JPH0631393B2 - コバルト含有金属の機械加工方法 - Google Patents

コバルト含有金属の機械加工方法

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、コバルト含有金属の機械加工方法に関す
る。この方法は、コバルトイオンの放出および鉄の腐食
の双方を低減し得る或る特定的なアルカノールアミンの
存在下に実施されるものである。また、この明細書で
は、水で稀釈された後に、機械加工に用いるのに好まし
い濃縮物が開示されている。
コバルト含有硬物質の研磨のような、いわゆる硬物質す
なわち焼結炭化物合金の機械加工は、通常、水溶性の冷
却潤滑剤の存在の下に行なわれている。この水溶性冷却
潤滑剤は、しばしば、トリエタノールアミン塩のような
鉄腐食防止剤、ならびに脂肪酸塩のような潤滑剤を含ん
でいる。機械加工に際しては、大量のチップが生じ、こ
れらのチップは、水溶性潤滑剤にさらされた場合に腐食
プロセスに預る大きな表面積を有している。したがっ
て、溶液中のイオン性コバルトの含有量はかなり高い値
に達するであろう。しばしば、このコバルト濃度は、冷
却潤滑剤１リットルあたり数百ミリグラムに達してい
る。
腐食プロセスが金属表面の外観および寸法誤差に与える
マイナスの効果の他に、イオン性のコバルトが、人間に
対して重大な健康障害を引き起こす。人間は、接触によ
って、ならびに風媒伝達によりコバルトに接触するから
である。イオン性のコバルトは人に対して強力なアレル
ギー源である。冷却循環システムにおいてイオン性のコ
バルト含有量を低減する１つの方法は、冷却潤滑剤を濾
過することである。また、他の方法は、タンクおよび装
置を徹底的に洗浄すると同時に、冷却潤滑剤をしばしば
交換することである。
アメリカ合衆国特許明細第４，３１５，８８９号は、コ
バルトの放出を低減する方法を述べている。この特許明
細書によれば、活性成分として、或る特定的なトリアゾ
ールまたはチアジアゾール化合物を含む冷却潤滑剤の存
在の下に金属加工が行なわれる。
他方、本願発明によれば、或る特定のアルカノールアミ
ンを含有するアルカリ性の（pHが７を越える）水溶性組
成物の存在の下にコバルト含有金属を加工すれば、コバ
ルト含有金属の機械加工において、コバルトの放出を実
質的に低減し、同時に鉄の腐食を非常に低いレベルに維
持し得ることが明らかとなった。疎水性基を常に含むこ
のアルカノールアミン化合物は、下記の一般式Ｉ、IIま
たはIIIを有することを特徴とする。
式Ｉにおいて、Ａは炭素原子数２〜４を有するアルキレ
ンオキシドから得られたアルキレンオキシ基であり、Ｒ
１は炭素原子数１〜５を有するアルキル基または基
（Ａ）ｎ１−であり、ｎ１は、１〜６の整数であり、ア
ルキレンオキシドから得られた基の総数に対するエチレ
ンオキシドから得られた基の数が最大で１対２、最小で
１対１５である。
式IIにおいて、Ｒ２は炭素原子数６〜１８を有する炭化
水素基であり、Ａは炭素原子数２〜４を有するアルキレ
ンオキシドから得られたアルキレンオキシ基であり、ｎ
２は１〜５の整数である。
式IIIにおいて、Ｒ３およびＲ４は炭素原子数１〜６を
有する炭化水素基を示し、またはＲ３およびＲ４は窒素
原子とともに、炭素に加えて酸素原子を含み得る六員環
を形成するものであり、Ａは炭素原子数２〜４を有する
アルキレンオキシドから得られたアルキレンオキシ基を
示し、ｎ３は１〜１０の整数である。
上述した式から明らかなように、このアルカノールアミ
ン化合物は、常に、アルキル基またはより高級のアルキ
レンオキシ基のような１以上の疎水性基を含む。これら
の疎水性基の存在は、コバルトの放出および鉄の腐食の
双方を低減するのに極めて重要である。特に好ましいア
ルカノールアミン化合物は、アルキレンオキシドから得
られる基の総数に対するエチレンオキシドから得られる
基の数の割合が１対３から１対１０である式Ｉの化合
物、エチレンオキシ基およびより高級のアルキレンオキ
シ基の双方を含む式IIの化合物、ならびにＲ３およびＲ
４が合計で５〜１０の炭素原子数を有するアルキル基で
あり、またはＲ３およびＲ４が六員環であり、ｎ３が２
〜８の整数である、式IIIの化合物である。アルカノー
ルアミンの含有量は、冷却潤滑剤重量の０．０１〜５０
％、好ましくは０．２〜３％である。
上述したアルカノールアミンは、有機カルボン酸、好ま
しくはアゼライン酸、スルホンアミドカルボン酸、ペラ
