專利名稱：金屬加工用油劑、金屬加工方法和金屬加工品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可以廣泛適用于切削加工、磨削加工、滾軋加工、沖壓加工、塑性加工等金屬加工中的金屬加工用油劑。更詳細(xì)地涉及，用水稀釋來使用的金屬加工用油劑，特別是切削性優(yōu)異的金屬加工用油劑，使用該金屬加工用油劑的金屬加工方法以及通過該金屬加工方法制造的金屬加工品。
背景技術(shù)：
通常，在切削、磨削加工中使用切削、磨削油劑。作為切削、磨削油劑的最重要的功能，可以舉出潤滑作用，通過該作用可以提高加工中所用的工具的壽命延長、提高被加工物的完成面精度、提高生產(chǎn)能力等，可以提高生產(chǎn)率。另外，關(guān)于這些要求性能，從加工方法入手也進(jìn)行了研究，而作為冷卻劑的給油方式，以內(nèi)部給油方式進(jìn)行的案例也日益受到關(guān)注。 內(nèi)部給油方式中，必然在高壓條件下使用冷卻劑，隨之引起的起泡被視為問題，也尋求消泡性優(yōu)異的油劑。作為提高潤滑作用的對策，已知有例如使用了特定的棕櫚油酸油的熱軋油和熱軋方法(專利文獻(xiàn)1)，含有由棕櫚油及其改性油脂(棕櫚分級油)等動(dòng)植物油構(gòu)成的基油和烴系合成油作為必須成分的、用于壓延加工或切削加工的水解穩(wěn)定性優(yōu)異的潤滑油組合物 (專利文獻(xiàn)2、等。另外，還已知含有選自油脂、礦物油和脂肪酸酯組成的組中的潤滑油成分、特定的陽離子性或兩性離子性水溶性高分子化合物、以及非離子性表面活性劑的金屬加工油組合物(專利文獻(xiàn)3)。但是，這些金屬加工用油劑存在不能得到充分的潤滑作用、消泡性差、容易被水解等問題?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特許第3320642號(hào)專利文獻(xiàn)2 日本特開平10-17880號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特公平2-40116號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題本發(fā)明的目的是提供可以廣泛適用于切削加工、磨削加工、滾軋加工、沖壓加工、
塑性加工等金屬加工的金屬加工用油劑。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供切削性優(yōu)異的金屬加工用油劑。本發(fā)明的再另一個(gè)目的是提供切削性、消泡性、原液穩(wěn)定性、乳化穩(wěn)定性、耐水解性優(yōu)異，在低溫下的動(dòng)力粘度低的金屬加工用油劑。本發(fā)明的再另一個(gè)目的是提供使用上述金屬加工用油劑的金屬加工方法以及通過該金屬加工方法制造的金屬加工品。解決課題的手段本發(fā)明人進(jìn)行深入研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過使用特定的脂肪族羧酸酯和特定的表面活性劑，可以得到比以往的金屬加工用油劑優(yōu)異得多的切削性、或者更優(yōu)異的消泡性、耐水解性，從而完成了本發(fā)明。本發(fā)明提供以下的金屬加工用油劑、使用該金屬加工用油劑的金屬加工方法以及通過該金屬加工方法制造的金屬加工品。1. 一種金屬加工用油劑，其特征在于，包含基油和陰離子性表面活性劑，基油包含 2-乙基己醇的脂肪族羧酸酯，脂肪族羧酸是選自由棕櫚酸和硬脂酸組成的組中的至少一種，陰離子性表面活性劑是脂肪族羧酸胺鹽，構(gòu)成脂肪族羧酸胺鹽的脂肪族羧酸包含選自碳原子數(shù)8 18的支化脂肪族羧酸中的至少一種，胺包含選自碳原子數(shù)3 12的支化烷醇胺中的至少一種。2.根據(jù)上述1記載的金屬加工用油劑，其中，油劑中含有2-乙基己醇的脂肪族羧酸酯0.5 15質(zhì)量％。3.根據(jù)上述1或2記載的金屬加工用油劑，其中，油劑中含有陰離子性表面活性劑 0. 05 80質(zhì)量％。4.根據(jù)上述1 3中任一項(xiàng)記載的金屬加工用油劑，其中，使用原液，或者將原液以0. 1質(zhì)量％以上的濃度稀釋于水中來使用。5.根據(jù)上述1 4中任一項(xiàng)記載的金屬加工用油劑，其為切削油劑或磨削油劑。6. 一種金屬加工方法，其使用上述1 5中任一項(xiàng)記載的金屬加工用油劑來進(jìn)行
