소성가공유 - eduk.co.kr · 회사소개. 회사이력 1989 이득윤활유설립 1998...

iideuk deuk Industrial Lubricants

소성가공유

주식회사 이 득

부설윤활연구소경북 경산시 자인면 교촌리 380-7

TEL : 053-857-5900, FAX : 053-857-5905

http://www.eduk.co.kr e-mail : [email protected]

iideukdeuk ㈜㈜이득이득 부설윤활연구소

회사소개회사소개

회사이력

1989 이득윤활유 설립

1998 공장등록 : {윤활유 정제업 신고 (산업자원부) : 산업용 윤활유 제조}

2000 법인 전환 (자본금 160백만원)

2003 자본금 증자(480백만원), 무역업 신고

2005 매출 : 75억원/2005년, 직원13명(R&D : 5명)

기술개발(R&D)

2002 기업부설윤활연구소(시험연구기자재 58종)인정(한국산업기술진흥협회)

2006 기술혁신형중소기업(INNO-BIZ)확인(중기청)

2004 나노실버메탈 콜로이드 첨가의 수용성절삭유제 조성물(특허 : 0418258)

무급유 베어링에 사용되는 윤활유 조성물 (특허 : 0443826)

유압작동유 및 습동면유 겸용 수용성절삭유제(특허 : 0439663)

생산제품 품질수준

2000 ISO 9001, ISO 14001 인증 (QMI)

2001 KS(11품목) 및 GQ마크(12품목) 인증 : 2006년 현재

2002 한국표준협회 으뜸상품 인정

2004 해양오염 방제자재-약제 형식승인(해양경찰청)


차 례

1. 소성가공유의 정의 및 분류

2. 프레스 가공유

3. 단조 • 압출 윤활제

4. 압연유

5. 신선 윤활제

6. 열처리용유


• 소성가공유

소재보다 단단한 공구로 소재의 불필요한 부분을 깎아내어 원하는 형상을만드는 절삭가공에 사용되는 절삭유제를 제외한 금속가공유의 총칭

• 소성가공유의 분류

고온으로 가열한 강을 적당한 온도로 냉각하여 경화시키는 목적으로 사용

열처리용유

다이(Dies)에 선재를 통과시켜 감면(Reduce)하여 정해진 품질, 표면성상의 마무리된 선으로 잡아당기는 신선가공에 사용

신선 윤활제

롤을 위ㆍ아래로 누르면서 회전시켜 소성변형을 시키는 가공에 사용

압연유

소재를 용기(Container)에 넣고 압축을 가하여 원하는 형태의봉상 혹은 최종 제품을 가공하는곳에 사용

압출 가공유

금속을 두들겨서 재질의 변화 또는 형태 변화를 시키는 단조가공에 사용

단조 가공유

판재를 프레스로 Drawing작업이나 성형가공 시에 사용프레스 가공유

내 용구 분

((주주) ) 이이 득득 부설화학연구소부설화학연구소iideukdeuk ㈜㈜이득이득 부설윤활연구소

프레스 가공유프레스 가공유


● 프레스 가공용 윤활제 선정

가. 윤활제 선정시 고려사항

공구온도의 상승과 소요되는 재료표면의 마무리의 정밀도, 면압력의 크기, 저장기간, 다음공정에 대한

배려 등이 있으며 이들의 판단 근거로는 일반적으로 경첩에 의한 데이터를 사용한다.

나. Drawing 공정의 윤활제 선정

프레스작업 중 drawing 공정은 마찰조건이 냉간단조나 압출가공등과 같이 가혹하지는 않으나 제품의

용적에 대해 표면적이 차지하는 비율이 높기 때문에 가공중 마찰면으로 작용하는 면적이 크고 윤활조

건이 적당치 않아 목적하는 소재나 금형에 표면손상이 초래되는 경우가 발생한다. 이러한 문제점을 해

결하기위하여 윤활제의 선정시 Table 1과 같은 요인들을 고려하여야 한다.

Table 1. Drawing 가공성에 미치는 요인

가. 내려누르는 하중

나. 가공속도4. 가공조건

가. 재질(강판, Al판, 등 및 동합금관)

나. 품질(경질판, 스텐인레스 강판, AI 판, 동 및 동합금판)

다. 표면처리(아연도금강관. 칼라강관)

3. 피 가공제

가. 형태, 치수

나. 표면조도 및 여유

다. 표면처리 (TiC, TiN. TD 처리 등)

2. 금형조건

가. 기유(파라핀계 광유, 나프텐계 광유, 혼합유)

나. 첨가제 (유성향상제. 극압제)

다. 점 도 및 산화의 정도

1. 윤활유


● 프레스 작업에 적용되는 윤활기술

충격압출, 냉간단조, 코이닝과는 달리 시편의 편면만이 가압되는 프레스성형에서 면압은 대체로 전단항

복응력보다 작다. 이는 평균압력이 가공별로 차이가 있기 때문이며, 이러한 가공별 차이는 Table 2에 저

점도 윤활제의 사용에 따른 마찰계수의 대략적인 값으로 나타내었다.

Table 2. 점도가 낮은 윤활제를 사용한 경우 마찰계수의 대략적인 값

0.03 ~ 0.09냉간압연

0.02 ~ 0.10인발

0.07 이하Ironing

0.15 ~ 0.25Deep drawing

평균마찰계수(μ) 가 공 내 용

Figure 1은 누름 면에서의 마찰계수와 drawing 응력 최대값과 의 관계를 나타낸 것으로 마찰계수가 감소

하면, drawing 응력 최대값은 점차로 감소하며 특히 연강이나 구리에서 우지나 광유에 스테아르산을 첨

가한 윤활제를 적용한 경우 마찰계수는 0.02로 감소하여 drawing 능력은 마찰이 없는 이상적인 drawing

응력에 접근하고 있다.

Figure 2는 강판의 성형파탄 한계 및 주름발생에 미치는 영향과 관련하여 프레스 윤활제에 있어서 윤활

성의 향상은 마찰계수의 저하를 가져오며, drawing 영력의 확대에 커다란 역할을 하고 있음을 나타내고

있다.


40

25

20

15

10

5

35

30

50

45

40

35

0.200.150.100.050 0.25

내려누르는 면의 마찰계수(µ)

드로

잉응

력의

최대

값(k

g/m

m2)

알루미늄

구리

연강

황동60/40

20 30 40 50 60 70 80 90

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

블링크를 내려누르는 힘(PH) (톤)

마찰

계수

(µ)

피탄영역

드로잉영역

주름발생영역

Figure 1. 마찰계수와 drawing 응력의 관계 Figure 2. 피탄한계, 주름발생한계에 미치는 윤활효과


● 프레스 가공유의 주성분

대부분의 프레스 가공유는 광유계 비수용성 가공유이며, 수용성 가공유라 할지라도 계면활성제 이외에 기

타 성분은 광유계 윤활유이므로 그 성격은 비수용성 가공유와 같이 다. 즉, 광유계 프레스 가공유는 광유

에 유성향상제와 극압첨가제 및 방청제 등 기타 각각의 기능성이 있는 첨가제들의 배합으로 구성되어있다.

근래에는 특정유기산으로 구성된 수용성 가공유가 개발되어 시판되기도 하지만 그 구성 성분이

CH3COOH라든지 C6H5COOH와 같이 탄소와 수소로 구성되어 있는 산들로서 사용범위가 한정되어 있

다는 것이 흠이다.

가. 광유의 분류 및 가공성능

(1) 광유의 분류

- 파라핀계

직선형 또는 가지형 포화탄화수소로 구성되어 있으며 주성분은 n-Butane와 iso-Butane이다. 축합

고리에 짧은 측쇄를 갖는 상당히 기다란 탄소사슬의 분자로 되어 있고, 점도지수가 크고, 압력 및 온

도에 대한 점도변화가 작다.

- 나프텐계

환상형 포화탄화수소 구조로 되어 있으며, 주성분은 Cyclohexane이다. 복잡한 탄소 고리에 비교적

짧은 약간의 탄소사슬이 결합한 것으로서 점도지수가 낮고, 압력 및 온도에 대한 점도변화가 크다.

- 아로마틱계

환상형 불포화탄화수소 구조로 되어 있으며, 주성분은 Benzene과 Naphthalene이다. 탄소사슬 배열

이 일정하지 않으며 점도지수 낮고 압력 및 온도에 대한 점도변화가 크다.


(2) 가공성능

파라핀계나 나프텐계 광유를 프레스 가공유로 사용한 경우의 가공속도와 한계드로잉비(LDR)에서 피

가공재가 비교적 성형하기 쉬운 연강판이나 알루미늄판에서 동일한 프레스 가공유를 사용했을 때,

가공속도가 낮으면 LDR이 작고, 가공속도가 빨라짐에 따라 증대한다. 스테인리스강판(SUS 430) 등

의 성형에는 저속가공의 경우 LDR이 크고, 고속가공에서는 저하한다.

- 파라핀계 광유

① 저속 가공시 빗물 떨어지는 모양의 커다란 표면 흠의 발생하나 가공속도가 빨라짐에 따라 감소하며, 가공속도가 60m/min에서는 거의 보이지 않음.

② 금속이착량이 많으나 올레인산을 첨가하면 현저이 감소한다.

- 나프텐계 광유

① 표면 흠의 발생은 저속가공에서도 작으나, 고속가공에서는 가공면의 크랙(crack)이 크고, 광택이 저하된다.

② 파라핀계 광유보다 가공성, 가공면의 표면손상 및 금형표면에 부착하는 금속이착이 우수하나첨가제의 첨가시 효과는 크게 나타나지 않는다.

위의 특성들로 인하여 가공표면에 광택이 요구되는 성형품에는 파라핀계 광유에 첨가제를 가한 프레

스 가공유로 가공하는 편이 좋은 결과를 얻을 수 있다.


파라핀계 광유

- 저속가공시 나프텐계 광유보다 LDR이 적다.

- 올레인산 첨가시 LDR이 크게 증가한다.

나프텐계 광유

- 저속가공시 LDR이 크다.

- 올레인산 첨가시 LDR이 크게 증가하지 않는다.

●파라핀계광유VG32(기유)○파라핀계+1%올레인산▲나프텐계광유VG32(기유)△나프텐계+1%올레인산

○

○○○

○

△

△△△

△

●

●●

●

●

▲

▲▲

▲

▲

0.1 1 10 100

1.80

1.90

2.00

2.10

2.20

가공속도 m/min

한계

드로

잉비

Figure 3. 가공성에 미치는 기유의 영향

Figure 4. 윤활영역의 striebeck 곡선

a 경계윤활

b 혼합윤활

c 탄성유체윤활

d 유체윤활

a b c d

η : 점도, N : 속도(회전수), P : 하중ηN/P

마찰

계수µ

Figure 4의 Striebeck곡선에서 나타난 바와 같이 가

공속도가 빠른 경우에는 유체 윤활이 차지하는 비율

이 높기 때문에 연강판이나 알루미늄판의 프레스성

형가공이 유리하다.


Table 3. 프레스용 윤활제의 조성`

고형윤활제

+ 유성제

고형윤활제

+ 수용액

고형윤활제

+ 수용액

① 고형윤활제 +광유

② 광유 +고점도유성제

비수용성 윤활유수용성 윤활유수용성 윤활유비수용성 윤활유

티타늄판탄소강 후판

온 간 프 레 스

수용성 윤활유비수용성 윤활유

① 광유+극압제+계면활성제

② 광유+극압제+고형윤활제+계면활성제

① 동식물유

② 광유+유성제+극압첨가제

③ 광유+유성제+극압첨가제+고형윤활제

냉간프레스 : 탄소강 박판


Table 4. 프레스 가공유(윤활제)의 분류와 적용

Filler함유

Filler없음

○

○

○

○

C

○ ○

○

○ ○

○

○

S A

○

○

C

○

○

○

○

○

○

S A

○

○

○

○

○

○

CS

○

A

○Spacing제로서 10~50%고체필러함유, 뜸김방지에 유효, 제거곤란

지방산비누+지방

+MoS2, ZnO

○○어느정도 농후한 페이스트상으로약35~60%의 지방함유물로 희석, 제거곤란

지방산비누

+지방비누 /지방컴파운드

○에멀젼은 느슨한 것일수록 성형성양호, 원액분리

팜유, 라노린,

우지, 계면활성제지방에멀젼

○○○윤활성은 우수하지 않으나, 순환사용가능, 저렴하고, EP제함유의 강화에멀젼도 있음

광유, 유지, 지방산

계면활성제솔루블유

○농도는 작업의 가혹성에 의함, 붓칠 또는적하도포, 수세제거용이하고 가격저렴

스테아린산Na염

올레인산Na염비누용액

수용성윤활제

○S계 : Fe3막+S, 산화막촉진촉매작용, P계 : 인산철염형성, 낮은 마찰계수

황화유지, 황화광유

유기인산염광유/EP첨가제

○○Cl계 : 고점도, Cl을 함유하는 고분자막 형성, 드로잉성 양호, 탈염소방지제 함유

염소화파라핀

염소화지방유광유/염소화물

○○각종 점도의 것이 있고, 드로잉성 양호, 방청성 크나 약간 냄새있음

파라핀왁스

X-올레핀산화물광유/석유산화물

○○유지 : 유성제로 금속표면 부근엣 있는 기름의 점도를 올려주는 작용

천연수지

합성에스테르광유/유지

○○광유 : 흡착은 랜덤으로 윤활성은 그리좋지 않다. 성형후 자유분적은 적다.

광유(탄화수소)경질광유

기름상윤활제

FFF

깊은드로잉얕은드로잉타 발특 징주 성 분윤 활 제

분류


Table 4. 프레스 가공유(윤활제)의 분류와 적용 (계속)

락카형

(얇은막)

가소성형

(막두껍

다)

강산성포리머막(Mill Bond)

용착막형(열가소성형)

점접착막형

(플라스틱테이프)

느슨한 막형

(고체중합체)

○

○

C

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○ ○

○ ○

S ACS ACS A

○성형성 우수, 부식억제 효과 크고, 공정생략가능, 결점은 고가, 공해문제

인산아연+비누인산염+비누

(화성처리)

○점도한 낮은 전당성 피막형성, 내 블록킹성 양호

퐆리아크릴산공중합물+금속막연화제

막두께 2.5~7.5㎛ 분리효과 크다.

에칭때문에 냉연림드강에는 부적합

메타아크릴레이트공중합물+용제

최소 막두께 32㎛필요, 분리효과 크다.PVB, PVA, PVC

용제

라텍스에 붙인 종이막, 자기 정착성, 분리효과 크고, 판 및 공구보호

폴리에치렌쉬트

분리효과 크다, 판 및 공구보호, 일반적으로 고분자피막은 제거곤란 또는고가임.

폴리에치렌

폴리프로필렌

PTFE

유기고분자(중합체피막)

얇은 막으로도 고압에 견딘다. 약 300℃에서 윤활성 있고, 용제 탈지가능

천연왁스,

합성왁스

건조왁스막

(비수용성 건조피막)

극압하 철비누형성, 성형성 및 탈지성도 양호 저렴, 단열건조가 필요

알카리비누+

Filler(붕사)

건조비누막

(수용성 건조피막)

건조막윤활제

FFF

깊은드로잉얕은드로잉타 발특 징주 성 분윤 활 제

분류


나. 사용되는 첨가제의 작용 및 효과

; 소성가공용 윤활유에 첨가제로 제일 많이 사용되고 있는 것은 유성향상제(가공이 용이한 조건)와 극

압첨가제(가혹한 조건)이다.

(1) 유성향상제의 작용 및 효과

유성향상제는 분자내에 -COOR, -COOMe, -COOH, -OH등의 극성기를 갖고 있어서 금형의

표면 및 피가공 재료 표면에 물리적 또는 화학적(고급지방산의 경우 철, 구리 및 알루미늄과 같은 금

속면에 흡착하여 금속비누를 형성 유성을 더욱 향상시킴.)으로 흡착하여 윤활 막을 형성하여 기유보

다도 더욱 유막강도를 증가시켜준다.

- 유성향상제는 저속에서 큰 효과를 나타냄(가공속도

가 작은 경우 금형표면과 피가공재표면과의 금속접

촉의 기회가 많아 양자간의 마찰이 큼).

- 유성향상제를 첨가하면 유막강도가 증가하여 금속접

촉은 적어지고, 미끄럼마찰의 저하로 가공성은 향상

된다.

○

△

●

0.1 1 10 100

1.80

2.00

2.20

가공속도 m/min

한계

드로

잉비

□

○

○○

○ □□□□

△△

△

△ ●●

●

●

●파라핀계광유VG32(기유)

○ ″+1%올레인산

△ ″+1%올레일알코올

□ ″+1%메칠올레잇트

Figure 5. LDR에 미치는 유성향상제의 영향


Table 5. 광물유의 윤활성

0.1150.110.1280.1370.130.120.08~0.15150~300180~220100~8000.88~0.92합성유

0.150.160.140.140.1250.120.1~0.152202404100.970실린더유

0.150.150.160.150.130.120.1~0.15210205280.915다이나모유

0.180.190.180.160.150.150.1~0.15210210290.920기계유

0.190.180.20.20.170.180.1~0.26315512.60.892스핀들유

2502001501005025마찰계수구 1개내압도(kg)

진자식유성시험기에 의한 마찰계수(℃)4구시험(200rpm)인화점

(℃)

점도 50℃

(cSt)

비중(15/4℃)

항목

품명

Table 6. 동식물유를 첨가제로 사용한 경우의 윤활성

0.160.1350.1220.1080.1250.130.08~0.12100~22023520~260.89~0.90경유

0.160.140.130.120.1220.1250.08~0.12100~22027030~400.89~0.91돈지

0.170.1320.130.1150.120.130.08~0.12100~22026538~420.89~0.90생지

0.180.1250.090.1010.110.120.06~0.1120~200275융점

31~430.90~0.91팜유

0.160.140.130.1180.1350.130.08~0.12150~180325650.915대두유

0.180.130.090.100.130.130.08~0.12150~180326620.916채종유

2502001501005025마찰계수구 1개내압도(kg)

진자식유성시험기에 의한 마찰계수(℃)4구시험(200rpm)인화점

(℃)

점도 50℃

(cSt)

비중(15/4℃)

항목

품명


- 유성향상제의 금속이착성

올레인산 > 올레일알코올 > 에스테르

※ figure 6의 결과는 알루미늄판을 피가공재로 한 경

우이고, 피가공재가 연강판이나 스테인레스 강판

인 경우에는 결과가 다를 수 있음.

