CN110218607B - 一种复合掺杂b-n的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合掺杂B‑N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液,由极压剂、分散剂、防锈剂和去离子水制备而成;极压剂包括掺杂B‑N的纳米氧化石墨烯、纳米钨酸钙和纳米二氧化硅;分散剂包括交联聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、乙醇、羧甲基纤维素和三聚磷酸钠;防锈剂包括石油磺酸钡和三乙醇胺硼酸酯;上述各组分的重量百分比含量为:掺杂B‑N的纳米氧化石墨烯0.1‑2.0;纳米二氧化硅0.1‑1.0;纳米钨酸钙0.1‑3.0;交联聚乙烯基吡咯烷酮0.5‑2.5;聚丙烯酸钠0.2‑2.5;乙醇1.5‑3.0;羧甲基纤维素1.0‑5.0;石油磺酸钡0.1‑3.0;三乙醇胺硼酸酯0.2‑3.0;三聚磷酸钠0.5‑3.0;去离子水余量。本发明具有稳定性好、抗菌、缓蚀防锈、润滑性优良等优点。
Description
技术领域
本发明属于润滑液领域,涉及一种冲压模具润滑液及其制备方法,尤其涉及一种复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液及其制备方法。
背景技术
冲压成型油在金属冲压加工中占有重要的地位,冲压油的质量及其合理使用,关系到加工工艺成败、加工产品质量、模具寿命、生产效率及对后加工工序的影响等。一般工件在冲压过程中,尤其是在冷锻冲压加工过程中,温度会很快升高,必须加润滑油润滑,如果不使用润滑而直接冲压,除工件光洁度受到影响外,模具寿命将缩短,同时精度降低,为此模具方面的改进将投入大量费用。在金属加工过程中,尤其拉伸凹模和被拉伸板料之间涂上合适的润滑剂,使得五金冲压模具与板料不直接接触,可以避免金属模具与板料之间的粘附咬合。近年来,随着市场对金属冲压产品表面质量和加工工艺要求的提高,对金属的冲压模具润滑提出了更高的要求。
传统的金属加工润滑液大多具有保存稳定性差的问题,极易沉淀,使用不方便。同时,传统的金属加工润滑液由于组分问题,自身即带来大量污染。其污染源有两个:一个是油自身的氧化等化学变质。润滑油组成中的基础油和添加剂,在受到空气中的氧、以及摩擦条件下的温度和金属的作用,便会发生氧化连锁反应。润滑油氧化经过有机过氧化物和链的阡裂,生成各种油溶性的醛、酮和酸类。在深度氧化后,最终生成油不溶性氧化物——胶质和油泥等物质,使没备腐蚀,且导致油的粘度增高,油路堵塞乃至引发设备故障。另一个是使用和环境的污染,例如空气、水、磨损产物、大气中的尘埃、设备内部的渗漏等污染,使润滑剂劣化、变质、从而使润滑系统和元件发生故障,可靠性降低,使用寿命缩短。润滑油受到污染后会生成微粒污染物,是衡量润滑油的污染度的主要指标。润滑油的污染度是指单位容积油液中所含颗粒污染物的质量,污染物的含量可以用质量或颗粒数表示,相应的污染度测定方法有称重法和颗粒计数法。此外,清洁环保的工艺在生产过程中的应用技术也得到了更加广泛的关注,而传统金属加工润滑液在制造和生产过程中会产生油烟和有毒气体,污染环境。
发明内容
本发明提供一种复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液及其制备方法,以克服现有技术的缺陷。
为实现上述目的,本发明提供一种复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液,由极压剂、分散剂、防锈剂和去离子水制备而成;极压剂包括掺杂B-N的纳米氧化石墨烯、纳米钨酸钙和纳米二氧化硅;分散剂包括交联聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、乙醇、羧甲基纤维素和三聚磷酸钠;防锈剂包括石油磺酸钡和三乙醇胺硼酸酯;上述各组分的重量百分比含量为:掺杂B-N的纳米氧化石墨烯0.1-2.0;纳米二氧化硅0.1-1.0;纳米钨酸钙0.1-3.0;交联聚乙烯基吡咯烷酮0.5-2.5;聚丙烯酸钠0.2-2.5;乙醇1.5-3.0;羧甲基纤维素1.0-5.0;石油磺酸钡0.1-3.0;三乙醇胺硼酸酯0.2-3.0;三聚磷酸钠0.5-3.0;去离子水余量。
进一步,本发明提供一种复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液,还可以具有这样的特征:其中,掺杂B-N的纳米氧化石墨烯、纳米二氧化硅与纳米钨酸钙的重量比为1:1:1-3:2:5。
