(57)【要約】【課題】非黒色でかつ産業廃棄物が低減でき（環境保全性）、さらに、強加工領域での優れた潤滑性、耐吸湿性、及び耐食性が両立できる固体潤滑剤、ならびにそれを含む潤滑皮膜剤の提供。【解決手段】スメクタイト群、バーミキュライト群、雲母群、脆雲母群、パイロフィライト群、カオリナイト群の天然品、及びこれらの合成品からなる群から選ばれる少なくとも１種の層状粘土鉱物の粒子間、及び／又は層間に、油、極圧剤、石けん、及びワックスから選ばれる少なくとも１種である親油性潤滑成分を内包するキャリア粒子からなることを特徴とする、固体潤滑剤。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
スメクタイト群、バーミキュライト群、雲母群、脆雲母群、パイロフィライト群、カオリナイト群の天然品、及びこれらの合成品からなる群から選ばれる少なくとも１種の層状粘土鉱物の粒子間、及び／又は層間に、油、極圧剤、石けん、及びワックスから選ばれる少なくとも１種である親油性潤滑成分を内包するキャリア粒子からなることを特徴とする、固体潤滑剤。
【請求項２】
前記層状粘土鉱物の断面におけるアスペクト比が、３〜１５０であることを特徴とする、請求項１に記載の固体潤滑剤。
【請求項３】
前記親油性潤滑成分の溶解性パラメータ（ＳＰ値）が、１０以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の固体潤滑剤。
【請求項４】
前記層状粘土鉱物の対水接触角が４０°以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の固体潤滑剤。
【請求項５】
前記層状粘土鉱物の平均粒径が３０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の固体潤滑剤。
【請求項６】
前記親油性潤滑成分の内包量が、前記キャリア粒子の全質量に対する質量比で５質量％以上であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の固体潤滑剤。
【請求項７】
前記層状粘土鉱物のモース硬度が２以下であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の固体潤滑剤。
【請求項８】
金属材料の塑性加工用の潤滑皮膜剤に用いることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の固体潤滑剤。
【請求項９】
少なくとも請求項１〜８のいずれか一項に記載の固体潤滑剤を含む成分を水に分散してなる水系金属材料用潤滑皮膜剤であって、前記固体潤滑剤の濃度が、潤滑皮膜剤中の全固形分の質量に対する質量比で５質量％以上であることを特徴とする、金属材料用潤滑皮膜剤。
【請求項１０】
少なくとも請求項１〜８のいずれか一項に記載の固体潤滑剤を含む成分を油に分散してなる油系金属材料用潤滑皮膜剤であって、前記固体潤滑剤の濃度が、潤滑皮膜剤中の全固形分の質量に対する質量比で５質量％以上であることを特徴とする、金属材料用潤滑皮膜剤。
【請求項１１】
少なくとも請求項１〜８のいずれか一項に記載の固体潤滑剤を含む成分を含有する粉体系金属材料用潤滑皮膜剤であって、前記固体潤滑剤の濃度が、潤滑皮膜剤中の全固形分の質量に対する質量比で５質量％以上であることを特徴とする、金属材料用潤滑皮膜剤。
【請求項１２】
金属材料表面に、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の金属材料用潤滑皮膜剤が、乾燥後の皮膜量として０．５ｇ／ｍ２以上、付着していることを特徴とする、表面処理金属材料。
【請求項１３】
請求項９〜１１のいずれか一項に記載の金属材料用潤滑皮膜剤に金属材料を接触させる接触工程を含むことを特徴とする、金属材料の潤滑皮膜形成方法。
【請求項１４】
前記接触工程の前に、金属材料の表面に化成皮膜を被覆させる化成処理工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１３に記載の金属材料の潤滑皮膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼、ステンレス、アルミニウム、チタンなどの金属材料の表面に、優れた潤滑性を付与させるための固体潤滑剤、及びそれを含む潤滑皮膜剤と、それらを用いて形成した潤滑皮膜、並びにこれに関連した技術に関する。さらに詳しくは、本発明は、前記金属材料を鍛造、伸線、伸管、圧造のような塑性加工、板材のプレス成形、各種装置の摺動部などに用いることができる固体潤滑剤、及びそれを含む潤滑皮膜剤であって、さらには、二硫化モリブデンやグラファイトのような黒色系潤滑剤を含まないものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉄鋼やステンレスなどの金属材料を塑性加工する際には、被加工材と工具との金属接触により生じる焼付きやかじりを防止すること及び耐食性を付与することを目的に、金属材料表面に潤滑性及び耐食性を有する皮膜を設けている。このような皮膜としては、金属材料表面に化学反応により化成皮膜を形成させた後、その上にさらに潤滑剤を付着させる反応型のタイプと、潤滑剤を金属材料表面に物理的に付着させる非反応型のタイプの２種類のものがある。
【０００３】
前者の反応型のタイプでは、金属材料表面にキャリアとしての役割を有するリン酸塩皮膜やシュウ酸塩皮膜などの化成皮膜を形成させた後、さらに石灰石けんや二硫化モリブデン、油などの潤滑剤を塗布した２層構造の潤滑皮膜や、化成皮膜を施した後、ステアリン酸ナトリウムなどの反応型石けんを反応塗布した３層構造の潤滑皮膜（化成皮膜／金属石けん皮膜／湯溶石けん皮膜）が広く用いられている。特に後者の３層構造の潤滑皮膜は、強加工領域においても安定して優れた潤滑性を発揮することができることが知られている。
【０００４】
しかしながら、化学反応を伴う化成処理や反応型石けんでは、液の管理や化学反応を制御するための温度管理、反応副生成物であるスラッジの除去と廃棄、液の劣化による廃棄更新が必要になる。近年の地球環境保全を目的に、産業廃棄物の低減は大きな課題となっている。そのために、廃棄物が生じない潤滑皮膜剤や処理方法が望まれている。
【０００５】
前記課題を解決する潤滑皮膜剤として、特許文献１に四ほう酸ナトリウム、硼砂、四ほう酸カリウム及び硫酸ナトリウムから選ばれる少なくとも１種の水溶性無機塩、（Ｂ）ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸バリウム及びステアリン酸亜鉛からなる金属石けん、雲母及びＰＴＦＥから選ばれる少なくとも１種の固体潤滑剤、（Ｃ）鉱油、動植物油脂及びエステル油から選ばれる少なくとも１種の油成分、（Ｄ）油成分を水中に均一に乳化させると共に、固体潤滑剤を水中に均一に分散させるための界面活性剤、及び（Ｅ）水からなり、固体潤滑剤と水溶性無機塩との重量比（Ｂ／Ａ）が０．０５／１〜２／１であり、水溶性無機塩と固体潤滑剤の合計量に対する油成分の重量比（Ｃ／（Ａ＋Ｂ））が０．０５／１〜１／１である、固体潤滑剤及び油成分が均一にそれぞれ分散及び乳化した、金属材料の冷間塑性加工用水系潤滑剤が開示されている。この潤滑皮膜剤は非反応型の塗布型潤滑剤であり、前記化学反応を伴う化成処理や反応型石けんのようにスラッジの発生がなく、液の劣化もほとんど起こらないものである。しかしながら、皮膜の主成分である水溶性無機塩は、大気中の水蒸気を吸湿して潤滑性の劣化を引き起こすことがあるという問題があったため、加工前に再乾燥したり、工場内の湿度を低くコントロールする必要があった。
【０００６】
さらに、潤滑皮膜中に含まれる滑剤は、加工度の厳しい条件では金属表面の面積拡大に対して追従性が十分ではなく、潤滑性が低下してかじりを生じるなどの問題があった。
【０００７】
また、冷間塑性加工や摺動皮膜の分野では、古くより固体潤滑剤として二硫化モリブデンが使用されてきた。これは、二硫化モリブデンを含む潤滑皮膜が低摩擦で、耐摩耗性が良好であることが主な理由である。しかしながら、二硫化モリブデンを含有する潤滑皮膜剤は黒色で、作業環境を汚染することが問題としてあった。また、二硫化モリブデンが高価で、経済性が劣ることも、非黒色系の固体潤滑剤の開発が求められる理由であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３５１７５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記従来技術の課題及び問題に対し、本発明は、非黒色でかつ産業廃棄物が低減でき（環境保全性）、さらに、強加工領域での優れた潤滑性、耐吸湿性、及び耐食性が両立できる固体潤滑剤、ならびにそれを含む潤滑皮膜剤を提供することを主目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の層状粘土鉱物の粒子間、及び／又は層間に、特定の親油性潤滑成分を内包するキャリア粒子からなることを特徴とする固体潤滑剤、及びそれを用いた金属材料用潤滑皮膜剤を適用することで解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の固体潤滑剤は、スメクタイト群、バーミキュライト群、雲母群、脆雲母群、パイロフィライト群、カオリナイト群の天然品、及びこれらの合成品からなる群から選ばれる少なくとも１種の層状粘土鉱物の粒子間、及び／又は層間に、油、極圧剤、石けん、及びワックスから選ばれる少なくとも１種である親油性潤滑成分を内包するキャリア粒子からなることを特徴とする固体潤滑剤である。
