(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム板の表面に、固体潤滑剤粒子として平均粒径が０．１〜５μｍのフッ化カーボンを５〜８０％（重量％、以下同じ）含有し、残部がステアリン酸ｎ−ブチルからなり、合計１００％とした潤滑剤を５００〜３０００ｍｇ／ｍ２塗布したことを特徴とする成形加工用潤滑処理アルミニウム板材。
【請求項２】
アルミニウム板の表面に、固体潤滑剤粒子として平均粒径が０．１〜５μｍの四フッ化エチレン樹脂を５〜８０％（重量％、以下同じ）含有し、残部がステアリン酸ｎ−ブチルからなり、合計１００％とした潤滑剤を５００〜３０００ｍｇ／ｍ２塗布したことを特徴とする成形加工用潤滑処理アルミニウム板材。
【請求項３】
アルミニウム板の表面に、平均粒径が０．１〜５μｍの四フッ化エチレン樹脂粒子を５〜３０％含有し、残部が下記の式で示されるα−オレフィンからなり、合計１００％とした潤滑剤を５００〜２０００ｍｇ／ｍ２塗布したことを特徴とする成形加工用潤滑処理アルミニウム板材。
ＣＨ２＝ＣＨ（ＣＨ２）ｎＣＨ３（ｎ＝７〜１１）
【請求項４】
アルミニウム板の表面に、平均粒径が０．１〜５μｍの四フッ化エチレン樹脂粒子を５〜２０％含有し、下記（１）式で示されるα―オレフィン６０〜９０％と下記（２）式で示されるアルコキシアルキルエステル５〜３０％とを含有してなり、合計１００％とした潤滑剤を５００〜２０００ｍｇ／ｍ２塗布したことを特徴とする成形加工用潤滑処理アルミニウム板材。
（１）ＣＨ２＝ＣＨ（ＣＨ２）ｎＣＨ３（ｎ＝７〜１１）
（２）Ｒ１ＣＯＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍＲ２
Ｒ１：ＣｎＨ２ｎ＋１（ｎ＝９〜１３）
Ｒ２：ＣｎＨ２ｎ＋１（ｎ＝１〜３）
ｍ＝１〜５
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、成形加工用潤滑処理アルミニウム板材、詳しくは、アルミニウム（アルミニウム合金を含む、以下同じ）板を自動車用部品、家電用部品などに成形加工する場合、成形性を向上させるために、表面に潤滑処理を施した成形加工用アルミニウム板材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軽量化の観点から、従来、鋼板から構成されていた自動車用部品、家電用部品にアルミニウム板を適用しようとする場合、鋼と同様の高強度を有するアルミニウムが選択使用されるが、高強度アルミニウム合金は一般に鋼より延性がわるく、鋼板に比べて深絞り性などの成形性が劣るため、部品への成形加工が困難な場合が少なくない。
【０００３】
アルミニウム板を自動車用部品や家電用部品に成形する場合、成形性を向上させるために、予め表面に潤滑剤を塗布したアルミニウム板を使用することが行われており、発明者らは先に、下記（１）式で示されるα−オレフィン４０〜９５％、下記（２）式で示されるアルコキシアルキルエステル５〜６０％からなる潤滑剤を表面に塗布した潤滑処理アルミニウム板を提案した。（特開平5-98274 号公報）
（１）ＣＨ２＝ＣＨ（ＣＨ２）ｎＣＨ３（ｎ＝９〜２７）
（２）Ｒ１ＣＯＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍＲ２（Ｒ１＝ＣｎＨ２ｎ＋１、ｎ＝９〜１７、Ｒ２＝ＣｎＨ２ｎ＋１、ｎ＝１〜１７、ｍ＝１〜２０）
【０００４】
