JP5776765B2 - Processing lubricant, processing additive and processing method - Google Patents
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Description
本発明は、焼付き等を生じさせることなくアルミニウム系金属の強加工を可能とする加工用潤滑剤、それに用いる加工用添加剤およびそれらを用いた加工方法に関する。 The present invention relates to a processing lubricant that enables strong processing of an aluminum-based metal without causing seizure or the like, a processing additive used therefor, and a processing method using them.
高品質の部材を低コストで生産するためには高い加工性が必要となる。例えば、鍛造、しごき加工、絞り加工などの冷間塑性加工を行う場合、一回当たりの変形量等を大きくして生産性を上げつつ、加工面の品質を維持し、かつ高価な加工具の寿命を延ばすことが求められる。このためには、加工具と被加工材との間の摩擦係数の低減を図り、耐焼付性を向上させることが重要となる。そこで従来から、金型などの加工具の表面に摩擦係数の低減等に効果がある硬質膜を設けたり、種々の加工用潤滑剤(潤滑油)を用いたり、それらを組合わせたりして加工がされてきた。 In order to produce high quality members at low cost, high workability is required. For example, when performing cold plastic processing such as forging, ironing, drawing, etc., the quality of the processed surface is maintained while increasing productivity by increasing the amount of deformation per operation, etc. It is required to extend the life. For this purpose, it is important to reduce the coefficient of friction between the processing tool and the workpiece and to improve the seizure resistance. Therefore, conventionally, a hard film that is effective in reducing the friction coefficient is provided on the surface of a processing tool such as a mold, and various processing lubricants (lubricating oils) are used, or they are combined for processing. Has been done.
もっとも、アルミニウムまたはアルミニウム合金(以下、適宜、アルミニウムを含めて単に「アルミニウム合金」という。)からなる被加工材を冷間で強加工(例えば、表面積拡大率の大きな塑性加工)する場合、上記のような潤滑方法では焼付きが生じ易く、加工品質や加工具の寿命を確保することが困難であった。これはアルミニウム合金は、鉄鋼材料等と比較して、低強度、低延性であるためと考えられる。 However, when a work material made of aluminum or an aluminum alloy (hereinafter, simply referred to as “aluminum alloy” including aluminum as appropriate) is cold-worked (for example, plastic working with a large surface area expansion ratio), Such a lubrication method tends to cause seizure, and it has been difficult to ensure the processing quality and the tool life. This is presumably because aluminum alloys have lower strength and lower ductility than steel materials and the like.
従来、そのような焼付きを防止するために、アルミニウム合金の表面に予め強固な固体潤滑被膜(ボンデ皮膜)を形成することが多くなされてきた。しかし、固体潤滑被膜の形成は、化成処理(下記の特許文献1参照)や金属石鹸の加熱乾燥工程等が必要となり、高コストである。また固体潤滑被膜は、環境負荷元素であるPやZnなどを含むことが多く、昨今の環境問題上、その使用抑制が望まれている。 Conventionally, in order to prevent such seizure, a solid lubricant film (bonded film) is often formed in advance on the surface of an aluminum alloy. However, formation of a solid lubricating film requires a chemical conversion treatment (see Patent Document 1 below), a heat drying step of metal soap, and the like, and is expensive. In addition, the solid lubricating coating often contains environmentally hazardous elements such as P and Zn, and its use is desired to be suppressed due to recent environmental problems.
このような事情の下、固体潤滑被膜に替わるアルミニウム合金の加工用潤滑剤が提案されている。これらに関する記載が例えば下記のような特許文献2〜5にある。 Under such circumstances, an aluminum alloy processing lubricant that replaces the solid lubricant film has been proposed. The description regarding these exists in the following patent documents 2-5, for example.
特許文献2は、鉱油に脂肪酸を添加したアルミニウム合金の冷間鍛造用潤滑剤を提案している。しかし、分子量が高々数百程度の脂肪酸を添加した潤滑剤では、アルミニウム合金を冷間で強加工した際に焼付きを生じ得る。
特許文献3は、アルミニウム合金DI缶の塑性加工に適した潤滑油を提供している。この潤滑油も特許文献2の潤滑剤と同様に耐焼付性等が不十分である。またこの潤滑油は、環境負荷元素である硫黄(S)やリン(P)を含む極圧剤を使用しており、環境上好ましくない。
Patent Document 3 provides a lubricating oil suitable for plastic working of an aluminum alloy DI can. Similar to the lubricant disclosed in
特許文献4もアルミニウム合金DI缶の塑性加工に適した潤滑油を提供しているが、添加剤に分子量が900〜1300の水溶性脂肪酸を用いている。しかし、その耐焼付性は特許文献3の場合と同様に不十分である。
特許文献5は、アルミニウム合金の冷間引抜き加工に際して、治具の絞り部にDLC被膜を形成し、その絞り部に潤滑油を注油することを提案している。ここで用いている潤滑油は、鉱油に低分子量の脂肪酸エステルやリン酸亜鉛等を添加したものである。この潤滑油も環境負荷元素であるPやZnを含有しており、環境上好ましくない。
なお、上記の特許文献6はアルミニウム合金の加工に特化した潤滑剤ではないが、分子量が比較的低い脂肪酸等を含む潤滑剤とSi含有非晶質炭素膜で被覆された金型等と組み合わせて加工することを提案している。 The above-mentioned Patent Document 6 is not a lubricant specialized for processing aluminum alloys, but is combined with a lubricant containing a fatty acid having a relatively low molecular weight and a die coated with a Si-containing amorphous carbon film. It is proposed to process.
本発明は、上述したような事情に鑑みて為されたものではある。すなわち、環境負荷物質である極圧剤等を使用することなく、アルミニウム合金からなる被加工材に対して加工度の大きな冷間塑性加工を行う場合でも、焼付き等を生じさせることのない加工用潤滑剤を提供することを目的とする。またその加工用潤滑剤の調製に用いる加工用添加剤およびそれらを用いた加工方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above. In other words, processing without causing seizure or the like even when performing cold plastic processing with a high degree of processing on a workpiece made of an aluminum alloy without using an extreme pressure agent or the like that is an environmentally hazardous substance. It is an object to provide a lubricant. Moreover, it aims at providing the processing additive used for preparation of the processing lubricant, and the processing method using them.
本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、従来、加工用潤滑剤には用いられていなかった非常に大きな分子量をもつ高分子化合物を用いることにより、環境負荷元素を含む極圧剤等を用いるまでもなく、アルミニウム合金を焼付きを生じさせることなく低い加工力で強加工できることを新たに見出した。そしてこの成果を発展させることにより、以降に述べる本発明を完成するに至った。 As a result of extensive research and trial and error, the present inventor has made efforts to solve this problem, and as a result, by using a polymer compound having a very large molecular weight that has not been used in a conventional processing lubricant, It was newly found that an aluminum alloy can be strongly processed with a low processing force without causing seizure without using an extreme pressure agent containing an element. By developing this result, the present invention described below has been completed.
《加工用潤滑剤》
(1)本発明の加工用潤滑剤は、非晶質炭素膜で被覆された加工具の被覆面とアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり該被覆面に接触して加工される被加工材の被加工面との間に介在する加工用潤滑剤であって、前記非晶質炭素膜は、ケイ素(Si)を含み残部がCおよびHからなるSi含有非晶質炭素膜であり、カルボニル基、アミノ基、カルボキシル基またはヒドロキシル基の少なくとも一つ以上からなる表面官能基を有し分子量が3万〜100万である高分子化合物を、全体を100質量%としたときに8〜50質量%含むことを特徴とする。また本発明の加工用潤滑剤は、非晶質炭素膜で被覆された加工具の被覆面とアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり該被覆面に接触して加工される被加工材の被加工面との間に介在する加工用潤滑剤であって、前記非晶質炭素膜は、ケイ素(Si)を含み残部がCおよびHからなるSi含有非晶質炭素膜であり、カルボニル基、アミノ基、カルボキシル基またはヒドロキシル基の少なくとも一つ以上からなる表面官能基を有し分子量が8000〜100万である水溶性高分子化合物を、全体を100質量%としたときに8〜50質量%含むことを特徴とする。
《Processing lubricant》
(1) The processing lubricant of the present invention includes a coated surface of a processing tool coated with an amorphous carbon film and a processed surface of a workpiece made of aluminum or an aluminum alloy and processed in contact with the coated surface. The amorphous carbon film is a Si-containing amorphous carbon film containing silicon (Si) and the balance being C and H, and is composed of a carbonyl group and an amino group. 8 to 50% by mass of a high molecular compound having a surface functional group consisting of at least one of a carboxyl group or a hydroxyl group and having a molecular weight of 30,000 to 1,000,000 when the whole is 100% by mass. Features. Further, the processing lubricant of the present invention comprises a coating surface of a processing tool coated with an amorphous carbon film and a processing surface of a workpiece made of aluminum or an aluminum alloy and processed in contact with the coating surface. A processing lubricant interposed therebetween, wherein the amorphous carbon film is a Si-containing amorphous carbon film containing silicon (Si) and the balance being C and H, and includes a carbonyl group, an amino group, and a carboxyl group. 8 to 50% by mass of a water-soluble polymer compound having a surface functional group consisting of at least one of a group or a hydroxyl group and having a molecular weight of 8,000 to 1,000,000, based on 100% by mass as a whole. And
(2)本発明の加工用潤滑剤を用いることにより、被加工材がアルミニウム合金(アルミニウムを含む)からなる場合でも、この被加工材と非晶質炭素膜で被覆された加工具との間で焼付きを生じさせることなく、低い加工力で、高品質な強加工を行うことが可能となる。しかも、このような優れた効果が、非晶質炭素膜で被覆された加工具の被覆面とそれにより加工される被加工材の被加工面との間(以下適宜、単に「加工面間」という。)に本発明の加工用潤滑剤を介在させるだけで得られ、固体潤滑被膜の場合と異なり化成処理や加熱乾燥処理等は不要である。 (2) By using the processing lubricant of the present invention, even when the workpiece is made of an aluminum alloy (including aluminum), between the workpiece and the processing tool coated with the amorphous carbon film Thus, high-quality strong processing can be performed with low processing force without causing seizure. Moreover, such an excellent effect is obtained between the coated surface of the processing tool coated with the amorphous carbon film and the processed surface of the workpiece processed by the same (hereinafter, simply “between processed surfaces”). Is obtained by simply interposing the processing lubricant of the present invention, and unlike the case of the solid lubricant film, no chemical conversion treatment, heat drying treatment or the like is required.
