(57)【要約】水；潤滑剤エステル；および硫黄含有潤滑剤添加剤を含む組成物を付与する工程を含む、鉄の機械加工中に工具摩耗を低減させるための組成物および方法。いくつかの実施形態では、潤滑剤エステルまたは潤滑剤エステルの組合せは、約１重量％から約５０重量％の量で存在し、ポリオールエステル；グリセロースをベースにしたエステル；ならびに／または、２，２ジメチル−１，３−プロパンジオール、２−プロパノール、１，１，１，トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、２−ヒドロキシ−１，３−プロパンジオール、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１，３−プロパンジオール、および１，２，３−プロパントリオールのＣ１２〜Ｃ１８脂肪酸エステルのものから選択されるエステルを含んでいてもよい。
2015503012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄機械加工用組成物であって、
（ａ）水、
（ｂ）硫黄含有潤滑剤添加剤、および
（ｃ）前記鉄機械加工用組成物の約０重量％から約５０重量％の量で、任意選択で含有される潤滑剤エステル
を含む鉄機械加工用組成物。
【請求項２】
前記潤滑剤エステルが、前記鉄機械加工用組成物の約０．０５重量％から約５０重量％を構成する、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記潤滑剤エステルが、２，２ジメチル−１，３−プロパンジオール、２−プロパノール、１，１，１，トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、２−ヒドロキシ−１，３−プロパンジオール、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１，３−プロパンジオール、および１，２，３−プロパントリオールのＣ１２〜Ｃ１８脂肪酸エステルのものから選択されるポリオールエステルを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記潤滑剤エステルが、グリセロールをベースにしたエステルを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
前記潤滑剤エステルが、Ｃ１２〜Ｃ１８飽和および不飽和脂肪酸のグリセロールエステルを含む、請求項４に記載の組成物。
【請求項６】
前記エステルが、植物油および動物脂肪に由来する、請求項５に記載の組成物。
【請求項７】
前記エステルが、脂肪酸とグリセロールとの反応を介した合成により生成される、請求項５に記載の組成物。
【請求項８】
前記潤滑剤エステルが、ポリオールとエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドとの初期反応、その後に続くエステル化によって、ポリオキシアルキル化ポリオールエステルが得られるように、生成されたポリオールエステルを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
前記潤滑剤エステルが、リシノール酸などのヒドロキシル官能化脂肪酸の縮合によって生成されたオリゴマーまたはポリマーエステルを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
前記潤滑剤エステルが、２，２ジメチル−１，３−プロパンジオール、２−プロパノール、１，１，１，トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、２−ヒドロキシ−１，３−プロパンジオール、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１，３−プロパンジオール、１，２，３−プロパントリオール、またはこれらの組合せの、Ｃ１８脂肪酸エステルを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
前記潤滑剤エステルが、前記鉄機械加工用組成物の約５０重量％未満の量で存在する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
前記硫黄含有潤滑剤添加剤が、硫化αオレフィン、二分岐アルキルトリおよびポリスルフィド、硫黄含有カルボン酸、複合硫化エステル、ならびに／またはジアルキルポリスルフィドからなる群から選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項１３】
前記硫黄含有潤滑剤添加剤が、式：
ＣＨ３−Ｃ（Ｒ１）（Ｒ２）−（ＣＨ２）ｎ−）ｘ−Ｓｍ
（式中、Ｒ１＝ＨまたはＣＨ３、Ｒ２＝ＨまたはＣＨ３、ｎ＝８〜２０、ｘ＝１〜２、およびｍ＝２〜７である）
を有するものから選択されるジアルキルポリスルフィドを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１４】
前記硫黄含有潤滑剤添加剤が、約０．５重量％から約７重量％の量で存在する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１５】
約０重量％から約１２重量％の量で、１２から２２個の間の炭素の飽和および不飽和鎖を含有するものから選択される脂肪酸をさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１６】
約３重量％から約１５重量％のアミン化合物の混合物をさらに含み、
前記アミン化合物が、式Ｒ１（Ｒ２）−Ｎ−Ｒ（式中、Ｒ１＝Ｈ、ＣＨ３、または−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、Ｒ２＝Ｈ、ＣＨ３−（ＣＨ２）ｎ（式中、ｎ＝０〜２２である）、−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、または環状Ｃ６Ｈ１１、およびＲ３＝−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−Ｈ（式中、ｍ＝１〜１２である）、ＣＨ３−（ＣＨ２）ｘＯ−（式中、ｘ＝０〜８である）、または環状Ｃ６Ｈ１１である）を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１７】
前記アミンが、エタノールアミン、トリエタノールアミン、２−アミノ−２−メチルプロパノール、ジシクロヘキシルアミン、ジグリコールアミン、またはこれらの組合せを含む、請求項１６に記載の組成物。
【請求項１８】
約０重量％から約１５重量％のアミン−ホウ酸をさらに含み、
