EP2238227B1 - Method for coating metal surfaces with a phosphate layer and then with a polymer lubricant layer - Google Patents

Method for coating metal surfaces with a phosphate layer and then with a polymer lubricant layer Download PDF

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EP2238227B1
EP2238227B1 EP09705226.0A EP09705226A EP2238227B1 EP 2238227 B1 EP2238227 B1 EP 2238227B1 EP 09705226 A EP09705226 A EP 09705226A EP 2238227 B1 EP2238227 B1 EP 2238227B1
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lubricant composition
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phosphate
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Definitions

  • the invention relates to a process for the coating of metallic surfaces first with an aqueous acid phosphating solution and then with a lubricant composition in the form of an aqueous solution or dispersion based on polymeric organic material containing at least one organic polymeric material of ionomer, further polymer / copolymer or / and derivatives thereof and optionally at least one wax, at least one water-soluble, hydrous and / or water-binding oxide or / and silicate, at least one solid lubricant, at least one friction modifier or / and at least one further additive and a corresponding lubricant composition, which is to serve after the formation of a coating on a metallic molding, in particular the facilitation of the cold forming of this molding.
  • a cold working can usually be carried out at surface temperatures of up to about 450 ° C but without heat.
  • the heating occurs only by the deformation and optionally the preheating of the workpieces to be formed.
  • the temperature of the workpieces to be reshaped is about 20 ° C.
  • the workpieces to be reshaped are preheated to temperatures in the range of 650 to 850 ° C or 900 to 1,250 ° C, this is called warm or hot forming.
  • the cold-forming metal moldings have been made almost exclusively either by applying a grease, an oil or an oil emulsion, or first by coating with zinc phosphate and then by coating either with a soap, especially alkali or alkaline earth stearate or / and with a soap Solid lubricant prepared in particular based on molybdenum sulfide, tungsten sulfide or / and carbon.
  • a soap-containing coating will find its upper limit of use at medium and mid-high temperatures.
  • a solid lubricant was only used if it was medium or heavy cold forming. In the cold forming of stainless steels coatings were often used from chloroparaffins, which are now used for reasons of environmental protection reluctant. But sulfide-containing coatings affect stainless steel.
  • zinc phosphate has the disadvantage of not being so environmentally friendly due to the high zinc content and is often less favorable also by the quality of the coating and its structure.
  • organic polymeric materials for cold forming are known for cold forming and usually not suitable for heavy cold forming.
  • DE 102005023023 A1 teaches a method of preparing metallic workpieces for cold forming by electrolytic phosphating with an aqueous acid phosphating solution based on Ca, Mg or Mn phosphate. This can be used to coat wires excellently.
  • a lubricant layer deposited thereon compositions based on soaps are described. The soap layers are deposited from hot, strongly alkaline solutions and attack the metal phosphate layer to form metal soaps. But the chemical conversion of Ca-phosphate to Ca-stearate, which promotes cold working, is slower and less complete than expected.
  • US 2004/0101697 A1 teaches organic thin films on galvanized steel sheets of outstanding corrosion resistance based on 10-55% SiO 2 nanoparticles, 1-8% crosslinkers and 1-8% tannic acid and / or ammonium vanadate as a corrosion inhibitor.
  • US 5,531,912 protects stearate-free solid lubricants based on ionomer and alkoxylated alcoholic film-forming agent.
  • JP 2002-24195 A1 teaches compositions based on 40-90% ionomer, 1-10% epoxy compound and 9-50% colloidal SiO 2 particles for coating metallic surfaces with a corrosion-resistant coating.
  • EP 0 711 821 A1 relates to compositions as lubricant carrier salts containing boron compounds and compounds of di- or tricarboxylic acids or / and derivatives thereof.
  • EP 1 454 965 A1 teaches coatings to protect metallic surfaces on basic alkali silicate, lubricants and thickeners.
  • the lubricant systems based on metal soaps do not fulfill the meanwhile much more stringent demands on the degree of deformation, on the extrusion accuracy (net-shape) and the forming speed.
  • environmental compatibility and workplace hygiene must be taken into account.
  • the excess lubricant residues should not be deposited at one point on the tool. Because this influences the extrusion accuracy of the workpieces and increases rejects. It is advantageous if the coating and deposits can be easily removed from the workpiece, tool and equipment after forming.
  • the object is achieved with a method for the preparation of metallic workpieces for cold forming first by applying a phosphate layer and then by applying a lubricant layer containing an organic polymeric material, which is also referred to as a coating in which the phosphate layer with an aqueous acidic 4 to 100 g / L of compounds of calcium, magnesium and / or manganese including their ions, calculated as calcium, magnesium and manganese, no zinc or less than 30 wt .-% of the cations zinc and 2 to 500 g / L of phosphate calculated as containing PO 4 , and in which the lubricant layer is formed by contacting the phosphated surface with an aqueous lubricant composition containing at least one ionomer of from 3 to 98% by weight of the solids and active ingredients; water-soluble, hydrous or / and water-binding oxide or / and Si licat in each case at least one water glass, a silica gel, a silica sol, a
  • the inventive method is used in particular to facilitate, improve or / and simplify the cold forming of metallic moldings.
  • the metallic workpieces are pickled, degreased, cleaned, rinsed, e.g. mechanically descaled, sanded, peeled, brushed, blasted or / and annealed by bending.
  • the phosphating solution is usually an aqueous solution. It may be a suspension in some embodiments, e.g. if it contains a content of precipitate or / and a FeinstpartikulMC additive.
  • the concentrate which is also a phosphating solution and with which the bath phosphating solution can be prepared, is in many cases by a factor in the range of 1.2 to 15, often by a factor in the range of 2 to 8, with the corresponding substances more enriched than the corresponding bath composition (the bath).
  • the bath can be prepared from the concentrate by dilution with water and optionally also by adding at least one further additive such as sodium hydroxide or / and chlorate, which are preferably added individually to adapt the phosphating only the bath.
  • the phosphating solution contains no zinc or its cation content contains less than 30% by weight of the cations zinc, more preferably less than 20, less than 10 or less than 5% by weight of the cations zinc.
  • the phosphating solution essentially contains only cations selected from calcium, magnesium and manganese. Levels of other heavy metal cations should then usually be less than 0.5 g / L, preferably less than 0.3 g / L or even less than 0.1 g / L.
  • the phosphating solution contains a low content of iron ions, in particular in the coating of workpieces made of iron or steel, or / and nickel ions - the latter in particular at zinc contents and preferably up to 0.8 g / L or to 0.5 g / L.
  • the phosphating solution according to the invention preferably contains calcium, magnesium or / and manganese ions, phosphoric acid and optionally also at least one further inorganic or / and organic acid such as nitric acid, acetic acid and / or citric acid.
  • the phosphating solution contains 4 to 100 g / L of compounds of calcium, magnesium or / and manganese including their ions, calculated as calcium, magnesium and manganese, which may be present in particular as ions, in particular 6 to 70 g / L, especially 10 to 40 g / L.
  • the phosphating solution contains phosphate and a) 5 to 65 g / L of Ca and 0 to 20 g / L of Mg and / or Mn or b) 5 to 50 g / L of Mg and 0 to 20 g / L of Ca or / and Mn or c) 5 to 80 g / L of Mn and 0 to 20 g / L of Ca or / and Mg.
  • the content of the first cation may be at a), b) or c) in particular in the range from 12 to 40 g / L lie.
  • the content of the second and third cation in a), b) or c) may in particular have a content of 1 to 12 g / L for the second cation and a content of 0 or 0.1 to 8 g / L for the third cation , If the content of calcium, magnesium and manganese is too low, too little phosphate coating or even no phosphate coating can be formed. If the content of calcium, magnesium and manganese is too high, the coating quality of the phosphate coating may decrease. It can then come in particular to precipitation in the bathroom.
  • the phosphating solution may also contain other alkaline earth metals such as e.g. Strontium and / or barium, but especially ions of alkali metals, such as e.g. Sodium, potassium or / and ammonium especially for S-value adjustment and to improve the low temperature stability.
  • alkaline earth metals such as e.g. Strontium and / or barium
  • ions of alkali metals such as e.g. Sodium, potassium or / and ammonium especially for S-value adjustment and to improve the low temperature stability.
  • the content of phosphating solution of phosphate calculated as PO 4 is in the range of 2 to 500 g / L as PO 4 , in particular as phosphate ions, more preferably in the range of 4 to 320 g / L, most preferably in the range of 8 to 200 g / L, in particular in the range of 12 to 120 g / L, especially in the range of 20 to 80 g / L. If the content of phosphate is too low, too little phosphate coating or even no phosphate coating can be formed. If the phosphate content is too high, it does not interfere or may decrease the coating quality of the phosphate coating. Under some conditions and too high a phosphate content, the phosphate coating may then become sponge-like porous and precipitate in the bath.
  • the phosphate content is slightly more than stoichiometric compared to the cation content.
  • the content of the phosphating solution of nitrate is 0 or near 0 g / L or in the range of 1 to 600 g / L, especially as nitrate ions, more preferably in the range of 4 to 450 g / L, most preferably in the range of 8 to 300 g / L, in particular in the range of 16 to 200 g / L, especially in the range of 30 to 120 g / L. If the phosphating solution contains no or only little nitrate, this is more favorable for the wastewater.
  • a low or moderate content of nitrate can have an accelerating effect on the phosphating and therefore be advantageous. Too low or too high a nitrate content of the phosphating solution has no significant influence on the phosphating and on the quality of the phosphate coating.
  • the total cation content in the form of nitrate (s) o / / and other, water-soluble salts is added, so that an addition of complexing agent (s) is not required.
  • the phosphating solution preferably comprises as accelerator at least one substance selected from substances based on chlorate, guanidine, hydroxylamine, nitrite, nitrobenzenesulfonate, perborate, peroxide, peroxy-sulfuric acid and other nitro-group-containing accelerators.
  • the content of the phosphating solution at accelerators other than nitrate is particularly preferably in the range from 0.01 to 150 g / l, very particularly preferably in the range from 0.1 to 100 g / l, in particular in the range from 0.3 to 70 g / l , especially in the range of 0.5 to 35 g / L.
  • the content of the phosphating solution in guanidine-based compounds such as nitroguanidine zero, near zero, or in the range of 0.1 to 10 g / L calculated as nitroguanidine is particularly preferred 0.2 to 8 g / L, most preferably in the range of 0.3 to 6 g / L, especially in the range of 0.5 to 3 g / L.
  • a guanidine compound such as nitroguanidine can greatly accelerate its content in comparison to other accelerators and nitrate, but does not give off oxygen and often leads to fine-grained and particularly adherent phosphate coatings.
  • it may also contain an addition of at least one other phosphorus-containing compound, in particular in each case at least one condensed phosphate, pyrophosphate and / or phosphonate.
  • the phosphating solution preferably contains the following contents: 4 to 100 g / L of Ca, Mg or / and Mn, optionally a zinc content of up to 60% by weight of all cations, 0 or 0.01 to 40 g / L of alkali metal (s) or / and NH 4 , 5 to 180 g / L PO 4 , 3 to 320 g / L of nitrate and / or accelerator (s) and 0 or 0.01 to 80 g / L of complexing agent (s).
  • the phosphating solution particularly preferably contains the following contents: 5 to 60 g / L of Ca, Mg or / and Mn, optionally a zinc content of up to 60% by weight of all cations, 0 or 0.01 to 25 g / L of alkali metal (s) or / and NH 4 , 8 to 100 g / L PO 4 , 5 to 240 g / L of nitrate and / or accelerator (s) and 0 or 0.01 to 50 g / L of complexing agent (s).
  • the phosphating solution contains the following contents: 8 to 50 g / L of Ca, Mg or / and Mn, optionally a zinc content of up to 60% by weight of all cations, 0 or 0.01 to 20 g / L of alkali metal (s ) o- and / or NH 4 , 12 to 80 g / L PO 4 , 12 to 210 g / L of nitrate and / or accelerator (s) and 0 or 0.01 to 40 g / L of complexing agent (s).
  • the phosphating solution contains the following contents: 10 to 40 g / L of Ca, Mg or / and Mn, optionally a zinc content of up to 60% by weight of all cations, 0 or 0.01 to 15 g / L of alkali metal (s) or / and NH 4 , 16 to 65 g / L PO 4 , 18 to 180 g / L of nitrate and / or accelerator (s) and 0 or 0.01 to 32 g / L of complexing agent (s).
  • the value of the total acid of a phosphating solution is preferably in the range of 30 to 120 points, especially 70 to 100 points.
  • the value of the total acid Fischer is preferably in the range of 8 to 60 points, especially at 35 to 55 points.
  • the value of the free acid is preferably 2 to 40 points, especially 4 to 20 points.
  • the ratio of the free acid to the value of the total acid Fischer, ie the quotient of the contents of free and bound phosphoric acid, calculated as P 2 O 5 , the so-called S value is preferably in the range of 0.15 to 0.6, particularly preferred in the range of 0.2 to 0.4.
  • S-value adjustment e.g. an addition of at least one basic substance, e.g. NaOH, KOH, an amine or ammonia, in particular in the form of an aqueous solution, to the phosphating solution.
  • at least one basic substance e.g. NaOH, KOH, an amine or ammonia, in particular in the form of an aqueous solution
  • the total acid score is determined by titrating 10 ml of the phosphating solution after diluting with water to about 50 ml using phenolphthalein as an indicator until the color changes from colorless to red. The number of ml of 0.1 N sodium hydroxide solution consumed for this gives the total acid score.
  • Other indicators suitable for titration are thymolphthalein and ortho-cresolphthalein.
  • the free acid score of a phosphating solution is determined using dimethyl yellow as an indicator and titrating to pink to yellow.
  • the S value is defined as the ratio of free P 2 O 5 to the total content of P 2 O 5 and can be determined as the ratio of the free acid score to the Fischer total acid score.
  • the total acid Fischer is determined by using the titrated sample of the titration of the free acid and adding to it 25 ml of 30% potassium oxalate solution and about 15 drops of phenolphthalein, setting the titrator to zero, giving the score of the free Acid is subtracted, and titrated to turn from yellow to red. The number of ml of 0.1 N sodium hydroxide solution consumed for this gives the score of the total acid Fischer.
  • the application temperature of the phosphating solution is preferably about room temperature, or more preferably in the range of 10 ° C to 95 ° C. Particularly preferred is a temperature range of 15 to 40 ° C.
  • the application temperature of the phosphating solution is preferably in the range of 10 to 60 ° C, especially 15 to 40 ° C.
  • the treatment time is - in continuous process optionally for the respective product section of a long product - preferably 0.1 to 180 s, more preferably 1 to 20 or 2 to 10 s in particular for wires or 5 to 100 s for larger compared to a wire workpieces such as for slugs and / or rods.
  • the treatment time can be particularly advantageously in the range of 0.5 to 10 s, in particular 1 to 5 s.
  • the adhesion of the phosphate layer electrolytically produced in continuous flow systems on the metallic substrate decreases slightly when the treatment time is less than 1 s or / and more than 10 s.
  • the phosphate layers deposited in continuous systems were designed so that the adhesion of the polymeric organic coating according to the invention to the phosphate layer was largely independent of the treatment time during electrolytic phosphating. There were no differences in quality over the variation of the treatment time from 1 to 10 s. For large workpieces, especially for long or endless, the contact is suitable for a Fakirbett on which the workpiece can rest on individual points and thereby be electrically contacted. When diving in particular larger and / or longer metallic workpieces, the treatment time can often be 0.5 to 12 min, in particular 5 to 10 min.
  • the current intensity depends on the size of the metallic surface (s) to be coated and is often in the range of 100 to 1000 A, e.g. for each individual wire in a continuous system and often in the range of 0.1 to 100 A for each individual slug or rod, that is usually in the range of 1 to 1000 A per component.
  • the voltage automatically results from the applied current or current density.
  • the current density is-largely independent of the proportions of direct current and / or alternating current-preferably in the range of 1 and 200 A / dm 2 , more preferably in the range of 5 to 150, 8 to 120, 10 to 100, 12 to 80, 14 to 60, 16 to 40, 18 to 30 or 20 to 25 A / dm 2 .
  • the voltage is often - depending in particular on the size of the system and the type of contacts - in the range of 0.1 to 50 V, in particular in the range of 1 to 40 V, 2.5 to 30, 5 to 20 or 7 to 12 V.
  • the coating times during electrolytic phosphating can be in particular in the range from 0.1 to 60, 0.5 to 50, 1 to 40, 2 to 30, 3 to 25, 4 to 20, 5 to 15 or 8 to 12 s.
  • a current for electrolytic phosphating this can be a direct current or an alternating current or a superposition of a direct current and an alternating current are used.
  • the electrolytic phosphating is carried out with direct current or with a superposition of direct current and alternating current.
  • the alternating current may preferably have a frequency in the range of 0.1 to 100 Hz, more preferably in the range of 0.5 to 10 Hz.
  • the alternating current may preferably have an amplitude in the range from 0.5 to 30 A / dm 2 , particularly preferably in the range from 1 to 20 A / dm 2 , very particularly preferably in the range from 1.5 to 15 A / dm 2 , in particular in the range of 2 to 8 A / dm 2 .
  • the electrical conditions just mentioned can be combined.
  • the ratio of direct current component to alternating current component as the aforementioned electrical conditions can be varied within wide limits.
  • the ratio of DC component to AC component is maintained in the range of 20: 1 to 1:10, more preferably in the range of 12: 1 to 1: 4, most preferably in the range of 8: 1 to 1: 2, especially in Range from 6: 1 to 1: 1, based on the proportions measured in A / dm 2 .
  • the substrate to be coated is connected as a cathode. However, if the substrate to be coated is switched as an anode, there may be. only a bake effect, but may not form a well-visible coating.
  • the phosphate coatings produced according to the invention often show under a scanning electron microscope-unlike chemically comparable ones, electrolessly deposited phosphate coatings - not the typical crystal forms, but on the one hand particle-like structures that are often open in the middle similarly short tube sections and look as if they had been formed around a fine hydrogen bubble around. These structures often have an average particle size in the range of 1 to 8 microns.
  • a specific accelerator such as nitroguanidine finer
  • a reducing agent such as based on an inorganic or organic acid, their salts and / or esters to avoid altogether, so that the phosphate coatings not too appear particular.
  • a reducing agent preferably in the range of 0.1 to 15 g / L, which forms no sparingly soluble compounds in the pH range between 1 and 3 with calcium, magnesium or / and manganese, around the morphology to influence the phosphate coating, in particular to uniform.
  • a reducing agent preferably in the range of 0.1 to 15 g / L, which forms no sparingly soluble compounds in the pH range between 1 and 3 with calcium, magnesium or / and manganese, around the morphology to influence the phosphate coating, in particular to uniform.
  • the coating weights of the phosphate coatings obtained for a wire are preferably in the range of 1 and 25 g / m 2 , in particular in the range of 2 to 15 or from 3 to 10 g / m 2 , and for a larger compared to a wire metallic substrate in Range of 2 and 60 g / m 2 .
  • the coating weight is a function of the current density and the treatment time.
  • the phosphate coating often has a thickness in the range of 0.5 to 40 microns, often in the range of 1 to 30 microns.
  • Liquid lubricants or lubricant compositions may e.g. be applied by dipping in a bath on the workpieces. Powdery or pasty lubricants or lubricant compositions are preferably presented in a Ziehsteinvorgelege, by the e.g. a wire can be pulled while being coated.
  • the phosphating solution is preferably free or substantially borate free or, in addition to a comparatively small borate content, also has a comparatively high phosphate content.
  • an alkaline earth metal-containing phosphating solution is free of fluoride and complex fluoride.
  • lubricant composition denotes the stages from the aqueous over the drying to the dry lubricant composition as the chemical composition, phases related composition and composition relating to mass, while the term “coating” refers to the dry, heated, softening and / or melting coating is formed from the lubricant composition and / or formed, including its chemical composition, phase-related composition and composition referred to composition.
  • the aqueous lubricant composition may be a dispersion or solution, especially a solution, colloidal solution, emulsion and / or suspension.
  • she usually has a pH in the range from 7 to 14, in particular from 7.5 to 12.5 or from 8 to 11.5, particularly preferably from 8.5 to 10.5 or from 9 to 10.
  • the lubricant composition and / or the excess formed therefrom contain at least one water-soluble, hydrous or / and water-binding oxide and / or silicate and at least one ionomer, at least one non-ionomeric organic polymeric material present therein Application is also referred to as "non-ionomer", in particular based on acrylic acid / methacrylic acid, epoxy, ethylene, polyamide, propylene, styrene, urethane, their esters or / and their salt (s), or / and at least one wax and optionally a content of at least one additive.
  • it additionally preferably contains in each case at least one content of acrylic acid / methacrylic acid or / and styrene, in particular as polymer (s) or / and as copolymer (s), which is / are not ionomer (s).
  • the lubricant composition and / or the coating formed therefrom each contain / contains at least 5% by weight of in each case at least one ionomer or / and non-ionomer.
  • the organic polymeric material consists essentially of oligomers, cooligomers, polymers or / and copolymers based on ionomer, acrylic acid / methacrylic acid, epoxide, ethylene, polyamine, propylene, styrene, urethane, their ester (s) or / and their salt ( s).
  • ionomer here includes a content of free and / or associated ions.
  • this product spectrum would today be treated first with a zinc phosphate layer, thereafter be coated with a conventional organic-polymeric lubricant composition and optionally additionally, if necessary, with a third coating based on sulfidic solid lubricant and optionally additionally of graphite.
  • Sulphide solid lubricant was at all Moderate and heavy Kaltumformache necessary.
  • the organic-polymeric lubricant composition which is significantly higher in quality than the soap coating, had been isolated despite the higher cost. However, it was free of water-soluble, hydrous and / or water-binding oxides or / and silicates. In this sequence, about 40% of the product spectrum would require the additional third coating.
  • an additional third coating based on sulfidic solid lubricant is now required only at 12 to 20% of the product spectrum.
  • the water-soluble, water-containing or / and water-binding oxide or / and silicate may in each case be at least one water glass, a silica gel, a silica sol, a silica hydrosol, a silicic acid ester and / or an ethyl silicate, in particular a lithium, sodium or / and potassium-containing one Water glass .
  • a content of water in the range from 5 to 85% by weight, based on the content of solids, of or bound to the water-soluble, water-containing or / and water-binding oxide or / and silicate, preferably in the range from 10 to 75, from 15 to 70, from 20 to 65, from 30 to 60 or from 40 to 50 wt .-%, wherein the typical water content may have significantly different water contents depending on the nature of the oxide or / and silicate.
  • the water may for example be bound to the solid or / and coupled due to the solubility, adsorption, wetting, chemical bonding, porosity, complex particle shape, complex aggregate form and / or intermediate layers.
  • water-bound or / and coupled substances apparently act in the lubricant composition and / or in the coating similar to a sliding layer. It can also a mixture of two or at least three substances of this group are used.
  • other cations may be present, in particular ammonium ions, alkali metal ions other than sodium and / or potassium ions, alkaline earth ions and / or transition metal ions. The ions may be or have been at least partially replaced.
  • the water of the water-soluble, water-containing or / and water-binding oxide or / and silicate can in each case be at least partially adsorbed as water of crystallization, as solvent, bound to pore space, in a dispersion, in an emulsion, in a gel or / and in a sol.
  • Particularly preferred is at least one water glass, in particular a sodium-containing water glass.
  • the water-soluble, water-containing or / and water-binding oxide or / and silicate is present in particulate form, it is preferably very fine-grained, in particular with an average particle size of less than 0.5 ⁇ m, less than 0.1 or even less than 0.03 ⁇ m, respectively determined with a laser particle measuring device and / or nanoparticle measuring device.
  • the water-soluble, hydrous or / and water-binding oxides or silicates help to increase the viscosity of the dried, emollient and melting coating and are widely used as binders, as hydrophobing agents and as corrosion inhibitors. It has been shown that among the water-soluble, water-containing or / and water-binding oxides or / and silicates, water glass behaves particularly favorably.
  • the viscosity of the dried, emollient and melting coating in many embodiments, especially at temperatures greater than 230 ° C is significantly increased compared to a lubricant composition on the same chemical basis, but without the water glass additive.
  • a higher mechanical stress during cold forming is possible. This made it possible for many compositions and applications only to apply a cold extrusion, which was not applicable without this addition.
  • the tool wear and the number of tool changes can be drastically reduced. The production costs are thereby also significantly reduced.
  • the content of water-soluble, water-containing or / and water-binding oxides or / and silicates in the lubricant composition and / or in the coating formed therefrom is from 0.1 to 85, 0.3 to 80 or 0.5 to 75% by weight of the solid and active ingredients, more preferably 1 to 72, 5 to 70, 10 to 68, 15 to 65, 20 to 62, 25 to 60, 30 to 58, 35 to 55 or 40 to 52 wt .-% of the solids and active ingredients, certainly without the bound thereto or / and coupled water content.
  • the weight ratio of the contents of water-soluble, hydrous or / and water-binding oxides or / and silicates to the content of ionomer (s) or / and non-ionomer (s) in the lubricant composition or / and in the coating is preferably in the range of 0.001: 1 to 0.2: 1, more preferably in the range of 0.003: 1 to 0.15: 1, from 0.006: 1 to 0.1: 1 or from 0.01: 1 to 0.02: 1.
  • the ionomers are a special type of polyelectrolytes. They preferably consist essentially of ionomeric copolymers, optionally together with corresponding ions, monomers, comonomers, oligomers, cooligomers, polymers, their esters or / and their salts. Block copolymers and graft copolymers are considered to be a subset of the copolymers.
  • the ionomers are compounds based on acrylic acid / methacrylic acid, ethylene, propylene, styrene, their esters or / and their salt (s) or mixtures with at least one of these ionomeric compounds.
  • the lubricant composition and / or the coating formed therefrom have a content of at least one ionomer in the range from 3 to 98% by weight of the solids and active ingredients.
  • the content of at least one ionomer is from 5 to 95, 10 to 90, 15 to 85 , 20 to 80, 25 to 75, 30 to 70, 35 to 65, 40 to 60 or 45 to 55 wt .-% of the solids and active ingredients of the lubricant composition and / or the coating formed therefrom.
  • the composition of the lubricant composition and / or the coating formed therefrom may vary and vary widely.
  • the lubricant composition and / or the coating formed therefrom may preferably contain at least one ionomer having a substantial content of at least one copolymer, in particular a copolymer based on polyacrylic, polymethacrylic, polyethylene or / and polypropylene.
  • an ionomer has a glass transition temperature T g in the range of - 30 ° C to + 40 ° C, preferably in the range of - 20 to + 20 ° C.
  • the molecular weight of the ionomer is preferably in the range of 2,000 to 15,000, more preferably in the range of 3,000 to 12,000 or 4,000 to 10,000.
  • the lubricant composition and / or the coating formed therefrom particularly preferably contains / contains at least one ionomer based on ethylene acrylate and / or ethylene methacrylate, preferably one having a molecular weight in the range from 3,500 to 10,500, more preferably in the range from 5,000 to 9,500, and / or with a glass transition temperature T g in the range of - 20 ° C to + 30 ° C.
  • the acrylate content may be up to about 25% by weight.
  • a slightly higher molecular weight may be advantageous for higher loadable coatings.
  • Some ionomer additives also serve to ensure lubrication and reduce friction in the early stages of cold forming, especially when the workpiece is cold and the tool is cold. This is the more important the easier or / and weaker the cold forming and the lower the forming temperature.
  • the melting point of the at least one ionomer is in many embodiments preferably in the range of 30 to 85 ° C. Its glass transition temperature is preferably below 35 ° C. At least one ionomer is preferably added as a dispersion.
  • Block copolymers and graft copolymers are considered to be a subset of the copolymers.
  • some acrylic-containing polymers / copolymers and some styrene acrylates may act as thickeners.
  • Polyethylene or polypropylene may preferably be modified by propylene, ethylene, their corresponding polymers or / and by further additives such as acrylate. They may preferably have waxy properties. They may preferably have at least one softening / softening point and / or at least one melting range / melting point in the range from 80 to 250 ° C.
  • the polymers or / and copolymers of these substances preferably have a molecular weight in the range of 1,000 to 500,000.
  • Individual substances preferably have a molecular weight in the range of 1,000 to 30,000, others one in the range of 25,000 to 180,000 or / and in the range of 150,000 to 350,000.
  • Particularly high molecular weight substances can be used as thickeners.
  • An acrylic or / and a styrene-acrylate additive can also have a thickening effect.
  • one or two, three, four or five different non-ionomers are added to the ionomer-containing lubricant composition and / or the coating.
  • the lubricant composition and / or the coating formed therefrom preferably does not have a content or content of at least one non-ionomer in the range of 0.1 to 90% by weight of the solids and the active ingredients.
  • the content of the at least one non-ionomer is particularly preferably 0.5 to 80, 1 to 65, 3 to 50, 5 to 40, 8 to 30, 12 to 25 or 15 to 20 wt .-% of the solids and active ingredients the lubricant composition or the coating.
  • Both the individual or premixed ionomers, as well as the individual or premixed non-ionomers, may each be added, independently, as a solution, colloidal solution, dispersion, and / or emulsion of the aqueous lubricant composition.
  • the ionomers and / or non-ionomers may be present at least partially, in particular the acrylic acid components of the polymers according to b) and c), preferably under application conditions partially, in particular predominantly or completely, as salts of inorganic or / and organic cations.
  • the weight ratio of the contents of ionomer (s) to non-ionomer (s) is preferably in the range of 1: 3 to 50: 1, more preferably in the range of 1: 1 to 35 : 1, from 2: 1 to 25: 1, from 4: 1 to 18: 1 or from 8: 1 to 12: 1.
  • the lubricant composition and / or the coating produced therewith have a content of in each case at least one ionomer in the range from 3 to 97% by weight of the solids and active substances.
  • the total content of each of at least one ionomer and / or non-ionomer is 10 to 97, 20 to 94, 25 to 90, 30 to 85, 35 to 80, 40 to 75, 45 to 70, 50 to 65 or 55 to 60 wt .-% of the solids and active substances of the lubricant composition or / and of the coating.
  • Thickeners based on non-ionomers are included here.
  • the content of ionomer (s) or / and non-ionomer (s) can vary within wide limits. At least one content of at least one ionomer is particularly preferred.
  • the entire organic polymeric material - this term is intended to include ionomer (s) or / and non-ionomer (s) but not waxes - has an average acid number in the range of from 20 to 300, more preferably in the range of from 30 to 250 40 to 200, from 50 to 160 or from 60 to 100.
  • the term "all organic polymeric material” is intended to include ionomer (s) and / or non-ionomer (s) but not waxes.
  • neutralization for the neutralization of the lubricant composition is used as neutralization.
  • used in each case at least one primary, secondary or / and tertiary amine.
  • Particular preference is given to an addition of at least one alkylamine, of at least one aminal alcohol or / and of at least one amine related thereto, for example in each case at least one alkanolamine, an aminoethanol, an aminopropanol, a diglycolamine, an ethanolamine, an ethylenediamine, a monoethanolamine, a diethanolamine or / and a triethanolamine, in particular dimethylethanolamine, 1- (dimethylamino) -2-propanol or / and 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP).
  • AMP 2-amino-2-methyl-1-propanol
  • the at least one organic salt in particular at least one salt of inorganic or / and organic cations such as ammonium ions, can be obtained, for example, by adding at least one neutralizing agent to at least one ionomer and / or at least one non-ionomer or / and to a mixture containing at least one these polymeric organic materials and optionally at least one further component such as at least one wax and / or at least one additive contains, are formed.
  • the salt formation can take place before or / and in the preparation of the lubricant composition and / or in the lubricant composition.
  • the neutralizing agent in particular at least one aminal alcohol, forms many times in the temperature range from room temperature to about 100 ° C, in particular at temperatures in the range of 40 to 95 ° C, with at least one ionomer and / or with at least one non-ionic corresponding salts. It is believed that in some embodiments, in particular at least one amine alcohol, the neutralizing agent may chemically react with the water-soluble, hydrous and / or water-binding oxide and / or silicate and thereby form a reaction product that beneficially behaves for cold working.
  • At least one amine in particular at least one Aminalkohol, a
  • ionomer a single non-ionomer, a mixture containing at least one ionomer, or / and a mixture containing at least one non-ionomer in advance in the preparation of the aqueous lubricant composition.
  • the previous addition is often beneficial to allow reactions to organic salts.
  • the amines usually react with any organic polymeric material containing carboxyl groups, as far as the temperatures for the reactions are sufficiently high. These reactions are preferably carried out at or above the temperatures of the melting point / melting range of the corresponding polymeric compounds.
  • Aqueous lubricant compositions with an addition of ammonia should preferably not be heated above 30 ° C.
  • Aqueous lubricant compositions with an addition of at least one amine should preferably be maintained in a temperature range of 60 to 95 ° C, in which many reactions take place to amine salts.
  • At least one neutralizing agent such as at least one amine or / and at least one amine alcohol
  • the reactions to corresponding salts preferably proceed with water-soluble or / and water-dispersed organic polymeric materials.
  • the at least one neutralizing agent in particular at least one amine, is added at an early stage in the mixing together of the various components of the aqueous lubricant composition and thereby optionally at least one already contained organic polymeric material or / and at least one thereafter added organic polymeric material is at least partially neutralized.
  • the neutralizing agent is added in excess or / and is contained in the lubricant composition and / or in the coating in excess.
  • the at least one neutralizing agent in particular the at least one amine alcohol, can also be used to adjust the pH of a mixture or of the aqueous lubricant composition.
  • the organic salts have the advantage over ionomers and / or non-ionomers of being often more water-soluble and / or better water-dispersible than the corresponding ionomers and / or non-ionomers.
  • the coatings and deposits from cold forming can be better removed from the formed workpiece.
  • lower softening ranges / softening points or / and lower melting ranges / melting points result with the organic salts, which is often advantageous.
  • better lubricating properties also result for the desired processing conditions.
  • organic salts especially amine salts and / or organic ammonium salts are preferred.
  • amine salts since, after application of the aqueous lubricant composition, they do not change their composition more strongly and have higher water solubility and / or water dispersibility and therefore help to relatively easily remove the coating and the deposits on the formed workpiece after cold working.
  • the organic ammonium salts after application of the aqueous lubricant composition, ammonia quickly escapes, which is not the only thing may represent an odor nuisance, but also causes a back reaction of the ammonium salts to the original organic polymeric substances, which then later can be removed worse than the amine salts. This results in chemically and in water quite resistant coatings.
  • hydroxide (s) as a neutralizing agent often results in fairly hard and brittle, but water-sensitive coatings.
  • the content of the at least one neutralizing agent, in particular also the at least one Aminalkohols, in the lubricant composition may - especially depending on the acid number of the ionomer or non-ionomer - at the beginning of the neutralization reaction, preferably at zero or in the range of 0.05 to 15, from 0 , 2 to 12, from 0.5 to 10, from 0.8 to 8, from 1 to 6, from 1.5 to 4 or from 2 to 3 wt .-% of the solids and active ingredients.
  • Higher contents may be advantageous in some embodiments, in particular with the addition of at least one amine, while in the case of an addition of ammonia or / and at least one hydroxide in most embodiments rather lower contents are selected.
  • the weight ratio of the contents of neutralizing agent (s), in particular to amine alcohol (s), to contents of ionomer (s) or / and non-ionomer (s) or / and to the total content of organic polymeric material is preferably in the range of 0.001: From 1 to 0.2: 1, more preferably in the range of from 0.003: 1 to 0.15: 1, from 0.006: 1 to 0.1: 1, or from 0.01: 1 to 0.05: 1.
  • the lubricant composition of the present invention and / or the coating formed therefrom preferably has a content of at least one organic salt, preferably formed by neutralization, in the range of 0.1 to 95 or 1 to 90% by weight of the solids and active ingredients on.
  • the content of at least one salt is 3 to 85, 8 to 80, 12 to 75, 20 to 70, 25 to 65, 30 to 60, 35 to 55 or 40 to 50 wt .-% of the solids and active ingredients of the lubricant composition
  • the weight ratio of the contents of at least one Organic salt in amounts of ionomer (s) or / and non-ionomer (s) is in the lubricant composition or / and in the coating preferably in the range of 0.01: 1 to 100: 1, particularly preferably in the range of 0.1: 1 to 95: 1, from 1: 1 to 90: 1, from 2: 1 to 80: 1, from 3: 1 to 60: 1, from 5: 1 to 40: 1 or from 8: 1 to 20: 1 ,
  • a wax is intended to mean a compound which has a defined melting point, which in the molten state has a fairly low viscosity and which is capable of occurring in crystalline form.
  • a wax has no or no substantial content of carboxyl groups, is hydrophobic, and is highly chemically inert.
  • the lubricant composition and / or the coating formed therefrom may preferably contain at least one wax, in particular at least one paraffin wax, a carnauba wax, a silicone wax, an amide wax, an ethylene and / or a propylene-based wax and / or a crystalline wax.
  • it can serve to increase the lubricity and / or creep of the forming and / or formed coating, the separation of the workpiece and the tool and to reduce friction.
  • the content of the individual wax is in each case in the range from 0.05 to 36% by weight of the solids and active substances in the lubricant composition or / and in the coating, particularly preferably in the range of 0.5 to 30, 1 to 25, 2 to 20, 3 to 16, 4 to 12, 5 to 10 or 6 to 8 wt .-% of the solids and active ingredients.
  • At least one wax may preferably have an average particle size in the range from 0.01 to 15 ⁇ m, particularly preferably in the range from 0.03 to 8 ⁇ m or 0.1 to 4 ⁇ m. With these particle sizes, it may be preferred in many embodiments if the wax particles at least partially protrude from the formed coating.
  • the addition of at least one wax can be dispensed with, in particular if the cold forming is not too heavy and / or if a higher content of ionomer, waxy substance or / and water-soluble, hydrous and / or water-binding oxide and / or silicate is contained , Only with heavy cold extrusion with lubricant compositions of very high ionomer content can be dispensed with a wax additive. In most embodiments, however, an addition of at least one wax is advantageous.
  • the at least partially softened or at least partially melting coating can raise during cold working on the workpiece to be formed and form a release film between the workpiece and the tool. As a result, e.g. Grooves in the workpiece are avoided.
  • the weight ratio of the contents of at least one wax to the total content of ionomer (s) and / or non-ionomer (s) in the lubricant composition and / or in the coating formed therefrom preferably ranges from 0.01: 1 to 8: 1, especially preferably in the range of 0.08: 1 to 5: 1, from 0.2: 1 to 3: 1, from 0.3: 1 to 2: 1, from 0.4: 1 to 1.5: 1, of 0.5: 1 to 1: 1 or from 0.6: 1 to 0.8: 1.
  • different content ranges can be particularly advantageous: once very low, sometimes very high levels.
  • a comparatively very high wax content is recommended for sliding pull, deep drawing and light to medium hard cold forming.
  • a comparatively lower Wax content has been found to be sufficient for heavy cold extrusion or difficult sliding operations such as solid parts and extra thick wire.
  • the lubricant composition and / or the coating formed therefrom have a plurality of successive softening areas / softening points or / and melting areas / melting points over a larger temperature range, which is passed through the cold forming during heating of the metallic workpiece, in particular such that there is a substantially continuous change in the thermal and / or mechanical properties and / or viscosity of the lubricant composition and / or the softening / / melting and / or melting coating.
  • the waxes in the lubricant composition and / or in the coating formed therefrom have at least one melting range / melting point in the range from 50 to 120 ° C (eg paraffin waxes), from 80 to 90 ° C (eg carnauba waxes), from 75 to 200 ° C ( eg amide waxes), from 90 to 145 ° C (eg polyethylene waxes) or from 130 to 165 ° C (eg polypropylene waxes).
  • Low-melting waxes can also serve to ensure lubrication and reduce friction in the early stages of cold forming, especially when the workpiece is cold and when the tool is cold.
  • At least two low-melting waxes - for example, with at least one melting range / melting point T m in the range of 60 to 90 or 65 to 100 ° C - or / and at least two high-melting waxes - for example, with at least a melting range / melting point T m in the range of 110 to 150 or 130 to 160 ° C - to use.
  • This is particularly advantageous when these waxes at those low or high Temperatures in the range of the melting range / melting point have significantly different viscosities, whereby a certain viscosity can be adjusted in the heated or / and melting lubricant composition.
  • a high melting amide wax may be less viscous than a high melting polyethylene and / or polypropylene wax.
  • the waxes are spread over the desired processing range, in particular over the desired temperature range selected.
  • the lubricant composition and / or the coating formed therefrom may contain at least one solid lubricant and / or at least one friction modifier.
  • at least one such additive in the lubricant composition, in the coating formed therefrom and / or in the film formed on a coating based on at least one solid lubricant is advantageous when high degrees of deformation are required.
  • the total content of at least one solid lubricant or / and at least one friction modifier in the lubricant composition and / or in the coating formed therefrom is preferably either zero or in the range of 0.5 to 50, 1 to 45, 3 to 40, 5 to 35 , 8 to 30, 12 to 25 or 15 to 20 wt .-% of the solids and active ingredients.
  • At least one solid lubricant may be added to the lubricant composition and / or on the other hand, a film containing at least one solid lubricant may be applied to the coating prepared with an aqueous lubricant composition contains.
  • a film containing at least one solid lubricant may be applied to the coating prepared with an aqueous lubricant composition contains.
  • the solid lubricant may preferably be molybdenum disulfide, tungsten sulfide, bismuth sulfide or / and amorphous or / and crystalline carbon. Preferably, heavy metal free is also worked for reasons of environmental protection. All of these solid lubricants have the disadvantage of strongly staining and heavily soiling.
  • the sulfidic solid lubricants have the disadvantage that the sulfides are not resistant to hydrolysis and are easily converted into sulfurous acid. The sulfurous acid can easily cause corrosion if the solid lubricant containing coating and the solid lubricant containing deposits are not removed from the workpiece immediately after cold working.
  • the sulfidic solid lubricants are particularly necessary for heavy cold forming and resulting medium to high temperature.
  • the carbon additives are particularly advantageous at very high temperature and with a higher degree of deformation. While molybdenum disulfide can be used up to temperatures of about 450 ° C, graphite can be used up to temperatures of about 1100 ° C, but its lubricating effect at cold working only starts at about 600 ° C. Therefore, a mixture of molybdenum disulfide powder, preferably very finely ground, is often used together with graphite or / and amorphous carbon. But a carbon additive can cause an undesirable carburization lead an iron material. And sulfide addition can even lead to intercrystalline corrosion in stainless steel.
  • the lubricant composition of the present invention and / or the coating formed therefrom preferably has no content or content of at least one solid lubricant in the range of 0.5 to 50, 1 to 45, 3 to 40, 5 to 35, 8 to 30, 12 to 25 or 15 to 20 wt .-% of solids and active ingredients.
  • At least one of the following may be used in the lubricant composition: alkali nitrate, alkali formate, alkali propionate, phosphoric acid ester preferably as amine salt, thiophosphate, e.g. Zinc dialkyl dithiophosphate, thiosulfate and / or alkali metal pyrophosphate - the latter preferably combined with alkali metal thiosulfate.
  • thiophosphate e.g. Zinc dialkyl dithiophosphate, thiosulfate and / or alkali metal pyrophosphate - the latter preferably combined with alkali metal thiosulfate.
  • They participate in many embodiments in the formation of a protective layer and / or a release layer for separating workpiece and tool and help to avoid cold welding between the workpiece and tool. But they can be partially corrosive. Because the phosphorus and / or sulfur-containing additives can react chemically with the metallic surface.
  • the lubricant composition according to the invention or / and the coating formed therefrom preferably has / does not have a content or a content of at least one coefficient of friction reducer in the range from 0.05 to 5 or 0.1 to 4% by weight of the solids and active substances, more preferably in the range of 0.3 to 3, from 0.5 to 2.5 or from 1 to 2 wt .-%.
  • the lubricant composition and / or the coating formed therefrom may each contain at least one additive.
  • the total content of additives in the lubricant composition and / or in the coating formed therefrom is preferably in the range of 0.005 to 20, 0.1 to 18, 0.5 to 16, 1 to 14, 1.5 to 12, 2 to 10, 2 , 5 to 8, 3 to 7 or 4 to 5.5 wt .-% of the solids and active ingredients.
  • Thickeners based on non-monomers are excluded at these levels and are considered in the non-ionomers.
  • the content and the choice of additives can vary within wide limits.
  • the lubricant composition of the invention and / or the coating formed therefrom preferably does not have a content or content of at least one wear-resistant organic substance in the range of 0.1 to 10 or 0.5 to 8% by weight of the solids and active ingredients.
  • this content is 1 to 6, 2 to 5 or 3 to 4 wt .-% of the solids and active ingredients.
  • aqueous solutions containing at least one silane additive in concentrations in the range from 5 to 50% by weight, in particular also an 8%, a 12% and an 18% solution, based on at least one silane have been used in experiments.
  • Silanol / siloxane based on ⁇ -aminopropyltriethoxysilane, diaminosilane or / and 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane for prewashing of the phosphated workpiece, dried and then coated with the lubricant composition.
  • this solution may also be mixed with the aqueous lubricant composition. In both variants, this addition had a significant improvement in lubricity.
  • At least one acyloxysilane, an alkoxysilane, a silane having at least one amino group such as an aminoalkylsilane, a silane having at least one succinic group and / or succinic anhydride group, a bis-silyl silane, a silane having at least one epoxy group such as glycidoxysilane may be used (Meth) acrylato-silane, a multi-silyl-silane, a ureidosilane, a vinylsilane or / and at least one silanol and / or at least one siloxane of chemically corresponding composition such as the aforementioned silanes in the lubricant composition and / or in the coating ,
  • It may preferably contain at least one elastomer , in particular a hydroxy-terminated polysiloxane preferably having a molecular weight greater than 90,000, for increasing lubricity and scratch resistance, in particular at a content of 0.01 to 5 or from 0.2 to 2.5 wt. -% of the solid and active substances of the lubricant composition or / and of the coating.
  • at least one elastomer in particular a hydroxy-terminated polysiloxane preferably having a molecular weight greater than 90,000, for increasing lubricity and scratch resistance, in particular at a content of 0.01 to 5 or from 0.2 to 2.5 wt. -% of the solid and active substances of the lubricant composition or / and of the coating.
  • It may preferably contain at least one film-forming aid for producing a substantially or wholly-closed organic coating.
  • the cold-working coating will not be fully closed, which is quite sufficient for these applications when subsequently removed from the formed workpiece.
  • the addition of at least one film-forming aid may be advantageous.
  • Film formation under the action of the at least one film-forming auxiliary can be carried out in particular together with corresponding non-ionomers and, for example, with water glass.
  • the film can be formed in particular together with ionomers, non-ionomers and, for example, with water glass.
  • film-forming aids are particularly worthwhile for coatings which, after cold forming, are to be at least partially retained on the formed workpiece, for example in the case of steering parts. As a result, the workpiece can be permanently protected against corrosion there.
  • film-forming aids usually long-chain alcohols and / or alkoxylates are used.
  • the level of film-forming assistant (s) in the lubricant composition is in the range of 0.03 to 5% by weight of the lubricants and / or coatings solid and active ingredients, more preferably 0.1 to 2% by weight.
  • the weight ratio of organic film-forming agent contents to film-forming aids in the lubricant composition is preferably in the range of 10: 1 to 400: 1, 20: 1 to 250: 1, or 40: 1 to 160: 1, more preferably in the range of 50: 1 to 130: 1, from 60: 1 to 110: 1 or from 70: 1 to 100: 1.
  • the lubricant composition according to the invention may preferably contain at least one corrosion inhibitor, for example based on carboxylate, dicarboxylic acid, organic amine salt, succinate or / and sulfonate. Such addition may be particularly advantageous for coatings that are to remain at least partially permanently on the formed workpiece, and / or at the risk of Anros, for example, when Flash Rusting.
  • the at least one anticorrosive agent is preferably contained in a content of 0.005 to 2 wt .-% of the solids and active ingredients of the lubricant composition and / or the coating, particularly preferably from 0.1 to 1.2 wt .-%.
  • the lubricant composition may preferably each contain at least one surfactant , a defoamer , a leveling agent and / or a biocide .
  • These additives are preferably each contained in a content of 0.005 to 0.8 wt .-% of the solids and active ingredients of the lubricant composition and / or the coating, particularly preferably from 0.01 to 0.3 wt .-%.
  • a surfactant can serve as a leveling agent.
  • At least one surfactant may in particular be a nonionic surfactant; this is preferably an ethoxylated fatty alcohol having 6 to 20 ethylene oxide groups.
  • the at least one surfactant is preferably contained in a content of 0.01 to 2 wt .-%, particularly preferably from 0.05 to 1.4 wt .-%.
  • the addition of a defoamer may u.U. be advantageous to brake the tendency to foaming, which can be enhanced or caused in particular by an added surfactant.
  • the lubricant composition may preferably contain at least one thickener which belongs to the non-monomers as a polymeric organic thickener and otherwise belongs not to the non-ionomers, but to the additives.
  • at least one primary or / and tertiary amine-containing compound a cellulose, a cellulose derivative, a silicate such as, for example, a bentonite-based or / and at least one other layered silicate, a starch, a starch derivative or / and a sugar derivative used.
  • the lubricant composition and / or in the coating formed therefrom is preferably contained in the lubricant composition and / or in the coating formed therefrom in a content of 0.1 to 12 or from 1 to 6 wt .-% of the solids and active ingredients of the lubricant composition and / or the coating.
  • At least one organic solvent or / and at least one solubilizer may also be added or / and contained in the lubricant composition.
  • no or no higher contents eg less than 0.5% by weight of the solids and active substances of the lubricant composition and / or the coating
  • chlorine-containing compounds e.g. 0.5% by weight of the solids and active substances of the lubricant composition and / or the coating
  • fluorine compounds containing in particular fluorine-containing polymers / copolymers compounds based on or containing isocyanate or / and isocyanurate
  • melamine resin phenolic resin, polyethyleneimine, polyoxyethylene, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl ester, polyvinylpyrrolidone, more strongly corrosive substances, environmentally harmful and / or toxic heavy metal compounds, borates, chromates, chromium oxides, other chromium compounds, molybdates, phosphates, polyphosphate
  • the lubricant composition in many embodiments has a solids and active ingredient content preferably in the range of 2 to 95% by weight, in particular in the range of 3 to 85, 4 to 70 or 5 to 50, 10 to 40, 12 to 30 or 15 to 22 Wt .-%, wherein the remaining contents up to 100 wt .-% are either only water or predominantly water with contents of at least one organic solvent or / and at least one solubilizer.
  • the aqueous lubricant composition is agitated prior to its application to the metallic surface.
  • the aqueous lubricant composition When used as a so-called concentrate, the aqueous lubricant composition may have a solids and active substance content, preferably in the Range of 12 to 95, 20 to 85, 25 to 70 or 30 to 55 wt .-% aufwei sen, as an application mixture ("bath") preferably in the range of 4 to 70, 5 to 50, 10 to 30 or 15 bis 22% by weight. At low concentrations, the addition of at least one thickener may be advantageous.
  • the metallic particles to be cold formed with the lubricant composition can preferably be wetted for a time of 0.1 second to 1 hour.
  • the wetting time may depend on the type, shape and size of the metallic moldings as well as on the desired layer thickness of the coating to be produced, e.g. Long pipes are often introduced obliquely into the lubricant composition, so that the air can escape for a long time, especially in the tube interior.
  • the application of the aqueous lubricant composition on the workpiece can be carried out with all methods customary in surface technology, for example by manual and / or automated application, by spraying and / or dipping and optionally additionally by squeezing and / or rolling, optionally in a continuous dip process.
  • the cold-formed metallic molded body with the lubricant composition at a temperature preferably in the range of room temperature to 95 ° C, in particular at 50 to 75 ° C, wetted.
  • the drying usually proceeds without additional measures such as, for example, stronger circulation with warm air or treatment with radiant heat very slowly; Moreover, if the drying is too slow, oxidation of the metallic surface, in particular rusting, such as Flash Rust, may occur.
  • a coating of the lubricant composition is formed, the chemical composition of which does not have to match the starting composition and the phase content of the aqueous lubricant composition in every variant, but which largely or completely matches in many embodiments. In most embodiments hardly or no crosslinking reactions occur. For most or all of the embodiments involve drying of the aqueous lubricant composition on the metallic surface.
  • the added substances are preferably selected such that the softening ranges / softening points or / and melting ranges / melting points of the individual polymeric constituents (monomers, comonomers, oligomers, cooligomers, polymers or / and copolymers of the polymeric organic material), if appropriate also of the waxes and optionally co-acting Distribute additives over the temperature range, which is limited by the ambient or elevated temperature benchmarks in the range of 20, 50, 100, 150 or 200 ° C to 150, 200, 250, 300, 350 or 400 ° C.
  • the softening ranges / softening points or / and melting ranges / melting points of the individual organic polymeric constituents e.g.
  • the coating produced with the lubricant compositions of the invention is intended to facilitate cold working and thereafter be removed from the formed workpiece.
  • the composition according to the invention may be designed such that the coating is particularly suitable for permanent retention on a formed workpiece, e.g. by using a content of at least one thermal crosslinker curing agent, on at least one resin suitable for free radical curing, e.g. UV curing is suitable, on at least one photoinitiator e.g. for UV curing and / or for at least one film-forming aid to produce a particularly high-quality and in many variants closed coating.
  • the cured, crosslinked and / or post-crosslinked coatings can provide increased corrosion resistance and hardness compared to the coatings of the other embodiments.
  • Particularly high quality coatings for higher or highest mechanical and / or thermal requirements have been found to be those in which the liquid, dry and / or dry coating applied with the aqueous lubricant composition of the invention has temperatures of at least 200 ° C no stronger softening or / and only a limited softening or no softening until at least 300 ° C shows.
  • the organic polymeric coatings deposited on phosphate layers in continuous flow systems were designed to give good adhesion over long working ranges and, together with the phosphate coatings, to give good results during cold forming. Variation of the treatment time from 1 to 120 s revealed no differences in quality. However, it has proven to be advantageous if the phosphated workpiece such as a phosphated wire or a phosphated wire bundle has sufficient time to warm up to a favorable coating temperature, for example in the range of 30 to 70 ° C. For this purpose, it may be advantageous to give the phosphated workpieces a warm-up time of one or a few seconds, for example 2 s.
  • the treatment time of these workpieces in continuous lines with the aqueous lubricant composition will be in the range of 1 to 20 seconds, especially 2 to 10 seconds.
  • polymeric organic coatings are often formed with a coating weight in the range of 1 to 6 g / m 2 or / and with a thickness approximately in the range of 0.5 to 4 microns. Even longer treatment times and / or even thicker coatings usually do not bother.
  • the coating applied from the aqueous lubricant composition preferably has a coating weight in the range from 0.3 to 15 g / m 2 , in particular from 1 to 12, from 2 to 9 or from 3 to 6 g / m 2 .
  • the layer thickness of the coating is adjusted according to the conditions of use and can be present in particular in a thickness in the range from 0.25 to 25 ⁇ m, preferably in the range from 0.5 to 20, from 1 to 15, from 2 to 10, from 3 to 8 or from 4 to 6 ⁇ m.
  • the cold formed metallic moldings can basically consist of any metallic material. Preferably, they consist essentially of steel, aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, magnesium alloy, titanium, titanium alloy, in particular mild steel, high-strength steel, stainless steel or / and metallically coated steel, e.g. aluminized or galvanized steel. In most cases, the workpiece consists essentially of steel.
  • the metallic surfaces of the metallic workpieces to be cold formed and / or the surfaces of their metallized coating can be cleaned prior to wetting with the aqueous lubricant composition in at least one cleaning procedure, basically all cleaning methods are suitable for this purpose.
  • the chemical and / or physical cleaning may include, above all, peeling, blasting, such as annealing, sandblasting, mechanical descaling, alkaline cleaning, and / or acid pickling.
  • the chemical cleaning is carried out by degreasing with organic solvents, by cleaning with alkaline and / or acidic cleaners, with acid pickling or / and by rinsing with water.
  • the pickling and / or blasting is used primarily for descaling the metallic surfaces.
  • a welded tube made of cold strip after welding and scraping for example to pickle, rinse and neutralize a seamless tube or to degrease and rinse, for example, a stainless steel slug.
  • Parts made of stainless steel can be brought into contact both moist and dry with the lubricant composition, since rusting is not to be expected.
  • the cold formed metallic moldings are precoated before wetting with the lubricant composition according to the invention.
  • the metallic surface of the workpiece may be provided, prior to wetting with the lubricant composition of the invention, with a metallic coating consisting essentially of a metal or metal alloy (e.g., aluminized or galvanized).
  • the metallic surface of the workpiece or its metallically coated coating is provided with a conversion coating, namely phosphated.
  • the conversion coating is carried out with an aqueous composition based on calcium phosphate, magnesium phosphate, manganese phosphate or corresponding mixed crystal phosphate, e.g. Ca-Zn-phosphate.
  • the metallic moldings are preferably thoroughly dried after coating with the lubricant composition, in particular with warm air and / or radiant heat. This is often necessary because, as a rule, water contents in coatings interfere with cold forming, because otherwise the coating can be insufficiently formed and / or because a coating of inferior quality can be formed. This can also occur quickly Anrosten.
  • the coating according to the invention with sufficient drying of such good quality that it is not damaged by careful handling of the metallic coated moldings and not partially removed.
  • the inventively coated metallic moldings can be used for cold forming, in particular for Gleit endeavour z.
  • the formed workpiece may preferably be at least partially cleaned of the remaining coating or / and the deposits of the lubricant composition.
  • the coating on the reshaped workpieces may, if necessary after cold forming, remain at least partially permanent.
  • the lubricant composition of the invention may be used for application to a workpiece to be formed and for cold forming.
  • the coating of the invention can be used for cold forming and optionally also as a durable protective coating.
  • amine and phosphoric acid can then be released again at high pressure and / or high temperature.
  • These chemical reactions can have an advantageous effect on cold forming. Therefore, phosphate coatings based on brushite and polymeric coatings optionally with amine groups or / and with at least one amine, but without alkali and without alkaline earth metal contents in excess are considered to be particularly advantageous.
  • phosphate coatings with a polymeric coating according to the invention can work faster by about 20% compared to phosphate coatings with a soap-based lubricant coating.
  • the cold extrusion - in particular steel scraps - according to the invention particularly low friction and especially without breakage of the tool even when using significantly increased forces.
  • it is possible to produce coatings both in the range of extreme pressing pressures, as well as in the area of maximum wear minimization during cold forming, increased molding accuracy or / and increased forming speed. can be applied simply, reproducibly and inexpensively by dipping, pulling out and drying.
  • lubricant concentrates and baths was basically the same procedure.
  • the at least one ionomer based on ethylene acrylate was added to the water introduced, partly as a dispersion.
  • the mixture (A) was further maintained at temperatures in the range of 80 to 95 ° C and further stirred vigorously with a dissolver to allow the neutralization and salt formation. This resulted in a transparent liquid after some time.
  • the at least one ionomer based on ethylene acrylate in the form of at least one dispersion of at least one organic ammonium salt was added and further stirred vigorously with a dissolver.
  • the non-ionomers were added first in dissolved and / or dispersed form and then in powder form with vigorous and long-term stirring with a dissolver.
  • the temperature was again lowered to the range of 60 to 70 ° C in the mixtures (A).
  • further additives such as biocide, wetting agent and corrosion inhibitor and finally at least one thickener for adjusting the viscosity were added as needed.
  • the respective concentrate was filtered and the pH was adjusted.
  • the respective concentrate was correspondingly diluted with demineralized water and adjusted if necessary, the pH.
  • the baths with the aqueous lubricant composition were stirred gently over time and maintained at a temperature in the range of 50 to 70 ° C (Bath A) or 15 to 30 ° C (Bath B).
  • the phosphate layer adheres to the metallic surface only as long as it does not change more strongly by chemical or / and physical reactions. As the phosphate layer changes, it at least partially bursts off the metallic backing.
  • the ejection forces of the press for cold working are much lower for phosphate coatings based on Ca or CaZn than for those based on Zn.
  • Ca phosphate and CaZn phosphate were found to be longer tool life due to lower friction in continuous cold forming than Zn Lead phosphate.
  • particularly adherent and sufficiently rough phosphate coatings can be produced which adhere well to very well to the metallic surfaces and on the other hand provide a high-quality primer for the novel polymeric coatings, which adhere well to very well.
  • the content of the lubricant compositions according to the invention can be varied to a large extent on various components.
  • the addition of at least one ionomer, but also of at least one wax and water glass has proven particularly useful.
  • the lubricant composition and the coating formed therefrom are more or better usable for heavy forming if a higher content of ionomer (s) or an additional high content of at least one solid lubricant is included.
  • the lubricant compositions of Examples 19 and 20 are particularly suitable for heavy cold working such as tumble pressing due to the content of graphite or molybdenum disulfide.
  • the lubricant compositions according to the invention enable environmentally friendly coatings, which are applied to metallic workpieces in a simple and cost-effective manner and are suitable for simple, medium-weight or / and particularly severe cold forming operations. Due to the use of organic salts, the coatings and corresponding deposits can be easily removed after cold working from the formed workpiece.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von metallischen Oberflächen zuerst mit einer wässerigen sauren Phosphatierungslösung und danach mit einer Schmierstoffzusammensetzung in Form einer wässerigen Lösung oder Dispersion auf Basis von polymerem organischen Material mit einem Gehalt an mindestens einem organischen polymeren Material aus Ionomer, weiterem Polymer/Copolymer oder/und deren Derivaten sowie gegebenenfalls von mindestens einem Wachs, von mindestens einem wasserlöslichen, wasserhaltigen oder/und wasserbindenden Oxid oder/und Silicat, von mindestens einem Festschmierstoff, von mindestens einem Reibwertminderer oder/und von mindestens einem weiteren Additiv sowie eine entsprechende Schmierstoffzusammensetzung, die nach der Ausbildung eines Überzugs auf einem metallischen Formkörper insbesondere der Erleichterung der Kaltumformung dieses Formkörpers dienen soll. Eine Kaltumformung kann üblicherweise bei Oberflächentemperaturen von bis zu etwa 450 °C aber ohne Wärmezufuhr erfolgen. Die Erwärmung tritt dabei nur durch die Umformung und gegebenenfalls die Vorwärmung der umzuformenden Werkstücke ein. Üblicherweise liegt jedoch die Temperatur der umzuformenden Werkstücke bei ca. 20 °C. Falls jedoch die umzuformenden Werkstücke auf Temperaturen im Bereich von 650 bis 850 °C oder von 900 bis 1.250 °C vorab aufgeheizt werden, spricht man von Halbwarm- oder Warmumformung.The invention relates to a process for the coating of metallic surfaces first with an aqueous acid phosphating solution and then with a lubricant composition in the form of an aqueous solution or dispersion based on polymeric organic material containing at least one organic polymeric material of ionomer, further polymer / copolymer or / and derivatives thereof and optionally at least one wax, at least one water-soluble, hydrous and / or water-binding oxide or / and silicate, at least one solid lubricant, at least one friction modifier or / and at least one further additive and a corresponding lubricant composition, which is to serve after the formation of a coating on a metallic molding, in particular the facilitation of the cold forming of this molding. A cold working can usually be carried out at surface temperatures of up to about 450 ° C but without heat. The heating occurs only by the deformation and optionally the preheating of the workpieces to be formed. Usually, however, the temperature of the workpieces to be reshaped is about 20 ° C. However, if the workpieces to be reshaped are preheated to temperatures in the range of 650 to 850 ° C or 900 to 1,250 ° C, this is called warm or hot forming.

