吸濕后的加工性及耐結渣堵塞性優異的金屬材料塑性加工用水系潤滑劑的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及在金屬材料的塑性加工中使用的水系潤滑劑，進一步詳細而言，涉及 吸濕后的加工性、耐結渣堵塞性優異的金屬材料塑性加工用水系潤滑劑。
【背景技術】
[0002] 在金屬材料的鍛造加工、擠出加工、加壓加工等塑性加工中，必須防止因金屬材料 與模具的金屬接觸而導致的燒傷或粘著、放熱。作為適用于該要求的物質，自古以來使用潤 滑性優異的皮膜或油、皂類等。其中大多采用特別是加工性優異且通用性高的磷酸鋅系化 成皮膜和皂系潤滑劑的處理（以下也稱為擠壓潤滑劑（Bonderlube)處理）。
[0003] 但是，擠壓潤滑劑處理存在對環境的負荷大的問題。在磷酸鋅系化成處理中，被處 理材料溶解于處理液中，形成與磷酸的副產物（淤渣），產生大量的產業廢棄物。進而，擠壓 潤滑劑處理由于還產生含有大量重金屬的排水或廢皂，所以需要作為排水處理或產業廢棄 物的處理。近年來，為了解決所述那樣的問題，開發了僅僅將水系的表面處理劑涂布到金屬 材料上并進行干燥來賦予潤滑性的新的處理法。
[0004] 作為這樣的技術，專利文獻1中公開了含有水溶性無機鹽和蠟，且其等溶解或分 散于水中的技術。
[0005] 專利文獻2中，公開了關于含有合成樹脂、水溶性無機鹽及水的塑性加工用潤滑 組合物的技術。
[0006] 專利文獻3中，公開了關于將水溶性無機鹽、有機金屬鹽、堿土類金屬鹽、作為固 體分散劑的α-烯烴與馬來酸酐的共聚物與N，N_二烷基氨基烷基胺的反應物以10~30%: 5~30% :10~84. 5% :0. 5~30%的比率分散或溶解到水中而得到的塑性加工用潤滑劑 的技術。
[0007] 專利文獻4中公開了含有水溶性高分子化合物、無機金屬鹽和水的水性塑性加工 用潤滑劑組合物的技術。
[0008] 現有技術文獻
[0009] 專利文獻
[0010] 專利文獻1:國際公開第2002/012420號
[0011] 專利文獻2:日本特開2000-63880號公報
[0012] 專利文獻3 :日本特開號公報
[0013] 專利文獻4 :日本特開號公報

【發明內容】

[0014] 發明所要解決的課題
[0015] 如所述那樣，開發了各種塑性加工用水系潤滑劑，但作為上述專利文獻1~4中的 水溶性無機鹽或無機金屬鹽，硼酸鹽作為適合的物質而使用。利用硼酸鹽形成的潤滑皮膜 具有具備作為潤滑劑的皮膜強度、與金屬材料表面的密合性也優異的優點。但是，硼及其化 合物是化學物質排出把握管理促進法（PRTR)中的第一種指定化學物質。硼酸鹽中的四硼 酸鈉、硼酸作為REACH中的SVHC，被懷疑其有害性，由于若使用硼酸鹽則排水處理性變差， 所以期望開發不使用硼酸鹽的水系塑性加工用潤滑劑。此外，一般由水系潤滑劑形成的潤 滑皮膜存在吸收大氣中的濕氣的缺點。潤滑皮膜具有若吸濕則潤滑性大幅降低的性質，將 施加了含有硼的潤滑劑的金屬材料長期保管是非常困難的。如以上那樣，尚未開發即使在 高濕度環境下放置也保持高的潤滑性且不會引起燒傷等的金屬材料塑性加工用水系潤滑 劑。
[0016] 另一方面，在塑性加工時，從金屬材料剝離的潤滑劑結渣中的蠟附著于模具上時 無法簡單地除掉，造成缺壁的原因或頂出桿的破損。蠟由于具有高的潤滑性，所以是通過非 反應系的潤滑劑而無法除去的成分之一。因而，關于起因于蠟的結渣，現狀是以勤快的清掃 來應對，強烈期望開發能夠抑制結渣堵塞的金屬材料塑性加工用水系潤滑劑。
[0017] 另外，專利文獻1中，有"因當附著量多時產生對模具的結渣堵塞等所以不優選。" 的記載，專利文獻4中，有"當進行潤滑皮膜的吸濕對策時，優選含有固體潤滑劑。"的記載， 但如上述那樣，關于結渣產生的問題、吸濕后的加工的對策并不充分。
