CS241737B1

CS241737B1 - Process for producing powdered lubricants for metal forming

Info

Publication number: CS241737B1
Application number: CS842906A
Authority: CS
Inventors: Jiri Skalsky
Original assignee: Jiri Skalsky
Priority date: 1984-04-17
Filing date: 1984-04-17
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS290684A1

Abstract

Postupem lze připravit maziva se zvýšenou viskozitou při zachování vysoké mazivosti. Tuková složka maziva, obsahující 20 až 60 % nenasycených kyselin, především kyseliny olejové, se nejprve podrobí reakci se sírou a následně reakci s hydroxidem alkalických zemin. Vznikne mazivo, jehož zdánlivá viskozita je zhruba o jeden řád vyšší než u analogického maziva, neobsahujícího vázanou síru. Mazivo se uplatňuje zejména při tažení drátů z houževnatých druhů oceli, ale též při tažení tyčoviny z legovaných ocelí. Při tažení drátů umožňuje pracovat s tažnou rychlostí až 20 m. s_1.The procedure can be used to prepare lubricants with increased viscosity while maintaining high lubricity. The fat component of the lubricant, containing 20 to 60% unsaturated acids, mainly oleic acid, is first subjected to a reaction with sulfur and then a reaction with alkaline earth hydroxide. The lubricant is formed, the apparent viscosity of which is approximately one order of magnitude higher than that of an analogous lubricant that does not contain bound sulfur. The lubricant is used mainly in drawing wires from tough steel types, but also in drawing rods from alloyed steels. When drawing wires, it allows working with a drawing speed of up to 20 m. s_1.

Description

Vynález se týká výroby maziv na bázi mýdel, zejména vápníku, ale též jiných kovů alkalických zemin, případně kombinovaných s mýdly alkalických či těžkých kovů, s plnidly aktivními či neaktivními anebo bez nich, jež se v práškové formě užívají k tažení drátů, trub, protlačování tyčí či různých profilů a k dalším technologickým tvářecím postupům za sucha při zpracování kovů.The invention relates to the production of soap-based lubricants, in particular calcium, but also other alkaline earth metals, optionally combined with alkaline or heavy metal soaps, with or without fillers, which are used in powder form for drawing wires, tubes, extrusion bars or various profiles and other technological dry forming processes in metal processing.

Je známo, že při tváření kovů se velmi často používají jako maziva soli vyšších mastných kyselin, zvané obecně mýdla. Jako nejběžnější mazivo se dlouhou dobu uplatňoval zejména při tažení drátů běžný mýdlový prášek, používaný též v domácnostech na praní. Při tažení poměrně čistých drátů, jež byly zbaveny okují mořením v minerálních kyselinách a neutralizovaných vápenným mlékem, jsou výsledky, dosahované s tímto prostředkem, poměrně příznivé. S přechodem na mechanicky odokujené dráty se ukázalo, že běžná sodná mýdla jsou nedostatečná. Jednou z příčin selhávání sodných mýdel je jejich nižší viskozita, jež klesá silně zejména s rostoucím obsahem vlhkosti. Tomuto problému bylo věnováno mnoho pozornosti, jak je patrné z následujícího přehledu prací, čerpaných zejména z referátového časopisu Chemical Abstracís (v textu zkratka CA).It is known that salts of higher fatty acids, generally called soaps, are very often used as lubricants in metal forming. The most common lubricant used for a long time has been the common soap powder, also used in household washing, especially in wire drawing. When drawing relatively clean wires which have been de-scaled by pickling in mineral acids and neutralized with lime milk, the results obtained with this composition are relatively favorable. With the transition to mechanically descaled wires, it has been shown that conventional sodium soaps are insufficient. One of the causes of the failure of sodium soaps is their lower viscosity, which decreases strongly especially with increasing moisture content. A lot of attention has been paid to this problem, as can be seen from the following review of the papers, drawn mainly from the chemical journal Abstrakts (abbreviation CA).

