DE2130711B2 - Metallbearbeitungsschmiermittel - Google Patents

Description

r-v ■? ,.' -,_Λ _ . , _ , . . , Schmiermittel.

5) 1 bis 30 Gewichtsprozent Emulgiermittel, _{κ der} ^_6n vorteile der erfindungsgemäßen 6 Wasser und aus gegebenenfalls Schmiermittel ist darin zu sehen, daß sie das Ziehen 7) Zusätzen von Korrosionsschutzmitteln, Rost- _{2O VQn Drah{ und Röhren nach} einfachen Verfahren er-

schutzmitteln, Antischaummitteln, Geruchs- _mö„_Iichen Bei Verwendung dieser Schmiermittel

bekämpfungsmitteln, Parfüms und Bacteri- _katf_{n im} ,^gemeinen auf Vorbehandlungen, wie das

^Clden- Entfernen von Rost und Zunder durch Säurebeize,

2. Metallbearbetfungsschmiermittel nach An- verzichtet werden. Weiterhin ist es im allgemeinen spruch 1, enthaltend 1 bis 70 Gewichtsprozent 25 nicht nötig, das Werkstück mit Phosphat- oder Oxachlorierten Kohlenwasserstoff. latüberzügen zu beschichten. Diese Behandlungsme-

3. Metallbearbeitungsschmiermittel nach den thoden sind bei herkömmlichen Ziehschmiermitteln Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß erforderlich. Das Schmiermittel wird dann auf die es 0,1 bis 2 Gewichtsprozent Jod enthält. Metalloberfläche aufgetragen, bevor das Werkstück

4. Metallbearbeitungsschmiermittel nach den 30 durch die Ziehsteine gezogen wird.

Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Die erfindungsgemäßen Schmiermittel erlauben

es 7 bis 28 Gewichtsprozent chemisch gebundenes weiterhin das Schneiden, Schleifen, das spanabhe-Chlor enthält. bende Bearbeiten, Bohren, Gewindebohren von Me-

5. Metallbearbeitungsschmiermittel nach den tallen, insbesondere von härteren Legierungen und Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß 35 Metallen, wie sie für Lager verwendet werden, wobei es 2,4 bis 25 Gewichtsprozent Schwefel enthält. bei niederen Reibungskräften gearbeitet wird. Dies

6. Metallbearbeitungsschmiermittel nach den führt zu einer geringeren Abnutzung der Werkzeuge, Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ermöglicht schnellere Verarbeitungsgeschwindigkeies 5 bis 50 Gewichtsprozent eines Trägers enthält. ten und gibt eine bessere Oberflächenbeschaffenheit.

7. Metallbearbeitungsschmiermittel nach den 40 Mit den erfindungsgemäßen Schmiermitteln lassen Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich schwierige Preß-, Formgebungs- oder Verfores 3 bis 15 Gewichtsprozent eines Emulgiermittels mungsvorgänge an Metalltafeln ermöglichen, ohne enthält. daß Vorbehandlungen, wie z. B. eine Phosphatbe-

8. Metallbearbeitungsschmiermittel nach den schichtung, durchgeführt werden müssen. Als BeiAnsprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß 45 spiel sei das Pressen von Stoßstangen für Autos anes 0,5 bis 10 Gewichtsprozent eines Korrosions- geführt.

Schutzmittels enthält. Es ist bekannt, daß die Verwendung von Mitteln

9. Metallbearbeitungsschmiermittel nach den für extreme Drücke, die Jod oder Jodkomplexe in Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Medien enthalten, die auf öl aufgebaut sind, den Reies 0,5 bis 15 Gewichtsprozent eines Rostschutz- 5<j bungskoeffizient zwischen den sich gegeneinander bemittels enthält. wegenden Oberflächen vermindern. In den nachfol-