前記アミン−ホウ酸が、アルカノールアミンホウ酸エステル、アミンポリボレート、ホウ酸のアミン塩、およびこれらの組合せを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１９】
約０重量％から約４０重量％の鉱油をさらに含み、
前記鉱油がパラフィン油、ナフテン油、またはこれらの混合物を含み、周囲圧力での粘度が摂氏４０度で約１５ｃＳｔから約３０ｃＳｔの間である、請求項１に記載の組成物。
【請求項２０】
約４重量％から約１０重量％の、非イオン性乳化剤およびアニオン性乳化剤の混合物をさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項２１】
請求項１に記載の流体組成物を、機械加工中に鉄に付与する工程を含む、鉄を機械加工する方法。
【請求項２２】
水希釈液の形をとる請求項１に記載の流体組成物を、機械加工中に鉄に付与する工程を含む、鉄を機械加工する方法。
【請求項２３】
請求項１に記載の前記流体組成物が、鉄の機械加工で使用される前に２重量％から５０重量％の間の濃度まで水で希釈される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
請求項１に記載の前記流体組成物が、鉄の機械加工で使用される前に２重量％から１５重量％の間の濃度まで水で希釈される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
請求項１に記載の流体組成物を、機械加工中に鉄に付与する工程を含む、鉄の機械加工中に工具摩耗を低減させる方法。
【請求項２６】
鉄の機械加工中に低減される工具摩耗が、２重量％から５０重量％の間の濃度まで水で希釈された前記流体組成物の使用によって実現される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
鉄の機械加工中に低減される工具摩耗が、２重量％から１５重量％の間の濃度まで水で希釈された前記流体組成物の使用によって実現される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記工具摩耗が、従来の潤滑剤流体に比べて約５％から約９０％低減される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記鉄が圧密化黒鉛鉄を含む、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２０１１年１２月９日に出願された米国仮特許出願第６１／５６８，９７９号からの優先権の利益を主張し、この仮特許出願はその全体が参照として援用される。
【背景技術】
【０００２】
背景
鋳鉄は、多くの工業部品の生産に使用することができる。圧密化黒鉛鉄などの、あるタイプの鋳鉄は、機械加工することが難しくなる可能性があり；工業部品の製作にしばしば必要とされる金属の切断および研削は、難題および困難をもたらす可能性があり、例えば工具の摩耗率が急速になり加速され、それと共に、生産される部品の品質が低下する。
【０００３】
より軽くより高い強度の部品を生産するために標準的なねずみ鋳鉄の代わりに圧密化黒鉛鉄を用いようとする、産業界で現在進行中の多くの努力により、これら２種の金属の材料特性および機械加工性に相違を生じさせる構造上および組成上の相違の両方について記述することは有用である。ねずみ鋳鉄は、エンジンブロック、シリンダーヘッド、ならびに様々なその他の自動車部品を生産するのに伝統的に使用されてきた。ねずみ鋳鉄中の黒鉛は、片状構造を有する。相互接続している片状黒鉛が大半を占めることによって、高レベルの不連続性および応力集中作用が母材に生じ、その後、良好な熱伝導率、減衰容量、および良好な機械加工特性など、ねずみ鋳鉄に特徴的な性質が生じる。このようにねずみ鋳鉄は、低い生産コストで容易に機械加工される（長い工具寿命で、より高い金属除去率）。ねずみ鋳鉄とは異なって、圧密化黒鉛鉄は、サンゴの構造に非常に似ている黒鉛構造を有する。そのような黒鉛構造は、より低いレベルの不連続性および応力集中作用を金属内にもたらし、より高い強度と靱性特性ならびにより低い機械加工性をもたらす。
【０００４】
黒鉛構造の相違に加え、著しい組成上の相違がねずみ鋳鉄と圧密化黒鉛鉄との間にあり、これはやはり、これら２種の金属の機械加工性の相違に大きく関与するものである。ねずみ鋳鉄中に硫黄が存在することは、この金属の高い機械加工性に関連した極めて重要な要因であると見なされる。
【０００５】
これら２つの要因（黒鉛形態および硫黄濃度）により、圧密化黒鉛鉄の機械加工性はかなり低くなり、工具摩耗は、ねずみ鋳鉄の機械加工で経験するよりもかなり大きくなる。先に報告された研究は、ねずみ鋳鉄の場合に同等の機械加工操作で得られる場合に比べ、圧密化黒鉛鉄のミリングおよび穴あけ操作に関する工具寿命は半分になる可能性があり、一方、圧密化黒鉛鉄の穴ぐり操作における工具寿命はちょうど１０分の１になるようであることを示す。このように、圧密化黒鉛鉄の、改善されかつより経済的な機械加工が可能になる技術の進歩が必要であることが明らかであった。工具の設計製作、機械加工条件の最適化、圧密化黒鉛鉄の組成、ならびに金属加工用流体の組成の領域における研究開発である。本発明は、一般的なグレードの圧密化黒鉛鉄の機械加工において高められた工具寿命と部品品質とをもたらすことができる、新しい流体組成物と使用方法とについて記述する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の要旨
本発明のいくつかの実施形態によれば、鉄機械加工用組成物は、水；潤滑剤エステル；および硫黄含有潤滑剤添加剤を含む。いくつかの実施形態では、潤滑剤エステルまたは潤滑剤エステルの組合せは、約１重量％から約５０重量％の量で存在し、ポリオールエステル；グリセロースをベースにしたエステル；ならびに／または、２，２ジメチル−１，３−プロパンジオール、２−プロパノール、１，１，１，トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、２−ヒドロキシ−１，３−プロパンジオール、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１，３−プロパンジオール、および１，２，３−プロパントリオールのＣ１２〜Ｃ１８脂肪酸エステルのものから選択されるエステルを含んでいてもよい。適切なエステルは、ポリオールとエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドとの初期反応、その後に続くエステル化によって、ポリオキシアルキル化ポリオールエステルが得られるように、生成されたものを含んでいてもよい。適切なエステルは、オリゴマーエステルおよびポリマーエステルが得られるように、リシノール酸などのヒドロキシル官能化脂肪酸の縮合によって生成されたものも含む。