Während zum Kaltumformen von metallischen Formkörpern bei geringeren Umformgraden und entsprechend geringeren Kräften üblicherweise Umformöle genutzt werden, werden bei weitaus höheren Umformgraden in der Regel mindestens eine Beschichtung als Trennschicht zwischen Werkstück und Werkzeug verwendet, um Kaltverschweißung von Werkstück und Werkzeug zu vermeiden. Für letztere ist es üblich, die Werkstücke mit mindestens einer Beschichtung eines Schmiermittels oder mit einer Schmierstoffzusammensetzung zu versehen, um den Reibungswiderstand zwischen der Werkstückoberfläche und dem Umformwerkzeug zu verringern. Die Kaltumformung umfasst:

  • Ein Gleitziehen (Zugdruckumformung) z.B. von geschweißten oder nahtlosen Rohren, Hohlprofilen, Stäben, Vollprofilen oder Drähten,
  • ein Abstreckziehen oder/und Tiefziehen z.B. von Bändern, Blechen oder Hohlkörpern zu Hohlkörpern,
  • ein Kaltfließpressen (Druckumformen) z.B. von Hohl- oder Vollkörpern oder/und
  • ein Kaltstauchen z.B. von Drahtabschnitten zu Verbindungselementen wie z.B. Muttern- oder Schrauben-Rohlingen.
While for the cold forming of metallic moldings at lower degrees of deformation and correspondingly lower forces usually forming oils are used, at much higher degrees of deformation usually at least one coating used as a release layer between the workpiece and tool to avoid cold welding of the workpiece and tool. For the latter, it is common to have the workpieces with at least one coating of a lubricant or with a lubricant composition provided to reduce the frictional resistance between the workpiece surface and the forming tool. Cold forming includes:
  • A sliding pull (train pressure forming) eg of welded or seamless pipes, hollow profiles, bars, solid profiles or wires,
  • an ironing and / or deep drawing, for example, of strips, sheets or hollow bodies to form hollow bodies,
  • a cold extrusion (pressure forming) eg of hollow or solid bodies and / or
  • a cold dipping eg of wire sections to fasteners such as nuts or screw blanks.

Früher wurden die metallischen Formkörper zur Kaltumformung fast nur entweder durch Auftragen von einem Fett, von einem Öl oder von einer Ölemulsion oder zuerst durch Beschichten mit Zinkphosphat und danach durch Beschichten entweder mit einer Seife insbesondere auf Basis von Alkali- oder Erdalkalistearat oder/und mit einem Festschmierstoff insbesondere auf Basis von Molybdänsulfid, Wolframsulfid oder/und Kohlenstoff vorbereitet. Eine Seife enthaltende Beschichtung findet jedoch bei mittleren Kräften und bei mittelhohen Temperaturen ihre obere Einsatzgrenze. Ein Festschmierstoff wurde nur verwendet, wenn es sich um mittelschwere oder schwere Kaltumformungen handelte. Bei der Kaltumformung von Edelstählen wurden oft Beschichtungen aus Chlorparaffinen eingesetzt, die heute aus Gründen des Umweltschutzes ungern verwendet werden. Doch Sulfid-haltige Beschichtungen beeinträchtigen Edelstahl.Formerly, the cold-forming metal moldings have been made almost exclusively either by applying a grease, an oil or an oil emulsion, or first by coating with zinc phosphate and then by coating either with a soap, especially alkali or alkaline earth stearate or / and with a soap Solid lubricant prepared in particular based on molybdenum sulfide, tungsten sulfide or / and carbon. However, a soap-containing coating will find its upper limit of use at medium and mid-high temperatures. A solid lubricant was only used if it was medium or heavy cold forming. In the cold forming of stainless steels coatings were often used from chloroparaffins, which are now used for reasons of environmental protection reluctant. But sulfide-containing coatings affect stainless steel.

Danach wurde vereinzelt begonnen, zuerst mit Zinkphosphat und danach entweder mit Öl oder mit einer bestimmten organisch-polymeren Zusammensetzung zu beschichten. Bei Bedarf wurde entweder der organisch-polymeren Zusammensetzung mindestens ein Festschmierstoff wie z.B. Molybdändisulfid oder/und Graphit zugesetzt (zweite Beschichtung, wobei Zinkphosphat als erste Beschichtung gewählt wurde) oder dieser mindestens eine Festschmierstoff wurde als dritte Beschichtung auf der organischpolymeren Beschichtung aufgebracht. Während Molybdändisulfid bis zu Temperaturen von etwa 450 °C eingesetzt werden kann, kann Graphit bis zu Temperaturen von etwa 1100 °C verwendet werden, wobei jedoch seine Schmierwirkung etwa erst bei 600 °C beginnt. Diese Beschichtungsabfolgen sind bis heute üblich.Thereafter, it has occasionally begun to coat first with zinc phosphate and then either with oil or with a certain organic-polymeric composition. If necessary, either at least one solid lubricant such as molybdenum disulfide and / or graphite was added to the organic-polymeric composition (second coating, with zinc phosphate being chosen as the first coating) or at least thereof a solid lubricant was applied as a third coating on the organic polymer coating. While molybdenum disulfide can be used up to temperatures of about 450 ° C, graphite can be used up to temperatures of about 1100 ° C, but its lubricating action does not begin until about 600 ° C. These coating sequences are still common today.