従って、アルミニウム合金を大きな加工率で冷間加工する場合でも、加工プロセスの簡略化、省エネルギー化および金型等の加工具の高寿命化を図れ、ひいてはアルミニウム合金製品の生産性向上や低コスト化を図れ得る。 Therefore, even when cold-working aluminum alloys at a high processing rate, it is possible to simplify the machining process, save energy, and extend the life of processing tools such as molds, which in turn improves productivity and lowers the cost of aluminum alloy products. Can be planned.
また本発明の加工用潤滑剤によれば、アルミニウム合金を強加工する場合でも、これまで使用されてきた環境負荷元素を含む極圧剤等を必要としない。ここでいう強加工とは、株式会社豊田中央研究所R&Dレビュー,Vol.28,No.3,P12-13(1993.9)の記載によれば、極圧剤含有加工油を用いたボール通し試験で、焼付なく鋼材のしごき加工が可能な減面率8%(詳細を実施例に示す)の加工をいう。従って本発明の加工用潤滑剤は環境性にも優れる。 Further, according to the processing lubricant of the present invention, even when an aluminum alloy is strongly processed, an extreme pressure agent containing an environmental load element that has been used so far is not required. According to the description of Toyoda Central R & D Review, Vol.28, No.3, P12-13 (1993.9), the term “strong processing” as used herein refers to a ball-through test using processing oil containing extreme pressure agent. This refers to processing with a surface area reduction rate of 8% (details are shown in the examples) that allow ironing of steel materials without seizure. Therefore, the processing lubricant of the present invention is excellent in environmental properties.
(3)ところで、本発明の加工用潤滑剤がそのような優れた特性を発現するメカニズムは必ずしも定かではないが、現状では次のように考えられる。本発明の加工用潤滑剤に含まれる高分子化合物は、その分子量が従来の加工用潤滑剤を構成する基油や添加剤よりも遙かに大きい。このため、本発明に係る高分子化合物は、加工具の被覆面(具体的には非晶質炭素膜上)または被加工材の被加工面に吸着する1分子あたりの物理的吸着力が大きく、粘性も高い。このためアルミニウム合金に対して強加工を行う場合でも、加工面間で油膜切れが生じ難いと考えられる。また、従来の固体潤滑被膜などは膜厚が数μm程度必要であったが、本発明の高分子化合物は分子量が大きいため、表面吸着した高分子化合物に他の高分子化合物が絡み重なることから、加工面間の固体接触を抑止し得る。さらに高分子化合物は、固体潤滑被膜とは異なりあくまでも吸着膜(液膜)であるから、加工時の塑性変形に追従し易く、この点でも加工面間における固体接触が抑止され易いと考えられる。 (3) By the way, the mechanism by which the processing lubricant of the present invention exhibits such excellent characteristics is not necessarily clear, but at present, it is considered as follows. The polymer compound contained in the processing lubricant of the present invention has a molecular weight far greater than that of the base oil and additives constituting the conventional processing lubricant. For this reason, the polymer compound according to the present invention has a large physical adsorption force per molecule adsorbed on the coated surface of the processing tool (specifically, on the amorphous carbon film) or the processed surface of the workpiece. Also, the viscosity is high. For this reason, it is considered that an oil film breakage hardly occurs between the processed surfaces even when the aluminum alloy is strongly processed. In addition, the conventional solid lubricating film and the like required a film thickness of about several μm. However, since the polymer compound of the present invention has a large molecular weight, another polymer compound is entangled with the polymer compound adsorbed on the surface. The solid contact between the processed surfaces can be suppressed. Further, since the polymer compound is an adsorption film (liquid film) to the last unlike the solid lubricating film, it is easy to follow plastic deformation during processing, and it is considered that solid contact between the processed surfaces is also easily suppressed in this respect.
さらに本発明に係る高分子化合物による吸着膜(液膜)が仮に局所的に微小な破断を生じたとしても、加工面間には耐焼付性、耐摩耗性、耐摺動性等に優れる非晶質炭素膜が存在する。この非晶質炭素膜が、いわば加工用潤滑剤または高分子化合物のバックアップとして機能し、金属間の固体接触による焼付き(または巨視的な凝着の発生)や摩擦係数の増大を有効に抑止していると考えられる。 Furthermore, even if the adsorption film (liquid film) by the polymer compound according to the present invention causes local micro-breakage, there is a non-excellence in seizure resistance, abrasion resistance, sliding resistance, etc. between the processed surfaces. There is a crystalline carbon film. This amorphous carbon film functions as a back-up for processing lubricants or polymer compounds, and effectively suppresses seizure (or macroscopic adhesion) due to solid contact between metals and increases in the coefficient of friction. it seems to do.
ここで高分子化合物は、加工具の被覆面または被加工材の被加工面に、主に物理的に吸着しているのみならず、非晶質炭素膜上に化学的吸着することにより、非常に大きな吸着性を発揮していると考えられる。これにより、加工面間において油膜切れが一層生じ難くなっていると考えられる。なお、その化学的吸着が生じるのは、本発明に係る高分子化合物がカルボニル基、アミノ基、カルボキシル基またはヒドロキシル基の少なくとも一つ以上からなる表面官能基を有するためと考えられる。特に、非晶質炭素膜がSi含有非晶質炭素膜(DLC−Si膜)である場合、その化学的吸着はDLC−Si膜上のSiによるSi−OH(シラノール)と高分子化合物の表面官能基との間で生じると考えられる。 Here, the polymer compound is not only physically adsorbed mainly on the coated surface of the processing tool or the work surface of the work material, but also by being chemically adsorbed on the amorphous carbon film. It is thought that it exhibits a large adsorptivity. Thereby, it is considered that the oil film breakage hardly occurs between the processed surfaces. The chemical adsorption occurs because the polymer compound according to the present invention has a surface functional group composed of at least one of a carbonyl group, an amino group, a carboxyl group, and a hydroxyl group. In particular, when the amorphous carbon film is a Si-containing amorphous carbon film (DLC-Si film), the chemical adsorption is caused by the Si-OH (silanol) and polymer surface of Si on the DLC-Si film. It is thought to occur between functional groups.
いずれにしても、本発明の加工用潤滑剤によれば、アルミニウム合金の強加工により加工面間に大きな剪断力が作用する場合でも、加工面間に安定した高分子化合物からなる潤滑膜(境界膜)が維持され、焼付きの防止や加工力の低減が図られる。 In any case, according to the processing lubricant of the present invention, even when a large shearing force is applied between the processed surfaces due to the strong processing of the aluminum alloy, the lubricating film (boundary) composed of a stable polymer compound between the processed surfaces. Film) is maintained, and seizure is prevented and processing force is reduced.
《加工用添加剤》
本発明は加工用潤滑剤としてのみならず、その調製に用いる上述した高分子化合物からなる加工用添加剤として把握できる。《Processing additive》
The present invention can be grasped not only as a processing lubricant but also as a processing additive comprising the above-described polymer compound used for the preparation thereof.
《加工方法》
さらに本発明は、加工用潤滑剤や加工用添加剤としてのみならず、それらを用いた加工方法としても把握できる。すなわち本発明は、上述した加工用潤滑剤を、非晶質炭素膜で被覆された加工具の被覆面とアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり該被覆面に接触して加工される被加工材の被加工面との間に介在させて、該加工具により該被加工材を加工することを特徴とする加工方法あってもよい。《Processing method》
Furthermore, the present invention can be grasped not only as a processing lubricant and processing additive but also as a processing method using them. That is, the present invention relates to the processing of a workpiece made of the above-described processing lubricant, which is made of a coating surface of a processing tool coated with an amorphous carbon film and made of aluminum or an aluminum alloy in contact with the coating surface. There may be a processing method characterized in that the workpiece is processed by the processing tool with the processing tool interposed between the processing surface and the surface.
《その他》
特に断らない限り本明細書でいう「x〜y」は、下限値xおよび上限値yを含む。また、本明細書に記載した数値や本明細書に記載した数値範囲内の任意の数値を、新たな下限値または上限値として「a〜b」のような数値範囲を設定し得る。<Others>
Unless otherwise specified, “x to y” in the present specification includes the lower limit value x and the upper limit value y. In addition, a numerical range such as “a to b” can be set as a new lower limit value or upper limit value for a numerical value described in this specification or an arbitrary numerical value in the numerical range described in this specification.
発明の実施形態を挙げて本発明をより詳しく説明する。本明細書で説明する内容は、本発明に係る加工用潤滑剤または加工用添加剤のみならず、それらを用いた加工方法等にも適用され得る。本明細書中から任意に選択した一つまたは二つ以上の構成を上述した本発明の構成に付加し得る。また加工方法に関する構成は、プロダクトバイプロセスとして理解すれば物(加工物)に関する構成ともなり得る。なお、いずれの実施形態が最良であるか否かは使用対象や要求性能等によって異なる。 The present invention will be described in more detail with reference to embodiments of the invention. The contents described in the present specification can be applied not only to the processing lubricant or processing additive according to the present invention but also to a processing method using them. One or more configurations arbitrarily selected from the specification may be added to the configuration of the present invention described above. Moreover, if the structure regarding a processing method is understood as a product-by-process, it may become the structure regarding a thing (processed object). Note that which embodiment is the best depends on the object of use, required performance, and the like.
