專利名稱：水溶性銅、銅合金和有色金屬中間冷軋和熱軋的組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水溶性銅、銅合金和有色金屬的中間冷軋和熱軋的組合物，還涉及中間冷軋或熱軋銅、銅合金和有色金屬的方法。
銅、銅合金和有色金屬的軋制工業(yè)對(duì)軋制金屬的制造方法提出了生產(chǎn)效率最大化的需求。一般來說，這意味著需要更高的軋制速度和需要在每次換班(operating shift)時(shí)生產(chǎn)出更多的可出售的產(chǎn)品。另外，還需要為達(dá)到給定的壓下量盡量減少通過軋機(jī)的道次。這兩種途徑都要求不得有損于產(chǎn)品的質(zhì)量和表面光潔度。
本發(fā)明因此提供一種用于軋機(jī)的油組合物，它可以制備成乳液并能滿足如下的客戶要求—較高的壓縮比在多數(shù)情況下都能實(shí)現(xiàn)一道壓縮；—非常優(yōu)異的表面光潔度；—易于操作；—較長(zhǎng)的裝載壽命(charge life)；—低油耗；—較長(zhǎng)的乳液壽命；—更長(zhǎng)的軋輥壽命；以及—對(duì)于溶解的銅鹽具有更低的敏感度。
本發(fā)明對(duì)于任何形式的軋制都有效，不論可逆與否，在開坯、中間軋制還是在精軋制過程中都適用。
特別地，本發(fā)明表現(xiàn)出了較大的壓下量和軋制能力，同時(shí)在高速軋制過程中可以提供優(yōu)異的帶材表面光潔度。
現(xiàn)有技術(shù)并沒有教導(dǎo)本發(fā)明甚至未對(duì)本發(fā)明提出任何建議。
因此，本發(fā)明提供了一種水溶性銅、銅合金和有色金屬的軋制油組合物，該油組合物包含一種基礎(chǔ)原料油和，基于該組合物總重的—1-80％重量的，優(yōu)選1-30％重量的下述混合物
·一種脂肪酸與多元醇的單酯，和·一種脂肪酸與季戊四醇的四酯；所述組合物的單酯∶四酯的重量比為1∶20至10∶1，優(yōu)選1∶10至5∶1；和—0.02-2％的，優(yōu)選0.05-1％重量的吡咯衍生物。
此處術(shù)語(yǔ)“中間冷軋”是指銅錠和銅合金錠的溫度為環(huán)境溫度。
此處術(shù)語(yǔ)“熱軋”是指銅錠和銅合金錠的溫度在750℃左右。
根據(jù)一種實(shí)施方案，該油組合物還包括基于該組合物總重的0.1-20％的乙氧基化的醇(帶有5至15個(gè)碳原子，優(yōu)選12至15個(gè)碳原子)的混合物。作為該混合物組成的實(shí)例，可以使用ICI公司出售的商品名為SynperonicA7和HypermerA60的乙氧基化醇混合物，SynperonicA7和HypermerA60的重量比優(yōu)選1∶10至10∶1。
本發(fā)明還提供了制備該油組合物的方法。
本發(fā)明還提供了含有該油組合物的乳液和制備該乳液的方法。
另外，本發(fā)明提供了本發(fā)明的油組合物在制備用于銅、銅合金和有色金屬熱軋或中間冷軋過程的乳液的用途。
本發(fā)明還提供了使用有效量的本發(fā)明乳液用于熱軋銅、銅合金和有色金屬板材的方法。
最后，本發(fā)明提供了該乳液在熱軋或中間軋制過程中的用途。
本發(fā)明將在如下的說明書中將得以詳盡的公開。


圖1顯示的是，在分別使用現(xiàn)有技術(shù)的乳液和本發(fā)明的乳液的條件下，銅的重量損失(ppm)對(duì)應(yīng)于測(cè)試持續(xù)時(shí)間(小時(shí))的相關(guān)曲線。
圖2顯示的是，在分別使用現(xiàn)有技術(shù)的乳液和本發(fā)明的乳液的條件下，施加的軋制力(噸/米)和道次之間的關(guān)系圖。
本發(fā)明的油組合物是凈化的油濃縮物，通常要在水中稀釋制成水包油型乳液。
基礎(chǔ)油可以是任意一種在中間冷軋或熱軋過程中典型使用的油料。可以是鏈烷烴或是環(huán)烷烴。
石蠟族基礎(chǔ)油是由原油制備而來，含有相對(duì)高的烷烴含量(高含量石蠟烴和異石蠟烴)。典型的原油產(chǎn)自中東、北海、美國(guó)中部。其生產(chǎn)方法需要進(jìn)行芳烴的去除(通常采用溶劑萃取)和脫蠟。石蠟族基礎(chǔ)油具有良好的粘度/溫度特性，即高粘度指數(shù)、合適的低溫性能以及良好的穩(wěn)定性。它們通常用作為溶劑中性油，此處的溶劑是指基礎(chǔ)油經(jīng)過溶劑精制，而中性是指該油的pH值呈現(xiàn)中性。另一種規(guī)定是高粘度指數(shù)(HVI)基礎(chǔ)油，它們的粘度指數(shù)可以遍及所有的范圍，從輕質(zhì)錠子油到重質(zhì)高粘度潤(rùn)滑油料。