进一步,本发明提供一种复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液,还可以具有这样的特征:其中,聚丙烯酸钠与乙醇重量比为2:15-2.5:3。
进一步,本发明提供一种复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液,还可以具有这样的特征:其中,石油磺酸钡与三乙醇胺硼酸酯重量比为1:2-3:1。
进一步,本发明提供一种复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液,还可以具有这样的特征:其中,掺杂B-N的纳米氧化石墨烯的尺寸为20-100nm。
进一步,本发明提供一种复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液,还可以具有这样的特征:其中,纳米二氧化硅的尺寸为20-50nm。
进一步,本发明提供一种复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液,还可以具有这样的特征:其中,纳米钨酸钙的尺寸为20-50nm。
本发明还提供上述复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液的制备方法,将分散剂、防锈剂和去离子水加入反应釜中加热并搅拌,当温度达到60-80℃,加入极压剂,保温并持续搅拌25-40分钟,随后停止加热继续搅拌至室温,获得复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液。
进一步,本发明提供一种复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液的制备方法,还可以具有这样的特征:其中,分散剂、防锈剂和去离子水加入至反应釜中的顺序为:依次加入交联聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素、乙醇、石油磺酸钡和三乙醇胺硼酸酯、三聚磷酸钠和去离子水。
其中,该顺序具体指,先将石油磺酸钡和三乙醇胺硼酸酯、三聚磷酸钠和去离子水分别混合,再向反应釜中按顺序加入交联聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素、乙醇、石油磺酸钡和三乙醇胺硼酸酯的混合物、三聚磷酸钠和去离子水的混合物。
进一步,本发明提供一种复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液的制备方法,还可以具有这样的特征:其中,反应釜中搅拌的转速为2500-4500转/分钟。
本发明的有益效果在于:本发明提供一种复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液及其制备方法,润滑液采用掺杂B-N的纳米氧化石墨烯、纳米钨酸钙和纳米二氧化硅,含油量极低,避免油污染。另外,纳米粒子可以填充被润滑的凹板,使其表面粗糙度低,表面质量好,通过纳米粒子的填充和抛光作用,润滑液具有一定的表面修复能力。此外,纳米级的掺杂B-N的纳米氧化石墨烯、钨酸钙和二氧化硅使润滑液的稳定性更好。且选用交联聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、乙醇、羧甲基纤维素和三聚磷酸钠作为分散剂,与本润滑液中的极压剂配合,可使润滑液的稳定性更好。
该润滑液用于金属加工过程中的润滑,使用简单,操作方便,在金属加工的制造与生产过程中无毒无刺激性气味,无油烟。使用该水基润滑液降低了传统润滑油所带来的污染,能显著提高金属表面的防锈性能,表面质量好。扩大了纳米润滑技术的应用范围,提高了其保存稳定性。产品具有良好的润滑性能及一定的表面修复功能,由其制备的水基润滑液可以在一定程度上改善、代替传统金属润滑液,减少环境污染。
本冲压模具润滑液具有优异的极压抗磨减摩、耐腐蚀性能;良好的冷却性可保护模具避免高温高压,延长模具寿命,降低废品率。本发明具有稳定性好、抗菌、缓蚀防锈、润滑性优良等优点。
附图说明
图1a是传统乳化液的外观状态;
图1b是实施例1的润滑液的外观状态;
图1c是实施例2的润滑液的外观状态;
图1d是实施例3的润滑液的外观状态;
图2a是传统乳化液的磨斑直径试验结果;
图2b是实施例1的润滑液的磨斑直径试验结果;
图2c是实施例2的润滑液的磨斑直径试验结果;
图2d是实施例3的润滑液的磨斑直径试验结果;
图3a是传统乳化液的防锈性能试验结果;
图3b是实施例1的润滑液的防锈性能试验结果;
