CN105731792B - 一种用于镍基耐蚀合金热挤压的润滑剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于镍基耐蚀合金热挤压的润滑剂及其制备方法，属于有色金属热加工技术领域。该润滑剂包括外涂玻璃粉和玻璃垫，玻璃垫分为三层，分别由三种不同成分的玻璃粉分层压制而成，每层中玻璃粉的软化温度按照靠近挤压坯料由近到远的顺序依次增高。玻璃垫由三种成分的玻璃粉分层压制而成，在挤压过程中，玻璃垫遇到高温挤压坯料受热持续进入熔融态，可以在金属料的表面形成连续均匀的润滑膜，改善润滑效果，提高镍基耐蚀合金挤压管材的表面质量，并减小挤压模具的磨损，降低生产成本，提高生产效率。

Description

一种用于镍基耐蚀合金热挤压的润滑剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于镍基耐蚀合金热挤压的润滑剂及其制备方法，属于有色金属热加工技术领域。
背景技术
镍基耐蚀合金(如Hastelloy C-276、Inconel690合金等)在广泛的腐蚀介质中均具有优异的耐蚀性能，其管材被广泛应用于石油化工、能源、舰船、航空和冶金等行业中。热挤压技术是目前制备镍基耐蚀合金管坯的最适用技术。挤压制坯有许多突出的优点，如降低原材料的消耗、大幅度提高生产率、成品组织更加致密、提高力学性能和获得较高的尺寸精度等。热挤压制坯与冷轧加工相结合可以形成优质镍基耐蚀合金管材低成本高效率批量生产方式。
镍基耐蚀合金管材热挤压(挤压温度为1200℃左右)时一般使用玻璃润滑剂进行润滑，一般使用外涂玻璃粉和玻璃垫的组合，其中外涂玻璃粉是洒在挤压坯料的内外表面，用于润滑挤压筒和挤压针，减小摩擦，并尽量隔绝热传导，减少挤压坯料内外表面的温降；玻璃垫放置在挤压模的模口处，隔离挤压坯料和挤压模，在挤压过程中，玻璃垫遇到高温挤压坯料会受热进入熔融态，在挤压力的作用下，熔融态的玻璃持续随着变形金属从挤压模的入口锥流过，形成熔融态的薄膜润滑层，起润滑和隔热的作用。目前的玻璃垫一般只使用一种成分的玻璃粉压制而成，而镍基耐蚀合金管材为防止坯料温降，需要采用高速挤压，在挤压的开始阶段时，玻璃垫和挤压坯料的接触时间短，不能迅速充分熔融，容易导致坚硬的玻璃颗粒随变形金属进入挤压模，被压入金属表面形成凹坑和严重的划痕，同时由于润滑的效果不佳，在挤压管材的外表面容易出现裂纹。为了解决这一问题，需要研制镍基耐蚀合金管材热挤压的专用润滑剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于镍基耐蚀合金管材热挤压的润滑剂，以解决目前镍基耐蚀合金管材热挤压时外表面存在凹坑、划痕和表面裂纹的问题。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种用于镍基耐蚀合金热挤压的润滑剂，为一种镍基耐蚀合金管材热挤压用玻璃润滑剂组合，包括外涂玻璃粉和玻璃垫；所述的玻璃垫分为三层，分别由三种不同成分的玻璃粉分层压制而成，每层中采用玻璃粉的软化温度按照靠近挤压坯料由近到远的顺序依次增高。
所述的外涂玻璃粉的重量百分比组成为：PbO为28.0～30.0wt.％，CaO为4.0～6.0wt.％，MgO为2.0～4.0wt.％，Na2O为12.0～14.0wt.％，Al2O3为0.1～0.5wt.％，余量为SiO2。
所述的玻璃垫中，靠近挤压坯料的第一层占玻璃垫厚度的10％，第二层占玻璃垫厚度的20％，第三层占玻璃垫厚度的70％。
所述的玻璃垫中，靠近挤压坯料的第一层使用软化温度低的玻璃粉A，这种玻璃的粘度达到Logη＝2.0时的温度为1054℃左右；第二层使用软化温度较高的玻璃粉B，这种玻璃的粘度达到Logη＝2.0时的温度为1132℃左右；靠近挤压模的第三层使用软化温度高的玻璃粉C，这种玻璃的粘度达到Logη＝2.0时的温度为1290℃左右。
所述的玻璃粉A的重量百分比组成为：PbO为57.0～59.0wt.％，K2O为6.0～8.0wt.％，余量为SiO2。