環(huán)烷烴基礎(chǔ)油本身具有較低的傾點(diǎn)，不含蠟，具有優(yōu)異的溶解能力。經(jīng)過溶劑萃取和加氫處理可以減少多環(huán)芳烴的含量。
優(yōu)選的基礎(chǔ)油是經(jīng)過加氫處理的石蠟族中性油。
基礎(chǔ)油的粘度在40℃下一般為10至150厘沲(cSt)，優(yōu)選40℃下粘度為20-50厘沲。
在單酯和四酯的混合物中，單酯的脂肪酸具有16至20個(gè)碳原子，優(yōu)選油酸。單酯中的多元醇優(yōu)選甘油。
四酯中的脂肪酸具有16至20個(gè)碳原子，優(yōu)選油酸。
吡咯衍生物一般選自芳基三唑、芳基咪唑和芳基噻唑。
芳基三唑的實(shí)例包括苯并三唑、甲苯三唑和甲苯甲酰三唑。
芳基咪唑的實(shí)例包括苯并咪唑和2-(5-氨基戊基)苯并咪唑。
至于芳基噻唑，可以使用苯并噻唑。
優(yōu)選的吡咯是甲苯三唑。
該油組合物還可以含有經(jīng)典的添加劑，如表面活性劑、偶聯(lián)劑或助表面活性劑、減摩劑或潤(rùn)滑劑、緩蝕劑或抗氧劑，極壓劑和抗摩蝕添加劑，殺細(xì)菌劑和殺真菌劑、消泡劑、防銹劑。
不過，本發(fā)明的一項(xiàng)重要特性就是該油組合物、以及乳液，并不含有被認(rèn)為會(huì)增加環(huán)境問題的壬基酚表面活性劑。
消泡劑的實(shí)例可以基于硅氧烷，特別是聚二甲基硅氧烷。
緩蝕劑的實(shí)例可以是受阻酚和二烷基二硫代磷酸鋅(ZDDP)。
極壓劑和抗摩蝕添加劑的實(shí)例可以分別是磷酸二月桂基酯，亞磷酸雙十二烷基酯，磷酸三烷基酯如磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三甲苯酯(TCP)、二烷基(或二芳基)二硫代磷酸鋅(ZDDP)，磷一硫化脂肪油，二烷基二硫代氨基甲酸鋅，硫醇基苯并噻唑，硫化脂肪油，硫化萜烯，硫化油酸，烷基和芳基多硫化物，硫化鯨蠟油，硫化礦物油，氯化硫處理過的脂肪油，黃原酸氯化石腦油酯(chlornaphta xanthane)，十六烷基氯化物，氯化石蠟油，氯化石蠟硫化物，氯化石蠟，和二烷基(或二芳基)二硫代磷酸鋅(ZDDP)，磷酸三甲苯酯(TCP)，磷酸三(二甲苯酯)(TXP)，磷酸二月桂基酯。
緩蝕劑或抗氧劑的實(shí)例可以是自由基捕獲劑如酚類抗氧劑(空間位阻的)，胺類抗氧劑，有機(jī)銅鹽，氫過氧化物分解劑，丁基化羥基甲苯。
防銹劑的實(shí)例可以是鏈烯基琥珀酸酐的胺衍生物。
基礎(chǔ)油和添加劑的更多組成元素可以參閱R.M.Mortier和S.T.Orszulic著作的“Chemistry And Technology of Lubricants”一書，由VCH Publishers出版，1992年第一次出版。
以下是本發(fā)明中水溶性油組合物含量的一個(gè)實(shí)例(所有的百分含量都是基于組合物總重的重量百分比)—0.1-10％的三烷基(C1-4)酚；—0.5-4.0％的三烷基(C3-10)磷酸酯；—1-4％的石油磺酸鹽；—0.1-0.5％的氨烷基(C2-3)鏈烷二醇(C2-3)；—1-4％的三鏈烷醇(C2-4)胺；—2-10％的單脂肪酸(C16-20)甘油酯；—5-15％的四脂肪酸(C16-20)季戊四醇酯；—0.5-1.0％的5-羰基4-己基2-環(huán)己烯1-辛酸；—3-6％的乙氧基化醇類(C5-15，含有2-10個(gè)CH2O基團(tuán))—0.05-0.3％的三唑衍生物；—0.05-0.4％的硅氧烷基聚合物；—余量可以是一種環(huán)烷基潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油或是幾種環(huán)烷基潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的混合物。
本發(fā)明的水溶性油組合物是由基礎(chǔ)油和其它組分，在攪拌或在任何攪拌設(shè)備下，同時(shí)優(yōu)選溫度控制不超過50℃、更優(yōu)選35℃下混合而成的。
水包油型乳液是將本發(fā)明的油組合物于水中在攪拌下稀釋而制備的。
本發(fā)明的一個(gè)有趣的特點(diǎn)是，能夠使用硬水，其具有高達(dá)每升200mg的碳酸鈣。
優(yōu)選去離子水，并且使用前要加熱至35℃左右。
該乳液一般含有水和基于乳液總體積的0.5-30％的，優(yōu)選1-20％體積的油組合物。
本發(fā)明應(yīng)用的銅合金可以是任何一種銅合金，包括黃銅合金和青銅合金。
本發(fā)明采用的有色金屬實(shí)例可以是鎳及鎳合金，鋅和鋅合金。
