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WO2011040261A1 - 金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤および塑性加工性に優れた金属材料 - Google Patents

金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤および塑性加工性に優れた金属材料 Download PDF

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WO2011040261A1
WO2011040261A1 PCT/JP2010/066113 JP2010066113W WO2011040261A1 WO 2011040261 A1 WO2011040261 A1 WO 2011040261A1 JP 2010066113 W JP2010066113 W JP 2010066113W WO 2011040261 A1 WO2011040261 A1 WO 2011040261A1
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WO
WIPO (PCT)
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solid content
water
amount
lubricant
lysine
Prior art date
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PCT/JP2010/066113
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English (en)
French (fr)
Inventor
真純 原
康介 幢崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nihon Parkerizing Co Ltd
Original Assignee
Nihon Parkerizing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nihon Parkerizing Co Ltd filed Critical Nihon Parkerizing Co Ltd
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Ceased legal-status Critical Current

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    • C10N2040/24—Metal working without essential removal of material, e.g. forming, gorging, drawing, pressing, stamping, rolling or extruding; Punching metal
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    • C10N2050/00—Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated
    • C10N2050/08—Solids

Definitions

  • the present invention relates to a water-based lubricating coating agent for plastic working of a metal material for imparting excellent lubricity to the surface of a metal material such as steel, stainless steel, titanium, and aluminum. More specifically, the present invention relates to a water for plastic working of a metal material used for forming a film having excellent lubricity on the surface of a metal material such as steel, stainless steel, titanium, and aluminum used for precision forging and forging. The present invention relates to a lubricating lubricant agent.
  • the present invention relates to a water-based lubricating coating agent for plastic working of metal materials that can impart excellent lubricity to a metal surface with a thin film, has a small amount of peeling of the lubricating film generated during forging, and is difficult to deposit on the mold. Is.
  • a lubricating film is formed on the surface of the workpiece for the purpose of preventing seizure caused by direct metal contact between the workpiece and the tool.
  • complex-shaped parts have been manufactured by cutting after forging, but in recent years there has been a trend toward precision forging that forges complex-shaped parts into finished products without the need for a cutting process. It is out.
  • Precision forging can reduce the total amount of material by 1/2 to 1/3 compared to conventional forging + cutting, and shorten the machining process, thus realizing resource and energy savings and production efficiency. Can be greatly improved.
  • Lubricant coatings for precision forging applications require not only direct metal contact but also dimensional accuracy after processing.
  • the dimensional accuracy referred to here is that the workpiece is molded according to the shape of the mold.
  • the thin film has excellent lubricity, has a small amount of lubricant film peeled off during forging, and does not easily deposit on the mold. That is, it is necessary to be a lubricating film having lubricity and clogging resistance.
  • the mechanism by which the peeled lubricant film is deposited on the mold is as follows (1) to (4). (1) The peeling lubricant film generated during the forging process remains on the mold. (2) Since the peeled lubricant film has a melting point, it melts on a mold heated by processing heat.
  • the newly peeled lubricating film adheres on the molten peeled lubricating film.
  • the newly attached peeling lubricant film also melts and the amount of deposition increases. That is, a lubricating film in which a peeling lubricating film having a melting point is generated cannot be applied to precision forging. This clogging resistance refers to the property that the amount of peeling of the lubricating film is small and the peeled film is difficult to deposit on the mold.
  • the reactive lubricating coating avoids direct contact between the tool and the workpiece surface by forming a dense reactive chemical coating layer on the workpiece. Further, a film of a lubricating component is generally formed on the chemical conversion coating surface, and a reactive soap such as sodium stearate is used.
  • a reactive soap such as sodium stearate is used.
  • the chemical conversion coating is based on a chemical reaction, there is a problem that it is difficult to control the film thickness and the film cannot be thinned. Similarly, it is difficult to control the unreacted soap / reacted soap of the reactive soap, and it is very difficult to reduce the amount of the lubricant film peeled off.
  • Patent Document 1 contains (A) a synthetic resin, (B) a water-soluble inorganic salt, and water, and (B) / (A) (solid content weight ratio) is 0.25 / 1 to 9/1.
  • a lubricant film agent in which a synthetic resin is dissolved or dispersed is described.
  • Patent Document 2 describes a metal material for plastic working having an inclined two-layer lubricating film composed of an inorganic compound and a lubricant such as metal soap or wax.
  • metal soap and wax are used as the lubricant, and the peeled lubricant film has a melting point. Therefore, the dimensional accuracy is lowered due to melting and deposition of the peeled lubricant film. Furthermore, it has a synthetic resin as a main component, and has not been able to stably exhibit sufficient lubricity under severe processing conditions.
  • metal soap or wax as a lubricant becomes a peeling lubricant film, which has a melting point and melts and deposits on the mold, so that the clogging resistance is poor, and precision forging processing is difficult. Not applicable. Furthermore, if the film is made extremely thin, the lubricity and seizure resistance are reduced.
  • the lubricant components such as soap and wax that cause the peeling lubricant film are reduced and the amount of peeling of the lubricating film is reduced, the lubricity is lowered and the dimensional accuracy is reduced if the amount of reduction of the lubricating film is reduced. It may cause burn-in.
  • a binder resin is used instead of the water-soluble inorganic salt, the lubricating film peeled off during forging has a melting point, and the clogging resistance is very poor compared to the water-soluble inorganic salt.
  • mineral oil there is a problem that it cannot be applied to processing involving high surface pressure and high area expansion such as forging.
  • the present invention has excellent “lubricity” in cold forging processing, has a small amount of lubricant film peeling, and is difficult to deposit on the mold.
  • An object of the present invention is to provide a water-based lubricating coating agent for plastic working of metal materials having “clogging properties”.
  • the present inventors have developed a water-based lubricating coating agent for plastic working of a metal material characterized by containing a water-soluble inorganic salt and a N ⁇ -monoacyl basic amino acid. Since the lubricating film formed on the metal surface by coating and drying has excellent lubricity and clogging resistance, precision forging is possible and the present invention has been completed. That is, the present inventor has intensively studied for the purpose of solving the above-mentioned problems, and has found a solution. That is, the present invention includes the following (1) to (5).