《高分子化合物》
(1)本発明に係る高分子化合物は、分子量が8000〜100万である。この分子量が過小では上述した本発明の効果が乏しい。一方、分子量は大きくてもよいが、過大な分子量の高分子化合物を得ることは容易ではない。そこで高分子化合物の分子量は1万〜90万さらには3万〜85万程度であると好ましい。《Polymer Compound》
(1) The polymer compound according to the present invention has a molecular weight of 8,000 to 1,000,000. If the molecular weight is too small, the above-described effect of the present invention is poor. On the other hand, the molecular weight may be large, but it is not easy to obtain a polymer compound having an excessive molecular weight. Therefore, the molecular weight of the polymer compound is preferably about 10,000 to 900,000, more preferably about 30,000 to 850,000.
このような高分子化合物は公知の方法により得ることができる。例えば、高分子化合物はいわゆるモノマーを出発点として化学反応によりポリマーが合成される。この合成方法として、一般的に連鎖反応による重合や逐次反応によるポリ縮合、ポリ付加、付加縮合により合成されることが広く知られている。そして高分子化合物の分子量は、例えばモノマーの選択、重合時の温度、触媒量、連鎖移動剤量、連鎖回数などの選択または制御により、任意に調整可能である。このような方法により、任意の分子量の高分子化合物を得ることができる。しかも本発明に係る高分子化合物の少なくとも一部は、構造材料(固体)や粘度調整剤(液体)など、他用途向けの工業製品として市販されている。従って、本発明に係る分子量の大きい高分子化合物を調達することは容易である。 Such a polymer compound can be obtained by a known method. For example, for a polymer compound, a polymer is synthesized by a chemical reaction starting from a so-called monomer. As this synthesis method, it is widely known that the synthesis is generally carried out by polymerization by chain reaction or polycondensation by sequential reaction, polyaddition or addition condensation. The molecular weight of the polymer compound can be arbitrarily adjusted by, for example, selection or control of monomer selection, polymerization temperature, amount of catalyst, amount of chain transfer agent, number of chains, and the like. By such a method, a polymer compound having an arbitrary molecular weight can be obtained. Moreover, at least a part of the polymer compound according to the present invention is commercially available as an industrial product for other uses such as a structural material (solid) and a viscosity modifier (liquid). Therefore, it is easy to procure a high molecular weight compound according to the present invention.
ところで本発明に係る高分子化合物は、カルボニル基、アミノ基、カルボキシル基またはヒドロキシル基の少なくとも一つ以上からなる表面官能基を有する。表面官能基の種類によって、その高分子化合物は油溶性または水溶性となり得る。従って、本発明に係る高分子化合物は、カルボニル基および/またはアミノ基を有する油溶性高分子化合物でも良いし、またカルボキシル基および/またはヒドロキシル基を有する水溶性高分子化合物でもよい。 By the way, the polymer compound according to the present invention has a surface functional group composed of at least one of a carbonyl group, an amino group, a carboxyl group and a hydroxyl group. Depending on the type of surface functional group, the polymer compound can be oil-soluble or water-soluble. Therefore, the polymer compound according to the present invention may be an oil-soluble polymer compound having a carbonyl group and / or an amino group, or a water-soluble polymer compound having a carboxyl group and / or a hydroxyl group.
(2)油溶性高分子化合物(主部)の一例として、図1に示すようなポリメタクリレート(PMA)、オレフィンコポリマー(OCP)、ポリイソブチレン(PIB)などが代表的である。この他、スチレン・イソプレンブロックポリマー水素化物(SDC)などもある。これらのポリマーを単独で用いてもよいし、複数種のものを混合して用いてもよい。ポリマーはモノマーの重合体であるが、そのモノマーを構成する炭化水素は、アルカン、アルケン、アルキン、シクロアルカン、芳香族炭化水素などいずれでもよい。末端に結合するアルキル基なども、直鎖状(ノルマル)、分岐状(イソ)、環状のいずれでもよい。 (2) Typical examples of the oil-soluble polymer compound (main part) include polymethacrylate (PMA), olefin copolymer (OCP), polyisobutylene (PIB) and the like as shown in FIG. In addition, styrene / isoprene block polymer hydride (SDC) is also available. These polymers may be used alone, or a plurality of types may be mixed and used. The polymer is a polymer of a monomer, and the hydrocarbon constituting the monomer may be any of alkane, alkene, alkyne, cycloalkane, aromatic hydrocarbon and the like. The alkyl group bonded to the terminal may be linear (normal), branched (iso), or cyclic.
このようなポリマーは、これまで加工用潤滑剤に用いられることはなかったが、高粘度の粘度指数向上剤等として知られており、種々のものが市販されている。勿論、市販されていないポリマーや独自に開発したポリマーを本発明の高分子化合物として用いても良いことはいうまでもない。 Such polymers have not been used in processing lubricants so far, but are known as high viscosity index improvers and the like, and various products are commercially available. Of course, it goes without saying that a polymer not commercially available or a polymer originally developed may be used as the polymer compound of the present invention.
油溶性高分子化合物は、そのようなポリマーを主部としつつ、カルボニル基(−C(=O)−)、アミノ基(−NH2、−NHR、−NRR’:R、R’は炭化水素)、カルボキシル基(−C(=O)−OH)、またはヒドロキシル基(−OH)等の表面官能基をさらに有する。このような表面官能基は少なくとも一つ以上あればよいが、複数あってもまたは複数種あってもよい。カルボニル基は、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、エステル、アミドなどいずれの形態でもよい。既述したように、このような表面官能基は油溶性高分子化合物の吸着性、特に化学的吸着性を高めると考えられる。The oil-soluble polymer compound is mainly composed of such a polymer, and a carbonyl group (—C (═O) —), an amino group (—NH 2 , —NHR, —NRR ′: R, R ′ are hydrocarbons. ), A carboxyl group (—C (═O) —OH), or a surface functional group such as a hydroxyl group (—OH). There may be at least one or more such surface functional groups, but there may be a plurality or a plurality of types. The carbonyl group may be in any form such as aldehyde, ketone, carboxylic acid, ester and amide. As described above, such a surface functional group is considered to enhance the adsorptivity of the oil-soluble polymer compound, particularly the chemical adsorptivity.
ここで本発明に係る高分子化合物がカルボニル基を有する油溶性高分子化合物の場合、その分子量は6万〜100万、8万〜80万さらには10万〜60万であると好適である。また本発明に係る高分子化合物がカルボニル基およびアミノ基を有する油溶性高分子化合物の場合なら、分子量が3万〜100万、5万〜50万さらには8万〜35万であると好適である。 Here, when the polymer compound according to the present invention is an oil-soluble polymer compound having a carbonyl group, the molecular weight is preferably 60,000 to 1,000,000, 80,000 to 800,000, or even 100,000 to 600,000. Further, when the polymer compound according to the present invention is an oil-soluble polymer compound having a carbonyl group and an amino group, the molecular weight is preferably 30,000 to 1,000,000, 50,000 to 500,000, or even 80,000 to 350,000. is there.
(3)水溶性高分子化合物(主部)の一例として、図2に示すようなポリアクリル酸(PA)、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコール(PVA)などが代表的である。これらのポリマーは単独で用いられてもよいし、複数種のものを混合して用いられてもよい。この場合も、ポリマーを構成するモノマーは、アルカン、アルケン、アルキン、シクロアルカン、芳香族炭化水素などいずれでもよい。また末端に結合するアルキル基なども、直鎖状(ノルマル)、分岐状(イソ)、環状のいずれでもよい。 (3) As an example of the water-soluble polymer compound (main part), polyacrylic acid (PA), sodium polyacrylate, polyvinyl alcohol (PVA) and the like as shown in FIG. 2 are representative. These polymers may be used alone or as a mixture of plural kinds. In this case, the monomer constituting the polymer may be any of alkane, alkene, alkyne, cycloalkane, aromatic hydrocarbon and the like. The alkyl group bonded to the terminal may be linear (normal), branched (iso), or cyclic.
水溶性高分子化合物も油溶性高分子化合物と同様に、種々のものが市販されており、種々の分子量をもつ所望の水溶性高分子化合物を比較的低コストで入手できる。勿論、市販されていないポリマーや独自に開発したポリマーを本発明の水溶性高分子化合物として用いても良い。 A variety of water-soluble polymer compounds are commercially available in the same manner as oil-soluble polymer compounds, and desired water-soluble polymer compounds having various molecular weights can be obtained at a relatively low cost. Of course, a polymer not commercially available or a polymer originally developed may be used as the water-soluble polymer compound of the present invention.
水溶性高分子化合物も、そのようなポリマーを主部としつつ、前述したカルボキシル基、ヒドロキシル基、カルボニル基またはアミノ基等の表面官能基をさらに有する。このような表面官能基は少なくとも一つ以上あればよいが、複数あってもまたは複数種あってもよい。 The water-soluble polymer compound also has a surface functional group such as a carboxyl group, a hydroxyl group, a carbonyl group or an amino group as described above, with such a polymer as a main part. There may be at least one or more such surface functional groups, but there may be a plurality or a plurality of types.
本発明に係る分子化合物がカルボキシル基および/またはヒドロキシル基を有する水溶性高分子化合物の場合、分子量が8000〜100万、2万〜90万さらには10万〜85万であると好ましい。 When the molecular compound according to the present invention is a water-soluble polymer compound having a carboxyl group and / or a hydroxyl group, the molecular weight is preferably 8,000 to 1,000,000, 20,000 to 900,000, or even 100,000 to 850,000.