【０００７】
いくつかの実施形態では、硫黄含有潤滑剤添加剤は、約０．１重量％から約２０重量％の量で存在し、硫化αオレフィン、二分岐アルキルトリおよびポリスルフィド、硫黄含有カルボン酸、複合硫化エステル、ならびに／または、式：ＣＨ３−Ｃ（Ｒ１）（Ｒ２）−（ＣＨ２）ｎ−）ｘ−Ｓｍ（式中、Ｒ１＝ＨまたはＣＨ３であり、Ｒ２＝ＨまたはＣＨ３であり、ｎ＝８〜２０、ｘ＝１〜２、およびｍ＝２〜７である）を有するものから選択されるジアルキルポリスルフィドを含んでいてもよい。
【０００８】
いくつかの実施形態では、鉄機械加工用組成物は、約０重量％から約１２重量％の量で、１２から２２個の間の炭素の飽和および不飽和鎖を含有するような脂肪酸を含む。
【０００９】
いくつかの実施形態では、鉄機械加工用組成物は、式Ｒ１（Ｒ２）−Ｎ−Ｒ３（式中、Ｒ１＝Ｈ、ＣＨ３、または−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨであり、Ｒ２＝Ｈ、ＣＨ３−（ＣＨ２）ｎ（式中、ｎ＝０〜２２である）、−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、または環状Ｃ６Ｈ１１であり、およびＲ３＝−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−Ｈ（式中、ｍ＝１〜１２である）、ＣＨ３−（ＣＨ２）ｘＯ−（式中、ｘ＝０〜８である）、または環状Ｃ６Ｈ１１である）を有するアミン化合物の混合物を、約０重量％から約１０重量％含む。
【００１０】
いくつかの実施形態では、鉄機械加工用組成物は、ホウ酸−アミン付加物を約０重量％から約３０重量％含み、このホウ酸アミン付加物は、ホウ酸のアミン塩、環状ボロキシンエステルを含むホウ酸−アルカノールアミン（ａｌｋｏｎａｏｌａｍｉｎｅ）エステル、およびポリボレートアミン塩を含む、１つまたは複数の構造の混合物から構成されてもよい。
【００１１】
いくつかの実施形態では、鉄機械加工用組成物は、鉱油を約０重量％から約５０重量％含む。適切な鉱油は、純粋なものまたは鉱油の混合物、例えばナフテン油およびパラフィン油であって摂氏４０度で約１５ｃＳｔから約３０ｃＳｔの間のものであってもよい。
【００１２】
いくつかの実施形態では、鉄機械加工用組成物は、非イオン性およびアニオン性の乳化剤の混合物を約４重量％から約１０重量％含む。
【００１３】
いくつかの実施形態によれば、鉄を機械加工する方法は、本発明の流体組成物（流体濃縮物と呼ぶ）を水希釈液として付与する工程であって、機械加工に使用する前に本発明の組成物を最初に水で希釈して、１％から１００％の濃度の流体濃縮物を得る工程を含む。いくつかの実施形態では、そのような付与は、従来の潤滑剤流体に比べて例えば約５％から約９０％だけ、鉄の機械加工中に工具摩耗を低減させることができる。いくつかの実施形態では、機械加工された鉄は圧密化黒鉛鉄である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、穴あけ中に測定された軸力を示す図である。
【００１５】
【図２】図２は、穴あけ中に測定されたトルクを示す図である。
【００１６】
【図３】図３は、穴あけ後の工具摩耗を示す図である。
【００１７】
【図４】図４は、様々な機械加工流体による工具摩耗を示す図である。
【００１８】
【図５】図５は、様々な機械加工流体による切断力を示す図である。
【００１９】
【図６】図６は、ドリルに得られた工具摩耗を示す図である。
【００２０】
【図７】図７は、リーマー加工された１３０個の穴全体を通して測定された、表面仕上げを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明のいくつかの実施形態の組成物および方法は、金属加工用流体組成物と、鉄などの金属の機械加工でそれを使用するための方法とに関する。いくつかの実施形態では、本発明の組成物および方法は、圧密化黒鉛鉄（「ＣＧＩ」または「バーミキュラー鉄」とも呼ばれる）の機械加工に関する。いくつかの実施形態では、本発明の流体組成物および付与方法は、圧密化黒鉛鉄などの鉄に関して行われる金属切断および研削プロセスで使用される場合、摩耗を効果的に低減させることによって使用される工具の寿命を著しく延ばすことができ、生産される部品の品質を改善することができる。いくつかの実施形態では、本発明の流体組成物は、少なくともエステル潤滑剤を、硫黄含有潤滑剤添加剤と併せて含む。
【００２２】
エステル潤滑剤
いくつかの実施形態では、本発明の流体組成物は１種または複数のエステル潤滑剤を含む。適切なエステル潤滑剤は、ポリオールと、分岐鎖または環状モノ、ジ、およびポリ塩基性アルコールの長鎖（Ｃ１２〜Ｃ２２）カルボン酸エステルなどの天然カルボン酸エステルとを含んでいてもよい。適切なエステル潤滑剤は、分岐鎖または環状モノ、ジ、およびポリ塩基性アルコールの長鎖（Ｃ１２〜Ｃ２２）カルボン酸エステルなどのアルコキシル化ポリオールエステルであって、カルボン酸エステルの形成前にポリ塩基性アルコールがアルコキシル化されるものも含んでいてもよい。適切なエステルは、オリゴマーエステルおよびポリマーエステルが得られるように、リシノール酸などのヒドロキシル官能化脂肪酸の縮合によって生成されたものも含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、適切なエステル潤滑剤は、長さが１２から２２個の間の炭素の飽和および不飽和アルキル鎖を有するカルボン酸から選択されるカルボン酸部分を含有するエステルを含み、（１種または複数の）脂肪酸が、２，２ジメチル−１，３−プロパンジオール、２−プロパノール、１，１，１，トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、２−ヒドロキシ−１，３−プロパンジオール、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１，３−プロパンジオール、および１，２，３−プロパントリオールから選択されるがこれらに限定するものではない一または多官能性アルコールと反応して、本発明において有用なエステルを形成する。
【００２３】