ルゴン酸およびイソノナン酸のような炭素原子数１０ま
での有機カルボン酸、または硼酸のような無機酸と有利
に組合わせることができ、それによってコバルトの放出
および鉄の腐食に対する保護がさらに改善されるであろ
う。この保護は、トリアゾールまたはチアジアゾールタ
イプの化合物を加えることによりさらに改善することが
できる。これらの補助的な腐食防止化合物の含有量は、
特に有機カルボン酸の場合には、好ましくは０〜１０重
量％、さらに好ましくは０．１〜２重量％である。
冷却潤滑剤の摩擦を低減するには、従来の潤滑剤がコバ
ルトまたは鉄のいずれをも腐食させないならば、この従
来の潤滑剤を添加してもよい。好ましい潤滑剤の例は、
モノカルボン酸、好ましくは炭素原子数１２〜１８を有
する脂肪酸のような１０以上の炭素原子を有するモノカ
ルボン酸、および／またはポリプロピレングリコール、
ランダムに付加されたポリプロピレンポリエチレングリ
コール、もしくはエチレンおよびプロピレンオキシドの
ブロック共重合体のような分子量４００を越える非イオ
ン性アルキレンオキシドである。陰イオン性潤滑剤もま
た、腐食に対し鉄を保護し得る。冷却潤滑剤における、
この潤滑剤含有量は、１０重量％までとしてもよく、好
ましくは０．０５〜２．０重量％となる。
腐食防止剤および潤滑剤の他に、好ましくは、かつそれ
自体公知の方法で、冷却潤滑剤は、pH調整剤、殺菌剤、
芳香剤、粘度調整剤および溶解度改善剤を含んでいても
よい。溶解度改善剤は、通常、プロピレングリコール、
エチレングリコール、ブチルジエチレングリコールまた
はグリセロールのような低分子のヒドロキシル基を含む
化合物である。
この発明による冷却潤滑剤の調製にあたっては、第１に
濃縮物を調製することが好ましく、より好ましくはアル
カノールアミンに適量の水を加え、次に残りの成分を加
えることである。残りの成分に対する水の量は、濃縮物
重量の約１０〜７０重量％の含水量が得られるように選
択する。この発明による典型的な濃縮物組成は、下記の
とおりである。
組成 アルカノールアミン １〜７０重量％ 好ましくは５〜50重量％ 補助的な腐食防止剤 ０〜50重量％ 好ましくは２〜30重量％ 潤滑剤 ０〜50重量％ 好ましくは１〜30重量％ pH調整剤、殺菌剤、０〜20重量％ 溶解促進剤等 好ましくは０〜15重量％ 水 ５〜70重量％ 好ましくは15〜50重量％ この濃縮物を用いる前に、用いる溶液の含水量が９９〜
８５重量％となるように水で稀釈する。
この発明を説明するために、次に実施例を示す。
実施例１および比較例 水に対して下記の表の腐食防止剤を０．７５重量％添加
し、さらにpHが９．２となるように酢酸を加えることに
より、多数の組成物を調製した。表に示すＡ〜Ｊのテス
トのうち、Ａ〜Ｆが本発明に従う実施例、Ｇ〜Ｊが比較
例をそれぞれ示している。表面積１．２m2／ｇのコバル
ト粉末５０mgと１００mlのこれらの組成物とを入れた容
器を室温で５日間震盪することにより、これらの組成物
に対するコバルト放出性を測定した。その後、溶液中の
コバルト含有量を、原子吸光スペクトルにより測定し
た。また、鋳造された鉄のチップでコーティングした濾
紙に上述した組成物１．２５ｇを付着させ、２４時間後
に錆で覆われている表面の大きさを測定することによ
り、鉄の腐食を試験した。水を用いた場合の比較試験も
また実施した。
＊：ＰＯはプロピレンオキシドを示し、テストＡの腐食
防止剤は１モルのトリエタノールアミンと６モルのＰＯ
との反応物、テストＣの腐食防止剤は１モルのモルホリ
ンと２モルのＰＯとの反応物をそれぞれ示すものであ
る。
また、テストＡの腐食防止剤は上述した式Ｉのアルカノ
ールアミン、テストＢの腐食防止剤は上述した式IIのア
ルカノールアミン、テストＣ〜Ｆの腐食防止剤は上述し
た式IIIのアルカノールアミンにそれぞれ該当する。一
方、テストＧ〜Ｉの腐食防止剤は、上述した式Ｉ〜III
で表されない比較例としてのアルカノールアミンであ
る。テストＪは、約１０°ｄＨの硬度を有する水におけ
る試験であった。
上記の結果から、この発明によるテストＡ〜Ｆの組成物
は、比較例であるテストＧ〜Ｉの組成物に比べてはるか
に優れていること、ならびに鉄の腐食およびコバルトの
放出の双方を低くし得ることが明らかである。
実施例２ １モルのモルホリンを２モルのプロピレンオキシドと反
応させて得られた上記式IIIに該当するアルキレンオキ
シド付加物６００ｇを１５０ｇの水に添加し、次に２０
