專利名稱：金屬熱加工用潤(rùn)滑劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬熱塑性加工用的潤(rùn)滑劑，特別是一種金屬熱加工用不含石墨的潤(rùn)滑劑。
現(xiàn)在用于熱加工的潤(rùn)滑劑，特別是用于熱軋無(wú)縫鋼管的潤(rùn)滑劑一般都用含石墨粉的潤(rùn)滑劑。如中國(guó)專利公開號(hào)CN114307A的專利申請(qǐng)中提供的潤(rùn)滑劑是由石墨粉、玻璃粉、多種通式為Me2OnSiO2的堿金屬硅酸鹽、磷酸鹽和硼砂等組成，加水?dāng)嚢枋褂?。中?guó)專利公開號(hào)1122824A專利申請(qǐng)中提供的潤(rùn)滑劑是由石墨粉、乙烯—醋酸烯共聚物、鄰苯二甲酸二丁酯、膠體二氧化鈦、硅烷和聚乙烯醇組成，加水?dāng)嚢枋褂?。這種水劑潤(rùn)滑劑都包含有石墨。在使用過(guò)程中容易對(duì)生產(chǎn)環(huán)境造成污染，尤其是上述第一種干粉狀潤(rùn)滑劑，在將潤(rùn)滑劑干粉倒入攪拌罐制備潤(rùn)滑劑時(shí)，粉塵對(duì)環(huán)境污染更為嚴(yán)重。特別要提出的是在使用石墨類潤(rùn)滑劑生產(chǎn)C0.1％以下的低碳鋼管、高合金鋼管及不銹鋼管時(shí)，在鋼管內(nèi)表面容易產(chǎn)生滲碳現(xiàn)象，使鉻的碳化物在晶界上析出，在晶界附近容易產(chǎn)生腐蝕，從而降低鋼管的耐蝕性能，降低鋼管的使用壽命；其次，由于石墨具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，因此石墨微粉的污染對(duì)電器設(shè)備等帶來(lái)安全隱患。為了解決上述問(wèn)題，獨(dú)聯(lián)體南方鋼管廠在350軋管機(jī)組上應(yīng)用含55％三聚磷酸鈉、20％三鈉磷酸鹽、10％含銀石墨、10％碳酸鋰和5％甲酸鋰的潤(rùn)滑劑，其效果是鋼管內(nèi)表面質(zhì)量得到改善。日本特開平5-271684號(hào)公報(bào)提出一種非石墨潤(rùn)滑劑用于鋼的熱塑性加工。它是將幾種金屬氧化物粉末和硅酸鈉混合后在它們的溶融軟化溫度以上充分加熱保溫，待完全冷卻后得到玻璃狀物質(zhì)，再將玻璃狀物質(zhì)粉碎成粉末并和水玻璃混合制成金屬氧化物粉末—水玻璃系的非石墨潤(rùn)滑劑。例如FeO粉的熔點(diǎn)為1367℃，Na2SiO3的熔點(diǎn)為1089℃，它們混合熔融反應(yīng)生成物Na2O·FeO·SiO2的熔點(diǎn)為976℃，通常軋管時(shí)的溫度在1100℃左右。因此利用反應(yīng)生成物成為流體狀態(tài)進(jìn)行潤(rùn)滑。這類潤(rùn)滑劑主要存在兩方面的問(wèn)題一是潤(rùn)滑劑的制造工藝復(fù)雜，二是潤(rùn)滑劑在工作的初始階段尚未熔融成流體時(shí)，潤(rùn)滑性能較差。
本發(fā)明的目的在于提供一種不含石墨的金屬熱加工用潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑性能好，而不影響熱加工金屬性能，適用于金屬在高溫狀態(tài)下的軋制、鍛造、擠壓等工藝，尤其適用于熱軋無(wú)縫鋼管時(shí)的芯棒潤(rùn)滑。
為達(dá)到上棕目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案本發(fā)明的金屬熱加工用潤(rùn)滑濟(jì)為不含石墨的潤(rùn)滑濟(jì)，按重量計(jì)，其組成原料配比為層狀晶格結(jié)構(gòu)的氮化硼或氧化物微粉10～55％，硼化物15～40％，粘接劑1～45％，防沉劑10～40％，增稠劑0.2～20％；上述的組成物再加入1～20倍重量的水。其中層狀晶格結(jié)構(gòu)的氮化硼或氧化物微粉可選用滑石或云母微粉，硼化物可選用氧化硼、硼酸、硼酸鋅和堿金屬硼酸鹽中的任一種或任幾種組成，粘接劑可選用丙烯酸醋共聚乳液、鄰苯二甲酸二丙烯酯樹脂、聚醋酸乙烯酯、乙烯—醋酸乙烯共聚物、乙酸乙烯樹脂和聚甲基丙烯酸酯中的任一種，防沉劑可選用膨潤(rùn)土、陶土、硅藻土和硅溶膠中的任一種，增稠劑可選用烷基纖維素、聚乙烯醇、淀粉、糊精和聚丙烯酸堿金屬鹽中的任一種。