專利名稱：模具用含粉體油性潤滑劑、使用其的靜電涂布方法及靜電涂布裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及含粉體油性潤滑劑、使用該潤滑劑的靜電涂布方法及靜電涂布裝置， 所述含粉體油性潤滑劑在鋁、鎂、鋅等非鐵金屬的鑄造及鍛造加工中在模具上使用。
背景技術：
眾所周知，非鐵金屬的加工中使用模具的工序有鑄造、鍛造、擠壓加工、擠出加工 等方法。從工序來看時，鑄造大致區(qū)分為高壓鑄造、重力鑄造、低壓鑄造、擠壓鑄造等，鍛造 大致區(qū)分為冷鍛、熱鍛。另外，從成為加工的對象的材料方面來看時，大致區(qū)分為鐵、非鐵金 屬及塑料。從涂布于模具面的潤滑劑來看時，大致區(qū)分為水溶性潤滑劑及油性潤滑劑，水溶 性潤滑劑分為透明的溶液型和牛奶狀的不透明的乳化型。從潤滑劑中的成分來看時，可以 分為含有粉體的類型和不含有粉體的類型。從涂布的方法來看時，大致區(qū)分為毛刷涂布、液 滴法及噴霧法。噴霧可以分為雙流體方式及單流體方式和非靜電型及靜電型的組合。高壓鑄造、重力鑄造、低壓鑄造的基本工序相同。這些工序例如可以比作在平底鍋 上涂抹油、將攪拌混合好的生雞蛋流入其上、制作炒雞蛋的工序。在鑄造非鐵金屬時，為了 防止模具(相當于平底鍋)和金屬熔液(相當于攪拌混合好的生雞蛋)的固結，在模具上涂 布潤滑劑(相當于食用油)。其后，將溶解好的高溫的金屬熔液流入模具，固化后，取出制品 (相當于炒雞蛋)。但是，從鑄造成的制品的生產(chǎn)效率和強度的品質來看時，高壓鑄造以高 生產(chǎn)效率得到低強度品，重力鑄造以低生產(chǎn)效率得到高強度品，低壓鑄造與高壓鑄造相比， 以接近重力鑄造的生產(chǎn)效率得到接近重力鑄造的強度。關于部件的破壞引起的有可能與危 及生命的物質，即使為低生產(chǎn)效率，也必須生產(chǎn)高強度的物質。即使破壞也與生命無關的部 件的生產(chǎn)，即使卷入少許空氣并海綿化而強度降低，也重視生產(chǎn)效率。即，這些方法的主要 差異為金屬熔液向模具部的填充速度的差異，按重力鑄造、低壓鑄造、高壓鑄造的順序速度 加快。因此，在模具生成的涂布膜所受到的熱量不同，重力鑄造受熱最多，高壓鑄造受熱量 最少。因受熱量不同，潤滑劑有時分解、消失，現(xiàn)狀為適用不同的潤滑技術。另一方面，刀的生產(chǎn)為例，鍛造工序為通過敲打固化的金屬來提高強度的方法。也 為通過以高壓敲打而將固化的金屬變形為希望的形狀的方法。涂布膜暴露于高溫的時間 短，暴露于非常高的壓力下。因此，現(xiàn)狀為使用與鑄造差異很大的潤滑技術。對于這樣的各種分類的組合，難以以一種潤滑劑滿足全部的要求，現(xiàn)狀為對每個 用途靈活運用個別的潤滑技術。但是，可以為考慮了二、三個的多種組合的潤滑技術。本申 請與以這些多種技術的綜合為目標的潤滑技術有關，按高壓鑄造、重力鑄造、低壓鑄造及鍛 造的順序在本說明書的后面的內容中進行說明。A)高壓鑄造從該領域來看，過去40年間，鋁、鎂、鋅等非鐵金屬用潤滑劑、脫模劑的90%以上 為水溶性型脫模劑。使有效成分在水中乳化而形成的水溶性脫模劑主要以使用空氣壓的雙 流體噴霧方式涂布于模具上。在導電性過好的水溶性脫模劑中，完全不能靈活運用靜電噴霧技術。從數(shù)年前開始使用可以以與水溶性的使用量相比為1/500 1/1000的微量的涂 布進行鑄造的油性潤滑劑。但是，由于僅可以涂布微量的油性潤滑劑，因此，有時復雜結構 的模具或大型模具中的涂布膜的形成不充分。復雜結構的模具的情況下，特別是在由涂布 面隱藏的模具部位中的涂布膜具有形成不充分的傾向。此外，由于在模具上具有凹凸，所 以，具有在凹部形成較厚的涂布膜、在凸部形成較薄的涂布膜的傾向。因此，在凹部，油性潤 滑劑成分過量地積存，成為鑄造制品的鑄造孔(海綿化)增加的原因之一，容易成為在凸部 因潤滑性的不足引起的模具和鑄造制品的熔敷、燒結的原因。作為生產(chǎn)現(xiàn)場中的對策，現(xiàn) 狀為，以犧牲少許鑄造孔增加、并且也向隱藏的部位或凸部噴射的飛沫粒子較多地到達的 方式使油性潤滑劑的涂布量增加而進行鑄造。另外，大型模具的情況，非鐵金屬的金屬熔液 具有的熱能大。因此，有時模具整體、特別是微細部位的溫度接近于金屬熔液的溫度，成為 3500C以上的高溫。因此，油性潤滑劑發(fā)生被稱為Leidenfrost的現(xiàn)象，油性潤滑劑的液滴 沸騰。由此引起油性潤滑劑對模具面的潤濕性惡化。即，因沸騰而從模具面飛到地板上的 液滴也增加。其結果，有時應該形成的涂布膜變薄，潤滑性差。