模具用含粉体油性润滑剂、使用其的静电涂布方法及静电涂布装置的制作方法

专利名称：模具用含粉体油性润滑剂、使用其的静电涂布方法及静电涂布装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及含粉体油性润滑剂、使用该润滑剂的静电涂布方法及静电涂布装置， 所述含粉体油性润滑剂在铝、镁、锌等非铁金属的铸造及锻造加工中在模具上使用。
背景技术：
众所周知，非铁金属的加工中使用模具的工序有铸造、锻造、挤压加工、挤出加工 等方法。从工序来看时，铸造大致区分为高压铸造、重力铸造、低压铸造、挤压铸造等，锻造 大致区分为冷锻、热锻。另外，从成为加工的对象的材料方面来看时，大致区分为铁、非铁金 属及塑料。从涂布于模具面的润滑剂来看时，大致区分为水溶性润滑剂及油性润滑剂，水溶 性润滑剂分为透明的溶液型和牛奶状的不透明的乳化型。从润滑剂中的成分来看时，可以 分为含有粉体的类型和不含有粉体的类型。从涂布的方法来看时，大致区分为毛刷涂布、液 滴法及喷雾法。喷雾可以分为双流体方式及单流体方式和非静电型及静电型的组合。高压铸造、重力铸造、低压铸造的基本工序相同。这些工序例如可以比作在平底锅 上涂抹油、将搅拌混合好的生鸡蛋流入其上、制作炒鸡蛋的工序。在铸造非铁金属时，为了 防止模具(相当于平底锅)和金属熔液(相当于搅拌混合好的生鸡蛋)的固结，在模具上涂 布润滑剂(相当于食用油)。其后，将溶解好的高温的金属熔液流入模具，固化后，取出制品 (相当于炒鸡蛋)。但是，从铸造成的制品的生产效率和强度的品质来看时，高压铸造以高 生产效率得到低强度品，重力铸造以低生产效率得到高强度品，低压铸造与高压铸造相比， 以接近重力铸造的生产效率得到接近重力铸造的强度。关于部件的破坏引起的有可能与危 及生命的物质，即使为低生产效率，也必须生产高强度的物质。即使破坏也与生命无关的部 件的生产，即使卷入少许空气并海绵化而强度降低，也重视生产效率。即，这些方法的主要 差异为金属熔液向模具部的填充速度的差异，按重力铸造、低压铸造、高压铸造的顺序速度 加快。因此，在模具生成的涂布膜所受到的热量不同，重力铸造受热最多，高压铸造受热量 最少。因受热量不同，润滑剂有时分解、消失，现状为适用不同的润滑技术。另一方面，刀的生产为例，锻造工序为通过敲打固化的金属来提高强度的方法。也 为通过以高压敲打而将固化的金属变形为希望的形状的方法。涂布膜暴露于高温的时间 短，暴露于非常高的压力下。因此，现状为使用与铸造差异很大的润滑技术。对于这样的各种分类的组合，难以以一种润滑剂满足全部的要求，现状为对每个 用途灵活运用个别的润滑技术。但是，可以为考虑了二、三个的多种组合的润滑技术。本申 请与以这些多种技术的综合为目标的润滑技术有关，按高压铸造、重力铸造、低压铸造及锻 造的顺序在本说明书的后面的内容中进行说明。A)高压铸造从该领域来看，过去40年间，铝、镁、锌等非铁金属用润滑剂、脱模剂的90%以上 为水溶性型脱模剂。使有效成分在水中乳化而形成的水溶性脱模剂主要以使用空气压的双 流体喷雾方式涂布于模具上。在导电性过好的水溶性脱模剂中，完全不能灵活运用静电喷雾技术。从数年前开始使用可以以与水溶性的使用量相比为1/500 1/1000的微量的涂 布进行铸造的油性润滑剂。但是，由于仅可以涂布微量的油性润滑剂，因此，有时复杂结构 的模具或大型模具中的涂布膜的形成不充分。复杂结构的模具的情况下，特别是在由涂布 面隐藏的模具部位中的涂布膜具有形成不充分的倾向。此外，由于在模具上具有凹凸，所 以，具有在凹部形成较厚的涂布膜、在凸部形成较薄的涂布膜的倾向。因此，在凹部，油性润 滑剂成分过量地积存，成为铸造制品的铸造孔(海绵化)增加的原因之一，容易成为在凸部 因润滑性的不足引起的模具和铸造制品的熔敷、烧结的原因。作为生产现场中的对策，现 状为，以牺牲少许铸造孔增加、并且也向隐藏的部位或凸部喷射的飞沫粒子较多地到达的 方式使油性润滑剂的涂布量增加而进行铸造。另外，大型模具的情况，非铁金属的金属熔液 具有的热能大。因此，有时模具整体、特别是微细部位的温度接近于金属熔液的温度，成为 3500C以上的高温。因此，油性润滑剂发生被称为Leidenfrost的现象，油性润滑剂的液滴 沸腾。由此引起油性润滑剂对模具面的润湿性恶化。