CN109021630A - 一种热冲压专用防氧化润滑涂料及制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种热冲压专用防氧化润滑涂料及制备方法和应用。所述涂料由六方氮化硼、增稠剂、分散剂、消泡剂、防锈剂和溶剂组成。所述制备方法是将各组分充分混合均匀即可。所述应用是将上述涂料喷涂板料上，经烘干保温，进行热冲压成型后去除热冲压专用防氧化润滑涂料。与现有技术相比，本发明具有：隔绝氧气防氧化、高温下保持较好润滑性、较好的导热性、最终可以提高零件表面质量且易于后期清除。

Description

一种热冲压专用防氧化润滑涂料及制备方法和应用
技术领域
本发明属于金属热加工技术领域，具体涉及一种热冲压专用防氧化润滑涂料及制备方法和应用。
背景技术
在热冲压成型过程中，特别是对高强钢的热成型过程中，使用的板材是无涂层的裸板，裸板在氮气气氛保护炉里面加热和取料过程中，存在钢板的氧化，氧化皮的生成会增加钢板与模具之间的摩擦，加大模具的模损，减少模具的使用寿命，同时氧化皮的产生会降低钢板的成型性能，产生拉伤。并且氧化皮的热导率很低，严重影响钢板与模具之间的传热。
目前常用的高温涂料一般用在模具上，例如专利CN1257908A和专利CN107974197A，粘结剂为丙烯酸酯共聚乳液、环氧改性有机硅树脂，这类有机粘结剂一是不环保，二是结合力强，不易去除，三是涂层厚度厚，一般在0.1-2mm，四是烘干时间长，一般在10-30min。而现在的汽车的热成型产品涂层不能太厚，太厚则影响成型精度，汽车的热成型产品而且在后续的加工过程中需要做电涂、喷涂等后续表面处理，用粘结力强的涂料则难以适用，烘干时间常，则严重影响热成型生产节拍，影响生产效率。现在的高温涂料中无一类型涂料适用于热成型。
发明内容
本发明提供了一种热冲压专用防氧化润滑涂料及制备方法和应用，用以解决目前热成型过程中产品发生氧化和磨损拉伤的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：所述热冲压专用防氧化润滑涂料，按重量百分比计由以下组分组成：
六方氮化硼为松散的白色粉末，莫氏硬度为2，机械强度低。六方氮化硼的层状结构使它的摩擦系数很低，仅为0.03-0.07。同时在氮气或氩气中的最高使用温度为2000℃，在氧气中使用温度1000℃以下，而石墨和二硫化钼在600℃的氧气环境中就被氧化。另外六方氮化硼膨胀系数低，导热率高，其导热系数为石英的10倍。
可选地，各组分的按重量百分比计如下：
可选地，所述六方氮化硼纯度在99％以上，粒径为1-30μm，优选六方氮化硼粒径为1-5μm，小粒径的氮化硼颗粒呈片状，能较为完整的覆盖产品表面，隔绝产品与氧气的接触。
可选地，所述增稠剂为无机增稠剂，优选为钠基膨润土、有机膨润土或硅藻土。无机增稠剂能够耐高达900℃以上的高温下不分解，同时具有极强的吸湿性和膨胀性，可吸附8-15倍于自身重量的水量，体积膨胀可达数倍，在水介质中能分散成凝胶和悬浮状，可以防止氮化硼颗粒的下沉和团聚。
可选地，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪酸钠、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮或亚甲基双萘磺酸钠，可以改善六方氮化硼与水的润湿性，帮助其快速、均匀地分散于水中。
可选地，所述防锈剂为有机高分子类防锈剂，优选为醇胺基、炔醇基或有机复配胺基防锈剂。水性涂料在快速加热过程中一般对钢板产生腐蚀生锈，在本发明中添加少量的防锈剂，本发明选用有机高分子类防锈剂，抑制钢板腐蚀生锈的发生，同时对环境无污染。
可选地，所述溶剂为水和/或有机溶剂的一种或多种的复配，优选为水和/或乙醇。
本发明还提供了上述热冲压专用防氧化润滑涂料的制备方法：将各组分按重量百分比称重后先将分散剂、增稠剂、防锈剂、消泡剂加入溶剂中，用超声波或搅拌设备充分混合形成水溶胶，再将六方氮化硼加入上述体系中，并再用超声波或搅拌设备混合均匀。本发明先通过形成水溶胶，再将六方氮化硼溶于水溶胶中，有利于六方氮化硼的悬浮和分散，不团结成块。
本发明还提供了上述热冲压专用防氧化润滑涂料在热冲压加工中的应用，具体过程为：将所述热冲压专用防氧化润滑涂料通过喷涂工艺涂布在板料上，在加热炉内进行烘干并保温，取出后即可在热成型设备上进行热成型，后通过喷丸、清洗工艺去除上述热冲压专用防氧化润滑涂料。
可选地，烘干温度是200-300℃，保温时长是20s-100s。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明的热冲压专用防氧化润滑涂料可以隔绝氧气，减少氧化皮的生成，从而减少了氧化皮对模具表面的损伤；
2、所提供涂料耐高温，在热冲压过程中可以保持较好的润滑性能，减少钢板与模具的摩擦系数，增强了钢板的成形性。减少了模具的磨损和拉毛；
3、提高了零件表面质量，减少了划伤；
4、其高导热性促进了零件与模具表面之间的导热，降低了模具表面的研配要求；
5、本身质地柔软，不损伤模具和产品表面。
6、涂料与产品结合力低，容易清洗去除。
附图说明
图1为实施例2中喷涂涂料的裸钢板热成型产品；
图2为实施例3中裸钢板热成型产品；
图3为实施例3中喷涂二硫化钼裸板热成型产品；