熱軋方法可以是經(jīng)典的方法。通常在錠料溫度在750℃下進(jìn)行。
中間冷軋方法可以是經(jīng)典的方法。通常在環(huán)境溫度下進(jìn)行。
軋制方法優(yōu)選在開坯軋機(jī)和精軋機(jī)上進(jìn)行。本發(fā)明的水包油型組合物可以顯著減少道次。用現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)乳液，道次典型為3至10道。而采用本發(fā)明的乳液，可以減少一個(gè)道次，這是一個(gè)顯著的改進(jìn)。
在開坯軋機(jī)上進(jìn)行軋制過程時(shí)，使用的乳液優(yōu)選含有基于乳液總體積的2-3％體積的油組合物。
在精軋機(jī)上進(jìn)行軋制過程時(shí)，使用的乳液優(yōu)選含有基于乳液總體積的4-7％體積的油組合物。
下述的實(shí)施例說明了本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明。如若不加以聲明，所有份數(shù)和比例都是基于重量的。
實(shí)施例組合物可由表1中的組分按照該表中顯示的次序混合制備而成。溫度維持最高不得超過50℃，并保證各種組分完全溶解和均化，而不損及乳液的各種性質(zhì)。
*C12-15醇的混合物—由ICI公司出售的商品名為SynperonicA7的產(chǎn)品O.6％—由ICI公司出售的商品名為HypermerA60的環(huán)氧乙烷加成聚合物產(chǎn)品3.9％表1中組合物的特性列于表2之中。
乳液是將表1中的油組合物用預(yù)先加熱至35℃的去離子水進(jìn)行攪拌稀釋而制備。所得到的乳液的特性如表3所示。
1)乳液的穩(wěn)定性由如下步驟測(cè)定。在室溫下或在測(cè)試溫度下，將470ml的蒸餾水稱量于一個(gè)800ml的燒杯中。將一個(gè)50ml的帶有四個(gè)槳葉的攪拌器連接在攪拌馬達(dá)上，使槳葉距燒杯底部25mm。將一個(gè)50ml的滴液漏斗置于燒杯中，使漏斗口離燒杯壁15mm。啟動(dòng)攪拌器進(jìn)行攪拌，調(diào)節(jié)攪拌速度為1000rpm。然后將該試驗(yàn)樣品加熱至35±1℃。將滴液漏斗中的30ml的測(cè)試油開始滴加入燒杯，滴加速度控制在120±20秒內(nèi)將全部30ml油都滴入水中。滴液完成之后繼續(xù)攪拌60秒，并同時(shí)保持試樣的溫度為35±1℃。再將得到的乳液倒入一個(gè)500ml的量筒內(nèi)，并將之存放在室溫下持續(xù)20個(gè)小時(shí)。20小時(shí)之后，從刻度中讀出上層(黃色乳油+油)的體積百分比。
試驗(yàn)測(cè)試先準(zhǔn)備一個(gè)空白試樣，由現(xiàn)有技術(shù)的油組合物稀釋制備而成，該現(xiàn)有技術(shù)油組合物的成分如表4所示
制備兩個(gè)乳液試樣，分別用去離子水稀釋本發(fā)明的油組合物及現(xiàn)有技術(shù)的油組合物。
這兩個(gè)乳液都用銅進(jìn)行試驗(yàn)，來鑒定各自對(duì)表面光潔度的改善作用。采用銅帶進(jìn)行如下方法的試驗(yàn)。
被測(cè)試用的銅帶都用碳化硅砂紙打摩去除了表面的缺陷。而且銅帶的每一面都用由異辛烷浸潤(rùn)的一塊棉墊揀選的碳化硅細(xì)顆粒進(jìn)行拋光處理。銅帶的處理必須使用不銹鋼鑷子。在拋光之后，每片銅帶都需要用異辛烷沖洗去除掉碳化硅顆粒，并浸入純凈的異辛烷溶液中。之后，將銅片從洗滌溶劑中取出，在空氣中風(fēng)干，并稱量重量精確至0.1mg。制備好500ml的試驗(yàn)用金屬處理油乳液，并稱量出兩份200±1g的乳液，將每份乳液試樣倒入250ml的燒瓶中。
然后，將干燥的銅片浸入含有乳液試樣的燒瓶中，并蓋緊瓶口。再將其置入50℃的烘箱中擱置指定的一段時(shí)間。
烘烤完畢后，將燒杯從烘箱中取出。并將銅帶從測(cè)試液中取出，用丙酮沖洗去除水，再用異辛烷沖洗去除油。之后再將銅帶在空氣中干燥，并稱量重量精確至0.1mg。
可以進(jìn)一步進(jìn)行循環(huán)的測(cè)試，將銅片再浸入原先的測(cè)試試樣，塞住燒瓶口，將之置于烘箱中跟之前一樣保持在同一溫度下并持續(xù)同樣的時(shí)間。
每片銅帶的金屬質(zhì)量損失可以按下式計(jì)算損失(mg)＝M1-M2或是損失(ppm)＝(M1-M2)/M1*10-6此處M1＝銅片試驗(yàn)測(cè)試前的稱重，mgM2＝銅片試驗(yàn)測(cè)試后的稱重，mg圖1顯示的是銅的重量損失ppm(或銅的溶解量)對(duì)應(yīng)于試驗(yàn)浸泡測(cè)試持續(xù)時(shí)間(小時(shí))的關(guān)系曲線。
