JP4094641B2 - 温間熱間鍛造用型潤滑剤 - Google Patents
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Description
本発明者らは、先に非黒鉛系型潤滑剤として、炭水化物及び/又は炭水化物誘導体と被膜増強剤と分散剤を基油中に分散させた非黒鉛系型潤滑油を見いだし特許出願した(特許文献1)。
しかし、この潤滑油は黒鉛系油分散型型潤滑剤並か、又はそれ以上の潤滑性を備えているが、固体分を基油中に分散させているため、使用環境によっては基油と固体分が分離してしまうことがあり、使用条件に若干の制限が伴った。
本発明は、基油に高塩基性アルカリ土類金属スルホネートを分散してなる潤滑剤であって、潤滑剤全体の平均塩基価が150mgKOH/g以上であること、を特徴とする温間熱間鍛造用型潤滑剤である。
本発明に使用される高塩基性アルカリ土類金属有機酸塩としては、高塩基性アルカリ土類金属フェネート、高塩基性アルカリ土類金属カルボキシレート、高塩基性アルカリ土類金属スルホネート、及びこれらの2種以上の混合物が挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではない。
高塩基性カルシウムフェネートは、例えば、以下のように製造することができる。すなわち、所定の溶媒(例えばベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒、鉱油)に、炭素数1〜40の直鎖又は分岐鎖炭化水素基で置換されたフェノール又は硫化フェノールと過剰の水酸化カルシウムを加え混合する。その後、添加した水酸化カルシウムを炭酸塩化するのに十分な炭酸ガスを通じた後、減圧蒸留して揮発性の溶媒を除去する。この方法で製造された高塩基性カルシウムフェネートは、過剰のCaCO3 を安定に分散している透明な液体である。市販品としては、Adibis社のADX-410J、オロナイトジャパン社のOLOA229 、OLOA218A等が挙げられる。
[R1-COO-Ca-OOC-R2]n・(CaCO3)m
式中R1及びR2は同一でも異なっていてもよく、炭素数1〜40の直鎖又は分岐鎖脂肪族炭化水素基、脂肪族基で置換された炭素数4〜40の環状脂肪族炭化水素基、脂肪族基で置換された炭素数7〜40の芳香族炭化水素基を示す。m/nは0.2以上、好ましくは15以上である。
市販品としては、LUBRIZOL社のLUBRIZOL 5341 、5341A 等が挙げられる。
[R1-SO3-Ca-O3S-R2]n・(CaCO3)m
式中R1及びR2は同一でも異なっていてもよく、炭素数1〜40の直鎖又は分岐鎖脂肪炭化水素基、脂肪族基で置換された炭素数4〜40の環状脂肪族炭化水素基、脂肪族基で置換された炭素数7〜40の芳香族炭化水素基を示す。m/nは0.2以上、好ましくは15以上である。
市販品としては、LUBRIZOL社のLUBRIZOL 5347 、Witco 社のBRYTON C-150, C-400, C-500等が挙げられる。
塩基価とは、JIS K 2501に於いて全塩基価として規定されており、試料1g中に含まれる全塩基成分を中和するのに要する塩酸と等量の水酸化カリウムのmg数をいう。従って、高塩基性カルシウムフェネート、高塩基性カルシウムカルボキシレート、高塩基性カルシウムスルホネートは、塩基成分であるCaCO3 を多く含有する程塩基価が高くなる。
上記市販の高塩基性カルシウムフェネート、高塩基性カルシウムカルボキシレート、高塩基性カルシウムスルホネートは、各々の塩基価が 40mgKOH/g以上のものが好ましい。これらを2種以上の混合物として使用する場合には、それぞれの配合比から求めた塩基価平均値が40mgKOH/g 以上であることが好ましい。つまり塩基価が40mgKOH/g 未満の物を使用する場合、塩基価の高いものと混合することで塩基価の平均値が40mgKOH/g 以上あれば良い。又は塩基価を下げるために塩基価が40mgKOH/g 未満の物を使用しても良い。
本発明に使用可能な極圧添加剤としては、下記の内から1種又は2種以上を選択して使用することができる。
ジアルキルジチオカルバミン酸金属塩(アルキル基:C2 〜C8 )、ジアリールジチオカルバミン酸金属塩、2−メルカプトベンゾチアゾール金属塩、イソプロピルキサントゲン酸金属塩、ジアルキルジチオ燐酸金属塩(アルキル基:C2 〜C8 )、ジアリールジチオ燐酸金属塩、ナフテン酸金属塩、直鎖又は分岐脂肪族カルボン酸金属塩、ジターシャリードデシルポリサルファイド、硫化油脂、粉末硫黄、ジアルキル錫と脂肪酸の反応生成物、ジアルキル錫とメルカプトカルボン酸エステルの反応生成物、アルキル錫サルファイド、ほう酸カリウムオイル分散体(例えば、ORONITE ADDITIVES 社製:商品名:OLOA9750)、ほう酸カルシウムオイル分散体、並びにこれらの混合物等が挙げられる。金属塩の金属としてはカルシウム、亜鉛、モリブデン等を挙げることが出来る。
これらの摩擦係数低減効果を有する極圧添加剤や固体潤滑剤の含有量は、本発明の鍛造用型潤滑剤中、好ましくは2〜40重量%、さらに好ましくは5〜20重量%が適当である。