图4为实施例3中喷涂耐高温石墨裸板热成型产品。
具体实施方式
为了便于理解，下面结合实施例阐述所述热冲压专用防氧化润滑涂料及制备方法和应用，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例所用实际和加工方式如非特殊说明均为市售商品或本领域通用技术。
实施例1
按六方氮化硼粉30％，钠基硼润土(增稠剂)5％，聚乙烯醇(分散剂)2％，DF-8025消泡剂0.5％，LF-1207醇胺防锈剂1.2％，余量为水的各组分配比称重，先将其中分散剂、增稠剂、防锈剂、消泡剂加入溶剂中，并用超声波使其充分混合溶解均匀，再将六方氮化硼加入其中，并用超声波充分混合溶解均匀，获得所述热冲压专用防氧化润滑涂料。其中六方氮化硼粉的粒径分布为1-3μm，纯度为99.6％。
将上述热冲压专用防氧化润滑涂料用喷涂设备均匀喷涂在板料上，喷涂厚度20μm，在300℃炉内烘干并保温，保温时间为30s-50s，取出板料在热成型设备上进行热成形，加热温度920℃，保温3min，成型后进行清洗工艺去除热冲压专用防氧化润滑涂料。
实施例2
按六方氮化硼粉40％，有机硼润土(增稠剂)15％，聚乙二醇(分散剂)15％，DT-135工业消泡剂1.0％，炔二醇防锈剂2％，余量为乙醇的各组分配比称重，先将其中分散剂、增稠剂、防锈剂、消泡剂加入溶剂中，并用超声波使其充分混合溶解均匀，再将六方氮化硼加入其中，并用超声波充分混合溶解均匀，获得所述热冲压专用防氧化润滑涂料。其中六方氮化硼粉粒径分布为3-10μm，纯度为99.6％。
将上述热冲压专用防氧化润滑涂料用喷涂设备均匀喷涂在板料上，喷涂厚度30μm，在200℃炉内烘干并保温，保温时间为30s-50s，取出板料在热成型设备上进行热成型，加热温度950℃，保温5min，成型后进行喷丸工艺去除热冲压专用防氧化润滑涂料。
实施例3对比实验
对比例1为未涂敷任何涂层的裸板进行热成型加工
对比例2为市售二硫化钼高温涂料喷涂在裸板上进行热成型加工
对比例3为市售耐高温石墨涂料喷涂在裸板上进行热成型加工
对比例1-3的喷涂厚度为30um，在热成型设备上进行热成型，加热温度950℃，保温5min。
将实施例1-2和对比例1-3通过膜厚仪测试喷涂厚度。
采用高温摩擦磨损机对钢板进行摩擦系数测试。
待热成型去除涂层后去观测板料氧化情况和表面状况。
上述测试数据汇总如表1。
表1
材料 涂层厚度 板料氧化程度 高温摩擦系数 氧化皮 拉伤
裸板 0 20％ 0.4 严重氧化 有拉伤
对比例1 30um 12％ 0.35 中等氧化 中等拉伤
对比例2 30um 10％ 0.3 中等氧化 中等拉伤
实施例1 20um 3％ 0.2 无氧化 轻微拉伤
实施例2 30um 2％ 0.15 无氧化 轻微拉伤
如图1-4所示，与对比例1-3相比，涂覆了本发明提供的热冲压专用防氧化润滑涂料后，在裸板表面形成了一层均匀的薄层保护膜，隔绝裸板与氧气的接触，有效防止了裸板的氧化另外由于氮化硼具有高温润滑作用，减小了高温裸板与高温模具的摩擦，减小了产品表面的拉伤，增加了模具的使用寿命。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种热冲压专用防氧化润滑涂料，其特征在于，按重量百分比计由以下组分组成：
2.根据权利要求1所述热冲压专用防氧化润滑涂料，其特征在于，
所述各组分的按重量百分比计如下：
3.根据权利要求1或2所述热冲压专用防氧化润滑涂料，其特征在于，所述六方氮化硼纯度在99％以上，粒径为1-30μm，优选氮六方氮化硼粒径为1-5μm。
4.根据权利要求1或2所述热冲压专用防氧化润滑涂料，其特征在于，所述增稠剂为无机增稠剂，优选为钠基膨润土、有机膨润土或硅藻土。
5.根据权利要求1或2所述热冲压专用防氧化润滑涂料，其特征在于，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪酸钠、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮或亚甲基双萘磺酸钠。
6.根据权利要求1或2所述热冲压专用防氧化润滑涂料，其特征在于，所述防锈剂为有机高分子类防锈剂，优选为醇胺基、炔醇基或有机复配胺基防锈剂。
7.根据权利要求1或2所述热冲压专用防氧化润滑涂料，其特征在于，所述溶剂为水和/或有机溶剂的一种或多种的复配，优选为水和/或乙醇。
8.权利要求1-7任一项所述热冲压专用防氧化润滑涂料的制备方法，其特征在于，将各组分按重量百分比称重后先将分散剂、增稠剂、防锈剂、消泡剂加入溶剂中，用超声波或搅拌设备充分混合，再将六方氮化硼加入上述体系中，并再用超声波或搅拌设备混合。
9.权利要求1-7任一项所述热冲压专用防氧化润滑涂料在热冲压加工中的应用，其特征在于，包括如下步骤：将所述热冲压专用防氧化润滑涂料通过喷涂工艺涂布在板料上，在加热炉内进行烘干并保温，取出后即可在热成型设备上进行热成型，后通过喷丸、清洗工艺去除上述热冲压专用防氧化润滑涂料。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述烘干温度是200-300℃，保温时长是20s-100s。
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