专利名称：模具用润滑剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及涂布在模具的表面上的模具用润滑剂。
背景技术：
作为延长加压成型用模具的寿命的方法之一，存在将钢制等的喷丸材投射到模具表面的喷丸硬化法。通过实施喷丸硬化法，在模具的表面上形成无数的凹凸形状，通过摩擦学效果而提高模具的寿命。另外，通过喷丸硬化法，在模具的表面上生成残留压缩应力，从而可以提闻1旲具的疲劳寿命等。例如日本特开2007-56333号公报(专利文献I)中记载了喷丸硬化法的一例。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2007-56333号公报
发明内容
但是，若使用微细的喷丸材(例如粒径为50 μ m以下)实施喷丸硬化法，则形成在模具表面上的凹凸形状中的凸形状容易变得锐利。若凸形状变得锐利，则产生下述问题:模具表面的摩擦系 数增大、在被加工物与模具表面之间产生烧接(焼t付t )、模具寿命降低、或产生成型裂缝等。因此，使用通过涂布在模具的表面上来提高模具寿命的润滑剂。以往，作为这种润滑剂通常使用二硫化钥(MoS2)、石墨。使用二硫化钥时，例如混合到切削油中来使用。若使用含有二硫化钥的润滑剂，虽然可以对模具的寿命带来稍微的改善，但是仍然不能使寿命的提高达到至所需的程度。另外，虽然利用石墨实现的润滑效果高，但是石墨昂贵，存在成本上的问题的同时，从环境观点考虑也不优选。本发明是鉴于这种以往的模具用润滑剂中的问题而提出的，其目的在于，提供与以往的润滑剂相比可以进一步提高模具寿命的模具用润滑剂。为了达成上述目的，本发明提供一种模具用润滑剂，该模具用润滑剂为包含切削油和混合到所述切削油中的氢氧化钙(Ca(OH)2)的模具用润滑剂，其中，以体积分数20%以上的比率含有所述氢氧化钙。本发明涉及的模具用润滑剂中，优选所述氢氧化钙具有按照下式确定的平均粒径。log H ^ log D 且 D < 40 μ mH:模具表面的最大凹凸差D:氢氧化钙的平均粒径本发明涉及的模具用润滑剂中，优选所述氢氧化钙的平均粒径在模具成型后为所述氢氧化钙的初始粒径的1/2以下。本发明涉及的模具用润滑剂中，优选所述氢氧化钙为以经过烧结的贝壳作为原料而生成的。通过将本发明涉及的模具用润滑剂涂布到模具的表面上，与使用以往的润滑剂(切削油+ 二硫化钥)的情况相比，可以增大耐咬住负荷，进而可以降低模具表面的摩擦系数。具体而言，使用以往润滑剂(切削油+ 二硫化钥)时的耐咬住负荷约为2600kgf、摩擦系数约为0.13，与此相对地，使用本发明涉及的模具用润滑剂时的耐咬住负荷最大约为3600kgf、摩擦系数最小约为0.08。由于耐咬住负荷越大、进而表面的摩擦系数越小则模具的寿命越延长，因此通过使用本发明涉及的润滑剂，可以切实地延长模具的寿命。需要说明的是，耐咬住负荷如后所述指的是在模具的表面与被加工物之间产生烧接(焼务付务)时的负荷。
图1为表示本发明的优选实施方式涉及的模具用润滑剂中，氢氧化钙的含量(体积％)与耐咬住负荷(kgf)的关系的图。图2为表示测定耐咬住负荷时实施的拉延筋试验的概要的图。图3为表示模具表面的最大凹凸差H与氢氧化钙的平均粒径D之间的关系的图。图4为表示图2所示的拉延筋试验中的按压负荷(kgf)与模具表面的摩擦系数的关系的图。图5为表不改变氢氧化I丐的含量时的拉延筋试验中的按压负荷(kgf)与模具表面的摩擦系数的关系的图。
具体实施例方式本发明的优选实施方式涉及的模具用润滑剂含有切削油和混合到该切削油中的氢氧化钙(Ca(OH)2)。作为切削油，可以使用任意的切削油。例如可以使用已市售的润滑油。氢氧化钙以相对于润滑剂整体的体积为体积分数20%以上的比率被含有。即，若切削油的体积为V1、氢氧化钙的体积为V2，则
