DE1444794C3 - Hochtemperaturschmiermittel - Google Patents

Description

zweiwertiger Metalle, insbesondere Magnesium, Zink oder Mangan, ersetzt sind, als Hochtemperaturschmiermittel.

Verwendung eines Natrium-Kalium-Phosphat-Gemisches, dessen Zusammensetzung in wasserfreiem Zustand zwischen 55 und 69 Gewichtsprozent P₂O₅, 14 und 35 Gewichtsprozent Na₂O,
5 und 27 Gewichtsprozent K₂O liegt, wobei gegebenenfalls bis zu 10, vorzugsweise bis zu 5 Gewichtsprozent, des Natriums und/oder Kaliums io Innern von Rohren oder entsprechenden Erzeugnissen, durch äquivalente Mengen eines oder mehrerer Das gleiche gilt für die bekannte Verwendung von

Silikatgläsern oder Schlacken als Hochtemperaturschmiermittel. Erfahrungsgemäß erfordern diese wie die Emails eine mechanische Nachbehandlung durch 15 Sandstrahlen oder eine chemische Nachbehandlung mit Flußsäure. Eine technisch wichtige Schwierigkeit

besteht ferner darin, daß Emails, Gläser und Schlak-

ken eine vorherige Entzunderung der Oberfläche erfordern, die entweder mechanisch oder in einem

Zum Schmieren verwendet man im allgemeinen 2° Entzunderungsbad erfolgen muß.

organische Schmiermittel wie Fette, öle, Seifen. Diese Die genannten anorganischen Schmiermittel sind

sind in der Regel nur bei Temperaturen unter 200° C, erst bei Temperaturen über 300° C wirksam. Für in Ausnahmefällen bis zu etwa 230° C, brauchbar. Bei viele Schmiervorgänge, z. B. beim Verformen von solchen Schmierungen, bei denen hohe Temperaturen Eisen und anderen Metallen bzw. Legierungen, ist die Anwendung dieser organischen Schmiermittel un- 25 jedoch ein Schmiermittel wünschenswert, das bereits möglich machen, verwendet man Graphit als Schmier- bei tieferen Temperaturen, etwa 200° C, wirksam ist, mittel. Bei hohen Temperaturen und Drücken, wie sie aber seine Schmierwirkung im schmelzflüssigen Zubeispielsweise bei der Verformung von Stahl, aber stand bis zu hohen Temperaturen behält. Abgesehen auch anderen technischen Prozessen auftreten, bleibt von der Viskosität der Schmelze spielt offensichtlich aber nur solcher Graphit halbwegs brauchbar, der 3° bei der Schmierwirkung auch die Reaktion mit der viel Asche enthält. Diese wirkt offenbar als Trenn- Metalloberfläche und die Bildung einer schmierend mittel, wie die Bildung von Schleifspuren auf dem
Material zeigt. Trotzdem kommt es noch zu Verschweißungen an einzelnen Punkten, wodurch die
Verformungswerkzeuge stark angegriffen werden und 35
die Oberfläche des behandelten Gutes durch Riefenbildung erheblich verschlechtert werden kann.

Es ist ferner bekannt, vor der Kaltverformung von Metallen auf deren entzunderter Oberfläche mittels

Salzen oder Salzgemischen eine Trägerschicht zu er- 4< > P₂O₅, Ϊ7 bis 28 Gewichtsprozent Na₂O und 9 bis zeugen, auf der Schmiermittel, wie öle, Fette, Seifen, 21 Gewichtsprozent K₂O, besitzen, die erwünschten besser haften sollen. Voraussetzungen erfüllen und ausgezeichnete Schmier-

Zum Schmieren bei höheren Temperaturen sind mittel darstellen. Sie wirken gleichzeitig entzundernd auch Salze vorgeschlagen worden, die auf dem heißen und bilden mit der Materialoberfläche die oben-Werkstück oder Werkzeug schmelzen und dann 45 erwähnten schmierend wirkenden Grenzschichten, schmierend wirken sollen. Man hat aber feststellen Diese Natrium-Kalium-Phosphate gehen bereits bei müssen, daß keineswegs alle Salzschmelzen schmie- 200 bis 250° C in den flüssigen Zustand über und rend wirken. Eigene Untersuchungen haben ergeben, behalten diesen bis 400° C, wenn man die Phosphate daß beispielsweise Borax allein oder im Gemisch mit als Monophosphate einsetzt. In dem genannten Temöl bei der Herstellung nahtloser Rohre zum Verkleben 5° peraturbereich liegt eine Schmelze aus Diphosphaten und Stillstand führt. Auch Rohkochsalz führt zu vor, die daneben noch Mono- und höherkondensierte Materialabtragungen einerseits und Materialauftra- Phosphate enthält.