所述的玻璃粉B的重量百分比组成为：PbO为38.0～40.0wt.％，Na2O为 13.0～15.0wt.％，Al2O3为0.1～0.5wt.％，余量为SiO2。
所述的玻璃粉C的重量百分比组成为：PbO为18.0～20.0wt.％，CaO为5.0～7.0wt.％，MgO为3.0～5.0wt.％，Na2O为11.0～13.0wt.％，Al2O3为0.1～0.5wt.％，余量为SiO2。
所述的玻璃垫的形状与挤压模的模孔入口锥和挤压坯料端部的形状吻合，玻璃垫的厚度为挤压坯料长度的5％。玻璃垫由三种成分的玻璃粉分层压制而成，在挤压过程中，玻璃垫遇到高温挤压坯料受热持续进入熔融态，可以在金属料的表面形成连续均匀的润滑膜。
本发明还提供了上述用于镍基耐蚀合金管材热挤压的玻璃垫的制备方法。
上述用于镍基耐蚀合金管材热挤压的玻璃垫的制备方法，包括如下步骤：
(1)将40～100目的三种软化温度由低到高的玻璃粉A、B、C分别与模数为 2.4的水玻璃按照10:1～2的体积比混合，并采用立式刮板搅拌机分别混合均匀；
(2)将分别与水玻璃混合均匀的三种玻璃按照软化温度由高到低的玻璃粉C、 B、A的顺序，按照7:2:1的体积比先后加入到压制模具中，然后采用四柱液压机，压制成玻璃垫；
(3)将压制成形的玻璃垫放入烘箱，干燥。
步骤(2)中，压制玻璃垫的压力为50-80MPa，压制时间为20秒。
步骤(3)中，所述的干燥温度为130℃，干燥时间为4-5小时。
本发明的优点：
(1)本发明提供的由三种成分玻璃粉分层压制而成的玻璃垫，在挤压过程中，可以形成连续均匀的润滑膜，改善了润滑效果，避免出现坚硬的玻璃颗粒随变形金属进入挤压模，被压入金属表面形成凹坑和产生严重的划痕的情况，并减少了在挤压管材外表面出现裂纹的情况。
(2)采用玻璃垫，改善润滑效果，可以减小挤压模具的磨损，降低生产成本，提高生产效率。
下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
具体实施方式
实施例1
一种镍基耐蚀合金管材热挤压用玻璃润滑剂组合，包括外涂玻璃粉和玻璃垫。
外涂玻璃粉的成分为：PbO：28.0wt.％，CaO：4.0wt.％，MgO：2.0wt.％， Na2O：12.0wt.％，Al2O3：0.1wt.％，余量为SiO2。
玻璃垫的形状与挤压模的模孔入口锥和挤压坯料端部的形状吻合，玻璃垫的厚度为挤压坯料长度的5％，玻璃垫由三种成分的玻璃粉分层压制而成，靠近挤压坯料的第一层使用软化温度低的玻璃粉A，占玻璃垫厚度的10％：第二层使用软化温度较高的玻璃粉B，占玻璃垫厚度的20％，靠近挤压模的第三层使用软化温度高的玻璃粉C，占玻璃垫厚度的70％。
其中玻璃粉A的成分为：PbO：57.0wt.％，K2O：6.0wt.％，余量为SiO2；玻璃粉B的成分为：PbO：38.0wt.％，Na2O：13.0wt.％，Al2O3：0.1wt.％，余量为 SiO2；玻璃粉C的成分为：PbO：18.0wt.％，CaO：5.0wt.％，MgO：3.0wt.％， Na2O：11.0wt.％，Al2O3：0.1wt.％，余量为SiO2。
玻璃垫的制备方法如下：
(1)将40～100目的A、B、C三种玻璃粉分别与模数为2.4的水玻璃按照10:1 的体积比混合，并采用立式刮板搅拌机分别混合均匀；
(2)将分别与水玻璃混合均匀的三种玻璃按照C、B、A的顺序，按照7:2:1 的体积比先后加入到压制模具中，然后采用四柱液压机，在50MPa压力下压20秒压制成玻璃垫。
(3)将压制成形的玻璃垫放入烘箱，在130℃下干燥4小时。
实施例2
一种镍基耐蚀合金管材热挤压用玻璃润滑剂组合，包括外涂玻璃粉和玻璃垫。
外涂玻璃粉成分为：PbO：30.0wt.％，CaO：6.0wt.％，MgO：4.0wt.％，Na2O：14.0wt.％，Al2O3：0.5wt.％，余量为SiO2。
玻璃垫的形状与挤压模的模孔入口锥和挤压坯料端部的形状吻合，玻璃垫的厚度为挤压坯料长度的5％，玻璃垫由三种成分的玻璃粉分层压制而成，靠近挤压坯料的第一层使用软化温度低的玻璃粉A，占玻璃垫厚度的10％：第二层使用软化温度较高的玻璃粉B，占玻璃垫厚度的20％，靠近挤压模的第三层使用软化温度高的玻璃粉C，占玻璃垫厚度的70％。