いくつかの実施形態では、流体組成物は、流体組成物の約１重量％から約５０重量％；流体組成物の約２重量％から約４０重量％；流体組成物の約３重量％から約３５重量％；流体組成物の約４重量％から約３０重量％；流体組成物の約５重量％から約２５重量％；流体組成物の約６重量％から約２０重量％；流体組成物の約６重量％から約１５重量％；流体組成物の約７重量％から約１０重量％；流体組成物の約１重量％；流体組成物の約２重量％；流体組成物の約４重量％；流体組成物の約６重量％；流体組成物の約８重量％；流体組成物の約１０重量％；流体組成物の約１２重量％；流体組成物の約１４重量％；流体組成物の約１６重量％；流体組成物の約１８重量％；流体組成物の約２０重量％；流体組成物の約２２重量％；流体組成物の約２４重量％；流体組成物の約２６重量％；流体組成物の約２８重量％；流体組成物の約３０重量％；流体組成物の約３２重量％；流体組成物の約３４重量％；流体組成物の約３６重量％；流体組成物の約３８重量％；流体組成物の約４０重量％；流体組成物の約４２重量％；流体組成物の約４４重量％；流体組成物の約４６重量％；流体組成物の約４８重量％；および流体組成物の約５０重量％の量でエステル潤滑剤を含有する。
【００２４】
硫黄含有潤滑剤添加剤
いくつかの実施形態では、本発明の流体組成物は、１種または複数の硫黄含有潤滑剤添加剤を含む。適切な硫黄含有添加剤は、硫化αオレフィン、二分岐アルキルトリおよびポリスルフィド、硫黄含有カルボン酸、複合硫化エステル、ならびに／またはジアルキルポリスルフィドを含んでいてもよい。
【００２５】
いくつかの実施形態では、適切な硫黄含有化合物は、式１：
式１：ＣＨ３−Ｃ（Ｒ１）（Ｒ２）−（ＣＨ２）ｎ−）ｘ−Ｓｍ
（式中、Ｒ１＝ＨまたはＣＨ３、Ｒ２＝ＨまたはＣＨ３、ｎ＝８〜２０、ｘ＝１〜２、およびｍ＝２〜７である）
に示されるような構造を含む。
【００２６】
いくつかの実施形態では、流体組成物は、流体組成物の約０．１重量％から約２０重量％；流体組成物の約０．２重量％から約１８重量％；流体組成物の約０．３重量％から約１６重量％；流体組成物の約０．４重量％から約１４重量％；流体組成物の約０．５重量％から約１２重量％；流体組成物の約０．６重量％から約１０重量％；流体組成物の約０．７重量％から約１０重量％；流体組成物の約０．８重量％から約９重量％；流体組成物の約０．９重量％から約８重量％；流体組成物の約１重量％から約７重量％；流体組成物の約７重量％；流体組成物の約０．１重量％；流体組成物の約０．２重量％；流体組成物の約０．４重量％；流体組成物の約０．５重量％；流体組成物の約０．６重量％；流体組成物の約０．８重量％；流体組成物の約１重量％；流体組成物の約２重量％；流体組成物の約３重量％；流体組成物の約４重量％；流体組成物の約５重量％；流体組成物の約６重量％；流体組成物の約７重量％；流体組成物の約８重量％；流体組成物の約９重量％；流体組成物の約１０重量％；流体組成物の約１２重量％；流体組成物の約１４重量％；流体組成物の約１６重量％；流体組成物の約１８重量％；または流体組成物の約２０重量％の量で硫黄含有潤滑剤添加剤を含む。
【００２７】
金属加工用流体の上記２成分に加え、本発明の組成物は、多くの金属切断潤滑剤流体に一般に使用されるその他の化合物も含有してもよい。そのような化合物およびそのような化合物の濃度について以下に記述する。
【００２８】
脂肪酸
いくつかの実施形態では、本発明の流体組成物は、脂肪酸を含む。適切な脂肪酸には、単一の脂肪酸のタイプとしてまたは２種以上の脂肪酸の組合せとして式に組み込まれた、鎖長に１２から２２個の間の炭素があるものを含めてもよいが、これらに限定するものではない。
【００２９】
いくつかの実施形態では、本発明の流体組成物は、流体組成物の約０重量％から約３０重量％；流体組成物の約０．１重量％から約３０重量％；流体組成物の約０．５重量％から約２５重量％；流体組成物の約１重量％から約２０重量％；流体組成物の約２重量％から約１７重量％；流体組成物の約３重量％から約１５重量％；流体組成物の約０．１重量％；流体組成物の約０．５重量％；流体組成物の約１重量％；流体組成物の約２重量％；流体組成物の約３重量％；流体組成物の約４重量％；流体組成物の約５重量％；流体組成物の約６重量％；流体組成物の約７重量％；流体組成物の約８重量％；流体組成物の約９重量％；流体組成物の約１０重量％；流体組成物の約１１重量％；流体組成物の約１２重量％；流体組成物の約１３重量％；流体組成物の約１４重量％；流体組成物の約１５重量％；流体組成物の約１７重量％；流体組成物の約２０重量％；流体組成物の約２２重量％；流体組成物の約２５重量％；流体組成物の約２７重量％；または流体組成物の約３０重量％の量で脂肪酸を含む。
【００３０】
アミン
いくつかの実施形態では、本発明の流体組成物は、アミンまたはアミン化合物の混合物を含む。適切なアミンには、式Ｒ１（Ｒ２）−Ｎ−Ｒ３（式中、Ｒ１＝Ｈ、ＣＨ３、または−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨであり、Ｒ２＝Ｈ、ＣＨ３−（ＣＨ２）ｎ（式中、ｎ＝０〜２２である）、−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、または環状Ｃ６Ｈ１１であり、およびＲ３＝−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−Ｈ（式中、ｍ＝１〜１２である）、ＣＨ３−（ＣＨ２）ｘＯ−（式中、ｘ＝０〜８である）、または環状Ｃ６Ｈ１１である）を有するものを含めてもよいが、これらに限定するものではない。そのようなアミンには、エタノールアミン、トリエタノールアミン、２−アミノ−２−メチルプロパノール、ジシクロヘキシルアミン、およびジグリコールアミンが含まれる。
【００３１】
ある実施形態では、本発明の流体組成物は、流体組成物の約０重量％から約３０重量％；流体組成物の約０．１重量％から約３０重量％；流体組成物の約０．５重量％から約２５重量％；流体組成物の約１重量％から約２０重量％；流体組成物の約２重量％から約１７重量％；流体組成物の約３重量％から約１５重量％；流体組成物の約０．１重量％；流体組成物の約０．５重量％；流体組成物の約１重量％；流体組成物の約２重量％；流体組成物の約３重量％；流体組成物の約４重量％；流体組成物の約５重量％；流体組成物の約６重量％；流体組成物の約７重量％；流体組成物の約８重量％；流体組成物の約９重量％；流体組成物の約１０重量％；流体組成物の約１１重量％；流体組成物の約１２重量％；流体組成物の約１３重量％；流体組成物の約１４重量％；流体組成物の約１５重量％；流体組成物の約１７重量％；流体組成物の約２０重量％；流体組成物の約２２重量％；流体組成物の約２５重量％；流体組成物の約２７重量％；または流体組成物の約３０重量％の量でアミンまたはアミンの混合物を含む。
【００３２】
アミン−ホウ酸付加物
いくつかの実施形態では、本発明の流体組成物は、ホウ酸−アミン付加物を含み、ホウ酸アミン付加物は、ホウ酸のアミン塩、環状ボロキシンエステルを含めたホウ酸−アルカノールアミンエステル、ならびにポリボレートアミン塩を含む、１つまたは複数の構造の混合物から構成されてもよい。適切な付加物は、ホウ酸と、モノエタノールアミン、トリエタノールアミン、２−アミノ−２−メチルプロパノール、ジシクロヘキシルアミン、およびジグリコールアミンから選択されるがこれらに限定されない単一のアミンまたはアミンの混合物との反応によって、化学量論量で反応させまたは僅かに過剰なアミン成分と反応させて、調製することができる。