(4)本発明に係る高分子化合物には種々のポリマーを利用でき、その構成元素までは問わない。もっとも高分子化合物は、環境負荷元素(Cl、P、S等)を含有していないと好適である。すなわち、本発明に係る高分子化合物は、炭素(C)、水素(H)、酸素(O)、窒素(N)などの元素のみで構成されており、それら以外の元素を含まないと好ましい。既に例示した本発明に係る高分子化合物(ポリマー)はいずれも、C、H、O、N等からなり環境負荷元素を含まない。 (4) Various polymers can be used for the polymer compound according to the present invention, and the constituent elements thereof are not limited. However, it is preferable that the polymer compound does not contain an environmental load element (Cl, P, S, etc.). That is, the polymer compound according to the present invention is composed of only elements such as carbon (C), hydrogen (H), oxygen (O), nitrogen (N), and preferably does not include other elements. Any of the polymer compounds (polymers) according to the present invention already exemplified are composed of C, H, O, N, etc. and do not contain an environmental load element.
《加工用潤滑剤》
(1)本発明の加工用潤滑剤は、上述した高分子化合物のみからなってもよいが、分子量の大きな高分子化合物は、通常、高粘度であって、そのままでは加工用潤滑剤として取り扱い難い。そこで適当な粘度の基油や水等に高分子化合物を添加したものを加工用潤滑剤として用いると好適である。油溶性高分子化合物なら基油を溶媒とし、水溶性高分子化合物なら水を溶媒とするとよい。《Processing lubricant》
(1) The processing lubricant of the present invention may be composed of only the above-described polymer compound. However, a polymer compound having a large molecular weight usually has high viscosity and is difficult to handle as it is as a processing lubricant. . Therefore, it is preferable to use a base oil or water having an appropriate viscosity to which a polymer compound is added as a processing lubricant. For oil-soluble polymer compounds, base oil should be used as a solvent, and for water-soluble polymer compounds, water should be used as a solvent.
高分子化合物の溶媒への添加量(配合量)は、加工用潤滑剤の加工面間への供給方法、溶媒や高分子化合物の種類・特性の他、加工条件(変形量、加工力、温度などの加工雰囲気、加工具または被加工材の種類・特性、非晶質炭素膜や被加工面の性状等)などにより異なる。 The amount of polymer compound added to the solvent (mixing amount) includes the processing lubricant supply method between processing surfaces, the type and characteristics of the solvent and polymer compound, as well as the processing conditions (deformation amount, processing force, temperature). Depending on the processing atmosphere, the type and characteristics of the processing tool or workpiece, the properties of the amorphous carbon film and the surface to be processed, etc.).
もっとも高分子化合物は、加工用潤滑剤全体を100質量%としたときに8〜50質量%、15〜45質量%さらには25〜40質量%含まれると好ましい。高分子化合物が過少では効果が乏しく、過多では加工用潤滑剤の粘度が上昇して取扱性が低下する。なお、加工用潤滑剤の加工面間への供給は、加工用潤滑剤の噴霧または流込み、加工用潤滑剤への加工具または被加工材の浸漬等いずれでもよい。 However, it is preferable that the polymer compound is contained in an amount of 8 to 50% by mass, 15 to 45% by mass, and further 25 to 40% by mass when the entire processing lubricant is 100% by mass. When the amount of the polymer compound is too small, the effect is poor. When the amount is too large, the viscosity of the processing lubricant is increased and the handling property is lowered. Note that the processing lubricant may be supplied between the processing surfaces by spraying or pouring the processing lubricant, immersing the processing tool or workpiece in the processing lubricant, or the like.
ちなみに基油に油溶性高分子化合物を添加した加工用潤滑剤なら、40℃における動粘度が5〜300mm2/s、10〜250mm2/sさらには15〜200mm2/s程度とになるように調整されると好適である。If the way the base oil in the oil-soluble polymer compound processing lubricant added, kinematic viscosity at 40 ° C. is 5~300mm 2 / s, 10~250mm 2 / s and even more so as to be as about 15~200mm 2 / s It is preferable to adjust to.
(2)加工用潤滑剤に用いる基油は、特に限定されず、鉱油、合成油、油脂などを単独または組み合わせて使用できる。鉱油には、例えば、パラフィン系、ナフテン系等がある。合成油には、例えば、ポリ−α−オレフィン、ポリ−α−オレフィンの水素化物、イソブテンオリゴマー、イソブテンオリゴマーの水素化物、イソパラフィン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ジエステル、ポリオールエステル、ポリオキシアルキレングリコール、ジアルキルジフェニルエーテル、ポリフェニルエーテル等がある。鉱油中または合成油中で、種類の異なるものを適当に混合した基油を用いてもよい。なお、基油自体も、環境負荷元素を含まないほど好ましい。つまり基油も、主部がCおよびHで構成され、残部がOまたはNのいずれかのみから構成されると好適である。 (2) The base oil used for the processing lubricant is not particularly limited, and mineral oils, synthetic oils, fats and the like can be used alone or in combination. Mineral oil includes, for example, paraffinic and naphthenic. Synthetic oils include, for example, poly-α-olefin, poly-α-olefin hydride, isobutene oligomer, hydride of isobutene oligomer, isoparaffin, alkylbenzene, alkylnaphthalene, diester, polyol ester, polyoxyalkylene glycol, dialkyldiphenyl ether And polyphenyl ether. A base oil obtained by appropriately mixing different kinds of mineral oil or synthetic oil may be used. In addition, the base oil itself is so preferable that it does not contain an environmental load element. That is, it is preferable that the base oil is composed of C and H in the main part and only O or N in the remaining part.
(3)本発明の加工用潤滑剤は、溶媒と高分子化合物とのみで構成されると、低コスト化を図れるので好ましい。もっとも、さらなる加工性の向上や特定機能の向上を狙って、高分子化合物以外の添加剤を任意に含んでもよい。このような添加剤には、例えば、極圧剤や耐摩耗剤等があるが、いずれにもCl、S、P、Mo等の環境負荷元素を含まないものが好ましい。 (3) It is preferable that the processing lubricant of the present invention is composed of only a solvent and a polymer compound, since the cost can be reduced. However, additives other than the polymer compound may optionally be included for the purpose of further improving the workability and the specific function. Such additives include, for example, an extreme pressure agent and an antiwear agent, and any of them does not contain an environmental load element such as Cl, S, P, and Mo.
《加工具》
加工具は、基材の表面に非晶質炭素膜が成膜されてなる。《Processing tool》
The processing tool is formed by forming an amorphous carbon film on the surface of a base material.
(1)基材
加工具の基材は、加工の種類に適した材質、形状等が選択される。例えば、その材質は表面に非晶質炭素膜が形成可能である限り、炭素鋼、合金鋼、鋳鉄、アルミニウム合金などの金属製でも、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、超硬合金などのセラミックス製でもよい。(1) Base material The base material of a processing tool selects the material, shape, etc. suitable for the kind of process. For example, as long as an amorphous carbon film can be formed on the surface, the material may be made of metal such as carbon steel, alloy steel, cast iron, aluminum alloy, or ceramics such as alumina, silicon nitride, silicon carbide, cemented carbide. But you can.
(2)非晶質炭素膜
加工具の基材上に形成される非晶質炭素膜は、いわゆるダイヤモンドライクカーボン膜(以下「DLC膜」という。)である。加工具の表面に成膜されるDLC膜の組成、成膜方法、特性(硬度、ヤング率、耐剥離性等)などは問わないが、当然ながら、加工具の用途に応じた適切な特性を備えるのが好ましい。(2) Amorphous carbon film The amorphous carbon film formed on the substrate of the processing tool is a so-called diamond-like carbon film (hereinafter referred to as “DLC film”). The composition, film formation method, and characteristics (hardness, Young's modulus, peel resistance, etc.) of the DLC film formed on the surface of the processing tool are not questioned. It is preferable to provide.
ここでDLC膜の特性は、その組成や製造方法により影響を受ける。例えば、C、HさらにはSiなどの含有量、電子軌道がsp2混成軌道をとるC原子(以下「Csp2」という。)と電子軌道がsp3混成軌道をとるC原子(以下「Csp3」という。)の存在割合などによってDLC膜の特性が変化し得る。Here, the characteristics of the DLC film are affected by the composition and manufacturing method. For example, the content of C, H and Si, and the C atom (hereinafter referred to as “Csp 2 ”) whose electron orbit takes a sp 2 hybrid orbital and the C atom whose electron orbit takes a sp 3 hybrid orbit (hereinafter “Csp 3 ”). The characteristics of the DLC film can change depending on the abundance ratio.
このDLC膜は、Siを含むSi含有非晶質炭素膜(以下「DLC−Si膜」という)であると好適である。DLC−Si膜は硬質被膜であると共に摩擦摺動特性にも優れる。従って、加工具の表面がDLC−Si膜で被覆されると、耐焼付性の向上、加工力の低減、加工具の高寿命化等を図れて好ましい。 The DLC film is preferably a Si-containing amorphous carbon film containing Si (hereinafter referred to as “DLC-Si film”). The DLC-Si film is a hard film and has excellent frictional sliding characteristics. Therefore, it is preferable that the surface of the processing tool is covered with a DLC-Si film because seizure resistance is improved, processing force is reduced, and the life of the processing tool is increased.
DLC膜(以下、DLC−Si膜を含む。)の組成の一例を挙げると、膜全体を100原子%としたときに、H:0〜40原子%、5〜35原子%さらには10〜30原子%含み、残部がCであると好適である。DLC−Si膜なら、さらにSi:2〜30原子%さらには4〜20原子%含むと好ましい。 An example of the composition of the DLC film (hereinafter, including the DLC-Si film) is as follows: H: 0 to 40 atomic%, 5 to 35 atomic%, and further 10 to 30 when the entire film is 100 atomic%. It is preferable that it contains atomic% and the balance is C. In the case of a DLC-Si film, it is preferable to further contain Si: 2 to 30 atomic%, further 4 to 20 atomic%.