即，因沸腾而从模具面飞到地板上的 液滴也增加。其结果，有时应该形成的涂布膜变薄，润滑性差。水溶性脱模剂的情况的对策为，大量地涂布并冷却模具，在Leidenfrost温度以 下使其附着。当然，会产生排水引起的问题。作为油性润滑剂的情况的对策，采取2种方法。 一种是为了使涂布膜变厚而大量涂布。另一种是为了微细的高温部位的冷却而涂布几乎蒸 发了的程度的少量水并在其后涂布油性润滑剂。大量涂布油性润滑剂时，形成充分的涂布 膜的部位的涂布膜厚度也增加。其结果，成为铸造制品中的铸造孔量增加的倾向。另外，有 时铸造制品的强度多少会降低。此外，即使为少量的水，也需要用于涂布的配管。即，现有技术存在如下问题点。1)对模具的隐藏的部位不充分供给油性润滑剂，难以在该部位形成润滑需要的涂 布膜。2)在模具的微细部位难以形成充分的厚度的涂布膜。3)在模具的凹凸部位难以形成均勻的涂布膜。为了解决这些油性润滑剂的问题，静电涂布为有效的方法。用涂布装置将带有负 电荷的油性润滑剂油滴喷雾到正电荷的模具中。其为使喷雾的润滑剂油滴到达至模具的隐 藏的部位的技术。但是，由于水溶性脱模剂的导电性过好，因此，不能适用静电涂布。专利 文献1中，作为对涂料赋予导电性的方法，提出了添加作为静电助剂的醇或铵盐来降低电 阻值的技术。但是，在铸造现场，醇或铵的烟雾不优选。专利文献2涉及教导在涂料中添加 静电助剂的技术。但是，在“极性低的油性润滑剂”中，“极性强的静电助剂”仅溶解0. 3质 量％左右，引起沉淀、分离，故不优选。本申请人进行了研究，结果，以该水平看不到静电助 剂的附着量增加效果。如果追加极性溶剂，则静电助剂的溶解增加，但由于为极性溶剂，因 此会伤害现场操作者的健康。因此，在油性润滑剂的组成中，从对健康的考虑来看，不优选 具有极性的溶剂。为了解决如上所示的静电涂布的更多问题点，本申请人提出了通过在油性润滑剂 中配合水和可溶剂而提供少许传导性并静电涂布在高压铸造用模具上的技术。但是，存在 难以应对因润滑剂的少量涂布引起的冷却性不足而导致的润滑面的高温化而产生的烧结 的倾向。
B)重力及低压铸造就铸造用润滑涂布膜而言，铸造时的金属熔液的流速为大的因素。如重力铸造那 样金属熔液的流速非常低时，润滑涂布膜接触约600°C的高温的金属溶液的时间长，润滑涂 布膜显著劣化。其结果，涂布膜变薄，在金属熔液固化时，有时固结于模具。因此，为了不受 劣化影响，现状为，主要使用形成无机粉末溶解于水的“涂模剂”的物质。涂模剂的涂布膜 为粉体，不劣化。但是，由于涂模剂含有水，因此需要干燥。例如，相当于日本房屋中所使用 的涂抹灰泥的工序，需要长时间的干燥。铸造的情况下，万一在干燥前流入金属熔液时，金 属熔液铝和水引起水蒸气爆炸。因此，涂布后，数小时的干燥工序不可缺少，如果“每次铸 造时进行涂布、干燥、生产”，则生产效率非常低。因此，为了省略干燥工序，现状为，“每数十 个或百数十个生产进行1次涂布”。而且，涂模剂的涂布被称为工匠技术，优秀的工匠每涂 布1次可以生产100个以上。技能差的工匠有时连10个也不能生产。另外，用涂模剂制成 的厚的涂布膜有时部分地剥离。剥离了的粉体混入制品中，使制品的强度非常低。何时产 生剥离尚不明确，因此，一般将发生剥离的该批次的全部铸造制品设定为不合格，并进行回 收。另外，在制品设计面上涂布膜剥离时，剥离的制品部成为凸部，外观不良。在铸造工序中，不仅防止固结、而且金属熔液也在细微雕刻成的模具的部位完全 流动而精加工成所希望的类型的制品也是很重要的要素。为了确保该熔液流动性，涂布较 厚的涂模剂。即，延迟金属熔液的冷却，将金属熔液的粘度保持在较低水平，使金属熔液遍 及模具的细部。如上所述，数十次中进行ι次涂布，确保厚的涂布膜(数十 百数十μπι的 厚度)，但每次铸造时微量的粉体存在于制品中。因此，涂布膜缓慢地变薄，隔热效率降低。 最终，金属熔液温度降低，不能确保熔液流动性，金属熔液没有流至模具的各个角落。即，做 成了形状溃散的炒鸡蛋。初期的涂布膜厚，进行了数十次铸造后的涂布膜薄。因此，初期的 制品的冷却速度和进行了数十次铸造后的冷却速度上产生差异。其结果，存在金属的结晶 组织不同、在涂布初期和涂布后期制品的品质不同的缺点。即，为了使制品的品质稳定而需 要频繁地涂布，并且涂布后还需要进行频繁的干燥，因此，生产效率降低。