Das Aufbringen einer Zinkphosphatschicht und danach einer Schmierstoffschicht zum Kaltumformen ist grundsätzlich bekannt. Zinkphosphat hat jedoch den Nachteil, aufgrund des hohen Zinkgehalts nicht so umweltfreundlich zu sein und ist oft auch von der Qualität der Beschichtung und ihres Gefüges weniger günstig. Im Markt sind zur Kaltumformung fast keine organischen polymeren Materialien zur Kaltumformung bekannt und meistens auch nicht für schwere Kaltumformungen geeignet.The application of a zinc phosphate layer and then a lubricant layer for cold forming is known in principle. However, zinc phosphate has the disadvantage of not being so environmentally friendly due to the high zinc content and is often less favorable also by the quality of the coating and its structure. In the market, almost no organic polymeric materials for cold forming are known for cold forming and usually not suitable for heavy cold forming.

DE 102005023023 A1 lehrt ein Verfahren zur Vorbereitung von metallischen Werkstücken zum Kaltumformen durch elektrolytisches Phosphatieren mit einer wässerigen sauren Phosphatierungslösung auf Basis von Ca-, Mg- o- der/und Mn-Phosphat. Hiermit lassen sich Drähte hervorragend beschichten. Als darauf abgeschiedene Schmierstoffschicht werden Zusammensetzungen auf Basis von Seifen beschrieben. Die Seifeschichten werden aus heißen stark alkalischen Lösungen abgeschieden und greifen die Metallphosphatschicht an, so dass Metallseifen gebildet werden. Aber die chemische Umsetzung des Ca-Phosphats zu Ca-Stearat, das für die Kaltumformung förderlich ist, erfolgt langsamer und unvollständiger als erwartet. DE 102005023023 A1 teaches a method of preparing metallic workpieces for cold forming by electrolytic phosphating with an aqueous acid phosphating solution based on Ca, Mg or Mn phosphate. This can be used to coat wires excellently. As a lubricant layer deposited thereon, compositions based on soaps are described. The soap layers are deposited from hot, strongly alkaline solutions and attack the metal phosphate layer to form metal soaps. But the chemical conversion of Ca-phosphate to Ca-stearate, which promotes cold working, is slower and less complete than expected.

US 2004/0101697 A1 lehrt organische Dünnfilme auf feuerverzinkten Stahlblechen von hervorragender Korrosionsbeständigkeit auf Basis von 10-55 % SiO2-Nanopartikel, 1-8 % Vernetzer und 1-8 % an Tanninsäure oder/und Ammoniumvanadat als Korrosionsinhibitor. US 5,531,912 schützt Stearatfreie Festschmiermittel auf Basis von lonomer und alkoxyliertem alkoholischen Filmbildungshilfsmittel. JP 2002-24195 A1 lehrt Zusammensetzungen auf Basis von 40-90 % Ionomer, 1-10 % Epoxid-Verbindung und 9-50 % kolloidalen SiO2-Partikeln zum Beschichten von metallischen Oberflächen mit einem korrosionsbeständigen Überzug. EP 0 711 821 A1 betrifft Zusammensetzungen als Schmiermittelträgersalze mit einem Gehalt an Bor-Verbindungen und Verbindungen an Di- oder Tricarbonsäuren oder/und deren Derivaten. EP 1 454 965 A1 lehrt Beschichtungen zum Schutz metallischer Oberflächen auf Basic von Alkalisilicat, Gleitmittel und Verdickungsmittel. US 2004/0101697 A1 teaches organic thin films on galvanized steel sheets of outstanding corrosion resistance based on 10-55% SiO 2 nanoparticles, 1-8% crosslinkers and 1-8% tannic acid and / or ammonium vanadate as a corrosion inhibitor. US 5,531,912 protects stearate-free solid lubricants based on ionomer and alkoxylated alcoholic film-forming agent. JP 2002-24195 A1 teaches compositions based on 40-90% ionomer, 1-10% epoxy compound and 9-50% colloidal SiO 2 particles for coating metallic surfaces with a corrosion-resistant coating. EP 0 711 821 A1 relates to compositions as lubricant carrier salts containing boron compounds and compounds of di- or tricarboxylic acids or / and derivatives thereof. EP 1 454 965 A1 teaches coatings to protect metallic surfaces on basic alkali silicate, lubricants and thickeners.

Die Schmiermittelsysteme auf Basis von Metallseifen erfüllen nicht die inzwischen deutlich weiter angestiegenen Anforderungen an den Umformgrad, an die Auspressgenauigkeit (net-shape) und die Umformgeschwindigkeit. Außerdem sind die Umweltverträglichkeit und die Arbeitsplatzhygiene zu berücksichtigen. Weiterhin sollen sich die überschüssigen Schmiermittelreste nicht an einer Stelle am Werkzeug ablagern. Denn das beeinflusst die Auspressgenauigkeit der Werkstücke und erhöht den Ausschuss. Es ist vorteilhaft, wenn der Überzug und die Ablagerungen nach der Umformung leicht vom Werkstück, vom Werkzeug und aus der Anlage entfernt werden können.The lubricant systems based on metal soaps do not fulfill the meanwhile much more stringent demands on the degree of deformation, on the extrusion accuracy (net-shape) and the forming speed. In addition, environmental compatibility and workplace hygiene must be taken into account. Furthermore, the excess lubricant residues should not be deposited at one point on the tool. Because this influences the extrusion accuracy of the workpieces and increases rejects. It is advantageous if the coating and deposits can be easily removed from the workpiece, tool and equipment after forming.

Es bestand die Aufgabe, ein zweistufiges Beschichtungsverfahren vorzuschlagen, das einen möglichst umweltfreundlichen Überzug auf einfache Weise auf phosphatierten metallischen Werkstücken ermöglicht und in manchen Ausführungsformen bei Bedarf für mittlere oder/und schwere Kaltumformungen geeignet ist. In einer weiteren Aufgabe soll der Überzug bei Bedarf nach der Kaltumformung vom umgeformten Werkstück auf einfache Weise entfernt werden können.It was the task of proposing a two-stage coating process that allows the most environmentally friendly coating in a simple manner on phosphated metallic workpieces and is suitable in some embodiments, if necessary for medium and / or heavy cold forming. In a further object, the coating should be able to be removed in a simple manner if necessary after the cold forming of the formed workpiece.

Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zur Vorbereitung von metallischen Werkstücken zum Kaltumformen zuerst durch Aufbringen einer Phosphatschicht und danach durch Aufbringen einer Schmierstoffschicht mit einem Gehalt an organischem polymeren Material, die im Folgenden auch als Überzug bezeichnet wird, bei dem die Phosphatschicht mit einer wässerigen sauren Phosphatierungslösung ausgebildet wird, die 4 bis 100 g/L an Verbindungen von Kalzium, Magnesium oder/und Mangan einschließlich deren Ionen, berechnet als Kalzium, Magnesium und Mangan, kein Zink oder zu weniger als 30 Gew.-% der Kationen Zink sowie 2 bis 500 g/L Phosphat berechnet als PO4 enthält, und bei dem die Schmierstoffschicht durch Kontaktieren der phosphatierten Oberfläche mit einer wässerigen Schmierstoffzusammensetzung ausgebildet wird, die einen Gehalt an mindestens einem lonomer von 3 bis 98 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe und als wasserlösliches, wasserhaltiges oder/und wasserbindendes Oxid oder/und Silicat jeweils mindestens ein Wasserglas, ein Kieselgel, ein Kieselsol, ein Kieselsäure-Hydrosol, einen Kieselsäureester oder/und ein Ethylsilicat in einem Gehalt von 0,1 bis 85 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe sowie gegebenenfalls auch nicht-ionomeres organisches polymeres Material auf Basis von Acrylsäure/Methacrylsäure, Epoxid, Ethylen, Polyamid, Propylen, Styrol, Urethan, deren Estern oder/und deren Salz(en) enthält, wobei für die Neutralisation der Schmierstoffzusammensetzung jeweils mindestens ein primäres, sekundäres oder/und tertiäres Amin, insbesondere mindestens ein Aminalkohol, als Neutralisationsmittel verwendet wird, wobei mindestens ein organisches polymeres Material zumindest teilweise verseift wird oder/und zumindest teilweise als mindestens ein organisches Salz in der Schmierstoffzusammensetzung oder/und im Überzug vorliegt.The object is achieved with a method for the preparation of metallic workpieces for cold forming first by applying a phosphate layer and then by applying a lubricant layer containing an organic polymeric material, which is also referred to as a coating in which the phosphate layer with an aqueous acidic 4 to 100 g / L of compounds of calcium, magnesium and / or manganese including their ions, calculated as calcium, magnesium and manganese, no zinc or less than 30 wt .-% of the cations zinc and 2 to 500 g / L of phosphate calculated as containing PO 4 , and in which the lubricant layer is formed by contacting the phosphated surface with an aqueous lubricant composition containing at least one ionomer of from 3 to 98% by weight of the solids and active ingredients; water-soluble, hydrous or / and water-binding oxide or / and Si licat in each case at least one water glass, a silica gel, a silica sol, a silica hydrosol, a silicic acid ester and / or an ethyl silicate in a content of 0.1 to 85 wt .-% of the solids and active ingredients and optionally also non-ionomeric organic polymer Material based on acrylic acid / methacrylic acid, epoxy, ethylene, polyamide, propylene, styrene, urethane, esters thereof or / and salt (s) thereof, wherein for the neutralization of the lubricant composition in each case at least one primary, secondary or / and tertiary amine, in particular at least one amine alcohol, is used as a neutralizing agent, wherein at least one organic polymeric material is at least partially saponified and / or at least partially present as at least one organic salt in the lubricant composition and / or in the coating.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient insbesondere der Erleichterung, Verbesserung oder/und Vereinfachung der Kaltumformung von metallischen Formkörpern.The inventive method is used in particular to facilitate, improve or / and simplify the cold forming of metallic moldings.

Häufig werden die metallischen Werkstücke vor dem Phosphatieren gebeizt, entfettet, gereinigt, gespült, z.B. durch Biegen mechanisch entzundert, geschliffen, geschält, gebürstet, gestrahlt oder/und geglüht.Frequently, the metallic workpieces are pickled, degreased, cleaned, rinsed, e.g. mechanically descaled, sanded, peeled, brushed, blasted or / and annealed by bending.

Die Phosphatierungslösung ist üblicherweise eine wässerige Lösung. Sie kann in einzelnen Ausführungsformen eine Suspension sein, z.B. wenn sie einen Gehalt an Fällungsprodukt oder/und einen feinstpartikulären Zusatz enthält.The phosphating solution is usually an aqueous solution. It may be a suspension in some embodiments, e.g. if it contains a content of precipitate or / and a Feinstpartikulären additive.

Das Konzentrat, das auch eine Phosphatierungslösung ist und mit dem die Phosphatierungslösung des Bades vorbereitet werden kann, ist in vielen Fällen um einen Faktor im Bereich von 1,2 bis 15, oft um einen Faktor im Bereich von 2 bis 8, mit den entsprechenden Substanzen stärker angereichert als die entsprechende Badzusammensetzung (das Bad). Das Bad kann aus dem Konzentrat hergestellt werden durch Verdünnen mit Wasser und gegebenenfalls auch durch Zusatz von mindestens einem weiteren Zusatzstoff wie z.B. von Natronlauge oder/und Chlorat, die vorzugsweise individuell zur Anpassung der Phosphatierungslösung erst dem Bad zugesetzt werden.The concentrate, which is also a phosphating solution and with which the bath phosphating solution can be prepared, is in many cases by a factor in the range of 1.2 to 15, often by a factor in the range of 2 to 8, with the corresponding substances more enriched than the corresponding bath composition (the bath). The bath can be prepared from the concentrate by dilution with water and optionally also by adding at least one further additive such as sodium hydroxide or / and chlorate, which are preferably added individually to adapt the phosphating only the bath.

Die Phosphatierungslösung enthält kein Zink oder ihr Kationengehalt enthält zu weniger als 30 Gew.-% der Kationen Zink, besonders bevorzugt weniger als 20, weniger als 10 oder weniger als 5 Gew.% der Kationen Zink. In manchen Ausführungsformen enthält die Phosphatierungslösung im Wesentlichen nur Kationen ausgewählt aus Kalzium, Magnesium und Mangan. Gehalte an anderen Schwermetallkationen sollten dann üblicherweise kleiner als 0,5 g/L sein, vorzugsweise kleiner als 0,3 g/L oder sogar kleiner als 0,1 g/L.The phosphating solution contains no zinc or its cation content contains less than 30% by weight of the cations zinc, more preferably less than 20, less than 10 or less than 5% by weight of the cations zinc. In some embodiments, the phosphating solution essentially contains only cations selected from calcium, magnesium and manganese. Levels of other heavy metal cations should then usually be less than 0.5 g / L, preferably less than 0.3 g / L or even less than 0.1 g / L.

Je höher der Zinkgehalt oder/und Mangangehalt ist, desto eher kann die Phosphatierungslösung stromlos abgeschieden werden. Je höher der Gehalt an Kalzium oder/und Magnesium ist, desto eher empfiehlt sich eine elektrolytische Phosphatierung. Vorzugsweise wird bei einem Erdalkaligehalt der Phosphatierungslösung von mehr als 80 Gew.-% aller Kationen elektrolytisch phosphatiert.The higher the zinc content and / or manganese content, the sooner the phosphating solution can be deposited without electricity. The higher the content of calcium and / or magnesium, the sooner an electrolytic phosphating is recommended. Preferably, with an alkaline earth content of the phosphating solution, more than 80% by weight of all cations are electrolytically phosphated.

Oft enthält die Phosphatierungslösung einen geringen Gehalt an Eisenionen, insbesondere bei der Beschichtung von Werkstücken aus Eisen oder Stahl, oder/und von Nickelionen - letztere insbesondere bei Zinkgehalten und vorzugsweise bis 0,8 g/L oder bis 0,5 g/L.Often the phosphating solution contains a low content of iron ions, in particular in the coating of workpieces made of iron or steel, or / and nickel ions - the latter in particular at zinc contents and preferably up to 0.8 g / L or to 0.5 g / L.

Die erfindungsgemäße Phosphatierungslösung enthält vorzugsweise Kalzium-, Magnesium- oder/und Mangan-Ionen, Phosphorsäure und gegebenenfalls auch mindestens eine weitere anorganische oder/und organische Säure wie z.B. Salpetersäure, Essigsäure oder/und Zitronensäure. Die Phosphatierungslösung enthält 4 bis 100 g/L an Verbindungen von Kalzium, Magnesium oder/und Mangan einschließlich deren Ionen, berechnet als Kalzium, Magnesium und Mangan, die insbesondere als Ionen vorliegen können, insbesondere 6 bis 70 g/L, vor allem 10 bis 40 g/L. In vielen Ausführungsformen enthält die Phosphatierungslösung Phosphat sowie a) 5 bis 65 g/L an Ca und 0 bis 20 g/L an Mg oder/und Mn oder b) 5 bis 50 g/L an Mg und 0 bis 20 g/L an Ca oder/und Mn oder c) 5 bis 80 g/L an Mn und 0 bis 20 g/L an Ca oder/und Mg. Der Gehalt des ersten Kations kann bei a), b) oder c) insbesondere im Bereich von 12 bis 40 g/L liegen. Der Gehalt des zweiten und dritten Kations kann bei a), b) oder c) insbesondere einen Gehalt von 1 bis 12 g/L für das zweite Kation und einen Gehalt von 0 oder 0,1 bis 8 g/L für das dritte Kation aufweisen. Wenn der Gehalt an Kalzium, Magnesium und Mangan zu gering ist, kann eine zu geringe Phosphatbeschichtung oder sogar keine Phosphatbeschichtung ausgebildet werden. Wenn der Gehalt an Kalzium, Magnesium und Mangan zu hoch ist, kann die Schichtqualität der Phosphatbeschichtung abnehmen. Es kann dann insbesondere zu Ausfällungen im Bad kommen.The phosphating solution according to the invention preferably contains calcium, magnesium or / and manganese ions, phosphoric acid and optionally also at least one further inorganic or / and organic acid such as nitric acid, acetic acid and / or citric acid. The phosphating solution contains 4 to 100 g / L of compounds of calcium, magnesium or / and manganese including their ions, calculated as calcium, magnesium and manganese, which may be present in particular as ions, in particular 6 to 70 g / L, especially 10 to 40 g / L. In many embodiments the phosphating solution contains phosphate and a) 5 to 65 g / L of Ca and 0 to 20 g / L of Mg and / or Mn or b) 5 to 50 g / L of Mg and 0 to 20 g / L of Ca or / and Mn or c) 5 to 80 g / L of Mn and 0 to 20 g / L of Ca or / and Mg. The content of the first cation may be at a), b) or c) in particular in the range from 12 to 40 g / L lie. The content of the second and third cation in a), b) or c) may in particular have a content of 1 to 12 g / L for the second cation and a content of 0 or 0.1 to 8 g / L for the third cation , If the content of calcium, magnesium and manganese is too low, too little phosphate coating or even no phosphate coating can be formed. If the content of calcium, magnesium and manganese is too high, the coating quality of the phosphate coating may decrease. It can then come in particular to precipitation in the bathroom.

Zusätzlich kann die Phosphatierungslösung auch andere Erdalkalimetalle wie z.B. Strontium oder/und Barium, aber insbesondere Ionen von Alkalime- - tallen, wie z.B. Natrium, Kalium oder/und Ammonium vor allem zur S-Wert-Einstellung und zur Verbesserung der Kältestabilität enthalten.In addition, the phosphating solution may also contain other alkaline earth metals such as e.g. Strontium and / or barium, but especially ions of alkali metals, such as e.g. Sodium, potassium or / and ammonium especially for S-value adjustment and to improve the low temperature stability.

Der Gehalt der Phosphatierungslösung an Phosphat berechnet als PO4 ist im Bereich von 2 bis 500 g/L als PO4, insbesondere als Phosphat-Ionen, besonders bevorzugt im Bereich von 4 bis 320 g/L, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 8 bis 200 g/L, insbesondere im Bereich von 12 bis 120 g/L, vor allem im Bereich von 20 bis 80 g/L. Wenn der Gehalt an Phosphat zu gering ist, kann eine zu geringe Phosphatbeschichtung oder sogar keine Phosphatbeschichtung ausgebildet werden. Wenn der Gehalt an Phosphat zu hoch ist, stört dies nicht oder kann die Schichtqualität der Phosphatbeschichtung abnehmen. Unter manchen Bedingungen und zu hohem Phosphatgehalt kann die Phosphatbeschichtung dann schwammartig porös werden, und es kann zu Ausfällungen im Bad kommen. Vorzugsweise ist der Phosphatgehalt im Vergleich zum Kationengehalt etwas überstöchiometrisch. Vorzugsweise ist der Gehalt der Phosphatierungslösung an Nitrat 0 oder nahe 0 g/L oder im Bereich von 1 bis 600 g/L, insbesondere als Nitrat-Ionen, besonders bevorzugt im Bereich von 4 bis 450 g/L, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 8 bis 300 g/L, insbesondere im Bereich von 16 bis 200 g/L, vor allem im Bereich von 30 bis 120 g/L. Wenn die Phosphatierungslösung kein oder nur wenig Nitrat enthält, ist das für das Abwasser günstiger. Ein geringer oder mittlerer Gehalt an Nitrat kann auf die Phosphatierung beschleunigend wirken und daher vorteilhaft sein. Ein zu geringer oder zu hoher Nitratgehalt der Phosphatierungslösung hat auf die Phosphatierung und auf die Qualität der Phosphatbeschichtung keinen wesentlichen Einfluss. Vorzugsweise wird der gesamte Kationengehalt in Form von Nitrat(en) o- der/und anderen, wasserlöslichen Salzen zugesetzt, so dass eine Zugabe von Komplexbildner(n) nicht erforderlich ist.The content of phosphating solution of phosphate calculated as PO 4 is in the range of 2 to 500 g / L as PO 4 , in particular as phosphate ions, more preferably in the range of 4 to 320 g / L, most preferably in the range of 8 to 200 g / L, in particular in the range of 12 to 120 g / L, especially in the range of 20 to 80 g / L. If the content of phosphate is too low, too little phosphate coating or even no phosphate coating can be formed. If the phosphate content is too high, it does not interfere or may decrease the coating quality of the phosphate coating. Under some conditions and too high a phosphate content, the phosphate coating may then become sponge-like porous and precipitate in the bath. Preferably, the phosphate content is slightly more than stoichiometric compared to the cation content. Preferably, the content of the phosphating solution of nitrate is 0 or near 0 g / L or in the range of 1 to 600 g / L, especially as nitrate ions, more preferably in the range of 4 to 450 g / L, most preferably in the range of 8 to 300 g / L, in particular in the range of 16 to 200 g / L, especially in the range of 30 to 120 g / L. If the phosphating solution contains no or only little nitrate, this is more favorable for the wastewater. A low or moderate content of nitrate can have an accelerating effect on the phosphating and therefore be advantageous. Too low or too high a nitrate content of the phosphating solution has no significant influence on the phosphating and on the quality of the phosphate coating. Preferably, the total cation content in the form of nitrate (s) o / / and other, water-soluble salts is added, so that an addition of complexing agent (s) is not required.

Vorzugsweise enthält die Phosphatierungslösung als Beschleuniger mindestens eine Substanz ausgewählt aus Substanzen auf Basis von Chlorat, Guanidin, Hydroxylamin, Nitrit, Nitrobenzolsulfonat, Perborat, Peroxid, Peroxyschwefelsäure und weiteren Nitrogruppen-haltigen Beschleunigern. Vorzugsweise ist der Gehalt der Phosphatierungslösung an Beschleunigern außer Nitrat wie z.B. auf Basis von Nitrobenzolsulfonat (z.B. SNBS = Natrium-Nitrobenzolsulfonat), Chlorat, Hydroxylamin, Nitrit, Guanidin wie z.B. Nitroguanidin, Perborat, Peroxid, Peroxyschwefelsäure und weiteren Stickstoffhaltigen Beschleunigern Null, nahe Null oder im Bereich von 0,1 bis 100 g/L, als Verbindungen oder/und Ionen, berechnet als das entsprechende Anion. Besonders bevorzugt ist der Gehalt der Phosphatierungslösung an Beschleunigern außer Nitrat im Bereich von 0,01 bis 150 g/L, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 100 g/L, insbesondere im Bereich von 0,3 bis 70 g/L, vor allem im Bereich von 0,5 bis 35 g/L.The phosphating solution preferably comprises as accelerator at least one substance selected from substances based on chlorate, guanidine, hydroxylamine, nitrite, nitrobenzenesulfonate, perborate, peroxide, peroxy-sulfuric acid and other nitro-group-containing accelerators. Preferably, the content of the phosphating solution on accelerators other than nitrate, e.g. based on nitrobenzenesulfonate (e.g., SNBS = sodium nitrobenzenesulfonate), chlorate, hydroxylamine, nitrite, guanidine, e.g. Nitroguanidine, perborate, peroxide, peroxy sulfuric acid and other nitrogenous accelerators zero, near zero or in the range of 0.1 to 100 g / L, as compounds and / or ions, calculated as the corresponding anion. The content of the phosphating solution at accelerators other than nitrate is particularly preferably in the range from 0.01 to 150 g / l, very particularly preferably in the range from 0.1 to 100 g / l, in particular in the range from 0.3 to 70 g / l , especially in the range of 0.5 to 35 g / L.

Vorzugsweise ist der Gehalt der Phosphatierungslösung an Verbindungen auf Basis von Guanidin wie z.B. Nitroguanidin Null, nahe Null oder im Bereich von 0,1 bis 10 g/L berechnet als Nitroguanidin, besonders bevorzugt 0,2 bis 8 g/L, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,3 bis 6 g/L, vor allem im Bereich von 0,5 bis 3 g/L. Eine Guanidin-Verbindung wie Nitroguanidin kann im Vergleich zu anderen Beschleunigern und Nitrat bezogen auf ihren Gehalt stark beschleunigend wirken, gibt aber dabei keinen Sauerstoff ab und führt oft zu feinkörnigen und besonders haftfesten Phosphatbeschichtungen. Darüber hinaus kann sie auch einen Zusatz von mindestens einer anderen Phosphor enthaltenden Verbindung enthalten, insbesondere jeweils mindestens ein kondensiertes Phosphat, Pyrophosphat oder/und Phosphonat.Preferably, the content of the phosphating solution in guanidine-based compounds such as nitroguanidine zero, near zero, or in the range of 0.1 to 10 g / L calculated as nitroguanidine is particularly preferred 0.2 to 8 g / L, most preferably in the range of 0.3 to 6 g / L, especially in the range of 0.5 to 3 g / L. A guanidine compound such as nitroguanidine can greatly accelerate its content in comparison to other accelerators and nitrate, but does not give off oxygen and often leads to fine-grained and particularly adherent phosphate coatings. In addition, it may also contain an addition of at least one other phosphorus-containing compound, in particular in each case at least one condensed phosphate, pyrophosphate and / or phosphonate.

Vorzugsweise enthält die Phosphatierungslösung folgende Gehalte: 4 bis 100 g/L an Ca, Mg oder/und Mn, gegebenenfalls einen Zinkgehalt bis 60 Gew.-% aller Kationen, 0 oder 0,01 bis 40 g/L an Alkalimetall(en) oder/und NH4, 5 bis 180 g/L PO4, 3 bis 320 g/L an Nitrat oder/und Beschleuniger(n) sowie 0 oder 0,01 bis 80 g/L an Komplexbildner(n).The phosphating solution preferably contains the following contents: 4 to 100 g / L of Ca, Mg or / and Mn, optionally a zinc content of up to 60% by weight of all cations, 0 or 0.01 to 40 g / L of alkali metal (s) or / and NH 4 , 5 to 180 g / L PO 4 , 3 to 320 g / L of nitrate and / or accelerator (s) and 0 or 0.01 to 80 g / L of complexing agent (s).

Besonders bevorzugt enthält die Phosphatierungslösung folgende Gehalte: 5 bis 60 g/L an Ca, Mg oder/und Mn, gegebenenfalls einen Zinkgehalt bis 60 Gew.% aller Kationen, 0 oder 0,01 bis 25 g/L an Alkalimetall(en) oder/und NH4, 8 bis 100 g/L PO4, 5 bis 240 g/L an Nitrat oder/und Beschleuniger(n) sowie 0 oder 0,01 bis 50 g/L an Komplexbildner(n).The phosphating solution particularly preferably contains the following contents: 5 to 60 g / L of Ca, Mg or / and Mn, optionally a zinc content of up to 60% by weight of all cations, 0 or 0.01 to 25 g / L of alkali metal (s) or / and NH 4 , 8 to 100 g / L PO 4 , 5 to 240 g / L of nitrate and / or accelerator (s) and 0 or 0.01 to 50 g / L of complexing agent (s).

Ganz besonders bevorzugt enthält die Phosphatierungslösung folgende Gehalte: 8 bis 50 g/L an Ca, Mg oder/und Mn, gegebenenfalls einen Zinkgehalt bis 60 Gew.-% aller Kationen, 0 oder 0,01 bis 20 g/L an Alkalimetall(en) o- der/und NH4, 12 bis 80 g/L PO4, 12 bis 210 g/L an Nitrat oder/und Beschleuniger(n) sowie 0 oder 0,01 bis 40 g/L an Komplexbildner(n).Most preferably, the phosphating solution contains the following contents: 8 to 50 g / L of Ca, Mg or / and Mn, optionally a zinc content of up to 60% by weight of all cations, 0 or 0.01 to 20 g / L of alkali metal (s ) o- and / or NH 4 , 12 to 80 g / L PO 4 , 12 to 210 g / L of nitrate and / or accelerator (s) and 0 or 0.01 to 40 g / L of complexing agent (s).

Insbesondere enthält die Phosphatierungslösung folgende Gehalte: 10 bis 40 g/L an Ca, Mg oder/und Mn, gegebenenfalls einen Zinkgehalt bis 60 Gew.-% aller Kationen, 0 oder 0,01 bis 15 g/L an Alkalimetall(en) oder/und NH4, 16 bis 65 g/L PO4, 18 bis 180 g/L an Nitrat oder/und Beschleuniger(n) sowie 0 oder 0,01 bis 32 g/L an Komplexbildner(n).In particular, the phosphating solution contains the following contents: 10 to 40 g / L of Ca, Mg or / and Mn, optionally a zinc content of up to 60% by weight of all cations, 0 or 0.01 to 15 g / L of alkali metal (s) or / and NH 4 , 16 to 65 g / L PO 4 , 18 to 180 g / L of nitrate and / or accelerator (s) and 0 or 0.01 to 32 g / L of complexing agent (s).

Der Wert der Gesamtsäure einer Phosphatierungslösung liegt vorzugsweise im Bereich von 30 bis 120 Punkten, insbesondere bei 70 bis 100 Punkten. Der Wert der Gesamtsäure Fischer liegt vorzugsweise im Bereich von 8 bis 60 Punkten, insbesondere bei 35 bis 55 Punkten. Der Wert der freien Säure beträgt vorzugsweise 2 bis 40 Punkte, insbesondere 4 bis 20 Punkte. Das Verhältnis der freien Säure zum Wert der Gesamtsäure Fischer, also der Quotient der Gehalte an freier und gebundener Phosphorsäure, berechnet als P2O5, der sogenannte S-Wert, liegt vorzugsweise im Bereich von 0,15 bis 0,6, besonders bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 0,4.The value of the total acid of a phosphating solution is preferably in the range of 30 to 120 points, especially 70 to 100 points. The value of the total acid Fischer is preferably in the range of 8 to 60 points, especially at 35 to 55 points. The value of the free acid is preferably 2 to 40 points, especially 4 to 20 points. The ratio of the free acid to the value of the total acid Fischer, ie the quotient of the contents of free and bound phosphoric acid, calculated as P 2 O 5 , the so-called S value, is preferably in the range of 0.15 to 0.6, particularly preferred in the range of 0.2 to 0.4.

Zur S-Wert-Einstellung kann z.B. ein Zusatz von mindestens einer basischen Substanz wie z.B. NaOH, KOH, ein Amin oder Ammoniak insbesondere in Form einer wässerigen Lösung zur Phosphatierungslösung benutzt werden.For the S-value adjustment, e.g. an addition of at least one basic substance, e.g. NaOH, KOH, an amine or ammonia, in particular in the form of an aqueous solution, to the phosphating solution.

Die Punktzahl der Gesamtsäure wird hierbei ermittelt, indem 10 ml der Phosphatierungslösung nach Verdünnen mit Wasser auf etwa 50 ml unter Verwendung von Phenolphthalein als Indikator bis zum Farbumschlag von farblos nach rot titriert werden. Die Zahl der hierfür verbrauchten ml an 0,1 n Natronlauge ergibt die Punktzahl der Gesamtsäure. Andere für die Titration geeignete Indikatoren sind Thymolphthalein und ortho-Kresolphthalein.The total acid score is determined by titrating 10 ml of the phosphating solution after diluting with water to about 50 ml using phenolphthalein as an indicator until the color changes from colorless to red. The number of ml of 0.1 N sodium hydroxide solution consumed for this gives the total acid score. Other indicators suitable for titration are thymolphthalein and ortho-cresolphthalein.

In entsprechender Weise wird die Punktzahl der freien Säure einer Phosphatierungslösung bestimmt, wobei als Indikator Dimethylgelb verwendet wird und bis zum Umschlag von rosa nach gelb titriert wird.Similarly, the free acid score of a phosphating solution is determined using dimethyl yellow as an indicator and titrating to pink to yellow.

Der S-Wert ist als Verhältnis von freiem P2O5 zum Gesamtgehalt an P2O5 definiert und kann als Verhältnis der Punktzahl der freien Säure zur Punktzahl der Gesamtsäure Fischer ermittelt werden. Die Gesamtsäure Fischer wird bestimmt, indem die titrierte Probe der Titration der freien Säure verwendet wird und ihr 25 ml an 30%-iger Kaliumoxalatlösung und ca. 15 Tropfen an Phenolphthalein zugesetzt werden, wobei das Titriergerät auf Null gestellt wird, wodurch die Punktzahl der freien Säure subtrahiert wird, und zum Umschlag von gelb nach rot titriert wird. Die Zahl der hierfür verbrauchten ml an 0,1 n Natronlauge ergibt die Punktzahl der Gesamtsäure Fischer.The S value is defined as the ratio of free P 2 O 5 to the total content of P 2 O 5 and can be determined as the ratio of the free acid score to the Fischer total acid score. The total acid Fischer is determined by using the titrated sample of the titration of the free acid and adding to it 25 ml of 30% potassium oxalate solution and about 15 drops of phenolphthalein, setting the titrator to zero, giving the score of the free Acid is subtracted, and titrated to turn from yellow to red. The number of ml of 0.1 N sodium hydroxide solution consumed for this gives the score of the total acid Fischer.

Die Anwendungstemperatur der Phosphatierungslösung liegt vorzugsweise etwa bei Raumtemperatur oder insbesondere im Bereich von 10 °C bis 95 °C. Besonders bevorzugt ist ein Temperaturbereich von 15 bis 40 °C. Beim elektrolytischen Phosphatieren liegt die Anwendungstemperatur der Phosphatierungslösung vorzugsweise im Bereich von 10 bis 60 °C, insbesondere bei 15 bis 40 °C.The application temperature of the phosphating solution is preferably about room temperature, or more preferably in the range of 10 ° C to 95 ° C. Particularly preferred is a temperature range of 15 to 40 ° C. In electrolytic phosphating, the application temperature of the phosphating solution is preferably in the range of 10 to 60 ° C, especially 15 to 40 ° C.

Die Behandlungszeit beträgt - bei Durchlaufverfahren gegebenenfalls für den jeweiligen Produktabschnitt eines langen Produktes - vorzugsweise 0,1 bis 180 s, besonders bevorzugt 1 bis 20 oder 2 bis 10 s insbesondere für Drähte bzw. 5 bis 100 s für im Vergleich zu einem Draht großflächigere Werkstücke wie z.B. für Butzen oder/und Stäbe. In Durchlaufanlagen kann die Behandlungszeit besonders vorteilhaft im Bereich von 0,5 bis 10 s liegen, insbesondere bei 1 bis 5 s. In manchen Ausführungsformen nimmt die Haftung der in Durchlaufanlagen elektrolytisch erzeugten Phosphatschicht auf dem metallischen Untergrund ein wenig ab, wenn die Behandlungszeit unter 1 s oder/und über 10 s ist. Die hierbei in Durchlaufanlagen abgeschiedenen Phosphatschichten waren so ausgebildet, dass die Haftung des erfindungsgemäßen polymeren organischen Überzugs auf der Phosphatschicht von der Behandlungszeit beim elektrolytischen Phosphatieren weitgehend unabhängig war: Über die Variation der Behandlungszeit von 1 bis 10 s zeigten sich keine Qualitätsunterschiede. Für große Werkstücke, insbesondere für lange oder endlose, eignet sich die Kontaktierung über ein Fakirbett, auf dem das Werkstück an einzelnen Punkten aufliegen kann und dabei elektrisch kontaktiert werden kann. Beim Tauchen insbesondere von größeren oder/und längeren metallischen Werkstücken kann die Behandlungszeit vielfach 0,5 bis 12 min betragen, insbesondere 5 bis 10 min.The treatment time is - in continuous process optionally for the respective product section of a long product - preferably 0.1 to 180 s, more preferably 1 to 20 or 2 to 10 s in particular for wires or 5 to 100 s for larger compared to a wire workpieces such as for slugs and / or rods. In continuous systems, the treatment time can be particularly advantageously in the range of 0.5 to 10 s, in particular 1 to 5 s. In some embodiments, the adhesion of the phosphate layer electrolytically produced in continuous flow systems on the metallic substrate decreases slightly when the treatment time is less than 1 s or / and more than 10 s. The phosphate layers deposited in continuous systems were designed so that the adhesion of the polymeric organic coating according to the invention to the phosphate layer was largely independent of the treatment time during electrolytic phosphating. There were no differences in quality over the variation of the treatment time from 1 to 10 s. For large workpieces, especially for long or endless, the contact is suitable for a Fakirbett on which the workpiece can rest on individual points and thereby be electrically contacted. When diving in particular larger and / or longer metallic workpieces, the treatment time can often be 0.5 to 12 min, in particular 5 to 10 min.

