[發(fā)明專利]塑性加工用潤滑覆膜劑及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280014552.7
• 申請日: 2012-03-27
• 公開（公告）號: CN103517970A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 小見山忍;芹田敦;石井均;森和彥
• 申請（專利權）人: 日本帕卡瀨精股份有限公司
• 主分類號: C10M103/06
• 分類號: C10M103/06;C10M171/06;C10N10/04;C10N20/06;C10N30/06;C10N40/24
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 張玉玲

技術領域

本發(fā)明涉及在進行金屬的塑性加工時為了潤滑和防止燒熔而在被加工材料、模具的表面形成的塑性加工用潤滑覆膜劑、以及被覆有該潤滑覆膜劑的金屬材料。

背景技術

在拔絲、拉管、板軋、壓造、鍛造等塑性加工中，在模具與被加工材的摩擦界面需要潤滑膜，正由于該潤滑膜不充足而產(chǎn)生難以加工成所需形狀或產(chǎn)生燒熔等不良情況。尤其是冷間鍛造中的模具與被加工材料的接觸壓力非常大，隨著被加工材料表面擴大至數(shù)十倍而發(fā)生模具與被加工材料的相對滑動。在此處存在的潤滑膜需要高度的摩擦降低性能和燒熔抑制性能，在這樣的環(huán)境中難以以油潤滑來應對，因此通常使用由固體覆膜所致的潤滑。

在冷間鍛造領域中的潤滑覆膜中，自古以來就廣泛使用將在鋼鐵表面晶析出磷酸鋅結晶的化成覆膜和皂系潤滑劑組合而成的通稱BonderiteBonder?Lube覆膜。磷酸鋅結晶具有晶格間的結合力弱的解理面，由于對鍛造摩擦界面上的剪切力產(chǎn)生解理，而降低摩擦，并且補修被覆被加工材料表面。因此，磷酸鋅結晶覆膜的燒熔抑制能力突出。被覆磷酸鋅結晶覆膜的上層的皂系潤滑劑通常使用堿皂，擔負著摩擦降低作用。在磷酸鋅結晶與堿皂層的界面還會利用副分解反應而生成潤滑性優(yōu)異的鋅皂層，進一步提高潤滑性。磷酸鹽覆膜的優(yōu)異耐燒熔性能與伴隨反應的皂潤滑層的結合會穩(wěn)定地供給冷間鍛造中的潤滑。現(xiàn)在的冷間鍛造業(yè)內(nèi)使用的潤滑覆膜說是絕大部分為Bonderite?Bonder?Lube覆膜也不為過。

另一方面，由于近年來對環(huán)境保全的意識的高漲，Bonderite?Bonder?Lube覆膜的覆膜形成方法也被視為問題。在通過熔解鋼鐵材料而進行晶析的磷化劑覆膜處理中，需要使不斷溶入處理液中的鐵分以磷酸鐵結晶等副產(chǎn)物的形式排除體系外。含重金屬的廢水、廢皂等被大量排出，它們形成大量產(chǎn)業(yè)廢棄物。此外，在處理浴溫度達到80℃以上的處理工序中，熱源、揮發(fā)水的補給等所耗費的成本也較大。尤其是以鋼線圈材、管等為對象的磷化劑覆膜處理設備規(guī)模非常大，環(huán)境負荷也大，因此其對策成為當務之急。

最近，為了解決此類問題，如以下所例示的那樣，正在開發(fā)目的在于代替磷化劑的環(huán)境保全型的新型潤滑覆膜。它們當中大多可以通過將覆膜處理液涂布于對象物表面、接著僅進行干燥的簡單工序來形成潤滑覆膜，因此被稱為一液潤滑覆膜而受到矚目。

專利文獻1(日本專利3517522號公報)是以特定比率含有特定的水溶性無機鹽與固體潤滑劑、油成分、表面活性劑的冷間塑性加工用水系潤滑劑。形成于鋼鐵材料表面的覆膜以具有強固的密合性的水溶性無機鹽為基底而含有各潤滑成分，在與模具的加工界面有效地導入潤滑成分。在采用加工難度高的鍛造試驗即后穿孔試驗的實施例中，與比較用的Bonderite?Bonder?Lube顯示同等的冷間鍛造性，是有力的Bonderite?Bonder?Lube的替代候補。

專利文獻2(日本專利3314201號公報)是一種鋼或鋼合金的水性冷間鍛造潤滑劑，其特征在于，其將特定結構的烷基膦酸衍生物與表面活性劑一起分散于水而成。在對于將其形成于鋼材料上而得的潤滑覆膜的各種滑動試驗、鍛造試驗或?qū)崣C鍛造等的評價中，即使與Bonderite?Bonder?Lube覆膜相比，也會顯示出良好的結果。

這種在冷間鍛造中的新型潤滑覆膜即一液潤滑覆膜的潤滑性能正在不斷接近實用水平。圖1中示出磷化劑覆膜處理和一液潤滑覆膜處理的流程構成例。由一液潤滑覆膜的處理工藝不產(chǎn)生廢水、產(chǎn)業(yè)廢棄物等，覆膜處理所需的空間、能源成本也較小。此外，也能夠?qū)崿F(xiàn)將覆膜處理部直接連接于鍛造機的在線(on?line)工藝，具有能夠大幅改善今后的現(xiàn)場制作的方案的可能性。

最近的汽車業(yè)內(nèi)目的在于實現(xiàn)部件制造的更高效化的較量加劇，迄今竟以利用切削加工而形成的復雜形狀部件作為冷間鍛造對象開展了研究。就連對復雜模具形狀的微細部分，也為了填充被加工材料而大多使用難度高的閉塞鍛造，因大變形量的加工而被拉伸的被加工材料表面在非常大的接觸壓力下與模具表面相對被滑動增強。潤滑覆膜擔負著以下重要作用，即，在存在于這樣的摩擦界面的狀態(tài)下，防止模具與被加工材料間的直接接觸而抑制燒熔，降低用于促使被加工材料的塑性流動的摩擦等。復雜形狀的加工可否、尺寸精度、模具壽命等全部與潤滑覆膜大大相關，對潤滑覆膜的要求性能也越發(fā)嚴格，上述Bonderite?Bonder?Lube覆膜、一液潤滑覆膜已無法滿足上述要求。