水溶性脫模劑的情況的對策為，大量地涂布并冷卻模具，在Leidenfrost溫度以 下使其附著。當然，會產(chǎn)生排水引起的問題。作為油性潤滑劑的情況的對策，采取2種方法。 一種是為了使涂布膜變厚而大量涂布。另一種是為了微細的高溫部位的冷卻而涂布幾乎蒸 發(fā)了的程度的少量水并在其后涂布油性潤滑劑。大量涂布油性潤滑劑時，形成充分的涂布 膜的部位的涂布膜厚度也增加。其結果，成為鑄造制品中的鑄造孔量增加的傾向。另外，有 時鑄造制品的強度多少會降低。此外，即使為少量的水，也需要用于涂布的配管。即，現(xiàn)有技術存在如下問題點。1)對模具的隱藏的部位不充分供給油性潤滑劑，難以在該部位形成潤滑需要的涂 布膜。2)在模具的微細部位難以形成充分的厚度的涂布膜。3)在模具的凹凸部位難以形成均勻的涂布膜。為了解決這些油性潤滑劑的問題，靜電涂布為有效的方法。用涂布裝置將帶有負 電荷的油性潤滑劑油滴噴霧到正電荷的模具中。其為使噴霧的潤滑劑油滴到達至模具的隱 藏的部位的技術。但是，由于水溶性脫模劑的導電性過好，因此，不能適用靜電涂布。專利 文獻1中，作為對涂料賦予導電性的方法，提出了添加作為靜電助劑的醇或銨鹽來降低電 阻值的技術。但是，在鑄造現(xiàn)場，醇或銨的煙霧不優(yōu)選。專利文獻2涉及教導在涂料中添加 靜電助劑的技術。但是，在“極性低的油性潤滑劑”中，“極性強的靜電助劑”僅溶解0. 3質 量％左右，引起沉淀、分離，故不優(yōu)選。本申請人進行了研究，結果，以該水平看不到靜電助 劑的附著量增加效果。如果追加極性溶劑，則靜電助劑的溶解增加，但由于為極性溶劑，因 此會傷害現(xiàn)場操作者的健康。因此，在油性潤滑劑的組成中，從對健康的考慮來看，不優(yōu)選 具有極性的溶劑。為了解決如上所示的靜電涂布的更多問題點，本申請人提出了通過在油性潤滑劑 中配合水和可溶劑而提供少許傳導性并靜電涂布在高壓鑄造用模具上的技術。但是，存在 難以應對因潤滑劑的少量涂布引起的冷卻性不足而導致的潤滑面的高溫化而產(chǎn)生的燒結 的傾向。
B)重力及低壓鑄造就鑄造用潤滑涂布膜而言，鑄造時的金屬熔液的流速為大的因素。如重力鑄造那 樣金屬熔液的流速非常低時，潤滑涂布膜接觸約600°C的高溫的金屬溶液的時間長，潤滑涂 布膜顯著劣化。其結果，涂布膜變薄，在金屬熔液固化時，有時固結于模具。因此，為了不受 劣化影響，現(xiàn)狀為，主要使用形成無機粉末溶解于水的“涂模劑”的物質。涂模劑的涂布膜 為粉體，不劣化。但是，由于涂模劑含有水，因此需要干燥。例如，相當于日本房屋中所使用 的涂抹灰泥的工序，需要長時間的干燥。鑄造的情況下，萬一在干燥前流入金屬熔液時，金 屬熔液鋁和水引起水蒸氣爆炸。因此，涂布后，數(shù)小時的干燥工序不可缺少，如果“每次鑄 造時進行涂布、干燥、生產(chǎn)”，則生產(chǎn)效率非常低。因此，為了省略干燥工序，現(xiàn)狀為，“每數(shù)十 個或百數(shù)十個生產(chǎn)進行1次涂布”。而且，涂模劑的涂布被稱為工匠技術，優(yōu)秀的工匠每涂 布1次可以生產(chǎn)100個以上。技能差的工匠有時連10個也不能生產(chǎn)。另外，用涂模劑制成 的厚的涂布膜有時部分地剝離。剝離了的粉體混入制品中，使制品的強度非常低。何時產(chǎn) 生剝離尚不明確，因此，一般將發(fā)生剝離的該批次的全部鑄造制品設定為不合格，并進行回 收。另外，在制品設計面上涂布膜剝離時，剝離的制品部成為凸部，外觀不良。在鑄造工序中，不僅防止固結、而且金屬熔液也在細微雕刻成的模具的部位完全 流動而精加工成所希望的類型的制品也是很重要的要素。為了確保該熔液流動性，涂布較 厚的涂模劑。即，延遲金屬熔液的冷卻，將金屬熔液的粘度保持在較低水平，使金屬熔液遍 及模具的細部。如上所述，數(shù)十次中進行ι次涂布，確保厚的涂布膜(數(shù)十 百數(shù)十μπι的 厚度)，但每次鑄造時微量的粉體存在于制品中。因此，涂布膜緩慢地變薄，隔熱效率降低。 最終，金屬熔液溫度降低，不能確保熔液流動性，金屬熔液沒有流至模具的各個角落。即，做 成了形狀潰散的炒雞蛋。初期的涂布膜厚，進行了數(shù)十次鑄造后的涂布膜薄。因此，初期的 制品的冷卻速度和進行了數(shù)十次鑄造后的冷卻速度上產(chǎn)生差異。其結果，存在金屬的結晶 組織不同、在涂布初期和涂布后期制品的品質不同的缺點。即，為了使制品的品質穩(wěn)定而需 要頻繁地涂布，并且涂布后還需要進行頻繁的干燥，因此，生產(chǎn)效率降低。犧牲穩(wěn)定的品質 的同時，在初期進行厚涂抹，使用直至潤滑性惡化的薄度，減少無效的干燥工序。