CN113399483B - 一种用于冷拔钢丝的环保型润滑涂膜剂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种用于冷拔钢丝的环保型润滑涂膜剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及涂膜剂技术领域，具体是公开了一种用于冷拔钢丝的环保型润滑涂膜剂及其制备方法与应用，包括以下步骤：包括粘结剂和润滑剂，其中，粘结剂占总量的75％‑85％；所述粘结剂选自无水硅酸钠、一水硅酸钠、二水硅酸钠、五水硅酸钠、七水硅酸钠和九水硅酸钠中的一种，所述润滑剂由以下组分组成：二硫化钼、石墨，其中石墨的占比为85％‑95％。本发明克服了现有技术的不足，替代磷化液，彻底革新钢丝、钢绞线等钢铁冷拔行业的前处理过程，使其既保持高效的生产速率，又使前处理过程节约电能、零污染、零排放。

Description

一种用于冷拔钢丝的环保型润滑涂膜剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及涂膜剂技术领域，具体属于一种用于冷拔钢丝的环保型润滑涂膜剂及其制备方法与应用。
背景技术
钢丝、钢绞线等钢铁冷拔行业需对盘条进行前处理，目前，前处理方法为去除盘条自身氧化膜，并通过电解磷化液，在钢材外层形成一层均匀、致密的磷化膜，使其顺利通过磨具进行拉拔。磷化液为锌系磷化液，主要成分是磷酸二氢锌Zn(H2Po4)2，为成膜剂，硝酸锌Zn(No3)2为促进剂，磷酸H3Po4提供H+离子剂，磷化液供电，阴极盘条供电子，磷化膜沉积方程式为：
3Zn(H2PO4)2＝3ZnHPO4+3H3PO4
3ZnHPO4＝Zn3(PO4)2+H3PO4
总式：3Zn(H2PO4)2＝Zn3(PO4)2+4H3PO4
但是，钢材与磷化液接触时，首先铁被磷化液中的硝酸溶解，溶解下来的铁离子一部分参与磷化膜反应，而另一部分铁离子则被氧化成沉淀，从溶液中析出形成磷化渣，磷化渣的主要成分是磷酸亚铁、磷酸锌和磷酸铁的混合物，它是磷化液与金属表面发生化学反应时的必然产物之一。磷化渣对环境污染巨大，已列入国家危险固废名录之列，磷化渣的处理问题已成行业难题；并且，整个电解磷化过程耗电量巨大，制约了生产成本。因此，顺应国家环保大趋势，实现钢丝、钢绞线等钢铁冷拔行业前处理的节能环保，寻求无污染、零排放的涂膜剂已迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是提供了一种用于冷拔钢丝的环保型润滑涂膜剂及其制备方法与应用，克服了现有技术的不足，替代磷化液，彻底革新钢丝、钢绞线等钢铁冷拔行业的前处理过程，使其既保持高效的生产速率，又使前处理过程节约电能、零污染、零排放。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种用于冷拔钢丝的环保型润滑涂膜剂，包括粘结剂和润滑剂，其中，粘结剂占总量的75％-85％；所述粘结剂选自无水硅酸钠、一水硅酸钠、二水硅酸钠、五水硅酸钠、七水硅酸钠和九水硅酸钠中的一种，所述润滑剂由以下组分组成：二硫化钼、石墨，其中石墨的占比为85％-95％。
进一步，包括粘结剂和润滑剂，其中，粘结剂占总量的80％；所述粘结剂选自无水硅酸钠、一水硅酸钠、二水硅酸钠、五水硅酸钠、七水硅酸钠和九水硅酸钠中的一种，所述润滑剂由以下组分组成：二硫化钼、石墨，其中石墨的占比为92.5％。