牺牲稳定的品质 的同时，在初期进行厚涂抹，使用直至润滑性恶化的薄度，减少无效的干燥工序。而且，由涂布膜制成的制品的表面一般为梨皮状，对制品而言，不满足外观上的品 质要求，因此，需要进行以抛光为目的的后处理。并且，如果除去水，则使用100%的粉体，因 此，干燥后粉体的飞散不可避免，在操作环境上也需要注意。作为弥补这种缺点的技术，已知有记载于专利文献3及专利文献4的技术。两技 术都涉及为了大幅度缩减干燥时间而不含有水的油性润滑剂。另外，通过增加涂布次数，避 免过度厚涂抹，生成与现有的涂模剂相比更均质的涂布膜。而且，通过降低粉体含量，尽可 能做成薄的膜，防止膜的剥离。另外，由于为低浓度粉体，因此，也极力抑制生产现场中的粉 体的飞散。C)锻造锻造为压缩制品化的金属材料且使其变形的技术。该技术可以大致区分为自由锻 造和模型锻造2种。不用模具而敲打铁材制作的刀为自由锻造的良好的实例。另一方面， 使用模具以制品的均质化为目的进行的为模型锻造。发动机部件的曲轴可以说是模型锻造 的良好的实例。另外，为了在变形中降低所需要的压缩力，有时将锻造材料(以下称为被加 工件)进行加热并使其软化。根据被加工件的材质，加热的温度不同。根据加热的程度，一般分为冷锻、温锻、热锻，但没有数量化的明确的区分。冷锻在被加工件的再结晶温度以下(通常为室温)实施，尺寸精度非常高。因此， 常常可以没有后加工处理地进行制品化。冷锻适于小型制品。另一方面，热锻在再结晶温 度以上实施，适应于大型制品。但是，在被加工件的表面生成氧化覆膜，容易产生制品的破 裂。另外，由于使金属变形，因此，被加工件以高压进行压缩。在被加工件和模具间没有润 滑剂的状态下，被加工件和模具间粘连或固结。因此，为了防止粘连或固结，在模具上涂布 润滑剂。一般而言，冷锻利用物理吸附容易形成涂布膜。另一方面，热锻的高温在高温下引 起Leidenfrost现象，润滑剂成分难以附着于模具。另外，即使附着，物理吸附力也弱，涂布 膜的形成变难。以水为介质的润滑剂的情况下，在100°C以下水不干燥而不能润滑，但在中 间温度下容易形成涂布膜。但是，当其超过240°C时，由于Leidenfrost现象而难以形成涂 布膜。作为市场上的形成涂布膜的材料，可列举以下的形态。1)石墨系水乳化型、油性分散型的2种润滑剂。2)白色粉体系云母、氮化硼或三聚氰胺氰脲酸酯的水乳化型。3)玻璃系在胶体状硅酸和芳香族羧酸的碱金属盐混合体系(专利文献幻中被 稀释成水而使用的类型。4)水溶性高分子系含有水(专利文献6)。石墨从低温至高温显示优异的润滑性。但是，石墨的情况，操作环境因黑色粉体而 被污染，环境恶劣。特别是在油中混合有石墨的类型的润滑剂成为显著污染的原因。白色 粉体为主体的润滑剂不会使操作环境恶化至石墨那样的程度，但尽管如此，粉体含量多时， 也污染操作现场。而且，白色粉体与石墨相比，润滑性差。另外，白色粉体有时硬度高，存在 损伤模具表面、缩短模具寿命的倾向。玻璃系及高分子系润滑剂可以形成厚的覆膜，但与石墨相比，润滑性差，模具寿命 短。另外，玻璃润滑剂在装置周围形成玻璃膜或高分子膜，不像白色粉体那样，但需要定期 的清扫操作，而且操作效率也差。由于石墨及白色粉体系润滑剂在水或油中分散有粉体，因此，经常发生在贮藏时 产生分离的问题或配管、喷雾器等堵塞的问题。水玻璃系在涂布的喷嘴附近发生干燥。特别 是操作中断长时助长干燥，产生喷嘴前端的堵塞。其结果，再开始操作时，涂布量降低。因 此，润滑能力不足，产生不良品。水乳化系润滑剂的模具的冷却性好，需要废水处理。另外，模具面超过230°C时，被水包围的润滑剂的雾在模具面沸腾。其结果，润滑剂 对模具的附着效率变差，必须大量地涂布润滑剂。即，水溶性润滑剂的涂布膜形成很大程度 上依赖于温度，因此，严格的模具温度的控制不可缺少。由于水在100°c以下难以蒸发，因 此，乳化型的润滑剂不适于冷锻。另一方面，乳化型的润滑剂可以在温锻、热锻中使用。但 是，水冷却模具，被加工件加热模具。重复该加热、冷却循环时，模具上产生裂纹。需要进行 模具的修补，而且，修补次数增加时，会导致高价的模具废弃。即，水缩短模具的寿命。另 外，在成形工序中被加工件温度显著降低时，需要进行高负荷下的成形，这成为缩短模具寿 命的主要原因。