(57)【要約】【課題】  モンタン酸類を主要成分とする皮膜形成剤であって、金属塑性加工に付す金属材料の表面に、潤滑機能を有する皮膜を形成することができる皮膜形成剤を提供する。【解決手段】  当該皮膜形成剤の第１の皮膜形成剤は、モンタン酸アリカリ金属塩を主要成分とする水溶液であり、第２の皮膜形成剤は、モンタン酸カルシウムおよびモンタン酸エステルを主要成分とする水分散液である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属塑性加工に付す金属材料の表面に潤滑機能を有する皮膜を形成するための皮膜形成剤であり、当該皮膜形成剤は、モンタン酸またはモンタン酸ワックスをアルカリ金属と反応させて得られるモンタン酸アルカリ金属塩を主要成分とする水溶液であって、モンタン酸アルカル金属塩を０．５〜３０重量％含有するものであることを特徴とする金属塑性加工用皮膜形成剤。
【請求項２】
請求項２に記載の金属塑性加工用皮膜形成剤であり、当該皮膜形成剤は、モンタン酸アルカリ金属塩を溶解する水溶液中に、水系ポリマー、水系樹脂エマルジョン、ガラス質皮膜を形成する無機物質の少なくとも一種が添加されていることを特徴とする金属塑性加工用皮膜形成剤。
【請求項３】
金属塑性加工に付す金属材料の表面に潤滑機能を有する皮膜を形成するための金属塑性加工用皮膜形成剤であり、当該皮膜形成剤は、モンタン酸カルシウムとモンタン酸エステルの混合物であるモンタン酸類混合物を主要成分とするもので、前記モンタン酸類混合物が界面活性剤を介して水中に分散している分散液中に、水系ポリマー、水系樹脂エマルジョン、ガラス質皮膜を形成する無機物質の少なくとも一種が添加されているもので、前記モンタン酸類混合物を０．５〜３０重量％含有していることを特徴とする金属塑性加工用皮膜形成剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属塑性加工に付す金属材料の表面に潤滑機能を有する皮膜を形成するための金属塑性加工用皮膜形成剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属塑性加工用皮膜形成剤は、金属塑性加工に付す金属材料の表面に潤滑機能を有する皮膜を形成し、または、別途塗布される潤滑油または潤滑剤を塑性加工用金型に円滑に運び込むための下地として機能する皮膜を形成するものである。金属材料の表面に形成された前者の皮膜は、当該金属材料を金属塑性加工する際には、金属材料の表面と金型の表面間に介在して、金属材料と金型の直接接触による焼き付きを防止すべく機能するとともに、金属材料と金型間を潤滑すべく機能する。また、金属材料の表面に形成された後者の皮膜は、別途塗布された潤滑油または潤滑剤を、当該金属材料を金属塑性加工する際には、金属材料の表面と金型の表面間に運び込んで介在させて、金属材料と金型の直接接触による焼き付きを防止すべく機能するとともに、金属材料と金型間を潤滑すべく機能する。
【０００３】
従って、当該皮膜がこのような機能を発揮するためには、当該皮膜は金属材料の表面に対する密着性が高くて、金属塑性加工に際しては、金属材料の表面から削ぎ落されることなく、金型内に持ち込まれることが必要である。また、特に、それ自体潤滑機能を有する前者の皮膜にあっては、皮膜自体にコロの作用による固体潤滑性を有すること、および、強い金属塑性加工時には、加工に伴う発熱によって液化して、流体潤滑性能を発揮すること等が必要である。
【０００４】
