專利名稱：：金屬加工油劑組合物、金屬加工方法以及金屬加工品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及金屬加工油劑組合物，更詳細(xì)地涉及適用于極微量油劑供給型金屬加工法的油劑組合物，該油劑能夠廣泛地適用于切削加工、磨削加工、軋制加工、沖壓加工、塑性加工等金屬加工。本發(fā)明進(jìn)一步涉及^f吏用該油劑組合物的金屬加工方法，以及由該金屬加工方法得到的金屬加工品。
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舉出潤(rùn)滑作用和冷卻作用，通過這些作用，可以延長(zhǎng)加工時(shí)使用的工具的壽命、提高被加工物處理面的精度、提高生產(chǎn)效率等，能夠提高生產(chǎn)率。以往在切削、磨削加工中，向加工部位供給較大量的切削、磨削油劑。但是，對(duì)于提高生產(chǎn)率有效的切削、磨削油劑也受到近年來重視環(huán)境問題的影響，而被指出存在廢棄物、環(huán)境衛(wèi)生、節(jié)能方面的問題。因此，作為對(duì)環(huán)境友好的金屬加工方法，近年來對(duì)于切削、磨削加工的研究正向干法發(fā)展。將切削、磨削加工轉(zhuǎn)向?yàn)楦煞〞r(shí)，雖然能夠減輕上述環(huán)境問題，但無法獲得切削、磨削油劑所需要的潤(rùn)滑性、冷卻性這樣的性能。因此，需要冷卻加工點(diǎn)，于是例如噴射經(jīng)壓縮的冷卻空氣等來冷卻加工點(diǎn)。但是，即使采用這樣的方法，也無法獲得工具-被削材料之間的潤(rùn)滑性，所以要供給極微量的潤(rùn)滑油。作為加工方法，有非鐵金屬的加工方法(例如參照專利文獻(xiàn)1)等，但是將以往公知的金屬加工油劑組合物(例如參照專利文獻(xiàn)2)用于鐵系材料時(shí)，如果附近有水分的話就會(huì)結(jié)露而生銹，由于存在這些問題所以不能直接應(yīng)用于冷風(fēng)加工或噴霧切削等加工中。所以提出過防銹性優(yōu)異的金屬加工油劑組合物(例如參照專利文獻(xiàn)3)。另外還已知添加了磷脂酰膽堿系的金屬加工液(參照專利文獻(xiàn)4)。但是，從提高生產(chǎn)率和節(jié)能的角度出發(fā)，經(jīng)常需要一種進(jìn)一步提高加工性的、能夠延長(zhǎng)工具壽命、減少給油量的新型的金屬加工油劑。專利文獻(xiàn)1:日本特開2001-239437專利文獻(xiàn)2:日本特開2000-256688專利文獻(xiàn)3:日本特開2004-300317專利文獻(xiàn)4:日本特開平9-57537
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種金屬加工油劑組合物，該組合物適用于鑄鐵、鋼、不銹鋼、非鐵金屬(Al合金、Mg合金)等的金屬加工，尤其適用于邊供給極微量油劑邊加工的金屬加工法。本發(fā)明的另一目的是提供一種在加工鑄鐵、鋼、不銹鋼、非鐵金屬(Al合金、Mg合金)等金屬時(shí)潤(rùn)滑性和防銹性優(yōu)異的金屬加工油劑組合物。本發(fā)明的再一目的是提供一種加工鑄鐵、鋼、不銹鋼、非鐵金屬(Al合金、Mg合金)等的金屬加工方法以及金屬加工品。本發(fā)明人為了實(shí)現(xiàn)上述目的而深入研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)含有從由天然油脂、其衍生物以及酯油組成的組中選出的基油、山梨糖醇酐脂肪酸酯、磷脂的油劑組合物具有優(yōu)異的潤(rùn)滑性和防銹性，適于鑄鐵、鋼、不銹鋼、非鐵金屬等金屬材料的極微量油劑供給型金屬加工，以至完成了本發(fā)明。本發(fā)明提供如下的金屬加工油劑組合物、金屬加工方法以及金屬加工品。1.一種油劑組合物，其為用于極微量油劑供給型金屬加工法的金屬加工油劑組合物，其特征在于，含有山梨糖醇酐脂肪酸酯和磷脂。2.—種油劑組合物，其為用于極微量油劑供給型金屬加工法的金屬加工油劑組合物，其特征在于，(I)含有從由天然油脂、其衍生物以及合成酯油組成的組中選出的基油；(II)含有由山梨糖醇酐脂肪酸酯和磷脂構(gòu)成的防銹劑。3.根據(jù)上述1或2所述的油劑組合物，其特征在于，山梨糖醇酐脂肪酸酯含有從由山梨糖醇酐單油酸酯、山梨糖醇酐倍半油酸酯、山梨糖醇酐二油酸酯和山梨糖醇肝三油酸酯組成的組中選出的至少一種。