而且，由涂布膜制成的制品的表面一般為梨皮狀，對制品而言，不滿足外觀上的品 質要求，因此，需要進行以拋光為目的的后處理。并且，如果除去水，則使用100%的粉體，因 此，干燥后粉體的飛散不可避免，在操作環(huán)境上也需要注意。作為彌補這種缺點的技術，已知有記載于專利文獻3及專利文獻4的技術。兩技 術都涉及為了大幅度縮減干燥時間而不含有水的油性潤滑劑。另外，通過增加涂布次數(shù)，避 免過度厚涂抹，生成與現(xiàn)有的涂模劑相比更均質的涂布膜。而且，通過降低粉體含量，盡可 能做成薄的膜，防止膜的剝離。另外，由于為低濃度粉體，因此，也極力抑制生產(chǎn)現(xiàn)場中的粉 體的飛散。C)鍛造鍛造為壓縮制品化的金屬材料且使其變形的技術。該技術可以大致區(qū)分為自由鍛 造和模型鍛造2種。不用模具而敲打鐵材制作的刀為自由鍛造的良好的實例。另一方面， 使用模具以制品的均質化為目的進行的為模型鍛造。發(fā)動機部件的曲軸可以說是模型鍛造 的良好的實例。另外，為了在變形中降低所需要的壓縮力，有時將鍛造材料(以下稱為被加 工件)進行加熱并使其軟化。根據(jù)被加工件的材質，加熱的溫度不同。根據(jù)加熱的程度，一般分為冷鍛、溫鍛、熱鍛，但沒有數(shù)量化的明確的區(qū)分。冷鍛在被加工件的再結晶溫度以下(通常為室溫)實施，尺寸精度非常高。因此， 常?？梢詻]有后加工處理地進行制品化。冷鍛適于小型制品。另一方面，熱鍛在再結晶溫 度以上實施，適應于大型制品。但是，在被加工件的表面生成氧化覆膜，容易產(chǎn)生制品的破 裂。另外，由于使金屬變形，因此，被加工件以高壓進行壓縮。在被加工件和模具間沒有潤 滑劑的狀態(tài)下，被加工件和模具間粘連或固結。因此，為了防止粘連或固結，在模具上涂布 潤滑劑。一般而言，冷鍛利用物理吸附容易形成涂布膜。另一方面，熱鍛的高溫在高溫下引 起Leidenfrost現(xiàn)象，潤滑劑成分難以附著于模具。另外，即使附著，物理吸附力也弱，涂布 膜的形成變難。以水為介質的潤滑劑的情況下，在100°C以下水不干燥而不能潤滑，但在中 間溫度下容易形成涂布膜。但是，當其超過240°C時，由于Leidenfrost現(xiàn)象而難以形成涂 布膜。作為市場上的形成涂布膜的材料，可列舉以下的形態(tài)。1)石墨系水乳化型、油性分散型的2種潤滑劑。2)白色粉體系云母、氮化硼或三聚氰胺氰脲酸酯的水乳化型。3)玻璃系在膠體狀硅酸和芳香族羧酸的堿金屬鹽混合體系(專利文獻幻中被 稀釋成水而使用的類型。4)水溶性高分子系含有水(專利文獻6)。石墨從低溫至高溫顯示優(yōu)異的潤滑性。但是，石墨的情況，操作環(huán)境因黑色粉體而 被污染，環(huán)境惡劣。特別是在油中混合有石墨的類型的潤滑劑成為顯著污染的原因。白色 粉體為主體的潤滑劑不會使操作環(huán)境惡化至石墨那樣的程度，但盡管如此，粉體含量多時， 也污染操作現(xiàn)場。而且，白色粉體與石墨相比，潤滑性差。另外，白色粉體有時硬度高，存在 損傷模具表面、縮短模具壽命的傾向。玻璃系及高分子系潤滑劑可以形成厚的覆膜，但與石墨相比，潤滑性差，模具壽命 短。另外，玻璃潤滑劑在裝置周圍形成玻璃膜或高分子膜，不像白色粉體那樣，但需要定期 的清掃操作，而且操作效率也差。由于石墨及白色粉體系潤滑劑在水或油中分散有粉體，因此，經(jīng)常發(fā)生在貯藏時 產(chǎn)生分離的問題或配管、噴霧器等堵塞的問題。水玻璃系在涂布的噴嘴附近發(fā)生干燥。特別 是操作中斷長時助長干燥，產(chǎn)生噴嘴前端的堵塞。其結果，再開始操作時，涂布量降低。因 此，潤滑能力不足，產(chǎn)生不良品。水乳化系潤滑劑的模具的冷卻性好，需要廢水處理。另外，模具面超過230°C時，被水包圍的潤滑劑的霧在模具面沸騰。其結果，潤滑劑 對模具的附著效率變差，必須大量地涂布潤滑劑。即，水溶性潤滑劑的涂布膜形成很大程度 上依賴于溫度，因此，嚴格的模具溫度的控制不可缺少。由于水在100°c以下難以蒸發(fā)，因 此，乳化型的潤滑劑不適于冷鍛。另一方面，乳化型的潤滑劑可以在溫鍛、熱鍛中使用。但 是，水冷卻模具，被加工件加熱模具。重復該加熱、冷卻循環(huán)時，模具上產(chǎn)生裂紋。需要進行 模具的修補，而且，修補次數(shù)增加時，會導致高價的模具廢棄。即，水縮短模具的壽命。另 外，在成形工序中被加工件溫度顯著降低時，需要進行高負荷下的成形，這成為縮短模具壽 命的主要原因。關于潤滑劑的涂布方法，大量涂布時，存在循環(huán)時間(用于生產(chǎn)1個制品的操作時間)延長的問題。