【００１２】
さらに、前記層状粘土鉱物の断面におけるアスペクト比は３〜１５０で、好ましくは５〜１００、さらに好ましくは５〜３０である。
【００１３】
前記親油性潤滑成分の溶解性パラメータ（ＳＰ値）は好ましくは１０以下であり、さらに好ましくは９以下である。
【００１４】
さらに、前記層状粘土鉱物の対水接触角は好ましくは４０°以上であり、さらに好ましくは６０°以上である。
【００１５】
さらに、前記層状粘土鉱物の平均粒径は好ましくは３０μｍ以下であり、より好ましくは２０μｍ以下であり、さらに好ましくは１０μｍ以下である。
【００１６】
前記固体潤滑剤において、粒子間、及び／又は層間への親油性潤滑成分の内包量は、キャリア粒子の全質量に対する質量比で好ましくは５質量％以上であり、さらに好ましくは８質量％以上であることを特徴とする。
【００１７】
前記層状粘土鉱物のモース硬度は、好ましくは２以下であり、さらに好ましくは１である。
【００１８】
前記固体潤滑剤は、金属材料の塑性加工用の潤滑皮膜剤、特に、冷間塑性加工用の潤滑皮膜剤に好適に用いることができる。
【００１９】
前記課題は、前記固体潤滑剤を含有することを特徴とする金属材料用潤滑皮膜剤によっても、解決することができる。
【００２０】
本発明の金属材料用潤滑皮膜剤は、前記固体潤滑剤を含む成分を水に分散してなる水系金属材料用潤滑皮膜剤であって、前記固体潤滑剤の濃度が、潤滑皮膜剤中の全固形分の質量に対する質量比で５質量％以上であることを特徴とするものである。
【００２１】
また、前記課題は、前記固体潤滑剤を含む成分を油に分散してなる油系金属材料用潤滑皮膜剤によっても解決することができる。この場合、前記固体潤滑剤の濃度は、潤滑皮膜剤中の全固形分の質量に対する質量比で５質量％以上である。
【００２２】
さらに、前記課題は本発明の固体潤滑剤を含む成分を含有する粉体系金属材料用潤滑皮膜剤によっても解決することができる。この場合、前記固体潤滑剤の濃度は、潤滑皮膜剤中の全固形分の質量に対する質量比で５質量％以上である。
【００２３】
前記課題は、金属材料表面に前記の金属材料用潤滑皮膜剤が、乾燥後の皮膜量として０．５ｇ／ｍ２以上、付着していることを特徴とする表面処理金属材料によっても解決することができる。
【００２４】
潤滑皮膜の形成方法、及び表面処理金属材料の製造方法としては、前記金属材料用潤滑皮膜剤に金属材料を接触させる接触工程を含んでいればよい。さらに好ましい方法としては、前記接触工程の前に、ショットブラスト、サンドブラスト、アルカリ脱脂、及び酸洗浄の群からなる少なくとも１種の清浄化手段により金属材料の表面を清浄化する清浄化工程を含むことを特徴とする金属材料の潤滑皮膜形成方法、及び表面処理金属材料の製造方法が適用できる。
【００２５】
前記潤滑皮膜の形成方法、及び表面処理金属材料の製造方法においては、前記接触工程の前に、金属材料の表面に化成皮膜を被覆させる化成処理工程をさらに適用することもできる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、層状粘土鉱物の粒子間、及び／又は層間に親油性潤滑成分を内包するキャリア粒子からなることを特徴とする固体潤滑剤、金属材料用潤滑皮膜剤、表面処理金属材料、及び金属材料の潤滑皮膜形成方法を適用することで、非黒色で、環境保全性に優れ、強加工領域においても安定して優れた潤滑性を発揮して焼きつきやかじりを防止することができ、さらに潤滑皮膜の耐吸湿性などの操業性、さらには耐食性にも優れる。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明をより詳細に説明する。まずはじめに、固体潤滑剤の定義について説明する。固体潤滑ハンドブック（（社）日本トライボロジー学会：養賢堂（２００９）５３）によると、固体潤滑剤とは２つの物体が相対運動をする時、摩擦低減や焼きつき防止、金型寿命の向上などを目的に、物体間に介在させる物質のことである。一般的には塑性加工や摺動部材、プレス成形などの潤滑皮膜の一成分として使用され、具体的には層状粘土鉱物や無機塩類、高分子材料や軟質金属などが固体潤滑剤として適用される。
【００２８】
これらの固体潤滑剤において、層状粘土鉱物と無機塩類では、それ自身がへき開性を有することが好ましい。二硫化モリブデンやグラファイトはその代表例である。へき開とは固体潤滑剤に荷重が加わった際に、原子の結合力の最も弱い結晶面で分離破壊する性質のことである。この性質によって、塑性加工においては、加工時の加工面の面積拡大に対して固体潤滑剤が効果的に追従し、滑り性を付与すると同時にかじりを防止するのである。
【００２９】
本発明の特徴の一つ目は、へき開性を有する層状粘土鉱物において、へき開面に相当する粒子間、及び／又は層間に親油性潤滑成分を内包させることで、前記層状粘土鉱物の作用に加え、さらに親油性潤滑成分を加工時の加工面の面積拡大に対して追従させるためのキャリア粒子としての役割を固体潤滑剤に担わせることである。さらに詳細に説明すると、層状粘土鉱物は、二次元的な層状結晶が平行に積み重なって結合した粒子である。本発明においては、この層状結晶の面と面との間を層間と定義する。さらに、前記層状結晶が平行に積み重なって結合した粒子を一次粒子とすると、さらに複数の一次粒子が凝集（集合）してより大きな二次粒子（この二次粒子を形成した層状粘土鉱物を「凝集状層状粘土鉱物」と称する。）となることがあり、この場合の粒子と粒子の間を粒子間と定義する。層間も粒子間もいずれも緩く結合した層状の状態であり、本発明の親油性潤滑成分を内包可能なへき開面である。へき開性を有する層状粘土鉱物の粒子間、及び／又は層間に親油性潤滑成分を内包させることによって、冷間塑性加工のように加工荷重が高く、加工面の面積拡大率の高い加工においても、層状粘土鉱物と親油性潤滑成分を同時に追従させること、すなわち、キャリア粒子としての役割を担わせることが可能となり、かじりを防止すると同時に滑り性を付与でき、潤滑性の向上が可能になるのである。このようなキャリア粒子としての役割を担わせることは、これまでの技術では無かったものである。なお、ここでいう「内包」とは、層状粘土鉱物の粒子間、及び／又は層間に、親油性潤滑成分がトラップされた状態を意味する。すなわち、本発明のキャリア粒子では、層状粘土鉱物がへき開していない場合には、親油性潤滑成分が層状粘土鉱物の粒子間、及び／又は層間に保持されており、このような状態を本発明における「内包」状態とする。一方、加工時に層状粘土鉱物がへき開した場合には、層状粘土鉱物の粒子間、及び／又は層間に内包された親油性潤滑成分が加工面に滲みだし、滲みだした親油性潤滑成分は、加工面を濡らすように層状粘土鉱物と同時に追従する。
【００３０】
他方、粒子間、及び／又は層間に親油性潤滑成分を内包していない層状粘土鉱物を用いた潤滑皮膜剤では、滑り性が不足するために、加工時の面積拡大に対して皮膜の追従性が悪く、潤滑性が低下してかじりを生じる場合がある。さらに、成形荷重が高くなるために、金型寿命が短くなるなどの不具合を生じることがある。
【００３１】
本発明において、親油性潤滑成分を内包することが可能な層状粘土鉱物としては、スメクタイト群の天然品及び合成品、バーミキュライト群の天然品及び合成品、雲母群の天然品及び合成品、脆雲母群の天然品及び合成品、パイロフィライト群の天然品及び合成品、カオリナイト群の天然品及び合成品を挙げることができる。これらの層状粘土鉱物は、単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。
【００３２】
また、前記層状粘土鉱物としては、国際公開特許ＷＯ２０１２／０８６５６４号公報に記載の方法によって、層状粘土鉱物の層間に有機物を担持したものを用いてもよい。有機物としては、有機アンモニウム化合物、有機ホスホニウム化合物、有機スルホニウム化合物から選ばれる少なくとも１種の陽イオン性有機化合物（有機基＋カチオン性基）を挙げることができる。ここで、当該有機化合物が有する有機基は、特に限定されないが、炭素数１〜３０の直鎖状、分岐鎖状又は環状の（環式基を有する）、飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基が好適である。また、炭素鎖又は炭素環を構成する炭素原子に結合している水素原子が他の置換基で置換されていてもよく、炭素鎖、又は炭素環を構成する一部の炭素原子が他の原子（例えば、ＯやＳなど）で置換されていてもよく、さらには、Ｃ−Ｃ鎖間に他の結合（例えば、エステル結合、エーテル結合）を含んでいてもよい。好ましいものとしては、摩擦低減能に有利な脂肪族炭化水素基（好適には炭素数１〜３０）と、層間での固定能で有利なアンモニウム基で構成される有機アンモニウム化合物である。ここで、当該有機化合物を層間に導入する際に使用される有機塩類としては、塩化物、臭化物、沃化物、硝化物、フッ化物、水酸化物などが好適である。特に好ましい有機塩類としては、副生した塩を水洗除去しやすい四級アンモニウム塩化物（カプリルトリメチルアンモニウム塩化物、ラウリルトリメチルアンモニウム塩化物、ステアリルトリメチルアンモニウム塩化物、ジカプリルジメチルアンモニウム塩化物、ジラウリルジメチルアンモニウム塩化物、ジステアリルジメチルアンモニウム塩化物など）である。層状粘土鉱物の層間にこれらの有機物を担持させることによって層間距離が広がり、さらに、層状粘土鉱物の層間、及び表面が疎水性になるために、親油性潤滑成分をより多く内包させることができるようになり、有利である。