それ自体潤滑機能を有する前者の皮膜の形成に常用されている水系金属塑性加工用皮膜形成剤は、ポリ四フッ化エチレン、二硫化モリブデン、ステアリン酸カルシウム等を主要成分とする水分散液であって、分散液中に有機高分子やガラス質膜を形成する無機塩等のバインダが添加されているものである。当該皮膜形成剤においては、その主要成分としてポリ四フッ化エチレンを使用するものにあっては、脱膜性や熱分解に伴う有害ガスの発生が問題となり、二硫化モリブデンを使用するものにあっては、二硫化モリブデンの黒褐色による作業環境の悪化が問題となる。
【０００５】
また、当該皮膜形成剤においては、その主要成分としてステアリン酸カルシウムを使用するものにあっては、その主要成分であるステアリン酸カルシウムが金属材料の表面に対するコーティング性、換言すれば、金属材料の表面に対する密着性に乏しいという欠陥があり、当該皮膜形成剤では、かかる欠陥を補うため、多量のバインダを含有させている。しかしながら、当該バインダは潤滑機能を阻害すべく作用することから、その使用には限界があって、ステアリン酸カルシウムを主要成分とする皮膜形成剤では、金属材料の表面に対する密着性と潤滑性とを両立させることは非常に難しいとう問題がある。近年、潤滑機能を有するモンタン酸やモンタン酸エステルを主要成分とする蝋製剤や、潤滑剤組成物が出願されて公開されている（特許文献１，特許文献２等を参照）。
【０００６】
上記した特許文献１にて提案されている蝋製剤は、ポリオールとモンタン蝋酸の部分エステルとモンタン蝋酸のＣａ石鹸を含む蝋製剤である。当該特許文献１には、当蝋製剤は単独で、または、合成、天然もしくは半合成蝋様物質と併用して溶剤ペーストを製造するのに好適であること、プラスチックおよび金属加工における滑剤や離型剤として好適であることが開示している。
【０００７】
また、上記した特許文献２にて提案されている水溶性潤滑剤組成物は、潤滑油、ワックス、固体潤滑剤、界面活性剤および水を含む組成物であり、当該特許文献２には、潤滑油として脂肪酸エステル油を使用し得ること、および、ワックスとしてモンタン酸ワックスを使用し得ることが開示されている。また、当該特許文献２には、当該潤滑剤組成物は特に、オーデオ・ビデオ機器、情報機器等の樹脂部品同士、樹脂部品と金属部品、金属部品同士の摺動部に使用されることが開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１９８９３１号公報
【特許文献２】特開２００４−４３５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記した特許文献１には、当該蝋製剤はプラスチックおよび金属加工における滑剤や離型剤として有効である旨開示されてはいるが、金属塑性加工の用途については、具体的な使用形態についての記載は皆無であって、金属材料の表面に対する皮膜の形成方法、皮膜の金属材料の表面に対する密着強度、皮膜の硬度、皮膜の融点、皮膜の金属加工時の挙動等については、これらを開示する記載は全く認められない。従って、当該蝋製剤は、金属塑性加工に付す金属材料の表面に潤滑機能を有する皮膜を形成するための用途、換言すれば、金属塑性加工用皮膜形成剤としての用途を意図しているものではないことは明白であり、当該蝋製剤は、金属塑性加工用皮膜形成剤にて形成される皮膜に要請される特性を備えているとは認められない。
【０００９】
また、上記した特許文献２に記載の水溶性潤滑剤組成物は、潤滑油、ワックスおよび固体潤滑剤の３者を主要成分とするもので、潤滑油となじみのよいワックスにて固体潤滑剤を被覆することにより、潤滑剤組成物中での固体潤滑剤の沈降を抑制することを意図しているものである。当該潤滑剤組成物は、被潤滑部材の表面に皮膜を形成する使用形態を採って、オーデオ・ビデオ機器、情報機器等の樹脂部品同士、樹脂部品と金属部品、金属部品同士の摺動部の潤滑を意図しているもので、金属塑性加工用皮膜形成剤としての用途を意図しているものではないことは明白であり、当該潤滑剤組成物は、金属塑性加工用皮膜形成剤にて形成される皮膜に要請される特性を備えているとは認めることはできない。