金屬加工。7.根據(jù)上述6記載的金屬加工方法，其為切削加工或磨削加工。8. 一種金屬加工品，是通過上述6或7記載的金屬加工方法制造的。發(fā)明的效果本發(fā)明的金屬加工用油劑通過并用特定的脂肪族羧酸酯和特定的表面活性劑，與以往的金屬加工用油劑相比，可以顯著提高金屬加工性，特別是切削性。因此，可以實(shí)現(xiàn)由工具壽命的延長所帶來的成本降低。另外，可以減少工具更換工序數(shù)，可以提高生產(chǎn)率。本發(fā)明的金屬加工用油劑，通過切削性的提高而可以廣泛地使用于金屬材料的切削加工、磨削加工、滾軋加工、沖壓加工、塑性加工等。特別是通過使用由支化脂肪族羧酸和支化胺構(gòu)成的陰離子性表面活性劑作為表面活性劑，與以往的金屬加工用油劑相比，不僅可以提高切削性，還可以提高消泡性，可以防止因起泡而引起的油劑泄漏。因此，操作者的安全性也提高，也可以改善作業(yè)環(huán)境。進(jìn)而，本發(fā)明的金屬加工用油劑在原液穩(wěn)定性、乳化穩(wěn)定性、耐水解上優(yōu)異。進(jìn)而， 由于低溫下的動(dòng)力粘度低，即使在冬季，油劑的壓送性也良好。
具體實(shí)施例方式作為本發(fā)明中使用的基油，例如可以舉出礦物油、多元醇酯、油脂、聚二醇、聚α 烯烴、正鏈烷烴、異構(gòu)鏈烷烴、烷基苯、聚酯等。這些不限于單一種類，也可以形成多種類的混合油。優(yōu)選，礦物油、聚二醇、烷基苯。本發(fā)明的基油包括2-乙基己醇的脂肪族羧酸酯、即選自由2-乙基己醇的棕櫚酸酯和2-乙基己醇的硬脂酸酯組成的組中的至少一種(以下稱為“2-乙基己醇的脂肪族羧酸酯”)。本發(fā)明的金屬加工用油劑(用水稀釋前的“原液”，以下除特別說明外均與此相同)中的基油的含量優(yōu)選為1 95質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為3 95質(zhì)量％。另外，本發(fā)明的金屬加工用油劑中的2-乙基己醇的脂肪族羧酸酯的含量優(yōu)選為 0.5 15質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為1 15質(zhì)量％。如果低于0. 5質(zhì)量％，則切削性能提高效果低，即使超過15質(zhì)量％，也沒有效果的進(jìn)一步提高，是不經(jīng)濟(jì)的。本發(fā)明的金屬加工用油劑中使用的陰離子性表面活性劑是脂肪族羧酸胺鹽，構(gòu)成脂肪族羧酸胺鹽的脂肪族羧酸包含選自碳原子數(shù)8 18的支化脂肪族羧酸中的至少一種， 胺包含選自碳原子數(shù)3 12的支化烷醇胺中的至少一種。作為支化脂肪族羧酸的具體例子，可以舉出2-乙基己酸、異辛酸、異壬酸、異癸酸、新癸酸、異硬脂酸等。作為碳原子數(shù)3 12的支化烷醇胺的具體例子，可以舉出單異丙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、正丁基單異丙醇胺、正丁基二異丙醇胺、二正丁基單異丙醇胺、叔丁基單異丙醇胺、叔丁基二異丙醇胺、二叔丁基單異丙醇胺等。本發(fā)明的金屬加工用油劑中，為了調(diào)整油劑的原液穩(wěn)定性和乳化穩(wěn)定性，希望含有油溶性的脂肪族羧酸和油溶性的胺。作為油溶性的脂肪族羧酸，可以舉出蓖麻油酸縮合物、辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、十一碳烯酸、十二烷酸、十三烷酸、十五烷酸、十七烷酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、亞油酸、油酸等。這些油溶性脂肪族羧酸的添加量，在油劑(原液)中，優(yōu)選為2.5 60質(zhì)量％， 進(jìn)一步優(yōu)選為5 50質(zhì)量％。作為油溶性的胺，可以舉出二環(huán)己基胺、環(huán)己基胺、環(huán)己基丙二胺、二丁基乙醇胺、 二芐基胺等。這些油溶性胺的添加量，在油劑(原液)中，優(yōu)選為0.5 10質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為1 10質(zhì)量％。