(57)【要約】【課題】機械加工装置の構成部材のすきま腐食を防止することができるクーラント、およびそのクーラントを使用する機械加工装置を提供する。【解決手段】界面活性剤を主成分とするソリューションタイプのクーラントであって、機械加工装置のすきま腐食を防止するための添加剤として０．３４５重量％以上の亜硝酸ナトリウムを含有するクーラントにより、上記課題を解決した。また、本発明の機械加工装置は、上記クーラントを使用したものであって、特に、すきま腐食が防止される部材としては、Ｃ０．０７〜０．６１重量％を含有する機械構造用炭素鋼が効果的であった。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソリューションタイプのクーラントであって、機械加工装置のすきま腐食を防止するための添加剤として０．３４５重量％以上の亜硝酸ナトリウムを含有することを特徴とするクーラント。
【請求項２】
ソリューションタイプのクーラントを使用する機械加工装置であって、前記クーラントが、当該機械加工装置のすきま腐食を防止するための添加剤として０．３４５重量％以上の亜硝酸ナトリウムを含有することを特徴とする機械加工装置。
【請求項３】
前記すきま腐食が防止される部材が、Ｃ０．０７〜０．６１重量％を含有する機械構造用炭素鋼からなることを特徴とする請求項２に記載の機械加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械加工装置の構成部材のすきま腐食を防止することができるクーラント、およびそのクーラントを使用する機械加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
切削加工や研削加工の分野に広く使用される切削油剤（クーラントという。）には、鉱油をベースにし、水に希釈しないで使用する不水溶性クーラントと、鉱油、界面活性剤、有機アミン等を含有し、水に希釈して使用する水溶性クーラントとがある（ＪＩＳ  Ｋ２２４１参照）。しかし、近年の生産性の向上に伴って機械加工条件や環境条件に対する要求がますます厳しくなってきており、不水溶性クーラントを適用していた切削加工や研削加工の分野において、発煙、ミスト、引火等の問題が大きくクローズアップされている。このため、不水溶性クーラントが使用されていた旋削、穴あけ、フライス等の切削加工や研削加工の分野で、水溶性クーラントが広く使用されるようになってきた。
【０００３】
このような水溶性クーラントとしては、（ｉ）不水溶性クーラントの基油である鉱油に界面活性剤や有機アミン等を添加し、水に希釈できるようにしたエマルションタイプの水溶性クーラント、（ｉｉ）鉱油と界面活性剤とからなり、エマルションタイプのものよりも多量の界面活性剤を含有させたソリューションタイプの水溶性クーラント、（ｉｉｉ）不水溶性クーラントの基油である鉱油を含有させず、アミンや無機塩類のように主に水溶性物質を含有するソリューションタイプの水溶性クーラント、が開発されている。
【０００４】
上記の水溶性クーラントのうち、鉱油を含有しないソリューションタイプの水溶性クーラントにおいては、その成分組成の特質上、局部腐食による機械部材の劣化に基づく問題、すなわち、局部腐食による機械部材の劣化が、機械加工装置の故障や事故を招く原因となったり、その機械加工装置により加工される製品の品質低下や製品価値を低下させる原因となるという問題がある。そうした局部腐食としては、例えば、研削盤や放電加工機などの工作機器のベースに用いられる直動案内装置（ＬＭガイドともいう。）において、その摺動部に発生する孔食やすきま腐食がある。
【０００５】
このような局部腐食の問題に対しては、例えば直動案内装置を構成する材料の耐食性素材への変更や、例えば特許文献１に記載のような転がり軸受けのシール性の改良などが検討されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３１０１７１号公報（段落番号０００９〜００１０）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ソリューションタイプの水溶性クーラントを使用する機械加工装置においては、上述した構成材料の耐食性部材への変更やシール性の改良などでは腐食抑制の本質的な解決を図ることができず、依然として局部腐食に基づく機械装置の劣化をなくすことができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであって、その目的は、機械加工装置の構成部材のすきま腐食を防止することができるクーラントを提供すること、およびそのクーラントを使用する機械加工装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のクーラントは、ソリューションタイプのクーラントであって、機械加工装置のすきま腐食を防止するための添加剤として０．