CN1007430B - 金属加工用干粉型高温润滑剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属加工用干粉型高温润滑剂。该润滑剂是由石墨微粉、羧甲基纤维素、烷基萘磺酸盐、磷酸盐、氟烷基苯磺酸盐组成。该润滑剂组成物用水或水溶性油系经短时间混和调制后，能形成分散、均匀、稳定的悬浮液。这种悬浮液具有粘附力强、润滑性好且耐高温的特点。可用于钢材的挤压和热锻压。特别适用于无缝钢管连轧机上芯棒的润滑。

Description

本发明涉及一种改进的固体润滑剂，特别是一种新型的干粉型润滑剂。它能用水或水溶性油系混和后用作压延和热锻压，特别适合无缝钢管热压延时芯棒的润滑。

以前，在芯棒式轧机上广泛使用着固体润滑剂，主要有石墨、玻璃料及盐类等润滑剂。在石墨润滑剂中，以矿物油为介质。在轧制时，油份烧尽，产生的烟尘和烟气易污染设备和厂房。同时在高温（800℃～1200℃）下，石墨将丧失其耐磨性并影响钢管质量。而代之以石墨和水溶性高分子分散剂及无机盐的配合，虽然使石墨在水中的分散性或润滑面上的附着性有所改善，但是在钢管制造的连续生产的周期内，这种悬浮液会产生不稳定且不易保存。混和在水中的石墨产生沉淀或结团，从而降低了润滑剂的喷涂性和粘附性，不能达到所要求的润滑效果。

美国专利（3，341，454）是用于锻压、挤压模、无缝钢管热穿孔芯棒等的干粉型润滑剂。它是由石墨、

石（或其它相似的润滑剂）、润滑剂和分散剂组成。这种润滑剂在配制成悬浮液时易起泡沫，这就给实际应用特别是给连续生产无缝钢管带来了麻烦。另外在配制时，如用水混和，该悬浮液在生产周期内粘度变化较大，在工件表面成膜厚薄不匀，因而降低了润滑性。如用水溶性油系来混和，则轧制时高温分解油脂产生的烟雾，使金属表面有增碳的危险，也降低润滑性。

日本专利（昭59-18799）提出了由石墨粉末和饱和二羧酸为主剂的干粉型高温润滑剂。该润滑剂配制成的水溶性润滑剂在金属表面 形成的膜层摩擦系数低，但是由于饱和二羧酸是热熔性有机物，要求金属必须预热到135℃才能粘附。另外，该润滑剂在配制成悬浮液时须预先在水中加入增稠剂等，因而造成润滑剂主剂加入时易结团。再则配制过程较复杂，给实际使用带来不便。

本发明的目的是提供新型金属加工用的干粉型高温润滑剂。该润滑剂能用水或水溶性油系配制成分散、均匀、不起泡、不结团、稳定性好的石墨悬浮液。这种悬浮液对金属表面有较牢的粘附力，高温下膜层稳定性好、润滑性优越。在800℃～1200℃下，不会使物质全部分解而失去所需的润滑膜。从而提高加工件的表面光洁度，延长芯棒或其它模具的使用寿命。

本发明的干粉型高温润滑剂是由石墨微粉、水溶性高分子化合物、水溶性分散剂、膜层稳定剂及表面活性剂组合而成的混合物。本发明的特点是选用了合适的水溶性分散剂和含氟表面活性剂，避免了干粉型润滑剂在配制成悬浮液时易起泡沫和结团的现象，也提高了悬浮液对金属表面的亲和性和润滑性。

本发明所指的石墨微粉由一般的天然鳞片石墨经提纯、粉碎、分级后获得。这种石墨微粉使用的平均粒径在20～100微米，以20～50微米较为理想。而石墨纯度至少具有96%。其成份为组成物重量比例的55%～85%。

为了使配制成的润滑剂悬浮液具有足够的稳定性，使石墨微粒包上一层保护胶体，需要加入水溶性高分子化合物。这种水溶性高分子化合物可以是甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素、淀粉、甲基淀粉、乙基淀粉、鳞酸酯淀粉、可溶性淀粉及其衍生物。其添加量为组成物重量比例的1.5%～5%。

为了提高石墨微粉的分散性和缩短现场用水或水溶性油系调制的时间。选择合适的分散剂较为重要。本发明采用烷基萘磺酸盐作为分散剂。由于这种有机盐能降低微粒或微滴间的粘合力，防止了絮聚或附聚，使物质均匀分散于水等介质中而成胶体溶液的物质，不会结团。这种烷基萘磺酸盐可以是亚甲基双萘磺酸钠、亚甲基双甲基萘磺酸钠。其添加量为组成物重量比例的4%～10%。当采用适当比例的分散剂时，它又具有润湿剂的功能。