  • the present invention (1) contains a water-soluble inorganic salt (A) and N ⁇ -monoacyl basic amino acids (B), and their solid content mass ratio (B) / (A) is 0.05 to 1.3. It is in the range of this. It is the water-system lubricating film agent for metal material plastic working characterized by the above-mentioned.
  • the present invention (2) is an aqueous lubricant film for plastic working of metal materials according to the present invention (1), wherein the N ⁇ -monoacyl basic amino acid (B) has an aliphatic acyl group having 8 to 22 carbon atoms. is there.
  • the N ⁇ -monoacyl basic amino acid (B) is N ⁇ -capryloyl-L-lysine, N ⁇ -lauroyl-L-lysine, N ⁇ -myristoyl-L-lysine, N ⁇ -palmitoyl-L-lysine,
  • the water-soluble inorganic salt (A) is one or more selected from sulfate, silicate, borate, molybdate, carbonate, phosphate and tungstate.
  • the coating agent according to any one of the present invention (1) to the present invention (4) is applied and dried, so that the amount of adhesion on the surface of the metal material is 0.5 to 40 g / a metal material having excellent plastic workability, characterized in that the formation of the lubricating film of m 2.
  • a lubricating coating that has high lubricity by a simple process has a small amount of peeling of the lubricating coating, and does not easily deposit the separated lubricating coating. This enables precision forging.
  • industrial waste is not generated unlike chemical conversion treatment, and the environmental load is small, so the industrial utility value is extremely high.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a transfer amount measurement test.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a spike test.
  • the present invention contains a water-soluble inorganic salt (A) and N ⁇ -monoacyl basic amino acids (B), and their solid content mass ratio (B) / (A) is 0.05 to 1.3. It is a plastic working water-based lubricating coating agent for metal materials characterized by being in the range.
  • the N ⁇ -monoacyl basic amino acid (B) preferably has an aliphatic acyl group having 8 to 22 carbon atoms.
  • N ⁇ -monoacyl basic amino acid (B) is N ⁇ -capryloyl-L-lysine, N ⁇ -lauroyl-L-lysine, N ⁇ -myristoyl-L-lysine, N ⁇ -palmitoyl-L-lysine, N ⁇ -stearoyl-L. -1 or more types chosen from a lysine.
  • the water-soluble inorganic salt (A) is preferably at least one selected from sulfates, silicates, borates, molybdates, carbonates, phosphates and tungstates.
  • it is preferable to form a film on the surface of the metal material by applying the aqueous lubricant film for metal material plastic working and drying.
  • the water-soluble inorganic salt (A) used in the water-based lubricating coating agent for plastic working of a metal material of the present invention is for imparting hardness and strength to the coating. Therefore, the water-soluble inorganic salt selected is required to have a property of uniformly dissolving in the solution and forming a strong film when dried.
  • the water-soluble inorganic salt having such properties it is possible to use one or more selected from the group consisting of sulfate, silicate, borate, molybdate, carbonate, phosphate and tungstate. preferable.
  • Examples include sodium sulfate, potassium sulfate, sodium silicate, potassium silicate, sodium borate (such as sodium tetraborate), potassium borate (such as potassium tetraborate), ammonium borate (such as ammonium tetraborate), Examples thereof include sodium molybdate, ammonium molybdate, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium zirconium carbonate, potassium zirconium carbonate, sodium pyrophosphate, potassium pyrophosphate, sodium tripolyphosphate, potassium tripolyphosphate, and sodium tungstate. These may be used alone or in combination of two or more. As long as it is a water-soluble inorganic salt, it can be used in the present invention.
  • the water-soluble inorganic salts listed as examples more preferred are sulfates, silicates, borates, molybdates. Carbonates, phosphates and tungstates.
  • This water-soluble inorganic salt imparts hardness and strength to the film, and this has the effect of increasing the adhesion of the film, which greatly contributes to the lubricity and clogging resistance of the present invention.
  • the N ⁇ -monoacyl basic amino acids (B) used in the present invention are components that impart lubricity and clogging resistance to the lubricating film when used with a water-soluble inorganic salt.
  • the water-based lubricating coating agent for plastic working for metal materials should have the property that the amount of peeling of the lubricating coating during forging is small, the peeled lubricating coating does not have a melting point, and is difficult to deposit on the mold.
  • the N ⁇ -monoacyl basic amino acids (B) preferably have no melting point, and more preferably are thermally decomposed at 400 to 500 ° C. so that no residue remains on the mold.
  • the N ⁇ -monoacyl basic amino acids (B) preferably have an aliphatic acyl group having 8 to 22 carbon atoms, and examples thereof include N ⁇ -capryloyl-L-lysine and N ⁇ -lauroyl-L.
  • the solid content mass ratio (B) / (A) between the water-soluble inorganic salt (A) and the N ⁇ -monoacyl basic amino acid (B) must be in the range of 0.05 to 1.3. Preferably, it is in the range of 0.1 to 1.0, more preferably 0.15 to 0.7, still more preferably 0.18 to 0.5, and even more preferably 0.2 to 0.4.
  • This mass ratio is an index indicating lubricity, adhesion, and peeling during processing. Within this range, good performance is exhibited. If this ratio is less than 0.05, the lubricity of the film may be insufficient, and if it exceeds 1.3, the adhesion of the film may be insufficient and may be peeled off during processing.
  • a solid lubricant etc. as an adjuvant further in the water-system lubricating film agent for metal material plastic processing of this invention.
  • the solid lubricant include polyethylene wax, polytetrafluoroethylene, fatty acid metal soap, molybdenum disulfide, tungsten disulfide, graphite, melamine cyanurate, and organically treated synthetic mica.
  • polyethylene wax having a melting point, polytetrafluoroethylene, and fatty acid metal soap contain a solid content of more than 10% by mass of the entire coating agent, so that the amount of lubricant film peeling increases and it is easy to deposit on the mold.
  • the polyethylene wax having a melting point is 1% by mass to 8% by mass based on the entire solid content.
