JP3006860B2

JP3006860B2 - ステンレス鋼加工用潤滑油組成物とその使用方法

Info

Publication number: JP3006860B2
Application number: JP23605690A
Authority: JP
Inventors: 都司雄和知; 速水立石; 耕太郎藤田
Original assignee: Sakai Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Sakai Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1990-09-05
Filing date: 1990-09-05
Publication date: 2000-02-07
Anticipated expiration: 2015-02-07
Also published as: JPH04114096A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、ステンレス鋼に引抜き加工、ヘッダー加
工、冷間鍛造などの塑性加工を施すにあたって、ステン
レス鋼に皮膜を形成して潤滑性を付与するステンレス鋼
加工用潤滑油組成物とその使用方法に関する。

＜従来の技術＞一般に、冷間加工などを行う場合には、被加工物と工
具とが直接接触するのを防ぎ、焼付を防止するために、
被加工物の表面に潤滑処理がなされている。すなわち、
炭素鋼や低合金鋼の場合には、リン酸塩処理により表面
にリン酸塩皮膜を形成し、ついで石けんや固体潤滑剤で
処理していた。

しかしながら、ステンレス鋼の場合には、リン酸塩皮
膜が形成できないため、上記潤滑処理が適用できなかっ
た。

そこで、上記のようなリン酸塩皮膜に代わって、シュ
ウ酸塩皮膜を形成し、ついで潤滑処理する方法が多く採
用されている。例えば特開昭62−170484号公報、同61−
199514号公報にはシュウ酸塩皮膜を形成後、鉱油処理を
施すことが記載され、特開昭64−78641号公報にはシュ
ウ酸塩皮膜を形成後、銅メッキにより銅皮膜を形成する
ことが記載されている。さらに、特開昭58−179295号公
報にはシュウ酸塩皮膜を形成後、ワックス類と鉱油と脂
肪族アミンを含む潤滑剤で処理することが記載されてい
る。

＜発明が解決しようとする課題＞しかしながら、これらの方法は、シュウ酸が水溶性で
あるために、まずシュウ酸水溶液中でステンレス鋼の表
面に下地皮膜（シュウ酸塩皮膜）を形成し、ついで潤滑
剤で処理するという２工程を必要とし、作業性が悪いと
いう問題があった。

本発明は、一工程で簡単にステンレス鋼の潤滑処理を
行うことができるステンレス鋼加工用潤滑油組成物とそ
の使用方法を提供することを目的とする。

＜課題を解決するための手段および作用＞本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ね
た結果、シュウ酸と、ポリアルキレンオキサイド化合物
より選ばれた少なくとも１種と、ベースオイルとを含有
するステンレス鋼加工用潤滑油組成物が上記課題を解決
することができるという新たな事実を見出し、本発明を
完成するに到った。

すなわち、本発明は、ポリアルキレンオキサイド化合
物により、シュウ酸をベースオイルに溶解させ、このベ
ースオイル中でステンレス鋼の表面にシュウ酸塩皮膜を
形成すると共に、ベースオイルにて潤滑処理も同時に行
えるようにしたものである。

また、本発明では、良好な潤滑皮膜を得るために、上
記組成物に水を添加するのが好ましい。

本発明におけるシュウ酸の配合割合は、良好なシュウ
酸塩皮膜を形成する上で、組成物総量に対して0.5〜60
％（重量％、以下同じ）であればよいが、組成物に取扱
いが容易な流動性を付与する上で0.5〜25％であるのが
より好ましい。シュウ酸の配合割合が0.5％より少ない
ときはシュウ酸塩皮膜の形成が充分でないため、高い潤
滑性能を発揮できず、逆に60％を越えるときは皮膜形成
を行う温度（30〜100℃）において組成物がグリース状
となり、好ましくない。

本発明におけるシュウ酸は、シュウ酸（無水）C₂H₂O₄
のほか、結晶水を含むシュウ酸をも含む概念である。

本発明におけるポリアルキレンオキサイド化合物は、
水溶性のシュウ酸をベースオイルに溶解させる機能を有
するものである。かかるポリアルキレンオキサイドとし
ては、ポリアルキレングリコールとアルコールとのエー
テル化合物、ポリアルキレングリコールの脂肪酸エステ
ル化合物、（ポリ）アルキレングリコールとアルキルア
ミンとの化合物またはポリアルキレングリコールとアル
コールとから得られるエーテル化合物のリン酸エステル
があげられ、これらは単独または２種以上を混合して使
用することができる。