Hは、DLC膜の靱性を高め、基材との密着性を向上させ得る。もっとも、Hが過少ではその効果が乏しく、Hが過多になるとDLC膜が逆に軟化して加工具の寿命や摩擦摺動特性が低下し得る。SiはDLC膜の硬質化や高分子化合物の吸着性を高めるシラノール(−Si−OH)の形成に有効である。Siが過少ではその効果が乏しく、Siが過多になるとDLC膜が硬化し過ぎて逆に摩擦摺動特性が低下し得る。 H can increase the toughness of the DLC film and improve the adhesion to the substrate. However, if H is too small, the effect is poor, and if H is excessive, the DLC film softens on the contrary, and the life and frictional sliding characteristics of the processing tool may be reduced. Si is effective for hardening the DLC film and forming silanol (-Si-OH) that enhances the adsorptivity of the polymer compound. If the amount of Si is too small, the effect is poor. If the amount of Si is excessive, the DLC film is hardened too much, and conversely, the frictional sliding characteristics can be lowered.
C中のCsp2とCsp3との割合は、DLC膜中の全C原子数を100%としたときに、Csp2が20〜90%さらには60〜75%であると好ましい。Csp2が存在することにより、DLC膜の靱性が高まり、摩擦摺動特性が向上し得る。もっともCsp2が過少ではその効果が乏しく、過多になるとDLC膜は軟化して好ましくない。The ratio of Csp 2 to Csp 3 in C is preferably 20 to 90%, more preferably 60 to 75%, with Csp 2 being 100% when the total number of C atoms in the DLC film is 100%. The presence of Csp 2 can increase the toughness of the DLC film and improve the frictional sliding characteristics. However, if Csp 2 is too small, the effect is poor, and if it is excessive, the DLC film softens, which is not preferable.
ちなみに、DLC膜中のC量およびSi量は、電子線マイクロアナライザ(EPMA)、X線光電子分光分析(XPS)、ラザフォード後方散乱法(RBS)等より定量できる。またH量は、弾性反跳粒子検出法(ERDA)により定量できる。ERDAは、2MeVのヘリウムイオンビームを膜表面に照射して、膜からはじき出される水素イオンを半導体検出器により検出し、膜中の水素濃度を測定する方法である。さらにCsp2量、Csp3量は、固体NMRで定量性のあるマジックアングルスピニングを行う高出力デカップリング法(HD−MAS)により定量できる。Incidentally, the amount of C and Si in the DLC film can be quantified by electron beam microanalyzer (EPMA), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Rutherford backscattering method (RBS) or the like. The amount of H can be quantified by elastic recoil detection method (ERDA). ERDA is a method of measuring the hydrogen concentration in the film by irradiating the surface of the film with a 2 MeV helium ion beam, detecting hydrogen ions ejected from the film with a semiconductor detector. Further, the amount of Csp 2 and the amount of Csp 3 can be quantified by a high-power decoupling method (HD-MAS) in which magic angle spinning with quantitativeness is performed by solid-state NMR.
DLC膜の成膜方法には、例えば、プラズマCVD法、イオンプレーティング法、スパッタリング法など、CVD法やPVD法を用いることができる。その一例として直流プラズマCVD法を用いる場合について説明すると、先ず、加工具(基材)を配置した真空炉内へ反応ガスおよびキャリアガスを導入する。次に、その真空炉内で放電させてプラズマを生成させる。そしてプラズマイオン化されたC、CH、Si等を加工具の被覆面へ付着させる。これにより、硬質なDLC膜が形成される。このとき用いる反応ガスとして、メタン(CH4)、アセチレン(C2H2)、ベンゼン(C6H6)等の炭化水素ガスがある。またDLC−Si膜を成膜する場合であれば、さらに、Si(CH3)4[TMS]、SiH4 、SiCl4 、SiH2F4等のケイ素化合物ガスと水素ガスを用いても良い。キャリアガスにはアルゴンガスなどの不活性ガスを用いるとよい。As a method for forming the DLC film, for example, a CVD method or a PVD method such as a plasma CVD method, an ion plating method, or a sputtering method can be used. As an example, the case of using the DC plasma CVD method will be described. First, a reaction gas and a carrier gas are introduced into a vacuum furnace in which a processing tool (base material) is arranged. Next, plasma is generated by discharging in the vacuum furnace. And plasma ionized C, CH, Si, etc. are made to adhere to the covering surface of a processing tool. Thereby, a hard DLC film is formed. Examples of the reaction gas used at this time include hydrocarbon gases such as methane (CH 4 ), acetylene (C 2 H 2 ), and benzene (C 6 H 6 ). In the case of forming a DLC-Si film, a silicon compound gas such as Si (CH 3 ) 4 [TMS], SiH 4 , SiCl 4 , SiH 2 F 4 and hydrogen gas may be further used. An inert gas such as argon gas may be used as the carrier gas.
ところで、非晶質炭素膜がSi含有非晶質炭素膜である場合、その表面上にシラノール層が形成されることにより、上述した極性をもつ表面官能基を有する高分子化合物がSi含有非晶質炭素膜の表面により強固に結合または吸着するようになる。なお、この高分子化合物は水溶性高分子化合物には限らず油溶性高分子化合物でもよい。前述した表面官能基を有する油溶性高分子化合物の場合、加工用潤滑剤中に僅かな水分を含むとシラノール層がSi含有非晶質炭素膜上に生成され易くなり好適である。なお、加工用潤滑剤中の水分は、全体を100質量%としたときに10ppm以上あると好ましい。 By the way, when the amorphous carbon film is a Si-containing amorphous carbon film, a silanol layer is formed on the surface of the amorphous carbon film, so that the polymer compound having the above-described polar surface functional group becomes a Si-containing amorphous film. The surface of the carbonaceous film becomes more strongly bonded or adsorbed. The polymer compound is not limited to a water-soluble polymer compound but may be an oil-soluble polymer compound. In the case of the oil-soluble polymer compound having a surface functional group described above, if a slight amount of moisture is contained in the processing lubricant, a silanol layer is easily formed on the Si-containing amorphous carbon film. In addition, it is preferable that the water | moisture content in a process lubricant is 10 ppm or more when the whole is 100 mass%.
DLC膜(DLC−Si膜を含む)の膜厚は、0.1〜6μmさらには0.3〜3μmであると好適である。この膜厚が過小ではDLC膜の耐久性が低下し、膜厚が過大では基材との密着性や耐剥離性が低下する。またDLC膜の硬さは、10GPa以上、15GPa以上さらには20GPa以上であると好適である。この硬さが過小ではDLC膜の耐久性が低下して好ましくない。 The film thickness of the DLC film (including the DLC-Si film) is preferably 0.1 to 6 μm, and more preferably 0.3 to 3 μm. If the film thickness is too small, the durability of the DLC film is lowered, and if the film thickness is too large, the adhesion to the substrate and the peel resistance are lowered. The hardness of the DLC film is preferably 10 GPa or more, 15 GPa or more, and further 20 GPa or more. If the hardness is too small, the durability of the DLC film is lowered, which is not preferable.
《加工方法》
本発明でいう加工は、鍛造、しごき、絞り、プレス、転造、押出し、引抜き、圧延などの塑性加工が好適である。特に加工率や面積拡大率が大きい(例えば、減面率:5〜15%)しごき加工、絞り加工、鍛造等の塑性加工に本発明を用いると好ましい。この他、本発明でいう加工は切削、剪断、穴あけ等の加工でもよい。なお、加工具は加工の種類に応じたものであればよく、各種の金型(パンチ、ダイス等を含む)でも切削工具等でもよい。《Processing method》
The processing referred to in the present invention is preferably plastic processing such as forging, ironing, drawing, pressing, rolling, extrusion, drawing, and rolling. In particular, it is preferable to use the present invention for plastic working such as ironing, drawing, forging, etc., where the working rate and area expansion rate are large (for example, the area reduction ratio: 5 to 15%). In addition, the processing referred to in the present invention may be processing such as cutting, shearing or drilling. In addition, the processing tool should just respond | correspond to the kind of process, and may be various dies (a punch, a die etc. are included), a cutting tool, etc.
また本発明でいう加工は、冷間でも温間でも良い。DLC膜および加工用潤滑剤があまり変質しない範囲(例えば室温〜200℃)であれば加工温度は問わない。なお、被加工材はその形態等を問わず、素材でも中間材でも最終製品でもよい。 The processing referred to in the present invention may be cold or warm. The processing temperature is not limited as long as the DLC film and the processing lubricant do not change so much (for example, room temperature to 200 ° C.). The material to be processed may be a raw material, an intermediate material, or a final product regardless of its form.
実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。 The present invention will be described more specifically with reference to examples.
《加工用潤滑剤の調製》
(1)試料No.A00〜A111(油系加工用潤滑剤)
表1に示すように、基油(試料No.A00)に種々の油溶性高分子化合物(添加剤)を添加して、アルミニウム合金を対象とした複数の加工用潤滑剤を調製した。<Preparation of processing lubricant>
(1) Sample No. A00-A111 (Oil-based processing lubricant)
As shown in Table 1, various oil-soluble polymer compounds (additives) were added to the base oil (sample No. A00) to prepare a plurality of processing lubricants for aluminum alloys.