最佳的選擇方案是層狀晶格結(jié)構(gòu)的氮化硼或氧化物微粉為粒徑為5～100μm(最佳為10～80μm)的滑石微粉，硼化物為粒徑為5～100μm(最佳為10～80μm的B2O3微粉，粘接劑為乳液粒徑為0.1～4μm的丙烯酸酯共聚乳液，防沉劑為膨潤(rùn)上，增稠劑為烷基纖維素；在加入1～20倍重量水經(jīng)混合和攪拌后制成的潤(rùn)滑劑的流量粘度為6號(hào)粘度杯(ISO 2431-93)6～60秒并控制PH值為6～8。。
下面對(duì)本發(fā)明潤(rùn)滑劑的組成作用機(jī)理作進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明中使用的主要組成物為層狀晶格結(jié)構(gòu)氮化硼或氧化物微粉，可以是滑石，云母等，由于它們層間剪切強(qiáng)度較低，因此在常溫和高溫時(shí)利用它們的粒內(nèi)運(yùn)動(dòng)和粒間運(yùn)動(dòng)發(fā)揮出較好的潤(rùn)滑性能。
本發(fā)明中使用的B2O3的熔點(diǎn)約為450℃。硼酸熔點(diǎn)為185℃，同時(shí)進(jìn)行分解，在300℃失去水分而成為氧化硼。堿金屬硼酸鹽以硼砂為例，十水物在60℃失去八分子結(jié)晶水，在320℃失去全部結(jié)晶水，五水物在120℃失去結(jié)晶水，它們的熔點(diǎn)為741℃，沸點(diǎn)為1575℃。金屬熱加工的溫度范圍通常在1250℃-900℃之間。在500℃以上硼具有活化潤(rùn)滑性能的作用，而且在上述溫度范圍內(nèi)氧化硼、硼酸及堿金屬硼酸鹽均為熔融的液態(tài)。即在這溫度范圍內(nèi)它們起到液體潤(rùn)滑的作用。同時(shí)由于滑石在高溫條件下沒(méi)有空氣時(shí)才具有較好的潤(rùn)滑性能，因此熔融物包覆在滑石微粉周圍，使滑石與空氣隔絕，這為滑石潤(rùn)滑提供輔助效果，使?jié)櫥瑒┯辛己玫母邷貪?rùn)滑性能。作為硼砂還可以起防腐作用。
本發(fā)明中使用的粘接劑，優(yōu)先選用丙烯酸酯共聚乳液，使用這種原料配制成的潤(rùn)滑劑噴涂在400℃以下的工模具表面上待干燥成膜后有較強(qiáng)的附著力，工模具放在水中浸泡不起皮，不開裂，不脫落，具有良好的耐水性能。
本發(fā)明中使用的防沉劑，優(yōu)先選用膨脹倍數(shù)大于5倍的膨潤(rùn)土。目的在于阻止?jié)櫥瑒┲胁蝗芪⒘５南鲁梁湍邸?br> 本發(fā)明中使用的增稠劑，優(yōu)先選用烷基纖維素中的羧甲基纖維素來(lái)調(diào)節(jié)潤(rùn)滑劑粘度，同時(shí)還有助于阻止固體微粉的沉降和凝聚。
本發(fā)明中的各組分及其高溫分解產(chǎn)物對(duì)工模具及工件不會(huì)產(chǎn)生物理和化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)在熱加工溫度范圍內(nèi)除有機(jī)化合物進(jìn)行分解以外，大部分無(wú)機(jī)化合物都處于液體摩擦條件，即使在熱加工過(guò)程中工模具與工件也不會(huì)直接接觸，這有利于提高工模具的使用壽命和工件的表面質(zhì)量。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下突出特點(diǎn)和顯著的優(yōu)點(diǎn)由于本發(fā)明潤(rùn)滑劑不含有石墨，不會(huì)影響熱加工金屬的質(zhì)量；在制備過(guò)程和使用過(guò)程中不會(huì)因石墨粉引起的環(huán)境污染；本潤(rùn)滑劑具有較好的潤(rùn)滑性能，尤其具有良好的高溫潤(rùn)滑性能。適用于金屬在高溫狀態(tài)下的軋制、鍛造、擠壓等工藝，尤其適用于熱軋無(wú)縫鋼管時(shí)的芯棒潤(rùn)滑。
