CN101126046B - 铝合金等温成形用润滑剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铝合金等温成形用润滑剂，按重量百分比计，该润滑剂由以下组分组成：石墨15％～17％，石油磺酸钡1％～1.5％，二硫化钼5％～8％，余量为汽缸油。本发明产品适用于铝合金等温成形过程中的润滑，且高温下润滑性能好，其减磨、防粘和脱模性能优异，可大大提高成形件表面质量，满足精密成形件对尺寸精度和表面质量的要求。

Description

铝合金等温成形用润滑剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种铝合金等温成形用润滑剂及其制备方法。

背景技术

铝合金热成形过程中，在高温和外力作用下，铝合金与钢质模具有明显的粘附倾向，极易导致成形件表面及内在质量下降，而铝合金等温成形过程中坯料与模具需保持相对恒定的温度，其由工模具、润滑膜和被加工金属构成的摩擦学系统，对润滑剂性能的要求更较普通热成形高。铝合金等温成形对润滑剂的要求主要是：(1)润滑性能好，有利于降低成形力，提高模具寿命和工件表面质量；(2)良好的化学稳定性和热稳定性；(3)附着力强，不因接触应力大而被挤走；(4)易于脱模；(5)使用方便。但由于目前铝合金等温成形尚无专用润滑剂，故常选用铝合金普通热成形润滑剂，如人造蜡、水基石墨、MoS₂油料混合润滑剂、玻璃润滑剂等。但由于人造蜡的防粘性能差，水基石墨减磨性能不理想，玻璃润滑剂脱模性能差等，使其在铝合金等温成形过程中，对于有尺寸精度和表面质量要求的精密成形件，成形质量很难达到设计要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能提高铝合金等温成形件质量且适用于铝合金等温成形工程化生产的铝合金等温成形用润滑剂。

本发明还提供了该润滑剂的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：一种铝合金等温成形用润滑剂，按重量百分比计，该润滑剂由以下组分组成：石墨15％～17％，石油磺酸钡1％～1.5％，二硫化钼5％～8％，余量为汽缸油。

上述石墨的含量按重量百分比计，优选为15％；上述石墨的粒度为5μm～10μm。

上述汽缸油优选型号为HG-52的汽缸油。

上述铝合金等温成形用润滑剂的制备方法，其步骤为：首先将上述汽缸油总用量的一半倒入容器中，然后将上述配比中的石墨、石油磺酸钡和二硫化钼依次加入容器中，均匀搅拌，最后加入剩余量的汽缸油，充分搅拌均匀即可；上述步骤都在常温和常压下进行。

本发明人在本发明产品的研制过程中，进行了各种不同组分以及组分的不同比例组合的设计，并逐一用于铝合金等温成形工艺试验，其中运用了圆环镦粗法测定其摩擦系数，并且进行了防粘、防腐蚀、成膜性以及可清洁性试验，以考察铝合金等温成形件的质量。其中防粘性采用麻坑面积率(％)表征，即麻坑面积与原表面积之比，数值越大防粘性越差，其成形件表面质量也越差；防腐蚀性采用失重率(％)表征，即损失质量与原质量之比，数值越大防腐蚀性越差，其成形件的表面质量也越差；成膜性采用热烫板试验进行验证。本发明人通过理论分析、配方设计和大量的实验处理，得到的本发明产品的滑动摩擦系数、防粘性、防蚀性、成膜性和可清洁性的测试结果如表1所示。

表1本发明产品的防粘、防蚀、成膜以及可清洁性性能测试结果

上述圆环镦粗法适用于接触面上产生相对滑动的工艺条件下磨擦系数的测定。其中不需测定变形力和试样的变形抗力，只需测定试验前后的冷态圆环试件的内径和高度，即可根据标定曲线确定该条件下的磨擦系数。并且适于测定不同温度、不同材料，在不同润滑和变形条件下的磨擦系数。

上述圆环镦粗法的试验方法与步骤如下：

①精车试件：外径D：内径d：高度h＝4：2：1；

②测量并记录圆环镦粗前试件内径和高度；

③使用本发明产品，在模拟等温成形工艺试验条件下，进行平板间镦粗压缩试验；

④圆环试棒镦粗冷却后测量记录其前试件内内径和高度；

⑤根据测得的不同压缩高度和内径尺寸，在理论校正曲线上插点绘制该工艺试验条件下的试验曲线；

⑥磨擦系数μ的估计：试验曲线与理论曲线比较，与试验曲线重合成接近理论曲线的磨擦系数 $\mathrm{\μ}(\mathrm{\μ}=m/\sqrt{3})$ ，则为所测磨擦系数。这里的m为试验条件下的磨擦因子。