【００１０】
当該潤滑剤組成物は、潤滑油を必須不可欠の成分とするもので、金属材料の表面に皮膜を形成する能力を有するものの、形成された皮膜の金属材料の表面に対する密着強度が低く、当該皮膜は金属塑性加工の際に削ぎ落とされて金型内に持ち込むことできず、金属塑性加工時の潤滑剤としての用途には不適である。また、当該皮膜は潤滑油を必須不可欠の成分とすることから、硬度が低くて軟らかくかつ低融点であって、この点からも、潤滑油を金型内に持ち込むことは難しく、金属塑性加工時に潤滑機能を発揮することはできない。
【００１１】
従って、本発明の目的は、モンタン酸を主要成分とする皮膜形成剤であって、金属塑性加工時に要求される上記した特性を有する皮膜を形成することできる皮膜形成剤、換言すれば、金属塑性加工用皮膜形成剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、金属塑性加工用皮膜形成剤に関する。本発明に係る金属塑性加工用皮膜形成剤は、金属塑性加工に付す金属材料の表面に潤滑機能を有する皮膜を形成するための金属塑性加工用皮膜形成剤であって、第１の金属塑性加工用皮膜形成剤、および、第２の金属塑性加工用皮膜形成剤からなる。
【００１３】
本発明に係る第１の金属塑性加工用皮膜形成剤は、モンタン酸またはモンタン酸エステルをアルカリ金属と反応させて得られるモンタン酸アルカリ金属塩を主要成分とする水溶液であって、モンタン酸アルカル金属塩を０．５〜３０重量％含有するものであることを特徴とするものである。また、本発明に係る第２の金属塑性加工用皮膜形成剤は、モンタン酸カルシウムとモンタン酸エステルの混合物であるモンタン酸類混合物を主要成分とするもので、前記モンタン酸類混合物が界面活性剤を介して水中に分散している分散液中に、水系ポリマー、水系樹脂エマルジョン、ガラス質皮膜を形成する無機物質の少なくとも一種が添加されているもので、前記モンタン酸類混合物を０．５〜３０重量％含有していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る各金属塑性加工用皮膜形成剤は、金属材料の表面に潤滑機能を有する皮膜を形成するもので、金属材料の表面に形成されている皮膜は、当該金属材料の金属塑性加工時、例えば金属プレス加工、伸線加工、伸管加工、引抜き加工の際に有効な潤滑機能を発揮し、金属塑性加工の作業性を向上する。
【００１５】
本発明に係る第１の金属塑性加工用皮膜形成剤においては、主要成分であるモンタン酸アルカリ金属塩はワックスとしての性質が強く、金属材料の表面に対するコーティング効果が高く、かつ、金属材料の表面に対する密着作用が高い。このため、当該金属塑性加工用皮膜形成剤にて金属材料の表面に形成される皮膜は潤滑機能を有していて、金属材料の表面に対して密着性を有するものである。また、当該皮膜形成剤は、粘度が低く、加熱により透明な液性状となり、金属材料の表面に塗布する際には金属材料の凹凸に影響されることがなく、塗布された皮膜形成剤は均一に密着する。当該皮膜は、ワックス効果としての撥水性を有するものではあるが、本質的には水溶性であって、脱膜性には極めて優れた特性を有している。
【００１６】
また、当該金属塑性加工用皮膜形成剤において、金属材料の表面に形成される皮膜の金属材料の表面に対する密着性を一層高めるためには、バインダとして機能する水系ポリマー、水系樹脂エマルジョン、ガラス質皮膜を形成する無機物質の少なくとも一種を添加する。但し、モンタン酸アルカリ金属塩それ自体、金属材料の表面に対するコーティング効果が高く、かつ、金属材料の表面に対する密着作用が高いことから、密着性をさらに高めるべく密着性を補強すべきバインダの添加量は、従来の金属塑性加工用皮膜形成剤に比較して少なくてよく、バインダを添加することに起因する皮膜の潤滑機能に影響を及ぼすようなことはない。