水溶性的潤滑劑的情況，由于大量涂布，在生產(chǎn)效率方面不優(yōu)選。另外， 也可列舉起因于因大量涂布而導致的潤滑劑的飛散的操作環(huán)境的惡化及潤滑劑補充頻率 的增加等問題。而且，有時被加工件的加熱工序導致生產(chǎn)性的降低。使用現(xiàn)有的水溶性潤 滑油的生產(chǎn)工序在被加工件升溫后為多種多樣，有預成形、粗鍛成形和精加工成形等工序。 此時，在成形工序進行的同時，被加工件的溫度降低，因此，變形阻力增加，成形困難。特別 是水溶性潤滑劑的情況，由于涂布量多，模具被冷卻，溫度加速降低。作為其對策，有時增加 再升溫工序。但是，再升溫工序會導致循環(huán)時間、空間、運轉成本等生產(chǎn)效率的降低。為了解決上述問題點，本申請人提出了含有低濃度的粉體的油性潤滑劑。由于其 為油性，因此不含有水，可以防止水引起的生產(chǎn)性的降低或生產(chǎn)成本的惡化。另外，粉體量 為低濃度，可以減少現(xiàn)場環(huán)境的惡化、減少潤滑劑貯藏時的沉淀的問題。而且為少量涂布， 因此，冷卻能力小，可以削減再加熱工序，生產(chǎn)效率好。但是，在高負荷下，根據(jù)條件的不同 會發(fā)生粘連。如上所述，每種情況下，現(xiàn)有技術某種程度上得到確立，但還沒發(fā)現(xiàn)涉及可在高壓 鑄造、重力/低壓鑄造及鍛造中通用的潤滑劑的技術?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1 特開平9-23M96號公報專利文獻2 特開2000-153217號公報專利文獻3 特開2007-253204號公報專利文獻4 特開2008-93722號公報專利文獻5 特開昭60-1四3號公報專利文獻6 特開平1199895號公報

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，提供組合物、涂布該組合物的涂布方法及用于涂布的涂布裝 置，其中，將含有“粉體”的“油性潤滑劑” “靜電涂布”在高壓鑄造、重力鑄造、低壓鑄造及鍛 造的模具，防止特別是高溫部位和高負荷下的燒結。本發(fā)明第一發(fā)明涉及模具用含粉體油性潤滑劑，其包含60 99質量％的包含油 的油性潤滑劑、0. 3 30質量％的可溶劑、0. 3 15質量％的無機粉體及7. 5質量％以下的 水，并其靜電涂布在模具；或涉及模具用含粉體油性潤滑劑，其包含60 98. 7質量％的包 含油的油性潤滑劑、可溶劑0. 8 30質量％、0. 3 15質量％的無機粉體及水0. 2 7. 5 質量％，并且其靜電涂布在模具。另外，本發(fā)明第二發(fā)明涉及靜電涂布方法，其將所述模具用含粉體油性潤滑劑靜 電涂布在模具。另外，本發(fā)明第三發(fā)明涉及靜電涂布裝置，用于將所述的模具用含粉體油性潤滑 劑靜電涂布于模具，并具有對所述模具用含粉體油性潤滑劑提供靜電的靜電提供裝置和設 置在多軸機器人上的靜電涂布槍。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，在高壓鑄造、重力鑄造、低壓鑄造或鍛造的模具進行靜電涂布時，可以防止特別是由涂布裝置隱藏的部位、高溫部位和高負荷下的燒結。


圖I(A)是本發(fā)明的靜電涂布裝置的概略的整體說明圖。另外，圖I(B)是對由作 為圖I(A)的靜電涂布裝置的一部分的靜電涂布槍向模具涂布油性潤滑劑的狀態(tài)進行說明 的圖。圖2是模擬實際機器的模具中的油性潤滑劑的附著的實驗室型附著量測定試驗 器的說明圖。圖3是用于推斷取出在實際機器模具中固化的鋁制品時需要的摩擦力的實驗室 型摩擦試驗器的說明圖。圖3(A)對在試驗片涂布潤滑劑的狀況進行說明。圖3(B)對在涂 布有潤滑劑的試驗片使熔融的鋁固化、其后測定摩擦力的狀況進行說明。圖4表示用于與確認靜電涂布效果時的涂布方向平行地設置試驗片的配置。圖5是測定直至在高溫熔融的鋁熔液固化的流動長度的熔液流動性試驗器的整 體圖。圖6是表示構成圖5的熔液流動性試驗器的臺的側面的圖。圖7是表示構成圖5的熔液流動性試驗器的蓋的圖。圖7(A)為表示蓋的側面的 圖，圖7(B)為表示蓋的背側的圖。圖8是表示利用圖5的熔液流動性試驗器的流動性試驗中使用的量器和棒的圖。 圖8(A)為表示用于熔液流動性試驗的量器的圖，圖8(B)為表示用于熔液流動性試驗的棒 的圖。圖9是模擬實際機器的重力鑄造裝置的成形性評價試驗器的示意圖。圖10是構成圖9的成形性評價試驗器的左側模具的詳細圖。圖11是構成圖9的成形性評價試驗器的右側模具的詳細圖。圖12是用于說明成形性評價試驗的操作的圖。圖13是表示通過成形性評價試驗固化的鑄造制品的圖。圖14是對模擬實際機器鍛造的環(huán)壓縮試驗器的概要進行說明的圖。圖15是在實際機器鍛造裝置中試驗性地裝載有靜電涂布裝置的狀況的說明圖。
