CS215377B1

CS215377B1 - Mazací prostředek pro tváření kovových materiálů za studená

Info

Publication number: CS215377B1
Application number: CS568580A
Authority: CS
Inventors: Vladislav Kubelka; Petr Kozak; Michal Stejskal; Jiri Mostecky; Vratislav Rabl
Original assignee: Vladislav Kubelka; Petr Kozak; Michal Stejskal; Jiri Mostecky; Vratislav Rabl
Priority date: 1981-02-17
Filing date: 1981-02-17
Publication date: 1982-08-27

Abstract

Účelem vynálezu je zlepšení povrchu tvářených kovových materiálů a použití prostředku jako nekorozního maziva. Tvářený materiál pak nemusí procházet· procesem fosfatizace. Uvedeného účelu se dosáhne mazacím prostředkem obsahujícím 28 až 95 % hmot. fosfatizačně mazací složky, tvořené estery kyseliny fosforečné, 0,1 až 70 % hmot. minerálního nebo syntetického oleje střední viskozity a 2 až 10 % hmot. kyseliny fosforečné nebo kysličníku fosforečného a vody. Vynález je použitelný v tažírnách uhlíkatých ocelí a válcovnách legovaných ocelí, obzvláště při tváření za extrémních nároků na odolnost maziva při vysokých tlacích.

Description

Vynález se týká mazacího prostředku pro tvářeni kovu za studená.

'Pažení, popřípadě válcování kovových materiálu za studená patří mezi t vářecí procesy vyžadující značných sil k přeskupení materiálu do žádané dimenze. K omezení velikosti těchto .sil a ke snížení opotřebení tvářecích nástrojů, jako trnů. průvlakii a podobně, popřípadě k umožnění tvářecího procesu \'ůbec je nezbytně nutné používat speciální mazací prostředky.

Klasická maziva na bázi minerálních nebo rostlinných olejů nebo různých typů mýdel alkalických kovů lze použít jen za předpokladu předchozí úpravy kovového povrchu. Tato úprava umožňuje vytvoření mikroporézní povrchové struktury, na níž se pomocí maziva vytvoří mazací film, mnohem odolnější proti mechanickému porušení, než je tomu u povrchů hladkých. Popsaná před úprava se provádí podle druhu kovového materiálu, nejčastěji fosfátováním nebo oxalátováním. Vzniklá vrstva anorganických fosfátů nebo oxalátů pak zabezpečuje nejen vyšší mechanickou pevnost mazacího filmu, ale současně zvyšuje i afinitu mazacího prostředku ke kovovému povrchu. Vhodné mazivo, nanesené na správně předupraveném materiálu, podstatně snižuje absolutní hodnoty součinitele tření při drastických podmínkách během tvářecích procesů v pracovní zóně, resp. do určité míry přibližuje tváření energeticky optimálním podmínkám hydrodynamického tření.

Často používanou složkou maziv, hlavně pro tváření ocelí, která musí odolávat extrémním tlakům, jsou chlorované uhlovodíky, jejichž schopnost zvyšovat adhezi maziva ke kovovému povrchu a zajišťovat dostatečnou pevnost mazacího filmu i za těžkých tlakových a teplotních podmínek je dostatečně známa. Známá průmyslová maziva obsahují vedle chlorovaných parafinů ještě minerální. popřípadně rostlinné oleje a řadu přísad zlepšujících jejich stabilitu, protikorozní odolnost a jiné vlastnosti. Použití obou zmíněných maziv je podmíněno předůpravou tvářeného materiálu fosfátováním. které představuje materiálově, investičně i provozně nákladný chemický proces.

Uvedené nedostatky odstraňuji“ mazací prostředek podle vynálezu.

Jeho podstatou je. že mazací prostředek obsahuje fosfatizačně mazací složku o hmotnostní koncentraci 28 až 95 %. tvořenou estery kyseliny fosforečné. popřípadě zneiitralízovanou amoniak un. 0.1 až 70 % hmot. minerálního nebo syntetického oleje o kinematické' viskozitě od 15 do SO m² . s ’/50^oC a hmotnostní koncentraci 0,1 až 70 % a kyselinu fosforečnou nebo kysličník fosforečný a vodu o hmot nostní koncentraci 2 až 10 %.

Fosfatizační mazací složka jc bud tvořena organickými estery kyseliny fosforečné s primárními nebo víccfunkěními alkoholy obecného vzorce I.

R (CH),, UIUOH (m kde n je 0 až 18,

X značí vodík, hydroxyl,

R značí vodík, alkyl, aryl, popřípadě hydroxyalkyl, a jejich alkylenoxidovými deriváty obecného vzorce II.