Vyšší obsah vody viskozitu sodných mýdel prudce snižuje. Proto se klade velký důraz na nízký až nulový obsah vody. Tak například PASEČNIK M. S. a spolupracovníci (CA 75, 1971, 78805j) uvádí složení vhodného sodného mýdla takto: mastné kyseliny celkem 92,81%, volný NaOH 0,15%, volný Na2CO3 0,36 %, nezmýdelněný podíl 2,35%, voda 0,0 %. V jiných případech nízký až nulový podíl vody vyplývá ze způsobu přípravy. Tak například TEREGERJA N. V. (CA 72, 1970, 91663u) uvádí přípravu sodných mýdel z hydrogenovaných mastných kyselin tělového oleje při 250 °C anebo při 200 až 230 °C za vakua.Higher water content dramatically reduces the viscosity of sodium soaps. Therefore, the emphasis is on low to zero water content. For example, PASEČNIK MS and coworkers (CA 75, 1971, 78805j) report the composition of a suitable sodium soap as follows: total fatty acids 92.81%, free NaOH 0.15%, free Na2CO3 0.36%, unsaponified fraction 2.35%, water 0.0%. In other cases, a low to zero proportion of water results from the preparation process. For example, TEREGERJA N.V. (CA 72, 1970, 91663u) discloses the preparation of sodium soaps from hydrogenated body oil fatty acids at 250 ° C or at 200 to 230 ° C under vacuum.

BABAjEV V. J. (CA 71, 1969, 5232c — AO — SSSR 237 316) zmýdelňuje mastné kyseliny louhem tuhým při 150 až 200 °C a pak zvyšuje teplotu až na 300 až 320 °C, aby dosáhl odstranění posledních zbytků vlhkosti.BABAJEV V.J. (CA 71, 1969, 5232c-AO-USSR 237 316) saponifies fatty acids with solid lye at 150-200 ° C and then raises the temperature up to 300-320 ° C to achieve removal of the last residual moisture.

Přes všechna tato· opatření nebývá však vždy viskozita maziva dostatečně vysoká, a tak se užívá přídavků jemně rozptýlených tuhých látek k zajištění vyšší viskozity. Nejčastější přísadou je stearát vápenatý nebo hydroxid vápenatý či jejich směsi. Přídavek jemně mletého dřevného uhlí užívá KISELEV I. Ja. (CA 68, 1968, 51805c — AO — SSSR 200 099). Tentýž autor popisuje podrobně vliv plniva na reologické vlastnosti práškového maziva na bázi sodného mýdla (Stal¹, 1968, 566 až 7).In spite of all these measures, however, the viscosity of the lubricant is not always high enough, and so finely divided solids are used to provide a higher viscosity. The most common ingredient is calcium stearate or calcium hydroxide or mixtures thereof. The addition of finely ground charcoal is used by KISELEV I. Ja. (CA 68, 1968, 51805c-AO-USSR 200,099). The same author describes in detail the effect of the filler on the rheological properties of the sodium soap powder grease (Stal ¹ , 1968, 566-7).

Použití plniv však většinou snižuje mazací schopnost, a to mnohdy dost výrazně. Projevuje se to zvýšeným vývinem tepla v průvlaku při tažení drátu. Řešením je použití plniv s vlastní výraznou schopností mazat za sucha, jako jsou například MoSz, WSz, grafit, polytetrafluoretylén, fluorovaný grafit a různé upravené či neupravené silikáty. Optimální množství, jež se u všech těchto přísad pohybuje kolem 10 %, jak uvádí KARMADONOV A. F. a spolupracovníci (CA 77, 1972, 38 004 gramů), avšak dostatečně k růstu viskozity nepřispívá. Použití většího množství těchto poměrně drahých látek jako pouhých plniv je většinou ekonomicky neúnosné.However, the use of fillers usually reduces the lubrication ability, often quite significantly. This is manifested by increased heat generation in the die as the wire is drawn. The solution is to use fillers with a distinctive dry-lubricating capacity, such as MoSz, WSz, graphite, polytetrafluoroethylene, fluorinated graphite and various modified or untreated silicates. However, the optimum amount of all these additives is about 10%, as reported by KARMADONOV A.F. and co-workers (CA 77, 1972, 38 004 grams), but does not sufficiently contribute to viscosity growth. The use of larger quantities of these relatively expensive substances as mere fillers is usually economically unacceptable.

Z toho důvodu doznala značného rozšíření maziva na bázi mýdel vápenatých a hydroxidu vápenatého, kde se vzájemným poměrem obou složek dá měnit viskozita v poměrně značném rozsahu. Taková maziva se například vyrábějí podle britského patentu 936 533. Postup spočívá v podstatě v reakci vhodné tukové suroviny s přebytečným hydroxidem vápenatým. S rostoucím obsahem hydroxidu vápenatého však kromě žádoucího zvýšení viskazity dosáhneme snížení mazivosti podobně jako u mýdel sodných.For this reason, it has undergone considerable expansion of calcium soap and calcium hydroxide lubricants, where the viscosity can be varied to a relatively large extent by the ratio of the two components. Such lubricants are, for example, manufactured according to British Patent 936,533. The process consists essentially in reacting a suitable fat material with excess calcium hydroxide. However, with increasing calcium hydroxide content, in addition to the desirable increase in viscosity, we will achieve a lubricity reduction similar to that of sodium soaps.