ポリアルキレングリコールとアルコールとのエーテル
化合物としては、例えば一般式（１）： R¹OR²O_nH （１）（式中、R¹は炭素数が４以上のアルキル基、炭素数が４
以上のアルケニル基、置換基としてアルキル基を有して
いてもよいアリール基またはアラルキル基であり、アラ
ルキル基中のアリール基は置換基としてアルキル基を有
していてもよい。R²は炭素数が２〜４のアルキレン基、
ｎは１以上の整数である。）があげられる。

ポリアルキレングリコールの脂肪酸エステル化合物と
しては、例えば一般式（２）：（式中、R²およびｎは前記と同じ、R³は炭素数が３以上
のアルキル基である。）が上げられる。

ポリアルキレングリコールとアルキルアミンとの化合
物としては、例えば一般式（３）：（式中、R¹,R²およびｎは前記と同じ、ｘおよびｚは１
または２、ｙは０または１であり、ｘ＋ｙ＋ｚ＝３の関
係がある。）があげられる。

ポリアルキレングリコールとアルコールとを反応させ
て得られるエーテル化合物のリン酸エステルとしては、
例えば一般式（４）：（式中、R¹,R²およびｎは前記と同じ、は１〜３の整
数、ｍは０〜２の整数であり、＋ｍ＝３の関係があ
る。）があげられる。

前記一般式（１）〜（４）におけるｎは４〜18であ
る。また、アルキル基およびアルケニル基の炭素数は４
以上、とくに４〜18であるのが好ましい。

より具体的に説明すると、一般式（１）で表されるエ
ーテル化合物としては、ポリオキシエチレンブチルエー
テル、ポリオキシエチレンヘキシルエーテル、ポリオキ
シエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレン−２
−エチルヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンラウリ
ルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、
ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチ
レンフェノールエーテル、ポリオキシエチレンオクチル
フェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノ
ールエーテル、ポリオキシプロピレンブチルエーテル、
ポリオキシプロピレンヘキシルエーテル、ポリオキシプ
ロピレン−２−エチルヘキシルエーテル、ポリオキシプ
ロピレンラウリルエーテルなどがあげられる。

また、一般式（２）で表されるエステル化合物として
は、ポリオキシエチレンオクチレート、ポリオキシエチ
レン−２−エチルヘキシレート、ポリオキシエチレンラ
ウレート、ポリオキシエチレンノニルベンゾエートなど
があげられる。

一般式（３）で表されるポリアルキレングリコールと
アルキルアミンとの化合物としては、以下の一般式（３
−ａ）、（３−ｂ）および（３−ｃ）のものを含んでい
る。

（R¹ ₂NR²O_nH （３−ａ） R¹−ＮR²O_nH〕_２（３−ｃ）（各式中、R¹、R²およびｎは前記と同じである。）一般式（３−ａ）で表されるポリアルキレングリコー
ルとアルキルアミンとの化合物の具体例としては、N,N
−ジヘキシル−ポリオキシエチレンアミン、N,N−ジオ
クチル−ポリオキシエチレンアミン、N,N−ジトリデシ
ル−ポリオキシエチレンアミン、N,N−ジオクチル−ポ
リオキシエチレンフェニルアミンなどがあげられる。

一般式（３−ｂ）で表されるポリアルキレングリコー
ルとアルキルアミンとの化合物の具体例としては、Ｎ−
ヘキシル−ポリオキシエチレンアミン、Ｎ−オクチル−
ポリオキシエチレンアミン、Ｎ−トリデシル−ポリオキ
シエチレンアミン、Ｎ−ジオクチルフェニル−ポリオキ
シエチレンアミンなどがあげられる。

一般式（３−ｃ）で表されるポリアルキレングリコー
ルとアルキルアミンとの化合物の具体例としては、N,N
−ビスポリオキシエチレン−ブチルアミン、N,N−ビス
ポリオキシエチレン−２−エチルヘキシルアミンなどが
あげられる。

一般式（４）で表されるリン酸エステルとしては、例
えば＝３のとき、トリス（トリデシルオキシエチル）
ホスフェート、トリス（２−エチルヘキシル−ポリオキ
シエチレン）ホスフェート；＝２のとき、ジ（２−エ
チルヘキシルオキシエチル）ホスフェート、ジ（２−エ
チルヘキシル−ポリオキシエチレン）ホスフェート、ジ
（２−エチルヘキシル−ポリオキシプロピレン）ホスフ
ェート、ジ（ラウリル−ポリオキシエチレン）ホスフェ
ート；＝１のとき、（トリデシルオキシエチル）ホス
フェート、（ポリオキシエチレン−２−エチルヘキシ
ル）ホスフェートなどがあげられる。