gungen an anderer Stelle, so daß es zur Bildung star- Beim weiteren Erhitzen dieser Phosphate bilden die

ker Riefen kommt. Ebensowenig kann man beliebige Produkte bei etwa 500° C klare Schmelzen. Auch Salzgemische verwenden, da beispielsweise ein als 55 diese Schmelzen, die aus höherkondensierten PoIy-Salzbad bekanntes Gemisch aus 22% BaCl₂. 37% phosphaten bestehen, stellen ausgezeichnete Schmier-NaCl und 41 % KCl oder Schmelzen von Kryolith zu mittel dar, allerdings nur bei diesen höheren Temden gleichen Erscheinungen führen. peraturen. Für solche Schmiervorgänge, bei denen

Weiterhin ist ein bei hohen Temperaturen anzu- eine lückenlose Schmierung zwischen 200 und über wendendes wasserlösliches Schmiermittel bekannt, 60 500° C liegenden Temperaturen erforderlich ist, hat das zugleich entzundernd wirkt und das bereits bei es sich als zweckmäßig erwiesen, geringe Mengen — der verhältnismäßig tiefen Temperatur von 300° C zu
erweichen beginnt und bis über 1000⁰C beständig
bleibt. Es enthält keinerlei schleifende Zusätze bzw.

Trennmittel und besteht aus Alkaliphosphat und 65 Magnesium, Zink oder Mangan, zu ersetzen, z.B. Alkalitetraborat in bestimmten Mischungsverhält- durch Zusatz von Phosphaten dieser Metalle. Durch nissen. Dieses Schmiermittel wirkt auf die Metall- den Zusatz von Magnesiumphosphat erhält man beoberfläche entzundernd, bildet schmierend wirkende sonders glatte Oberflächen. Mit Zink oder Mangan

wirkenden Grenzschicht eine wesentliche Rolle. Es besteht zwischen dem Versagen beliebiger Salzschmelzen und diesen Eigenschaften ein Zusammenhang.

Es wurde nun gefunden, daß geschmolzene Natrium-Kalium-Phosphate, die in wasserfreiem Zustand einen Gehalt von 55 bis 69 Gewichtsprozent P₂O₅, 14 bis 35 Gewichtsprozent Na₂O und 5 bis 27 Gewichtsprozent K₂O, insbesondere 60 bis 68 Gewichtsprozent

unter 10%, vorzugsweise unter 5% — des Natriums und/oder Kaliums durch äquivalente Mengen eines oder mehrerer zweiwertiger Metalle, insbesondere

phosphat haften die Oberflächenschichten und dadurch auch die Schmierfilme besonders gut an den Metalloberflächen. Außerdem verschiebt dieser Ersatz des Alkalis durch zweiwertige Metalle das Anwendungsgebiet der als Schmiermittel erfindungsgemäß verwendbaren Phosphate nach tieferen Temperaturen.

Die erfindungsgemäß als Schmiermittel verwendbaren Phosphate können auch Phosphate dreiwertiger Metalle enthalten, jedoch sollen diese wegen ihrer Schwerlöslichkeit nur in geringen Mengen — unter 1 °/o, vorzugsweise unter 0,2 °/o — vorliegen.

Die erfindungsgemäß als grenzflächenaktive Schmiermittel verwendbaren Phosphate werden insbesondere in Form von Orthophosphaten, deren Zusammensetzung zwischen