  • a surfactant is required to disperse the aforementioned N ⁇ -monoacyl basic amino acids (B), a nonionic surfactant, an anionic surfactant, an amphoteric surfactant, a cationic surfactant Any of the agents can be used.
  • the nonionic surfactant is not particularly limited.
  • polyoxyethylene alkyl ether polyoxyalkylene (ethylene and / or propylene) alkylphenyl ether, polyethylene glycol (or ethylene oxide) and higher fatty acid (for example, having 12 to 18 carbon atoms).
  • a polyoxyethylene sorbitan alkyl ester composed of sorbitan, polyethylene glycol, and higher fatty acids (for example, having 12 to 18 carbon atoms).
  • anionic surfactant For example, a fatty acid salt, a sulfate ester salt, a sulfonate salt, phosphate ester salt, dithiophosphate ester salt etc. are mentioned.
  • the amphoteric surfactant is not particularly limited, and examples thereof include amino acid type and betaine type carboxylate, sulfate ester salt, sulfonate salt, and phosphate ester salt.
  • the cationic surfactant is not particularly limited, and examples thereof include fatty acid amine salts and quaternary ammonium salts. These surfactants can be used alone or in combination of two or more. In addition, in order to adjust the viscosity of the water-system lubricating film agent for metal material plastic working of this invention, you may add a well-known thickener.
  • the water-based lubricating coating agent for plastic working of a metal material of the present invention is applied to metal materials such as iron or steel, stainless steel, copper, copper alloy, aluminum or aluminum alloy, titanium or titanium alloy.
  • the shape of the metal material is not particularly limited, and is not limited to raw materials such as rods and block materials, but may be processed forged shapes (such as gears and shafts).
  • the purpose of cleaning here is to remove oxide scales and various types of dirt (oil, etc.) grown by annealing or the like.
  • the cleaned metal material is brought into contact with the water-based lubricating film agent for plastic processing of a metal material and then dried, so that the amount of adhesion on the surface of the metal material is 0.5 to It is an unreacted type characterized in that a lubricating film of 40 g / m 2 is formed.
  • the adhesion amount of the lubricating film formed on the metal surface balances lubricity and resistance to clogging.
  • the adhesion amount of the lubricating film is appropriately controlled depending on the degree of subsequent processing, but is preferably in the range of 0.5 to 40 g / m 2 . More preferably, it is in the range of 0.5 to 20 g / m 2 . More preferably, it is 3-12.
  • the adhesion amount is less than 0.5 g / m 2 , the lubricity may be insufficient.
  • the adhesion amount exceeds 40 g / m 2 , there is no problem in lubricity, but there is a possibility that clogging of the mold, that is, deterioration of clogging resistance may occur, which is not preferable.
  • the adhesion amount can be calculated from the difference in mass and surface area of the metal material before and after the treatment.
  • solid content mass (concentration) of an aqueous lubricant is adjusted suitably.
  • a high concentration lubricant is often diluted and used in the diluted solution.
  • the water to be diluted is not particularly limited, but deionized water and distilled water are preferable.
  • a coating film having a solid content concentration of 1 to 40% by mass of a water-based lubricant can be used to form a lubricant film having an adhesion amount of 0.5 to 40 g / m 2 on the surface of the metal material.
  • the method for bringing the aqueous lubricant film for metal material plastic working of the present invention into contact with the metal material is not particularly limited, but an immersion method, a flow coating method, a spray method, or the like can be used.
  • There is no particular limitation on the application time as long as the metal surface is sufficiently covered with the water-based lubricant film for metal material plastic working.
  • the water-based lubricating coating agent for metal material plastic working needs to be dried. Drying may be performed at room temperature, but it is usually preferable to carry out at 60 to 150 ° C. for 10 to 60 minutes. At this time, in order to improve the drying property, the metal material may be heated to 60 to 100 ° C.
  • drying property improves significantly, drying may be attained at normal temperature, and the loss of heat energy can also be reduced.
  • the examples of the present invention will be described more specifically together with the effects of the present invention by listing them together with comparative examples.
  • ⁇ Material> The material used for the transfer amount measurement test is a commercially available S45C spheroidizing annealing material, and the shape of the test piece is a columnar shape with a diameter of 25 mm ⁇ and a height of 30 mm.
  • the material used for the spike test is a commercially available S45C spheroidizing annealing material, and the shape of the test piece is a columnar shape having a diameter of 25 mm ⁇ and a height of 30 mm.
  • ⁇ 0 to 0.4 g, ⁇ : 0.5 to 0.9 g, ⁇ : 1.0 to 1.4 g, ⁇ : 1.5 g or more.
  • the die is DC53, the metal plate is SKH51, the die gap is 7.95 mm, and the processing speed is 30 strokes / minute.
  • the material used for the test was a commercially available S45C spheroidizing material, and the shape of the test piece was 25 mm in diameter and 30 mm in height.
  • Spike test See FIG. 2 The spike test was in accordance with JP-A-5-7969. A cylindrical specimen (2) is placed on a die (1) having a funnel-shaped inner surface shape as shown in FIG.
  • a load is applied, and the specimen is pushed into the die to form as shown in FIG.
  • a spike according to the die shape was formed, and the lubricity was evaluated by the spike height (mm) at this time. Therefore, the higher the height, the better the lubricity.
  • evaluation criteria ⁇ : 13.0 mm or more, ⁇ : 12.5 to 12.9 mm, ⁇ : 12.0 to 12.4 mm, x: 11.9 mm or less.
  • the material used for the test is a commercially available S45C spheroidizing material, and the shape of the test piece is 25 mm in diameter and 30 mm in height.
