CN109251783A - 一种金属加工油 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属加工油，由以下原料混合制得：磷酸、乳化剂、二聚酸以及有机润滑剂。采用本发明提供的金属加工油对金属进行冷塑性加工时，可以省去现有技术中的磷化步骤，将磷化与润滑结合起来，减少了磷化废水的排放；本发明的金属加工油可以在金属表面形成高强度的膜，可以减少冷塑性处理过程中模具的损坏，同时也有利于提高产品的光洁度及成品率。

Description

一种金属加工油
技术领域
本发明涉及金属加工领域，尤其涉及一种金属加工油。
背景技术
金属冷塑性加工是钢铁材料常用的加工方式，通常采用冷拉或冷镦加工，如常用的钢丝绳、螺丝等都是利用线材或棒材利用上述加工方式得到。冷塑性加工时，由于冷变形变速度快，由此产生的热量无法及时散失，模具与材料接触时常出现烧伤现象，导致被加工工件尺寸、形状、表面粗糙度等受到严重影响，因此金属材料表面润滑剂的好坏对工件冷塑性加工结果有着直接影响。
金属表面磷化润滑处理作为钢材表面常用的处理方式，目的就是在工件表面形成一层具有一定延展性、润滑性、耐热性的膜层，降低模具损耗和加工时摩擦系数，提高加工精度和效率，并增加模具使用寿命。
磷化处理固然有诸多优点，但是也存在很多其自身无法克服的弊端：磷化处理液中都含有磷酸盐及金属等有害物质，并且在处理过程中都或多或少会产生沉渣及有害气体，影响生产的正常进行，排放的废水中所含COD及重金属如不进行环保处理就会危害环境；另外，磷化处理大部分需要的条件下进行，能耗较大，工艺复杂，操作也不方面。
不锈钢线材镀膜步骤为：先用石灰或皮膜粉加油，调成粘稠液状，将待加工的线材放入粘稠液中浸泡10分钟左右，然后将线材架起滤干，然后送入烘干炉于100℃下烘干1小时，然后冷切，最后送到拉丝机进行拉丝。对于碳钢线材，需要先进行拔壳或酸洗，然后于磷化池中磷化10分钟，然后进行冷切、成膜，最后才能进行拉丝。对于冷镦成型，线材则需要先磷化才能冷镦成型，如果磷化不均匀，容易造成产品拉毛，导致冲棒和模具寿命短，浪费修模时间。
在公告号为CN105567392B的中国专利中，公开了一种拉拔润滑油，该拉拔润滑油将磷化工序与拉拔工序合并为一个工序，减少了钢管拉拔的处理工序，也减少了生产过程中废水的排放量，该拉拔润滑油的PB≥153kgf，PD≥620kgf。但是，目前类似润滑剂的市场应用并不广泛，主要还是采用这种方法制备的润滑油的极压性能(PB、PD)较低，某些情况无法满足加工需求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种金属加工油，可同时用于金属的磷化以及润滑，使用该金属加工油进行冷塑性加工时，可以省去现有技术中的磷化步骤。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
一种金属加工油，由以下原料混合制得：磷酸、乳化剂、二聚酸以及有机润滑剂。
进一步地，所述金属加工油中，各原料的重量百分数为：5～70‰磷酸、10～50‰二聚酸、10～230‰乳化剂、余量为有机润滑剂。
进一步地，所述乳化剂包括失水山梨醇脂肪酸酯以及烷基酚聚氧乙烯醚。
进一步地，各原料的重量百分数为：5～70‰磷酸、10～50‰二聚酸、10～200‰失水山梨醇脂肪酸酯、2～30‰烷基酚聚氧乙烯醚、余量为有机润滑剂。