Die Stromstärke hängt von der Größe der zu beschichtenden metallischen Oberfläche(n) ab und liegt häufig im Bereich von 100 bis 1000 A z.B. für jeden einzelnen Draht in einer Durchlaufanlage und häufig im Bereich von 0,1 bis 100 A für jeden einzelnen Butzen oder Stab, also meistens im Bereich von 1 bis 1000 A pro Komponente.The current intensity depends on the size of the metallic surface (s) to be coated and is often in the range of 100 to 1000 A, e.g. for each individual wire in a continuous system and often in the range of 0.1 to 100 A for each individual slug or rod, that is usually in the range of 1 to 1000 A per component.

Die Spannung ergibt sich automatisch aus der angelegten Stromstärke bzw. Stromdichte. Die Stromdichte liegt - weitgehend unabhängig von den Anteilen an Gleichstrom oder/und Wechselstrom - vorzugsweise im Bereich von 1 und 200 A/dm2, besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 150, 8 bis 120, 10 bis 100, 12 bis 80, 14 bis 60, 16 bis 40, 18 bis 30 oder 20 bis 25 A/dm2. Die Spannung liegt häufig - abhängig insbesondere von der Größe der Anlage und der Art der Kontaktierungen - im Bereich von 0,1 bis 50 V, insbesondere im Bereich von 1 bis 40 V, 2,5 bis 30, 5 bis 20 oder 7 bis 12 V. Die Beschichtungszeiten beim elektrolytischen Phosphatieren können insbesondere im Bereich von 0,1 bis 60, 0,5 bis 50, 1 bis 40, 2 bis 30, 3 bis 25, 4 bis 20, 5 bis 15 oder 8 bis 12 s liegen.The voltage automatically results from the applied current or current density. The current density is-largely independent of the proportions of direct current and / or alternating current-preferably in the range of 1 and 200 A / dm 2 , more preferably in the range of 5 to 150, 8 to 120, 10 to 100, 12 to 80, 14 to 60, 16 to 40, 18 to 30 or 20 to 25 A / dm 2 . The voltage is often - depending in particular on the size of the system and the type of contacts - in the range of 0.1 to 50 V, in particular in the range of 1 to 40 V, 2.5 to 30, 5 to 20 or 7 to 12 V. The coating times during electrolytic phosphating can be in particular in the range from 0.1 to 60, 0.5 to 50, 1 to 40, 2 to 30, 3 to 25, 4 to 20, 5 to 15 or 8 to 12 s.

Es wurde überraschend festgestellt, dass es für die Steigerung der Produktion besonders vorteilhaft sein kann, mit kurzen oder besonders kurzen Beschichtungszeiten zu arbeiten, wenn die Stromdichte und die Spannung entsprechend höher gewählt werden. Hierbei ist ein Arbeiten mit 0,2 bis 2 s sehr gut möglich. Es haben sich im Wesentlichen gleich gute Schichtergebnisse wie beim Arbeiten mit geringeren Stromdichten und mit geringeren Spannungen über etwas längere Beschichtungszeiten ergeben. Allerdings ist bei etwas höheren Gehalten an Zink in der Phosphatierungslösung darauf zu achten, dass bei hohen Stromdichten und hohen Spannungen kein metallisches Zink abgeschieden wird. Je höher der Zinkgehalt, die Stromdichte und die Spannung sind, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, hierbei auch metallisches Zink abzuscheiden, was in der Regel beim Kaltumformen stört. Als Strom zum elektrolytischen Phosphatieren kann hierzu ein Gleichstrom oder ein Wechselstrom oder eine Überlagerung aus einem Gleichstrom und einem Wechselstrom eingesetzt werden. Vorzugsweise wird beim elektrolytischen Phosphatieren mit Gleichstrom oder mit einer Überlagerung von Gleichstrom und Wechselstrom gearbeitet. Der Gleichstrom kann vorzugsweise eine Amplitude (= Stromdichte) im Bereich von 1 und 200 A/dm2, besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 150, 8 bis 120, 10 bis 100, 12 bis 80, 14 bis 60, 16 bis 40, 18 bis 30 oder 20 bis 25 A/dm2 aufweisen. Der Wechselstrom kann vorzugsweise eine Frequenz im Bereich von 0,1 bis 100 Hz, besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 10 Hz aufweisen. Der Wechselstrom kann vorzugsweise eine Amplitude im Bereich von 0,5 bis 30 A/dm2 aufweisen, besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 20 A/dm2, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1,5 bis 15 A/dm2, insbesondere im Bereich von 2 bis 8 A/dm2.It has surprisingly been found that it can be particularly advantageous for the increase in production to work with short or particularly short coating times if the current density and the voltage are chosen to be correspondingly higher. Here, working with 0.2 to 2 s is very possible. Essentially the same good layer results as when working with lower current densities and with lower voltages resulted in somewhat longer coating times. However, at slightly higher levels of zinc in the phosphating solution, care must be taken to ensure that no metallic zinc is deposited at high current densities and high voltages. The higher the zinc content, the current density and the stress, the higher the probability of depositing metallic zinc, which usually interferes with cold forming. As a current for electrolytic phosphating this can be a direct current or an alternating current or a superposition of a direct current and an alternating current are used. Preferably, the electrolytic phosphating is carried out with direct current or with a superposition of direct current and alternating current. The direct current may preferably have an amplitude (= current density) in the range of 1 and 200 A / dm 2 , particularly preferably in the range of 5 to 150, 8 to 120, 10 to 100, 12 to 80, 14 to 60, 16 to 40, 18 to 30 or 20 to 25 A / dm 2 have. The alternating current may preferably have a frequency in the range of 0.1 to 100 Hz, more preferably in the range of 0.5 to 10 Hz. The alternating current may preferably have an amplitude in the range from 0.5 to 30 A / dm 2 , particularly preferably in the range from 1 to 20 A / dm 2 , very particularly preferably in the range from 1.5 to 15 A / dm 2 , in particular in the range of 2 to 8 A / dm 2 .

Bei einer Überlagerung von Gleichstrom und Wechselstrom können die eben genannten elektrischen Bedingungen kombiniert werden. Bei einer Überlagerung von Gleichstrom und Wechselstrom kann das Verhältnis von Gleichstromanteil zu Wechselstromanteil wie die zuvor genannten elektrischen Bedingungen in weiten Grenzen variiert werden. Vorzugsweise wird das Verhältnis von Gleichstromanteil zu Wechselstromanteil im Bereich von 20 : 1 bis 1 : 10 gehalten, besonders bevorzugt im Bereich von 12 : 1 bis 1 : 4, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 8 : 1 bis 1 : 2, vor allem im Bereich von 6 : 1 bis 1 : 1, bezogen auf die Anteile gemessen in A/dm2.With a superposition of direct current and alternating current, the electrical conditions just mentioned can be combined. With a superimposition of direct current and alternating current, the ratio of direct current component to alternating current component as the aforementioned electrical conditions can be varied within wide limits. Preferably, the ratio of DC component to AC component is maintained in the range of 20: 1 to 1:10, more preferably in the range of 12: 1 to 1: 4, most preferably in the range of 8: 1 to 1: 2, especially in Range from 6: 1 to 1: 1, based on the proportions measured in A / dm 2 .

Das zu beschichtende Substrat wird hierbei als Kathode geschaltet. Falls jedoch das zu beschichtende Substrat als Anode geschaltet wird, gibt es u.U. nur einen Beizeffekt, aber bildet sich gegebenenfalls keine gut erkennbare Beschichtung aus.The substrate to be coated is connected as a cathode. However, if the substrate to be coated is switched as an anode, there may be. only a bake effect, but may not form a well-visible coating.

Die erfindungsgemäß erzeugten Phosphatbeschichtungen zeigen oft unter einem Rasterelektronenmikroskop - anders als chemisch vergleichbare, stromlos abgeschiedene Phosphatbeschichtungen - nicht die typischen Kristallformen, sondern einerseits Partikel-ähnliche Gebilde, die oft ähnlich kurzen Schlauchabschnitten in der Mitte offen sind und so aussehen, als wenn sie um eine feine Wasserstoffblase herum gebildet worden wären. Diese Gebilde weisen oft eine mittlere Partikelgröße im Bereich von 1 bis 8 µm auf. Hierbei gelang es, die Wasserstoffblasen durch Zusatz eines bestimmten Beschleunigers wie z.B. Nitroguanidin feiner werden zu lassen, andererseits durch Zusatz eines Reduktionsmittels wie z.B. auf Basis einer anorganischen oder organischen Säure, deren Salzen oder/und Estern gänzlich zu vermeiden, so dass die Phosphatbeschichtungen nicht allzu partikulär erscheinen. Besonders bevorzugt ist es, der Phosphatierungslösung ein Reduktionsmittel, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 15 g/L, zuzusetzen, das mit Kalzium, Magnesium oder/und Mangan keine schwerlöslichen Verbindungen im pH-Wertbereich zwischen 1 und 3 bildet, um die Morphologie der Phosphatbeschichtung zu beeinflussen, insbesondere zu vergleichmäßigen. Bei Phosphatbeschichtungen von mangelnder Homogenität, die unzureichend geschlossen sind, sind teilweise deutliche Unterschiede in der Ausbildung der Phosphatbeschichtung in verschiedenen Bereichen der Probe erkennbar. Daher unterscheiden sich alle erfindungsgemäßen Phosphatbeschichtungen signifikant von stromlos abgeschiedenen Phosphatbeschichtungen.The phosphate coatings produced according to the invention often show under a scanning electron microscope-unlike chemically comparable ones, electrolessly deposited phosphate coatings - not the typical crystal forms, but on the one hand particle-like structures that are often open in the middle similarly short tube sections and look as if they had been formed around a fine hydrogen bubble around. These structures often have an average particle size in the range of 1 to 8 microns. This made it possible to make the hydrogen bubbles by addition of a specific accelerator such as nitroguanidine finer, on the other hand by adding a reducing agent such as based on an inorganic or organic acid, their salts and / or esters to avoid altogether, so that the phosphate coatings not too appear particular. It is particularly preferred to add to the phosphating solution a reducing agent, preferably in the range of 0.1 to 15 g / L, which forms no sparingly soluble compounds in the pH range between 1 and 3 with calcium, magnesium or / and manganese, around the morphology to influence the phosphate coating, in particular to uniform. In the case of phosphate coatings of insufficient homogeneity, which are insufficiently closed, in some cases distinct differences in the formation of the phosphate coating in different areas of the sample can be seen. Therefore, all phosphate coatings according to the invention differ significantly from electrolessly deposited phosphate coatings.

Als Hauptbestandteil der Kalzium-reichen, elektrolytisch abgeschiedenen Phosphatbeschichtungen wurde Brushit CaHPO4, aber erstaunlicherweise nicht ein Trikalziumphosphat, röntgenographisch nachgewiesen. Bei den Versuchen ergaben gleichartige Kalzium-reiche Phosphatierungslösungen stromlos gar keine Beschichtung. Der Hauptbestandteil der Magnesiumreichen elektrolytisch erzeugten Phosphatbeschichtungen scheint anders als bei stromlos abgeschiedenen Phosphatbeschichtungen röntgenamorph zu sein. Der Hauptbestandteil der Mangan-reichen elektrolytisch erzeugten Phosphatbeschichtungen scheint als MnHPO4·3H2O vorzuliegen.As a major component of the calcium-rich, electrodeposited phosphate coatings, brushite CaHPO 4 , but surprisingly not a tricalcium phosphate, was detected by X-ray diffraction. In the experiments, similar calcium-rich phosphating solutions gave no electroless coating at all. The main constituent of the magnesium-rich electrolytically produced phosphate coatings appears to be X-ray amorphous unlike electroless phosphate coatings. The main constituent of the manganese-rich electrolytically produced phosphate coatings appears to be MnHPO 4 .3H 2 O.

Die erhaltenen Schichtgewichte der Phosphatbeschichtungen liegen für einen Draht vorzugsweise im Bereich von 1 und 25 g/m2, insbesondere im Bereich von 2 bis 15 oder von 3 bis 10 g/m2, und für ein im Vergleich zu einem Draht großflächigeres metallisches Substrat im Bereich von 2 und 60 g/m2. Beim elektrolytischen Phosphatieren ergibt sich das Schichtgewicht als Funktion der Stromdichte und der Behandlungszeit. Die Phosphatbeschichtung hat häufig eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 40 µm, vielfach im Bereich von 1 bis 30 µm.The coating weights of the phosphate coatings obtained for a wire are preferably in the range of 1 and 25 g / m 2 , in particular in the range of 2 to 15 or from 3 to 10 g / m 2 , and for a larger compared to a wire metallic substrate in Range of 2 and 60 g / m 2 . In electrolytic phosphating, the coating weight is a function of the current density and the treatment time. The phosphate coating often has a thickness in the range of 0.5 to 40 microns, often in the range of 1 to 30 microns.

Flüssige Schmierstoffe bzw. Schmierstoffzusammensetzungen können z.B. durch Tauchen in ein Bad auf die Werkstücke aufgebracht werden. Pulverförmige oder pastöse Schmierstoffe bzw. Schmierstoffzusammensetzungen werden vorzugsweise in einem Ziehsteinvorgelege vorgelegt, durch das z.B. ein Draht gezogen und dabei beschichtet werden kann.Liquid lubricants or lubricant compositions may e.g. be applied by dipping in a bath on the workpieces. Powdery or pasty lubricants or lubricant compositions are preferably presented in a Ziehsteinvorgelege, by the e.g. a wire can be pulled while being coated.

In manchen Ausführungsformen ist die Phosphatierungslösung vorzugsweise frei oder im Wesentlichen frei von Borat oder hat neben einem vergleichsweise kleinen Boratgehalt auch einen hierzu vergleichsweise großen Phosphatgehalt. Vorzugsweise ist eine Erdalkalimetall-haltige Phosphatierungslösung frei von Fluorid und von Komplexfluorid.In some embodiments, the phosphating solution is preferably free or substantially borate free or, in addition to a comparatively small borate content, also has a comparatively high phosphate content. Preferably, an alkaline earth metal-containing phosphating solution is free of fluoride and complex fluoride.

Der Begriff "Schmierstoffzusammensetzung" kennzeichnet die Stadien von der wässerigen über die eintrocknende bis zur trockenen Schmierstoffzusammensetzung als chemische Zusammensetzung, Phasen betreffende Zusammensetzung und die Masse betreffende Zusammensetzung, während der Begriff "Überzug" die trockene, aufgeheizte, erweichende oder/und schmelzende Beschichtung, die aus der Schmierstoffzusammensetzung ausgebildet wird oder/und ausgebildet wurde, einschließlich seiner chemischen Zusammensetzung, Phasen betreffenden Zusammensetzung und die Masse betreffenden Zusammensetzung bezeichnet. Die wässerige Schmierstoffzusammensetzung kann eine Dispersion oder Lösung, insbesondere eine Lösung, kolloidale Lösung, Emulsion oder/und Suspension, sein. Sie weist üblicherweise einen pH-Wert im Bereich von 7 bis 14 auf, insbesondere von 7,5 bis 12,5 oder von 8 bis 11,5, besonders bevorzugt von 8,5 bis 10,5 oder von 9 bis 10.The term "lubricant composition" denotes the stages from the aqueous over the drying to the dry lubricant composition as the chemical composition, phases related composition and composition relating to mass, while the term "coating" refers to the dry, heated, softening and / or melting coating is formed from the lubricant composition and / or formed, including its chemical composition, phase-related composition and composition referred to composition. The aqueous lubricant composition may be a dispersion or solution, especially a solution, colloidal solution, emulsion and / or suspension. she usually has a pH in the range from 7 to 14, in particular from 7.5 to 12.5 or from 8 to 11.5, particularly preferably from 8.5 to 10.5 or from 9 to 10.

Die Schmierstoffzusammensetzung oder/und der hieraus gebildete Überzu enthält/enthalten einen Gehalt an mindestens einem wasserlöslichen, wasserhaltigen oder/und wasserbindenden Oxid oder/und Silicat sowie einen Gehalt an mindestens einem Ionomer, an mindestens einem nicht-ionomeren organischen polymeren Material, das in dieser Anmeldung auch als "Nicht-Ionomer" bezeichnet wird, insbesondere auf Basis von Acrylsäure/Methacrylsäure, Epoxid, Ethylen, Polyamid, Propylen, Styrol, Urethan, deren Estern oder/und deren Salz(en), oder/und an mindestens einem Wachs sowie gegebenenfalls einen Gehalt an mindestens einem Additiv. Besonders bevorzugt enthält sie in manchen Ausführungsformen zusätzlich jeweils mindestens einen Gehalt an Acrylsäure/Methacrylsäure oder/und Styrol insbesondere als Polymer(e) oder/und als Copolymer(e), das/die keine Ionomer(e) ist/sind. Vorzugsweise enthält/enthalten die Schmierstoffzusammensetzung oder/und der hieraus gebildete Überzug jeweils einen Gehalt an mindestens 5 Gew.-% an jeweils mindestens einem lonomer oder/und Nichtlonomer.The lubricant composition and / or the excess formed therefrom contain at least one water-soluble, hydrous or / and water-binding oxide and / or silicate and at least one ionomer, at least one non-ionomeric organic polymeric material present therein Application is also referred to as "non-ionomer", in particular based on acrylic acid / methacrylic acid, epoxy, ethylene, polyamide, propylene, styrene, urethane, their esters or / and their salt (s), or / and at least one wax and optionally a content of at least one additive. In some embodiments, it additionally preferably contains in each case at least one content of acrylic acid / methacrylic acid or / and styrene, in particular as polymer (s) or / and as copolymer (s), which is / are not ionomer (s). Preferably, the lubricant composition and / or the coating formed therefrom each contain / contains at least 5% by weight of in each case at least one ionomer or / and non-ionomer.

Vorzugsweise besteht das organische polymere Material im Wesentlichen aus Oligomeren, Cooligomeren, Polymeren oder/und Copolymeren auf Basis von Ionomer, Acrylsäure/Methacrylsäure, Epoxid, Ethylen, Polyamin, Propylen, Styrol, Urethan, deren Ester(n) oder/und deren Salz(en). Der Begriff "Ionomer" schließt hierbei einen Gehalt an freien oder/und assoziierten Ionen ein.Preferably, the organic polymeric material consists essentially of oligomers, cooligomers, polymers or / and copolymers based on ionomer, acrylic acid / methacrylic acid, epoxide, ethylene, polyamine, propylene, styrene, urethane, their ester (s) or / and their salt ( s). The term "ionomer" here includes a content of free and / or associated ions.

Oxide oder/und Silicate:Oxides or / and silicates:

Überraschend wurde festgestellt, dass bereits bei einem sehr geringen Zusatz von wasserlöslichem, wasserhaltigem oder/und wasserbindendem Oxid oder/und Silicat wie z.B. Wasserglas zu einer im Wesentlichen organischen polymeren Zusammensetzung in etlichen Ausführungsformen eine deutliche Verbesserung der Kaltumformung unter ansonsten gleichen Bedingungen erzielt wird und stärker umgeformt werden kann als bei vergleichbaren, von diesen Verbindungen freien Schmierstoffzusammensetzungen. Andererseits zeigte sich, dass auch Werkstücke mit einem Überzug mit einem sehr hohen Gehalt an wasserlöslichem, wasserhaltigem oder/und wasserbindendem Oxid oder/und Silicat in einer ansonsten im Wesentlichen organischen polymeren Zusammensetzung ebenfalls sehr vorteilhaft umgeformt werden kann. Für manche Ausführungsformen hat sich dabei ein Optimum eher im unteren oder/und mittleren Zusammensetzungsbereich ergeben.Surprisingly, it was found that even with a very small addition of water-soluble, hydrous and / or water-binding oxide or / and silicate such as water glass to a substantially organic polymeric composition in various embodiments, a significant improvement in cold working under otherwise similar conditions is achieved and can be transformed more than comparable, free from these compounds lubricant compositions. On the other hand, it has been found that also workpieces with a coating with a very high content of water-soluble, hydrous and / or water-binding oxide or / and silicate in an otherwise substantially organic polymeric composition can also be converted very advantageously. For some embodiments, an optimum has rather resulted in the lower or / and middle composition range.

Bei Versuchen über ein breiteres Produktspektrum wurde festgestellt, dass mit den Schmierstoffzusammensetzungen oder/und Überzügen mit einem Gehalt an Wasserglas, Kieselgel, Kieselsol, Kieselsäure-Hydrosol, Kieselsäureester oder/und Ethylsilicat in einem weitaus höheren Ausmaß als bisher einerseits auf eine zusätzliche Festschmierstoffschicht auf Basis von sulfidischem Schmierstoff wie z.B. aus Molybdändisulfid, andererseits auf eine dritte Beschichtung auf Basis von sulfidischem Festschmierstoff verzichtet werden kann. Im ersten Fall ist diese Feststoffschmierschicht die zweite Beschichtung, im zweiten Fall die dritte Beschichtung, die einer Zinkphosphatschicht als erster Beschichtung folgt. Die Möglichkeit, teilweise auf den Einsatz von Festschmierstoff zu verzichten, stellt nicht nur eine spürbare Arbeits- und Kosteneinsparung und Vereinfachung dar, sondern spart auch mindestens eine teure, umweltunfreundliche, stark schwarz färbende und bezüglich der Verschmutzung und Korrosionsempfindlichkeit störende Substanz ein.In tests on a broader product spectrum, it has been found that with the lubricant compositions and / or coatings containing water glass, silica gel, silica hydrosol, silicic acid ester and / or ethyl silicate to a far greater extent than previously on an additional solid lubricant layer based on of sulfidic lubricant such as Molybdenum disulfide, on the other hand can be dispensed with a third coating based on sulfide solid lubricant. In the first case, this solid lubricant layer is the second coating, in the second case the third coating, which follows a zinc phosphate layer as the first coating. The ability to partially dispense with the use of solid lubricant, not only represents a significant labor and cost savings and simplification, but also saves at least one expensive, environmentally unfriendly, strongly blackening and disturbing with respect to pollution and corrosion sensitivity substance.

Während dieses Produktspektrum früher zu etwa 60 % des Produktspektrums mit Seife und bei den restlichen etwa 40 % des Produktspektrums mit Molybdändisulfid und gegebenenfalls mit Graphit als jeweils zweiter Schicht nach einer Zinkphosphatschicht beschichtet worden wäre, würde dieses Produktspektrum heute eher zuerst mit einer Zinkphosphatschicht, danach mit einer konventionellen organisch-polymeren Schmierstoffzusammensetzung und gegebenenfalls zusätzlich bei Bedarf mit einer dritten Beschichtung auf Basis von sulfidischem Festschmierstoff und gegebenenfalls zusätzlich von Graphit beschichtet werden. Sulfidischer Festschmierstoff war bei allen mittelschweren und schweren Kaltumformungen notwendig. Da die Seifenschicht keine präzisen Kaltumformungen - das heißt keine hohe Auspreßgenauigkeit der umgeformten Werkstücke - ermöglichte, hatte sich die organisch-polymere Schmierstoffzusammensetzung, die deutlich hochwertiger als die Seifenbeschichtung ist, trotz der höheren Kosten vereinzelt eingeführt. Sie war jedoch frei von wasserlöslichen, wasserhaltigen oder/und wasserbindenden Oxiden oder/und Silicaten. Bei dieser Verfahrensabfolge wäre etwa zu 40 % des Produktspektrums die zusätzliche dritte Beschichtung erforderlich. Bei Verwendung einer Zinkphosphatschicht als erster Beschichtung und der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung als zweiter Beschichtung ist eine zusätzliche dritte Beschichtung auf Basis von sulfidischem Festschmierstoff jetzt nur noch bei 12 bis 20 % des Produktspektrums erforderlich.Whereas this product range used to be coated with soap for about 60% of the product spectrum and molybdenum disulphide for the remaining approximately 40% of the product spectrum and, if appropriate, graphite as the second layer for a zinc phosphate layer, this product spectrum would today be treated first with a zinc phosphate layer, thereafter be coated with a conventional organic-polymeric lubricant composition and optionally additionally, if necessary, with a third coating based on sulfidic solid lubricant and optionally additionally of graphite. Sulphide solid lubricant was at all Moderate and heavy Kaltumformungen necessary. Since the soap layer did not allow accurate cold working - that is, no high extrusion accuracy of the formed workpieces - the organic-polymeric lubricant composition, which is significantly higher in quality than the soap coating, had been isolated despite the higher cost. However, it was free of water-soluble, hydrous and / or water-binding oxides or / and silicates. In this sequence, about 40% of the product spectrum would require the additional third coating. When using a zinc phosphate layer as the first coating and the lubricant composition according to the invention as the second coating, an additional third coating based on sulfidic solid lubricant is now required only at 12 to 20% of the product spectrum.

Das wasserlösliche, wasserhaltige oder/und wasserbindende Oxid oder/und Silicat kann jeweils mindestens ein Wasserglas, ein Kieselgel, ein Kieselsol, ein Kieselsäure-Hydrosol, ein Kieselsäureester oder/und ein Ethylsilicat sein, insbesondere ein Lithium-, Natrium- oder/und Kaliumhaltiges Wasserglas. Vorzugsweise ist an das wasserlösliche, wasserhaltige oder/und wasserbindende Oxid oder/und Silicat ein Gehalt von Wasser im Bereich von 5 bis 85 Gew.-% bezogen auf den Gehalt an Feststoff gebunden oder/und gekoppelt, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 75, von 15 bis 70, von 20 bis 65, von 30 bis 60 oder von 40 bis 50 Gew.-%, wobei der typische Wassergehalt je nach Art des Oxids oder/und Silicats deutlich unterschiedliche Wassergehalte aufweisen kann. Das Wasser kann beispielsweise aufgrund der Löslichkeit, Adsorption, Benetzung, chemischen Bindung, Porosität, komplexen Partikelform, komplexen Aggregatform oder/und Zwischenschichten an den Feststoff gebunden oder/und gekoppelt sein. Diese an Wasser gebundenen oder/und gekoppelten Substanzen wirken offenbar in der Schmierstoffzusammensetzung oder/und im Überzug ähnlich wie eine Gleitschicht. Es kann auch ein Gemisch aus zwei oder aus mindestens drei Substanzen dieser Gruppe eingesetzt werden. Neben oder anstelle von Natrium oder/und Kalium können andere Kationen enthalten sein, insbesondere AmmoniumIonen, andere Alkali-Ionen als Natrium- oder/und Kalium-Ionen, ErdalkaliIonen oder/und Übergangsmetall-Ionen. Die Ionen können zumindest teilweise ausgetauscht worden sein oder werden. Das Wasser des wasserlöslichen, wasserhaltigen oder/und wasserbindenden Oxids oder/und Silicats kann jeweils zumindest teilweise als Kristallwasser, als Lösemittel, adsorbiert, an Porenraum gebunden, in einer Dispersion, in einer Emulsion, in einem Gel oder/und in einem Sol vorliegen. Besonders bevorzugt ist mindestens ein Wasserglas, insbesondere ein Natrium-haltiges Wasserglas. Falls das wasserlösliche, wasserhaltige oder/und wasserbindende Oxid oder/und Silicat in partikulärer Form vorliegt, liegt es vorzugsweise sehr feinkörnig vor, insbesondere mit einer mittleren Partikelgröße unter 0,5 µm, unter 0,1 oder sogar unter 0,03 µm, jeweils bestimmt mit einem Laser-Partikelmessgerät oder/und Nanopartikel-Messgerät.The water-soluble, water-containing or / and water-binding oxide or / and silicate may in each case be at least one water glass, a silica gel, a silica sol, a silica hydrosol, a silicic acid ester and / or an ethyl silicate, in particular a lithium, sodium or / and potassium-containing one Water glass . Preferably, a content of water in the range from 5 to 85% by weight, based on the content of solids, of or bound to the water-soluble, water-containing or / and water-binding oxide or / and silicate, preferably in the range from 10 to 75, from 15 to 70, from 20 to 65, from 30 to 60 or from 40 to 50 wt .-%, wherein the typical water content may have significantly different water contents depending on the nature of the oxide or / and silicate. The water may for example be bound to the solid or / and coupled due to the solubility, adsorption, wetting, chemical bonding, porosity, complex particle shape, complex aggregate form and / or intermediate layers. These water-bound or / and coupled substances apparently act in the lubricant composition and / or in the coating similar to a sliding layer. It can also a mixture of two or at least three substances of this group are used. In addition to or instead of sodium and / or potassium, other cations may be present, in particular ammonium ions, alkali metal ions other than sodium and / or potassium ions, alkaline earth ions and / or transition metal ions. The ions may be or have been at least partially replaced. The water of the water-soluble, water-containing or / and water-binding oxide or / and silicate can in each case be at least partially adsorbed as water of crystallization, as solvent, bound to pore space, in a dispersion, in an emulsion, in a gel or / and in a sol. Particularly preferred is at least one water glass, in particular a sodium-containing water glass. If the water-soluble, water-containing or / and water-binding oxide or / and silicate is present in particulate form, it is preferably very fine-grained, in particular with an average particle size of less than 0.5 μm, less than 0.1 or even less than 0.03 μm, respectively determined with a laser particle measuring device and / or nanoparticle measuring device.

Die wasserlöslichen, wasserhaltigen oder/und wasserbindenden Oxide o- der/und Silicate helfen in vielen Ausführungsformen bei der Steigerung der Viskosität des getrockneten, erweichenden und schmelzenden Überzugs und wirken vielfach als Bindemittel, als Hydrophobierungsmittel und als Korrosionsschutzmittel. Es hat sich gezeigt, dass sich unter den wasserlöslichen, wasserhaltigen oder/und wasserbindenden Oxiden oder/und Silicaten Wasserglas besonders günstig verhält. Durch den Zusatz von beispielsweise 2 bis 5 Gew.-% Wasserglas - bezogen auf Fest- und Wirkstoffe - zu der wässerigen Schmierstoffzusammensetzung wird die Viskosität des getrockneten, erweichenden und schmelzenden Überzugs in vielen Ausführungsformen insbesonders bei Temperaturen von mehr als 230 °C deutlich angehoben im Vergleich zu einer Schmierstoffzusammensetzung auf der gleichen chemischen Basis, jedoch ohne dem Wasserglas-Zusatz. Hierdurch wird eine höhere mechanische Beanspruchung beim Kaltumformen ermöglicht. Hierdurch wurde es auch bei vielen Zusammensetzungen und Anwendungsfällen erst möglich, ein Kaltfließpressen anzuwenden, das ohne diesen Zusatz nicht anwendbar war. Die Werkzeugabnutzung und die Zahl der Werkzeugwechsel lassen sich dadurch drastisch verringern. Die Herstellkosten werden hierdurch ebenfalls deutlich verringert.The water-soluble, hydrous or / and water-binding oxides or silicates, in many embodiments, help to increase the viscosity of the dried, emollient and melting coating and are widely used as binders, as hydrophobing agents and as corrosion inhibitors. It has been shown that among the water-soluble, water-containing or / and water-binding oxides or / and silicates, water glass behaves particularly favorably. By the addition of, for example, 2 to 5 wt .-% of water glass - based on solids and active ingredients - to the aqueous lubricant composition, the viscosity of the dried, emollient and melting coating in many embodiments, especially at temperatures greater than 230 ° C is significantly increased compared to a lubricant composition on the same chemical basis, but without the water glass additive. As a result, a higher mechanical stress during cold forming is possible. This made it possible for many compositions and applications only to apply a cold extrusion, which was not applicable without this addition. The tool wear and the number of tool changes can be drastically reduced. The production costs are thereby also significantly reduced.

Es hat sich gezeigt, dass das Werkzeug mit zunehmendem Wasserglas-Anteil in der Schmierstoffzusammensetzung bei ansonsten gleichen Arbeitsbedingungen und gleicher Grundzusammensetzung sauberer und blanker wird. Andererseits war es auch möglich, den Gehalt an Wasserglas in der Schmierstoffzusammensetzung auf bis zu etwa 85 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe anzuheben und immer noch gute bis sehr gute Ergebnisse zu erzielen. Bei Gehalten von mehr als 80 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe nimmt der Verschleiß deutlich zu. Ein Optimum liegt offenbar irgendwo im unteren oder/und mittleren Gehaltsbereich, da bei sehr hohen Gehalten auch der Werkzeugverschleiß wieder langsam zunimmt. Bei einem Zusatz auf Basis von Titandioxid oder Titanoxidsulfat wurde ein etwas stärkerer Verschleiß als bei einem Wasserglas-Zusatz festgestellt, obwohl sich der Zusatz grundsätzlich bewährt hat. Auch ein Disilicat-Zusatz hat sich als vorteilhaft gezeigt.It has been found that the tool becomes cleaner and brighter with increasing water glass content in the lubricant composition under otherwise identical working conditions and the same basic composition. On the other hand, it was also possible to increase the content of water glass in the lubricant composition up to about 85 wt .-% of solids and active ingredients and still achieve good to very good results. At levels of more than 80 wt .-% of solids and active ingredients, the wear increases significantly. An optimum obviously lies somewhere in the lower or / and middle salary range, since with very high contents also the tool wear increases again slowly. When added on the basis of titanium dioxide or titanium oxide sulfate a slightly stronger wear than in a water glass addition was found, although the addition has proven fundamentally. A disilicate additive has also proved to be advantageous.