10. Metallbearbeitungsschmiermittel nach den gend aufgeführten Patentschriften wird auf dieses Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Faktum hingewiesen:

es 0,5 bis 8 Gewichtsprozent eines Rostschutzmit- USA.-Patentschrift 3184 409, USA.-Patentschrift

tels enthält. 55 3 184 413, USA.-Patentschrift 3 220 949, USA.-

11. Metallbearbeitungsschmiermittel nach den Patentschrift 3 228 880, USA.-Patentschrift Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, 3 493 506, USA.-Patentschrift 3 499 839, bridaß es 0,5 bis 10 Gewichtsprozent eines Anti- tische Patentschrift 1182 788.
schaummittels enthält. In keiner der oben angeführten Patentschriften wird

12. Metallbearbeitungsschmiermittel nach einem ⁶° ein Schmiermittel offenbart, bei dem Mittel für exder Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, treme Drücke, insbesondere Jod oder Jodkomplexe, daß es 50 bis 98 °/o Wasser enthält. in wirksamer Weise in wäßrige Medien eingebracht

werden. Die General Electric Company stellt in ihrer

_ Veröffentlichung »Iodine-based Cutting Fluids and

65 Lubricants« Schenectady, New York, etwa 1968, S. 7, fest, »daß keine auf Wasser aufgebaute Flüssigkeit

Die Erfindung betrifft Metallbearbeitungsschmier- entwickelt worden ist«. Auf Seite 8 der gleichen Vermittel, die Jod oder Jodkomplexe und bestimmte an- öffentlichung wird festgestellt, »daß praktisch eine

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auf Wasser aufgebaute Flüssigkeit bis jetzt nicht ent- misches. Die bevorzugten Chlorgehalte liegen zwiwickelt wurde«. sehen 7 und 28°/o.

Beim Studium der technischen Literatur und der Die erfindungsgemäßen Schmiermittel enthalten

Patentliteratur kann festgestellt werden, daß der noch Schwefel als Material für extreme Drücke. Dawahrscheinliche Grund für das Scheitern der Ent- 5 bei kann der Schwefel entweder in elementarer Form wicklung von auf Wasser aufgebauten Schmiernut- oder in komplexer Form, z. B. als sulfuriertes Klauenteln, die Jod oder Jodkomplexe enthalten, die spezi- öl, vorliegen. Der Schwefel kann jedoch noch mit anfische Instabilität des Produktes und die starke Korro- deren öligen oder fetten Materialien in komplexe sion und das Rosten ist, wenn Jod oder die Jodkom- Form gebracht werden, die mit Schwefel reagieren plexe während der Metallbearbeitungsvorgänge in io oder elementaren Schwefel lösen. Der Schwefel kann Berührung mit den Metallen kommen. Gegenstand auch als schwefelhaltige organische Verbindungen, der vorliegenden Erfindung ist ein Metallbearbei- z. B. in Form der Xanthate oder des Dibenzyldisultungsschmiermittel, das auf Wasserbasis aufgebaut ist fids vorliegen. Der Schwefelgehalt des Schmiermittels und das die obigen Nachteile nicht aufweist liegt im Bereich von 1 bis 25 Gewichtsprozent, vor-

Das erfindungsgemäße Metallbearbeitungsschmier- 15 zugsweise von 2,4 bis 25 Gewichtsprozent
mittel, das mit Wasser verträglich ist und nach dem ^; Jod, Chlor und Schwefel, gleichwie in welcher Verdünnen mit Wasser für die Metallbearbeitung als Form sie vorliegen, werden in einem Träger disper-Schmiermittel sehr wirksam ist, besteht aus 0,1 bis giert oder gelöst. Als Träger kann ein Kohlen wasser-10 Gewichtsprozent Jod und oder Jodkomplexen, 0,1 stoff, z. B. ein öl, eine organische Verbindung, ein bis 49 Gewichtsprozent chemisch gebundenem Chlor, =o Lösungsmittel od. dgl. oder Wasser Verwendung fin-1 bis 25 Gewichtsprozent Schwefel, 0,5 bis 90 Ge- den. Alle diese angeführten Substanzen werden nachwichtsprozent eines Trägers und 1 bis 30 Gewichts- folgend unter dem Begriff »Träger« verstanden. Der prozent eines Emulgiermittels. Träger stellt 0,5 bis 90 Gewichtsprozent des Schmier-