Na₀₁₉₅K₀₁₀H₁₉₅PO₄,
Na₁₁₃₅K₀₁₁₅H₁₁₅₀PO₄,

N³O-T₅Ko₁₇₅H₁₁₅₀PO₄ und
Na₀,₅₃K_0i52H_li95PO₄,

vorzugsweise zwischen

Nao,84^Ko,2iHi,₉₅P0₄,
Na_li05K_0i25H_li70PO₄,

Na₀,8o^Ko,₅o^Hi,7o^p°4 ^und
Na₀,₆₃K_0i42H_li95PO₄,

liegt, bzw. in Form der entsprechenden Gemische von Natrium- und Kaliumphosphaten, angewendet. Man kann aber auch Gemische von Ortho- und kondensierten Phosphaten oder Gemische kondensierter Phosphate anwenden, z. B. Gemisch von Tetrakaliumpyrophosphat und Mononatriumorthophosphat bzw. Natriummetaphosphat. Die Schmelzen enthalten neben den erwähnten Bestandteilen Na₂O, K₂O und P₂O₅ in der Regel noch Konstitutionswasser der Phosphate in wechselnder, von der Temperatur und Erhitzungszeit abhängiger Menge, das deshalb bei der Angabe der Zusammensetzung nicht berücksichtigt wurde. Die Schmiermittel sind mit Wasser von der geschmierten Oberfläche im Gegensatz zu den Al₂O₃ bzw. SiO₂ in größeren Mengen enthaltenden anorganischen Schmiermitteln leicht abwaschbar und besitzen gegenüber diesen den großen Vorteil, bereits bei weitaus niedrigerer Temperatur sich zu verflüssigen, etwa vorhandenen Zunder zu lösen, mit der Metalloberfläche eine Grenzschicht zu bilden und schmierend zu wirken. Vor dem bekannten, Borax in größeren Mengen enthaltenden Hochtemperaturschmiermittel haben die erfindungsgemäß als Schmiermittel verwendeten Phosphate den Vorteil geringeren Angriffs auf die zu schmierenden Metalloberflächen.

Die erfindungsgemäß verwendeten Phosphate können auf die zu schmierende Oberfläche in Form eines Pulvers, insbesondere eines Orthophosphatpulvers aufgebracht werden. Man kann sie auch, um eine

ίο gleichmäßige Verteilung zu erreichen, in Wasser auflösen und die zu schmierende Fläche damit bestreichen. Es ist jedoch auch möglich, die Gegenstände in einem Schmelzbad des Schmiermittels zu erhitzen und dann zu verformen. Auch die Herstellung von Preßlingen, beispielsweise Schmierstiften, ist möglich. In entsprechender Weise wie bei der Verformung kann die Anwendung dieses Schmiermittels auch bei allen technischen Prozessen erfolgen, bei denen eine Schmierung bei Temperaturen notwendig ist, die den Beständigkeitsbereich der anfangs genannten Schmiermittel übersteigen.

Beispiel

Beim Lochen von Stahlblöcken in einer Ehrhard-Presse traten vor allem bei Schichtbeginn "Schwierigkeiten auf. Ein Anfahren mit kaltem Lochdorn war praktisch unmöglich, da durch die Abkühlung die Luppe auf dem noch kalten Dorn aufschrumpfte und gleichzeitig an der Matrize klemmte.

Durch Einstreuen von etwa 100 g Phosphat-Schmiermittel, bestehend aus 57,0 Teilen NaH₂PO₄, 16,9 Teilen Na₀HPO₄, 16,2 Teilen KH₂PO₄, 5,2 Teilen K₂HPO₄ und 4,7 Teilen Mg(HPO₄)₂ · 2 H₂O, auf die Innenwand der Matrize und weiterer 100 g auf den Kopf des vierkantigen Blocks wurde ein glattes Arbeiten der Anlage erreicht.

• Es genügte, diese Schmierung bei den ersten zehn Blöcken zu wiederholen. Dann hatten Dorn und Matrize die erforderliche Temperatur, die ein Aufschrumpfen verhinderte.. Beide hatten außerdem auch eine selbstschmierende Oberfläche erhalten. Der Verschleiß der Matrize wurde wesentlich verringert und dadurch die Kalibrierung für die Weiterverarbeitung verbessert. Außerdem waren auf dem gebohrten Matrial die vorher häufigen Riefen verschwunden, die bei der Weiterverarbeitung nur schwer zu beseitigen waren.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Grenzflächen, greift aber in manchen Fällen auch die blanke Oberfläche an.

   Weiterhin ist vorgeschlagen worden, bei der Verformung niedrigschmelzender Legierungen Alkali-5 Phosphorsäure-Tonerdegläser als Schmiermittel zu verwenden. Wegen ihres Gehaltes an Aluminiumoxyd sind diese Gläser in Wasser schwer löslich oder sogar unlöslich. Die Entfernung des Schmiermittels von der Metalloberfläche ist deshalb schwierig, vor allem im