【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及化学、冶金，具体涉及一种耐高温水基金属轧制润滑液及其制备方法。
技术介绍
1、金属热轧是一种重要的金属成型加工技术，在大型机械制造、交通运输工程、建筑钢材制造众多领域具有不可替代的重要作用。在热轧过程中，通过圆柱轧辊对热工件进行轧制成型。在该过程中，轧辊和轧件之间由于高负载(～0.5gpa)、高温(600～1100℃)等工作条件，导致轧制变形区存在摩擦磨损、氧化严重等问题。因此热轧过程中需对轧辊和轧件的接触界面进行工艺润滑。
2、自19世纪30年代起，热轧润滑技术开始广泛应用于金属热加工成型，油基热轧润滑液凭借其出色的润滑性能，可以有效降低轧辊的磨损、提升轧辊寿命、提高轧制力和压下率等众多优良性能，一直是金属热轧过程中的首选润滑剂。然而此类含油金属热轧润滑液在高温下容易发生燃烧分解，加剧大气污染；此外，油基热轧润滑液的后期处理产生大量废水，带来严重的环境问题。
3、因此，更环保的金属热轧润滑液是当前的研究重点。水具有耐热性好、环境友好、不燃烧、资源丰富等优点，近年来大量热轧润滑液的相关研究重点已转移到水作为替代润滑液上。水基润滑液在金属热轧方面具有十分广阔的发展前景，是未来金属热轧润滑液领域的研究重点。然而水在高温表面的leidenfrost效应严重影响水基润滑液在高温轧辊表面的润湿，导致润滑液无法附着在轧辊上并随之进入轧制变形区，最终导致润滑失效。因此解决水基润滑液在高温轧辊表面的润湿问题是当前水基金属热轧润滑液的研究难点。
4、目前，各类水基纳米复合金属轧制润滑液常常通过向润
5、专利技术专利《一种水基润滑液的制备方法》(齐浩等，申请号：cn03147996.0)，将粘土、阴离子或非离子表面活性剂混合，制备稳定分散的润滑液，具有优良的极压性能。该专利技术专利并未提及润滑液的高温润湿特性，也未说明其在金属热轧领域的潜在应用。
6、专利技术专利《一种含纳米tio2的水基热轧轧制液及其制备方法》(孙建林等，申请号：cn201310002300.9)，制备了一种含纳米tio2的水基热轧轧制液，降低了传统热轧油带来的污染，能显著提高钢材轧后缓释防锈性能，表面质量好，防腐蚀周期长。该专利技术专利利用tio2作为水基添加剂，无法抑制水基润滑液的leidenfrost效应。
7、专利技术专利《一种免维护的含聚合阳离子金属轧制液及制备方法》(宋志江，申请号：cn201710248044.x)，该轧制液保持了传统阳离子金属轧制液高润滑性，高清洁性以及低油耗的特点，克服了传统阳离子金属轧制液在长时间运行中易老化的问题。该专利技术专利采用各类油酯作为基础组分，无法避免油基润滑液的高温燃烧分解等问题。
8、因此，需要一种可以在高温表面润湿、高温高压下润湿的水基润滑液。
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决水基金属热轧润滑液在高温表面无法润湿的技术问题，提供一种耐高温水基金属轧制润滑液及其制备方法，通过直接优化润滑液配方成分，抑制水基金属热轧润滑液在高温轧辊表面的leidenfrost效应，实现其在高温轧辊表面的润湿；进一步的，通过引入表面活性剂实现了水基金属热轧润滑液的持续润滑。
2、本专利技术提供一种耐高温水基金属轧制润滑液，包括质量百分比为0.5～5％的润滑液添加剂、0.5～5％的表面活性剂和90～99％的去离子水；
3、润滑液添加剂为片状带电荷的纳米粘土，润滑液添加剂加入去离子水中得到粘土溶胶；
4、表面活性剂对粘土溶胶中的润滑液添加剂进行修饰改性，表面活性剂包括非极性碳链。
5、本专利技术所述的一种耐高温水基金属轧制润滑液，作为优选方式，润滑液添加剂的单片层粘土片厚度为1～20nm、片层直径小于200nm，粘土片层表面带负电、边缘带正电。
6、本专利技术所述的一种耐高温水基金属轧制润滑液，作为优选方式，润滑液添加剂的粘土片层表面zeta电位为-30～-45mv，润滑液添加剂可以交联增稠、粘度为1～20mpa·s，粘度增加并达到指定浓度时由于棱面正负电荷吸引作用形成交联结构使动态粘度增大；
7、润滑液添加剂在粘土溶胶中具有高温润湿性。
8、本专利技术所述的一种耐高温水基金属轧制润滑液，作为优选方式，纳米粘土为以下任意一种：硅酸镁锂、蒙脱土和累托石。
9、本专利技术所述的一种耐高温水基金属轧制润滑液，作为优选方式，表面活性剂通过阴离子集团和/或阳离子集团对粘土溶胶进行修饰使片层间距变大并可削弱片层负电荷与片层间阳离子的静电相互作用；
10、表面活性剂中非极性碳链进行连枝得到较弱范德华力的长链增加润滑作用。
11、本专利技术所述的一种耐高温水基金属轧制润滑液，作为优选方式，表面活性剂为以下任意一种或多种：十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱、十四烷基二甲基磺丙基甜菜碱、十六烷基二甲基磺丙基甜菜碱、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、月桂醇十二烷基硫酸钠。
12、本专利技术所述的一种耐高温水基金属轧制润滑液，作为优选方式，耐高温水基金属轧制润滑液滴加到高温金属表面，液滴底部水分快速挥发、局部浓缩得到粘滞层，粘滞层为类玻璃态的无机凝胶，粘滞层可抑制水分挥发速率；