In ihrem weitesten Umfang betrifft die Erfindung mittels. Der bevorzugte Bereich betrag* 5 bis 50 Gedie Kombination von Jod und/oder Jodkomplexen 25 wichtsproient

und gewissen anderen Mitteln für extreme Drücke, Weiterhin ist es notwendig, in das Gemisch ein

nämlich Chlor in chemisch gebundener Form und Emulgiermittel oder Mittel einzuarbeiten, die es erSchwefel, mit Trägern und Emulgiermitteln, so daß lauben. das Gemisch in Wasser zu dispergieren oder sie in Wasser unter Bildung von Schmiermitteln dis- zu emulgieren. Das Emulgiermittel oder die Mittel pergiert werden können, die auf Wasser aufgebaut 30 können vom anionischen Typ sein. Als Beispiele seien sind. Im Labor wurden die Untersuchungen zur Fest- die Seifen von Fettsäuren mit Natrium, Kalium oder stellung der Korrosionswirkung nach dem sogenann- anderen Metallen angeführt. Es können jedoch auch ten Herbert Korrosionstest (IP 125/63 — »Standards Emulgiermittel vom nichtionogenen Typ verwendet for Petroleum and its Products«, 28. Ausgabe (1969), werden, z.B. Äthylen- und/oder Propylenoxydadherausgegeben vom Institute of Petroleum, London. 35. dukte von Kohlenwasserstoffen und organischen Ma-Diese Laborprüfungen zeigten, daß die korrodierende terialien. Sie können auch oberflächenaktive Mittel Wirkung erträglich war. Sie war in keinem Fall grö- aus der Klasse der Phosphatester sein. Als Emulgierßer als die korrodierende Wirkung von handelsübli- mittel lassen sich auch kationische Typen verwenden, chen Schmiermitteln für das Schneiden und Fräsen. die verschiedene Formen und verschiedenen Aufbau Weiterhin wurden im Labor auf simulierten Ab- 40 haben können.

nutzungsmaschinen Versuche mit den erfindungsge- Der Anteil der Emulgiermittel, die in das Gemisch

mäßen Produkten durchgeführt, die ergaben, daß sie eingearbeitet werden, und der Typ des gewählten den Reibungskoeffizient stärker reduzierten als die Emulgiermittels richtet sich nach der Lagerstiibilität herkömmlichen auf ölbasis aufgebauten Schmiernut- und der Lebensdauer des Produktes sowohl vor als tel oder die auf wäßrigen Medien aufgebauten 45 nach der Emulgierung mit Wasser. Da einige Emul-Schmiermittel, die Jod oder Jodkomplexe nicht ent- giermittel ihrerseits extreme Druckeigenschaften und halten. Die erfindungsgemäßen Schmiermittel zeigten Antikorrosionswirkung zeigen, bestimmen diese Fakweiterhin bei Versuchen in der Praxis im Verlauf von toren ebenfalls die Wahl und die einzusetzende Metallbearbeitungsvorgängen die schon angeführten Menge. Im allgemeinen beträgt die Gesamtmenge des signifikanten Vorteile. 50 Emulgiermittels oder der Emulgiermittel, die in das

Die erfindungsgemäßen Schmiermittel enthalten als : Gemisch eingearbeitet werden, 1 bis 30 Gewichtspro-Material für extreme Drücke Jod, entweder als ele- zent des Schmiermittels, vorzugsweise 3 bis 15 Gementares Jod oder in komplexer Form mit öligen wichtsprozent.

oder fetten Materialien, wie z. B. das öl der Färbe- Es ist selbstverständlich auch möglich, ein erfin-

distel, Pineöl oder Butyloleat, oder als Komplex mit 55 dungsgemäßes Schmiermittel dadurch herzustellen, anderen Substanzen, die in der Lage sind, mit Jod zu daß öl oder eine andere nicht wäßrige Substanz als reagieren oder es zu lösen. Das Jod kann als Charge- Träger verwendet wird, in welchem das Emulgiermit-Transfer-Komplex oder als chemisch definierte Ver- tel oder die anderen Mittel gelöst werden. Es wird bindung, z. B. als Dijodid, oder in anderer Form vor- eine wäßrige Emulsion gebildet, wenn das Gemisch liegen. Der Jodgehalt des Schmiermittels beträgt un- 60 mit Wasser verdünnt wird. Andererseits kann jedoch abhängig von der Form des vorliegenden Jods 0,1 bis auch Wasser als Träger oder Teil des Trägere einge-10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,1 bis 2 Gewichts- setzt werden, wobei ein Gemisch entsteht, das bereits prozent. in Form einer wäßrigen Emulsion vorliegt. Eine der-

