专利名称：金属热加工用润滑剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属热塑性加工用的润滑剂，特别是一种金属热加工用不含石墨的润滑剂。
现在用于金属热加工的润滑剂，特别是用于热轧无缝钢管的润滑剂一般都由石墨粉、玻璃粉、多种通式为Me2OnSiO2的碱金属硅酸盐、磷酸盐和硼砂等组成，加水搅拌使用，如中国专利公开号为CN1143107A的专利申请案。也有由石墨粉、乙烯一醋酸乙烯共聚物、邻苯二甲酸二丁酯、胶体二氧化钛、硅烷和聚乙烯醇组成，加水搅拌使用，如中国专利公开号为1122824A的专利申请案。这种水剂润滑剂都包含有石墨。在使用过程中容易对生产环境造成污染。特别要提出的是在使用石墨类润滑剂生产C0.1％以下的低碳钢管、高合金钢管及不锈钢管时，在钢管内表面容易产生渗碳现象，使铬的碳化物在晶界上析出，在晶界及晶界附近容易产生腐蚀，从而降低钢管的耐蚀性能，降低钢管的使用寿命，其次，由于石墨具有优良的导电性，因此石墨微粉的污染对电器设备等带来安全隐患。为了解决上述问题，独联体南方钢管厂在350轧管机组上应用含55％三聚磷酸钠、20％三钠磷酸盐、10％含银石墨、10％碳酸锂和5％甲酸锂的润滑剂，其效果是钢管内表面质量得到改善。日本特开平5-271684号公报提出一种非石墨润滑剂用于钢的热塑性加工。它是将几种金属氧化物粉末和硅酸钠混合后在它们的溶融软化温度以上充分加热保温，待完全冷却后得到玻璃状物质，再将玻璃状物质粉碎成粉末并和水玻璃混合制成金属氧化物粉末—水玻璃系的非石墨润滑剂。例如FeO粉的熔点为1367℃，Na2SiO3的熔点为1089℃，它们混合熔融反应生成物NaO·FeO·SiO2的熔点为976℃，通常轧管时的温度在1100℃左右。因此利用反应生成物成为流体状态进行润滑。这类润滑剂主要存在两方面的问题一是润滑剂的制造工艺复杂，二是润滑剂在工作的初始阶段尚未熔融成流体时，润滑性能较差。
以上所述各种润滑剂均为湿型润滑剂，因而容积较大，运输和存贮不便，相对费用较高。
本发明的目的在于提供一种不含石墨的金属热加工用润滑剂，可制成润滑剂干粉，便于运输和存贮，在使用前加入适量水搅拌后即可使用；亦可制成润滑剂悬浮液，供直接使用。该润滑剂润滑性能好，不影响热加工金属性能，适用于金属在高温状态下的轧制、锻造、挤压等工艺，尤其适用于热轧无缝钢管时的芯棒润滑。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案一种金属热加工用润滑剂，其特征在于按重量计，其组成原料配比为层状晶格结构的氧化物或氮化物微粉 10～50％，磷酸盐或硅酸盐 15～40％，丙烯酸树脂 1～30％，增稠剂 0.2～10％，以上述组成配制成润滑剂干粉产品。本润滑剂干粉产品在使用前加入2-3倍重量的水，经搅拌30分钟后成润滑剂悬浮液，该润滑剂悬浮液的流量粘度为6号粘度杯(ISO2431-93)6～60秒，pH＝7～8，即可进行使用。
上述的层状晶格结构的氧化物或氮化物可以是滑石、云母和氮化硼中任选一种，其中优先选用滑石。
上述的磷酸盐或硅酸盐可以是三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸二氢钠铵、焦磷酸钠、硅酸钠和硅酸钾中任选一种或几种组成。
上述的丙烯酸树脂可以是邻苯二甲酸二丙烯酯树脂、聚甲基丙烯酸酯、α-氰基丙烯酸酯、丙烯晴-丙烯酸酯中任选一种，其中优先选用聚甲基丙烯酸酯。
上述的增稠剂可以是烷基纤维素、聚乙烯醇、淀粉、糊精和聚丙烯酸碱金属盐中任选一种，其中优先选用烷基纤维素。
上述的层状晶格结构的氧化物或氮化物微粉的粒径为5～100μm，最佳粒径为10～50μm；丙烯酸树脂的粒径为5～100μm，最佳粒径为5～50μm。
一种上述金属热加工用润滑剂的润滑剂悬浮液，其特征在于上述的润滑剂干粉加入2～3倍重量的水，经搅拌后制成润滑剂悬浮液产品，该润滑剂悬浮液的流量粘度为6号粘度杯(ISO2431-93)6～60秒，pH＝7～8。
下面对本发明润滑剂的组成作用机理作进一步说明本发明中使用的磷酸盐如三聚磷酸钠在622℃成熔融状，同时开始产生焦磷酸钠；六偏磷酸钠的熔点为616℃；磷酸二氢钠熔点60℃，在100℃失去结晶水，继续加热到190℃-210℃时分解成焦磷酸钠；280℃-300℃分解为偏磷酸钠；磷酸氢钠铵在79℃时熔融，并分解成氨、水和磷酸氢二钠，在200℃时失去氨和水成焦磷酸钠，243℃又变成玻璃状六偏磷酸钠；焦磷酸钠的熔点为880℃；硅酸钾的熔点为976℃；硅酸钠的熔点为1088℃。由上可知除了磷在800℃以上表现出它的活化性能以外，磷酸盐在800℃以上，硅酸盐在900℃以上为熔融液态，并包覆在滑石微粉四周起到隔绝空气的作用，同时形成液体摩擦条件，为滑石润滑提供辅助效果，降低摩察系数。此外磷酸盐和硅酸盐一样它又能防止工具和工件粘连，在膜层破裂的情况下，能迅速再次覆盖一层液相润滑膜。