【００３３】
さらに、層状粘土鉱物について詳細に説明する。粘土鉱物とは粘土を構成する主成分鉱物で、層状珪酸塩鉱物（フィロ珪酸塩鉱物）、方解石（カルサイト）、苦灰石（ドロマイト）、長石類、石英、沸石（ゼオライト）類、その他、鎖状構造を持つもの（アタパルジャイト、セピオライトなど）、はっきりとした結晶構造を持たないもの（アロフェン）などが粘土鉱物と呼ばれているが、一般的にはその中の層状珪酸塩鉱物を層状粘土鉱物と呼んでいる。
【００３４】
層状粘土鉱物は、正負のイオンの二次元的な層が平行に積み重なって結合し結晶構造を作っており、この層構造の中には２つの構造単位があり、その一つはＳｉ４＋とこれを囲んだＯ２−とから成る四面体層で構成され、他はＡｌ３＋（あるいはＭｇ２＋、Ｆｅ２＋など）とこれを囲んだ（ＯＨ）−とから成る八面体層で構成されている。
【００３５】
四面体層中では、四面体の４つの頂点にあるＯと中心に位置するＳｉによりＳｉ−Ｏの四面体が形成され、これが３つの頂点で互いに連結して二次元的に広がり、Ｓｉ４Ｏ１０の組成を有する層格子を形成している。Ｓｉ４＋はしばしばＡｌ３＋で置換される。
【００３６】
八面体層中では、八面体の６つの頂点にある（ＯＨ）又はＯとその中心に位置するＡｌ、Ｍｇ、Ｆｅなどにより形成された八面体が、各頂点で連結して二次元的に広がり、Ａｌ２（ＯＨ）６あるいはＭｇ３（ＯＨ）６などの組成を有する層格子を形成している。
【００３７】
八面体層には、６個の陰イオンで囲まれた陽イオンの格子点に２価の陽イオン（Ｍｇ２＋など）が入り格子点のすべてを占めている３−八面体型、陽イオンの格子点に３価の陽イオン（Ａｌ３＋など）が入り格子点の２／３を占め、残りの１／３は空所となっている２−八面体型がある。
【００３８】
四面体層と八面体層の組み合わせには２種類あり、１つは２枚の四面体層とその間に挟まれた１枚の八面体層の結合を単位とする２：１型構造、他は１枚の四面体層と１枚の八面体層の結合を単位とする１：１型構造がある。前記スメクタイト群、バーミキュライト群、雲母群、及びパイロフィライト群は２：１型構造の層状粘土鉱物であり、カオリナイト群は１：１構造の層状粘土鉱物である。
【００３９】
この層状粘土鉱物の親水性と結晶構造の関係に関し、例えば、カオリンについては、層状粘土鉱物の結晶構造は１：１構造であり、親水基（ＯＨなど）のある８面体が表面に配向していることで親水性を示すと考えられている。一方、結晶構造が２：１構造の場合には表面に疎水基（ＳｉＯ）のある４面体が配向しているため、１：１構造よりも親水性が低くなる傾向が強いと考えられている。
【００４０】
それぞれの群に属する層状粘土鉱物をより詳細に説明すると、スメクタイト群ではモンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、鉄サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スチーブンサイト、バーミキュライト群ではｄｉ．バーミキュライト、ｔｒｉ．バーミキュライト、雲母群では白雲母、パラゴナイト、イライト、フロゴパイト、黒雲母、紅雲母、レピドライト、脆雲母群ではマーガライト、クリントナイト、パイロフィライト群ではパイロフィライト、滑石、カオリナイト群ではカオリナイト、ディッカイト、ナクライト、ハロイサイト、クリソタイル、リザルダイト、アンチゴライトである。これらの層状粘土鉱物は、いずれも本発明の金属材料用潤滑皮膜剤に用いることができるが、この中で特に好ましいものとしては、前記パイロフィライト群に属する２種から選ばれる少なくとも１種である。この理由としては、パイロフィライト群に属する層状粘土鉱物のモース硬度が低く、かつ親油性に優れるためである。
【００４１】
次に、本発明の固体潤滑剤において、前記層状粘土鉱物の粒子間、及び／又は層間に内包する親油性潤滑成分は、油、極圧剤、石鹸、及びワックスから選ばれる少なくとも１種である。
【００４２】
油としては、鉱油、動植物油、及び合成油からなる群から選ばれる少なくとも１種を用いることができる。より詳しくは、鉱油としては、例えばナフテン系鉱油、あるいはパラフィン系鉱油をベースとしたマシン油、タービン油、スピンドル油などを使用することができる。動植物油としては、例えばパーム油、菜種油、椰子油、ひまし油、牛脂、豚油、鯨油、魚油、又は、これらの成分にエチレンオキサイドを付加したもの（例えば、ポリオキシエチレンひまし油（エチレンオキサイド付加物））などを使用することができる。合成油としては、エステル油（例えば、エチレングリコール、トリメチロールプロパンなどの多価アルコールと、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸などの脂肪酸とのエステル（トリメチロールプロパントリオレイン酸エステルなど））、シリコーン油（例えばポリジメチルシロキサン、ポリジフェニルシロキサンなど）などを使用することができる。疎水性有機化合物（例えば、有機アンモニウム化合物、有機ホスホニウム化合物、有機スルホニウム化合物、有機アミン化合物）も、本発明の親油性潤滑成分としての合成油として使用することができる。鉱油としてはナフテン系鉱油、動植物油としては、植物油であるパーム油、ひまし油、及び、これらにエチレンオキサイドを付加したもの（ポリオキシエチレン植物油（エチレンオキサイド付加物））、合成油としては、エステル油（トリメチロールプロパントリメチルオレイン酸エステル）が好ましい。
【００４３】
極圧剤としては、加工時に金属材料と工具との摩擦面で、効果的に極圧作用を発現するものが好ましい。このような極圧剤としては、硫化オレフィン、硫化エステル、サルファイト、チオカーバイド、リン酸エステル、亜リン酸エステル、モリブデンジチオカーバメート（ＭｏＤＴＣ）、モリブデンジチオフォスフェート（ＭｏＤＴＰ）、亜鉛ジチオフォスフェート（ＺｎＤＴＰ）、トリクレジルフォスフェートなどを挙げることができるが、フォスフェート（トリクレジルフォスフェート）が好ましい。本発明において、油と極圧剤はそれぞれ単独で層状粘土鉱物に内包させることも可能であるが、より高い潤滑性を得るには、油と極圧剤を併用することが好ましい。この場合、油と極圧剤の比率は、質量比で１：０．０３〜１：１の範囲内であることが好ましい。油と極圧剤の比率が、質量比で１：０．０３〜１：１であると、潤滑性は極圧作用が付与されることによりさらに向上する。油と極圧剤の比率が１：１を超えると極圧作用はほぼ飽和する。
【００４４】
石けんとしては、炭素数１２〜２６の脂肪酸（ステアリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸など）のアルカリ金属塩、もしくは、炭素数１２〜２６の脂肪酸（ステアリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸など）と、亜鉛、カルシウム、バリウム、アルミニウム、及びマグネシウムから選ばれる少なくとも１種の金属とを反応させて得られた金属石けんを用いるのが好ましい。また、石けんの融点は、１００〜２５０℃であることが好ましい。石けんとしては、ステアリン酸のアルカリ金属塩、炭素数１２〜２６の脂肪酸と、亜鉛とを反応させて得られた金属石けん（ステアリン酸亜鉛）がより好ましい。
【００４５】
ワックスとしては、特に構造や種類を特定するものではないが、加工時に発生する熱によって溶融し、潤滑性を発現することから、融点が７０〜１５０℃であることが好ましい。この範囲の融点を有するワックスとしては、例えば、マイクロクリスタリングワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、カルナウバワックスなどを挙げることができるが、ポリエチレンワックスが好ましい。
【００４６】
次に、優れた潤滑性を得るには、層状粘土鉱物の粒子間、及び／又は層間に、親油性潤滑成分をより効率的に内包させることが重要である。この内包の効率性に関するパラメータについて説明する。まず、親油性潤滑成分のパラメータとしては、溶解性パラメータ（ＳＰ値、単位（ｃａｌ／ｃｍ３）１／２）が挙げられる。溶解性パラメータとは２成分系における溶解性、もしくは相溶性に関するパラメータである。互いの成分の溶解性パラメータの値が近いほど、溶解性、相溶性に優れるとされる。測定方法は、種々の方法が公開されている。例えば、ＳＰ値が既知の溶媒への溶解性から求める方法や、理論計算をベースとしたＦｅｄｏｒｓ法、濁度滴定法などの方法が代表的な測定法である。本発明におけるＳＰ値の測定方法は、Ｋ．ＷＳｕｈらが考案した濁度滴定法を適用した（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．，１２，２３５９（１９６８））。濁度滴定法では、ＳＰ値が既知の良溶媒に親油性潤滑成分を溶解し、その溶媒よりも高いＳＰ値の貧溶媒と、低いＳＰ値の貧溶媒で濁度滴定することで、親油性潤滑成分のＳＰ値を求めることができる。水のＳＰ値は約２３であり、対象成分のＳＰ値がこの値から低いほど、親油性が高くなる。