Das Schmiermittel enthält auch noch andere Ma- artige Emulsion kann mit Wasser im gewünschten terialien für extreme Drücke, z. B. chlorierte Kohien- 65 Ausmaß verdünnt werden, wenn es für die Anwenwasserstoffe. Sie können einen Anteil von 1 bis 70 dung nötig ist.

Gewichtsprozent haben. Dies bedingt theoretische In Abhängigkeit von der Ölmenge oder der Art

Chlorgehalte im Bereich von 0,1 bis 49% des Ge- und der Menge des natürlichen Antikorrosionsmate-

nals im Gemisch kann es nötig sein, noch andere, die Korrosion verhindernde Substanzen hüizuzusetzen. Wird eine die Korrosion verhindernde Substanz zugesetzt, so beträgt der Anteil 0,5 bis 10 GcTvichtsprozent des Gemisches.

Weiterhin kann es erforderlich werden, in das Gemisch Rostschutzmittel einzuarbeiten. Ein geeignetes Material ist Petroleumsulfonat. Andere Sulfonate oder andere Rostschutzmittel sind für diesen Zweck ebenfalls geeignet. Der Rostschutzzusatz kann 0,5 bis 15 Gewichtsprozent des Gemisches, vorzugsweise 0,5 bis 8 Gewichtsprozent, betragen.

Weiterhin ist es notwendig, in die Mischung Antischaummittel einzubringen, z. B. Silikone, Glykole oder oberflächenaktive Mittel mit niederem Trübungspunkt Diese Mittel können 0,5 bis 10 Ge'vichtsprozent des Gemisches einnehmen.

Es kann außerdem erforderlich sein, weitere Zusätze wie Geruchsbekämpfungsmittel, Parfüms und Bakterieide in das Gemisch einzuarbeiten, um die Annehmbarkeit und Stabilität des Produkts zu gewährleisten.

Das oben beschriebene Schmiermittelgemisch oder Konzentrat, das 0 bis 50 Gewichtsprozent Wasser enthalten kann, kann in Wasser dispergiert oder verdünnt werden. Dies kann z. B. durch einen Verbraucher geschehen. Dabei werden Schmiermittel auf Wasserbasis erhalten, die zum beschriebenen Typ gehören und die 2 bis 50 Gewichtsprozent oder Volumprozent des Schmiermittels oder Konzentrats und 50 bis 98 °/o Wasser enthalten.

Beispiel 1

Es wurde ein erfindungsgemäßes Schmiermittel hergestellt:

Produkt A Gewichtsprozent

Chloriertes Paraffin (64% Chlor) .. 4,0 Sulphuriertes Klauenöl

(12,5% Schwefel) 3,0

Jod (elementar) 1,0

100 Pale-Öl 69,5

Tallölfettsäure 6,0

Kaliumhydroxyd 1,0

Wasser 1,0

Petroleumsulphonat M 60 6,0

Propylenglykol 3,0

Kresylsäure 1,5

Pine-Öl 4,0

100,0

In Laborversuchen wurde ein Gemisch aus 10% des Produktes A und 90% Wasser mit einem herkömmlichen auf Wasser aufgebauten, löslichen öl, das kein Jod enthielt, auf Eigenschaften zum Verhindern des Verschleißes geprüft. Die Versuche wurden mit einer modifizierten Bardahl-Maschine durchgeführt. Bei diesem Prüfverfahren für extreme Drücke wird ein Punktkontakt unter konstanter Belastung zwischen einer feststehenden Buchse (das Werkstück) und einem rotierenden Ring aufrechterhalten. Die Belastung des Werkstückes wird durch Anbringen von Gewichten auf einen Torsionsarm eingestellt Der Gewichtsverlust des Werkstückes unter bestimmten Bedingungen wird als Maß des Schmiergrades genommen. Je geringer der Gewichtsverlust ist, desto besser ist das Schmiermittel.

Die Ergebnisse dieses Versuches sind nachfolgend wiedergegeben.

Tabelle 1

Prüfstück

Emulsionsanteil

Gewichtsverlust

des Werkstückes

in«/o

Metalube 1-12 10 % 0,16

Produkt A (s. oben) 10% 0,09

(Metalube 1-12 ist ein herkömmliches lösliches

ao Schneidöl, das Mittel für extreme Drücke, jedoch kein Jod enthält.)

An Hand dieser Versuche kann festgestellt werden, daß der Gewichtsverlust des Werkstückes nahezu auf die Hälfte zurückgegangen ist, wenn das Produkt A unter den gleichen Bedingungen eingesetzt wird.

Beispiel 2

Es wurde ein Schmiermittel mit folgender Zusammensetzung hergestellt:

Gewichtsprozent

Produkt B
Chloriertes Paraffin

(64 Gewichtsprozent Chlor) 37,50

Sulphuriertes Klauenöl

(12,3% Schwefel) 4,50

Jod 0,62

100 Pale-Öl 40,00

Tallölfettsäure 3,75

Kaliumhydroxyd 0,50

Wasser 0,50

Petroleumsulphonat M 60 3,00

Propylenglykol 1,50

Kresylsäure 0,75

Pine-Öl 1,25

Butyloleat 2,13

Alox 575 (Korrosionsinhibitor) 1,50

Teric T 5 (Korrosionsinhibitor) 2,50

100,00 5o

Ein wäßriges Gemisch aus 10% des Produktes B und 90% Wasser wurde mit einer Bardahl-Maschine unter den gleichen Bedingungen wie bei der Prüfung von Versuch A untersucht. Dabei wurde festgestellt, daß der Gewichtsverlust des Werkstückes nur 0,017% betruq. Dies zeigt die zusätzlichen Hochdruckeigenschaften, die vom zusätzlichen chlorierten Paraffin herrühren. Weiterhin kennzeichnet es den synergistischen Effekt, der vom Einarbeiten von Jod in das erfindungsgemäße, auf Wasser aufgebaute Hochdruckschmiermittel herrührt.

Claims (4)

dere Mittel für extreme Drücke (EP) in einem im we-Patentanspriiche: senüichen wäßrigen Medium enthalten. An Metallbearbeitungsschmiermittel, die auf wäß-

1. Metallbearbeitungsschmiermittel auf Wasser- riger Basis aufgebaut sind, besteht besonderes Interbasis, bestehend aus 5 esse, da die bessere Wärmeleitfähigkeit des Wassers

,·ν_Λ,,. ,„„ -, _T .. ^ gegenüber Öl ein rascheres Entfernen der Wärme von

1) 0,1 bis 10 Gewichtsprozent Jod in Form von Jj₀. _{KaQte des} Schneidwerkzeuges, der Oberfläche des elementarem Jod und/oder Jodkomplexen, Ziehwerkzeuges ocL dgl. ermöglicht Hieraus ergeben

2) 0,1 bis 49 Gewichtsprozent an Kohlenwas- _{sich Μ&Γ£}. vorteile- Die Werkzeuge haben eine län-,, f^i°^ff gebundenem Chlor _{10 gere} Lebensdauer, und die Oberflächenbeschaffenheit

3) 1,0 bis 25Gewichtsprozent Schwefel in Form ?_{t besser Derarti}g_e Schmiermittel können zudem in von elementarem Schwefel oder in chemisch ^_{6n ρ}^_{εη einfacher} vom Werkstück entfernt wergebundener Form - _{d wenn} ^j₀₈ Arbeitsgänge, ζ. B. Bemalen, nach-

4) 0,5 bis 90 Gewichtsprozent emes aus Öl, _{fol Weite}rhin bereitet das verbrauchte, auf Waseiner organischen Verbindung, einem Lö- _ser ^s _aufgebaute Schmiermittel weniger Abfall- und sungsmittel oder Wasser bestehenden Trä- Verschmutzungsprobleme als auf Öl aufgebaute