4.根據(jù)上述1~3中的任一項(xiàng)所述的油劑組合物，其特征在于，磷脂含有從由蛋黃卵磷脂和大豆卵磷脂等組成的組中選出的至少一種。5.根據(jù)上述1~4中的任一項(xiàng)所述的油劑組合物，其特征在于，磷脂含有磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺和磷脂酰肌醇的混合物。6.根據(jù)上述1~5中的任一項(xiàng)所述的油劑組合物，其特征在于，山梨糖醇酐脂肪酸酯的配合量是0.140質(zhì)量％。7.根據(jù)上述1~6中的任一項(xiàng)所述的油劑組合物，其特征在于，磷脂的配合量是0.1-40質(zhì)量％。8.根據(jù)上述1~7中的任一項(xiàng)所述的油劑組合物，其特征在于，極微量油劑供給型金屬加工法是一邊通過壓縮流體供給表面被油膜覆蓋的水滴一邊加工金屬材料的方法。9.根據(jù)上述1~7中的任一項(xiàng)所述的油劑組合物，其特征在于，極微量油劑供給型金屬加工法是一邊用壓縮流體供給經(jīng)霧化的金屬加工油劑一邊加工金屬材料的方法。10.極微量油劑供給型金屬加工方法，其特征在于，使用上述19中的任一項(xiàng)所述的組合物加工金屬材料。11.根據(jù)上述10所述的金屬加工方法，其特征在于，邊通過壓縮流體供給被上述1~9中的任一項(xiàng)所述的組合物覆蓋的水滴邊加工金屬材料。12.根據(jù)上述10所述的金屬加工方法，其特征在于，一邊用壓縮流體供給經(jīng)霧化的上述1~9中的任一項(xiàng)所述的組合物一邊加工金屬材料。13.通過上述10~12中的任一項(xiàng)所述的金屬加工方法來得到的金屬加工口O。本發(fā)明的金屬加工油劑組合物和金屬加工方法，能夠有效地進(jìn)行金屬材料的切削加工、磨削加工、軋制加工、壓力加工、塑性加工等。并且由于油劑4吏用量也極為微量，所以能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)且對(duì)環(huán)境的負(fù)荷少的加工。由本發(fā)明的金屬加工方法得到的金屬加工品具有良好的加工精度等。圖1是能夠用于本發(fā)明方法的、用空氣供給表面被油膜覆蓋的水滴的裝置的一例的示意圖。具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)說明本發(fā)明。本發(fā)明是用于極微量油劑供給型金屬加工法的油劑組合物，其特征在于，6含有山梨糖醇酐脂肪酸酯和磷脂。本發(fā)明的另一特征是，(I)含有從由天然油脂、其衍生物以及合成酯油組成的組中選出的基油；(II)含有由山梨糖醇肝脂肪酸酯和磷脂構(gòu)成的防銹劑。本發(fā)明中用于油劑組合物的基油是選自由天然油脂、其衍生物以及合成酯油組成的組。作為天然油脂，可以列舉菜籽油、大豆油、蓖麻籽油、棕櫚油、豬油等。另外，作為天然油脂衍生物，可以列舉氫化菜籽油、氫化大豆油、氫化蓖麻籽油、氫化棕櫚油、氬化豬油等氬化物，以及加成環(huán)氧烷的蓖麻籽油等。作為合成酯油，可以舉出以多元醇酯為代表的酯系合成油。本發(fā)明的基油中還可以含有環(huán)烷系和石蠟系礦物油；以聚a-烯烴、聚丁烯為代表的合成烴油；以烷基二苯基醚、聚丙二醇為代表的醚系合成油；硅油、氟化油等。但是，本發(fā)明的基油的主成分是從由天然油脂、其衍生物以及合成酯油組成的組中選出的物質(zhì)，它們適宜占全部基油的70質(zhì)量％以上、優(yōu)選占80質(zhì)量％以上、更優(yōu)選占90質(zhì)量％以上。從潤(rùn)滑性、對(duì)新生面的吸附性角度考慮，最優(yōu)選酯油。酯油由于在分子內(nèi)具有極性基團(tuán)，所以能夠在金屬表面形成潤(rùn)滑性良好的吸附膜。作為本發(fā)明中用于油劑組合物的山梨糖醇肝脂肪酸酯的脂肪酸成分，優(yōu)選舉出碳原子數(shù)8~22的飽和或不飽和脂肪酸、進(jìn)一步優(yōu)選舉出碳原子數(shù)16~20的飽和或不飽和脂肪酸、最優(yōu)選舉出碳原子數(shù)1620的不飽和脂肪酸。作為山梨糖醇酐脂肪酸酯最優(yōu)選的具體例，可以舉出山梨糖醇酐油酸酯，更具體地可舉出山梨糖醇酐單油酸酯、山梨糖醇酐倍半油酸酯、山梨糖醇酐三油酸酯。