DE1594415C - Gleitmittel für die Metallbearbeitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Gemisches, bestehend aus Wasser, einem conipoundierten öl und organischen Phosphaten, als Gleitmittel für das Walzen von Magnesium und dessen Legierungen und/ oder von Aluminium und dessen Legierungen.

Für die Zwecke der folgenden Beschreibung werden Magnesium und Legierungen, die mindestens 70 Gewichtsprozent Magnesium enthalten, als Magnesiummetalle bezeichnet. In gleicher Weise werden Aluminium und dessen Legierungen, die mindestens 70 Gewichtsprozent Aluminium enthalten, nachfolgend als Aluminiummetalle bezeichnet.

Bei Versuchen zum Walzen von Magnesiummetallen und Aluminiummetallen in dem gleichen Walzwerk traten Schwierigkeiten auf. Es ist übliche Praxis, zum Kühlen und zum Schmieren des Walzwerkes beim Walzen von Magnesiummetallen die wäßrige Lösung eines Polypropylenglykols zu verwenden. Wenn jedoch eine derartige Lösung für das Walzen von Aluminiummetallen angewendet wird, zeigt das Aluminiumblech häufig ungünstige Oberflächenverfärbungen an seiner Oberfläche. Darüber hinaus ließen sich Magnesiummetalle bisher nicht erfolgreich zu Blechen heißwalzen, ■wenn übliche Öl-in-Wasser-Emulsionen verwendet wurden. Die Hauptschwierigkeit bei der Verwendung wäßriger Emulsionen zum Walzen von Magnesiummetallen rührt aus der Bildung von Walzensinterungen auf den Stahiwalzen her. Die Walzensinterung wird von d'-m Magnesium aufgenommen und wird in dessen Oberfläche eingebettet. Darüber hinaus besteht eine Neigung, daß das Magnesiummetall tatsächlich an den Stahlwalzen anklebt. Es ergibt sich somit eine Magnesiummetalloberfläche, die rauh und verfärbt ist und eingebettet Eisenoxyd oder metallische Eisenteilchen enthält. Derartige Verunreinigungen in der Oberfläche beschleunigen die Korrosion des Magnesiummetallblechproduktes enorm und machen es für viele Anwendungsgebiete praktisch wertlos.

Auch bricht, wenn man versucht. wäßrigeEmulsionen zum Walzen von Magnesiummetall zu verwenden, die Emulsion häufig nach einem kurzen Gebrauchszeitraum zusammen. Das Zusammenbrechen ist auf die Ansammlung von Calcium- und Magnesium- und anderen mehrwertigen Metallionen, die sowohl aus dem verwendeten Wasser als auch aus dem in dem Walzwerk gewalzten Magnesiummetali stammen, zurückzuführen. Durch die Ansammlung von Metallionen ergibt sich ein Anstieg des pH-Wertes von etwa 7 bis hinauf zu einem Wert von 10 oder darüber. Falls eine Emulsion bricht, ist es notwendig. Pumpen. Tanks oder Behälter, f ilter. Rohre und das ganze Kreislaufsystem, wie es normalerweise in Verbindung mit einem Walzwerk angewandt wird, zu reinigen.

Wenn darüber hinaus getrennte Gleitmittel für das Magnesiummetall und für da» Aluminiummetall eingesetzt werden, ist es notwendig, entweder das umständliche Gleitmittelzirkuliersystem für das Walzwerk zu verdoppeln oder andererseits die zeitraubende Arbeit des Abziehens und Reinigen» des Kreislaufsystems und des erneuten Füllens mit einem geeigneten Gleitmittel jedesmal, wenn eine Änderung vorgenommen wird, durchzuführen.

Die vorstehenden Nachteile werden durch die erflndungsgemäße Verwendung des genannten Ge· mische·» als Gleitmittelmasse Überwunden. Diese besteht aus 1) Wasser, 2) 1 bis 10 Gewichtsprozent eines cnmpoundierten löslichen Öles und 3) aus 0,01 bis 2 Gewichtsprozent mindestens einer der als Korro» sionshemmstoffe wirkenden folgenden Verbindungen: eines zweibasischen sauren Octylphosphates, von Alkalisalzen von zweibasischem saurem Octylphosphat, eines Diäthoxyoctylphosphates, eines Dipolyäthylen-5 oxyoctylphosphates, eines sauren Äthoxyoctylphosphates, eines sauren Polyäthylenoxyoctylphosphateb, von Alkalisalzen von sauren Äthoxyoctylphosphaten, von Alka'isaizen von sauren Polyäthylenoxyoctylphosphaten und von Alkylpolyäthylenoxyphosphat-

