CN117844552A - 一种用于不锈钢温镦加工的低油烟温镦油 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于不锈钢温镦加工的低油烟温镦油，由如下重量百分比的组分组成：烷基萘80～85％、油性剂8～10％、改性纳米颗粒4～5％、增粘剂3～4％、抗氧剂0.6～0.8％和防锈剂0.4～0.5％。本发明温镦油高温下蒸发损失小、组分热稳定性高(不易分解)、润滑性能良好，能够有效减少温镦过程中的油烟并提高工件加工质量，延长磨具的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于不锈钢温镦加工的低油烟温镦油。
背景技术
温镦是指将金属材料加热到兰脆区温度以上，再结晶温度以下的一种成型加工工艺。在此温度下，材料的抗拉强度下降，塑变性较好，常用于处理一些难加工的材质，如不锈钢、高碳合金钢等。温镦的成型设备、润滑方式都与冷镦类似，区别在于温镦的加工温度区间为400～600℃，常规的油品在此工况下使用会迅速分解，导致现场油烟大、气味刺鼻、润滑性能无法满足需求的问题。产生上述问题的原因是温镦油使用的矿物油馏程通常不超过450℃，在此温度下油品蒸发快，同时温镦油中添加的硫、磷系添加剂在此温度下不稳定，极易分解，释放出刺激性的气味。
发明内容
发明目的：本发明目的旨在提供一种高温下蒸发损失小，组分热稳定性高(不易分解)，润滑性能良好的温镦油，从而减少温镦过程中的油烟并提高工件加工质量。
技术方案：本发明所述的用于不锈钢温镦加工的低油烟温镦油，由如下重量百分比的组分组成：烷基萘80～85％、油性剂8～10％、改性纳米颗粒4～5％、增粘剂3～4％、抗氧剂(延缓油品老化)0.6～0.8％和防锈剂0.4～0.5％。
其中，所述油性剂为饱和多元醇酯、复合酯或非活性硫化甘油三脂中的至少一种；油性剂的分子量大，高温下不易分解，其通过长的分子链吸附在工件表面。
其中，所述改性纳米颗粒为表面接枝亲油性基团的改性纳米蛇纹石粉或改性纳米磺酸钙中的至少一种。若纳米颗粒未进行亲油性基团改性加入油品中后很容易团聚沉降，本发明采用改性纳米颗粒作为固体润滑剂，高温下不易分解，使温镦油在高温下也具有良好的润滑性能。
其中，所述烷基萘为40℃下运动粘度为80～200mm2/s的烷基萘。
其中，所述改性纳米颗粒的平均粒径为10～100nm。
其中，所述改性纳米颗粒采用如下方法改性而成：将纳米颗粒超声分散在石油醚中，再往其中加入纳米颗粒质量10～20％的改性剂，通过机械搅拌和超声分散混合均匀；其中，改性剂分子包含极性端和非极性端，极性端吸附在纳米颗粒表面，最后通过减压蒸馏除去石油醚，得到改性后的纳米颗粒。纳米颗粒经改性后，表面接有长碳链基团，长碳链基团与油性体系具有很好的相容性，并且长碳链在油液中舒展开能形成空间位阻效应，使纳米颗粒稳定分散在油液中，提高纳米颗粒在油液中的分散稳定性，从而利于其润滑性能的发挥。
其中，所述改性剂为油酸、Span60、Span80、硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570、牛脂胺聚氧乙烯醚T08中的至少一种。本发明采用纳米颗粒作为温镦油的润滑增强剂，通过改性剂对其表面改性，使其在油品中具有良好的分散稳定性。一方面通过改性后纳米颗粒表面的大分子基团形成空间位阻效应，使纳米颗粒能够稳定分散在油液中，提高纳米颗粒在油液中的分散稳定性；另一方面通过改性剂对纳米颗粒表面电位进行调整，使其表面带同种电荷，通过同种电荷之间的相斥作用，阻止颗粒团聚形成大颗粒，从而进一步提高其在油液中的分散稳定性。
其中，所述增粘剂为聚异丁烯、异丙共聚物或聚甲基丙烯酸酯中的一种。高温下油不易吸附在工件表面，增粘剂能够提高加工过程中油在工件和磨具表面的粘附性，提高油液的粘度。
其中，所述防锈剂为十二烯基丁二酸、二聚酸或二壬基萘磺酸钡中的一种。