油劑(原液)的酸值優(yōu)選為2 80，進(jìn)一步優(yōu)選為5 40，胺值優(yōu)選為10 150， 進(jìn)一步優(yōu)選為20 110。酸值是中和Ig試樣所需的氫氧化鉀的mg數(shù)(基于JIS K2501的指示劑滴定法)， 胺值是與中和Ig試樣所需的鹽酸相當(dāng)?shù)臍溲趸浀膍g數(shù)(基于JISK2501的電位差滴定法)。油劑的pH可以適當(dāng)調(diào)整，使得在將原液用純水稀釋為3質(zhì)量％的液體中，優(yōu)選為 7. 0 11. 0，進(jìn)一步優(yōu)選為8. 0 11. 0的范圍。本發(fā)明的油劑中，用作陰離子性表面活性劑的脂肪族羧酸胺鹽的含量，相對于油劑整體，優(yōu)選為0. 05 80質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為5 70質(zhì)量％。如果低于0. 05質(zhì)量％， 則提高切削性能的效果低，如果混合超過80質(zhì)量％，則有消泡性降低的傾向。本發(fā)明的金屬加工用油劑的動(dòng)力粘度(5°C ) (JIS K 2283)，從確保低溫性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為1500mm2/s以下，進(jìn)一步優(yōu)選為1000mm2/s以下。本發(fā)明的油劑(原液)中，除上述成分以外，從防止起火的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選還含有水。水的含量是不能測定到閃點(diǎn)的量，例如優(yōu)選是3質(zhì)量％以上，從運(yùn)輸成本的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選是50質(zhì)量％以下。本發(fā)明的金屬加工用油劑中可以適當(dāng)?shù)鼗旌舷輨┖推渌砑觿?例如極壓添加劑、防腐蝕劑、粘度指數(shù)提高劑、抗氧化劑、潔凈分散劑、著色劑、香料等)。本發(fā)明的金屬加工用油劑可以是乳液型、可溶型、溶液型的任一種類型。使用本發(fā)明的金屬加工用油劑、例如切削·磨削油劑，實(shí)際對金屬進(jìn)行加工時(shí)的使用方法中，可以直接使用原液，也可以用水將原液稀釋為優(yōu)選0. 1 60質(zhì)量％、更優(yōu)選 0. 1 30質(zhì)量％、尤其優(yōu)選1. 0 20質(zhì)量％來使用。稀釋液可以通過規(guī)定方法連續(xù)或不連續(xù)地適量應(yīng)用于工具和/或被加工材料表面。在使用本發(fā)明的油劑的加工中使用的工具有碳素鋼、合金鋼、高速鋼、鑄造鋼、超硬合金、金屬陶瓷、陶瓷、立方晶系氮化硼、金剛石工具等。工具為了提高耐磨性，有時(shí)進(jìn)行滲碳處理、氮化處理、氧化處理等表面熱處理、或者在表面涂覆TiC、TiN、TiCN、Al203、類金剛石碳等來使用。被加工材料有一般構(gòu)造用軋制鋼、機(jī)械構(gòu)造用碳素鋼鋼材、碳素鋼鍛鋼品、碳素鋼鑄造品、機(jī)械構(gòu)造用合金鋼鋼材、合金工具鋼鋼材等鐵鋼材料和銅、鋁等非鐵金屬材料。實(shí)施例表1-4中顯示實(shí)施例和比較例的金屬加工用油劑。通過以下的試驗(yàn)方法對各金屬加工用油劑進(jìn)行了評價(jià)。結(jié)果一并示于表1-4。表中的成分欄的數(shù)值表示原液中的各成分的質(zhì)量％。切削性試驗(yàn)使用下述被削材料，用下述條件進(jìn)行Φ6鉆孔加工，測定加工時(shí)受到的切削阻力。工具0SG制 B-NRT RH7M6 X1.0被削材料:AC8B-T6切削速度10m/min輸送L0mm/rev預(yù)鉆孔5. 48mm精鉸孔，盲孔切削長度20_給油方法在預(yù)鉆孔中填充試驗(yàn)油劑濃度用水將金屬加工用油劑稀釋至5質(zhì)量％評價(jià)方法測定切削阻力(扭矩(N價(jià)方))判定基準(zhǔn)切削扭矩在2· 40N · m以下為合格(〇)消泡性試驗(yàn)用3L齒輪泵循環(huán)式試驗(yàn)進(jìn)行評價(jià)。液量:3L流量17.4L/min吐出壓力0. 6kfg/cm2噴嘴直徑6· 5mm稀釋水Ca 5ppm的調(diào)節(jié)水容器直徑 220mm、高 300mm
