CN102010781A - 一种热挤压用水基润滑剂及其制备和使用方法 - Google Patents

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朱梅生
谢翀博
陈贵曾
晁鸿涛
马建明
董亚军
肖松涛
张英明
刘伟平
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Abstract

本发明公开了一种热挤压用水基润滑剂及其制备和使用方法，该水基润滑剂由以下重量百分比成分组成：5％～10％石墨，2.5％～20％MoS2，余量为水；所述水基润滑剂中石墨与MoS2的质量比为4∶1～10。其制备方法为将锻造石墨乳用水稀释；然后向稀释后的锻造石墨乳中加入MoS2微粉并分散均匀，得到水基润滑剂。其使用方法为将水基润滑剂均匀喷涂于挤压工模具表面，待水基润滑剂中的水分蒸发后其中的固体组分在挤压工模具表面形成一层厚度为100μm～500μm、致密连续的混合固体润滑剂膜。本发明工艺过程简单易行、可控。本发明的热挤压用水基润滑剂可完全替代现用的油基润滑剂，消除了油烟污染，经济效益和环境效益显著。

Description

一种热挤压用水基润滑剂及其制备和使用方法
技术领域
本发明属于润滑剂技术领域，具体涉及一种热挤压用水基润滑剂及其制备和使用方法。
背景技术
钛、锆及其合金具有多种优异的力学性能和耐蚀性能，其各种规格的管材在航空航天、核电、舰船、化工及海水淡化等领域得到广泛应用。目前制备管坯的方法有：热挤压、斜轧穿孔和板材焊接等。其中热挤压法最为常用，其生产效率高、灵活性大，适合挤压多规格管坯，且制备的管坯变形量大，在良好的润滑和模具条件下，能破碎晶粒，可提供尺寸精度高、塑性良好、壁厚较薄的管坯。由于钛、锆及其合金在挤压过程中有强烈粘结工具的倾向，因此正确选用润滑剂就显得非常重要。对挤压润滑剂的要求是：在使用温度下摩擦系数小，附着能力强，高压下摩擦表面保留一定厚度的润滑层而不被挤掉；隔热性好，能防止金属温降过快和工具过热；挤后易去除；无公害。
目前钛、锆及其合金管坯挤压润滑普遍采用油基润滑剂，润滑剂主要组分为30％～40％(wt)石墨+沥青、汽缸油或耐热脂，其中石墨的体积含量在15％～25％，其余为汽缸油或耐热脂。石墨是一种优良的固体润滑剂，抗压性能好，但粘合能力差；汽缸油和耐热脂闪点低，耐压性差，一般作固体润滑剂的粘合剂。
小规格锭坯采用油基润滑剂挤压时工模具表面光洁、不粘铜；管坯内、外表面光滑，并有完整均匀的铜皮覆盖；酸洗后管坯内、外表面无凹坑和划道等挤压缺陷。但采用小规格锭坯材料损耗大，成材率低。因此为了提高成材率，采用更大规格锭坯已成为今后的一个发展趋势。在管坯规格不变时，这会引起挤压比的大幅提高，将会产生一系列的质量问题：1、内、外包套破损；2、管坯内、外表面缺陷；3、挤压针、挤压模粘铜粘钛(或锆)，粘铜粘钛(或锆)问题导致频繁的更换、修理甚至报废挤压针和挤压模，降低了生产效率，提高了生产成本；4、压余超标。一般要求压余小于0.5Kg，但挤压比大于20时压余超标严重，最大可达六公斤，造成很大的材料浪费。
沥青、汽缸油和耐热脂等粘接剂虽然仅起粘接作用，但涂抹在300℃～400℃的挤压筒、挤压模和挤压针表面会产生很多有害烟雾，并且与700℃～800℃的加热锭坯接触后会发生不完全燃烧，产生大量有害气体。这些燃烧产物中有多种有害物质，对操作人员和环境造成了潜在的威胁；同时这些粘接剂黏度很大，难以清理，影响现场环境。
综上所述现用油基润滑剂污染大，现场环境差，且在苛刻条件下不能满足热挤压管坯的润滑要求。
锻造石墨乳是一种水基石墨润滑剂，具有良好的喷涂性、附着性、较好的高温润滑性、脱模容易、无毒害，在黑色和有色金属锻造、金属模压加工中作为高温脱模润滑剂得到了广泛应用。但在钛、锆及其合金管坯的热挤压试验中发现用于润滑挤压针、挤压模、挤压筒时频繁闷车，使挤压过程中断。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种成本低，质量良好的热挤压用水基润滑剂。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种热挤压用水基润滑剂，其特征在于，该水基润滑剂由以下重量百分比成分组成：石墨5％～10％，MoS22.5％～20％，余量为水；所述水基润滑剂中石墨与MoS2的质量比为4∶1～10。
本发明还提供了一种工艺简单易行，可控的热挤压用水基润滑剂的制备方法，其特征在于，该方法为：将锻造石墨乳用水稀释，然后向稀释后的锻造石墨乳中加入MoS2微粉并分散均匀，得到水基润滑剂。
本发明还提供了一种热挤压用水基润滑剂的使用方法，其特征在于，该方法为：将水基润滑剂均匀喷涂于温度为300℃～400℃的挤压工模具表面，待水基润滑剂中的水分蒸发后，水基润滑剂中的固体组分在挤压工模具表面形成一层厚度为100μm～500μm、致密连续的混合固体润滑剂膜。
上述的一种热挤压用水基润滑剂的使用方法，所述挤压工模具由挤压针、挤压模和挤压筒组成。