[V2/ (V1+V2) ] XlOO ≥20图1为表示模具用润滑剂中的氢氧化钙的含量(体积％)与耐咬住负荷(kgf)的关系的图。耐咬住负荷指的是在模具的表面与被加工物之间产生烧接时的负荷。该耐咬住负荷的值越大，则越不易产生烧接、模具寿命越长。通常，耐咬住负荷优选为2800kgf以上。图2为表示测定耐咬住负荷时实施的拉延筋试验的概要的图。如图2所示，两个台座(口夕)10、11对置，在一个台座10上安装超硬工具12、在另一个台座11上安装模具试样(SKDll) 13并且使得超硬工具12与模具试样13相互对置。在超硬工具12与模具试样13之间配置高强度冷轧钢板(SPFC440) 14。超硬工具12和模具试样13在按压方向15上依次增加200kg按压负荷来对高强度冷轧钢板14进行按压。高强度冷轧钢板14在超硬工具12与模具试样13之间被两方按压的同时，以Im/分钟的速度在拉拔方向16上被拉拔。此时,测定模具试样13与高强度冷轧钢板14的烧接负荷(焼t付 < 荷重)。该烧接负荷为耐咬住负荷。对高强度冷轧钢板14涂布下述五种润滑剂，分别对其进行图2所示的拉延筋试验，测定耐咬住负荷。(I)润滑剂I (氢氧化钙的含量:0%)(2)润滑剂2 (氢氧化钙的含量:15%) (3)润滑剂3 (氢氧化钙的含量:25%)(4)润滑剂4 (氢氧化钙的含量:35%)(5)润滑剂5 (氢氧化钙的含量:45%)对上述五种润滑剂测定得到的耐咬住负荷如下所述。(I)润滑剂 1:2200kgf(2)润滑剂 2:2600kgf(3)润滑剂 3:3000kgf(4)润滑剂 4:3400kgf(5)润滑剂 5:3600kgf另外，得到图1的实验结`果时的模具试样13的表面的最大凹凸差为17 μ m,氢氧化钙的平均粒径为4 μ m。通常，耐咬住负荷的容许最低值为2800kgf，若为3000kgf以上的耐咬住负荷，则是充分的。若将图1所示的各点用光滑的曲线(未图示)连接，则可知氢氧化钙的含量为20%时，可以得到2800kgf的耐咬住负荷。进一步可知，氢氧化钙的含量为25%以上时，切实地达成3000kgf以上的耐咬住负荷。如此，在本实施方式涉及的模具用润滑剂中，若氢氧化钙的含量为20%以上，则可以得到2800kgf以上的耐咬住负荷，进一步若氢氧化钙的含量为25%以上，则可以得到3000kgf以上的耐咬住负荷。另外，通过使本实施方式涉及的模具用润滑剂中含有的粒子为氢氧化钙，使用涂布有本实施方式涉及的模具用润滑剂的模具进行加压成型后，氢氧化钙粒子裂断，该氢氧化钙的平均粒径被调整为其初始粒径的1/2以下。从微观观点来看，模具的表面不平坦，分散地存在微小的凹凸。根据发明人的研究判明，将润滑剂涂布到模具的表面上时，氢氧化钙的粒子是否对模具表面发挥大的摩擦降低效果，较大地依赖于这些凹凸形状的高度(凹凸差)与氢氧化钙的平均粒径及裂断性的有无之间的关系。例如，替代氢氧化钙(Ca(OH)2)而将氧化钙(CaO)混合到润滑剂中时，不能得到裂断性，但是通过将氢氧化钙混合到润滑剂中，可以得到裂断性。因此，本实施方式涉及的模具用润滑剂构成为含有氢氧化钙的润滑剂。模具表面的凹凸形状的高度(凹凸差)例如可以通过喷丸硬化处理中使用的喷丸材的硬度、尺寸、数目、碰撞速度等主要因素进行控制。
因此，发明人等进行了改变模具表面的最大凹凸差H与氢氧化钙的平均粒径D而求得此时的耐咬住负荷的试验。试验中使用的模具表面的最大凹凸差H为下述四种。另外，模具表面的最大凹凸差指的是模具表面的凹部的底部(最低的部位)与凸部的顶部(最高的部位)之间的高低差。(1)2 μ m(2)8 μ m(3)17ym(4) 63 μ m进一步地，对于具有这四种最大凹凸差的模具，使用具有下述三种平均粒径的氢氧化钙。(1)4 μ m(2)13ym(3) 40 μ m图3为表示模具表面的最大凹凸差H与氢氧化钙的平均粒径D之间的相关关系的图。