專利名稱:金屬無切屑熱加工用的高溫潤滑劑的制作方法
本發(fā)明涉及一種金屬無切屑熱加工用的高溫潤滑劑，包括一種固體潤滑劑和一種分解生成的無殘?jiān)袡C(jī)物。
已知瑞士書596294號(hào)所述高溫潤滑劑是由石墨，烯化聚合物或烷基混合聚合物，乳化劑組成。該潤滑劑中所用的聚合物在金屬加工時(shí)全部燒盡，沒有殘?jiān)?。由此可以認(rèn)為，聚合物由熔化開始，然后分解為氣體產(chǎn)物，產(chǎn)生潤滑作用。
聯(lián)邦德國公開說明書2430249號(hào)所述用于金屬熱加工的高溫潤滑劑，是基于磷酸鹽-硼酸鹽-玻璃，可燒掉的潤滑添加劑以及速溶且可完全分解的有機(jī)物。
眾所周知，這些潤滑劑本身的潤滑效率良好，但是用于高溫時(shí)，特別是在加工工具、或者工件上使用且溫度高于350℃尤其是高于600℃，可以看到其所顯示的潤滑效率大大減低。
由堿性磷硼酸鹽熔融物組成的添加劑的產(chǎn)物，其另一個(gè)缺點(diǎn)是對(duì)加熱表面的潤濕性極差。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，需要用硅酸來穩(wěn)定潤滑劑分散。但是硅酸本身又會(huì)對(duì)潤滑和加工工具壽命帶來不利影響。本發(fā)明的任務(wù)是提供一種高溫潤滑劑，它不具有上述缺點(diǎn)，并且在溫度超過600℃時(shí)能形成完整而十分有效的潤滑膜。
本發(fā)明解決了權(quán)利要求
1所述的高溫潤滑劑的任務(wù)。組成的由一種混合物無機(jī)添加劑，其合適的成份(以重量百分?jǐn)?shù)表示)硼化物(0.2%～25%)，聚磷酸鹽(0.2%～98.8%)，堿金屬硅酸鹽(1%～99.6%)。
最好用不溶性或難溶性的聚磷酸鹽。首先可用作聚磷酸鹽的有馬德雷爾氏鹽(Madrell′sche Salze)，庫羅爾氏鹽(Kurrol′sche Salze)。其中涉及(NaPO3)n類化合物，n為6～5000，主要為6～10000。
可以被錄用的硼化物是可溶性的，但優(yōu)先被采用的硼化物是難溶性或不溶性的。
諸如硼砂，硼酸，B2O3，KB5O2、4H2O或硼酸鋅均可作為硼化物來應(yīng)用。
最好采用的堿硅酸鹽是含21%～47%SiO2的硅酸鈉或硅酸鉀。
鑒于在加熱表面上的潤濕，尤其是加工工具表面上和(或)工件表面上的溫度高于350℃特別是高于600℃時(shí)高溫潤滑劑形成均勻薄膜等問題，最好采用上述不溶性或難溶性化合物。
各個(gè)組份的比例如下(重量百分比)
固體潤滑劑 1～90%
在高溫條件下可完全分解的有機(jī)物 1～50%。
本發(fā)明的無機(jī)添加劑 1～80%，
有機(jī)穩(wěn)定劑 0.2～80%，
本發(fā)明中可被優(yōu)先采用的是可完全分解的有機(jī)物，當(dāng)用作潤滑劑時(shí)溫度小于350℃時(shí)，其最大含量為50%(重量百分?jǐn)?shù))，溫度為600℃或高于600℃時(shí)，其含量按線性關(guān)系最大遞減到5%(重量百分?jǐn)?shù))。
因此，用于溫度為350℃時(shí)的典型潤滑劑，其所含組份分別為(重量百分?jǐn)?shù))
固體潤滑劑 40～90%，
有機(jī)物 10～50%，
無機(jī)添加劑 0.2～5%，
有機(jī)穩(wěn)定劑 0.2～5%，
用于高溫為600℃或高于600℃時(shí)的潤滑劑，其合適的組份為(重量百分?jǐn)?shù))