本发明还保护了上述一种用于冷拔钢丝的环保型润滑涂膜剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述配比分别称取原料；
(2)将上述原料加入到研磨机中，研磨过筛后加入到搅拌釜内，搅拌均匀得到所述润滑涂膜剂。
本发明最后保护了该环保型润滑涂膜剂在冷拔钢丝处理上的应用，包括以下步骤：
(1)称取润滑涂膜剂按照一定的重量比与水混合均匀，得到混合胶体溶液；
(2)对步骤(1)得到的混合胶体溶液进行加热，蒸发水分后得到缩合胶体；
(3)在加热条件下，使盘条经过步骤(2)得到的缩合胶体，缩合胶体在盘条表面形成覆膜后再将盘条送入模具进行拉拔。
进一步，所述步骤(1)中润滑涂膜剂与水的质量比为5:1。
进一步，所述步骤(2)中加热温度控制在65℃-75℃。
进一步，所述步骤(3)中盘条经过缩合胶体时的拉拔速度控制在5m/s，且控制盘条停留在缩合胶体的时间在5s以上。
进一步，所述步骤(3)中缩合胶体在盘条表面形成覆膜后需要进行烘干。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
本发明所制备的涂膜剂与水配比后，硅酸钠遇水形成胶体二氧化硅，利用胶体二氧化硅加热固化的原理，当润滑涂膜剂溶液温度升高时，水分蒸发，胶体二氧化硅缩合，产生Si-O-Si链的网状涂膜，伴随持续高温状态，涂膜中几乎不存在结合水H2O，Si-OH或SI-Na全部被缩合为Si-O-Si链的网状结构涂膜，残存的金属离子以及起润滑作用的二硫化钼、石墨全部处于此三维网状结构的封闭状态之中。由于加热固化形成的网状结构比较规则、稳定，因此涂膜的水溶性降低，耐水性及其他物理性能提高。正是因为包裹着其润滑作用的二硫化钼和石墨的Si-O-Si链的网状结构涂膜均匀、稳固的附着在钢材表面，因此使钢材能够顺利的通过模具适合拉拔。
本发明用于替代磷化液，彻底革新钢丝、钢绞线等钢铁冷拔行业的前处理过程，使其既保持高效的生产速率，又使前处理过程节约电能、零污染、零排放。
附图说明
图1为本发明提供的润滑涂膜剂成膜原理图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明不仅限于这些实例，在为脱离本发明宗旨的前提下，所为任何改进均落在本发明的保护范围之内。
实施例
本发明按照重量百分比分别称取原料，具体的原料配比见表1；
表1原料配比表
Figure GDA0003204836590000041
Figure GDA0003204836590000051
将实施例1-6的配料分别进行研磨、过筛后加入到搅拌釜中搅拌均匀，得到本发明制备的润滑涂膜剂。
分别称取实施例1-6所制备的润滑涂膜剂，按照5:1的质量比加入足量的水，混合均匀涂膜剂与水配比后，得到混合胶体溶液；对混合胶体溶液进行加热，蒸发水分后得到缩合胶体，控制加热温度控制在65℃-75℃，使盘条经过缩合胶体，盘条经过缩合胶体时的拉拔速度控制在5m/s，且控制盘条停留在缩合胶体的时间在5s以上，缩合胶体在盘条表面形成覆膜后进行烘干再将盘条送入模具进行拉拔。
无水硅酸钠遇水形成胶体二氧化硅，利用胶体二氧化硅加热固化的原理，当润滑涂膜剂溶液温度升高时，水分蒸发，胶体二氧化硅缩合，产生Si-O-Si链的网状涂膜(反应示意图见图1)，伴随持续高温状态，涂膜中几乎不存在结合水H2O，Si-OH或SI-Na全部被缩合为Si-O-Si链的网状结构涂膜，残存的金属离子以及起润滑作用的二硫化钼、石墨全部处于此三维网状结构的封闭状态之中。由于加热固化形成的网状结构比较规则、稳定，因此涂膜的水溶性降低，耐水性及其他物理性能提高。正是因为包裹着其润滑作用的二硫化钼和石墨的Si-O-Si链的网状结构涂膜均匀、稳固的附着在钢材表面，因此使钢材能够顺利的通过模具适合拉拔。