Der Gehalt an wasserlöslichen, wasserhaltigen oder/und wasserbindenden Oxiden oder/und Silicaten in der Schmierstoffzusammensetzung oder/und im hieraus gebildeten Überzug beträgt 0,1 bis 85, 0,3 bis 80 oder 0,5 bis 75 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe, besonders bevorzugt 1 bis 72, 5 bis 70, 10 bis 68, 15 bis 65, 20 bis 62, 25 bis 60, 30 bis 58, 35 bis 55 oder 40 bis 52 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe, bestimmt ohne den hieran gebundenen oder/und gekoppelten Wassergehalt. Das Gewichtsverhältnis der Gehalte an wasserlöslichen, wasserhaltigen oder/und wasserbindenden Oxiden oder/und Silicaten zum Gehalt an Ionomer(en) oder/und Nicht-Ionomer(en) liegt in der Schmierstoffzusammensetzung oder/und im Überzug vorzugsweise im Bereich von 0,001 : 1 bis 0,2 : 1, besonders bevorzugt im Bereich von 0,003 : 1 bis 0,15 : 1, von 0,006 : 1 bis 0,1 : 1 oder von 0,01 : 1 bis 0,02 : 1.The content of water-soluble, water-containing or / and water-binding oxides or / and silicates in the lubricant composition and / or in the coating formed therefrom is from 0.1 to 85, 0.3 to 80 or 0.5 to 75% by weight of the solid and active ingredients, more preferably 1 to 72, 5 to 70, 10 to 68, 15 to 65, 20 to 62, 25 to 60, 30 to 58, 35 to 55 or 40 to 52 wt .-% of the solids and active ingredients, certainly without the bound thereto or / and coupled water content. The weight ratio of the contents of water-soluble, hydrous or / and water-binding oxides or / and silicates to the content of ionomer (s) or / and non-ionomer (s) in the lubricant composition or / and in the coating is preferably in the range of 0.001: 1 to 0.2: 1, more preferably in the range of 0.003: 1 to 0.15: 1, from 0.006: 1 to 0.1: 1 or from 0.01: 1 to 0.02: 1.

Ionomere:ionomers:

Die lonomere stellen eine besondere Art von Polyelektrolyten dar. Sie bestehen vorzugsweise im Wesentlichen aus ionomeren Copolymeren gegebenenfalls zusammen mit entsprechenden Ionen, Monomeren, Comonomeren, Oligomeren, Cooligomeren, Polymeren, deren Estern oder/und deren Salzen. Blockcopolymere und Pfropfcopolymere werden als Untergruppe der Copolymere angesehen. Vorzugsweise sind die Ionomere Verbindungen auf Basis von Acrylsäure/Methacrylsäure, Ethylen, Propylen, Styrol, deren Ester(n) oder/und deren Salz(en) oder Gemische mit mindestens einer dieser ionomeren Verbindungen. Die Schmierstoffzusammensetzung oder/und der hieraus gebildete Überzug haben einen Gehalt an mindestens einem Ionomer im Bereich von 3 bis 98Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe Vorzugsweise beträgt der Gehalt an mindestens einem Ionomer von 5 bis 95, 10 bis 90, 15 bis 85, 20 bis 80, 25 bis 75, 30 bis 70, 35 bis 65, 40 bis 60 oder 45 bis 55 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe der Schmierstoffzusammensetzung oder/und des hieraus gebildeten Überzugs. Je nach dem gewünschten Eigenschaftsspektrum und der Anwendung bestimmter umzuformender Werkstücke und Kaltumformvorgänge kann die Zusammensetzung der Schmierstoffzusammensetzung oder/und des hieraus gebildeten Überzugs unterschiedlich ausgerichtet sein und sehr schwanken.The ionomers are a special type of polyelectrolytes. They preferably consist essentially of ionomeric copolymers, optionally together with corresponding ions, monomers, comonomers, oligomers, cooligomers, polymers, their esters or / and their salts. Block copolymers and graft copolymers are considered to be a subset of the copolymers. Preferably, the ionomers are compounds based on acrylic acid / methacrylic acid, ethylene, propylene, styrene, their esters or / and their salt (s) or mixtures with at least one of these ionomeric compounds. The lubricant composition and / or the coating formed therefrom have a content of at least one ionomer in the range from 3 to 98% by weight of the solids and active ingredients. Preferably the content of at least one ionomer is from 5 to 95, 10 to 90, 15 to 85 , 20 to 80, 25 to 75, 30 to 70, 35 to 65, 40 to 60 or 45 to 55 wt .-% of the solids and active ingredients of the lubricant composition and / or the coating formed therefrom. Depending on the desired range of properties and the application of certain workpieces to be formed and cold forming operations, the composition of the lubricant composition and / or the coating formed therefrom may vary and vary widely.

Die Schmierstoffzusammensetzung oder/und der hieraus gebildete Überzug kann/können vorzugsweise mindestens ein Ionomer mit einem wesentlichen Gehalt an mindestens einem Copolymer, insbesondere an einem Copolymer auf Basis von Polyacryl, Polymethacryl, Polyethylen oder/und Polypropylen, enthalten. Gegebenenfalls weist ein lonomer eine Glasübergangstemperatur Tg im Bereich von - 30 °C bis + 40 °C auf, vorzugsweise im Bereich von - 20 bis + 20 °C. Das Molekulargewicht des lonomers liegt vorzugsweise im Bereich von 2.000 bis 15.000, besonders bevorzugt im Bereich von 3.000 bis 12.000 oder von 4.000 bis 10.000. Besonders bevorzugt enthält/enthalten die Schmierstoffzusammensetzung oder/und der hieraus gebildete Überzug mindestens ein lonomer auf Basis von Ethylenacrylat oder/und Ethylenmethacrylat, vorzugsweise eines mit einem Molekulargewicht im Bereich von 3.500 bis 10.500 - besonders bevorzugt im Bereich von 5.000 bis 9.500 - oder/und mit einer Glasübergangstemperatur Tg im Bereich von - 20 °C bis + 30 °C. Bei mindestens einem lonomer auf Basis von Ethylenacrylat oder/und Ethylenmethacrylat kann der Acrylat-Anteil bis zu etwa 25 Gew.-% betragen. Ein etwas höheres Molekulargewicht kann für höher beanspruchbare Überzüge vorteilhaft sein. Denn es deuteten sich Tendenzen an, dass sich ein höheres Molekulargewicht des Ionomers und dass eine höhere Viskosität der Zusammensetzung im Temperaturbereich von etwa 100 °C bis in die Größenordnung von ca. 300, 350 oder 400 °C sich auf die mechanische Belastbarkeit der hiermit hergestellten Überzüge vorteilhaft auswirkt und schwerere Kaltumformungen ermöglicht. Gegebenenfalls kann insbesondere beim Trocknen oder/und beim Kaltumformen eine Vernetzung des lonomers z.B. mit jeweils mindestens einem Amin, Carbonat, Epoxid, Hydroxid, Oxid, Tensid oder/und mit mindestens einer Carboxylgruppen enthaltenden Verbindung einsetzen. Je höher der Anteil des lonomers in der Schmierstoffzusammensetzung oder/und im Überzug ist, desto schwerere Kaltumformungen sind in vielen Ausführungsformen möglich. Manche lonomer-Zusätze dienen auch dazu, im Anfangsstadium des Kaltumformens insbesondere bei kaltem Werkstück und bei kaltem Werkzeug bereits eine Schmierung zu gewährleisten und die Reibung zu senken. Dies ist umso wichtiger, je einfacher oder/und schwächer die Kaltumformung ist und je niedriger die Umformtemperatur ist.The lubricant composition and / or the coating formed therefrom may preferably contain at least one ionomer having a substantial content of at least one copolymer, in particular a copolymer based on polyacrylic, polymethacrylic, polyethylene or / and polypropylene. If appropriate, an ionomer has a glass transition temperature T g in the range of - 30 ° C to + 40 ° C, preferably in the range of - 20 to + 20 ° C. The molecular weight of the ionomer is preferably in the range of 2,000 to 15,000, more preferably in the range of 3,000 to 12,000 or 4,000 to 10,000. The lubricant composition and / or the coating formed therefrom particularly preferably contains / contains at least one ionomer based on ethylene acrylate and / or ethylene methacrylate, preferably one having a molecular weight in the range from 3,500 to 10,500, more preferably in the range from 5,000 to 9,500, and / or with a glass transition temperature T g in the range of - 20 ° C to + 30 ° C. For at least one ionomer based on ethylene acrylate and / or ethylene methacrylate, the acrylate content may be up to about 25% by weight. A slightly higher molecular weight may be advantageous for higher loadable coatings. For there were tendencies that indicate a higher molecular weight of the ionomer and that a higher viscosity of the composition in the temperature range of about 100 ° C to the order of about 300, 350 or 400 ° C on the mechanical strength of the hereby produced Coats advantageous and allows heavier cold forming. If appropriate, crosslinking of the ionomer, for example with at least one amine, carbonate, epoxide, hydroxide, oxide, surfactant or / and with at least one carboxyl-containing compound, can in particular be used during drying and / or during cold forming. The higher the proportion of the ionomer in the lubricant composition or / and in the coating, the heavier cold formations are possible in many embodiments. Some ionomer additives also serve to ensure lubrication and reduce friction in the early stages of cold forming, especially when the workpiece is cold and the tool is cold. This is the more important the easier or / and weaker the cold forming and the lower the forming temperature.

Der Schmelzpunkt des mindestens einen Ionomers liegt in vielen Ausführungsformen vorzugsweise im Bereich von 30 bis 85 °C. Seine Glasübergangstemperatur liegt vorzugsweise unter 35 °C. Mindestens ein lonomer wird vorzugsweise als Dispersion zugesetzt.The melting point of the at least one ionomer is in many embodiments preferably in the range of 30 to 85 ° C. Its glass transition temperature is preferably below 35 ° C. At least one ionomer is preferably added as a dispersion.

Nicht-Ionomere:Non-ionomers:

Darüber hinaus können in der Schmierstoffzusammensetzung oder/und im hieraus gebildeten Überzug, insbesondere im polymeren organischen Material, weitere organische polymere Bestandteile enthalten sein wie z.B. Oligomere, Polymere oder/und Copolymere auf Basis von Acrylsäure/Methacry-Isäure, Amid, Amin, Aramid, Epoxid, Ethylen, Imid, Polyester, Propylen, Styrol, Urethan, deren Ester(n) oder/und deren Salze(n), die nicht als lonomere anzusehen sind (= "Nicht-Ionomer"). Hierzu gehören beispielsweise auch Polymere/Copolymere auf Basis von Acrylsäure, Acrylsäureester, Methacrylsäure, Methacrylsäureester, vollaromatische Polyamide, vollaromatische Polyester, vollaromatische Polyimide oder/und Styrolacrylate. Blockcopolymere und Pfropfcopolymere werden als Untergruppe der Copolymere angesehen.Moreover, in the lubricant composition and / or in the coating formed therefrom, in particular in the polymeric organic material, further organic polymeric constituents may be present, e.g. Oligomers, polymers or / and copolymers based on acrylic acid / methacryic acid, amide, amine, aramid, epoxide, ethylene, imide, polyester, propylene, styrene, urethane, their esters or their salts and their salts, which are not considered ionomers (= "non-ionomer"). These include, for example, polymers / copolymers based on acrylic acid, acrylic acid esters, methacrylic acid, methacrylic acid esters, wholly aromatic polyamides, wholly aromatic polyesters, wholly aromatic polyimides and / or styrene acrylates. Block copolymers and graft copolymers are considered to be a subset of the copolymers.

Sie dienen je nach Ausführungsform zur Viskositätssteigerung bei erhöhter Temperatur, als Schmierstoffe, als Hochtemperaturschmierstoffe, zum Anheben der Viskosität insbesondere im Temperaturbereich von 100 bis 250, von 100 bis 325 oder sogar von 100 bis 400 °C, als hochtemperaturbeständige Substanzen, als Substanzen mit wachsartigen Eigenschaften, als Verdicker (= Viskositätsregulatoren), als Additive, zum Erzielen von zusätzlichen Erweichungsbereichen/Erweichungspunkten oder/und Schmelzbereichen/Schmelzpunkten oder/und zur Ausgestaltung der Schmierstoffzusammensetzung mit mehreren Erweichungsbereichen/Erweichungspunkten oder/und Schmelzbereichen/Schmelzpunkten in gewissen Temperaturabständen. Unter anderem können manche Acryl-haltigen Polymere/Copolymere und manche Styrolacrylate als Verdicker wirken.Depending on the embodiment, they serve to increase the viscosity at elevated temperature, as lubricants, as high-temperature lubricants, to increase the viscosity, in particular in the temperature range from 100 to 250, from 100 to 325 or even from 100 to 400 ° C., as substances resistant to high temperatures, as substances with waxy substances Properties, as thickener (= viscosity regulators), as additives, to achieve additional softening / softening points and / or melting / melting points or / and for the design of the lubricant composition with multiple softening / softening points and / or melting / melting points at certain temperature intervals. Among others, some acrylic-containing polymers / copolymers and some styrene acrylates may act as thickeners.

Polyethylen oder Polypropylen können vorzugsweise durch Propylen, Ethy-Ien, ihre entsprechenden Polymerisate oder/und durch weitere Zusätze wie Acrylat modifiziert sein. Sie können vorzugsweise wachsartige Eigenschaften aufweisen. Sie können vorzugsweise mindestens einen Erweichungsbereich/Erweichungspunkt oder/und mindestens einen Schmelzbereich/Schmelzpunkt im Bereich von 80 bis 250 °C aufweisen.Polyethylene or polypropylene may preferably be modified by propylene, ethylene, their corresponding polymers or / and by further additives such as acrylate. They may preferably have waxy properties. They may preferably have at least one softening / softening point and / or at least one melting range / melting point in the range from 80 to 250 ° C.

Die Polymere oder/und Copolymere dieser Substanzen weisen vorzugsweise ein Molekulargewicht im Bereich von 1.000 bis 500.000 auf. Einzelne Substanzen weisen vorzugsweise ein Molekulargewicht im Bereich von 1.000 bis 30.000, andere eines im Bereich von 25.000 bis 180.000 oder/und im Bereich von 150.000 bis 350.000. Besonders hochmolekulare Substanzen können als Verdicker eingesetzt werden. Auch ein Acryl- oder/und ein Styrolacrylat-Zusatz kann verdickend wirken. In manchen Ausführungsformen werden bzw. sind der Ionomer-haltigen Schmierstoffzusammensetzung oder/und dem Überzug ein, zwei, drei, vier oder fünf verschiedene Nicht-Ionomere zugesetzt. Die Schmierstoffzusammensetzung oder/und der hieraus gebildete Überzug weist/weisen vorzugsweise keinen Gehalt oder einen Gehalt an mindestens einem Nicht-Ionomer im Bereich von 0,1 bis 90 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe auf. Besonders bevorzugt beträgt der Gehalt an dem mindestens einen Nicht-Ionomer 0,5 bis 80, 1 bis 65, 3 bis 50, 5 bis 40, 8 bis 30, 12 bis 25 oder 15 bis 20 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe der Schmierstoffzusammensetzung bzw. des Überzugs.The polymers or / and copolymers of these substances preferably have a molecular weight in the range of 1,000 to 500,000. Individual substances preferably have a molecular weight in the range of 1,000 to 30,000, others one in the range of 25,000 to 180,000 or / and in the range of 150,000 to 350,000. Particularly high molecular weight substances can be used as thickeners. An acrylic or / and a styrene-acrylate additive can also have a thickening effect. In some embodiments, one or two, three, four or five different non-ionomers are added to the ionomer-containing lubricant composition and / or the coating. The lubricant composition and / or the coating formed therefrom preferably does not have a content or content of at least one non-ionomer in the range of 0.1 to 90% by weight of the solids and the active ingredients. The content of the at least one non-ionomer is particularly preferably 0.5 to 80, 1 to 65, 3 to 50, 5 to 40, 8 to 30, 12 to 25 or 15 to 20 wt .-% of the solids and active ingredients the lubricant composition or the coating.

Sowohl die einzelnen oder die vorgemischten Ionomeren, als auch die einzelnen oder die vorgemischten Nicht-Ionomere können jeweils, unabhängig voneinander, als Lösung, kolloidale Lösung, Dispersion oder/und Emulsion der wässerigen Schmierstoffzusammensetzung zugesetzt werden.Both the individual or premixed ionomers, as well as the individual or premixed non-ionomers, may each be added, independently, as a solution, colloidal solution, dispersion, and / or emulsion of the aqueous lubricant composition.

Besonders bevorzugt enthält die Schmierstoffzusammensetzung als NichtIonomere, die keine Wachse im Sinne dieser Anmeldung sind:

  1. a) 0,1 bis 50 Gew.-% und insbesondere 5 bis 30 Gew.-% im Wesentlichen an wachsartigem Polyethylen oder/und an wachsartigem Polypropylen jeweils mit mindestens einem Erweichungsbereich/Erweichungspunkt oder/und Schmelzbereich/Schmelzpunkt oberhalb von 120 °C,
  2. b) 0,1 bis 16 Gew.-% und insbesondere 3 bis 8 Gew.-% im Wesentlichen an Polyacrylat mit einem Molekulargewicht im Bereich von 4.000 bis 1.500.000 - besonders bevorzugt im Bereich von 400.000 bis 1.200.000 - oder/und
  3. c) 0,1 bis 18 Gew.% und insbesondere 2 bis 8 Gew.-% Polymer/Copolymer auf Basis von Styrol, Acrylsäure oder/und Methacrylsäure mit einem Molekulargewicht im Bereich von 120.000 bis 400.000 o- der/und mit einem Glasübergangspunkt Tg im Bereich von 30 bis 80 °C.
The lubricant composition particularly preferably contains as non-ionomers, which are not waxes in the context of this application:
  1. a) from 0.1 to 50% by weight and in particular from 5 to 30% by weight essentially of waxy polyethylene or / and of waxy polypropylene, each having at least one softening point / softening point or / and melting range / melting point above 120 ° C.,
  2. b) 0.1 to 16 wt .-% and in particular 3 to 8 wt .-% substantially of polyacrylate having a molecular weight in the range of 4,000 to 1,500,000 - more preferably in the range of 400,000 to 1,200,000 - or / and
  3. c) from 0.1 to 18% by weight and in particular from 2 to 8% by weight of polymer / copolymer based on styrene, acrylic acid and / or methacrylic acid having a molecular weight in the range from 120,000 to 400,000 o / and with a glass transition point T g in the range of 30 to 80 ° C.

Die lonomere oder/und Nicht-Ionomere können zumindest teilweise, insbesondere die Acrylsäurekomponenten der Polymere gemäß b) und c), vorzugsweise unter Anwendungsbedingungen teilweise, insbesondere zum überwiegenden Teil oder vollständig, als Salze anorganischer oder/und organischer Kationen vorliegen. Falls auch Nicht-Ionomer in der Schmierstoffzusammensetzung enthalten ist, liegt das Gewichtsverhältnis der Gehalte an Ionomer(en) zu Nicht-Ionomer(en) vorzugsweise im Bereich von 1 : 3 bis 50 : 1, besonders bevorzugt im Bereich von 1 : 1 bis 35 : 1, von 2 : 1 bis 25 : 1, von 4 : 1 bis 18 : 1 oder von 8 : 1 bis 12 : 1.The ionomers and / or non-ionomers may be present at least partially, in particular the acrylic acid components of the polymers according to b) and c), preferably under application conditions partially, in particular predominantly or completely, as salts of inorganic or / and organic cations. If non-ionomer is also included in the lubricant composition, the weight ratio of the contents of ionomer (s) to non-ionomer (s) is preferably in the range of 1: 3 to 50: 1, more preferably in the range of 1: 1 to 35 : 1, from 2: 1 to 25: 1, from 4: 1 to 18: 1 or from 8: 1 to 12: 1.

Die Schmierstoffzusammensetzung oder/und der hiermit hergestellte Überzug weist/weisen einen Gehalt an jeweils mindestens einem Ionomer im Bereich von 3 bis 97 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe auf. Besonders bevorzugt beträgt der Gesamtgehalt an jeweils mindestens einem Ionomer oder/und Nicht-Ionomer 10 bis 97, 20 bis 94, 25 bis 90, 30 bis 85, 35 bis 80, 40 bis 75, 45 bis 70, 50 bis 65 oder 55 bis 60 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe der Schmierstoffzusammensetzung oder/und des Überzugs. Verdicker auf Basis von Nicht-Ionomeren sind hierbei einbezogen. Je nach den geplanten Anwendungsbedingungen und Kaltumformvorgängen und je nach der Ausgestaltung der Schmierstoffzusammensetzung oder/und des Überzugs kann der Gehalt an lonomer(en) oder/und Nicht-Ionomer(en) in weiten Grenzen schwanken. Besonders bevorzugt ist zumindest ein Gehalt an mindestens einem lonomer.The lubricant composition and / or the coating produced therewith have a content of in each case at least one ionomer in the range from 3 to 97% by weight of the solids and active substances. Especially preferred the total content of each of at least one ionomer and / or non-ionomer is 10 to 97, 20 to 94, 25 to 90, 30 to 85, 35 to 80, 40 to 75, 45 to 70, 50 to 65 or 55 to 60 wt .-% of the solids and active substances of the lubricant composition or / and of the coating. Thickeners based on non-ionomers are included here. Depending on the intended conditions of use and cold forming operations and the design of the lubricant composition and / or the coating, the content of ionomer (s) or / and non-ionomer (s) can vary within wide limits. At least one content of at least one ionomer is particularly preferred.

Vorzugsweise hat das gesamte organische polymere Material - dieser Begriff soll lonomer(e) oder/und Nicht-Ionomer(e), aber keine Wachse umfassen - eine durchschnittliche Säurezahl im Bereich von 20 bis 300, besonders bevorzugt im Bereich von 30 bis 250, von 40 bis 200, von 50 bis 160 oder von 60 bis 100. Der Begriff "das gesamte organische polymere Material" soll lonomer(e) oder/und Nicht-Ionomer(e), aber keine Wachse umfassen.Preferably, the entire organic polymeric material - this term is intended to include ionomer (s) or / and non-ionomer (s) but not waxes - has an average acid number in the range of from 20 to 300, more preferably in the range of from 30 to 250 40 to 200, from 50 to 160 or from 60 to 100. The term "all organic polymeric material" is intended to include ionomer (s) and / or non-ionomer (s) but not waxes.

Neutralisationsmittel:Neutralizing agents:

Für die Neutralisation der Schmierstoffzusammensetzung wird als Neutralisations. mittel jeweils mindestens ein primäres, sekundäres oder/und tertiäres Amin verwendet. Besonders bevorzugt ist ein Zusatz von mindestens einem Alkylamin, von mindestens einem Aminalkohol oder/und von mindestens einem hiermit verwandten Amin wie z.B. jeweils mindestens ein Alkanolamin, ein Aminoethanol, ein Aminopropanol, ein Diglykolamin, ein Ethanolamin, ein Ethylendiamin, ein Monoethanolamin, ein Diethanolamin oder/und ein Triethanolamin, insbesondere Dimethylethanolamin, 1-(Dimethylamino)-2-propanol oder/und 2-Amino-2-methyl-1-propanol (AMP). Das mindestens eine organische Salz, insbesondere mindestens ein Salz anorganischer oder/und organischer Kationen wie Ammoniumionen, kann beispielsweise durch Zusatz von mindestens einem Neutralisationsmittel zu mindestens einem lonomer oder/und zu mindestens einem Nicht-Ionomer oder/und zu einem Gemisch, das mindestens eines dieser polymeren organischen Materialien und gegebenenfalls mindestens eine weitere Komponente wie z.B. mindestens ein Wachs oder/und mindestens ein Additiv enthält, gebildet werden. Die Salzbildung kann vor oder/und bei der Herstellung der Schmierstoffzusammensetzung oder/und in der Schmierstoffzusammensetzung erfolgen. Das Neutralisationsmittel, insbesondere mindestens ein Aminalkohol, bildet vielfach im Temperaturbereich von Raumtemperatur bis etwa 100 °C, insbesondere bei Temperaturen im Bereich von 40 bis 95 °C, mit mindestens einem lonomer oder/und mit mindestens einem Nichtlonomer entsprechende Salze. Es wird angenommen, dass das Neutralisationsmittel in manchen Ausführungsformen, insbesondere mindestens ein Aminalkohol, mit dem wasserlöslichen, wasserhaltigen oder/und wasserbindenden Oxid oder/und Silicat chemisch reagieren kann und dabei ein sich für die Kaltumformung vorteilhaft verhaltendes Reaktionsprodukt bildet.For the neutralization of the lubricant composition is used as neutralization. used in each case at least one primary, secondary or / and tertiary amine. Particular preference is given to an addition of at least one alkylamine, of at least one aminal alcohol or / and of at least one amine related thereto, for example in each case at least one alkanolamine, an aminoethanol, an aminopropanol, a diglycolamine, an ethanolamine, an ethylenediamine, a monoethanolamine, a diethanolamine or / and a triethanolamine, in particular dimethylethanolamine, 1- (dimethylamino) -2-propanol or / and 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP). The at least one organic salt, in particular at least one salt of inorganic or / and organic cations such as ammonium ions, can be obtained, for example, by adding at least one neutralizing agent to at least one ionomer and / or at least one non-ionomer or / and to a mixture containing at least one these polymeric organic materials and optionally at least one further component such as at least one wax and / or at least one additive contains, are formed. The salt formation can take place before or / and in the preparation of the lubricant composition and / or in the lubricant composition. The neutralizing agent, in particular at least one aminal alcohol, forms many times in the temperature range from room temperature to about 100 ° C, in particular at temperatures in the range of 40 to 95 ° C, with at least one ionomer and / or with at least one non-ionic corresponding salts. It is believed that in some embodiments, in particular at least one amine alcohol, the neutralizing agent may chemically react with the water-soluble, hydrous and / or water-binding oxide and / or silicate and thereby form a reaction product that beneficially behaves for cold working.

Es hat sich in mehreren Ausführungsvarianten als vorteilhaft erwiesen, mindestens ein Amin, insbesondere mindestens einen Aminalkohol, einem ein zelnen Ionomer, einem einzelnen Nicht-Ionomer, einem mindestens ein Ionomer enthaltenden Gemisch oder/und einem mindestens ein Nicht-Ionomer enthaltenden Gemisch vorab bei der Herstellung der wässerigen Schmierstoffzusammensetzung zuzusetzen. Der vorherige Zusatz ist oft von Vorteil, um die Reaktionen zu organischen Salzen zu ermöglichen. Die Amine reagieren in der Regel mit jedem organischen polymeren Material, das Carboxylgruppen enthält, soweit die Temperaturen für die Reaktionen ausreichend hoch sind. Diese Reaktionen erfolgen vorzugsweise etwa bei oder oberhalb der Temperaturen des Schmelzpunktes/Schmelzbereichs der entsprechenden polymeren Verbindungen. Wenn die Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes/Schmelzbereichs der entsprechenden polymeren Verbindungen bleibt, wird vielfach keine Umsetzung zu einem organischen Salz erfolgen. Das wird dann die Reinigung des umgeformten Werkstücks nicht erleichtern können. Als Alternative bleiben dann nur die Möglichkeiten, die entsprechenden polymeren Verbindungen separat und aufwendig bei hohem Druck und erhöhter Temperatur umzusetzen oder/und bereits derart umgesetzte Substanzen der Schmierstoffzusammensetzung zuzusetzen. Wässerige Schmierstoffzusammensetzungen mit einem Zusatz an Ammoniak sollten vorzugsweise nicht über 30 °C erwärmt werden. Wässerige Schmierstoffzusammensetzungen mit einem Zusatz an mindestens einem Amin sollten werden vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 60 bis 95 °C gehalten, in dem viele Umsetzungen zu Aminsalzen stattfinden.It has proved advantageous in several embodiments, at least one amine, in particular at least one Aminalkohol, a For example, it is preferred to add ionomer, a single non-ionomer, a mixture containing at least one ionomer, or / and a mixture containing at least one non-ionomer in advance in the preparation of the aqueous lubricant composition. The previous addition is often beneficial to allow reactions to organic salts. The amines usually react with any organic polymeric material containing carboxyl groups, as far as the temperatures for the reactions are sufficiently high. These reactions are preferably carried out at or above the temperatures of the melting point / melting range of the corresponding polymeric compounds. If the temperature remains below the melting point / melting range of the corresponding polymeric compounds, in many cases no conversion to an organic salt will take place. This will then not facilitate the cleaning of the formed workpiece. As an alternative then remain only the possibilities to implement the corresponding polymeric compounds separately and consuming at high pressure and elevated temperature and / or already added such substances of the lubricant composition. Aqueous lubricant compositions with an addition of ammonia should preferably not be heated above 30 ° C. Aqueous lubricant compositions with an addition of at least one amine should preferably be maintained in a temperature range of 60 to 95 ° C, in which many reactions take place to amine salts.

Der Zusatz von mindestens einem Neutralisationsmittel wie z.B. mindestens eines Amins oder/und mindestens eines Aminalkohols hilft, das organische polymere Material besser wasserlöslich oder/und besser wasserdispergierbar zu machen. Die Reaktionen zu entsprechenden Salzen verlaufen bevorzugt mit wasserlöslichen oder/und wasserdispergierten organischen polymeren Materialien. Besonders bevorzugt ist, dass das mindestens eine Neutralisationsmittel, insbesondere mindestens ein Amin, bereits frühzeitig bei dem Zusammenmischen der verschiedenen Komponenten der wässerigen Schmierstoffzusammensetzung zugesetzt wird und dadurch gegebenenfalls mindestens ein bereits enthaltenes organisches polymeres Material oder/und mindestens ein danach zugegebenes organisches polymeres Material zumindest teilweise neutralisiert wird.The addition of at least one neutralizing agent, such as at least one amine or / and at least one amine alcohol, helps to make the organic polymeric material more water soluble and / or better water dispersible. The reactions to corresponding salts preferably proceed with water-soluble or / and water-dispersed organic polymeric materials. It is particularly preferred that the at least one neutralizing agent, in particular at least one amine, is added at an early stage in the mixing together of the various components of the aqueous lubricant composition and thereby optionally at least one already contained organic polymeric material or / and at least one thereafter added organic polymeric material is at least partially neutralized.

Vorzugsweise wird das Neutralisationsmittel im Überschuss zugegeben o- der/und ist in der Schmierstoffzusammensetzung oder/und im Überzug im Überschuss enthalten.Preferably, the neutralizing agent is added in excess or / and is contained in the lubricant composition and / or in the coating in excess.

Das mindestens eine Neutralisationsmittel, insbesondere der mindestens eine Aminalkohol, kann hierbei auch zur Einstellung des pH-Wertes eines Gemisches bzw. der wässerigen Schmierstoffzusammensetzung verwendet werden.The at least one neutralizing agent, in particular the at least one amine alcohol, can also be used to adjust the pH of a mixture or of the aqueous lubricant composition.

Die organischen Salze haben gegenüber den Ionomeren oder/und gegenüber den Nicht-Ionomeren den Vorteil, dass sie oft besser wasserlöslich oder/und besser wasserdispergierbar sind als die entsprechenden Ionomere oder/und Nicht-Ionomere. Dadurch lassen sich in der Regel die Überzüge und Ablagerungen vom Kaltumformen besser vom umgeformten Werkstück entfernen. Häufig ergeben sich mit den organischen Salzen niedrigere Erweichungsbereiche/Erweichungspunkte oder/und niedrigere Schmelzbereiche/Schmelzpunkte, was oft vorteilhaft ist. Gegebenenfalls ergeben sich für die gewünschten Verarbeitungsbedingungen auch bessere Schmiereigenschaften.The organic salts have the advantage over ionomers and / or non-ionomers of being often more water-soluble and / or better water-dispersible than the corresponding ionomers and / or non-ionomers. As a result, the coatings and deposits from cold forming can be better removed from the formed workpiece. Frequently, lower softening ranges / softening points or / and lower melting ranges / melting points result with the organic salts, which is often advantageous. Optionally, better lubricating properties also result for the desired processing conditions.

Als organische Salze sind vor allem Aminsalze oder/und organische Ammoniumsalze bevorzugt. Ganz besonders bevorzugt sind Aminsalze, da diese nach dem Aufbringen der wässerigen Schmierstoffzusammensetzung ihre Zusammensetzung nicht stärker verändern und eine höhere Wasserlöslichkeit oder/und Wasserdispergierbarkeit aufweisen und daher dazu beitragen, die Beschichtung und die Ablagerungen auf dem umgeformten Werkstück nach dem Kaltumformen vergleichsweise leicht zu entfernen. Bei den organischen Ammoniumsalzen dagegen entweicht nach dem Aufbringen der wässerigen Schmierstoffzusammensetzung schnell Ammoniak, was nicht nur eine Geruchsbelästigung darstellen kann, sondern auch eine Rückreaktion der Ammoniumsalze zu den ursprünglichen organischen polymeren Substanzen bedingt, die sich dann später schlechter als die Aminsalze entfernen lassen. Dabei ergeben sich chemisch und in Wasser recht beständige Überzüge. Bei Verwendung von Hydroxid(en) als Neutralisationsmittel ergeben oft recht harte und spröde, aber wasserempfindliche Überzüge.As organic salts, especially amine salts and / or organic ammonium salts are preferred. Very particular preference is given to amine salts since, after application of the aqueous lubricant composition, they do not change their composition more strongly and have higher water solubility and / or water dispersibility and therefore help to relatively easily remove the coating and the deposits on the formed workpiece after cold working. In the case of the organic ammonium salts, on the other hand, after application of the aqueous lubricant composition, ammonia quickly escapes, which is not the only thing may represent an odor nuisance, but also causes a back reaction of the ammonium salts to the original organic polymeric substances, which then later can be removed worse than the amine salts. This results in chemically and in water quite resistant coatings. The use of hydroxide (s) as a neutralizing agent often results in fairly hard and brittle, but water-sensitive coatings.