具體實施例方式以下對本發(fā)明第一發(fā)明進行更詳細的說明。a)油性潤滑劑第一發(fā)明中所使用的油性潤滑劑是指包含油且如果沒有表面活性劑或后述的可 溶劑就不能與水混合、極性低、在常溫為液體的可燃性物質的物質。油性潤滑劑優(yōu)選包含 石油系飽和烴成分(溶劑或礦物油和合成油)、改善潤滑性的潤滑性改進劑成分(硅油、 動植物油、脂肪酸酯等潤滑添加劑)和用于保持涂布膜的高粘度石油系烴油成分。例如可 列舉國際公開W02006/025368號公報中所敘述的潤滑劑和目前被稱為“啟動劑(startup agent)，，的潤滑劑、脫模劑。本發(fā)明的含粉體油性潤滑劑中，油性潤滑劑為60 99質量％。優(yōu)選為60 98. 7 質量％，更優(yōu)選為70 90質量％。當其小于60質量％時，模具面上的干燥性變差，當其大于99質量％時，模具面上的涂布膜變薄，有潤滑性降低的傾向。石油系飽和烴成分優(yōu)選主要使用溶劑或者礦物油和合成油。這些成分為數(shù)十 數(shù)千種化合物的混合物，沸點低時稱為溶劑，沸點高時稱為礦物油或合成油，沒有明確的區(qū) 分。通常不以沸點而以作為揮發(fā)性的指標的燃點進行區(qū)分。極為一般地而言，溶劑被認為燃 點約為150°C以下，礦物油或合成油被認為為200°C以上，其中間的成分有時被稱為溶劑， 有時被稱為礦物油。如果油性潤滑劑的燃點低，則干燥性好并形成穩(wěn)固的涂布膜，但著火的 危險性升高，且膜厚變薄。另一方面，如果油性潤滑劑的燃點高，則著火的危險性減小，但 干燥性降低，涂布膜外觀上變厚，但過量的部分增多，因熱而下垂。其結果，存在成為鑄造孔 的原因的傾向。本發(fā)明的含粉體潤滑劑中，石油系飽和烴的燃點計優(yōu)選在70 250°C的范 圍。另外，上述高粘度石油烴作為用于保持涂布膜的粘合劑起作用，因此為百分之幾左右的 成分，優(yōu)選具有250°C以上的燃點(揮發(fā)性低)。若燃點低于70°C，則被歸類為火災危險性 高的第二石油類，不優(yōu)選之。作為石油系飽和烴成分的溶劑，可列舉碳數(shù)10以上的在常溫為液體的烴。具體列 舉癸烷、十二烷、十八烷或碳數(shù)15的石油系溶劑。其中，從火災的危險和模具面上的干燥 性的觀點考慮，優(yōu)選碳數(shù)14 16的石油系烴。作為石油系飽和烴成分的礦物油，例如可 列舉錠子油、機器油、發(fā)動機油、氣缸油。作為石油系飽和烴成分的上述合成油，例如可列 舉聚α-烯烴(乙烯-丙烯共聚物、聚丁烯、1-辛烯低聚物、1-癸烯低聚物及它們的氫化 物等)、單酯(硬脂酸丁酯、月桂酸辛酯)、二酯(戊二酸雙十三烷基酯、二 -2-乙基己基己 二酸酯、己二酸二異癸酯、己二酸雙十三烷基酯、二 -2-乙基己基癸二酸酯等)、多酯(偏苯 三酸酯等)、多元醇酯(三羥甲基丙烷辛酸酯、三羥甲基丙烷壬酸酯、季戊四醇-2-乙基己酸 酯、季戊四醇壬酸酯等)、聚氧化亞烷基二醇、聚苯醚、二烷基二苯醚、磷酸酯(磷酸三甲酚 酯等)。作為上述潤滑性改進劑成分，有脂肪酸、有機酸、醇或有機硅。作為脂肪酸成分，可 列舉例如菜籽油、大豆油、椰子油、棕櫚油等植物性油脂。另外，作為有機酸，除油酸、硬脂 酸、十六烷酸、月桂酸之外，可列舉牛脂脂肪酸等高級脂肪酸的一元醇酯。作為醇，可列舉多 元醇酯，作為硅油成分，可列舉二甲基有機硅或烷基改性有機硅。其中，在高溫下的潤滑性 方面，優(yōu)選菜籽油和烷基改性硅酮。油性潤滑劑可以單獨使用它們的任一種，另外，可以混 合使用2種以上。b)可溶劑在本發(fā)明中，可溶劑為將水溶解、而且具有溶解于極性低的油性潤滑劑中的性質 的物質，可列舉醇、二醇、酯、醚、酮類的溶劑或乳化劑。如果溶解有水的這些溶劑進一步溶 解于油性潤滑劑，則有時水和溶劑的一部分分離，產(chǎn)生渾濁，其結果，電阻也無限增大。Cl、 C2的低級醇或二醇充分地將水溶解，但存在著在石油系油性潤滑劑中發(fā)生分離的傾向。另 外，由于油性潤滑劑一邊涂布一邊使用，因此，對操作者的健康的影響少的毒性、極性低的 溶劑也為所必需的性質。接近于無臭的性質也是重要的?？紤]這些方面，為了使水溶解于 極性低的油性潤滑劑，與容易氣化的醚或酮、C3、C4、C5等的低級醇、低級酯相比，同時具有 親水基和親油基的非離子型或陰離子型的乳化劑最優(yōu)選作為可溶劑。