本发明低油烟温镦油采用如下方法制备而成：在调和釜中加入配方量的烷基萘，搅拌升温至50～60℃，再往其中依次加入油性剂、增粘剂、防锈剂和抗氧剂，搅拌30min后加入改性纳米颗粒，开启高速分散机和循环泵，使油液中固体颗粒充分分散开，持续搅拌1h后得到低油烟温镦油。
有益效果：相比于现有技术，本发明具有如下显著的优点：(1)本发明采用烷基萘作为基础油，高温下烷基萘的蒸发损失约为相同粘度二类矿物油的50％，同时其还具有更好的氧化安定性和更少的油泥产生，能够有效降低高温加工过程中产生的油烟，延长温镦油的使用寿命；(2)本发明采用改性纳米颗粒作为固体润滑剂，一方面改性后的纳米颗粒能稳定均匀的分散在油品中，纳米颗粒具有高的表面活性和小尺寸效应(纳米颗粒易吸附囤积在工件表面形成固体润滑膜，同时，纳米颗粒能够填充在工件表面的沟壑里，降低工件表面的粗糙度，进一步减小金属与金属之间的摩擦力)，能够迅速吸附在摩擦面形成一层固体润滑膜，另一方面改性纳米颗粒与油性剂一起协同形成的润滑膜具有良好的润滑作用(高分子油性剂能够在纳米颗粒表面吸附，不仅有助于纳米颗粒的分散，还能提高纳米颗粒的减摩性能，弥补纳米颗粒摩擦系数高的不足)；在温镦的加工温度范围内，传统的硫、磷类添加剂很快就分解了，不仅起不到润滑作用，还会产生大量刺激性的气味，本发明形成的润滑膜在高温不分解，具有良好的润滑性能，能够有效降低加工过程的摩擦磨损(在温镦加工中能有效保护工件和模具，防止热划伤和磨损)，从而在提高模具使用寿命的基础上大幅提升工件的可加工变形量。
具体实施方式
实施例1
本发明低油烟温镦油，由如下重量百分比的组分混制而成：烷基萘DowSyn AN1580.7％、聚合酯syn-ester GY-56 10％、改性纳米蛇纹石粉5％、聚异丁烯PB2400 3％、T501/T531混合抗氧剂0.8％以及中性二壬基萘磺酸钡0.5％；
其中，改性纳米蛇纹石粉采用如下方法改性而成：将纳米蛇纹石粉超声分散在石油醚中，再往其中加入纳米蛇纹石粉质量10％的油酸和5％的牛脂胺聚氧乙烯醚T08，通过机械搅拌和超声分散2h混合均匀；最后通过减压蒸馏除去石油醚，得到改性后的纳米颗粒。
实施例2
本发明低油烟温镦油，由如下重量百分比的组分混制而成：烷基萘DowSyn AN1580.7％、聚合酯syn-ester GY-56 10％、改性纳米磺酸钙5％、聚异丁烯PB24003％、T501/T531混合抗氧剂0.8％以及中性二壬基萘磺酸钡0.5％；
其中，改性纳米磺酸钙采用如下方法改性而成：将纳米磺酸钙超声分散在石油醚中，再往其中加入纳米颗粒质量15％的Span80，通过机械搅拌和超声分散2h混合均匀；最后通过减压蒸馏除去石油醚，得到改性后的纳米颗粒。
实施例3
本发明低油烟温镦油，由如下重量百分比的组分混制而成：烷基萘DowSyn AN1580.7％、合成酯Synative ES2811 10％、改性纳米蛇纹石粉5％、聚异丁烯PB2400 3％、T501/T531混合抗氧剂0.8％以及中性二壬基萘磺酸钡0.5％；
其中，改性纳米蛇纹石粉采用如下方法改性而成：将纳米蛇纹石粉超声分散在石油醚中，再往其中加入纳米蛇纹石粉质量10％的油酸和5％的牛脂胺聚氧乙烯醚T08，通过机械搅拌和超声分散2h混合均匀；最后通过减压蒸馏除去石油醚，得到改性后的纳米颗粒。
实施例4
本发明低油烟温镦油，由如下重量百分比的组分混制而成：烷基萘DowSyn AN1580.7％、合成酯Synative ES2811 5％、非活性硫化甘油三酯RC2411 5％、改性纳米蛇纹石粉5％、聚异丁烯PB2400 3％、T501/T531混合抗氧剂0.8％以及中性二壬基萘磺酸钡0.5％；
其中，改性纳米蛇纹石粉采用如下方法改性而成：将纳米蛇纹石粉超声分散在石油醚中，再往其中加入纳米蛇纹石粉质量10％的油酸和5％的牛脂胺聚氧乙烯醚T08，通过机械搅拌和超声分散2h混合均匀；最后通过减压蒸馏除去石油醚，得到改性后的纳米颗粒。
对比例1