この潤滑処理アルミニウム板に塗布された潤滑剤は、成形時アルミニウム板と工具との摩擦を効果的に減少させるが、例えば複雑な形状の部品に成形する場合には、なお肌荒れや割れなどの欠陥を生じることがしばしば経験され、アルミニウム板に対してさらに安定した潤滑性を与える潤滑処理が要望されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、さらに潤滑性の優れた成形加工用潤滑処理アルミニウム板を得るために、先に提案した上記の潤滑剤処理アルミニウム板に塗布された潤滑剤における問題点を究明し、ベース油、添加剤などを多角的に見直した結果としてなされたものであり、その目的は、アルミニウム板に対して安定した潤滑性を付与するとともに、成形後フロンや有機塩素系溶剤などで脱脂する必要がなく、加熱除去または水洗浄除去が可能な潤滑剤を塗布した成形加工用潤滑剤処理アルミニウム板材を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための請求項１による成形加工用潤滑処理アルミニウム板材は、アルミニウム板表面に、固体潤滑剤粒子として平均粒径が０．１〜５μｍのフッ化カーボンを５〜８０％含有し、残部がステアリン酸ｎ−ブチルからなり、合計１００％とした潤滑剤を５００〜３０００ｍｇ／ｍ２塗布したことを特徴とし、請求項２による成形加工用潤滑処理アルミニウム板材は、アルミニウム板表面に、固体潤滑剤粒子として平均粒径が０．１〜５μｍの四フッ化エチレン樹脂を５〜８０％含有し、残部がステアリン酸ｎ−ブチルからなり、合計１００％とした潤滑剤を５００〜３０００ｍｇ／ｍ２塗布したことを特徴としする。
【０００７】
また、請求項３による成形加工用潤滑処理アルミニウム板材は、アルミニウム板表面に、平均粒径が０．１〜５μｍの四フッ化エチレン樹脂粒子５〜３０％を含有し、残部が次式で示されるα−オレフィンからなり、合計１００％とした潤滑剤を５００〜２０００ｍｇ／ｍ２塗布したことを特徴とする。
ＣＨ２＝ＣＨ（ＣＨ２）ｎＣＨ３（ｎ＝７〜１１）
【０００８】
さらに、請求項４による成形加工用潤滑処理アルミニウム板材は、アルミニウム板表面に、平均粒径が０．１〜５μｍの四フッ化エチレン樹脂５〜２０％を含有し、つぎの（１）式で示されるα−オレフィン６０〜９０％およびつぎの（２）式で示されるアルコキシアルキルエステル５〜３０％を含有してなり、合計１００％とした潤滑剤を５００〜２０００ｍｇ／ｍ２塗布したことを特徴とする。
（１）ＣＨ２＝ＣＨ（ＣＨ２）ｎＣＨ３（ｎ＝７〜１１）
（２）Ｒ１ＣＯＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍＲ２（Ｒ１：ＣｎＨ２ｎ＋１、ｎ＝９〜１３、Ｒ２：ＣｎＨ２ｎ＋１、ｎ＝１〜３、ｍ＝１〜５）
【０００９】
本発明に係る潤滑剤のベースとしては、ステアリン酸ｎ−ブチルが好ましく、また上記のα−オレフィン、さらには上記（１）式で示されるα−オレフィンと上記（２）式で示されるアルコキシアルキルエステルの混合物も好適に使用される。α−オレフィンは、アルミニウムとの境界潤滑性に優れているとともに、特定のＣ数のものを選択使用することにより揮発性を向上させ、成形後の潤滑剤の除去作用を促進させる。好ましいα−オレフィンとしては、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセンなどが挙げられ、これらを単独または組み合わせて使用することができる。
【００１０】
アルコキシアルキルエステルは、アルミニウム板に優れた潤滑性を付与するとともに、自己乳化性を有し潤滑剤の洗浄性の向上に寄与する。例えば、カプリン酸２−メトキシエチル、カプリン酸２−エトキシエチル、ラウリン酸メチルエチレンオキサイド２モル付加物、ラウリン酸プロピルエチレンオキサイド４モル付加物、ミリスチン酸プロピルエチレンオキサイド５モル付加物などが好適に用いられ、これらは単独または組み合わせて使用するすることができる。
【００１１】
本発明の基本的実施態様は、アルミニウム板表面に、ステアリン酸ｎ−ブチルをベース油とし、該ベース油に平均粒径が０．１〜５μｍの固体潤滑剤粒子を５〜８０％含有する潤滑剤を５００〜３０００ｍｇ／ｍ２塗布することにある。固体潤滑剤粒子としては、フッ化カーボンおよび四フッ化エチレン樹脂が使用するのが好ましい。これらの固体潤滑剤粒子は、アルミニウム板の成形加工時に、アルミニウム板と成形ダイスの間にそれらの粒径に応じた隙間を形成し、潤滑剤の膜厚を維持するとともに、摩擦係数を低くし剪断抵抗を低減させる。