【００４７】
本発明に用いる親油性潤滑成分のＳＰ値は好ましくは１０以下であり、さらに好ましくは９以下である。親油性潤滑成分のＳＰ値が１０を超えると、親油性が低くなるために、層状粘土鉱物の層間に内包する親油性潤滑成分の量が少なくなり、潤滑性が低下することがある。また、潤滑成分の疎水性が低下するために水や塩素などの腐食因子に対するバリアー性が低下し、耐食性が低下することがある。親油性潤滑成分のＳＰ値の下限値は特に規定するものではないが、例えば、７以上である。
【００４８】
前記の親油性潤滑成分において、２種類以上を混合して使用する場合は（例えば、油と極圧剤）、それぞれのＳＰ値の差が１．５以下であれば相溶性に優れ、より高い潤滑性を得ることができる。
【００４９】
さらに、本発明の固体潤滑剤では、層状粘土鉱物の層間、及び表面の特性が親油性であることが好ましい。このパラメータとしては、対水接触角が挙げられる。層状粘土鉱物単体の表面における対水接触角は好ましくは４０°以上、さらに好ましくは６０°以上であればよい。層状粘土鉱物の対水接触角の上限値は特に規定するものではないが、例えば、１５０°以下である。層状粘土鉱物単体の表面における対水接触角が４０°以上であると、潤滑性や耐食性がより向上する。また、層状粘土鉱物単体と親油性潤滑成分との組合せにおいては、層状粘土鉱物単体の対水接触角が４０°以上で、かつ、前記親油性潤滑成分のＳＰ値が１０以下であればさらに好ましい。層状粘土鉱物単体の対水接触角が４０°以上で、かつ、前記親油性潤滑成分のＳＰ値が１０以下であれば、互いに親油性で親和性が高いため、より効率的に親油性潤滑成分を粒子間、及び／又は層間に内包させることができる。
【００５０】
親油性潤滑成分の内包量は、キャリア粒子の全質量に対する質量比で好ましくは５質量％以上、さらに好ましくは８質量％以上である。内包量が５質量％を下回ると、加工時の潤滑性が低下し、かじりを生じる場合がある。また、耐食性も低下することがある。親油性潤滑成分の内包量の上限値は特に制限されるものでは無いが、例えば、５０質量％以下である。
【００５１】
本発明の固体潤滑剤に用いる層状粘土鉱物のモース硬度は、潤滑性の観点から２以下であることが好ましい。さらに好ましいモース硬度は１である。この理由としては、塑性加工やプレス加工の加工面では固体潤滑剤は破壊され、面積拡大方向に追従するが、層状粘土鉱物のモース硬度が低い方が摩擦係数は低く、親油性潤滑成分に対するキャリア性が優れる傾向があり、その結果、より優れた潤滑性が得られるためである。ここでいう「キャリア性」とは、層状粘土鉱物の摩擦係数が低くなる結果、層状粘土鉱物が面積拡大方向へより追従し易くなるため、親油性潤滑成分が加工面において層状粘土鉱物と共に面積拡大方向に追従し易くなることを意味する。なお、モース硬度はモース硬度計によって測定することができる。すなわち、硬度の異なる１０種類（モース硬度１〜１０の１０段階で、１が最も柔らく、１０が最も硬い）の鉱物を標準物質とし、これで対象物質の表面にひっかき傷がつくか否かを評価する。傷がつかない場合は、さらに高い硬度の標準物質を用い、傷がつくまで評価する。傷がついた場合は、逆にその対象物質で標準物質の表面に傷がつくことを確認し、その物質のモース硬度とする。これは、同一硬度であれば、互いに傷をつけ合うことができるためである。
【００５２】
本発明の親油性潤滑成分を内包した固体潤滑剤は、水系潤滑皮膜剤、油系潤滑皮膜剤、及び粉体系潤滑皮膜剤のいずれかの潤滑皮膜剤用固体潤滑剤として使用することができる。
【００５３】
水系潤滑皮膜剤用の固体潤滑剤として使用する場合は、本発明の固体潤滑剤を、界面活性剤などによって水中に分散させればよい。固体潤滑剤の濃度は、潤滑皮膜剤中の全固形分（皮膜成分）の質量に対する質量比で５質量％以上、より好ましくは２０質量％以上になるように調整する。固体潤滑剤の濃度を５質量％以上とすることで潤滑性を飛躍的に高めることができ、２０質量％以上とすることで潤滑性をさらに高めることができる。一方、固体潤滑剤の濃度の上限値は特に制限されるものではないが、例えば、９５質量％以下であり、好ましくは８０質量％以下である。
【００５４】
また、前記固体潤滑剤を含む全固形分（皮膜成分）の濃度についての基本的な考え方は、乾燥後の皮膜量が０．５ｇ／ｍ２以上になるように、その濃度を適宜調整するというものである。ただし、金属表面の状態（粗度など）や要求される加工度により、潤滑皮膜剤における適切な全固形分濃度は変動する可能性があるが、一般的には、潤滑皮膜剤中の固体潤滑剤を含む全固形分（皮膜成分）の濃度は、潤滑皮膜剤の全質量（水も含む）を１００質量％とした場合に、３質量％以上であることが好ましい。これよりも低い濃度だと、乾燥後の皮膜量が少なくなり、期待する潤滑性が得られない場合がある。一方、全固形分の濃度の上限値は特に制限されるものではないが、例えば７０質量％以下であり、より好ましくは５０質量％以下である。
【００５５】
なお、潤滑皮膜剤の全質量（水も含む）に対する全固形分（皮膜成分）の濃度は、以下の方法によって測定することができる。すなわち、潤滑皮膜剤をテフロン（登録商標）製の容器に規定量採取し、採取量を正確に秤量する。その後、１１０℃のオーブンに２時間入れ、水などの揮発する成分を蒸発させ、正確に残渣（不揮発成分）量を秤量する。それぞれの秤量値より、下記式により全固形分濃度を計算する。なお、下記式における乾燥後の秤量値が、水系潤滑皮膜剤中の固体潤滑剤の濃度を計算する際の「全固形分（皮膜成分）の質量」となる。
全固形分濃度（質量％）＝［（乾燥後の秤量値）／（乾燥前の秤量値）］×１００
【００５６】
前記水系潤滑皮膜剤の固体潤滑剤以外の成分は、潤滑皮膜のベース成分、及び／又はバインダー成分である。具体的には、水溶性無機塩、水溶性有機塩、水系樹脂、油系樹脂、油、極圧剤、石けん、及びワックスから選ばれる少なくとも１種を適用することができる。これらの成分と本発明の固体潤滑剤を組み合わせることによって、固体潤滑剤をより強固に金属材料表面に付着させることができ、より厳しい加工領域においても優れた潤滑性を発揮させることが可能となる。なお、水溶性無機塩や水溶性有機塩、並びに水系樹脂は吸湿性で、潤滑性が低下しやすい性質である。しかしながら、本発明の潤滑皮膜剤では、潤滑性は、層状粘土鉱物の層間及び／又は粒子間に親油性潤滑成分を内包したキャリア粒子からなる固体潤滑剤による寄与が高く、潤滑皮膜のベース成分、及び／又はバインダー成分として加えた水溶性無機塩、水溶性有機塩、水系樹脂等の成分の吸湿は、実質的に問題にならない。
【００５７】
具体的には、水溶性無機塩としては硫酸塩、珪酸塩、ホウ酸塩、モリブデン酸塩、バナジン酸塩、タングステン酸塩、リン酸塩、及び縮合リン酸塩からなる群から選ばれる少なくとも１種である。水溶性有機塩としては、リンゴ酸塩、コハク酸塩、クエン酸塩、及び酒石酸塩からなる群から選ばれる少なくとも１種である。これらの塩の陽イオンとしては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、アンモニウムイオン、アミン（エチルアミンなど）、及びアルカノールアミン（モノエタノールアミン、ジエタノールアミンなど）からなる群から選ばれる少なくとも１種である。この中で、タングステン酸塩、ホウ酸塩、及び縮合リン酸塩は、潤滑皮膜のベース成分、及びバインダーとして特に優れており、高い潤滑性を得ることができる。
【００５８】
水系樹脂、すなわち、水溶性、もしくは水分散性高分子樹脂としては、重量平均分子量が１，０００〜１，０００，０００である高分子樹脂の内、少なくとも１種から選ぶことができる。また、水分散性高分子樹脂の平均粒径（体積基準）は、０．５〜５０μｍであることが好ましい。高分子樹脂の種類としては、皮膜形成性があり、かつ、安定に溶解、あるいは分散可能なものであれば特に限定はしないが、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコールなどの高分子樹脂を用いることができる。なお、高分子樹脂の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法（ＧＰＣ法）で測定することができる。
【００５９】
また、油、極圧剤、石けん、及びワックスは親油性潤滑成分でもあり、本発明では層状粘土鉱物の粒子間、及び／又は層間に内包する成分であるが、皮膜のベース成分としても使用することができる。潤滑皮膜のベース成分、もしくはバインダーとして使用できる油、極圧剤、石けん、及びワックスは、前記の層状粘土鉱物の粒子間、及び／又は層間に内包させるものと同じものを使用すればよい。
【００６０】
前記の油、及び極圧剤を、本発明の水系潤滑皮膜剤のベース成分として使用する場合には、油と極圧剤を併用した方が潤滑性は優れる。油と極圧剤の比率は、質量比で１：０．０３〜１：１の範囲内であることが好ましい。
【００６１】