上述防蚀性试验中腐蚀程度采用模拟试验法。即在类似工况加热温度和表面粗糙度的热试板上反复涂抹与清除润滑剂，通过试验求出以涂抹次数为参数的失重率情况。失重率越大，腐蚀磨损愈大。因试验未给予加载试验，此性能可作为相对腐蚀程度比较。

上述防蚀性试验方法及步骤为：

①制备试件，并称重记录重量为G1，试件的试验材料和表面粗糙度与模具材料和工作面的粗糙度相同或接近；

②将试件加热到等温成形的加热温度；

③反复涂抹和清除热试件上的本发明产品若干次，如3000次；

④抹涂和清除热试件上的润滑剂3000次后，热试件冷却后称重并记录重量为G2；

⑤计算失重率。

上述热烫板成膜性试验方法及步骤为：

①制备试件、试验材质为相应轻金属材料，表面粗糙度与坯件相同或接近；

②将试件加热到等温成形温度；

③将本发明产品喷涂或手工刷涂在试件上。

④观察并记录成膜或燃烧情况。

上述可清除度和粘附程度的试验方法及步骤为：

圆环镦粗试验后的试件清除其上面的本发明中的润滑剂后，观察试件上本发明中的润滑剂清除情况，定性表示该润滑剂在此轻合金等温成形后润滑剂的可清除程度；粗略估算试件表面麻坑面积率。

本发明人还采用本发明产品，对某铝合金机匣体进行了等温成形工程化批量生产的工艺试验，随机抽取10件进行检验，其结果如表2所示。该产品要求表面粗糙度Ra3.2、某关键尺寸为

mm，试验结果表明，尺寸精度和表面粗糙度均达到技术要求，外形充填饱满，外观表面不需要后续机械加工。

表2某铝合金机匣体成形工艺试验数据

本发明人还将本发明产品和现有技术中的其它常用润滑剂对比用于同一产品的等温成形工程化试验，进行使用性能比较，其结果如表3所示。

表3本发明产品和其它常用润滑剂使用性能比较

总之，综合上述试验结果(如表1、表2和表3所示)，本发明人认为符合铝合金等温成形用润滑剂的麻坑面积率应≤0.3％，失重率应≤0.035％；并且上述试验结果还表明，本发明产品适宜于铝合金等温成形过程中的润滑，且高温下润滑性能好，其减磨、防粘和脱模性能优异，可大大提高成形件表面质量，满足精密成形件对尺寸精度和表面质量的要求。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明，但本发明不仅仅局限于这些实施例。

实施例1：一种铝合金等温成形用润滑剂，按重量百分比计，该润滑剂由以下组分组成：石墨15％、石油磺酸钡1％、二硫化钼5％、汽缸油79％。

本例中的石油磺酸钡和二硫化钼均为市售商品。

其制备方法的具体步骤为：首先将上述汽缸油总用量的一半倒入容器中，然后将上述配比中的石墨、石油磺酸钡和二硫化钼依次加入容器中，均匀搅拌，最后加入剩余量的汽缸油，充分搅拌均匀即可；本制备方法各步骤都在常温和常压下进行。

实施例2：一种铝合金等温成形用润滑剂，按重量百分比计，该润滑剂由以下组分组成：石墨16％、石油磺酸钡1.5％、二硫化钼6％、HG-52汽缸油76.5％。

本例中石墨的粒度为6μm～9μm；石油磺酸钡和二硫化钼均为市售商品。

制备方法同实施例1。

实施例3：一种铝合金等温成形用润滑剂，按重量百分比计，该润滑剂由以下组分组成：石墨17％、石油磺酸钡1.2％、二硫化钼8％、HG-52汽缸油73.8％。

本例中石墨的粒度为7μm～8μm；石油磺酸钡和二硫化钼均为市售商品。

制备方法同实施例1。

Claims (5)

1.一种铝合金等温成形用润滑剂，按重量百分比计，该润滑剂由以下组分组成：石墨15％～17％、石油磺酸钡1％～1.5％、二硫化钼5％～8％、余量为汽缸油；其中石墨粒度为5μm～10μm。

2.如权利要求1所述的铝合金等温成形用润滑剂，其中石墨的含量按重量百分比计为15％。

3.如权利要求1所述的铝合金等温成形用润滑剂，其中石油磺酸钡和二硫化钼均为市售商品。

4.如权利要求1所述的铝合金等温成形用润滑剂，其中汽缸油型号为HG-52。

5.如权利要求1～4中任一权利要求所述的铝合金等温成形用润滑剂的制备方法，其步骤为：首先将所述汽缸油总用量的一半倒入容器中，然后将所述配比中的石墨、石油磺酸钡和二硫化钼依次加入容器中，均匀搅拌，最后加入剩余量的汽缸油，充分搅拌均匀即可；所述步骤都在常温和常压下进行。