在图3所 示的试验中，使用氢氧化钙的含量为20%的润滑剂。图3中，“〇”表示耐咬住负荷为2800kgf以上，“ ”表示耐咬住负荷小于2800kgf。图3中边界线20表示下式⑴成立的线。log H=1g D (I)边界线20上方的区域(含有边界线20)为下述不等式(2)成立的区域，边界线下方的区域为下述不等式(3)成立的区域。log H ^ log D (2)logH〈logD (3)由图3可知，表示耐咬住负荷为2800kgf以上的“〇”仅存在于不等式(2)及D〈40 μ m两方成立的区域，另一方面，不等式(3)或D彡40 μ m成立的区域仅存在表示耐咬住负荷小于2800kgf的“ ”。由此可知，为了确保2800kgf以上的耐咬住负荷，条件为上述不等式⑵及D〈40ym 成立。log H ^ log D (D〈40 μ m)如上所述，通过对应于模具表面的最大凹凸差，按照不等式(2)及D〈40ym的条件改变氢氧化钙的平均粒径，可以总是确保2800kgf以上的耐咬住负荷。本实施方式涉及的润滑剂中使用的氢氧化钙例如可以以经过烧结的贝壳作为原料。根据岩手县工业技术中心研究报告第15号(2008)刊登的《一体焼成技術(二 ξ>貝殻O資源化i木炭O高機能化(第一報)》(报告者:八重樫貴宗)，在电炉中，在摄氏1000度、5小时的条件下将扇贝、牡蛎、北寄贝、蚬、蛤、蛤仔等贝类烧结时，贝壳的主要成分碳酸钙(CaCO3)以大约100%的比率转变为氧化钙(CaO)。进一步地，通过在下述任一种条件下将贝壳烧结，可以有效地生成氧化钙(CaO)。
(I)摄氏900度以上、I小时(重视烧结时间的情况)(2)摄氏750度、5小时以上(重视烧结温度的情况)如此生成的氧化钙例如通过粉碎机粉碎而形成平均粒径处于一定范围内的粉末状的氧化钙。然后，通过对该粉末状的氧化钙实施氢氧化处理，得到氢氧化钙。进一步地，通过使用超微粒化分散装置将该氢氧化钙与切削油一起形成浆料，可以得到分散有平均粒径达到纳米级的氢氧化钙的润滑剂。贝壳现在作为工业废弃物而被大量废弃。如上所述，通过使用贝壳作为氢氧化钙的原料，可以实现工业废弃物的减量化和有效利用。需要说明的是，贝壳的粉末对人体完全无害，也有助于环境负荷的降低。如上所述，根据本实施方式涉及的模具用润滑剂，通过使氢氧化钙的含量为20体积％以上，可以得到2800kgf以上的耐咬住负荷的同时，可以减小模具表面的摩擦系数。图4为表示图2所示的拉延筋试验中的按压负荷(kgf)与模具表面的摩擦系数之间的关系的图。对于作为样品I在模具的表面上仅涂布切削油的情况(图4中以“Λ”表示)、作为样品2在模具的表面上涂布含有30体积％ 二硫化钥(MoS2)的切削油的情况(图4中以“□”表示)、作为样品3在模具的表面上涂布本实施方式涉及的模具用润滑剂(氢氧化钙的含量为45%)的情况(图4中以“ ”表示)，分别测定按压负荷由200kgf以200kgf的幅度升高至3600kgf时的模具表面的摩擦系数。摩擦系数的测定通过图2所示的拉延筋试验进行。如图4所示，对于样品I和样品2，各自按压负荷增加的同时摩擦系数也缓慢降低，而样品I在按压负荷为2200kgf时产生烧接。另外，样品2在按压负荷为2600kgf时产生烧接。即，样品I的耐咬住负荷为2200kgf，样品2的耐咬住负荷为2600kgf，均为最低容许负荷2800kgf以下。与此相对地，涂布有本实施方式涉及的模具用润滑剂的试样(样品3)中，产生烧接时的按压负荷为3600kgf。即，样品3的耐咬住负荷为3600kgf。该样品3的耐咬住负荷大于样品2中的产生烧接时的按压负荷2600kgf，进而也大于最低容许负荷2800kgf。进一步地，由图4可知，在所测定的按压负荷的全部范围内，样品3的摩擦系数表现出低于样品I和2的摩擦系数的值。