【００３３】
ある実施形態では、本発明の流体組成物は、流体組成物の約０．１重量％から約３０重量％；流体組成物の約１重量％から約２５重量％；流体組成物の約２重量％から約２０重量％；流体組成物の約３重量％から約１７重量％；流体組成物の約５重量％から約１５重量％；流体組成物の約０．１重量％；流体組成物の約０．５重量％；流体組成物の約１重量％；流体組成物の約２重量％；流体組成物の約３重量％；流体組成物の約４重量％；流体組成物の約５重量％；流体組成物の約６重量％；流体組成物の約７重量％；流体組成物の約８重量％；流体組成物の約９重量％；流体組成物の約１０重量％；流体組成物の約１１重量％；流体組成物の約１２重量％；流体組成物の約１３重量％；流体組成物の約１４重量％；流体組成物の約１５重量％；流体組成物の約１７重量％；流体組成物の約２０重量％；流体組成物の約２２重量％；流体組成物の約２５重量％；流体組成物の約２７重量％；または流体組成物の約３０重量％の量で、アミンホウ酸付加物を含む。
【００３４】
ジカルボン酸のアミン塩
いくつかの実施形態では、本発明の流体組成物は、短鎖ジカルボン酸のアミン塩を含む。短鎖ジカルボン酸の適切なアミン塩には、アミン二酸塩が、モノエタノールアミン、トリエタノールアミン、２−アミノ−２−メチルプロパノール、ジシクロヘキシルアミン、およびジグリコールアミンから選択される単一のアミンまたはアミンの混合物であって、４〜１２個の間の炭素原子を含有するものから選択される短鎖ジカルボン酸と反応したものから構成されたものが含まれるが、これらに限定するものではない。
【００３５】
本発明の、ある実施形態では、流体組成物は、流体組成物の約０．１重量％から約２０重量％；流体組成物の約０．５重量％から約１５重量％；流体組成物の約１重量％から約１０重量％；流体組成物の約１．５重量％から約９重量％；流体組成物の約２重量％から約８重量％；流体組成物の約０．１重量％；流体組成物の約０．５重量％；流体組成物の約１重量％；流体組成物の約１．５重量％；流体組成物の約２重量％；流体組成物の約３重量％；流体組成物の約４重量％；流体組成物の約５重量％；流体組成物の約６重量％；流体組成物の約７重量％；流体組成物の約８重量％；流体組成物の約９重量％；流体組成物の約１０重量％；流体組成物の約１２重量％；流体組成物の約１４重量％；流体組成物の約１６重量％；流体組成物の約１８重量％；または流体組成物の約２０重量％の量で、短鎖ジカルボン酸の１種または複数のアミン塩を含む。
【００３６】
鉱油
いくつかの実施形態では、本発明の流体組成物は鉱油を含む。適切な鉱油は、純粋なものまたは鉱油の混合物、例えばナフテン油およびパラフィン油であってもよい。いくつかの実施形態では、適切な鉱油または鉱油のブレンドは、摂氏４０度で約５ｃＳｔから約３５ｃＳｔ；摂氏４０度で約１０ｃＳｔから約３０ｃＳｔ；摂氏４０度で約１５ｃＳｔから約２５ｃＳｔ；摂氏４０度で約５ｃＳｔ；摂氏４０度で約１０ｃＳｔ；摂氏４０度で約１５ｃＳｔ；摂氏４０度で約２０ｃＳｔ；摂氏４０度で約２５ｃＳｔ；摂氏４０度で約３０ｃＳｔ；または摂氏４０度で約３５ｃＳｔである最終粘度を有していてもよい。
【００３７】
ある実施形態では、本発明の流体組成物は、流体組成物の約０重量％から約７５重量％；流体組成物の約０．１重量％から約７５重量％；流体組成物の約０．１重量％から約７０重量％；流体組成物の約０．１重量％から約６５重量％；流体組成物の約０．１重量％から約６０重量％；流体組成物の約０．１重量％から約５５重量％；流体組成物の約１重量％から約５０重量％；流体組成物の約２重量％から約４５重量％；流体組成物の約５重量％から約４０重量％；流体組成物の約１０重量％から約３５重量％；流体組成物の約１５重量％から約３０重量％；流体組成物の約２０重量％から約２５重量％；流体組成物の約０．１重量％；流体組成物の約０．５重量％；流体組成物の約１重量％；流体組成物の約２重量％；流体組成物の約５重量％；流体組成物の約１０重量％；流体組成物の約１５重量％；流体組成物の約２０重量％；流体組成物の約２５重量％；流体組成物の約３０重量％；流体組成物の約３５重量％；流体組成物の約４０重量％；流体組成物の約４５重量％；流体組成物の約５０重量％；流体組成物の約５５重量％；流体組成物の約６０重量％；流体組成物の約６５重量％；流体組成物の約７０重量％；または流体組成物の約７５重量％の量で、鉱油または鉱油のブレンドを含む。
【００３８】
乳化剤
いくつかの実施形態では、本発明の流体組成物は、１種または複数の乳化剤を含む。適切な乳化剤は、当技術分野で一般に公知のものから選択されかつ水をベースにした金属加工用流体で典型的に使用される、非イオン性乳化剤およびアニオン性乳化剤の混合物を含んでもよいが、これらに限定するものではない。いくつかの実施形態では、適切な乳化剤は、アルカリアリールスルホン酸、アルキルスルホン酸、およびアリールスルホン酸のアルカリ金属塩；長さがＣ１２〜Ｃ２２の間のアルコキシル化長鎖アルコール；ポリオキシエチレン（ｐｏｌｙｏｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）／ポリオキシプロピレンコポリマー；ならびにエトキシル化アルキルフェノールを含む。
【００３９】
いくつかの実施形態では、本発明の流体組成物は、流体組成物の約０．１重量％から約２０重量％；流体組成物の約０．５重量％から約１８重量％；流体組成物の約１重量％から約１６重量％；流体組成物の約２重量％から約１４重量％；流体組成物の約２重量％から約１２重量％；流体組成物の約３重量％から約１１重量％；流体組成物の約４重量％から約１０重量％；流体組成物の約０．１重量％；流体組成物の約０．５重量％；流体組成物の約１重量％；流体組成物の約２重量％；流体組成物の約３重量％；流体組成物の約４重量％；流体組成物の約５重量％；流体組成物の約６重量％；流体組成物の約７重量％；流体組成物の約８重量％；流体組成物の約９重量％；流体組成物の約１０重量％；流体組成物の約１１重量％；流体組成物の約１２重量％；流体組成物の約１３重量％；流体組成物の約１４重量％；流体組成物の約１５重量％；流体組成物の約１６重量％；流体組成物の約１７重量％；流体組成物の約１８重量％；流体組成物の約１９重量％；または流体組成物の約２０重量％の量で、１種または複数の乳化剤を含む。
【００４０】
組成物
本発明により記述されかつ圧密化黒鉛鉄などの鉄の機械加工に使用するのに適切な、金属加工用流体組成物は、下記のものからなる：