在可溶能力方面，最優(yōu)選HLB (Hydrophile-Lipophile Balance)在5 10的范圍 的可溶劑。如果HLB低于5，則難以溶解水，但在油中容易溶解。因此，為了使一定量的水溶解于油性潤滑劑，需要大量的可溶劑。HLB超過10時，容易溶解水但在油中難以溶解。因 此，要使一定量的水溶解于油性潤滑劑時，引起分離。作為適合的可溶劑，最優(yōu)選具有適合 的HLB范圍的可溶劑。如果為乳化劑，則與具有作為環(huán)境激素的問題的酚 醚型相比，優(yōu)選 沒有這樣的問題的非離子型的山梨糖醇酐系。擔心用于可溶劑的混合，阻礙油性潤滑劑本來的潤滑性，且使鑄造成的鋁制品的 鑄造孔的產(chǎn)生增加。為了將這些問題抑制到最小限度，抑制可溶劑的配合量使其低是重要 的?？扇軇┑牧績?yōu)選設定為水含量的9倍以下。本發(fā)明的含粉體油性潤滑劑中，可溶劑為 0. 3 30質量％。當其小于0. 3質量％時，引起可溶劑不能溶解水、水從其它成分分離的問 題，當其大于30質量％時，存在引起可溶劑自身從其它成分分離的問題的傾向。進一步優(yōu) 選為0.8 30質量％。c)無機粉體上述的油性潤滑劑、水、可溶劑的各成分在超過400°C的溫度區(qū)域內在數(shù)秒內分 解。也存在即使一部分分解也保持潤滑性的成分，但涂布膜變薄，隔熱性降低。如果涂布膜 變薄，則引起模具和金屬熔液直接接觸，直至燒結。另外，隔熱性降低時，金屬熔液的溫度降 低，金屬熔液的粘度上升。其結果，鋁熔液不會流動至模具的各個角落，不能鑄造需要的形 狀的制品。另一方面，鍛造的情況下，隔熱性降低時，被加工件的溫度降低、變硬。其結果， 為了被加工件變形，需要更大的力。如實施例中后述的那樣，確認了無機粉體在高溫下不易 劣化，維持厚的涂布膜，發(fā)揮隔熱性。即，無機粉體在鑄造中防止燒結、在鍛造中防止燒結和 被加工件變形壓力降低方面具有效果。作為無機粉體的實例，可列舉滑石、云母、云母、粘土、二氧化硅、耐火灰漿、氮化 硼、氟樹脂、絹云母、硼酸鹽、氧化鋁粉、焦磷酸鹽、碳酸氫鈉、氧化鈦、鐵丹、Radiorite ( 7 ” 才，4卜)、氧化鋯、石墨、炭黑等。其中，為了賦予油中的粉體的抗沉淀性，最優(yōu)選使粉體表 面吸附有機物的粘土。另外，優(yōu)選比重比較輕、且比較難以沉淀的碳酸鈣。無機粉體的配合 量為0.3 15質量％，優(yōu)選1 10質量％。當其多于15質量％時，通過在制造后長期保 存，引起在使用油性潤滑劑之前無機粉體沉淀的問題，另外，鑄造制品或被加工件受傷，表 面的光澤變差。另外，操作現(xiàn)場被粉體污染。另一方面，當其小于0.3質量％時，高溫下的 燒結防止效果變小。d)水a(chǎn))中敘述的油性潤滑劑的電阻值為無限大，不適于靜電涂布。但是，通過將油性潤 滑劑的電阻值調整為5 400ΜΩ的范圍，可以進行靜電涂布。例如，在油性潤滑劑中得到 可溶劑的幫助而溶解0. 8質量％的水時，電阻值降低到約20ΜΩ。詳細的試驗結果在后面 敘述，本發(fā)明的含粉體油性潤滑劑中，添加水0 7. 5質量％。進而，更優(yōu)選添加水0. 2 7.5質量％。水超過7.5質量％時，從油性潤滑劑產(chǎn)生水的分離，貯藏中的潤滑劑變質。另 一方面，即使在水分量為0質量％的情況下，在以1. 5V的低電壓測量的電阻表中，電阻顯示 無限大，但潤滑性改進劑那樣的具有極性的成分在高電壓(60KV)的靜電涂布條件下發(fā)揮 一定的靜電效果。在后述的表2中，混合水0. 1質量％時，電阻值從無限大減少為1500ΜΩ， 混合0. 4質量％時，電阻值降低到900ΜΩ，但水小于0. 2質量％時，存在電阻值的降低程度 變小的傾向。再有，作為與油性潤滑劑的組成有關的優(yōu)選的范圍，需要考慮油性潤滑劑接觸高溫的模具和金屬熔液的時間、生產(chǎn)時的壓力、加工制品的表面光澤、油性潤滑劑中的粉體的 抗沉淀對策的有無。在對高溫的模具和金屬熔液的接觸時間短、具有攪拌油性潤滑劑的裝 置少的高壓鑄造中，優(yōu)選將無機粉體的量抑制到較低，設定為1 5質量％。在對高溫的模 具和金屬熔液的接觸時間長、攪拌油性潤滑劑為常識的重力、低壓鑄造中，可以將無機粉體 的量設定為高濃度。此情形下，無機粉體優(yōu)選為5 15質量％。在施加超高壓的鍛造中， 也考慮制品的受傷，無機粉體優(yōu)選為3 7質量％。將本發(fā)明的含粉體油性潤滑劑用于重力鑄造或低壓鑄造時，優(yōu)選包含80 90質 量％的油性潤滑劑、0. 8 4質量％的可溶劑、5 15質量％的無機粉體及0. 2 1質量％ 的水。