1 10 100

가공속도 m/min

평균

X선

강도

Al K

aX

10

3cp

s●파라핀계광유VG32(기유)

○ ″+1%올레인산

△ ″+1%올레일알코올

□ ″+1%메칠올레잇트

●

●

●

○

□

△□

□

△△○

○

0

0.1

0.2

0.3

0.4

Figure 6. 금속이착에 미치는 유성제의 영향

(2) 극압첨가제의 작용 및 효과

가혹한 조건하(복잡한 형상의 가공, 코너(comer)가 작은 경우, 또는 피가공재가 경질이면서도 강도

가 큰 재료의 가공)에서 가공하는 경우 금속간의 접촉부분이 고온상태가 되어 유성향상제(최고 150

도 이하)의 극성기가 금속면으로 부터 탈착되어 효과를 나타내지 못한다. 이 때 첨가된 극압첨가제

가 발생한 열에 의해 금속과 반응하여 반응피막을 형성하고 이 피막에 의해 금속간의 마찰이 저하되

며 프레스가공성이 향상되는 효과를 나타낸다.

((주주) ) 이이 득득 부설화학연구소부설화학연구소iideukdeuk ㈜㈜이득이득 부설윤활연구소iideukdeuk ㈜㈜이득이득 부설윤활연구소

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Tr

온도 T(。K)

마찰

계수µ

Ⅰ: 파라핀계 광유

Ⅱ : 지방산

Ⅲ : 극압첨가제

Ⅵ : 극압첨가제+지방산

Tr : 극압첨가제가표면과 화학반응하는 온도

0.1 1 10 100

1.80

2.00

2.20

가공속도 m/min한

계드

로잉

비

○□△●

●

●

●

●

△

△

△

△

□

□

□

□

○○○

○

●파라핀계광유VG32(기유)

○ ″ + 1% TCP(P)

△ ″ + 1% DBS(S)

□ ″ + 1% 염화파라핀(C)

Figure 7. 온도변화에 따른 윤활제의 마찰거동 Figure 8. 가공법에 미치는 극압첨가제의 영향


Table 7. 첨가제의 종류와 구조식

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7CH2OH올레일알코올

CH17H35COOCH3의 염화물(1mol 중에 5Cl)펜타클로로메틸스테아렛트

CH3(CH2)nCH3의 염화물(Cl : 40%)염화파라핀

R:C4-C5

Zn-디알길디티오

포스페이트

디벤질디셀파이드

(C4H9O)3P트리부틸포스페이트

크리크레실

포스페이트

유지의 황화물황화유지

극압첨가제

CH3(CH2)14CH2OH세칠알코올

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH올레산

C17H35COOH스테아린산

C17H35COOC4H9부틸스테아레이트

채종유

구조식첨가제명구분

RO OR

CHH2C

H2COOCR2OOCR1

OOCR3

H3C

H3C

H3C

O

O

O

P=O

CH2SSCH2

P S

S

Zn PS

S

RO OR


● 프레스 가공유의 종류

; 프레스 가공유는 화학적 성분, 가공하려는 소재 및 가공법에 따라 여러 가지 가공유가 있다.

가. 강용 프레스 가공유

(1) 타발작업의 경우

- 일반적으로 경질의 광유가 사용됨

- 전기강판의 경우 제품표면에 부착된 유막이 건조될 것이 요구되어 석유계 용제를 많이 사용

(2) 후판작업의 경우

: 금형 마모방지, 제품 방청성, 소둔 후 탄소오염이 없는 제품인 점도가 약간 낮은 광유가 적합

(3) 냉연강판, 열연강판의 drawing작업의 경우

: 가공의 난이도, 급유방법, 가공 후의 탈지조건을 검토 한 최적 점도의 석유계 윤활유형 가공유


Table 8. 보통강판용 프레스 가공유

방청Cl

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

유성S20m/min10m/min200℃100℃25℃

○

○

○

○

2.35

2. 35

2.375

2.35

2.35

2.375

2.375

2.40

2.45

2.475

2.45

2.50

2.45

2.35

2.35

2.35

2.35

2.35

2.375

2.375

2.40

2.425

2.425

2.40

2.425

2.40

0.096

0.092

0.144

0.112

0.084

0.112

0.086

0.072

0.056

0.072

0.096

0.072

0.070

0.132

0.164

0.180

0.144

0.136

0.140

0.118

0.121

0.108

0.144

0.148

0.124

0.128

0.128

0.136

0.15

0.136

0.144

0.112

0.131

0.144

0.104

0.104

0.144

0.116

6.5

15

15

7

7

6.5

9

15

15

8.5

15

15

15

184

168

179

198

191

213

226

221

240

263

250

250

230

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

첨가제Drawing 시험

(Drawing 비)

진자식유성시험기

마 찰 계 수

4구시험

(200rpm)

내압(kg/cm3)

인화점

C.O.C

(℃)

유제

No.


Table 9. 고장력강판용 프레스 가공유

Cl

○

○

○

○

○

○

○

○

유성S20m/min10m/min200℃100℃25℃

○

○

2.30

2.35

2.225

2.275

2.325

2.375

2.35

2.275

2.375

2.20

2.25

2.30

2.325

2.337

0.096

-

0.100

0.065

0.060

0.184

-

0.136

-

0.125

0.150

0.140

0.084

-

0.156

-

0.130

0.130

0.130

0.103

-

15<

-

15<

15<

15<

15<

-

200

-

180

210

221

-

-

1

2

3

4

5

6

7

첨가제Drawing 시험

(Drawing 비)

진자식유성시험기

마 찰 계 수

4구시험

(200rpm)

내압(kg/cm3)

인화점

C.O.C

(℃)

유제

No.

나. 스테인레스 강용 프레스 가공유

(1) 연성이 우수하여 drawing 가공은 어렵지 않으나, 단단하고 응착성이 큰 재료이므로 가공유 피

막이 파괴의 문제가 있다.

(2) 염소계 극압제를 함유한 고점도 유제의 사용이 바람직하고, 비누피막형 유제의 단독 또는 수산염

피막처리후 사용하기도 하며, 얇은 고분자 피막도 자주 사용한다.


Table 10. 스테인리스 강판용 프레스 가공유

0.080

0.080

0.120

0.096

0.120

0.076

0.090

0.090

0.108

0.080

0.088

0.064

0.078

200℃

2.3152.325--14수용성유제

2.252.250.1000.0800.10012이상-13

○2.2752.250.0840.0820.10815이상-12

○2.302.300.1380.1400.15515이상-11

○2.2252.250.1320.1360.15615이상20010

○2.252.2750.1120.1000.12015이상-9

○2.252.2250.0940.0920.09615이상1948

○2.2252.200.1080.1150.10015이상-7

○○2.152.1750.0980.1080.11415이상1646

○○2.1752.200.0880.1040.11615이상1745

○2.1752.1870.1700.1760.14015이상2064

○2.1872.200.1040.1320.10815이상2403

○2.150.1610.1600.13615이상1632

Cl

○

S20 5150℃100℃25℃

○2.152.1750.1240.1580.13815이상1691

EP제Drawing 시험

(Drawing 비, m/min)

진자식유성시험에 의한

마 찰 계 수

4구시험

(200rpm)

내압(kg/cm3)

인화점

C.O.C

(℃)

유제

No.


다. 동 및 동합금용 프레스 가공유

(1) 가공성이 양호한 재질이나, 니켈이나 기타의 동합금은 용착성이 심하고 가공이 어렵다.

(2) 가벼운 가공 : 염소계를 함유한 광유계나 수용성 에멀젼형을 사용

※에멀젼형은 비누 및 중성유지를 함유한 것이 좋고 비수용성 가공유는 고점도의 것이 가공이 우수

저점도의 가공유는 고속가공에서 가공유의 흡착이 불충분하여 drawing성능이 좋지 않다.

(3) 유황계 극압제를 함유한 가공유는 얼룩(sulfur Stain)의 발생으로 사용할 수 없고, 지방산을 함유

한 가공유는 지방산과 동이 반응하여 지방산 비누를 생성하여 가공유가 동이온 고유의 녹색으로

변화하므로 피함이 좋다.

(4) 무산소 타프핏치동은 drawing 가공성이 양호하여 40도에서 15cSt 전후의 저점도 염소계 극압제

를 함유한 광유형으로 가공, ironing 작업에는 중간 점도의 제품(60cSt)이 적합하다.

(5) 단동과 황동 : 염소계 극압제를 함유한 중점도의 가공유가 적합

(6) 타발이나 굽힘가공세서 금형의 마모가 심한 인청동이나 소부하기 쉬운 양백

: 극압제가 많이 함유된 반 융착성이 우수한 고점도의 가공유가 적합

Table 11. 동ㆍ동합금용 프레스 가공유

200℃

Cl 화합물0.0700.1020.11015<240F-5

-0.0560.1080.10415<240F-4

Cl 화합물0.0860.1180.131-226F-3

Cl 화합물0.1440.1800.15015<179F-2

100℃25℃

Cl 화합물0.0900.1130.1259164F-1

EP제진자식유성시험에 의한 마찰계수4구시험 (200rpm)

내압(kg/cm3)

인화점

C.O.C (℃)

유제

No.


Table 12. 동ㆍ동합금용 수용성 프레스 가공유

30.5

30.8

29.5

29.1

표면장력

(dyn/cm)

8.87

8.95

8.32

8.65

pH

200℃

---0.13012.0X 5G-2

---0.14810.6X 3G-2

---0.18015X 3G-1

100℃25℃

---0.1409.5X 1G-1

극압첨가제마 찰 계 수4구시험 (200rpm)

내압(kg/cm3)

희석

배율

유제

No.

라. 알루미늄 가공용 프레스유

(1) 소부발생이 쉬운 재료, 재질, 판 두께, 가공의 종류에 따라 다양한 프레스 가공유가 있다.

(2) 가벼운 가공에는 광유만으로 가능, drawing 속도에 따라 고속에서는 저점도, 저속에서는 고점도

의 사용이 적합하며 첨가제로는 유리지방산과 같은 경계윤활 첨가제가 적합하다.

(3) 일반적으로 염소계 극압제를 많이 함유한 광유계가 많이 사용되나 가공후 바로 탈지작업을 하지

않고 장기간 방치하면 녹(White Corrosion)을 발생하는 문제가 있다.

(4) 수용성 에멀젼형 가공유도 사용되고 있으나 얼룩(stain)발생의 문제가 있어 가공액의 pH를 8.7 ~

9.3 정도로 유지해야 하며, 산ㆍ알칼리에 약해 drawing 가공에는 지방산을 함유하지 않은 비누와

중성유지를 함유한 세정성이 우수한 에멀젼형 가공유가 적합하다.


Table 13. 알루미늄용 프레스 가공유

-0.1720.1680.1161525812

Cl 화합물0.0700.1020.11015<24011

-0.0560.1080.10415<24010

S 화합물, Cl 화합물0.0720.1210.144152219

Cl 화합물0.1040.1980.156152568

Cl 화합물, S 화합물0.1080.1040.11615<1747

Cl 화합물0.0920.1560.138151956

200℃

Cl 화합물0.0920.1760.162152185

Cl 화합물0.0920.1640.14461904

Cl 화합물0.1440.1680.14461693

Cl 화합물0.1440.1800.15015<1792

100℃25℃

Cl 화합물0.0920.1640.13615<1681

EP제진자식유성시험에 의한 마찰계수4구시험 (200rpm)

내압(kg/cm3)

인화점

C.O.C (℃)

유제

No.

Table 14. 알루미늄용 수용성 프레스 가공유

---0.11813.526.28.90X 53

Cl 화합물--0.1409.524.28.80X 3

25.8

25.4

30.2

29.1

표면장력

(dyn/cm)

8.20

8.16

8.55

8.65

pH

200℃

Cl 화합물--0.16413.5X 5

---0.1649.5X 22

---0.18015X 2

100℃25℃

---0.1409.5X 11

극압첨가제마 찰 계 수4구시험 (200rpm)

내압(kg/cm3)

희석

배율

유제

No.

((주주) ) 이이 득득 부설화학연구소부설화학연구소iideukdeuk ㈜㈜이득이득 부설윤활연구소iideukdeuk ㈜㈜이득이득 부설윤활연구소

마. 건조 피막형 윤활제

; 비교적 소수의 성형키 어려운 부분에 제한되어 사용, 판재 성형용의 건조피막 윤활제로 새롭게 인식

되고 있으며 인체에 해가 없고 안전하다. 이러한 건조피막형 윤활제의 역할은 유체윤활로서 작용한다

고 고려되며, 일반적으로 아주 가혹한 프레스 작업에 한하여 사용된다.

(1) 비누베이스 피막(Soap-based film)

- 비누베이스를 따뜻한 수용액 상태로 한 후 임지법이나 롤러(Rollers)코팅방법으로 도포한 후

가열하여 물을 제거하여 제조한다.

- 일반적으로 지방산을 비누화한 금속비누의 복합물에 충전제 및 방청제와 수분함량 조절제등을

가한 제품으로 건조형 비누피막을 만든다.

(2) 전환코팅 피막

- 인산염 처리로 널리 알려져 있으며, 금속표면과 화학적으로 결합하므로 변환과정 중에 금속과

금속의 접촉을 방지하는 막이라 생각할 수 있다.

- 신선가공이나 튜브인발 등 가혹한 조건에만 사용되었으나 금속판재의 아이어닝(ironing)작업

에도 사용되고 있다.

(3) 중합체 코팅 피막

- 주로 금속판재 성형의 윤활제로 사용되며, 느슨한 피막, 접착피막 및 부착피막 등이 있다.


- 느슨한 피막의 폴리에틸렌 코팅제는 스테인리스강이나 알루미늄과 같은 광택성 금속의 선정된

부위에 사용된다.

- 접착피막은 최근 플라스틱 테이프 자체가 접착력이 있는 제품으로 시판되고 있으나 이의 결점

은 느슨한 피막 코팅제와 거의 비슷하다.

- 부착형 피막에는 두꺼운 껍질형태의 피막과 락카 형태의 피막 두 종류가 있다.

① 두꺼운 껍질 형태의 피막

성형된 부분으로부터 피막을 제거할 때 피막의 찢김을 방지하기 위해 최소 32㎛의 두께를 유

지해야 한다.

② 락카 형태의 피막

얇은 락카형의 피막은 침지법이나 분무법으로 도포되며, 두께는 25 ~ 75 ㎛정도가 적당하다.

Table 15. 피막의 주성분에 따른 마찰특성과 실용성능

강의 인발에 특히 우수하다. 보통비누보다 매우 우수하다.착색거의 없음.

200도까지 마찰은 극히 낮음염소화된혼합산, 나트륨비누, 유황화지방산

대단히 우수하다.

보통비누보다 훨씬 우수하다.

대단히 좋음. 저마찰

180도 이상에서 조금 파단.유황화올레인, 피마자유나트륨비누

대단히 좋다. 보통비누보다 우수하다.

착색한다.

대단히 좋음.

180도 이상에서 조금 파단.유황화올레인, 피마자유암모늄비누

보통비누보다 조금 좋다중용150도 이상에서는 급격히 파단나트륨비누, 칼륨비누, 올레인

조건만 좋으면 만족, 안전도는 낮다중용150도 이상에서는 급격히 파단스테아르산나트륨

실용성능마찰특성주성분


● 프레스 가공유의 선정

가. 프레스 가공유의 선정 시 최우선 고려사항

(1) 프레스 가공유와 금속재료와의 적합성(녹 발생, 부식, 변색은 없는지)

(2) 가공성능 및 가공에 적합한 최적 점도의 선정

(가공성이 허락하는 범위 내에서 되도록 저점도의 프레스 가공유를 선정)

나. 프레스 가공유의 선정 시 사전 조사할 사항

(1) 피가공물의 재질과 두께, 가공의 종류와 공정

(2) 가공속도, 프레스가공의 전후처리, 금형의 재질과 금형의 표면처리

(3) 프레스유의 도포방법 등의 정확한 정보가 없이는 최적합의 가공유를 선정하기 어렵다.

Table 16. 점도의 높고 낮음에 의한 장단점

(1) 가공성능이 좋다.

(2) 방청성이 좋다.

(3) 안개의 발생이 적다.

(1) 작업성이 좋다 – 취급하기 쉽다.

(2) 순환사용하기 쉽다.

(3) 기름의 소비량이 작다.

(4) 쌀지가 용이하다.

(5) 냉각성이 좋다.

(6) 여과가 용이하다.

높은 점도의 경우낮은 점도의 경우


Table 17. 금속재료별로 본 프레스유 선정표

1. 극압성이 높을 것(뜯김 방지를 위해 극압성이 필요, 염소계나 활성유황계 기름이 적합)

2. 윤활성이 좋을 것(깨지는 것을 방지하기 위해 금형에 매끄럽게 미끄러져 들어가도록 유성이 높은 프레스유가 적합)

3. 방청성능이 좋을 것(강의 최대 결점은 녹이며, 장기간 방지될 수 있을 것, 염소계 프레스가공유는 녹발생이 쉽다. 유황계 프레스유가 적합)

4. 탈지성이 용이할 것(알칼리 탈지액 또는 염소계 용제로 제거가 용이할 것)

가. 유활계 프레스가공유 : 알칼리 탈지가 용이

나. 염소계 프레스가공유 : 염소계 용제에 의해 탈지가 용이

5. 산화안정성이 좋을 것(프레스가공 후 부착한 유막이 산화 중합하여 경화하고, 탈지불량이 된다. 이를방지하기 위해 산화안정성이 요망)

6. 냉각성이 좋을 것(고속 트랜스퍼 프레스가공에는 냉각성이 필요하기 때문에 수용성 저점도유가 적합)

7. 냄새가 적을 것

냉연강판,

열연강판

1. 타발성(극압성)이 좋은 유-인계함유 가공유가 제일적합

2. 건조성이 좋은 것-당연히 빨리 휘발하는 저점도유에 의해 세정을 생략한다.

3. 소둔성이 좋을 것-약800도에서 소둔 후 잔사가 생긴지 않을 것.

4. 판이 서로 붙지 않을 것.

5. 깨끗이 건조하는 가공유가 좋다.

6. 유황계 가공유는 잔사가 많으므로 부적당 하다.

7. 방청성이 좋을 것(타발 후에서부터 다음 공정까지의 방청성이 좋을 것)

8. 소둔, 용접 후에 녹 발생이 일어나는 염소계 가공유는 부적당하다.

9. 냄새가 적을 것(양호한 작업환경을 위해 가급적 휘발냄새가 없을 것)

10. 인화점이 놓을 것(화재의 방지, 인화점이 50도 이상일 것이 요망됨.)

11. 피부염의 발생이 적을 것(점도가 극히 낮으므로 피부에 침투성이 강하므로 주의가 필요하다.)

규소강판

요망되는 성능재질


Table 17. 금속재료별로 본 프레스유 선정표(계속)

1. 하얀 녹을 발생시키지 않는 프레스유(염소계 프레스유는 사용하지 않을 것, 알루미늄은 양성금속이므

로, 일반적으로 수용성유는 사용하는 것이 어렵다. 유황계유는 큰 해는 없으나, 장기간 보관 시 녹에

주의)

2. 가공성이 좋을 것(알루미늄에 대하여 지방산>유지>에스테르>알코올의 순서로 효과가 있다.)