下面列出本發(fā)明的三個(gè)實(shí)施例的分成和潤(rùn)滑劑在不同溫度下的摩察系數(shù)實(shí)施例一滑石 39gB2O312g硼酸 6g丙烯酸酯共聚乳液 25g膨潤(rùn)土15g羧甲基纖維素 3g水200g6號(hào)粘度杯 30秒圓環(huán)溫度 850℃950℃ 1050℃摩擦系數(shù) 0.0320.048 0.072實(shí)施例二滑石 23gB2O38g硼酸 7g硼酸鈉6g
硼酸鋅 4g丙烯酸酯共聚乳液 35g膨潤(rùn)土 15g羧甲基纖維素 2g水 100g6號(hào)粘度杯 60秒圓環(huán)溫度 850℃ 950℃ 1050℃摩擦系數(shù) 0.035 0.025 0.058實(shí)施例三滑石 20gB2O35g硼酸 20g硼酸鈉 10g聚醋酸乙烯酯 16g膨潤(rùn)土 25g聚丙烯酸鈉 4g水 250g6號(hào)粘度杯 35秒圓環(huán)溫度 850℃ 950℃ 1050℃摩擦系數(shù) 0.055 0.064 0.09權(quán)利要求
1.一種金屬熱加工用潤(rùn)滑劑，其特征在于按重量計(jì)，其組成原料配比為層狀晶格結(jié)構(gòu)的氮化硼或氧化物微粉10～55％，硼化物 15～40％，粘接劑 1～45％，防沉劑 10～40％，增稠劑 0.2～20％；上述的組成物再加入1～20倍重量的水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬熱加工用潤(rùn)滑劑，其特征在于層狀晶格結(jié)構(gòu)的氮化硼或氧化物微粉為滑石或云母微粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬熱加工用潤(rùn)滑劑，其特征在于硼化物為氧化硼、硼酸、硼酸鋅和堿金屬硼酸鹽中的任一種或任幾種組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬熱加工潤(rùn)滑劑，其特征在于粘接劑為丙烯酸酯共聚乳液、鄰苯二甲酸二丙烯酯樹脂、聚醋酸乙烯酯、乙烯—醋酸乙烯共聚物、乙酸乙烯樹脂和聚甲基丙烯酸酯中的任一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬熱加工用潤(rùn)滑劑，其特征在于防沉劑為膨潤(rùn)土、陶土、硅藻土和硅溶膠中的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬熱加工用潤(rùn)滑劑，其特征在于增稠劑為烷基纖維素、聚乙烯醇、淀粉、糊精和聚丙烯酸堿金屬鹽中的任一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、或2、或3、或4、或5、或6權(quán)利要求所述的金屬熱加工用潤(rùn)滑劑，其特征在于層狀晶格結(jié)構(gòu)的氮化硼或氧化微粉為粒徑為5～100μm的滑石微粉，硼化物為粒徑為5～100μm的B2O3微粉，粘接劑為乳液粒徑為0.1～4μm的丙烯酸醋共聚乳液，防沉劑為膨潤(rùn)土，增稠劑為烷基纖維素；在加入1～20倍重量水經(jīng)混合和攪拌后制成的潤(rùn)滑劑的流量粘度為6號(hào)粘度杯(ISO 2431-93)6～60秒并控制PH值為6～8。
全文摘要
本發(fā)明是一種金屬熱塑性加工用的潤(rùn)滑劑,特別是一種金屬熱加工用不含石墨的潤(rùn)滑劑。按重量計(jì),其組成原料配比為:層狀晶格結(jié)構(gòu)的氮化硼或氧化物微粉10～55%,硼化物15～40%,粘接劑1～45%,防沉劑10～40%,增稠劑0.2～20%;上述組成物再加入1～20倍重量的水。本發(fā)明潤(rùn)滑劑不含石墨,不影響熱加工金屬質(zhì)量,沒(méi)有因石墨引起的環(huán)境污染,潤(rùn)滑性能好,尤其有良好的高溫潤(rùn)滑性能,適用于金屬在高溫下的軋制、鍛造、擠壓等工藝。
文檔編號(hào)C10M103/06GK1257908SQ9912701
公開日2000年6月28日 申請(qǐng)日期1999年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月29日
發(fā)明者陳浩文, 孫元寧 申請(qǐng)人:上海寶鋼集團(tuán)公司