JPH01219170A - 反応型潤滑処理液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属、特に炭素鋼、低合金鋼、ステンレス鋼
、チタンおよびその合金、亜鉛合金、アルミニウム合金
などの冷間加工前特に冷間鍛造前の潤滑処理に適用する
ものであって、化成皮膜と潤滑皮膜とｔ−つの処理液で
形成させることのできる反応型潤滑処理液に関する。

〔従来の技術〕

金属の冷間加工前の潤滑処理においては、軽度の冷間加
工の場合は別として通常前もって金属表面に化成皮膜を
形成させ、次いでその皮膜上忙潤滑皮膜？形成芒せる。

この様な潤滑処理によって、冷間加工においてより多く
の断面減少率ケとることができ、かつ金属のダイス等へ
の焼付きを抑制できる゛、生産性が向上する、コストダ
ウンに寄与するといった数々のメリットが得られるので
るるか、それでも、現状における潤滑処理プロセス金検
討してみると、プロセスは大別して化成処理プロセスと
潤滑処理プロセスとから成り、代表的な潤滑処理ステッ
プは下記のごとく多段階におよぶのが実情である。

以上のプロセスは、実施において工程数が多い、多くの
作業床面積をとる、処理液管理に時間を要する、熱エネ
ルギーを要する、排液処理費が嵩むなどとして問題視さ
れ、大巾に工程数全削減し得る処理方法が望まれていた
。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は従来技術の問題ならびに問題から提起される要
望に応えるべく成され比ものでるって、工程数を大巾に
短縮し得る優れた反応型潤滑処理液全提供し＝うとする
ものでるる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、前記の問題ならびに要望に対して鋭意検
討しｔ結果、化成処理液に界面活性剤の１〜５０　ｇ／
ｌと固体潤滑剤の１０〜５００ｇ／ｌとを含有させた反
応型潤滑処理液がかかる問題ならびに要望に応えられる
優れたものであること全見出して本発明を完成するに到
った。

本発明の反応型潤滑処理液の母体でめる化成処理液は、
公知のりん酸亜鉛系処理液、Ｖん酸亜鉛・カルシウム処
理液、りん酸マンガン系処理液。

しゆう酸塩処理液などから通常選択されるが、此等は被
処理金属の種類によって適宜選択される。

被処理金属が炭素鋼、低合金鋼などの場合にはりん酸塩
処理液から任意に選ぶことができ、ステンレス鋼の場合
にはしゆう酸塩処理液が適用されまたアルミニウム系、
チタン系の場合は弗化物含有処理液が適用される。亜鉛
合金、アルミ合金の場合にはりん酸亜鉛系処理液が適用
されるが、前記の化成処理液のみに限定するものではな
く例えばアルミ合金の場合にはりん酸亜鉛系処理液以外
に弗化物皮膜形成処理液、クロメート処理液等も本発明
の母体である化成処理液として適用できる。

さらに、本発明の処理液は前記の金属のみに止まるもの
ではなく例えば銅合金の化成処理に用いられる銅酸化物
皮膜化成処理液も本発明の母体とすることができる。

次に、界面活性剤としてはその種類金特定するものでは
ないが、一般に非イオン系のものが％に好ましい。具体
的には例えば、ポリオキシエチレン拳アルキルエーテル
類、ポリオキシエチレン・アルキルフェニルエーテル類
、ポリオキシエチレン・アルキルエステル類、ポリオキ
シエチレン・ノルビタンアルキルエステル類等がＪＨｆ
らｔｌ。

非イオン系界面活性剤のＨＬＢ価は通常７．０〜１６．
０の範口内にあるのが好ましく、その範囲内のものから
任意に選ぶことができる。界面活性剤の添加量は化成処
理液への固体潤滑剤の配合量に左右されるが範囲として
は化成処理液に対し０．１〜２０　＆／ｌでるる。

添加量が０．１９７１未満では固体潤滑剤の湿潤分散効
果が不充分となり、逆に２０　Ｅ／ｌよりも多く加えて
も湿潤効果の向上は得られないので、その様な多量の添
加は経済的に好ましくない。

次に、固体潤滑剤としては二硫化モリブデン。

グラファイト、窒化硼素、テフロン粉末、ナイロン粉末
およびポリエチレン粉末から選ばれる１種またｔｉ２種
以上のものが適用されるが、本発明では以上のものに限
定するものではない。固体潤滑剤の平均粒径は本発明に
おいては特定するものではないが一般的に５０μｍ以内
のもの特に１０μｍ以内のものか好ましい。平均粒径が
５０μｍｆ超えるときは、処理液への分散性を維持する
のに強力な処理液攪拌を必要とするので処理作業時の管
理が厄介となる。