图3c是实施例2的润滑液的防锈性能试验结果;
图3d是实施例3的润滑液的防锈性能试验结果;
图4是传统乳化液、实施例1、实施例2和实施例3的润滑液的摩擦系数随时间变化的示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液,由极压剂、分散剂、防锈剂和去离子水制备而成。极压剂包括掺杂B-N的纳米氧化石墨烯、纳米钨酸钙和纳米二氧化硅。分散剂包括交联聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、乙醇、羧甲基纤维素和三聚磷酸钠。防锈剂包括石油磺酸钡和三乙醇胺硼酸酯。
上述各组分的重量百分比含量为:
掺杂B-N的纳米氧化石墨烯、纳米二氧化硅和纳米钨酸钙的重量比为1:1:1。聚丙烯酸钠与乙醇重量比为2:15。石油磺酸钡与三乙醇胺硼酸酯重量比为1:2。
本复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液的制备方法为:将0.5g交联聚乙烯基吡咯烷酮,0.2g聚丙烯酸钠,2.0g羧甲基纤维素,1.5g乙醇,0.1g石油磺酸钡,0.2g三乙醇胺硼酸酯,0.5g三聚磷酸钠和94.7g去离子水依次加入,放入转速为2500-4500转/分钟反应釜中进行加热搅拌,当温度达到60-80℃,加入0.1g掺杂B-N的纳米氧化石墨烯、0.1纳米二氧化硅和0.1g纳米钨酸钙,保温并持续搅拌25-40分钟,随后停止加热继续搅拌至室温,得到黑色悬浊状液体,即配成所需复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液。
该配方润滑液室温静置240h左右产生少量沉淀,分散效果较好。传统润滑液室温静置1h左右即完全沉淀。
实施例2
本实施例提供一种复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液,由极压剂、分散剂、防锈剂和去离子水制备而成。极压剂包括掺杂B-N的纳米氧化石墨烯、纳米钨酸钙和纳米二氧化硅。分散剂包括交联聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、乙醇、羧甲基纤维素和三聚磷酸钠。防锈剂包括石油磺酸钡和三乙醇胺硼酸酯。
上述各组分的重量百分比含量为:
掺杂B-N的纳米氧化石墨烯、纳米二氧化硅和纳米钨酸钙的重量比为3:2:5。聚丙烯酸钠与乙醇重量比为1.5:2。石油磺酸钡与三乙醇胺硼酸酯重量比为3:1。
本复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液的制备方法为:将1.5g交联聚乙烯基吡咯烷酮,1.5g聚丙烯酸钠,1.0g羧甲基纤维素,2.0g乙醇,3.0g石油磺酸钡,1.0g三乙醇胺硼酸酯,1.0g三聚磷酸钠和88g去离子水依次加入,放入转速为2500-4500转/分钟反应釜中进行加热搅拌,当温度达到60-80℃,加入0.3g掺杂B-N的纳米氧化石墨烯、0.2纳米二氧化硅和0.5g纳米钨酸钙,保温并持续搅拌25-40分钟,随后停止加热继续搅拌至室温,得到黑色悬浊状液体,即配成所需复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液。
该配方润滑液室温静置120h以后出现明显分层,8天以后纳米粒子完全沉淀。
实施例3
本实施例提供一种复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液,由极压剂、分散剂、防锈剂和去离子水制备而成。极压剂包括掺杂B-N的纳米氧化石墨烯、纳米钨酸钙和纳米二氧化硅。分散剂包括交联聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、乙醇、羧甲基纤维素和三聚磷酸钠。防锈剂包括石油磺酸钡和三乙醇胺硼酸酯。
上述各组分的重量百分比含量为:
掺杂B-N的纳米氧化石墨烯、纳米二氧化硅和纳米钨酸钙的重量比为2:1:3。聚丙烯酸钠与乙醇重量比为2.5:3。石油磺酸钡与三乙醇胺硼酸酯重量比为1:1。
本复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液的制备方法为:将2.5g交联聚乙烯基吡咯烷酮,2.5g聚丙烯酸钠,5.0g羧甲基纤维素,3.0g乙醇,0.5g石油磺酸钡,0.5g三乙醇胺硼酸酯,3.0g三聚磷酸钠和77.0g去离子水依次加入,放入转速为2500-4500转/分钟反应釜中进行加热搅拌,当温度达到60-80℃,2.0g掺杂B-N的纳米氧化石墨烯、1.0纳米二氧化硅和3.0g纳米钨酸钙,保温并持续搅拌25-40分钟,随后停止加热继续搅拌至室温,得到黑色悬浊状液体,即配成所需复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液。