  • Example 1 Aqueous lubricant 1 (For dispersion, a nonionic surfactant was added in an amount of 0.01 as a ratio of the solid content to the total solid content of A and B) Water-soluble inorganic salt (A): Sodium sulfate lubricant (B): N ⁇ -stearoyl-L-lysine solid content ratio (B / A): 1.3 Amount of adhesion, g / m 2 : 8 Example 2 Aqueous lubricant 2 (For dispersion, a nonionic surfactant was added in an amount of 0.01 as a ratio of the solid content to the total solid content of A and B) Water-soluble inorganic salt (A): Sodium sulfate lubricant (B): N ⁇ -stearoyl-L-lysine solid content ratio (B / A): 0.7 Amount of adhesion, g / m 2 : 8 Example 3 Aqueous Lubricant 3 (For dispersion, a non
  • Example 5 Aqueous lubricant 5 (For dispersion, a nonionic surfactant was added in an amount of 0.01 as a ratio of the solid content to the total solid content of A and B)
  • Example 6 Aqueous lubricant 6 (For dispersion, a nonionic surfactant was added in an amount of 0.01 as a ratio of the solid content to the total solid content of A and B) Water-soluble inorganic salt (A): Sodium
  • Degreasing Commercially available degreasing agent (registered trademark Fine Cleaner 4360, manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd.) concentration 20 g / L, temperature 60 ° C., immersion 10 minutes water washing: tap water, room temperature, immersion 30 seconds pickling: hydrochloric acid concentration 17.5 %, Normal temperature, immersion 10 differentiation treatment: commercially available zinc phosphate chemical treatment (registered trademark Palbond 181X, manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd.), concentration 90 g / L, temperature 80 ° C., immersion 10 minutes, water washing: tap water, normal temperature, Immersion 30 second soap treatment: Commercially available reactive soap lubricant (registered trademark PALUBE 235, manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd.) Concentration 70 g / m 2 , 85 ° C., immersion 3 minutes drying: 100 ° C., 10 minutes It is shown in 1.
  • degreasing agent registered trademark Fine Cleaner 4360, manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd
  • Examples 1-28 using the water-based lubricant for plastic working of a metal material of the present invention have excellent lubricity and clogging resistance. Furthermore, Examples 29 to 40, in which a small amount of wax is contained in the water-based lubricant for plastic working of a metal material of the present invention, exhibit very excellent lubricity and excellent clogging resistance. It can be seen that the inclusion of the N ⁇ -monoacyl basic amino acids (B) of the present invention creates an environment in which a release lubricating film having a melting point derived from wax is difficult to deposit on the mold.
  • Comparative Examples 1 to 4 containing only wax as a lubricant exhibit excellent lubricity, but the amount transferred to the mold is very large and cannot be applied to precision forging.
  • Comparative Examples 5 to 8 since (B) / (A) is less than 0.05, it has excellent clogging resistance, but it can be said that the lubricity is insufficient.
  • Comparative Example 9 uses a binder resin, the binder resin in the peeled lubricating film has a melting point and is deposited on the mold, so that the clogging resistance is poor.
  • the mineral oil used in Comparative Example 10 is inferior in workability compared to water-soluble inorganic salts and cannot be applied to forging.
  • the phosphate soap film of Comparative Example 11 treated with a reactive soap can reduce the amount of transfer by optimizing the treatment conditions, but is used in a simple apparatus that requires wastewater treatment and liquid management. This is not possible, and waste generated by the reaction is generated, resulting in a large environmental load.

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Abstract

　冷間鍛造加工において優れた「潤滑性」を有し、かつ潤滑皮膜の剥離量が少なく、剥離した潤滑皮膜が金型に堆積しにくい「耐カス詰まり性」を有する金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤の提供　水溶性無機塩（Ａ）とＮε－モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）を含有し、それらの固形分質量比（Ｂ）／（Ａ）が０．０５～１．３の範囲内にあることを特徴とする金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤及びそれを金属表面上に皮膜を形成させた金属材料。

Description