알루미늄판,

알루미늄

합금판

1. 부식, 변색을 일으키지 않을 것(유황계 프레스유는 사용엄금)

가. 유리지방산을 함유하는 프레스유는 구리와 동 비누를 만들고, 제품과 기름을 녹색으로 변화시키

므로 부적당

나. 염소계 프레스유는 크게 해가 없다.

다. 동의 불활성화 유제를 첨가한 프레스유가 요망

2. 소둔성이 좋을 것(소둔 후의 잔사가 적을 것, 유지, 지방산함유는 부적당, 에스테르계 프레스유가 요

망)

동판 및

동합금판

1. 극압성이 높을 것(스테인리스는 뜯김이 발생하기 쉬워 뜯김 방지 목적으로 염소계 프레스유가 적합,

유황계는 그렇게 효과가 좋지 않음)

2. 냉각성이 좋을 것(수용성 유제가 많이 사용되고 있다.)

스테인레스강판

1, 하얀 녹을 발생하지 않을 것(염소계 프레스가공유는 하얀 녹을 발생하기 쉬우므로 주의가 필요)

2. 탈지하기 쉬울 것(알칼리 탈지성이 우수한 프레스가공유가 적합)

3. 파우더링(powdering)이 작을 것(드로잉할 때 아연분말이 박리되어 금형에 부착하거나, 프레스가공

유에 혼입하는 파우더링이 작을 것이 요망됨, 유황계로서 유성이 높은 프레스가공유가 적합, 수용성

프레스가공유는 부적당.)

아연도금

강판

요망되는 성능재질


Table 18. 프레스유에 대해서 요구되는 성격의 추세

1. 첨가제의 사용제한에 의한 드로잉성 저하1. 작업환경의 쾌적화냄새의 감소

1. 방청성 저하

2. 드로잉성 저하

3. 부패

4. 도장면, 실(seal)에 나쁜 영향

5. 급유펌프의 마모증대

6. 기계유의 혼입에 의해 수용성유의 오염

7. 폐액처리의 경비증대

1. 고속가공에의 대응

2. 기계의 오염방지

3. 안개, 냄새의 감소

4. 경비절감

수용성화


1. 도금, 도장불량감소

2. 탈지액 소비량 절감

3. 탈지온도의 낮춤이 가능

탈지성 향상

(저점도화~극압제량 감소)

1. 항유화성 저하

2. 경비 상승

1. 장기재고품의 방청

2. 불량률감소방청성 향상

1. 극압제(S, Cl, P계)의 사용에 의해 녹,

부식, 작업환경의 악화 및 경비상승

1. 불량률 감소

2. 저점도화

3. 금형온도저하(안개 발생방지)

드로잉성 향상


2. 안개(mist)의 증가

3. 방청성 저하

1. 유소비량 절감

2. 탈지성 향상

3. 냉각성능 향상(고속화대응)

4. 급유의 간단화

5. 기계의 오염을 감소

저점도화

실시상의 문제점효 과가공유에 대한 요구


단조ㆍ압출 윤활제단조ㆍ압출 윤활제


● 단조ㆍ압출 가공가. 단조(forging)가공 : 금속을 두둘겨서 재질을 변화시키거나, 형태를 변화시키는 가공

(1) 압출 및 단조가공의 종류

- 냉간가공 : 절삭가공과 같은 정밀한 가공 가능하고 생산적 측면에서 우수

- 열간가공 : 변형저항이 적고 커다란 변형을 얻을 수 있다.

- 온간가공 : 냉간 및 열간가공의 장점을 겸비한 것

※ 압출과 단조가공은 가공되는 재료표면에 대한 공구의 접촉압력, 마찰면의 형태와 크기, 마찰속도 및 윤활막의 구성상태로 같은 종류의 소성가공이라고 고려하여 윤활제와 관련해서는 같은 방향으로 생각을 하는 것이 바람직하다.

나. 압출(Extrusion)가공 : 용기(container)에 소재를 넣고 소재의 주위에 압축력을 작용시켜 희망하는

형태의 다이(Dies)의 구명을 통해서 봉상(Rod) 또는 최종 제품을 얻는 가공.

Table 19. 각종 압출의 명칭

반용융 압출용탕압출

반연속 압출, 콘폼법(conform), 엑스트로링법(Extrolling) 연속압출

순정수압 압출, 배압부가 정수압 압출정수압출

특수압출

충격 압출압출속도

전방장력부가 압출,(압출-인발), 후방장력부가 압출장력부가

환봉 압출, 관 압출, 형재 압출, 복합재 압출제품형태

냉간 압출, 온간 압출, 열간 압출압출온도

무윤활 압출, 윤활 압출, 유리윤활 압출, 윤활제 봉입 압출, 정수압 압출윤활상태

평면변형 압출, 축대칭 압출변형상태

전방ㆍ후방 (간접) 압출압출방향

보통압출

압 출 의 명 칭분 류 항 목


● 단조ㆍ압출 가공의 특징마찰 및 윤활조건의 차는 소요되는 하중 에너지 및 제품의 공차에 직접적으로 영향을 주는 중요한 인자

이다. 일반적으로 윤활제의 좋고 나쁨은 마찰 및 부하능력과 내구성에 의해서 평가되지만, 이는 용도와

사용조건에 따라서 다르다.

소요하중 및에너지

단조품공차

단조품형태

마찰 및 윤활

단조품재료

소재체적 및온도의 변동

단조품온도

금 형 온 도

변 형 속 도 슬라이드 속도

접 촉 시 간

기계의 강성

기계의 정밀도

기계부하용량

기계에너지용량

기계공전스트로크수

기계부하시간매분당스트로크수

가공파라메타 가계파라메타

Figure 9. 단조가공에 관계되는 여러 가지 인자의 상호관계


가. 냉간 단조ㆍ압출

(1) 피가공재와 공구 사이의 접촉면에 작용하는 평균 가공압력은 강의 경우 150~250Kg/mm2, 알루미

늄의 경우 30~60Kg/mm2정도의 고압, 국부적으로 피가공재의 항복응력의 1~4배가 될 때도 있다.

(2) 냉간단조의 경우 재료의 표면은 장소 와 가공률에 따라서 늘어나는 방향이 다른데 이는 소성 변형

이 재료의 결정입자가 결정의 격자면 위를 미끄러짐으로써 일어나기 때문에 재료의 표면이 수배 내

지 수십배로 확대되어 새로운 면이 나타나게 된다. 이 때 윤활제가 신생면에 즉시 도포되지 않으면

윤활막이 얇게 늘어남과 동시에 신생면이 노출되게 된다.

(3) 소성변형의 일과 마찰에너지가 열로 변화하여 재료의 표면은 200~300℃로 상승하며, 이러한 변

화로 실온과 다른 조건이 되어 마찰계수의 변화가 일어난다.

(4) 1회 마찰시간(통상 약 0.5초 이하)은 짧은 시간이나 마찰이 간헐적으로 수 만회까지 반복될 때도

있으며, 미끄럼 속도는 가공법에 따라서 상이하지만 전방압출의 경우 수 m/sec, 통상의 기계프레

스인 경우 400~800 m/sec, 미끄럼양은 100mm 정도가 될 때도 있다.

나. 온간 단조ㆍ압출

고탄소강, 특수강, 스테인리스강 등은 상온에서의 변형저항이 상당히 크므로 펀치가 높은 가공압력에

견지디 못하고 절손되므로 이러한 재료의 냉간단조는 잘 이용되지 않는다.

※온간단조의 적용분야

- 냉간가공이 불가능한 재료

- 재료를 변형하기 쉽게 하여 공정의 수를 줄이고 싶을 때

- 치수의 정밀도 및 표면상태의 관점에서 열간가공을 할 수 없을 때

- 온간단조 가공의 가공온도는 일반적으로 300~400℃ 와 500~700℃의 2개의 온도영역이며,

윤활제는 300℃ 이상에서 650~700℃까지의 온도에서 윤활성을 가져야 한다.


다. 열간 단조ㆍ압출

(1) 열간 단조

- 재료표면에 상당한 양의 스페일이 발생, 금형과 재료의 접촉시간이 짧아 금형과 재료사이의 소부

가 잘 발생하지 않는다.

- 흑연 윤활제를 도포하거나, 목탄, 톱밥과 같은 가루를 표면에 뿌려주는 것만으로 충분하며 이때

발생하는 CO2가스가 금속의 직접적인 접촉을 방지해준다.

- 이러한 경우 이형성이 제일 중요하다.

(2) 열간 압출

- 재료가 상당히 긴 시간동안 공구와 접촉하므로 냉간단조에서와 같이 표면 확대가 일어남.

- 윤활제 없이는 가공이 불가능하며, 최저 800℃이상의 온도에서 반용융상태에 있어야 한다.

Table 20. 단조가공 종류별 비교표

많다냉간보다 작다작다공 정 수

유압프레스, 너클프레스등 설비비 크다

유압프레스, 너클프레스등 설비비 작다포징프레스설 비

본데라이트흑연흑연윤 활

탈탄 없음탈탄 없음 ~ 약간 탈탄탈탄층 大(산화스케일 있음)표 면

미세화미세화조대화(粗大化)조 직

00바깥 3~7°, 배면 7~10°

±0.5∼+1.5 -0.2 ±0.5∼+1.5 -0.2 두께 ±0.5∼+1.5 -0.2 정 밀 도

복합방식복합방식반밀폐 방식(밀폐방식)방 식

상온150 ~ 750℃800 ~ 1,200℃온 도

냉 간온 간열 간구 분


● 단조ㆍ압출 가공에 요구되는 윤활제 특성

가. 단조가공에 있어서 윤활제의 사용효과

(1) 윤활성 : 고온의 소재와 금형 사이에 적정한 마찰계수를 유지해 준다.

(2) 물리적 장벽 : 소재와 금형표면이 직접적으로 접촉하는 것을 방지해 준다.

(3) 단열성 : 고온의 소재에서 금형표면으로 열전도 속도를 느리게 해준다.

※이러한 효과들은 단조온도의 상승, 재료의 유동속도 증가, 복잡한 형태의 금형, 밀폐단조 등에서

중요성이 크다.

나. 단조가공에 있어서 윤활제의 요구사항

(1) 이형성을 가질 것

(2) 젖음성이 좋고, 금형내에 윤활제의 잔사가 남지 않을 것

(3) 단조온도에서 안전하고 또한 쉽게 분해되지 않을 것

(4) 단조온도에서 재료 및 금형과 화학반응이 없거나 작을 것

(5) 무독성으로서 화재나 연기의 발생이 없을 것

(6) 사용이 간편하고 경제적일 것

(7) 단조품의 표면에서 용이하게 제거할 수 있고, 부식성이 없을 것


● 단조ㆍ압출 가공 윤활제 종류※실제 생산라인에서 최적의 윤활성을 얻기 위해서 고려할 사항

(1) 금형 : 화학성분, 표면조도, 형태의 복잡성, 표면온도

(2) 소재 : 화학성분, 단조온도, 산화스케일

(3) 단조기계 : 해머(Hammer), 프레스 등 형식과 변형속도(용량)

(4) 단조공정의 수와 사이클 시간

(5) 현재 윤활유를 도포하고 있는 방법 등

(6) 주성분의 함량, 희석배율, 입자의 크기, 다른 첨가제, 점도, 인화점 등

가. 냉간단조ㆍ압출가공의 윤활제

- 알루미늄이나 동의 냉간단조 : 동ㆍ식물유, 극압첨가제가 함유된 광물유, 금속비누 등이 사용

- 강의 단조나 변형이 큰 알루미늄의 가공 : 인산염 피막이나 도금 층과 같이 재료표면과 화학적으

로 고착된 하지(下地)가 필요, 이 피막에 금속비누, 지방산, 흑연, MoS2 등을 병용

- 고체윤활제는 금속비누보다 전단저항이 비교적 크기때문에 마찰계수는 약간 높으나 소부방지에

는 아주 효과적이다.

Table 21. 윤활제와 첨가제의 특성

Tripolyphosphate, triphenylphosphine, 무기인산, dioctylphthalate극압첨가제(3)

황화유지, 황화광유, dibenzylsulfide극압첨가제(2)

염소화파라핀, 염화에스테르, 6염화에탄, 염화광유, methyl-penta-chlorostearate극압첨가제(1)

인편상흑연, MoS2, WS2, 산화납, 산화아연, 운모, 금속분말, 도토고체 윤활제

스테아르산납, 스테아르산카드미늄, 스테아르산, 마그네슘, 스테아르산리치움,

스테아르산칼슘, 스테아르산아연, 스테아르산알루미늄, 나프텐산납금속비누


(1) 금속비누

- 액체상태인 나프텐산납을 제외하고 대부분의 금속비누는 백색고체의 가는 분말이다.

- 금속표면에 고착하기 쉬운 성질을 가지며, 가공시의 발열에 의해 액체상이 된다.

- 유체윤활제로서의 효과를 나타내나, 일반적으로 유막강도가 큰 인산염 피막과 병용하여 사용.

(2) 극압첨가제

- 염소, 유황, 인을 함유한 화합물을 광유(Mineral Oil)에 첨가하여 사용하면 가공중의 마찰열에 의

해 접촉면의 온도가 상승하여 분해되고 이들이 금속과 화합하여 염소, 황, 인의 화합물을 형성, 윤

활작용을 하게 된다.

- 황화합물은 강과 180℃정도에서 반응하여 300℃정도까지 윤활막의 효과를 나타낸다.

- 황화합물은 80~800℃까지 효과가 있으며, 인화합물은 소부방지에 효과가 있다.

- 금속비누는 일정온도이상이 되면 분해하여 마찰계수가 높아지기 때문에 고온에서 작용하는 극압

첨가제를 가해서 상호 보조적인 효과를 얻고 있다.

- 마찰계수에 미치는 가공속도의 영향을 고려, 고속작업에서는 이들 첨가제의 효과가 거의 없다.

(3) 인산염 피막의 윤활제

- 강은 지방산과 금속비누를 만들기 어렵고 가공면압과 온도상승이 높아 인산염 피막처리가 널리

사용된다.

- 강의 표면에 화성된 인산염층은 비교적 연하나 표면에 부착되어 있어 접촉면의 가혹한 마찰에 대

해 파탄강도가 크고 다공질이어서 금속비누의 운반체 역할을 하여 미끄럼에 대한 저항이 작다.


※재질에 따른 인산피막의 종류

- Cr + Ni 이 1%이하인 강 : 인산아연의 피막을 사용

- Cr + Ni 이 1~5%인 강 : 인산아연이나 수산염의 피막을 사용

- Cr + Ni 이 5%이상인 강 : 수산염의 피막을 사용

- 동 및 동합물 : 아산화동 또는 산화동의 피막을 사용

- 알루미늄 및 알루미늄합금 : 규불화알루미늄 또는 인산아연의 피막을 사용

수 세탈 지

Figure 10. 인산염 처리법 및 윤활층의 그림

(A) 처리액에 의한 차이

60 ~ 803 ~ 104 ~ 6얇 은 형

70 ~ 903 ~ 105 ~ 13표 준 형

90 ~ 1005 ~ 1015 ~ 30두꺼운 형

처리온도[℃]처리시간[min]피막중량[g/m2]구 분

Table 22. 인산염 피막의 개략적인 부착량 정도


인산염피막

(두께 3~15µ)금 속

비누

(두께 2~3µ)산 세 척수세척

탕세척

수세척

중 화

금속비누

(두께 0.5~2µ)인산염

피막처리

윤활처리건 조 인산염피막윤활층

(B) 피가공재질에 의한 차이

12.4SCM 37.8S 10C

9.3SCr 46.0S 10C

10.2SCM 215.3S 10C

7.0SCr 214.1S 10C

피막중량[g/m2]재 질피막중량[g/m2]재 질

나. 고온ㆍ열간 단조ㆍ압출의 윤활제

사용되는 윤활제로는 고체, 가용성 물질, 유기화학물질, 수용성 물질 등 4종류가 있으며, 고체윤활제

로는 흑연, MoS2, 점토, 활석, 석고, 금속산화물, 운모 등이 있으며, 일반적으로 물리적 차단의 역할을

하지만 흑연과 MoS2는 윤활성과 단열성도 겸비한다. 가용성 물질로는 식염, 유리계의 재료가 있으며

가온하면 액체가 되어 유체역학 피막을 형성 윤활작용을 한다.

(1) 흑연

- 층상구조로 전단저항이 작고, 용이하게 전단하여 미끄러짐을 좋게 하는 등 우수한 윤활제역활을

하며 입수하기 쉽고, 저렴한 가격 등의 장점으로 고온가공에서 제일 맣이 사용되고 있다.

- 공기 중에서의 마찰계수는 540~550℃까지는 낮고 양호한 윤활성을 나타내나, 그 이상의 온도에

서는 급속히 산화하여 CO2가스가 되어 분해된다.

- 고온용에는 인, 붕산계의 화합물이 산화방지제로서 첨가되고 있다.

- 흑연의 내산화성은 그 입도와 결정성에 따라 상이(2~4㎛정도의 분말상이 좋음)하며, 과량사용시

금형의 모서리부분에 퇴적되는 단점이 있다.

- 재료의 유동성(Metal Flow)에 있어서는 비교적 커다란 입자를 약간 함유한 편이 미세한 입자만을

사용한 경우보다 좋은 효과를 얻을 수 있다.


(2) MoS2

- 대기 중에서 약 400℃까지는 흑연보다 마찰계수가 작음

- 불활성 분위기 중에서는 적어도 1,090℃의 온도에서도 사용됨.

- 규산나트륨결합의 MoS2는 대기 중에서 370℃까지, 불화칼슘이나 세라믹과 결합한 MoS2는 260~

1,000℃사이, 유기실리콘과 결합한 MoS2는 650℃까지 윤활성능이 있다.

(3) 유리

- 장점 : 온도변화에 따라 서서히 점도가 변화, 넓은 온도범위에서도 화학적으로 안정, 금속과의 반

응성이 작음, 열전도성이 낮음.

- 약 400℃이상에서 융해해서 금속면에 단단히 고착된다.

- 450~2,000℃사이에서 윤활성을 갖는 제품으로 규산염(1,100℃이상에서 사용), 붕산염(중간온도

영역에서 사용), 인산염 알칼리(균일하게 늘어나는 혼합물), 산화납/산화붕소(480~640℃에서 양

호한 윤활성) 등 여러 혼합물의 유리가 있다.

(4) 금속

- 윤활성을 갖는 금속으로는 Al, Cd, Cu, Au, Ag, Pb, Sn 등이 있다.

- 다른 고체 윤활유에 비해 마찰계수가 높고 공업적인 이용에 있어서 경제적으로도 부적당.

