用于金属材料塑性加工的水性润滑剂以及润滑薄膜的处理方法技术

一种用于金属材料塑性加工的水性润滑剂，它包括：（Ａ）水溶性无机盐，（Ｂ）选自二硫化钼和石墨的润滑剂，和（Ｃ）石蜡，其中这些成分是溶解或分散在水中的，（Ｂ）／（Ａ）的浓度比（重量比）为１．０～５．０，（Ｃ）／（Ａ）为０．１～１．０．一种金属材料上的润滑薄膜的处理方法，特征在于，通过在清洁的金属材料上涂覆干重为０．５～４０ｇ／ｍ＃＋［２］的水性润滑剂形成润滑薄膜。水溶性无机盐（Ａ）优选选自由硫酸盐、硅酸盐、硼酸盐、钼酸盐和钨酸盐组成的组中。石蜡（Ｃ）优选为可分散到水中、熔点为７０～１５０℃的天然石蜡或合成石蜡。该水性润滑剂可容易地用于为上面未形成化学薄膜的金属表面提供优良的润滑性。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于诸如钢铁、不锈钢、钛、铝以及其它材料的金属材料塑性加工的水性润滑剂，其中的金属材料表面未经任何化学转化处理。另外，本专利技术还涉及该润滑剂的使用方法。更具体而言，本专利技术涉及一种用于产生润滑薄膜的水性润滑油，所述润滑薄膜适合在诸如钢铁、不锈钢、钛、铝以及其他材料的金属材料的表面上进行塑性变形加工，所述塑性变形加工例如锻造、拉丝、管材拉拔和其他加工，其中金属材料表面未经任何化学转化处理。考虑到要在金属表面上设置润滑薄膜，存在着使润滑剂以物理方式粘附到金属表面上的润滑薄膜，以及通过提前对金属材料进行化学转化处理、然后将润滑剂涂敷到化学转化层上从而在金属表面上形成化学转化层的其它润滑薄膜。以物理方式粘附到金属表面上的润滑剂通常用于微减量的冷加工，这是因为它们的粘附力要弱于涂敷到化学转化层上的润滑剂的粘附力。在利用化学转化薄膜过程中，要在金属表面上设置磷酸盐薄膜或草酸盐薄膜，这些薄膜扮演着作为其上涂敷的润滑剂的载体的角色。该类型的润滑薄膜由2层构成载体层和润滑剂层，该润滑薄膜表现出非常优良的耐受金属材料燃烧缺陷的性能。其广泛用于诸如拉丝、管材拉拔、锻造以及其他加工的冷加工。除了用于高减量的冷加工领域之外，它还广泛用于提供磷酸盐薄膜或草酸盐薄膜，然后在这些薄膜上涂覆润滑剂。根据用途可将化学转化层上涂覆的润滑剂分为两类。第一类包括以机械方式粘附到化学转化层上的润滑剂，第二类包括与化学转化层起反应的润滑剂。第一类润滑剂包括利用矿物油、植物油或合成油作为基础油而制备的那些润滑剂，所述基础油中含有极压添加剂；还包括通过将诸如石墨和二硫化钼之类的固体润滑剂与粘合剂成分一起溶解到水中而制得的另一种润滑剂。这些润滑剂要经过粘附并干燥。由于第一类润滑剂能通过喷涂或浸涂方式方便地使用，因此对于溶液处理而言这些润滑剂具有方便使用的优点。但是，由于它们仅具有较低的润滑性，所以倾向于将它们用于需要金属材料形变量小的情况。另一方面，在第二类润滑剂中，是将例如硬脂酸钠之类的活性皂用于需要高润滑性的冷加工。活性皂与化学转化层反应，形成高润滑性的层。但是，因为活性皂引起了化学反应，因此处理过程中溶液的成分控制、化学反应的温度控制、以及通过从溶液中排出废物而对品质退化溶液进行的再生控制等变得非常重要。近来，为了全球的环境保护，减少工业废弃物成为一个大问题。所以，现在非常渴望不会排出废物的新型润滑剂和新型润滑处理方法。另外，还渴望一些新处理方法来简化对上述第二类中的处理方法和溶液的复杂控制。为了解决上述问题，JP52～20967A中已经公开了一种润滑剂组合物，它包括作为基本成分的水溶性聚合物或其水乳液，固体润滑剂和成膜剂。但是，还没得到象利用了化学转化层的传统方法中那样具有相同程度的较好效果的组合物。为了解决上述问题，已经披露了另一项现有技术JP10-8085A。该现有技术涉及用于金属材料塑性加工的水性润滑剂，其中(A)水溶性无机盐、(B)固体润滑剂、(C)选自矿物油、动物油、植物油和合成油的组中的至少一种油、(D)表面活性剂、以及E)水都得到很好分散并均匀乳化。但是，由于必须让油性成分保持乳化状态，而它又表现出不稳定的性质，因此依照该现有技术的润滑剂太不稳定，以致不能在工业领域使用。引用专利技术JP2000-63880A作为另一项现有技术。该现有技术涉及用于金属材料塑性加工的润滑剂，该润滑剂包括(A)合成树脂、(B)水溶性无机盐和水，其中，固体状态下(B)/(A)的重量比范围为0.25/1到9/1，合成树脂在组合物中保持溶化或分散状态。但是，由于该组合物的主要成分是合成树脂，因此在缩小量大的冷加工过程中，该组合物在展现高润滑性方面还不稳定。所以本专利技术的目的是提供一种用于金属材料塑性加工的水性润滑剂以及润滑薄膜的处理方法，其中，金属材料未经任何化学转化处理，其解决了传统方法中存在的问题，改善了全球环境保护方面的问题，可将它们用到多种金属材料上。