R, (CH)„ CH., OR, (II.

i

X kde n je 0 až 18,

X značí vodík, hydroxyl,

R, značí /(CH₂)pO/_:, (< Ή₂)—OH, kde s je 1 až 10,

P 2 až 4,

R₂ značí —CH,—O—R, nebo alkyl, aryl, a dále směsnými estery primárních nebo víeefunkčních alkoholů a jejich alkylenoxidovaných derivátů s kyselinou fosforečnou a současně s mastnými, nasycenými i nenasycenými kyselinami a hydroxykyselinami.

Fosfatizačně mazací složka může být rovněž tvořena estery kyseliny fosforečné s volnými hydroxykyselinami, popřípadě produkty adice kyseliny fosforečné na dvojné vazby volných mastných kyselin a dále estery kyseliny fosforečné s alkylenoxidovanými mastnými kyselinami, nasycenými i nenasycenými, a hydroxykýselinami obecného vzorce III,

R₃COO—/(CH₂)_nO/_s-(CH₂)i>—CH₂OH (III) kde

R₃ je alkyl, alkenyl, hydroxyalkyl,

P číslo 2 až 3 a s číslo 1 až 10.

Výhodné je, jestliže je fosfatizačně mazací složka tvořena estery kyseliny fosforečné s alkylenoxidovanými sulfonovými kyselinami, primárními a sekundárními aminy a jejich hydroxyderiváty obecného vzorce IV.

R₄SO₃/(CH₂)„O/_s—(CH,),,— oh₂oh (IV) >N— /(CH₂)„O/s—(C H -CH .4 > 11 IR kde

R_s je vodík, alkyl, aryl nebo jedno nebo \ íccsytný alkohol.

p číslo 2 až 3.

s číslo 1 až 10.

nebo se. sloučeninami obsahujícími sulío-. nitroskupinu nebo halogen a které“ mají na alkylu nebo arylu hvdroxyskupinu.

X

Minerální olej používaný do mazacího prostředku může být rafinován selekčními rozpouštědly nebo hydrogenačiiě, ěímž se zvýší jeho viskozitné teplotní charakteristika. Může být aditivován všemi běžně používanými typy přísad, s výhodou přísadami antioxidačními, protioděrovýini, vysokotlakými a přísadami zvyšujícími viskozitní index. Místo minerálního oleje může být použit syntetický olej polvalkenový, esterový, fosfátový nebo halogenovaný. Dále může být, použita směs halogenovaných alkanů s obsahem chloru o hmotnostní koncentraci 20 až 60 %. Dále může být použita směs minerálního a syntetického oleje v objemovém poměru 1:1.

Výhodou mazacího prostředku podle vynálezu je, že obsahuje anorganicko-organickou složku, která fosfatizuje povrch během reakění periody a při vlastním tváření slouží jako účinné mazivo.

Mazací prostředek podle vynálezu umožňuje produkci s vysokou kvalitou kovového povrchu a lze ho používat i jako nekorozívního maziva, protože vykazuje vyhovující mazací schopnosti i bez přídavku například chlorovaných parafinů, které jsou často v mazivech nositelem koroze. Hlavním přínosem však zůstává skutečnost, že tvářený materiál nemusí procházet procesem fosfatizace. Aplikace maziva se může provádět ponorem, vstřikem nebo sprchováním s cirkulací média.

Rychlost tvoření fosfátové vrstvy na povrchu kovového materiálu lze ovlivňovat obsahem volné vody v mazacím prostředku a jeho celkovou kyselostí, teplotou a dobou ponoru. Analytické parametry, kterými lze průběžně hodnotit fosfatizační schopnost maziva, je číslo kyselosti, udávané v mg spotřebovaného KOH/1 g titrováného vzorku maziva, a obsah volné vody v % hmot., který lze stanovit nejlépe metodou destilace s xylenem. ,

Závislost tvorby fosfatizační vrstvičky, a to na povrchu ocelových trubek, určených pro tažení za studená, na bodě ponoru a na teplotě lázně maziva podle vynálezu nejlépe dokumentují následující tabulky 1 a 2.

Tabulka 1

Množství vytvořené fosfatizační vrstvy na povrchu trubek z uhlíkaté oceli, ponořených do lázně o teplotě 60°C, v závislosti na době ponoru:

množství vytvořené fosfatizační vrstvy (glm²) ' 1,52 2,32 2,61 2,72 2,80 čas (a) 300 600 ‘100 1200 1500

Tabulka 2

Množství vytvořené fosfatizační vrstvy na povrchu trubek z uhlíkaté oceli, ponořených do lázně po dobu 600 s, v závislosti na teplotě lázně:

množství vyt vořené fosfatizační vrst vy (g/m²) ' 1.02 1.75 2,31 2.36 2,38 teplota^) 25 10 60 70 80

Vynález je blíže vysvětlen na. dále uvedených příkladech provedení.'