固體潤滑劑 10～90%，
有機(jī)物 1～15%，
無機(jī)添加劑 10～80%，
有機(jī)穩(wěn)定劑 0.2～4%，
固體潤滑劑可以采用石墨、MoS2(二硫化鉬)，CaF2或BN。
固體潤滑劑中石墨的效果極好。在許多石墨中最好采用高純度的，比如純度在96%以上的，顆粒大小平均不超過300微米的石墨。采用純度為99.5%，顆粒大小平均不超過100微米的石墨可以獲得最佳效果。
在高溫中完全分解的有機(jī)物，例如烯化均聚體或烯化共聚體，其中可以采用的有芳基烯屬烴的均聚體和共聚體，α，β-未飽和酸和酯，β，γ-未飽和酸和酯，烯屬烴，(單烯屬烴)、(二烯屬烴等)，乙烯醛酯、乙烯醇、未飽和二無酸和酯(二羧酸和酯)，烷酯，無環(huán)酸和酯。
稀化均聚體或烯化共聚體也可以是聚乙烯，聚甲醛丙烯酸甲酯，聚苯乙烯，聚丁二烯，聚醋酸乙烯酯，聚丙酸乙烯酯，由異丁烯酸甲酯和苯乙烯組成的共聚體，由異丁烯酸甲酯和2-甲醛苯乙烯、聚二丙烯鄰苯二甲酸酯，聚丙烯組成的共聚體、由苯乙烯和丁二烯，聚甲荃丙烯酸甲酯組成的共聚體，由醋酸乙烯酯和丙二酸二丁酯組成的共聚體，由醋酸乙烯酯、乙烯、聚異丁烯組成的共聚體。
這些聚合體可以單獨(dú)使用，也可以相互混合使用。
高溫潤滑劑還可以包括其它一系列添加劑，其中有微化物活性物質(zhì)和潤濕劑。
本發(fā)明的高溫潤滑劑的突出優(yōu)點(diǎn)是完全不含有在通常情況下以高度分散的氧化硅形成存在的硅酸，并且當(dāng)組成高溫潤滑劑時(shí)，必須把含有的聚磷酸鹽當(dāng)作穩(wěn)定劑，硅酸本身并不受人歡迎，因?yàn)樗鼈儗?duì)潤滑效果和加工工具壽命會(huì)帶來不利影響。
在已知的配方中，以纖維麥或多聚糖取代硅酸以穩(wěn)定高溫潤滑劑的問題并未得到解決。這類混合物在水懸浮液中傾向于凝聚，因而不能使用。本發(fā)明是通過無機(jī)添加劑的混合，再加入有機(jī)穩(wěn)定劑的方法來克服上述這些缺點(diǎn)的。
本發(fā)明的高溫潤滑劑應(yīng)該用于重量百分?jǐn)?shù)為5～50%的水懸浮液。在10～30℃時(shí)，水懸浮液的合適粘度為500～15000厘泊。
為了達(dá)到所需的水懸浮液的粘度，高溫潤滑劑中所含有機(jī)穩(wěn)定劑可能已經(jīng)夠了，但也可以用凝結(jié)劑或混合凝結(jié)劑來控制粘度。在許多合適的凝結(jié)劑中，適用的有水溶性多聚糖，烷基纖維素，聚乙烯醇，聚丙稀酸酯，聚乙烯吡咯烷酮，也許還有礦物，如粘土。
如上所述，高溫潤滑劑通常是以水懸浮液形式來使用的?？梢园阉畱腋∫和克⒃诩庸すぞ呱虾?或)被加工的工件上，溫度可能達(dá)到100～900℃以上。接觸熱的表面時(shí)，水份蒸發(fā)，形成一層均勻的膜。
如果使用一種水懸浮液不能達(dá)到要求，則可使用粉末狀高溫潤滑劑，比如加工工具和(或)工件上灑上粉末狀高溫潤滑劑，或者將加工工具和(或)工件在粉末狀高溫潤滑劑中滾動(dòng)或拖拉。
本發(fā)明的高溫潤滑劑尤其適用于600℃或高于600℃的溫度。潤滑劑的高溫穩(wěn)定性，特別是潤滑膜的穩(wěn)定，主要是用含量多的無機(jī)添加劑來獲得的。