基油には無添加鉱油(サンパー110/日本サン石油株式会社製)を用いた。この基油の動粘度は40℃で20.2mm2/秒であった。各試料の油溶性高分子化合物の構造(主部および官能基)および分子量(Mw)は表1に併せて示した。なお、油溶性高分子化合物の主部であるポリメタクリレートまたはオレフィンコポリマーの化学構造は図1に示した通りである。As the base oil, additive-free mineral oil (Thamper 110 / manufactured by Nippon Sun Oil Co., Ltd.) was used. The kinematic viscosity of this base oil was 20.2 mm 2 / sec at 40 ° C. The structure (main part and functional group) and molecular weight (Mw) of the oil-soluble polymer compound of each sample are shown together in Table 1. The chemical structure of the polymethacrylate or olefin copolymer which is the main part of the oil-soluble polymer compound is as shown in FIG.
油溶性高分子化合物の基油に対する添加量も、加工用潤滑剤全体を100質量%として表1に併せて示した。なお、表1中、試料No.A00と試料No.A01は同じ加工用潤滑剤であり、試料No.A60と試料No.A61は同じ加工用潤滑剤である。 The amount of the oil-soluble polymer compound added to the base oil is also shown in Table 1 with 100% by mass of the entire processing lubricant. In Table 1, sample No. A00 and sample no. A01 is the same processing lubricant. A60 and sample no. A61 is the same processing lubricant.
油溶性高分子化合物の官能基の種類や数および分子量は次のように調整、特定した。先ず油溶性高分子化合物の分子量はゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)による重量平均分子量を測定した。この際の使用装置および測定条件は次の通りである。 The type, number and molecular weight of the functional group of the oil-soluble polymer compound were adjusted and specified as follows. First, the molecular weight of the oil-soluble polymer compound was measured by the weight average molecular weight by gel permeation chromatography (GPC). The equipment used and measurement conditions at this time are as follows.
装置:LC−20AD(株式会社島津製作所製)
カラム:Shodex KF−806×2本、 KF−802×1本
またはK−806×2本 K−802×1本
測定温度:室温〜40℃
試料溶液:0.2質量%のTHF溶液または0.3質量%のクロロホルム
溶液注入量:150μl
検出装置:屈折率検出器
標準:ポリスチレンApparatus: LC-20AD (manufactured by Shimadzu Corporation)
Column: Shodex KF-806 x 2 and KF-802 x 1
Or K-806 × 2 K-802 × 1 Measurement temperature: Room temperature to 40 ° C.
Sample solution: 0.2 mass% THF solution or 0.3 mass% chloroform Solution injection amount: 150 μl
Detector: Refractive index detector Standard: Polystyrene
次に油溶性高分子化合物の官能基(カルボニル基、アミノ基、ヒドロキシル基)については赤外分光分析および核磁気共鳴(NMR)により特定した。 Next, the functional groups (carbonyl group, amino group, hydroxyl group) of the oil-soluble polymer compound were identified by infrared spectroscopic analysis and nuclear magnetic resonance (NMR).
なお、試料No.00〜A111の加工用潤滑剤はいずれも環境負荷物質を含まない。すなわち、それら加工用潤滑剤は、実質的にC、H、OまたはNのみからなり、環境負荷元素である金属(Zn等)、重金属(Mo等)、S、P、Cl等を含まない。 Sample No. None of the processing lubricants of 00 to A111 contains an environmental load substance. That is, these processing lubricants are substantially composed only of C, H, O, or N, and do not include metals (such as Zn), heavy metals (such as Mo), S, P, and Cl that are environmentally hazardous elements.
(2)試料No.B11〜B51(水系加工用潤滑剤)
表2に示すように、蒸留水に種々の水溶性高分子化合物(添加剤)を添加して、アルミニウム合金を対象とした複数の加工用潤滑剤を調製した。(2) Sample No. B11-B51 (lubricant for aqueous processing)
As shown in Table 2, various water-soluble polymer compounds (additives) were added to distilled water to prepare a plurality of processing lubricants for aluminum alloys.
それぞれの水溶性高分子化合物の構造(主部および官能基)と分子量(Mw)は表2に併せて示した。水溶性高分子化合物の主部であるポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウムまたはポリビニルアルコールの化学構造は図2に示した通りである。 The structure (main part and functional group) and molecular weight (Mw) of each water-soluble polymer compound are shown together in Table 2. The chemical structure of polyacrylic acid, sodium polyacrylate or polyvinyl alcohol, which is the main part of the water-soluble polymer compound, is as shown in FIG.
水溶性高分子化合物の蒸留水に対する添加量も、加工用潤滑剤全体を100質量%として、表2に併せて示した。なお、表2中、試料No.B20と試料No.B21は同じ加工用潤滑剤である。 The amount of the water-soluble polymer compound added to distilled water is also shown in Table 2 with the entire processing lubricant as 100% by mass. In Table 2, sample No. B20 and sample no. B21 is the same processing lubricant.
水溶性高分子化合物の官能基の種類や数および分子量も、前述した方法と同様に調整、特定した。但し、GPCによる水溶性高分子化合物の重量平均分子量の測定では、カラム:Shodex O Hpak(SB−G+SB−803HQ+SB−802HQ)、試料溶液:0.2質量%NaCl水溶液、溶液注入量:100μlとした。 The type, number and molecular weight of the functional group of the water-soluble polymer compound were also adjusted and specified in the same manner as described above. However, in the measurement of the weight average molecular weight of the water-soluble polymer compound by GPC, column: Shodex O Hpak (SB-G + SB-803HQ + SB-802HQ), sample solution: 0.2 mass% NaCl aqueous solution, solution injection amount: 100 μl .
なお、試料No.B11〜B51の加工用潤滑剤はいずれも環境負荷物質を含まない。すなわち、それら加工用潤滑剤は、実質的にC、H、OまたはNaのみからなり、環境負荷元素である金属(Zn等)、重金属(Mo等)、S、P、Cl等を含まない。 Sample No. None of the processing lubricants B11 to B51 contains an environmental load substance. That is, these processing lubricants are substantially composed only of C, H, O, or Na, and do not include metals (such as Zn), heavy metals (such as Mo), S, P, and Cl that are environmentally hazardous elements.
(3)試料No.C11〜C21および試料No.D10〜20
分子量が比較的小さい従来の潤滑油および市販されている加工用潤滑油も用意した。これらを表3に示した。なお、試料No.C20と試料No.C21は同じ加工用潤滑油である。また試料No.D10に示した市販油は、冷間鍛造用潤滑油(製品名:FW439A、メーカー:新日本石油株式会社) である。試料No.D20に示した市販油は、冷間鍛造用潤滑油(製品名:タイタンホーマーCCD220、メーカー:豊田ケミカルエンジニアリング株式会社)である。(3) Sample No. C11-C21 and Sample No. D10-20
Conventional lubricating oils with relatively low molecular weight and commercially available processing lubricating oils were also prepared. These are shown in Table 3. Sample No. C20 and sample no. C21 is the same lubricating oil for processing. Sample No. The commercial oil indicated by D10 is a lubricating oil for cold forging (product name: FW439A, manufacturer: Nippon Oil Corporation). Sample No. The commercial oil shown in D20 is a lubricating oil for cold forging (product name: Titan Homer CCD220, manufacturer: Toyota Chemical Engineering Co., Ltd.).
(4)試料No.E10およびE11
固体潤滑被膜に関する試料も用意した。固体潤滑被膜は、金型(加工具)等に塗布された加工用潤滑剤により形成される流動性被膜(液膜)ではなく、被加工材の表面に固着した非流動性被膜である。これも表3に併せて示した。(4) Sample No. E10 and E11
Samples relating to the solid lubricating coating were also prepared. The solid lubricant film is not a fluid film (liquid film) formed by a processing lubricant applied to a mold (processing tool) or the like, but a non-fluid film fixed to the surface of the workpiece. This is also shown in Table 3.
この固体潤滑被膜は次のようにして形成した。アルミニウム合金からなる被加工材(基材)の最表面(内周面)に、先ず、ケイフッ化法を用いてフッ化アルミニウムからなる化成処理被膜を形成する。この上に、リン酸亜鉛の金属石鹸被膜さらにステアリン酸ナトリウムの金属石鹸被膜を、加熱乾燥を行いつつ順次形成した。こうして被加工材の表面に3層構造の固体潤滑被膜が形成された。ちなみに、この固体潤滑被膜は、従来の潤滑油等で対応困難な厳しい条件下でも、アルミニウム合金を冷間鍛造等できる潤滑方法として周知である。 This solid lubricating film was formed as follows. First, a chemical conversion treatment film made of aluminum fluoride is formed on the outermost surface (inner peripheral surface) of a workpiece (base material) made of an aluminum alloy by using a silicofluorination method. On top of this, a zinc phosphate metal soap film and a sodium stearate metal soap film were sequentially formed while heating and drying. In this way, a solid lubricating film having a three-layer structure was formed on the surface of the workpiece. Incidentally, this solid lubricating coating is well known as a lubricating method capable of cold forging an aluminum alloy even under severe conditions difficult to cope with with conventional lubricating oils.
