專利名稱：模具用潤滑劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涂布在模具的表面上的模具用潤滑劑。
背景技術(shù)：
作為延長加壓成型用模具的壽命的方法之一，存在將鋼制等的噴丸材投射到模具表面的噴丸硬化法。通過實(shí)施噴丸硬化法，在模具的表面上形成無數(shù)的凹凸形狀，通過摩擦學(xué)效果而提高模具的壽命。另外，通過噴丸硬化法，在模具的表面上生成殘留壓縮應(yīng)力，從而可以提聞1旲具的疲勞壽命等。例如日本特開2007-56333號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)I)中記載了噴丸硬化法的一例?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-56333號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，若使用微細(xì)的噴丸材(例如粒徑為50 μ m以下)實(shí)施噴丸硬化法，則形成在模具表面上的凹凸形狀中的凸形狀容易變得銳利。若凸形狀變得銳利，則產(chǎn)生下述問題:模具表面的摩擦系 數(shù)增大、在被加工物與模具表面之間產(chǎn)生燒接(焼t付t )、模具壽命降低、或產(chǎn)生成型裂縫等。因此，使用通過涂布在模具的表面上來提高模具壽命的潤滑劑。以往，作為這種潤滑劑通常使用二硫化鑰(MoS2)、石墨。使用二硫化鑰時(shí)，例如混合到切削油中來使用。若使用含有二硫化鑰的潤滑劑，雖然可以對模具的壽命帶來稍微的改善，但是仍然不能使壽命的提高達(dá)到至所需的程度。另外，雖然利用石墨實(shí)現(xiàn)的潤滑效果高，但是石墨昂貴，存在成本上的問題的同時(shí)，從環(huán)境觀點(diǎn)考慮也不優(yōu)選。本發(fā)明是鑒于這種以往的模具用潤滑劑中的問題而提出的，其目的在于，提供與以往的潤滑劑相比可以進(jìn)一步提高模具壽命的模具用潤滑劑。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種模具用潤滑劑，該模具用潤滑劑為包含切削油和混合到所述切削油中的氫氧化鈣(Ca(OH)2)的模具用潤滑劑，其中，以體積分?jǐn)?shù)20%以上的比率含有所述氫氧化鈣。本發(fā)明涉及的模具用潤滑劑中，優(yōu)選所述氫氧化鈣具有按照下式確定的平均粒徑。log H ^ log D 且 D < 40 μ mH:模具表面的最大凹凸差D:氫氧化鈣的平均粒徑本發(fā)明涉及的模具用潤滑劑中，優(yōu)選所述氫氧化鈣的平均粒徑在模具成型后為所述氫氧化鈣的初始粒徑的1/2以下。本發(fā)明涉及的模具用潤滑劑中，優(yōu)選所述氫氧化鈣為以經(jīng)過燒結(jié)的貝殼作為原料而生成的。通過將本發(fā)明涉及的模具用潤滑劑涂布到模具的表面上，與使用以往的潤滑劑(切削油+ 二硫化鑰)的情況相比，可以增大耐咬住負(fù)荷，進(jìn)而可以降低模具表面的摩擦系數(shù)。具體而言，使用以往潤滑劑(切削油+ 二硫化鑰)時(shí)的耐咬住負(fù)荷約為2600kgf、摩擦系數(shù)約為0.13，與此相對地，使用本發(fā)明涉及的模具用潤滑劑時(shí)的耐咬住負(fù)荷最大約為3600kgf、摩擦系數(shù)最小約為0.08。由于耐咬住負(fù)荷越大、進(jìn)而表面的摩擦系數(shù)越小則模具的壽命越延長，因此通過使用本發(fā)明涉及的潤滑劑，可以切實(shí)地延長模具的壽命。需要說明的是，耐咬住負(fù)荷如后所述指的是在模具的表面與被加工物之間產(chǎn)生燒接(焼務(wù)付務(wù))時(shí)的負(fù)荷。