【００１２】
固体潤滑剤粒子の平均粒径は０．１〜５μｍの範囲が好ましく、０．１μｍ未満では、成形時滑り部での潤滑剤の膜厚が薄くなり易いため摩擦係数の低減効果が小さく、５μｍを越えると、成形されるアルミニウム表面に固体潤滑剤粒子が存在しない部分が増加するために摩擦係数が高くなり易い。
【００１３】
潤滑剤中の固体潤滑剤粒子の含有量は５〜８０％の範囲が好ましく、５％未満では摩擦係数の低減効果が十分でなく、８０％を越えて含有すると、潤滑剤の流動性が低下し、滑り部への固体潤滑剤粒子の導入が不十分となり易い。アルミニウム表面への潤滑剤の塗布はロールコーターや静電塗布装置を使用して行われ、塗布量は５００〜３０００ｍｇ／ｍ２の範囲が好ましい。５００ｍｇ／ｍ２未満の塗布では摩擦係数の低減効果が小さく、３０００ｍｇ／ｍ２を越えて塗布されると、成形後の潤滑剤の水洗浄除去が困難となり易い。本発明による潤滑剤は薄膜でも安定した潤滑性を示すので、軽度の加工では塗布量が５００ｍｇ／ｍ２でも十分な潤滑性が得られる。
【００１４】
本発明の別の実施態様は、固体潤滑剤粒子として四フッ化エチレン樹脂５〜３０％を含有させ、残部がｎ数７〜１１の前記α−オレインからなる潤滑剤を使用するものである。四フッ化エチレン樹脂の含有量が３０％を越えると、潤滑剤の流動性が低下して滑り部への四フッ化エチレン樹脂粒子の導入が十分でなくなるため摩擦係数の減少効果が得られ難い。ベース油となるα−オレフィンのｎ数が７未満では潤滑性が十分でなく、７〜１１の範囲で安定した潤滑性能が得られる。この実施態様においては、アルミニウム板表面に対する潤滑剤の塗布量を５００〜２０００ｍｇ／ｍ２の範囲とするのが望ましい。
【００１５】
本発明のさらに別の実施態様は、固体潤滑剤として四フッ化エチレン樹脂５〜２０％を含有させ、残部がｎ数７〜１１の前記α−オレフィン６０〜９０％と、Ｒ１のｎ数が９〜１３、Ｒ２のｎ数が１〜３、ｍが１〜５のアルコキシアルキルエステル５〜３０％からなる潤滑剤を使用するものである。四フッ化エチレン樹脂の含有量が３０％を越えると、潤滑剤の流動性が低下して、滑り部への四フッ化エチレン樹脂粒子の導入が十分でなくなるため摩擦係数の減少効果が得られ難い。
【００１６】
α−オレフィンにおけるｎ数が７〜１１、アルコキシアルキルエステルにおけるＲ１のｎ数が９〜１３、Ｒ２のｎ数が１〜３、ｍが１〜５の範囲で、安定した潤滑性が与えられる。アルコキシアルキルエステルの含有量が５％未満では潤滑性が不足し、成形後水洗による潤滑剤の除去が困難となる。アルコキシアルキルエステルの含有量が３０％を越えるとα−オレフィンの含有量が減少して潤滑性が低下する。本実施態様においても、潤滑剤の塗布量を５００〜２０００ｍｇ／ｍ２の範囲とするのが好ましい。
【００１７】
【作用】
本発明においては、特定粒径の固体潤滑剤粒子を潤滑剤中に含有させることにより、成形加工時アルミニウム板と成形用ダイスとの間に粒子の径に応じた隙間が形成されて潤滑剤の膜厚が維持されるとともに、固体潤滑剤粒子の含有量を特定の範囲に規制することによって潤滑剤に適度の流動性が与えられ摩擦係数が減少する。潤滑剤のベース油として低粘度鉱油、ステアリン酸ｎ−ブチル、α−オレフィン、アルコキシアルキルエステルを使用することにより、成形後の潤滑剤の水洗浄性、加熱除去性が向上する。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。
実施例１
Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金、ＪＩＳ５１８２合金の板材（調質：軟化（Ｏ）材、寸法：長さ２００ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ１ｍｍ）の表面に、フッ化カーボンを含有させた表１に示す潤滑剤を塗布し、図１に示すように、アルミニウム板Ｓを板押え治具２で支持し、ポンチ１で成形する試験装置を使用してＵ字曲げ試験を行い、板押え力（Ｈ）とポンチ荷重（Ｐ）から摩擦係数を求め、潤滑剤の潤滑性能を評価した。なお、板押え力（Ｈ）は３０００〜９０００Ｎ、滑り速度は４ｍｍ／ｓで、Ｐ＝Ａ＋２μＨの関係から摩擦係数μを求めた。結果を表１に示す。
