CN104818103B - 汽车用低碳钢件冷挤压成形润滑剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车用低碳钢件冷挤压成形润滑剂，由以下质量百分比的组分组成：1%～3%的油性剂、0.3%～0.8%防腐剂、3%～6%的减摩剂、0.1%～0.5%的抗氧剂、0.2%～0.5%的消泡剂、2%～5%的分散剂、1%～3%的清洁剂、0.1%～0.5%的活性剂、0.3%～1.0%的极压剂、1%～4%的吸附剂以及余量为去离子水的润滑剂主体。本发明还公开了一种汽车用低碳钢件冷挤压成形润滑剂的制备方法。上述汽车用低碳钢件冷挤压成形润滑剂及其制备方法具有低能耗、低污染、低排放等效果。

Description

汽车用低碳钢件冷挤压成形润滑剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种润滑剂以及制备方法，特别涉及一种汽车用低碳钢件冷挤压成形润滑剂及其制备方法。

背景技术

随着能源危机的日趋严重，人们对环境质量将更加关注，促使汽车等产业向轻型化、高速度、平稳性方向发展，对汽车用金属挤压件的尺寸精度、重量精度及力学性能等都提出了更高的要求，零件生产向高效、优质、精化、节能、节材方向发展。由于金属冷挤压产品性能、成形工艺优势明显，因此在汽车领域中得到快速发展，冷挤压件材料利用率达到80%以上，如汽车活塞销动切削加工材料利用率为43.3%，而采用冷挤压成形时材料利用率提高到92%，又如万向节轴轴承套改用冷挤压后，材料利用率由27.8%提高到64%。

冷挤压时，影响摩擦力的主要因素是模具工作表面状态和润滑情况，冷挤压成形时通常使用润滑剂来减少坯料与模具之间的摩擦，减轻模具的磨损，提高构件表面光洁度与尺寸精度，冷挤压过程中使用的润滑剂还起到冷却效果。传统应用的润滑剂主要有液体润滑剂（矿物油、植物油、动物油、乳液等）、固体润滑剂（石墨、二硫化钼、肥皂和蜡类润滑剂等），存在以下不足之处：1、废液量大且极难处理；2、操作环境恶劣、烟雾有毒等影响工人健康；3、废液废气，严重破坏生态环境；4、冷挤压件表面质量差等问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供了一得低能耗、低污染、低排放的汽车用低碳钢件冷挤压成形润滑剂及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种汽车用低碳钢件冷挤压成形润滑剂，由以下质量百分比的组分组成：1%～3%的油性剂、0.3%～0.8%防腐剂、3%～6%的减摩剂、0.1%～0.5%的抗氧剂、0.2%～0.5%的消泡剂、2%～5%的分散剂、1%～3%的清洁剂、0.1%～0.5%的活性剂、0.3%～1.0%的极压剂、1%～4%的吸附剂以及余量为去离子水的润滑剂主体。

作为优化，所述减摩剂为氨基甲酸酯与纳米石墨的混合物，其中，氨基甲酸酯的质量份数为80～90份，纳米石墨的质量份数为10～20份。

作为优化，所述油性剂为磷酸氢二铵与油酸烷醇酰胺的混合物，其中，氨基甲酸酯的质量份数份数为30～60份，油酸烷醇酰胺的份数为30～40 份；

所述防腐剂为硫磷伯仲醇基锌盐；

所述抗氧剂为正辛硫基亚甲基；

所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷与聚醚改性硅油的混合物，其中，聚二甲基硅氧烷的质量份数为50～70份，聚醚改性硅油的质量份数为30～50份；

所述分散剂为月桂醇与乙酸乙酯的混合物，其中，月桂醇的质量份数为70～85份，乙酸乙酯的质量份数为15～30份；

所述清洁剂为环烷酸镁；

活性剂为二聚酸；

所述极压剂为硬脂酸锌钠；

所述吸附剂是硼酸。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种上述的汽车用低碳钢件冷挤压成形润滑剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将吸附剂、油性剂加入搅拌容器中加热升温到80～100℃，恒温搅拌45～60min，待降温后至45℃以下，继续搅拌60～90min，待冷却至室温后加入去离子水，得到水基润滑剂待用；

（2）在搅拌容器中加入抗氧剂、极压剂，搅拌30～60min后待用；

（3）在搅拌容器中加入防腐剂、减摩剂、清洁剂，加热升温到50～75℃，恒温搅拌30～60min后待用；

（4）在搅拌容器中加入分散剂、消泡剂、活性剂，搅拌30～60min后待用；

（5）将步骤（1）、（2）、（3）、（4）所得混合物按照上述比例称取，加入搅拌容器中，搅拌60～120min，静置60～120min，即得到汽车用低碳钢件冷挤压成形润滑剂。