- Ti가공에 Cu피막, 고Ni합금에 Ag를 부착시킨 피막은 산화방지를 겸한 윤활제로 이용

- Sn, Cd, Pb 및 Zn 등은 이들의 용해온도 이상에서 스테인리스의 가공에 이용

- 우주 항공부품에 Au, Ag의 피막 사용


① 금속산화물

금속산화물에는 PbO, MoO3, WO3, ZnO, CdO, Cu2O 등이 있고, 마찰계수가 높으나 완성품의 표

면 손상을 방지하는 역할을 한다. PbO는 이들 중 제일 낮은 마찰계수를 가지며, CuO나 Fe2O3은

각각 600℃와 700℃에서 분말상태로 황동, 티탄, 스테인리스강의 고온가공에 이용된다.

② 기타

층상 격자구조를 갖는 고체(CdCl2형, CdI2형), 황화물, 세렌화물, 몰리브덴화물, 텅스텐산염, 질화

보론 등이 있다.

Table 23. 대표적인 열간 단조 윤활제

해머ㆍ업

세타(upsetter) 압출

기름희석형의 만능윤활제 또는

분무에 의해 어려운 성형의 작

업에 적용

광유40(E) 미립자흑연 + 광유

비철 및 철강의 프레

스 및 해머 단조

유성의 특징을 겸비한 물 희석

형의 비연소성형의 윤활제에멀젼24

(D) 초미립자흑연

+ 복합성윤활제

고속생산을 목적으로

하는 전체의 프레스단

조

우수한 분산성과 온도상승 경향

이 있는 금형에 습윤성 크다.물18

콜로이드상태

(C) 초미립자흑연

+ 고온습윤제

미케니칼프레스

단조 해머단조에도

사용가능

저가로 고윤활성

메탈플로우(metalflow)가 풍부물20

세미콜로이드상태

(B) 미립자흑연(3~20㎛)

미케니칼프레스

단조전부

높은 회석과 안정된 농도, 농도

관리에 의해 적절한 윤활피막이

얻어진다.

물22콜로이드상태

(A) 초미립과 흑연(1~3㎛)

용도특징분산매체함유율%윤활고체


압 연 유압 연 유


● 압연유판의 압연가공은 Figure 11과 같이 롤을 위ㆍ아래로 누르면서 회전시켜 소성변형을 시키는 가공으로

사용되는 압연유는 온도(열간, 온간, 냉간)나 가공물의 형상(판, 관, 봉, 선) 및 가공재질(철, 특수강, 알

루미늄, 동) 등에 따라 다르지만 기본적인 윤활제로서의 역할을 한다.

입구측 출구측

h1 h2υ1 υ2

p

υ

α

Figure 11. 압연가공의 그림

가. 압연유의 역할

(1) 마찰을 감소시켜 판의 형상을 향상

(2) 재료와 롤을 냉각

(3) 가공에 의해 발생하는 금속분과 카본(carbon) 등의 오염을 배출하여 판의 표면을 깨끗하게 한다.

나. 압연유 기능 향상 방법

(1) 롤에 몰려 들어`가는 부분에서 많은 압연유가 도입될 것

(2) 도입된 압연유가 재료와 롤에 대해서 물리화학적 특성이 우수할 것


● 압연유의 윤활기구

가. 압연윤활에 관계있는 인자

(1) 유체윤활 : 압연속도, 압하율, 롤의 직경, 피압연재의 변형저항, 판 두께, 압연유 점도의 온도 압력

특성, 압연온도 등의 압연 조건

(2) 경계윤활 : 미끄럼속도, 면압, 유막강도, 경계온도 등의 고려한 계면학적인 연구

Figure 12. 압연윤활상태에 관계 있는 인자

나. 점도 효과

(1) 입구 유막 두께와 압연 속도와의 관계 : 압연윤활을 완전 유체라고 고려한다면 롤에 물려 들어가

는 부분에 도입되는 기름의 양과 그 유막두께는 레이놀즈식에 의해 그림과 같이 입구의 막두께에

미치는 압연속도의 영향을 보면 등온막 두께는 압연속도에 비례하여 상승


유 체 윤 활

혼 합 윤 활

혼 합 윤 활

○ 유 막 두 께

○ 면 압

○ 계 면 온 도

미 끄 럼 속 도

미끄럼의 정도

압 연 유 점 도

유 막 강 도

압 연 속 도

압 하 율

롤 직 경

피압연재의재종

판 후

압 연 유 종 류

압 연 온 도

롤 표 면 조 도

소재표면조도

(2) 온도압력에 의한 상대점도의 변화 : 열효과를 고려하여 막두께는 훨씬 작게 되고 또한 그렇게 많

은 변화는 없음을 알 수 있다.

Figure 13. 입구유막두께와 압연속도의 관계

16

14

12

10

8

6

4

2

01.0 2.0 3.0 4.0 5.0

등온유막두께

온도효과를포함한

유막두께

압연속도 m/sec

유막

두께

cmⅩ

10

3

Ⅹ

-○-돈지

-Ⅹ-광유(나프텐계)

Ⅹ

Ⅹ

Ⅹ

Ⅹ

Ⅹ

Ⅹ

Ⅹ

Ⅹ

점도-온도곡선 점도-압력곡선

log η

상

대

점

도

온도[℃]압력[kg/cm2]

0 20 40 60 80 1000 2000 4000

0.05

0.10

0.25

0.50

1.00

2.50

5.00

10.0

25.0

50.0

100

200

500

Figure 14. 온도, 압력에 의한 상대점도의 변화


(3) 점도와 압연성의 관계 : 그림에서 보는 것과 같이 압연성은 유지가 광유 보다 우수하며 또한 유지,

광유 모두 점도가 높은 편이 좋다.단 고온에서는 높은 점도의 광유가 오히려 나쁘다. 즉, 압연유로서

는 점도가 중요하나 기름의 분자구조가 더 압연성에 영향을 미치고 있다.

Figure 15. 점도와 압연성의 관계

나. 흡착작용

●

●

●

□

□

□

△Ⅹ△

△Ⅹ△

△Ⅹ△

{

유

지

고점도광유

저점도광유

중점점도광유

50 100 150 200 250

65

70

75

80

85

90

~~

점도. RW50℃[sec]

평균

변형

저항

Kg/㎟

롤판 실온 150

60℃ 150℃

실온 실온

실온 150℃실온 실온60℃ 150℃

(1) 일반적 압연유 : 기유로서의 광유에 첨가제로서 지방산등의 극성화합물을 가함. 롤의 접촉호(arc

of Contact)내에서는 이들 혼합유가 균일하게 충만하여 있는 것이 아니고 재료 및 롤 계면근방에

있어서는 벌크보다도 첨가제의 농도가 높고 흡착이 일어나는 것으로 고려된다. 압연후 판 표면에

부착되는 유분의 산가가 압연유의 평균 산가보다도 현저히 상승되어 있는 것으로 증명됨.


(2) 흡착은 금속면에 배향하여 다분 자막을 형성하고 벌크 보다도 수직응력에 대한 전단응력은 작다.

즉 첨가제가 지방산인 경우 탄소수의 증가에 따라 다른데, 사슬이 긴 지방산일수록 마찰계수가 작

다. 또한 동일한 지방산인 경우에는 분자 층의 두께가 클수록 마찰계수는 작게 된다.

(3) 금속면에 접한 단분자막은 금속 또는 금속산화물과 화학반응을 하여 금속비누를 만드는 경향이

있다. 이 금속비누는 지방산의 탄소사의 점에서 유리하게 작용한다고 고려됨. 단, 단단히 부착된 금

속비누는 탈지성이 나쁘다는 단점이 있다.

(4) 철표면의 지방산 등온흡착곡선

- 낮은 농도에서는 스테아르산의 흡착 량이 제일 많고, 포화흡착량은 올레산이 최대.

- 지방산의 흡착열은 20Kcal/eq 이상이고, 모두 화학흡착을 하고 있다.

- 화학 흡착력은 대체로 그 순서를 보면 다량체>포화지방산

올레산 (44)

스테아르산 (55)노난산 (53)

트리머산 (52)

리놀레산 (47)

다이머산 (71)

아제라산 (27)

( )는 흡착열, kcal/eq

평형농도(g/100cc)

흡착

량(g

)/산

화철

(g)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5

0.06

0.05

0.04

0.03

0.02

0.01

5.0

Figure 16. 철표면의 지방산 등온흡착곡선


(5) 극압첨가제인 디알킬포스페이트(Dialkyl-Phosphite)의 내하중성능을 보면,

- 내하중성능과 흡착성은 알킬기의 길이와 구조에 크게 영향을 받는다.

- 내마모 영역에서는 아인산염의 부분적 가수분해에 의해 유기의 철아 인산염의 피막을 형성한다.

- 내 스커핑(Scuffing)영역에서는 다시 가수분해가 진행해서 주로 무기의 철아인산염막을 형성한다.

Figure 17. 디알킬포스페이트의 내하중성능의 기구(Dialkyl Phosphite)

PO

HO

HO

PO

ORO

RO

Fe

PO

ORO

RO

PO

ORO

RO

PO

HO

ROFe

Fe

Fe

PO

OO

H

용액중의 가수분해

철표면과의 반응(a) 가수분해

(b) 반응 내마모영역

가수분해

내스커핑영역

다. 에멀젼 윤활

(1) 에멀죤형 압연유의 특징

- 냉각성능의 증대 : 액체온도가 높게 되면 냉각성능은 극도로 저하되므로 쿨런트 온도는 60℃이하

로 낮을 것


- 표면적의 확대 : 에멀죤은 자연적인 유화가 아니므로 유화를 시키기 위해서 외부에서 에너지 공

급을 하여야 한다. 즉, 계면의 자유에너지의 증가(계면활성제의 첨가)와 역학적 에너지의 공급(강

제교반)이 필요하다.

- 에멀죤의 파괴 : 내상인 유분이 외상의 물에서 분리되는 것을 말하며, 파괴에 관계 되지만 온도의

영향이 가장 크다.

(2) 에멀전 기구의 수식화 : 가또(加藤)씨 등은 고속압연기에서의 실험결과를 통해 해석함.

- 접촉호내의 유막두께 : h

- 마찰계수 : μ (유분의 양이 적을 경우는 농도에 비례, 유분의 양이 충분히 많은 경우는 유체역학

적인 균형에 의한다)

- 낮은 농도의 경우 : h ∝(불안정도, S) (농도, C)

- 높은 농도의 경우

보통 마찰계수는 μ는 다음과 같다.

β: 접촉 길이 중 유체윤활이 차지하는 비율, γ: 압하율

- 낮은 농도에서는 마찰계수

- 높은 농도 측에서는 h ∝ γ β 즉 낮은 농도 측에서는 마찰계수는 농도가 높아지면 감소하나, 높

은 농도에서는 농도에 의존하지 않게 된다.

h ∝(유분의 점도, η)(평균속도, V)

(평균압연압력, P)

μ=ηㆍ υ ㆍ γ

Ⅹβh ㆍ p

∝μηㆍ υ ㆍ γ

Ⅹβsㆍ c ㆍ p


● 압연유의 종류와 적용압연유는 압연재, 가공조건 및 압연기의 종류에 따라 분류한다.

- 비수용성형 : 저속 또는 윤활, 광택을 중요시하는 경우.

- 수용성형 : 고속 또는 냉각을 주로 하는 경우.

● 강의 열간 압연유

가. 강의 열간 압연

(1) 판의 온도 : 1250 ~ 800℃

(2) 롤의 표면 온도 : 롤 바이트부분의 80 ℃에서 급상승하여 접촉부분에는 최고 450 ℃까지 됨.

(3) 롤의 냉각을 위해 다량의 공업용수가 사용됨

나. 열간 압연유의 조건

(1) 롤냉각수로는 떨어지지 않는 단단한 부착성 : 부착시험, 열분해 특성을 통해 알 수 있으며 고점도

의 기름일수록 부착성이 양호하고, 점도가 같은 경우 광유 보다 유지 쪽이 부착성이 양호하다.

(2) 고온산화 및 내열성에서 우수한 윤활성능 : 부착시험, 열분해 특성을 통해 알 수 있으며, 유막두께

도 적당량이 있고, 롤-판재 사이의 압연유 부착량도 적당한 것이 좋다.

(3) 압연 후 냉각수와 분리하기 쉬운 항유화성

(4) 이런 조건을 갖는 압연유 : 올레산, 리시놀산을 지방산으로 하는 펜타에리스리톨 및 솔비톨의 에스

테르인 합성 에스테르가 주종을 이루고 있다.


Table 24. 압연유의 분류

(a) 압연재료

1-3

1-41-3

2-4

1-3

2-4

1-3

2-4Sendzmir

1-3

2-4

2-41-42-42-2

2-3

1-1

1-2

2-1

2-2

2-3

1-1

1-2

2-1

1-1

2-2

2-3

2-4

1-1

1-2

2-1Tandem

1-3

2-4

2-1

2-4

1-42-42-2

2-3

1-3

2-2

2-3

1-3

2-2

2-3

2-4

Reverse

2-41-42-4One Pass

냉간열간냉간열간냉간열간냉간열간냉간열간

강알루미늄규소강스테인레스강동압연재

가공조건

압연기


(b) 타입별

직접

순환

순환

순환

150이상

50이상

50이하

-

100이상

50이상

50이상

물

지방유

혼합유

광유

2-1 *

2-2

2-3

2-4

직접

직접순환

순환

순환

180이상

60이상

30이상

30이상

100이상

50이상

50이상

40이상

지방유

혼합유

광유

광유

1-1 *

1-2

1-3

1-4

급유방식검화가점도주성분형

(주) *1-straight형, 2-soluble형, **RW 50℃[sec]

Table 25. 윤활제의 성질과 열간 윤활특성

㈜ *1 : 펜타에리스리톨디카노잇트 *2 : 펜타에리스리톨테트라데카노잇트

*3 : 실린더유+채종유(4%) *4 : 급유정지 10초 후의 마찰계수

0.250.130.170.280.250.210.16마찰계수 * *

470530-470515700소실온도 [℃]

-190100-315300300감량개시온도[℃]

2.31.31.36.412.83.62.0잔량(수세후) [mg/100㎠]

21.720.78.545.620.320.822.6부착량[mg/100㎠]

76291244-191185196검화가[mgKOH/g]

6726.856.434225.626.731.8점도[cst 50℃]

조합유 *3PET-D *2PED-D *1실린더유대두유채종유우지윤활제

항목


00 0.25 0.5 0.75 1.0

10

20

30

40

50

50

유막두께. ηm

압연

하중

● 압연유 A – Neat □ 압연유 A - Water/Oil

■ 압연유 B – Neat ○ 압연유 B - Water/Oil

△ 압연유 C – Water † 압연유 C - Water/Oil

█ ● █

† △ ● █

† † ● █ † † □ ○ † ● † † † □ ○

† † † ● █ □ ○ †

△ ● █

● █

●

†● █ □ ○ †

● █ □ ○ †

● █ □ ○ † ● █

□ ○ †

○ † ● █ □ †

● ▲▲

▲▲▲

△ ● ●

△ ● ●

▲

△ ● ●

▲

▲

▲

▲

▲

▲▲

▲

롤에의 압연유부착량 10-1lb/ft20 1 2 3 4 5 9876 10

20

40

60

80

100

롤슬림영역

롤마

모의

감소

%Figure 18. 유막두께와 압연하중의 관계 Figure 19. 롤 마모의 감소와 압연유량과의 관계


● 강의 냉간 압연유- 석ㆍ도금 원판이나 아연도금 원판 등의 박판가공용 압연유 : 고압하율, 고속압연이므로 고윤활성능이

요구되어 우지, 팜유, 돈지 등을 기유로 한 것으로서 소량의 유화제를 첨가해서 플레이트 아우트성

(Plate-Out)을 좋게 한 제품

- 자동차용 강판 등의 두꺼운 강판용 압연유 : 압연 후의 세정공정을 생략하고 소둔하므로, 소둔시의

증발이 양호하고 카본오염이 적어야 하기 때문에 광유 또는 지방산에스테르의 혼합물을 기유로 하는

밀크린(mill-Clean) 압연유

- 강판용 냉간 압연유는 모두 수용성 압연유이다.

가. 고속박판 압연유

: 강판의 압연은 고압, 고속도이므로 발열량이 크고, 이에 따라 냉각성은 물론 내열성, 알칼리 세정성

이 우수하고 도금성에 영향이 없는 압연유가 필요함.

(1) 성분

- 기유 : 기유로서는 광유, 유지 지방산 에스테르, 고급알콜올 등이 이용 되지만 가공재료, 압연조건,

압연작업 고정 등에 따라 적절히 선택 사용한다. 또한 각 성분의 소둔시의 비산성, 잔류탄소량을

참고로 하여 내열성, 탈지성 등을 고려한다.

- 윤활첨가제 : 기유만으로는 윤활성이 부족할 때는 윤활첨가제를 첨가한다. 윤활첨가제에는 지방

산, 인산에스테르, 고분자물질 등이 이용된다.

- 유화제 : 유화제로는 비이온계 및 음이온계가 많이 사용됨. 유화제의 양에 따라 에멀젼 입자직경

을 변화시킬 수 있다. 특히 고속압연에서는 플레이트 아우트성과 유화안정도가 시간이 경과되어

도 변화가 적을 것이 요망됨.


- 산화방지제 및 방청제 : 장기간의 순환사용에 의해 마모분의 열 때문에 압연유는 열화를 받으므

로 이의 방지책으로서 페놀계, 아민계, 유황계 등의 산화방지제를 사용하는데 보통 100 ℃ 이상의

고온으로서도 우수한 효과를 발휘하는 것을 선택하는 것이 중요하다.

(2) 압연유의 성능 비교 지수표시법

- 압연성지수(RI) : 기준유와의 압연성 비교

- 에멀젼 분리도지수(ESI) : 일정 시간 정치 후 분리 층을 제외한 에멀젼 층의 농도비율

- 플레이트 아우트 : 플레이트 아우트후 동 도금을 하여 도금이 안 된 부분과의 비율 등의 시험방법

에 의한 비교검토가 자주 행해지고 있다.

Table 26. 각 유지의 특성

○○Ⅹ ~ △ⅩAlcohol

△○△ⅩEster

ⅩⅩ○△유지

○○Ⅹ○광유

내열성Mill Clean성윤활성가격기유

* Mill-Clean성 소둔(Annealing)후의 오염(○ : 양호, X : 불량)

Table 27. 각 성분의 잔류탄소량(%)

0.01 – 0.03고급 Alcohol

0.01 – 0.03지방산

0.30 – 0.40우지

0.01 – 0.03광물유

잔류탄소성분

* 시험기 : 자동잔류탄소시험기


Figure 20. 각 성분의 압연 윤활성

압하율(%)

압연

하중

(kg/m

m)

35 40 45 50 55

500

600

700

800

900

1000

광 유

(Machine-oil)

지방산 에스테르

우지

온도(℃)

증발

량(%

) 스핀들유

Ester

기계유 우지

0 200 300 400 500

20

40

60

80

100

Figure 21. 각 성분의 증발성(열천평법)

나. 밀크린 압연유

(1) 밀크린강판(Mill Clean Sheet) : 냉간압연 후 알칼리 세정공정을 생략하고 직접 소둔을 행하여 스

테인(Stain)이 없는 깨끗한 강판

(2) 밀크린성 : 압연유 자체뿐만 아니라, 소재, 급유설비, 수절설비, 소둔조건 등 여러 가지 작업 조건

이 영향을 미치기 때문에 이들 조건에 맞는 압연유를 선택하여야 함.