前記水系潤滑皮膜剤において、本発明の固体潤滑剤や、ベース成分としての油や極圧剤を水中に分散する界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤のいずれをも用いることができる。非イオン性界面活性剤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（エチレン及び／又はプロピレン）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サイド）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などが挙げられる。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などが挙げられる。両性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えばアミノ酸型及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、リン酸エステル塩などが挙げられる。陽イオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば脂肪族アミン塩、第四級アンモニウム塩などが挙げられる。これらの界面活性剤は各単独で、又は２種以上組み合わせて使用することができる。
【００６２】
界面活性剤の濃度は、潤滑皮膜剤中の全固形分（皮膜成分）の質量に対する質量比で、０．５〜２０質量％であることが好ましい。界面活性剤の割合が２０質量％を超えると固体潤滑剤の分散性は向上するが、潤滑皮膜が脆弱となり、潤滑性が低下することがある。逆に、０．５質量％を下回ると固体潤滑剤の分散性が悪くなり、均一な潤滑皮膜が形成できなくなる。
【００６３】
さらに、層状粘土鉱物に内包させる油や極圧剤、あるいは潤滑皮膜のベース成分としての油や極圧剤には、より高い潤滑性を得ることを目的に、粘度指数向上剤を配合してもよい。具体的には、ポリメタクリレート系、オレフィンコポリマー系、ポリイソブチレン系から選ばれる少なくとも１種の粘度指数向上剤を使用することができる。粘度指数（ＪＩＳ  Ｋ２２８３）は１００以上が好ましく、より好ましくは２００以上のものである。
【００６４】
粘度指数向上剤の濃度は、油及び／又は極圧剤の総量に対する質量比で１〜１０質量％、より好ましくは、１〜５質量％である。粘度指数向上剤を添加することによって、加工時の温度上昇による油の粘度低下を抑制することができる。これにより、固体潤滑剤とともに追従できる油、及び極圧剤の量が多くなり、潤滑性をさらに向上させることができる。
【００６５】
次に、本発明の固体潤滑剤を、油系潤滑皮膜剤用に用いる場合には、油単体、極圧剤単体、もしくは油に極圧剤を質量比で１：０．０３〜１：１で配合したものをベース油として使用すればよい。この場合、前記固体潤滑剤の濃度は、潤滑皮膜剤中の全固形分の質量に対する質量比で５質量％以上、より好ましくは２０質量％以上、さらに好ましくは３０質量％以上である。固体潤滑剤の濃度を５質量％以上、２０質量％以上、３０質量％以上と高めていくにつれ、潤滑性をさらに高めることができる。一方、固体潤滑剤の濃度の上限値は特に制限されるものではないが、例えば、９５質量％以下であり、好ましくは８０質量％以下である。
【００６６】
この場合、ベース成分としての油、極圧剤、石けん、ワックス、油系樹脂、粘度指数向上剤は、前記の水系潤滑皮膜剤に用いたものと同じものを適用することができる。
【００６７】
さらに、バインダーとして油中に溶解、もしくは分散可能な油系樹脂を添加してもよい。具体的には、重量平均分子量が１，０００〜１，０００，０００で、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などからなる群から選ばれる少なくとも１種の樹脂を、バインダーとして用いることができる。また、添加濃度は特に限定はしないが、潤滑皮膜の全固形分に対する質量比で、３〜５０質量％の範囲内であることが好ましい。
【００６８】
本発明の固体潤滑剤を粉体系潤滑皮膜剤として使用する場合には、前記固体潤滑剤の濃度を、潤滑皮膜剤中の全固形分質量に対する質量比で５質量％以上、より好ましくは３０質量％以上に調整して使用すればよい。固体潤滑剤の濃度を５質量％以上とすることで潤滑性を飛躍的に高めることができ、３０質量％以上とすることで潤滑性をさらに高めることができる。粉体系潤滑皮膜剤としては、静電粉体塗装法などにより、固体潤滑剤自体を直接金属材料に塗布して使用してもよいが（この場合は、固体潤滑剤の濃度は１００質量％となる）、固体潤滑剤のバインダーとして高分子樹脂を使用してもよい。このような高分子樹脂の種類については特に限定はしないが、重量平均分子量が１，０００〜１，０００，０００で、かつ平均粒径が０．５〜３０μｍの粉体樹脂で、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコールなどを適用することができる。
【００６９】
本発明の表面処理金属材料は、上述した本発明の金属材料用潤滑皮膜剤を、乾燥皮膜量として０．５ｇ／ｍ２以上の皮膜量で金属材料表面に設けてなることを特徴とするものである。皮膜量の設定は、要求される加工レベルに応じて、適宜、決定すればよい。ただし、皮膜量が０．５ｇ／ｍ２を下回ると、金属材料表面の粗さによっては潤滑皮膜が被覆しきれない場合があるため、潤滑性や耐食性の点で注意が必要である。また、皮膜量の上限値は特に規定しないが、４０ｇ／ｍ２を超えて形成させても、それに見合うだけの潤滑性向上はもはや期待できず、経済的ではないばかりか、均一塗布性不良や密着性不良、残膜による押し込み痕の発生などの不具合を生じることがある。
【００７０】
本発明の金属材料の潤滑皮膜形成方法、及び本発明の表面処理金属材料の製造方法は、本発明の金属材料用潤滑皮膜剤に、金属材料を接触させる接触工程を含むことを特徴とするものである。具体的には、水系潤滑皮膜剤、及び油系潤滑皮膜剤の場合では浸漬法、フローコート法、スプレ−法、刷毛塗り、液体静電塗装法などを適用することができる。塗布は表面が充分に本発明の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。水系潤滑皮膜剤では塗布後に乾燥する必要がある。乾燥は常温放置でも良いが、６０〜１５０℃で１〜３０分行う方が好ましい。
【００７１】
水系潤滑皮膜剤の場合、乾燥性を高める為には、金属材料を６０〜１００℃に加温し、これを水系潤滑皮膜剤と接触させることが好ましい。なお、５０〜９０℃に加温した水系潤滑皮膜剤に金属材料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出来る。
【００７２】
粉体系潤滑皮膜剤の塗布方法は特に限定はしないが、均一塗布性や皮膜厚さのコントロールの容易さから、静電粉体塗装法を適用することが好ましい。
【００７３】
さらに、潤滑皮膜の密着性を向上させるためには、潤滑皮膜処理（接触工程）の前に、ショットブラスト、サンドブラスト、アルカリ脱脂及び酸洗浄から成る群から選ばれる少なくとも一種の手法によって、金属材料の清浄化を行っておくのが好ましい（清浄化工程）。ここで、清浄化とは、焼鈍など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したものである。特に、近年、環境問題より、廃水処理負荷の低減が望まれている。この場合には、金属材料表面をショットブラストにより清浄化し、次いで、本発明の潤滑皮膜剤を用いた接触工程を実施すれば廃水ゼロを達成できる。
【００７４】
本発明の金属材料用潤滑皮膜剤は、化成反応を伴わない非反応型の潤滑皮膜剤であるが、金属材料表面に予め化成皮膜を形成させた（化成処理工程）後に、本発明の潤滑皮膜を形成させて使用することもできる。かかる化成皮膜の成分としては、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃａ、Ｍｇ、及びＡｌから選ばれる少なくとも１種のリン酸塩（金属材料：鉄鋼、アルミニウム、マグネシウムなど）、シュウ酸鉄（金属材料：ステンレス）、フッ化アルミニウム（金属材料：アルミニウム）、酸化ジルコニウム（金属材料：鉄鋼、アルミニウム、マグネシウムなど）などが挙げられる。化成処理を施すことによって潤滑性はさらに向上し、例えば高湿度環境のような劣悪な環境においても、優れた潤滑性を維持することができる。
【００７５】
本発明の固体潤滑剤の製造方法において、層状粘土鉱物の粒子間、及び／又は層間に親油性潤滑成分を効率的に内包するためのパラメータとしては、（１）層状粘土鉱物の親油性と親油性潤滑成分のＳＰ値、（２）内包方法、及び（３）層状粘土鉱物の平均粒径とアスペクト比の３つが挙げられる。層状粘土鉱物の親油性（対水接触角）と親油性潤滑成分のＳＰ値については前記の通りである。
【００７６】