ａ）約５重量％から約４０重量％の潤滑剤エステルまたは潤滑剤エステルの組合せであって、トリメチロールプロパン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｏｌｐｒｏｐａｎｅ）トリオレエート、ペンタエリスリトールテトラドデカノエート、ネオペンチルグリコールジオレエート、およびイソプロピルオレエートなどの合成ポリオール脂肪酸エステル、ならびにポリオールとエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドとの初期反応、その後に続くエステル化によってポリオキシアルキル化ポリオールエステルが得られるように、生成されたものから選択される、潤滑剤エステルまたは潤滑剤エステルの組合せ。ならびにオリゴマーエステルおよびポリマーエステルが得られるようにリシノール酸などのヒドロキシル官能化脂肪酸の縮合により生成されたもの。
ｂ）約１重量％から約１０重量％の硫黄含有化合物であって、二分岐アルキルポリスルフィド、硫化αオレフィン、ならびに複合硫化脂肪酸および脂肪酸エステルから選択される硫黄含有化合物；
ｃ）約０重量％から約１２重量％の脂肪酸であって、単一の脂肪酸としてまたは２種以上の脂肪酸の組合せとして流体に組み込むことができる、鎖長に１２から２２個の間の炭素があるものから選択される脂肪酸；
ｄ）約３重量％から約１５重量％のアミンまたはアミン化合物の混合物であって、式Ｒ１（Ｒ２）−Ｎ−Ｒ３（式中、Ｒ１＝Ｈ、ＣＨ３、またはＣＨ２ＣＨ２ＯＨであり、Ｒ２＝Ｈ、ＣＨ３−（ＣＨ２）ｎ（式中、ｎ＝０〜２２である）、−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、または環状Ｃ６Ｈ１１であり、およびＲ３＝−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−Ｈ（式中、ｍ＝１〜１２である）、ＣＨ３−（ＣＨ２）ｘＯ−（式中、ｘ＝０〜８である）、または環状Ｃ６Ｈ１１である）を有するものから選択されるがこれらに限定されないアミンまたはアミン化合物の混合物。そのようなアミンには、エタノールアミン、トリエタノールアミン、２−アミノ−２−メチルプロパノール、ジシクロヘキシルアミン、およびジグリコールアミンが含まれる。
ｅ）約０重量％から約１５重量％のホウ酸−アミン付加物であって、ホウ酸アミン付加物が、ホウ酸のアミン塩、環状ボロキシンエステルを含むホウ酸−アルカノールアミンエステル、ならびにポリボレートアミン塩を含む１つまたは複数の構造の混合物から構成されていてもよいもの。
ｅ）約０重量％から約４０重量％のパラフィン系またはナフテン系鉱油であって、周囲温度での粘度が約４ｃＳｔから約２８ｃＳｔの間のパラフィン系またはナフテン系鉱油。
【００４１】
そのような流体組成物は、水中に約２重量％から約１５重量％の量でブレンドされかつ圧密化黒鉛鉄などの鉄の機械加工で利用された場合、生ずる工具摩耗の率にかなりの低下をもたらすと共に、機械加工された部品の品質に顕著な強化をもたらす。
【００４２】
本発明の別の実施形態では、圧密化黒鉛鉄などの鉄の、改善された機械加工に有用な流体は、下記のものを含む：
ａ）約５重量％から約１５重量％の潤滑剤エステルまたは潤滑剤エステルの組合せであって、２，２ジメチル−１，３−プロパンジオール、２−プロパノール、１，１，１，トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、２−ヒドロキシ−１，３−プロパンジオール、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１，３−プロパンジオール、および１，２，３−プロパントリオールのＣ１８脂肪酸エステルのものから選択される潤滑剤エステルまたは潤滑剤エステルの組合せ；
ｂ）約２重量％から約５重量％のジアルキルポリスルフィドであって、式１（式中、Ｒ１＝ＣＨ３、Ｒ２＝ＣＨ３、ｎ＝８〜１０、およびｍ＝３〜５である）によるものから選択されるジアルキルポリスルフィド；
ｃ）約６重量％から約１２重量％の脂肪酸であって、１６から２２個の間の炭素の飽和および不飽和鎖を含有するものから選択される脂肪酸；
ｄ）約３重量％から約１０重量％のアミン化合物の混合物であって、例えば式２：
式２：Ｒ１（Ｒ２）−Ｎ−Ｒ
（式中、Ｒ１＝Ｈまたは−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨであり、Ｒ２＝Ｈ、または−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、または環状Ｃ６Ｈ１１であり、およびＲ３＝または−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、または環状Ｃ６Ｈ１１である）
により記述されるもの；
ｅ）約１０重量％から約１４重量％のアミン−ホウ酸付加物であって、式３：
式３：Ｂ（Ｏ−ＨＮ＋（ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ）ｎ）ｍ
（式中、ｎ＝ｍ＝３である）
に示される構造によるアミン−ホウ酸付加物；
ｆ）約３０重量％から約４０重量％のナフテン系鉱油であって、周囲圧力での粘度が摂氏４０度で約１５ｃＳｔから約３０ｃＳｔの間であるナフテン系鉱油；ならびに
ｇ）約４重量％から約１０重量％の非イオン性乳化剤およびアニオン性乳化剤の混合物であって、当技術分野で一般に公知でありかつ水をベースにした金属加工用流体で典型的に使用されるものから選択される乳化剤の混合物。
【００４３】
そのような流体組成物は、約３重量％から約１５％の量で水中でブレンドされかつ圧密化黒鉛鉄などの鉄の機械加工で利用された場合、生じる工具摩耗の率に顕著な低下をもたらすと共に、機械加工された部品の品質に顕著な強化をもたらす。以下に記述する機械加工試験の結果は、圧密化黒鉛鉄などの鉄の機械加工に際し、そのような組成物で実現された有用性および進歩を示す。
【００４４】
いくつかの実施形態では、本発明の流体組成物は、水とブレンドされて希釈液を調製してもよい。いくつかの実施形態では、本発明の流体組成物は、希釈液の約１重量％から約５０重量％；希釈液の約２重量％から約２５重量％；希釈液の約３重量％から約２０重量％；希釈液の約３重量％から約１７重量％；希釈液の約４重量％から約１５重量％；希釈液の約１重量％；希釈液の約２重量％；希釈液の約３重量％；希釈液の約４重量％；希釈液の約５重量％；希釈液の約６重量％；希釈液の約７重量％；希釈液の約８重量％；希釈液の約９重量％；希釈液の約１０重量％；希釈液の約１１重量％；希釈液の約１２重量％；希釈液の約１３重量％；希釈液の約１４重量％；希釈液の約１５重量％；希釈液の約１７重量％；希釈液の約２０重量％；希釈液の約２５重量％；または希釈液の約３０重量％の量で、水中にブレンドされてもよい。
【００４５】