(3) 순환급유 방식의 밀크린 압연유 : 양호한 밀크린 성을 얻기 위해 유화가 극히 안정한 형태의 에멀

젼이 사용되나 최근에는 루즈(Loose)한 에멀죤형도 사용되는 예가 있다.


- 두꺼운(0.4mm이상) 강판용 : 광유 베이스

- 중간 두께의 강판 : 광유, 유지혼합 베이스의 압연유가 사용되며 어느 제품을 사용하여도 그림과

같이 윤활성은 떨어진다. 이 점을 보완하기 위해 베이스의 점도, 유지 및 합성유의 배합, 유화제의

양을 조정하나 이러한 성분들 간의 특징상 상반관계가 있으며, 대표적인 압연유 성상을 보면 아래

표와 같다.

Figure 22. 내 히트스크랏치성(Heat-scratch)과 밀크린성과의 관계

●

밀크성 양호

● B

● C

● D

A

광유계압연유

혼합계압연유

우지계압연유양호

Scra

tch

(4) 알칼리세정공정을 생략한 경우 : 강판에 부착된 압연유가 소둔과정에서 반응하여 오일스테인이

발생함. 스테인의 성분은 카본, 철탄화물, 철산화물 및 이의 수화물 등으로 압연유의 조성에 의한 영

향이 크며, 특히 검화가를 갖는 유지계에서 더욱 발생이 용이함.

(5) 밀크린 압연유 : 압연유로서 기본적인 윤활성능 이외에도 윤활성의 향상에 의한 철분발생을 억제

하는 한편 증기 회산성이 좋고 잔류탄소로서 탄화되지 않을 성질이 요망됨.


- 잔존 유분량 — 조성분의 흡착성, 에멀죤의 형태, 농도, 온도, 압력 등의 관계

- 잔류탄소분 — 조성물의 분자량과 구조, 열안정성, 정제도, 촉매 및 무기물의 불순물

- 증발량 — 조성물의 열분해성, 비점 등이 관계가 깊다.

Table 28. 각종 압연유 성상

일

반

성

상

조

성

-0.0050.0050.0050.003회분

0.080.090.120.090.100.13마찰계수

-6.36.06.45.8pH

2051165512017597점도(RW50℃ )

12.26.34.56.012.019.7산가

201.32006519211633검화가

10.5-52.514.5기타

-0.5-12방청제

-1110.5산화방지제

0.5-2252유화제

2--22-극압제

6-20-10--에스테르

-1.527지방산

811002090.5455우지(유지)

-50-3579광유

우지계

(직접)

팜유

(직접)합성유계우지계광유+우지계광유계구분


● 알루미늄의 압연- 알루미늄의 압연의 특징 : 철강에 비해 표면의 품질이 매우 까다롭고 표면이 손상되기 쉬우며, 품종

이 다양하다. 그리고 요구되는 치수 정밀도 등이 매우 엄격하다.

- 알루미늄판의 제조공정

: 연속주조→연삭→소오킹(Soaking)→열간 황압연→열간 마무리압연→냉간압연→마무리 공정→제품

위와 같은 경우 이외에도 열간압연판(후판)을 그대로 제품으로 판매하는 경우도 있고 또 냉간압연 후

다시 몇 패스(Pass)의 압연을 거쳐서 최소 판 두께 5㎛까지의 박(Foil)으로 하는 경우도 있다. 열간, 냉간

및 박압연 조건은 다음 표와 같다.

Table 29. 열간ㆍ냉간ㆍ박압연 조건

~ 0.2~ 0.2~ 0.3마찰계수

~ 15~ 10-선진율, %

3 ~ 61 ~ 3-장력, kg/㎟

~ 60~ 65~ 50압하율, %

~ 1,200~ 2,500~ 300압연속도, m/min

1.5 ~ 4 cSt, 00 ℉+첨가제3 ~ 6cSt, 100℉+첨가제압연유

~ 70저점도 광유50 ~ 90 저점도 광유80 ~ 130 에멀전롤온도, ℃

~ 60~ 60~60압연유온도, ℃

~ 60~ 120300 ~ 500압연재온도, ℃

박압연냉간압연열간압연항온

가. 열간 압연

(1) 알루미늄의 열간 압력 : 400-600℃에서 행해지는 것이 보통이다.


(2) 윤활이 중요한 이유 : 열간 가공 중에 판에 생긴 외상, 두께의 불균일, 이물이 혼입되는 등의 원인

에 의해 이후의 공정 중에 수정작업을 하여도 완전하게 소멸시키기 어려운 경우도 있으므로 윤활은

매우 중요한 의미를 갖는다.

(3) 롤 코팅 (Roll Coatings) : 알루미늄이 고온에서 압연될 때 롤면에 부착하여 형성되는 알루미늄 및

그 산화물의 분말로 된 박막.

- 박막은 윤활상태가 좋을수록 얇아지는데, 너무 얇으면 롤에 의해 압연재가 물려 들어가는 능력이

떨어진다.

- 롤 코팅이 적당히 얇게, 일정한 모영으로 존재하는 경우에는 좋으나 만일 두껍게 더욱이 부분적

으로 코팅되면 이 막이 벗겨져서 재료의 표면에 부착하여 오히려 표면에 상처를 주게 된다.

- 열간압연에서 생긴 판 표면의 결함은 롤 코팅과 관계가 된 것이 많으며 알루미늄의 판압연에서

제일 문제가 되고있다.

나. 냉간 압연

(1) 철강의 냉간압연과 알루미늄의 냉간압연을 비교하면,

- 최고 압연속도는 양쪽 모두 2500m/min 이고, 패스마다의 압하율은 알루미늄의 경우가 약간 높다

고는 하나 큰 차이는 없다.

- 철강 : 재료의 변형저항이 훨씬 크고 변형에 의한 발열을 커버하기 위하여 냉각성이 큰 에멀젼(대

부분은 유지계)을 사용함.

- 알루미늄의 경우 : 알루미늄 특유의 광택 있는 표면 마무리를 확보하기 위하여 저점도 광유를 극

성화합물에 첨가한 압연유를 사용하는 것이 보통이다. 즉 저점도 광유를 기유로 한 압연유를 사

용하므로 철강의 경우처럼 유체 윤활적인 기능으로 취급하여 논하는 것은 불가능하고 경계윤활적

인 기능으로 고찰해야 한다는 점에 특징이 있다.


실제로는 유체윤활 상태와 경계윤활상태가 같이 존재하는 소위, 혼합 윤활모델이 제창되고 있다.

또한 경계윤활적인 금속-금속간의 접촉기회가 많은 만큼 윤활 부족이 원인이라고 생각되는 헤링

본(Herring-bone), 채터마크(Chatter Mark)등의 표면결합이 문제로 되나, 압연시의 마찰계수가

단순히 낮다고 좋은 것은 아니다. 예를 들면 마찰계수가 낮으면 선진율이 낮게 되고 경우에 따라

서 마이너스가 되어 소위 압연 불가능을 초래하게 된다.

(2) 박압연의 경우 : 통상 냉간압연보다 더 표면품질이 중요시 되어 더욱 더 낮은 점도의 광유가 사용

된다. 또한 판 두께가 극히 작을 것이 요구되므로 평균 박(Foil) 두께에 대한 접촉현의 길이의 비가

냉간압연에 비해 몇 배에 해당하는 등 윤활의 관점에서 가혹한 면이 있으나 보통 냉간압연과 같이

취급하는 예가 많다.

다. 알루미늄용 압연유

(1) 열간 황 압연유는 냉각성이 중시되므로 유화 입자의 직경이 작은 타이트(Tight)형 에멀죤을 3-5%

정도의 농도로 사용하며, 열간 마무리 압연에서는 윤활성이 중요하여 비교적 입자가 커서 유화가

잘 파괴되는 루즈(Loose)형 에멀죤을 5-10%농도로 사용한다

(2) 냉간 압연유는 판용 압연유와 박(Foil)용 압연유로 크게 나누어진다.

- 판용 압연유 : 비수용성과 수용성으로 양쪽 다 사용

- 박용 압연유 : 비수용성 유제만 사용한다.

(3) 열간 압연유 : 일반적으로 기유인 광유에 유성제인 지방산, 유지, 및 에스테르와 유화제를 혼합한

형태로서 물에 희석하여 사용토록 판매되고 있다.

- 지방산 : 알루미늄 표면에 부착하여 유성향상제로서 작용하며 롤 코팅 량에도 영향을 준다.


① 지방산 아민 염을 유화제로 하는 압연유 : 아민과 반응하여 지방산 아민 염을 만들어 유화제의

역할을 한다. 즉 유화안정성은 지방산과 아민의 비율에 의해 결정된다.

② 유지 또는 에스테르 : 지방산과 똑같이 유성향상제로서 작용하는 첨가제이고 표면결합의 하나

인 채터마크의 방지에 유효하며 이들 각 유성제의 윤활성을 보면 다음 그림과 같다.

Figure 23. 마찰계수에 미치는 알코올, 지방산, 에스테르의 영향

● ●

●

●

●

□□

□

□

□

○ ○

○

○ ○Ⅹ

ⅩⅩ

ⅩⅩ

△

△

△ △

0 50 100 150 200온도(℃)

마찰

계수

μ

0.2

0.1

0.3

0.4● 기유(나프텐계광유)

△기유+10%올레일알코올

▆ 기유+10%올레인산

Ⅹ 기유+10%올레일 올레잇트

○시판유

△

- 유화제 : 지방산 아민염계, 석유 술폰산계 및 비이온계 등이 사용되며, Table 30과 같이 유화제 상

이에 따라 열간 압연유의 특성에 차이가 있기 때문에 그 특성을 고려하여 유화제를 선택하는데 대

표적인 열간 압연유의 성상을 보면 Table 31과 같다.


Table 30. 유화제가 상이할 때의 압연유 특징

Ⅹ○○폐액처리성

○△△관리의 용이성

Ⅹ△○스컴아웃성

○△Ⅹ저장안정성

○△Ⅹ수질의 영향도

○△Ⅹ유화안정성

△△○압연성

비이온셀포테이트지방산아민염유화제

Table 31. 시판 열간 압연유의 일반 성상

Carboxyllc Acid Amine Soap Anionic NonionicMain Emulsifier

8.18.18.68.78.88.68.69.0pH (4 Vol% Emulsin)

35.034.620.017.725438.23825.2Sapo. Value(mgKOH/g)

1912414511.224.026.927.324.2Acid Value (mgKOH/g)

324232168214148154161162Flash Point ℃

97995110290424579Viscosity Index

10.849.825.547.3525.536.836.075.20Vis. cSt/2100 ℉

103.287.3541.557.3237.467.3653.9334.98Vis. cSt/100℉

0.9200.9340.9250.8950.8990.9330.9490.900Sp. Gr 15/4℃

Neat Oil

HGFEDCBASample


- 수용성 열간 압연유 희석액의 특성

① 수용성 압연유의 유화온도와 윤활성 : 유화 안정도가 양호한 압연유를 유화온도를 변화시키는

경우 유화온도가 높을수록 유화안정성은 나쁘게 되어 80℃ 정도에서는 일부 유화불량을 초래

하는데, 5㎛이상의 입자가 증가하여 윤활성이 증가한다고 이해된다. 그러므로 5㎛이상의 입자

수가 많을수록 좋게 되므로 이들 5㎛이상의 입자 수는 압연유의 유화온도에 따라 컨트롤 될 수

있음.

5µ이상의 입자수/㎖에멀젼

유화

안정

성(정

치중

층농

도), w

t%

마찰

계수

(압하

율50%

)

0 1 2 3 4 5 6

4.0

3.5

3.0

2.5

2.0

0.30

0.25

0.20

Ⅹ106

40℃

60℃

60℃

70℃

70℃

80℃

마찰계수

정치중층농도

Figure 24. 수용성 압연유의 유화온도와 윤활성

② 알루미늄의 열간 압연 윤활 : 압연유 에멀젼은 압연 롤에 분무되어 가열된 피압연재 및 롤 표면

에 접촉하여 유분을 분리되며, 이를 열분해 분리(Thermal Separation)라고 하는데 이때 분리된

기름은 롤 표면에서 유막을 형성하여 윤활제로서 작용한다.


③ 유분 부착량 : 에멀젼 입자의 직경 분포는 거의 변화가 없으나 유분 농도가 2배가 되면 유분의

부착량도 거의 2배가되고, 올레산을 증량한 에멀젼에서는 더욱 유분 부착량이 크게 됨. 또한 유

부착량이 많은 쪽이 압연하중 및 마찰계수가 적어 윤활성이 좋다.

④ 에멀젼의 열분해에 의한 기름의 분리 : 윤활성의 제일의 조건이고, 유부착량이 윤활성에 미치

는 영향은 크다고 고려됨.

Table 32. 수용성 시판 압연유의 성상

5.5

0.24

7.2

6.3

0.29

3.0

6.8

0.33

1.4

압연시험결과

압연하중, tf

마찰계수 (입하율50%)

유부착량(mg, 150℃)

97.2

2.8

0.0

98.0

2.0

0.0

98.0

2.0

0.0

입자경분포, vol%

1㎛ 이하

1 – 12 ㎛

12 ㎛ 이상

10105유분농도, wt%

B-3(올레산증량)B-2B-1시료

- 유리 유분(Free Oil)

① 유리 유분의 생성 유무 : 배합되는 유화제의 종류에 따라서도 상이 할 수 있음.

② 유리 유분의 생성 정도의 차에 따라 압연유의 수명이 길고 짧음을 예측할 수 있음.

③ 유리 유분은 에멀죤 중의 금속 분말이나 알루미늄 비누 등을 흡착, 제거 시키는 작용이 있고 에

멀젼의 스컴아웃(Scum Out)성을 좋게 한다. 금속분 말 등은 유리유분과 같이 액면에 상승하여

스키밍(Skimming)에 의해 계외로 버려지는 결과 압연유의 희석액 탱크는 장기간 비교적 깨끗


이 유지되고 수명이 길어진다.

④ 가열된 알루미늄판과의 접촉에 의한 에멀젼 조성의 변화 : 압연유의 에멀젼이 가열된 알루미늄

판에 반복하여 접촉함으로 해서 유성제인 올레산은 선택적으로 알루미늄에 부착하여 소모되는

반면 아민은 친수성이 강하므로 에멀젼 액 중에 잔존하여 축적하게 되므로, 에멀젼이 지나치게

안정한 것은 외견상 양호한 에멀젼으로 보이지만 윤활성이나 액 수명의 면에서는 마이너스이고

알루미늄 열간 압연유로서는 부적합하다

아민

유분

올레산

알루미늄판 온도 ℃

에멀

젼중

의성

분농

도변

화율

, %

0 100 200 300 400 500

110

100

90

80

70

60 : A유

: B유

Figure 25. 가열된 알루미늄판과의 접촉에 의한 에멀젼 조성의 변화


(4) 냉간 압연유: 압연유의 품질, 성능은 압연속도, 압하성능, 압연된 판이나 박의 표면품질, 광택에 커

다란 영향을 미치기 때문에 압연유의 선택에 있어서 압연기의 운전조건 또는 소둔조건 등을 충분히

고려해야 한다.

- 알루미늄용 냉간 압연유 : Table 33와 같이 점도 100℉에서 1.5-5cSt 정도의 광유를 기유로 하여

여기에 압연성능 향상제로서 10%정도의 유성제를 첨가한 비수용성 압연유가 일반적으로 사용되

고 있다.

- 유성향상제 : Table 34와 같은 알코올, 지방산, 에스테르 등을 사용하는데 이들은 각각 장점과 단

단이 있어 사용 시 이들의 특징을 살려 상승효과를 기대할 수 있는 배합을 선택할 필요가 있다.

Table 33. 알루미늄 냉간 압연유의 베이스오일의 분석

판압연박압연(조, 중간)

판압연

박압연(조, 중간, 다듬질)

판압연(스킨패스)주요용도

36.546.5262828.527543828△T

308.0302.5294270.5270.0258250246235E.P.

307.0300.0292268.5267.025124823822697%

304.0298.5290266.5264.524824223622495%

299.0288.0287264.0261.024723823222190%

286.0269.5280256.0252.024322022321550%

279.0262.5275249.0246.524120921621210%

277.0261.0274247.5245.52402082152115%

271.5255.5268242.5241.5231196208207I.B.P

증류

특성

0.100.060.01>0.010.010.01>0.010.010.01>유황분 wt,%

3.8143.8743.5502.5092.3442.1001.6501.6201.533점도 cSt, 40 ℃

128116134108110111809282인화점 (PM ℃)

+30+30+30+30+30+30+30+30+30색(세이볼트)

0.83600.79720.83120.82840.82160.83240.79700.80930.8277비중 15/4℃

IHGFEDCBA

38SSU 베이스35SSU 베이스30SSU 베이스구분


Table 34. 각종 첨가제의 특성

△△○△강후에스테르

○○△◎약박알코올

△◎△Ⅹ강박지방산

소둔성광택열안전성침투성유막강도유막두께구분

라. 오일스테인(Oil Stain)

: 압연작업 시, 혹은 제품의 보관 중 재료표면에 발생하는 불균일한 오염을 오일스테인 또는 단순히

스테인이라고 부른다.

(1) 오일스테인은 발생기구 : 습성, 건성, 기름의 수지화 또는 탄화에 의한 스테인으로 나눠짐.

- 압연에서 문제가 되는 것 : 습성과 기름의 수지화

- 습성 오일스테인 : 전기화학적 반응에 의한 것으로 원인으로서는 불균일한 유막에 의한 전위차의

발생, 수분, 및 압연유의 성분과의 반응을 들 수 있음. 주로 수용성 압연유에서 문제가 되며 광유계

압연유에서도 발생하는 수가 있음.

(2) 알루미늄에 있어서 화이트(White) 스테인 : 금속비누나 산화물의 생성에 의한다고 하나 생성과정

에 있어서 수분이 관여하고 있는 수가 많고 증기 중의 수분의 응축 등에 의해 코일의 보존 중에 발

생하는 워터 스테인과 본질적으로 같은 것이다.

(3) 건성 오일스테인 : 열이나 자외선에 의해 기유나 첨가제가 산화 열화 하여 발생하는 것으로, 강판

방청유 등에서는 중요시 되나 압연유에는 별로 문제가 되지 않음.