[0018] 本發明是用于解決現有技術所帶有的所述課題的發明，其目的是提供與擠壓潤滑 劑處理或以往的涂布型水系潤滑劑同等以上的高的加工性和吸濕后的加工性、耐結渣堵塞 性優異的金屬材料塑性加工用水系潤滑劑。
[0019] 用于解決課題的方案
[0020] 本發明人們為了達成所述目的反復進行了深入研究，結果發現，作為金屬材料塑 性加工用水系潤滑劑，在水系介質中以某一定的比例添加特定的聚合物、特定的含氧酸或 其縮合物等、堿金屬的氫氧化物和潤滑成分，結果高的加工性和耐燒傷性、吸濕后的加工 性、耐結渣堵塞性優異，從而完成本發明。
[0021] S卩，本發明的金屬材料塑性加工用水系潤滑劑的特征在于，其是在水系介質中添 加如下成分而得到的：包含羧酸或其衍生物作為構成單體的聚合物和/或其鹽（A);鎢的含 氧酸、硅的含氧酸或磷的含氧酸或者它們的縮合物和/或它們的鹽（B);堿金屬的氫氧化物 (C)和潤滑成分（D)，所述成分（A)、所述成分（B)、所述成分（C)與所述成分（D)的固體成 分重量比（A) / [ (A) + (B) + (C) + (D)]為 0· 05 ~0· 40。
[0022] 此外，pH優選為7~12。
[0023] 此外，所述成分（C)優選為氫氧化鋰。
[0024] 此外，所述成分（B)與所述成分（C)的摩爾比（BV(C)優選為0. 3~2. 7。
[0025] 此外，所述成分⑶的固體成分重量比〇))/[(A) + (B) + (C) + (D)]優選為0. 1~ 0· 3〇
[0026] 此外，所述成分（D)以蠟（a)及酸性磷酸酯系極壓劑（b)這2種成分為必須成分， 所述成分（a)與所述成分（b)的固體成分重量比（aV(b)優選為0. 2~9. 0。
[0027] 此外，所述成分（a)的平均粒徑優選為30~lOOOnm。
[0028] 此外，所述成分（a)優選為熔點為130~170°C的聚乙烯蠟。
[0029] 此外，所述成分（b)優選為具有醚鍵或C1~C20的烷基的能夠分散和/或溶解于 堿水溶液中的磷酸酯。
[0030] 本發明涉及一種具有潤滑皮膜的金屬材料的制造方法，其特征在于，包括以下工 序：通過使本發明的金屬材料塑性加工用水系潤滑劑與金屬材料接觸，之后使水分蒸發，從 而在金屬材料表面形成潤滑皮膜。
[0031] 本發明涉及一種金屬材料，其在表面具有通過本發明的金屬材料塑性加工用水系 潤滑劑而得到的潤滑皮膜。
[0032] 發明效果
[0033] 本發明所述的金屬材料塑性加工用水系潤滑劑的高的加工性和耐燒傷性、吸濕后 的加工性、耐結渣堵塞性優異。另外，所謂吸濕后是在高濕度條件下放置后。此外，本發明 所述的金屬材料塑性加工用水系潤滑劑由于有害物質少，且不以磷酸鋅等的反應系處理為 必須處理，所以能夠減輕對環境的負荷，同時達成省資源化。此外，由于為具有耐吸濕性的 塑性加工潤滑劑，所以潤滑處理后能夠保管。進而，由于具有通過在不引起使模具的壽命降 低的潤滑性的降低的情況下顯著降低結渣堵塞性從而能夠改善作業性的優點等理由，具有 極大的工業的價值。
【具體實施方式】
[0034] 以下，對本發明的金屬材料塑性加工用水系潤滑劑的組合物進行詳細說明。
[0035] 〈組成〉
[0036] [成分（A)]
[0037] 本發明的包含羧酸或其衍生物作為構成單體的聚合物和/或其鹽（A)(以下，記載 為"成分（A) "。）是具有作為潤滑成分（D)的分散劑的效果和造膜性的成分。其中，所謂"羧 酸衍生物"是指羧基中的羥基被其他的原子或原子團取代而得到的物質，作為具體例子，有 酰鹵、酸酐、酯、酰胺、腈等。成分（A)沒有特別限定，但優選重均分子量為5萬~17萬的物 質，更優選為5萬~15萬，特別優選為5萬5千~7萬5千。若重均分子量為5萬~17萬， 則通過高的分散效果，潤滑成分（D)的分散性變好，可以得到均勻的塑性加工潤滑劑。其 中，本發明中的重均分子量是通過GPC(凝膠滲透色譜法）測定的值，例如可以使用株式會 社島津制作所制的GPC測定裝置進行測定。
[0038] 作為成分