固体潤滑剤の化成処理液への添加量は１０〜５００９／
ｌの範囲が好ましく、１０．！７／１未満の添加量では
固体潤滑剤の化成処理液への分散量が少ないために皮膜
中の固体潤滑剤の均−分散性並びに付着量が共に不充分
となジ充分な潤滑効果？発揮しない。又逆に５００　ｆ
ｌ／ｌ超の添加では反応型潤滑処理液の作業性が悪くな
る。皮膜に分散する固体潤滑剤の量が多くなり過ぎこれ
が化成皮膜の密着力を弱めるので１次の冷間加工作業に
おいて、ダイス等の工具にニジ大部分の潤滑皮膜が剥落
してしまう。従って、固体潤滑皮膜が厚く形成された割
にはその潤滑効果が発揮されないが処理液のコストが非
常に高くなるので５００９／ｌ！に添加の限度とすべき
である。

次に、本発明の反応型潤滑処理液に対し水溶性高分子化
合物を任意に選んで含有させることができる。水溶性高
分子化合物は反応性を多少抑制する作用を持つが、その
反面化成処理液への固体■滑剤の分散性を向上させる効
果と形成皮膜の金属表面に対する付着性を向上嘔せる効
果（バインダー効果）と勿付与するので結果的には潤滑
効果の向上に寄与するのである。水溶性高分子化合物の
種類としてはカチオン性、アニオン性９両性イオン性、
非イオン性のものから任意に選ばれるが、一般的には非
イオン系のものが好ましい０例えばポリビニルアルコー
ル、ポリビニルピロリドン。

ポリエチレングリコールなどを挙げることができる０ 添加量は通常１〜５０９／ｌである。１９／１未満では
潤滑効果の向上が得られず、逆に５０９７１超では化成
処理液の増粘効果が著しいので作業性を悪くする、ま几
化性反応も阻害される、かつ被処理金属による処理液持
出し量が増大するなどの影響が大きい− 〔作用〕 本発明の反応型潤滑処理液の母体でめる化成処理液は皮
膜を形成させるのに適する濃度のものであり、かつ該潤
滑処理液は１ヒ成反応を遂行するに相応しい処理条件の
もとに適用されるので、先ず被処理金属の表面に固体潤
滑皮膜のキャリアーとして好適な化成皮膜ｔベースとし
て形成場せる作用を営むものである。本発明の反応型潤
滑処理液には界面活性剤が配合されるが、それは、一般
に疎水性含有しているｔめに水への分散が困難な固体潤
滑剤を潤滑処理液に湿潤分散させるために適用されるも
のでめる。

非イオン系界面活性剤のＨＬＢ価が７．０〜１６．０の
範囲のものが好ましい理由は、その範囲内のものは、そ
の湿潤分散を好適に成させるために必要な親油基と親水
基のバランスを持っているので本発明の反応型潤滑処理
液の強制攪拌時に界面活性剤の親油基が固体潤滑剤の表
面に吸着し、親水基の作用に：ｔ）容易に水になじみか
つ均一に処理液に分散させる作用を営むのでめる。以上
のような作用を有する反応型潤滑処理液を適切な条件の
もとに維持しかつ強制攪拌しながらその中に被処理金属
ケ浸漬し、化成反応終了後に被処理金属は該処理液から
引き上げられ、これケ水洗することなく乾燥場ぜること
により被処理金属の表面に化成皮膜と固体潤滑皮膜とが
均一に形成される。

固体潤滑剤は、萌記化成反応時に形成される皮膜のビル
ドアップの過程において皮膜の結晶間隙に浸入し次いで
処理液から引き上げられ九被処理金属の表面に付着して
いる処理液にも固体潤滑剤が凝集することなく均一に分
散しているのでこの様な状態のもとにこれを乾燥すれば
化成皮膜上に均一に固形潤滑剤の膜が形成されるのでろ
る。

本発明の潤滑処理液は従来の潤滑処理工程＝９も大巾に
工程数の少ない下記のステップのもとに適用されるもの
でろって、冷間加工特に冷間鍛造に好適な潤滑皮膜が形
成される。