本発明の鍛造用型潤滑剤は、一般的に潤滑剤用ポンプとして使用されるギアポンプ、プランジャーポンプ等によって、金型へ供給することが出来る。またポンプを使用すること無く刷毛で塗布してもよい。
実施例1〜40、比較例3、4
攪拌機を備えたステンレス製加熱釜を用いて製造した。製造は、高塩基性カルシウムフェネート、高塩基性カルシウムカルボキシレート、高塩基性カルシウムスルホネートのうち1種、または2種以上と、鉱油、合成油、油脂、及び合成エステルの1種、または2種以上を、表1及び2に示す重量比率で釜に投入し、50〜60℃にて均一となるまで攪拌することによって行った。
比較例2
表2に示す成分を釜に投入しスラリー状にした後、モントンゴーリンホモジナイザーで 350kgf/cm2 にて2パスして比較例2の潤滑剤を得た。
上記実施例及び比較例で得た潤滑剤及び更に比較のため、市販黒鉛油中分散型型潤滑剤 (比較例1) につき、次に示す試験方法により性能試験を行い、得られた結果を表1及び2に併記する。
実施例41〜50
実施例1と同様に、高塩基性カルシウムフェネート、高塩基性カルシウムカルボキシレート、高塩基性カルシウムスルホネートのうち1種、または2種以上と、鉱油、合成油、油脂、及び合成エステルの1種、または2種以上を、表3に示す重量比率で釜に投入し、さらに摩擦係数低減効果を有する極圧添加剤を添加し50〜60℃にて均一となるまで攪拌することにより、潤滑剤を製造した。結果を表3に併記する。
小型鍛造機を用い、下記条件にて鍛造加工を行い、加工時の荷重(トン)、加工物の底の厚み(mm(以下、底厚と言う) 及び焼き付きの有無から鍛造成形性を判断する。荷重及び底厚とも小さい値で焼き付きの無いものほど良好である。
(試験条件)
鍛造機 :160 トン・メカニカルプレス
金型 :ポンチ径25mmφ,ダイス内径30mmφ
試験片 :S45C (直径30mm, 厚み16mm)
試験片温度 :1200℃
加工速度 :32.5mm/sec
減面率 :70%
底厚設定 :比較例2の試料で加工されたカップの底厚が約2.35mmになるようにする。
成形性:比較例2の対応で、底厚2.35mm以下、荷重44t 以下であること。
焼き付きの有無:熱間鍛造試験後の金型の焼き付き状態を観察し、以下の5段階で評価した。(□〜◎であれば良好と評価)
◎:焼き付きは全く認められない
○:焼き付きはほとんど認められない
□:焼き付きがやや認められる
△:焼き付きが認められる
×:焼き付きが顕著に認められる
金型を想定した試験片を規定温度に設定し、シリンジで0.1ml滴下し、付着可能な上限温度を確認する。
(評価)
○:500℃以上でも付着する。
△:450℃以上500℃未満。
×:450℃未満。
3.設備周辺の汚染
過剰に供給された潤滑剤が、設備周辺に黒色 (特に黒鉛含有油) に付着、又は付着した潤滑剤が重合しヘラ等で除去しようとしても容易に取り除くことが出来ない等、作業環境の汚染の有無を確認する。
(評価)
○ :汚染無し
× :汚染有り
─────────────────────────────────
潤滑剤の組成 実施例
重量% 1 2 3 4 5 6 7 8
(1) 100 − − − − − − −
(2) − − − − − − − −
(3) − 100 − − − − − −
(4) − − − − − − − −
(5) − − 100 − − − − −
(6) − − − 100 − − − −
(7) − − − − 100 − − −
(8) − − − − − 100 − −
(9) − − − − − − 100 −
(10) − − − − − − − 100
(11) − − − − − − − −
(12) − − − − − − − −
(13) − − − − − − − −
塩基価平均値 150 400 45 150 400 500 125 400
(mgKOH/g)
評価
鍛造試験
底厚mm 2.16 2.10 2.27 2.17 2.10 2.07 2.18 2.09
荷重t 33 29 38 33 29 27 34 29
焼き付き ◎ ◎ □ ◎ ◎ ◎ ○ ◎
高温付着性(℃) ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
設備周辺の汚染 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
(OLOA 218A: OLONITE ADDITIVES 社製)
(2)高塩基性カルシウムフェネート(塩基価250)
(TNC-350: Texaco Chemical 社製)
(3)高塩基性カルシウムフェネート(塩基価400)
(ADX-410J: Adibis 社製)
(4)塩基性カルシウムスルホネート(塩基価25)
(BRYTON C-45: Witco 社製)
(5)高塩基性カルシウムスルホネート(塩基価45)
((4)94.7%と(7)5.3%の混合物)
(6)高塩基性カルシウムスルホネート(塩基価150)
(BRYTON C-150: Witco社製)
(7)高塩基性カルシウムスルホネート(塩基価400)
(BRYTON C-400: Witco社製)
(8)高塩基性カルシウムスルホネート(塩基価500)