【００１７】
一方、本発明に係る第２の金属塑性加工用皮膜形成剤においては、主要成分であるモンタン酸カルシウムとモンタン酸エステルの混合物であるモンタン酸類混合物は、モンタン酸アルカリ金属塩に比較して、固体潤滑剤としての性質がさらに強い。このため、当該皮膜形成剤にて金属材料の表面に形成される皮膜は、潤滑機能が一層高いものとなる。また、当該皮膜形成剤により金属材料の表面に形成されている皮膜は、金属塑性加工後に薄膜化した残留皮膜中にもコロ潤滑性を残存させていることから、金型の戻り摺動を伴う金属塑性加工には一層良好に対応する。
【００１８】
但し、当該皮膜形成剤は、モンタン酸類混合物を水に分散した水分散液であって、モンタン酸類混合物は粉体分散の形態にあることから、金属材料の表面に対する密着性が高くはない。このため、密着性を補強すべく、バインダとして機能する水系ポリマー、水系樹脂エマルジョン、ガラス質皮膜を形成する無機物質の少なくとも一種を添加することが不可欠である。但し、モンタン酸類混合物それ自体も、水に分散した状態にあっても、金属材料の表面に対しては相当程度の密着性を有していることから、密着性を補強すべきバインダの添加量は、従来の金属塑性加工用皮膜形成剤に比較して少なくてよく、バインダを添加することに起因して、皮膜の潤滑機能に影響を及ぼすようなことは極めて少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、金属塑性加工用皮膜形成剤に関する。本発明に係る金属塑性加工用皮膜形成剤は、金属塑性加工に付す金属材料の表面に潤滑機能を有する皮膜を形成するための金属塑性加工用皮膜形成剤であって、第１の金属塑性加工用皮膜形成剤、および、第２の金属塑性加工用皮膜形成剤からなる。
【００２０】
本発明に係る第１の金属塑性加工用皮膜形成剤（以下第１の皮膜形成剤と称することがある）は、モンタン酸のアルカリ金属塩を主要成分とする水溶液であって、モンタン酸アルカル金属塩を０．５〜３０重量％含有することを特徴とするものである。当該皮膜形成剤においては、好ましくは、モンタン酸アルカリ金属塩を主要成分とする水溶液中に、バインダとして機能する水系ポリマー、水系樹脂エマルジョン、ガラス質皮膜を形成する無機物質の少なくとも一種を添加するようにすることができる。
【００２１】
モンタン酸は、炭素数が２８の脂肪酸を主体とし、炭素数２４〜３４の脂肪酸を含有する直鎖脂肪酸の慣用名であって、モンタン酸アルカリ金属塩は潤滑機能を有するものである。本発明に係る第１の皮膜形成剤を構成する組成成分であるモンタン酸アルカリ金属塩は、潤滑剤として汎用されるステアリン酸カルシウムに比較してワックスとしての性質が強く、かつ、金属部材の表面に対する表面密着性に優れている。また、第１の皮膜形成剤は、基本的には、バインダを含有していないことから、当該皮膜形成剤の加熱に対する制約がなく、７０℃以上の高温使用も可能となる。このことは、皮膜の乾燥性の向上に寄与する。
【００２２】
第１の皮膜形成剤におけるモンタン酸アルカリ金属塩の濃度は、金属塑性加工の形態、加工における断面減少率に応じて、０．５〜３０重量％の範囲において調整される。当該皮膜形成剤は、モンタン酸アルカリ金属塩の濃度が高い場合には、加工度の高いマイプレス加工等に対して適用可能であり、また、モンタン酸アルカリ金属塩の低濃度が低い場合ステンレス細線の伸線加工等に対して適用可能である。
【００２３】