金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤および塑性加工性に優れた金属材料
　本発明は、鉄鋼、ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属材料の表面に優れた潤滑性を付与させるための金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤に関するものである。より詳しく述べるならば、本発明は精密鍛造鍛造加工を行なう際に用いる鉄鋼、ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属材料表面に優れた潤滑性を有する皮膜を形成させる際に用いられる金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤に関するものである。すなわち、薄膜で金属表面に優れた潤滑性を付与でき、かつ鍛造加工時に発生する潤滑皮膜の剥離量が少なく、剥離した潤滑皮膜が金型に堆積しにくい金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤に関するものである。
　金属材料の塑性加工では、被加工材と工具との直接的な金属接触により生ずる焼き付きを防止する目的で被加工材表面に潤滑皮膜を形成させる。また、従来、複雑形状の部品は鍛造加工後に切削加工を行なうことにより製造されてきたが、近年では切削工程を必要とせず複雑形状部品を完成品に鍛造加工する精密鍛造加工を目指す流れが進んでいる。精密鍛造加工は従来の鍛造加工＋切削加工と比較し、材料の総量を１／２~１／３に削減でき、加工工程の短縮が可能となるため、省資源、省エネルギーを実現でき、生産効率を大幅にアップすることができる。精密鍛造加工用途の潤滑皮膜には直接的な金属接触を防ぐだけでなく、加工後の寸法精度が求められる。ここで言う寸法精度とは被加工材が金型の形状通りに成形されることである。寸法精度を満足させるためには、薄膜で優れた潤滑性を有し、かつ鍛造加工時に発生する潤滑皮膜の剥離量が少なく、剥離した潤滑皮膜が金型に堆積しにくいことが求められる。つまり、潤滑性と耐カス詰まり性を有する潤滑皮膜である必要がある。剥離した潤滑皮膜が金型に堆積するメカニズムは、以下（１）~（４）に示す通りである。（１）鍛造加工時に発生した剥離潤滑皮膜が金型に残る。（２）剥離した潤滑皮膜が融点を持つために、加工熱により熱せられた金型上で溶融する。（３）溶融した剥離潤滑皮膜の上に、新たに剥離した潤滑皮膜が付着する。（４）新たに付着した剥離潤滑皮膜も溶融し、堆積量が増加する。つまり、融点を持つ剥離潤滑皮膜が発生する潤滑皮膜は、精密鍛造加工に適用できない。この耐カス詰まり性とは、潤滑皮膜の剥離量が少なく、かつ、剥離した皮膜が金型で堆積しにくい特性をいう。
　金属材料表面に形成させる潤滑皮膜としては、化学反応により金属表面に化成処理皮膜を生成させた後に潤滑剤を付与して形成させるタイプ（反応型）のものと、潤滑剤を金属表面に物理的に形成させるタイプ（塗布型）のものがある。反応型潤滑皮膜は、被加工材に緻密な反応性化成皮膜層を形成することで工具と被加工材表面との直接接触を避けている。さらに化成処理皮膜表面には潤滑成分の皮膜を形成させる場合が一般的であり、ステアリン酸ナトリウムのような反応型石けんが用いられている。しかし、化成処理皮膜は化学反応によるものであることから、膜厚の制御が難しく、薄膜化することができないという課題がある。また、同様に反応型石けんの未反応石けん・反応石けんの制御が難しく、潤滑皮膜の剥離量を低減することは非常に困難である。一方、塗布型潤滑皮膜は　被加工材表面に直接形成した潤滑皮膜により金属接触を避けるほか、その潤滑性により被加工材表面の摩擦係数を低下させて加工エネルギーの低減化を実現している。塗布型潤滑皮膜は、濃度管理で膜厚の制御が可能であるため容易に薄膜化することが出来る。
　特許文献１には、（Ａ）合成樹脂、（Ｂ）水溶性無機塩および水を含有し、（Ｂ）／（Ａ）（固形分重量比）が０．２５／１~９／１であって合成樹脂が溶解または分散している潤滑剤皮膜剤が記載されている。また、特許文献２には、無機化合物と金属石けんやワックス等の滑剤からなる傾斜２層潤滑皮膜を有する塑性加工用金属材料が記載されている。
特開２００２−６３８８０号公報 特開２００２−２６４２５２号公報
　特許文献１に記載の発明では、滑剤に金属石けん、ワックスを使用しており剥離した潤滑皮膜が融点を持っているため、剥離潤滑皮膜の溶融および堆積により寸法精度が低下する。さらに合成樹脂を主成分としており厳しい加工条件では充分な潤滑性を安定的に発揮するには至っていない。また、特許文献２に記載の発明では、滑剤である金属石けんやワックスが剥離潤滑皮膜となり、これが融点を持ち金型上で溶融および堆積するため、耐カス詰まり性が悪く、精密鍛造加工には適用できない。さらに、極端に薄膜化すると潤滑性および耐焼き付き性が低下する。また剥離潤滑皮膜の原因となる石けんやワックス等の潤滑成分を減らし、潤滑皮膜の剥離量低減を図っても、潤滑皮膜の剥離量低減に効果がある程減らすと潤滑性が低下し寸法精度低下や焼き付き発生の原因となる。
　水溶性無機塩にかわり、バインダー樹脂を用いると、鍛造加工時に剥離した潤滑皮膜が融点を持ち、水溶性無機塩と比較して耐カス詰まり性が非常に劣る。また、同様に鉱物油を用いると、鍛造加工のような高面圧、高面積拡大を伴う加工には適用できないという問題がある。
　本発明は精密鍛造加工を可能にすべく、冷間鍛造加工において優れた「潤滑性」を有し、かつ潤滑皮膜の剥離量が少なく、剥離した潤滑皮膜が金型に堆積しにくい「耐カス詰まり性」を有する金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤を提供することを目的とするものである。
　本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行ってきた結果、水溶性無機塩とＮε−モノアシル塩基性アミノ酸を含有することを特徴とする金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤を塗布し乾燥することで金属表面上に成膜する潤滑皮膜が、優れた潤滑性および耐カス詰まり性を有するため、精密鍛造加工を可能にし、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明者は、上記の課題を解決することを目的に鋭意検討し、その解決手段を見いだした。すなわち、本発明は次に示す（１）から（５）である。
　本発明（１）は、水溶性無機塩（Ａ）とＮε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）を含有し、それらの固形分質量比（Ｂ）／（Ａ）が０．０５~１．３の範囲内にあることを特徴とする金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤である。
　本発明（２）は、前記Ｎε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）が、炭素数８~２２の脂肪族アシル基を有する本発明（１）に記載の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤である。
　本発明（３）は、前記Ｎε−モノアシル塩基性アミノ酸（Ｂ）がＮε−カプリロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ミリストイル−Ｌ−リジン、Ｎε−パルミトイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジンから選ばれる１種以上である本発明（１）または（２）に記載の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤である。
　本発明（４）は、前記水溶性無機塩（Ａ）が硫酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、モリブデン酸塩、炭酸塩、リン酸塩およびタングステン酸塩から選ばれる１種類以上である本発明（１）から本発明（３）いずれかに一項に記載の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤である。
　本発明（５）は、本発明（１）から本発明（４）のいずれかに一項に記載の皮膜剤を塗布し乾燥することにより金属材料表面上に付着量として０．５~４０ｇ／ｍ２の潤滑皮膜を形成したことを特徴とする塑性加工性に優れた金属材料である。
　本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤を用いると、簡便な処理で高い潤滑性を有し、かつ潤滑皮膜の剥離量が少なく、剥離した潤滑皮膜が堆積しにくい潤滑皮膜を生成することができ、精密鍛造加工が可能となる。また、化成処理のように産業廃棄物も発生せず環境への負荷も少ないので産業上の利用価値も極めて大きい。
　図１は転着量測定試験を説明した図である。
　図２はスパイク試験を説明した図である。
