JP2007191609A - 塑性加工用油性潤滑剤とこれを用いた塑性加工方法ならびに温間塑性加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業環境の汚染を低減し、作業性を良好にし、金型などの工具への錆の発生を防止するとともに潤滑性能に優れる塑性加工用油性潤滑剤とこれを用いた塑性加工方法ならびに温間塑性加工方法を提供すること。
【解決手段】鉱物油、合成油、植物油、動物油などの潤滑油基油に少なくとも油性防錆剤が配合された油性潤滑剤とする。前記油性防錆剤には、バリウムが含有されることが好ましい。前記潤滑油基油は、ネオペンチル骨格を有するポリオールと脂肪酸との脂肪酸エステルからなる合成油および／または植物油を組成物全体重量に対し３０重量％以上含むものが好ましい。そして、バリウムを組成物全体重量の０．１重量％以上２重量％以下含むものとし、硫黄系極圧剤からの硫黄分を組成物全体重量の１重量％以上１０重量％以下含むものとすることが好ましい。また、この油性潤滑剤を用いて冷間および温間塑性加工する方法とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、塑性加工用油性潤滑剤とこれを用いた塑性加工方法ならびに温間塑性加工方法に関し、さらに詳しくは、鍛造・プレス・引抜き等の金属塑性加工に好適に用いられる塑性加工用油性潤滑剤とこれを用いた塑性加工方法ならびに温間塑性加工方法に関するものである。

従来、鍛造・プレス・引抜き等の塑性加工は、切削加工のような材料ロスがほとんど発生せず、又、生産効率も高いため、金属材料の加工において広く使用されている。

この塑性加工に際して、通常、被加工材料と金型などの工具の焼き付き防止や金型などの工具の冷却などの目的から、加工直前に、金型などの工具に潤滑剤を噴霧等している。

そして、このような塑性加工において用いられる潤滑剤には、例えば固体潤滑剤（黒色系、白色系）や水溶性潤滑剤などがある。

固体潤滑剤には、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、酸化鉄等の粉末からなる黒色系固体潤滑剤や、窒化ホウ素、雲母、炭酸カルシウム、金属石鹸、樹脂等の粉末からなる白色系固体潤滑剤がある。固体潤滑剤は、粉末の状態で用いられることもあるし、鉱物油、合成油等の基油や水などに分散させて用いられることもある。また、水溶性潤滑剤は、無機物や有機物の金属塩等を水に溶解した、より無色に近いものである。

例えば特許文献１には、黒鉛粉末を主成分とする黒色系固体潤滑剤が水に分散された潤滑剤が開示されている。また、特許文献２には、澱粉やセルロースなどの炭水化物を主成分とする白色系固体潤滑剤が基油に分散された潤滑剤が開示されている。そして特許文献３には、トリメリット酸とアルカリ金属またはアルカリ土類金属とからなるポリカルボン酸金属塩を主成分とする水溶性潤滑剤が開示されている。

特開平２−２０６６９３号公報 特開平６−２５６７８４号公報 特公平４−６０５１９号公報

しかしながら、特許文献１に示されるような黒色系固体潤滑剤は、特に高温領域での潤滑性能に優れるものの、黒色粉末を用いることから、作業者や機械設備などの作業環境が汚染される問題が発生する。

また、特許文献２に示されるような白色系固体潤滑剤や特許文献３に示されるような水溶性潤滑剤は、上記黒色系固体潤滑剤の使用における作業環境汚染の問題が解消されるものの、潤滑性能に劣るという問題がある。

そして、黒色系または白色系の固体潤滑剤は粉末であることから、金型などの工具への噴霧に用いる潤滑剤噴射配管やノズルに目詰まりを発生させたり、金型などの工具に固体潤滑剤が堆積することがある。このとき、鉱物油、合成油等の基油や水などに固体潤滑剤を分散させて用いると、固体潤滑剤が分散媒中で沈殿・固化するおそれがあるため、分散液を貯留しておく貯留タンク等に攪拌手段などを付設しなければならくなる。このように、固体潤滑剤を使用することにより、作業性が非常に悪くなるという問題がある。

さらに、固体潤滑剤を水に分散させて用いる場合や、水溶性潤滑剤を用いる場合には、金型などの工具に錆を発生させやすいという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、作業環境の汚染を低減し、作業性を良好にし、金型などの工具への錆の発生を防止するとともに潤滑性能に優れる塑性加工用油性潤滑剤とこれを用いた塑性加工方法ならびに温間塑性加工方法を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る塑性加工用油性潤滑剤は、鉱物油、合成油、植物油、動物油などの潤滑油基油に少なくとも油性防錆剤が配合されていることを要旨とする。