(4) 오일스테인 : 일반적인 오일스테인은 대부분 압연유 중의 고비점 성분이 소둔시 수지화, 혹은 탄화

하여 남아, 판 표면에 갈색의 오염을 일으키는 것이다.


- 스테인리스강처럼 소둔온도가 높은 경우에는 휘발이나 증발에 의해 제거되기 쉬우므로 별 문제

가 없으나 소둔온도가 낮은 재료에서는 무시할 수가 없다.

- 압연유의 비점과 오일스테인의 관계 : 알루미늄에 있어서의 브라운(Brown-Stain)은 그 대표적인

것으로 압연유의 비점에 의한 영향이 크다. 아래그림은 캔(Can) 시험이라 부르는 시험방법으로 각

종 압연유의 기유와 노멀(Normal)의 스테인 성을 평가한 것으로 상압 증류에 있어서 50% 유출온

도와 비교적 좋은 상관관계를 나타내고 있다.

- 유성제의 영향에 대해서는 화합물의 타입에 의해 다르며 알코올이나 에스테르계의 유성제가 비

교적 스테인 발생이 적다.

n-파라핀

압연유기유

50% 유출온도 (℃)

스테

인의

정도

(Can T

est

)

0

7

6

5

4

3

2

1

200 250 300 350

Figure 26. 압연유의 비점과 오일스테인의 관계

(5) 압연유의 다른 윤활유 : 유압작동유나 유막 베어링유 등이 혼입함으로써 오일스테인의 원인으로

되는 수가 있는데, 미스트(Mist) 급유방식에 의한 베어링의 윤활에서는 압연유에의 윤활유의 혼입

은 피할 수가 없다. 오일스테인이 발생해서는 곤란한 알루미늄, 동의 압연에서는 유압작동유를 그

대로 압연유로 사용하기도 하고, 혹은 압연유에 혼입되어도 오일스테인의 해가 비교적 적은 합성

유계의 유압작동유나 베어링 윤활유를 사용하는 수가 많다.


(6) 알루미늄 압연유에 대한 유압작동유의 혼입과 오일스테인에 대한 영향 : 유압유에 그 자체를 사용

하는 경우 유압펌프의 효율이나 수명 저하를 피할 수 없으며, 또 합성 유압유는 일반 작동유에 비해

서 성능이 떨어지는 결점 외에도 가격이 높은 결점이 있다.

(7) 에멀전 기구의 수식화 : 가또(加藤)씨 등은 고속압연기에서의 실험결과를 통해 해석한다.

Figure 27. 알루미늄 압연유에 대한 유압작동유의 혼입과 오일스테인에 대한 영향

작동유혼입량(%)2 5 10 20 50 100

1

2

7

6

5

4

3

스테인방지형작동유

광유계작동유

스테

인의

정도

(Can T

est

)

마. 압연유의 흑화

: 흑화되는 원인으로는 일반적으로 윤활유와 공통된 산화열화와 외부로부터의 혼입유 외에 압연에 의

해 발생한 미세한 마모분의 분산을 들 수 있음.

(1) 알루미늄 압연유 : 흑화 경향이 특히 현저한 것으로 사용 후 단기간에 흑화 됨. 재료가 연하여 마모

분이 발생하기 쉽고, 재료나 마모분의 비중이 자기 때문에 침강하기 어렵기 때문이다.

(2) 흑화의 원인 : 마모분의 발생과정과 응집침강 과정으로 나누어 생각할 수 있으나 다음 그림에 나

타난 것처럼 압연유의 조성 등의 요인이 복잡하게 영향을 주고 있다.


- 알루미늄에 대해서 행한 실험 : 압연성이 좋아지는 조건인 압연유의 기유 점도가 높고, 유성제의

효과가 크고 압연속도가 높도록 했을 때 압연마모분의 입경이 작아져서 같은 마모분 양에서도 색

상이 더욱 검어진다.

- 마모분의 침강 속도 : 마모분 개개의 침강속도에 대해서 생각하면 스톡크스(Stockes)의 법칙과

같이 입경이 작을수록 침강속도가 저하되는데, 실제로는 다수의 입자가 응집한 외관상의 입경이

영향을 주기 때문에 응집성에 대한 압연유의 조성 특히 첨가제의 영향이 문제된다.

압연조건

압연유

기유

첨가제

비중

점도

조성

응집성

침강

속도

흑화의

정도

마모분발열량

입경

Figure 28. 압연유의 흑화의 원인

● 스테인리스강의 압연유

가. 수용성 압연유

: 알루미늄 및 동압연유와 같은 형태의 제품으로서 유성향상제의 다량 배합과 극압제의 사용으로 윤

활성을 더욱 강화한 형태의 제품이 사용됨.


나. 광유(Neat)계 압연유

: 수용성 압연유에서 유화제를 제외한 Table 31과 같은 제품이 주종을 이루고 있다.

다. 스테인리스 강판용 압연유

: 압연 후 표면 광택이 요구되기 때문에 압연유로서는 오일스테인이 생기거나 기름얼룩의 발생이 없을

것이 요망됨

(1) Table 35에서 보는 바와 같이 점도는 40℃에서 10-20cSt가 적당하다.

Table 35. 스테인리스 비수용성 냉간압연유의 성상

①④③①②③①②②②②①①①조성

-0.070.03------인분 wt %

2.02.027.336.32.32.82.334.840.221.3검화가 mgKOH/g

0.01↓0.662.180.312.132.232.020.040.100.10전산가 mgKOH/g

907310310486899811910198점도지수

17.76

3.706

21.35

4.002

7.779

2.283

12.40

3.053

7.575

2.175

9.665

2.555

15.21

3.421

15.21

3.587

12.09

2.996

12.16

2.994

점도 40 ℃

cSt 100 ℃

-5.0-15.0± 0.0-22.5-12.510.0-10.0-10.0-22.5-22.5유동점 ℃

174186170174164158172192176170인화점 (COS ) ℃

0.85690.88430.85780.86630.86630.85550.85940.86100.86970.8656비중 15/4℃

JIHGFEDCBA유종

항목

주) ①에스테르류 ②지방산 ③인화합물 ④알코올류


(2) 표면광택은 압연의 점도 이외에도 압하량과 롤의 표면조도, 압연속도의 영향도 있으므로 압연조

건을 고려하여 압연유를 선택한다.

(3) 아래 두 그림을 통해 알 수 있듯이 압연유의 점도가 저하하면 광택도가 높게 되는 이유는 롤과 재

료 사이에 도입된 압연유의 양이 점도 저하와 함께 감소하며 이로 인해 오일 피트(Oil Pit)의 양이 적

기 때문이다.

(4) 압연유의 저점도화 요인 : 생산성을 향상시키기 위해 압연속도를 높이는데 따른 제품의 광택저

하를 개선하고 냉각성을 향상시키기 위해서 더욱 저점도의 압연유를 사용하는 경향이 있다.

(5) 저점도화의 문제점 : 저점도화는 필연적으로 인화위험이 따르므로 저점도화에는 한계가 있다.

점도

압하율

나쁘다←광택도→좋다

전압

하율

/6pass

(%)

60 70 80 90 100

10

5

15 43

40

38

압연속도 rpm

광택

도

점도

(50℃

, cS

t)

Lubricant

● A Oil

▲ B Oil

0 200 400 600 800

500

1000

●

●

●

●●

●●

●

▲▲

▲▲

▲▲ ▲ ▲

Figure 29. 광택도와 압연속도와의 관계 Figure 30. 광택과 점도, 압하율의 관계


● 동 및 동합금의 압연유압연유의 종류는 압연재, 압연조건 및 압연기(Mill)의 종류에 따라서 다르나, 일반적인 기능상으로 보아

황압연이나 중간압연에서처럼 고압하율이 필요한 경우 냉각을 주목적으로 하는 수용성 압연유(Water

Soluble Type)와 냉각보다는 광택과 윤활을 주목적으로 하는 비수용성 광유계(Straight Type) 압연유

로 나눌 수 있다.

가. 수용성 압연유

(1) 동 및 동합금의 열간 압연은 800-900℃, α황동의 경우 700-800℃에서 행해지는데 이때의 롤온

도는 750-850℃로서 물은 롤의 냉각, 롤-판 사이의 윤활 및 산화스케일의 제거 목적으로 사용된다.

(2) 수용성 압연유에는 유화된 기름의 입자 크기에 따라서 물에 희석하였을 때 외관상으로 우유빛이

나는 에멀젼형(Milky Type)과 반투명한 솔루블형(Semi-Transparent Type)으로 나눌 수 있으며 어

느 쪽이건 간에 유화제와 기본이 되는 광유 및 첨가제의 양에 차이가 약간 있으나 화학적 성분은 두

가지 모두 대체로 알루미늄의 수용성 압연유와 큰 차이가 없다.

나. 광유형 압연유

(1) 냉간 압연은 황압연과 마무리 압연으로 나눠진다.

(2) 황압연 : 압하(壓下)를 주목적으로 하기 때문에 압연시에 발생하는 열로 인해 점도가 저하하므로

비교적 고점도의 광유를 베이스로 하고 소량의 유성향상제 및 산화 방지제를 첨가한 광유형이 사

용된다. 점도는 100℉에서 100-200SSU 정도가 정당하다.

(3) 마무리 압연 : 압하의 증대보다는 반대로 완성품의 표면을 중요시하고 소둔 후에 오일스테인(Oil

Stain)이 없을 것이 요망되므로 Table 37에 나타낸 제품과 같이 비교적 저점도 (100℉에서 5-20

cSt)의 광유를 베이스로 한 제품들이 사용되고 있다.


Table 36. 동 및 동합금용 수용성 압연유의 대표적인 예

0.070.090.130.120.14(10%)마찰계수16.216.818.718.318.8성능압연하중(톤)50.550.147.046.946.2*2압연압하율(%)-0.60.70.91유화안정성(10%)234.554*1오일스테인(10%)

0.20.90.51.70.8유황분(Wt%)

44.1

5.9

6.8

37.8

32.2

5.3

5.5

12.0

11.5

2.5

3.1

8.8

66.7

6.2

0.2

0.4

34.9

-

10.4

13.2

점도(cSt)

100℉

200℉

A.V

S.V

EDCBA구 분

*1 : 인탈산동판, 500℃, 3hr, N2gas 중, 평점 0(양호)~7(불량)*2 : tough pitch 동판, 2단 압연, roll gap 0.25mm

Table 37. 동 및 동합금용 비수용성 압연유의 예

0.050.10.080.070.140.160.11유황분 (wt%)

0.430.130.650.180.160.230.25증발감량 (wt%)

0.0050.0040.010.010.0130.0150.1잔류탄소 (wt%)

-----1.42.0검화가

0.030.010.020.0040.051.10.4산가

5.719.911.49.410.37.96.1점도 (cSt 100 ℃)

130193165143152144141인화점 (COC ℃)

111121.5(-)1색(UNION)

0.8520.8920.8900.8870.8960.8500.887비중 (15/4℃)

-?---첨가첨가유성향상제

GFEDCBA구 분


다. 요구되는 성능

동 및 동합금은 반응성이 상당히 강한 금속이므로 압연유 중에 함유된 활성물질인 산화생성물, 염소,

유황 등에 의해 쉽게 부식되는 등 얼룩(Stain)에 관한 성질에 있어서 우수할 것이 요망된다.

(1) 기름얼룩(Oil Stain)

- 동 및 동합금의 소둔온도는 300-500℃정도로서 압연유의 열분해 잔류분이 압연 판에 부착하여

생성된 얼룩

- 원인 : 압연유 중에 함유된 동분이 극성기를 갖는 유성제를 흡착하여 유리지방산의 일부와 반응

하여 지방산의 동비누를 생성하여 기름얼룩이 발생

- 비점이 높은 성분, 잔류탄소가 많은 압연유에서 발생이 용이하며 동식물성 기름은 마찰계수가 작

은 것이, 또한 검화가가 높은 것일수록 이러한 경향이 있다. 그러므로 이때 사용되는 압연유는 잔

류 우분의 내열화성 및 증기 휘산성이 우수할 것이 요망된다.

(2) 유황 얼룩

- 압연유 중의 유황분과 반응하여 흑색의 얼룩이 생기는 것

- 보통 유황분이 0.5%이상이면 발생하기 용이하다.

- 압연유 중의 전 유황분과는 관계가 없고 주로 활성의 유황 화합물일수록 심하다.

(3) 물 얼룩(Water Stain)

- 수용성 압연유를 사용하는 압연 작업에서는 종종 나타나는 얼룩

- 수절(水切)부족으로 인해 판-판 사이에서 물, 기름, 산소가 존재하는 부식 환경 하에서 국부전지

의 형성으로 발생한다.


신선 윤활제신선 윤활제


● 신선 윤할제

가. 신선가공

(1) 금속의 소성가공의 분야에 속하는 냉간 인발가공의 하나로서, 다이(Dies)에 선재를 통과시켜서 감

면(Reduce)하여 정해진 품질, 표면성상의 마무리된 선으로 잡아당기는 가공

(2) 선재는 코일(Coil)로서 공급되어 신선기에서 인발되는데, 선재의 직경은 약 20mm에서 완제품의

선은 0.01mm 이하의 제품까지 다양하며, 신선속도는 30m/min 정도에서 2,000m/min까지 넓은 범

위에 걸쳐 있다.

(3) 소성변형에 동반하여 선재표면과 다이면과의 마찰이 커지게 되고, 이 때의 윤활상태는 유체윤활

과 경계윤활이 공존하는 혼합 윤활이다.

나. 신선 윤활제의 기본성능

가혹한 마찰조건에 충분히 견딜 수 있는 윤활성을 기지며, 선선가공에 선재의 소부현상이 없이 연속

가공이 가능하고, 또한 마무리 완제품의 표면이 기대되는 성상으로 얻어질 것이 요망된다.


● 전처리제신선공정에는 신선하려는 금속의 종류, 마무리선의 직경과 용도, 후가공의 여하에 따라 건식, 습식, 유성

(Oil Type)등 3개의 신선방법이 이용된다.

일반적으로 신선가공에서는 탈청(산화피막의 제거)과 전처리는 연속으로 하여 전처리 공정으로 독립시

키는 경우가 많다. 탈청은 보통 산세방법이 이용되며 수세로 탈산하고, 중화와 신선공정까지의 방청을

겸해서 전처리제를 도포 또는 화학적으로 부착시킨다.

선재

(중간선)

열처리

탈청 전처리

건식신선

습식신선

유성신선

완제품

(중간선)

Figure 31. 신선의 가공공정

전처리제는 주로 철, 강, 스테인리스선 등에 도포하며, 그 종류와 특징을 보면 Table 38과 같이 여러 가

지 종류가 있으나 그 자체가 주요한 윤활제로도 작용을 하므로 넓은 의미의 신선용 윤활제로 생각할 수

있다. 또한 전처리제는 다음의 신선공정에 그대로 인계되므로 신선공정에서는 신선 윤활제와 혼합되게

된다. 그러므로 사용하려는 신선 윤활제에 대해서 당연히 전처리 공정을 고려하여 할 수 밖에 없으며,

전처리 공정은 단순히 탈청을 위한 것이 아니고 다음에 올 신선공정의 윤활성을 크게 좌우하게 된다. 따

라서 신선 윤활제를 선정하는 경우 전처리제를 신선 윤활제의 일부로 고려하여 그 종류, 성질, 부착량을

충분히 고려해야 함


Table 38. 신선 전처리제의 종류와 특징

윤활성은 매우 좋지만 설비, 작업에 문제가 있고고가이다.

용융, 전기, 치환, 확산, 도금 등아연, 동, 놋쇠

철 선

강 선

스테인리스선

금 속 도 금

처리가 간단하고 윤활성도 좋지만 용제를 사용하므로 작업환경이 좋지 않게 된다

수지농도 5 ~ 15%액에 상온침지한 후 자연건조 시킨다.

염소계수지 또는

불소계수지와

용제

철 선

강 선

티 탄 선

수 지 피 막

저가격이고 작업도 간단하지만 건조후의 흡습성이 문제이다.

농도 5 ~ 30%

온도 80 ~ 90℃

침지 또는 인라인으로처리한 후 건조시킨다.

Na2B4O7□XH2O

(X=5또는10)

철 선

강 선

스테인리스선

아연도금선

붕 사 피 막

화학반응이므로 약간복잡하다. 윤활성, 방청성, 2차가공성 등이 우수 하지만 도금선에는 부적합하다.

농도 15 ~ 30포인트온도 60 ~ 90℃

시간 30초 ~ 5분

침지 또는 인라인으로금속표면에 인산아연의 결정을 만든다.

제1인산아연및

인 산

철 선

강 선

스테인리스선

고탄소크롬선

인산염피막

중화능력, 방청효과가 있고 저렴하지만 작업환경이 좋지 않게 된다.

5 ~ 25%수용액에 상온 ~ 60℃로 침지한

후 건조시킨다. 소석회비누

철 선

강 선

스테인리스선

석 회 비 누

특 징처 리 방 식주 성 분대상금속전처리제


가. 석회석

(1) 산세 후의 중화, 방청제겸 윤활제로서 옛날부터 사용된 가장 일반적인 전처리제다.

- 신선공정에서 석회석의 화학반응식

CaO+2RCOONa+3H2O ↔ Ca(OH)2+2NaOH+2RCOOH ↔ (RCOO)2Ca+2NaOH+2H2O

- 실제 공정에서는 화학식에 의한 필요량보다 많은 양의 생석회가 사용된다. 이는 온도, 농도, 물 등

의 반응조건에 따라 석회비누의 생성률이 변화하기 때문으로, 생석회는 불순물(점토질, 돌가루 등)

이 적은 것일수록 좋다. 석회비누 탱크의 사용농도는 고형물로서 5~20%의 범위에서 사용목적에

따라 적당한 농도로 조정하여 사용한다.

(2) 석회석 전처리제의 특징 : 박리되기 쉽고, 윤활효과가 비교적 적고, 먼지가 비산하며 고속 신선에

서는 소부를 일으키기 쉬워 사용되지 않는다. 도포 량은 5,000㎠/g 이상이며 이성적인 양은 8,000

㎠/g 정도이다.

나. 인산염 피막

(1) 인산 처리액의 성분은 제일인산아연이 주성분으로 여기에 인산, 피막 조정제가 배합되며 또한 결

정촉진작용과 제일철의 이온을 물에 불용인 제이철로 산화시키는 작용을 겸한 촉진제를 병용한다.

(2) 인산 처리액과 선재와의 반응식

Fe+2H3PO4 → Fe(H2PO4)2+H2↑ ……………………………… (1)

3Zn(H2PO4)2 → Zn3(PO4)2+4H3PO4 ……………………………… (2)

먼저 (1)식의 반응이 일어나고 인산이 감소하면 (2)식이 진행되어 물에 불용성인 제삼안산아연의

결정이 성장하여 피막으로 된다. 액 중에 용해된 제일인산철은 촉진제에 의하여 강제적으로 제삼

인산철로 되어 슬럿지로서 가라앉는다.