３４５重量％以上の亜硝酸ナトリウムを含有することを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するための本発明の機械加工装置は、ソリューションタイプのクーラントを使用する機械加工装置であって、前記クーラントが、当該機械加工装置のすきま腐食を防止するための添加剤として０．３４５重量％以上の亜硝酸ナトリウムを含有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２に記載の機械加工装置において、前記すきま腐食が防止される部材が、Ｃ０．０７〜０．６１重量％を含有する機械構造用炭素鋼からなることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のクーラントおよびそれを使用する機械加工装置について詳細に説明する。なお、本願において、重量％は質量％と同義である。
【００１３】
本発明のクーラントは、研削盤や放電加工機などの機械加工装置に好ましく適用されているソリューションタイプのクーラントであって、そのクーラント中に、機械加工装置のすきま腐食を防止するための亜硝酸ナトリウムを含有させた点に特徴がある。クーラントの成分組成については、不溶性クーラントの基油である鉱油を含有せず、アミンや無機塩類のように主に水溶性物質を含有するクーラントであれば特に限定されない。したがって、本発明に適用されるクーラントは、亜硝酸ナトリウムを添加することにより機械加工装置のすきま腐食が防止されることになるクーラントであればよく、その種類および含有成分は問わない。
【００１４】
亜硝酸ナトリウムは、そうしたクーラント中に約０．３４５重量％以上の範囲で含有される。その範囲の亜硝酸ナトリウムを含有するクーラントは、Ｃ０．０７〜０．６１重量％を含有する機械構造用炭素鋼からなる部材に対するすきま腐食の発生を抑制することができるという効果がある。亜硝酸ナトリウムの含有量が約０．３４５重量％未満では、Ｃ０．０７〜０．６１重量％を含有する機械構造用炭素鋼からなる部材に対するすきま腐食の発生を十分に抑制することができない。一方、亜硝酸ナトリウムの含有量の上限については特に限定されないが、約１．４０重量％添加するとすきま腐食を抑制する効果が飽和するので、上限を約１．４０重量％と設定することもできる。
【００１５】
本発明のクーラントは、Ｃ０．０７〜０．６１重量％を含有する機械構造用炭素鋼からなる部材に対し、そのすきま腐食の発生を十分に抑制することができるが、その理由は、そうした炭素鋼が中間の酸に属するものであり、亜硝酸ナトリウムのＮＯ２も中間の塩基に属するものであるので、両者は結合しやすく、その結果、すきま腐食の発生を抑制する皮膜の形成が容易となるためと考えられる。
【００１６】
本発明のクーラントには、着色剤、防腐剤、防カビ剤、銅金属腐食防止剤、消泡剤、減圧剤、摩耗調整剤等が適宜添加されていてもよい。また、クーラントを構成する水としては、蒸留水、脱イオン水、水道水、工業用水等を使用することができる。
【００１７】
本発明の機械加工装置は、上述したクーラントを使用するものであればよく、機械加工装置の種類は特に限定されない。なお、好ましい機械加工装置としては、例えば、Ｃ０．０７〜０．６１重量％を含有する機械構造用炭素鋼で構成部材が作製された機械加工装置を好ましく挙げることができ、例えば、研削盤や放電加工機などの工作機器のベースに用いられる直動案内装置（ＬＭガイドともいう。）を挙げることができる。そうしたクーラントを使用する機械加工装置は、クーラント中の亜硝酸ナトリウムと炭素鋼とによりすきま腐食の発生を抑制する被膜が形成されるので、すきま腐食による機械部材の劣化の問題を解決することができる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明について、すきま腐食に及ぼすクーラント中の亜硝酸ナトリウムの影響についての実験に基づいて、より詳しく説明する。
【００１９】
すきま腐食を評価するための試験片として、直径１０ｍｍ、高さ２５ｍｍのＳ４５Ｃ（Ｃを約０．４５重量％含有する機械構造用炭素鋼）からなる丸棒試料（表面状態は研削のまま）を用い、エタノールで脱脂後、銅線をはんだ付けにし上部および底部を塗料被覆したものにウレタンゴムリングをはめ込んだものを用いた。その試験片のすきま腐食を評価するための電解液として、本実験では０．１ＭＮａ２ＣＯ３溶液に、０．０１ＭＮａＣｌ、界面活性剤を主成分とするクーラント、亜硝酸ナトリウム、硝酸ナトリウム等を添加したものを用いた。すきま腐食の評価は、その電解液に試験片を浸漬しポテンショ・ガルバノ・スタットを用い、脱気条件下での電気化学測定で評価した。なお、クーラントは、ノリタケクールＮＫ−８１Ｌ（（株）ノリタケカンパニーリミテド製）を用いた。その成分組成は、界面活性剤兼防錆剤（４０〜５０重量％；有機酸アミン塩、ほう酸アミン塩、有機アミン、有機アマノイド系防錆剤）、非鉄金属防食剤（０．１重量％以下；トリアゾール系化合物）、防腐剤（０．２〜０．５重量％；キシレノール系化合物）、水（５０〜６０重量％）、である。
【００２０】
（実験１）
先ず、すきま腐食に及ぼすクーラントの影響について検討した。図１は、０．１ＭＮａ２ＣＯ３＋０．０１ＭＮａＣｌ溶液中でクーラント濃度を変化させたときの電流−電位曲線を示している。