estern mit den Eigenschaften einer klaren viskosen Flüssigkeit von gelber Farbe und mit einem spezifischen Gewicht von 1,05 bis 1,07, einer Säurezahl von 75 bis 85 und einem Phosphorgehalt von 2,8%. Das mit dieser Masse erhaltene gewalzte Blech zeigt ein zufriedenstellendes Oberflächenaussehen, und sowohl Magnesiumbleche als auch Aluminiumbleche, wie sie aus dem Walzwerk erhalten werden, zeigen eine erhebliche Beständigkeit gegenüber Korrosion.

Magnesium oder irgendeine Legierung auf Magne-

siumbasis oder Aluminium oder irgendeine Legierung auf Aluminiumbasis können gemäß der Erfindung unter Verwendung der verbesserten Emulsionsgleitmittelmasse heiß gewalzt werden. Die erfindungsgemäße Verwendung ist nicht auf das Heißwalzen

*5 von Aluminiummetallen beschränkt.

Die in der üblichen Walzpraxis für viele Metalle angewandte Öl-in-Wasser-Emulsion enthält ein technisches Präparat, das als »lösliches öl« bezeichnet wird.

Lösliche öle werden aus einem leichten Kohlenwasserstofföl, beispielsweise einem öl mit einer Viskosität von 40 bis 200 Saybolt-Sekunden, bei 37,8^C, einem oder mehreren anionischen und/oder nichtionischen öl-in-Wasser-Emulgiermitteln, einem Bakterizid, beispielsweise Natriumsalz von o-Phenylphenol, einem Hochdruckgleitmittel, beispielsweise Butylstearat, und Wasser compoundiert.

Üblicherweise werden 3 bis 15 Gewichtsprozent an Emulgiermittel, bezogen auf das Gewicht des Öles,

zur Herstellung des compoundierten löslichen Öles verwendet. Typische anionische öl-in-Wasser-Emulgiermittel, die in ausreichenden Mengen, um das Leichtöl zu emulgieren, verwendet werden, sind höhere Alkylbenzolsulfonate, worin die höhere Alkylgruppe

aus einer Alkylgruppe mit mindestens 8 Kohlenstoffatomen besteht, z. B.

C₁₂H₂₈CH₄SO₃Na.

Weitere anionische Emulgiermittel umfassen Fettsäurealkylsulfate. beispielsweise

die sulfonierten Feitsäureamide, beispielsweise _ββ CH^CON(CHj)C₁H₁SOjNa

und Alkalisalze von langkettigen sulfonierten Fett· sluren. Die Alkalisalze oder Tri&thanolaminscifen von sämtlichen der vorstehenden Verbindungen sind im ti allgemeinen Äquivalent hierzu.

Typische ÖUin-Wasser-Gleitmittelemulsionen enthalten 1 bis 10 Gewichtsprozent dieses compoundierten löslichen Öles oder hierzu äquivalenter Massen.

3 4

Spezieller liegt die Konzentration des löslichen Öles Gleitmittel gewalztes Aluminiummetall glänzend und

zwischen 3 und 7 Gewichtsprozent. sauber, von einheitlichem Aussehen und praktisch

Der spezifische, in den erfindungsgemäß verwende- frei von Oberflächenverfärbung, übliche öl-in-Wasser-

ten öl-in-Wasser-Gleitmittelemulsionen angewandte Emulsionen, die durch Zugabe von einem oder meh-

Zusatz besteht aus einem oder mehreren speziell 5 reren der spezifischen Phosphatverbindungen modifi-

gewählten Phosphatestern oder Salzen hiervon. Ver- ziert wurden, zeigen eine erhebliche Stabilität und

bindungen, die sich von speziellem Wert erwiesen, greifen Stahlwalzwerke nicht an.

sind saures zweibasisches Octylphosphat und Alkali- Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung noch

salze hiervon, Diäthoxy- und Dipolyäthylenoxyoctyl- näher.