モンタン酸のアルカリ金属塩を主要成分とする皮膜形成剤においては、モンタン酸のアルカリ金属塩の濃度が０．５〜３０重量％の範囲において高濃度である場合には、皮膜形成母剤であるモンタン酸のアルカリ金属塩を金属材料の表面に接着するためのバインダを、皆無またはこれに近い状態にすることができ、また、モンタン酸のアルカリ金属塩の濃度が０．５〜３０重量％の範囲において低濃度である場合には、バインダの使用量を、汎用される潤滑剤の場合に比較して大幅に低減することができる。
【００２４】
モンタン酸アルカリ金属塩を主要成分とする第１の皮膜形成剤によれば、金属材料の表面に、所望の厚みの皮膜を形成することができる。当該皮膜形成剤の主要成分として、モンタン酸アルカリ金属塩を採用する理由は、以下に示す理由による。
【００２５】
モンタン酸は、炭素数が２８の脂肪酸を主体とし、炭素数２４〜３４の脂肪酸を含有する直鎖脂肪酸であり、これに類似する脂肪酸またはその蝋としては、カルナバ蝋、密蝋、メリシン酸等を挙げることができる。これらのうち、メリシン酸は、炭素数が３０と炭素鎖が長くて、モンタン酸と同等の機能を有することが推測されるが、リンゴの皮にのみその存在が知られている希少なもので、現在のところ、医薬品としての使用に限定される高価なものである。従って、このような高価な脂肪酸を皮膜形成剤の主要成分として採用することは、経済的に極めて不利である。
【００２６】
また、カルナバ蝋や密蝋は、炭素数２６のセロチン酸を主成分とするものである。しかしながら、カルナバ蝋では、セロチン酸がミリシルアルコールとのエステルとして存在し、また、密蝋では、パルミチン酸ミシルが多く含まれていることから、カルナバ蝋や密蝋中の脂肪酸の割合は少ない。従って、カルナバ蝋や密蝋は、皮膜形成剤の主要成分とすることは、モンタン酸に比較してコスト高になる。
【００２７】
これに対して、モンタン酸は、褐炭から溶剤抽出にて容易に抽出することができるもので、すでに、モンタン酸ワックス、モンタン酸エステルワックス、モンタン酸部分鹸化エステルワックスとして市販されている状況にある。このため、モンタン酸およびモンタン酸エステルは安価に入手し易く、このような安価で入手し易い脂肪酸を皮膜形成剤の主要成分とすることは、経済的に極めて有利である。
【００２８】
モンタン酸アルカリ金属塩を主要成分とする水溶液である第１の皮膜形成剤を使用して、金属材料の表面に皮膜を形成するには、当該皮膜形成剤を金属材料の表面に塗布して、塗布した水溶液中の水を蒸発して乾燥する。これにより、金属材料の表面を被覆する皮膜が形成される。形成された皮膜には、金属塑性加工時に十分な潤滑機能を発揮するに必要な厚みを有することが要請される。換言すれば、当該皮膜形成剤には、所定の厚みの膜厚を確保し得る性質を有することが要請される。この要請に対処するためには、主要成分であるモンタン酸アルカリ金属塩の水溶液中の含有量を０．５〜３０重量％とする。
【００２９】
モンタン酸アルカリ金属塩を調製する場合、モンタン酸アルカリ金属塩の濃度が２５重量％を越えると、液面での所謂「膜張り現象」が強まり、同時に、モンタン酸アルカリ金属塩の生成量が増加し、アニオン系界面活性剤としての性質により、残存する多くのモンタン酸やモンタン酸エステルを未反応のまま溶解させることにもなり、水溶液の液性状に漸次支障をきたし始める。従って、当該皮膜形成剤に実用可能な液性状を確保するには、モンタン酸アルカリ金属塩の濃度は３０重量％が上限である。
【００３０】
また、金属塑性加工用皮膜形成剤には、金属材料の表面を均一に被覆する皮膜を形成することが要求されるが、モンタン酸アルカリ金属塩を主要成分とする第１の皮膜形成剤においては、モンタン酸アルカリ金属塩の濃度が高い場合でも比較的薄膜であり、金属材料の表面の凹凸を埋めて表面全体を被覆するには自ずと限界がある。かなりの薄膜の皮膜が適用可能であるステンレス細線等の伸線加工等においても、モンタン酸アルカリ金属塩の濃度は０．５重量％が下限である。