圖1為表示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式涉及的模具用潤滑劑中，氫氧化鈣的含量(體積％)與耐咬住負(fù)荷(kgf)的關(guān)系的圖。圖2為表示測定耐咬住負(fù)荷時(shí)實(shí)施的拉延筋試驗(yàn)的概要的圖。圖3為表示模具表面的最大凹凸差H與氫氧化鈣的平均粒徑D之間的關(guān)系的圖。圖4為表示圖2所示的拉延筋試驗(yàn)中的按壓負(fù)荷(kgf)與模具表面的摩擦系數(shù)的關(guān)系的圖。圖5為表不改變氫氧化I丐的含量時(shí)的拉延筋試驗(yàn)中的按壓負(fù)荷(kgf)與模具表面的摩擦系數(shù)的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式涉及的模具用潤滑劑含有切削油和混合到該切削油中的氫氧化鈣(Ca(OH)2)。作為切削油，可以使用任意的切削油。例如可以使用已市售的潤滑油。氫氧化鈣以相對于潤滑劑整體的體積為體積分?jǐn)?shù)20%以上的比率被含有。即，若切削油的體積為V1、氫氧化鈣的體積為V2，則
[V2/ (V1+V2) ] XlOO ≥20圖1為表示模具用潤滑劑中的氫氧化鈣的含量(體積％)與耐咬住負(fù)荷(kgf)的關(guān)系的圖。耐咬住負(fù)荷指的是在模具的表面與被加工物之間產(chǎn)生燒接時(shí)的負(fù)荷。該耐咬住負(fù)荷的值越大，則越不易產(chǎn)生燒接、模具壽命越長。通常，耐咬住負(fù)荷優(yōu)選為2800kgf以上。圖2為表示測定耐咬住負(fù)荷時(shí)實(shí)施的拉延筋試驗(yàn)的概要的圖。如圖2所示，兩個(gè)臺(tái)座(口夕)10、11對置，在一個(gè)臺(tái)座10上安裝超硬工具12、在另一個(gè)臺(tái)座11上安裝模具試樣(SKDll) 13并且使得超硬工具12與模具試樣13相互對置。在超硬工具12與模具試樣13之間配置高強(qiáng)度冷軋鋼板(SPFC440) 14。超硬工具12和模具試樣13在按壓方向15上依次增加200kg按壓負(fù)荷來對高強(qiáng)度冷軋鋼板14進(jìn)行按壓。高強(qiáng)度冷軋鋼板14在超硬工具12與模具試樣13之間被兩方按壓的同時(shí)，以Im/分鐘的速度在拉拔方向16上被拉拔。此時(shí),測定模具試樣13與高強(qiáng)度冷軋鋼板14的燒接負(fù)荷(焼t付 < 荷重)。該燒接負(fù)荷為耐咬住負(fù)荷。對高強(qiáng)度冷軋鋼板14涂布下述五種潤滑劑，分別對其進(jìn)行圖2所示的拉延筋試驗(yàn)，測定耐咬住負(fù)荷。(I)潤滑劑I (氫氧化鈣的含量:0%)(2)潤滑劑2 (氫氧化鈣的含量:15%) (3)潤滑劑3 (氫氧化鈣的含量:25%)(4)潤滑劑4 (氫氧化鈣的含量:35%)(5)潤滑劑5 (氫氧化鈣的含量:45%)對上述五種潤滑劑測定得到的耐咬住負(fù)荷如下所述。(I)潤滑劑 1:2200kgf(2)潤滑劑 2:2600kgf(3)潤滑劑 3:3000kgf(4)潤滑劑 4:3400kgf(5)潤滑劑 5:3600kgf另外，得到圖1的實(shí)驗(yàn)結(jié)`果時(shí)的模具試樣13的表面的最大凹凸差為17 μ m,氫氧化鈣的平均粒徑為4 μ m。通常，耐咬住負(fù)荷的容許最低值為2800kgf，若為3000kgf以上的耐咬住負(fù)荷，則是充分的。若將圖1所示的各點(diǎn)用光滑的曲線(未圖示)連接，則可知?dú)溲趸}的含量為20%時(shí)，可以得到2800kgf的耐咬住負(fù)荷。進(jìn)一步可知，氫氧化鈣的含量為25%以上時(shí)，切實(shí)地達(dá)成3000kgf以上的耐咬住負(fù)荷。如此，在本實(shí)施方式涉及的模具用潤滑劑中，若氫氧化鈣的含量為20%以上，則可以得到2800kgf以上的耐咬住負(fù)荷，進(jìn)一步若氫氧化鈣的含量為25%以上，則可以得到3000kgf以上的耐咬住負(fù)荷。