该配方润滑液室温静置120h以后纳米粒子完全沉淀。
对实施例1、实施例2和实施例3的各项性能进行检测试验,并与传统乳化液进行对比,结果如下:
由上表可知,相较于传统乳化液,实施例3的润滑液的运动粘度较大,表明润滑液的流动性较差,各运动机件摩擦表面间的油膜愈厚,其所形成的油膜更强,有利于防止摩擦表面的磨损;而实施例1、实施例2的润滑液的运动粘度相对较小,油膜支撑能力相对较低,但仍具有一定的油膜支撑能力,可合格地用于冲压模具润滑。
相较于传统乳化液,实施例1、实施例2和实施例3的润滑液的PB与其相似或更高,表明本润滑液具有合格或更强的承载能力。
相较于传统乳化液,实施例1、实施例2和实施例3的润滑液的摩擦系数较低,表明具有减磨效果、润滑性能好。
相较于传统乳化液,实施例1、实施例2和实施例3的润滑液的磨斑直径较小,如图2a-2d所示,表明润滑液的抗磨性能更好、润滑性能好。
采用叠片法对传统乳化液和各实施例的润滑液进行防锈性能试验,结果表明,如图3a-3d所示,润滑液的防锈性极好,使用后仅产生少量锈斑。
对传统乳化液和各实施例的润滑液进行抗菌性能试验,结果表明,相较于传统乳化液,使用润滑液后,细菌数量较少,润滑液的抗菌能力极强。
图4为传统乳化液、实施例1、实施例2和实施例3的润滑液的摩擦系数随时间变化的示意图,如图4所示,相较于传统乳化液,实施例1、实施例2和实施例3的润滑液的摩擦系数的稳定性较好,随时间变化小,表明润滑液的稳定性良好。
Claims (5)
1.一种复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液,其特征在于:
由极压剂、分散剂、防锈剂和去离子水制备而成;
所述极压剂包括掺杂B-N的纳米氧化石墨烯、纳米钨酸钙和纳米二氧化硅;
所述分散剂包括交联聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、乙醇、羧甲基纤维素和三聚磷酸钠;
所述防锈剂包括石油磺酸钡和三乙醇胺硼酸酯;
上述各组分的重量百分比含量为:
掺杂B-N的纳米氧化石墨烯 0.1-2.0;
纳米二氧化硅 0.1-1.0;
纳米钨酸钙 0.1-3.0;
交联聚乙烯基吡咯烷酮 0.5-2.5;
聚丙烯酸钠 0.2-2.5;
乙醇 1.5-3.0;
羧甲基纤维素 1.0-5.0;
石油磺酸钡 0.1-3.0;
三乙醇胺硼酸酯 0.2-3.0;
三聚磷酸钠 0.5-3.0;
去离子水 余量;
其中,掺杂B-N的纳米氧化石墨烯的尺寸为20-100nm;纳米二氧化硅的尺寸为20-50nm;纳米钨酸钙的尺寸为20-50nm;
润滑液的制备方法为:将所述分散剂、防锈剂和去离子水加入反应釜中加热并搅拌,当温度达到60-80℃,加入所述极压剂,保温并持续搅拌25-40分钟,随后停止加热继续搅拌至室温,获得所述复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液;
其中,所述分散剂、防锈剂和去离子水加入至反应釜中的顺序为:依次加入交联聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素、乙醇、石油磺酸钡和三乙醇胺硼酸酯、三聚磷酸钠和去离子水。
2.根据权利要求1所述的复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液,其特征在于:
其中,所述掺杂B-N的纳米氧化石墨烯、纳米二氧化硅与纳米钨酸钙的重量比为1:1:1-3:2:5。
3.根据权利要求1所述的复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液,其特征在于:
其中,所述聚丙烯酸钠与乙醇重量比为2:15-2.5:3。
4.根据权利要求1所述的复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液,其特征在于:
其中,所述石油磺酸钡与三乙醇胺硼酸酯重量比为1:2-3:1。
5.根据权利要求1所述的复合掺杂B-N的纳米氧化石墨烯/钨酸钙/二氧化硅的冲压模具润滑液,其特征在于:
其中,所述反应釜中搅拌的转速为2500-4500转/分钟。
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