进一步地，所述的金属加工油的原料中还包括质量分数为0.5～10‰的二硫化钨。
进一步地，所述有机润滑剂选自以下一种或多种：矿物油、植物油、动物油、烃类油。
进一步地，所述有机润滑剂包括石蜡基矿物油、硫化烯烃以及动物脂肪，所述金属加工油中各原料的重量百分数为：5～70‰磷酸、10～50‰二聚酸、10～200‰失水山梨醇脂肪酸酯、2～30‰烷基酚聚氧乙烯醚、0.5～10‰二硫化钨、50～200‰动物脂肪、30～100‰硫化烯烃、余量为石蜡基矿物油。
进一步地，所述磷酸为磷酸水溶液，所述磷酸水溶液中磷酸的质量百分数不低于50％。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：采用本发明提供的金属加工油对金属进行冷塑性加工时，可以省去现有技术中的磷化步骤，将磷化与润滑结合起来，减少了磷化废水的排放；本发明的金属加工油可以在金属表面形成高强度的膜，可以减少冷塑性处理过程中模具的损坏，同时也有利于提高产品的光洁度及成品率。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
本发明提供一种金属加工油，适于在金属进行冷塑性加工时起到代替磷化、润滑的作用。
本发明的金属加工油由以下原料混合制得：磷酸、乳化剂、二聚酸以及有机润滑剂。金属加工油中各原料的重量百分数为：5～70‰磷酸、10～50‰二聚酸、10～230‰乳化剂、余量为有机润滑剂。
本发明利用乳化剂将磷酸、二聚酸以及有机润滑剂混合均匀，形成油包水型乳液，可用于金属的磷化以及润滑。
二聚酸是动植物油脂的不饱和脂肪酸(酯)，经过催化加热所生成的C35二元羧酸为主要组成的聚合物的总称，二聚酸有利于提高防锈作用。
优选地，制备金属加工油中的磷酸为磷酸的水溶液，其中磷酸的质量百分数不少于50％。
优选地，乳化剂为复配乳化剂，包括失水山梨醇脂肪酸酯以及烷基酚聚氧乙烯醚。金属加工油中各原料的重量百分数为：5～70‰磷酸、10～50‰二聚酸、10～200‰失水山梨醇脂肪酸酯、2～30‰烷基酚聚氧乙烯醚、余量为有机润滑剂。
优选地，金属加工油中还包括二硫化钨。金属加工油中各原料的重量百分数为：5～70‰磷酸、10～50‰二聚酸、10～200‰失水山梨醇脂肪酸酯、2～30‰烷基酚聚氧乙烯醚、0.5～10‰二硫化钨、余量为有机润滑剂。
优选地，有机润滑剂选自以下一种或多种：矿物油、植物油、动物油、烃类油。在一些实施例中，有机润滑剂包括：石蜡基矿物油、硫化烯烃以及动物脂肪。金属加工油中各原料的重量百分数为：5～70‰磷酸、10～50‰二聚酸、10～200‰失水山梨醇脂肪酸酯、2～30‰烷基酚聚氧乙烯醚、0.5～10‰二硫化钨、50～200‰动物脂肪、30～100‰硫化烯烃、余量为石蜡基矿物油。
动物脂肪可以选择猪油、羊油、牛油等。动物脂肪在润滑油中的应用属于现有技术，本发明并不限制动物脂肪的具体种类。
本发明的金属加工油用于加工金属时，无需磷化步骤，在金属加工油发挥润滑作用的同时，可以在金属材料表面形成高强度油膜。
本领域的技术人员可以理解的是，本发明提供的金属加工油可用于金属拉丝、管材拉拔、冷镦、切、钻、攻等工艺。
【实施例1】
金属加工油包括以下重量百分数的原料：60‰磷酸、10‰二聚酸、140‰失水山梨醇脂肪酸酯、20‰烷基酚聚氧乙烯醚、余量为石蜡基矿物油。该金属加工油的PB＞180kg，PD＞700kg。
【实施例2】