可以看出，使用了本發(fā)明的乳液后銅的損失要比使用現(xiàn)有技術(shù)的乳液要小很多，這意味著在表面處理過程中，本發(fā)明的乳液對(duì)銅片的化學(xué)腐蝕更小，因此導(dǎo)致表面光潔度更好。
本發(fā)明的乳液和現(xiàn)有技術(shù)的乳液也都對(duì)黃銅的軋制進(jìn)行了測(cè)試，以測(cè)定軋制力的改進(jìn)效果。
圖2顯示的是施加的軋制壓力(公噸/米)對(duì)應(yīng)于道次的關(guān)系圖。
可以看出，隨著道次的增多，采用本發(fā)明的乳液與現(xiàn)有技術(shù)的乳液相比，之間的差距更為明顯，而且采用本發(fā)明的乳液后，比使用現(xiàn)有技術(shù)的乳液時(shí)軋制壓力總是更小一些。
軋制壓力越小表明乳液的性能越好，那么由此可以推斷本發(fā)明的乳液不但比現(xiàn)有技術(shù)的乳液性能要高；而且隨著道次的增加，與現(xiàn)有技術(shù)乳液相比，本發(fā)明的乳液表現(xiàn)出的性能優(yōu)勢(shì)更為明顯。
權(quán)利要求
1.水溶性銅、銅合金和有色金屬的中間冷軋和熱軋油組合物，包含基礎(chǔ)油料和基于組合物總重的—1-80％重量的下列混合物·脂肪酸與多元醇的單酯，和·脂肪酸與季戊四醇的四酯；所述組合物的單酯∶四酯的重量比為1∶20至10∶1，和—0.02-2％重量的吡咯衍生物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的水溶性油組合物，還包括基于該組合物總重的0.1-20％的帶有5-15個(gè)碳原子、優(yōu)選12-15個(gè)碳原子的乙氧基化的醇的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的水溶性油組合物，包含基于該組合物總重的3-30％重量的所述的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的水溶性油組合物，包含基于該組合物總重的0.05-1％重量的所述吡咯衍生物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的水溶性油組合物，其中所述的單酯與四酯的重量比為1∶10至5∶1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的水溶性油組合物，其中單酯的脂肪酸帶有16-20個(gè)碳原子，且優(yōu)選油酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的水溶性油組合物，其中單酯的多元醇為甘油。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)的水溶性油組合物，其中四酯的脂肪酸帶有16-20個(gè)碳原子，且優(yōu)選油酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)的水溶性油組合物，其中吡咯衍生物選自芳基三唑、芳基咪唑和芳基噻唑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的水溶性油組合物，其中芳基三唑選自苯并三唑、甲苯三唑和甲苯甲酰三唑。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的水溶性油組合物，其中芳基咪唑選自苯并咪唑、2-(5-氨基戊基)苯并咪唑。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的水溶性油組合物，其中芳基噻唑是苯并噻唑。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的水溶性油組合物，其中芳基三唑是是甲苯三唑。