phosphat, saure Äthoxy- und Polyäthylenoxyoctyl- io B e i s η i e I

phosphate und deren Alkalisalze und ein handeis- ^P

üblicher Alkylpolyäthylenoxyphosphatester, der aus Eine Anzahl von kleinen Knüppeln einer Legierung

einer klaren viskosen Flüssigkeit von gelber Faioe auf Magnesiumbasis mit der ASTM-Bezeichnung

mit einem spezifischen Gewicht von 1,05 bis I,u7, AZ31B und mit den Abmessungen von 10,2 · 15,3 -

einer Säurezahl von 75 bis 85 und einem Phosphor- 15 1,27cm wurde auf 482'C in einem Ofen erhitzt und

gehalt von etwa 2,8 ^ü/₀ besteht. dann direkt auf einem kleinen Laboratoriumswalz-

Die verwendete Emulsion kann gewünschtenfalls werk heißgewalzt. Jede Platine wurde zu einer Stärke

noch verbessert und stabilisiert werden, indem ein von etwa 0,61 cm in sechs aufeinanderfolgenden

Chelatbildungsmittel für die mehrwertigen Metall- Durchgängen durch das Walzwerk verringert. Das

ionen zugegeben wird. Eine bevorzugte Art eines ao Walzwerk war mit polierten Stahlwalzen von 20,3 cm

Chelatbildungsmittels besteht aus einer Alkylenpoly- Durchmesser ausgestattet, und die Walzen wurden bei

aminpolycarbonsäure, die üblicherweise in Form von einer Temperatur von 82,2 C gehalten. Jede Platine

Alkalisalzen eingesetzt wird. Besonders bevorzugt wurde unter Anwendung einer unterschiedlichen

werden die Polyessigsäureyerbindungen, beispielsweise öl-in-Wassjr-Emulsion als Gleitmittel gewalzt. Vor

die Natriumsalze von Äthylendiamintetraessigsäure as dem anfänglichen Durchgang wurden die Walzen an

oder Diäthylentriaminpentaessigsäure. Das Chelat- der Greiffläche mit einer ausgewählten öl-in-Wasser-

bildungsmittel wird üblicherweise in einer Menge von Emulsion überzogen. Die Emulsion wurde durch eine

5 Gewichtsprozent verwendet, bezogen auf die ge- Sprühbeflutung unter Anwendung einer von Hand

samte Gleitmittelmssse. bedienten Zerstäubungsbesprüheinrichtung während

Bei der Ausführung des Walzens mit dererfindungs- 30 5 bis 7 Sekunden aufgebracht. Bei den restlichen fünf gemäß zu verwendenden I* asse wird der Knüppel Durchgängen für jede Platine wurde die Walze in oder Bogen des Magnesiummetalls oder Aluminium- gleicher Weise während etwa 1 Sekunde besprüht, metalls üblicherweise direkt von einem Heizofen zum wobei das gleiche ausgewählte Gleitmittel verwendet Walzwerk gebracht. Das Gleitmittel wird auf die wurde, und zwar gerade, bevor die Platine durch die Walzen des Walzwerkes gesprüht und läuft kaskaden- 35 Walzen geführt wurde und dann mit dem Sprühen förmig nach abwärts über den gesamten Walzensatz. während des Walzens fortgefahren, so daß ein Über-Das Sprühen des Gleitmittels findet statt, wenn das zug der Emulsion sowohl die Waize als auch das einMetall in den Griff der Walzen eintritt und wird tretende Blech stets bedeckte.

fortgesetzt, wenn der Walzvorgang abläuft. Die Tem- Zwischen den einzelnen Platinenproben wurden die

peratur der Walzen und im gewsisen Ausmaß des 4° Walzenoberflächen durch Abwischen mit einem Tuch,

aus den Walzen kommenden Bleches wird durch die Sandputzen und erneutem Wischen gereinigt, bevor

Temperatur und Menge des auf die Walzen aufge- ein unterschiedliches Gleitmittel untersucht wurde,

brachten Gleitmittels geregelt. Das zu Vergleichszwecken benutzte Gleitmittel wurde

Die Emulsion darf nicht brechen, da sonst die öl- aus einem compoundierten löslichen öl hergestellt,

phase zum Schmieren des in das Walzwerk eintreten- +5 welches üblicherweise zur Herstellung von Emulsionen

den Metalls versagt und große Querschnittsverminde- zum Walzen von Aluminium verwendet wird. Dieses

rungen je Durchgang nicht möglich sind. compoundierte öl wurde zu Wasser mit einer Kon/en-