(BRYTON C-500: Witco社製)
(9)高塩基性カルシウムカルボキシレート(塩基価125)
(LUBRIZOL 5341A: Lubrizol 社製)
(10)高塩基性カルシウムカルボキシレート(塩基価400)
(LUBRIZOL 5341: Lubrizol社製)
(11)鉱油 A (ISO VG 46)
(12)トリメチロールプロパンオレイン酸フルエステル
(13)菜種油
─────────────────────────────────
潤滑剤の組成 実施例
重量% 9 10 11 12 13 14 15 16
(1) − − − − 50 50 − 34
(2) − − − − − − − −
(3) 50 50 − 34 − − − −
(4) − − − − − − − −
(5) − − − − − − − −
(6) − − − − 50 − 50 33
(7) 50 − 50 33 − − − −
(8) − − − − − − − −
(9) − − − − − 45.4 45.4 30
(10) − 50 50 33 − 4.6 4.6 3
(11) − − − − − − − −
(12) − − − − − − − −
(13) − − − − − − − −
塩基価平均値 400 400 400 400 150 150 150 150
(mgKOH/g)
評価
鍛造試験
底厚mm 2.10 2.09 2.10 2.10 2.16 2.17 2.17 2.17
荷重t 30 30 29 30 34 33 33 33
焼き付き ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
高温付着性(℃) ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
設備周辺の汚染 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
─────────────────────────────────
潤滑剤の組成 実施例
重量% 17 18 19 20 21 22 23 24
(1) 53 − − − − − − −
(2) − − − − − − − −
(3) − 16 − − 50 50 50 −
(4) − − − − − − − −
(5) 47 84 47 47 − − − −
(6) − − − − − − − −
(7) − − 53 − − − − 50
(8) − − − − − − − −
(9) − − − − − − − −
(10) − − − 53 − − − −
(11) − − − − 50 − − 50
(12) − − − − − 50 − −
(13) − − − − − − 50 −
塩基価平均値 101 101 101 101 200 200 200 200
(mgKOH/g)
評価
鍛造試験
底厚mm 2.20 2.20 2.21 2.21 2.13 2.13 2.13 2.13
荷重t 34 33 34 34 32 31 32 31
焼き付き ○ ○ ○ ○ ◎ ◎ ◎ ◎
高温付着性(℃) ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
設備周辺の汚染 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
─────────────────────────────────
潤滑剤の組成 実施例
重量% 25 26 27 28 29 30 31 32
(1) − − − − 50 − 25 27
(2) − − − − − − − −
(3) − 25 25 − − − − −
(4) − − − − − − − −
(5) − − − − − − − 23
(6) − − − − − 50 25 −
(7) − 25 − 25 − − − −
(8) − − − − − − − −
(9) − − − − − − − −
(10) 50 − 25 25 − − − −
(11) 50 50 50 50 50 50 50 50
(12) − − − − − − − −
(13) − − − − − − − −
塩基価平均値 200 200 200 200 75 75 75 50.5
(mgKOH/g)
評価
鍛造試験
底厚mm 2.13 2.12 2.13 2.12 2.22 2.23 2.22 2.24
荷重t 32 32 32 31 36 35 35 37
焼き付き ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ○ ○ □
高温付着性(℃) ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
設備周辺の汚染 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
─────────────────────────────────
潤滑剤の組成 実施例
重量% 33 34 35 36 37 38 39 40
(1) − − − − 30 − 15 −
(2) − − − − − − − −