一种矿物油基的温镦油，由如下重量百分比的组分混制而成：二类基础油600N47.5％、150BS20％、聚异丁烯PB2400 3％、硫化脂肪酸酯RC2516 10％、硫化烯烃RC25405％、磷酸酯TCP 3％、精制猪油10％、中性二壬基萘磺酸钡0.5％以及T501 1％。
对比例2
一种硫、磷体系的温镦油，由如下重量百分比的组分混制而成：烷基萘DowSynAN15 77.7％、合成酯Synative ES2811 10％、硫化烯烃RC2540 5％、磷酸酯TCP 3％、聚异丁烯PB2400 3％、T501/T531混合抗氧剂0.8％以及中性二壬基萘磺酸钡0.5％。
对实施例1～4及对比例1-2的温镦油进行性能检测，检测结果如表1所示。
表1为实施例1～4及对比例1～2样品的检测数据
通过表1可知，采用烷基萘作为基础油的温镦油相比矿物油基的温镦油，具有闪点更高、蒸发损失更低的优点，并且在150℃下，油品的气味不刺激，能有效改善现有温镦油存在的油烟问题。对比例2将实施例3中的改性纳米蛇纹石替换为硫\磷组合添加剂，发现采用改性纳米颗粒油品的润滑性能不低于采用硫\磷组合的样品，且采用改性纳米颗粒的油品在高温下具有更好的润滑性能。
将实施例1～4和对比例1～2的温镦油用于现场加工型号为A4-80不锈钢螺栓进行验证油品在高温下的润滑性能，加工缩颈量约为40％，胚料的加热温度为500℃，考察不同的温镦油对模具修整寿命的影响，其中实施例1～4为含纳米颗粒的温镦油，其模具寿命明显高于对比例1～2中不含纳米颗粒的温镦油产品，其中实施例2含纳米磺酸钙的油品表现出最高的模具寿命。对比例2采用烷基萘基础油，相比采用矿物油的对比例1，其加工模具寿命能够提高1倍有余。通过对比可以看出，在实际加工中，纳米添加剂和烷基萘基础油的使用均能够提高温镦油的加工性能，延长模具的使用寿命。
Claims (8)
1.一种用于不锈钢温镦加工的低油烟温镦油，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：烷基萘80～85％、油性剂8～10％、改性纳米颗粒4～5％、增粘剂3～4％、抗氧剂0.6～0.8％和防锈剂0.4～0.5％。
2.根据权利要求1所述的用于不锈钢温镦加工的低油烟温镦油，其特征在于：所述油性剂为饱和多元醇酯、复合酯或非活性硫化甘油三脂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的用于不锈钢温镦加工的低油烟温镦油，其特征在于：所述改性纳米颗粒为表面接枝亲油性基团的改性纳米蛇纹石粉或改性纳米磺酸钙中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的用于不锈钢温镦加工的低油烟温镦油，其特征在于：所述改性纳米颗粒的平均粒径为10～100nm。
5.根据权利要求3所述的用于不锈钢温镦加工的低油烟温镦油，其特征在于，所述改性纳米颗粒采用如下方法改性而成：将纳米颗粒超声分散在石油醚中，再往其中加入纳米颗粒质量10～20％的改性剂，通过机械搅拌和超声分散混合均匀；其中，改性剂分子包含极性端和非极性端，极性端吸附在纳米颗粒表面，最后通过减压蒸馏除去石油醚，得到改性后的纳米颗粒。
6.根据权利要求5所述的用于不锈钢温镦加工的低油烟温镦油，其特征在于：所述改性剂为油酸、Span60、Span80、硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560、硅烷偶联剂KH-570或牛脂胺聚氧乙烯醚T08中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的用于不锈钢温镦加工的低油烟温镦油，其特征在于：所述增粘剂为聚异丁烯、异丙共聚物或聚甲基丙烯酸酯中的一种。
8.根据权利要求1所述的用于不锈钢温镦加工的低油烟温镦油，其特征在于：所述防锈剂为十二烯基丁二酸、二聚酸或二壬基萘磺酸钡中的一种。
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