　すなわち、本発明は、水溶性無機塩（Ａ）とＮε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）を含有し、それらの固形分質量比（Ｂ）／（Ａ）が０．０５~１．３の範囲内にあることを特徴とする金属材料用塑性加工水系潤滑皮膜剤である。Ｎε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）が、炭素数８~２２の脂肪族アシル基を有することが好ましい。より好ましくはＮε−モノアシル塩基性アミノ酸（Ｂ）がＮε−カプリロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ミリストイル−Ｌ−リジン、Ｎε−パルミトイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジンから選ばれる１種以上である。また、水溶性無機塩（Ａ）が硫酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、モリブデン酸塩、炭酸塩、リン酸塩およびタングステン酸塩から選ばれる１種類以上であることが好ましい。また、上記金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤を塗布し乾燥することで金属材料表面上に皮膜を形成することが好ましい。
　本発明の内容をより詳細に説明する。本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤に使用される水溶性無機塩（Ａ）は皮膜に硬さと強度を付与するためのものである。そのために選ばれる水溶性無機塩は溶液中で均一に溶解し、乾燥時に強固な皮膜を形成する性質を持つことが必要である。そのような性質の水溶性無機塩として、硫酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、モリブデン酸塩、炭酸塩、リン酸塩およびタングステン酸塩よりなる群から選ばれる１種以上を使用することが好ましい。一例として、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ホウ酸ナトリウム（四ホウ酸ナトリウム等）、ホウ酸カリウム（四ホウ酸カリウム等）、ホウ酸アンモニウム（四ホウ酸アンモニウム等）、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ジルコニウムナトリウム、炭酸ジルコニウムカリウム、ピロリン酸ナトリウム、ピロリン酸カリウム、トリポリリン酸ナトリウム、トリポリリン酸カリウム、タングステン酸ナトリウム等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせても良い。水溶性無機塩であれば、本発明で使用できるが、上記の一例とした掲げた水溶性無機塩の中で、より好適なものは、硫酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、モリブデン酸塩、炭酸塩、リン酸塩およびタングステン酸塩である。この水溶性無機塩は、皮膜に硬さと強度を付与するものであるが、これは、本発明の潤滑性と耐カス詰まり性に対して大きく寄与する皮膜の密着性を上げる効果がある。
　次に、本発明で使用するＮε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）は水溶性無機塩と使用することにより、その潤滑皮膜に潤滑性と耐カス詰まり性を付与する成分である。さらに、本金属材料用塑性加工用水系潤滑皮膜剤は、鍛造加工時の潤滑皮膜剥離量が少なく、剥離した潤滑皮膜が融点を持たず、金型に堆積しにくい性質を持つことが必要である。そのような性質を満たすため、Ｎε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）は融点を持たないことが好ましく、さらに４００~５００℃で熱分解し残渣が金型上に残らないことがより好ましい。これらの条件を満たすため、Ｎε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）は炭素数８~２２の脂肪族アシル基を有することが好ましく、一例として、Ｎε−カプリロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ミリストイル−Ｌ−リジン、Ｎε−パルミトイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせても良い。より好適には、Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジンである。
　また、水溶性無機塩（Ａ）とＮε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）との固形分質量比（Ｂ）／（Ａ）が０．０５~１．３の範囲内でなければならない。好ましくは、０．１~１．０の範囲であり、より好ましくは、０．１５~０．７、更に好ましくは、０．１８~０．５であり、殊更に好ましくは、０．２~０．４である。この質量比は、潤滑性と密着性と加工時の剥離とを示す指標であり、この範囲であれば、良好な性能を示す。この比が０．０５未満では皮膜の潤滑性が不十分になる恐れがあり、１．３を超えると皮膜の密着性が不十分になり、加工時に剥離する恐れがある。
　なお、加工条件が厳しい場合には、本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤中にさらに固体潤滑剤等を補助剤として併用してもよい。固体潤滑剤としては、ポリエチレンワックス、ポリテトラフルオロエチレン、脂肪酸金属石鹸、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、メラミンシアヌレート、有機処理合成雲母等が挙げられる。ただし、融点を有するポリエチレンワックス、ポリテトラフルオロエチレン、脂肪酸金属石鹸は皮膜剤全体の固形分１０質量％超配合すると、潤滑皮膜剥離量が多くなり金型へ堆積しやすくなるため、上記固体潤滑剤の配合量は、固形分全体の１０質量％以下にすることが好ましい。より好ましくは、融点を有するポリエチレンワックスを、固形分全体の１質量％~８質量％である。
　なお前述のＮε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）を分散させるために界面活性剤が必要な場合には、非イオン性界面活性剤、陰イオン界面活性剤、両性界面活性剤、陽イオン界面活性剤のいずれも用いることができる。非イオン界面活性剤としては、特に限定されないが、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレン（エチレンおよび／またはプロピレン）アルキルフェニルエーテル、ポリエチレングリコール（もしくはエチレンオキシド）と高級脂肪酸（例えば炭素数１２~１８）とから構成されるポリオキシエチレンアルキルエステル、ソルビタンとポリエチレングリコールと高級脂肪酸（例えば炭素数１２~１８）とから構成されるポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル等が挙げられる。陰イオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば脂肪酸塩、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、リン酸エステル塩、ジチオリン酸エステル塩等が挙げられる。両性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えばアミノ酸型およびベタイン型のカルボン酸塩、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、リン酸エステル塩等が挙げられる。陽イオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば脂肪酸アミン塩、第四級アンモニウム塩等が挙げられる。これらの界面活性剤は各々単独でまたは２種以上組み合わせて使用することができる。
　なお、本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤の粘度を調整するために、公知の増粘剤を添加してもよい。
　本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤は、鉄もしくは鋼、ステンレス、銅、もしくは銅合金、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、チタンもしくはチタン合金等の金属材料に適用される。金属材料の形状としては、棒材やブロック材等の素材だけでなく、鍛造後の形状物（ギアやシャフト等）の加工も考えられ、特に限定されない。
　本発明では金属材料を上記金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤に接触する前に、ショットブラスト、サンドブラスト、アルカリ脱脂および酸洗浄よりなる群から選ばれる１種以上の清浄化処理を行なうことが好ましい。ここでの清浄化とは、焼鈍等により成長した酸化スケールや各種の汚れ（油など）を除去することを目的とするものである。
　本発明の金属材料の潤滑皮膜処理方法は、清浄化した金属材料を上記金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤に接触させ、次いで乾燥させることにより、前記金属材料表面に付着量として０．５~４０ｇ／ｍ２の潤滑皮膜を形成させることを特徴とする未反応型のものである。金属表面に形成させる潤滑皮膜の付着量は、潤滑性と耐カス詰まり性を両立させるものである。その潤滑皮膜の付着量は、その後の加工の程度によって適宜コントロールされるが、０．５~４０ｇ／ｍ２の範囲が好ましい。より好ましくは、０．５~２０ｇ／ｍ２の範囲である。更に好ましくは、３~１２である。この付着量が０．５ｇ／ｍ２未満の場合は潤滑性が不十分になる恐れがある。また、付着量が４０ｇ／ｍ２を超えると潤滑性は問題ないが、金型へのカス詰まりつまり、耐カス詰まり性低下が生じる可能性があり、好ましくない。なお、付着量は処理前後の金属材料の質量差および表面積により計算することができる。