另外，通過使本實(shí)施方式涉及的模具用潤滑劑中含有的粒子為氫氧化鈣，使用涂布有本實(shí)施方式涉及的模具用潤滑劑的模具進(jìn)行加壓成型后，氫氧化鈣粒子裂斷，該氫氧化鈣的平均粒徑被調(diào)整為其初始粒徑的1/2以下。從微觀觀點(diǎn)來看，模具的表面不平坦，分散地存在微小的凹凸。根據(jù)發(fā)明人的研究判明，將潤滑劑涂布到模具的表面上時(shí)，氫氧化鈣的粒子是否對模具表面發(fā)揮大的摩擦降低效果，較大地依賴于這些凹凸形狀的高度(凹凸差)與氫氧化鈣的平均粒徑及裂斷性的有無之間的關(guān)系。例如，替代氫氧化鈣(Ca(OH)2)而將氧化鈣(CaO)混合到潤滑劑中時(shí)，不能得到裂斷性，但是通過將氫氧化鈣混合到潤滑劑中，可以得到裂斷性。因此，本實(shí)施方式涉及的模具用潤滑劑構(gòu)成為含有氫氧化鈣的潤滑劑。模具表面的凹凸形狀的高度(凹凸差)例如可以通過噴丸硬化處理中使用的噴丸材的硬度、尺寸、數(shù)目、碰撞速度等主要因素進(jìn)行控制。
因此，發(fā)明人等進(jìn)行了改變模具表面的最大凹凸差H與氫氧化鈣的平均粒徑D而求得此時(shí)的耐咬住負(fù)荷的試驗(yàn)。試驗(yàn)中使用的模具表面的最大凹凸差H為下述四種。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)與凸部的頂部(最高的部位)之間的高低差。(1)2 μ m(2)8 μ m(3)17ym(4) 63 μ m進(jìn)一步地，對于具有這四種最大凹凸差的模具，使用具有下述三種平均粒徑的氫氧化鈣。(1)4 μ m(2)13ym(3) 40 μ m圖3為表示模具表面的最大凹凸差H與氫氧化鈣的平均粒徑D之間的相關(guān)關(guān)系的圖。在圖3所 示的試驗(yàn)中，使用氫氧化鈣的含量為20%的潤滑劑。圖3中，“〇”表示耐咬住負(fù)荷為2800kgf以上，“ ”表示耐咬住負(fù)荷小于2800kgf。圖3中邊界線20表示下式⑴成立的線。log H=1g D (I)邊界線20上方的區(qū)域(含有邊界線20)為下述不等式(2)成立的區(qū)域，邊界線下方的區(qū)域?yàn)橄率霾坏仁?3)成立的區(qū)域。log H ^ log D (2)logH〈logD (3)由圖3可知，表示耐咬住負(fù)荷為2800kgf以上的“〇”僅存在于不等式(2)及D〈40 μ m兩方成立的區(qū)域，另一方面，不等式(3)或D彡40 μ m成立的區(qū)域僅存在表示耐咬住負(fù)荷小于2800kgf的“ ”。由此可知，為了確保2800kgf以上的耐咬住負(fù)荷，條件為上述不等式⑵及D〈40ym 成立。log H ^ log D (D〈40 μ m)如上所述，通過對應(yīng)于模具表面的最大凹凸差，按照不等式(2)及D〈40ym的條件改變氫氧化鈣的平均粒徑，可以總是確保2800kgf以上的耐咬住負(fù)荷。本實(shí)施方式涉及的潤滑劑中使用的氫氧化鈣例如可以以經(jīng)過燒結(jié)的貝殼作為原料。根據(jù)巖手縣工業(yè)技術(shù)中心研究報(bào)告第15號(hào)(2008)刊登的《一體焼成技術(shù)(二 ξ>貝殻O資源化i木炭O高機(jī)能化(第一報(bào))》(報(bào)告者:八重樫貴宗)，在電爐中，在攝氏1000度、5小時(shí)的條件下將扇貝、牡蠣、北寄貝、蜆、蛤、蛤仔等貝類燒結(jié)時(shí)，貝殼的主要成分碳酸鈣(CaCO3)以大約100%的比率轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸}(CaO)。進(jìn)一步地，通過在下述任一種條件下將貝殼燒結(jié)，可以有效地生成氧化鈣(CaO)。