無機粉體小于5質量％時，存在燒結防止效果變小的傾向，當其大于15質量％時，存 在在鑄造制品產(chǎn)生傷痕的問題發(fā)生的傾向。將本發(fā)明的含粉體油性潤滑劑用于高壓鑄造時，優(yōu)選包含85 97質量％的油性 潤滑劑、0. 8 8質量％的可溶劑、1 5質量％的無機粉體及0. 2 2質量％的水。無機 粉體小于1質量％時，存在燒結防止效果變小的傾向，當其大于5質量％時，存在油性潤滑 劑中的粉體沉淀、或在鑄造制品產(chǎn)生傷痕的問題發(fā)生的傾向。將本發(fā)明的含粉體油性潤滑劑用于鍛造時，優(yōu)選包含83 95質量％的油性潤滑 劑、0. 8 8質量％的可溶劑、3 7質量％的無機粉體及0. 2 2質量％的水。無機粉體 小于3質量％時，存在燒結防止效果變小的傾向，當其大于7質量％時，存在在加工制品產(chǎn) 生傷痕的問題發(fā)生的傾向。再有，本發(fā)明的含粉體油性潤滑劑可以根據(jù)需要適當使用用于使無機粉體有效地 分散的分散劑或用于賦予潤滑性的潤滑添加劑。以下，對第二發(fā)明及第三發(fā)明進一步詳細地進行說明。第二方面為將上述的含粉 體油性潤滑劑(第一方面)靜電涂布于模具的靜電涂布方法。優(yōu)選使用利用下述的靜電涂 布裝置(第三發(fā)明)的靜電涂布方法。第一發(fā)明的含粉體油性潤滑劑利用第三發(fā)明的靜 電涂布裝置容易產(chǎn)生靜電效果。因此，可以利用所謂的環(huán)繞效果在模具的隱藏的部位或凹 凸部位或者微細的部位均形成均質且充分的涂布膜。而且，由后述的實施例可知，含有粉 體、在模具面形成的涂布膜可以耐受高溫、高負荷條件，因此，潤滑性大幅度增加。特別是在 可以電動控制的多軸機器人上設置靜電涂布槍時，需要的模具部位中的靜電賦予的效果增 加。第三發(fā)明的靜電涂布裝置為用于實施第二發(fā)明的靜電涂布方法的裝置，其特征在 于，具有靜電提供裝置和設置在多軸機器人上的靜電涂布槍等。圖I(A)是靜電涂布裝置概 略的整體說明圖，圖I(B)是對相同裝置的一部分放大、且裝載于機器人上的同時涂布含粉 體油性潤滑劑的狀況進行說明的圖。本發(fā)明的靜電涂布裝置的基本結構即使在用于高壓鑄 造、重力/低壓鑄造及鍛造的任一目的的情況下也相同。具體而言，圖示于圖I(A)及圖1(B)。如圖KA)所示，靜電涂布裝置主要具有具 有噴霧噴嘴的靜電涂布槍1和分別電連接于該靜電涂布槍1的電極的靜電控制器2及變壓 器3，所述靜電涂布槍在其附近配置有對槍前端施加60KV以上的高電壓的未圖示的電暈放 電電極。此外，靜電涂布裝置具有對靜電涂布槍1供給含粉體油性潤滑劑的液體壓送裝置 4(由含粉體油性潤滑劑的容器、齒輪泵、閥門等構成)、經(jīng)由配管5對靜電涂布槍1供給壓 縮空氣的空氣壓縮機6和驅動靜電控制器2的電源7(AC200V或100V)。另外，由靜電控制器2及變壓器3構成靜電提供裝置8。另外，靜電涂布槍1具有空氣噴霧器和與含粉體油性 潤滑劑的噴出控制有關的沒有圖示的空氣壓縮驅動的多個流體控制閥。該靜電涂布槍1通 過空氣管連接于空氣控制系統(tǒng)13。再有，被靜電控制器2控制的變壓器3有時也內裝在靜 電涂布槍1中。來自變壓器3的高電壓送電至靜電涂布槍1的電極。含粉體油性潤滑劑利 用液體壓送裝置4供給至靜電涂布槍1，從安裝于靜電涂布槍1的噴霧噴嘴利用空氣噴霧器 進行霧化。從電源7輸出電力時，靜電提供裝置8起作用。進而，由空氣控制系統(tǒng)13對靜 電涂布槍1供給空氣壓縮驅動用壓縮空氣。另外，內裝的流體控制閥開放，開始空氣噴霧。 來自電源7的電力停止時，靜電提供裝置8停止，同時，流體控制閥關閉，空氣噴霧停止。以 噴霧的時間和用于提供靜電的時間同步的方式設計。利用在配置在噴霧噴嘴附近的電暈放 電電極的高電壓的電暈放電現(xiàn)象，在帶有電荷的狀態(tài)將霧化的含粉體油性潤滑劑涂布于模 具。另外，高壓鑄造及鍛造裝置的模具間的距離短，需要將靜電涂布槍1小型化。作為本發(fā) 明的特征之一，可列舉通過不將變壓器3內裝在靜電涂布槍1、使變壓器3在外部分離而將 槍主體小型化。另外，由于靜電涂布槍1小型，因此輕量、裝載機器人時的機器人的操作性 提高也是其特征。在后述的實施例中，作為靜電涂布槍1，使用旭寸t , ”株式會社制造的EAB90 型。另外，作為靜電控制器2，使用旭寸t 7々株式會社制造的BPS1600型。作為液體壓 送裝置4，組合使用’ X廣一夕’制造的K泵(0. 5cm3)型、才丨夕一夕一制造的 BHI62ST-18 型。如圖I(B)所示，多軸機器人9設置在沒有圖示的鑄造機。上述靜電涂布槍1經(jīng)由 托架10安裝于該多軸機器人9。由該靜電涂布槍1霧化的帶有負極性電荷的油滴11如圖 1 (B)所示對接地的模具12進行噴霧涂布。如上所述，靜電涂布裝置為具有由靜電控制器2、變壓器3及電源7構成的靜電提 供裝置8和設置在多軸機器人9的靜電涂布槍1的構成。通過設定為這樣的構成，以環(huán)繞 模具12的方式形成靜電場，因此，帶有負極性電荷的油滴11沿該靜電場而進行涂布。因此， 即使在靜電涂布槍1不直接面對的模具的部位(例如模具的背側)也可以涂布含粉體油性 潤滑劑。