内包方法の一例としては、室温で液体である油や極圧剤では、層状粘土鉱物の粉末に所定量の油、及び極圧剤を添加し、撹拌しながら内包させる方法が挙げられる。また、より短時間で内包させ、且つ内包量を増やしたい場合には、単に添加・撹拌するだけなく、層状粘土鉱物と油、及び極圧剤を減圧槽内で混合した後に大気圧に戻す、いわゆる減圧含浸処理方式や、油を加温して粘度を下げた状態で内包させる方法などを適用することが好ましい。一方、室温で固体である石けんやワックスを内包させるには、溶融点以上の温度で液体状態にした後に層状粘土鉱物と混合し、層間に内包させる方法や、潤滑剤を金属材料表面に塗布した後に、溶融点以上の温度に保持したオーブンに入れ、乾燥時に層間に内包させる方法などが挙げられる。いずれの場合も、層間に内包可能な量以上の親油性潤滑成分と混合すれば、層間だけではなく、粒子間にも親油性潤滑成分を介在させることができる。
【００７７】
層状粘土鉱物の平均粒径は好ましくは０．５〜３０μｍであり、より好ましくは１〜２０μｍであり、さらに好ましくは１〜１０μｍである。平均粒径が３０μｍ以下であると、親油性潤滑成分が層間に内包しやすいので潤滑性と耐食性が向上する。また、平均粒径が３０μｍ以下、２０μｍ以下、１０μｍ以下と小さくなると潤滑性がより向上する。平均粒径が０．５μｍ未満でも潤滑性と耐食性は良好であり、費用（製造コスト）対効果（潤滑性と耐食性）の観点から選択される。
【００７８】
さらに、層状粘土鉱物の断面におけるアスペクト比の範囲は好ましくは３〜１５０であり、より好ましくは５〜１００、さらに好ましくは５〜３０である。アスペクト比が１５０を超えると親油性潤滑成分の内包量が少なくなり、潤滑性と耐食性が低下する場合がある。また、アスペクト比が１５０以下、１００以下、３０以下と小さくなっていくに従い、潤滑性がより向上する。逆に、アスペクト比が３を下回ると親油性潤滑成分の内包量には問題ないが、層状粘土鉱物粒子の厚さが厚くなることから、潤滑皮膜の追従性が低下して潤滑性が悪くなる場合がある。
【００７９】
前記の水分散性高分子樹脂、及び層状粘土鉱物の平均粒径は、レーザー回折法（体積基準）によって測定することができる。本発明における層状粘土鉱物の平均粒径は、一次粒子を対象にしたものであるが、一次粒子の凝集体である二次粒子による影響を極力受けないようにするため、予め３分〜５分程度、超音波による再分散化（一次粒子が凝集した二次粒子を解き、再び一次粒子に分離させること）を図った後に、粒径測定をするようにする。このことにより、一次粒子の凝集体である二次粒子の影響を極力排除して、ほぼ一次粒子からなるものの平均粒径を測定することができる。したがって、本発明における層状粘土鉱物の平均粒径とは、層状粘土鉱物の一次粒子における粒径の体積基準の平均値である。
【００８０】
また、本発明におけるアスペクト比は、層状粘土鉱物の断面におけるアスペクト比と定義し、下記の式にて求めることにする。すなわち、本発明で用いる層状粘土鉱物は、前記の如く二次元的な層状結晶が平行に積み重なって結合した板状、もしくは鱗片状の粒子であるが、粒子の厚さ（へき開面に対して垂直方向の長さ）に対する平面部（すなわち、へき開面に対して平行な結晶面）の長さの割合が、前記の層状粘土鉱物の断面におけるアスペクト比に相当する。層状粘土鉱物粒子の厚さや平面部の長さは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で３０００倍程度に拡大すれば測定することができる。なお、層状粘土鉱物粒子の厚さはＳＥＭで３０００倍程度に観察した場合に観察できる厚さであり、必ずしも単位格子での厚さを意味するものではない。
アスペクト比＝粒子の平面部の長さ／粒子の厚さ
【００８１】
このように、層状粘土鉱物の親油性と親油性潤滑成分のＳＰ値、並びに層状粘土鉱物の平均粒子径やアスペクト比を特定範囲とすることで、層状粘土鉱物への親油性潤滑成分の内包量を５質量％以上とすることを、より確実に実現することが可能となる。さらに、上述した減圧含浸処理方式や、溶融点以上の温度で液体状態にした石けんやワックスを層状粘土鉱物と混合し粒子間や層間に内包させる方法や、潤滑剤を金属材料表面に塗布した後に溶融点以上の温度に保持したオーブンに入れ乾燥時に粒子間や層間に内包させる方法などを用いることで、親油性潤滑成分の内包量をさらに増加させることが可能となる。
【実施例】
【００８２】
本発明の効果を、実施例、及び比較例によって検証する。実施例、及び比較例に用いた金属材料用潤滑皮膜剤を製造するにあたり、各成分の詳細を以下に示す。
【００８３】
［潤滑皮膜剤の製造に使用する原料に関する説明］
試験に使用した層状粘土鉱物（親油性潤滑成分を内包する前のもの）の詳細を以下に示す。層状粘土鉱物の平均粒径は、層状粘土鉱物を予め水中で３分間、超音波による再分散をさせて、一次粒子の状態にした後に、体積基準によるレーザー回折法で、以下の条件で測定した。
測定機種名：堀場製作所  ＬＡ−９２０
データ取り込み回数：１０回
演算回数：３０回
超音波強度：７
超音波時間：３分
分散媒循環速度：３
また、アスペクト比については、層状粘度鉱物を走査型電子顕微鏡で３０００倍に拡大観察し、粒子の厚さ（へき開面に対して垂直方向の長さ）と平面部（すなわち、へき開面に対して平行な結晶面）の長さから算出した。層状粘土鉱物の有機処理に関しては、国際公開特許ＷＯ２０１２／０８６５６４号公報に記載の方法に従って実施した。対水接触角に関しては、２枚の銅板（５０×５０ｍｍ）の間に敷き詰めた層状粘土鉱物の粉末を、１００ｋｇｆの締付け力でプレスし、皮膜状にしたもので測定した。測定には協和界面科学（株）製の自動接触角計ＤＭ−５０１を用いた。
［層状粘土鉱物］
＜対水接触角別＞
Ａ−１  カオリナイト：平均粒径３μｍ、対水接触角２０°、モース硬度２
アスペクト比２０
Ａ−２  有機処理カオリナイト：平均粒径３μｍ、対水接触角４０°、モース硬度２
アスペクト比２０
ジステアリルジメチルアンモニウム塩化物を、陽イオン交換能（ＣＥＣ値）に
対して０．２モル量相当で有機処理したもの。
Ａ−３  有機処理カオリナイト：平均粒径３μｍ、対水接触角６０°、モース硬度２
アスペクト比２０
ジステアリルジメチルアンモニウム塩化物を、陽イオン交換能（ＣＥＣ値）に
対して０．４モル量相当で有機処理したもの。
Ａ−４  有機処理カオリナイト：平均粒径３μｍ、対水接触角１１０°、モース硬度２
アスペクト比２０
ジステアリルジメチルアンモニウム塩化物を、陽イオン交換能（ＣＥＣ値）に
対して１．０モル量相当で有機処理したもの。
＜モース硬度別＞
Ａ−５  滑石：平均粒径３μｍ、対水接触角１１０°、モース硬度１
アスペクト比２０
Ａ−６  合成雲母：平均粒径３μｍ、対水接触角１１０°、モース硬度３
アスペクト比２０
＜平均粒径別＞
Ａ−７  滑石：平均粒径０．５μｍ、対水接触角１１０°、モース硬度１
アスペクト比２０
Ａ−８  滑石：平均粒径１０μｍ、対水接触角１１０°、モース硬度１
アスペクト比２０
Ａ−９  滑石：平均粒径２０μｍ、対水接触角１１０°、モース硬度１
アスペクト比２０
Ａ−１０  滑石：平均粒径３０μｍ、対水接触角１１０°、モース硬度１
アスペクト比２０
Ａ−１１  滑石：平均粒径４０μｍ、対水接触角１１０°、モース硬度１
アスペクト比２０
＜アスペクト比別＞
Ａ−１２  滑石：平均粒径１０μｍ、対水接触角１１０°、モース硬度１
アスペクト比２．５
Ａ−１３  滑石：平均粒径１０μｍ、対水接触角１１０°、モース硬度１
アスペクト比３
Ａ−１４  滑石：平均粒径１０μｍ、対水接触角１１０°、モース硬度１
アスペクト比５
Ａ−１５  滑石：平均粒径１０μｍ、対水接触角１１０°、モース硬度１
アスペクト比３０
Ａ−１６  滑石：平均粒径１０μｍ、対水接触角１１０°、モース硬度１
アスペクト比１００
Ａ−１７  滑石：平均粒径１０μｍ、対水接触角１１０°、モース硬度１
アスペクト比１５０
Ａ−１８  滑石：平均粒径１０μｍ、対水接触角１１０°、モース硬度１
アスペクト比１７０
＜黒色系＞
Ａ−１９  二硫化モリブデン：平均粒径３μｍ、対水接触角１２０°、モース硬度１
アスペクト比２０
【００８４】
親油性潤滑成分を以下に示す。なお、溶解性パラメータ（ＳＰ値）の測定方法は、前記の濁度滴定法を適用した。
＜油＞
Ｂ−１  植物油：パーム油、ＳＰ値８．５
Ｂ−２  植物油：ひまし油、ＳＰ値９．０
Ｂ−３  植物油：ポリオキシエチレンひまし油（エチレンオキサイド０．５モル付加品）
ＳＰ値１０．０
Ｂ−４  植物油：ポリオキシエチレンひまし油（エチレンオキサイド１モル付加品）
ＳＰ値１１．６
Ｂ−５  鉱油：ナフテン系鉱油、ＳＰ値８．３
Ｂ−６  合成油：トリメチロールプロパントリオレイン酸エステル、ＳＰ値８．７
＜極圧剤＞
Ｂ−７  トリクレジルフォスフェート、ＳＰ値８．９
＜石けん＞
Ｂ−８  ステアリン酸亜鉛、融点１２０℃、ＳＰ値８．７
＜ワックス＞
Ｂ−９  ポリエチレンワックス、融点１１０℃、ＳＰ値８．１
＜油と極圧剤の混合物＞
Ｂ−１０  （Ｂ−１）：（Ｂ−７）＝１：０．０２（質量比）
Ｂ−１１  （Ｂ−１）：（Ｂ−７）＝１：０．０３（質量比）
Ｂ−１２  （Ｂ−１）：（Ｂ−７）＝１：０．１（質量比）
Ｂ−１３  （Ｂ−１）：（Ｂ−７）＝１：１（質量比）
Ｂ−１４  （Ｂ−１）：（Ｂ−７）＝１：１．１（質量比）
【００８５】
試験に使用した潤滑皮膜のベース成分、及びバインダーを以下に示す。
＜ベース成分及びバインダー＞
Ｃ−１  タングステン酸ナトリウム
Ｃ−２  四ホウ酸カリウム
Ｃ−３  ３号珪酸ナトリウム
Ｃ−４  トリポリリン酸ナトリウム
Ｃ−５  酒石酸ナトリウム
Ｃ−６  ステアリン酸カリウム
Ｃ−７  アクリル樹脂：メチルメタクリレート、及びｎ−ブチルアクリレートの