Fe(H2PO4)+NaNO2→FePO4+NaH2PO4+NO↑+H2O

실제 피막처리 시 매우 복잡한 피막성분이 생성되는데, 이는 Zn3(PO4)2 · 4H2O와 Zn2Fe(PO4)2 ·

4H2O의 혼합물이다. 슬러지는 피막형성에 지장을 주기 때문에 정기적으로 제거하여야 한다.

(3) 인산염 피막의 성질은 연하고 전 · 연성이 풍부하며 형태가 침상결정이기 때문에 윤활제를 운반하

는 작용이 우수하다.

다. 붕사피막

(1) 80℃ 이상의 온도에서 포화에 가까운 붕사(Na2B4O7·10H2O)용액에 선재를 침지한 후 건조한다.

(2) 윤활제의 캐리어로서 성능이 좋기 때문에 연강선, 경강선에 널리 사용된다.

(3) 석회비누에 비해 고속신선에서도 윤활효과가 크고, 피막도 점착성이 있어 박리가 어렵고 비산이

적으나 결점으로서 흡습성이 커서 수분이 함유될 경우 윤활성이 크게 떨어지는 결점이 있기 때문

에 습도가 높은 곳에서는 특별한 주의를 요한다.

● 윤활제의 종류Table 39. 신선 윤활제의 분류

다이상자에 넣는다. 또는 순환방식으로 다이에 뿌려준다. 알루미늄, 스테인리스기름상유성

물에 유화시켜 희석액을 만들고, 순환방식으로 다이에 뿌려준다. 또는 윤활 액에 다이를 침지한다.

동 및 동합금. 연강, 경강선,비철도금선

페이스트상 또는 기름 상태습식

다이상자에 넣는다. 연강, 경강선,스테인리스분말상태건식

사 용 방 법신 선 재 질외 관분 류


Table 40. 인발(신선)용 윤활제의 사용구분

X△◎X니켈도금선

◎△OX동 및 놋쇠 도금선

◎(세)△◎(태~중)O아연도금선

XO◎◎니크롬선 및 Ni, Cr합금

X△◎◎티탄 및 티탄합금선

◎△△X동 및 동합금선

△(세)◎XX알루미늄 및 알루미늄합금선

(세)◎◎(태~중)◎스테인리스선

◎(세)◎(태~중)◎강선

◎(세)◎(태~중) ◎철선

습식윤활제유성윤활제건식윤활제전처리제윤활제

금속의 종류

◎ : 대부분, ○ : 일부분, △ : 극히 일부분, X : 무(태~중) : 모선이 약 1.0Øm/m이상, (세) : 모선이 약 1.0Øm/m이하의 신선

가. 건식 윤활제

: 건식의 신선 윤활제는 기름형태(Oil Type)인 기계 윤활, 절삭가공, 기타 소성가공 등에 사용되는

윤활제와 비교하여 상이한 특징을 갖고 있다. 즉 형태는 분말로서, 사용방법도 물이나 기름과 병용하

지 않고 Figure 32와 같이 직접 분말로서 윤활 면에 공급한다. 그러므로 윤활제로서의 큰 역할인 냉

각효과가 없기 때문에 냉각은 다른 기계적인 방법으로 해결해야 된다.

(1) 건식 신선 윤활제가 구비해야 할 성질

- 분말 상으로 높은 융점(연화점)을 갖고, 다이상자(Diesbox) 안에서는 용융하지 않을 것.

- 선재와 다이의 접촉면에서는 용융하여 유체(流體)가 되고, 점성과 전착성(展着性)이 클 것.


- 극성이 있고 신선 가공 시에 선재표면에 흡착되는 성질을 가질 것

- 내열성이 좋을 것

- 분말의 입자는 보통 10~300메쉬(Mesh) 정도로 입도분포가 균일한 것이 요망된다.

- 수분의 함량이 1~2%로서 윤활제의 성능저하가 없을 것과, 선재에 부착된 성분에 의해 녹이 발생

하거나 변색이 없을 것이 요망된다.

- 신선 후에 2차 가공성이 우수하여 신선 후에도 부착되어 있던 윤활피막에 의해 선재의 코이닝

(Coining)성 등의 효과가 있어야 하며, 또한 신선 완료 후 윤활피막의 탈지성이 양호하여 도금하는

경우 지장이 없어야한다.

WIRE`

CHAMBER

SPACER

DRAWING DIE

APPROACH DIENARROW GAP LIQUIDIZED SOAP

SOAP BIN

Figure 32. 건조피막윤활의 다이상자 단면도


(2) 건식윤활제의 구성성분

: 금속비누를 주성분으로 윤활성을 위해 고체첨가제, 극압첨가제를 배합하고 내압성, 내열성을 향

상시키기 위해 무기화합물을 혼합한 제품이 일반화되어 있다.

Figure 33. 건식윤활제의 구성성분

- 금속비누 : 공업적으로 분말로 하기 쉽고 높은 융점을 갖는 고급 포화 지방산의 알칼리, 알칼리토

류금속염과 한정된 금속의 염(Salt)으로서, Table 41에서 보는 바와 같이 지방산과 결합한 금속의

종류에 따라서 융점, 용융시의 점성이 상이하므로 신선조건의 차이에 따라 적당히 배합하여 사용

한다.

- 고체 첨가제 : MoS2, 흑연 등 일반적으로 잘 알려진 고체 첨가제가 사용된다.

- 무기화합물 : 석회, 활석, 산화티탄 등이 있고 이들은 직접적으로 윤활성능에 관계가 없는 물건이

나, 금속비누를 주성분으로 한 윤활제 성분의 연화점의 조절과 운반체로서의 역할을 한다. 보통

45% 이상 배합한다.


(3) 사용시 주의사항

- 투입이나 보충시 분말의 비산을 최소화해야 하며, 비산이 심한 곳에서는 집집장치의 설치를 권장.

- 수분의 혼입에 의한 윤활제의 덩어리는 소비량을 증가시키고 발청의 우려가 있다.

- 금속분과 같은 불순물이 혼입되면 선재의 표면성상이 불량할 가능성이 있다.

Table 41. 금속비누의 연화점과 성상

1. 연화점이 낮으나, 내열성이 좋고, 변색, 탄화하기 어렵다. 150℃스테아르산Al

2. 연화할 때 점성이 작다. 125℃스테아르산Zn

1. 전착성이 좋다.140℃스테아르산Mg

1. 신선 윤활제의 중심이 되는 금속비누

2. 연화할 때의 점성이 크고, 전착성이 있고, 윤활성이 좋다.

3. 불수용성으로서 탈지성이 나쁘다.

160℃스테아르산Ca

1. Na에 비슷한 성상으로 낮은 연화점210℃스테아르산Li

1. 연화할 때 점성이 크고, 전착성이 있고, 윤활성이 좋다.

2. 불수용성이고, 탈지성이 나쁘다.

175℃스테아르산Ba

1. 연화점이 높고, 내열성이 좋다. 연화 할 때의 점성이 작다.

2. 금속이 Na이므로 수용성으로서 탈지성이 좋다. 260℃스테아르산Na

성 상평균연화점금속비누


나. 습식 신선유

(1) 신선가공에서 냉각성이 마무리선의 품질에 커다란 영향을 주는 경우, 또는 양호한 마무리선의 표

면성상이 요구되는 동 및 동합금, 철강의 세선, 아연도금의 강신선의 경우데 건식 신선유 대신에 사

용된다.

(2) 물에 유화 또는 가용화시켜 희석액을 만들어 순환방식으로 사용한다. 그러므로 신선유 희석사용

액의 관리에 있어서 농도유지, 유화안정성, 노화성, pH, 교환 시기, 액의 부패 등은 수용성 절삭유와

똑같은 방법으로 취급해야 한다.

(3) 선재의 종류에 따른 신선유의 조성

- 태선인 경우: 윤활성이 필요하므로 유성제나 극압제를 많이 함유하고 유화된 입자의 크기가 큰

에멀젼형태를 사용

- 가는 선인 경우에는 윤활성보다도 냉각성과 선재표면의 광택성이 중요시 되므로 유화입자의 크

기가 아주 작도록 유화시킬 수 있는 제품으로서 사용농도를 낮게 하며 완성품 선재 표면에 부착

물이 없는 제품을 사용

- 비철금속용 신선유 : 구리나 알루미늄 등의 비철금속용의 신선유는 윤활성을 물론 좋아야 되지만

냉각성과 마무리 제품의 광택성, 변색성이 더욱 중요시 된다. 일반적으로 분자내에 금속에 잘 흡

착하는 극성기를 갖는 동ㆍ식물유 및 이들의 유도체를 주성분으로 하는 신선유로서 냉각성능과

세정성이 우수한 제품이 바람직하다.

- 강신선유 : 비철금속용 신선유에 극압제를 함유한 형태를 사용한다.


Figure 34. 습식 신선유의 구성성분

(4) 수용성 신선유의 장점

- 물로 희석하여 사용하므로 사용단가가 저렴하다.

- 신선유의 희석액 탱크를 집중탱크로 하면 다량의 재료를 여러 기계로 동시에 처리할 수 있다.

- 유성형 신선유로는 사용할 수 없는 특수한 윤활원료도 사용법에 따라서 높은 가공도를 얻을 수

있다.

(5) 수용성 신선유의 단점

- 농도관리, 부패, pH, 사용액의 온도관리, 사용 중 생성되는 스컴(Scum)의 제거 등 사용관리가 불

충분하면 액수명이 짧아지며 신선한 완성품의 부식, 변식을 초래한다.

- 폐유의 재생이 불가능하다.

- 종류에 따라서 건조공정이 필요한 경우도 있다.


다. 유성형(Oil Type) 신선유

(1) 건식신선과 습식신선의 중간 정도의 윤활성을 갖고 있으며, 마무리선의 표면성상을 얻으려고 할

때 이용된다.

(2) 마무리 선에 기름 물질이 부착하여 있어도 좋으며 완제품 선의 표면 광택이 요구되는 알루미늄,

구리, 스테인리스 등의 중간 및 가는 선에 사용된다.

(3) 광유에 유성제 및 극압제를 배합한 제품으로서 광유형 신선유라고도 부르는데, 가공하려는 선재

의 종류에 따라서 극압제의 함유량은 상이하나, 선의 직경이 클수록 점도가 높은 유제가 적당하다.

(4) 유성형 신선유의 장점

- 적당한 점도와 윤활력이 있는 것을 선정하면 큰 실패 없이 사용 가능하며

- 폐유의 재생이용이 가능하다.

- 잔류탄소분이 적은 제품을 선택할 수 있다.

(5) 유성형 신선유의 단점

- 사용단가가 높다.

- 인화점이 낮은 제품은 다량의 연기가 발생하여 환경오염의 가능성이 있고 급유에 문제가 있다.

- 가공에 의해 생성되는 금속분의 처리가 곤란한 점 등을 들 수 있다.


Figure 35. 유성 신선유의 구성성분

라. 신선 윤활제의 선정

(1) 마무리선의 외관적인 표면성상으로서 완제품의 사용목적에 적합한 것

(2) 윤활성이 우수하여 다이의 수명을 연장할 수 있을 것

(3) 작업성이 우수할 것

※ Figure 36과 같이 여러 가지 요인에 의해 선택을 하게 되지만 그 중요도의 순서를 조사한 데이터

가 Table 42이다.


Figure 36. 윤활제의 선정기준

Table 42. 신선 윤활제의 선정순위

7

9

23

5

3

27%

6

9

11

1~3평균

12

16

26

4

4

10%

6

4

18

3

8

2

18

4

4

26%

4

18

16

2

0윤활제의 소모도

10작업성

26

6

0

다이수명

다듬질선 강도, 인성

선의 온도 상승

윤활성

44%

8

6

0

표면성상양부

부착윤활제 탈지성

도금부착성

발청성, 방청성

다듬질선의 표면

1금속비누


열처리용유열처리용유


● 열처리용유가. 강의 담금질

: 고온에서 가열한 강을 적당한 속도로 냉각하는 처리

나. 담금질유

: 금상학(金相學)적으로 적당한 양의 탄소를 함유하는 강을 오스테나이트상태로 가열하고, 이를 급랭

함으로써 마르텐사이트 조직을 얻기 위해 사용하는 기름으로 일반적으로 열처리용유라 함.

다. 열처리유

: 뜨임 불림 등의 목적으로 사용하는 유제

라. 담금질유에 품질적인 면에서 필요한 성능

(1) 강의 경화에 필요하고도 충분한 냉각성능을 가질 것

(2) 담금질균열, 담금질변형을 일으키지 않게 위험구역의 냉각은 완만히 한다.

(3) 장시간 사용하여도 H값의 변화가 없을 것

(4) 광휘성이 요구되는 부품에 대해서는 광휘성이 부여할 수 있도록 될 것

(5) 진공중의 담금질에 있어서는 담금질시의 진공도에 대응하여 충분히 증기압이 낮을 것

마. 담금질유에 작업적인면에서 필용한 성능

(1) 값이 저렴하고 수명이 길 것

(2) 작업성이 좋을 것

(3) 안전고 작업환경이 좋을 것

(4) 공해의 원인이 되지 않을 것


Table 43. 담금질유의 물리ㆍ화학적 성질 및 각종 요구 성능

품질냉각성이 크다.기화의 잠열, 비열, 열전도율이 클 것

작업환경, 안전

공해방지

화재위험의 감소.

증기, 연기의 발생이 적다.인화점, 연소점이 높을 것

작업환경, 품질

공해방지

증기발생이 적을 것.

대류단계의 개시온도가 높을 것.비점이 높을 것

경제성, 작업성

작업환경, 품질

공해방지

기름의 소모가 적다.

탈지용이, 작업장 바닥 오염이 적다.

냉각성이 크다.

점도가 낮을 것

수명, 품질

경제성

작업성

노화하기 어렵다.

슬러지의 발생이 적다.

H값의 변동이 적다.

열안정성, 내산화성이 클 것

● 냉각성능가. 냉각기구

(1) 담금질의 목적과 담금질 작업의 주요 관건

- 담금질의 목적은 담금질변형이나 변형을 일으키지 않고 경화시키는 것

- 강의 균열 또는 변형은 강의 감수성, 형상, 치수, 담금질 앞 공정의 가공응력, 냉각제의 냉각능력

에 의해 발생함

-담금질 작업의 주요 관건은 처음에는 빨리, 후에는 천천히 냉각하는것


- 물은 담금질하기 쉬우나 깨지거나 비틀리는 현상발생 가능성 높음

- 광유는 담금질하기 어려우니 왜곡은 적은 편

(2) 담금질유의 냉각성능

- 액체에 의한 냉각성능: 액체의 증기압, 비점, 표면장력, 점도 등이 클수록 작고 기화잠열, 비열, 열

전도도가 클수록 크다.

- 동일 계열의 광유에 있어서는 중질유분일수록 분자량은 증대되고, 비점은 상승하며, 증기압이 저

하되어 특성온도 및 대류단계 개시온도 상승한다.

(3) 광유계 열처리용유의 냉각과정

- 증기막단계(낮은 냉각속도가 특징)

- 비등단계(급격한 냉각속도가 특징)

- 대류단계

Figure 37. 소입냉각제의 냉각속도곡선

시간(sec)

소입온도

1. 증기막단계

2. 비 등 단 계

3. 대 류 단 계특성온도

특성온도

유의 냉각곡선

수의 냉각곡선

개시온도

대류단계

온

도

(℃)

1

1

22

3

3


- 특성온도 : 증기막이 파괴되어 핵비 등으로 옮겨질 때의 온도

- 대류단계 개시온도 : 대류에 의해서만 냉각이 시작되는 온도

- 열처리용유의 냉각성능 : 특성온도가 높고, 대류개시온도는 낮을수록 크다.

(4) 담금질유의 냉각성능은 일반적으로 그로스만(Grossman)이 제한한 H값을 이용하여 냉각성능을

양적으로 표현하고 있다.

Table 44. 교반에 의한 H값의 변화(1/in)`

-540.8 ~ 1.1-아주 강하게 교반

--1.6 ~ 2.00.50 ~ 0.800.05강하게 교반

--1.4 ~ 1.50.40 ~ 0.50-중간 정도 교반

--1.2 ~ 1.30.35 ~ 0.40-조금 교반

-2 ~ 2.21.0 ~ 1.10.30 ~ 0.35-아주 조금 교반

0.25 ~ 0.3320.9 ~ 1.00.25 ~ 0.330.02정지

채종유소금물물기름공기교반ㆍ순환정도

나. 온도의 영향

(1) 담금질액의 냉각성능 : 온도에 의해서도 변화

- 기름온도가 상승하면 점도가 저하하기 때문에 특성온도는 상승하여 약 80℃에서 최대가 되며 냉

각성능도 최대가 됨

- 채종유, 대두유, 낙화생유, 고래기름은 일반적으로 특성온도가 높고 냉각성능이 비교적 크지만

가격이 비싸고 노화가 빠르기 때문에 현재는 주로 광유가 사용됨

- 유지의 H값은 유온의 상승과 함께 상승하여 60~80℃에서 최대값에 도달한다.

- 담금질유의 경우 물에 비해 액온의 영향이 훨씬 적으며 실제 작업에서는 60~100℃가 제일 적합


Figure 38. 대표적인 유지의 H값 Figure 39. 담금질액의 온도가 경도에 미치는 영향

20 60 100 140 180 220 260 3000.060.080.100.120.140.160.180.20

유 온 (℃)

H (

cm-

1)

고래기름

대두유

채종유

낙화생유

야자유

유 냉

수 냉

시료 SK 5

액 온 (℃)

경도

(HRC

)

0 20 40 60 80 100 120 14030

40

50

60

70

※ Figure 39는 25mm의 탄소공구강(0.9% C)를 담금질한 경우 액체의 온도가 경도에 미치는 영향을

나타낸 것으로 물의 경우 40℃를 넘어서 고온이 되면 경도는 급격히 낮아지나, 기름의 경우에는 약

80℃에서 최고값을 나타내며, 다른 어떤 온도에서도 큰 차이는 볼 수 없다.

(2) 광유의 냉각성능

- 경질유 : 유온이 낮을 때 H값이 크지만, H의 최대값은 저온 쪽에 있고, 유온이 상승함에 따라 급격

히 저하한다.

- 중질유 : 유온에 의한 H값의 변동이 작고, 또한 유온의 상승에 따라 H값은 커진다.

- 열 중탕 담금질(marquench)용 담금질유 : 200℃부근에서 사용하기 때문에 냉각성능이 낮은 조

건에서 사용되므로 인화의 위험이 없는 정도로 가급적 경질유를 사용하는 것이 바람직하다.