特別優(yōu)選山梨糖醇酐單油酸酯、山梨糖醇酐倍半油酸酯。用于本發(fā)明油劑組合物的山梨糖醇酐脂肪酸酯，通?？梢詮氖袌?chǎng)買到。例如可以舉出以下的市售品。作為山梨糖醇酐單油酸酯的市售品的例子，可以舉出商品名NonionSO-80R(日本油脂抹式會(huì)社制造)、BLAUNONP-80(青木油脂工業(yè)抹式會(huì)社制造)、SrobonS-80(東邦化學(xué)工業(yè)林式會(huì)社制造)、IonetS-80(三洋化成工業(yè)抹式會(huì)社制造)、RHEODOLSP-O10(花王林式會(huì)社制造)等；作為山梨糖醇酐倍半油酸酯的市售品的例子，可以舉出商品名NonionOP-83RAT(日本油脂抹式會(huì)社制造)、SrobonS-83L(東邦化學(xué)工業(yè)抹式會(huì)社制造)、RHEODOLAO-15(花王抹式會(huì)社制造)等；作為山梨糖醇酐三油酸酯的市售品的例子，可以舉出商品名NonionOP-85R(日本油脂^f朱式會(huì)社制造)、IonetS-85(三洋化成工業(yè)抹式會(huì)社制造)、RHEODOLSP-O30(花王抹式會(huì)社制造)、SrobonS-85(東邦化學(xué)工業(yè)抹式會(huì)社制造)等。用于本發(fā)明油劑組合物的山梨糖醇酐脂肪酸酯的質(zhì)量比率相對(duì)于全部組合物來說優(yōu)選為0.1-40質(zhì)量％、更優(yōu)選為0.2-20質(zhì)量％、最優(yōu)選為0.510質(zhì)量％。如果成分的量少于上述范圍，則難以獲得期望的潤(rùn)滑性和防銹性能；而即使多于上述范圍，效果也不會(huì)隨著添加量增加而提高，反而會(huì)對(duì)粘性和發(fā)泡性等產(chǎn)生不良影響，而且還不經(jīng)濟(jì)。作為用于本發(fā)明油劑組合物的磷脂，可以舉出蛋黃卵磷脂和大豆卵磷脂等。蛋黃卵磷脂和大豆卵磷脂等在市面有精制度高的粉狀物質(zhì)和精制度低的液狀物質(zhì)，通常被稱為卵磷脂的是指膏狀物質(zhì)。該卵磷脂是磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇等各種磷脂分子和甘油三酸酯(主要是大豆油)的混合物。用于本發(fā)明油劑組合物的磷脂可以是任意形狀，其中，膏狀物質(zhì)容易溶解于基油，適用于油劑的制造。磷脂通?？梢詮氖袌?chǎng)買到，在本發(fā)明中可以使用市售品。作為這種市售品的例子，可以舉出商品名JlecithinCL(曰本味之素抹式會(huì)社制造)、LecithinDX(日清制油林式會(huì)社制造)等。在本發(fā)明的油劑組合物中，磷脂的質(zhì)量比率相對(duì)于全部組合物來說優(yōu)選為0.1-40質(zhì)量％、更優(yōu)選為0.2~20質(zhì)量％、進(jìn)一步優(yōu)選為0.510質(zhì)量％。如果成分的量少于上述范圍，則難以獲得期望的潤(rùn)滑性和防銹性能；而即使多于上述范圍，效果也不會(huì)隨著添加量增加而提高，反而會(huì)使粘性增高等，對(duì)物性方面造成不良影響，而且還不經(jīng)濟(jì)。本發(fā)明的油劑組合物中，可以根據(jù)需要另行添加耐負(fù)荷添加劑、防銹防蝕劑、金屬鈍化劑、抗氧化劑等油劑組合物的通用成分。它們的添加量相對(duì)于全部組合物的質(zhì)量?jī)?yōu)選為10質(zhì)量°/。以下。本發(fā)明的油劑組合物，可以通過在基油中按照規(guī)定量配合山梨糖醇酐脂肪酸酯例如山梨糖醇酐油酸酯、磷脂及其他任意成分來制造。在用于實(shí)施本發(fā)明方法的極微量油劑供給型金屬加工法中，作為極微量地供給油劑組合物的方式，優(yōu)選下面舉出的方法。8(1)通過壓縮流體(例如空氣)供給表面被油劑組合物覆蓋的水滴的方法。(2)通過壓縮流體(例如空氣)供給水和油劑組合物的混合霧的方法。(3)將水和油劑組合物分別用不同的系統(tǒng)霧化后，通過壓縮流體(例如空氣)供給到相同地點(diǎn)的方法。(4)將油劑組合物霧化后通過壓縮流體(例如空氣)供給的方法。最優(yōu)選(1)的方法。下面，通過(1)來進(jìn)一步詳細(xì)說明本說明，但本發(fā)明并不限于該方法。