为了提高膜层的高温润滑特性，组成物中需加入耐高温的膜层稳定剂。可取的膜层稳定剂有氧化硼、硼砂、硅酸钠、硅酸、磷酸盐或者是它们的混合物。由于含硼、磷等的物质具有活化润滑性能的作用。当温度分别达到500℃、800℃以上时，硼或磷等分别表现出其活化性能。一方面包复石墨微粉隔绝空气，延长了因石墨高温氧化而丧失润滑的性能。另外它又起到了防止金属粘连的作用。它形成半液体摩擦条件，从而降低了摩擦系数，並且在膜层破裂的情况下能再次覆盖一层液相润滑膜，因而使石墨润滑剂具有高温耐磨性。膜层稳定剂的添加量为组成物重量比例的9%～30%。

为了使润滑剂组成物具有高潜能，需加入表面活性剂。由于活性剂明显改善了介质的润湿、扩散、乳化性能。使组成物用水或水溶性油系混和后在短时间内就能形成分散、均匀、稳定的石墨悬浮液。这种表面活化的润滑剂能使喷涂（或浸涂）后的金属表面上膜的分布具有显著的分子方向性，增强了悬浮液在金属表面上的涂布性能，提高了润滑特性。本发明所指的表面活性剂是指氟烷基苯磺酸盐，其重量含量≥98%。使用该活性剂还有阻燃作用，能减少水溶性油系润滑剂在生产使用中出 现的烟雾。所以在组成物中加入该表面活性剂明显提高了干粉型润滑剂的综合性能。表面活性剂的加入量为组成物的重量比例的0.2%～1.5%。

上述各组份只需要用简单的机械搅拌一次混和而成。

本发明的干粉型高温润滑剂用水或水溶性油系经短时间的调制，配制成的悬浮液分散、均匀、稳定、不结团、不起泡、涂布性好。在100℃左右喷涂到芯棒或其它工件上，能在短时间内形成均匀的润滑干膜。这种涂膜具有抗水性和抗冲击性。在压挤作业前被大量冷却水喷涂冷却的场合，芯棒式无缝钢管轧机的芯棒或工件上喷涂的润滑剂仍能容易粘附，能在工件上瞬时形成干膜。高温下发烟少、润滑性优越。该干粉型高温润滑剂现场配制简便，且具有较长的储存稳定性（6个月以上）。

现将本发明的实施例说明如下：

实施例1：

石墨粉    85%（重量）

羧甲基纤维素    2%（重量）

磷酸盐    9%（重量）

烷基萘磺酸盐    4%（重量）

实施例2：

石墨粉    60%（重量）

羧甲基纤维素    3%（重量）

磷酸盐    25%（重量）

硼砂    5%（重量）

烷基萘磺酸盐    7%（重量）

将实施例1和实施例2中各组份，在干燥条件下同时均匀混和。使用时把混合物25%分散悬浮于75%的水中，机械搅拌成均匀、分散、润湿的石墨悬浮液后以喷涂或浸涂形式使用。

实施例3：

石墨粉    70%（重量）

羧甲基纤维素    2%（重量）

烷基萘磺酸盐    9%（重量）

磷酸盐    18%（重量）

氟烷基苯磺酸盐    1%（重量）

实施例4：

石墨粉    76%（重量）

羧甲基纤维素    4.4%（重量）

磷酸盐    15%（重量）

烷基萘磺酸盐    4%（重量）

氟烷基苯磺酸盐    0.6%（重量）

将实施例3和实施例4中各组份，在干燥条件下同时均匀混和。使用时先把25%混合物分散悬浮于55%水中机械搅拌，然后加入20%矿物油再继续搅拌混和后以浸涂或喷涂的形式使用。

Claims (3)

1、一种含有石墨微粉、水溶性高分子化合物、分散剂、膜层稳定剂和表面活性剂组份的金属加工用干粉型高温润滑剂，其特征在于各组份的比例为：

(a)石墨微粉        55～85%(重量)，

(b)羧甲基纤维素    1.5～5%(重量)，

(c)烷基萘磺酸盐    4～10%(重量)，

(d)磷酸盐          9～30%(重量)，

(e)氟烷基苯磺酸盐  0.2～1.5%(重量)。

2、根据权利要求1所述的金属加工用干粉型高温润滑剂，其中烷基萘磺酸盐是亚甲基双萘磺酸钠或亚甲基双甲基萘磺酸钠。

3、根据权利要求1所述的金属加工用干粉型高温润滑剂，其中氟烷基苯磺酸盐的重量含量≥90%。