共重合物をポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルで乳化重合したもの
（分子量１５万以上）、平均粒径０．５μｍ、固形分濃度４０質量％
Ｃ−８  ウレタン樹脂（粉体、分子量１０万）、平均粒径３μｍ
【００８６】
試験に使用した界面活性剤を以下に示す。
＜界面活性剤＞
Ｄ−１  テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビット（エチレンオキサイド６０モル付加）
【００８７】
［層状粘土鉱物の粒子間、及び／又は層間に親油性潤滑成分を内包させる方法］
室温で液体である油、及び極圧剤に関しては、層状粘土鉱物に油、及び極圧剤を内包可能な量以上の割合（質量比で１：１）で添加し、乳鉢を用いて全体が均一になるまで混合し、粒子間、及び／又は層間に潤滑成分を内包させた。その後、層状粘土鉱物の表面に付着している余剰の油、及び極圧剤を沸騰水中に１０分間、浸漬することで除去し、室温で２４時間、放置して乾燥させた。また、難溶性で、かつ室温で固体であるステアリン酸亜鉛とワックスの場合は、溶融点以上の温度で潤滑成分を液状化した状態で層状粘土鉱物に添加し（質量比で１：１）、乳鉢で全体が均一になるまで混合することで、粒子間、及び／又は層間に潤滑成分を内包させた。その後、ワックス（又はステアリン酸亜鉛）の溶融点以上に加温した油浴に１０分間浸漬して粒子の表面に付着しているワックス（又はステアリン酸亜鉛）を除去した後、さらに沸騰水中１０分間、浸漬して粒子表面の油を除去した後に、室温で２４時間、放置して乾燥させた。
【００８８】
［親油性潤滑成分の内包量の測定方法］
親油性潤滑成分の内包量は、固体試料燃焼装置を付属させた全有機炭素計（島津製作所製ＴＯＣ−５０００／ＳＳＭ−５０００Ａ）を用いて測定した。測定方法の詳細を以下に述べる。まずはじめに、内包させる親油性潤滑成分単体（親油性潤滑成分そのもの）を用い、炉温７００℃で完全に燃焼させ、炭素強度−潤滑成分量の検量線を作成する。次に、同様の条件で前記の方法によって層状粘土鉱物の粒子間、及び／又は層間に親油性潤滑成分を内包させたキャリア粒子中の炭素強度を測定し、得られた値から潤滑成分量を換算する。
内包量（％）＝（親油性潤滑成分の質量／キャリア粒子の全質量）×１００
【００８９】
［潤滑皮膜の皮膜量の測定方法］
潤滑皮膜を形成させた試験片を、市販の脱脂剤（登録商標ファインクリーナーＥ６４００、日本パーカライジング（株）製）を用い、濃度２０ｇ／Ｌ、温度６０℃の条件で３０分間浸漬させて潤滑皮膜を剥離し、浸漬前後の質量差から皮膜量を測定した。
皮膜量（ｇ／ｍ２）＝（剥離前の試験片質量−剥離後の試験片質量）／試験片の表面積
【００９０】
［処理方法］
＜工程Ａ（水系潤滑皮膜剤）＞
（１）脱脂：６０℃に加温した市販の脱脂剤（登録商標ファインクリーナーＥ６４００、日本パーカライジング（株）製、濃度２０ｇ／Ｌ）中に、試験片（金属材料）を１０分浸漬させた。
（２）水洗：脱脂後の試験片を６０℃に加温した水道水中に１０秒浸漬させた。
（３）潤滑処理（接触工程）：水洗後の試験片を６０℃に加温した金属材料用潤滑皮膜剤（表１を参照）に３０秒浸漬させた。
（４）乾燥：潤滑処理後の試験片を８０℃で３分乾燥させた。
＜工程Ｂ（水系潤滑皮膜剤）＞
（１）ショットブラスト：試験片（金属材料）に対して、φ０．５ｍｍのショット球（ＳＵＳ製）を用い、５分ショットブラスト処理を行った。
（２）水洗：ショットブラスト後の試験片を６０℃に加温した水道水中に９０秒浸漬させた。
（３）潤滑処理（接触工程）：水洗後の試験片を６０℃に加温した金属材料用潤滑皮膜剤（表１を参照）に３０秒浸漬させた。
（４）乾燥：潤滑処理後の試験片を常温（送風）で３分乾燥させた。
＜工程Ｃ（油系潤滑皮膜剤）＞
（１）脱脂：６０℃に加温した市販の脱脂剤（登録商標ファインクリーナーＥ６４００、日本パーカライジング（株）製、濃度２０ｇ／Ｌ）中に、試験片（金属材料）を１０分浸漬させた。
（２）水洗：脱脂後の試験片を６０℃に加温した水道水中に１０秒浸漬させた。
（３）乾燥：水洗後の試験片を８０℃で３分乾燥させた。
（４）潤滑処理（接触工程）：乾燥後の試験片を室温で金属材料用潤滑皮膜剤（表２を参照）に３０秒浸漬させた。
＜工程Ｄ（粉体系潤滑皮膜剤）＞
（１）ショットブラスト：試験片（金属材料）に対して、φ０．５ｍｍのショット球（ＳＵＳ製を用い）、５分ショットブラスト処理を行った。
（２）水洗：ショットブラスト後の試験片を６０℃に加温した水道水中に９０秒浸漬させた。
（３）乾燥：水洗後の試験片を８０℃で３分乾燥させた。
（４）潤滑処理（接触工程）：乾燥後に試験片に、静電粉体塗装用のエアガンを用いて、所定量の皮膜量になるように、バインダーとしてのベース成分（Ｃ−８）に固体潤滑剤を分散させた金属材料用潤滑皮膜剤（表３を参照）を塗布した。
（５）乾燥：潤滑処理後の試験片を１５０℃で３分乾燥させた。
＜工程Ｅ（リン酸塩＋潤滑）＞
（１）脱脂：６０℃に加温した市販の脱脂剤（登録商標ファインクリーナーＥ６４００、日本パーカライジング（株）製、濃度２０ｇ／Ｌ）中に、試験片（金属材料）を１０分浸漬させた。
（２）水洗：脱脂後の試験片を室温にて水道水中に３０秒浸漬させた。
（３）化成処理（化成処理工程）：８０℃に加温した市販のリン酸塩処理液（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）中に、水洗後の試験片を１０分浸漬させた。
（４）水洗：化成処理後の試験片を６０℃に加温した水道水中に３０秒浸漬させた。
（５）潤滑処理（接触工程）：水洗後の試験片を６０℃に加温した金属材料用潤滑皮膜剤（表１を参照）に３０秒浸漬させた。
（６）乾燥：潤滑処理後の試験片を８０℃で３分乾燥させた。
【００９１】
水系金属材料用潤滑皮膜剤の試験水準を表１に示す。
【００９２】
【表１】
2019157141.tif 000002
【００９３】
油系金属材料用潤滑皮膜剤の試験水準を表２に示す。
【００９４】
【表２】
2019157141.tif 000003
【００９５】
粉体系金属材料用潤滑皮膜剤の試験水準を表３に示す。
【００９６】
【表３】
2019157141.tif 000004
【００９７】
［比較例１］
＜リン酸亜鉛処理＋反応型石けん処理＞
（１）脱脂：６０℃に加温した市販の脱脂剤（登録商標ファインクリーナーＥ６４００、日本パーカライジング（株）製、濃度２０ｇ／Ｌ）中に、試験片（金属材料）を１０分浸漬させた。
（２）水洗：脱脂後の試験片を室温にて水道水中に３０秒浸漬させた。
（３）リン酸塩処理：８０℃に加温した市販のリン酸塩処理液（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）中に、水洗後の試験片を１０分浸漬させた。
（４）水洗：リン酸塩処理後の試験片を室温にて水道水中に３０秒浸漬させた。
（５）反応型石けん処理：８０℃に加温した市販の反応型石けん処理液（登録商標パルーブ２３５、日本パーカライジング（株）製、濃度７０ｇ／Ｌ）中に、水洗後の試験片を５分浸漬させた。
（６）乾燥：反応型石けん処理後の試験片を８０℃で３分乾燥させた。
【００９８】
［比較例２］
以下に示す水系潤滑剤（特許文献１：特許第３５１７５２２号）を作製し、工程Ａの方法にて、乾燥後の皮膜量が１０ｇ／ｍ２になるように試験片に塗布した。
＜水系潤滑剤＞
四ホウ酸ナトリウム：１０．０重量％
ステアリン酸カルシウム：５．０重量％
パーム油：５．０重量％
ポリオキシエチレンアルキルエーテル：１．０重量％
残部：水
【００９９】
［比較例３］
親油性潤滑成分を内包していない滑石（Ａ−５）を用い、以下の水系潤滑皮膜剤を作製した。工程Ａの方法にて、乾燥後の皮膜量が１０ｇ／ｍ２になるように試験片に塗布した。
＜水系潤滑剤＞
固体潤滑剤：Ａ−５  １００ｇ
ベース成分：Ｃ−１  ９５ｇ
界面活性剤：Ｄ−１  ５ｇ
水：８００ｇ
【０１００】
［比較例４］
固体潤滑剤を含まない以下の油系潤滑剤を用い、工程Ｃにて、皮膜量が２５ｇ／ｍ２になるように試験片に塗布した。
＜油系潤滑剤＞
ベース成分：Ｂ−１０  １０００ｇ
【０１０１】
［比較例５］
親油性潤滑成分を内包していない滑石（Ａ−５）を用い、以下の粉体系潤滑皮膜剤を作製した。工程Ｄの方法にて、乾燥後の皮膜量が１０ｇ／ｍ２になるように試験片に塗布した。
＜粉体系潤滑剤＞
固体潤滑剤：Ａ−５  ７００ｇ
ベース成分：Ｃ−８  ３００ｇ
【０１０２】
［比較例６］
二硫化モリブデンを用い、以下の水系潤滑皮膜剤を作製した。工程Ａの方法にて、乾燥後の皮膜量が１０ｇ／ｍ２になるように試験片に塗布した。
＜水系潤滑剤＞
固体潤滑剤：Ａ−１９（二硫化モリブデン）  １００ｇ
ベース成分：Ｂ−１０  ９５ｇ
界面活性剤：Ｄ−１  ５ｇ
水：８００ｇ
【０１０３】
［評価方法］
本発明の金属材料用潤滑皮膜剤の効果を、以下の評価によって検証した。なお、実施例、及び比較例の中で、潤滑皮膜のベース成分、及びバインダー成分として油、もしくは極圧剤を用いた水準は、摺動塗膜としての用途には不適であるため、摺動性試験（バウデン試験）は実施しないこととした。
（１）潤滑性（鍛造性、伸線性、伸管性、摺動性）
（２）耐食性
（３）環境性
（４）外観
【０１０４】
［鍛造性試験］