Der Gehalt des mindestens einen Neutralisationsmittels, insbesondere auch des mindestens einen Aminalkohols, in der Schmierstoffzusammensetzung kann - insbesondere je nach Säurezahl des Ionomers bzw. Nicht-Ionomers-zu Beginn der Neutralisationsreaktion vorzugsweise bei Null oder im Bereich von 0,05 bis 15, von 0,2 bis 12, von 0,5 bis 10, von 0,8 bis 8, von 1 bis 6, von 1,5 bis 4 oder von 2 bis 3 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe liegen. Höhere Gehalte können in manchen Ausführungsformen insbesondere bei einem Zusatz von mindestens einem Amin vorteilhaft sein, während bei einem Zusatz von Ammoniak oder/und mindestens einem Hydroxid in den meisten Ausführungsformen eher geringere Gehalte gewählt werden. Das Gewichtsverhältnis der Gehalte an Neutralisationsmittel(n), insbesondere auch an Aminalkohol(en), zu Gehalten an Ionomer(en) oder/und Nicht-Ionomer(en) oder/und zum Gesamtgehalt an organischem polymeren Material liegt vorzugsweise im Bereich von 0,001 : 1 bis 0,2 : 1, besonders bevorzugt im Bereich von 0,003 : 1 bis 0,15 : 1, von 0,006 : 1 bis 0,1 : 1 oder von 0,01 : 1 bis 0,05 : 1.The content of the at least one neutralizing agent, in particular also the at least one Aminalkohols, in the lubricant composition may - especially depending on the acid number of the ionomer or non-ionomer - at the beginning of the neutralization reaction, preferably at zero or in the range of 0.05 to 15, from 0 , 2 to 12, from 0.5 to 10, from 0.8 to 8, from 1 to 6, from 1.5 to 4 or from 2 to 3 wt .-% of the solids and active ingredients. Higher contents may be advantageous in some embodiments, in particular with the addition of at least one amine, while in the case of an addition of ammonia or / and at least one hydroxide in most embodiments rather lower contents are selected. The weight ratio of the contents of neutralizing agent (s), in particular to amine alcohol (s), to contents of ionomer (s) or / and non-ionomer (s) or / and to the total content of organic polymeric material is preferably in the range of 0.001: From 1 to 0.2: 1, more preferably in the range of from 0.003: 1 to 0.15: 1, from 0.006: 1 to 0.1: 1, or from 0.01: 1 to 0.05: 1.

Die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung oder/und der hieraus gebildete Überzug weist/weisen vorzugsweise einen Gehalt an mindestens einem organischen Salz, das vorzugsweise durch Neutralisation gebildet wurde, im Bereich von 0,1 bis 95 oder 1 bis 90 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe auf. Vorzugsweise beträgt der Gehalt an mindestens einem Salz 3 bis 85, 8 bis 80, 12 bis 75, 20 bis 70, 25 bis 65, 30 bis 60, 35 bis 55 oder 40 bis 50 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe der Schmierstoffzusammensetzung. Das Gewichtsverhältnis der Gehalte an mindestens einem organischen Salz zu Gehalten an Ionomer(en) oder/und Nicht-Ionomer(en) liegt in der Schmierstoffzusammensetzung oder/und im Überzug vorzugsweise im Bereich von 0,01 : 1 bis 100 : 1, besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 : 1 bis 95 : 1, von 1 : 1 bis 90 : 1, von 2 : 1 bis 80 : 1, von 3 : 1 bis 60 : 1, von 5 : 1 bis 40 : 1 oder von 8 : 1 bis 20 : 1.The lubricant composition of the present invention and / or the coating formed therefrom preferably has a content of at least one organic salt, preferably formed by neutralization, in the range of 0.1 to 95 or 1 to 90% by weight of the solids and active ingredients on. Preferably, the content of at least one salt is 3 to 85, 8 to 80, 12 to 75, 20 to 70, 25 to 65, 30 to 60, 35 to 55 or 40 to 50 wt .-% of the solids and active ingredients of the lubricant composition , The weight ratio of the contents of at least one Organic salt in amounts of ionomer (s) or / and non-ionomer (s) is in the lubricant composition or / and in the coating preferably in the range of 0.01: 1 to 100: 1, particularly preferably in the range of 0.1: 1 to 95: 1, from 1: 1 to 90: 1, from 2: 1 to 80: 1, from 3: 1 to 60: 1, from 5: 1 to 40: 1 or from 8: 1 to 20: 1 ,

Wachse:waxes:

Entsprechend der in dieser Anmeldung verwendeten Definition soll ein Wachs eine Verbindung bedeuten, die einen definierten Schmelzpunkt hat, die im geschmolzenen Zustand eine recht geringe Viskosität aufweist und die geeignet ist, in kristalliner Form aufzutreten. Typischerweise weist ein Wachs keinen oder keinen wesentlichen Gehalt an Carboxylgruppen auf, ist hydrophob und ist in hohem Ausmaß chemisch inert.According to the definition used in this application, a wax is intended to mean a compound which has a defined melting point, which in the molten state has a fairly low viscosity and which is capable of occurring in crystalline form. Typically, a wax has no or no substantial content of carboxyl groups, is hydrophobic, and is highly chemically inert.

Die Schmierstoffzusammensetzung oder/und der hieraus gebildete Überzug kann vorzugsweise mindestens ein Wachs, insbesondere jeweils mindestens ein Paraffinwachs, ein Carnaubawachs, ein Silikonwachs, ein Amidwachs, ein Ethylen- oder/und ein Propylen-basiertes Wachs oder/und ein kristallines Wachs enthalten. Insbesondere kann es zur Erhöhung der Gleit- oder/und Kriechfähigkeit des sich bildenden oder/und gebildeten Überzugs, der Trennung von Werkstück und Werkzeug sowie zur Reibungsminderung dienen. Vorzugsweise ist kein Wachs oder ein Gehalt an mindestens einem Wachs im Bereich von 0,05 bis 60 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe in der Schmierstoffzusammensetzung oder/und im Überzug enthalten, besonders bevorzugt und insbesondere je nach den Einsatzbedingungen und chemischer Gesamtzusammensetzung beispielsweise im Bereich von 0,5 bis 52, 1 bis 40, 2 bis 35, 3 bis 30, 4 bis 25, 5 bis 20, 6 bis 15, 7 bis 12 oder 8 bis 10 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe. Vorzugsweise liegt der Gehalt an dem einzelnen Wachs jeweils im Bereich von 0,05 bis 36 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe in der Schmierstoffzusammensetzung oder/und im Überzug enthalten, besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 30, 1 bis 25, 2 bis 20, 3 bis 16, 4 bis 12, 5 bis 10 oder 6 bis 8 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe.The lubricant composition and / or the coating formed therefrom may preferably contain at least one wax, in particular at least one paraffin wax, a carnauba wax, a silicone wax, an amide wax, an ethylene and / or a propylene-based wax and / or a crystalline wax. In particular, it can serve to increase the lubricity and / or creep of the forming and / or formed coating, the separation of the workpiece and the tool and to reduce friction. Preferably, no wax or a content of at least one wax in the range of 0.05 to 60 wt .-% of the solids and active ingredients in the lubricant composition and / or in the coating contained, more preferably and in particular depending on the conditions of use and total chemical composition, for example in the range of 0.5 to 52, 1 to 40, 2 to 35, 3 to 30, 4 to 25, 5 to 20, 6 to 15, 7 to 12 or 8 to 10 wt .-% of the solids and active ingredients. Preferably, the content of the individual wax is in each case in the range from 0.05 to 36% by weight of the solids and active substances in the lubricant composition or / and in the coating, particularly preferably in the range of 0.5 to 30, 1 to 25, 2 to 20, 3 to 16, 4 to 12, 5 to 10 or 6 to 8 wt .-% of the solids and active ingredients.

Mindestens ein Wachs kann vorzugsweise eine mittlere Partikelgröße im Bereich von 0,01 bis 15 µm aufweisen, besonders bevorzugt im Bereich von 0,03 bis 8 µm oder 0,1 bis 4 µm. Bei diesen Partikelgrößen kann es in vielen Ausführungsformen bevorzugt sein, wenn die Wachspartikel zumindest teilweise aus dem gebildeten Überzug herausstehen.At least one wax may preferably have an average particle size in the range from 0.01 to 15 μm, particularly preferably in the range from 0.03 to 8 μm or 0.1 to 4 μm. With these particle sizes, it may be preferred in many embodiments if the wax particles at least partially protrude from the formed coating.

Auf den Zusatz von mindestens einem Wachs kann verzichtet werden, insbesondere wenn die Kaltumformung nicht zu schwer ist oder/und wenn ein höherer Gehalt an lonomer, an wachsartiger Substanz oder/und an wasserlöslichem, wasserhaltigem oder/und wasserbindendem Oxid oder/und Silicat enthalten ist. Nur bei schwerem Kaltfließpressen mit Schmierstoffzusammensetzungen von sehr hohem lonomer-Gehalt kann auf einen Wachszusatz verzichtet werden. In den meisten Ausführungsformen ist jedoch ein Zusatz von mindestens einem Wachs vorteilhaft. Der zumindest teilweise erweichte oder zumindest teilweise schmelzende Überzug kann während der Kaltumformung auf dem umzuformenden Werkstück aufziehen und einen Trennfilm zwischen Werkstück und Werkzeug bilden. Hierdurch können z.B. Riefen im Werkstück vermieden werden.The addition of at least one wax can be dispensed with, in particular if the cold forming is not too heavy and / or if a higher content of ionomer, waxy substance or / and water-soluble, hydrous and / or water-binding oxide and / or silicate is contained , Only with heavy cold extrusion with lubricant compositions of very high ionomer content can be dispensed with a wax additive. In most embodiments, however, an addition of at least one wax is advantageous. The at least partially softened or at least partially melting coating can raise during cold working on the workpiece to be formed and form a release film between the workpiece and the tool. As a result, e.g. Grooves in the workpiece are avoided.

Das Gewichtsverhältnis der Gehalte an mindestens einem Wachs zum Gesamtgehalt an lonomer(en) oder/und Nicht-Ionomer(en) in der Schmierstoffzusammensetzung oder/und im hieraus gebildeten Überzug liegt vorzugsweise im Bereich von 0,01 : 1 bis 8 : 1, besonders bevorzugt im Bereich von 0,08 : 1 bis 5 : 1, von 0,2 : 1 bis 3 : 1, von 0,3 : 1 bis 2 : 1, von 0,4 : 1 bis 1,5 : 1, von 0,5 : 1 bis 1 : 1 oder von 0,6 : 1 bis 0,8 : 1. Hierdurch können unterschiedliche Gehaltsbereiche besonders vorteilhaft sein: Einmal sehr geringe, ein anderes Mal sehr hohe Gehalte. Ein vergleichsweise sehr hoher Wachsgehalt empfiehlt sich beim Gleitziehen, beim Tiefziehen und bei leichten bis mittelschweren Kaltmassivumformungen. Ein vergleichsweise geringer Wachsgehalt hat sich bei schwerem Kaltfließpressen oder bei schwierigen Gleitziehoperationen wie z.B. von Massivteilen und von besonders dickem Draht als ausreichend erwiesen.The weight ratio of the contents of at least one wax to the total content of ionomer (s) and / or non-ionomer (s) in the lubricant composition and / or in the coating formed therefrom preferably ranges from 0.01: 1 to 8: 1, especially preferably in the range of 0.08: 1 to 5: 1, from 0.2: 1 to 3: 1, from 0.3: 1 to 2: 1, from 0.4: 1 to 1.5: 1, of 0.5: 1 to 1: 1 or from 0.6: 1 to 0.8: 1. As a result, different content ranges can be particularly advantageous: once very low, sometimes very high levels. A comparatively very high wax content is recommended for sliding pull, deep drawing and light to medium hard cold forming. A comparatively lower Wax content has been found to be sufficient for heavy cold extrusion or difficult sliding operations such as solid parts and extra thick wire.

Besonders bevorzugt ist ein Gehalt an zwei, drei, vier oder von mehr als vier verschiedenen Wachsen, insbesondere solchen, die deutlich unterschiedliche Schmelzbereiche/Schmelzpunkte oder/und Viskositäten aufweisen. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Schmierstoffzusammensetzung oder/und der hieraus gebildete Überzug über einen größeren Temperaturbereich, der durch das Kaltumformen beim Aufheizen des metallischen Werkstücks durchlaufen wird, mehrere aufeinander folgende Erweichungsbereiche/Erweichungspunkte oder/und Schmelzbereiche/Schmelzpunkte aufweist, insbesondere so, dass sich eine im Wesentlichen kontinuierliche Änderung der thermischen oder/und mechanischen Eigenschaften oder/und der Viskosität der Schmierstoffzusammensetzung oder/und des erweichenden o- der/und schmelzenden Überzugs ergibt.Particularly preferred is a content of two, three, four or more than four different waxes, in particular those having significantly different melting ranges / melting points and / or viscosities. In this case, it is preferred that the lubricant composition and / or the coating formed therefrom have a plurality of successive softening areas / softening points or / and melting areas / melting points over a larger temperature range, which is passed through the cold forming during heating of the metallic workpiece, in particular such that there is a substantially continuous change in the thermal and / or mechanical properties and / or viscosity of the lubricant composition and / or the softening / / melting and / or melting coating.

Häufig weisen die Wachse in der Schmierstoffzusammensetzung oder/und im hieraus gebildeten Überzug mindestens einen Schmelzbereich/Schmelzpunkt im Bereich von 50 bis 120 °C (z.B. Paraffinwachse), von 80 bis 90 °C (z.B. Carnaubawachse), von 75 bis 200 °C (z.B. Amidwachse), von 90 bis 145 °C (z.B. Polyethylenwachse) oder von 130 bis 165 °C (z.B. Polypropylenwachse) auf. Niedrig-schmelzende Wachse können auch dazu dienen, im Anfangsstadium des Kaltumformens insbesondere bei kaltem Werkstück und bei kaltem Werkzeug bereits eine Schmierung zu gewährleisten und die Reibung zu senken. Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, sogar mindestens zwei niedrig-schmelzende Wachse - beispielsweise mit mindestens einem Schmelzbereich/Schmelzpunkt Tm im Bereich von 60 bis 90 oder 65 bis 100 °C - oder/und mindestens zwei hoch-schmelzende Wachse - beispielsweise mit mindestens einem Schmelzbereich/Schmelzpunkt Tm im Bereich von 110 bis 150 oder 130 bis 160 °C - zu verwenden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn diese Wachse bei jenen niedrigen oder hohen Temperaturen im Bereich des Schmelzbereichs/Schmelzpunktes deutlich unterschiedliche Viskositäten aufweisen, wodurch bei der aufgeheizten oder/und schmelzenden Schmierstoffzusammensetzung eine bestimmte Viskosität eingestellt werden kann. So kann beispielsweise ein hochschmelzendes Amidwachs dünnflüssiger sein als ein hoch-schmelzendes Polyethylen- oder/und Polypropylenwachs.Frequently, the waxes in the lubricant composition and / or in the coating formed therefrom have at least one melting range / melting point in the range from 50 to 120 ° C (eg paraffin waxes), from 80 to 90 ° C (eg carnauba waxes), from 75 to 200 ° C ( eg amide waxes), from 90 to 145 ° C (eg polyethylene waxes) or from 130 to 165 ° C (eg polypropylene waxes). Low-melting waxes can also serve to ensure lubrication and reduce friction in the early stages of cold forming, especially when the workpiece is cold and when the tool is cold. In addition, it may be advantageous, even at least two low-melting waxes - for example, with at least one melting range / melting point T m in the range of 60 to 90 or 65 to 100 ° C - or / and at least two high-melting waxes - for example, with at least a melting range / melting point T m in the range of 110 to 150 or 130 to 160 ° C - to use. This is particularly advantageous when these waxes at those low or high Temperatures in the range of the melting range / melting point have significantly different viscosities, whereby a certain viscosity can be adjusted in the heated or / and melting lubricant composition. For example, a high melting amide wax may be less viscous than a high melting polyethylene and / or polypropylene wax.

Die Wachse werden je nach den Anwendungsbedingungen, das heißt je nach dem Werkstück und seiner Komplexität, dem Umformverfahren und der Schwere der Kaltumformung und den zu erwartenden Maximaltemperaturen an der Werkstückoberfläche, aber gegebenenfalls auch bezüglich bestimmter Schmelzbereiche/Schmelzpunkte über den gewünschten Verarbeitungsbereich, insbesondere über den gewünschten Temperaturbereich, ausgewählt.Depending on the conditions of use, that is, depending on the workpiece and its complexity, the forming process and the severity of the cold forming and the expected maximum temperatures at the workpiece surface, but possibly also with respect to certain melting ranges / melting points, the waxes are spread over the desired processing range, in particular over the desired temperature range selected.

Festschmierstoffe und Reibwertminderer:Solid lubricants and friction modifiers:

Die Schmierstoffzusammensetzung oder/und der hieraus gebildete Überzug kann/können mindestens einen Festschmierstoff oder/und mindestens einen Reibwertminderer enthalten. Insbesondere ist mindestens ein solcher Zusatz in der Schmierstoffzusammensetzung, im hieraus ausgebildeten Überzug oder/und im auf einem Überzug ausgebildeten Film auf Basis von mindestens einem Festschmierstoff vorteilhaft, wenn hohe Umformungsgrade gefordert sind. Der Gesamtgehalt an mindestens einem Festschmierstoff o- der/und mindestens einem Reibwertminderer in der Schmierstoffzusammensetzung oder/und im hieraus gebildeten Überzug liegt vorzugsweise entweder bei Null oder im Bereich von 0,5 bis 50, 1 bis 45, 3 bis 40, 5 bis 35, 8 bis 30, 12 bis 25 oder 15 bis 20 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe.The lubricant composition and / or the coating formed therefrom may contain at least one solid lubricant and / or at least one friction modifier. In particular, at least one such additive in the lubricant composition, in the coating formed therefrom and / or in the film formed on a coating based on at least one solid lubricant is advantageous when high degrees of deformation are required. The total content of at least one solid lubricant or / and at least one friction modifier in the lubricant composition and / or in the coating formed therefrom is preferably either zero or in the range of 0.5 to 50, 1 to 45, 3 to 40, 5 to 35 , 8 to 30, 12 to 25 or 15 to 20 wt .-% of the solids and active ingredients.

Bei Bedarf kann einerseits der Schmierstoffzusammensetzung mindestens ein Festschmierstoff zugesetzt werden/sein oder/und andererseits kann auf den mit einer wässerigen Schmierstoffzusammensetzung hergestellten Überzug ein Film aufgebracht werden, der mindestens einen Festschmierstoff enthält. Üblicherweise wird dann mit mindestens einem Festschmierstoff gearbeitet, wenn der Festschmierstoff-freie Überzug für die Art und Schwere der Kaltumformung und für die Komplexität des Werkstücks nicht mehr ausreicht, sondern Gefahr besteht, dass eine Kaltverschweißung zwischen Werkstück und Werkzeug auftritt, dass größere Maßungenauigkeiten am umgeformten Werkstück auftreten oder/und dass geringere Umformungsgrade als bei den Arbeitsbedingungen erwartet erzielt werden. Denn in der Regel wird versucht werden, so lange wie möglich ohne Festschmierstoff zu arbeiten.If desired, at least one solid lubricant may be added to the lubricant composition and / or on the other hand, a film containing at least one solid lubricant may be applied to the coating prepared with an aqueous lubricant composition contains. Usually, then worked with at least one solid lubricant when the solid lubricant-free coating for the type and severity of cold working and for the complexity of the workpiece is no longer sufficient, but there is a risk that a cold welding between the workpiece and tool occurs that larger dimensional inaccuracies in the formed Workpiece occur and / or that lower degrees of deformation than expected under the working conditions can be achieved. Because usually it will be tried to work as long as possible without solid lubricant.

Als Festschmierstoff können vorzugsweise Molybdändisulfid, Wolframsulfide, Wismutsulfide oder/und amorpher oder/und kristalliner Kohlenstoff dienen. Vorzugsweise wird auch aus Gründen des Umweltschutzes Schwermetallfrei gearbeitet. Alle diese Festschmierstoffe haben den Nachteil, stark zu färben und stark zu verschmutzen. Die sulfidischen Festschmierstoffe haben den Nachteil, dass die Sulfide nicht hydrolysestabil sind und leicht in schwefelige Säure überführt werden. Die schwefelige Säure kann leicht Korrosion verursachen, wenn der Festschmierstoff enthaltende Überzug und die Festschmierstoff enthaltenden Ablagerungen nicht gleich nach der Kaltumformung vom Werkstück entfernt werden.The solid lubricant may preferably be molybdenum disulfide, tungsten sulfide, bismuth sulfide or / and amorphous or / and crystalline carbon. Preferably, heavy metal free is also worked for reasons of environmental protection. All of these solid lubricants have the disadvantage of strongly staining and heavily soiling. The sulfidic solid lubricants have the disadvantage that the sulfides are not resistant to hydrolysis and are easily converted into sulfurous acid. The sulfurous acid can easily cause corrosion if the solid lubricant containing coating and the solid lubricant containing deposits are not removed from the workpiece immediately after cold working.

Die sulfidischen Festschmierstoffe sind insbesondere bei schwerer Kaltumformung und dabei entstehender mittlerer bis hoher Temperatur notwendig. Die Kohlenstoffzusätze sind insbesondere bei sehr hoher Temperatur und bei höherem Umformgrad vorteilhaft. Während Molybdändisulfid bis zu Temperaturen von etwa 450 °C eingesetzt werden kann, kann Graphit bis zu Temperaturen von etwa 1100 °C verwendet werden, wobei jedoch seine Schmierwirkung bei der Kaltumformung etwa erst bei 600 °C einsetzt. Daher wird häufig ein Gemisch aus Molybdändisulfid-Pulver, vorzugsweise besonders fein vermahlen, zusammen mit Graphit oder/und amorphem Kohlenstoff eingesetzt. Aber ein Kohlenstoff-Zusatz kann zu einem unerwünschten Aufkohlen eines Eisenwerkstoffs führen. Und ein Sulfid-Zusatz kann bei Edelstahl sogar zu interkristalliner Korrosion führen.The sulfidic solid lubricants are particularly necessary for heavy cold forming and resulting medium to high temperature. The carbon additives are particularly advantageous at very high temperature and with a higher degree of deformation. While molybdenum disulfide can be used up to temperatures of about 450 ° C, graphite can be used up to temperatures of about 1100 ° C, but its lubricating effect at cold working only starts at about 600 ° C. Therefore, a mixture of molybdenum disulfide powder, preferably very finely ground, is often used together with graphite or / and amorphous carbon. But a carbon additive can cause an undesirable carburization lead an iron material. And sulfide addition can even lead to intercrystalline corrosion in stainless steel.

Die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung oder/und der hieraus gebildete Überzug weist/weisen vorzugsweise keinen Gehalt oder einen Gehalt an mindestens einem Festschmierstoff im Bereich von 0,5 bis 50, 1 bis 45, 3 bis 40, 5 bis 35, 8 bis 30, 12 bis 25 oder 15 bis 20 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe auf.The lubricant composition of the present invention and / or the coating formed therefrom preferably has no content or content of at least one solid lubricant in the range of 0.5 to 50, 1 to 45, 3 to 40, 5 to 35, 8 to 30, 12 to 25 or 15 to 20 wt .-% of solids and active ingredients.

Unter den weiteren Reibwertminderern kann in der Schmierstoffzusammensetzung beispielsweise mindestens eine der folgenden Substanzen verwendet werden: Alkalinitrat, Alkaliformiat, Alkalipropionat, Phosphorsäureester-vorzugsweise als Aminsalz, Thiophosphat wie z.B. Zinkdialkyldithiophosphat, Thiosulfat oder/und Alkalipyrophosphat - letzteres vorzugsweise kombiniert mit Alkalithiosulfat. Sie beteiligen sich in vielen Ausführungsformen an der Ausbildung einer Schutzschicht oder/und einer Trennschicht zum Trennen von Werkstück und Werkzeug und helfen, Kaltverschweißungen zwischen Werkstück und Werkzeug zu vermeiden. Sie können aber teilweise korrosiv wirken. Denn die Phosphor oder/und Schwefel enthaltenden Zusätze können mit der metallischen Oberfläche chemisch reagieren.Among the other friction modifiers, for example, at least one of the following may be used in the lubricant composition: alkali nitrate, alkali formate, alkali propionate, phosphoric acid ester preferably as amine salt, thiophosphate, e.g. Zinc dialkyl dithiophosphate, thiosulfate and / or alkali metal pyrophosphate - the latter preferably combined with alkali metal thiosulfate. They participate in many embodiments in the formation of a protective layer and / or a release layer for separating workpiece and tool and help to avoid cold welding between the workpiece and tool. But they can be partially corrosive. Because the phosphorus and / or sulfur-containing additives can react chemically with the metallic surface.

Die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung oder/und der hieraus gebildete Überzug weist/weisen vorzugsweise keinen Gehalt oder einen Gehalt an mindestens einem Reibwertminderer im Bereich von 0,05 bis 5 oder 0,1 bis 4 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe auf, besonders bevorzugt im Bereich von 0,3 bis 3, von 0,5 bis 2,5 oder von 1 bis 2 Gew.-%.The lubricant composition according to the invention or / and the coating formed therefrom preferably has / does not have a content or a content of at least one coefficient of friction reducer in the range from 0.05 to 5 or 0.1 to 4% by weight of the solids and active substances, more preferably in the range of 0.3 to 3, from 0.5 to 2.5 or from 1 to 2 wt .-%.

Additive:additives:

Die Schmierstoffzusammensetzung oder/und der hieraus gebildete Überzug kann/können jeweils mindestens ein Additiv enthalten. Sie kann/können mindestens ein Additiv ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus verschleißschützenden Additiven, Silan-Zusätzen, Elastomeren, Filmbildungshilfsmitteln, Korrosionsschutzmitteln, Tensiden, Entschäumern, Verlaufsmitteln, Bioziden, Verdickern und organischen Lösemitteln enthalten. Der Gesamtgehalt an Additiven in der Schmierstoffzusammensetzung oder/und im hieraus gebildeten Überzug liegt vorzugsweise im Bereich von 0,005 bis 20, 0,1 bis 18, 0,5 bis 16, 1 bis 14, 1,5 bis 12, 2 bis 10, 2,5 bis 8, 3 bis 7 oder 4 bis 5,5 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe. Verdicker auf Basis von Nichtlonomeren sind bei diesen Gehalten ausgenommen und werden bei den Nicht-Ionomeren berücksichtigt. Je nach den geplanten Anwendungsbedingungen und Kaltumformvorgängen und je nach der Ausgestaltung der Schmierstoffzusammensetzung oder/und des Überzugs können der Gehalt an und die Auswahl an Additiven in weiten Grenzen schwanken.The lubricant composition and / or the coating formed therefrom may each contain at least one additive. You can / at least one additive selected from the group consisting of wear-protective additives, silane additives, elastomers, film-forming aids, Corrosion inhibitors, surfactants, defoamers, flow control agents, biocides, thickeners and organic solvents. The total content of additives in the lubricant composition and / or in the coating formed therefrom is preferably in the range of 0.005 to 20, 0.1 to 18, 0.5 to 16, 1 to 14, 1.5 to 12, 2 to 10, 2 , 5 to 8, 3 to 7 or 4 to 5.5 wt .-% of the solids and active ingredients. Thickeners based on non-monomers are excluded at these levels and are considered in the non-ionomers. Depending on the intended conditions of use and cold forming operations and on the design of the lubricant composition and / or the coating, the content and the choice of additives can vary within wide limits.

Ferner kann in der Schmierstoffzusammensetzung oder/und im hieraus gebildeten Überzug vorzugsweise mindestens eine der folgenden Substanzen verwendet werden/sein, um als verschleißschützende Additive oder/und als Reibungsminderer zu wirken: Organische polymere Substanzen erhöhter Temperaturstabilität wie z.B. Polyamidpulver oder/und Fluor-haltiges Polymer wie z.B. PTFE - bei denen beide Stoffklassen zu den Nicht-Ionomeren gehören, Silane/Silanole/Siloxane (= Silan-Zusatz), Polysiloxane, aber auch insbesondere Calcium-haltige Phosphate können so wirken. Die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung oder/und der hieraus gebildete Überzug weist/weisen vorzugsweise keinen Gehalt oder einen Gehalt an mindestens einer verschleißschützenden organischen Substanz im Bereich von 0,1 bis 10 oder 0,5 bis 8 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe auf. Vorzugsweise beträgt dieser Gehalt 1 bis 6, 2 bis 5 oder 3 bis 4 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe.Further, in the lubricant composition and / or in the coating formed therefrom, preferably at least one of the following substances may be used to act as wear-protecting additives and / or as friction modifiers: organic polymeric substances of increased temperature stability such as polyamide powder and / or fluorine-containing polymer such as PTFE - where both classes belong to the non-ionomers, silanes / silanols / siloxanes (= silane additive), polysiloxanes, but also in particular calcium-containing phosphates can act as. The lubricant composition of the invention and / or the coating formed therefrom preferably does not have a content or content of at least one wear-resistant organic substance in the range of 0.1 to 10 or 0.5 to 8% by weight of the solids and active ingredients. Preferably, this content is 1 to 6, 2 to 5 or 3 to 4 wt .-% of the solids and active ingredients.

In Versuchen wurden verschiedene wässerige Lösungen mit mindestens einem Silan-Zusatz in Konzentrationen im Bereich von 5 bis 50 Gew.-%, insbesondere auch eine 8%ige, eine 12%ige und eine 18%ige Lösung, auf Basis von mindestens einem Silan/Silanol/Siloxan auf Basis von γ-Aminopropyltriethoxysilan, Diaminosilan oder/und 1,2-Bis(trimethoxysilyl)ethan zum Vorspülen des phosphatierten Werkstücks verwendet, angetrocknet und danach mit der Schmierstoffzusammensetzung beschichtet. Alternativ kann diese Lösung auch der wässerigen Schmierstoffzusammensetzung zugemischt werden. In beiden Varianten wirkte sich dieser Zusatz mit einer deutlichen Verbesserung der Gleitfähigkeit aus. Insbesondere können hierzu jeweils mindestens ein Acyloxysilan, ein Alkoxysilan, ein Silan mit mindestens einer Aminogruppe wie ein Aminoalkylsilan, ein Silan mit mindestens einer Bernsteinsäuregruppe oder/und Bernsteinsäureanhydridgruppe, ein Bis-Silyl-Silan, ein Silan mit mindestens einer Epoxygruppe wie ein Glycidoxysilan, ein (Meth)acrylato-Silan, ein Multi-Silyl-Silan, ein Ureidosilan, ein Vinylsilan oder/und mindestens ein Silanol oder/und mindestens ein Siloxan von chemisch entsprechender Zusammensetzung wie die zuvor genannten Silane in der Schmierstoffzusammensetzung oder/und im Überzug enthalten sein.Various aqueous solutions containing at least one silane additive in concentrations in the range from 5 to 50% by weight, in particular also an 8%, a 12% and an 18% solution, based on at least one silane, have been used in experiments. Silanol / siloxane based on γ-aminopropyltriethoxysilane, diaminosilane or / and 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane for prewashing of the phosphated workpiece, dried and then coated with the lubricant composition. Alternatively, this solution may also be mixed with the aqueous lubricant composition. In both variants, this addition had a significant improvement in lubricity. In particular, for this purpose, at least one acyloxysilane, an alkoxysilane, a silane having at least one amino group such as an aminoalkylsilane, a silane having at least one succinic group and / or succinic anhydride group, a bis-silyl silane, a silane having at least one epoxy group such as glycidoxysilane may be used (Meth) acrylato-silane, a multi-silyl-silane, a ureidosilane, a vinylsilane or / and at least one silanol and / or at least one siloxane of chemically corresponding composition such as the aforementioned silanes in the lubricant composition and / or in the coating ,

Sie kann vorzugsweise mindestens ein Elastomer, insbesondere ein Hydroxy-terminiertes Polysiloxan vorzugsweise mit einem Molekulargewicht größer als 90.000, zur Erhöhung der Gleitfähigkeit und Kratzbeständigkeit enthalten, insbesondere mit einem Gehalt von 0,01 bis 5 oder von 0,2 bis 2,5 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe der Schmierstoffzusammensetzung oder/und des Überzugs.It may preferably contain at least one elastomer , in particular a hydroxy-terminated polysiloxane preferably having a molecular weight greater than 90,000, for increasing lubricity and scratch resistance, in particular at a content of 0.01 to 5 or from 0.2 to 2.5 wt. -% of the solid and active substances of the lubricant composition or / and of the coating.

Sie kann vorzugsweise mindestens ein Filmbildungshilfsmittel zur Herstellung eines weitgehend oder gänzlich geschlossenen organischen Überzugs enthalten. In den meisten Ausführungsformen wird der Überzug zum Kaltumformen nicht vollständig geschlossen sein, was für diese Einsatzzwecke völlig ausreicht, wenn er anschließend vom umgeformten Werkstück wieder entfernt wird. Falls jedoch der Überzug zumindest teilweise auf dem umgeformten Werkstück zumindest teilweise verbleiben soll, kann in manchen Ausführungsformen der Zusatz von mindestens einem Filmbildungshilfsmittel vorteilhaft sein. Eine Filmbildung unter Einwirkung des mindestens einen Filmbildungshilfsmittels kann insbesondere zusammen mit entsprechenden Nicht-Ionomeren sowie beispielsweise mit Wasserglas erfolgen. Der Film kann insbesondere zusammen mit Ionomeren, Nicht-Ionomeren sowie beispielsweise mit Wasserglas gebildet werden. Der Zusatz von Filmbildungshilfsmittel(n) lohnt sich insbesondere bei Überzügen, die nach dem Kaltumformen zumindest teilweise auf dem umgeformten Werkstück erhalten bleiben sollen wie z.B. bei Lenkungsteilen. Hierdurch kann das Werkstück dort auf Dauer vor Korrosion geschützt werden. Als Filmbildungshilfsmittel werden üblicherweise langkettige Alkohole oder/und Alkoxylate eingesetzt. Vorzugsweise werden jeweils mindestens ein Butandiol, ein Butylglykol, ein Butyldiglykol, ein Ethylenglykolether oder/und jeweils mindestens ein Polypropylenglykolether, ein Polytetrahydrofuran, ein Polyetherpolyol oder/und ein Polyesterpolyol eingesetzt. Vorzugsweise liegt der Gehalt an Filmbildungshilfsmittel(n) in der Schmierstoffzusammensetzung im Bereich von 0,03 bis 5 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe der Schmierstoffzusammensetzung oder/und des Überzugs, besonders bevorzugt bei 0,1 bis 2 Gew.-%. Das Gewichtsverhältnis der Gehalte an organischem Filmbildner zu Gehalten an Filmbildungshilfsmitteln in der Schmierstoffzusammensetzung liegt vorzugsweise im Bereich von 10 : 1 bis 400 : 1, von 20 : 1 bis 250 : 1 oder von 40 : 1 bis 160 : 1, besonders bevorzugt im Bereich von 50 : 1 bis 130 : 1, von 60 : 1 bis 110 : 1 oder von 70 : 1 bis 100 : 1.It may preferably contain at least one film-forming aid for producing a substantially or wholly-closed organic coating. In most embodiments, the cold-working coating will not be fully closed, which is quite sufficient for these applications when subsequently removed from the formed workpiece. However, if the coating is to remain at least partially at least partially on the formed workpiece, in some embodiments, the addition of at least one film-forming aid may be advantageous. Film formation under the action of the at least one film-forming auxiliary can be carried out in particular together with corresponding non-ionomers and, for example, with water glass. The film can be formed in particular together with ionomers, non-ionomers and, for example, with water glass. The addition of film-forming aids is particularly worthwhile for coatings which, after cold forming, are to be at least partially retained on the formed workpiece, for example in the case of steering parts. As a result, the workpiece can be permanently protected against corrosion there. As film-forming aids usually long-chain alcohols and / or alkoxylates are used. Preferably, in each case at least one butanediol, a butyl glycol, a butyl diglycol, an ethylene glycol ether and / or in each case at least one polypropylene glycol ether, a polytetrahydrofuran, a polyether polyol and / or a polyester polyol are used. Preferably, the level of film-forming assistant (s) in the lubricant composition is in the range of 0.03 to 5% by weight of the lubricants and / or coatings solid and active ingredients, more preferably 0.1 to 2% by weight. The weight ratio of organic film-forming agent contents to film-forming aids in the lubricant composition is preferably in the range of 10: 1 to 400: 1, 20: 1 to 250: 1, or 40: 1 to 160: 1, more preferably in the range of 50: 1 to 130: 1, from 60: 1 to 110: 1 or from 70: 1 to 100: 1.