濃度用Ca 5ppm的調(diào)節(jié)水將金屬加工用油劑稀釋至5質(zhì)量％液溫25°C評價(jià)基準(zhǔn)如果從開始30分鐘以內(nèi)試驗(yàn)液不從容器溢出，則為合格(〇)。原液穩(wěn)定性試驗(yàn)將金屬加工用油劑原液在-5°C、25°C、50°C的恒溫槽中靜置一周。〇合格維持均勻的狀態(tài)。X 不合格混濁，有分離。乳化穩(wěn)定性試驗(yàn)使用試制后即刻的調(diào)整了金屬加工用油劑的硬水(用蒸餾水將氯化鈣2水鹽 0. 0757g稀釋為IL后的水德國硬度3°、Ca硬度Mppm，參照J(rèn)IS K2221切削油劑乳化穩(wěn)定性試驗(yàn))進(jìn)行稀釋，制作5質(zhì)量％的稀釋液，目測觀察稀釋后即刻和稀釋M小時(shí)后的狀態(tài)。評價(jià)基準(zhǔn)如下。〇合格均勻溶解，無分離，無乳化層。X :不合格有分離、有乳化層。耐水解性試驗(yàn)將金屬加工用油劑在50°C的恒溫槽中靜置一周后，用調(diào)整后的硬水(與乳化穩(wěn)定性試驗(yàn)所用的硬水相同)進(jìn)行稀釋，制作5質(zhì)量％的稀釋液，目測觀察稀釋后即刻和稀釋M 小時(shí)后的狀態(tài)。評價(jià)基準(zhǔn)如下。〇合格均勻溶解，無分離，無乳化層。X :不合格有分離、有乳化層。低溫性(動(dòng)力粘度(50C)) (JIS K2283)測定一定量的金屬加工用油劑通過粘度計(jì)的毛細(xì)管所用的時(shí)間，由流出時(shí)間和粘度計(jì)常數(shù)算出。用5°C的動(dòng)力粘度進(jìn)行評價(jià)。〇合格 l500mm2/s 以下X 不合格超過 1500mm2/s表 權(quán)利要求
1.一種金屬加工用油劑，其特征在于，包含基油和陰離子性表面活性劑，基油包含 2-乙基己醇的脂肪族羧酸酯，脂肪族羧酸是選自由棕櫚酸和硬脂酸組成的組中的至少一種，陰離子性表面活性劑是脂肪族羧酸胺鹽，構(gòu)成脂肪族羧酸胺鹽的脂肪族羧酸包含選自碳原子數(shù)8 18的支化脂肪族羧酸中的至少一種，胺包含選自碳原子數(shù)3 12的支化烷醇胺中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的金屬加工用油劑，其中，油劑中含有2-乙基己醇的脂肪族羧酸酯0.5 15質(zhì)量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2記載的金屬加工用油劑，其中，油劑中含有陰離子性表面活性劑 0. 05 80質(zhì)量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)記載的金屬加工用油劑，其中，使用原液，或者將原液以0. 1質(zhì)量％以上的濃度稀釋于水中來使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)記載的金屬加工用油劑，其為切削油劑或磨削油劑。
6.一種金屬加工方法，其使用權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)記載的金屬加工用油劑來進(jìn)行金屬加工。
7.根據(jù)權(quán)利要求6記載的金屬加工方法，其為切削加工或磨削加工。
8.一種金屬加工品，是通過權(quán)利要求6或7記載的金屬加工方法制造的。
全文摘要
由本發(fā)明提供一種金屬加工用油劑，其含有(A)基油和(B)陰離子活化劑，所述基油包含2-乙基己醇棕櫚酸酯或硬脂酸酯，所述陰離子活化劑由碳原子數(shù)8～18的支化脂肪族羧酸和碳原子數(shù)3～12的支化烷醇胺的鹽構(gòu)成。本發(fā)明的金屬加工用油劑的切削性、消泡性、原液穩(wěn)定性、乳化穩(wěn)定性、耐水解性優(yōu)異，在低溫下的動(dòng)力粘度低。
文檔編號(hào)C10N30/02GK102498196SQ20108004107
公開日2012年6月13日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者后藤孝一, 町田善彥, 美馬聰志 申請人:協(xié)同油脂株式會(huì)社