金属加工油包括以下重量百分数的原料：60‰磷酸、10‰二聚酸、140‰失水山梨醇脂肪酸酯、20‰烷基酚聚氧乙烯醚、10‰二硫化钨、余量为石蜡基矿物油。该金属加工油的PB＞200kg，PD＞750kg。
【实施例3】
金属加工油包括以下重量百分数的原料：60‰磷酸、10‰二聚酸、140‰失水山梨醇脂肪酸酯、20‰烷基酚聚氧乙烯醚、10‰二硫化钨、50‰硫化烯烃、余量为石蜡基矿物油。该金属加工油的PB＞250kg，PD＞800kg。
【实施例4】
金属加工油包括以下重量百分数的原料：60‰磷酸、10‰二聚酸、140‰失水山梨醇脂肪酸酯、20‰烷基酚聚氧乙烯醚、10‰二硫化钨、100‰动物油脂、余量为石蜡基矿物油。该金属加工油的PB＞250kg，PD＞800kg。
【实施例5】
金属加工油包括以下重量百分数的原料：60‰磷酸、30‰二聚酸、140‰失水山梨醇脂肪酸酯、20‰烷基酚聚氧乙烯醚、10‰二硫化钨、100‰动物油脂、50‰硫化烯烃、余量为石蜡基矿物油。该金属加工油的PB＞260kg，PD＞800kg。
【实施例6】金属加工油包括以下重量百分数的原料：5‰磷酸、40‰二聚酸、160‰失水山梨醇脂肪酸酯、5‰烷基酚聚氧乙烯醚、2‰二硫化钨、50‰动物油脂、70‰硫化烯烃、余量为石蜡基矿物油。该金属加工油的PB＞260kg，PD＞800kg。
【实施例7】
金属加工油包括以下重量百分数的原料：6‰磷酸、50‰二聚酸、180‰失水山梨醇脂肪酸酯、10‰烷基酚聚氧乙烯醚、8‰二硫化钨、50‰动物油脂、100‰硫化烯烃、余量为石蜡基矿物油。该金属加工油的PB＞280kg，PD＞800kg。
值得一提的是，以上各实施例中的磷酸为市售的磷酸水溶液，其中磷酸的质量百分数为85％。
【拉丝案例1】
拉丝材料：碳钢线材，10吨，直径为22.1mm～22.4mm；
拉丝步骤(现有技术)：将酸洗后的线材送入70℃的磷化池磷化10min，磷化液为市售的磷化液；磷化完成后，将线材穿过容纳有市售拉丝剂的模具盒，进行拉丝，拉丝后线材的直径为21.1mm。
【拉丝案例2】
拉丝材料：碳钢线材，10吨，直径为22.1mm～22.4mm；
拉丝模具准备：将实施例5的金属加工油装入拉丝机的模具盒中；
拉丝步骤：将酸洗后的线材穿过容纳有本发明的金属加工油的模具盒，直接进行拉丝，拉丝后线材的直径为21.1mm；
采用以上步骤将所有碳钢线材加工完，产品合格率为100％，线材表面与拉丝案例1拉丝后的线材相比更光洁；此外，模具的寿命与拉丝案例1相比提高了将近30％；并且拉丝后，无污染物排出。
【拉丝案例3】
拉丝材料：不锈钢线材，5吨，直径为5.1mm～5.12mm；
拉丝步骤(现有技术)：先用石灰和市售的皮膜粉加油混合，调成粘稠液，将待加工的线材放入粘稠液中浸泡10分钟左右，然后将线材架起滤干，然后送入烘干炉，于100℃下烘干1小时，然后冷切，最后送到拉丝机进行拉丝，拉丝后线材的直径为4.0mm。
【拉丝案例4】
拉丝材料：不锈钢线材，5吨，直径为5.1mm～5.12mm；
拉丝模具准备：将实施例5的金属加工油装入拉丝机的模具盒中；
拉丝步骤：将不锈钢线材穿过容纳有本发明的金属加工油的模具盒，直接进行拉丝，拉丝后线材的直径为4.0mm；
采用以上步骤将所有不锈钢线材加工完，产品合格率100％，拉丝后线材的表面与拉丝案例3拉丝后的线材相比更光洁；此外，模具的寿命与拉丝案例1相比提高了将近30％；并且拉丝后，无污染物排出。
【拉拔案例5】
拉拔材料：不锈钢管材，1000支，管壁厚1.8～2.0mm；