Die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung kann vorzugsweise mindestens ein Korrosionsschutzmittel wie z.B. auf Basis von Carboxylat, Dicarbonsäure, organischem Aminsalz, Succinat oder/und Sulfonat enthalten. Ein solcher Zusatz kann insbesondere bei Überzügen, die auf dem umgeformten Werkstück zumindest teilweise auf Dauer verbleiben sollen, oder/und bei der Gefahr des Anrostens, z.B. beim Flash Rusting, von Vorteil sein. Das mindestens eine Korrosionsschutzmittel ist vorzugsweise in einem Gehalt von 0,005 bis 2 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe der Schmierstoffzusammensetzung oder/und des Überzugs, besonders bevorzugt von 0,1 bis 1,2 Gew.-% enthalten.The lubricant composition according to the invention may preferably contain at least one corrosion inhibitor, for example based on carboxylate, dicarboxylic acid, organic amine salt, succinate or / and sulfonate. Such addition may be particularly advantageous for coatings that are to remain at least partially permanently on the formed workpiece, and / or at the risk of Anros, for example, when Flash Rusting. The at least one anticorrosive agent is preferably contained in a content of 0.005 to 2 wt .-% of the solids and active ingredients of the lubricant composition and / or the coating, particularly preferably from 0.1 to 1.2 wt .-%.

Die Schmierstoffzusammensetzung kann vorzugsweise jeweils mindestens ein Tensid, einen Entschäumer, ein Verlaufsmittel oder/und ein Biozid enthalten. Diese Additive sind vorzugsweise jeweils in einem Gehalt von 0,005 bis 0,8 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe der Schmierstoffzusammensetzung oder/und des Überzugs, besonders bevorzugt von 0,01 bis 0,3 Gew.-% enthalten.The lubricant composition may preferably each contain at least one surfactant , a defoamer , a leveling agent and / or a biocide . These additives are preferably each contained in a content of 0.005 to 0.8 wt .-% of the solids and active ingredients of the lubricant composition and / or the coating, particularly preferably from 0.01 to 0.3 wt .-%.

Ein Tensid kann als Verlaufsmittel dienen. Mindestens ein Tensid kann insbesondere ein nichtionisches Tensid sein; dieses ist vorzugsweise ein ethoxylierter Fettalkohol mit 6 bis 20 Ethylenoxidgruppen. Das mindestens eine Tensid ist vorzugsweise in einem Gehalt von 0,01 bis 2 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,05 bis 1,4 Gew.-% enthalten. Die Zugabe eines Entschäumers kann u.U. vorteilhaft sein, um die Neigung zur Schaumbildung, die insbesondere durch ein zugesetztes Tensid verstärkt oder hervorgerufen werden kann, zu bremsen.A surfactant can serve as a leveling agent. At least one surfactant may in particular be a nonionic surfactant; this is preferably an ethoxylated fatty alcohol having 6 to 20 ethylene oxide groups. The at least one surfactant is preferably contained in a content of 0.01 to 2 wt .-%, particularly preferably from 0.05 to 1.4 wt .-%. The addition of a defoamer may u.U. be advantageous to brake the tendency to foaming, which can be enhanced or caused in particular by an added surfactant.

Die Schmierstoffzusammensetzung kann vorzugsweise mindestens einen Verdicker enthalten, der als polymerer organischer Verdicker zu den Nichtlonomeren gehört und ansonsten nicht zu den Nicht-Ionomeren, sondern zu den Additiven gehört. Vorzugsweise wird hierzu jeweils mindestens eine primäre oder/und tertiäre Amin-enthaltende Verbindung, eine Cellulose, ein Cellulose-Derivat, ein Silicat wie z.B. eines auf Basis von Bentonit oder/und mindestens einem anderen Schichtsilicat, eine Stärke, ein Stärke-Derivat oder/und ein Zucker-Derivat eingesetzt. Er ist vorzugsweise in der Schmierstoffzusammensetzung oder/und im hieraus gebildeten Überzug in einem Gehalt von 0,1 bis 12 oder von 1 bis 6 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe der Schmierstoffzusammensetzung oder/und des Überzugs enthalten.The lubricant composition may preferably contain at least one thickener which belongs to the non-monomers as a polymeric organic thickener and otherwise belongs not to the non-ionomers, but to the additives. For this purpose, preference is given in each case to at least one primary or / and tertiary amine-containing compound, a cellulose, a cellulose derivative, a silicate such as, for example, a bentonite-based or / and at least one other layered silicate, a starch, a starch derivative or / and a sugar derivative used. It is preferably contained in the lubricant composition and / or in the coating formed therefrom in a content of 0.1 to 12 or from 1 to 6 wt .-% of the solids and active ingredients of the lubricant composition and / or the coating.

Darüber hinaus kann gegebenenfalls auch mindestens ein organisches Lösemittel oder/und mindestens ein Lösungsvermittler zugegeben werden oder/und in der Schmierstoffzusammensetzung enthalten sein. Vorzugsweise sind in der Schmierstoffzusammensetzung oder/und im hieraus gebildeten Überzug jeweils keine oder keine höheren Gehalte (z.B. weniger als 0,5 Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe der Schmierstoffzusammensetzung oder/und des Überzugs) enthalten an Chlor-haltigen Verbindungen, Fluor-haltigen Verbindungen wie insbesondere Fluor-haltigen Polymeren/Copolymeren, Verbindungen auf Basis von oder mit einem Gehalt an Isocyanat oder/und Isocyanurat, Melaminharz, Phenolharz, Polyethylenimin, Polyoxyethylen, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polyvinylester, Polyvinyl-pyrrolidon, stärker korrodierend wirkenden Substanzen, an umweltunfreundlichen oder/und giftigen Schwermetallverbindungen, an Boraten, Chromaten, Chromoxiden, weiteren Chromverbindungen, Molybdaten, Phosphaten, Polyphosphaten, Vanadaten, Wolframaten, Metallpulvern oder/und an einer in der Kaltumformung gebräuchlichen Seife wie Alkali- oder/und Erdalkalistearate oder/und wie weitere Derivate von Fettsäuren mit einer Kettenlänge im Bereich von etwa 8 bis etwa 22 Kohlenstoffatomen. Insbesondere in Ausführungsformen, die frei sind von Nicht-Polymer, ist es bevorzugt, der Schmierstoffzusammensetzung kein Filmbildungshilfsmittel zuzusetzen.In addition, if appropriate, at least one organic solvent or / and at least one solubilizer may also be added or / and contained in the lubricant composition. Preferably, in the lubricant composition and / or in the coating formed therefrom, no or no higher contents (eg less than 0.5% by weight of the solids and active substances of the lubricant composition and / or the coating) of chlorine-containing compounds, fluorine compounds containing in particular fluorine-containing polymers / copolymers, compounds based on or containing isocyanate or / and isocyanurate, melamine resin, phenolic resin, polyethyleneimine, polyoxyethylene, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl ester, polyvinylpyrrolidone, more strongly corrosive substances, environmentally harmful and / or toxic heavy metal compounds, borates, chromates, chromium oxides, other chromium compounds, molybdates, phosphates, polyphosphates, vanadates, tungstates, metal powders or / and a soap commonly used in cold forming such as alkali and / or alkaline earth stearates and / or further derivatives of fatty acids with a chain In the range of about 8 to about 22 carbon atoms. In particular, in embodiments that are free of non-polymer, it is preferable not to add a film-forming aid to the lubricant composition.

Gesamtzusammensetzung:Total composition:

Die Schmierstoffzusammensetzung weist in vielen Ausführungsformen einen Feststoff- und Wirkstoffgehalt vorzugsweise im Bereich von 2 bis 95 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 3 bis 85, 4 bis 70 oder 5 bis 50, 10 bis 40, 12 bis 30 oder 15 bis 22 Gew.-% auf, wobei die restlichen Gehalte bis 100 Gew.-% entweder nur Wasser oder vorwiegend Wasser mit Gehalten an mindestens einem organischen Lösemittel oder/und an mindestens einem Lösungsvermittler sind. Vorzugsweise wird die wässerige Schmierstoffzusammensetzung vor ihrer Applikation auf der metallischen Oberfläche in Bewegung gehalten.The lubricant composition in many embodiments has a solids and active ingredient content preferably in the range of 2 to 95% by weight, in particular in the range of 3 to 85, 4 to 70 or 5 to 50, 10 to 40, 12 to 30 or 15 to 22 Wt .-%, wherein the remaining contents up to 100 wt .-% are either only water or predominantly water with contents of at least one organic solvent or / and at least one solubilizer. Preferably, the aqueous lubricant composition is agitated prior to its application to the metallic surface.

Die wässerige Schmierstoffzusammensetzung kann bei Verwendung als sogenanntes Konzentrat einen Feststoff- und Wirkstoffgehalt vorzugsweise im Bereich von 12 bis 95, 20 bis 85, 25 bis 70 oder 30 bis 55 Gew.-% aufwei-sen, als Applikationsgemisch ("Bad") vorzugsweise im Bereich von 4 bis 70, 5 bis 50, 10 bis 30 oder 15 bis 22 Gew.-%. Bei geringen Konzentrationen kann der Zusatz von mindestens einem Verdicker vorteilhaft sein.When used as a so-called concentrate, the aqueous lubricant composition may have a solids and active substance content, preferably in the Range of 12 to 95, 20 to 85, 25 to 70 or 30 to 55 wt .-% aufwei sen, as an application mixture ("bath") preferably in the range of 4 to 70, 5 to 50, 10 to 30 or 15 bis 22% by weight. At low concentrations, the addition of at least one thickener may be advantageous.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die kalt umzuformenden metallischen Formkörper mit der Schmierstoffzusammensetzung vorzugsweise über eine Zeit von 0,1 Sekunde bis 1 Stunde benetzt werden. Die Benetzungsdauer kann von der Art, Form und Größe der metallischen Formkörper sowie von der gewünschten Schichtdicke des herzustellenden Überzugs abhängen, wobei z.B. lange Rohre oft schräg in die Schmierstoffzusammensetzung eingebracht werden, damit die Luft über längere Zeit insbesondere im Rohrinneren entweichen kann. Die Applikation der wässerigen Schmierstoffzusammensetzung auf dem Werkstück kann mit allen in der Oberflächentechnik üblichen Methoden erfolgen, beispielsweise durch manuellen oder/und automatisierten Auftrag, durch Spritzen oder/und Tauchen und gegebenenfalls zusätzlich durch Abquetschen oder/und Aufwalzen, gegebenenfalls in einem Durchlauftauchverfahren.In the method according to the invention, the metallic particles to be cold formed with the lubricant composition can preferably be wetted for a time of 0.1 second to 1 hour. The wetting time may depend on the type, shape and size of the metallic moldings as well as on the desired layer thickness of the coating to be produced, e.g. Long pipes are often introduced obliquely into the lubricant composition, so that the air can escape for a long time, especially in the tube interior. The application of the aqueous lubricant composition on the workpiece can be carried out with all methods customary in surface technology, for example by manual and / or automated application, by spraying and / or dipping and optionally additionally by squeezing and / or rolling, optionally in a continuous dip process.

Um die Schmierstoffzusammensetzung zu optimieren, ist besondere Beachtung zu richten auf die Einstellung des pH-Werts, auf die Viskosität bei den auftretenden erhöhten Temperaturen sowie auf die Auswahl der zuzusetzenden Substanzen für abgestufte Erweichungsbereiche/Erweichungspunkte oder/und Schmelzbereiche/Schmelzpunkte der verschiedenen Komponenten der Schmierstoffzusammensetzung.In order to optimize the lubricant composition, particular attention must be paid to the pH adjustment, the viscosity at the elevated temperatures involved and the choice of substances to be added for graded softening / softening points and / or melting ranges / melting points of the various components of the lubricant composition ,

Hierbei können die kalt umzuformenden metallischen Formkörper mit der Schmierstoffzusammensetzung bei einer Temperatur vorzugsweise im Bereich von Raumtemperatur bis 95 °C, insbesondere bei 50 bis 75 °C, benetzt werden. Wenn die Temperatur beim Benetzen des metallischen Formkörpers unter 45 °C liegt, verläuft die Trocknung üblicherweise ohne zusätzliche Maßnahmen wie z.B. stärkeres Umspülen mit warmer Luft oder Behandlung mit Strahlungswärme sehr langsam; außerdem kann bei zu langsamer Trocknung eine Oxidation der metallischen Oberfläche, insbesondere ein Anrosten wie z.B. Flash Rust, auftreten.Here, the cold-formed metallic molded body with the lubricant composition at a temperature preferably in the range of room temperature to 95 ° C, in particular at 50 to 75 ° C, wetted. When the temperature during wetting of the metallic shaped body is below 45 ° C., the drying usually proceeds without additional measures such as, for example, stronger circulation with warm air or treatment with radiant heat very slowly; Moreover, if the drying is too slow, oxidation of the metallic surface, in particular rusting, such as Flash Rust, may occur.

Hierbei bildet sich ein Überzug aus der Schmierstoffzusammensetzung aus, dessen chemische Zusammensetzung nicht in jeder Variante mit der Ausgangszusammensetzung und dem Phasengehalt der wässerigen Schmierstoffzusammensetzung übereinstimmen muss, aber in sehr vielen Ausführungsvarianten weitgehend oder vollständig übereinstimmt. In den meisten Ausführungsvarianten treten kaum oder keine Vernetzungsreaktionen auf. Denn es handelt sich in den meisten Ausführungsformen vorwiegend oder gänzlich um ein Auftrocknen der wässerigen Schmierstoffzusammensetzung auf der metallischen Oberfläche.In this case, a coating of the lubricant composition is formed, the chemical composition of which does not have to match the starting composition and the phase content of the aqueous lubricant composition in every variant, but which largely or completely matches in many embodiments. In most embodiments hardly or no crosslinking reactions occur. For most or all of the embodiments involve drying of the aqueous lubricant composition on the metallic surface.

Vorzugsweise werden die zugegebenen Substanzen so ausgewählt, dass die Erweichungsbereiche/Erweichungspunkte oder/und Schmelzbereiche/Schmelzpunkte der einzelnen polymeren Bestandteile (Monomere, Comonomere, Oligomere, Cooligomere, Polymere oder/und Copolymere des polymeren organischen Materials), gegebenenfalls auch der Wachse und gegebenenfalls mitwirkender Additive über den Temperaturbereich verteilen, der durch die Eckwerte Umgebungstemperatur oder erhöhte Temperatur im Bereich von 20, 50, 100, 150 oder 200 °C bis 150, 200, 250, 300, 350 oder 400 °C begrenzt wird. Durch die Verteilung der Erweichungsbereiche/Erweichungspunkte oder/und Schmelzbereiche/Schmelzpunkte der einzelnen organischen polymeren Bestandteile z.B. über 20 bis 150 °C, über 30 oder 80 oder 120 bis 200 °C, über 50 oder 100 oder 150 bis 300 °C wird die Reibung in jedem Temperaturbereich, der beim Kaltumformen durchlaufen wird, durch jeweils mindestens eine erweichte oder/und geschmolzene Substanz erleichtert und dadurch wird üblicherweise auch das Kaltumformen gewährleistet.The added substances are preferably selected such that the softening ranges / softening points or / and melting ranges / melting points of the individual polymeric constituents (monomers, comonomers, oligomers, cooligomers, polymers or / and copolymers of the polymeric organic material), if appropriate also of the waxes and optionally co-acting Distribute additives over the temperature range, which is limited by the ambient or elevated temperature benchmarks in the range of 20, 50, 100, 150 or 200 ° C to 150, 200, 250, 300, 350 or 400 ° C. By distributing the softening ranges / softening points or / and melting ranges / melting points of the individual organic polymeric constituents, e.g. above 20 to 150 ° C, above 30 or 80 or 120 to 200 ° C, above 50 or 100 or 150 to 300 ° C, the friction in each temperature range, which is undergone during cold working, by at least one softened and / or molten Substance relieves and thereby usually the cold forming is guaranteed.

Überzüge:Coatings:

Die mit der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung hergestellte Schmierstoffschicht (= Überzug) weist typischerweise eine Zusammensetzung auf, die weitgehend bis vollständig mit der Zusammensetzung der wässerigen Schmierstoffzusammensetzung identisch ist, wenn vom Gehalt an Wasser, gegebenenfalls an organischem Lösemittel und gegebenenfalls an weiteren abdampfenden Bestandteilen sowie von der gegebenenfalls auftretenden Kondensation, Vernetzung oder/und chemischen Reaktionen abgesehen wird.The lubricant layer (= coating) produced with the lubricant composition according to the invention typically has a composition which is substantially or completely identical to the composition of the aqueous lubricant composition, if the content of water, optionally of organic solvent and optionally other evaporating constituents and of the optionally Apart from condensation, crosslinking and / or chemical reactions.

Üblicherweise ist der mit den erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzungen erzeugte Überzug dafür gedacht, die Kaltumformung zu erleichtern und danach vom umgeformten Werkstück entfernt zu werden. In besonderen Ausführungsformen wie z.B. bei Achsen und Lenkungsteilen kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung so ausgestaltet sein, dass der Überzug für einen dauerhaften Verbleib auf einem umgeformten Werkstück besonders geeignet ist, z.B. durch Verwendung eines Gehalts an mindestens einem Härter für eine thermische Vernetzung, an mindestens einem Harz, das für eine radikalische Härtung wie z.B. eine UV-Härtung geeignet ist, an mindestens einem Photoinitiator z.B. für eine UV-Härtung oder/und an mindestens einem Filmbildungshilfsmittel, um einen besonders hochwertigen und in vielen Varianten geschlossenen Überzug zu erzeugen. Die gehärteten, vernetzen oder/und nachvernetzten Überzüge können eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit und Härte im Vergleich zu den Überzügen der übrigen Ausführungsformen darstellen.Typically, the coating produced with the lubricant compositions of the invention is intended to facilitate cold working and thereafter be removed from the formed workpiece. In particular embodiments, such as e.g. in the case of axles and steering parts, the composition according to the invention may be designed such that the coating is particularly suitable for permanent retention on a formed workpiece, e.g. by using a content of at least one thermal crosslinker curing agent, on at least one resin suitable for free radical curing, e.g. UV curing is suitable, on at least one photoinitiator e.g. for UV curing and / or for at least one film-forming aid to produce a particularly high-quality and in many variants closed coating. The cured, crosslinked and / or post-crosslinked coatings can provide increased corrosion resistance and hardness compared to the coatings of the other embodiments.

Als besonders hochwertige Überzüge für höhere oder für die höchsten mechanischen oder/und thermischen Anforderungen haben sich die erwiesen, bei denen der flüssige, eintrocknende oder/und trockene Überzug, der mit der erfindungsgemäßen wässerigen Schmierstoffzusammensetzung aufgebracht wurde, bis zu Temperaturen von mindestens 200 °C kein stärkeres Erweichen oder/und nur ein begrenztes Erweichen oder kein Erweichen bis mindestens 300 °C zeigt.Particularly high quality coatings for higher or highest mechanical and / or thermal requirements have been found to be those in which the liquid, dry and / or dry coating applied with the aqueous lubricant composition of the invention has temperatures of at least 200 ° C no stronger softening or / and only a limited softening or no softening until at least 300 ° C shows.

Für das Drahtziehen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn bei den Oberflächentemperaturen des Drahtes beim Drahtziehen ein Erweichen oder/und Schmelzen auftritt, weil sich dann gleichmäßige schöne fusselfreie metallische Oberflächen ergaben. Entsprechendes gilt für andere Gleitziehverfahren und für leichtes bis mittleres Kaltfließpressen.For wire drawing, it has proven to be advantageous if at the surface temperatures of the wire during wire drawing softening and / or melting occurs, because then gave uniform beautiful lint-free metallic surfaces. The same applies to other Gleitziehverfahren and for light to medium cold extrusion.

Die hierbei in Durchlaufanlagen auf Phosphatschichten abgeschiedenen organischen polymeren Überzüge waren so ausgebildet, dass sie über weite Arbeitsbereiche eine gute Haftung und zusammen mit den Phosphatschichten gute Ergebnisse beim Kaltumformen ergaben: Über die Variation der Behandlungszeit von 1 bis 120 s zeigten sich keine Qualitätsunterschiede. Es hat sich hierbei jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn das phosphatierte Werkstück wie z.B. ein phosphatierter Draht oder ein phosphatiertes Drahtbündel ausreichend Zeit hat, sich auf eine günstige Beschichtungstemperatur z.B. im Bereich von 30 bis 70 °C aufzuwärmen. Hierfür kann es vorteilhaft sein, den phosphatierten Werkstücken eine Aufwärmzeit von ein oder wenigen Sekunden, z.B. 2 s, zu geben. In vielen Ausführungsformen wird die Behandlungszeit dieser Werkstücke in Durchlaufanlagen mit der wässerigen Schmierstoffzusammensetzung im Bereich von 1 bis 20 s, insbesondere bei 2 bis 10 s liegen. Hierbei werden oft polymere organische Überzüge mit einem Schichtgewicht etwa im Bereich von 1 bis 6 g/m2 oder/und mit einer Dicke etwa im Bereich von 0,5 bis 4 µm ausgebildet. Noch längere Behandlungszeiten oder/und noch dickere Überzüge stören meistens nicht.The organic polymeric coatings deposited on phosphate layers in continuous flow systems were designed to give good adhesion over long working ranges and, together with the phosphate coatings, to give good results during cold forming. Variation of the treatment time from 1 to 120 s revealed no differences in quality. However, it has proven to be advantageous if the phosphated workpiece such as a phosphated wire or a phosphated wire bundle has sufficient time to warm up to a favorable coating temperature, for example in the range of 30 to 70 ° C. For this purpose, it may be advantageous to give the phosphated workpieces a warm-up time of one or a few seconds, for example 2 s. In many embodiments, the treatment time of these workpieces in continuous lines with the aqueous lubricant composition will be in the range of 1 to 20 seconds, especially 2 to 10 seconds. Here, polymeric organic coatings are often formed with a coating weight in the range of 1 to 6 g / m 2 or / and with a thickness approximately in the range of 0.5 to 4 microns. Even longer treatment times and / or even thicker coatings usually do not bother.

Der aus der wässerigen Schmierstoffzusammensetzung aufgebrachte Überzug hat vorzugsweise ein Schichtgewicht im Bereich von 0,3 bis 15 g/m2, insbesondere von 1 bis 12, von 2 bis 9 oder von 3 bis 6 g/m2. Die Schichtdicke des Überzugs wird entsprechend den Anwendungsbedingungen eingestellt und kann hierbei insbesondere in einer Dicke im Bereich von 0,25 bis 25 µm vorliegen, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 20, von 1 bis 15, von 2 bis 10, von 3 bis 8 oder von 4 bis 6 µm.The coating applied from the aqueous lubricant composition preferably has a coating weight in the range from 0.3 to 15 g / m 2 , in particular from 1 to 12, from 2 to 9 or from 3 to 6 g / m 2 . The layer thickness of the coating is adjusted according to the conditions of use and can be present in particular in a thickness in the range from 0.25 to 25 μm, preferably in the range from 0.5 to 20, from 1 to 15, from 2 to 10, from 3 to 8 or from 4 to 6 μm.

Als umzuformende Werkstücke werden meistens Bänder, Bleche, Butzen (= Drahtabschnitte, Profilabschnitte, Ronden oder/und Rohrabschnitte), Drähte, Hohlprofile, Vollprofile, Stäbe, Rohre oder/und komplizierter geformte Formteile eingesetzt.As reshaped workpieces mostly bands, sheets, slugs (= wire sections, profile sections, blanks and / or pipe sections), wires, hollow sections, solid sections, rods, tubes and / or more complicated shaped moldings are used.

Die kalt umzuformenden metallischen Formkörper können grundsätzlich aus jedem metallischen Material bestehen. Vorzugsweise bestehen sie im Wesentlichen aus Stahl, Aluminium, Aluminium-Legierung, Kupfer, KupferLegierung, Magnesium-Legierung, Titan, Titan-Legierung, insbesondere aus Baustahl, hochfestem Stahl, Edelstahl oder/und metallisch beschichtetem Stahl wie z.B. aluminiertem oder verzinktem Stahl. Meistens besteht das Werkstück im Wesentlichen aus Stahl.The cold formed metallic moldings can basically consist of any metallic material. Preferably, they consist essentially of steel, aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, magnesium alloy, titanium, titanium alloy, in particular mild steel, high-strength steel, stainless steel or / and metallically coated steel, e.g. aluminized or galvanized steel. In most cases, the workpiece consists essentially of steel.

Bei Bedarf können die metallischen Oberflächen der kalt umzuformenden metallischen Werkstücke oder/und die Oberflächen ihres metallisch beschichteten Überzugs vor der Benetzung mit der wässerigen Schmierstoffzusammensetzung in mindestens einem Reinigungsverfahren gereinigt werden, wobei grundsätzlich alle Reinigungsverfahren hierzu geeignet sind. Das chemische oder/und physikalische Reinigen kann vor allem ein Schälen, Strahlen wie z.B. Glühen, Sandstrahlen, mechanisches Entzundern, alkalisches Reinigen oder/und saures Beizen umfassen. Vorzugsweise erfolgt das chemische Reinigen durch Entfetten mit organischen Lösemitteln, durch Reinigen mit alkalischen oder/und sauren Reinigern, mit sauren Beizen oder/und durch Spülen mit Wasser. Das Beizen oder/und Strahlen wird vor allem zum Entzundern der metallischen Oberflächen eingesetzt. Hierbei ist es bevorzugt, z.B. ein geschweißtes Rohr aus Kaltband nach dem Schweißen und Schaben nur noch zu glühen, z.B. ein nahtloses Rohr zu beizen, zu spülen und zu neutralisieren bzw. z.B. einen Edelstahlbutzen zu entfetten und zu spülen. Teile aus Edelstahl können sowohl feucht, als auch trocken mit der Schmierstoffzusammensetzung in Kontakt gebracht werden, da ein Rosten nicht zu erwarten ist.If necessary, the metallic surfaces of the metallic workpieces to be cold formed and / or the surfaces of their metallized coating can be cleaned prior to wetting with the aqueous lubricant composition in at least one cleaning procedure, basically all cleaning methods are suitable for this purpose. The chemical and / or physical cleaning may include, above all, peeling, blasting, such as annealing, sandblasting, mechanical descaling, alkaline cleaning, and / or acid pickling. Preferably, the chemical cleaning is carried out by degreasing with organic solvents, by cleaning with alkaline and / or acidic cleaners, with acid pickling or / and by rinsing with water. The pickling and / or blasting is used primarily for descaling the metallic surfaces. In this case, it is preferable, for example, only to anneal a welded tube made of cold strip after welding and scraping, for example to pickle, rinse and neutralize a seamless tube or to degrease and rinse, for example, a stainless steel slug. Parts made of stainless steel can be brought into contact both moist and dry with the lubricant composition, since rusting is not to be expected.

Die kalt umzuformenden metallischen Formkörper werden vor der Benetzung mit der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung vorbeschichtet. Die metallische Oberfläche des Werkstücks kann bei Bedarf vor der Benetzung mit der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung mit einer metallischen Beschichtung versehen werden, die im Wesentlichen aus einem Metall oder aus einer Metalllegierung besteht (z.B. aluminiert oder verzinkt). Andererseits wird die metallische Oberfläche des Werkstücks oder ihr metallisch beschichteter Überzug mit einer Konversionsbeschichtung versehen, nämlich phosphatiert. Die Konversionsbeschichtung erfolgt mit einer wässerigen Zusammensetzung auf Basis von Calciumphosphat, Magnesiumphosphat, Manganphosphat oder entsprechendem Mischkristall-Phosphat wie z.B. CaZn-Phosphat.The cold formed metallic moldings are precoated before wetting with the lubricant composition according to the invention. If desired, the metallic surface of the workpiece may be provided, prior to wetting with the lubricant composition of the invention, with a metallic coating consisting essentially of a metal or metal alloy (e.g., aluminized or galvanized). On the other hand, the metallic surface of the workpiece or its metallically coated coating is provided with a conversion coating, namely phosphated. The conversion coating is carried out with an aqueous composition based on calcium phosphate, magnesium phosphate, manganese phosphate or corresponding mixed crystal phosphate, e.g. Ca-Zn-phosphate.

Die metallischen Formkörper werden nach dem Beschichten mit der Schmierstoffzusammensetzung vorzugsweise gut durchgetrocknet, insbesondere mit warmer Luft oder/und Strahlungswärme. Das ist oft erforderlich, weil in der Regel Wassergehalte in Überzügen beim Kaltumformen stören, weil sonst der Überzug unzureichend ausgebildet werden kann oder/und weil ein Überzug von schlechterer Qualität ausgebildet werden kann. Hierbei kann auch ein Anrosten schnell auftreten.The metallic moldings are preferably thoroughly dried after coating with the lubricant composition, in particular with warm air and / or radiant heat. This is often necessary because, as a rule, water contents in coatings interfere with cold forming, because otherwise the coating can be insufficiently formed and / or because a coating of inferior quality can be formed. This can also occur quickly Anrosten.

Überraschenderweise ist der erfindungsgemäße Überzug bei ausreichender Trocknung von so guter Qualität, dass sie bei vorsichtiger Handhabung der metallischen beschichteten Formkörper nicht beschädigt und auch nicht teilweise abgetragen wird.Surprisingly, the coating according to the invention with sufficient drying of such good quality that it is not damaged by careful handling of the metallic coated moldings and not partially removed.

Die erfindungsgemäß beschichteten metallischen Formkörper können zur Kaltumformung verwendet werden, insbesondere zum Gleitziehen z. B. von Rohren, Hohlprofilen, Stäben, anderen Vollprofilen oder/und Drähten, zum Abstreckziehen oder/und Tiefziehen z. B. von Bändern, Blechen oder/und Hohlkörpern z.B. zu Hohlkörpern, zum Kaltfließpressen z.B. von Hohl- oder/und Vollkörpern oder/und zum Kaltstauchen z.B. von Drahtabschnitten zu Verbindungselementen wie z.B. zu Bolzen oder/und Schrauben-Rohlingen, wobei teilweise auch mehrere, gegebenenfalls auch verschiedenartige, Kaltumformvorgänge nacheinander ausgeführt werden können.The inventively coated metallic moldings can be used for cold forming, in particular for Gleitziehen z. As of pipes, hollow sections, rods, other solid sections and / or wires, for ironing and / or deep drawing z. B. tapes, sheets or / and hollow bodies, e.g. to hollow bodies, for cold extrusion e.g. hollow bodies and / or solid bodies and / or for cold heading, e.g. from wire sections to connectors such as e.g. to bolts and / or screw blanks, sometimes also several, possibly even different, cold forming operations can be performed sequentially.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das umgeformte Werkstück nach der Kaltumformung vorzugsweise zumindest teilweise von dem verbliebenen Überzug oder/und von den Ablagerungen der Schmierstoffzusammensetzung gereinigt werden.In the method according to the invention, after the cold forming, the formed workpiece may preferably be at least partially cleaned of the remaining coating or / and the deposits of the lubricant composition.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Überzug auf dem umgeformten Werkstücke bei Bedarf nach der Kaltumformung zumindest teilweise auf Dauer verbleiben.In the method according to the invention, the coating on the reshaped workpieces may, if necessary after cold forming, remain at least partially permanent.

Die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung kann zum Aufbringen auf ein umzuformendes Werkstück und zum Kaltumformen verwendet werden. Der erfindungsgemäße Überzug kann zum Kaltumformen und gegebenenfalls auch als dauerhafte Schutzbeschichtung verwendet werden.The lubricant composition of the invention may be used for application to a workpiece to be formed and for cold forming. The coating of the invention can be used for cold forming and optionally also as a durable protective coating.

Es wurde festgestellt, dass bei der elektrolytischen Phosphatierung von besonders Kalzium-reichen Phosphatierungslösungen Brushit CaHPO4 und seine Mischkristalle abgeschieden werden. Es wird angenommen, dass Brushit beim Kaltumformen bei Temperaturen ab ca. 90 °C in Trikalziumphosphat umgewandelt wird, wodurch Phosphorsäure freigesetzt wird. Es wird angenommen, dass die Phosphorsäure einerseits auf der metallischen Oberfläche eine dünne Schutz- und Trennschicht ausbildet, andererseits aber mit den Bestandteilen des polymeren basischen Überzugs reagiert, insbesondere mit Amingruppen und Aminen. Hierbei kann beispielsweise ein Amin wie z.B. ein Aminalkohol zu Aminphosphat umgesetzt werden. Aminphosphate wirken als Reibwertminderer und Verschleißschutz, die die polare Schmierung ebenfalls unterstützen. Beim Kaltumformen können dann bei hohem Druck oder/und hoher Temperatur wieder Amin und Phosphorsäure freigesetzt werden. Diese chemischen Reaktionen können sich auf die Kaltumformung vorteilhaft auswirken. Von daher werden Phosphatschichten auf Basis von Brushit und polymere Überzüge gegebenenfalls mit Amingruppen oder/und mit mindestens einem Amin, aber ohne Alkali- und ohne Erdalkaligehalte im Überschuss als besonders vorteilhaft angesehen. Für derartige Ausführungsformen kann es vorteilhaft sein, dass das mindestens eine Amin in einem erhöhten Überschuss über die erforderlichen Gehalte zu Reaktionen mit den Ionomeren oder/und Nicht-Ionomeren benötigt in der wässerigen Schmierstoffzusammensetzung enthalten ist.It has been found that during the electrolytic phosphating of particularly calcium-rich phosphating solutions, brushite CaHPO 4 and its mixed crystals are deposited. It is assumed that brushite is converted into tricalcium phosphate during cold forming at temperatures above approx. 90 ° C, whereby phosphoric acid is liberated. It is believed that the phosphoric acid on the one hand forms a thin protective and separating layer on the metallic surface, but on the other hand reacts with the constituents of the polymeric basic coating, in particular with amine groups and amines. In this case, for example, an amine such as, for example, an amine alcohol can be converted to amine phosphate. Amine phosphates act as friction modifiers and wear protection, which also support polar lubrication. During cold forming, amine and phosphoric acid can then be released again at high pressure and / or high temperature. These chemical reactions can have an advantageous effect on cold forming. Therefore, phosphate coatings based on brushite and polymeric coatings optionally with amine groups or / and with at least one amine, but without alkali and without alkaline earth metal contents in excess are considered to be particularly advantageous. For such embodiments, it may be advantageous for the at least one amine to be present in an increased excess of the required levels for reactions with the ionomers and / or non-ionomers required in the aqueous lubricant composition.