作为优化，在步骤（1）中，将吸附剂、油性剂加入搅拌容器中，加热升温到80℃，恒温搅拌60min；降温至45℃，继续搅拌60min，冷却至室温；加入去离子水，得到水基润滑剂，倒出分装、待用。

作为优化，在步骤（2）中，在搅拌容器中加入抗氧剂、极压剂，搅拌30min，倒出分装、待用。

作为优化，在步骤（3）中，在搅拌容器中加入防腐剂、减摩剂、清洁剂，加热升温到75℃，恒温搅拌30min，倒出分装、待用。

作为优化，在步骤（4）中，在搅拌容器中加入分散剂、消泡剂、活性剂，搅拌30min，倒出分装、待用。

作为优化，在步骤（5）中，将步骤（1）、（2）、（3）、（4）所得混合物按上述的比例称取，加入搅拌容器中，搅拌60min，静置60min后，即得到纳米石墨水基润滑剂。

本发明的汽车用低碳钢件冷挤压成形润滑剂及其制备方法，将去离子水作为水基润滑剂，以此为基础再使防腐剂、减摩剂、清洁剂等等搅拌后按照上述实施例中的比例进行混合以形成润滑剂，通过该制备方法制备成的润滑剂，将纳米技术融入冷挤压润滑剂中，并且主体成分为去离子水，克服了传统冷挤压润滑剂存在的缺陷，具有良好的油性、极压性及减摩性能，在成形凸模与坯料表面形成致密的润滑保护膜，从而降低了摩擦系数，减少了动力消耗和模具磨损，实现低污染、低排放等环保性要求，提高冷挤压成形件表面质量。解决了20钢、20Cr等冷挤压成形过程中热粘现象，克服成形过程中拉毛、裂纹等技术难题，提高冷挤压成形塑性与表面质量。

具体实施方式

实施例1：

序号	组分	含量（质量百分数）
			1	油性剂	1%～3%
2	防腐剂	0.3%～0.8%
			3	减摩剂	3%～6%
4	抗氧剂	0.1%～0.5%
			5	消泡剂	0.2%～0.5%
6	分散剂	2%～5%
			7	清洁剂	1%～3%
8	活性剂	0.1%～0.5%
			9	极压剂	0.3%～1.0%
10	吸附剂	1%～4%
			11	润滑剂主体	余量

表1 润滑剂组成表

请见表1，本实施例的汽车用低碳钢件冷挤压成形润滑剂，包括：1%～3%质量百分比的油性剂、0.3%～0.8%质量百分比的防腐剂、3%～6%质量百分比的减摩剂、0.1%～0.5%质量百分比的抗氧剂、0.2%～0.5%质量百分比的消泡剂、2%～5%质量百分比的分散剂、1%～3%质量百分比的清洁剂、0.1%～0.5%质量百分比的活性剂、0.3%～1.0%质量百分比的极压剂、1%～4%质量百分比的吸附剂以及余量为去离子水的润滑剂主体。具体地：

所述减摩剂为氨基甲酸酯与纳米石墨的混合物，其中，氨基甲酸酯的质量分数为80～90%，纳米石墨的质量分数为10～20%。

所述油性剂为磷酸氢二铵与油酸烷醇酰胺的混合物，其中，氨基甲酸酯的质量分数为30～60%，油酸烷醇酰胺的质量分数为40～70%；

所述防腐剂为硫磷伯仲醇基锌盐；

所述抗氧剂为正辛硫基亚甲基；

所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷与聚醚改性硅油的混合物，其中，聚二甲基硅氧烷的质量分数为50～70%，聚醚改性硅油的质量分数为30～50%；

所述分散剂为月桂醇与乙酸乙酯的混合物，其中，月桂醇的质量分数为70～85%，乙酸乙酯的质量分数为15～30%；

所述清洁剂为环烷酸镁；

活性剂为二聚酸；

所述极压剂为硬脂酸锌钠

所述吸附剂是硼酸。

本发明实施例，所述润滑剂主体为去离子水，并且减摩剂为氨基甲酸酯与纳米石墨的混合物，将纳米技术融入冷挤压润滑剂中，并且主体成分为去离子水，克服了传统冷挤压润滑剂存在的缺陷，具有良好的油性、极压性及减摩性能，在成形凸模与坯料表面形成致密的润滑保护膜，从而降低了摩擦系数，减少了动力消耗和模具磨损，实现低污染、低排放等环保性要求，提高冷挤压成形件表面质量。解决了20钢、20Cr等冷挤压成形过程中热粘现象，克服成形过程中拉毛、裂纹等技术难题，提高冷挤压成形塑性与表面质量。本润滑剂使得构件不需要加热，直接将构件放入润滑剂里面浸泡即可使就攀越起到润滑的作用。相比现有的硫化和皂化等工艺，本工艺非常简单、润滑效果更好、能耗、排放以及污染均较低，能够起到节能环保的作用。