关于润滑剂的涂布方法，大量涂布时，存在循环时间(用于生产1个制品的操作时间)延长的问题。水溶性的润滑剂的情况，由于大量涂布，在生产效率方面不优选。另外， 也可列举起因于因大量涂布而导致的润滑剂的飞散的操作环境的恶化及润滑剂补充频率 的增加等问题。而且，有时被加工件的加热工序导致生产性的降低。使用现有的水溶性润 滑油的生产工序在被加工件升温后为多种多样，有预成形、粗锻成形和精加工成形等工序。 此时，在成形工序进行的同时，被加工件的温度降低，因此，变形阻力增加，成形困难。特别 是水溶性润滑剂的情况，由于涂布量多，模具被冷却，温度加速降低。作为其对策，有时增加 再升温工序。但是，再升温工序会导致循环时间、空间、运转成本等生产效率的降低。为了解决上述问题点，本申请人提出了含有低浓度的粉体的油性润滑剂。由于其 为油性，因此不含有水，可以防止水引起的生产性的降低或生产成本的恶化。另外，粉体量 为低浓度，可以减少现场环境的恶化、减少润滑剂贮藏时的沉淀的问题。而且为少量涂布， 因此，冷却能力小，可以削减再加热工序，生产效率好。但是，在高负荷下，根据条件的不同 会发生粘连。如上所述，每种情况下，现有技术某种程度上得到确立，但还没发现涉及可在高压 铸造、重力/低压铸造及锻造中通用的润滑剂的技术。现有技术文献专利文献专利文献1 特开平9-23M96号公报专利文献2 特开2000-153217号公报专利文献3 特开2007-253204号公报专利文献4 特开2008-93722号公报专利文献5 特开昭60-1四3号公报专利文献6 特开平1199895号公报

发明内容
本发明的目的在于，提供组合物、涂布该组合物的涂布方法及用于涂布的涂布装 置，其中，将含有“粉体”的“油性润滑剂” “静电涂布”在高压铸造、重力铸造、低压铸造及锻 造的模具，防止特别是高温部位和高负荷下的烧结。本发明第一发明涉及模具用含粉体油性润滑剂，其包含60 99质量％的包含油 的油性润滑剂、0. 3 30质量％的可溶剂、0. 3 15质量％的无机粉体及7. 5质量％以下的 水，并其静电涂布在模具；或涉及模具用含粉体油性润滑剂，其包含60 98. 7质量％的包 含油的油性润滑剂、可溶剂0. 8 30质量％、0. 3 15质量％的无机粉体及水0. 2 7. 5 质量％，并且其静电涂布在模具。另外，本发明第二发明涉及静电涂布方法，其将所述模具用含粉体油性润滑剂静 电涂布在模具。另外，本发明第三发明涉及静电涂布装置，用于将所述的模具用含粉体油性润滑 剂静电涂布于模具，并具有对所述模具用含粉体油性润滑剂提供静电的静电提供装置和设 置在多轴机器人上的静电涂布枪。发明效果根据本发明，在高压铸造、重力铸造、低压铸造或锻造的模具进行静电涂布时，可以防止特别是由涂布装置隐藏的部位、高温部位和高负荷下的烧结。


图I(A)是本发明的静电涂布装置的概略的整体说明图。另外，图I(B)是对由作 为图I(A)的静电涂布装置的一部分的静电涂布枪向模具涂布油性润滑剂的状态进行说明 的图。图2是模拟实际机器的模具中的油性润滑剂的附着的实验室型附着量测定试验 器的说明图。图3是用于推断取出在实际机器模具中固化的铝制品时需要的摩擦力的实验室 型摩擦试验器的说明图。图3(A)对在试验片涂布润滑剂的状况进行说明。图3(B)对在涂 布有润滑剂的试验片使熔融的铝固化、其后测定摩擦力的状况进行说明。图4表示用于与确认静电涂布效果时的涂布方向平行地设置试验片的配置。图5是测定直至在高温熔融的铝熔液固化的流动长度的熔液流动性试验器的整 体图。图6是表示构成图5的熔液流动性试验器的台的侧面的图。图7是表示构成图5的熔液流动性试验器的盖的图。图7(A)为表示盖的侧面的 图，图7(B)为表示盖的背侧的图。图8是表示利用图5的熔液流动性试验器的流动性试验中使用的量器和棒的图。 图8(A)为表示用于熔液流动性试验的量器的图，图8(B)为表示用于熔液流动性试验的棒 的图。图9是模拟实际机器的重力铸造装置的成形性评价试验器的示意图。图10是构成图9的成形性评价试验器的左侧模具的详细图。图11是构成图9的成形性评价试验器的右侧模具的详细图。图12是用于说明成形性评价试验的操作的图。图13是表示通过成形性评价试验固化的铸造制品的图。图14是对模拟实际机器锻造的环压缩试验器的概要进行说明的图。图15是在实际机器锻造装置中试验性地装载有静电涂布装置的状况的说明图。