作為用于實(shí)現(xiàn)(1)的方法的供給裝置，有例如日本特開2001-239437所公開的裝置。在圖1表示供給裝置的一例示意性結(jié)構(gòu)。在該裝置中，采用與通常的噴霧相同的原理，制造出由在水滴表面形成油膜的微粒所構(gòu)成的霧。此時(shí)，在靠近空氣吸入口側(cè)的一側(cè)吸進(jìn)油，在靠近吐出口側(cè)的一側(cè)吸進(jìn)水，從而能夠有效地在水滴上附上油膜。作為邊供給本發(fā)明的油劑組合物邊加工金屬材料的方法的例子，可以舉出切削加工、磨削加工、剪切力口工、立銑力口工、軋制加工(componentrolling)、壓力加工、塑性加工等。作為金屬材料的例子，可以舉出鑄鐵、鋼、不銹鋼、非鐵金屬(例如Al合金、Mg合金)等。本發(fā)明的油劑組合物的使用量為，對(duì)于1個(gè)噴嘴，每小時(shí)0.520mL、優(yōu)選l-10mL程度的極微量即可，環(huán)境負(fù)荷也小，經(jīng)濟(jì)上也是有利的。水的使用量為，對(duì)于1個(gè)噴嘴，每小時(shí)500~2000mL、優(yōu)選訓(xùn)1500mL,例如1000mL程度。所用的水為自來水、工業(yè)用水即可?？諝獾墓┙o量為每分鐘25-250L程度，優(yōu)選為50100L程度。進(jìn)而，在本發(fā)明的加工方法中，適宜以極少量用盡的方式使用環(huán)境負(fù)荷小的本發(fā)明的油劑組合物。由此，能夠減輕以至解決掉使用水溶性切削油劑的以往加工中存在問題，即水溶性切削油劑稀釋液腐敗、硬度上升等引起的分離等液體劣化、由其引起的加工性能低下、水溶性切削油劑稀釋液的廢液的環(huán)境負(fù)荷問題等。下面，根據(jù)實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明，但下述實(shí)施例并不限制本發(fā)明，只要在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)實(shí)施的變更都應(yīng)包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。實(shí)施例調(diào)制表1~6所示處方的油劑組合物，邊按照下述條件供給邊進(jìn)行切削試驗(yàn)，評(píng)價(jià)其切削性。其中，比較例19的組合物與日本特開2004-300317號(hào)7>報(bào)中記載的金屬加工油劑組合物是相同的組成。實(shí)施例114和比較例1~26中，由空氣供給表面被油膜覆蓋的水滴。設(shè)定油劑的供給量是10mL/H、水的供給量是1000mL/H、空氣的供給量是100L/H。在比較例27中，將市售的乳液型切削油劑(JISK2241Al種1號(hào)乳液型切削油劑)(5質(zhì)量％)以吐出壓lkg/cm2、供給量6L/min供給。切削性評(píng)價(jià)通過^灰素鋼(S45C)的車削加工來評(píng)價(jià)切削性。切削阻抗(N)與進(jìn)給方向成直角(工具按壓力)，將低于比較例19的油劑的情況記為合格。切削條件工具超硬6片刀刃，扭轉(zhuǎn)角45度，前角14度，前端1R被切削材料SKD11(HRC53)(30x150x200mm)切削速度300m/min進(jìn)給0.1mm/刀刃半徑切進(jìn)深度0.5mm軸向切進(jìn)深度10mm防銹性用IOO號(hào)砂紙研磨鑄造材料(FC200)和碳素鋼(S45C),進(jìn)而用240號(hào)砂紙將表面打成平滑的新生面。在其上涂布5.0g/m2油劑組合物，用橡皮球一滴一滴地滴下自來水共16處。以這種狀態(tài)在常溫靜置24小時(shí)后，^見察生銹狀況。防銹性評(píng)價(jià)基準(zhǔn)(將O、□、A記為合格)〇優(yōu)(沒有生銹)□:良(l-4處生銹)△:尚可(5~8處生銹)x:不合格(9~16處生銹)10在表1~6表示實(shí)施例和比較例的配合處方和評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果。表<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表4<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>從表1~6的結(jié)果可以知道，含有山梨糖醇酐脂肪酸酯和磷脂兩者的本發(fā)明的實(shí)施例l-14的油劑組合物，不僅切削阻抗低潤(rùn)滑性優(yōu)異，而且防銹性也良好。