブロックの間に常に供して、摩擦面が焼付く限界荷重をもって性能を比較した。結果を表2に示す。
更に、表3及び表4の配合量(質量%)に従って、実施例6〜11に係る金属加工油剤、並びに比較例3〜7に係る金属加工油剤を作成し、曽田式四球試験に供した。
加工機 :四球形摩擦試験機(神鋼造機)
試験用鋼球 :玉軸受け様鋼球3/4inch(19.05mm)上級JIS1501
立軸回転数 :750rpm
設定荷重 :34.3N/cm2
上記試験条件にて、鋼球を5分間摩擦させて、試験開始後30秒以降の摩擦係数の最大値と、5分間摩擦させた後の下方の固定した3つの鋼球の摩耗痕径の平均値をもって性能を比較した。結果を表3及び表4に示す。
更に、表5の配合量(重量%)に従って、実施例12〜15に係る金属加工油剤、並びに比較例15〜18に係る金属加工油剤を作成し、リング圧縮試験に供した。
加工機 :油圧プレス機(RIKEN KIKI) 最大荷重500kN
試験用リング :SUS304 6.50×9.75×19.5(高さ×内径×外径)
試験用ダイス :SKD−11
試験温度 :300℃(リング)、100℃(ダイス)
圧縮荷重 :500kN
圧縮時間 :1秒
油膜量 :50μm
<摩擦係数計算式>
0.055×EXP((試験前のリング内径−試験後のリング内径)/試験前のリング内径×100)/EXP(0.044×((試験前のリング高さ−試験後のリング高さ)/試験前のリング高さ×100)+1.06)
Claims (6)
- (A)オニオンライクカーボンを0.001〜10質量%含有することを特徴とする潤滑剤組成物。
- さらに、(B)分散剤を含有し、オニオンライクカーボンの分散処理が施されていることを特徴とする請求項1記載の潤滑剤組成物。
- さらに、(C)鉱油、合成炭化水素油、天然油脂、脂肪酸、及び合成エステルのうちいずれか1種以上、並びに(D)カルシウムスルフォネート系添加剤、硫黄系極圧添加剤、及び燐系極圧添加剤のうちいずれか1種以上を含有することを特徴とする請求項1又は2記載の潤滑剤組成物。
- 前記(C)の含有量が10質量%以上であり、前記(D)の含有量が0.1〜70質量%であることを特徴とする請求項3記載の潤滑剤組成物。
- 請求項1乃至4いずれか記載の潤滑剤組成物を用いて、塑性変形を伴う金属の加工を行うことを特徴とする金属加工方法。
- 前記塑性変形を伴う金属の加工は、工具又は金属材料に前記潤滑剤組成物を液体状で供給し、前記工具と前記金属材料との間隙に潤滑剤膜を施すことを特徴とする請求項5記載の金属加工方法。
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