この場合、前記油性防錆剤として、バリウム含有油性防錆剤が好適に用いられる。

また、前記潤滑油基油に配合される前記バリウム含有油性防錆剤のバリウム量は、油性潤滑剤組成物の全体重量に対し０．１重量％以上２重量％以下となることが望ましい。

そして、前記潤滑油基油には、ネオペンチル骨格を有するポリオールと炭素数が７以上２２以下の脂肪酸との脂肪酸エステルからなる合成油および／または植物油が前記油性潤滑剤組成物の全体重量に対し３０重量％以上となる量含まれ、かつ、炭素数が１２以上の硫化オレフィン、植物系硫化油脂または硫化鉱油からなる硫黄系極圧剤が配合されるとともに、この硫黄系極圧剤の硫黄量は、前記油性潤滑剤組成物の全体重量に対し１重量％以上１０重量％以下となることが望ましい。

一方、本発明に係る塑性加工方法は、請求項１から４のいずれかに記載の塑性加工用油性潤滑剤を用いて金属材料の塑性加工を行なうことを要旨とする。

また、本発明に係る温間塑性加工方法は、請求項４に記載の塑性加工用油性潤滑剤を用いて金属材料の温間塑性加工を行なうことを要旨とする。

本発明に係る塑性加工用油性潤滑剤は、鉱物油等の基油に油性防錆剤が配合されており、金型などの工具にこの油性潤滑剤を噴霧等すると、塑性加工時には、基油だけでなく油性防錆剤由来の被膜も形成される。特に、繰返し塑性加工を行なうと、油性防錆剤由来の被膜が充分に形成されることにより、被加工材料と塑性加工に共する工具との間の摩擦係数が下がる。そのため、油性防錆剤を配合していないものより潤滑性能を向上させることができる。これにより、潤滑性能に優れるものとすることができる。

また、本発明に係る塑性加工用油性潤滑剤は、黒色系固体潤滑剤を用いないため、作業環境の汚染が少ない。さらに、固体潤滑剤を用いないことから、金型などの工具への噴霧に噴霧器を用いるときには潤滑剤噴射配管やノズルに目詰まりを発生させないし、繰返し噴霧を行なうときには金型などの工具に潤滑剤が堆積することはない。そのため、作業性が悪くなることもない。そして、水を用いないため、金型などの工具に錆を発生させることもない。

この場合、バリウムを含有する油性防錆剤を用いると、潤滑性能を向上させる被膜が特に形成されやすくなる。

そして、このバリウム含有油性防錆剤を潤滑油基油に配合するに際し、油性潤滑剤組成物の全体重量に対しバリウム量を０．１重量％以上２重量％以下にすると、確実に潤滑性能を向上させることができる。

さらに、潤滑油基油には、ネオペンチル骨格を有するポリオールと炭素数が７以上２２以下の脂肪酸との脂肪酸エステルからなる合成油および／または植物油が前記油性潤滑剤組成物の全体重量に対し３０重量％以上となる量含まれ、かつ、炭素数が１２以上の硫化オレフィン、植物系硫化油脂または硫化鉱油からなる硫黄系極圧剤が配合されるとともに、この硫黄系極圧剤の硫黄量を、前記油性潤滑剤組成物の全体重量に対し１重量％以上１０重量％以下とすると、高温時の塑性加工であっても、油性潤滑剤に含まれる成分の熱分解が起こりにくいため、異臭の発生が抑えられ、快適な作業環境を提供することができる。

一方、本発明に係る塑性加工方法によれば、請求項１から４のいずれかに記載の塑性加工用油性潤滑剤を用いるため、比較的低荷重で塑性加工を行なうことができる。また、繰返し塑性加工を行なうときにも荷重が徐々に上昇していくことはないため、金型等の工具への負荷を低減させ、工具の寿命を長くすることができる。

そして、温間塑性加工においては焼付きなどが起こりやすいため、工具の寿命を特に縮めやすいが、本発明に係る温間塑性加工方法によれば、金型等の工具への負荷を低減させることができるので、工具の寿命を長くすることができる。

以下に本発明の一実施形態について詳細に説明する。

本発明に係る塑性加工用油性潤滑剤は、潤滑油基油に少なくとも油性防錆剤が配合されているものである。

ここでいう塑性加工とは、被加工物（金属材料）を冷却や加熱せずに室内温度にてそのまま加工する冷間塑性加工や、高周波加熱装置等を使用して被加工物（金属材料）を４００〜１２００℃程度に加熱して加工する温間塑性加工を意味する。金属材料の加工に際し、プレス機、フォーマー、ヘッダー等の塑性加工用生産機械を用い、鍛造・プレス・引抜き等を行なう。