實施例以下，對本發(fā)明的實施例及比較例涉及的非鐵金屬加工用的含粉體油性潤滑劑進 行詳細說明。再有，該發(fā)明并不限定于以下的實施例，可以在不脫離其主旨的范圍內將構成 要素進行變形而具體化。另外，可以利用實施例中所公開的多個構成要素的適當組合來形 成各種發(fā)明。例如，可以從實施例中所公開的全部構成要素刪除幾個構成要素。進而，可以 以成為不同的實施方式的方式適當組合構成要素。(A)制造方法首先，在附帶攪拌機的可加熱的不銹鋼制釜中投入規(guī)定量的十分之一的作為油性 潤滑劑的主要成分的溶劑。接著，投入規(guī)定量的具有分散性的粉體(m 4卜)，輕輕地 攪拌5分鐘。其后，全量地投入沒有分散性的粉體，攪拌 ο分鐘。另外，投入規(guī)定量的一半 的溶劑，攪拌 ο分鐘。接著，加入規(guī)定量的潤滑添加劑及殘留的溶劑，一邊攪拌，一邊加熱 至40°C，繼續(xù)攪拌10分鐘。另外，投入規(guī)定量的將水和可溶劑預先混合的液體，一邊加熱至40°C，一邊攪拌10分鐘。最后確認沒有沉淀物。(B)試樣的組成用于實施例的試樣由以下組成構成。油性潤滑劑說明本發(fā)明的油性潤滑劑的基本組成為3種(油性潤滑劑A、B、C)， 如表1所示，具有類似的組成。但是，根據(jù)試驗目的，相對于油性潤滑劑，適當變更水、可溶 劑和粉體的量。具體的組成記載于各項。水使用由自來水管得到的硬度約30的自來水。沒有特別說明的情況，使用0. 4 質量％的水?？扇軇┲癖居椭晔綍绲拇枷捣请x子和山梨糖醇酐單油酸酯和烷基苯磺酸金 屬鹽(鈣鹽)的混合物(商品名二 -一力> y > 140)。沒有特別說明的情況下，使用1. 6
質量％。粉體混合物根據(jù)目的混合適量的ι份寸廿 > 夕X · α夕··夕7公司制造的辦7 K卜(進行表面處理且附著有有機物的分散性優(yōu)異的粘土)、1份日本々> 々株式會社制 造的滑石、1份三共精粉株式會社制造的碳酸鈣的等量混合物。[表1]
權利要求
1.模具用含粉體油性潤滑劑，其包含包含油的60 99質量％的油性潤滑劑、0.3 30質量％的可溶劑、0. 3 15質量％的無機粉體及7. 5質量％以下的水，所述模具用含粉 體油性潤滑劑靜電涂布于模具。
2.模具用含粉體油性潤滑劑，其包含包含油的60 98.7質量％的油性潤滑劑、 0. 8 30質量％的可溶劑、0. 3 15質量％的無機粉體及0. 2 7. 5質量％的水，所述模 具用含粉體油性潤滑劑靜電涂布于模具。
3.靜電涂布方法，其將權利要求1或2所述的模具用含粉體油性潤滑劑靜電涂布于模具。
4.靜電涂布裝置，其用于將權利要求1或2所述的模具用含粉體油性潤滑劑靜電涂布 于模具，并具有對所述模具用含粉體油性潤滑劑提供靜電的靜電提供裝置和設置在多軸機 器人上的靜電涂布槍。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，提供油性潤滑劑、涂布該油性潤滑劑的涂布方法及用于涂布的涂布裝置，所述油性潤滑劑涂布于高壓鑄造、重力鑄造、低壓鑄造及鍛造中所使用的模具，可以防止特別是高溫部位和高負荷下的燒結。模具用含粉體油性潤滑劑包含60～99質量％含油的油性潤滑劑、0.3～30質量％的可溶劑、0.3～15質量％的無機粉體及7.5質量％以下的水，將其靜電涂布在模具上。另外，對于靜電涂布方法，將上述模具用含粉體油性潤滑劑靜電涂布模具。而且，靜電涂布裝置具有對上述模具用含粉體油性潤滑劑提供靜電的靜電提供裝置和設置在多軸機器人上的靜電涂布槍。
文檔編號C10M135/10GK102149800SQ20098013482
公開日2011年8月10日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權日2008年9月26日
發(fā)明者大澤范晃, 小松原博昭, 小林正尚, 山口智宏, 服部達哉, 杉澤宗紀, 村山富幸, 清水俊明, 芹野大介, 青木隆二朗 申請人:豐田自動車株式會社, 株式會社青木科學研究所, 愛信高丘株式會社