【００１９】
また潤滑剤を塗布した上記板材を、液温５０℃のリン酸ソーダの２％溶液中に２分間浸漬した後、水洗し、水洗後の水濡れ面積の大小から脱脂性（潤滑剤の除去容易性）を評価した。結果を表１に示す。表１に示されるように、本発明に従う試験材１〜６はいずれも、摩擦係数が０．２０以下の優れた潤滑性を示し、脱脂後の水濡れ性も８０％以上で、良好な脱脂性を示した。
【００２０】
【表１】
0003948572.tif 000002
【００２１】
実施例２
実施例１と同一のアルミニウム合金板材の表面に、固体潤滑材粒子として四フッ化エチレン樹脂粒子を含有させた表２に示される潤滑剤を塗布し、実施例１と同様に潤滑性および脱脂性を評価した。結果を表２に示す。表２に示されるように、本発明に従う試験材７〜１２はいずれも、摩擦係数が０．２０以下の優れた潤滑性能をそなえ、水濡れ性８０％以上の良好な脱脂性を示した。
【００２２】
【表２】
0003948572.tif 000003
【００２３】
実施例３
実施例１と同一のアルミニウム合金板材の表面に、表３に示される組成を有する潤滑剤を塗布し、実施例１と同様に、潤滑性および脱脂性を評価した。また、潤滑剤を塗布した板材を１０℃／ｍｉｎの昇温速度で加熱して、加熱による潤滑剤の減量が７０％に達する温度を測定し、潤滑剤の揮発性も評価した。評価結果を表４に示す。表４にみられるように、本発明に従う試験材１３〜２１はいずれも、摩擦係数が０．２０以下の優れた潤滑性能を有し、水濡れ性は８０％以上で良好な脱脂性を示し、加熱減量が７０％に達する加熱温度は２００℃以下であり、潤滑剤の揮発性も優れていた。
【００２４】
【表３】
0003948572.tif 000004
【００２５】
【表４】
0003948572.tif 000005
【００２６】
比較例１
実施例１と同一のアルミニウム合金板材の表面に、表５に示される組成を有する潤滑剤を塗布し、実施例３と同様に、潤滑剤の潤滑性、脱脂性および揮発性を評価した。評価結果を表６に示す。なお、表５において、本発明の条件を外れるものには下線を付した。
【００２７】
【表５】
0003948572.tif 000006
【００２８】
【表６】
0003948572.tif 000007
【００２９】
表６に示されるように、試験材No.22は潤滑剤の塗布量が少ないため摩擦係数が高く、No.23はα−オレフィンのＣ数が小さいため摩擦係数の低減効果が小さい。No.24は四フッ化エチレン樹脂粒子の径が小さく、No.25は粒径が大き過ぎるため、いずれも摩擦係数が高くなっている。No.26は潤滑剤の塗布量が多過ぎるため脱脂性、揮発性ともに劣る。No.27はアルコキシアルキルエステルのＣ数が小さいため摩擦係数が高く、No.28〜30は、アルコキシアルキルエステルのＣ数、ｍ数が大きいため揮発性がわるい。
【００３０】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、アルミニウム板を成形加工する場合、成形を容易にするとともに、成形後における潤滑剤の洗浄工程の省略または簡易化を可能とする成形加工用潤滑処理アルミニウム板が提供され、自動車用部品あるいは家電用部品の成形にきわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明における摩擦係数の測定のために行われるＵ字曲げ試験の概要を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ポンチ
２  板押え治具
Ｓ  アルミニウム板
【図１】
0003948572.tif 000008