具体实施例方式以下对本发明第一发明进行更详细的说明。a)油性润滑剂第一发明中所使用的油性润滑剂是指包含油且如果没有表面活性剂或后述的可 溶剂就不能与水混合、极性低、在常温为液体的可燃性物质的物质。油性润滑剂优选包含 石油系饱和烃成分(溶剂或矿物油和合成油)、改善润滑性的润滑性改进剂成分(硅油、 动植物油、脂肪酸酯等润滑添加剂)和用于保持涂布膜的高粘度石油系烃油成分。例如可 列举国际公开W02006/025368号公报中所叙述的润滑剂和目前被称为“启动剂(startup agent)，，的润滑剂、脱模剂。本发明的含粉体油性润滑剂中，油性润滑剂为60 99质量％。优选为60 98. 7 质量％，更优选为70 90质量％。当其小于60质量％时，模具面上的干燥性变差，当其大于99质量％时，模具面上的涂布膜变薄，有润滑性降低的倾向。石油系饱和烃成分优选主要使用溶剂或者矿物油和合成油。这些成分为数十 数千种化合物的混合物，沸点低时称为溶剂，沸点高时称为矿物油或合成油，没有明确的区 分。通常不以沸点而以作为挥发性的指标的燃点进行区分。极为一般地而言，溶剂被认为燃 点约为150°C以下，矿物油或合成油被认为为200°C以上，其中间的成分有时被称为溶剂， 有时被称为矿物油。如果油性润滑剂的燃点低，则干燥性好并形成稳固的涂布膜，但着火的 危险性升高，且膜厚变薄。另一方面，如果油性润滑剂的燃点高，则着火的危险性减小，但 干燥性降低，涂布膜外观上变厚，但过量的部分增多，因热而下垂。其结果，存在成为铸造孔 的原因的倾向。本发明的含粉体润滑剂中，石油系饱和烃的燃点计优选在70 250°C的范 围。另外，上述高粘度石油烃作为用于保持涂布膜的粘合剂起作用，因此为百分之几左右的 成分，优选具有250°C以上的燃点(挥发性低)。若燃点低于70°C，则被归类为火灾危险性 高的第二石油类，不优选之。作为石油系饱和烃成分的溶剂，可列举碳数10以上的在常温为液体的烃。具体列 举癸烷、十二烷、十八烷或碳数15的石油系溶剂。其中，从火灾的危险和模具面上的干燥 性的观点考虑，优选碳数14 16的石油系烃。作为石油系饱和烃成分的矿物油，例如可 列举锭子油、机器油、发动机油、气缸油。作为石油系饱和烃成分的上述合成油，例如可列 举聚α-烯烃(乙烯-丙烯共聚物、聚丁烯、1-辛烯低聚物、1-癸烯低聚物及它们的氢化 物等)、单酯(硬脂酸丁酯、月桂酸辛酯)、二酯(戊二酸双十三烷基酯、二 -2-乙基己基己 二酸酯、己二酸二异癸酯、己二酸双十三烷基酯、二 -2-乙基己基癸二酸酯等)、多酯(偏苯 三酸酯等)、多元醇酯(三羟甲基丙烷辛酸酯、三羟甲基丙烷壬酸酯、季戊四醇-2-乙基己酸 酯、季戊四醇壬酸酯等)、聚氧化亚烷基二醇、聚苯醚、二烷基二苯醚、磷酸酯(磷酸三甲酚 酯等)。作为上述润滑性改进剂成分，有脂肪酸、有机酸、醇或有机硅。作为脂肪酸成分，可 列举例如菜籽油、大豆油、椰子油、棕榈油等植物性油脂。另外，作为有机酸，除油酸、硬脂 酸、十六烷酸、月桂酸之外，可列举牛脂脂肪酸等高级脂肪酸的一元醇酯。作为醇，可列举多 元醇酯，作为硅油成分，可列举二甲基有机硅或烷基改性有机硅。其中，在高温下的润滑性 方面，优选菜籽油和烷基改性硅酮。油性润滑剂可以单独使用它们的任一种，另外，可以混 合使用2种以上。b)可溶剂在本发明中，可溶剂为将水溶解、而且具有溶解于极性低的油性润滑剂中的性质 的物质，可列举醇、二醇、酯、醚、酮类的溶剂或乳化剂。如果溶解有水的这些溶剂进一步溶 解于油性润滑剂，则有时水和溶剂的一部分分离，产生浑浊，其结果，电阻也无限增大。Cl、 C2的低级醇或二醇充分地将水溶解，但存在着在石油系油性润滑剂中发生分离的倾向。另 外，由于油性润滑剂一边涂布一边使用，因此，对操作者的健康的影响少的毒性、极性低的 溶剂也为所必需的性质。接近于无臭的性质也是重要的。考虑这些方面，为了使水溶解于 极性低的油性润滑剂，与容易气化的醚或酮、C3、C4、C5等的低级醇、低级酯相比，同时具有 亲水基和亲油基的非离子型或阴离子型的乳化剂最优选作为可溶剂。在可溶能力方面，最优选HLB (Hydrophile-Lipophile Balance)在5 10的范围 的可溶剂。