ポリアルキレンオキサイド化合物の配合割合は、組成
物総量に対して６〜65％、好ましくは20〜55％である。
ポリアルキレンオキサイドの配合量が６％より少ないと
きはシュウ酸をベースオイル中に均一に溶解させるのが
困難であり、一方、65％を越えるときは、組成物に水を
加えた場合に流動性がわるくなり、好ましくない。

本発明におけるベースオイルは潤滑剤として使用され
るオイルであれば、いずれも使用可能であり、例えば鉱
油（マシン油等）、合成油、さらにこれらの混合油など
が使用可能である。ここで、鉱油としては、40℃での動
粘度が8cSt以上のものがあげられる。

ベースオイルの配合割合は、組成物総量の20〜90％、
好ましくは25〜78％であるのが適当である。ベースオイ
ルの配合割合が、20％より少ないときは充分な潤滑効果
が得られず、一方、90％を越えるときはシュウ酸の溶解
度が低くなり、好ましくない。

なお、使用するベースオイルやポリアルキレンオキサ
イド化合物の配合割合は、それらの種類により適宜変わ
るものである。

本発明の前記組成物は水が存在しなくても所望の皮膜
を形成することができるが、組成物中に水が存在する
と、より一層良好な皮膜を形成し、高い潤滑性能が得ら
れる。水の配合量は0.5〜30％程度であるのが好まし
く、水の配合量が30％を越えると、組成物の液が２層に
分離するおそれがあるため、好ましくない。

また、ステンレス鋼表面の皮膜を強化するために、他
の添加剤を使用してもよい。このような添加剤として
は、例えば水溶性高分子（ポリビニルアルコールな
ど）；ステアリン酸、ステアリン酸金属塩；オレイン
酸、オレイン酸金属塩；硫酸ヒドロキシルアンモニウ
ム；チオ硫酸ナトリウム（所謂ハイポ）などがあげられ
る。

本発明の組成物は前記した各成分を混合し、室温下〜
80℃程度の温度に加温して溶解させることにより製造す
ることができる。

得られた組成物を用いて、ステンレス鋼を潤滑処理す
るにあたっては、組成物中に、ステンレス鋼を30〜100
℃の温度で浸漬させる。これにより、ステンレス鋼の表
面に潤滑皮膜をむらなく均一に形成することができる。

ここで、浸漬温度が30℃より低いときは、充分な膜厚
の皮膜が得られない。一方、浸漬温度が100℃を越える
ときは経済性のうえで不利である。また、浸漬時間は60
分間以下であるのが、作業性、経済性のうえで好まし
い。

かくして潤滑処理されたステンレス鋼は、管や線の引
抜き加工、ヘッダー加工、冷間鍛造などの塑性加工にお
いて、工具の摩擦の軽減、焼付の防止などのすぐれた潤
滑効果を発揮する。

本発明が適用可能なステンレス鋼としては、通常のマ
ルテンサイト系、フェライト系、オーステナイト系を問
わず、通常のステンレス鋼からNi,Crをそれぞれ20％以
上含有する高耐食性ステンレス鋼まであげることができ
る。さらに、Duplex鋼や高Ni合金鋼のような高合金鋼に
も適用可能である。

＜実施例＞次に、実施例をあげて本発明の潤滑油組成物とその使
用方法を詳細に説明する。

実施例１ポリアルキレンオキサイド化合物として、下記に示す
３種類のポリオキシエチレンラウリルエーテルの各所定
量とシュウ酸（無水）3.6gとを温度計、冷却管を備えた
四ツ口フラスコに仕込み、70℃で30分間攪拌して、シュ
ウ酸を溶解させた。

（ａ）C₁₂H₂₅O（C₂H₄O）₅H 6.6g （ｂ）C₁₂H₂₅O（C₂H₄O）₇H 11.4g （ｃ）C₁₂H₂₅O（C₂H₄O）₈H 11.4g ついで、水9.0gを加えた後、さらにベースオイルとし
て40℃での動粘度が8.7cStである鉱油（シェル石油
（株）製のマシン油♯10）18.0gを加え、60℃で30分間
攪拌し、均一な透明液体の潤滑油組成物60.0gを得た。

実施例２〜６各成分を第１表に示す配合割合で用いたほかは実施例
１と同様にして潤滑油組成物を得た。

比較例１ポリアルキレンオキサイド化合物およびベースオイル
を使用せずに、シュウ酸と水のみで組成物を調製した。
配合割合を第１表に示す。

比較例２各成分を第１表に示す配合割合で用いたほかは実施例
１と同様にして潤滑油組成物を得た。

各実施例および比較例で得られた組成物の外観および
これを用いて得られた皮膜の状態および皮膜量を第１表
に併せて示した。

ここで、組成物外観は、60℃に加熱した状態におい
て、組成物の色、透明性、流動性、液の均一性を評価し
たものである。

得られた各組成物を用いて、ステンレス鋼SUS304（寸
法5.0cm×2.0cm×0.30cm,表面積24.2cm²）のテストピー
スの表面に潤滑皮膜を形成させた。