當(dāng)采用所謂多管軋機(jī)，也即多機(jī)架連軋機(jī)(6～8列機(jī)架)，皮爾格式軋機(jī)，所謂的阿塞爾軋機(jī)以及軟管機(jī)，桿式擠壓機(jī)，頂鍛擠壓機(jī)進(jìn)行高溫變形時(shí)，本發(fā)明的高溫潤滑劑適合于潤滑上述設(shè)備中諸如頂頭，芯棒桿或壓膜等壓力加工工具以及諸如管坯或管子等工件。上述多管軋機(jī)涉及軋機(jī)機(jī)架，三個(gè)園筒形軋輥在管坯上時(shí)常以120°交錯(cuò)軸線軋制，頂頭由一根單獨(dú)的軸驅(qū)動(dòng)。
實(shí)施例1
高溫潤滑劑是由重量百分?jǐn)?shù)為70的水和重量百分?jǐn)?shù)為30的有效潤滑成份制成，有效潤滑成份的組成為
純度96%的結(jié)晶態(tài)石墨，重量百分?jǐn)?shù)為54，
不溶性偏磷酸鈉(馬德雷爾氏鹽)，重量百分?jǐn)?shù)為11，
硼砂，重量百分?jǐn)?shù)為5，
硅酸鈉(克分子比為3.3的水玻璃SiO2/Na2O＝3.3)，重量百分?jǐn)?shù)為10，
粉末狀聚乙烯(根據(jù)美國材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)的ASTM D 1238-73 T法測(cè)定其熔化指數(shù)為70克/10分)。重量百分?jǐn)?shù)為18。
烷基纖維素，重量百分?jǐn)?shù)為2。
在20℃，采用埃普雷切特粘度計(jì)(nach Eppreehfmif einem Rh′eomaf15der Confraves)測(cè)量高溫潤滑劑的粘度為1900厘泊。這配方在連軋機(jī)或皮爾格式周期軋管機(jī)上，20～250℃的較低使用溫度的條件下，性能良好。
上述配方可用噴霧裝置噴到加工工具(如頂頭)上。摩擦系數(shù)為0.037。
實(shí)施例2
高溫潤滑劑用重量百分?jǐn)?shù)為70的水懸浮液制成，其有效潤滑成份按權(quán)利要求
1所述配方，但是用重量百分?jǐn)?shù)為5的硼酸鋅取代硼砂。
高溫潤滑劑在20℃時(shí)，粘度為2600厘泊。
高溫潤滑劑在使用溫度為20～250℃下，用于連軋機(jī)或皮爾格式周期軋管機(jī)時(shí)，能提高涂層的耐水性和粘附性。摩擦系數(shù)為0.030。
實(shí)施例3
用于400～900℃的高溫潤滑劑，由重量百分?jǐn)?shù)為70的水懸浮液制成，有效潤滑劑成份為
結(jié)晶狀石墨，重量百分?jǐn)?shù)為62，
偏磷酸鈉(馬德雷爾氏鹽)，重量百分?jǐn)?shù)為16，
硼砂，重量百分?jǐn)?shù)為10，
硅酸鈉，重量百分?jǐn)?shù)為10，
烷基纖維素，重量百分?jǐn)?shù)為2。
在20℃時(shí)，粘度為1600厘泊。
在工具溫度為400～900℃時(shí)，將高溫潤滑劑噴射到工具上，形成均勻的潤滑膜。工件加工過程中，可看到軋機(jī)機(jī)架耗電的規(guī)律變化，從而得到適宜的摩擦條件，
摩擦系數(shù)為0.043。
實(shí)施例4
按實(shí)施例3的配方制造，但用同樣數(shù)量的硼酸鋅取代硼砂。
在20℃時(shí)，粘度為2100厘泊。
此配方能進(jìn)一步提高加工工具的粘附性。
摩擦系數(shù)為0.030。
權(quán)利要求
1、金屬無切屑熱加工用的高溫潤滑劑包括一種固體潤滑劑和一種在高溫中可分解的無殘?jiān)袡C(jī)物，其特征在于該潤滑劑還有一種由難溶性或不溶性聚磷酸鹽，硼化物，堿金屬硅酸鹽混合組成的無機(jī)添加劑和一種有機(jī)穩(wěn)定劑。
2、根據(jù)權(quán)利要求