13、纳米粘土片层沉积在热表面得到隔热层，并形成新的三相接触线，新的三相接触线为空气/水/纳米粘土，新的三相接触线影响液滴后续的水分受热蒸发、削弱液滴与高温表面之间的蒸汽层压力使液滴锚定在热表面，润湿高温表面。
14、本专利技术所述的一种耐高温水基金属轧制润滑液，作为优选方式，耐高温水基金属轧制润滑液还可作为以下用途：钻井液、切削液和拉拔润滑液。
15、本专利技术提供一种耐高温水基金属轧制润滑液的制备方法，包括以下步骤：
16、s1、在磁力搅拌下，将润滑液添加剂加入去离子水中搅拌后得到粘土溶胶；
17、s2、在磁力搅拌下，将表面活性剂加入粘土溶胶中进行超声分散，再在20～25℃下磁力搅拌3～8h得到耐高温水基金属热轧润滑液。
18、本专利技术所述的一种耐高温水基金属轧制润滑液的制备方法，作为优选方式，步骤s1中，搅拌时间为2～24h、搅拌温度为25℃～60℃；
19、步骤s2中，超声分散的频率为30khz、功率为100w、时间为5～30min；
20、步骤s1、s2中，磁力搅拌的转速为300～1000rpm。
21、本专利技术着重解决的问题主要包括：
22、(1)水本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耐高温水基金属轧制润滑液，其特征在于：包括质量百分比为0.5～5％的润滑液添加剂、0.5～5％的表面活性剂和90～99％的去离子水；
2.根据权利要求1所述的一种耐高温水基金属轧制润滑液，其特征在于：所述润滑液添加剂的单片层粘土片厚度为1～20nm、片层直径小于200nm，粘土片层表面带负电、边缘带正电。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温水基金属轧制润滑液，其特征在于：所述润滑液添加剂的粘土片层表面Zeta电位为-30～-45mV；所述润滑液添加剂可以交联增稠、粘度为1～20mPa·s，所述润滑液添加剂的粘度增加并达到指定浓度时由于棱面正负电荷吸引作用形成交联结构使动态粘度增大；
4.根据权利要求1所述的一种耐高温水基金属轧制润滑液，其特征在于：所述纳米粘土为以下任意一种：硅酸镁锂、蒙脱土和累托石。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温水基金属轧制润滑液，其特征在于：所述表面活性剂通过阴离子集团和/或阳离子集团对所述粘土溶胶进行修饰使片层间距变大并可削弱片层负电荷与片层间阳离子的静电相互作用；
6.根据权利要求1
7.根据权利要求1所述的一种耐高温水基金属轧制润滑液，其特征在于：所述耐高温水基金属轧制润滑液滴加到高温金属表面，液滴底部水分快速挥发、局部浓缩得到粘滞层，所述粘滞层为类玻璃态的无机凝胶，所述粘滞层可抑制水分挥发速率；
8.根据权利要求1所述的一种耐高温水基金属轧制润滑液，其特征在于：所述耐高温水基金属轧制润滑液还可作为以下用途：钻井液、切削液和拉拔润滑液。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的一种耐高温水基金属轧制润滑液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种耐高温水基金属轧制润滑液的制备方法，其特征在于：步骤S1中，搅拌时间为2～24h、搅拌温度为25℃～60℃；
...【技术特征摘要】
1.一种耐高温水基金属轧制润滑液，其特征在于：包括质量百分比为0.5～5％的润滑液添加剂、0.5～5％的表面活性剂和90～99％的去离子水；
2.根据权利要求1所述的一种耐高温水基金属轧制润滑液，其特征在于：所述润滑液添加剂的单片层粘土片厚度为1～20nm、片层直径小于200nm，粘土片层表面带负电、边缘带正电。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温水基金属轧制润滑液，其特征在于：所述润滑液添加剂的粘土片层表面zeta电位为-30～-45mv；所述润滑液添加剂可以交联增稠、粘度为1～20mpa·s，所述润滑液添加剂的粘度增加并达到指定浓度时由于棱面正负电荷吸引作用形成交联结构使动态粘度增大；
4.根据权利要求1所述的一种耐高温水基金属轧制润滑液，其特征在于：所述纳米粘土为以下任意一种：硅酸镁锂、蒙脱土和累托石。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温水基金属轧制润滑液，其特征在于：所述表面活性剂通过阴离子集团和/或阳离子集团对所述粘土溶胶进行修饰使片层间距变大并可削弱片层负电荷与片层间阳离子的静...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘绪博，海傲，李世森，孙建林，董智超，江雷，
申请(专利权)人：北京仿生界面科学未来技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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