即，本专利技术是一种用于金属材料加工的水性润滑剂，它包括(A)水溶性无机盐、(B)选自二硫化钼和石墨的润滑剂、以及(C)石蜡，这些成分都溶解或分散于水中，固体状态下(B)/(A)的重量比范围为1.0-5.0，固体状态下(C)/(A)的重量比范围为0.1-1.0。优选的是，上面的(A)是选自硫酸盐、硅酸盐、硼酸盐、钼酸盐以及钨酸盐的组中的一种或多种水溶性无机盐，并且优选的是，上面的石蜡是熔点介于70-150℃之间的水分散型天然石蜡或合成石蜡。另外，本专利技术是一种在金属材料表面上形成粘附重量为0.5～4 0g/m2的润滑薄膜的方法，其中可将上述水性润滑剂涂覆到金属材料的洁净表面上，然后干燥。优选的是让金属材料表面预先经受选自喷丸处理、喷砂处理、碱洗脱脂和酸洗的组中的一项或多项过程的清洁处理，另外优选的是，在金属材料加热到60-100℃以后，再将水性润滑剂涂覆到金属材料表面上。图2成钉(spike)试验的示意图。本专利技术的最佳实施方式现在将进一步详细解释本专利技术。为了赋予涂膜一定的硬度和强度，纳入了本专利技术的水性润滑剂中使用的水溶性无机盐(A)。为了该目的，要求该水溶性无机盐具备能均匀溶解到水溶液中、干燥后形成牢固润滑薄膜的性能。作为具备该性能的无机盐，优选的是利用至少一种选自由硫酸盐、硅酸盐、硼酸盐、钼酸盐和钨酸盐组成的组中的盐。作为上述无机盐的例子，可给出硫酸钠、硫酸钾、硅酸钾、硼砂(四硼酸钠)、硼酸钾(四硼酸钾)、硼酸铵(四硼酸铵)、钼酸铵、钼酸钠和钨酸钠。这些盐中的任何一种都可以单独使用，也可以将2种或多种盐结合使用。本专利技术中，为了增强润滑性能，可以使用选自二硫化钼和石墨中的一种或多种的润滑剂(B)。将它们以分散形式纳入进来，需要时可以使用公知的表面活性剂。(B)/(A)、即水溶性无机盐(A)和润滑剂(B)的固态重量比范围优选为1.0-5.0，更优选为2.0-4.0。当该比例小于1.0时，润滑膜的滑动性会降低，这是不理想的。但是，当比例大于5.0时，水性润滑剂变得不稳定，这是不理想的。对于石蜡(C)，尽管对它们的化学结构和类型没有特别限制，但优选使用天然石蜡或合成石蜡。石蜡可能因金属材料的塑性形变过程中产生的热量而熔融，由此改善了涂层的润滑性能。基于该原因，优选使用熔点介于70～150℃且在水性润滑剂中保持稳定的那些石蜡，以及使用不会降低润滑薄膜的强度以便从塑性加工的初期阶段就能展现优良润滑性的石蜡。这些石蜡的实际例子包括硬石蜡，微晶石蜡，矿脂蜡，fisher·tropsch石蜡，聚乙烯石蜡，聚丙烯石蜡，棕榈蜡，山地蜡等。这些石蜡优选结合其它组分使用，它们以水分散体或水乳液的形式被包含到本专利技术的水性润滑剂中。(C)/(A)、即水溶性无机盐(A)与石蜡(C)的固态重量比优选在0.1～1.0的范围内，更优选在0.2～0.8的范围内。当该比例低于0.1时，润滑薄膜的滑动性不足，而当比例高于1.0时，涂层的粘附性就会不足。在形变量大的冷加工过程中，还可以向本专利技术的水性润滑剂中加入另一种油或另一种固态润滑物质。当为了将润滑物质和石蜡分散到水性润滑剂中而需要表面活性剂时，可以使用非离子、阴离子、两性和阳离子型中的任何表面活性剂。尽管不作限制，但非离子表面活性剂可包括聚氧乙烯烷基醚，聚氧化烯(乙烯或丙烯)烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于金属材料塑性加工的水性润滑剂，其包括：（Ａ）水溶性无机盐，（Ｂ）选自二硫化钼和石墨中的一种或一种以上的润滑剂，以及（Ｃ）石蜡，这些成分溶解或分散在水中，（Ｂ）／（Ａ）的固态重量比范围为１．０～５．０，（Ｃ）／（Ａ）的固态重量比范围为０．１～１．０。

【技术特征摘要】
JP 2000-8-7 237968/20001.一种用于金属材料塑性加工的水性润滑剂，其包括(A)水溶性无机盐，(B)选自二硫化钼和石墨中的一种或一种以上的润滑剂，以及(C)石蜡，这些成分溶解或分散在水中，(B)/(A)的固态重量比范围为1.0～5.0，(C)/(A)的固态重量比范围为0.1～1.0。2.根据权利要求1所述的用于金属材料塑性加工的水性润滑剂，其中水溶性无机酸是选自硫酸盐、硅酸盐、硼酸盐、钼酸盐和钨酸盐的组中的一种或一种以上的水溶性无机盐。3.根据权利要求1～2中任一项所述的用于金属材料塑性加工的水性润滑剂，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：今井康夫，永田秀二，吉田昌之，
申请(专利权)人：日本帕卡濑精株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]