いくつかの実施形態では、圧密化黒鉛鉄などの鉄を機械加工する最中の、本発明の実施形態による流体組成物の使用は、従来の流体に比べて約５％から約９５％；約１０％から約９０％；約１５％から約８５％；約２０％から約８０％；約２５％から約７５％；約３０％から約７０％；約３５％から約６５％；約４０％から約６０％；約５％；約１０％；約１５％；約２０％；約２５％；約３０％；約３５％；約４０％；約４５％；約５０％；約５５％；約６０％；約６５％；約７０％；約７５％；約８０％；約８５％；約９０％；または約９５％の工具摩耗の低減をもたらす。
【実施例】
【００４６】
本発明により記述される好ましい組成物の性能を評価するために、Ｇｒａｄｅ４５０圧密化黒鉛鉄の穴あけを行った。穴あけは、穴を加工物金属に生成するプロセスであり、そのような場合にはより大量の金属が除去されるが、典型的にはより大きい切断力を必要としかつより過酷な機械的および熱的条件がプロセスに生じる。流体性能の評価は、穴あけ操作中に生じる切断力および工具摩耗の測定によって行われる。
【００４７】
（実施例１）
この実施例では、標準的な従来の鉄系（ｆｅｒｒｏｕｓ）機械加工流体を、本発明の実施形態により記述された流体と比べて評価した。
【００４８】
圧密化黒鉛鉄の改善された機械加工に有用な流体Ａを本発明の実施形態により調製し、これは下記のものを有していた：
ａ）約５重量％から約１０重量％のエステル潤滑剤；
ｂ）約３重量％から約７重量％の硫黄添加剤；
ｃ）８重量％から約１６重量％の鉱油；ならびに
ｄ）アミン、ホウ酸、脂肪酸、および乳化剤を有する残分。
流体Ａを、濃度８％で試験した。機械加工条件は下記の通りである：
【表１】
2015503012.tif 000003
【００４９】
穴あけ中に測定された軸方向の機械加工力およびトルク（接線力）は、切断ゾーンでの摩擦と金属加工用流体により得られた潤滑性との有用な指標を提示する。穴あけが継続されるときに測定された力の変化は、典型的には工具摩耗および／または刃先への金属接着から生じる、工具の状態の変化または劣化の有用な間接的測定値を提示することができる。図１および２で得られかつプロットされた結果からわかるように、流体Ａ（本発明の実施形態）の使用は、従来の鉄系機械加工流体（流体Ｂ）を使用した場合に生じる場合に比べてかなり低い切断力および力の変化で、圧密化黒鉛鉄の機械加工を可能にする。
【００５０】
生じる工具摩耗に対する影響を評価する際、従来の鉄系機械加工流体（流体Ｂ）での機械加工中に使用されたドリル表面に形成されたフランク摩耗は、本発明で記述される流体組成物（流体Ａ）を使用したときに得られる場合に比べ、工具の刃先のフランク面の摩耗が約６９．２％大きくなったことがわかる。したがって、測定された切断力および測定された工具摩耗の両方から、本発明で記述される組成物により提供される利益および有用性は、実施された穴あけ操作で明らかに見られる。
【００５１】
（実施例２）
圧密化黒鉛鉄の改善された機械加工に有用な流体Ｄを本発明の実施形態により調製し、これは下記のものを有していた：
ａ）約２２重量％から約２８重量％の潤滑剤エステルであって、２，２ジメチル−１，３−プロパンジオール、２−プロパノール、１，１，１，トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、または１，２，３−プロパントリオールのいずれかのＣ１８脂肪酸エステルから選択される潤滑剤エステル；
ｂ）約２重量％から約５重量％のジアルキルポリスルフィドであって、式１（式中、Ｒ１＝ＣＨ３、Ｒ２＝ＣＨ３、ｎ＝８〜１０、およびｍ＝３〜５である）によるものから選択されるジアルキルポリスルフィド；
ｃ）約３重量％から約６重量％の脂肪酸であって、１０から１６個の間の炭素の飽和アルキル鎖を、長さが１８から２２個の間の炭素原子の飽和および不飽和アルキル鎖から構成されたより長い鎖長のカルボン酸と共に含むものから構成された脂肪酸。
ｄ）約３重量％から約８重量％のアミン化合物の混合物であって、式２（式中、Ｒ１＝Ｈまたは−ＣＨ３であり、Ｒ２＝−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨまたは環状Ｃ６Ｈ１１であり、およびＲ３＝−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨまたは環状Ｃ６Ｈ１１である）により記述されるものからなるアミン化合物の混合物；
ｅ）約３５重量％から約４５重量％のナフテン系鉱油であって、周囲圧力での粘度が摂氏４０度で約１５ｃＳｔから約３０ｃＳｔの間であるナフテン系鉱油；ならびに
ｆ）約４重量％から約１０重量％の非イオン性乳化剤およびアニオン性乳化剤の混合物であって、当技術分野で一般に公知でありかつ水をベースにした金属加工用流体で典型的に使用されるものから選択される乳化剤の混合物。
【００５２】
そのような流体組成物は、水中に約４重量％から１５重量％の量でかつ圧密化黒鉛鉄などの鉄の機械加工で利用される場合、生じる工具摩耗の率に顕著な低下をもたらし、それと共に機械加工された部品の品質に顕著な強化をもたらす。流体Ｄは、従来の鉄系機械加工流体組成物をベースにした２種の現在使用されている圧密化黒鉛鉄機械加工流体と共に、穴あけ試験で試験をした。これら２種の流体を流体Ｃおよび流体Ｅと称し、共に、本発明で記述される本発明の流体組成物の場合に先駆けた、圧密化黒鉛鉄の機械加工で利用可能な当該分野の技術水準を表す。この試験および比較には流体Ａも含まれる。
【００５３】
４種の流体を使用した圧密化黒鉛鉄の穴あけ中に測定された工具摩耗の結果について、図３および４において以下に示す。結果は、流体Ａおよび流体Ｄが、工具摩耗の著しい低減を明らかにもたらし、したがって工具類の有用な持続時間が延びることを実証する。結果は、流体Ａおよび流体Ｄが、約２２％から約４６％の間の範囲の工具摩耗低減をもたらすことを示し、機械加工操作およびプロセスに関連したコストに関して著しい利益があることを表す。
【００５４】
（実施例３）
圧密化黒鉛鉄の改善された機械加工に有用な流体Ｆを本発明の実施形態により調製し、これは下記のものを有していた：
ａ）約１２重量％から約１８重量％の潤滑剤エステルまたは潤滑剤エステルの組合せであって、２，２ジメチル−１，３−プロパンジオール、２−プロパノール、１，１，１，トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、２−ヒドロキシ−１，３−プロパンジオール、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１，３−プロパンジオール、および１，２，３−プロパントリオールのＣ１８脂肪酸エステルのものから選択される潤滑剤エステルまたは潤滑剤エステルの組合せ。