【００２１】
図１からわかるように、電流密度の立ち上がり電位は、クーラントを添加することにより卑に移行し、ウレタンゴムリングによるすきま腐食がかなり促進されることが明らかになった。例えばクーラントを１重量％以上添加することにより、電位が２００ｍＶ付近から立ち上がるようになり、すきま腐食がかなり促進されることが明らかになった。しかし、それ以上のクーラントを添加しても、その立ち上がり電位はあまり変化しなかった。また、クーラントを１重量％以上添加した場合には、４００から６００ｍＶ（ｖｓ．ＳＣＥ）にかけて不働態域のような挙動を示していた。
【００２２】
（実験２）
次に、すきま腐食に及ぼす亜硝酸ナトリウムの影響について検討した。図２は、０．１ＭＮａ２ＣＯ３＋０．０１ＭＮａＣｌ＋２重量％クーラント溶液中で亜硝酸ナトリウム濃度を変化させたときのすきま腐食電位の変化を示している
図２からわかるように、亜硝酸ナトリウムが０．０６９重量％までは変化しないが、０．３４５重量％の亜硝酸ナトリウムでは電流電位曲線の立ち上がり電位が急激に貴に移行しているのが確認された。立ち上がり電位の貴への移行は、すきま腐食を防止する効果を示すものである。なお、亜硝酸ナトリウムを０．３４５重量％以上添加しても、その立ち上がり電位はあまり変化しないので、０．３４５重量％以上では亜硝酸ナトリウムの効果の差はないことがわかった。これより、ＮａＮＯ２を０．３４５重量％以上添加することにより高いすきま腐食防止効果が得られるということが明らかになった。
【００２３】
（実験３）
次に、すきま腐食に及ぼす亜硝酸ナトリウムと界面活性剤の影響について検討した。図３は、０．１ＭＮａ２ＣＯ３＋０．０１ＭＮａＣｌ＋２重量％クーラント溶液中で、亜硝酸ナトリウム濃度を変化させたときのすきま腐食電位の変化を示している。なお、この水溶液に添加した界面活性剤は、アニオン系の界面活性剤であるスギムラ化学工業（株）の分子量４００〜４５０の石油スルホネートを使用した。
【００２４】
図３からわかるように、亜硝酸ナトリウムを０．０６９重量％添加すると、電流電位曲線の立ち上がり電位が急激に貴に移行しているのが確認された。立ち上がり電位の貴への移行は、すきま腐食を防止する効果を示すものである。なお、亜硝酸ナトリウムを０．０６９重量％以上添加しても、その立ち上がり電位はあまり変化しないので、０．０６９重量％以上では亜硝酸ナトリウムの効果の差はないことがわかった。これより、アニオン系の界面活性剤を微量添加したクーラント溶液中で、ＮａＮＯ２を０．０６９重量％以上添加することにより高いすきま腐食防止効果が得られるということが明らかになった。
【００２５】
（実験４）
上述した実験１〜３の結果に基づき以下の実験を行った。クーラントとして上述したノリタケクールＮＫ−８１Ｌ（（株）ノリタケカンパニーリミテド製）を用い、そこに亜硝酸ナトリウムを０．３４５重量％した研削液と、亜硝酸ナトリウムを添加しない研削液とを準備した。それらの研削液を使用する研削盤をそれぞれ準備した。
【００２６】
亜硝酸ナトリウムを添加したクーラントを用いた研削加工装置では、その摺動部にすきま腐食が確認されなかったが、亜硝酸ナトリウムを添加していないクーラントを用いた研削加工装置では、その摺動部にすきま腐食が確認された。
【００２７】
（評価結果）
以上の実験から明らかなように、クーラント中に亜硝酸ナトリウムを少量添加することにより、電流電位曲線の立ち上がり電位が貴に移行し、すきま腐食抑制効果が確認された。その理由は、試験片であるＳ４５Ｃ（Ｃを約０．４５重量％含有する機械構造用炭素鋼）の鉄成分は中間の酸に属するものであり、またＮＯ２も中間の塩基に属するものであることから、両者が結合しやすく、その結果、すきま腐食の発生を抑制する皮膜形成が容易に起こると考えられる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のクーラントによれば、そのクーラントに含まれる亜硝酸ナトリウムが機械加工装置のすきま腐食を防止するように作用し、その結果、局部腐食による機械部材の劣化を抑制することができる。
【００２９】
また、そのクーラントを使用する本発明の機械加工装置は、局部腐食による機械部材の劣化に基づいた機械加工装置の故障や事故を招くことがなく、さらに、その機械加工装置により加工される製品の品質低下や製品価値を低下させる等の問題を起こさない。その結果、機械加工を、安定して安全に行うことができると共に、一定品質の加工材を安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】クーラントの濃度を変化させたときの電流−電位曲線である。
【図２】亜硝酸ナトリウムの濃度を変化させたときのすきま腐食電位の変化を示すグラフである。
【図３】亜硝酸ナトリウムの濃度を変化させたときのすきま腐食電位の変化を示すグラフである。
【図１】
2004244575.tif 000002
【図２】
2004244575.tif 000003
【図３】
2004244575.tif 000004