Příklad l

K 73,5 1 esteru kyseliny fosforečné s diglycerinem, vzniklým částečnou alkalickou hydrolýzou řepkového oleje, se přidá při teplotě 50 až 100 °C 25 1 aditivovaného motorového oleje o kinematické viskozitě 14 mm² . s-¹ při 100°C a 1,5 1 vody. Po důkladné homogenizaci je produkt připraven k použití. Jeho aplikace je vhodná zejména pro tažení trubek z uhlíkatých ocelí a provádí se ponorem trub do zmíněného prostředku, umístěného ve vyhřívané a promíchávané lázni, při teplotě 60 až 80°C, po dobu 10 až 25 min. Výhodnost jeho použití je dána především vhodnou kyselostí v rozmezí 50 až 60 mg KOH/g, a tedy optimální afinitou ke kovovému povrchu.

Příklad 2

K 70 1 fosforylovaného diglyceridu podle příkladu 1, částečně neutralizovaného amoniakem tak, že se jeho celková kyselost sníží z původní hodnoty 55 mg KOH/1 g na hodnotu 46 KOH/g, se přidá teplotě 50 až 100°C 25 1 aditivovaného převodového oleje směsí aditiv běžně používaných v automotilových olejích o kinematické viskozitě 16 mm^a . s^_1 při 100°C, 3 1 85 % kyseliny fosforečné a 2 1 vody.

Finální homogenizace a aplikace prostředků se provádí způsobem v příkladu 1. Proti prostředku podle příkladu 1 se dosahuje nižší kyselosti a tím větší vhodnosti pro aplikaci na tažení kovových tyěovin různých profilů.

Příklad 3

K 73 1 fosforylovaného diglyceridu podle příkladu 1 se přidá 25 1 převodového oleje ádítivovaného směsí aditiv běžně používaných v automobilových převodových olejích o kinematické viskozitě 10 mm² . s^_1 při 100°C, 0,5 1 kyseliny o-fosforeěné a 1,5 1 vody. Po homogenizaci při teplotě 50 až 100 °C se získá produkt vhodný zejména pro tažení ocelových tyěovin, upravených předem pískováním, tedy se zvýšenou drsností povrchu. Příklad 4

K 6,3 1 esteru kyseliny o-fosforeěné se směsí etoxilovaných C₁₂ až C₁₆ primárních alkoholů, která obsahuje 3 ethylenoxidové jednotky, se> přidá při teplotě 50 až 100 °C 2,5 1 polyizobutvlenovéhó oleje o relativní molekulové hmotnosti 500 a kinematické viskozitě 10 min² . s ¹ při 100°C, 1 kg kysličníku fosforečného a 0,2 1 vody. Homogenizace a aplikace prostředku se provádí výše popsaným způsobem nebo vstřikem maziva dovnitř a vně trubek. Vzhledem k výsledné viskozitě je přípravek vhodný zejména pro tažení silnostěnných trubek malých světlostí.

Příklad 5

K 73 1 fosforylovaného diglyceridu podle příkladu 1 se přidá 15 1 středního olejového hydro4 genál ιι, práškovaného bez přísad, o kinematické, viskozitě 0 nim² . s ¹ při 100°C, 10 1 chlorovaných parafinů s obsahem <10 % hmot. chloru a 2 1 vody při teplotě 50 až IOO°('. Produkt je zvláště vhodný k použití v tažírnách legovaných ocelí, popřípadě ve válcovnách, obecně při tváření za extrémních nároků na odolnost maziva při vysokých tlacích.

Příklad (i

K 73 1 produktu vzniklého reakcí 1 molu kyseliny ricinové s 2,2 moly kysličníku fosforečnatého při teplotě 100°C se přidá při teplotě 50 až IOO°C 20 I základového motorového oleje tvořeného směsí rafinátů bez přísad o kinematické viskozitě 14,5 mm² . s^- ' při 100 °C, 5 1 chlorovaných parafinů s obsahem Cl cca 40 % hmot. Přídavkem vody se upraví celková kyselost produktu na hodnotu 100 ±5 mg KOH/l g vzorku. S ohledem na přítomnost chlorovaných parafinů se dosahuje vyšší lesklost povrchu a proto je přípravek vhodný prp tažení trubek z uhlíkatých ocelí s vysokými nároky na kvalitu povrchu.