ｂ）２から５％の間のジアルキルポリスルフィドであって、式１（式中、Ｒ１＝ＣＨ３、Ｒ２＝ＣＨ３、ｎ＝８〜１０、およびｍ＝５〜８である）によるものから選択されるジアルキルポリスルフィド；
ｃ）約１重量％から約７重量％の脂肪酸であって、１６から２２個の間の炭素の飽和および不飽和鎖を含有するものから選択される脂肪酸；
ｄ）約８重量％から約１４重量％のアミン化合物の混合物であって、式２（式中、Ｒ１＝Ｈまたは−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨであり、Ｒ２＝Ｈまたは−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨであり、およびＲ３＝−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨまたは−Ｃ３Ｈ６ＯＨである）により記述されるものからなるアミン化合物の混合物；
ｅ）約５重量％から約９重量％のホウ酸のアミン塩であって、式３：
式３：Ｂ（Ｏ−ＨＮ＋（ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ）ｎ）ｍ
（式中、ｎ＝ｍ＝３である）
で示される構造によるホウ酸のアミン塩；
ｆ）約４０重量％から約５５重量％のナフテン系鉱油であって、周囲圧力での粘度が摂氏４０度で１５〜３０ｃＳｔの間であるナフテン系鉱油；ならびに
ｇ）約４重量％から約１５重量％の非イオン性乳化剤およびアニオン性乳化剤の混合物であって、当技術分野で一般に公知でありかつ水をベースにした金属加工用流体で典型的に使用されるものから選択される乳化剤の混合物。
【００５５】
そのような流体組成物は、水中に約４重量％から約１５重量％の量でブレンドされかつ圧密化黒鉛鉄などの鉄の機械加工で利用された場合、生じる工具摩耗の率に顕著な低下をもたらすと共に、機械加工された部品の品質が顕著な強化をもたらす。
【００５６】
流体Ｆを、濃度８％で、Ｇｒａｄｅ  ４５０  ＣＧＩの穴あけおよびリーマー加工において試験した。この流体組成物は、鋳鉄機械加工（ＣＧＩを含む）に利用される従来の機械加工流体である流体Ｇと共に試験をし、その性能と比較した。流体Ｇは組成が流体Ｆに類似しているが、硫黄ベースの添加剤を含有していない。
【００５７】
ＣＧＩと共に、これら２種の流体は、一般的なＣｌａｓｓ４０のねずみ鋳鉄の穴あけおよびリーマー加工においても試験をした。この試験は、本発明で記述される流体組成物の有用性を実証するためだけでなく、ねずみ鋳鉄に比べたＣＧＩの機械加工に関連する固有の困難性も実証するために行った。
【００５８】
穴あけ中に測定されたトルク（接線力）は、切断ゾーンにおける摩擦と、金属加工用流体により得られた潤滑性との有用な指標を提示する。穴あけを継続する際に測定されたトルクの変化は、穴あけを継続する際に工具の刃先に生じる変化（摩耗）を反映する。図５に示される結果の検討に際し、標準的なＣｌａｓｓ４０ねずみ鋳鉄に比べて圧密化黒鉛鉄の機械加工に固有のより低い機械加工性とより高度な難題とが明らかに見られる。
【００５９】
結果は、本発明の実施形態の流体（流体Ｆ）の使用によって、切断力がかなり低減された状態で機械加工プロセスが著しく向上することも実証する。好ましい組成物のこの有効性は、穴あけの後に測定された工具摩耗においても見られる。図６は、使用されるドリルに関して得られた工具摩耗を示す。測定された切断力に見られるようにかつこの切断力に矛盾することなく、ねずみ鋳鉄の機械加工に比べて著しく高い摩耗が圧密化黒鉛鉄の機械加工で生じるが、流体Ｆの使用によって、工具の刃先の摩耗を効果的に低減させることが可能になる。
【００６０】
金属除去が少量の、より低い切断速度で行われるリーマー加工操作は、穴あけの場合に比べてそれほど過酷な操作ではないと見なされるが、それでも本発明の実施形態による流体組成物の使用を経て得られた著しい性能改善が存在すると考えられる。穴あけ後、６本の溝付き固体炭化物リーマーを使用して、穴をリーマー加工した。リーマー加工された１３０個の穴全体を通して測定された表面仕上げを、図７に示す。従来の鉄系機械加工流体（流体Ｇ）の使用により、より粗くリーマー加工された穴の表面が非常に迅速に得られ、流体Ｆの使用によって、得られたリーマー加工済みの穴の表面粗さに著しい改善が得られることがわかる。
【００６１】
（実施例４）
エンジンシリンダーの穴ぐりは、エンジンの生産においてさらに極めて重要な操作の１つであり、比較的高い切断速度で高品質の表面を生成する必要がある。そのような速い切断速度（２５０〜７００ｍ／分）では、多くの現行の高速移送ラインで使用されるものに矛盾することなく、圧密化黒鉛鉄と従来のねずみ鋳鉄との間の機械加工性の差が最も顕著であり得る。先の研究は、インサート摩耗率が、同等な条件下でねずみ鋳鉄の機械加工において得られる場合に比べ、圧密化黒鉛鉄の連続切断において２０〜３０倍大きくなることを報告している。
【００６２】
この実施例では、本発明の実施形態により記述された流体と共に、標準的な従来の鉄系機械加工流体（流体Ｂ）について、エンジンシリンダーの穴ぐり中に生じる連続切断条件をシミュレートするのに利用される旋削操作において評価した。圧密化黒鉛鉄の改善された機械加工に有用な流体Ａを、本発明の実施形態により調製し、これは下記のものを有していた：
ａ）約５重量％から約１０重量％のエステル潤滑剤；
ｂ）約３重量％から約７重量％の硫黄添加剤；
ｃ）８重量％から約１６重量％の鉱油；ならびに
ｄ）アミン、ホウ酸、脂肪酸、および乳化剤を有する残分。
【００６３】
流体Ａは、９％の濃度で試験した。機械加工条件は下記の通りである：
・  ５°ラジアルおよび５°軸角でのＣａｒｂｉｄｅ  Ｇｒａｄｅ  ＫＣ−９１２０切断インサート
・  速度＝２５０ｍ／分、ｆ＝０．３ｍｍ−ｒｅｖ、Ａｐ＝．２ｍｍ
測定されたパラメーター  −  インサート摩耗。
【００６４】
従来の鉄系機械加工流体（流体Ｂ）を使用して、生じる工具摩耗への影響を評価する際、過酷な摩耗および工具の不良に達するまで切断距離１０．７５Ｋｍにわたり機械加工が続けられた。同一の機械加工条件を使用する、本発明に記述される流体組成物（流体Ａ）の使用では、インサート不良に達するまで切断距離１４Ｋｍにわたり機械加工が続けられた。したがって高速切断条件下では、本発明に記述される流体を使用することにより、インサート摩耗に３０％の低減が得られた。
【図１】
2015503012.tif 000004
【図２】
2015503012.tif 000005
【図３】
2015503012.tif 000006
【図４】
2015503012.tif 000007
【図５】
2015503012.tif 000008
【図６】
2015503012.tif 000009
【図７】
2015503012.tif 000010
【国際調査報告】
2015503012.tif 000011