本発明に係る塑性加工用油性潤滑剤を構成する潤滑油基油としては、例えば鉱物油、合成油、植物油、動物油など一般に金属加工油の基油として用いられるものを例示することができる。これらは、単独で用いても良いし、２種以上のものを組み合わせても良い。

鉱物油としては、例えばパラフィン系鉱物油やナフテン系鉱物油などを例示することができる。

合成油としては、例えばポリα−オレフィン、α−オレフィンコポリマー、ポリブテンなどの炭化水素油や、ネオペンチル骨格を有するポリオールと脂肪酸とからなる脂肪酸エステル等を例示することができる。炭化水素油は、熱安定性や油煙発生低減の点から、特に、引火点が２００℃以上のものが好ましい。

上記脂肪酸エステルを構成する脂肪酸としては、高温時の臭気や液粘度の点より、炭素数が７以上２２以下のものが好ましい。また、上記脂肪酸エステルを構成するネオペンチル骨格を有するポリオールとしては、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールなどを例示することができる。このうち、耐熱性の点から、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが好ましい。

植物油としては、例えばアマニ油、サフラワー油、大豆油、ごま油、コーン油、菜種油、綿実油、オリーブ油、米ぬか油、ヤシ油、パーム油、パーム核油、並びにこれらの水素化合物などを例示することができる。植物油は、揚物等によく利用されているため、高温時の臭気の点において好ましい。なお、熱安定性や油煙発生低減の点から、植物油は、炭素数８〜２２の脂肪酸であることが好ましく、また、直鎖脂肪酸がより好ましい。

動物油としては、例えば牛脂や豚脂などを例示することができる。動物油は、高温において蒸発燃焼や炭化などが起こることがあるため、不快臭を発生しやすい。そのため、冷間塑性加工の潤滑剤に好適に用いることができる。

上記潤滑油基油は、温間塑性加工に使用する場合を考慮すると、高温時の臭気の点から、鉱物油、合成油、植物油が好ましい。また、高温時の油煙発生を抑止するものや、より優れた潤滑性能を発揮させるものとして、ネオペンチル骨格を有するポリオールと脂肪酸とからなる脂肪酸エステルや植物油がさらに好ましい。上記脂肪酸エステルや植物油を潤滑油基油とするときには、粘度調整のために鉱物油や炭化水素油などを混合しても良いが、上記脂肪酸エステルおよび／または植物油は、油性潤滑剤組成物の全体重量に対し３０重量％以上含有することが好ましい。

上記潤滑油基油に配合される油性防錆剤としては、例えばカルシウム、マグネシウム、バリウム等の金属を含有する油性の防錆剤が挙げられる。より具体的には、上記金属を含有する金属石鹸、金属スルホネート類、金属酸化物、酸化ワックスの金属塩、石油ワックスの金属塩などを例示することができる。油性防錆剤は、防錆効果を発揮するものであれば特に限定されるものではないが、潤滑性に高い効果を発揮するものとして、マグネシウムやバリウムを含有するものが好ましい。さらに、高温時の臭気の点から、バリウムを含有するものがより好ましい。そして、被加工物の防錆効果の点から、バリウムスルホネートを含有するものが特に好ましい。

油性防錆剤は、上記例示したものの一つを単独で用いても良いし、２つ以上のものを組み合わせて用いても良い。このとき、防錆機能や潤滑機能を充分に発揮させるために、油性潤滑剤組成物の全体重量に対し、カルシウム、マグネシウム、バリウム等の金属原子を０．１重量％以上含有させるように、油性防錆剤を潤滑油基油に配合することが好ましい。また、液粘度が上昇するのを抑えるため、カルシウム、マグネシウム、バリウム等の金属原子を、油性潤滑剤組成物の全体重量に対し２重量％以下にすることが好ましい。

本発明に係る油性潤滑剤には、潤滑性能により優れるものとするため、極圧剤を配合することもできる。極圧剤としては、硫黄原子を含有する硫黄系極圧剤が好ましい。

硫黄系極圧剤としては、硫黄原子を有し、極圧効果が得られるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、硫化油脂、硫化脂肪酸、硫化エステル、硫化オレフィン、ポリサルファイド類、チオカーバメート類、硫化鉱油などを例示することができる。