與此相對(duì)，不含有山梨糖醇酐脂肪酸酯和磷脂的比較例1為，切削阻抗高，防銹性不好。另外，不含山梨糖醇酐脂肪酸酯和磷脂中的某一方的比較例2~8和21~26為，雖然切削阻抗低，但防銹性不好。此外，含有由山梨糖醇酐脂肪酸酯和磷脂構(gòu)成的組合之外的防銹劑的比較例9~19為，潤(rùn)滑性和防銹性中的至少一方差。權(quán)利要求1.一種油劑組合物，其為用于極微量油劑供給型金屬加工法的金屬加工油劑組合物，其特征在于，含有山梨糖醇酐脂肪酸酯和磷脂。2.—種油劑組合物，其為用于極微量油劑供給型金屬加工法的金屬加工油劑組合物，其特征在于，含有(I)從由天然油脂、其衍生物以及合成酯油組成的組中選出的基油；(II)由山梨糖醇酐脂肪酸酯和磷脂構(gòu)成的防銹劑。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的油劑組合物，其特征在于，山梨糖醇酐脂肪酸酯含有從由山梨糖醇酐單油酸酯、山梨糖醇酐倍半油酸酯、山梨糖醇酐二油酸酯和山梨糖醇酐三油酸酯組成的組中選出的至少一種。4.根據(jù)權(quán)利要求13中的任一項(xiàng)所述的油劑組合物，其特征在于，磷脂含有從由蛋黃卵磷脂和大豆卵磷脂等組成的組中選出的至少一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中的任一項(xiàng)所述的油劑組合物，其特征在于，磷脂含有磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺和磷脂酰肌醇的混合物。6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中的任一項(xiàng)所述的油劑組合物，其特征在于，山梨糖醇酐脂肪酸酯的配合量是0.1~40質(zhì)量％。7.根據(jù)權(quán)利要求1~6中的任一項(xiàng)所述的油劑組合物，其特征在于，磷脂的配合量是0.140質(zhì)量％。8.根據(jù)權(quán)利要求1~7中的任一項(xiàng)所述的油劑組合物，其特征在于，極微量油劑供給型金屬加工法是一邊通過壓縮流體供給表面被油膜覆蓋的水滴一邊加工金屬材料的方法。9.根據(jù)權(quán)利要求1~7中的任一項(xiàng)所述的油劑組合物，其特征在于，極微量油劑供給型金屬加工法是一邊用壓縮流體供給經(jīng)霧化的金屬加工油劑一邊加工金屬材料的方法。10.極微量油劑供給型金屬加工方法，其特征在于，使用權(quán)利要求19中的任一項(xiàng)所述的組合物加工金屬材料。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的金屬加工方法，其特征在于，一邊通過壓縮流體供給被權(quán)利要求1~9中的任一項(xiàng)所述的組合物覆蓋的水滴，一邊加工金屬材料。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的金屬加工方法，其特征在于，一邊用壓縮流體供給經(jīng)霧化的權(quán)利要求1~9中的任一項(xiàng)所述的組合物，一邊加工金屬材料。13.通過權(quán)利要求10~12中的任一項(xiàng)所述的金屬加工方法來得到的金屬加全文摘要本發(fā)明提供一種油劑組合物，其含有從由天然油脂、其衍生物以及合成酯油組成的組中選出的基油、山梨糖醇酐脂肪酸酯、磷脂，并且適用于極微量油劑供給型金屬加工法；并提供使用該油劑組合物的金屬加工方法以及金屬加工品。本發(fā)明的油劑組合物具有優(yōu)異的潤(rùn)滑性和防銹性，適于通過極微量油劑供給型金屬加工法加工鑄鐵、鋼、不銹鋼、非鐵金屬(Al合金、Mg合金)等金屬材料。文檔編號(hào)C10M141/10GK101490224SQ20078002682公開日2009年7月22日申請(qǐng)日期2007年7月2日優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日發(fā)明者丹羽榮次,后藤孝一,武田和好申請(qǐng)人:協(xié)同油脂株式會(huì)社