Potřebného zvýšení viskozity lze však podle tohoto vynálezu dosáhnout bez snížení mazivostl při výběru vhodné suroviny tak, že se tuková surovina před vlastní přípravou mýdla podrobí reakci se sírou při teplotě 80 až 130 °C, čímž vzniknou výšemolekulární mastné sloučeniny obsahující síru, jež navíc zvyšují odolnost filmu maziva proti tlaku na základě svých specifických vlastností. Nejedná se o působení pouhé elementární síry. Srovnávacími pokusy bylo bezpečně zjištěno, že se nejedná o vliv elementární síry, protože její přídavek k hotovému mazivu anebo k reakční směsi v době zmýdelňování tukové násady k níže popisovanému zvýšení viskozity nevede. Pod pojmem „vhodná tuková surovina“ je míněn přirozený a/nebo částečně upravený, například částečně hydrogenováný tuk a/nebo jejich směsi, obsahující 80 až 100 % hmot. mastných kyselin s 12 až 22 atomy uhlíku v řetězci, přičemž zbytek tvoří mastné kyseliny s řetězcem kratším nebo delším. Současně je nutné, aby v mastných kyselinách tohoto tuku byly zastoupeny nenasycené mastné kyseliny podílem 20 až 60 procent hmot., přičemž převážnou část těchto kyselin tvoří kyselina olejová nebo její izomery. Celkový obsah nenasycených kyselin je dán jodovým číslem tukové suroviny, jež se pohybuje v rozmezí 18 až 60.However, the desired viscosity increase according to the present invention can be achieved without reducing lubricity in the selection of a suitable raw material by reacting the fatty raw material with sulfur at a temperature of 80 to 130 ° C prior to soap preparation, thereby producing higher molecular weight sulfur-containing fatty compounds which the lubricant film against pressure based on its specific properties. It is not a mere elemental sulfur. By comparative experiments it was safely found that this was not the effect of elemental sulfur, since its addition to the finished lubricant or to the reaction mixture at the time of saponification of the fat batch did not lead to the viscosity increase described below. By "suitable fatty raw material" is meant natural and / or partially processed, for example partially hydrogenated fat and / or mixtures thereof, containing 80 to 100 wt. fatty acids having 12 to 22 carbon atoms in the chain, the remainder being shorter or longer chain fatty acids. At the same time, it is necessary that unsaturated fatty acids are present in the fatty acids of this fat in a proportion of 20 to 60 percent by weight, the majority of which are oleic acid or its isomers. The total content of unsaturated acids is given by the iodine value of the fatty raw material, which ranges from 18 to 60.

Na následujících příkladech je vysvětlen postup při výrobě práškových maziv bez síry a se sírou podle tohoto vynálezu, jakož i rozdíly ve viskozitě maziv, jechž se reakcí tukové suroviny se sírou dá docílit. Uvedenými příklady pochopitelně nejsou všechny možností vyčerpány.The following examples illustrate the process for producing sulfur-free and sulfur-containing powder lubricants of the present invention, as well as differences in the viscosity of the lubricants that can be achieved by the reaction of the fatty raw material with sulfur. Obviously, the examples given are not exhaustive.

Příklad 1Example 1

V reaktoru se míchá 100 hmot. dílů technického loje o jodovém čísle 45 spolu se 75 díly hmot. hydroxidu vápenatého při teplotě stoupající do 140 až 160 °C. Jakmile začne probíhat reakce loje s hydroxidem, což se projeví rychlým vzrůstem viskozity, vypustí se reakční směs do chladicí vany. Vychladlá hmota se mele na příslušné práškové mazivo.100 wt. parts of technical tallow of iodine number 45 together with 75 parts by weight of tallow. of calcium hydroxide at a temperature of up to 140-160 ° C. As soon as the tallow-hydroxide reaction begins, which results in a rapid increase in viscosity, the reaction mixture is discharged into the cooling bath. The cooled mass is milled to the appropriate grease powder.

Příklad 2Example 2

V reaktoru se nahřívá 100 dílů loje o jodovém čísle 45 s 1,2 díly síry na teplotu 100 stupňů Celsia po dobu 3 hodiny. Potom se přidá za stálého míchání 75 dílů hydroxidu * vápenatého a reakce se dokončí při 140 až 160 °C jako v příkladu 1. Vychladlá reakční hmota se mele na práškové mazivo.In the reactor, 100 parts of iodine 45 tallow with 1.2 parts of sulfur was heated to 100 degrees Celsius for 3 hours. 75 parts of calcium hydroxide * are then added with stirring and the reaction is completed at 140-160 ° C as in Example 1. The cooled reaction mass is ground to a powdered lubricant.