０ｇのアゼライン酸および分子量２０００のポリプロピ
レングリコール５０ｇを添加することにより、濃縮物を
調製した。次に、この濃縮物を水で、その重量の４０倍
に稀釈し、かつpHを灰汁により９．０に調整した。この
組成物のコバルト放出性および鉄腐食性を、実施例１と
同様の方法により試験した。コバルト含有量は０．２mg
／であり、他方、濾紙の表面積の０％が錆で覆われて
いた。比較のために、同様の組成物を、モルホリンをプ
ロピレンオキシドと反応させて得られた化合物の代わり
にアミン化合物としてのトリエタノールアミンの存在の
下に試験した。対応の値は１５０mg／および０％であ
った。
また、上述した組成物を、コバルト含有硬物質の研磨加
工において冷却液体として３日間試験した。モルホリン
をプロピレンオキシドと反応させて得られた化合物を含
む組成物は、トリエタノールアミンを含む組成物に比べ
て、３日後には、はるかに少ない量の放出コバルトを含
有していた。得られた、この結果は、上述した実験室に
おける試験に比肩し得るものであった。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｎ 40:20 Ｚ 8217−4Ｈ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】コバルトの放出を低減し得る水溶性かつア
    ルカリ性の機械加工用液体の存在下にコバルト含有金属
    を機械加工する方法であって、 前記機械加工用液体が、コバルト放出防止および腐食防
    止剤として、下記の式Ｉ、IIまたはIIIで表わされるア
    ルカノールアミンを含むことを特徴とする、コバルト含
    有金属の機械加工方法。 ［式Ｉ中、Ａは、炭素原子数２〜４を有するアルキレン
    オキシドから誘導されるアルキレンオキシ基であり、Ｒ
    １は、炭素原子数１〜５を有するアルキル基、もしくは
    基（Ａ）ｎ１−Ｈであり、ｎ１は、１〜６の整数であ
    り、アルキレンオキシドから得られた基の総数に対する
    エチレンオキシドから得られた基の数が最大で１対２で
    あり、最小で１対１５である。］ ［式II中、Ｒ２は炭素原子数６〜１８の炭化水素基、Ａ
    は炭素原子数２〜４を有するアルキレンオキシドから得
    られるアルキレンオキシ基、ｎ２は１〜５の整数。］ ［式III中、Ｒ３およびＲ４は炭素原子数１〜６の炭化
    水素基を示し、またはＲ３およびＲ４は上記窒素原子と
    ともに炭素に加えて酸素原子を含み得る六員環を形成す
    るものであり、Ａは炭素原子数２〜４を有するアルキレ
    ンオキシド基から得られるアルキレンオキシ基を示し、
    ｎ３は１〜１０の整数である。］
  2. 【請求項２】前記式Ｉの化合物は、アルキレンオキシド
    から得られた基の総数に対するエチレンオキシドから得
    られた基の数の割合が１対３から１対１０を示し、 前記式IIの化合物は、エチレンオキシ基およびこれより
    高級のアルキレンオキシ基の双方を含み、 前記式IIIの化合物では、Ｒ３およびＲ４は合計の炭素
    原子数が５〜１０であるアルキル基であり、またはＲ３
    およびＲ４は六員環を構成しており、ｎ３は２〜８の整
    数である、特許請求の範囲第１項記載のコバルト含有金
    属の機械加工方法。
  3. 【請求項３】前記機械加工用液体中のアルカノールアミ
    ン量は、０．０１〜１５重量％である、特許請求の範囲
    第１項または第２項記載のコバルト含有金属の機械加工
    方法。
  4. 【請求項４】前記機械加工用液体は、１０未満の炭素原
    子を含む補助的腐食防止剤を１０重量％以下で含有す
    る、特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の
    コバルト含有金属の機械加工方法。
  5. 【請求項５】前記機械加工用液体は、１０を越える炭素
    原子数の潤滑剤、または分子量４００を越える非イオン
    性アルキレンオキシド添加物を、１０重量％以下で含
    む、特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の
    コバルト含有金属の機械加工方法。
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