本发明使用的丙烯酸树酯在高温条件下不断裂解出气体，有助于提高高温润滑性能。
本发明中使用的增稠剂，优先选用烷基纤维素中的羧甲基纤维素来调节润滑剂的粘度，同时还有助于阻止固体微粉的沉降和凝聚。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出特点和显著优点①本发明润滑剂可制成润滑剂干粉或润滑剂悬浮液两种产品，其润滑剂干粉产品便于运输，而且储放时间较长，价格较便宜。②本发明中的各组分及其高温分解产物对工模具及工件不会产生物理和化学反应，同时在热加工温度范围内除有机化合物进行分解以外，大部分无机化合物都处于液体摩擦条件，即使在热加工过程中工模具与工件也不会直接接触，这有利于提高工模具的使用寿命和工件的表面质量。③本发明润滑剂不含有石墨，不会影响热加工金属的质量，在制备过程和使用过程中不会因石墨粉引起的环境污染。④本发明润滑剂具有较好的润滑性能，尤其具有良好的高温润滑性能，适用于金属在高温状态下的轧制、锻造、挤压等工艺，尤其适用于热轧无缝钢管时的芯棒润滑。
下面列出本发明二个实施例的成分和润滑剂在不同温度下摩擦系数实施例一滑石 43.1％
磷酸二氢钠12.8％磷酸氢钠铵12.8％六偏磷酸钠14.4％聚甲基丙烯酸酯14.4％羧甲基纤维素 2.5％水加入2倍重量水6号粘度杯 30秒园环温度850℃950℃1050℃摩擦系数0.0490.0720.093实施例二滑石 55％磷酸二氢钠11.2％三聚磷酸钠11.2％丙烯晴-烯酸酯 18.6％羧甲基纤维素 4％水加入3倍重量水6号粘度杯 25秒园环温度850℃950℃1050℃摩擦系数0.0550.0760.0100
权利要求
1.一种金属热加工用润滑剂，其特征在于按重量计，其组成原料配比为层状晶格结构的氧化物或氮化物微粉 10～55％，磷酸盐或硅酸盐 15～40％，丙烯酸树脂 1～30％，增稠剂 0.2～10％，以上述组成配制成润滑剂干粉。
2.根据权利要求1所述的金属热加工用润滑剂，其特征在于层状晶格结构的氧化物或氮化物为滑石、云母和氮化硼中任选一种，其中优先选用滑石微粉。
3.根据权利要求1所述的金属热加工用润滑剂，其特征在于磷酸盐或硅酸盐为三聚磷酸钠、六偏磷酸纳、磷酸二氢钠铵、焦磷酸钠、硅酸纳和硅酸钾中任选一种或几种组成。
4.根据权利要求1所述的金属热加工用润滑剂，其特征在于丙烯酸树脂为邻苯二甲酸二丙烯酯树脂、聚甲基丙烯酸酯、α-氰基丙烯酸酯、丙烯晴-丙烯酸酯中任选一种，其中优先选用聚甲基丙烯酸酯。
5.根据权利要求1所述的金属热加工用润滑剂，其特征在于增稠剂为烷基纤维素、聚乙烯醇、淀粉、糊精和聚丙烯酸碱金属盐中任选一种.其中优先选用烷基纤维素。
6.根据权利要求1、或2、或3、或4、或5所述的金属热加工用润滑剂，其特征在于层状晶格结构的氧化物或氮化物微粉的粒径为5～100μm，最佳粒径为10～50μm；丙烯酸树脂的粒径为5～100μm，最佳粒径为5～50μm。
7.一种根据权利要求1所述金属热加工用润滑剂的润滑剂悬浮液，其特征在于润滑剂干粉加入2-3倍重量的水，经搅拌后制成润滑剂悬浮液，润滑剂悬浮液的流量粘度为6号粘度杯(ISO2431-93)6-60秒，pH＝7-8。
全文摘要
本发明是一种金属热塑性加工用的润滑剂,特别是一种金属热加工用不含石墨的润滑剂。按重量计,其组成原料配比为:层状晶格结构的氧化物或氮化物微粉10～55%,磷酸盐或硅酸盐15～40%,丙烯酸树脂1～30%,增稠剂0.2～10%,以上述组成配制成润滑剂干粉。在使用前加入2～3倍重量的水,搅拌制成润滑剂悬浮液即可使用。本发明可制成润滑剂干粉,便于运输和存贮,价格便宜;不含石墨,不影响热加工金属质量,没有因石墨引起的环境污染;润滑性能好,尤其有良好的高温润滑性能,适用于金属在高温状态下的轧制、锻造、挤压等工艺,尤其适用于热轧无缝钢管时的芯棒润滑。
文档编号C10M103/00GK1272529SQ0011621
公开日2000年11月8日 申请日期2000年5月30日 优先权日2000年5月30日
发明者陈浩文, 孙元宁 申请人:宝山钢铁股份有限公司