■　　　　■　　　　　　　■ （撹拌浸漬法） その他の処理条件は母体 でめる化成処理液におけ る処理条件による。

■ 以下に本発明の潤滑処理液の効果を具体的に説明するた
めに実施例を挙げ比較例と井に示す。

［施例〕 被処理金碩に応じた潤滑処理の前処理および本発明の６
１滑処理についてそれぞれ表−１９表−２に示す。この
方法により処理した材料の潤滑性評価金バウデン試験、
後方せん孔試験、伸線試験等により行った。これ等の試
験条件をそれぞれ辰−５、表−６９表−７に示す。

表−１潤滑処理の前処理 注■　イビット７２０Ａ　　０．３〜９／ｌ　　（朝日
化学■製）比較例 被処理金属に応じた潤滑処理の前処理および潤滑処理に
ついてそれぞれ表−３９表−４に示す。

表−３潤滑処理の前処理 表−５バウデン試験 表−６後方せん孔押出し試験 表−７伸線試験 潤滑性能評価結果 ａ、バウデン試験 表−８にパウデン試験結果を示した。但し、初期摩擦係
数は、摺動開始時の摩擦係数で示し、更に、焼付までの
摺動回数とした。

初期摩擦係数は、固体潤滑剤の種類により若干異なるも
のの、本発明の実施例の場合は、炭素鋼、ステンレス鋼
、チタン材においていずれも、比較例と概ね同等のレベ
ルでめったが焼付までの摺動回数での耐焼付性において
は、比較例が２００回〜５００回であるのに対し、実施
例はいずれも、　１２００回で焼付発生せず、従って実
施例の方がはるかに優れ友性能を示し友。

ｂ、後方穿孔押出し試験 表−９に後方穿孔押出し試験結果を良好穿孔押出し法式
で示した。炭素鋼における実施例ム３の即ち固体潤滑剤
としてテフロン粉末を使用したものは比較例より若干劣
ったものの、それでも効果としては概して優れｔもので
あり、充分に実用に耐えるレベルでめる。他の実施例の
場合は、いずれも比較例より明らかに優れており、本発
明の反応型潤滑処理液は冷間鍛造前の潤滑処理への適応
性が充分にあることを示した。

Ｃ０伸線試験結果 表−１０に、伸線試験結果を示した。但しＯ印は伸線時
キズ発生なしで、Ｘ印は伸線時キズが発生したものであ
る。

炭素鋼、ステンレス鋼においては、実施例、比較例とも
に差がなく、本発明品が、従来技術と比較して遜色ない
ことを示した。しかしながら、チタン材においては、実
施例７は比較例３と同性能でめったが、水溶性高分子化
合物を含有式せた実施例８では比較例３よりも優れた性
能を示した。

表−９後方穿孔押出し試験結果 〔発明の効果〕 本発明の反応型潤滑剤を用いて金属表面を潤滑処理する
ことによジ該金属表面に優れた潤滑性を付与せしめるこ
とが出来、かつ従来の処理で問題となっている処理工程
９作業スペース、加熱エネルギー、廃水処理コスト、作
業時間、管理費等について大巾に削減出来る優れた効果
を奏するものである。

代理人　弁理士　藤　本　　　礒 代理人　弁理士　後　藤　武　夫

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）化成処理液に界面活性剤の０．１〜２０ｇ／ｌと
   固体潤滑剤の１０〜５００ｇ／ｌとを含有させたことを
   特徴とする反応型潤滑処理液。
2. （２）化成処理液はりん酸塩処理液、しゆう酸塩処理液
   または弗化物含有処理液である請求項（１）記載の反応
   型潤滑処理液。
3. （３）りん酸塩処理液はりん酸亜鉛系処理液、りん酸亜
   鉛・カルシウム系処理液またはりん酸マンガン系処理液
   である請求項（２）記載の反応型潤滑処理液。
4. （４）固体潤滑剤は二硫化モリブデン、グラファイト、
   窒化硼素、テフロン粉末、ナイロン粉末およびポリエチ
   レン粉末から選ばれる１種または２種以上から成るもの
   である請求項（１）記載の反応型潤滑処理液。
5. （５）水溶性高分子化合物を含有するものである請求項
   （１）記載の反応型潤滑処理液。（６）水溶性高分子化
   合物はカチオン性、アニオン性、両性イオン性または非
   イオン性のものである請求項（５）記載の反応型潤滑処
   理液。