实施例2：

序号	组分（质量份数）	含量（质量百分数）
			1	30～60份的磷酸氢二铵与30～40份的油酸烷醇酰胺组成的混合物（油性剂）	2%
2	硫磷伯仲醇基锌盐（防腐剂）	0.5%
			3	80～90份的氨基甲酸酯与10～20份的纳米石墨组成的混合物（减摩剂）	4%
4	正辛硫基亚甲基（抗氧剂）	0.3%
			5	50～70份的聚二甲基硅氧烷与30～50份的聚醚改性硅油组成的混合物（消泡剂）	0.4%
6	70～85份的月桂醇与15～30份的乙酸乙酯组成的混合物（分散剂）	3%
			7	环烷酸镁（清洁剂）	2%
8	二聚酸（活性剂）	0.3%
			9	硬脂酸锌钠（极压剂）	0.5%
10	硼酸	2%
			11	去离子水	85%

表2 润滑剂组成表

该表中，质量百分比均可换成重量g、kg或其它重量单位，质量份数可换为重量份数，以上组分总和为100%。采用本发明的润滑剂，冷挤压成形出的45钢油泵活塞、20Cr内齿套筒、20钢火花塞壳体等构件，内表面粗糙度≤Ra0.15μm，尺寸精度达到IT6，与传统的磷化-皂化工艺相比，效率提高50%以上，无烟雾、无粉尘污染。该实施例中的润滑剂达到的主要指标如下表：

序号	检测项目	指标
			1	80℃运动粘度，mm<sup>2</sup>/s	45.5
2	清洁性	好
			3	倾点，℃	-10
4	水溶性酸或碱	无
			5	腐蚀试样（铜板、100℃、3h），级	0
6	粘度指数	25
			7	环境友好性	2‰水溶液鱼虾可正常生存繁衍
8	摩擦系数	≤0.15
			9	油膜强度（PB），kg	≥65
10	清洗时间，s	≤10

表3

实施例3：

序号	组分（质量份数）	含量（质量百分数）
			1	30～60份的磷酸氢二铵与30～40份的油酸烷醇酰胺组成的混合物（油性剂）	1%
2	硫磷伯仲醇基锌盐（防腐剂）	0.8%
			3	80～90份的氨基甲酸酯与10～20份的纳米石墨组成的混合物（减摩剂）	5%
4	正辛硫基亚甲基（抗氧剂）	0.2%
			5	50～70份的聚二甲基硅氧烷与30～50份的聚醚改性硅油组成的混合物（消泡剂）	0.5%
6	70～85份的月桂醇与15～30份的乙酸乙酯组成的混合物（分散剂）	2%
			7	环烷酸镁（清洁剂）	3%
8	二聚酸（活性剂）	0.4%
			9	硬脂酸锌钠（极压剂）	0.9%
10	硼酸（吸附剂）	4%
			11	去离子水	82.2%

表4 润滑剂组成表

采用本发明实施例的润滑剂，冷挤压成形出的45钢油泵活塞、20Cr内齿套筒、20钢火花塞壳体等构件，内表面粗糙度≤Ra0.15μm，尺寸精度达到IT6，与传统的磷化-皂化工艺相比，效率提高50%以上，无烟无粉尘污染。该实施例中的润滑剂达到的主要指标如下表：

序号	检测项目	指标
			1	80℃运动粘度，mm<sup>2</sup>/s	45.5
2	清洁性	好
			3	倾点，℃	-10
4	水溶性酸或碱	无
			5	腐蚀试样（铜板、100℃、3h），级	0
6	粘度指数	25
			7	环境友好性	2‰水溶液鱼虾可正常生存繁衍
8	摩擦系数	≤0.15
			9	油膜强度（PB），kg	≥65
10	清洗时间，s	≤10

表5

本发明还公开了上述汽车用低碳钢件冷挤压成形润滑剂的制备方法，包括以下工艺步骤：

（1）将吸附剂、油性剂加入搅拌容器中，加热升温到80-100℃，恒温搅拌45-60min；降温至45℃以下，继续搅拌60-90min，冷却至室温；加入去离子水，得到水基润滑剂，倒出分装、待用；其中：