硫化油脂、硫化脂肪酸、硫化エステルは、高温時の臭気の点から、油脂分に植物油を使用している植物系のものが好ましい。また、硫化オレフィン、ポリサルファイド類、チオカーバメート類は、高温時の臭気の点から、炭素数１２以上のものが好ましい。硫化鉱油は、鉱油に単体硫黄を溶解させたものからなる。単体硫黄を溶解させる鉱油は特に限定されることはないが、高温時の油煙発生や臭気の点から、引火点２００℃以上のものが好ましい。

硫黄系極圧剤は、上記例示したものの一つを単独で用いても良いし、２つ以上のものを組み合わせて用いても良い。このとき、潤滑機能を充分に発揮させるために、油性潤滑剤組成物の全体重量に対し、硫黄原子を１重量％以上含有させるように、硫黄系極圧剤を潤滑油基油に配合することが好ましい。また、高温時の臭気の点から、油性潤滑剤組成物の全体重量に対し、硫黄原子を１０重量％以下にすることが好ましい。

本発明に係る油性潤滑剤は、潤滑油基油、油性防錆剤、極圧剤の他に、本発明の目的を阻害しない範囲で、通常、金属加工油としての基本的な諸性能（加工性、潤滑性など）を向上させるために、必要に応じて各種公知の添加剤を適宜配合することができる。

各種公知の添加剤としては、例えば酸化防止剤、防食剤、着色剤、消泡剤、香料などを例示することができる。酸化防止剤としては、例えばアミン系化合物、フェノール系化合物などを例示することができる。防食剤としては、例えばベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、メルカプトベンゾチアゾール等を例示することができる。着色剤としては、例えば染料や顔料などを例示することができる。これらの添加剤は、潤滑性能を低下させず高温時の臭気が不快臭でなければ、特に支障なく使用することができる。

以上に示す構成の塑性加工用油性潤滑剤は、鉱物油等の基油に油性防錆剤が配合されており、金型などの工具にこの油性潤滑剤を噴霧すると、塑性加工時には、基油だけでなく油性防錆剤由来の被膜も形成される。特に、繰返し塑性加工を行なうと、油性防錆剤由来の被膜が充分に形成されることにより、被加工材料と塑性加工に共する工具との間の摩擦係数が下がる。そのため、油性防錆剤を配合していないものより潤滑性能を向上させることができる。これにより、潤滑性能に優れるものとすることができる。

また、黒色系固体潤滑剤を用いないため、作業環境の汚染が少ない。さらに、固体潤滑剤を用いないことから、金型などの工具への噴霧に噴霧器を用いるときには潤滑剤噴射配管やノズルに目詰まりを発生させないし、繰返し噴霧を行なうときには金型などの工具に潤滑剤が堆積することはない。そのため、作業性が悪くなることもない。そして、水を用いないため、金型などの工具に錆を発生させることもない。

そして、バリウムを含有する油性防錆剤を用いるときには、潤滑性能を向上させる被膜が特に形成されやすくなる。このとき、このバリウム含有油性防錆剤を潤滑油基油に配合するに際し、油性潤滑剤組成物の全体重量に対しバリウム量を０．１重量％以上２重量％以下にすると、防錆機能や潤滑機能を充分に発揮でき、液粘度が上昇するのを抑えるとともに、確実に潤滑性能を向上させることができる。

さらに、潤滑油基油には、ネオペンチル骨格を有するポリオールと炭素数が７以上２２以下の脂肪酸との脂肪酸エステルからなる合成油および／または植物油が前記油性潤滑剤組成物の全体重量に対し３０重量％以上となる量含まれ、かつ、炭素数が１２以上の硫化オレフィン、植物系硫化油脂または硫化鉱油からなる硫黄系極圧剤が配合されるとともに、この硫黄系極圧剤の硫黄量を、前記油性潤滑剤組成物の全体重量に対し１重量％以上１０重量％以下とすると、高温時の塑性加工であっても、油性潤滑剤に含まれる成分の熱分解が起こりにくいため、異臭の発生が抑えられ、快適な作業環境を提供することができる。

本発明に係る油性潤滑剤は、金属材料に鍛造・プレス・引抜き等を行なう金属材料の塑性加工の潤滑剤として好適に用いられるものである。金属材料の塑性加工において用いられる潤滑油には、例えば、通常室温（冷間）で使用される切削油、圧延油、プレス油、絞り加工油、引き抜き加工油、打ち抜き加工油、鍛造油等があり、このような潤滑油として好適に用いることができる。また、本発明に係る油性潤滑剤は、金属材料の塑性加工が比較的容易になる高温での塑性加工（温間塑性加工）において、特に好適に用いられるものである。