如果HLB低于5，则难以溶解水，但在油中容易溶解。因此，为了使一定量的水溶解于油性润滑剂，需要大量的可溶剂。HLB超过10时，容易溶解水但在油中难以溶解。因 此，要使一定量的水溶解于油性润滑剂时，引起分离。作为适合的可溶剂，最优选具有适合 的HLB范围的可溶剂。如果为乳化剂，则与具有作为环境激素的问题的酚 醚型相比，优选 没有这样的问题的非离子型的山梨糖醇酐系。担心用于可溶剂的混合，阻碍油性润滑剂本来的润滑性，且使铸造成的铝制品的 铸造孔的产生增加。为了将这些问题抑制到最小限度，抑制可溶剂的配合量使其低是重要 的。可溶剂的量优选设定为水含量的9倍以下。本发明的含粉体油性润滑剂中，可溶剂为 0. 3 30质量％。当其小于0. 3质量％时，引起可溶剂不能溶解水、水从其它成分分离的问 题，当其大于30质量％时，存在引起可溶剂自身从其它成分分离的问题的倾向。进一步优 选为0.8 30质量％。c)无机粉体上述的油性润滑剂、水、可溶剂的各成分在超过400°C的温度区域内在数秒内分 解。也存在即使一部分分解也保持润滑性的成分，但涂布膜变薄，隔热性降低。如果涂布膜 变薄，则引起模具和金属熔液直接接触，直至烧结。另外，隔热性降低时，金属熔液的温度降 低，金属熔液的粘度上升。其结果，铝熔液不会流动至模具的各个角落，不能铸造需要的形 状的制品。另一方面，锻造的情况下，隔热性降低时，被加工件的温度降低、变硬。其结果， 为了被加工件变形，需要更大的力。如实施例中后述的那样，确认了无机粉体在高温下不易 劣化，维持厚的涂布膜，发挥隔热性。即，无机粉体在铸造中防止烧结、在锻造中防止烧结和 被加工件变形压力降低方面具有效果。作为无机粉体的实例，可列举滑石、云母、云母、粘土、二氧化硅、耐火灰浆、氮化 硼、氟树脂、绢云母、硼酸盐、氧化铝粉、焦磷酸盐、碳酸氢钠、氧化钛、铁丹、Radiorite ( 7 ” 才，4卜)、氧化锆、石墨、炭黑等。其中，为了赋予油中的粉体的抗沉淀性，最优选使粉体表 面吸附有机物的粘土。另外，优选比重比较轻、且比较难以沉淀的碳酸钙。无机粉体的配合 量为0.3 15质量％，优选1 10质量％。当其多于15质量％时，通过在制造后长期保 存，引起在使用油性润滑剂之前无机粉体沉淀的问题，另外，铸造制品或被加工件受伤，表 面的光泽变差。另外，操作现场被粉体污染。另一方面，当其小于0.3质量％时，高温下的 烧结防止效果变小。d)水a)中叙述的油性润滑剂的电阻值为无限大，不适于静电涂布。但是，通过将油性润 滑剂的电阻值调整为5 400ΜΩ的范围，可以进行静电涂布。例如，在油性润滑剂中得到 可溶剂的帮助而溶解0. 8质量％的水时，电阻值降低到约20ΜΩ。详细的试验结果在后面 叙述，本发明的含粉体油性润滑剂中，添加水0 7. 5质量％。进而，更优选添加水0. 2 7.5质量％。水超过7.5质量％时，从油性润滑剂产生水的分离，贮藏中的润滑剂变质。另 一方面，即使在水分量为0质量％的情况下，在以1. 5V的低电压测量的电阻表中，电阻显示 无限大，但润滑性改进剂那样的具有极性的成分在高电压(60KV)的静电涂布条件下发挥 一定的静电效果。在后述的表2中，混合水0. 1质量％时，电阻值从无限大减少为1500ΜΩ， 混合0. 4质量％时，电阻值降低到900ΜΩ，但水小于0. 2质量％时，存在电阻值的降低程度 变小的倾向。再有，作为与油性润滑剂的组成有关的优选的范围，需要考虑油性润滑剂接触高温的模具和金属熔液的时间、生产时的压力、加工制品的表面光泽、油性润滑剂中的粉体的 抗沉淀对策的有无。在对高温的模具和金属熔液的接触时间短、具有搅拌油性润滑剂的装 置少的高压铸造中，优选将无机粉体的量抑制到较低，设定为1 5质量％。在对高温的模 具和金属熔液的接触时间长、搅拌油性润滑剂为常识的重力、低压铸造中，可以将无机粉体 的量设定为高浓度。此情形下，无机粉体优选为5 15质量％。在施加超高压的锻造中， 也考虑制品的受伤，无机粉体优选为3 7质量％。将本发明的含粉体油性润滑剂用于重力铸造或低压铸造时，优选包含80 90质 量％的油性润滑剂、0. 8 4质量％的可溶剂、5 15质量％的无机粉体及0. 2 1质量％ 的水。