＜スパイク試験＞
試験材：Ｓ４５Ｃ球状化焼鈍材（２５ｍｍφ×３０ｍｍ）
試験方法：特許第３２２７７２１号の発明に準じて実施した。評価は試験片突起部の追従している潤滑皮膜を、目視によって評価した。この試験では、潤滑皮膜の再吸湿による潤滑性低下の有無を確認するため、潤滑皮膜を８０℃、３分の条件で完全乾燥した場合と、完全乾燥後に３０℃、相対湿度８０％、５時間の条件で潤滑皮膜を吸湿させた場合とで潤滑性を比較した。評価基準を以下に示す。なお、Ｂ以上が実用レベルである。
評価基準：
Ｓ：突起先端部まで皮膜が十分に追従している（金属光沢がほぼない状態）。
Ａ：突起先端部まで皮膜が追従している。
Ｂ：突起上部まで皮膜が追従している。
Ｃ：突起中央部まで皮膜が追従している。
Ｄ：突起下部まで皮膜が追従している。
【０１０５】
［伸線性試験］
試験材：Ｓ４５Ｃ、φ３．０ｍｍ、長さ５００００ｍｍ
試験方法：Ｒダイスを用い、減面率５〜２０％の条件で伸線した。評価はキズやビビリがなく、安定的に伸線可能な限界減面率を、以下の評価基準に従って行った。なお、Ｂ以上が実用レベルである。
評価基準：
Ｓ：限界減面率が２３％以上である。
Ａ：限界減面率が２０％以上、２３％未満である。
Ｂ：限界減面率が１５％以上、２０％未満である。
Ｃ：限界減面率が１０％以上、１５％未満である。
Ｄ：限界減面率が１０％未満である。
【０１０６】
［伸管性試験］
試験材：ＳＴＫＭ１７Ａ、φ２５．４ｍｍ×２．５ｍｍｔ、長さ２０００ｍｍ
試験方法：抽伸機（ドローベンチ）にて、Ｒダイス、円筒プラグを用い、伸管速度２０ｍ／ｍｉｎの条件で実施した。評価はキズやビビリがなく、安定的に伸管可能な限界減面率を、以下の評価基準に従って行った。なお、Ｂレベル以上が実用レベルである。
評価基準：
Ｓ：限界減面率が５３％以上である
Ａ：限界減面率が５０％以上、５３％未満である。
Ｂ：限界減面率が４５％以上、５０％未満である。
Ｃ：限界減面率が４０％以上、４５％未満である。
Ｄ：限界減面率が４０％未満である。
【０１０７】
［摺動性試験］
＜バウデン試験＞
試験材：ＳＰＣＣ−ＳＤ、７０ｍｍ×１５０ｍｍ×０．８ｍｍｔ
試験方法：主に、摺動皮膜（潤滑皮膜のベース成分が水溶性無機塩、水溶性有機塩、水系樹脂の場合）としての性能評価として、バウデン試験を実施した。この試験では潤滑皮膜を形成させた平板試験片と鋼球を一定荷重で接触させて試験片を摺動させ、摩擦係数、及び摺動回数を測定することにより行った。皮膜が破断し、焼付きを生じると摩擦係数が０．２５に達することから、摩擦係数が０．２５に達するまでの摺動回数で、摺動性を評価した。なお、以下に示す評価基準において、Ｂ以上が実用レベルである。
試験条件：
荷重：５０Ｎ
圧子：１０ｍｍφＳＵＪ２鋼球
摺動速度：１０ｍｍ／ｓ
試験温度：６０℃
評価基準：
Ｓ：２５０回以上である。
Ａ：２００回以上、２５０回未満である。
Ｂ：１５０回以上、２００回未満である。
Ｃ：１００回以上、１５０回未満である。
Ｄ：１００回未満
【０１０８】
［潤滑性の総合評価］
鍛造性、伸線性、伸管性、摺動性の各評価結果を以下のように評点化し、その平均値を潤滑性の総合評価結果とした。なお、潤滑性における実用性可否の判断は、各潤滑性評価における性能がすべてＢ以上（評点３以上）で、かつ、評点の平均値が３．０以上であることとした。
Ｓ＝５、Ａ＝４、Ｂ＝３、Ｃ＝２、Ｄ＝１
【０１０９】
［耐食性試験］
試験材：ＳＰＣＣ−ＳＤ、７０ｍｍ×１５０ｍｍ×０．８ｍｍｔ
試験方法：耐食性試験は、潤滑皮膜を形成させた平板試験片を平塚地区の工場内に１ヶ月間放置し、発錆面積率で評価した。工場内の平均気温は２７．６℃、平均湿度は７５％であった。なお、以下に示す評価基準において、Ｂ以上が実用レベルである。
評価基準：
Ａ：発錆面積率１％未満である。
Ｂ：発錆面積率１％以上で、１０％未満である。
Ｃ：発錆面積率１０％以上で、３０％未満である。
Ｄ：発錆面積率３０％以上で、８０％未満である。
【０１１０】
［環境性評価］
ラインでの操業性の評価は、処理負荷試験（スラッジ発生試験）で行なった。この試験では潤滑皮膜剤１Ｌに対し、試験板（ＳＰＣＣ−ＳＤ、７０ｍｍ×１５０ｍｍ×０．８ｍｍｔ）を０．３ｍ２の処理負荷になるまで連続処理し、スラッジ発生の有無によって評価した。なお、以下に示す評価基準において、Ｂ以上が実用レベルである。
評価基準：
Ａ：スラッジの発生はない。
Ｂ：スラッジが僅かに発生する。（発生量３ｇ／Ｌ未満）
Ｃ：スラッジが発生する。（発生量３ｇ／Ｌ以上）
【０１１１】
［外観評価］
潤滑皮膜を形成させた後の外観評価として、Ｌ値を測定した。
試験材：ＳＰＣＣ−ＳＤ、７０ｍｍ×１５０ｍｍ×０．８ｍｍｔ
測定機器：スガ試験機製カラーコンピューターＳＭ−３
評価基準：評価基準を以下に示す。Ｌ値が低いほど黒色度が高く、作業環境が良くないと判断する。Ｂ以上が実用レベルである。
Ａ：７０以上である。
Ｂ：５０以上、７０未満である。
Ｃ：５０未満である。
【０１１２】
水系金属材料用潤滑皮膜剤の評価結果を表４に示す。
【０１１３】
【表４】
2019157141.tif 000005
【０１１４】
油系金属材料用潤滑皮膜剤の評価結果を表５に示す。
【０１１５】
【表５】
2019157141.tif 000006
【０１１６】
粉体系金属材料用潤滑皮膜剤の評価結果を表６に示す。
【０１１７】
【表６】
2019157141.tif 000007
【０１１８】
比較例の評価結果を表７に示す。
【０１１９】
【表７】
2019157141.tif 000008
【０１２０】
表４〜６に示す評価結果から明らかなように、本発明の実施例に係る金属材料用潤滑皮膜剤は、すべての評価試験において、実用レベル（Ｂ評価以上）以上の性能が得られている。これに対し、表７の比較例では、比較例１のリン酸塩＋反応型石けん処理では、潤滑性は実用レベルであったが、環境性がＣ評価であった。また、比較例２では、耐食性、環境性、外観は実用レベルであったが、吸湿状態での潤滑性がＣ評価であった。比較例３〜５は、本発明の固体潤滑剤を含まない潤滑剤であるが、すべての潤滑性試験、及び耐食性がＣ評価以下となり、実用レベルではなかった。比較例６は、潤滑性や耐食性、環境性は優れるが、皮膜外観が黒色で、Ｃ評価であった。以上の結果より、本発明は従来技術と比較して、産業上の利用価値がさらに高いものと言える。
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月23日(2019.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体潤滑剤を含む成分を水に分散してなる水系金属材料用潤滑皮膜剤、又は、固体潤滑剤を含む成分を含有する粉体系金属材料用潤滑皮膜剤であって、
前記固体潤滑剤の濃度が、潤滑皮膜剤中の全固形分の質量に対する質量比で５質量％以上であり、
前記固体潤滑剤が、
スメクタイト群、バーミキュライト群、雲母群、脆雲母群、パイロフィライト群、カオリナイト群の天然品、及びこれらの合成品からなる群から選ばれる少なくとも１種の層状粘土鉱物の粒子間、及び／又は層間に、油、極圧剤、石けん、及びワックスから選ばれる少なくとも１種である親油性潤滑成分を内包するキャリア粒子からなり、
前記層状粘土鉱物の平均粒径が３０μｍ以下である
ことを特徴とする、金属材料用潤滑皮膜剤。
【請求項２】
前記層状粘土鉱物の断面におけるアスペクト比が、３〜１５０であることを特徴とする、請求項１に記載の金属材料用潤滑皮膜剤。
【請求項３】
前記親油性潤滑成分の溶解性パラメータ（ＳＰ値）が、１０以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の金属材料用潤滑皮膜剤。
【請求項４】
前記層状粘土鉱物の対水接触角が４０°以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属材料用潤滑皮膜剤。
【請求項５】
前記親油性潤滑成分の内包量が、前記キャリア粒子の全質量に対する質量比で５質量％以上であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の金属材料用潤滑皮膜剤。
【請求項６】
前記層状粘土鉱物のモース硬度が２以下であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の金属材料用潤滑皮膜剤。
【請求項７】
金属材料の塑性加工用の潤滑皮膜剤に用いることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の金属材料用潤滑皮膜剤。
【請求項８】
金属材料表面に、請求項１〜７のいずれか一項に記載の金属材料用潤滑皮膜剤が、乾燥後の皮膜量として０．５ｇ／ｍ２以上、付着していることを特徴とする、表面処理金属材料。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の金属材料用潤滑皮膜剤に金属材料を接触させる接触工程を含むことを特徴とする、金属材料の潤滑皮膜形成方法。
【請求項１０】
前記接触工程の前に、金属材料の表面に化成皮膜を被覆させる化成処理工程をさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の金属材料の潤滑皮膜形成方法。