そして、本発明に係る塑性加工方法は、上記塑性加工用油性潤滑剤を用いて金属材料の塑性加工を行なうことを特徴とする。塑性加工方法としては、上記のように、例えば鍛造・プレス・引抜き等の各種公知の方法を例示することができる。塑性加工を行なう金属材料は特に限定されるものではないが、例えばステンレス鋼、合金鋼、炭素鋼、アルミニウム合金、チタン合金等を例示することができる。合金鋼や炭素鋼に対して行なうときに、特に優れた潤滑性能を有する。

例えば炭素鋼の鍛造加工について説明すると、まず、鍛造加工に用いる上下一対のプレス型（金型）の上金型と下金型とを分離させ、金型内部を露出させる。次いで、被加工材料（炭素鋼）と金型の焼き付き防止や金型の冷却等の目的から、鍛造を行なう金属（炭素鋼）を金型内に配置する前に、上金型と下金型の内面に、本発明に係る塑性加工用油性潤滑剤を貯めた容器から本発明に係る塑性加工用油性潤滑剤を刷毛塗りする。次いで、本発明に係る塑性加工用油性潤滑剤が塗布された金型内部に炭素鋼を配置し、上金型と下金型とを合わせて圧力をかけ、所定の形状（金型内部の形状）に鍛造加工を行なう。

塑性加工は、高温における塑性加工（温間塑性加工）であっても良い。このとき、油性潤滑剤組成物の成分が熱分解して臭気や油煙を発生させないようにすれば良い。これには、例えば、油性潤滑剤における潤滑油基油や防錆剤、極圧剤などに、高温安定性の高いものを選択すれば良い。

高温安定性の高い潤滑油基油として、例えば、ネオペンチル骨格を有するポリオールと炭素数が７以上２２以下の脂肪酸との脂肪酸エステルからなる合成油および／または植物油を油性潤滑剤組成物の全体重量に対し３０重量％以上となる量含有するものを例示することができる。また、高温安定性の高い硫黄系極圧剤として、例えば、炭素数が１２以上の硫化オレフィン、植物系硫化油脂または硫化鉱油を選択し、硫黄系極圧剤の硫黄量が油性潤滑剤組成物の全体重量に対し１重量％以上１０重量％以下となるものを例示することができる。

以上のような塑性加工方法によれば、本発明に係る塑性加工用油性潤滑剤を用いるため、比較的低荷重で塑性加工を行なうことができる。これにより、金型等の工具への負荷も低減するので、工具の寿命を長くすることができる。

そして、温間塑性加工においては焼付きなどが起こりやすいため、工具の寿命を特に縮めやすいが、本発明に係る温間塑性加工方法によれば、金型等の工具への負荷も低減するので、工具の寿命を長くすることができる。

以下、本発明に係る塑性加工用油性潤滑剤の作用効果について、実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明に係る塑性加工用油性潤滑剤は、以下の実施例に限定されるものではない。

〔潤滑性能評価〕
まず、本発明に係る塑性加工用油性潤滑剤の潤滑性能について説明する。潤滑性能評価は、試験片の全面（端面および側面）に亘って潤滑性能が評価されるよう、図１に示されるフランジヘッダー試験により行なった。フランジヘッダー試験は、各種潤滑剤を内面に塗布した評価試験機により試験片を所定形状に圧縮（型鍛造）し、そのときの圧縮荷重（成形荷重）を測定するものである。そして、その成形荷重の大きさにより、塗布した潤滑剤の潤滑性能を評価することができる。

フランジヘッダー試験条件は以下の通りである。
〔試験条件〕
評価試験機：ダイス・パンチ・プレス機からなる圧縮試験機
金型（ダイス・パンチ）材質：ＳＫＤ−１１
プレス機：小松製作所製 ６００ｔクランクプレス（圧縮速度３０ｓｐｍ）
試験片：Ｓ４８Ｃの球状化焼鈍材（円柱状、φ１１．８３×２４ｍｍ）
試験温度：ダイス（１５０℃）、パンチ（室温＝２０℃）、試験片（室温、４００℃、６００℃、８００℃）