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)的水溶性油組合物，包括(基于該組合物總重的重量百分比)—0.1-10％的三烷基(C1-4)酚；—0.5-4.0％的三烷基(C3-10)磷酸酯；—1-4％的石油磺酸鹽；—0.1-0.5％的氨烷基(C2-3)鏈烷二醇(C2-3)；—1-4％的三鏈烷醇(C2-4)胺；—2-10％的單脂肪酸(C16-20)甘油酯；—5-15％的四脂肪酸(C16-20)季戊四醇酯；—0.5-1.0％的5-羰基4-己基2-環(huán)己烯1-辛酸；—3-6％的乙氧基化醇(C5-15，含有2-10個(gè)CH2O基團(tuán))—0.05-0.3％的三唑衍生物；—0.05-0.4％的硅氧烷基聚合物；—余量是一種環(huán)烷基潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油或是幾種環(huán)烷基潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的混合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)的水溶性油組合物，其中基礎(chǔ)油在40℃下的粘度在10-150 cSt范圍內(nèi)，優(yōu)選20-50 cSt。
16.水包油型乳液，含有水和0.5-30％體積比，優(yōu)選1-15％體積比的根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)的水溶性油組合物。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)的水溶性油組合物的制備方法，包括在攪拌下或在任何攪拌設(shè)備下，將基礎(chǔ)油和其他組分混合。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的水包油型乳液的制備方法，包括在攪拌下將油組合物稀釋于水中。
19.用于銅、銅合金和有色金屬板的中間冷軋方法，包括使用有效量的根據(jù)權(quán)利要求16的水包油型乳液。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的中間冷軋方法，其中軋制方法在開坯軋機(jī)上進(jìn)行，并且水包油型乳液含有基于該乳液總體積的2-3％體積的根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)的水溶性油組合物。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的中間冷軋方法，其中軋制方法在精軋機(jī)上進(jìn)行，并且水包油型乳液含有基于該乳液總體積的4-7％體積的根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)的水溶性油組合物。
22.用于銅、銅合金和有色金屬板的熱軋方法，包括使用有效量的根據(jù)權(quán)利要求16的水包油型乳液。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的熱軋方法，其中軋制方法在開坯軋機(jī)上進(jìn)行，并且水包油型乳液含有基于該乳液總體積的2-3％體積的根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)的水溶性油組合物。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的熱軋方法，其中軋制方法在精軋機(jī)上進(jìn)行，并且水包油型乳液含有基于該乳液總體積的4-7％體積的根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)的水溶性油組合物。
25.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)的水溶性油組合物的用途，用來制備用于銅、銅合金和有色金屬的熱軋或中間冷軋方法的乳液。
26.根據(jù)權(quán)利要求16的水包油型乳液在中間冷軋和熱軋方法中的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及水溶性銅、銅合金和有色金屬的中間冷軋和熱軋的組合物，該組合物包括一種基礎(chǔ)油和，基于該組合物總重的1－80％重量的脂肪酸和多元醇的單酯與脂肪酸和季戊四醇的四酯的混合物，該混合物中單酯與四酯的重量比為1∶20至10∶1；和0.02－2％重量的吡咯衍生物。本發(fā)明還涉及一種水包油型的乳液，中間冷軋方法，熱軋方法，以及在中間冷軋和熱軋方法中該水包油型乳液的用途。
文檔編號(hào)C10M133/44GK1395612SQ01803780
公開日2003年2月5日 申請(qǐng)日期2001年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月8日
發(fā)明者F·普林斯, J－Y·克萊爾 申請(qǐng)人:美孚石油法國(guó)公司