【００３１】
なお、第１の皮膜形成剤にて形成される皮膜は比較的薄膜であり、基本的にはバインダを使用していないことから、脱膜については湯洗等でも可能であって、金属塑性加工後の金属加工表面の表面肌の粗度を確保することができる利点がある。金属加工表面の表面肌を確保する目的で、モンタン酸アルカリ金属塩の濃度を下げて極力薄膜化する場合には、通常汎用的に使用される油性や粉体の潤滑剤を併用することが好ましい。
【００３２】
本発明に係る第１の金属塑性加工用皮膜形成剤は、モンタン酸アルカリ金属塩を主要成分とする水溶液であって、モンタン酸アルカル金属塩を０．５〜３０重量％含有するものであるが、バインダとして機能する水系ポリマー、水系樹脂エマルジョン、ガラス質皮膜を形成する無機物質の少なくとも一種を添加する形態を採ることができる。
【００３３】
第１の皮膜形成剤は、バインダを含有することにより、加熱における自由度はやや制約されるが、金属材料に表面に対するコーティング効果が高く、かつ、金属表面に対する密着作用が高くなる。このため、当該皮膜形成剤を使用して金属材料の表面に形成される皮膜は、より高い潤滑機能を有していて、金属材料の表面に対して高い密着性を有するものである。
【００３４】
本発明に係る第２の金属塑性加工用皮膜形成剤（以下単に第２の皮膜形成剤と称することがある）は、モンタン酸カルシウムとモンタン酸エステルの混合物であるモンタン酸類混合物を主要成分とするもので、前記モンタン酸類混合物が界面活性剤を介して水中に分散している分散液中に、水系ポリマー、水系樹脂エマルジョン、ガラス質皮膜を形成する無機物質の少なくとも一種が添加されているもので、前記モンタン酸類混合物を０．５〜３０重量％含有していることを特徴とするものである。
【００３５】
第２の皮膜形成剤の主要成分であるモンタン酸カルシウムとモンタン酸エステルの混合物であるモンタン酸類混合物は、モンタン酸アルカリ金属塩に比較して、固体潤滑剤としての性質がさらに強い。このため、当該皮膜形成剤にて金属材料の表面に形成される皮膜は、潤滑機能が一層高いものとなる。
【００３６】
但し、当該皮膜形成剤は、モンタン酸類混合物を水に分散した水分散液であって、モンタン酸類混合物は粉体分散の形態にあることから、この状態の水分散液では金属材料の表面に対する密着性が高くはない。このため、密着性を補強すべく、バインダとして機能する水系ポリマー、水系樹脂エマルジョン、ガラス質皮膜を形成する無機物質の少なくとも一種を添加することが不可欠である。しかしながら、モンタン酸類混合物それ自体も、水に分散した状態にあっても、金属材料の表面に対しては相当程度の密着性を有していることから、密着性を補強すべきバインダの添加量は、従来の金属塑性加工用皮膜形成剤に比較して少なくてよく、バインダを添加することに起因する皮膜の潤滑機能に影響を及ぼすようなことは極めて少ない。
【００３７】
第２の皮膜形成剤においては、主要成分であるモンタン酸類混合物の濃度は、０．５〜３０重量％である。モンタン酸類混合物の濃度が３０重量％を越えと、液の流動性が低下して、界面活性剤を使用した調整によっても、実用的な流動性は得られない。このため、主要成分であるモンタン酸類混合物の濃度は３０重量％が上限である。
【００３８】
また、第２の皮膜形成剤は、第１の皮膜形成剤に比較して、金属材料の表面に厚膜を形成するが、モンタン酸類混合物の濃度が大きく低下させる場合には、濃度に低下に応じて造膜性が漸次低下し、被覆面積も下がる。モンタン酸類混合物の濃度が０．５重量％未満になると、金属材料の表面全体を被覆させることが困難のなり、潤滑機能は急激に低下する。このことから、モンタン酸類混合物の濃度は０．５重量％が下限である。
【００３９】