Příklad 7

K 95 1 fosforylovaného diglyceridti částečně zněli tralizo váného amoniakem podle příkladu 2, so přidají 3 1 vody a 2 I 85% kyseliny fosforečné. Prostředek lze po promíchání za teploty cca 50 °C používat pro mazání silnostěnnýeh trubek malých dimenzí, například vstřikovací trubky pro Dieselový motory při tažení na zařízení s plovoucím trnem. Aplikace prostředku se provádí tlakovým vstřikem na vnější i vnitřní povrch trubek.

Příklad 8

K 28 1 esteru kyseliny fosforečné s diglyceridem, vzniklým částečnou alkalickou hydrolýzou řepkového oleje, se přidá při teplotě 50 až 100 °C 70 1 směsi olejů, tvořené chlorovanými parafiny s obsahem chloru 40 % hmot., a vývěvovým olejem v objemovém poměru 1 : 1, a 2 1 75% technické kyseliny fosforečné. Vzhledem k své vysoké přilnavosti ke kovovému povrchu a celkové konsistenci je produkt vhodný pro válcování legovaných trubek.

Claims

PŘEDMĚT

1. Mazací prostředek pro tváření kovových materiálů za studená, vyznačený tím, že obsahuje fosfatiza čně mazací složku o hmotnostní koncentraci 28 až 95 %, tvořenou estery kyseliny fosforečné, popřípadě zneutralizovanými, minerálními nebo syntetický olej o kinematické viskozitě od 15 do 80 mm². s*¹ při 50 °C v hmotnostní koncentraci 0,1 až 70 % a kyselinou fosforečnou nebo kysličník fosforečně a vodu o hmotnostní koncentraci 2 až 10 %.
2. Mazací prostředek podle bodu 1, vyznačený t.íin, že fosfatizačně mazací složka je tvořena organickými estery kyseliny fosforečné s primárními nebo vícefunkěními alkoholy obecného vzorce I,

R—(CH),,-— CH..OH (1)

X kde n je číslo 0 až 18.

X značí vodík, hydroxyl,

R značí vodík, alkyl, aryl, popřípadě hydroxyalkvl.

a jejich alkvlenoxidovvmi deriváty obecného vzorce íl.

R,(CH)„—Cil, -R, (11) i

X k<k· n je číslo (I až IS.

X značí vodík, hydroxyl a 11, značí (CH.d|,Ok. (CH.j,, — 011

YNÁLEZU kde s je číslo 1 až 10, p ěíslo 2 až 4 a

R₂ značí CH₂—O—R_t nebo alkyl, aryl, a dále směsnými estery primárních nebo vícefunkěních alkoholů a jejich alkylenoxidovanveh derivátů s kyselinou fosforečnou a současně s mastnými, nasycenými i nenasycenými kyselinami a hydroxy kyselinami.
3. Mazací prostředek podle bodu 1, vyznačený tím, že fosfatizačně mazací složka je tvořena estery kyseliny fosforečné s volnými hydro xykyseliriami, popřípadě produkty adice kyseliny fosforečné na dvojné vazby volných mastných kyselin a dále estery kyseliny fosforečné s alkylenoxidovánými mastnými kyselinami, nasycenými i nenasycenými, a hydroxykyselinami obecného vzorce III, R₃COO—/(CH₂)_n0/„—(CH₂)p-CH₂OH (III) kde

R_;) je alkyl, alkenyl, hydroxyalkyl, p ěíslo 2 až 3.

s ěíslo 1 až 10 a n číslo 1 až 18.

t. Mazací prostředek podle bodu 1, vvzuačenv tím. že fosfatizačně mazací složka je tvořena esterv kyseliny fosforečné s alkylenoxidovanými sulfonovými kyselinami, primárními a sekundárními aminy a jejich hydroxyderiváty obecného vzorce 1 V, R, /(CH₂)_nO/_K-~(OH.,),,-—ch₂oh

R, (IV) \

'ýx -/(011.,),,( )/_s (CH.,!,, CH..OII

Z kde

Iί, |r vodík. alkyl, ι ykloalkyl, uryl ricl»i, jedno něho vícrsvl nv alkohol.

|> číslo 2 až 3 a s číslo 1 až 10.

licho se sloučeninami obsahujícími siilfo-. ni I ro-ski i pinii nebo halocen. klen· mají na alkylu nebo arylu h v< Iro.wsk iipimi >. Mazací prostředek podle bodu 1, vyznačeny tím, že syntetický olej je tvořen halogenovanými uhlovodíky, výhodně chlorovanými alkány s obsahem chloru o hmotnostní končeni raci 20 až 60 %.