(I)攝氏900度以上、I小時(shí)(重視燒結(jié)時(shí)間的情況)(2)攝氏750度、5小時(shí)以上(重視燒結(jié)溫度的情況)如此生成的氧化鈣例如通過粉碎機(jī)粉碎而形成平均粒徑處于一定范圍內(nèi)的粉末狀的氧化鈣。然后，通過對該粉末狀的氧化鈣實(shí)施氫氧化處理，得到氫氧化鈣。進(jìn)一步地，通過使用超微粒化分散裝置將該氫氧化鈣與切削油一起形成漿料，可以得到分散有平均粒徑達(dá)到納米級(jí)的氫氧化鈣的潤滑劑。貝殼現(xiàn)在作為工業(yè)廢棄物而被大量廢棄。如上所述，通過使用貝殼作為氫氧化鈣的原料，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢棄物的減量化和有效利用。需要說明的是，貝殼的粉末對人體完全無害，也有助于環(huán)境負(fù)荷的降低。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式涉及的模具用潤滑劑，通過使氫氧化鈣的含量為20體積％以上，可以得到2800kgf以上的耐咬住負(fù)荷的同時(shí)，可以減小模具表面的摩擦系數(shù)。圖4為表示圖2所示的拉延筋試驗(yàn)中的按壓負(fù)荷(kgf)與模具表面的摩擦系數(shù)之間的關(guān)系的圖。對于作為樣品I在模具的表面上僅涂布切削油的情況(圖4中以“Λ”表示)、作為樣品2在模具的表面上涂布含有30體積％ 二硫化鑰(MoS2)的切削油的情況(圖4中以“□”表示)、作為樣品3在模具的表面上涂布本實(shí)施方式涉及的模具用潤滑劑(氫氧化鈣的含量為45%)的情況(圖4中以“ ”表示)，分別測定按壓負(fù)荷由200kgf以200kgf的幅度升高至3600kgf時(shí)的模具表面的摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)的測定通過圖2所示的拉延筋試驗(yàn)進(jìn)行。如圖4所示，對于樣品I和樣品2，各自按壓負(fù)荷增加的同時(shí)摩擦系數(shù)也緩慢降低，而樣品I在按壓負(fù)荷為2200kgf時(shí)產(chǎn)生燒接。另外，樣品2在按壓負(fù)荷為2600kgf時(shí)產(chǎn)生燒接。即，樣品I的耐咬住負(fù)荷為2200kgf，樣品2的耐咬住負(fù)荷為2600kgf，均為最低容許負(fù)荷2800kgf以下。與此相對地，涂布有本實(shí)施方式涉及的模具用潤滑劑的試樣(樣品3)中，產(chǎn)生燒接時(shí)的按壓負(fù)荷為3600kgf。即，樣品3的耐咬住負(fù)荷為3600kgf。該樣品3的耐咬住負(fù)荷大于樣品2中的產(chǎn)生燒接時(shí)的按壓負(fù)荷2600kgf，進(jìn)而也大于最低容許負(fù)荷2800kgf。進(jìn)一步地，由圖4可知，在所測定的按壓負(fù)荷的全部范圍內(nèi)，樣品3的摩擦系數(shù)表現(xiàn)出低于樣品I和2的摩擦系數(shù)的值。圖5與圖4表不的圖同樣地,為表不改變氫氧化I丐的含量時(shí)的拉延筋試驗(yàn)中的按壓負(fù)荷(kgf)與模具表面的摩擦系數(shù)之間的關(guān)系的圖。圖5中示出以下三個(gè)樣品的試驗(yàn)值。(I)樣品1:潤滑劑(氫氧化鈣的含量:15%)(2)樣品2:潤滑劑(氫氧化鈣的含量:25%)(3)樣品3:潤滑劑(氫氧化鈣的含量:45%)樣品I的試驗(yàn)結(jié)果以“□”表示，樣品2的試驗(yàn)結(jié)果以“Λ”表示，樣品3的試驗(yàn)結(jié)果以“〇” 表示。圖5所示的試驗(yàn)中，與圖4所示的試驗(yàn)時(shí)同樣地，測定按壓負(fù)荷由200kgf以200kgf的幅度升高至3600kgf時(shí)的模具表面的摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)的測定通過圖2所示的拉延筋試驗(yàn)進(jìn)行。