检测方法
分别对实施例1-6所制备的润滑涂膜剂按照国家标准对其性能进行检验，检验结果如表2所示。
表2性能检测结果统计表
Figure GDA0003204836590000061
根据表2的结果分析可知，无水硅酸钠的含量越高，润滑涂膜剂的成膜效果越好，但是其耐蚀性和抗冲击性就越低；同时二硫化钼的含量越高，润滑涂膜剂的耐蚀性和抗冲击性越好，但是由于二硫化钼相对于石墨的成本要高很多，所以最佳的原料百分比为：无水硅酸钠80％、二硫化钼1.5％和石墨18.5％。
另外，本发明研究过程中采用一水硅酸钠、二水硅酸钠、五水硅酸钠、七水硅酸钠或九水硅酸钠来替换无水硅酸钠进行检测，发现可以达到成膜效果，但是受结晶水的影响，成膜效果达不到无水硅酸钠。
以上内容仅仅是对本发明构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于冷拔钢丝的环保型润滑涂膜剂，其特征在于：包括粘结剂和润滑剂，其中，粘结剂占总量的75％-85％；所述粘结剂为无水硅酸钠，所述润滑剂由以下组分组成：二硫化钼、石墨，其中石墨的占比为85％-95％；
无水硅酸钠遇水形成胶体二氧化硅，利用胶体二氧化硅加热固化的原理，当润滑涂膜剂溶液温度升高时，水分蒸发，胶体二氧化硅缩合，产生Si-O-Si链的三维网状涂膜，伴随持续高温状态，涂膜中几乎不存在结合水H2O，Si-OH或Si-Na全部被缩合为Si-O-Si链的三维网状涂膜，残存的金属离子以及起润滑作用的二硫化钼、石墨全部处于此三维网状涂膜的封闭状态之中。
2.根据权利要求1所述的一种用于冷拔钢丝的环保型润滑涂膜剂，其特征在于：包括粘结剂和润滑剂，其中，粘结剂占总量的80％；所述润滑剂由以下组分组成：二硫化钼、石墨，其中石墨的占比为92.5％。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种用于冷拔钢丝的环保型润滑涂膜剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按照上述配比分别称取原料；
(2)将上述原料加入到研磨机中，研磨过筛后加入到搅拌釜内，搅拌均匀得到所述润滑涂膜剂。
4.一种权利要求1所述环保型润滑涂膜剂在冷拔钢丝处理上的应用，其特征在于：包括以下步骤：
(1)称取润滑涂膜剂按照一定的重量比与水混合均匀，得到混合胶体溶液；
(2)对步骤(1)得到的混合胶体溶液进行加热，蒸发水分后得到缩合胶体；
(3)在加热条件下，使盘条经过步骤(2)得到的缩合胶体，缩合胶体在盘条表面形成覆膜后再将盘条送入模具进行拉拔。
5.根据权利要求4所述环保型润滑涂膜剂在冷拔钢丝处理上的应用，其特征在于：所述步骤(1)中润滑涂膜剂与水的质量比为5:1。
6.根据权利要求4所述环保型润滑涂膜剂在冷拔钢丝处理上的应用，其特征在于：所述步骤(2)中加热温度控制在65℃-75℃。
7.根据权利要求4所述环保型润滑涂膜剂在冷拔钢丝处理上的应用，其特征在于：所述步骤(3)中盘条经过缩合胶体时的拉拔速度控制在5m/s，且控制盘条停留在缩合胶体的时间在5s以上。
8.根据权利要求4所述环保型润滑涂膜剂在冷拔钢丝处理上的应用，其特征在于：所述步骤(3)中缩合胶体在盘条表面形成覆膜后需要进行烘干。
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