《加工性の評価方法》
(1)ボール通し試験
本実施例では、しごき加工等を行う際の金型と被加工材との間の摩擦抵抗(加工力)や耐焼付性などを代替的に評価できるボール通し試験により、各加工用潤滑剤の潤滑性(加工性)を評価した。このボール通し試験に用いた試験装置10の概要を図3に示す。試験装置10は、コンテナ1、パンチ2、ノックアウトパンチ3およびボール5から構成される。コンテナ1は、φ30mmの貫通穴1aが中央に設けられた鋼製(JIS SKH51)の雌型(ダイス)である。この貫通穴1aに、しごき加工の対象となる円筒状の被加工材4が嵌挿または挿入され得る。パンチ2は、コンテナ1にセットされた被加工材4の内筒部4aへ、雄型であるボール5を押し込む。このパンチ2が移動すると、被加工材4はボール5によってしごき加工がなされる。ノックアウトパンチ3は、そのパンチ2によって押込まれる被加工材4を下方から支持し、被加工材4を所定位置に保持する。<Processing evaluation method>
(1) Ball threading test In this example, a ball threading test that can alternatively evaluate the frictional resistance (working force) and seizure resistance between the mold and the workpiece when performing ironing, etc. The lubricity (workability) of each processing lubricant was evaluated. FIG. 3 shows an outline of the test apparatus 10 used for this ball-through test. The test apparatus 10 includes a container 1, a
ところで、パンチ2の上方には、パンチ2に付与する押込力(加工力)を計測する荷重計(図略)が設置してある。さらに、パンチ2の上方には、その移動量を計測する変位計(図略)も設置してある。こうして、ボール5を押し込んで被加工材4をしごき加工する際の加工力および変位量が、パンチ2を介して同時に計測される。
Incidentally, a load meter (not shown) for measuring the pushing force (working force) applied to the
(2)被加工材(ワーク)
被加工材4として、外径:φ29.9mm、内径:φ15.0mm、高さ50mm(その内、しごき長さ38mm)のアルミニウム合金(JIS A6061)の円筒材を用意した。試験に供した被加工材には、Ar雰囲気中で410℃×2時間加熱した焼鈍し処理を施した。(2) Work material (workpiece)
As the
(3)ボール(加工具)
上述のボール5として、φ16.67mmの鋼球(高速度工具鋼:AISI M50)を用意した。以下、これを「未処理ボール」という。この未処理ボールにDLC−Si膜を成膜したもの(以下「DLC−Si膜ボール」という。)も用意した。このDLC−Si膜の成膜は、直流プラズマCVD装置を用いて、メタン(CH4)とテトラメチルシラン(TMS)の混合ガス(原料ガス)中でプラズマ放電をさせて行った。その際の流量比は、CH4:TMS=1:100(全圧:500Pa)とした。こうして膜厚が2μmのDLC−Si膜を得た。このDLC−Si膜の組成は、C:66原子%、H:30原子%、Si:4原子%であった。なお、この膜中のSi含有量は電子プローブ微小部分析法(EPMA)により定量した。またH含有量は弾性反跳粒子検出法(ERDA)により定量した。(3) Ball (processing tool)
A steel ball (high speed tool steel: AISI M50) having a diameter of 16.67 mm was prepared as the
(4)試験条件
上述した種々の加工用潤滑剤を加工具(ボール5)に塗布してボール通し試験を行った。また固体潤滑被膜を形成した被加工材についても同様にボール通し試験を行った。この際、被加工材4の減面率は8%である。減面率:8%の加工は、通常なら焼き付きを生じる厳しい加工である。具体的には、前述した固体潤滑被膜を被加工材4の内周面に形成していないと、従来なら焼き付きを生じるほど厳しい強加工である。ちなみに減面率(R)は加工にともない被加工材4の横断面積が減少する割合であり次のようにして求まる(図3参照)。(4) Test conditions The various processing lubricants described above were applied to a processing tool (ball 5), and a ball passing test was performed. In addition, a ball penetration test was similarly performed on a workpiece on which a solid lubricant film was formed. At this time, the area reduction rate of the
減面率R=(Db2−Di2)×100/(Dc2−Di2)
Db:ボール5の外径
Dc:コンテナ1の内径
Di:被加工材4の内径(加工前)Area reduction ratio R = (Db 2 −Di 2 ) × 100 / (Dc 2 −Di 2 )
Db: outer diameter of the
Dc: inner diameter of container 1
Di: Inner diameter of workpiece 4 (before processing)
ボール通し試験における加工用潤滑剤の供給は次のようにして行った(加工用潤滑剤を用いた全ての試験について同様である)。先ずボール5および被加工材4をアセトン50%、ヘキサン50%の混合液中で超音波洗浄して脱脂乾燥した。その後、被加工材4の内周面上部から加工用潤滑剤を滴下した。この被加工材4をコンテナ1内へ挿入した。次にボール5にも、その頂部からスポイトにより加工用潤滑剤を滴下した。このボール5を被加工材4の内周面上部に置いた。こうして加工面間に加工用潤滑剤を供給した。
Supply of the processing lubricant in the ball threading test was performed as follows (the same applies to all tests using the processing lubricant). First, the
上記の試験に際して、ボール5の押込み長さ(しごき長さ)は38mm、ボール5の押込み速度(試験速度)は初速200mm/sとした。なお、この押込み速度は、ボール5が被加工材4を通過する際に生じる変形抵抗により終速180mm/sまで減速した(全ての試験について同様である)。
In the above test, the indentation length (squeezing length) of the
《試験》
加工用潤滑剤または固体潤滑被膜と、DLC−Si膜ボールまたは未処理ボールとを組合わせた各試料について上述したボール通し試験を行うことにより得られた結果を表1〜3に併せて示した。表中の「最大荷重」は、パンチ2に作用する最大ボール押込み荷重を測定したものである。いずれの場合も、加工具であるボールは途中で止まることなく通過した。但し、ボール通し試験後のボールまたは被加工材を観察したところ、焼付きが生じているものがあった。焼付きが観察されなかった場合を○(焼付き無し)、焼付きが観察された場合を×(焼付き有り)で表1〜3に併せて示した。なお、試験途中で焼付きが生じても、ボールが貫通したのは、被加工材の一部がボールに付着したまません断されていたためである。"test"
Tables 1 to 3 also show the results obtained by performing the above-described ball threading test on each sample in which a processing lubricant or a solid lubricating coating and a DLC-Si film ball or an untreated ball are combined. . “Maximum load” in the table is the maximum ball indentation load acting on the
《評価》
(1)従来の加工用潤滑剤等
先ず、表3の試料No.C11〜D20に示すように、従来の加工用潤滑剤を用いた場合、いずれもボール押込み時の最大荷重が50kN以上となって焼付きが生じた。これは加工具(ボール5)の表面が未処理の場合は勿論、その表面にDLC−Si膜がある場合でも同様であった。<Evaluation>
(1) Conventional processing lubricant, etc. As shown in C11 to D20, when the conventional processing lubricant was used, the maximum load at the time of pressing the ball was 50 kN or more, and seizure occurred. This was the same not only when the surface of the processing tool (ball 5) was untreated but also when there was a DLC-Si film on the surface.
一方、表3の試料No.E10および試料No.E11に示すように、被加工材の表面に固体潤滑被膜を形成した場合、いずれも最大荷重が40kN程度で焼付きが生じなかった。これは、加工具(ボール5)の表面にDLC−Si膜がある場合は勿論、その表面が未処理の場合でも同様であった。この理由は、固体潤滑被膜が被加工材の表面に強固に結合していると共に延性を有し、従来の加工用潤滑剤(液体)からなる潤滑層と異なり潤滑膜切れを生じ難く、被加工材と加工具の固体接触が有効に抑止されたためと考えられる。 On the other hand, sample No. E10 and sample no. As shown in E11, when a solid lubricant film was formed on the surface of the workpiece, none of the seizures occurred at a maximum load of about 40 kN. This was true even when the DLC-Si film was present on the surface of the processing tool (ball 5) as well as when the surface was untreated. This is because the solid lubricating film is firmly bonded to the surface of the work piece and has ductility, unlike the conventional lubricating layer made of a processing lubricant (liquid), it is difficult for the lubricating film to break. This is probably because solid contact between the material and the processing tool was effectively suppressed.
このようにアルミニウム合金を冷間で強加工する場合、従来の加工用潤滑剤では焼付きを生じることがわかる。これは、加工具の表面に耐焼付きや摩擦低減等に効果があるDLC−Si膜を形成した場合でも、また加工用潤滑剤がその加工具の表面に吸着し易い官能基を有する場合でも同様であった。従ってこれまでは、被加工材の表面に固体潤滑被膜を形成して、アルミニウム合金を強加工するしかなかったことがわかる。 In this way, when the aluminum alloy is strongly processed cold, it can be seen that the conventional processing lubricant causes seizure. This is the same even when a DLC-Si film having an effect on seizure resistance and friction reduction is formed on the surface of the processing tool, or when the processing lubricant has a functional group that is easily adsorbed on the surface of the processing tool. Met. Therefore, until now, it can be understood that a solid lubricating film was formed on the surface of the workpiece and the aluminum alloy was strongly processed.
(2)油系加工用潤滑剤の場合
次に、表1に示す結果から、分子量の大きな油溶性高分子化合物を基油に添加した加工用潤滑剤を用いた場合、ボール押込み時の最大荷重を、上記の固体潤滑被膜の場合よりもさらに低くでき、焼付きの発生を回避し得ることが明らかとなった(試料No.A41、試料No.A51、A61およびA81〜A101)。(2) In the case of oil-based processing lubricants From the results shown in Table 1, when a processing lubricant in which an oil-soluble polymer compound having a large molecular weight is added to the base oil is used, the maximum load when the ball is pushed in It was clarified that the occurrence of seizure could be avoided (sample No. A41, sample No. A51, A61 and A81 to A101).
これらはいずれも、加工具の表面に非晶質炭素膜(DLC−Si膜)が形成されている場合であって、加工用潤滑剤が表面官能基を有する分子量3万以上の油溶性高分子化合物を8質量%以上含む場合であった。特に、油溶性高分子化合物の表面官能基がカルボニル基である場合、その分子量が6万以上さらには10万以上のときに、最大荷重が著しく低減して焼付きが発生しなかった。また油溶性高分子化合物の表面官能基がカルボニル基およびアミノ基である場合、その分子量が3万以上さらには5万以上のときに、最大荷重が著しく低減して焼付きが発生しなかった。 These are all cases where an amorphous carbon film (DLC-Si film) is formed on the surface of the processing tool, and the processing lubricant has a surface functional group and an oil-soluble polymer having a molecular weight of 30,000 or more. This was the case where the compound contained 8% by mass or more. In particular, when the surface functional group of the oil-soluble polymer compound is a carbonyl group, when the molecular weight is 60,000 or more and 100,000 or more, the maximum load is remarkably reduced and seizure does not occur. Further, when the surface functional groups of the oil-soluble polymer compound were a carbonyl group and an amino group, when the molecular weight was 30,000 or more, further 50,000 or more, the maximum load was remarkably reduced and no seizure occurred.