本发明与现有技术相比具有以下优点：利用挤压工模具每次挤压完成后具有较高温度使水基润滑剂中的水分快速蒸发得到一层致密、连续的固体润滑剂膜，同时使工模具得到冷却，延长工模具使用寿命。利用现有锻造石墨乳中的粘接剂使石墨、MoS2在300℃～400℃的挤压针、挤压模、挤压筒表面成膜牢固。同时利用该润滑剂的粘度低、易喷涂、高温下的快速干燥等特性，以及喷枪喷涂的快速均匀性，使膜层厚度可控。本发明工艺过程简单易行、可控，人工操作快捷简便，同时易于实现自动化。和油基润滑剂相比，润滑剂成本下降80％以上，产品质量良好，生产效率提高近一倍，解决了油基润滑剂难以解决的大挤压比管坯挤压质量问题，为新产品、新工艺的开发提供了基础。该发明可完全替代现用的油基润滑剂，消除了油烟污染，经济效益和环境效益显著。
下面通过实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
需挤压材料：纯钛；规格：Φ45mm×6mm；挤压比：14.2。
润滑剂：将锻造石墨乳用水稀释；然后向稀释后的锻造石墨乳中加入MoS2微粉并分散均匀，得到水基润滑剂；所述水基润滑剂中石墨的质量百分数为10％，MoS2的质量百分数为2.5％，余量为水。
使用方法：将制备的水基润滑剂均匀喷涂于温度为300℃的挤压工模具(挤压针、挤压模和挤压筒)表面，待水基润滑剂中的水分蒸发后，水基润滑剂中的固体组分在挤压工模具表面形成一层厚度为200μm、致密连续的混合固体润滑剂膜。
本实施例的挤压过程顺利；挤压工模具(挤压针、挤压模和挤压筒)表面光滑；管坯内、外表面铜皮包覆完整均匀；酸洗后内、外表面质量良好，无凹坑、划伤等缺陷；压余小于0.3Kg。
实施例2
需挤压材料：钛合金；规格：Φ45mm×6mm；挤压比：18.3。
润滑剂：将锻造石墨乳用水稀释；然后向稀释后的锻造石墨乳中加入MoS2微粉并分散均匀，得到水基润滑剂；所述水基润滑剂中石墨的质量百分数为5％，MoS2的质量百分数为5％，余量为水。
使用方法：将制备的水基润滑剂均匀喷涂于温度为400℃的挤压工模具(挤压针、挤压模和挤压筒)表面，待水基润滑剂中的水分蒸发后，水基润滑剂中的固体组分在挤压工模具表面形成一层厚度为300μm、致密连续的混合固体润滑剂膜。
本实施例的挤压过程顺利；挤压工模具(挤压针、挤压模和挤压筒)表面光滑；管坯内、外表面铜皮包覆完整均匀；酸洗后内、外表面质量良好，无凹坑、划伤等缺陷；压余小于0.3Kg。
实施例3
需挤压材料：纯钛；规格：Φ45mm×6mm；挤压比：22.9。
润滑剂：将锻造石墨乳用水稀释；然后向稀释后的锻造石墨乳中加入MoS2微粉并分散均匀，得到水基润滑剂；所述水基润滑剂中石墨的质量百分数为8％，MoS2的质量百分数为14％，余量为水。
使用方法：将制备的水基润滑剂均匀喷涂于温度为350℃的挤压工模具(挤压针、挤压模和挤压筒)表面，待水基润滑剂中的水分蒸发后，水基润滑剂中的固体组分在挤压工模具表面形成一层厚度为500μm、致密连续的混合固体润滑剂膜。
本实施例的挤压过程顺利；挤压工模具(挤压针、挤压模和挤压筒)表面光滑；管坯内、外表面铜皮包覆完整均匀；酸洗后内、外表面质量良好，无凹坑、划伤等缺陷；压余小于0.3Kg。
实施例4
需挤压材料：锆合金；规格：Φ49mm×15mm；挤压比：6.9。
润滑剂：将锻造石墨乳用水稀释；然后向稀释后的锻造石墨乳中加入MoS2微粉并分散均匀，得到水基润滑剂；所述水基润滑剂中石墨的质量百分数为8％，MoS2的质量百分数为20％，余量为水。
使用方法：将制备的水基润滑剂均匀喷涂于温度为380℃的挤压工模具(挤压针、挤压模和挤压筒)表面，待水基润滑剂中的水分蒸发后，水基润滑剂中的固体组分在挤压工模具表面形成一层厚度为100μm、致密连续的混合固体润滑剂膜。
本实施例的挤压过程顺利；挤压工模具(挤压针、挤压模和挤压筒)表面光滑；管坯内、外表面铜皮包覆完整均匀；酸洗后内、外表面质量良好，无凹坑、划伤等缺陷；压余小于0.3Kg。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种热挤压用水基润滑剂，其特征在于，该水基润滑剂由以下重量百分比成分组成：石墨5％～10％，MoS22.5％～20％，余量为水；所述水基润滑剂中石墨与MoS2的质量比为4∶1～10。
2.一种制备如权利要求1所述热挤压用水基润滑剂的方法，其特征在于，该方法为：将锻造石墨乳用水稀释，然后向稀释后的锻造石墨乳中加入MoS2微粉并分散均匀，得到水基润滑剂。
3.一种如权利要求1所述热挤压用水基润滑剂的使用方法，其特征在于，该方法为：将水基润滑剂均匀喷涂于温度为300℃～400℃的挤压工模具表面，待水基润滑剂中的水分蒸发后，水基润滑剂中的固体组分在挤压工模具表面形成一层厚度为100μm～500μm、致密连续的混合固体润滑剂膜。
4.根据权利要求3所述的一种热挤压用水基润滑剂的使用方法，其特征在于，所述挤压工模具由挤压针、挤压模和挤压筒组成。
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