　前述の付着量範囲になるようにコントロールするためには水系潤滑剤の固形分質量（濃度）を適宜調節する。実際には、高濃度の潤滑剤を希釈し、その希釈液にて使用する場合が多い。希釈調整する水は、特に限定されないが、脱イオン水、蒸留水が好ましい。例えば、水系潤滑剤の固形分濃度が１~４０質量％の皮膜剤を用い、金属材料表面上に付着量として０．５~４０ｇ／ｍ２の潤滑皮膜を形成させることができる。
　本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤を金属材料に接触させる方法は特に限定されるものではないが、浸漬法、フローコート法、スプレー法などを用いることができる。塗布は金属表面が十分に金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤に覆われれば良く、塗布する時間に特に制限は無い。塗布後、金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤は乾燥する必要がある。乾燥は常温放置でも構わないが、通常６０~１５０℃で１０~６０分行なうことが好ましい。
　この際に乾燥性を高めるために金属材料を６０~１００℃に加温し、金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤と接触させても良い。また、４０~７０℃に加温した金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤を接触させても良い。これらにより、乾燥性が大幅に向上し、乾燥が常温で可能になる場合もあり、熱エネルギーのロスを少なくすることもできる。
　本発明の実施例を比較例と共に挙げることによって、本発明のその効果と共にさらに具体的に説明する。
＜素材＞
（転着量測定試験用の供試材）
　転着量測定試験に供した材料は市販のＳ４５Ｃ球状化焼鈍材であり、試験片の形状は円柱状であり、直径２５ｍｍφ、高さ３０ｍｍである。
（スパイク試験用の供試材）
　スパイク試験に供した材料は市販のＳ４５Ｃ球状化焼鈍材であり、試験片の形状は円柱状であり、直径２５ｍｍφ、高さ３０ｍｍである。
＜処理工程＞
脱脂：市販の脱脂剤（登録商標　ファインクリーナー４３６０、日本パーカライジング（株）製）濃度２０ｇ／Ｌ、温度６０℃、浸漬１０分）
水洗：水道水、常温、浸漬３０秒
表面処理：潤滑剤　温度６０℃、浸漬１分
乾燥：１００℃、１０分
＜付着量測定方法＞
脱脂および水洗工程後に乾燥した供試材の質量測定　→　表面処理　→　表面処理後に乾燥した供試材の質量測定
付着量＝（皮膜処理後の供試材質量−皮膜処理前の供試材質量）／供試材表面積
＜試験方法＞
・転着量測定試験・・・図１参照
　平面形状のダイ（１）上に金属プレート（２）に置き、図１のごとく円柱状の供試材（３）を乗せて、この後、荷重をかけて供試片を上下ダイで据込み成形する。この際に試験片から剥離して金属プレート上に付着した潤滑付着量で転着量を評価した。転着量が少ないもの程、実加工においても鍛造加工時に発生する潤滑皮膜の剥離量が少なく、剥離した潤滑皮膜が金型に堆積しにくく、優れた耐カス詰まり性を持つと言える。金属プレートに付着した剥離付着量は転着量測定試験前後の金属プレートの質量差により計算した。さらに、評価判定基準として、◎：０~０．４ｇ、○：０．５~０．９ｇ、△：１．０~１．４ｇ、×：１．５ｇ以上とした。なお、ダイはＤＣ５３、金属プレートはＳＫＨ５１、ダイギャップは７．９５ｍｍ、加工速度は３０ストローク／分である。また、試験に供した材料は市販のＳ４５Ｃ球状化焼鈍材で、試験片の形状は直径２５ｍｍφで高さが３０ｍｍである。
・スパイク試験・・・図２参照
スパイク試験は、特開平５−７９６９号に準じた。ロート状の内面形状を有するダイ（１）に図２のごとく円柱状の供試片（２）を乗せ、荷重をかけて供試片をダイ内に押し込んで図２のごとくに成形する。これによりダイ形状に従うスパイクを形成し、この際のスパイク高さ（ｍｍ）で潤滑性を評価した。したがって、高さが高い方が潤滑性に優れるとの評価である。さらに、評価判定基準として、◎：１３．０ｍｍ以上、○：１２．５~１２．９ｍｍ、△：１２．０~１２．４ｍｍ、×：１１．９ｍｍ以下とした。なお、試験に供した材料は市販のＳ４５Ｃ球状化焼鈍材で、試験片の形状は直径２５ｍｍφで高さが３０ｍｍである。
　実施例１
　水系潤滑剤１（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：１．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例２
　水系潤滑剤２（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例３
　水系潤滑剤３（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例４
　水系潤滑剤４（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例５
　水系潤滑剤５（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：１．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例６
　水系潤滑剤６（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例７
　水系潤滑剤７（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例８
　水系潤滑剤８（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例９
　水系潤滑剤９（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：１．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例１０
　水系潤滑剤１０（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例１１
　水系潤滑剤１１（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例１２
　水系潤滑剤１２（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例１３
　水系潤滑剤１３（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：１．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例１４
　水系潤滑剤１４（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例１５
　水系潤滑剤１５（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例１６
　水系潤滑剤１６（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例１７
　水系潤滑剤１７（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：１．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例１８
　水系潤滑剤１８（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例１９
　水系潤滑剤１９（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例２０
　水系潤滑剤２０（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例２１
　水系潤滑剤２１（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：１．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例２２
　水系潤滑剤２２（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例２３
　水系潤滑剤２３（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例２４
　水系潤滑剤２４（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例２５
　水系潤滑剤２５（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：モリブデン酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例２６
　水系潤滑剤２６（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：炭酸ジルコニウムカリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例２７
　水系潤滑剤２７（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ピロリン酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例２８
　水系潤滑剤２８（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：タングステン酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例２９