Příklad 3Example 3

Podobně jako v příkladu 1 se připraví mazivo ze 100 dílů technického loje a 120 dílů hydroxidu vápenatého.As in Example 1, a lubricant was prepared from 100 parts of technical tallow and 120 parts of calcium hydroxide.

Příklad 4Example 4

Podobně jako v příkladu 2 se připraví mazivo ze 100 dílů technického loje, 3,6 dílů síry a 120 dílů hydroxidu vápenatého.As in Example 2, a lubricant was prepared from 100 parts technical tallow, 3.6 parts sulfur and 120 parts calcium hydroxide.

Příklad 5Example 5

Podobně jako v příkladu 1 se připraví mazivo ze 100 dílů částečného ztuženého odpadního zvířecího tuku o jodovém čísle 30, 90 dílů hydroxidu vápenatého a 10 dílů hydroxidu strontnatého.As in Example 1, a lubricant was prepared from 100 parts of partial solidified animal waste fat having an iodine number of 30, 90 parts of calcium hydroxide and 10 parts of strontium hydroxide.

Příklad 6Example 6

Podobně jako v příkladu 2 se připraví mazivo ze 100 dílů částečně ztuženého odpadního zvířecího tuku o jodovém čísle 30, 4,8 dílu síry, 90 dílů hydroxidu vápenatého a 10 dílů hydroxidu strontnatého.As in Example 2, a lubricant was prepared from 100 parts partially solidified animal waste iodine with an iodine number of 30, 4.8 parts of sulfur, 90 parts of calcium hydroxide and 10 parts of strontium hydroxide.

Příklad 7Example 7

Podobně jako v příkladu 1 se připraví mazivo ze 100 dílů částečně ztuženého odpadního či palmového tuku o jodovém čísle 35, 90 dílů hydroxidu vápenatého a 10 dílů hydroxidu barnatého.As in Example 1, a lubricant is prepared from 100 parts of partially hardened waste or palm fat with an iodine number of 35, 90 parts of calcium hydroxide and 10 parts of barium hydroxide.

Příklad 8Example 8

Podobně jako v příkladu 2 se připraví mazivo ze 100 dílů částečně ztuženého palmového tuku o jodovém čísle 35, 2,4 dílu síry, 90 dílů hydroxidu vápenatého a 10 dílů hydroxidu barnatého.As in Example 2, a lubricant was prepared from 100 parts of partially hardened iodine number 35, 2.4 parts of sulfur, 90 parts of calcium hydroxide and 10 parts of barium hydroxide.

Příklad 9Example 9

Podobně jako v příkladu 1 se podrobí reakci směs 100 dílů technického loje o jodovém čísle 45, 75 dílů hydroxidu vápenatého a 1,2 dílu síry současně, aniž by tedy proběhla nejprve reakce síry s lojem. Po dokončení reakce se vlastní práškové mazivo připraví mletím podobně jako v příkladech 1 až 8.As in Example 1, a mixture of 100 parts of technical iodine with an iodine value of 45, 75 parts of calcium hydroxide and 1.2 parts of sulfur was reacted simultaneously without first reacting the sulfur with the tallow. Upon completion of the reaction, the actual grease powder is prepared by grinding, as in Examples 1 to 8.

Byly měřeny zdánlivé dynamické viskozity těchto maziv při teplotách 140 °C, respektive 145 °C. Měření proběhlo na protlačovacím plastomeru podle normy ISO R-292, respektive ČSN 64 0861. Podmínky měření byly následující: tlak 2 MPa, délka tyrsky 8,0 mm, průměr trysky 1,0, respektive 1,5 mm. Teplota uvedena výše. Výsledky jsou shrnuty v tabulce. Ze srovnání je patrné, že ve všech případech, kdy byla tuková násada podrobena předcházející reakci se sírou, je viskozita nejméně o řád vyšší ve srovnání s viskozitou analogického maziva bez síry. U vzorků 4 a 6 byla viskozita vyšší, než umožňuje použitý přístroj změřit. Současně ze srovnání s viskozitou maziva podle příkladu 9 vyplývá, že účinek nelze vyvolat pouhým přídavkem síry, aniž by došlo k její reakci s tukem.The apparent dynamic viscosities of these lubricants were measured at temperatures of 140 ° C and 145 ° C, respectively. The measurement was performed on an extrusion plastomer according to ISO R-292 or ČSN 64 0861 standards. The measurement conditions were as follows: pressure 2 MPa, nozzle length 8.0 mm, nozzle diameter 1.0 and 1.5 mm, respectively. Temperature above. The results are summarized in the table. By comparison, it is evident that in all cases where the fat batch was subjected to a previous reaction with sulfur, the viscosity is at least an order of magnitude higher compared to the viscosity of an analogous non-sulfur lubricant. For samples 4 and 6, the viscosity was higher than the instrument used to measure. At the same time, a comparison with the viscosity of the lubricant of Example 9 shows that the effect cannot be produced by the mere addition of sulfur without reacting with the fat.