試料No.A11〜A62と試料No.A71〜A101とを比較すると、分子量が同じ程度なら、カルボニル基に加えてアミノ基を有する油溶性高分子化合物を用いた方が最大荷重をより低減し得る。試料A81に用いた高分子の熱分解GC/MSによるパイログラム(分解温度:550℃)を図4に示す。2種のカルボニル基(図中I,IV)と2種のアミノ基(図中II,III)が認められたことから、高分子中の吸着点が多数存在していることがわかる。2種のアミノ基の中でIIIタイプ型のアミノ基が多く存在していることが、境界膜を強固にしている要因と考えられる。これは、カルボニル基単体またはアミノ基単体よりも、両者が併存することにより、油溶性高分子化合物の加工具(特にDLC−Si膜)への吸着性が向上したためと考えられる。従ってアルミ基がない場合には、吸着点が減少して潤滑性能が低下し得る。 Sample No. A11-A62 and sample no. Comparing A71 to A101, if the molecular weight is the same, the maximum load can be further reduced by using an oil-soluble polymer compound having an amino group in addition to the carbonyl group. FIG. 4 shows a pyrogram (decomposition temperature: 550 ° C.) by pyrolysis GC / MS of the polymer used for sample A81. Two types of carbonyl groups (I and IV in the figure) and two amino groups (II and III in the figure) were observed, indicating that there are many adsorption points in the polymer. The presence of many type III amino groups in the two types of amino groups is considered to be a factor that strengthens the boundary membrane. This is considered to be because the adsorbability of the oil-soluble polymer compound to the processing tool (particularly the DLC-Si film) is improved by the coexistence of both of the carbonyl group and the amino group. Therefore, when there is no aluminum base, the adsorption point can be reduced and the lubricating performance can be lowered.
(3)水系加工用潤滑剤の場合
さらに、表2に示す結果から、分子量の大きな水溶性高分子化合物を蒸留水に添加した加工用潤滑剤を用いた場合も、ボール押込み時の最大荷重を上記の固体潤滑被膜の場合よりもさらに低くでき、焼付きの発生を回避し得ることが明らかとなった(試料No.B11およびB21〜B51)。これらの場合も同様に、加工具の表面に非晶質炭素膜(DLC−Si膜)が形成されており、加工用潤滑剤がカルボキシル基またはヒドロキシル基を有する分子量8000以上さらには1万以上の水溶性高分子化合物を8質量%以上含む場合であった。(3) In the case of a water-based processing lubricant Further, from the results shown in Table 2, even when a processing lubricant obtained by adding a water-soluble polymer compound having a large molecular weight to distilled water is used, It became clear that it can be made lower than in the case of the above-mentioned solid lubricating coating, and the occurrence of seizure can be avoided (Sample Nos. B11 and B21 to B51). Similarly, in these cases, an amorphous carbon film (DLC-Si film) is formed on the surface of the processing tool, and the processing lubricant has a molecular weight of 8000 or more and 10,000 or more having a carboxyl group or a hydroxyl group. This was a case where 8% by mass or more of the water-soluble polymer compound was contained.
(4)試料No.A60と試料No.A61または試料No.B20と試料No.B21を比較するとわかるように、同じ加工用潤滑剤を用いて加工をする場合でも、加工具の表面にDLC−Si膜が存在するか否かにより、焼付きの発生や最大荷重が大きく変化した。これは次のように考えられる。DLC−Si膜が加工具の表面に存在すると、DLC−Si膜と高分子化合物の表面官能基との間に強力な結合力が生じ、高分子化合物がDLC−Si膜上に強固に吸着して、加工中も膜切れしない安定した潤滑膜が加工面間に形成される。そして、仮に潤滑膜が局所的に途切れるようなことがあっても、耐焼付性等に優れるDLC−Si膜がバックアップしたと考えられる。 (4) Sample No. A60 and sample no. A61 or sample no. B20 and sample no. As can be seen by comparing B21, even when processing using the same processing lubricant, the occurrence of seizure and the maximum load greatly changed depending on whether or not the DLC-Si film was present on the surface of the processing tool. . This is considered as follows. When the DLC-Si film exists on the surface of the processing tool, a strong bonding force is generated between the DLC-Si film and the surface functional group of the polymer compound, and the polymer compound is firmly adsorbed on the DLC-Si film. Thus, a stable lubricating film that does not break during processing is formed between the processed surfaces. And even if the lubricating film is locally interrupted, it is considered that the DLC-Si film having excellent seizure resistance and the like has been backed up.
また試料No.B11と試料No.B51とを比較するとわかるように、高分子化合物の分子量を大きくすると、その添加量を減少させても最大荷重を低減し得る。逆にいえば、分子量が相対的に小さい高分子化合物でも添加量を増加させると最大荷重を低減して焼付きの発生を回避できる。ただし両者の比較から、最大荷重の低減や焼付きの回避を効率的に図るには、高分子化合物の分子量の増加が特に有効であると考えられる。 Sample No. B11 and sample no. As can be seen from comparison with B51, when the molecular weight of the polymer compound is increased, the maximum load can be reduced even if the addition amount is decreased. In other words, even with a polymer compound having a relatively small molecular weight, increasing the addition amount can reduce the maximum load and avoid the occurrence of seizure. However, from a comparison between the two, it is considered that an increase in the molecular weight of the polymer compound is particularly effective for efficiently reducing the maximum load and avoiding seizure.
(5)試料No.A01と試料No.A81に係る加工用潤滑剤と、表面被膜をDLC−Si膜からDLC膜に変えた加工具(ボール5)とを用いて、同様にボール通し試験を行い、加工性の評価を行った。この結果を表4に示した。なお、表4では、試料No.A01および試料No.A81に対応させて、それぞれ試料No.A02および試料No.A82とした。また、上記のDLC膜は、市販のDLC被覆処理(日本アイ・ティ・エフ株式会社、ジアスコートHT)により形成された水素含有DLC膜(H量:26%)である。 (5) Sample No. A01 and Sample No. Using a processing lubricant according to A81 and a processing tool (ball 5) whose surface coating was changed from a DLC-Si film to a DLC film, a ball-through test was conducted in the same manner to evaluate workability. The results are shown in Table 4. In Table 4, sample No. A01 and sample no. Corresponding to A81, sample No. A02 and sample no. A82. The DLC film is a hydrogen-containing DLC film (H content: 26%) formed by a commercially available DLC coating treatment (Japan IT Corporation, Diascoat HT).
試料No.A02と試料No.A82の最大荷重は、80kNと29kNであった。これらはそれぞれ、試料No.A01と試料No.A81の最大荷重とほぼ同様であった。このことから、加工具の表面がDLC−Si膜からDLC膜に変更されても、ほぼ同様な潤滑性能が得られることが確認された。 Sample No. A02 and sample no. The maximum loads of A82 were 80 kN and 29 kN. These are respectively sample Nos. A01 and Sample No. It was almost the same as the maximum load of A81. From this, it was confirmed that substantially the same lubricating performance was obtained even when the surface of the processing tool was changed from the DLC-Si film to the DLC film.
1 コンテナ1
2 パンチ2
3 ノックアウトパンチ
4 被加工材
5 ボール1 container 1
2
3
Claims (10)
前記非晶質炭素膜は、ケイ素(Si)を含み残部がCおよびHからなるSi含有非晶質炭素膜であり、
カルボニル基、アミノ基、カルボキシル基またはヒドロキシル基の少なくとも一つ以上からなる表面官能基を有し分子量が3万〜100万である高分子化合物を、全体を100質量%としたときに8〜50質量%含むことを特徴とする加工用潤滑剤。 A processing lubricant that is interposed between a coated surface of a processing tool coated with an amorphous carbon film and a processed surface of a workpiece made of aluminum or an aluminum alloy and in contact with the coated surface. And
The amorphous carbon film is a Si-containing amorphous carbon film containing silicon (Si) and the balance being C and H,
8 to 50 when a polymer compound having a surface functional group consisting of at least one of carbonyl group, amino group, carboxyl group or hydroxyl group and having a molecular weight of 30,000 to 1,000,000 is 100% by mass as a whole. A processing lubricant characterized by containing a mass%.
前記非晶質炭素膜は、ケイ素(Si)を含み残部がCおよびHからなるSi含有非晶質炭素膜であり、The amorphous carbon film is a Si-containing amorphous carbon film containing silicon (Si) and the balance being C and H,
カルボニル基、アミノ基、カルボキシル基またはヒドロキシル基の少なくとも一つ以上からなる表面官能基を有し分子量が8000〜100万である水溶性高分子化合物を、全体を100質量%としたときに8〜50質量%含むことを特徴とする加工用潤滑剤。A water-soluble polymer compound having a surface functional group composed of at least one of a carbonyl group, an amino group, a carboxyl group or a hydroxyl group and having a molecular weight of 8000 to 1,000,000 is 8 to A processing lubricant comprising 50% by mass.
分子量が6万〜100万である請求項1、3または4のいずれかに記載の加工用潤滑剤。 The polymer compound is an oil-soluble polymer compound having a carbonyl group,
The processing lubricant according to any one of claims 1 to 3, wherein the molecular weight is 60,000 to 1,000,000.
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