Die Emulsion tropft von den Walzen ab und fließt tration von 6 Volumprozent zugegeben und gerührt, in einen darunterliegenden Sumpf oder ein Becken, so daß sich eine einheitlich vermischte Emulsion ergab, woraus sie nach einer gewissen Absetzwirkung durch s<> Die?e Emulsion wurde, so wie sie gemischt war, für ein Zirkuliersystem für das Walzwerk zurückgepumpt den Vergleichsversuch verwendet. Dann wurden wird. Das Zirkuliersystem kann ein Filter, einen Be- 0,75 Gewichtsprozent des Stabilisators, der 70 Gehälter, au: dem das Gleitmittel direkt wiederum zum Wichtsprozent Di-natriumoctylphosphat enthielt, zu Walzwerk gefördert wird, die notwendigen Pumpen der üblichen Emulsion zugegeben und die modifizierte und die damit verbundenen Rohrleitungen enthalten. SS Emulsion beim Walzversuch in der beschriebenen Während des Kreislaufes der Emulsion ist es im allge· Weise eingesetzt. Anschließend wurden O₁SVo eines meinen günstig, wenn Flitter von Walzsinterungen, Chelatbitdungsmittels der modifizierten Emulsion zu· entfernte Flitter des Stahles von der Walze, Flitter des gesetzt und die erhaltene Emulsion bei einem weiteren Magnesiummetalls oder Aluminiummetalls oder an· Walzversuch, der in der gleichen Weise wie vorstehend dere Abfälle abflltriert werden, um eine stabil« Emu!· ίο beschrieben ausgeführt wurde, verwendet, sion aufrechtzuerhalten und auch, um ein Verkratzen Kleine Probestücke mit den Abmessungen 7,6 · 2,54 · der Fertigoberfläche des gewalzten Metalls zu ver· 0,61 cm wurden aus jedem Blech gesägt und zur Be· meiden. Stimmung der Anfälligkeit fflr Korrosion untersucht.

Das mit der erfindungsgemfiO zu verwendenden Einige Probestücke wurden einer relativen Feuchtig· Masse gewalzte Magnesiummetall ist glänzend und «s keit von 90 bis 93% bei M⁹C während 24 Stunden

praktisch frei von Oberflächenfehlern und zeigt eine ausgesetzt. Andere Probestücke wurden wiederholten

gute Beständigkeit gegen Korrosion. In gleicher Weise abwechselnden Eintauchungen in eine 3*/,ige wäßrige

ist ein mit dem erflndungsgemäD zu verwendenden Natriumchloridlösung während eines Zeitraums einer

Woche unterworfen. Bei diesem Versuch wurde das Probestück in die Salzlösung während 30 Sekunden eingetaucht und dann in Luft während 2,Minuten während jedes gesamten Versuchsganges aufgehängt. Die Ergebnisse der Korrorionsversuche sind nachfolgend zusammengefaßt:

Versuchs- Nr.	Gleitmittel-Kühlmittel	"/„ Fehler Feuchtigkeit*	Korrosions- (iusniaß (3"/„) (MCD)"
Vergleich 1	6% Vergleichs-Gleitmittel Vergleichs-Gleitmittel | 0,75 Gewichtsprozent Stabilisator 6% Vergleichs-Gleitmittel \- 0,75 Gewichtsprozent Stabilisator I 0,5 Gewichtsprozent eines Chelatbtldungsmittels	50 12 20	3,87 2,23 2,25

• "/„-Sau der Oberflüche, die Korrosion nach dem Aussetzungszeilraum zeigte. ♦♦ Bewertung angegeben als Gewichtsverlust, ausgedrückt als mg je cm* Oberfläche je Tag (MCD).

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verwendung einer Öl-in-Wasser-Emulsion, bestehend aus 1) Wasser, 2) ί bis 10 Gewichtsprozent eines compoundierten lösliciien Öls, 3) 0,01 bis 2 Gewichtsprozent eines sauren zweibasischen Octylphosphates oder Alkalisalzen hiervon, Diäthoxyoctylphosphat, Dipolyäthylenoxyoctylphosphat, saurem / thoxyoctylphosphat oder Alkali- as salzen hiervon, saurem Polyäthylenoxyoctylphosphat oder Alkalisalzen hiervon, oder eines eine klare gelbe viskos Flüssigkeit mit einem spezi^: fischen Gewicht vou 1.05 bis 1,07, einer Säurezahl von 75 bis 85 und einem Phosphorgehalt von etwa 2,8% darstellenden Alkylpolyäthylenoxyphosphat esters als Korrosionshemmstoff und aus gegebenenfalls 4) bis zu 5 Gewichtsprozent eines Chelat bildungsmittels als Gleitmittel masse zum Bearbeiten von Magnesium- und Aluminiummetallen.