図１に、フランジヘッダー試験の概略図を示す。以下、フランジヘッダー試験の操作について図１を参照して説明する。

図１（ａ）に示されるように、円形状凹部（φ１２ｍｍ）１２ａを有するダイス１２の凹部１２ａおよび凹部１２ａ周辺上面１２ｂに、図示しない刷毛で潤滑剤を塗布する。このダイス１２を図示しないヒーターにより１５０℃に加熱した状態で、あらかじめ所定温度（試験片の各試験温度）に加熱された円柱状の試験片２０を円形状凹部１２ａ内に載置する。次いで、試験片２０の上にパンチ１４を配置する。このパンチ１４には潤滑剤は塗布されていない。このとき、このパンチ１４に焼付きが発生すると、研磨により除去することが困難となる。そのため、焼付きの発生が起こらないように、圧縮成形による表面積拡大比を小さくする目的で、パンチ１４の試験片２０と接触する面には、ダイスの凹部１２ａより外側に位置するようにリング状凸部１４ａが形成されている。

次いで、図１（ｂ）に示されるように、パンチ１４の上から、プレス機１８により荷重をかけて、試験片２０を圧縮（型鍛造）する。このとき試験片２０は、ダイスの凹部１２ａの外側方向へ塑性流動して、所定形状に成形される。このパンチ１４上部には２００ｔロードセル１６が組み込まれており、ロードセル１６によりプレス機１８による上からの成形荷重の最大値を測定する。なお、試験前には、毎回、ダイス評価面（ダイス１２の凹部側上面１２ｂ）を一定の表面粗さとするため＃８００のペーパやすりにて研磨した後行なう。

（実施例１−９）
表１に記載される潤滑油基油、硫黄系極圧剤、油性防錆剤により構成される油性潤滑剤をダイス上面に塗布した後、フランジヘッダー試験を行なった。試験片の各試験温度（室温、４００℃、６００℃、８００℃）における成形荷重の最大値を測定して油性潤滑剤の潤滑性能評価を行なった。その結果を表１に示す。

（比較例１−５）
油性防錆剤を配合しないこと以外、実施例１、４、５、８、９の油性潤滑剤と同じ潤滑油基油、硫黄系極圧剤からなる油性潤滑剤をダイス上面に塗布した後、フランジヘッダー試験を行ない、試験片の各試験温度（室温、４００℃、６００℃、８００℃）における成形荷重の最大値を測定して油性潤滑剤の潤滑性能評価を行なった。その結果を表１に示す。

（参考例）
潤滑油基油、硫黄系極圧剤および黒鉛により構成される油性潤滑剤をダイス上面に塗布した後、フランジヘッダー試験を行ない、試験片の各試験温度（室温、４００℃、６００℃、８００℃）における成形荷重の最大値を測定して油性潤滑剤の潤滑性能評価を行なった。このときの値を潤滑性能評価の基準とした。すなわち、この値と比べ大きく劣る（この値よりかなり高い値である）ときには潤滑性能が悪いものとし、この値に近いときには潤滑性能に優れるものとする。その結果を表１に示す。

（表１）

表１より、実施例１−９に示される油性潤滑剤は、植物油、トリメチロールプロパンとＣ１２脂肪酸とからなる脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールとＣ１２脂肪酸とからなる脂肪酸エステル、トリメチロールプロパンとＣ１２脂肪酸とからなる脂肪酸エステルと植物油とを主成分とするもの、ペンタエリスリトールとＣ１２脂肪酸とからなる脂肪酸エステルと植物油とを主成分とするものをそれぞれ油性潤滑剤組成物全体の４０重量％含み、鉱物油でバランスさせた潤滑油基油と、Ｃ１６硫化オレフィン、硫化鉱油または植物系硫化油脂からなる硫黄系極圧剤と、バリウムスルホネートからなる油性防錆剤とから構成される。

そして、実施例１−９に示される油性潤滑剤には、バリウムスルホネートからのバリウム分が油性潤滑剤組成物の全体重量に対し０．１重量％から１．５重量％含まれ、硫黄系極圧剤からの硫黄分が２．０重量％から３．９重量％含まれる。

表１に示されるように、実施例１−９に示される油性潤滑剤を用いたときの成形荷重の最大値は、室温において９０ｔ〜９３ｔ、４００℃において７５ｔ〜７９ｔ、６００℃において５０ｔ〜５５ｔ、８００℃において３９ｔ〜４３ｔであった。これは、基準となる黒色固体潤滑剤を用いたときの成形加重の最大値８９ｔ（室温）、７５ｔ（４００℃）、５０ｔ（６００℃）、３９ｔ（８００℃）とほぼ同程度の低い成形加重であり、良好な潤滑性能であることが分かった。