无机粉体小于5质量％时，存在烧结防止效果变小的倾向，当其大于15质量％时，存 在在铸造制品产生伤痕的问题发生的倾向。将本发明的含粉体油性润滑剂用于高压铸造时，优选包含85 97质量％的油性 润滑剂、0. 8 8质量％的可溶剂、1 5质量％的无机粉体及0. 2 2质量％的水。无机 粉体小于1质量％时，存在烧结防止效果变小的倾向，当其大于5质量％时，存在油性润滑 剂中的粉体沉淀、或在铸造制品产生伤痕的问题发生的倾向。将本发明的含粉体油性润滑剂用于锻造时，优选包含83 95质量％的油性润滑 剂、0. 8 8质量％的可溶剂、3 7质量％的无机粉体及0. 2 2质量％的水。无机粉体 小于3质量％时，存在烧结防止效果变小的倾向，当其大于7质量％时，存在在加工制品产 生伤痕的问题发生的倾向。再有，本发明的含粉体油性润滑剂可以根据需要适当使用用于使无机粉体有效地 分散的分散剂或用于赋予润滑性的润滑添加剂。以下，对第二发明及第三发明进一步详细地进行说明。第二方面为将上述的含粉 体油性润滑剂(第一方面)静电涂布于模具的静电涂布方法。优选使用利用下述的静电涂 布装置(第三发明)的静电涂布方法。第一发明的含粉体油性润滑剂利用第三发明的静 电涂布装置容易产生静电效果。因此，可以利用所谓的环绕效果在模具的隐藏的部位或凹 凸部位或者微细的部位均形成均质且充分的涂布膜。而且，由后述的实施例可知，含有粉 体、在模具面形成的涂布膜可以耐受高温、高负荷条件，因此，润滑性大幅度增加。特别是在 可以电动控制的多轴机器人上设置静电涂布枪时，需要的模具部位中的静电赋予的效果增 加。第三发明的静电涂布装置为用于实施第二发明的静电涂布方法的装置，其特征在 于，具有静电提供装置和设置在多轴机器人上的静电涂布枪等。图I(A)是静电涂布装置概 略的整体说明图，图I(B)是对相同装置的一部分放大、且装载于机器人上的同时涂布含粉 体油性润滑剂的状况进行说明的图。本发明的静电涂布装置的基本结构即使在用于高压铸 造、重力/低压铸造及锻造的任一目的的情况下也相同。具体而言，图示于图I(A)及图1(B)。如图KA)所示，静电涂布装置主要具有具 有喷雾喷嘴的静电涂布枪1和分别电连接于该静电涂布枪1的电极的静电控制器2及变压 器3，所述静电涂布枪在其附近配置有对枪前端施加60KV以上的高电压的未图示的电晕放 电电极。此外，静电涂布装置具有对静电涂布枪1供给含粉体油性润滑剂的液体压送装置 4(由含粉体油性润滑剂的容器、齿轮泵、阀门等构成)、经由配管5对静电涂布枪1供给压 缩空气的空气压缩机6和驱动静电控制器2的电源7(AC200V或100V)。另外，由静电控制器2及变压器3构成静电提供装置8。另外，静电涂布枪1具有空气喷雾器和与含粉体油性 润滑剂的喷出控制有关的没有图示的空气压缩驱动的多个流体控制阀。该静电涂布枪1通 过空气管连接于空气控制系统13。再有，被静电控制器2控制的变压器3有时也内装在静 电涂布枪1中。来自变压器3的高电压送电至静电涂布枪1的电极。含粉体油性润滑剂利 用液体压送装置4供给至静电涂布枪1，从安装于静电涂布枪1的喷雾喷嘴利用空气喷雾器 进行雾化。从电源7输出电力时，静电提供装置8起作用。进而，由空气控制系统13对静 电涂布枪1供给空气压缩驱动用压缩空气。另外，内装的流体控制阀开放，开始空气喷雾。 来自电源7的电力停止时，静电提供装置8停止，同时，流体控制阀关闭，空气喷雾停止。以 喷雾的时间和用于提供静电的时间同步的方式设计。利用在配置在喷雾喷嘴附近的电晕放 电电极的高电压的电晕放电现象，在带有电荷的状态将雾化的含粉体油性润滑剂涂布于模 具。另外，高压铸造及锻造装置的模具间的距离短，需要将静电涂布枪1小型化。作为本发 明的特征之一，可列举通过不将变压器3内装在静电涂布枪1、使变压器3在外部分离而将 枪主体小型化。另外，由于静电涂布枪1小型，因此轻量、装载机器人时的机器人的操作性 提高也是其特征。在后述的实施例中，作为静电涂布枪1，使用旭寸t , ”株式会社制造的EAB90 型。另外，作为静电控制器2，使用旭寸t 7々株式会社制造的BPS1600型。作为液体压 送装置4，组合使用’ X广一夕’制造的K泵(0. 5cm3)型、才丨夕一夕一制造的 BHI62ST-18 型。如图I(B)所示，多轴机器人9设置在没有图示的铸造机。上述静电涂布枪1经由 托架10安装于该多轴机器人9。由该静电涂布枪1雾化的带有负极性电荷的油滴11如图 1 (B)所示对接地的模具12进行喷雾涂布。如上所述，静电涂布装置为具有由静电控制器2、变压器3及电源7构成的静电提 供装置8和设置在多轴机器人9的静电涂布枪1的构成。通过设定为这样的构成，以环绕 模具12的方式形成静电场，因此，带有负极性电荷的油滴11沿该静电场而进行涂布。因此， 即使在静电涂布枪1不直接面对的模具的部位(例如模具的背侧)也可以涂布含粉体油性 润滑剂。