Zdánlivé dynamické viskozityApparent dynamic viscosities

mazivo podle příkladu a lubricant according to an example teplota °C temperature Noc: 2 ° C průměr trysky mm nozzle diameter mm zdánlivá dynamická viskozita Pa. s apparent dynamic viscosity Bye. with 1 1 140 140 1,0 1.0 3 950 3 950 1 opak. 1 opposite 140 140 1,0 1.0 4160 4160 2 2 145 145 1,5 1.5 86 120 86 120 3 3 140 140 1,5 1.5 15 800 15 800 4 4 145 145 1,5 1.5 nad 150 000 over 150 000 5 5 145 145 1,5 1.5 11 300 11 300 6 6 145 145 1,5 1.5 nad 150 000 over 150 000 7 7 145 145 1,5 1.5 8 920 8 920 8 8 145 145 1,5 1.5 130 000 130 000 9 9 140 140 1,0 1.0 4 840 4 840

Směsi hydroxidů, obsahující vedle hydroxidu vápenatého též strontnatý nebo barnatý, se chovají podobně. Přídavek hydroxidu strontnatého a zejména barnatého působí zvýšení bodu tání maziva v průvlaku. Tento efekt je však výraznější u maziv bez síry.Hydroxide mixtures containing strontium or barium in addition to calcium hydroxide behave similarly. The addition of strontium hydroxide and especially barium hydroxide increases the melting point of the lubricant in the die. However, this effect is more pronounced for sulfur-free lubricants.

Použití maziv připravených podle tohoto vynálezu umožňuje ve většině případů pracovat při vyšší tažné rychlosti, dosáhnout nižší měrné spotřeby průvlaků i energie a zvýšit využití strojního parku.The use of the lubricants prepared according to the invention makes it possible in most cases to operate at a higher drawing speed, to achieve lower specific consumption of dies and energy and to increase the utilization of the fleet.

Mazivo připravené podle příkladu 2 se při praktických zkouškách mimořádně osvědčilo při tažení svařovacího drátu z oceli MnSi na vícetahových linkách a při tažení patentovaného lanového drátu.The lubricant prepared according to Example 2 has proven to be extremely useful in practical tests for drawing MnSi steel welding wire on multi-stroke lines and for drawing patented rope wire.

Mazivo připravené podle příkladu 4 sě osvědčilo při tažení ocelového drátu z výšeuhlíkaté oceli, kde umožnilo práci při tažných rychlostech až 20 m . Sl.The lubricant prepared according to Example 4 has proven successful in drawing steel wire from higher carbon steel, where it has allowed to work at drawing speeds of up to 20 m. Sl.

Obě tato maziva umožňují řešení dalších problémů, například tažení tyčoviny z austenitických ocelí, a to i vysoce legovaných.Both of these lubricants provide solutions to other problems, such as drawing austenitic steel bars, even high-alloyed.

Claims

PÍSDMÉT

Process for producing metal-powder powders, characterized in that 100 parts by weight are subjected to a first stage of production. of the fat handpiece by reaction of 0.5 to 5 parts by weight of the composition; Sulfur at 80 to 120 ° C for 2 to 4 hours, then in the second phase the resulting reaction mixture is mixed with an alkaline earth or alkaline earth hydroxide in an amount of 40 to 140 parts by weight. at a temperature of 120 to 160 ° C until the viscosity of the mixture began to rise sharply as a result of the reaction of the invention, after which the reaction mixture was cooled and milled after cooling.

2. A process for the production of powdered metal-forming lubricants according to claim 1, characterized in that the grease feedstock preferably contains 80 to 100% by weight. fatty acids having 12 to 22 carbon atoms in the chain, with unsaturated fatty acids of 20 to 60% by weight, so that the iodine value of the feed is 18 to 60.

Severography, n. P., Plant 7, Most

Price 2,40 KCs