本発明に係る各金属塑性加工皮膜形成剤の調製には、各種の調製方法を採用することができる。第１の皮膜形成剤にあっては、基本的には、モンタン酸またはモンタン酸エステルを、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等を用いて鹸化して、モンタン酸アルカリ金属塩を生成し、モンタン酸アルカリ金属塩を、界面活性剤を用いることなく、水に溶解させる。これにより、第１の皮膜形成剤であるモンタン酸アルカリ金属塩の水溶液が調製される。
【００４０】
調製された第１の皮膜形成剤である水溶液は、粘度が低く、加熱により透明な液性状となる。当該水溶液は、金属材料の表面に塗布する際には、金属材料の表面の凹凸に影響されることなく滑らかに均一に塗布することができる。塗布することによって形成された皮膜は、金属材料の表面に均一に密着する。なお、当該水溶液には、必要により、バインダとして機能する水系ポリマー、水系樹脂エマルジョン、ガラス質皮膜を形成する無機物質等の一種以上を添加して、生成される皮膜の金属表面に対する密着性を向上させる。
【００４１】
本発明に係る第２の皮膜形成剤にあっては、その一組成であるモンタン酸カルシウムについては、モンタン酸を、水酸化カルシウムを用いて鹸化して、モンタン酸カルシウムを生成する。生成されたモンタン酸カルシウムは、モンタン酸エステルと均一に混合した状態で、適宜の界面活性剤を用いて、水中に均一に分散させる。この際、バインダとして機能する水系ポリマー、水系樹脂エマルジョン、ガラス皮膜を形成する無機物質の１種または複数種を、水中に添加して混合する。これにより、これらの組成成分が均一に分散した水分散液が調製される。
【００４２】
調製された皮膜形成剤である水分散液は、金属材料の表面に塗布する際には、金属材料の表面に厚く塗布することができるため、金属材料の表面に厚い皮膜を形成するのに適している。また、当該皮膜は、金属塑性加工後に薄膜化して残留している皮膜中にも固体潤滑性を残存させていることから、金属塑性加工後に金型の戻り摺動を伴う加工に対しても良好に対処することができる。
【００４３】
本発明に係る皮膜形成剤を調製する方法は、基本的には上記した皮膜形成剤の調製方法であるが、第２の皮膜形成剤にあっては、便法として、モンタン酸カルシウムとモンタン酸エステルを混合するモンタン酸類混合物として、市販の潤滑剤であるモンタン酸ワックスやモンタン酸エステルワックスを採用する方法がある。第２の皮膜形成剤を調製する場合には、下記に示す市販の潤滑剤を、モンタン酸類混合物として採用することができる。
【００４４】
市販されているモンタン酸類の潤滑剤としては、例えば、Ｃｌａｒｉａｎｔ  ＧｍｂＨ社製の「Ｗａｘ  ＯＰ（登録商標）」や「Ｗａｘ  Ｏ（登録商標）」、ＢＡＳＦ社製の「Ｌｕｗａｘ  ＯＰ（登録商標）」を挙げることができる。これらの潤滑剤は、モンタン蝋酸のＣａ石鹸と高いエステル化度をもつ二価アルコールのエステルを組み合わせたものであり、例えば、９０％以上のエステル化度をもつ１，２−エタンジオールおよび／または１，３−ブタンジオールのエステルが使用されている。混合物中のＣａ石鹸の割合は約４５重量％であり、これは約１．５重量％のＣａ含有量に相当する。
【実施例１】
【００４５】
本実施例および比較例においては、モンタン酸類（Ａ）を主要成分とする系統の皮膜形成剤、および、これとは異なる成分（Ｂ）を主要成分とする系統の皮膜形成剤について、これらの複数種類の皮膜形成剤を調製し、調製された皮膜形成剤により金属材料の表面に形成した皮膜について、各皮膜の潤滑性能および脱膜性能を評価する試験を行った。調製された皮膜形成剤の組成成分については表１に示し、また、潤滑性能および脱膜性能の試験結果については表２に示す。
【００４６】