实施例以下，对本发明的实施例及比较例涉及的非铁金属加工用的含粉体油性润滑剂进 行详细说明。再有，该发明并不限定于以下的实施例，可以在不脱离其主旨的范围内将构成 要素进行变形而具体化。另外，可以利用实施例中所公开的多个构成要素的适当组合来形 成各种发明。例如，可以从实施例中所公开的全部构成要素删除几个构成要素。进而，可以 以成为不同的实施方式的方式适当组合构成要素。(A)制造方法首先，在附带搅拌机的可加热的不锈钢制釜中投入规定量的十分之一的作为油性 润滑剂的主要成分的溶剂。接着，投入规定量的具有分散性的粉体(m 4卜)，轻轻地 搅拌5分钟。其后，全量地投入没有分散性的粉体，搅拌 ο分钟。另外，投入规定量的一半 的溶剂，搅拌 ο分钟。接着，加入规定量的润滑添加剂及残留的溶剂，一边搅拌，一边加热 至40°C，继续搅拌10分钟。另外，投入规定量的将水和可溶剂预先混合的液体，一边加热至40°C，一边搅拌10分钟。最后确认没有沉淀物。(B)试样的组成用于实施例的试样由以下组成构成。油性润滑剂说明本发明的油性润滑剂的基本组成为3种(油性润滑剂A、B、C)， 如表1所示，具有类似的组成。但是，根据试验目的，相对于油性润滑剂，适当变更水、可溶 剂和粉体的量。具体的组成记载于各项。水使用由自来水管得到的硬度约30的自来水。没有特别说明的情况，使用0. 4 质量％的水。可溶剂竹本油脂株式会社的醇系非离子和山梨糖醇酐单油酸酯和烷基苯磺酸金 属盐(钙盐)的混合物(商品名二 -一力> y > 140)。没有特别说明的情况下，使用1. 6
质量％。粉体混合物根据目的混合适量的ι份寸廿 > 夕X · α夕··夕7公司制造的办7 K卜(进行表面处理且附着有有机物的分散性优异的粘土)、1份日本々> 々株式会社制 造的滑石、1份三共精粉株式会社制造的碳酸钙的等量混合物。[表1]
权利要求
1.模具用含粉体油性润滑剂，其包含包含油的60 99质量％的油性润滑剂、0.3 30质量％的可溶剂、0. 3 15质量％的无机粉体及7. 5质量％以下的水，所述模具用含粉 体油性润滑剂静电涂布于模具。
2.模具用含粉体油性润滑剂，其包含包含油的60 98.7质量％的油性润滑剂、 0. 8 30质量％的可溶剂、0. 3 15质量％的无机粉体及0. 2 7. 5质量％的水，所述模 具用含粉体油性润滑剂静电涂布于模具。
3.静电涂布方法，其将权利要求1或2所述的模具用含粉体油性润滑剂静电涂布于模具。
4.静电涂布装置，其用于将权利要求1或2所述的模具用含粉体油性润滑剂静电涂布 于模具，并具有对所述模具用含粉体油性润滑剂提供静电的静电提供装置和设置在多轴机 器人上的静电涂布枪。
全文摘要
本发明的目的在于，提供油性润滑剂、涂布该油性润滑剂的涂布方法及用于涂布的涂布装置，所述油性润滑剂涂布于高压铸造、重力铸造、低压铸造及锻造中所使用的模具，可以防止特别是高温部位和高负荷下的烧结。模具用含粉体油性润滑剂包含60～99质量％含油的油性润滑剂、0.3～30质量％的可溶剂、0.3～15质量％的无机粉体及7.5质量％以下的水，将其静电涂布在模具上。另外，对于静电涂布方法，将上述模具用含粉体油性润滑剂静电涂布模具。而且，静电涂布装置具有对上述模具用含粉体油性润滑剂提供静电的静电提供装置和设置在多轴机器人上的静电涂布枪。
文档编号C10M135/10GK102149800SQ20098013482
公开日2011年8月10日 申请日期2009年9月25日 优先权日2008年9月26日
发明者大泽范晃, 小松原博昭, 小林正尚, 山口智宏, 服部达哉, 杉泽宗纪, 村山富幸, 清水俊明, 芹野大介, 青木隆二朗 申请人:丰田自动车株式会社, 株式会社青木科学研究所, 爱信高丘株式会社