图5与图4表不的图同样地,为表不改变氢氧化I丐的含量时的拉延筋试验中的按压负荷(kgf)与模具表面的摩擦系数之间的关系的图。图5中示出以下三个样品的试验值。(I)样品1:润滑剂(氢氧化钙的含量:15%)(2)样品2:润滑剂(氢氧化钙的含量:25%)(3)样品3:润滑剂(氢氧化钙的含量:45%)样品I的试验结果以“□”表示，样品2的试验结果以“Λ”表示，样品3的试验结果以“〇” 表示。图5所示的试验中，与图4所示的试验时同样地，测定按压负荷由200kgf以200kgf的幅度升高至3600kgf时的模具表面的摩擦系数。摩擦系数的测定通过图2所示的拉延筋试验进行。
由氢氧化钙的含量可知，样品I不在本实施方式涉及的模具用润滑剂的范围内，而样品2和3在本实施方式涉及的模具用润滑剂的范围内。对于样品1，虽然按压负荷增加的同时摩擦系数缓慢降低，但是按压负荷为2600kgf时产生烧接。即，样品I的耐咬住负荷为2600kgf，为最低容许负荷2800kgf以下。与此相对地，本实施方式涉及的模具用润滑剂之一的样品2中，产生烧接时的按压负荷为3000kgf。即，样品2的耐咬住负荷为3000kgf。该样品2的耐咬住负荷大于样品I的耐咬住负荷2600kgf，进而也大于最低容许负荷2800kgf。进一步地由图5可知，样品2的摩擦系数表示出低于样品I的摩擦系数的值。另外，本实施方式涉及的模具用润滑剂之一的样品3中，产生烧接时的按压负荷为3600kgf。即，样品3的耐咬住负荷为3600kgf。该样品3的耐咬住负荷大于样品I的耐咬住负荷2600kgf，进而也大于最低容许负荷2800kgf。进一步地由图5可知，在所测定的按压负荷的全部范围内，样品3的摩擦系数表示出低于样品I和2的摩擦系数的值。由样品2与样品3的比较可知，氢氧化钙的含量越高则模具表面的摩擦系数也越低。如上所述，通过将本实施方式的模具用润滑剂涂布到模具的表面上，与使用以往的润滑剂(切削油+ 二硫化钥)的情况相比，可以增大耐咬住负荷，且可以降低模具表面的摩擦系数。耐咬住负荷越大、另外模具表面的摩擦系数越低，则模具的寿命越延长，因此通过使用本实施方式涉及的模具用润滑剂，可以切实地延长模具的寿命。虽然在上述实施方式中列`举出了使用涂布有本发明涉及的模具用润滑剂的模具进行加压成型的例子，但是本发明涉及的模具用润滑剂还可以用于塑料成型、压铸成型、使用其它模具进行的成型中。附图标记说明10、11 台座(歹口 7 夕)12超硬工具13模具试样14冷轧钢板15按压方向16拉拔方向20边界线
权利要求
1.一种模具用润滑剂，该模具用润滑剂为包含切削油和混合到所述切削油中的氢氧化钙(Ca(OH)2)的模具用润滑剂，其中，以体积分数20%以上的比率含有所述氢氧化钙。
2.根据权利要求1所述的模具用润滑剂，其特征在于，所述氢氧化钙具有按照下式确定的平均粒径，log H ≥log D 且 D < 40 μ mH:模具表面的最大凹凸差， D:氢氧化钙的平均粒径。
3.根据权利要求1或2所述的模具用润滑剂，其特征在于，所述氢氧化钙的平均粒径在模具成型后为所述氢氧化钙的初始粒径的1/2以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的模具用润滑剂，其特征在于，所述氢氧化钙为以经过烧结的贝壳作为原料而生成的。
全文摘要
本发明提供一种与以往的润滑剂相比，可以进一步提高模具的寿命的模具用润滑剂。本发明涉及的模具用润滑剂含有切削油和氢氧化钙(Ca(OH)2)，以体积分数20%以上的比率含有氢氧化钙。
文档编号C10N30/06GK103108943SQ201080067269
公开日2013年5月15日 申请日期2010年8月30日 优先权日2010年8月30日
发明者古君修, 荒牧正俊, 中尾友纪, 山下芳隆, 金子晃, 及川正广 申请人:株式会社尼利可, 国立大学法人九州大学, 爱迪生热处理株式会社