これに対し、バリウムスルホネート（油性潤滑剤）を配合していない比較例１−５に示される油性潤滑剤を用いたときの成形荷重の最大値は、室温において９５ｔ〜１００ｔ、４００℃において８０ｔ〜８５ｔ、６００℃において６０ｔ〜６７ｔ、８００℃において５０ｔ〜５３ｔであった。これは、上記基準値および実施例１−９の値より高い値を示し、潤滑性能が良くないことが分かった。特に、６００℃〜８００℃での成形荷重において、その差が大きく見られた。

以上の結果より、潤滑油基油と硫黄極圧剤とを含む油性潤滑剤組成物にバリウムスルホネート（油性防錆剤）を配合することにより、室温から８００℃までのいずれの温度においても、従来の油性潤滑剤では得られなかった黒色固体潤滑剤と同程度の優れた潤滑性能を示すことが分かった。特に、より高温域において、優れた潤滑性能を発揮することが分かった。

〔連続加工性評価〕
次に、本発明に係る油性潤滑剤の連続加工性について評価した。油性潤滑剤の連続加工性は、上記潤滑性能評価におけるフランジヘッダー試験を繰返し行ない、そのときの成形加重の最大値の推移により評価した。すなわち、繰返しフランジヘッダー試験を行なったときに、成形加重の最大値がどのように推移するか（成形加重の最大値が徐々に上昇するか、下降するか、または水平レベルを保つか）について調べた。

連続加工性評価におけるフランジヘッダー試験において、１回目の試験前には、ダイス評価面を＃８００のペーパやすりにて研磨した後、潤滑剤を塗布した。２回目以降は研磨を行なわずに潤滑剤の塗布をした後、試験を行なった。このような操作（フランジヘッダー試験）を１０回連続で繰り返した。

（実施例１０−１１）
潤滑剤として実施例２と同じ油性潤滑剤を用いて、４００℃および８００℃においてフランジヘッダー試験を１０回連続で繰り返した。このときの成形加重の最大値の推移について調べた。その結果を、表２および図２に示す。

（比較例６−７）
潤滑剤として比較例１と同じ油性潤滑剤を用いて、４００℃および８００℃においてフランジヘッダー試験を１０回連続で繰り返した。このときの成形加重の最大値の推移について調べた。その結果を、表２および図２に示す。

（表２）

実施例１０と比較例６の結果を表２および図２（ａ）に、実施例１１と比較例７の結果を表２および図２（ｂ）にそれぞれ示す。図２（ａ）により、４００℃における成形荷重の最大値の推移についてみると、実施例１０では、繰返し試験を行なっても、成形荷重の最大値が７２ｔから７５ｔの間でほぼ横ばいになる傾向が見られ、繰返し試験により成形荷重が上昇することはなかった。これに対し、比較例６では、１回目の試験では、実施例１０より高い成形荷重８０ｔであり、また、試験を繰返すうちに徐々に成形荷重が上昇し、１０回目の試験では８３ｔになった。

上記結果から、実施例１０のように、油性防錆剤を配合した本発明に係る油性潤滑剤を用いると、繰返し塑性加工を行なっても成形型にかかる負荷がほとんど上昇しないので、工具の寿命を縮めにくいものとすることができる。つまり、連続加工性の良いものとすることができる。これに対し、油性防錆剤を配合していない油性潤滑剤では、繰返し塑性加工により成形型にかかる負荷の値が上昇するので、工具の寿命を縮めやすく、連続加工性が悪くなることが分かった。

同様に、図２（ｂ）により、８００℃における成形荷重の最大の推移についてみると、実施例１１では、繰返し試験により、成形荷重が４５ｔから徐々に下降し、約４２ｔでほぼ横ばいになった。これに対し、比較例７では、１回目の試験で、実施例１１より高い成形荷重５１ｔであり、また、試験を繰返すうちに徐々に成形荷重が上昇し、約５２ｔで横ばいになった。

実施例１１において成形荷重が低下していった要因としては、油性防錆剤で用いたバリウムスルホネートのバリウム金属により、成形型表面をめっきするように保護膜が形成された結果、成形型表面の潤滑性能が上がったためと考えられる。このように、油性防錆剤を配合した本発明に係る油性潤滑剤を用いると、高温において、工具寿命の延命効果があるものと考えられる。これにより、連続加工性の良いものとすることができる。これに対し、油性防錆剤を配合していない油性潤滑剤では、繰返し塑性加工により成形型にかかる負荷の値が上昇するので、工具の寿命を縮めやすく、連続加工性が悪くなることが分かった。

