一种金属塑性加工乳化液润滑添加剂及其制备方法

本发明涉及材料加工润滑，特别涉及一种金属塑性加工乳化液润滑添加剂及其制备方法。

背景技术：

1、在金属塑性加工领域中，在加工过程中由于工具与工件之间会产生较大的变形抗力，从而会引起工具产生剧烈磨损、工件表面质量急剧恶化。摩擦系数大、易产生加工硬化、产生粘着磨损等问题。因此最有效的手段是通过润滑技术来改善，其中乳化液由于其杰出的冷却性能，环保且成本低而被广泛应用，其主要有水包油和油包水两种类型，主要通过乳化剂的乳化作用使得油水彼此稳定存在，其中水包油由于所含油分较少被广泛应用，但其常常存在的问题也是显而易见，润滑作用低，稳定性差，轧制过程中易失效。随着社会发展与技术进步，为响应国家一系列的环保政策，整个塑性加工领域对加工润滑剂有了更高的要求。

2、针对以上问题，润滑添加剂作为提高润滑剂性能的主要途径，并且二维材料二维微粒由于其粒径较小，具有区别于其他添加剂的优势，逐渐开始占据市场份额，二维微粒由于其粒径较小，具有区别于其他添加剂的优势，并且近年来氮化硼、二硫化钼、二氧化硅等二维材料常作为润滑添加剂被广泛研究，其主要由于独特的层状结构和球形结构，可以减小摩擦力和修复工件表面。特别是新型二维材料黑磷，因其独特的片层结构和物化特性使其具有更加优异的极压抗磨性、超低浓度润滑性和特定条件超滑性。但对于金属塑性加工乳化液来说，润滑接触区主要是油相发挥作用，而黑磷亲水，其无法稳定分散在乳化液的油相中，因此普通黑磷添加剂在乳化液体系中难以发挥润滑作用，急需解决上述问题。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种金属塑性加工乳化液润滑添加剂及其制备方法，对黑磷进行改性使得乳化液在金属塑性加工中发挥出优异的润滑效果，该制备方法能够明显提高乳化液的极压性能与减摩抗磨性能。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种金属塑性加工乳化液润滑添加剂，其结构为烷基化黑磷结构，烷基硅烷以烷氧基接在黑磷上，以烷基硅烷改性黑磷得到烷基化黑磷；

4、结构式为：

5、一种金属塑性加工乳化液润滑添加剂的制备方法，包括以下步骤；

6、步骤一，取烷基硅烷与黑磷进行混粉，将混粉后的产物进行物理研磨，随后过筛，得到烷基硅烷与黑磷的研磨细粉；

7、步骤二，将研磨混粉进行球磨，球磨后产物用无水乙醇清洗干燥；

8、步骤三，将步骤二得到的产物和去离子水混合，随后进行水热反应，将水热产物用无水乙醇多次清洗，真空干燥即为所得最终产物，最终产物是金属塑性加工乳化液润滑添加剂。

9、所述步骤一中的黑磷与烷基硅烷的质量比为1:(1～5)，研磨时间为30min以下，筛子规格为100～400微米。达到烷基硅烷充分改性到黑磷结构，研磨使得黑磷体积均一细小化，有较高的反应基础。

10、所述步骤二中，球磨时间为5～10h，球磨转速为200～600r/min，球料比为(20～80):1，球磨球为氧化锆球且直径大小为5～10mm。将黑磷混合物研磨至更小单位且使得混合物混合充分，以求在润滑剂中表现优异。

11、所述步骤三中，步骤二所得产物与去离子水质量比为(0.1～0.5)g:(10～50)ml混合后，水热反应反应时间为4～24h，反应温度为100℃～200℃。使得烷基硅烷和黑磷水热反应，完成改性。

12、本发明的有益效果：

13、本发明润滑添加剂结构为，烷基硅烷改性黑磷微粒；由于烷基硅烷的多碳链结构使得黑磷可以均匀分布在塑性加工乳化液中，且使得黑磷被氧化的几率大大降低，也加强了黑磷在加工作用区的分散稳定性，增加了乳化液的稳定性和润滑能力；

14、本发明制备方法中，提出了乳化液润滑添加剂的制备方法，制备出了润滑性能优异以及挤压抗磨性强的乳化液润滑添加剂。采用的球磨法减少了改性黑磷制备过程中的危险要素，制备工艺简单，减少了制备成本。

技术特征：

1.一种金属塑性加工乳化液润滑添加剂，其特征在于，其结构为烷基化黑磷结构，烷基硅烷以烷氧基接在黑磷上，以烷基硅烷改性黑磷得到烷基化黑磷；

2.基于权利要求1所述的一种金属塑性加工乳化液润滑添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；

3.根据权利要求2所述的一种金属塑性加工乳化液润滑添加剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的黑磷与烷基硅烷的质量比为1:(1～5)，研磨时间为30min以下，筛子规格为100～400微米。

4.根据权利要求2所述的一种金属塑性加工乳化液润滑添加剂的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，球磨时间为5～10h，球磨转速为200～600r/min，球料比为(20～80):1，球磨球为氧化锆球且直径大小为5～10mm。

5.根据权利要求2所述的一种金属塑性加工乳化液润滑添加剂的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，步骤二所得产物与去离子水质量比为(0.1～0.5)g:(10～50)ml混合后，水热反应反应时间为4～24h，反应温度为100℃～200℃。

技术总结
本发明公开了一种金属塑性加工乳化液润滑添加剂及其制备方法，步骤一，取烷基硅烷与黑磷进行混粉，将混粉后的产物进行物理研磨，随后过筛，得到研磨混粉；步骤二，将研磨混粉进行球磨，球磨后产物用无水乙醇清洗干燥；步骤三，将步骤二得到的产物和去离子水混合，随后进行水热反应，将水热产物用无水乙醇多次清洗，真空干燥即为所得最终产物，最终产物是金属塑性加工乳化液润滑添加剂。本发明对黑磷进行改性使得乳化液在金属塑性加工中发挥出优异的润滑效果，该制备方法能够明显提高乳化液的极压性能与减摩抗磨性能。

技术研发人员：高原,曹旭,王伟,王快社
受保护的技术使用者：西安建筑科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13