　水系潤滑剤２９（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン、
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例３０
　水系潤滑剤３０（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例３１
　水系潤滑剤３１（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例３２
　水系潤滑剤３２（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例３３
　水系潤滑剤３３（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例３４
　水系潤滑剤３４（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例３５
　水系潤滑剤３５（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例３６
　水系潤滑剤３６（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例３７
　水系潤滑剤３７（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例３８
　水系潤滑剤３８（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例３９
　水系潤滑剤３９（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．３
付着量、ｇ／ｍ２：８
　実施例４０
　水系潤滑剤４０（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
潤滑補助：ポリエチレンワックス（固形分全体の８質量％）
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０５
付着量、ｇ／ｍ２：８
　比較例１
　水系潤滑剤４１（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：硫酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：ポリエチレンワックス
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
　比較例２
　水系潤滑剤４２（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：ポリエチレンワックス
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
　比較例３
　水系潤滑剤４３（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：ポリエチレンワックス
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
　比較例４
　水系潤滑剤４４：市販の金属塑性加工用水系潤滑剤（登録商標　ファインリューベ　Ｅ７４０Ｃ、日本パーカライジング（株）製）
付着量、ｇ／ｍ２：８
　比較例５
　水系潤滑剤４５（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０２
付着量、ｇ／ｍ２：８
　比較例６
　水系潤滑剤４６（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：ケイ酸ナトリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０２
付着量、ｇ／ｍ２：８
　比較例７
　水系潤滑剤４７（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０２
付着量、ｇ／ｍ２：８
　比較例８
　水系潤滑剤４８（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
水溶性無機塩（Ａ）：四ホウ酸カリウム
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．０２
付着量、ｇ／ｍ２：８
　比較例９
　水系潤滑剤４９（分散のため非イオン性界面活性剤を、Ａの固形分とＢの固形分の合計に対する固形分の比率として、０．０１配合した。）
バインダー樹脂（Ａ）：ポリアミドイミド
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
固形分比（Ｂ／Ａ）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：８
　比較例１０
　液状油系潤滑剤１
基油：ナフテン基性油
滑剤（Ｂ）：Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン
質量比（Ｂ／基油）：０．７
付着量、ｇ／ｍ２：１０
　比較例１１
　以下の工程にて処理を行なった。
脱脂：市販の脱脂剤（登録商標　ファインクリーナー４３６０、日本パーカライジング（株）製）濃度２０ｇ／Ｌ、温度６０℃、浸漬１０分
水洗：水道水、常温、浸漬３０秒
酸洗：塩酸　濃度１７．５％、常温、浸漬１０分
化成処理：市販のリン酸亜鉛化成処理剤（登録商標　パルボンド１８１Ｘ、日本パーカライジング（株）製）濃度９０ｇ／Ｌ、温度８０℃、浸漬１０分
水洗：水道水、常温、浸漬３０秒
石鹸処理：市販の反応石鹸潤滑剤（登録商標　パルーブ２３５、日本パーカライジング（株）製）濃度７０ｇ／ｍ２、８５℃、浸漬３分
乾燥：１００℃、１０分
　以上の試験結果を表１に示す。表１から明らかなように、本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑剤を用いた実施例１~２８はいずれも優れた潤滑性および耐カス詰まり性を有することが分かる。さらに、本発明の金属材料塑性加工用水系潤滑剤に少量のワックスを含有した実施例２９~４０は非常に優れた潤滑性を示し、かつ耐カス詰まり性も優れている。本発明のＮε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）を含有することで、ワックス由来の融点を持つ剥離潤滑皮膜が金型上に堆積しにくい環境を作っていることが分かる。一方、ワックスのみ滑剤として含む比較例１~４は優れた潤滑性を示すものの、金型への転着量は非常に多く、精密鍛造加工には適用できない。また、比較例５~８は（Ｂ）／（Ａ）が０．０５未満であるため優れた耐カス詰まり性を持つものの、潤滑性が不十分であると言える。さらに、比較例９はバインダー樹脂を使用しているため、剥離した潤滑皮膜中のバインダー樹脂が融点を持ち金型上に堆積するため、耐カス詰まり性が劣る。比較例１０で使用している鉱油は水溶性無機塩と比較して加工性が劣り、鍛造加工には適用できない。さらに、比較例１１のリン酸塩皮膜に反応石けん処理を行なったものは、処理条件の適正化により転着量を減少させることはできるが、廃水処理や液管理が必要で簡便な装置では使用できず、反応に伴う廃棄物を生じるために、環境負荷が大きい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　図１の符号
　　　　１　　ダイ
　　　　２　　金属プレート
　　　　３　　供試材
　図２の符号
　　　　１　　ダイ
　　　　２　　供試材

Claims (5)

  1. 　水溶性無機塩（Ａ）とＮε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）を含有し、それらの固形分質量比（Ｂ）／（Ａ）が０．０５~１．３の範囲内にあることを特徴とする金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤。
  2. 　前記Ｎε−モノアシル塩基性アミノ酸類（Ｂ）が、炭素数８~２２の脂肪族アシル基を有する請求項１に記載の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤。
  3. 　前記Ｎε−モノアシル塩基性アミノ酸（Ｂ）がＮε−カプリロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ラウロイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ミリストイル−Ｌ−リジン、Ｎε−パルミトイル−Ｌ−リジン、Ｎε−ステアロイル−Ｌ−リジンから選ばれる１種以上である請求項１または請求項２に記載の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤。
  4. 　前記水溶性無機塩（Ａ）が硫酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、モリブデン酸塩、炭酸塩、リン酸塩およびタングステン酸塩から選ばれる１種類以上である請求項１から請求項３いずれか一項に記載の金属材料塑性加工用水系潤滑皮膜剤。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の皮膜剤を塗布し乾燥することにより金属材料表面上に付着量として０．５~４０ｇ／ｍ２の潤滑皮膜を形成したことを特徴とする塑性加工性に優れた金属材料。
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