由氫氧化鈣的含量可知，樣品I不在本實(shí)施方式涉及的模具用潤滑劑的范圍內(nèi)，而樣品2和3在本實(shí)施方式涉及的模具用潤滑劑的范圍內(nèi)。對于樣品1，雖然按壓負(fù)荷增加的同時(shí)摩擦系數(shù)緩慢降低，但是按壓負(fù)荷為2600kgf時(shí)產(chǎn)生燒接。即，樣品I的耐咬住負(fù)荷為2600kgf，為最低容許負(fù)荷2800kgf以下。與此相對地，本實(shí)施方式涉及的模具用潤滑劑之一的樣品2中，產(chǎn)生燒接時(shí)的按壓負(fù)荷為3000kgf。即，樣品2的耐咬住負(fù)荷為3000kgf。該樣品2的耐咬住負(fù)荷大于樣品I的耐咬住負(fù)荷2600kgf，進(jìn)而也大于最低容許負(fù)荷2800kgf。進(jìn)一步地由圖5可知，樣品2的摩擦系數(shù)表示出低于樣品I的摩擦系數(shù)的值。另外，本實(shí)施方式涉及的模具用潤滑劑之一的樣品3中，產(chǎn)生燒接時(shí)的按壓負(fù)荷為3600kgf。即，樣品3的耐咬住負(fù)荷為3600kgf。該樣品3的耐咬住負(fù)荷大于樣品I的耐咬住負(fù)荷2600kgf，進(jìn)而也大于最低容許負(fù)荷2800kgf。進(jìn)一步地由圖5可知，在所測定的按壓負(fù)荷的全部范圍內(nèi)，樣品3的摩擦系數(shù)表示出低于樣品I和2的摩擦系數(shù)的值。由樣品2與樣品3的比較可知，氫氧化鈣的含量越高則模具表面的摩擦系數(shù)也越低。如上所述，通過將本實(shí)施方式的模具用潤滑劑涂布到模具的表面上，與使用以往的潤滑劑(切削油+ 二硫化鑰)的情況相比，可以增大耐咬住負(fù)荷，且可以降低模具表面的摩擦系數(shù)。耐咬住負(fù)荷越大、另外模具表面的摩擦系數(shù)越低，則模具的壽命越延長，因此通過使用本實(shí)施方式涉及的模具用潤滑劑，可以切實(shí)地延長模具的壽命。雖然在上述實(shí)施方式中列`舉出了使用涂布有本發(fā)明涉及的模具用潤滑劑的模具進(jìn)行加壓成型的例子，但是本發(fā)明涉及的模具用潤滑劑還可以用于塑料成型、壓鑄成型、使用其它模具進(jìn)行的成型中。附圖標(biāo)記說明10、11 臺(tái)座(歹口 7 夕)12超硬工具13模具試樣14冷軋鋼板15按壓方向16拉拔方向20邊界線
權(quán)利要求
1.一種模具用潤滑劑，該模具用潤滑劑為包含切削油和混合到所述切削油中的氫氧化鈣(Ca(OH)2)的模具用潤滑劑，其中，以體積分?jǐn)?shù)20%以上的比率含有所述氫氧化鈣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具用潤滑劑，其特征在于，所述氫氧化鈣具有按照下式確定的平均粒徑，log H ≥log D 且 D < 40 μ mH:模具表面的最大凹凸差， D:氫氧化鈣的平均粒徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模具用潤滑劑，其特征在于，所述氫氧化鈣的平均粒徑在模具成型后為所述氫氧化鈣的初始粒徑的1/2以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的模具用潤滑劑，其特征在于，所述氫氧化鈣為以經(jīng)過燒結(jié)的貝殼作為原料而生成的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種與以往的潤滑劑相比，可以進(jìn)一步提高模具的壽命的模具用潤滑劑。本發(fā)明涉及的模具用潤滑劑含有切削油和氫氧化鈣(Ca(OH)2)，以體積分?jǐn)?shù)20%以上的比率含有氫氧化鈣。
文檔編號(hào)C10N30/06GK103108943SQ201080067269
公開日2013年5月15日 申請日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者古君修, 荒牧正俊, 中尾友紀(jì), 山下芳隆, 金子晃, 及川正廣 申請人:株式會(huì)社尼利可, 國立大學(xué)法人九州大學(xué), 愛迪生熱處理株式會(huì)社