上記テストピースは、あらかじめ♯600サンドペーパ
ーで表面を研磨し、ついで石油ベンジンで脱脂したもの
を使用した。

皮膜の形成および皮膜量の測定は以下のようにして行
った。

すなわち、組成物60.0gをビーカーにとり、その中に
上記テストピースを浸漬して、60℃の恒温槽に入れ、液
温が60℃になってから30分後にテストピースを取り出し
た。ついて、石油ベンジンでテストピース表面の付着物
を取り除き、風乾した。風乾後、テストピースを秤量
し、皮膜量を測定した。

また、皮膜状態は目視により以下の基準にて評価し
た。

○：良好な皮膜が形成されている △：皮膜形成するが、膜厚が薄い ×：皮膜がほとんど確認できない第１表から明らかなように、実施例はいずれも、シュ
ウ酸と水だけの従来法（比較例１）と比較して、ほぼ同
等か、あるいはそれよりもすぐれた皮膜が得られてい
た。

また、比較例１で得た皮膜はこれをベースオイル等に
浸漬して潤滑処理する必要があるのに対して、各実施例
で得られた皮膜はそれ自体で比較例１のそれとほぼ同程
度か、あるいはそれよりも小さい摩擦係数を有してい
た。このことから、各実施例の組成物にステンレス鋼を
浸漬して形成した皮膜はすぐれた潤滑性能を発揮するも
のであることがわかる。

一方、比較例２では皮膜量が少ないために、皮膜状態
も劣っていた。

＜発明の効果＞本発明の潤滑油組成物は、シュウ酸と、ポリアルキレ
ンオキサイド化合物と、ベースオイルとを含有するもの
であるため、ステンレス鋼の表面にシュウ酸塩皮膜を形
成すると同時に、ベースオイルにより潤滑処理を施すこ
とができるので、シュウ酸塩皮膜の形成と潤滑処理との
２工程を１工程に削減することができ、さらに作業性も
向上するので、ステンレス鋼の加工に要するコストの低
減が図れる。

また、本発明の潤滑油組成物の使用方法によれば、潤
滑性能にすぐれた皮膜を簡単に形成することができると
いう効果がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＣ１０Ｍ 133/08 Ｃ１０Ｍ 133/08 137/04 137/04 // Ｃ１０Ｎ 40:24 (56)参考文献特開昭54−5847（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−170484（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C10M 129/34,129/16,129/74 C10M 133/08,137/04 C10M 145/26 C10N 40:24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】組成物総量に対して、（ａ）シュウ酸を0.5〜25重量％、（ｂ）一般式（１）： R¹OR²O_nH （１）（式中、R¹は、炭素数が４以上のアルキル基、炭素数が
４以上のアルケニル基、置換基としてアルキル基を有し
ていてもよいアリール基またはアラルキル基であり、ア
ラルキル基中のアリール基は置換基としてアルキル基を
有していてもよい。R²は炭素数が２〜４のアルキレン、
ｎは４〜18の整数である。）で表されるポリアルキレン
グリコールとアルコールとのエーテル化合物、一般式（２）：（式中、R²およびｎは前記と同じ、R³は炭素数が３以上
のアルキル基である。）で表されるポリアルキレングリ
コールの脂肪酸エステル化合物、一般式（３）：（式中、R¹,R²およびｎは前記と同じ、ｘおよびｚは１
または２、ｙは０または１であり、ｘ＋ｙ＋ｚ＝３の関
係がある。）で表されるポリアルキレングリコールとア
ルキルアミンとの化合物、および一般式（４）：（式中、R¹,R²およびｎは前記と同じ、は１〜３の整
数、ｍは０〜２の整数であり、＋ｍ＝３の関係があ
る。）で表されるポリアルキレングリコールとアルコー
ルとを反応させて得られるエーテル化合物のリン酸エス
テルより構成される群から選ばれた少なくとも１種のポ
リアルキレンオキサイド化合物を20〜55重量％、（ｃ）ベースオイルを25〜78重量％、および（ｄ）水を0.5〜30重量％、とを含有するステンレス鋼加工用潤滑油組成物。
【請求項２】請求項１記載の組成物中に、ステンレス鋼
を30〜100℃の温度で浸漬させて、ステンレス鋼の表面
に潤滑皮膜を形成することを特徴とするステンレス鋼加
工用潤滑油組成物の使用方法。