在该步骤中，所述加热温度可以根据不同的实施例所需求的润滑剂进行设定，例如是加热温度可以设定为85℃、95℃、100℃等等；同样的，降温温度也可以根据不同的场合设定为40℃、35℃、28℃等等；搅拌时间可以是90min、80min、70min等等。本例中，所述加热升温至80℃，恒温搅拌60min；降温至45℃，继续搅拌60min。

（2）在搅拌容器中加入抗氧剂、极压剂，搅拌30-60min，倒出分装、待用；其中：

该步骤中，搅拌时间同样可以根据不同的场合和需求进行设置，此处便不再进行一一赘述。本例中，所述搅拌时间为30min。

（3）在搅拌容器中加入防腐剂、减摩剂、清洁剂，加热升温到50-75℃，恒温搅拌30-60min，倒出分装、待用；

该步骤的加热温度同上述加热温度相似，在不同的实施例中可能有细微的变化。本例中，加热升温到75℃，恒温搅拌30min。

（4）在搅拌容器中加入分散剂、消泡剂、活性剂，搅拌30-60min，倒出分装、待用；本例中，搅拌时间为30min。

（5）将步骤（1）、（2）、（3）、（4）中所得的混合物称取一定量，即按照上述表1中所述成分的质量百分数比例进行混合，加入搅拌容器中，搅拌60-120min，静置60-120min后，即得到汽车用低碳钢件冷挤压成形润滑剂。本例中，搅拌时间为60min，静置时间60min。

所述减摩剂为氨基甲酸酯与纳米石墨的混合物，其中，氨基甲酸酯的质量分数为80～90%，纳米石墨的质量分数为10～20%。

本实施例中，所述油性剂为磷酸氢二铵与油酸烷醇酰胺的混合物，其中，氨基甲酸酯的质量分数为30～60%，油酸烷醇酰胺的质量分数为30～40%；

所述防腐剂为硫磷伯仲醇基锌盐；

所述抗氧剂为聚二甲基硅氧烷与聚醚改性硅油的混合物，其中，聚二甲基硅氧烷的质量分数为50～70%，聚醚改性硅油的质量分数为30～50%；

所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷与聚醚改性硅油的混合物，其中，聚二甲基硅氧烷的质量分数为50～70%，聚醚改性硅油的质量分数为30～50%；

所述分散剂为月桂醇与乙酸乙酯的混合物，其中，月桂醇的质量分数为70～85%，乙酸乙酯的质量分数为15～30%；

所述清洁剂为环烷酸镁；

活性剂为二聚酸；

所述极压剂为硬脂酸锌钠

所述吸附剂是硼酸。

本发明的润滑剂的制备方法，将去离子水作为水基润滑剂，以此为基础再使防腐剂、减摩剂、清洁剂等等搅拌后按照上述实施例中的比例进行混合以形成润滑剂，通过该制备方法制备成的润滑剂，将纳米技术融入冷挤压润滑剂中，并且主体成分为去离子水，克服了传统冷挤压润滑剂存在的缺陷，具有良好的油性、极压性及减摩性能，在成形凸模与坯料表面形成致密的润滑保护膜，从而降低了摩擦系数，减少了动力消耗和模具磨损，实现低污染、低排放等环保性要求，提高冷挤压成形件表面质量。解决了20钢、20Cr等冷挤压成形过程中热粘现象，克服成形过程中拉毛、裂纹等技术难题，提高冷挤压成形塑性与表面质量。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种汽车用低碳钢件冷挤压成形润滑剂，由以下质量百分比的组分组成：

所述低碳钢为45钢、20钢或20Cr钢；

所述润滑剂的制备方法，步骤包括：

（1）将吸附剂、油性剂加入搅拌容器中，加热升温至80℃，恒温搅拌60min；降温至45℃，继续搅拌60min，待冷却至室温后加入去离子水，得到水基润滑剂待用；

（2）在搅拌容器中加入抗氧剂、极压剂，搅拌30min后待用；

（3）在搅拌容器中加入防腐剂、减摩剂、清洁剂，加热升温到75℃，恒温搅拌30min后待用；

（4）在搅拌容器中加入分散剂、消泡剂、活性剂，搅拌30min后待用；

（5）将步骤（1）、（2）、（3）、（4）所得混合物加入搅拌容器中，搅拌60min，静置60min，即得到汽车用低碳钢件冷挤压成形润滑剂。