1的高溫潤滑劑，其特征在于無機(jī)添加劑是由重量百分?jǐn)?shù)分別為0.2～25的硼化物，0.2～98.8的聚磷酸鹽和1～99.6的堿金屬硅酸鹽混合組成。
3、根據(jù)權(quán)利要求
1和2的高溫潤滑劑，其特征在于所用的聚磷酸鹽是不溶或難溶解的。
4、根據(jù)權(quán)利要求
1至3的高溫潤滑劑，其特征在于所用的聚磷酸鹽是馬德雷爾氏鹽(Madrell′seheSahe)或庫羅爾氏鹽(Kurrol′sche Salze)。
5、根據(jù)權(quán)利要求
1至4的高溫潤滑劑，其特征在于所用的硼化物是難溶性的。
6、根據(jù)權(quán)利要求
1至5的高溫潤滑劑，其特征在于所用的硼化物是硼砂，硼酸，B2O3、KB5O2，4H2O或硼酸鋅，它們可以單獨(dú)使用，也可以混合使用。
7、根據(jù)權(quán)利要求
1至6的高溫潤滑劑，其特征在于所用的堿金屬硅酸鹽是含有21～47%SiO2的硅酸鈉或硅酸鉀。
8、根據(jù)權(quán)利要求
1至7的高溫潤滑劑，其特征在于所用的有機(jī)穩(wěn)定劑是聚醋酸乙烯酯，聚乙烯醇，多聚糖，聚丁酸乙烯酯，聚乙烯醇縮丁醛，聚丙烯酸酯，聚丙乙烯和纖維素，它們可以單獨(dú)使用，也可以相互混合使用。
9、根據(jù)權(quán)利要求
1至8的高溫潤滑劑，其特征在于所用的纖維素中優(yōu)先使用的是烷基纖維素。
10、根據(jù)權(quán)利要求
1至9的高溫潤滑劑，其特征在于該潤滑劑含有的固體潤滑劑中，優(yōu)先使用的是石墨，其重量百分?jǐn)?shù)為1～90，可分解的無殘?jiān)袡C(jī)物的重量百分?jǐn)?shù)為1～50，無機(jī)添加劑的重量百分?jǐn)?shù)為1～80，有機(jī)穩(wěn)定劑的重量百分?jǐn)?shù)為0.2～80。
11、根據(jù)權(quán)利要求
1至10的高溫潤滑劑，其特征在于該潤滑劑在水懸浮液中含有重量百分?jǐn)?shù)為5～50。
12、根據(jù)權(quán)利要求
1至11的高溫潤滑劑，其特征在于該潤滑劑的水懸浮液在10～30℃時(shí)，粘度為500～15000厘泊。
13、根據(jù)權(quán)利要求
1至12的高溫潤滑劑，其特征在于該潤滑劑所含可分解的無殘?jiān)袡C(jī)物，在溫度350℃以下使用時(shí)，其最大重量百分?jǐn)?shù)為50，在溫度高于600℃使用時(shí)，其含量按線性關(guān)系遞減，最大遞減到5%(重量百分?jǐn)?shù))。
14、根據(jù)權(quán)利要求
1至13的高溫潤滑劑，其特征在于在400～1100℃溫度范圍內(nèi)生產(chǎn)無縫鋼管時(shí)，所說的高溫潤滑劑可用于潤滑芯棒桿。
專利摘要
金屬無切屑熱加工用的高溫潤滑劑，優(yōu)先采用的是水懸浮液狀的，為了避免固體物質(zhì)在水懸浮液中凝聚和保持能經(jīng)受溫度變化的均勻的潤滑膜，高溫潤滑劑中除了含有固體潤滑劑外，還含有可完全分解的有機(jī)物。由聚磷酸鹽、硼化物和堿金屬硅酸鹽組成的無機(jī)添加劑以及有機(jī)穩(wěn)定劑。
文檔編號(hào)C10M103/00GK85103499SQ85103499
公開日1986年10月29日 申請(qǐng)日期1985年4月29日
發(fā)明者雅奎斯·佩列安特, 海斯·魯?shù)婪颉に沟啦? 阿倫·克隆 申請(qǐng)人:隆察股份公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan