DE1644976B1 - Hochtemperaturschmiermittel - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf neue Hochtemperaturschmiermittel, wie sie beim Strangpressen und Schmieden von Metall verwendet werden. Sie beziel t sich insbesondere auf die Verwendung von Polymetallacrylaten als Hochtemperaturschmiermittel.
• Hochschmelzende Metalle, wie z. B. Titan, Molybdän, Tantal, Wolfram, Niob und rostfreie Stähle, die bei bestimmten technischen Anwendungen bei extrem hohen Arbeitstemperaturen verwendet werden, gehören zu den am wenigsten duktilen bekannten Metallen. Eine Verarbeitung dieser hochschmelzenden Metalle wird am besten durch Strangpressen bewerk stelligt, weil große gleichmäßige Durchmesserverringerungen in einem Zustand totaler Kompression stattfinden. Jedoch ist das Strangpressen bei erhöhten Temperaturen nur mit beschränktem Erfolg möglich. Die Hauptprobleme ergeben sich aus einer übermäßigen Düsenabnutzung und der Knüppelbehälterschmierung. Fette und Seifen, die- früher verwendet wurden, sind nicht sehr zufriedenstellend, und zwar wegen der Pyrolyse und der Verflüchtigung der genannten Substanzen bei den hohen Temperaturen, welche bei der Verformung des Metalls auftreten. Andere Schmiermittel, wie z. B. phosphatische Oxyde, kolloidales Siliciumdioxyd oder Seifenstein, sind bei höheren Temperaturen stabiler, aber sie ergeben keine ausreichende Schmierung.
• Die Hochtemperaturschmiermittel gemäß der Erfindung bestehen aus wäßrigen Gelen von Polymetallacrylaten. Beim Erhitzen dieser Gele wird Wasserdampf entwickelt, welcher die Luft aus der unmittelbaren Nachbarschaft des Werkstücks und des Schmiermittels wegspült. Das Wasser in dem Gel wirkt auch als Solvatierungsmittel, das den Polymerketten eine Beweglichkeit verleiht, so daß das Polymer das Werkstück beschichten kann. Die weitere Erhitzung auf hohe Temperaturen pyrolisiert das Polymer in einen schützenden Metalloxydbelag auf einem kohlenstoffhaltigen Substrat. Dieses besondere Gemisch aus Pyrolyseprodukten ergibt die schmierende Oberfläche, , die für das Strangpressen und Schmieden von Metallen bei hohen Temperaturen erforderlich ist.
• Die Polymetallacrylate gemäß der Erfindung werden ganz allgemein durch Umsetzen von Acrylsäure und einem Metallcarbonat unter Bildung eines Metallacrylats, von Wasser und von Kohlendioxyd hergestellt. Die Polymerisation wird dadurch bewerkstelligt, daß man das Metallacrylat bei einer Temperatur zwischen annähernd 100 und 105°C in Anwesenheit eines Peroxydfreiradikalkatalysators polymerisiert. Das polymerisierte Metallacrylat fällt als schwammige Masse aus, welche getrocknet und pulverisiert wird. Die gemäß dem obigen Verfahren hergestellten Mischpolymeren besitzen ebenfalls außergewöhnliche Schmiereigenschaften. Beispiel Das Kalziumacrylatmonomere wird dadurch hergestellt, daß man 72,06 Teile Acrylsäure (Fp. 12 bis 14°C) in 500 Teilen Wasser auflöst und annähernd 55,05 Teile Kalziumcarbonat langsam zu der Acrylsäurelösung zugibt. Die Lösung wird während der Zugabe des Kalziumcarbonats und dann noch weitere 4 Stunden fortlaufend gerührt. Das nicht umgesetzte Kalziumcarbonat wird aus der Lösung absitzen gelassen und die überstehende Flüssigkeit filtriert. Das Kalziumacrylatmonomere wird aus der filtrierten überstehenden Flüssigkeit durch Zusatz eines gleichen Volumens Aceton ausgefällt. Die Ausfällung wird dann abfiltriert; dreimal mit Aceton gewaschen-und über Nacht trocknen gelassen.
• Aus dem Kalziumacrylatmonomeren wird das Polykalziumacrylat auf folgende Weise hergestellt: Man mischt 10 Teile des getrockneten Kalziumacrylatmonomeren mit 100 Teilen Wasser. Die Lösung wird gerührt, bis sie gut gemischt ist, und dann in einem Destillationskolben 10 Minuten auf Rückfluß gehalten. Annähernd 2 Tropfen t-Butylperbenzoat je 100 ml Lösung werden dem Destillationskolben zugegeben, und das Gemisch wird weitere 10 Minuten auf Rückflußgehalten. Den Kolben läßt man dann auf Raumtemperatur abkühlen. Es wird das weiße, gummiartige Polykalziumacrylat dem Reaktionskolben entnommen. Die Ausfällung wird dann gewaschen, getrocknet und auf die gewünschte Größe gemahlen.
• Wenn das Polymetallacrylatpulver für eine Verwendung fertig ist, dann wird es mit der 1- bis 5fachen Gewichtsmenge Wasser gemischt. Es wurde weiterhin gefunden, daß wäßrige Lösungen von Polyvinylalkohol, die Polyvinylalkohol in einem Bereich bis zur Sättigung enthalten, zufriedenstellende Trägerflüssigkeiten sind. Überschüssiges Wasser kann einfach dadurch entfernt werden, daß man die überstehende Flüssigkeit abgießt; der Rest ist ein weiches, kittartiges Gel.
• Obwohl zahlreiche Polymetallaörylate möglich sind, werden nur diejenigen in Betracht gezogen, die Reibungskoeffizienten unterhalb annähernd 0,030 besitzen. In der folgenden Tabelle sind Vergleichszahlen für verschiedene -Polymetallacrylate angegeben.

  Reibungs- Dauer

  Schmiermittel mit Wasser koeffizient in

  Sekunden

  Polykalziumacrylat . . . . . . . . . 0,008 2,1

  Polybariumacrylat . . . . . . . . . . 0,022 5,2

  Polymagnesiumacrylat ...... 0,011 4,2

  Polymanganacrylat . . . . . . . . . 0,010 2,4

  Polykupferacrylat .......... 0,180 2,5

  Polykobaltacrylat .......... 0,052 1,1

  Polyzinnacrylat .... - ..... 0,120 2,2

  Phosphatische Oxyde ....... 0,052 0,7

  Kolloidales Siliciumdioxyd .. 0,056 1,0

  Aus der obigen Tabelle ist ersichtlich, daß Polykalziumacrylat, Polybariumacrylat, Polymagnesiumacrylat und Polymanganacrylat ausgezeichnete Reibungskoeffizienten zeigen, die beträchtlich unterhalb der willkürlich angenommenen Reibungskoeffizientengrenze von ungefähr 0,030 liegen.
• Zusätzlich zu den außergewöhnlichen Schmiereigenschaften können die obenerwähnten bevorzugten wäßrigen Gele auch leicht und einfach auf die Ober= fläche von Strangpreßdüsen aufgebracht werden. Die Gele können auf die Düse aufgestrichen, aufgeschmiert oder aufgespritzt werden. Es wurde festgestellt, daß eine verbesserte Haftung der Gele an den Strangpreßdüsen dann eintritt, wenn die wäßrigen Gele Polyvinylalkohol enthalten. Weiterhin sind die Gele nicht brennbar, nicht giftig und nicht hygroskopisch. Weiterhin zersetzen sich die Gele nicht unter Bildung von Gasen oder Produkten, die in mäßigen Mengen schon gesundheitsschädliche Wirkungen für das Arbeitspersonal hervorrufen können.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Schmiermittel für Hochtemperaturzwecke, insbesondere für das Strangpressen von hochschmelzenden Metallen, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß es aus einem wäßrigen Gel aus Polymetallacrylaten, welches gegebenenfalls mit Wasser oder mit einer wäßrigen Lösung von Polyvinylälkohol gesättigt ist, besteht.
2. 2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Polymetallacrylat Polykalziumacrylat, Polybariumacrylat, Polymagnesiumacrylat, Polymanganacrylat oder ein Mischpolymer davon enthält.