Bei der Herstellung von Schrauben in einer Schraubenschlagmaschine können Phosphatschichten mit einem erfindungsgemäßen polymeren Überzug im Vergleich zu Phosphatschichten mit einer Schmierstoffschicht auf Basis von Seife um ca. 20 % schneller arbeiten.When producing screws in a screwdriver, phosphate coatings with a polymeric coating according to the invention can work faster by about 20% compared to phosphate coatings with a soap-based lubricant coating.

Es wurde überraschend gefunden, dass bereits ein sehr kleiner Zusatz von Wasserglas, Kieselgel, Kieselsol, Kieselsäure-Hydrosol, Kieselsäureester oder/und Ethylsilicat, aber ebenso auch ein hoher Zusatz zu einer deutlichen Verbesserung des erfindungsgemäßen Überzugs führt, der zu einer deutlich verbesserten Kaltumformung unter ansonsten gleichen Bedingungen führt und bei stärkerer Kaltumformung genutzt werden kann als bei vergleichbaren, von diesen Verbindungen freien Schmierstoffzusammensetzungen. Darüber hinaus kann der erfindungsgemäße Überzug auch bei Kaltumformungen bei höherer Krafteinwirkung und bei höherer Temperatur ohne Zusatz von Festschmierstoffen und ohne Aufbringen einer separaten Festschmierstoffschicht eingesetzt werden als vergleichbare Überzüge ohne diesen Zusatz. Ferner hat dieser Zusatz auch eine deutliche korrosionsschützende Wirkung.It has surprisingly been found that even a very small addition of water glass, silica gel, silica sol, silica hydrosol, silicic acid ester or / and ethyl silicate, but also a high addition to a significant improvement of the coating according to the invention leads to a significantly improved cold working under otherwise identical conditions and can be used in more severe cold forming than comparable, free of these compounds lubricant compositions. In addition, the coating according to the invention can also be used in cold forming at higher force and at higher temperature without the addition of solid lubricants and without applying a separate solid lubricant layer as comparable coatings without this addition. Furthermore, this addition also has a significant anti-corrosive effect.

Überraschenderweise wurde auch gefunden, dass das Kaltfließpressen-insbesondere von Stahlbutzen - entsprechend der Erfindung besonders reibungsarm und vor allem ohne Bruch des Werkzeugs selbst bei Verwendung von deutlich erhöhten Kräften erfolgte. Somit ist es möglich, sowohl für den Bereich der extremen Pressdrucke, als auch für den Bereich höchster Verschleißminimierung beim Kaltumformen, erhöhter Ausformgenauigkeit oder/und erhöhter Umformgeschwindigkeit Überzüge herzustellen, die im Eintopfverfahren z.B. durch Tauchen, Herausziehen und Trocknen einfach, reproduzierbar und kostengünstig angewendet werden können.Surprisingly, it was also found that the cold extrusion - in particular steel scraps - according to the invention particularly low friction and especially without breakage of the tool even when using significantly increased forces. Thus, it is possible to produce coatings both in the range of extreme pressing pressures, as well as in the area of maximum wear minimization during cold forming, increased molding accuracy or / and increased forming speed. can be applied simply, reproducibly and inexpensively by dipping, pulling out and drying.

Erfindungsgemäße Beispiele und Vergleichsbeispiele:Inventive Examples and Comparative Examples:

Es wurden Butzen aus gehärtetem Kohlenstoffstahl C15,1.0401 von 90-120 HB von ca. 20 mm Durchmesser und ca. 20 mm Höhe mit verschiedenen Phosphatierungslösungen elektrolytisch bzw. nicht-elektrolytisch phosphatiert (Tabellen 1). Die Beschichtung der phosphatierten Butzen mit der polymeren und meistens erfindungsgemäßen wässerigen Schmierstoffzusammensetzung erfolgte durch Tauchen über 1 min und anschließendes Trocknen über 10 min bei 60 bis 65 °C im Umluftschrank. Diese zweifach beschichteten getrockneten Butzen wurden dann in einer Presse durch Rückwärtsfließpressen bei 300 t kalt umgeformt.Slabs of hardened carbon steel C15.1.0401 of 90-120 HB of approx. 20 mm diameter and approx. 20 mm in height were electrolytically or non-electrolytically phosphated with various phosphating solutions (Tables 1). The coating of the phosphated slugs with the polymeric and mostly aqueous lubricant composition according to the invention was carried out by dipping for 1 min and then drying for 10 min at 60 to 65 ° C in a convection oven. These doubly coated dried slugs were then cold worked in a press by backward extrusion at 300 tons.

Es wurde ein wässeriges Schmierstoffkonzentrat unter kräftigem Rühren mit einem Dissolver angesetzt, wobei zuerst vollentsalztes Wasser und gegebenenfalls ein Zusatz von einem Neutralisationsmittel wie z.B. einem Aminalkohol vorgelegt wurde. Einerseits wurden dabei Zusammensetzungen (A) mit einem Aminalkohol angesetzt, die anfangs bei Temperaturen im Bereich von 80 bis 95 °C gehalten wurden, andererseits wurden Zusammensetzungen (B) mit einem Ammoniumgehalt angesetzt, die die gesamte Zeitdauer bei Raumtemperatur oder/und bei bis zu 30 °C gehalten wurden. Die Gehalte an Aminalkohol bzw. Ammoniumionen dienten der Neutralisation (= Bildung eines organischen Salzes) bzw. dem Erhalt von organischen Salzen in der wässerigen Zusammensetzung.An aqueous lubricant concentrate was applied with vigorous stirring with a dissolver, with first demineralized water and optionally an addition of a neutralizing agent such. an amine alcohol was submitted. On the one hand, compositions (A) were prepared with an amine alcohol initially kept at temperatures in the range of 80 to 95 ° C, on the other hand, compositions (B) were prepared with an ammonium content which was at room temperature and / or up to 30 ° C were held. The contents of aminal alcohol or ammonium ions were used for neutralization (= formation of an organic salt) or for obtaining organic salts in the aqueous composition.

Bei den Schmierstoffzusammensetzungen (A) und (B) als Gemische, Schmierstoffkonzentrate und Bäder wurde grundsätzlich gleichartig verfahren. Zuerst wurde dem vorgelegten Wasser das mindestens eine Ionomer auf Basis von Ethylenacrylat zugesetzt, teilweise als Dispersion. Hierzu wurde das Gemisch (A) weiter bei Temperaturen im Bereich von 80 bis 95 °C gehalten und weiter kräftig mit einem Dissolver gerührt, um die Neutralisation und Salzbildung zu ermöglichen. Hierbei ergab sich nach einiger Zeit eine transparente Flüssigkeit. Bei den Gemischen (B) wurde das mindestens eine Ionomer auf Basis von Ethylenacrylat in der Form von mindestens einer Dispersion von mindestens einem organischen Ammoniumsalz zugesetzt und weiter kräftig mit einem Dissolver gerührt. Danach wurden den Gemischen (A) und (B) die Nicht-Ionomere zuerst in gelöster oder/und dispergierter Form und danach in pulveriger Form unter kräftigem und lange andauerndem Rühren mit einem Dissolver zugesetzt. Hierzu wurde bei den Gemischen (A) die Temperatur wieder auf den Bereich von 60 bis 70 °C abgesenkt. Weiterhin wurden je nach Bedarf die weiteren Additive wie Biozid, Netzmittel und Korrosionsschutzmittel und schließlich mindestens ein Verdicker zum Einstellen der Viskosität zugesetzt. Bei Bedarf wurde das jeweilige Konzentrat filtriert und der pH-Wert eingestellt. Zur Beschichtung der umzuformenden metallischen Werkstücke wurde das jeweilige Konzentrat entsprechend mit vollentsalztem Wasser verdünnt und bei Bedarf der pH-Wert eingestellt. Die Bäder mit der wässerigen Schmierstoffzusammensetzung wurden auf Dauer leicht gerührt und bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 70 °C (Bäder A) oder von 15 bis 30 °C (Bäder B) gehalten.In the lubricant compositions (A) and (B) as mixtures, lubricant concentrates and baths was basically the same procedure. First, the at least one ionomer based on ethylene acrylate was added to the water introduced, partly as a dispersion. For this purpose, the mixture (A) was further maintained at temperatures in the range of 80 to 95 ° C and further stirred vigorously with a dissolver to allow the neutralization and salt formation. This resulted in a transparent liquid after some time. In mixtures (B), the at least one ionomer based on ethylene acrylate in the form of at least one dispersion of at least one organic ammonium salt was added and further stirred vigorously with a dissolver. Thereafter, to the blends (A) and (B), the non-ionomers were added first in dissolved and / or dispersed form and then in powder form with vigorous and long-term stirring with a dissolver. For this purpose, the temperature was again lowered to the range of 60 to 70 ° C in the mixtures (A). Furthermore, further additives such as biocide, wetting agent and corrosion inhibitor and finally at least one thickener for adjusting the viscosity were added as needed. If necessary, the respective concentrate was filtered and the pH was adjusted. To coat the metallic workpieces to be formed, the respective concentrate was correspondingly diluted with demineralized water and adjusted if necessary, the pH. The baths with the aqueous lubricant composition were stirred gently over time and maintained at a temperature in the range of 50 to 70 ° C (Bath A) or 15 to 30 ° C (Bath B).

In den Tabellen 2 werden die Schmierstoffzusammensetzungen und die Eignung der hiermit gebildeten Überzüge auf Phosphatbeschichtungen für bestimmte Kaltumformvorgänge und ihren Umformgrad angegeben. Den Rest auf 100 Gew.-% bilden die Additive und Festschmierstoffe, wobei nur letztere angeführt werden. Als lonomere wurden Ethylenacrylate oder/und Ethylenmethacrylate ("Ethylenacrylat") eingesetzt. Mit "Ammonium-Polymer" werden organische polymere Ammonium-Salze der Nicht-Ionomere, die als Dispersionen zugesetzt wurden, bezeichnet. Unter den Additiven werden nur die Festschmierstoffe angeführt, weshalb die Summe der Fest- und Wirkstoffe keine 100 Gew.-% ergibt. Die Ionomere der Typen A und C haben ein etwas höheres Molekulargewicht und eine deutlich höhere Schmelzviskosität (Viskosität bei hoher Temperatur insbesondere im Bereich des Erweichens oder/und Schmelzens) als die lonomere der Typen B und D. Die lonomere der Typen A und B wurden bei der Herstellung der wässerigen Schmierstoffzusammensetzung mit einem Aminalkohol reagiert. Die lonomere der Typen C und D weisen einen Ammoniumgehalt auf und wurden bereits als organische Salze zugesetzt.

  • Tabelle 1: Zusammensetzungen der wässerigen sauren Phosphatierungslösungen beim elektrolytischen bzw. stromlosen Phosphatieren mit Gehaltsangaben in g/L, mit den elektrischen Bedingungen und den Schichteigenschaften
  • Tabelle 2: Zusammensetzungen der wässerigen Schmierstoffzusammensetzungen mit Angaben in Gew.-% der Fest- und Wirkstoffe und der Eignung der hiermit gebildeten Überzüge auf Phosphat-Beschichtungen für bestimmte Kaltumformvorgänge und ihren Umformgrad für verschiedenste Grundzusammensetzungen mit einem variierenden Gehalt an den verschiedenen Komponenten
  • Kaltumformvorgänge: AZ = Abstreckziehen, GZ = Gleitziehen, HF = Hydroforming, KFP = Kaltfließpressen, KS = Kaltstauchen, TP = Taumelpressen, TZ = Tiefziehen
  • Festschmierstoffe: G = Graphit, M = Molybdändisulfid
  • * = herausgerechneter und ggf. überschüssiger Anteil, so dass die Summe über 100 Gew.-% liegt, da zumindest ein Teil der lonomere und Nichtlonomere als Salz vorliegt
  • ** = Ionomer
Tabelle 1 Zugaben in g/L B 1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 VB 7 B 8 B 9 B 10 PO4 39,0 19,5 39,0 39,0 19,5 39,0 12,0 13,8 39,0 39,0 P2O5 29,3 14,7 29,3 29,3 14,7 29,3 9,0 10,4 29,3 29,3 Ca 22,0 11,0 11,0 - - - 3,1 8,3 22,0 22,0 Mg - - - 11,6 - - 3,0 - - 5,0 Mn - - 11,2 11,2 15,1 30,2 - - - - Zn - - - - - - 6,0 5,0 - - Ni - - - - - - 0,3 - - - NO3 - 68,2 34,1 59,3 84,7 34,1 68,2 22,8 24,6 68,2 93,7 ClO3 - - 13,2 26,4 - - - - - - - Nitroguanidin 1,0 - - - - 1,0 - 1,0 - - Heterocyclische Säure - - - - - 5,0 - - - - pH 2,0 2,0 1,9 2,2 2,2 2,0 2,1 2,1 2,0 2,0 FS 11,70 5,90 11,8 7,5 5,5 8,6 3,4 8,8 12,10 10,40 GSF 45,2 21,0 44,0 48,0 22,2 43,6 7,6 8,8 46,0 44,1 GS 78 42 89 80 49 91 20 26 82 84 S-Wert 0,26 0,28 0,27 0,16 0,25 0,20 0,45 1,0 0,26 0,24 B 1a B 1b B 1c B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 VB 7 B 8 B 9 B 10a B 10b Mittlere Spannung V 5,5 8 15 6,5 5,0 5,0 5,0 5,5 - - 5,5 4,5 12 Wechselstromanteil A/dm2 6,5 - - - - - - - - - - 10 - Frequenz Hz 1 - - - - - - - - - - 1 - Gleichstromanteil A/dm2 13,0 60,0 120,0 13,4 13,7 5,7 12,2 13,5 - - 16,0 19,1 80,0 Behandlungszeit s 10 2 1 10 5 10 10 10 20 20 5 5 2 Farbe der Beschichtung weiß weiß - hellgrau weiß - hellgrau weiß weiß - hellgrau grau weiß weiß dunkelgrau dunkelgrau hellgrau grau weiß Visuelle Schichtqualität gut sehr gut sehr gut gut gut mittel sehr gut sehr gut gut gut mittel gut gut Haftfestigkeit der Schicht sehr gut sehr gut sehr gut gut gut gut gut sehr gut gut gut gut gut gut Schichtgewicht g/m2 10,0 7,0 7,0 7,6 4,8 4,4 7,4 8,8 16,5 12,0 6,1 6,6 12 Abscheidungsgeschwindigkeit bei 1 A/dm2 über 1 min, g/m2 4,0 4,0 3,5 3,4 4,2 4,6 3,6 3,9 - - 3,7 4,1 4,5 Tabelle 2 Beispiel B 11 B 12 B 13 B 14 B 15 B 16 B 17 Ethylenacrylat ** 9,3 23,5 29,7 34,0 65,5 95,2 95,2 Ethylenacrylat-Art ** B B B B A A A Acrylpolymer 6,8 13,2 - - 0,8 - - Styrolacrylat - - 7,8 - 7,9 14,4 - Aminalkohol-Anteil * 2,4 7,2 8,4 6,9 10,1 18,3 18,3 Polymer-Verdicker 11,2 11,2 5,5 - - - - Wachse 52,2 43,5 32,5 50,4 20,2 28,2 - Zahl der Wachse 2 3 2 3 2 3 - Te/Tm der Wachse °C 68 + 148 68 + 143 + 148 85 + 148 68 + 143 + 148 85 + 148 68 + 85 + 148 - Wasserglas 9,2 7,0 6,5 1,8 2,5 3,2 2,5 Festschmierstoffe - - - - - - - pH-Wert 9,4 9,3 9,5 9,5 9,3 9,6 9,8 verwendbar für AZ GZ KFP KS TZ AZ GZ KFP KS TZ AZ GZ KFP KS TZ AZ GZ KFP KSTZ AZ GZ KFP KS TZ KFP KS KFP Umformgrad max. mittel schwer schwer schwer schwer schwer sehr schwer Beispiel B 18 B 19 B 20 B 21 B 22 B 23 Ethylenacrylat ** 6,2 11,8 14,1 18,7 24,1 43,3 Ethylenacrylat-Art ** C + D C + D C + D C C C Acrylpolymer 6,0 - - - 0,2 1,4 Styrolacrylat 14,3 9,2 11,9 15,9 3,6 2,8 Wachse 56,0 29,2 38,2 50,1 67,8 35,6 Zahl der Wachse 3 3 3 3 2 3 Te/Tm der Wachse °C 68+85+143 68+143+148 68+143+148 68+143+148 85 + 148 85+143+148 Wasserglas 4,0 1,8 2,5 5,2 3,4 8,7 Festschmierstoffe - 39,9 Graphit 21,0 MoS2 - - - pH-Wert 9,2 9,0 9,7 8,5 8,0 9,2 verwendbar für GZ TZ AZ GZ HF KFP AZ GZ HF KFP TZ AZ GZ TZ AZ GZ KFP DZ AZ GZ KFP TZ Umformgrad max. mittel mittel - schwer mittel - schwer mittel - schwer mittel - schwer schwer Tables 2 give the lubricant compositions and the suitability of the coatings therewith to phosphate coatings for certain cold forming operations and their degree of deformation. The remainder to 100 wt .-% form the additives and solid lubricants, only the latter are given. The ionomers used were ethylene acrylates or / and ethylene methacrylates ("ethylene acrylate"). By "ammonium polymer" is meant organic polymeric ammonium salts of the non-ionomers added as dispersions. Among the additives, only the solid lubricants are given, which is why the sum of the solids and active ingredients does not give 100 wt .-%. The ionomers of types A and C have a slightly higher molecular weight and a significantly higher melt viscosity (high temperature viscosity especially in the area of softening or / and melting) than the type B and D ionomers. Types A and B ionomers were included the preparation of the aqueous lubricant composition with an amine alcohol. The ionomers of types C and D have an ammonium content and have already been added as organic salts.
  • Table 1: Compositions of the aqueous acidic phosphating solutions in electrolytic or electroless phosphating with contents in g / L, with the electrical conditions and the layer properties
  • Table 2: Compositions of the aqueous lubricant compositions in wt .-% of the solids and active ingredients and the suitability of the coatings formed therewith on phosphate coatings for certain cold forming operations and their degree of deformation for a variety of basic compositions with a varying content of the different components
  • Cold forming operations: AZ = ironing, GZ = sliding, HF = hydroforming, KFP = cold extrusion, KS = cold heading, TP = tumbling, TZ = deep drawing
  • Solid lubricants: G = graphite, M = molybdenum disulfide
  • * = excluded and possibly excess fraction, so that the sum is above 100% by weight, since at least some of the ionomers and non-ionomers are present as salt
  • ** = ionomer
Table 1 Additions in g / L B 1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 VB 7 B 8 B 9 B 10 PO 4 39.0 19.5 39.0 39.0 19.5 39.0 12.0 13.8 39.0 39.0 P 2 O 5 29.3 14.7 29.3 29.3 14.7 29.3 9.0 10.4 29.3 29.3 Ca 22.0 11.0 11.0 - - - 3.1 8.3 22.0 22.0 mg - - - 11.6 - - 3.0 - - 5.0 Mn - - 11.2 11.2 15.1 30.2 - - - - Zn - - - - - - 6.0 5.0 - - Ni - - - - - - 0.3 - - - NO 3 - 68.2 34.1 59.3 84.7 34.1 68.2 22.8 24.6 68.2 93.7 ClO 3 - - 13.2 26.4 - - - - - - - nitroguanidine 1.0 - - - - 1.0 - 1.0 - - Heterocyclic acid - - - - - 5.0 - - - - pH 2.0 2.0 1.9 2.2 2.2 2.0 2.1 2.1 2.0 2.0 FS 11,70 5.90 11.8 7.5 5.5 8.6 3.4 8.8 12.10 10.40 GSF 45.2 21.0 44.0 48.0 22.2 43.6 7.6 8.8 46.0 44.1 GS 78 42 89 80 49 91 20 26 82 84 S value 0.26 0.28 0.27 0.16 0.25 0.20 0.45 1.0 0.26 0.24 B 1a B 1b B 1c B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 VB 7 B 8 B 9 B 10a B 10b Mean voltage V 5.5 8th 15 6.5 5.0 5.0 5.0 5.5 - - 5.5 4.5 12 AC component A / dm 2 6.5 - - - - - - - - - - 10 - Frequency Hz 1 - - - - - - - - - - 1 - DC component A / dm 2 13.0 60.0 120.0 13.4 13.7 5.7 12.2 13.5 - - 16.0 19.1 80.0 Treatment time s 10 2 1 10 5 10 10 10 20 20 5 5 2 Color of the coating White white - light gray white - light gray White white - light gray Gray White White dark gray dark gray light gray Gray White Visual layer quality Good very well very well Good Good medium very well very well Good Good medium Good Good Adhesive strength of the layer very well very well very well Good Good Good Good very well Good Good Good Good Good Coating weight g / m 2 10.0 7.0 7.0 7.6 4.8 4.4 7.4 8.8 16.5 12.0 6.1 6.6 12 Deposition rate at 1 A / dm 2 over 1 min, g / m 2 4.0 4.0 3.5 3.4 4.2 4.6 3.6 3.9 - - 3.7 4.1 4.5 example B 11 B 12 B 13 B 14 B 15 B 16 B 17 Ethylene acrylate ** 9.3 23.5 29.7 34.0 65.5 95.2 95.2 Ethylene acrylate type ** B B B B A A A acrylic polymer 6.8 13.2 - - 0.8 - - styrene - - 7.8 - 7.9 14.4 - Amino alcohol content * 2.4 7.2 8.4 6.9 10.1 18.3 18.3 Polymer thickener 11.2 11.2 5.5 - - - - waxes 52.2 43.5 32.5 50.4 20.2 28.2 - Number of waxes 2 3 2 3 2 3 - T e / T m of waxes ° C 68 + 148 68 + 143 + 148 85 + 148 68 + 143 + 148 85 + 148 68 + 85 + 148 - water glass 9.2 7.0 6.5 1.8 2.5 3.2 2.5 solid lubricants - - - - - - - PH value 9.4 9.3 9.5 9.5 9.3 9.6 9.8 usable for AZ GZ KFP KS TZ AZ GZ KFP KS TZ AZ GZ KFP KS TZ AZ GZ KFP KSTZ AZ GZ KFP KS TZ KFP KS KFP Degree of deformation max. medium heavy heavy heavy heavy heavy very difficult example B 18 B 19 B 20 B 21 B 22 B 23 Ethylene acrylate ** 6.2 11.8 14.1 18.7 24.1 43.3 Ethylene acrylate type ** C + D C + D C + D C C C acrylic polymer 6.0 - - - 0.2 1.4 styrene 14.3 9.2 11.9 15.9 3.6 2.8 waxes 56.0 29.2 38.2 50.1 67.8 35.6 Number of waxes 3 3 3 3 2 3 T e / T m of waxes ° C 68 + 85 + 143 68 + 143 + 148 68 + 143 + 148 68 + 143 + 148 85 + 148 85 + 143 + 148 water glass 4.0 1.8 2.5 5.2 3.4 8.7 solid lubricants - 39.9 graphite 21.0 MoS 2 - - - PH value 9.2 9.0 9.7 8.5 8.0 9.2 usable for GZ TZ AZ GZ HF KFP AZ GZ HF KFP TZ AZ GZ TZ AZ GZ KFP DZ AZ GZ KFP TZ Degree of deformation max. medium medium - difficult medium - difficult medium - difficult medium - difficult heavy

Bei den Versuchen der Tabelle 1 zeigte sich, dass die verschiedensten Phosphatierungszusammensetzungen elektrolytisch bzw. nicht-elektrolytisch abgeschieden werden konnten. Für die Zusammensetzungen von B1 und B10 wurden verschiedene Abscheidungsbedingungen gewählt. Es wurden auch besonders kurzfristige Abscheidungsbedingungen bei vergleichsweise hohen Stromdichten und Spannungen verwendet. Die Beschichtungen waren meistens gut oder sogar sehr gut. Die Phosphatbeschichtungen zeigen leicht unterschiedliche Eigenschaften. Besonders bewährt haben sich CaZn-und Ca-haltige Phosphatschichten. Darüber hinaus ergab sich, dass Ca- und CaZn-Phosphatschichten für die Kaltumformung besser als Zn-Phosphat-schichten geeignet sind, da Ca-Phosphat und CaZn-Phosphat noch bei höherer Temperatur über 270 °C hinaus als Zn-Phosphat beständig sind, so dass sie beim Kaltumformen bis zu höherer Temperatur als Zn-Phosphat eingesetzt werden können. Die Phosphatschicht haftet dabei nur so lange auf der metallischen Oberfläche, wie sie sich nicht durch chemische oder/und physikalische Reaktionen stärker verändert. Wenn sich die Phosphatschicht verändert, platzt sie zumindest teilweise von der metallischen Unterlage ab. Die Ausstoßerkräfte der Presse zum Kaltumformen sind bei Phosphatschichten auf Basis von Ca oder CaZn sehr viel geringer als bei solchen auf Basis von Zn. Außerdem zeigte sich, dass Ca-Phosphat und CaZn-Phosphat aufgrund der geringeren Reibung zu längeren Werkzeugstandzeiten beim andauernden Kaltumformen als Zn-Phosphat führen. Neben der Umweltfreundlichkeit der Schwermetall-freien Phosphatschichten ist auch ihre hellere Farbe bezüglich Verschmutzungen von Vorteil. Es zeigte sich, dass besonders haftfeste und ausreichend raue Phosphatschichten erzeugt werden können, die gut bis sehr gut auf den metallischen Oberflächen haften und die andererseits einen hochwertigen Haftgrund für die erfindungsgemäßen polymeren Überzüge bieten, die hierauf gut bis sehr gut haften.The experiments in Table 1 showed that the most varied phosphating compositions could be deposited electrolytically or non-electrolytically. For the compositions of B1 and B10, different deposition conditions were chosen. Very short term deposition conditions were also used at comparatively high current densities and voltages. The coatings were mostly good or even very good. The phosphate coatings show slightly different properties. CaZn and Ca-containing phosphate layers have proven particularly useful. In addition, it was found that Ca and CaZn phosphate layers are better suited for cold forming than Zn phosphate layers, since Ca phosphate and CaZn phosphate are still more stable than Zn phosphate at higher temperatures than 270 ° C that they can be used in cold forming up to higher temperature than Zn-phosphate. The phosphate layer adheres to the metallic surface only as long as it does not change more strongly by chemical or / and physical reactions. As the phosphate layer changes, it at least partially bursts off the metallic backing. The ejection forces of the press for cold working are much lower for phosphate coatings based on Ca or CaZn than for those based on Zn. In addition, Ca phosphate and CaZn phosphate were found to be longer tool life due to lower friction in continuous cold forming than Zn Lead phosphate. In addition to the environmental friendliness of the heavy metal-free phosphate layers and their lighter color with respect to contamination is beneficial. It has been found that particularly adherent and sufficiently rough phosphate coatings can be produced which adhere well to very well to the metallic surfaces and on the other hand provide a high-quality primer for the novel polymeric coatings, which adhere well to very well.

Bei den Versuchen der Tabelle 2 zeigte sich, dass der Gehalt der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzungen an verschiedenen Komponenten in breitem Ausmaß variiert werden kann. Hierbei hat sich einerseits der Zusatz von mindestens einem Ionomer, aber auch von mindestens einem Wachs und von Wasserglas besonders bewährt. Im Wesentlichen sind die Schmierstoffzusammensetzung und der hieraus gebildete Überzug eher oder besser für schwere Umformungen einsetzbar, wenn ein höherer Gehalt an lonomer(en) oder ein zusätzlicher hoher Gehalt an mindestens einem Festschmierstoff enthalten ist. Die Schmierstoffzusammensetzungen der Beispiele 19 und 20 sind aufgrund des Gehalts an Graphit bzw. Molybdändisulfid für eine schwere Kaltumformung wie das Taumelpressen besonders geeignet.In the experiments of Table 2 it was found that the content of the lubricant compositions according to the invention can be varied to a large extent on various components. Here, on the one hand, the addition of at least one ionomer, but also of at least one wax and water glass has proven particularly useful. Essentially, the lubricant composition and the coating formed therefrom are more or better usable for heavy forming if a higher content of ionomer (s) or an additional high content of at least one solid lubricant is included. The lubricant compositions of Examples 19 and 20 are particularly suitable for heavy cold working such as tumble pressing due to the content of graphite or molybdenum disulfide.

Die erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzungen ermöglichen umweltfreundliche Überzüge, die auf einfache und kostengünstige Weise auf metallischen Werkstücken aufgebracht und für einfache, mittelschwere oder/und besonders schwere Kaltumformungen geeignet sind. Aufgrund des Einsatzes von organischen Salzen können die Überzüge und entsprechende Ablagerungen nach der Kaltumformung vom umgeformten Werkstück auf einfache Weise entfernt werden.The lubricant compositions according to the invention enable environmentally friendly coatings, which are applied to metallic workpieces in a simple and cost-effective manner and are suitable for simple, medium-weight or / and particularly severe cold forming operations. Due to the use of organic salts, the coatings and corresponding deposits can be easily removed after cold working from the formed workpiece.

Claims (12)

  1. A process for the preparation of metallic workpieces for cold forming first by applying a phosphate layer and then by applying a lubricant layer with a content of organic polymeric material, which is also referred to as a coating in the following, characterised in that the phosphate layer is formed with an aqueous acidic phosphatising solution which contains 4 to 100 g/l of compounds of calcium, magnesium and/or manganese, including the ions thereof, calculated as Calcium, magnesium and manganese, no zinc or less than 30 wt.% of the cations as zinc, and 2 to 500 g/l phosphate calculated as PO4, and that the lubricant layer is formed by contacting the phosphatised surface with an aqueous lubricant composition,
    which has a content of at least one ionomer from 3 to 98 wt.% of the solids and active substances and as water-soluble, water-containing and/or water-binding oxide and/or silicate has in each case a content of at least one water glass, silica gel, silica sol, silicic-acid hydrosol, silicic-acid ester and/or ethyl silicate from 0.1 to 85 wt.% of the solids and active substances as well as, optionally, also non-ionomeric, organic polymeric material, based on acrylic acid/methacrylic acid, epoxide, ethylene, polyamide, propylene, styrene, urethane, ester(s) thereof and/or salt(s) thereof,
    wherein in each case at least one primary, secondary and/or tertiary amine, especially at least one amino alcohol, is used as the neutralising agent for the neutralisation of the lubricant composition, wherein at least one organic polymeric material is at least partly saponified and/or is at least partly present in the lubricant composition and/or in the coating as at least one organic salt.
  2. A process according to claim 1, characterised in that phosphatising is carried out electrolytically with an alkaline-earth content of more than 80 wt.% of all cations.
  3. A process according to claim 1 or 2, characterised in that the lubricant layer is formed by contacting the surface with an aqueous lubricant composition, which has a content of at least one water-soluble, water-containing and/or water-binding oxide and/or silicate and/or of at least one amino alcohol as well as a content of organic polymeric material, and that predominantly oligomers, co-oligomers, polymers and/or copolymers based on ionomer, acrylic acid/methacrylic acid, epoxide, ethylene, polyamide, propylene, styrene, urethane, ester(s) thereof and/or salt(s) thereof are used as the organic polymeric material.
  4. A process according to one of the preceding claims, characterised in that the coating formed from the lubricant composition has a content of at least one ionomer in the range from 3 to 98 wt.% of the solids and active substances.
  5. A process according to one of the preceding claims, characterised in that the lubricant composition and/or the coating formed therefrom have/has a content of at least one water-soluble, water-containing and/or water-binding oxide and/or silicate as well as a content of at least one ionomer, at least one non-ionomeric organic polymeric material based on acrylic acid/methacrylic acid, epoxide, ethylene, polyamide, propylene, styrene, urethane, ester(s) thereof and/or salt(s) thereof and/or at least one wax as well as, optionally, a content of at least one additive.
  6. A process according to one of the preceding claims, characterised in that the lubricant composition and/or the coating formed therefrom contain(s) additional organic polymeric components which cannot be regarded as ionomers, such as e.g. oligomers, polymers and/or copolymers based on acrylic acid/methacrylic acid, amide, amine, aramid, epoxide, ethylene, imide, polyester, propylene, styrene, urethane, ester(s) thereof and/or salt(s) thereof.
  7. A process according to one of the preceding claims, characterised in that the lubricant composition and/or the coating formed therefrom contain(s) at least one wax, especially in each case at least one paraffin wax, carnauba wax, silicone wax, amide wax, ethylene- and/or propylene-based wax and/or crystalline wax.
  8. A process according to one of the preceding claims, characterised in that the lubricant composition and/or the coating formed therefrom contain(s) at least one additive selected from the group consisting of solid lubricants, friction reducers, wear-protection additives, silane additives, elastomers, film-forming auxiliaries, anti-corrosion agents, surfactants, defoamers, flow promoters, biocides, thickeners and organic solvents.
  9. A process according to one of the preceding claims, characterised in that the metallic surface of the workpiece or its metal-coated coating is provided with a phosphate layer according to claim 1 or 2 which is made with an aqueous composition based on calcium phosphate, magnesium phosphate, manganese phosphate or corresponding mixed-crystal phosphate, such as e.g. CaZn phosphate.
  10. A process according to one of the preceding claims, characterised in that the phosphate layer is formed electrolytically with a current density in the range of 1 and 200 A/dm2 and with a voltage in the range from 0.1 to 50 V.
  11. A process according to one of the preceding claims, characterised in that the formed workpiece is at least partly cleaned of the remaining coating and/or of the deposits of the lubricant composition after cold forming.
  12. A process according to one of claims 1 to 11, characterised in that the coating remains on the formed workpiece permanently after cold forming, at least in part.
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