〔臭気評価〕
次に、本発明に係る油性潤滑剤および他の油性潤滑剤に使用される成分の高温における臭気を以下の方法にて評価した。

評価方法：４００℃に加熱した鉄製カップ状容器に、評価液を５ｍｌ滴下し、発生した臭気を５名以上にて嗅ぎ、評価を行った。
臭気評価基準：不快臭を発しないレベルを○とし、不快臭を発するレベルを×とした。

なお、潤滑油基油は油性潤滑剤の主成分であるため、そのまま評価液として用いた。一方、油性防錆剤と硫黄系極圧剤は、潤滑油基油に適量配合して用いられることから、配合量（油性潤滑剤組成物の全体重量に対する金属量と硫黄量）による影響も考慮して、潤滑油基油に適量配合したものを評価液として用いた。

表３に、各種潤滑油基油についての臭気評価を示す。また、表４に油性防錆剤についての臭気評価を、表５に硫黄系極圧剤についての臭気評価を示す。

（表３）

表３から、潤滑油基油のうち、鉱物油や植物油は、臭気に関して問題なかった。動物油は、牛脂、豚脂のいずれからも不快臭を発した。合成油は、トリメチロールプロパン系、ペンタエリスリトール系のいずれも、Ｃ６脂肪酸エステルが不快臭を発したが、それより多い炭素数を有する脂肪酸からなる脂肪酸エステルでは、臭気に関して問題なかった。

（表４）

表４から、油性防錆剤は、カルシウムスルホネートとバリウムスルホネートが臭気に関して問題なかった。特に、バリウムスルホネートは、組成物全体重量に対しバリウム分を２重量％としたものにおいても臭気に関して問題なかった。

（表５）

表５から、オレフィン炭素数が８や９（Ｃ８やＣ９）の硫化オレフィンや動物系硫化油脂は、不快臭を発した。一方、Ｃ１２以上の硫化オレフィン、植物系硫化油脂、硫化鉱油は、臭気に関して問題なかった。特に、Ｃ１２やＣ１６の硫化オレフィンは、組成物全体重量に対し硫黄分を１０重量％としたものにおいても臭気に関して問題なかった。

これらの臭気に関して問題ないものを選択して構成される油性潤滑剤とすれば、潤滑性能に優れるとともに、高温時の臭気の問題も発生しないものとなる。そして、高温における塑性加工であっても異臭の発生が抑えられて、快適な作業環境を提供することができる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

例えば、上記実施例において、潤滑油基油として用いる脂肪酸エステルの脂肪酸の炭素数や、硫黄系極圧剤として用いる硫化オレフィンの炭素数は、表１に記載されるものに限られることはない。また、油性防錆剤は、バリウムスルホネートに限られることはない。潤滑油基油・硫黄系極圧剤・油性防錆剤の配合比も表１に記載されるものに限られず、本発明の目的を阻害しなければ、その他の添加剤を配合するものであっても良い。

フランジヘッダー試験の概略図である。 ４００℃（図２（ａ））および８００℃（図２（ｂ））において、塑性加工における連続加工性を評価するグラフである。

符号の説明

１０ 圧縮評価試験機
１２ ダイス
１４ パンチ
１６ ロードセル
１８ プレス機
２０ 試験片

Claims (6)

1. 鉱物油、合成油、植物油、動物油などの潤滑油基油に少なくとも油性防錆剤が配合されていることを特徴とする塑性加工用油性潤滑剤。
2. 前記油性防錆剤は、バリウム含有油性防錆剤であることを特徴とする請求項１に記載の塑性加工用油性潤滑剤。
3. 前記潤滑油基油に配合される前記バリウム含有油性防錆剤のバリウム量は、油性潤滑剤組成物の全体重量に対し０．１重量％以上２重量％以下となることを特徴とする請求項２に記載の塑性加工用油性潤滑剤。
4. 前記潤滑油基油には、ネオペンチル骨格を有するポリオールと炭素数が７以上２２以下の脂肪酸との脂肪酸エステルからなる合成油および／または植物油が前記油性潤滑剤組成物の全体重量に対し３０重量％以上となる量含まれ、かつ、炭素数が１２以上の硫化オレフィン、植物系硫化油脂または硫化鉱油からなる硫黄系極圧剤が配合されるとともに、この硫黄系極圧剤の硫黄量は、前記油性潤滑剤組成物の全体重量に対し１重量％以上１０重量％以下となることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の塑性加工用油性潤滑剤。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の塑性加工用油性潤滑剤を用いて金属材料の塑性加工を行なうことを特徴とする塑性加工方法。
6. 請求項４に記載の塑性加工用油性潤滑剤を用いて金属材料の温間塑性加工を行なうことを特徴とする温間塑性加工方法。
   

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