（１）皮膜形成剤（供試剤）について：モンタン酸類（Ａ）を主要成分とする系統の皮膜剤は、主要成分をモンタン酸アルカル金属塩（ａ1）とする皮膜形成剤、モンタン酸エステルの含有量がやや多いと考えられるモンタン酸原料から調製されたモンタン酸アルカリ金属塩（ａ2）を主要成分とする皮膜形成剤、モンタン酸カルシウムとモンタン酸エステルとのモンタン酸類混合物（ａ3）を主要成分とする皮膜形成剤の３種類であり、これとは異なる成分（Ｂ）を主要成分とする系統の皮膜形成剤は、酸化ポリエチレン（ｂ1）を主要成分とする皮膜形成剤、パラフィンワックス（ｂ2）を主要成分とする皮膜形成剤、ステアリン酸カルシウム（ｂ3）を主要成分とする皮膜形成剤の３種類である。また、バインダとして添加する成分（Ｃ）は、ポリビニルアルコール（ｃ1）、アクリルエマルジョン（ｃ2）、アクリル−スチレンエマルジョン（ｃ3）、珪酸カリウム（ｃ4）の４種類であり、防錆性を考慮して添加する成分（Ｄ）は、アニケニルコハク酸無水物である。
【００４７】
表１中の数値は、成分の固形分の重量％である。また、（ａ1）および（ａ2）の欄の表記は、（モンタン酸量＋モンタン酸エステル量／Ｋ：カリウム量）、（モンタン酸量＋モンタン酸エステル量／Ｎａ：ナトリウム量）である。
【００４８】
なお、モンタン酸アルカリ金属塩の調製には、モンタン酸としてＢＡＳＦ社製のＬｕｗａｘ  ＬＳ（登録商標）を使用し、モンタン酸エステルを含有するものしてＣｌａｒｉａｎｔ  ＧｍｂＨ社製のＬＰ  ｗａｘを使用した。また、モンタン酸カルシウムとモンタン酸エステルとの混合物（モンタン酸類混合物）としてＢＡＳＦ社製のＬｕｗａｘ  ＯＰ（登録商標）を使用した。
【００４９】
表１の比較例の欄に示す皮膜形成剤である油性塑性加工用潤滑油はサンドロ−Ｍ−８３５Ａ（スギムラ化学工業株式会社製：商標）であって、硫黄系極圧剤およびカルシウムスルホネートを主要成分とする非塩素型金属加工用潤滑剤である。また、皮膜型塑性加工用潤滑剤はサンドロ−ＤＳ−４８１Ａ（スギムラ化学工業株式会社製：商標）であって、石油系溶剤希釈による塩素系ポリマー、ポリ四フッ化エチレンを主要成分とする金属加工用皮膜型潤滑剤である。なお、比較例の欄に示す「リン酸処理＋金属石鹸処理」なる表示は、金属材料の表面に皮膜を形成するための公知の処理方法を意味する。
【表１】
2008143926.tif 000002
【００５０】
（２）潤滑性評価試験：各供試剤を使用して表面に皮膜を形成してなる金属材料であるＳ−２５Ｃシャフト（直径１８．７ｍｍ、長さ４２０ｍｍ）の先端部（２００ｍｍ）を、１００トン油圧プレス機にて、断面減少率１５％、加工速度１４１．２ｃｍ／分で、小判形状に絞り加工を施し、各供試剤による皮膜について、その加工時の荷重および加工状況を評価した。なお、潤滑性評価試験では、特定された供試剤の使用では公知の潤滑剤（油性塑性加工用潤滑油；サンドロ−Ｍ−８３５Ａ）を併用している。公知の潤滑剤の併用は、供試剤にて形成されている皮膜を下地として利用することを意図しているもので、下地として機能する皮膜の表面に併用潤滑剤を塗布する使用態様を採っている。
【００５１】
（３）脱膜性評価試験：絞り加工の終了した各シャフトについて、脱脂剤であるパクナＴＨＥ−２１０（ユケン工業株式会社製；商標）用いて脱脂試験を行った。脱脂試験では、脱脂剤の濃度が３重量％である６０℃の水溶液に各シャフトを１分間浸漬して行い、脱脂後の各シャフトについて、皮膜の残留の有無、表面状態、表面の光沢状態を評価した。なお、各シャフトの絞り加工において、座屈やカジリが発生して絞り加工が未完のシャフトの脱脂試験については、これを省略している。
【表２】
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