(3) − − 30 − − − − 20
(4) − − − − − − − −
(5) 23 15 − − − − − −
(6) 27 − − − − 30 15 −
(7) − − − 30 − − − 20
(8) − − − − − − − −
(9) − 35 − − − − − −
(10) − − − − − − − 20
(11) 50 50 70 70 70 70 70 40
(12) − − − − − − − −
(13) − − − − − − − −
塩基価平均値 50.5 50.5 120 120 45 45 45 240
(mgKOH/g)
評価
鍛造試験
底厚mm 2.24 2.24 2.15 2.16 2.27 2.27 2.28 2.11
荷重t 36 37 32 33 38 39 38 30
焼き付き □ □ ○ ○ □ □ □ ◎
高温付着性(℃) ○ ○ △ △ △ △ △ ○
設備周辺の汚染 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
─────────────────────────────────
潤滑剤の組成 比較例
重量% 1 2 3 4 5 6
(1) − − 20 − − −
(2) − − − − − −
(3) − − − − − −
(4) − − − 30 − 100
(5) − − − − − −
(6) − − − − − −
(7) − − − − − −
(8) − − − − − −
(9) − − − − − −
(10) − − − − − −
(11) − 70 80 70 100 −
黒鉛(粒径5μ) − 30 − − − −
塩基価平均値 − − 30 7.5 0 25
(mgKOH/g)
評価
鍛造試験
底厚mm 2.27 2.35 2.28 2.39 2.48 2.32
荷重t 38 44 39 45 49 41
焼き付き ◎ □ △ △ × △
高温付着性(℃) ○ △ △ △ × △
設備周辺の汚染 × × ○ ○ ○ ○
比較例1 市販黒鉛油中分散型型潤滑剤(100%)
───────────────────────────────────
潤滑剤の組成 実施例
重量% 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
(21) 40 80 80 − 80 − 80 − − 80
(22) − − − 80 − 80 − 80 − −
(23) − − − − − − − 80 −
(24) 55 − − − − − − − − −
(25) − 10 10 10 10 10 10 10 10 10
(26) 5 10 − − − − − − − −
(27) − − 10 10 − − − − − −
(28) − − − − 10 − − − − −
(29) − − − − − 10 − − − −
(30) − − − − − − 10 10 − −
(31) − − − − − − − − 10 10
(32) 160 320 320 320 320 320 320 320 320 320
評価
成形性
底厚mm 2.13 2.08 2.10 2.10 2.09 2.11 2.09 2.10 2.10 2.10
荷重t 32 27 29 29 28 30 28 29 30 29
焼き付き ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
高温付着性 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
(33) ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
(21)高塩基性カルシウムフェネート(塩基価400)(ADX-410J: Adibis 社製)
(22)高塩基性カルシウムスルホネート(塩基価400)
(BRYTON C-400: Witco社製)
(23)高塩基性カルシウムカルボキシレート(塩基価400)
(LUBRIZOL 5341: Lubrizol社製)
(24)鉱油 A (ISO VG 46)
(25)鉱油 B (ISO VG 460)
(26) ジ−2−メチル−1−プロピルジチオ燐酸亜鉛
(27) ナフテン酸カルシウム
(28) 2−エチルヘキシル酸亜鉛
(29) ステアリン酸亜鉛
(30) ジターシャリードデシルポリサルファイド(硫黄分20%)
(31) ほう酸カリウム分散体(粒径0.1μm)
(32) 組成物の塩基価平均値 (mgKOH/g)
(33) 設備周辺の汚染
Claims (3)
- 基油に高塩基性アルカリ土類金属スルホネートを分散してなる潤滑剤であって、潤滑剤全体の平均塩基価が150mgKOH/g以上であること、を特徴とする温間熱間鍛造用型潤滑剤。
- 基油が、鉱油、合成油、油脂、合成エステル及びこれらの2種以上の混合物からなる群から選ばれる請求項1記載の鍛造用型潤滑剤。
- さらに摩擦係数低減効果を有する極圧添加剤を含有する請求項1又は2記載の鍛造用型潤滑剤。
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