- 인화의 위험이 없는 정도로서 가급적 경질유를 사용하는 것이 바람직하다.

- 인화점이 비슷할 때 냉각성 비교: 나프텐계 광유 >파라핀계 광유

- 광유의 냉각성능은 유지에 비해 열등함.

- 일반적으로 담금질유로서는 수명이 긴 광유를 사용하고 냉각성능의 부족을 교반에 의해 보강하

는 것이 좋으나 이런 경우 흐름이 직접 닿는 면과 그 반대 면은 냉각성능이 다르기 때문에 담금질

왜곡이 커지는 경우도 있음

Table 45. 광유의 물리적 성질

파라핀0.910028546.5406.2-No. 8

파라핀0.894024020.2132.3-No. 7

파라핀0.905721512.770.2-No. 6

파라핀0.91282086.528.1-No. 5

파라핀0.8886190-15.234.0No. 4

나프텐0.91751736.725.2-No. 3

나프텐0.9123144-7.5167.1No. 2

합성유0.8560127-1.982.3No. 1

100℃50℃30℃계열

비중

(15/4 ℃)

인화점

(℃)

점도(cSt)유의 종류


Figure 40. Table 45에 나타난 광유의 H값다. 교반의 영향

No. 1

No. 2

No. 3

No. 4

No. 5

No. 6 No. 7

No. 8

0 20 60 100 140 180 220 260 3000.06

0.07

0.08

0.10

0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

0.09

온 도(℃)

H 치

(cm

-1)

(1) 담금질의 교반은 냉각성능에 큰 영향을 주므로 열처리 공장에서 담금질유의 탱크에 교반장치를

하는 것은 필수이며 이는 담금질하려는 부품에 적합한 냉각속도를 얻게 하기 위함이다.

(2) 이때의 냉각과정은 교반에 의해 증기 막의 생성이 방해되어 증기막단계가 단축되고 대류단계에

서의 냉각이 강해지기 때문에 전체적으로 냉각효과가 상승한다.

(3) 냉각액은 정지상태에서 교반을 시작하면 초기에 냉각성능이 급상승하지만 그 이상으로 유속이

증가하면 냉각성능의 상승은 저하한다.

(4) 냉각곡선상에서 보면 유의 교반이 강해지고, 유속이 커짐에 따라 대류단계는 불명확하게 된다.


● 열처리용유의 종류가. 비수용성 열처리용유

(1) 열처리의 종류는 KS M 2170에서 Table 46과 같이 분류하며, 품질은 Table 47과 같다.

Table 46. 열처리용유의 종류

유온 150℃ 내외의 템퍼링용2호

유온 150℃ 내외의 템퍼링용1호3종

160℃ 내외의 열 중탕 담금질용2호

120℃ 내외의 열 중탕 담금질용1호2종

담금질로 경화되기 어려운 재료의 담금질용2호

담금질로 경화되기 쉬운 재료의 담금질용1호1종

용 도종 류

Table 47. 열처리용유의 품질

2호

2호

2호

1호

1호

1호

1.5이하1.4이하0.1이하0이하50이하310이상280이상--

1.5이하1.4이하0.1이하0이하30이하250이상230이상--3종

2.0이하1.5이하0.1이하0이하35이하280이상250이상6.0이하600이상

2.0이하1.5이하0.1이하0이하20이하220이상200이상5.0이하500이상2종

2.0이하1.5이하0.05이하-5이하26이하190이상170이상4.0이하580이상

1.5이하1.5이하0.05이하-5이하30이하200이상180이상5.0이하480이상1종

잔류탄소분의 증가 %

점도비800 ℃에서400 ℃까지의 냉각초수

특성온도

℃

안정도수분무게

%

유동점

℃

동점도

cSt

연소점

℃

인화점

℃

냉각성능성상

종류

비고 1. 냉각성능의 측정온도는 1종은 80℃, 2종은 120℃(1호)와 160℃(2호)이다.

2. 1종의 동점도는 40℃, 2종 및 3종의 동점도는 100℃에서 측정한 값으로 한다.


(2) 담금질유는 저점도 광유에 냉각성능 향상제를 첨가한 제품이다.

- 기유 : 파라핀계 광유가 나프텐계 광유보다 특성온도가 높고, 브라이트스톡을 혼합하면 냉각성

능이 향상된다. 저점도광유와 고점도 광유를 혼합하면 특성온도와 대류단계 개시온도도 중간치의

값을 나타낸다.

- 냉각성능 향상제 : 폴리이소부틸렌, 메타크레트폴리머, 무회분 분산제, 터펜폴리머레진, 쿠마론ㆍ

인텐폴리머, 석유술포네이트, 석유계 프로판정제잔사, 산화아스팔트, 콜타르 등을 열거할 수 있으

나, 실제 사용되고 있는 것은 폴리이소부틸렌, 석유중질분, 술포네이트 등이 있다. 이들 모두는 고

분자량의 물질로서, 증발하기 어렵기 때문에 특성온도를 높여준다고 고려된다.

- 냉각성능 향상제의 종류에 따라서는 안정성, 광휘성에 나쁜 영향을 줄 수 있다.

Figure 41. 폴리부텐의 평균분자량과 냉각성능향상의 관계

1C2 1C3 1C43 5 8 8532

평균분자량

기유 냉각초수

특성온도

400

500

600

700

특성

온도

(℃)

2

5

4

3

800~

400℃

냉각

초수

(S)


Table 48. 대표적인 열처리용유의 특성표

2종 2호

3종 2호

12.0~16.0

14.0~18.0

620~680

650~700`

280~320

300~340

28.4~33.2 (100 ℃)

38.2~42.8 (100 ℃)Full martemp 처리 140 ℃~180 ℃

2종 2호10.0~14.0620~680250~30020.6~25.8 (100 ℃)Full martemp 처리 130 ℃~160 ℃

2종 1호9.0~12.0600~650250~28015.4~20.6 (100 ℃)Modified martemp 처리 120 ℃~150 ℃

2종 1호6.0~9.0580~630200~2505.4~12.4(100 ℃)Semi hot quench 처리 90 ℃~120 ℃

1종 2호4.0~6.0580~630180~2009.3~15.6(50 ℃)High speed cold Q 처리 50 ℃~100 ℃

1종 1호6.0~9.0`500~550180~2009.3~15.6 (50 ℃)Cold quench 처리 50 ℃~100 ℃

KS 규격800~400 ℃

초수

특성온도

℃

인화점 ℃

(C.O.C,)점도(cSt)사용구분(유온)

Figure 42. Table 48에서 본 각종 열처리용유의 냉각곡선

담금질온도 : 800℃

유 온 : 80~160℃

Cold quenchHigh speed quenchSemi hot quenchModified martempFull martempFull martemp

시 간(S)

온도(℃)800

600

400

200

00 1 2 3 4 5 6 7 8 9


나. 수용성 열처리용유

: 냉각과정에서 담금질하려는 부품의 표면에 피막을 생성하지 않는 비막생성형과 저온에서(300℃이

하) 피막을 생성하는 박막생성형의 2종류가 있다.

(1) 비박막 생성형 수용액

- 산수용액 : 황산, 염산 등의 무기산 수용액의 냉각특성은 농도, 온도에 따라 상이함, 농도 10%,

20℃의 염산 수용액의 고온영역에서의 냉각성능 H값은 4.5, 저온영역은 0.2임

- 염기수용액 : 염기로서는 NaOH, KOH가 있고, 농도 5%, 20℃의 NaOH 수용액의 고온영역의

H는 10.5, 저온영역은 0.8임

- 염류수용액(brine) : 염으로 제일 잘 사용되는 것은 NaCl 또는 CaCl2이며 농도 10%, 20℃의

NaCl 수용액의 고온영역의 H는 9.0, 저온영역은 0.65임

- 염류 수용액의 고온 영역에서 냉각성능이 물보다 큰 이유는 염류가 용해하여 있기 때문에 용액의

비점이 상승하고 그에 따라 증기발생이 늦어지기 때문

- 에멀젼형 수용액 : 비누, 수용성 유지 등의 수용액 등이 여기에 속하며 농도 0.05%, 20℃의 비누

수용액은 고온영역의 H값은 0.05, 400℃전후의 중간 영역에서의 값은 커졌다가, 저온에서 다시

0.65가 됨

- 글리콜계 수용액 : 글리콜계 용질에는 폴리머와 모노머의 2종류가 있다.

① 폴리알킬렌글리콜(PAG)

② 폴리에틸렌글리콜(PEG)

③ 에틸렌글리콜

④ 글리세린


Table 49. 각종 담금질제의 냉각성능 비교

0.011진공

0.0070.028공기

0.0330.039액체증기

0.710.044100℃의 물

0.950.1750℃의 물

0.0550.30채종유

1.110.7225℃의 물

1.620.78수은

1.001.0018℃의 물

1.021.060℃의 물

1.491.2210%H2SO4 용액

1.392.0610%NaOH 용액

200℃720 ~ 550℃담금질제

※ 4mm구(球)를 880℃에서 담금질하여 18℃의 물의 냉각속도를 1로 정한 경우 상대적인 냉각속

도를 나타낸 것임.

(2) 박막 형성형 수용액

- 수용액으로 하여 분사냉각하면 고온영역에서 용질이 담금질 부품의 표면에서 대부분 분해 또는

연소하여 부착하지 않으므로, 물냉각의 경우와 비슷한 냉각성능을 나타내나 저온 영역에서는 담

금질 부품의 표면에 용질이 부착되고 박막을 생성하여 냉각을 방해하기 때문에 완만히 냉각된다.

- 박막 생성형 수용성 용질에는 아라비아고무, 알부민, 아교, 한천, 전분 등의 천연물질의 것과 폴리

비닐알코올(PVA), 카복시메틸셀루로즈(CMC) 등과 같은 합성물이 있다.


(3) 수용성 열처리용유의 특징

- 화재의 위험이 없음

- 낮은 코스트의 강재에의 이용이 가능

- 환경오염이 없으며 후처리가 용이

(4) 수용성 열처리용유의 특징을 위해 요구되는 성능

- 농도, 온도의 선정에 따라 적정한 냉각성능을 얻을 수 있을 것

- 냉각성능의 관리가 용이할것

- 열에 의한 열화로 인한 품질의 변화가 적을 것

- 부패가 일어나지 않을 것

- 폐수처리가 용이할 것

(5) 수용성 열처리용유 관리시 주의사항

- 담글질균열을 방지하기 위해 담금질 부분의 전면에 걸쳐서 동시에 균일하게 냉각하여 전체면의

온도 분포가 시작적으로 빠르고 늦은 차가 없도록 함과 동시에 저온 영역에서 가급적 완만하게 냉

각되도록 함. Figure 43은 물과 PVA액으로 냉각시켜주는 면이 다른 경우의 냉각곡선을 보여주는

그림으로 주의가 요함을 알 수 있음

- 산성, 염기성의 수용액은 인체에 극히 위험하며 염류의 수용액은 비교적 위험성이 적으나 용질에

따라 주의가 요망됨

- 수용액의 농도, 액의 온도, 접촉유속은 냉각성능에 크게 영향을 주므로 관리가 용이한 것이 바람

직하며 수용액의 냉각액의 액온은 40℃이하로 사용하는 것이 적당함.


Figure 43. 물과 PVA수용액의 표면냉각곡선

00

800

600

400

200

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

시 간(S)

표면

온도

(℃)

우측좌측

물 P.V.A

0.25%

● 열처리용유의 선택

: 열처리용유는 강재의 재질, 치수, 형태, 요구경도, 금속의 조직, 열처리 후의 변형량 등의 조건에 따라

선정해야 하며 최소한 아래 항목을 조사할 필요가 있음

가. 열처리의 내용

(1) 처리방법: 보통 담금질, 염욕, 고주파, 불꽃담금질 등

(2) 가열방법: 가스, 전기, 등유, 중유

(3) 형식: 배치식, 피트식, 연속식

(4) 침탄방법: 가스, 액체, 고체

나. 담금질강의 재질

다. 치수와 뜨임온도


라. 열처리용유의 탱크 : 탱크용량, 교반기의 형식, 회전수, 냉각장치의 크기

마. 현재의 사용유제

바. 현재의 문제점과 희망사항

● 열처리용유의 관리

가. 인화점

(1) 보통의 사용상태에서는 담금질유의 열분해에 의해 생기는 경질유가 열처리용유 중에 잔존하기 때

문에 인화점이 저하하는 경향이 있다.

(2) 인화점의 저하가 큰 경우에는 냉각성능의면에서 담금질 얼룩이 발생하기 쉬우며, 특히 작은 부품

의 고체 담금질에서 이러한 경향이 크다.

(3) 냉각성능면외에 인화점의 저하는 분위기의 오염으로 연결되며 처리물의 광휘성에 영향을 준다.

(4) 이외에 안정성면에서 인화점이 높은 것이 바람직하다.

(5) 일반적으로 사용 유온보다 80℃이상 의 인화점을 가질 것이 바람직함

나. 점도

(1) 냉각성과 밀접한 관계가 있다.

(2) 탱크의 산화상태의 척도가 되는데, 개방 탱크에서와 같이 산화하기 쉬운 탱크에서는 분해와 중합

이 동시에 일어나나, 중합의 확률이 높기 때문에 점도는 증가하는 경향이 있으며, 산소의 농도가 낮

은 탱크에서는 분해가 주류를 이뤄 점도는 낮아지는 경향이 있다.


(3) 점도저하가 냉각성능에 미치는 영향으로 교반효과가 있고 점도가 상승하면 교반효과는 작아진다.

(4) 점도저하의 원인

- 핫 열처리용유의 경우 주로 기유의 분해에 의한 경질유분의 생성에 있고, 담금질얼룩, 담금질

변형의 증대의 원인이 된다.

- 콜드(Cold) 열처리유의 경우에는 주로 냉각성 향상제의 분해소모에 원인이 있고, 증기막단계가

길어지게 되어 냉각성능이 떨어진다.

다. 전산가

(1) 담금질유의 열화변질의 최대의 요인은 기름의 산화에 있다. 기름은 산화되면 탄소-탄소간의 결합

에너지가 저하하기 때문에 분해 되기 쉽다. 이 분해나 중합(슬러지)의 원인이 되는 산화열화도의 척

도가 되는 것이 산가이다.

(2) 보통 산가의 상승도에 따라서 그 기름의 산화상태를 추정하는데 2-3개월의 단기간에 산가 1을 넘

는 경우는 비정상적인 상태로 볼 수 있고, 공기의 흡입, 수분혼입 등의 확인 및 개선이 요망된다.

(3) 높은 산가를 나타내는 요인으로서는 위에서 본 것과 같은 열화원인이외에 지방산계의 냉각성 향

상제나 광휘개량제가 첨가되어 있을 경우도 있다.

(4) 산가가 담금질유의 성능에 미치는 영향으로서는, 냉각성의 면에서 점도의 저하나 슬러지(Sludge)

생성을 초래하기 때문에 담금질 얼룩이나 담금질 변형의 증대의 원인이 된다. 이외에도 광휘성의

면에서 유리지방산이나 슬러지의 생성은 광휘 성을 나쁘게 하는데 관계가 있다.


라. 불용해분

(1) 열처리용유는 산화열화에 의해 기름에 용해하지 않는 슬럿지를 생성하게 된다. 이 현상은 콜드형

담금질유에서 특히 심하며, 냉각성능에서도 영향을 미치는 동시에 처리할 부품의 오염에도 큰 관계

가 있다.

(2) 불용해 성분 중 펜탄불용분은 슬러지 이외에 담금질유 탱크 중의 미세한 철분이나 먼지 등도 포함

된다.

(3) 열화에 의해서 생성된 슬럿지로서는 펜탄불용분과 벤젠불용분의 차, 즉 수지(Resin)분을 주요한

대상으로서 평가한다.

(4) 담금질유의 종류에 따라서는 불용해분 시험법으로 측정할 수 없는 경우도 있어, 이런 경우에는 점

도나 잔류탄소분의 상승에서 추정하게 된다

마. 잔류탄소

(1) 콜드 담금질유는 정밀도가 높은 형태로 불용해분이 측정되기 때문에 잔류탄소는 측정하지 않으나,

핫 담금질유는 잔류탄소를 측정한다.

(2) 기름의 산화생성물은 연소할 때 카본으로 되기 쉬우므로, 잔류탄소의 측정은 산화탄화, 특히 슬럿

지나 기름에 용해하는 성분의 중합생성에 관심을 두고 있다.

바. 수분

(1) 담금질유 중에 발견되는 수분은 대부분 좋지 않은 영향을 준다.

(2) 콜드 담금질유에 대한 수분의 영향

- 담금질유가 비정상적으로 열화한다.

- 광휘성이 나빠진다.


- 어떤 일정량 이상이 되면 담금질이 되지 않고, 특히 이 경향은 고체 담금질에 있어서 더욱 그렇다.

- 담금질 변형 및 균열(깨짐)의 원인이 된다.

- 갑자기 비등함으로써 기름이 넘쳐 화재의 위험이 있다.

(3) 핫 열처리용유에서도 수분이 혼입되면 기포가 발생하여 기름이 넘쳐흐르는 경우가 있기 때문에

수분에 대한 주의가 필요하다.

(4) 보통 콜드형은 200ppm이상의 수분이 혼입되어 있으면 탱크의 어느 부분에서건 간에 수분이 혼입

되거나, 또는 생성원인이 있다고 고려되므로, 이에 대한 대책을 강구할 것이 요망된다.

(5) 첨가제의 내용물에 따라서는 칼피셔(Karl-Fischer) 수분 측정기의 시약과 반응하여 수분으로서

검출되는 것도 있다.

(6) 간단히 수분 혼입의 유무를 판단하는 방법으로서는 작은 용기에 열처리용유를 넣고 이를 가열하

여 보면 수백 ppm의 수분이 혼입되어 있으면 수분이 보글보글 끓어오르므로 알 수 있다.

(7) 실사용 시에도 열처리유의 기름면 위로 미세한 거품이 발생한다든지 또는 담금질 할 때의 소리,

기름연기가 발생하는 상태로서 수분의 혼입을 감지할 수 있다.


Table 50. 담금질유의 시험항목과 관리 한계 표

0.25cm-1이상6개월Cold

HotH값

0.13cm-1이상

0.08cm-1이상3개월

Cold

Hot담금질강열도

1.0wt%이하3개월Cold

Hot슬러지(수지)


Hot

슬러지

(벤젠불용분)


Hot

슬러지

(헥산불용분)

0.05%이하3개월Cold

Hot수분

2mg KOH/g이하3개월Cold

Hot전산가

1.5%이하

4.0%이하3개월

Cold

Hot잔류탄소

신유의 20%이상 상승3개월Cold

Hot점도

사용최고온도 + 80℃3개월Cold

Hot인화점

관 리 한 게 치주 기종 류항 목


The processing development of a plasticity metal oil

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