[發(fā)明專利]耐腐蝕性優(yōu)異的塑性加工用水系潤滑劑和塑性加工性優(yōu)異的金屬材料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080028577.3
• 申請日: 2010-06-28
• 公開（公告）號: CN102803454A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 幢崎康介;原真純;芹田敦;藤脅健史;田中雅能
• 申請（專利權(quán)）人: 日本帕卡瀨精股份有限公司
• 主分類號: C10M173/02
• 分類號: C10M173/02;B21C9/00;B21D37/18;B21J3/00;C10M107/42;C10M125/02;C10M125/10;C10M125/22;C10M125/24;C10M125/26;C10M125/30;C10M129/40;C10M133/
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 蔣亭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在鍛造、拔絲、拉管、軋制成形、壓制等低溫領(lǐng)域中的塑性加工中為了賦予鋼鐵、不銹鋼、鋁和鋁合金、鈦和鈦合金、銅和銅合金、鎂和鎂合金等各種金屬材料表面耐腐蝕性而使用的塑性加工用潤滑劑以及在材料表面上涂布該潤滑劑并干燥而形成了被膜的金屬材料。對于技術(shù)領(lǐng)域，更詳細(xì)地說，一般地在塑性加工用水系潤滑劑中，配合了水溶性無機(jī)鹽、水溶性高分子等水溶性成分作為潤滑劑成分。由于這些成分與水的親和力強(qiáng)，耐水性低，因此在高溫和高濕度環(huán)境下，大氣中的水蒸汽浸入潤滑被膜中，并到達(dá)金屬表面而生銹。因此，本發(fā)明涉及即使在高溫和高濕度環(huán)境下也具有高耐腐蝕性的塑性加工用水系潤滑劑和利用該潤滑劑在材料表面上形成了被膜的金屬材料。

背景技術(shù)

在以鍛造、拔絲、拉管、軋制成形、壓制等為代表的塑性加工中，金屬表面之間(特別是模具與被加工材料)劇烈地相互摩擦?xí)r產(chǎn)生的摩擦，成為加工能量的增大、放熱、燒結(jié)現(xiàn)象等的原因，因此使用了目的在于減輕摩擦力的各種潤滑劑。作為潤滑劑，自古以外，使用油、皂類等，通過供給于摩擦表面，作為流體潤滑膜使摩擦力減小，但伴隨著表面積擴(kuò)大引起的強(qiáng)烈地放熱，對于在高表面壓力下進(jìn)行滑動的塑性加工，潤滑性不充分，或者由于潤滑膜斷裂等，容易發(fā)生燒結(jié)現(xiàn)象。因此，通常被廣泛使用的技術(shù)如下：具有充分的被膜強(qiáng)度，即便在高表面壓力下也存在于模具與被加工材料的界面，由此難以引起潤滑膜斷裂且能夠避免金屬之間的直接接觸的硼砂(borax)被膜、磷酸鹽結(jié)晶被膜等無機(jī)被膜、樹脂被膜等固體被膜預(yù)先被覆金屬材料表面的技術(shù)。

另一方面，近年來，加工能量的進(jìn)一步降低化、強(qiáng)加工度化、對難加工材料的應(yīng)對、被膜工藝的環(huán)境保護(hù)性(例如對于磷酸鹽處理，由于大量產(chǎn)生淤渣等產(chǎn)業(yè)廢棄物，因此環(huán)境保護(hù)上存在問題)、對無潤滑粉或無潤滑油加工的應(yīng)對等對固體被膜的要求遍及多方面，并且不斷急速地高漲，對于這些要求，不斷開發(fā)考慮環(huán)境保護(hù)，同時具有高度的潤滑性的固體被膜。該技術(shù)采用只是在被加工材料的表面涂布水系的塑性加工潤滑劑并干燥的簡便的工序形成具有高度的潤滑性的被膜。作為這樣的技術(shù)，專利文獻(xiàn)1中公開了金屬材料的塑性加工用潤滑劑組合物，其特征在于，含有(A)合成樹脂、(B)水溶性無機(jī)鹽和水，(B)/(A)(固體成分質(zhì)量比)為0.25/1～9/1，合成樹脂溶解或分散。專利文獻(xiàn)1中還記載了作為潤滑成分，優(yōu)選含有1～20質(zhì)量％的選自金屬皂、蠟、聚四氟乙烯和油中的至少一種，作為上述水溶性無機(jī)鹽，優(yōu)選選自硫酸鹽、硼酸鹽、鉬酸鹽、釩酸鹽和鎢酸鹽中的至少一種。該技術(shù)是潤滑被膜通過在由(A)合成樹脂和(B)水溶性無機(jī)鹽構(gòu)成的固體被膜中金屬皂、蠟等潤滑成分粘結(jié)而形成，將其涂布于被加工材料表面，從而簡便且省力地得到具有高度的加工性能的潤滑被膜的優(yōu)異的技術(shù)。該技術(shù)主要在塑性加工領(lǐng)域中廣泛使用，不斷開發(fā)即使與工業(yè)上具有實際成果的磷酸鹽被膜和皂的組合相比，在表面積擴(kuò)大也增大的強(qiáng)加工用途中也優(yōu)異的技術(shù)，是有希望的技術(shù)。

專利文獻(xiàn)1：日本專利3881129

此外，專利文獻(xiàn)2中，公開了金屬材料塑性加工用水系潤滑劑，其為使(A)選自硫酸鹽、硅酸鹽、硼酸鹽、鉬酸鹽和鎢酸鹽中的至少一種的水溶性無機(jī)鹽和(B)蠟，在需要時加入表面活性劑，并在水中溶解或分散的組合物，其特征在于，固體成分質(zhì)量比(B)/(A)在0.3～1.5的范圍內(nèi)。該技術(shù)是通過使固體被膜的主成分為水溶性無機(jī)鹽，在該固體被膜中配合潤滑劑的蠟，從而與專利文獻(xiàn)1同樣地具有高度的加工性能的優(yōu)異的技術(shù)。

專利文獻(xiàn)2：日本專利3984159

如專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2中記載那樣，水溶性無機(jī)鹽、水溶性樹脂是塑性加工用水系潤滑劑的固體被膜的必要成分。其理由在于，由水溶性無機(jī)鹽、水溶性樹脂構(gòu)成的潤滑被膜具有充分的被膜強(qiáng)度，如前所述即使在高表面壓力下也存在于模具與被加工材料的界面，難以產(chǎn)生潤滑膜斷裂，能夠避免金屬之間的直接接觸。因此，對于塑性加工用水系潤滑劑，通過在由水溶性無機(jī)鹽、水溶性樹脂形成的固體被膜中組合能夠減小摩擦系數(shù)的適當(dāng)?shù)臐櫥瑒瑥亩谒苄约庸r能夠維持良好的潤滑狀態(tài)。

對于由水溶性成分構(gòu)成的塑性加工用水系潤滑劑的被膜形成機(jī)理進(jìn)行說明。水溶性成分的水溶性無機(jī)鹽以及水溶性樹脂在潤滑劑處理液中為在水中溶解或分散的狀態(tài)，如果在金屬材料表面涂布潤滑劑并干燥，則溶劑的水蒸發(fā)而形成潤滑被膜。此時，水溶性無機(jī)鹽以及水溶性樹脂在金屬材料表面作為固形物析出，形成固體被膜。這樣形成的固體被膜具有能耐受塑性加工的被膜強(qiáng)度，通過配合減小摩擦系數(shù)的適當(dāng)?shù)臐櫥瑒谒苄约庸r顯示良好的潤滑性。