其中玻璃粉A的成分为：PbO：59.0wt.％，K2O：8.0wt.％，余量为SiO2；玻璃粉B的成分为：PbO：40.0wt.％，Na2O：15.0wt.％，Al2O3：0.5wt.％，余量为 SiO2；玻璃粉C的成分为：PbO：20.0wt.％，CaO：7.0wt.％，MgO：5.0wt.％， Na2O：13.0wt.％，Al2O3：0.5wt.％，余量为SiO2。
玻璃垫的制备方法如下：
(1)将40～100目的A、B、C三种玻璃粉分别与模数为2.4的水玻璃按照5:1 的体积比混合，并采用立式刮板搅拌机分别混合均匀；
(2)将分别与水玻璃混合均匀的三种玻璃按照C、B、A的顺序，按照7:2:1 的体积比先后加入到压制模具中，然后采用四柱液压机，在80MPa压力下压20秒压制成玻璃垫。
(3)将压制成形的玻璃垫放入烘箱，在130℃下干燥5小时。
将实施例1-2得到的润滑剂，用作镍基耐蚀合金管材热挤压的润滑剂后，大大改善了润滑效果，提高了镍基耐蚀合金挤压管材的表面质量，并减小了挤压模具的磨损，降低了生产成本，生产效率明显提高。

Claims (7)

1.一种用于镍基耐蚀合金热挤压的润滑剂，其特征在于：包括外涂玻璃粉和玻璃垫，所述的玻璃垫分为三层，分别由三种不同成分的玻璃粉分层压制而成，每层中玻璃粉的软化温度按照靠近挤压坯料由近到远的顺序依次增高；靠近挤压坯料的第一层使用软化温度低的玻璃粉A，第二层使用软化温度较高的玻璃粉B，靠近挤压模的第三层使用软化温度高的玻璃粉C；所述的玻璃粉A的重量百分比组成为：PbO为57.0～59.0wt.％，K2O为6.0～8.0wt.％，余量为SiO2；所述的玻璃粉B的重量百分比组成为：PbO为38.0～40.0wt.％，Na2O为13.0～15.0wt.％，Al2O3为0.1～0.5wt.％，余量为SiO2；所述的玻璃粉C的重量百分比组成为：PbO为18.0～20.0wt.％，CaO为5.0～7.0wt.％，MgO为3.0～5.0wt.％，Na2O为11.0～13.0wt.％，Al2O3为0.1～0.5wt.％，余量为SiO2。
2.根据权利要求1所述的用于镍基耐蚀合金热挤压的润滑剂，其特征在于：所述的外涂玻璃粉的重量百分比组成为：PbO为28.0～30.0wt.％，CaO为4.0～6.0wt.％，MgO为2.0～4.0wt.％，Na2O为12.0～14.0wt.％，Al2O3为0.1～0.5wt.％，余量为SiO2。
3.根据权利要求1所述的用于镍基耐蚀合金热挤压的润滑剂，其特征在于：所述的玻璃垫中，靠近挤压坯料的第一层占玻璃垫厚度的10％，第二层占玻璃垫厚度的20％，第三层占玻璃垫厚度的70％。
4.根据权利要求1所述的用于镍基耐蚀合金热挤压的润滑剂，其特征在于：所述的玻璃垫的形状与挤压模的模孔入口锥和挤压坯料端部的形状吻合，玻璃垫的厚度为挤压坯料长度的5％。
5.权利要求1-4中任一项所述的用于镍基耐蚀合金热挤压的润滑剂的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)将40～100目的三种软化温度由低到高的玻璃粉分别与模数为2.4的水玻璃按照10:1～2的体积比混合，并采用立式刮板搅拌机分别混合均匀；
(2)将分别与水玻璃混合均匀的三种玻璃按照软化温度由高到低的顺序，按照7:2:1的体积比先后加入到压制模具中，然后采用四柱液压机，压制成玻璃垫；
(3)将压制成形的玻璃垫放入烘箱，干燥。
6.根据权利要求5所述的用于镍基耐蚀合金热挤压的润滑剂的制备方法，其特征在于：压制玻璃垫的压力为50-80MPa，压制时间为20秒。
7.根据权利要求5所述的用于镍基耐蚀合金热挤压的润滑剂的制备方法，其特征在于：所述干燥的温度为130℃，干燥的时间为4-5小时。
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