拉拔步骤(现有技术)：先用石灰和市售的皮膜粉加油混合，调成粘稠液，将待加工的管材放入粘稠液中浸泡10分钟左右，然后将线材架起滤干，然后送入烘干炉，于100℃下烘干1小时，然后冷切，最后送到拉拔机进行拉拔，拉拔后管壁厚为1.2mm。
【拉拔案例6】
拉拔材料：不锈钢管材，1000支，管壁厚1.8～2.0mm；
拉拔步骤：将实施例6的金属加工油恒温在45～50℃，将管材在金属加工油中浸泡5min，然后进行拉拔，拉拔后管材壁厚为1.2mm；
采用以上步骤将所有钢管加工完，产品合格率100％，拉拔后管材的表面与拉拔案例5的管材相比更光洁；并且拉拔后，无污染物排出。
【拉拔案例7】
拉拔材料：碳钢管材，1000支，管壁厚3.8mm；
拉拔步骤(现有技术)：将酸洗后的管材送入70℃的磷化池磷化10min，磷化液为市售的磷化液；然后冷切，最后送到拉拔机进行拉拔，拉拔后管壁厚为2.5mm。
【拉拔案例8】
拉拔材料：碳钢管材，1000支，管壁厚3.8mm；
拉拔步骤：将实施例6的金属加工油恒温在45～50℃，将管材在金属加工油中浸泡5min，然后进行拉拔，拉拔后管材壁厚为2.5mm；
采用以上步骤将所有钢管加工完，产品合格率100％，拉拔后管材的表面与拉拔案例7的管材相比更光洁；并且拉拔后，无污染物排出。
【冷镦案例9】
冷镦材料：36吨21.1mm、20号钢线材；
冷镦步骤(现有技术)：磷化完成后的线材，使用冷镦机对所有冷镦材料进行加工，其中冷墩油为市售冷墩油。
【冷镦案例10】
冷镦材料：36吨21.1mm、20号钢无磷化线材；
冷镦步骤：将实施例7的金属加工油加入冷镦机对所有冷镦材料进行加工，产品合格率为100％，冲棒和模具的使用寿命比冷镦案例9提高了将近60％，同时冷镦时烟雾小、味道轻，产品100％无拉毛。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种金属加工油，其特征在于，由以下原料混合制得：磷酸、乳化剂、二聚酸以及有机润滑剂。
2.根据权利要求1所述的金属加工油，其特征在于，各原料的重量百分数为：5～70‰磷酸、10～50‰二聚酸、10～230‰乳化剂、余量为有机润滑剂。
3.根据权利要求1所述的金属加工油，其特征在于，所述乳化剂包括失水山梨醇脂肪酸酯以及烷基酚聚氧乙烯醚。
4.根据权利要求3所述的金属加工油，其特征在于，各原料的重量百分数为：5～70‰磷酸、10～50‰二聚酸、10～200‰失水山梨醇脂肪酸酯、2～30‰烷基酚聚氧乙烯醚、余量为有机润滑剂。
5.根据权利要求4所述的金属加工油，其特征在于，其原料中还包括质量分数为0.5～10‰的二硫化钨。
6.根据权利要求1所述的金属加工油，其特征在于，所述有机润滑剂选自以下一种或多种：矿物油、植物油、动物油、烃类油。
7.根据权利要求5所述的金属加工油，其特征在于，所述有机润滑剂包括石蜡基矿物油、硫化烯烃以及动物脂肪，所述金属加工油中各原料的重量百分数为：5～70‰磷酸、10～50‰二聚酸、10～200‰失水山梨醇脂肪酸酯、2～30‰烷基酚聚氧乙烯醚、0.5～10‰二硫化钨、50～200‰动物脂肪、30～100‰硫化烯烃、余量为石蜡基矿物油。
8.根据权利要求1-7任一所述的金属加工油，其特征在于，所述磷酸为磷酸水溶液，所述磷酸水溶液中磷酸的质量百分数不低于50％。
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